JP4865305B2

JP4865305B2 - 画像形成プロセス制御装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP4865305B2
Application number: JP2005334013A
Authority: JP
Inventors: 裕文田畑; 清二木; 保利田中; 篤志山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP2007140143A

Description

本発明は、画像形成プロセス手段に形成させた基準パターン画像を画像検出手段で検出して、その検出結果に基づいて画像形成プロセス手段に係る画像パラメータを制御する画像形成プロセス制御装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

露光、現像、転写、及び定着の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する電子写真方式による画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機など）では、感光体の劣化や環境条件が変動することでトナー顕像の濃度などの画像品質が変化することから、このような画像品質の変化を抑制して高品位な画像が得られるように、レーザによる露光量、現像器のトナー濃度、転写電圧、画像γ（ガンマ）等の画像パラメータを制御する画像形成プロセス制御が行われている。

このような画像形成プロセス制御としては、感光体に基準パターン画像を形成し、その基準パターン画像をフォトセンサで検出して、その検出結果に基づいて画像パラメータを制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、所定の画像形成枚数に達した場合の他に、温度や湿度といった環境変動を検出する手段により環境変動を検出した場合に、所定の画像パラメータを制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−３６２３０号公報特開平９−３１９２７０号公報

しかしながら、前記の基準パターン画像の検出結果に基づいて画像パラメータを制御する技術では、基準パターン画像の形成などの動作に時間を要するため、制御の実行間隔が短く設定されると、画像形成処理の生産性の低下を招き、これとは逆に、制御の実行間隔が長く設定されると、画像パラメータの変動に制御が追随できずに、高品位な画像を確保することが困難になるという問題が生じる。他方、前記の環境変動を検出した場合に画像パラメータを制御する技術では、適切なタイミングで画像パラメータの制御が可能になるものの、環境変動を検出するセンサ類が必要となり、製造コストが嵩むという問題が生じる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、環境変動を検出するセンサ類を用いることなく簡単な構成で、高品位な画像を容易に確保すると共に、画像形成処理の生産性の低下を抑えることができるように構成された画像形成プロセス制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成プロセス制御装置は、飽和濃度制御と中間濃度制御の両方の画像形成パラメータを制御する標準制御と、前記飽和濃度制御の画像形成パラメータのみを制御する簡易制御とが実行可能な画像形成プロセス制御装置であって、画像形成プロセス手段に形成させた飽和濃度用及び中間濃度用の基準パターン画像の濃度値を検出する画像検出手段と、この画像検出手段により検出された濃度値を記憶すると共に前記濃度値に基づいて前記画像形成パラメータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記画像形成プロセス手段により実行された画像形成回数が規定値を超えたとき、前記標準制御と前記簡易制御のいずれかを実行可能とし、このとき、前記画像検出手段により検出された前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値または前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数の回数値がそれぞれの許容値を超えたと判定された場合に、前記標準制御を実行させ、前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値および前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数がそれぞれの前記許容値を超えていないと判定された場合には、前記簡易制御を実行させる構成とする。

本発明によれば、高品位な画像を確保する上で頻繁に調整が必要とされる画像パラメータの制御が簡単な判定条件にて標準制御と簡易制御とが選択実行されるため、高品位な画像を容易に確保することができる。しかも、時間を要する標準制御に代わって短時間で済む簡易制御が実行されるため、画像形成処理の生産性の低下を抑えることができる。さらに、画像形成パラメータ制御の実行条件及び標準制御と簡易制御とを選択するための判定条件を適切に設定することで、環境変動を検出するセンサ類を用いることなく、適切なタイミングで標準制御及び簡易制御を実行させることができるため、製造コストの増大を避けることができる。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、飽和濃度制御と中間濃度制御の両方の画像形成パラメータを制御する標準制御と、前記飽和濃度制御の画像形成パラメータのみを制御する簡易制御とが実行可能な画像形成プロセス制御装置であって、画像形成プロセス手段に形成させた飽和濃度用及び中間濃度用の基準パターン画像の濃度値を検出する画像検出手段と、この画像検出手段により検出された濃度値を記憶すると共に前記濃度値に基づいて前記画像形成パラメータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記画像形成プロセス手段により実行された画像形成回数が規定値を超えたとき、前記標準制御と前記簡易制御のいずれかを実行可能とし、このとき、前記画像検出手段により検出された前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値または前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数の回数値がそれぞれの許容値を超えたと判定された場合に、前記標準制御を実行させ、前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値および前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数がそれぞれの前記許容値を超えていないと判定された場合には、前記簡易制御を実行させる構成とする。

この発明によれば、高品位な画像を確保する上で頻繁に調整が必要とされる画像パラメータの制御が簡単な判定条件にて標準制御と簡易制御とが選択実行されるため、高品位な画像を容易に確保することができる。しかも、時間を要する標準制御に代わって短時間で済む簡易制御が実行されるため、画像形成処理の生産性の低下を抑えることができる。さらに、画像形成パラメータ制御の実行条件及び標準制御と簡易制御とを選択するための判定条件を適切に設定することで、環境変動を検出するセンサ類を用いることなく、適切なタイミングで標準制御及び簡易制御を実行させることができるため、製造コストの増大を避けることができる。

