JP4533609B2 - カラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などにおいてトナー等の着色粒子を用いて潜像を顕像化させる電子写真方式の画像形成装置に係り、特に複数の画像形成手段を備えたカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法に関するものである。

カラー画像形成装置の一方式として，黒（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の各色毎に、感光体、帯電器、露光装置、現像機、クリーナなどからなる画像形成手段を有し、各画像形成手段で形成したトナー像を用紙もしくは中間転写体上に重ねて転写し，カラー画像を形成するタンデム方式がある。

複数のカラートナーを減法混色してカラー画像を得る場合、各カラートナー像の階調濃度カーブが変化した場合には、最終的に得られるカラー画像の色目が変化してしまう。このため、タンデム方式のカラー画像形成装置では，各画像形成手段毎に階調濃度カーブを安定に保つ必要がある。階調濃度カーブの変動要因には、現像ギャップの変動、感光体の露光感度の変化、感光体の膜厚の変化、現像剤の帯電量、現像剤の抵抗の変化などがある。

従来より画像形成に先立って、露光装置によって感光体上にテストパッチ潜像を形成し、このテストパッチ潜像を現像機によって現像してテストパッチ像としたのち、光学式画像濃度センサーにより、そのテストパッチ像の反射濃度（画像濃度）を測定し、反射濃度（画像濃度）が既定値からずれている場合は、現像バイアス、帯電器のグリット電圧、トナーの補給等を制御する方法が知られている（特許文献1参照）。

また、現像電界の変動の補正方法として、例えば特許文献2に記載されているように、電位センサーにより感光体表面の電位を検出し、かつ何らかの方法で感光体の膜厚を検出して、現像電界を一定にするようレーザの光量を変化させ、感光体表面の電位を制御する方法が知られている。

しかし、上記従来の技術では、平行電界による現像が主であるソリッド領域（ベタ画像部）の画像濃度は補正することができるが、周辺電界の変動に起因する階調濃度カーブの変動は補正することができず、装置毎または経時的にカラー画像の色目が変動してしまうという問題があった。

また、カラーの色目が変動した場合に、出力したテストパターンの色目をスキャナで画像形成装置の制御部に読みこみ、入力画像データのラスター展開の方法を補正することで、カラー画像の色目の変動を補正する方法が従来から提案されている（特許文献３参照）。
特開昭６３−２４０５６９号公報 特開平１１−１５２１４号公報 特開２００１−３５８９５５号公報

