JP5201960B2 - 画像形成装置，画像形成装置のパラメータ設定方法 - Google Patents

Description

本発明は，画像形成装置に関し，特に，現像剤量が過剰とならず，画質の悪化を抑制できる画像形成装置，及び，このような画像形成装置のパラメータ設定方法に関するものである。

プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置では，像担持体（感光ドラムが代表例）に画像を形成する現像部を備えている。
像担持体表面は，帯電部によって一様に帯電され，レーザ光による露光が行われて静電潜像が形成される。
像担持体の近傍には，現像部が設けられており，現像部では，現像剤担持体（現像スリーブ）によって現像剤（トナー）が担持され，その現像剤が現像バイアス電圧により励起されて像担持体表面の静電潜像に付着し，これにより現像がなされる。

一般に，画像形成装置では，良好な画質を確保するために採用すべき画像形成パラメータ，例えば，像担持体に照射するレーザ光の露光パワー等の露光条件，像担持体表面を所定の帯電電圧に帯電させる帯電条件，現像剤担持体の現像バイアス電圧や現像剤担持体と像担持体との間の表面速度比等の現像条件等が経時的に或いは周囲環境に応じて変化する。
このような事情から，従来より，前記した画像形成パラメータを適宜調節するキャリブレーション処理が行われている。従来のキャリブレーション処理の一例としては，像担持体表面にベタパッチ画像を形成してその濃度を検出し，検出濃度が目標濃度を満たすように画像形成パラメータを調節する処理がある。

このようなベタパッチ画像を用いた画像形成パラメータの調整方法の一例として，下記特許文献１には，次の（１）→（２）の手順によるキャリブレーション処理が示されている。
（１）ベタパッチ画像を形成し，その検出濃度に基づいて，その濃度が目標濃度となる周速比（前記現像条件の１つである像担持体の周速と現像スリーブの周速との間の比）を推定し，推定した周速比を画像形成処理の際の画像形成パラメータとして設定。
（２）上記（１）の処理で設定された周速比の下でラインテスト画像を形成してライン幅を検出し，検出されたライン幅に基づいて，ライン像形成のために最適なレーザ光のパワー（露光パワー）を推定し，推定したレーザ光のパワーを画像形成処理の際の画像形成パラメータとして設定。
特開平９−５０１５５号公報

ところで，画像形成装置において，画像濃度は，出力画像に光を照射し，その出力画像における一定領域（検出スポット）からの反射光の光量（光強度）を検出することによって検出される。このような濃度検出方法で，ベタパッチ画像の濃度を検出する場合，前記周速比等の画像形成パラメータの調整によって現像剤の付着量（以下，現像剤量という）が一定量を超えると，前記反射光の光量が飽和するため，現像剤量の増加に対する濃度変化が極めて小さくなる。このため，ベタパッチ画像の濃度に基づくキャリブレーション処理だけを行うと，ベタパッチ画像の濃度確保のために現像剤量が過剰となりがちであり，網点画像（網点によるハーフトーン画像）や文字，線画の画像形成の際に画質の悪化や現像剤の無駄な消費を招くといった問題点がある。

また，前記した特許文献１によれば，露光パワー（量）を調整して最適なライン幅を得るようにしているが，露光パワーを調整すると，描画ドットの密度が高い（顕像化される画素の間隔が狭い）領域では，顕像化される画素の広がりが生じることにより画像つぶれが生じて，画質が悪化することがある。
ここで，「顕像化される画素の広がり」とは，出力画像における描画ドットが像担持体に対するレーザ光の露光により形成された際に本来のドット径よりも大きくなることをいい，例えば，像担持体に対するレーザ光の露光方式が出力画像部分を露光する画像露光方式の場合には，像担持体の帯電条件や，現像剤担持体の現像バイアス，像担持体の表面速度と現像剤担持体の表面速度との比（表面速度比）にもよるが，像担持体表面の描画ドット部分の露光電圧が低下することにより，現像剤が付着する領域が広がることをいう。
なお，本明細書において，描画ドットとは，現像剤により顕像化される単一画素のことを意味し，現像剤により顕像化されない単一画素とは区別される用語である。

従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，第１の目的とするところは，現像剤量が過剰とならず，画質の悪化や現像剤の無駄な消費を抑制できる画像形成装置，及び，このような画像形成装置のパラメータ設定方法を提供することにある。
また，第２の目的とするところは，描画ドットの再現性を向上させるために最適な露光パワーを設定した場合に，描画ドットが密集している領域で画像つぶれが生じることを抑制できる画像形成装置，及び，このような画像形成装置のパラメータ設定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，
現像剤担持体の表面から供給される現像剤により現像された像担持体の表面に形成された出力画像又は該像担持体の表面から被転写体に転写された出力画像の濃度を検出する画像濃度検出手段と，
一定形状に塗りつぶされた単位画像が点的な接点を介して一定のピッチで周期的に複数配列された独立パッチ配列画像を前記ピッチを変えて複数生成する独立パッチ配列画像生成手段と，
前記独立パッチ配列画像生成手段により生成された独立パッチ配列画像を，前記出力画像の濃度設定に影響を与える複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で繰り返し形成させる繰り返し画像形成手段と，
前記繰り返し画像形成手段によって繰り返し形成された各独立パッチ配列画像の濃度を前記画像濃度検出手段により検出して得られた複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれにおける複数の前記独立パッチ配列画像の濃度の差もしくは比に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記画像形成パラメータを設定する画像形成パラメータ設定手段と，を具備してなることを特徴とする画像形成装置に係る発明である。

