JP5584522B2 - 画像形成装置及びその階調調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する画像形成装置及びその階調調整方法に関する。

近年、オフィスやコピーショップにおいて、カラー複合機やカラープリンタなどの画像形成装置が設置されるケースが増加している。従来のカラー画像形成装置の一例として、次のようなタンデム式の画像形成装置がある。かかるタンデム式の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用のプロセスカートリッジを並べている。このプロセスカートリッジに含まれる各帯電器はそれぞれの感光ドラムの表面を一様に帯電させる。次に、入力された画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された各露光器によってレーザビームを露光走査させることで感光体上に静電潜像が形成され、現像器によって現像され可視化される。この可視化されたトナー像は、中間転写体上に一次転写され、更に給紙ユニットから給紙された記録材上に一括で二次転写される。そして、定着器による定着行程を経て機外に排出され、フルカラープリントが実現する。

しかしながら、こうした構成を持つ画像形成装置では、長期間に渡って画像形成動作を続けていくと濃度階調特性が変化してしまう。その要因としては、例えば長期間の画像形成動作による現像剤の劣化や感光ドラムの表面削れなどが挙げられる。こうした画像形成装置の濃度階調特性を長期に渡って安定に保つために、感光ドラムや中間転写体といった像担持体上に形成された画像パターンの濃度を検知することによって階調特性を調整する手法（キャリブレーション）が知られている。例えば、特定の階調テストパターンを像担持体である中間転写体上に形成する。中間転写体上に形成された階調テストパターンの濃度を同じく中間転写体上に設けられたフォトセンサによって読み取る。そして、フォトセンサが読み取った濃度がその画像形成装置の目標とする濃度のターゲットテーブルと一致するようなγルックアップテーブル（以後、γＬＵＴ）を作成する。この手法により、耐久による特性変動量や環境条件による変動量によらず出力画像品質を安定させることができる。こうした階調調整を行う際に、画像形成装置が複数の異なる画像形成速度（プロセススピード）を有する場合、画像形成速度の違いによって濃度階調特性が異なる。そのため、所望のターゲット特性に補正するためのγＬＵＴも異なることから、階調調整を速度毎に実施する必要がある。

また、あらかじめ画像形成速度毎に基準となるγＬＵＴを記憶しておき、キャリブレーション時には標準速度での階調調整のみを行ってγＬＵＴを算出する。そして、得られた標準速度のγＬＵＴとあらかじめ記憶された基準γＬＵＴとの差分データを求めるという手法も提案されている。この手法では、あらかじめ記憶された標準速度以外の画像形成速度の基準γＬＵＴにその差分データを加算することによって、速度の異なるモードのγＬＵＴを算出する。そのため、複数の画像形成速度を持つ画像形成装置においても標準速度のみのキャリブレーションを行うだけで差分制御によって全ての画像形成速度のキャリブレーション結果を得ることが可能となっている（特許文献１参照）。

特開２００５−３３１９８０号公報（第１０頁、図６）

しかしながら、前者のような構成の場合、速度ごとに階調調整を実施するためにキャリブレーション機能としては精度良く階調補正が可能となる反面、キャリブレーションには多大なダウンタイムを必要としてしまう。このダウンタイムとしては、階調調整に要する時間だけでなく、画像形成速度を変化させるための速度切り替え時間と速度が安定化する時間も必要となる。このため、キャリブレーションのタイミングごとに長大なダウンタイムが発生してしまい、プリント出力を行っているユーザに対してストレスを与えてしまうという問題がある。

また、後者のような構成の場合、キャリブレーション時には標準速度のみの制御しか実施しないため、キャリブレーション時間の短縮という点ではメリットがあるが、階調調整自体の精度に関しては問題がある。図１８に示すのは、かかる従来技術を実施して低速モードの補正γＬＵＴを生成した場合で、左から初期、耐久中期、耐久末期の状態を示す。図１８の（Ａ）の行は、標準速度で階調調整が実施され生成された標準速度のγＬＵＴ（実線）とあらかじめ記憶している標準速度の基準γＬＵＴ（破線）を示す。図１８の（Ｂ）の行は、（Ａ）の行の標準速度のγＬＵＴと標準速度の基準γＬＵＴの差分テーブルである。図１８の（Ｃ）の行は、あらかじめ記憶している低速モードの準γＬＵＴに（Ｂ）行の差分テーブルを掛け合わせて得られた低速モードの補正γＬＵＴである。参考として図１８の（Ｄ）の行に低速モードで階調調整されたγＬＵＴを示す。このように、従来技術で予測して得られた低速モードの補正γＬＵＴは、耐久が進むに連れて実際の低速モードのγＬＵＴに対して精度が悪化していくことがわかる。