この場合、前記の画像パラメータは、例えば画像濃度に関連するものとして、レーザの露光量、現像器のトナー濃度、転写電圧、及び現像電圧などがあり、このうち、比較的頻繁に変動する画像パラメータとしては、現像器のトナー濃度がある。

この発明によれば、画像形成回数が、画像形成装置が一般的に備えるセンサ類を用いて簡単に取得することができるものであり、また画像検出手段の検出結果の変化状況や簡易制御の実行状況も容易に取得することができるものであるため、制御手順を簡素化することができる。

この場合、前記の画像形成回数としては、記録媒体の出力枚数が好適である。このとき、記録紙（記録媒体）のサイズや、１枚の記録紙上に形成した画像中の線画部のドット数などに基づいて、実際の画像形成量が反映されるように換算された出力枚数を用いるようにすると良い。

また、画像検出手段の検出結果の変化状況は、画像検出手段の検出値の変化量により把握することができ、その検出値の変化量を所定のしきい値と比較して変化度合いの大小を判定し、変化が大である場合には標準制御が実行されるようにする。また過去の簡易制御の実行状況は、簡易制御の実行回数を計数することで取得することができ、その簡易制御の実行回数を所定のしきい値と比較して簡易制御が所定回数を超えて繰り返し実施されている場合には次に標準制御が実行されるようにする。

この発明によれば、画像形成プロセス手段に形成させる基準パターン画像数を削減することができるため、制御に要する時間を短縮して、画像形成処理の生産性の低下を抑制することができる。

この場合、比較的頻繁に変動する画像パラメータに関連する基準パターン画像としては、べた黒（濃度１００％）による飽和濃度の基準パターン画像があり、この飽和濃度検出用の基準パターン画像の検出結果に基づいて、現像器のトナー濃度を制御する制御情報を取得することができる。

なお、比較的頻繁に変動しない画像パラメータに関連する基準パターン画像としては、中間濃度の基準パターン画像があり、この中間濃度の基準パターン画像の検出結果に基づいて、露光手段の光量を制御する制御情報を取得することができる。この中間濃度の基準パターン画像は、適切な制御情報を取得するために多数の基準パターン画像を形成する必要があり、簡易制御においてこの中間濃度検出用の基準パターン画像の形成を省略することで、制御所要時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるモノクロ画像形成装置の一例を示す模式図である。このモノクロ画像形成装置は、画像形成プロセス手段として、感光体ドラム１の周囲に、図示しない帯電器により均一に帯電した感光体ドラム１の作像面に対して露光用の光束を走査して静電潜像を形成するＬＳＵ（レーザ・スキャニング・ユニット）２と、感光体ドラム１の作像面上の静電潜像をトナーで現像する現像ローラ３を備えた現像器４と、感光体ドラム１の作像面上に形成されたトナー像を記録紙上に転写する転写ガイド板５と、感光体ドラム１の作像面を清掃するクリーニングブレード６とが設けられており、給紙部７の記録紙（記録媒体）が感光体ドラム１と転写ガイド板５との間に送り込まれてトナー像が記録紙に転写された後、定着器８を経て排紙部９に排出される。

図２は、図１に示したモノクロ画像形成装置における画像形成プロセス制御部の概略構成を示すブロック図である。図３は、図１に示したモノクロ画像形成装置におけるパッチ画像の濃度検出状況を示している。

図２に示す画像形成プロセス制御部（画像形成プロセス制御装置）では、画像濃度制御時に、ＣＰＵ１２からの出力指示に応じてパッチデータ生成部１３にてパッチ画像（基準パターン画像）のデータが生成され、そのデータがＬＳＵ２に送られてパッチ画像の書き込みが行われ、これにより感光体ドラム１上にパッチ画像が作像される。

このパッチ画像の作像は感光体ドラム１を回転させながら行われ、図３に示すように感光体ドラム１上に複数のパッチ画像Ｐが順次作像され、これらのパッチ画像Ｐの濃度が画像濃度センサ（画像検出手段）１１で順次検出され、その出力信号がＣＰＵ１２に入力される。また現像器４内の２成分現像剤のトナー濃度がトナー濃度センサ１６で検出され、その出力信号がＣＰＵ１２に入力される。

ＣＰＵ（制御手段）１２では、画像濃度センサ１１の出力値に基づいて、画像パラメータ、すなわちトナー濃度制御値及びＰＷＭ制御値が算出され、これにより取得したトナー濃度制御値及びトナー濃度センサ１６の出力値に基づいて、現像器４へのトナー補給動作が制御され、またＰＷＭ制御値に基づいてＬＳＵ２でのレーザの露光動作が制御される。なおＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４に格納されたプログラム及び目標値などの制御情報を用いて所要の制御を行い、その制御に要する補正テーブルなどのデータがＲＡＭ１５に適宜に記憶される。

またＣＰＵ１２では、所要のプログラムにより、排紙部９に排出される記録紙を検知する排紙センサ１７の検出信号に基づいて印字枚数を計数する枚数カウンタが構成されている。この枚数カウンタでは、用紙サイズに応じた換算枚数が計数され、例えばＡ４以下の用紙サイズでは１枚につき１カウントとするのに対し、Ａ４を超える用紙サイズでは１枚につき２カウントとする。