本発明において，前記独立パッチ配列画像は，前記画像濃度検出手段による濃度検出の対象とする画像領域（以下，濃度検出領域という）における前記描画ドットの数（即ち，形成されるべきトナー像の面積）が既知である。このため，前記独立パッチ配列画像において，露光条件により生じる顕像化される画素の広がり，像担持体表面の帯電電圧と現像剤担持体表面の現像条件の一方或いは両方により生じる現像剤の過剰供給による画像つぶれが生じていなければ，前記単位画像のピッチが異なることによって前記単位画像の数や点的な接点の数が変化しても，複数の前記独立パッチ配列画像の濃度に変化はなく，該濃度の相対的な関係（濃度差や濃度比）は，概ね一定の関係にあるはずである。
一方，前記独立パッチ配列画像は，前記単位画像のピッチが小さいものほど，前記濃度検出領域において前記単位画像の数が増える。このため，前記単位画像のピッチが大きい前記独立パッチ配列画像よりも，前記単位画像のピッチが小さい前記独立パッチ配列画像の方が，前記単位画像の数や点的な接点の数が多いため，前記顕像化される画素の広がり，前記現像剤の過剰供給により，検出濃度が増大することになる。

従って，前記単位画像のピッチが大きい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度に較べて，前記単位画像のピッチが小さい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度が大きすぎる状況は，前記顕像化される画素の広がり，前記現像剤の過剰供給による画像つぶれの発生が顕著な状況であると評価でき，それら両検出濃度の差が小さい状況は，前記顕像化される画素の広がり，前記現像剤の過剰供給による画像つぶれがあまり発生していない状況であると評価できる。
本発明によれば，前記画像形成パラメータ設定手段が，前記単位画像のピッチが大きい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度と前記単位画像のピッチが小さい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度とが互いに等しく，或いは，略等しくなるような前記画像形成パラメータを探して設定するので，前記顕像化される画素の広がり，前記現像剤の過剰供給による画像つぶれが生じないような前記画像形成パラメータが設定され，ベタパッチ画像の検出濃度に基づくキャリブレーション処理だけを行う場合とは異なり，画質の悪化や現像剤の無駄な消費を抑制でき，網点画像や文字，線画の画像の形成の際に画質の悪化や現像剤の無駄な消費を招くことがない。

ここで，前記画像形成パラメータとしては，前記像担持体の表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件，前記像担持体表面を所定の帯電電圧に帯電させる帯電条件，或いは，前記現像剤担持体から前記像担持体に前記現像剤を供給してトナー像を形成させる現像条件のいずれか１つ又は複数であることが考えられる。
前記露光条件は，前記顕像化される画素の広がりをコントロールして画像つぶれを解消するのに最適であり，前記帯電条件，前記現像条件は，前記現像剤の供給量をコントロールして画像つぶれを解消するのに最適だからである。
また，前記画像形成パラメータにおける前記現像条件としては，現像バイアス電圧及び前記現像剤担持体と前記像担持体との間の表面速度比の一方又は両方を含んでなることが考えられる。前記現像バイアス電圧や前記現像剤担持体と前記像担持体との間の表面速度比は，画像つぶれを解消するための現像剤量のコントロールに最適だからである。

また，本発明に係る画像形成装置は，
前記画像形成パラメータが，前記像担持体の表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件である場合に，前記露光条件に含まれる露光パワーが異なる複数の露光テスト条件それぞれの下で，複数の独立した描画ドットが配列された独立ドット配列画像を形成させる独立ドット配列画像形成手段と，
前記画像濃度検出手段により検出された複数の前記独立ドット配列画像の濃度と予め定められた濃度目標条件との比較に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記露光パワーを設定する露光パワー設定手段と，を具備し，
前記繰り返し画像形成手段が，前記露光パワー設定手段により設定された前記露光パワーにより前記独立パッチ配列画像を形成させることが考えられる。
前記独立ドット配列画像の濃度の大小は，顕像化された前記描画ドットそれぞれの径（ドット径）の大小を表す指標となるため，前記画像形成パラメータが前記露光条件に含まれる露光パワーである場合には，前記露光パワー設定手段が，前記独立ドット配列画像の濃度が目標条件を満たすよう露光パワーを設定することにより，描画ドットの再現性の良い状態に調整される。
このため，本発明に係る画像形成装置が，前記繰り返し画像形成手段及び前記露光パワー設定手段を備えれば，描画ドットの再現性を高めることができ，かつ，描画ドットの密度が高くても良好な画質を実現できる。

例えば，前記露光パワー設定手段が，前記濃度目標条件に最も近い濃度が検出されたときの前記露光テスト条件における露光パワーを，画像形成処理の際に採用する露光パワーとして設定することが考えられる。この設定処理は，前記濃度目標条件に最も近い濃度が検出されたときの独立ドット配列画像には，最も好適なドット径の描画ドットが形成されていると判断して，その独立ドット配列画像を形成した際の露光パワーを設定する処理であり，内挿演算や外挿演算等によって前記濃度目標条件を満たす前記露光パワーを推定するような複雑な演算処理を必要とせず簡易に実現できる処理である。

また，前記画像形成パラメータ設定手段が，前記複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれにおける複数の前記独立パッチ配列画像の濃度の差あるいは比に関する比較指標値と予め定められた比較指標値目標条件との比較に基づいて，画像形成処理の際に採用する画像形成パラメータを設定してなることが考えられる。
本発明によれば，前記画像形成パラメータ設定手段が，前記単位画像のピッチが大きい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度と前記単位画像のピッチが小さい前記独立パッチ配列画像についての検出濃度との比較結果である前記比較指標値が目標条件を満たすように前記画像形成パラメータを設定するので，前記現像剤の過剰供給や前記顕像化される画素の広がりによる画像つぶれが生じないような画像形成パラメータが設定される。