本発明は、第１の画像形成速度で形成した階調パターンの濃度値を検知して生成した、第１の画像形成速度に対応した第１補正特性から、画像濃度特性を維持しつつ、第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性を生成できる画像形成装置及びその階調調整方法を提供する。

上記課題は本発明に係る以下のような画像形成装置によって解決される。すなわち、補正特性を用いて画像信号を補正する補正手段と、前記補正された画像信号に基づいて像担持体に画像を形成する画像形成手段と、第１の画像形成速度で、前記画像形成手段によって形成された階調パターンの濃度値を検知して、検知した階調パターンの濃度値に基づいて前記第１の画像形成速度に対応した第１補正特性を生成する第１生成手段と、前記第１補正特性を、前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性に変換する変換情報を、前記画像形成手段による画像形成の累積枚数に関連付けて格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記変換情報、前記画像形成の累積枚数、及び、前記第１補正特性に基づいて、前記第２補正特性を生成する第２生成手段と、を有することを特徴とする。

第１の画像形成速度で形成した階調パターンの濃度値を検知して生成した、第１の画像形成速度に対応した第１補正特性から、画像濃度特性を維持しつつ、第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性を生成できる。

本実施形態の画像形成装置の構成例を示す断面図である。 本実施形態の画像処理部の構成例を示すブロック図である。 本実施形態の画像形成装置の動作手順例を示すフローチャートである。 第１の実施形態で用いる補正係数テーブルの例を示す図である。 初期と耐久後における画像形成速度の違いによる濃度階調特性を示す図である。 初期と耐久後における画像形成速度の違いによるγＬＵＴを示す図である。 初期と耐久後における画像形成速度の違いによる現像効率を示す図である。 第１の実施形態の階調調整の手順例を示すフローチャートである。 階調テストパターンの例を示す図である。 フォトセンサから濃度変換までの構成例を示すブロック図である。 フォトセンサ出力と画像濃度との関係を示す図である。 実際の階調特性と理想の階調ターゲットとγＬＵＴとの関係を示す図である。 第１の実施形態の階調調整を実施した場合のγＬＵＴの精度を示す図である。 第２の実施形態で用いる補正係数テーブルの例を示す図である。 第２の実施形態の階調調整の手順例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の画像形成装置の一部構成例を示す断面図である。 第３の実施形態の補正係数テーブルの作成手順例を示すフローチャートである。 従来技術の階調調整を実施した場合のγＬＵＴの精度を示す図である。

以下、本発明の画像形成装置の階調調整方法の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜本実施形態の画像形成装置の構成例＞ 図１は、本実施形態における画像形成装置の構成例を示す断面図であり、画像形成部１００と画像読取部１０１とを有する多機能装置の例である。

まず、画像読取部１０１について説明する。原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿Ｇは光源によって照射された光学系を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。ＣＣＤセンサ１０５は３列に配置されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサを有し、レッド、グリーン、ブルーの成分信号を生成する。これら読み取り光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。また、原稿台ガラス１０２上には、原稿を突き当てて、原稿の斜め置かれを防ぐ突き当て部材１０７が配置してある。また、その原稿台ガラス面にＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定するためとＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色版１０６が配置してある。ＣＣＤセンサ１０５により得られた画像信号は、画像処理部１０８に送られ画像処理される。

次に、画像形成部１００について説明する。図１において、帯電器８、現像器３、感光ドラム４、クリーニング部９からなる交換可能なプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを並べたタンデム式の画像形成装置を示す。画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０Ｋに含まれる帯電器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋはローラ帯電器であり、バイアスを印加することでそれぞれの感光ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの表面を一様に負極性に帯電させる。画像データは、画像処理部１０８からレーザドライバ及びレーザ光源を介してレーザ光に変換される。そして、そのレーザ光はポリゴンミラー１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ及びレンズ、ミラーなどの光学系により反射され、一様に帯電された各感光ドラム４Ｙ〜４Ｋ上に照射される。レーザ光の走査により潜像が形成された感光ドラム４Ｙ〜４Ｋは、図中に示す矢印Ａの方向に回転する。３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは現像器であり、２０Ｙ〜２０Ｋのプロセスカートリッジ毎にイエロートナー現像器３Ｙ、マゼンタトナー現像器３Ｍ、シアントナー現像器３Ｃ、ブラックトナー現像器３Ｋから構成されている。尚、本実施形態においては、現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を採用している。