図４は、図１に示したモノクロ画像形成装置における画像濃度制御時のパッチ画像の作像状況を示している。画像濃度制御は、印字枚数カウンタが規定枚数に到達した場合に行われ、後述するように、パッチ画像の検出濃度の変化状況及び過去の簡易制御の実行状況に応じて、標準制御と簡易制御とのいずれかが選択的に実行される。

（Ａ）は標準制御時を示し、トナー濃度制御値を取得する際の基準となる飽和濃度検出用のパッチ画像と、ＰＷＭ制御値を取得する際の基準となる中間濃度検出用のパッチ画像とが、矢印で示す向きに順次並んだ状態で感光体ドラム１上に作像される。（Ｂ）は簡易制御時を示し、中間濃度検出用のパッチ画像が省略され、飽和濃度検出用のパッチ画像のみが作像される。

飽和濃度検出用としては、べた黒（濃度１００％）のパッチ画像Ｐ_Kが１つ作像され、このパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ１２にて所定の目標値と比較されて、十分な画像濃度が得られるように現像器４へのトナー補給動作に関するトナー濃度制御値が求められる。なお、パッチ画像Ｐ_Kを複数作像して平均値を取得するようにしても良い。

中間濃度検出用としては、所定の中間濃度の組合せによる１対のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_K1・Ｇ_K2・Ｇ_K3・Ｇ_K4・Ｇ_K5・Ｇ_K6が、ＬＳＵ２でのレーザの点灯パルス幅を段階的に変化させて複数作像され、これらの光量の異なる複数のパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ１２にて所定の目標値と比較されて、適切な濃度（階調）が得られるようにレーザの点灯パルス幅を調整するためのＰＷＭ制御値が求められる。

これらのパッチ画像は、連続印字中に画像濃度制御の実行指示があると、ページごとの画像の間に挿入するように感光体ドラム１上に作像される。

図５は、図１に示したモノクロ画像形成装置における連続印字時の動作手順を示すフロー図である。ここでは、印字が行われると、ＣＰＵ１２において枚数カウンタが１増分され（ステップ１０１）、ついで枚数カウンタの計数値が第１のしきい値（１７０）に到達したか否かが判定され（ステップ１０２）、ここで枚数カウンタの計数値が第１のしきい値に到達していれば、画像濃度制御が実行される（ステップ１０３）。そして枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ１０４）。

図６は、図１に示したモノクロ画像形成装置における非印字時の動作手順を示すフロー図である。ここでは、まず枚数カウンタの計数値が第２のしきい値（１０５）に達しているか否かが判定され（ステップ２０１）、ここで枚数カウンタの計数値が第２のしきい値に達していれば、画像濃度制御が実行される（ステップ２０２）。そして枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ２０３）。

このように非印字時には、印字時に用いられる第１のしきい値（１７０）より小さい第２のしきい値（１０５）に基づいて画像濃度制御の必要性が判定される。

このフローは、スタンバイ状態にて操作表示パネルの初期化（クリア）が発生した時、及びスタンバイ状態で操作表示パネルの操作などの所定の解除要因がない状態が所定時間継続することにより省電力モード（スリープモード）へ移行する前に実行され、これらの動作を通知する信号に応じて開始される。

図７は、図５及び図６に示した画像濃度制御の手順を示すフロー図である。図５の画像濃度制御（ステップ１０３）及び図６の画像濃度制御（ステップ２０２）では、まず図４に示したように飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され（ステップ３０１）、ついで画像濃度センサ１１による飽和濃度検出用のパッチ画像の読取りが行われて、その読取値が最新の濃度値（Ddark new）としてメモリに格納され、さらにこの最新の濃度値に基づいてトナー濃度制御値が算出される（ステップ３０２）。

次に標準制御判定値設定が行われ（ステップ３０３）、ここで設定された標準制御の要否判定値（BK Full）が１か否かが判定され（ステップ３０４）、標準制御の要否判定値が１であれば、図４（Ａ）に示したように中間濃度検出用のパッチ画像が印字され（ステップ３０５）、ついで画像濃度センサ１１による中間濃度検出用のパッチ画像の読取りが行われ、その読取値に基づいてＰＷＭ制御値が算出される（ステップ３０６）。

他方、標準制御の要否判定値（BK Full）が１か否かの判定（ステップ３０４）で、標準制御の要否判定値が１でなければ、中間濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取の動作（ステップ３０５・３０６）は省略される。

このように飽和濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取の動作が終了した段階で、標準制御の要否判定値（BK Full）に基づいて標準制御の要否が判定され、この要否判定により標準制御が必要と判定された場合には、中間濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取が続けて行われて標準制御となり、要否判定により標準制御が不要と判定された場合には、中間濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取の動作が省略されて簡易制御となる。

図８は、図７に示した標準制御判定値設定の手順を示すフロー図である。図７の標準制御判定値設定（ステップ３０３）では、まず前回の画像濃度制御時に取得してメモリに記憶された飽和濃度検出用のパッチ画像の濃度値（Ddark old）を読み出し（ステップ４０１）、今回の制御（図７のステップ３０２）で取得した濃度値（Ddark new）と比較して濃度の変化量を算出して、その変化量がしきい値Ｋに達しているか否かが判定され（ステップ４０２）、ここで濃度の変化量がしきい値Ｋに達し、濃度変化が大と判定されると、標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定される（ステップ４０３）。