また，本発明に係る画像形成装置において，前記画像形成パラメータ設定手段が，前記比較指標値目標条件に最も近い前記比較指標値が得られた前記独立パッチ配列画像に対応する前記画像形成パラメータテスト条件における前記画像形成パラメータを，画像形成処理の際に採用するパラメータとして設定してなることが考えられる。この設定処理は，前記比較指標値目標条件に最も近い前記比較指標値が得られたときの独立パッチ配列画像が，画像つぶれのない最も好適な画像であると判断して，その独立パッチ配列画像を形成した際の前記画像形成パラメータを設定する処理であり，内挿演算や外挿演算等によって前記比較指標値目標条件を満たす前記画像形成パラメータを推定するような複雑な演算処理を必要とせず簡易に実現できる処理である。

また，本発明における前記独立パッチ配列画像が，一定ピッチで配列された前記単位画像それぞれが隣り合う他の４つの前記単位画像と接する画像であることが考えられる。その一例としては，前記独立パッチ配列画像が，一定ピッチで千鳥配列された正方形の前記単位画像それぞれの４つの頂点が隣り合う他の正方形の前記単位画像の頂点と接する市松模様の画像であることが考えられる。このような独立パッチ配列画像は，単位画像において現像剤の過剰供給による画像つぶれが生じ易く，隣り合う前記単位画像相互が接する部分（前記単位画像近接部の一例）において，顕像化される画素の広がりによる画像つぶれが生じやすい画像であるので，画像つぶれの発生状況を評価するためのテスト画像として好適である。
更に，本発明は，前記画像濃度検出手段は，前記出力画像の濃度を，前記出力画像の一定領域に照射された光の反射光の光量に基づいて検出することが考えられる。

更に，本発明は，前記画像形成装置が具備する各手段に相当する処理を行うパラメータ設定方法として捉えたものであってもよい。
即ち，
現像剤担持体の表面から供給される現像剤により現像された像担持体の表面に形成された出力画像又は該像担持体の表面から被転写体に転写された出力画像の濃度を検出する画像濃度検出手段を具備する画像形成装置に対し，画像形成パラメータを設定する画像形成装置のパラメータ設定方法であって，
一定形状に塗りつぶされた単位画像が点的な接点を介して一定のピッチで周期的に複数配列された独立パッチ配列画像を前記ピッチを変えて複数生成する独立パッチ配列画像生成手順と，
前記独立パッチ配列画像生成手順により生成された独立パッチ配列画像を，前記出力画像の濃度設定に影響を与える複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で繰り返し形成させる繰り返し画像形成手順と，
前記繰り返し画像形成手順によって繰り返し形成された各独立パッチ配列画像の濃度を前記画像濃度検出手段により検出して得られた複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれにおける複数の前記独立パッチ配列画像の濃度の差もしくは比に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記画像形成パラメータを設定する画像形成パラメータ設定手順と，を画像形成装置が具備する各手段が行うパラメータ設定方法として捉えたものであってもよい。
また，本発明は，
前記画像形成パラメータが，前記像担持体の表面にレーザ光を照射する露光条件である場合に，前記露光条件に含まれる露光パワーが異なる複数の露光テスト条件それぞれの下で，複数の独立した描画ドットが配列された独立ドット配列画像を形成させる独立ドット配列画像形成手順と，
前記画像濃度検出手段により検出された複数の前記独立ドット配列画像の濃度と予め定められた濃度目標条件との比較に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記露光パワーを設定する露光パワー設定手順と，を具備し，
前記繰り返し画像形成手順では，前記露光パワー設定手順により設定された前記露光パワーにより前記独立パッチ配列画像を形成させてなる請求項に記載の画像形成装置のパラメータ設定方法として捉えることも考えられる。

本発明によれば，画像形成パラメータが異なる複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で形成された複数の独立パッチ配列画像の濃度の差もしくは比に基づいて，画像形成処理の際に採用する画像形成パラメータを設定するので，単位画像を配列させるピッチが異なる複数の独立パッチ配列画像の濃度の変動が少なければ，両テスト画像の画像つぶれが同程度に少ないと判断して，濃度変動が少ない独立パッチ配列画像を形成した際の画像形成パラメータを，画像形成処理の際に採用する画像形成パラメータとして設定できるので，現像剤の過剰供給や顕像化される画素の広がりによる画像つぶれが生じないような前記画像形成パラメータが設定され，ベタパッチ画像の検出濃度に基づくキャリブレーション処理だけを行う場合とは異なり，画質の悪化や現像剤の無駄な消費を抑制でき，網点画像や文字，線画の画像の形成の際に画質の悪化や現像剤の無駄な消費を招くことがない。
また，本発明によれば，露光パワー設定手段により設定された露光パワーにより独立パッチ配列画像を形成させてなるので，描画ドットの再現を良好に実現できる露光パワーで，独立パッチ配列画像を形成できる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｘの主要部を示す図（一部断面図を含むブロック図）である。図２は，画像形成装置Ｘが画像形成パラメータのキャリブレーション処理時に形成する独立パッチ配列画像の一例を示す図である。図３は，画像形成装置Ｘが画像形成パラメータのキャリブレーション処理時において，現像剤担持体（後述する現像スリーブ１５）による現像の条件（例：前記周速比）を変えながら形成した独立パッチ配列画像の一例を示す図である。図４は，レーザ光の露光パワーのキャリブレーション処理時に形成される独立ドット配列画像の一例を示す図である。図５は，本発明の画像形成装置Ｘのキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである（ステップＳ１００〜ステップＳ１０９）。図６は，独立パッチ配列画像の別例を示す図である。