ここで、プロセスカートリッジ２０Ｙを例に取り、画像形成過程を具体的に説明する。プロセスカートリッジ２０Ｙの感光ドラム４Ｙの表面が帯電器８Ｙによってそれぞれ一様に帯電される（たとえば、本実施形態では−５００Ｖ）。次に、第１色目の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光器による露光走査がなされ、第１色目の静電潜像（本実施形態にあっては、約−１５０Ｖ）がプロセスカートリッジ２０Ｙの感光ドラム４Ｙに形成される。この第１色目の静電潜像は第１色目のイエロートナー（−極性）を内包したイエロートナー現像器３Ｙによって現像されて可視像化される。そして、この可視像化された第１のトナー像は、感光ドラム４Ｙに所定の押圧力を持って圧接される。そして、感光ドラム４Ｙの周速度と略等速の速度（本実施形態にあっては、１４０ｍｍ／ｓ）をもって矢印Ｄ方向へ回転駆動される中間転写体５とのニップ部において、中間転写体５上に転写される。一次転写工程の際に中間転写体５に転写されずに感光ドラム４Ｙ上に残ったトナーは、感光ドラム４Ｙに圧接されたクリーニング部９Ｙであるクリーニングブレードにより掻き取られ、廃トナー容器（不図示）に回収される。他のプロセスカートリッジ２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおいても上記と同様の工程が行われる。各プロセスカートリッジ毎に色の異なるトナーによるトナー像を中間転写体５上に順次転写して積層された後、給紙ユニットから給紙された記録材６に一括で転写する。そして、定着器７による定着工程を経て機外に排出され、フルカラープリントとなる。ここで、感光ドラムあるいは中間転写体が像担持体に相当し、画像は像担持体上に形成される。

また、本実施形態における画像形成装置では、中間転写体５上に形成されたトナーパッチパターンの反射光量を検出するための、ＬＥＤ１０（約９６０ｎｍに主波長をもつ）とフォトダイオード１１からなるフォトセンサ４０を設けている。また、第２の実施形態で使用される環境条件を検出するための温湿度センサ５０を設けている。１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋはプロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０Ｋに搭載された読み出し／書き込み可能なメモリであり、プロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０Ｋに関する情報を記憶しておく構成となっている。本実施形態では、メモリ１２Ｙ〜１２Ｋにはプロセスカートリッジの耐久枚数データが記憶されている。

＜本実施形態の画像処理部１０８の構成例＞ 次に、図２を用いて画像処理部１０８の構成例について説明する。図２の（ａ）において、ＣＣＤ３０１により読み込まれた原稿画像の輝度信号は、Ａ／Ｄ変換部３０２に入力されデジタル信号に変換される。このデジタル輝度信号はシェーディング部３０３に送られ、ＣＣＤ個々の素子の感度に関するバラツキによる光量ムラがシェーディング補正される。シェーディング部３０３で補正された輝度信号は、更にＬＯＧ変換部３０４によりＬＯＧ変換される。続いて、ＬＯＧ変換された信号はγＬＵＴ３０５に送られ、プリンタ装置が理想とする濃度特性とγ特性に従って処理された出力画像濃度特性とが一致するように作成されたγＬＵＴ３０５によって画像信号を変換する。こうして変換された画像信号は、プリンタ部３１０に送信されて画像形成される。プリンタ部３１０には、メモリ１２を有するプロセスカートリッジ２０やフォトセンサ４０が内包されている。また、パターンジェネレータ（ＰＧ）３０６は、階調調整時に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック４色分の階調テストパターンを生成する。操作パネル３０７は、本画像形成装置を操作するためのパネルである。ＣＰＵ３０８は、メモリ３０９に記憶された後述のプログラムに従ってメモリ３０９に記憶されたパラメータを使用して画像処理部１０８の制御を司る。なお、メモリ３０９には、揮発性のＲＡＭや、不揮発性のＲＯＭ、ディスクなどが含まれる。