しかし前述の方法だと、補正を行う都度、通常の印刷ジョブを停止しなければならず、印刷物の生産性を低下させてしまうという問題があった。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、カラー画像の色目の変動が少なく、しかも印刷物の生産性の高いカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、
感光体と、
その感光体の表面を帯電する帯電器と、
帯電された感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
前記感光体上にトナー像を付着して現像する現像機と、
その現像機によって現像された画像の濃度を検出する画像濃度センサーと、
前記現像機に印加する現像バイアスの直流成分を制御する現像バイアス直流成分制御部と、
前記感光体の表面電位を制御する感光体表面電位制御部と、
前記露光装置の露光量を制御する露光量制御部と、
前記現像機に印加する現像バイアスの交流成分の振幅を制御する現像バイアス交流成分制御部とを有する複数の画像形成手段と、
各画像形成手段の前記画像濃度センサーからの画像濃度情報を入力して、各画像形成手段の前記現像バイアス直流成分制御部、感光体表面電位制御部、露光量制御部ならびに現像バイアス交流成分制御部に対して制御信号を出力する全体制御部と
を備えたカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法であって、
前記全体制御部で、各画像形成手段の階調濃度カーブの差が小さくなるように、前記現像バイアス直流成分制御部による現像バイアスの直流成分、前記感光体表面電位制御部による感光体の表面電位、前記露光量制御部による露光量、前記現像バイアス交流成分制御部による現像バイアスの交流成分の振幅のうち少なくともいずれか1つを調整する構成であり、
前記全体制御部は、ベタ画像の画像濃度情報である平行電界画像濃度情報と、ベタ画像の内部以外の周辺部、線画像および網点画像の画像濃度情報である周辺電界画像濃度情報と、ドット占有面積率５０〜１００％の中間調の画像濃度情報である中間調画像濃度情報とを、階調濃度カーブ全体の画像濃度情報である階調濃度カーブ全体画像濃度情報として入力され、前記階調濃度カーブ全体画像濃度情報と、各画像形成手段からの画像濃度情報とを比較することで、各画像形成手段で補正可能な補正目標とする画像濃度の範囲を設定し、
前記各画像形成手段で、第１手順から第８手順を実行し、
前記第１手順は、ある交流電圧の振幅の条件において、一定の露光量で前記感光体上にソリッド画像のテストパッチ潜像を複数個形成する手順であり、
前記第２手順は、現像バイアスの直流電圧値と前記帯電器のグリッド電圧値の差を一定に保ったまま、前記直流電圧値とグリッド電圧値を変化させて前記テストパッチ潜像を現像して、ソリッド画像のテストパッチ像を複数個形成する手順であり、
前記第３手順は、各テストパッチ像の平行電界によって現像されている領域の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、現像バイアスの直流電圧値とソリッド画像濃度との関係を求め、その結果に基づいて目標とするソリッド画像濃度となる現像バイアスの直流電圧値と帯電器のグリッド電圧値を決定する手順であり、
前記第４手順は、決定した直流電圧値とグリッド電圧値の条件において、露光量を変化させながら前記感光体上に主に周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像である第１周辺電界テストパッチ潜像を複数個形成する手順であり、
前記第５手順は、前記第４手順で作成された前記第１周辺電界テストパッチ潜像を現像して、テストパッチ像を複数個形成する手順であり、
前記第６手順は、各テストパッチ像の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、露光量と画像濃度との関係を求め、その結果に基づいて目標とする画像濃度となる露光量を決定する手順であり、
前記第７手順は、前記第3手順で決定した現像バイアスの直流電圧値と帯電器のグリッド電圧値ならびに前記第6手順で決定した露光量の条件で、ドット占有面積率が５０％以上の定まったドット占有面積率での主に周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像を形成し、前記周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像である第２周辺電界テストパッチ潜像を現像してテストパッチ像を形成する手順であり、
前記第８手順は、前記第２周辺電界テストパッチ潜像のテストパッチ像の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲か否かを比較する手順であり、
前記第８手順での比較結果、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲内に入っていた場合は、当該階調濃度カーブの補正制御を終了し、
前記第８手順での比較結果、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲外の場合には、前記現像バイアスの交流電圧の振幅を変化させ、再度前記第１手順〜前記第８手順を繰り返すことで、予め定められた補正可能な補正目標とする画像濃度の範囲との差が小さくなるように階調濃度カーブを補正することを特徴とするものである。

本発明によれば、カラー画像の色目の変動が少なく、且つ、印刷物の生産性の高いカラー画像形成装置を提供することができる。

次に本発明の実施形態を図とともに説明する．図１は本実施形態に係るカラー画像形成装置の断面を模式的に表した図である。

図中の１０１は中間転写ベルト，１０２〜１０５はその中間転写ベルト１０１の回転方向に沿って配置されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色の画像形成手段、１０６〜１０９は各画像形成手段１０２〜１０５に対応して設けられた第１転写機，１１０は用紙１１５を介して中間転写ベルト１０１と対向するように配置される第２転写機，１１１はベルトクリーナである。ここで、各色の画像形成手段１０２〜１０５の構成は同一であり、使用するトナーの色が異なるだけである。

図２は、画像形成手段１０２〜１０５の側面から視た模式図である。１は感光体ドラム、２はスコロトロン帯電器、３は現像機、７はクリーナ、８は露光装置、１０は現像機３の感光体ドラム回転方向後流に配置された光学式画像濃度センサーである。

各画像形成手段１０２〜１０５では、スコロトロン帯電器２により一様に帯電された感光体ドラム１の表面に、画像信号に基き露光装置８によって６００ｄｐｉの解像度で潜像が形成される。

この後、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加された現像機３により潜像を現像する。現像バイアスに重畳する交流電圧の周波数は２〜１６ｋＨｚ，振幅Ｖｐｐは０．４〜２．０ｋＶが好ましく、波形は矩形波、正弦波、三角波等が使用される。感光体ドラム１の表面に現像されたトナーは、第１転写機１０６〜１０９で中間転写ベルト１０１上に順次重ねて転写され、その後に第２転写機１１０で用紙１１５に転写された後、図には示されていない定着器で用紙１１５に溶融定着され、最終的なカラー画像を得る。

中間転写ベルト１０１上に残った残留トナーは、ベルトクリーナ１１１で回収される。また、中間転写ベルト１０１上に転写されずに感光体ドラム１１７上に残った残留トナーは、クリーナ７（図２参照）で回収される。