まず，図１を参照しつつ，本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの構成について説明する。
本発明に係る画像形成装置Ｘは，プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置である。
画像形成装置Ｘは，トナー像を形成して記録紙に画像形成を行なう画像形成部Ｘ１や，その記録紙を前記画像形成部Ｘ１に供給する給紙部（不図示）及び画像形成の行われた記録紙の排出がなされる排紙部（不図示）等を備えている。
図１に示すように，画像形成部Ｘ１は，その表面にトナー像を担持する感光ドラム１１（像担持体の一例），その感光ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電部１２，前記感光ドラム１１表面にレーザ光を照射させ，その照射光によって露光することにより静電潜像を書き込む露光部１３，その静電潜像にトナー（現像剤の一例）を供給することによりトナー像として現像する現像部１４を備えて概略構成される。前記帯電部１２は，前記感光ドラム１１の表面をその回転軸方向に沿って一様に帯電させるものである。

前記現像部１４は，前記感光ドラム１１表面にトナーを供給する現像スリーブ（現像剤担持体の一例）１５を備え，その感光ドラム１１表面上の静電潜像をトナーにより顕像化するものである。前記現像スリーブ１５の表面に印加された電位（現像バイアス電圧Ｖｄｃ）と前記感光ドラム１１表面の帯電電位Ｖ０との電位ギャップに応じて，前記現像スリーブ１５上のトナーが感光ドラム１１の表面上に引き寄せられ，前記静電潜像がトナー像として顕像化される。
感光ドラム１１の表面上で顕像化されたトナー像は，ベルト支持ローラ１７により支持，駆動される転写ベルト（被転写体）１６上を搬送される記録紙に転写される。

レジストローラ１８は，図示しない給紙ローラにより搬送されてきた記録紙の搬送を一旦停止させ，感光ドラム１１の表面に形成されたトナー像の先端と同期を取ってから，記録紙を転写ベルト１６上に搬送する。定着ローラ１９は，転写ベルト１６上でトナー像が転写された記録紙を加熱，加圧して，トナーを溶融させて記録紙上に定着させる。
なお，画像形成装置Ｘは，一般的な電子写真方式の画像形成装置が備える周知の構成要素も備えているが，ここでは説明を省略する。

制御部１０は，ＭＰＵ及びその周辺装置等からなる回路であり，ＭＰＵが，実行するプログラムモジュール毎に複数の機能を果たすものであり，以下，制御部１０をその機能に応じて，画像濃度検出部（画像濃度検出手段の一例）１０１，独立パッチ配列画像生成部（独立パッチ配列画像生成手段の一例）１０２，繰り返し画像形成部（繰り返し画像形成手段の一例）１０３，画像形成パラメータ設定部（画像形成パラメータ設定手段の一例）１０４，独立ドット配列画像形成部（独立ドット配列画像形成手段の一例）１０５，露光パワー設定部（露光パワー設定手段の一例）１０６と区分して称する。
このような制御部１０において，独立パッチ配列画像生成部１０２は，一定形状に塗りつぶされた単位画像が点的な接点を介して一定のピッチで周期的に複数配列された独立パッチ配列画像２２，２３（図２，図３参照）の画像データを生成する。
繰り返し画像形成部１０３は，独立パッチ配列画像生成部１０２により生成された独立パッチ配列画像２２，２３の画像データを，画像形成パラメータが異なる複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で繰り返し，画像形成部Ｘ１に出力画像として出力して独立パッチ配列画像２２，２３を形成させる。
ここに，画像形成パラメータとは，前記出力画像の濃度設定に影響を与える画像形成装置Ｘの運転条件を意味している。繰り返し画像形成部１０３が独立パッチ配列画像２２，２３を形成させる画像形成パラメータとしては，本実施形態では，前記周速比を用いているが，この例には限られず，感光ドラム１１表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件，前記感光ドラム１１表面を所定の帯電電圧に帯電させる帯電条件，或いは，前記現像スリーブ１５から前記感光ドラム１１に前記現像剤を供給してトナー像を形成させる現像条件のいずれか１つ又は複数であることが考えられる。
また，前記画像形成パラメータにおける現像条件は，前記周速比の他，現像バイアス電圧Ｖｄｃであることも考えられる。
画像形成パラメータ設定部１０４は，後述するキャリブレーション処理により，ピッチの異なる複数の独立パッチ配列画像２２，２３の濃度の差或いは比に基づいて，検出濃度が同等或いは同等に近い独立パッチ配列画像２２，２３を形成できる前記周速比を選択して，その後の通常の画像形成処理の際に，現像剤の過剰供給や顕像化される画素の広がりによる画像つぶれが発生しないようにする。
独立ドット配列画像形成部１０５は，前記画像形成パラメータが前記像担持体の表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件である場合に，前記露光条件に含まれる露光パワーが異なる複数の露光テスト条件それぞれの下で，複数の独立した描画ドットが配列された独立ドット配列画像２６を形成させる。
露光パワー設定部１０６は，独立ドット配列画像形成部１０５により形成された独立ドット配列画像２６の検出濃度に基づいて，描画ドットの再現を良好に実現できる露光パワーを設定し，設定された露光パワーは，繰り返し画像形成部１０３による独立パッチ配列画像２２，２３の形成時に採用される。
また，制御部１０には，画像濃度検出部１０１が後述する独立パッチ配列画像２２，２３の濃度と，独立ドット配列画像２６の濃度とを検出するために画像濃度検出センサ２０が接続されている。
画像濃度検出センサ２０は，発光素子と受光素子とを備え，発光素子からトナー像の一定領域に照射した光の反射光を受光素子により電気信号に変換し，その電気信号を画像濃度の検出信号として出力するものである。なお，画像濃度検出センサ２０は，転写ベルト１６の表面に転写された出力画像の濃度を検出するものの他，感光ドラム１１の表面に形成された出力画像の濃度を検出するもの，或いは，記録紙上に形成された出力画像の濃度を検出するものであってもよい。