図２の（ｂ）は、上記メモリ３０９に記憶されるプログラム及びデータの例である。３０９ａは、階調補正時に標準の画像形成速度（以下、標準速度）で階調テストパターンの検出から算出され、標準速度時にγＬＵＴ３０５で使用されるγＬＵＴを記憶する領域である。３０９ｂは、標準速度のγＬＵＴ３０９ａに、画像形成装置の速度モード、耐久枚数、環境条件などに応じた補正係数を掛けて算出され、異なる速度モードにおいてγＬＵＴ３０５で使用される補正γＬＵＴを記憶する領域である。３０９ｃは、現在の画像形成装置の速度モードを記憶する領域である。３０９ｄ−１は、第１の実施形態で考慮されるプロセスカートリッジ２０のメモリ１２から読み出された耐久枚数を記憶する領域である。３０９ｄ−２は、第２の実施形態で考慮される環境条件（本例では、絶対水分量）を記憶する領域である。３０９ｅは、本実施形態の速度モードと耐久枚数に対応する階調濃度の補正係数（第１の実施形態）、速度モードと耐久枚数と環境条件に対応する階調濃度の補正係数（第２の実施形態）からなる補正係数テーブルを記憶する領域である。３０９ｆは、本画像形成装置の動作手順を示し、ＣＰＵ３０８により実行される画像形成プログラム（図７参照）を記憶する領域である。３０９ｇは、本実施形態の特徴部分である階調調整の動作手順を示す階調調整プログラム（図８，図１５，図１７参照）を記憶する領域である。３０９ｈは、標準速度のγＬＵＴ３０９ａを算出するγＬＵＴ算出ルーチンを記憶する領域である。３０９ｉは、標準速度のγＬＵＴ３０９ａに基づいて異なる速度モードでの補正γＬＵＴを算出する補正γＬＵＴ算出ルーチンを記憶する領域である。

＜本実施形態の画像形成装置の動作例＞ 図３のフローチャートによれば、まず、ＣＰＵ３０８はＳ３０１で画像読取部１０１により画像を読み取る。Ｓ３０２では、ＣＰＵ３０８は階調調整をするタイミングであるか否かを条件に従って判定する。階調調整条件は、例えば所定の画像形成枚数や経過時間などを含む。階調調整をするタイミングであれば、ＣＰＵ３０８は画像形成処理を中断してＳ３０３に進み、本実施形態の階調調整処理を実施する。階調調整処理が終了すると、ＣＰＵ３０８はＳ３０４に進んで画像形成処理を再開する。一方、階調調整をするタイミングでなければ、ＣＰＵ３０８は階調調整処理を行わずにＳ３０４で画像形成処理を継続する。Ｓ３０５でＣＰＵ３０８は画像形成処理の終了を判定し、終了でなければＳ３０２（あるいはＳ３０１）に戻って処理を繰り返す。例えば、本画像形成装置をコピー機として使用する場合はＳ３０１へ、プリンタとして使用する場合はＳ３０２に戻る。以下、本実施形態の階調調整処理の例を説明する。

［第１の実施形態］
＜第１の実施形態の補正係数テーブル例＞ 図４に示すのは、第１の実施形態において用いられた変換テーブルとして機能する補正係数テーブルの一例である。図４の補正係数テーブル３０９ｅでは、速度モードや累積枚数（耐久枚数ともいう）による現像効率の変動を元にして、耐久枚数の範囲と標準速度以外の画像形成速度ごとに標準速度に対する補正係数を入力信号レベル（０〜２５５）ごとに設定してある。標準速度で実施されて作成されたγＬＵＴに対して、速度モードと耐久枚数に対応する図３に示す補正係数テーブルの値をかけることにより、画像形成速度ごとの補正γＬＵＴが算出される構成となっている。なお、標準速度は第１の画像形成速度として参照される。ここで、前記累積枚数としては、画像形成装置の出力枚数、像担持体の回転数、現像手段に設けられた現像ローラの回転数のいずれであってもよい。