本実施形態では、露光装置８によって感光体ドラム１上に予め定めた画像パターンのテストパッチ潜像を形成し、このテストパッチ潜像を現像機３によって現像してテストパッチ像とする。その後に光学式画像濃度センサー１０により、そのテストパッチ像の反射濃度を検出し、その検出値に基づいて後述の本体制御部により、スコロトロン帯電器のグリット電圧Ｖg、現像バイアスの直流電圧ならびに交流電圧の振幅Ｖｐｐを調節することができる。なお、光学式画像濃度センサー１０は、黒（Ｋ）の画像形成手段では正反射光を用い、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の画像形成手段では拡散反射光を用いる。

次に、各画像形成手段における階調濃度カーブの変動について説明する。図３は現像ギャップが変動した場合の階調濃度カーブの変動を示す図であり、横軸にドット占有面積率を、縦軸に画像濃度を示している。なお、前記ドット占有面積率は、画像データ中におけるある一定の面積の中でのドットが占める面積の割合を示しており、以下、面積率と略称する。

図中のカーブ１４が現像ギャップが適正な場合の階調濃度カーブ、カーブ１５が適正な現像ギャップよりも現像ギャップが狭い場合の階調濃度カーブ、カーブ１６が適正な現像ギャップよりも現像ギャップが広い場合の階調濃度カーブである。

図４は、現像ギャップが変動した場合に現像バイアスを変化させて現像電位差を調整し、ソリッド領域（面積率100％）の画像濃度を一定に制御した場合の階調濃度カーブである。現像ギャップが変動した場合、ソリッド画像（面積率１００％）の画像濃度は、現像バイアスを変化させて現像電位差を調整することで補正することができるが、階調濃度カーブの変動は補正することができない。これは、現像ギャップが変動したときに、ソリッド画像を現像するときに発生する現像電界と、網点や線画像などを現像するときに発生する現像電界の強度の比率が変化することに起因している。

図５は、ソリッド画像を現像するときに発生する現像電界と、網点や線画像などを現像するときに発生する現像電界を、横軸を感光体上の位置として模式的に表した図である。符号３０がソリッド画像を現像するときに発生する現像電界に当り、符号３１が網点や線画像などを現像するときに発生する現像電界に当る。

ソリッド画像の内部は、電界の周辺効果の影響を受けない領域であり、この領域に発生する現像電界を平行電界と呼び、図５中に符号３２で示している。一方、ソリッド画像の端部および網点や線画像は、電界の周辺効果の影響を受け、平行電界よりも強い電界が発生する。このソリッド画像の端部および、網点や線画像に発生する現像電界を周辺電界と呼び、図５中に符号３３で示している。この周辺電界によって、網点や線画像はソリッド画像の内部に比べ多くのトナーが現像される。周辺電界強度と平行電界強度の比率の変化は、現像ギャップの他に、現像剤の抵抗、感光体の膜厚の経時的な変化によって発生する。

本発明では、平行電界強度と周辺電界強度を別々にコントロールするために、平行電界が主であるソリッド画像の内部と、周辺電界が主であるソリッド画像の端部および網点や線画像を別々の光量で露光する。

具体的には、画像信号を露光前にメモリに取り込み、パターンマッチング手法により全ての画像の白紙部と隣接する予め定めた画素数の部分を検出する。そして白紙部と隣接する予め定めた画素数の部分は露光量Ｅ2で露光し、またそれ以外については露光量Ｅ1で露光する。前記白紙部と隣接する予め定めた画素数はソリッド画像の端部に発生する周辺電界の幅に相当する画素数以下に設定する。本実施形態では、ソリッド画像の端部に約２００μｍの幅に渡って周辺電界が発生しており、６００ｄｐｉの解像度では約５ｄｏｔの画素数に相当する。

この周辺電界を平行電界と同じ強さにするには、周辺電界が発生している５ｄｏｔの画素を予め定めた画素数とする必要があるが、周辺電界の変動を補正するためには、それ以下の画素数で、網点や線画像の画質を安定化できることが実験によって分かっており、本実施形態では、前記白紙部と隣接する予め定めた画素数を２ｄｏｔに設定している。

図６にランダムな画像パターンにつき、前記検出された白紙部と隣接する２ドット幅の部分を符号３５で、それ以外の部分を符号３４で示す。前記検出された白紙部と隣接する２ドット幅の部分３５は画像の幅の小さい領域およびソリッド画像の端部であり、周辺電界が支配的な領域である。