以下，本発明に係る画像形成装置Ｘが行うキャリブレーション処理について，図５を用いて説明する。このようなキャリブレーション処理は，画像形成装置Ｘの電源が入れられた場合や，画像形成装置Ｘが画像を所定枚数印字形成した場合など，随時，行われるようになっている。
（ステップＳ１００）
キャリブレーション処理においては，まず，前記独立ドット配列画像形成部１０５が，露光パワー（静電潜像書き込み用のレーザ光のパワー）をテスト条件Ａ１〜Ａ４（図４参照）と段階的に変化させながら，複数の独立した描画ドットが所定画素分の間隔を空けて配列された独立ドット配列画像２６を順次並べて形成させる。即ち，前記独立ドット配列画像形成部１０５は，露光パワーが異なる複数のテスト条件Ａ１〜条件Ａ４（前記露光テスト条件の一例）それぞれの下で，上記独立ドット配列画像２６を形成させる手順（独立ドット配列画像形成手順）を実行する。
ここに，上記独立ドット配列画像２６は，後述する独立パッチ配列画像２２，２３（図２，図３参照）と同じように，上記画像濃度検出センサ２０による濃度検出の対象となる領域，即ち，感光ドラム１１表面上，転写ベルト１６表面上，或いは，記録紙上に形成され得るが，ここでは転写ベルト１６表面上に形成された場合について例示する。
そして，独立ドット配列画像２６のそれぞれ（図４参照）では，各描画ドットは，現像剤の過剰供給や顕像化される画素の広がりによる影響を受けてドット径が大きくなってもそれぞれが重複しないように，前記所定画素分のドット間隔を空けて配列されている。また，描画ドットは前記画像濃度検出センサ２０の検出領域よりも広い範囲に亘って形成されている。

（ステップＳ１０１）
次に，画像濃度検出部１０１が，転写ベルト１６表面上に形成された独立ドット配列画像２６のそれぞれについて，画像濃度検出センサ２０による検出濃度を取得して濃度メモリ２１に記憶させる。
このステップＳ１０１では，適切な大きさのドット径を得るために画像濃度検出センサ２０による検出濃度を取得している。本来，描画ドットの再現性の評価指標として，顕像化された描画ドットそれぞれの径（ドット径）の測定値を用いることが望ましいが，μｍ単位のドット径を計測することは困難であるので，前記画像濃度検出センサ２０により，上記独立ドット配列画像２６における一定領域（前記画像濃度検出センサ２０による濃度検出領域）に照射された一定光量の検出光の前記一定領域からの反射光量を，出力画像の濃度として検出し，これを描画ドットの再現性の評価指標としている。

（ステップＳ１０２）
次に，露光パワー設定部１０６が，前記露光テスト条件（テスト条件Ａ１〜Ａ４）それぞれで検出された独立ドット配列画像２６の濃度と，予め定められた目標濃度条件（ここでは目標濃度値）とを比較して，目標濃度値に最も近い濃度が検出されたときの露光パワーを，画像形成処理の際に採用する露光パワーとして設定する。
経験によれば，描画ドットを良好な画質で形成するのに最適なドット径は５０μｍ〜７０μｍのドット径であることが望ましい。そのため，そのようなドット径で描画ドットが顕像化されたときに得られる前記独立ドット配列画像２６の濃度の条件（目標濃度値や目標濃度の許容範囲等）として予め前記制御部１０が参照可能なメモリに記憶させておく。

（ステップＳ１０３）
次に，独立パッチ配列画像生成部１０２が，複数の独立パッチ配列画像２２，２３（図２，３参照）をピッチを変えて複数生成する。このような複数の上記独立パッチ配列画像２２，２３は，図３に例示するように，一定形状に塗りつぶされた単位画像２４，２５（ベタパッチ画像）が，一定のピッチ（隣の単位画像との間隔）で，及びそのピッチに比例した大きさ（寸法）で周期的に複数配列された画像である。例えば，図３に示すように，ある独立パッチ配列画像２２における単位画像２４のピッチに対して他の独立パッチ配列画像２３における単位画像２５のピッチが２倍である場合，上記単位画像２４の縦横の寸法に対して上記単位画像２５の縦横の寸法は２倍である。
なお，図２及び図３に示す独立パッチ配列画像２２，２３は，一定ピッチで千鳥配列された正方形の単位画像２４，２５それぞれの４つの頂点２４ａ，２５ａが隣り合う他の正方形の単位画像２４，２５の頂点２４ａ，２５ａと接する市松模様の画像である。
ここで，上記独立パッチ配列画像２２，２３は，一定ピッチで配列された単位画像（ベタパッチ画像）それぞれが隣り合う他の４つの単位画像と接する画像であればよく，例えば，図６（ａ）に例示するように，複数の菱型の単位画像２４，２５が一定ピッチで配列された独立パッチ配列画像２２，２３，図６（ｂ）に例示するように，円形の単位画像２４，２５が互いに点的な接点を介して一定ピッチで主走査及び副走査方向に整列して配列された独立パッチ配列画像２２，２３，図６（ｃ）に例示するように，円形の単位画像２４，２５が千鳥配列された独立パッチ配列画像２２，２３であってもよい。
なお，単位画像２４，２５は，その他，三角形，六角形，その他の幾何学的な模様の画像でもよい。