ここで、濃度変化の大小を判定するしきい値Ｋは、例えば濃度値を０〜２５５の２５６段階とした場合、１０とすると良い。

他方、濃度の変化量がしきい値Ｋに達しているか否かの判定（ステップ４０２）で、濃度の変化量がしきい値Ｋに達していない場合には、次に簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）がしきい値Ｍに達しているか否かが判定され（ステップ４０４）、ここで簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）がしきい値Ｍに達している場合には、標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定されると共に、簡易制御の実行回数カウンタが初期化される（ステップ４０５）。

ここで、簡易制御の実行回数カウンタに関するしきい値Ｍは、設定範囲を２〜７とし、初期設定値を５として、ユーザもしくはサービスマンにより適宜に変更可能とすると良い。

他方、簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）がしきい値Ｍに達しているか否かの判定（ステップ４０４）で、簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）がしきい値Ｍに達していない場合には、簡易制御の実行回数カウンタが１増分され（ステップ４０６）、ついで標準制御の要否判定値（BK Full）が０に設定される（ステップ４０７）。

このように濃度変化が大きい場合には、標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定され、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。また簡易制御の実行回数が規定回数に達した場合にも、標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定され、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。そして簡易制御の実行回数が規定回数に達していない場合には、簡易制御の実行回数カウンタが１増分され、また標準制御の要否判定値（BK Full）が０に設定され、次の画像濃度制御時には簡易制御が行われる。

ここで、簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）に関するしきい値Ｍを例えば５とすると、簡易制御が５回続くと次は標準制御が行われることになる。

図９は、図１に示したモノクロ画像形成装置での制御のタイミング図である。（Ａ）に示す標準制御では、画像データＫに基づく印字を終了させて画像制御が開始されると、飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され、ついで中間濃度検出用のパッチ画像が印字され、画像制御が終了すると画像データＫに基づく印字が再開される。（Ｂ）に示す簡易制御では、中間濃度検出用パッチの印字が省略され、その分だけ画像データＫに基づく印字の再開のタイミングが早くなる。

図１０は、本発明によるカラー画像形成装置の一例を示す模式図である。このカラー画像形成装置は、画像形成プロセス手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）の各色ごとの複数のプロセスユニット２１ａ〜２１ｄが中間転写ベルト２５に沿って配列されており、これらのプロセスユニット２１ａ〜２１ｄの各感光体ドラム２２ａ〜２２ｄに対してＬＳＵ２６にて書き込みが行われた後に現像器２３ａ〜２３ｄにより現像されることで、各感光体ドラム２２ａ〜２２ｄ上に各色ごとのトナー像が作像され、この各色ごとのトナー像が中間転写ベルト２５に順次転写されて合成されることでカラー画像が得られるようになっており、給紙部２７の記録紙が中間転写ベルト２５と２次転写ローラ２８との間に送り込まれてカラーのトナー像が記録紙に転写された後、定着器２９を経て排紙部３０に排出される。

図１１は、図１０に示したカラー画像形成装置における画像形成プロセス制御部の概略構成を示すブロック図である。図１２は、図１０に示したカラー画像形成装置におけるパッチ画像の濃度検出状況を示している。

図１１に示す画像形成プロセス制御部（画像形成プロセス制御装置）では、画像濃度制御時に、ＣＰＵ３２からの出力指示に応じてパッチデータ生成部３３にてパッチ画像（基準パターン画像）のデータが生成され、そのデータがＬＳＵ２６に送られてパッチ画像の書き込みが行われ、これにより各プロセスユニット２１ａ〜２１ｄにおいて各色ごとのパッチ画像が作像される。

このパッチ画像の作像は中間転写ベルト２５を走行させながら行われ、図１２に示すように中間転写ベルト２５上に複数のパッチ画像Ｐが順次作像され、これらのパッチ画像Ｐの濃度が画像濃度センサ（画像検出手段）３１で順次検出され、その出力信号がＣＰＵ３２に入力される。また現像器２３ａ〜２３ｄ内の２成分現像剤のトナー濃度がトナー濃度センサ３６で検出され、その出力信号がＣＰＵ３２に入力される。

ＣＰＵ（制御手段）３２では、画像濃度センサ３１の出力値に基づいて、前記と同様に画像パラメータ、すなわちトナー濃度制御値及びＰＷＭ制御値が算出され、これにより取得したトナー濃度制御値及びトナー濃度センサ３６の出力値に基づいて、現像器２３ａ〜２３ｄへのトナー補給動作が制御され、またＰＷＭ制御値に基づいてＬＳＵ２６でのレーザの露光動作が制御される。なおＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３４に格納されたプログラム及び目標値などの制御情報を用いて所要の制御を行い、その制御に要する補正テーブルなどのデータがＲＡＭ３５に適宜に記憶される。

またＣＰＵ３２では、所要のプログラムにより、排紙部３０に排出される記録紙を検知する排紙センサ３７の検出信号及びカラー印字とモノクロ印字とを識別する信号に基づいて、カラー印字枚数及びモノクロ印字枚数をそれぞれ計数するカラー枚数カウンタ及びモノクロ枚数カウンタが構成されている。これらの枚数カウンタでは、用紙サイズに応じた換算枚数が計数され、例えばＡ４以下の用紙サイズでは１枚につき１カウントとするのに対し、Ａ４を超える用紙サイズでは１枚につき２カウントとする。