次に露光量Ｅ1と露光量Ｅ2の関係について述べる。図７は、感光体ドラム１の光応答特性を示す図である。横軸Ｅは露光量であり、感光体ドラム１に投入された光エネルギーで示してある。縦軸は露光後一定時間における感光体ドラム１の表面電位である。

縦軸のＶ0は現像における背景電位を示す。縦軸のＶr1は露光量Ｅ1に対応した感光体１での電位、Ｖr2は露光量Ｅ2に対応した感光体１での電位である。Ｖbは現像機のバイアス電圧であり、Ｖb−Ｖr1、Ｖb−Ｖr2がそれぞれ現像電位差である。すなわち、電界周辺効果が強く作用するソリッド領域の端部、線画像、網点に対しては現像電位にＶb−Ｖr2を用い、ソリッド領域（ベタ画像）に対しては現像電位にＶb−Ｖr1を用いる。

次に現像ギャップが各画像形成手段毎にばらついた場合の階調濃度カーブの変動を、現像バイアスの直流電圧及び、白紙部と隣接する数ドット幅の画像領域を露光する照射光量Ｅ2を調整して行った場合について説明する。

図８は、平行電界によって現像される画像（ソリッド画像）のテストパッチ像を画像濃度センサーで検知し、検知した画像濃度が予め定めた値になるように現像バイアスの直流電圧を調整し、前記現像バイアスの直流電圧の条件を維持したもとで、周辺電界によって感光体上に現像される画像（面積率が５０％の網点画像）のテストパッチ像を画像濃度センサーで検知し、その画像濃度センサーによる検知濃度が予め定めた値となるように、白紙部と隣接する数ドット幅の画像領域を露光する照射光量Ｅ2を調整し、階調濃度カーブの補正を行った場合の階調濃度カーブである。

図中のカーブ14は現像ギャップが適正な場合の階調濃度カーブ、カーブ１５は適正な現像ギャップよりも現像ギャップが狭い場合の階調濃度カーブ、カーブ１６は適正な現像ギャップよりも現像ギャップが広い場合の階調濃度カーブである。

この制御方法では、現像ギャップがばらついた場合、面積率１００％（ソリッド画像）の濃度および、面積率が５０％以下の低面積率の階調濃度カーブは補正することができるが、面積率が５０％を超える高面積率の階調濃度カーブの変動の補正は不十分である。

次に現像バイアスに重畳した交流電圧が、階調濃度カーブに与える影響を説明する。図９に、直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合と、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブの比較を示す。

図中のカーブ１９が直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブであり、カーブ２０、２１が直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブである。ここで、カーブ２０よりもカーブ２１の方が交流電圧の振幅Ｖｐｐが大きい場合に相当する。点２２は直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブ１９と直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブ２０、２１の交差する点である。

現像バイアスに交流電圧を重畳して印加すると、面積率１００％のソリッド画像の画像濃度が増加するだけでなく、比較的面積率の大きい画像の現像性が増加し、面積率の小さい画像の現像性が低下するため、階調濃度カーブの傾きが変化する。交流電圧を重畳して印加した場合に、階調濃度カーブの傾きが変化する割合は、交流電圧の振幅Ｖｐｐが大きい程、すなわちカーブ２０よりもカーブ２１の方が大きい。

直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブ１９と交流電圧を重畳して印加した場合の階調濃度カーブ２０、２１の交差する点２２の画像面積率は、現像バイアスの直流電圧Ｖｂと、感光体上の電位潜像の関係によって決まる。現像電位差と背景電位差が等しい場合には、交差点２２は画像の面積率が５０％付近の点になり、現像電位差が背景電位差よりも大きくなる程、交差点２２は面積率の低い方にシフトする。例えば帯電電位‐６００Ｖ,放電電位‐５０Ｖ、現像バイアスの直流電圧Ｖｂが‐４００Ｖの場合、交差点２２は面積率が３０％付近の点になる。画像面積率が５０％以下の比較的面積率が小さい部分は、元々周辺電界による現像が支配的なため、交流電圧の振幅Ｖｐｐを変化させた場合の、画像濃度の変化は小さい、一方、画像面積率が５０％を超える比較的面積率の大きい部分は、交流電圧の振幅Ｖｐｐを変化させた場合の画像濃度の変化が大きい。