テスト条件Ｂ１〜Ｂ３ごとに出力される複数の上記独立パッチ配列画像２２，２３（図２参照）のうち，上記単位画像２４のピッチが小さい独立パッチ配列画像２２は，例えば，主走査方向及び副走査方向のドット幅が１〜３ドットの単位画像２４が，そのドット幅（１〜３ドット）のピッチで千鳥配列されており，単位画像の数が多い画像，すなわち，現像剤の過剰供給による影響を受けて画像つぶれを生じ易い画像である。
また，前記独立パッチ配列画像２２は，単位面積あたりの隣り合う単位画像２４の接点（頂点２４ａ）の数が多い画像，即ち，描画ドットの密度の高い画像であり，顕像化される画素の広がりによる影響を受けて画像つぶれを生じ易い画像である。
一方，上記単位画像のピッチが大きい独立パッチ配列画像２３は，主走査方向及び副走査方向の幅が２〜５ｍｍの単位画像２５が，その幅（２〜５ｍｍ）のピッチで千鳥配列されており，単位画像２５の数が少ない画像，すなわち，現像剤の過剰供給による影響を受けにくく画像つぶれを生じにくい画像である。
前記独立パッチ配列画像２３は，単位画像の数が少ない画像，すなわち，現像剤の過剰供給による影響を受けにくく画像つぶれを生じにくい画像である。
そして，前記独立パッチ配列画像２３は，単位面積あたりの隣り合う単位画像２５の接点（頂点２５ａ）の数が多い画像，即ち，描画ドットの密度の高い画像であり，顕像化される画素の広がりによる影響を受けにくく画像つぶれを生じにくい画像である。
このように，ピッチの異なる複数の前記独立パッチ配列画像２２，２３を，後述する繰り返し画像形成部１０３により，画像形成パラメータを段階的に変化させながら繰り返し形成させたときには，独立パッチ配列画像２２で生じた画像つぶれは，例えば，図２（ｃ）に示す独立パッチ配列画像２２のように，検出濃度の増加として現れる。
（ステップＳ１０４）
そして，繰り返し画像形成部１０３が，前記ステップＳ１０２で設定された露光パワーの条件（例：０．４ｍＷ）を固定した上で，所定の画像形成パラメータが異なる複数のテスト条件Ｂ１〜Ｂ３（前記画像形成パラメータテスト条件の一例）それぞれの下で，ピッチの異なる複数の独立パッチ配列画像２２，２３を繰り返し形成する。ここで，上記画像形成パラメータは，感光ドラム１１表面の帯電電圧Ｖ０の条件を含む帯電条件及び現像スリーブ１５による現像剤の感光ドラム１１への供給量に関する条件（前記周速比がその一例）のうちの少なくとも一方を含むパラメータである。
本実施形態では，上記テスト条件Ｂ１〜Ｂ３は，図２に示すように，前記帯電電圧Ｖ０の値を保持したまま，現像スリーブ１５と感光ドラム１１との間の表面速度比（以下，周速比という：現像スリーブ１５による現像の条件の一例）を所定範囲（例えば，Ｓ／Ｄ＝１．２〜１．６）で段階的に変化させた条件である。
なお，このステップＳ１０４において複数のテスト条件（画像形成パラメータテスト条件）それぞれについて変化させる画像形成パラメータとしては，前記周速比の他，前記帯電電圧Ｖ０と現像スリーブ１５表面の現像バイアス電圧Ｖｄｃとの電位差や，現像バイアス周波数Ｖａｃのデューティ比もしくは振幅，前記露光パワー等も考えられる。これらの画像形成パラメータの調節は，いずれも現像剤量の調節に有効である。

（ステップＳ１０５）
次に，画像濃度検出部１０１が，前記テスト条件Ｂ１〜Ｂ３それぞれの下で形成された独立パッチ配列画像２２，２３のそれぞれの濃度を検出し，検出濃度を濃度メモリ２１に記憶させる。画像形成パラメータ設定部１０４が，独立パッチ配列画像２２，２３の濃度増加を画像つぶれの発生と判断するためである。
（ステップＳ１０６）
次に，画像形成パラメータ設定部１０４が，前記テスト条件Ｂ１〜Ｂ３それぞれで形成された独立パッチ配列画像２２の濃度と独立パッチ配列画像２３の濃度との濃度差或いは濃度比に関する指標値（以下，比較指標値という）を算出する。
ここに，前記比較指標値とは，予め定められた目標値と比較するために独立パッチ配列画像２２の検出濃度と独立パッチ配列画像２３の検出濃度とに基づいて算出した値のことをいい，例えば，独立パッチ配列画像２２の検出濃度（Ｖ１）と独立パッチ配列画像２３の検出濃度（Ｖ２）との差（｜Ｖ１−Ｖ２｜）や比（Ｖ１／Ｖ２）の他，その差や比を所定の正規化式により正規化した値等も考えられる。
本実施形態では，前記比較指標値として濃度差を採用しており，前記目標値（例えば「０」）に最も近い濃度差が得られたときの周速比（例：Ｓ／Ｄ＝１．２）を得る運転条件を選択する。また，前記比較指標値として濃度比を採用した場合には，目標値（例えば「１」）に最も近い濃度比が得られたときの周速比を得る運転条件を選択する。
更に，画像形成パラメータ設定部１０４は，算出した比較指標値と，予め定められた比較指標値の目標値（目標条件の一例）との比較に基づいて前記周速比を選択する。以下，その作用効果について説明する。