図１３は、図１０に示したカラー画像形成装置におけるカラー画像濃度制御時のパッチ画像の作像状況を示している。カラー画像濃度制御は、カラー印字枚数カウンタが規定枚数に到達した場合に行われ、後述するように、パッチ画像の検出濃度の変化状況や過去の簡易制御の実行状況に応じて、標準制御と簡易制御とのいずれかが選択的に実行される。

（Ａ）は標準制御時を示し、トナー濃度制御値を取得する際の基準となる飽和濃度検出用のパッチ画像と、ＰＷＭ制御値を取得する際の基準となる中間濃度検出用のパッチ画像とが、プロセスユニット２１ａ〜２１ｄにて作像されて、矢印で示す向きに順次並んだ状態で中間転写ベルト２５に転写される。（Ｂ）は簡易制御時を示し、中間濃度検出用のパッチ画像が省略され、飽和濃度検出用のパッチ画像のみが作像される。

飽和濃度検出用としては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及び黒（Ｋ）の各色ごとに、べた黒（濃度１００％）のパッチ画像Ｐ_C・Ｐ_M・Ｐ_Y・Ｐ_Kが作像され、これらのパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ３２にて所定の目標値と比較されて、十分な画像濃度が得られるように現像器２３ａ〜２３ｄへのトナー補給動作に関するトナー濃度制御値が求められる。なおここでは、パッチ画像の作像速度を高めるために、黒（Ｋ）のパッチ画像Ｐ_Kがプロセスユニット２１ａ〜２１ｄの配列順番とは異なる順番で作像される。

中間濃度検出用としては、まずイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色ごとに、所定の中間濃度の組合せによる複数のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_Y1・Ｇ_M1・Ｇ_C1が作像される。ついで黒色（Ｋ）のトナーにより、所定の中間濃度の組合せによる１対のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_K1・Ｇ_K2・Ｇ_K3が、ＬＳＵ２でのレーザの点灯パルス幅を段階的に変化させて複数作像される。ついでシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の各色ごとに、ＬＳＵ２でのレーザの点灯パルス幅を段階的に変化させた複数のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_Y2・Ｇ_M2・Ｇ_C2が作像される。なおここでは、パッチ画像の作像速度を高めるために、前のパッチ画像群Ｇ_Y1・Ｇ_M1・Ｇ_C1とは色の順番を入れ替えて作像される。ついで黒色（Ｋ）のトナーにより、所定の中間濃度の組合せによる１対のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_K4・Ｇ_K5・Ｇ_K6が、ＬＳＵ２６でのレーザの点灯パルス幅を段階的に変化させて複数作像される。

このようにして得られた濃度値や光量の異なる複数のパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ１２にて所定の目標値と比較されて、適切な濃度（階調）が得られるようにレーザの点灯パルス幅を調整するためのＰＷＭ制御値が求められる。なお、パッチ画像の間の非画像部では比較のために作像面の生地濃度が検出される。

図１４は、図１０に示したカラー画像形成装置におけるモノクロ画像濃度制御時のパッチ画像の作像状況を示している。モノクロ画像濃度制御は、モノクロ印字枚数カウンタが規定枚数に到達した場合に行われ、後述するように、パッチ画像の検出濃度の変化状況や過去の簡易制御の実行状況に応じて、標準制御と簡易制御とのいずれかが選択的に実行される。

（Ａ）は標準制御時を示し、トナー濃度制御値を取得する際の基準となる飽和濃度検出用のパッチ画像と、ＰＷＭ制御値を取得する際の基準となる中間濃度検出用のパッチ画像とが、黒のプロセスユニット２１ｄにて作像されて、矢印で示す向きに順次並んだ状態で中間転写ベルト２５上に転写される。（Ｂ）は簡易制御時を示し、中間濃度検出用のパッチ画像が省略され、飽和濃度検出用のパッチ画像のみが作像される。

飽和濃度検出用としては、べた黒（濃度１００％）のパッチ画像Ｐ_Kが１つ作像され、このパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ３２にて所定の目標値と比較されて、十分な画像濃度が得られるように黒の現像器２３ｄへのトナー補給動作に関するトナー濃度制御値が求められる。なお、パッチ画像を複数作像して平均値を取得するようにしても良い。

中間濃度検出用としては、所定の中間濃度の組合せによる１対のパッチ画像からなるパッチ画像群Ｇ_K1・Ｇ_K2・Ｇ_K3・Ｇ_K4・Ｇ_K5・Ｇ_K6が、ＬＳＵ２６でのレーザの点灯パルス幅を段階的に変化させて複数作像され、これらの光量の異なる複数のパッチ画像の濃度が、ＣＰＵ３２にて所定の目標値と比較されて、適切な濃度（階調）が得られるようにレーザの点灯パルス幅を調整するためのＰＷＭ制御値が求められる。

これらのパッチ画像は、連続印字中に画像濃度制御の実行指示があると、ページごとの画像の間に挿入するようにプロセスユニット２１ｄにて作像されて中間転写ベルト２５上に転写される。