次に本発明に係る階調濃度カーブの補正方法について説明する。

（手順１）
先ず、ある交流電圧の振幅Ｖｐｐの条件（制御開始時は設計中心値）において、一定露光量Ｅ1で、感光体上にソリッド画像のテストパッチ潜像を数個形成する。

次に、現像バイアスの直流電圧Ｖbとスコロトロン帯電器のグリット電位Ｖgの差を例えば１５０Ｖに一定にしたまま、現像バイアスの直流電圧Ｖb及び帯電器のグリッド電圧Ｖgを５０Ｖおきに数点変化させて該テストパッチ潜像を現像し、テストパッチ像とする。

次いで光学式画像濃度センサー１０でそのソリッド画像のテストパッチ像の内部（平行電界によって現像されている領域）の画像濃度を測定し、図１０に示した現像バイアスの直流電圧Ｖbとソリッド画像濃度の関係を得る。この図１０より、目標とするソリッド画像濃度３６となる現像バイアスの直流電圧Ｖbの値を一次近似により決定する。スコロトロン帯電器のグリット電位Ｖgは、Ｖb＋１５０Ｖに決定する。

（手順２）
手順１で決定した現像バイアスの直流電圧Ｖb及びスコロトロン帯電器のグリット電位Ｖgの条件において、露光量Ｅ2を変化させながら感光体上に周辺電界による現像が主たる画像のテストパッチ潜像を数個形成する。テストパッチ潜像は一定面積率（例えば面積率５０％）の網点画像を用いる。そのテストパッチ潜像を現像してテストパッチ像とした後、光学式画像濃度センサー１０でそのテストパッチ像の画像濃度を測定し、図１１に示した露光量Ｅ2と網点画像濃度の関係を得る。この図１１より、目標とする網点画像濃度３７となる露光量Ｅ2の値を一次近似により決定する。

（手順３）
手順１、２で決定した現像バイアスの直流電圧Ｖb、スコロトロン帯電器のグリット電位Ｖg、露光量Ｅ2の条件において、画像面積率７０％の網点画像のテストパッチ潜像を形成し、そのテストパッチ潜像を現像してテストパッチ像とした後、光学式画像濃度センサー１０でその網点画像のテストパッチ像の画像濃度を測定し、予め定めた画像濃度の範囲と比較を行う。

（手順４）
画像面積率７０％の網点の画像濃度が予め定めた画像濃度の範囲内に入っていた場合には、制御を終了する。一方、画像面積率７０％の網点の画像濃度が、予め定めた画像濃度の範囲よりも小さい場合には、交流電圧の振幅Ｖｐｐを増加させ、逆に画像面積率７０％の網点画像が予め定めた画像濃度の範囲よりも大きい場合には、交流電圧の振幅Ｖｐｐを減少させる。

手順４において、画像面積率７０％の網点の画像濃度が予め定めた画像濃度の範囲内に入るまで、（手順１）〜（手順４）を繰り返す。

（手順４）での交流電圧の振幅Ｖｐｐの変更幅は、予め、交流電圧の振幅Ｖｐｐの変更幅と、画像濃度の変化の割合のデータを得ておき、これに基づいて交流電圧の振幅Ｖｐｐの変更幅を決めて行うことにより、画像面積率７０％の網点の画像濃度を予め定めた画像濃度の範囲内に早く収束させることができる。

図１２は、以上説明した本発明の制御方法を用いて、階調濃度カーブの補正を行った場合の階調濃度カーブである。本発明により、各画像形成手段毎に、周辺電界の変動に起因する階調濃度カーブの変動を補正することができる。

また前記実施形態では、画像面積率７０％の網点の画像濃度を予め定めた画像濃度に調整した例について説明したが、ここで用いる画像面積率は、現像ギャップが変動したときに大きく変動する面積率（５０％以上、好ましくは６０〜８０％）であれば、同様の効果が得られる。

次に、各画像形成手段毎に補正目標とする階調濃度カーブについて説明する。

補正目標とする階調濃度カーブを予め一定のものに決めておき、各画像形成手段の階調濃度カーブを予め定めた一定の階調濃度カーブに合わせるという方法もとれるが、この方法では、画像形成手段毎の周辺電界の変動要因（現像ギャップ，現像剤抵抗、感光体の膜厚）が、同一方向に大きく変化した場合、調整パラメータ（現像バイアスの直流電圧Ｖｂ、交流電圧の振幅Ｖｐｐ）の可変範囲の限界に到達し易く、制御不能エラーによる印刷物の生産性の低下を引き起こし易い。