出力された独立パッチ配列画像２２，２３それぞれについて，画像つぶれが生じていなければ，画像濃度検出センサ２０による濃度検出の対象とする画像領域（濃度検出領域）における顕像化された単位画像２４，２５の総面積は概ね等しく，それらの濃度（上記濃度検出センサ２０の検出濃度）も概ね等しくなる。
一方，単位画像２４の大きさ及びそのピッチが小さい（模様が密な）独立パッチ配列画像２２は，単位画像２４の大きさ及びそのピッチが大きい（模様が粗な）独立パッチ配列画像２３よりも，上記濃度検出領域において，単位画像２４の数が増えるとともに，それらの接点（頂点２４ａ）の数も増える。
このため，模様が粗な独立パッチ配列画像２３よりも模様が密な独立パッチ配列画像２２の方が画像つぶれが生じやすい。従って，模様が粗な独立パッチ配列画像２３の濃度に対し，模様が密な独立パッチ配列画像２２の濃度が所定の濃度差（又は濃度比）よりも高過ぎる状況は，画像つぶれの発生が顕著な状況であると評価でき，それら両検出濃度の差が小さい状況は，画像つぶれがあまり発生していない状況であると評価できる。
本発明は，この点に着目して，独立パッチ配列画像２２の濃度と独立パッチ配列画像２３の濃度との間の濃度比較指標値が目標値に最も近い濃度比較指標値が得られたときの周速比を選択して，描画ドットの密度に関わらず，検出濃度の変化が少なくなる前記周速比を選択するようにしている。

なお，画像形成パラメータ設定部１０４は，以上に示した処理によって前記周速比を選択する他，ピッチの異なる複数の独立パッチ配列画像２２の濃度が等しい或いは略等しい場合の画像形成パラメータを選択してもよいし，前記それぞれのテスト条件Ｂ１〜Ｂ３における前記周速比と，それぞれの前記周速比の下で形成された独立パッチ配列画像２２の検出濃度と独立パッチ配列画像２３の検出濃度との間の濃度比較指標値との関係式を求め，その関係式に基づいて，上記濃度比較指標値が目標値となるような前記周速比を算出し，算出した周速比を得る運転条件を選択してもよい。

（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）
ついで，画像形成パラメータ設定部１０４が，選択された前記周速比で形成された独立パッチ配列画像２２，２３の濃度が，予め定められた目標濃度（例：１．０）以上であるか否かを判別する。そして，予め定められた目標濃度（例：１．０）以上であれば，選択された前記周速比を，画像形成処理の際に採用する前記周速比として設定するが，目標濃度未満であれば，濃度差或いは濃度比が目標値に次に近い独立パッチ配列画像２２，２３が得られたときの前記周速比（例：周速比＝１．４）を選択し，その画像の濃度が目標濃度以上であるか否か判別する処理を，目標濃度以上と判別するまで，繰り返し行う。
ここに，描画ドットが密な独立パッチ配列画像２２を顕像化した際に画像つぶれが生じにくい周速比には一定範囲があり，前記ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理では，そのような一定範囲の周速比のうちで一定の濃度が得られる周速比を設定するようにして，更に，画質の向上を図っている。

このように，本発明によれば，露光パワー設定部１０５が，描画ドットを再現するのに最適なレーザ光の露光パワーを設定した後，画像形成パラメータ設定部１０４が，独立パッチ配列画像２２の濃度と，独立パッチ配列画像２３の濃度との間で，検出濃度が変化しない周速比を，画像形成処理の際の画像形成パラメータとして設定しているので，描画ドットの再現性を高めることができ，かつ，ベタパッチ画像の検出濃度に基づくキャリブレーション処理だけを行う場合とは異なり，画質の悪化や現像剤の無駄な消費を抑制でき，網点画像や文字，線画の画像形成の際に画質の悪化や現像剤の無駄な消費を招くことがなく，かつ，描画ドットの密度の高低に関わらず良好な画質を実現できる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す図（一部断面図を含むブロック図）。 画像形成装置が画像形成パラメータのキャリブレーション処理時に形成する独立パッチ配列画像の一例を示す図。 画像形成装置が画像形成パラメータのキャリブレーション処理時において，現像剤担持体による現像の条件を変えながら形成した独立パッチ配列画像の一例を示す図。 レーザ光の露光パワーのキャリブレーション処理時に形成される独立ドット配列画像の一例を示す図 本発明の画像形成装置のキャリブレーション処理の一例を示すフローチャート。 独立パッチ配列画像の別例を示す図。

符号の説明

Ｘ…画像形成装置
１１…感光ドラム（像担持体の一例）
１５…現像スリーブ（現像剤担持体の一例）
１６…転写ベルト（被転写体の一例）
２２，２３…独立パッチ配列画像
２４，２５…単位画像
２４ａ，２５ａ…単位画像の頂点
２６…独立ドット配列画像
１０１…画像濃度検出部（画像濃度検出手段の一例）
１０２…独立パッチ配列画像生成部（独立パッチ配列画像生成手段の一例）
１０３…繰り返し画像形成部（繰り返し画像形成手段の一例）
１０４…画像形成パラメータ設定部（画像形成パラメータ設定手段の一例）
１０５…独立ドット配列画像形成部（独立ドット配列画像形成手段の一例）
１０６…露光パワー設定部（露光パワー設定手段の一例）
Ｖ０…帯電電位
Ｖｄｃ…現像バイアス電圧