図１５は、図１０に示したカラー画像形成装置における連続印字時の動作手順を示すフロー図である。ここでは、カラー印字が行われると、カラー枚数カウンタが１増分され（ステップ５０１）、ついでカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第１のしきい値（１０５）に到達したか否かが判定され（ステップ５０２）、ここでカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第１のしきい値に到達していれば、カラー画像濃度制御が実行される（ステップ５０３）。そしてカラー枚数カウンタ及びモノクロ枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ５０４）。

また、カラー印字またはモノクロ印字が行われると、モノクロ枚数カウンタが１増分され（ステップ５０５）、ついでモノクロ枚数カウンタの計数値がモノクロ用の第１のしきい値（１７０）に到達したか否かが判定され（ステップ５０６）、ここでモノクロ枚数カウンタの計数値がモノクロ用の第１のしきい値に到達していれば、次にカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値（７０）に到達したか否かが判定され（ステップ５０７）、ここでカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値に到達していれば、カラー画像濃度制御が実行される（ステップ５０３）。

他方、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値（７０）に到達したか否かの判定（ステップ５０７）で、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値に到達していなければ、モノクロ画像濃度制御が実行される（ステップ５０８）。そしてモノクロ枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ５０９）。

このように連続印字時には、カラー用の第１のしきい値（１０５）に基づいてカラー画像濃度制御の必要性が判定される。またモノクロ用の第１のしきい値（１７０）に基づいてモノクロ画像濃度制御の必要性が判定される。さらにカラー印字枚数がカラー用の第１のしきい値（１０５）に達していない場合でも、モノクロ印字枚数がモノクロ用の第１のしきい値（１７０）に達しており、且つカラー印字枚数がカラー用の第２のしきい値（７０）に達していればカラー画像濃度制御が実施される。

図１６は、図１０に示したカラー画像形成装置における非印字時の動作手順を示すフロー図である。ここでは、まずカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第３のしきい値（９４）に達しているか否かが判定され（ステップ６０１）、ここでカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第３のしきい値に達していれば、カラー画像濃度制御が実行される（ステップ６０２）。そしてカラー枚数カウンタ及びモノクロ枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ６０３）。

他方、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第３のしきい値に到達したか否かの判定（ステップ６０１）で、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第３のしきい値に達していなければ、次にモノクロ枚数カウンタの計数値がモノクロ用の第２のしきい値（１０５）に達しているか否かが判定され（ステップ６０４）、ここでモノクロ枚数カウンタの計数値がモノクロ用の第２のしきい値に達していれば、次にカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値（７０）に達しているか否かが判定され（ステップ６０５）、ここでカラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値に到達していれば、カラー画像濃度制御が実行される（ステップ６０２）。

他方、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値（７０）に到達したか否かの判定（ステップ６０５）で、カラー枚数カウンタの計数値がカラー用の第２のしきい値に到達していなければ、モノクロ画像濃度制御が実行される（ステップ６０６）。そしてモノクロ枚数カウンタが初期化されると共に、メモリに記憶された前回濃度値（Ddark old）が今回の制御で取得した濃度値（Ddark new）に更新される（ステップ６０７）。

このように非印字時には、カラー印字時に用いられるカラー用の第１のしきい値（１０５）より小さい第３のしきい値（９４）に基づいてカラー画像濃度制御の必要性が判定される。またモノクロ印字時に用いられる第１のしきい値（１７０）より小さい第２のしきい値（１０５）に基づいてモノクロ画像濃度制御の必要性が判定される。さらにカラー印字枚数がカラー用の第３のしきい値（９４）に達しない場合でも、モノクロ印字枚数がモノクロ用の第２のしきい値（１０５）に達しており、且つカラー印字枚数がカラー用の第２のしきい値（７０）に達していればカラー画像濃度制御が実施される。

図１７は、図１５及び図１６に示したカラー画像濃度制御及びモノクロ画像濃度制御の手順を示すフロー図である。図１５のカラー画像濃度制御（ステップ５０３）及び図１６のカラー画像濃度制御（ステップ６０２）では、図１７（Ａ）に示すように、まず図１３に示した飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され（ステップ７０１）、ついで画像濃度センサ３１による飽和濃度検出用のパッチ画像の読取りが行われて、その読取値が最新の濃度値（Ddark new）としてメモリに格納され、さらにこの最新の濃度値に基づいてトナー濃度制御値が算出される（ステップ７０２）。

次に標準制御判定値設定が行われ（ステップ７０３）、ここで設定されたカラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１か否かが判定され（ステップ７０４）、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１であれば、図１３（Ａ）に示したように中間濃度検出用パッチが印字され（ステップ７０５）、ついで画像濃度センサ３１による中間濃度検出用パッチの読取りが行われ、その読取値に基づいてＰＷＭ制御値が算出される（ステップ７０６）。

他方、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１か否かの判定（ステップ７０４）で、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１でなければ、中間濃度検出用パッチの印字及び読取の動作（ステップ７０５・７０６）は省略される。

また、図１５のモノクロ画像濃度制御（ステップ５０８）及び図１６のモノクロ画像濃度制御（ステップ６０６）では、図１７（Ｂ）に示すように、まず図１４に示した飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され（ステップ８０１）、ついで画像濃度センサ３１による飽和濃度検出用のパッチ画像の読取りが行われて、その読取値が最新の濃度値（Ddark new）としてメモリに格納され、こさらにの最新の濃度値に基づいてトナー濃度制御値が算出される（ステップ８０２）。