階調濃度カーブはその傾向が変化しても、各画像形成手段の階調濃度カーブが一致していれば、色重ねして得られたカラー画像の色目は、L*a*b*色座標系において、L*方向にしか変化しない。すなわち、色合いは変化せず、色の明るさしか変化しない。L*方向の色目のずれは、出力したテストパターンの色目をスキャナで画像形成装置の制御部に読み込まなくとも、階調濃度カーブの傾向が既知であれば、ラスター展開時に、入力された連続階調の画像データに対して割り当てる網点面積階調の面積率を操作することで容易に補正することができる。

このため、補正目標とする階調濃度カーブは予め一定のものに決めておくのではなく、各画像形成手段１０２〜１０５の階調濃度カーブの傾向を光学式画像濃度センサー１０で検知し、その各画像形成手段１０２〜１０５毎の階調濃度カーブ全体の画像濃度情報を全体制御部１２７で比較し、各画像形成手段１０２〜１０５で補正できる階調濃度カーブの範囲に補正目標とする階調濃度カーブを設定するようにする。こうすることで、調整パラメータ（現像バイアスの直流電圧Ｖｂ、交流電圧の振幅Ｖｐｐ）の可変範囲の限界に到達して制御不能となることによる、印刷物の生産性の低下を防止することができる。また、テストパターンを出力するために、通常の印刷ジョブを停止することによる印刷物の生産性の低下を防止することができる。

図１３は、カラー画像形成装置の制御ブロック図である。同図に示すように各画像形成手段１０２〜１０５（同図では黒の画像形成手段１０２について記載しているが、他の画像形成手段１０３〜１０５においても同様の構成になっている）には、画像濃度センサー１０ならびに感光体表面電位可変手段１３２を制御する感光体表面電位制御部１３３、現像バイアス（直流成分）可変手段１３４を制御する現像バイアス（直流成分）制御部１３５、露光量可変手段１３６を制御する露光量制御部１３７、現像バイアス（交流成分）可変手段１３８を制御する現像バイアス（交流成分）制御部１３９などが設けられている。

そして平行電界によって現像された画像の画像濃度情報１２０と、周辺電界によって現像された画像の画像濃度情報１２１と、面積率５０〜１００％の中間部の画像の画像濃度情報１２２をまとめて、階調濃度カーブ全体の画像濃度情報１２３として全体制御部１２７に入力する。全体制御部１２７では、各画像形成手段１０２〜１０５からの画像濃度情報１２３を比較して、各画像形成手段１０２〜１０５で補正できる階調濃度カーブの範囲内に補正目標とする階調濃度カーブを決定する。

各画像形成手段１０２〜１０５の階調濃度カーブの差が互いに小さくなるように、前記感光体表面電位制御部１３３によって感光体表面電位可変手段１３２を介して感光体の表面電位、現像バイアス制御部１３５によって現像バイアス可変手段１３４を介して現像バイアスの直流成分、露光量制御部１３７によって露光量可変手段１３６を介して露光量、現像バイアス制御部１３９によって現像バイアス可変手段１３８を介して現像バイアスの交流成分の振幅のうちの少なくとも１つ、好ましくは交互に調整する。

本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置には、図１３に示すように制御不能エラーが発生した場合、印刷を停止するか継続するかを予めユーザが設定できる選択手段１３０が設けられている。

前述の制御を各画像形成手段毎に行った場合に、調整パラメータ（現像バイアスの直流電圧Ｖｂ、交流電圧の振幅Ｖｐｐ）が予め設定した可変範囲の上限もしくは下限に達しても、補正目標とする階調濃度カーブに 収束しないときには、調整パラメータを、制御対象の画像濃度が目標範囲に最も近くなる可変範囲の上限もしくは下限に設定するとともに、該当する画像形成手段が異常であるという警報を警報手段１３１により発する。この警報手段は、例えば音声発生手段や液晶表示手段などからなる。

警報が発せられた場合には、選択手段１３０に基づき、印刷を停止するかもしくは継続を行うかの選択を行う。こうすることで多少のカラー画像の色目の変化を許容するユーザに対しては、印刷物の生産性の低下を防止することができる。