ここで、上記補正係数テーブルの作成について、一般的な例として、標準画像形成速度（以下、標準速度）と低速画像形成速度（以下、低速モード）の２種類の画像形成速度を有する画像形成装置について説明する。図５は本発明者の実験によって得られた画像形成装置の標準速度と低速モードにおける濃度階調特性の耐久変化を示した図である。図５の（ａ）はプロセスカートリッジ２０が交換された直後の初期状態での標準速度と低速モードの濃度階調特性、図５の（ｂ）はプロセスカートリッジ２０での画像形成動作が続いた耐久経過後の標準速度と低速モードの濃度階調特性である。この結果から標準速度と低速モードでの濃度階調特性の差分は初期から耐久経過に渡って一定ではなく、むしろ耐久条件によって差分が変動することがわかる。図５によれば、初期状態では画像形成速度に因らずほぼ濃度階調特性が一定なのに対して、耐久が進んでいくと標準速度での濃度階調特性と低速モードでの濃度階調特性の差分が大きくなっていくことがわかる。図５の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれの画像形成速度ごとの濃度階調特性から生成された濃度補正特性を有するγＬＵＴを図６の（ａ）及び（ｂ）に示す。

ここで、図４に示されたような初期と耐久後で画像形成速度に依存して濃度階調特性が変動する要因を考える。本実施形態で用いたような一般的な画像形成装置においては、低速で画像形成を行う場合には露光光量は一定のまま、ポリゴンミラーの面数飛ばしやポリゴンミラーの回転数低下を組み合わせて潜像形成を行う。たとえば、標準速度に対して１／２の速度で画像形成を行う場合には、ポリゴンミラーを１面おきにレーザ走査する構成をとる。即ち、ポリゴンミラーの1つの面でレーザ走査を行ったら、隣の面に対してはレーザを照射しないことにより、面数飛ばしを行う。また、標準速度の１／３の速度で画像形成行う場合には、ポリゴンミラーの回転速度を標準速度の２／３に低下させ、かつポリゴンミラーを１面おきにレーザ走査する構成をとる。こうした構成の場合、レーザの露光光量は一定のままであるため画像形成速度の変化は感光ドラム上に形成されるマクロ的な静電潜像には大きな影響を与えないと考えられる。しかしながら、同じ静電潜像に対して画像形成速度違いでトナー像を現像する場合、画像形成速度によって現像ローラと感光ドラムの間（以下、現像ニップ部）で起こる現像条件は大きな影響を受ける。すなわち、低速モード時は標準速度と比較して現像ニップ部を感光ドラムが通過する時間が長くなるため、相対的に同じ静電潜像に対する現像効率は上がる。現像剤の初期状態には現像効率が十分高いためこの影響はほとんど現れてくることはない。しかしながら、画像形成動作が進み現像剤が劣化してきた場合には、劣化に伴って現像効率が低下してくるため、標準速度と低速モードの現像性の差は大きく現れてくる。すなわち、初期においては現像剤は新品であるため現像効率は高い状態で維持されており、そのため画像形成速度に因らない濃度階調特性が得られる。しかしながら、耐久が進むに従って、現像剤の劣化により現像効率は低下していくため、画像形成速度が速い場合（ここでは、標準速度を指す）はその影響をより受けやすく濃度階調特性が変化してしまう。それに対して低速モードの場合は、感光ドラムが標準速度に対して低速で現像ニップを通過することにより単位時間当たりの現像性は標準速度よりも維持され、結果として現像効率は低下せずに濃度階調特性を維持することができると考えられる。

図７に、画像形成速度ごとの現像効率の変動を示す。図７において、横軸は入力信号レベル、縦軸は現像効率であり、図７の（ａ）は現像剤が初期の状態、図７の（ｂ）は耐久後の状態である。本実施形態では上記の現象を鑑みて、画像形成速度に応じた現像効率の変化を元に、耐久枚数によってγＬＵＴ３０５を補正する補正係数を補正係数テーブルとして画像形成速度毎に持つ。

＜第１の実施形態の階調調整処理Ｓ３０３の手順例＞ 図８の階調調整処理では、ＣＰＵ３０８はＳ１４０１でパターンジェネレータ（ＰＧ）３０６により、図９に示すシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック４色分の階調パターンを中間転写体５上に形成する。