Claims (8)

1. 現像剤担持体の表面から供給される現像剤により現像された像担持体の表面に形成された出力画像又は該像担持体の表面から被転写体に転写された出力画像の濃度を検出する画像濃度検出手段と，
   一定形状に塗りつぶされた単位画像が点的な接点を介して一定のピッチで周期的に複数配列された独立パッチ配列画像を生成し，前記ピッチが互いに異なるものの有色部分の面積が互いに等しい一対の独立パッチ配列画像を生成する独立パッチ配列画像生成手段と，
   前記独立パッチ配列画像生成手段により生成された一対の独立パッチ配列画像を，前記出力画像の濃度設定に影響を与える複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で繰り返し形成させることにより，複数対の独立パッチ配列画像を形成させる繰り返し画像形成手段と，
   前記繰り返し画像形成手段によって繰り返し形成された各独立パッチ配列画像の濃度を前記画像濃度検出手段により検出し，複数対の独立パッチ配列画像のうち，濃度の差が最も小さいか，もしくは濃度の比が最も１に近い一対の独立パッチ配列画像を特定し，特定された一対の独立パッチ配列画像に対応する画像形成パラメータテスト条件における画像形成パラメータを，画像形成処理の際に採用する画像形成パラメータとして設定する画像形成パラメータ設定手段と，
   を具備し，
   前記独立パッチ配列画像が，一定ピッチで配列された円形の前記単位画像それぞれが隣り合う他の４つの円形の前記単位画像と接する画像であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成パラメータが，前記像担持体の表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件，前記像担持体表面を所定の帯電電圧に帯電させる帯電条件，或いは，前記現像剤担持体から前記像担持体に前記現像剤を供給してトナー像を形成させる現像条件のいずれか１つ又は複数である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成パラメータにおける前記現像条件が，現像バイアス電圧及び前記現像剤担持体と前記像担持体との間の表面速度比の一方又は両方を含んでなる請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成パラメータが，前記像担持体の表面に前記出力画像に基づくレーザ光を照射する露光条件である場合に，前記露光条件に含まれる露光パワーが異なる複数の露光テスト条件それぞれの下で，複数の独立した描画ドットが配列された独立ドット配列画像を形成させる独立ドット配列画像形成手段と，
   前記画像濃度検出手段により検出された複数の前記独立ドット配列画像の濃度と予め定められた濃度目標条件との比較に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記露光パワーを設定する露光パワー設定手段と，を具備し，
   前記繰り返し画像形成手段が，前記露光パワー設定手段により設定された前記露光パワーにより前記独立パッチ配列画像を形成させてなる請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記露光パワー設定手段が，前記濃度目標条件に最も近い濃度が検出されたときの前記露光テスト条件における露光パワーを，画像形成処理の際に採用する露光パワーとして設定してなる請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像濃度検出手段は，前記出力画像の濃度を，前記出力画像の一定領域に照射された光の反射光の光量に基づいて検出してなる請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 現像剤担持体の表面から供給される現像剤により現像された像担持体の表面に形成された出力画像又は該像担持体の表面から被転写体に転写された出力画像の濃度を検出する画像濃度検出手段を具備する画像形成装置に対し，画像形成パラメータを設定する画像形成装置のパラメータ設定方法であって，
   一定形状に塗りつぶされた単位画像が点的な接点を介して一定のピッチで周期的に複数配列された独立パッチ配列画像を生成し，前記ピッチが互いに異なるものの有色部分の面積が互いに等しい一対の独立パッチ配列画像を生成する独立パッチ配列画像生成手順と，
   前記独立パッチ配列画像生成手順により生成された一対の独立パッチ配列画像を，前記出力画像の濃度設定に影響を与える複数の画像形成パラメータテスト条件それぞれの下で繰り返し形成させることにより，複数対の独立パッチ配列画像を形成させる繰り返し画像形成手順と，
   前記繰り返し画像形成手順によって繰り返し形成された各独立パッチ配列画像の濃度を前記画像濃度検出手段により検出し，複数対の独立パッチ配列画像のうち，濃度の差が最も小さいか，もしくは濃度の比が最も１に近い一対の独立パッチ配列画像を特定し，特定された一対の独立パッチ配列画像に対応する画像形成パラメータテスト条件における画像形成パラメータを，画像形成処理の際に採用する画像形成パラメータとして設定する画像形成パラメータ設定手順と，
   を具備し，
   前記独立パッチ配列画像が，一定ピッチで配列された円形の前記単位画像それぞれが隣り合う他の４つの円形の前記単位画像と接する画像であることを特徴とする画像形成装置のパラメータ設定方法。
8. 前記画像形成パラメータが，前記像担持体の表面にレーザ光を照射する露光条件である場合に，前記露光条件に含まれる露光パワーが異なる複数の露光テスト条件それぞれの下で，複数の独立した描画ドットが配列された独立ドット配列画像を形成させる独立ドット配列画像形成手順と，
   前記画像濃度検出手段により検出された複数の前記独立ドット配列画像の濃度と予め定められた濃度目標条件との比較に基づいて，画像形成処理の際に採用する前記露光パワーを設定する露光パワー設定手順と，を具備し，
   前記繰り返し画像形成手順では，前記露光パワー設定手順により設定された前記露光パワーにより前記独立パッチ配列画像を形成させてなる請求項７に記載の画像形成装置のパラメータ設定方法。

Images