以上説明した印写制御を、装置の製造時および、現像ギャップが変動する可能性がある作業（例えば現像機の交換、修理等）の後、また、画像形成装置の電源投入時およびその後、印刷ジョブの切れ目を見計らって定期的に行うことにより、印刷物の生産性を低下させることなくカラー画像の色目の変動を少なくすることができる。

本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の模式図である。 そのカラー画像形成装置に用いる各画像形成手段の模式図である。 現像ギャップが変動した場合の、階調濃度カーブの変動を示す特性図である。 現像ギャップが変動した場合に現像バイアスを調整し、ソリッド領域の画像濃度を一定に制御した場合の階調濃度カーブを示す特性図である。 ソリッド画像を現像するときに発生する現像電界と、網点や線画像などを現像するときに発生する現像電界を模式的に表した図である。 ランダムな画像パターンを用いて、白紙部と隣接する２ドット幅の部分とそれ以外の部分を示す説明図である。 感光体ドラムの光応答特性を示す説明図である。 現像バイアス（直流電圧）、感光体表面電位、白紙部と隣接する数ドット幅の画像領域を露光する照射光量を調整して、階調濃度カーブの補正を行った場合の階調濃度カーブを示す特性図である。 直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合と、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブの比較を示す特性図である テストパッチ像検出にて得られる現像バイアスの直流電圧Ｖbとソリッド画像濃度の関係を示す説明図である。 テストパッチ像検出にて得られる露光量Ｅ2と網点画像濃度の関係を示す説明図である。 本発明を用いて階調濃度カーブの補正を行った場合の階調濃度カーブを示す特性図である 本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の制御ブロック図である。

符号の説明

１：感光体ドラム、２：スコロトロン帯電器、３：現像機、８：露光装置、１０：光学式画像濃度センサー、１４：現像ギャップが適正な場合の階調濃度カーブ、１５：適正な現像ギャップよりも現像ギャップが狭い場合の階調濃度カーブ、１６：適正な現像ギャップよりも現像ギャップが広い場合の階調濃度カーブ、１９：直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブ、２０、２１：直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブ、２２：直流電圧だけの現像バイアスを印加した場合の階調濃度カーブと交流電圧を重畳して印加した場合の階調濃度カーブの交差する点、３０：ソリッド画像を現像するときに発生する現像電界、３１：網点や線画像などを現像するときに発生する現像電界、３２：平行電界、３３：周辺電界。３４：露光量Ｅ1での露光部分、３５：露光量Ｅ2での露光部分、３６：目標のソリッド画像濃度、３７：目標の網点画像濃度、１０１：中間転写ベルト、１０２〜１０５：イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色の画像形成手段、１０６〜１０９：第１転写機、１１０：第２転写機、１１１：ベルトクリーナ、１１５：用紙、１２０：平行電界によって現像された画像の画像濃度情報、１２１：周辺画像によって現像された画像の画像濃度情報、１２２：中間部の画像の画像濃度情報、１２３：階調濃度カーブ全体の画像濃度情報、１２７：全体制御部、１３０：選択手段、１３１：警報手段、１３２：感光体表面電位可変手段、１３３：感光体表面電位制御部、１３４：現像バイアス（直流成分）可変手段、１３５：現像バイアス(直流成分)制御部、１３６：露光量可変手段、１３７：露光量制御部、１３８：現像バイアス(交流成分)可変手段、１３９：現像バイアス（交流成分）、Ｖ0：帯電電位または背景電位、Ｖg：スコロトロン帯電器のグリッド電位、Ｖb：現像バイアス電位、Ｖr1,Ｖr2：放電電位または画像部電位。

Claims (2)