（フォトセンサ４０による読取り） 次に、Ｓ１４０２では、ＣＰＵ３０８は中間転写体５上に形成されたテスト用の階調パターンを中間転写体５に対向して配置されたフォトセンサ４０で読み取り、読み取られた濃度値を階調パターンとして取り込む。ここで、図１０に中間転写体５に相対するＬＥＤ１０とフォトダイオード１１から成るフォトセンサ４０からの信号を処理する処理回路を示す。フォトセンサ４０に入射された中間転写体５上からの近赤外光は、フォトセンサ４０により電気信号に変換され、電気信号はＡ／Ｄ変換回路４１により０〜５Ｖの出力電圧を０〜２５５レベルのデジタル信号に変換される。そして、濃度換算回路４２により濃度に変換される。本実施形態で使用したフォトセンサ４０は、中間転写体５からの正反射光のみを検出するよう構成されている。中間転写体５上の濃度を各色の面積階調により段階的に変えていった時の、フォトセンサ４０出力と出力画像濃度との関係を図１１に示す。ここでは、トナーが中間転写体５上に付着していない状態におけるフォトセンサ４０の出力を５Ｖ、すなわち、２５５レベルに設定した。図１１からわかるように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり画像濃度が大きくなるにしたがい、中間転写体５よりのフォトセンサ４０出力が小さくなる。これらの特性から、各色専用の、センサ出力信号から濃度信号に変換するテーブル４２ａを持つことにより、各色とも精度良く濃度信号を読み取ることができる。このトナー画像濃度の変化は、紙上の最終画像濃度に対応するものと考えられる。そのため、本実施形態の階調調整では、同じ画像信号を入力した場合のトナー画像濃度の変化から装置の特性の変化を推測し、画像信号に対する出力画像濃度がリニアに対応するように補正を加えるものである。

（標準速度でのγＬＵＴの算出） 次に、ＣＰＵ３０８は、Ｓ１４０３で読み取り濃度とその画像形成装置の理想とするターゲット特性の関係よりγＬＵＴを生成し、Ｓ１４０４でγＬＵＴをメモリに記憶する。図１２に、γＬＵＴ３０９ａの算出について示す。フォトセンサ４０で読み取った信号を濃度信号に変換された画像形成装置の測定された階調特性５０１と、画像形成装置があらかじめ持っている目標とするターゲット階調特性５０２とが既知となる。測定された階調特性５０１とターゲット階調特性５０２とから、測定された階調特性５０１を理想とするターゲット階調特性５０２に変換して画像形成濃度を調整するための濃度補正特性としてγＬＵＴ３０９ａを算出する。

次に、ＣＰＵ３０８は、Ｓ１４０５において、プロセスカートリッジ内に設けられたメモリ１２に記憶されたプロセスカートリッジの耐久枚数のデータを読み出す。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１４０６で、読み出されたプロセスカートリッジの耐久枚数の範囲に応じて画像形成速度ごとに図４に示した補正係数テーブルから補正係数を選択する。そして、ＣＰＵ３０８は、Ｓ１４０７では選択された補正係数をγＬＵＴに掛けることによって補正演算を行い、画像形成速度ごとに補正γＬＵＴを生成する。そして、ＣＰＵ３０８は、Ｓ１４０８で補正γＬＵＴをγＬＵＴ３０５に記憶する。

＜第１の実施形態による階調調整の効果＞ 図１３に示すのは、本第１の実施形態の構成によって低速モードの補正γＬＵＴを生成した場合の効果である。まず、図１３の（Ａ）の行は、標準速度で階調補正が実施され生成された標準速度のγＬＵＴを示す。次に、図１３の（Ｂ）の行は、図４で示した耐久枚数の範囲に応じてあらかじめ保持された補正係数テーブルから選択された低速モードの補正係数である。さらに、図１３の（Ｃ）の行は、（Ａ）の標準速度の階調制御で生成されたγＬＵＴに（Ｂ）の行の低速モードの補正係数を掛け合わせて得られた低速モードの補正γＬＵＴである。参考として、（Ｄ）の行に低速モードで測定されたγＬＵＴを示すが、本第１の実施形態に示す構成で予測して得られた低速モードのγＬＵＴは、耐久が進んでも実際の低速モードのγＬＵＴを精度良く予測して補正γＬＵＴを生成可能であることがわかる。