次にモノクロ標準制御判定値設定が行われ（ステップ８０３）、ここで設定されたモノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１か否かが判定され（ステップ８０４）、モノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１であれば、図１４（Ａ）に示したように中間濃度検出用のパッチ画像が印字され（ステップ８０５）、ついで画像濃度センサ３１による中間濃度検出用のパッチ画像の読取りが行われ、その読取値に基づいてＰＷＭ制御値が算出される（ステップ８０６）。

他方、モノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１か否かの判定（ステップ８０４）で、モノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１でなければ、中間濃度検出用パッチの印字及び読取の動作（ステップ８０５・８０６）は省略される。

このように飽和濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取の動作が終了した段階で、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）及びモノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）に基づいてカラー標準制御及びモノクロ標準制御の要否が判定され、この要否判定により標準制御が必要と判定された場合には、中間濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取が続けて行われて標準制御となり、要否判定により標準制御が不要と判定された場合には、中間濃度検出用のパッチ画像の印字及び読取の動作が省略されて簡易制御となる。

図１８は、図１７に示したカラー標準制御判定値設定の手順を示すフロー図である。図１７のカラー標準制御判定値設定（ステップ７０３）では、まず前回の画像濃度制御時に取得してメモリに記憶された飽和濃度検出用のパッチ画像の濃度値（Ddark old）を読み出し（ステップ９０１）、今回の制御（図１７のステップ７０２）で取得した濃度値（Ddark new）と比較して濃度の変化量を算出して、その変化量がしきい値Ｋに達しているか否かが判定され（ステップ９０２）、この濃度値の変化量がしきい値Ｋに達している場合には、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１に設定される（ステップ９０３）。

ここで、濃度変化の大小を判定するしきい値Ｋは、例えば濃度値を０〜２５５の２５６段階とした場合、２０とすると良い。

他方、濃度の変化量がしきい値Ｋに達しているか否かの判定（ステップ９０２）で、濃度の変化量がしきい値Ｋに達していない場合には、次にカラー簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT 4C SHRT）がしきい値Ｎに達しているか否かが判定され（ステップ９０４）、カラー簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT 4C SHRT）がしきい値Ｎに達している場合には、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１に設定されると共に、カラー簡易制御の実行回数カウンタが初期化される（ステップ９０５）。

ここで、カラー簡易制御の実行回数カウンタに関するしきい値Ｎは、設定範囲を２〜５とし、初期設定値を２として、ユーザもしくはサービスマンにより適宜に変更可能とすると良い。

他方、カラー簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT 4C SHRT）がしきい値Ｎに達しているか否かの判定（ステップ９０４）で、カラー簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT 4C SHRT）がしきい値Ｎに達していない場合には、カラー簡易制御の実行回数カウンタが１増分され（ステップ９０６）、ついでカラー標準制御の要否判定値（4C Full）が０に設定される（ステップ９０７）。

このように濃度変化が大きい場合には、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１に設定され、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。また簡易制御の実行回数が規定回数に達した場合にも、カラー標準制御の要否判定値（4C Full）が１に設定され、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。そして簡易制御の実行回数が規定回数に達していない場合には、簡易制御の実行回数カウンタが１増分され、またカラー標準制御の要否判定値（4C Full）が０に設定され、次の画像濃度制御時には簡易制御が行われる。

ここで、カラー簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT SHRT）に関するしきい値Ｎを例えば２とすると、簡易制御が２回続くと次は標準制御が行われることになる。

図１９は、図１７に示したモノクロ標準制御判定値設定の手順を示すフロー図である。図１７のモノクロ標準制御判定値設定（ステップ８０３）では、前記図８に示したモノクロ画像形成装置での標準制御判定値設定の手順と同様であり、濃度変化が大きい場合には（ステップ１００２）、モノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定され（ステップ１００３）、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。またモノクロ簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT BK SHRT）がしきい値Ｍに達した場合にも（ステップ１００４）、モノクロ標準制御の要否判定値（BK Full）が１に設定され（ステップ１００５）、次の画像濃度制御時に標準制御が行われるようにする。そしてモノクロ簡易制御の実行回数が規定回数に達していない場合には（ステップ１００４）、モノクロ簡易制御の実行回数カウンタの計数値（CT BK SHRT）が１増分され（ステップ１００６）、また標準制御の要否判定値（BK Full）が０に設定され（ステップ１００７）、次の画像濃度制御時には簡易制御が行われる。

図２０は、図１０に示したカラー画像形成装置での制御のタイミング図である。（Ａ）に示すカラー標準制御では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の画像データＹ〜Ｃまたは黒（Ｋ）の画像データＫに基づく印字を終了させて画像制御が開始されると、飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され、ついで中間濃度検出用のパッチ画像が印字され、画像制御が終了すると画像データＹ〜Ｃまたは画像データＫに基づく印字が再開される。（Ｂ）に示すカラー簡易制御では、中間濃度検出用のパッチ画像の印字が省略され、その分だけ画像データＹ〜Ｃまたは画像データＫに基づく印字の再開のタイミングが早くなる。