1. 感光体と、
   その感光体の表面を帯電する帯電器と、
   帯電された感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記感光体上にトナー像を付着して現像する現像機と、
   その現像機によって現像された画像の濃度を検出する画像濃度センサーと、
   前記現像機に印加する現像バイアスの直流成分を制御する現像バイアス直流成分制御部と、
   前記感光体の表面電位を制御する感光体表面電位制御部と、
   前記露光装置の露光量を制御する露光量制御部と、
   前記現像機に印加する現像バイアスの交流成分の振幅を制御する現像バイアス交流成分制御部とを有する複数の画像形成手段と、
   各画像形成手段の前記画像濃度センサーからの画像濃度情報を入力して、各画像形成手段の前記現像バイアス直流成分制御部、感光体表面電位制御部、露光量制御部ならびに現像バイアス交流成分制御部に対して制御信号を出力する全体制御部と
   を備えたカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法であって、
   前記全体制御部で、各画像形成手段の階調濃度カーブの差が小さくなるように、前記現像バイアス直流成分制御部による現像バイアスの直流成分、前記感光体表面電位制御部による感光体の表面電位、前記露光量制御部による露光量、前記現像バイアス交流成分制御部による現像バイアスの交流成分の振幅のうち少なくともいずれか1つを調整する構成であり、
   前記全体制御部は、ベタ画像の画像濃度情報である平行電界画像濃度情報と、ベタ画像の内部以外の周辺部、線画像および網点画像の画像濃度情報である周辺電界画像濃度情報と、ドット占有面積率５０〜１００％の中間調の画像濃度情報である中間調画像濃度情報とを、階調濃度カーブ全体の画像濃度情報である階調濃度カーブ全体画像濃度情報として入力され、前記階調濃度カーブ全体画像濃度情報と、各画像形成手段からの画像濃度情報とを比較することで、各画像形成手段で補正可能な補正目標とする画像濃度の範囲を設定し、
   前記各画像形成手段で、第１手順から第８手順を実行し、
   前記第１手順は、ある交流電圧の振幅の条件において、一定の露光量で前記感光体上にソリッド画像のテストパッチ潜像を複数個形成する手順であり、
   前記第２手順は、現像バイアスの直流電圧値と前記帯電器のグリッド電圧値の差を一定に保ったまま、前記直流電圧値とグリッド電圧値を変化させて前記テストパッチ潜像を現像して、ソリッド画像のテストパッチ像を複数個形成する手順であり、
   前記第３手順は、各テストパッチ像の平行電界によって現像されている領域の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、現像バイアスの直流電圧値とソリッド画像濃度との関係を求め、その結果に基づいて目標とするソリッド画像濃度となる現像バイアスの直流電圧値と帯電器のグリッド電圧値を決定する手順であり、
   前記第４手順は、決定した直流電圧値とグリッド電圧値の条件において、露光量を変化させながら前記感光体上に主に周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像である第１周辺電界テストパッチ潜像を複数個形成する手順であり、
   前記第５手順は、前記第４手順で作成された前記第１周辺電界テストパッチ潜像を現像して、テストパッチ像を複数個形成する手順であり、
   前記第６手順は、各テストパッチ像の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、露光量と画像濃度との関係を求め、その結果に基づいて目標とする画像濃度となる露光量を決定する手順であり、
   前記第７手順は、前記第3手順で決定した現像バイアスの直流電圧値と帯電器のグリッド電圧値ならびに前記第6手順で決定した露光量の条件で、ドット占有面積率が５０％以上の定まったドット占有面積率での主に周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像を形成し、前記周辺電界によって現像されるテストパッチ潜像である第２周辺電界テストパッチ潜像を現像してテストパッチ像を形成する手順であり、
   前記第８手順は、前記第２周辺電界テストパッチ潜像のテストパッチ像の画像濃度を前記画像濃度センサーで測定し、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲か否かを比較する手順であり、
   前記第８手順での比較結果、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲内に入っていた場合は、当該階調濃度カーブの補正制御を終了し、
   前記第８手順での比較結果、測定した画像濃度が目標とする画像濃度の範囲外の場合には、前記現像バイアスの交流電圧の振幅を変化させ、再度前記第１手順〜前記第８手順を繰り返すことで、予め定められた補正可能な補正目標とする画像濃度の範囲との差が小さくなるように階調濃度カーブを補正することを特徴とするカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法。
2. 請求項１記載のカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法において、
   前記本体制御部が、異常を報知する警報手段と、警報発生時に印刷を停止するかもしくは印刷を継続するかを選択する選択手段を備え、
   前記現像バイアスの直流成分および交流成分の振幅が予め設定した可変範囲の上限もしくは下限に達しても、前記ソリッド画像および主に周辺電界によって現像された画像の検知濃度が目標とする画像濃度の範囲に収束しないときは、現像バイアスの直流成分および交流成分の振幅を、前記ソリッド画像および主に周辺電界によって現像された画像の検知濃度が目標とする画像濃度の範囲に最も近くなる予め設定した可変範囲の上限もしくは下限に設定するとともに、
   該当する画像形成手段が異常であることを前記報知手段で報知し、
   前記選択手段による選択内容に従い印刷の停止もしくは継続を行なうことを特徴とするカラー画像形成装置の階調濃度カーブ補正方法。

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