（Ｃ）に示すモノクロ標準制御では、黒（Ｋ）の画像データＫに基づく印字を終了させて画像制御が開始されると、飽和濃度検出用のパッチ画像が印字され、ついで中間濃度検出用のパッチ画像が印字され、画像制御が終了すると画像データＫに基づく印字が再開される。（Ｄ）に示すモノクロ簡易制御では、中間濃度検出用のパッチ画像の印字が省略され、その分だけ画像データＫに基づく印字の再開のタイミングが早くなる。

図２１は、本発明による制御による効果を説明するものである。（Ａ）に示す従来の制御では、カラー印字においては規定枚数（１０５枚）ごとにカラー画像濃度制御が実行され、またモノクロ印字においては規定枚数（１７０枚）ごとにモノクロ画像濃度制御が実行される。

これに対して、（Ｂ）に示す本発明による制御では、従来の制御と同様に、規定枚数ごとにカラー画像濃度制御及びモノクロ画像濃度制御が実行されるが、カラー簡易制御の実行回数カウンタに関するしきい値Ｎ及びモノクロ簡易制御の実行回数カウンタに関するしきい値Ｍの設定値に応じて、時間を要する標準制御が、カラー印字ではＮ＋１回に１回の割合でしか実行されず、モノクロ印字ではＭ＋１回に１回の割合でしか実行されないため、画像形成処理の生産性を向上させることができる。

本発明にかかる画像形成プロセス制御装置及びこれを備えた画像形成装置は、環境変動を検出するセンサ類を用いることなく簡単な構成で、高品位な画像を容易に確保すると共に、画像形成処理の生産性の低下を抑えることができる効果を有し、画像形成プロセス手段に形成させた基準パターン画像を画像検出手段で検出して、その検出結果に基づいて画像形成プロセス手段に係る画像パラメータを制御する画像形成プロセス制御装置及びこれを備えた画像形成装置、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機などとして有用である。

本発明によるモノクロ画像形成装置の一例を示す模式図図１に示したモノクロ画像形成装置における画像形成プロセス制御部の概略構成を示すブロック図図１に示したモノクロ画像形成装置におけるパッチ画像の濃度検出状況を示す模式図図１に示したモノクロ画像形成装置におけるパッチ画像の作像状況を示す模式図図１に示したモノクロ画像形成装置における連続印字時の動作手順を示すフロー図図１に示したモノクロ画像形成装置における非印字時の動作手順を示すフロー図図５及び図６に示した画像濃度制御の手順を示すフロー図図７に示した標準制御判定値設定の手順を示すフロー図図１に示したモノクロ画像形成装置での制御のタイミング図本発明によるカラー画像形成装置の一例を示す模式図図１０に示したカラー画像形成装置における画像形成プロセス制御部の概略構成を示すブロック図図１０に示したカラー画像形成装置におけるパッチ画像の濃度検出状況を示す模式図図１０に示したカラー画像形成装置におけるカラー画像濃度制御時のパッチ画像の作像状況を示す模式図図１０に示したカラー画像形成装置におけるモノクロ画像濃度制御時のパッチ画像の作像状況を示す模式図図１０に示したカラー画像形成装置における連続印字時の動作手順を示すフロー図図１０に示したカラー画像形成装置における非印字時の動作手順を示すフロー図図１５及び図１６に示したカラー画像濃度制御及びモノクロ画像濃度制御の手順を示すフロー図図１７に示したカラー標準制御判定値設定の手順を示すフロー図図１７に示したモノクロ標準制御判定値設定の手順を示すフロー図図１０に示したカラー画像形成装置での制御のタイミング図本発明による制御による効果を説明する図

符号の説明

１感光体ドラム
２ＬＳＵ
４現像器
１１画像濃度センサ（画像検出手段）
１２ＣＰＵ（制御手段）
１６トナー濃度センサ
１７排紙センサ
２１ａプロセスユニット
２２ａ感光体ドラム
２３ａ現像器
２５中間転写ベルト
２６ＬＳＵ
３１画像濃度センサ（画像検出手段）
３２ＣＰＵ（制御手段）
３６トナー濃度センサ
３７排紙センサ

Claims

飽和濃度制御と中間濃度制御の両方の画像形成パラメータを制御する標準制御と、前記飽和濃度制御の画像形成パラメータのみを制御する簡易制御とが実行可能な画像形成プロセス制御装置であって、
画像形成プロセス手段に形成させた飽和濃度用及び中間濃度用の基準パターン画像の濃度値を検出する画像検出手段と、この画像検出手段により検出された濃度値を記憶すると共に前記濃度値に基づいて前記画像形成パラメータを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画像形成プロセス手段により実行された画像形成回数が規定値を超えたとき、前記標準制御と前記簡易制御のいずれかを実行可能とし、このとき、前記画像検出手段により検出された前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値または前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数の回数値がそれぞれの許容値を超えたと判定された場合に、前記標準制御を実行させ、前記飽和濃度用の基準パターン画像の濃度値の変化値および前回までに実行された前記簡易制御の連続実行回数がそれぞれの前記許容値を超えていないと判定された場合には、前記簡易制御を実行させることを特徴とする画像形成プロセス制御装置。
請求項１に記載の画像形成プロセス制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。