すなわち、従来技術の構成では、図１８のように、標準速度のγＬＵＴと標準速度の基準γＬＵＴとの差分テーブルを低速モードのγＬＵＴを予測する場合に使用している。従って、先に示した本発明者の実験結果より実際は耐久が進んでいくと標準速度と低速モードでは実際のγＬＵＴとあらかじめ記憶されている基準γＬＵＴとの差分は異なる変動をする。そのため、初期状態では精度良く予測可能であるが、耐久が進むに連れて補正精度が落ちてしまう。これに対して本第１の実施形態の構成に因れば、図４に示したような耐久枚数の範囲に応じた補正係数テーブルを利用するため、初期から耐久末期までの耐久状態に応じてフレキシブルに補正することが可能となる。その結果として、高い精度で標準速度のγＬＵＴから低速モードの補正γＬＵＴを予測することが可能となる。

このような本第１の実施形態の構成では、階調調整はユーザが指定する任意のタイミングやあらかじめ決められた所定のタイミングに自動で動作し、そのタイミングで標準の画像形成速度のγＬＵＴを作成して階調補正を実施する。同時に、他の標準速度以外の画像形成速度のγＬＵＴも生成することにより、標準速度とそれ以外の画像形成速度の階調補正を同時に実施することが可能である。以上の構成により、複数の画像形成速度を有する画像形成装置においても、画像形成速度の違いによる耐久変動を現像効率の変動分を元に補正係数化することで、標準とする一種類の速度でのみ階調補正手段を実施するだけで対応することが可能となる。従って、制御時間の短縮を実現すると共に、耐久条件の変動に対して精度良く階調を予測して補正制御することが可能となる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態においては、画像形成速度ごとに耐久枚数の範囲に対して補正係数テーブルを設ける例を説明したが、濃度階調特性の変動にはもちろん環境条件も影響することがわかっている。すなわち、画像形成速度ごとの現像効率の影響は環境条件によっても左右される。そこで本第２の実施形態では、先述した第１の実施形態の構成に加えて、環境条件に対する現像効率の変動を元にして補正係数テーブルを設ける構成を示す。本第２の実施形態の場合、耐久枚数による補正係数と環境条件による補正係数で別々の補正係数テーブルを持ち、それぞれの補正係数を合成して標準速度のγＬＵＴに対して演算する構成でも良い。あるいは、あらかじめそれぞれの補正係数を合成して１つの補正係数テーブルを有し、標準速度のγＬＵＴに対して演算するような構成でも構わない。本第２の実施形態では、環境検知として雰囲気環境の温湿度を検知して絶対水分量を計測する場合を例に説明するが、濃度階調特性の変動に影響する他の環境条件あっても本発明を実施可能である。

＜別々の補正係数テーブルを持つ例＞
（環境条件による補正係数テーブル） 図１４の（ａ）は、環境条件の一例である絶対水分量の範囲に対応する補正係数を記憶する補正係数テーブルを示す図である。

（第２の実施形態の階調調整の手順例） 図１５の（ａ）において、Ｓ１８０１からＳ１８０６で耐久枚数から補正係数テーブルを選択するところまでは、第１の実施形態の図８のフローと同様であるため説明を省略する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８０５で耐久枚数情報を読み出すと同時に、Ｓ１８０７で画像形成装置に設けられた温湿度センサ５０の出力から現在の環境情報、本実施形態では画像形成装置の置かれた環境の空気中の絶対水分量を計測する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８０８で計測された絶対水分量に対応して補正係数テーブル（図１４の（ａ））から補正係数を選択する。その後、ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８０９で選択された補正係数同士を合成する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８１０で合成された補正係数を標準速度のγＬＵＴに掛けて補正γＬＵＴを算出して、Ｓ１８１１で補正γＬＵＴがγＬＵＴ３０５に記憶される。なお、図１５では、Ｓ１８０５−Ｓ１８０６とＳ１８０７−Ｓ１８０８とを並列に実行する例を図示したが、Ｓ１８０５〜Ｓ１８０８をシーケンシャルに実行してもよい。

＜１つの補正係数テーブルを持つ例＞
（環境条件による補正係数テーブル） 図１４の（ｂ）は、速度モードと耐久枚数の範囲と環境条件の一例である絶対水分量の範囲とに対応する補正係数を記憶する補正係数テーブルを示す図である。

（第２の実施形態の階調調整の手順例） 図１５の（ｂ）において、Ｓ１８０１からＳ１８０４で標準速度のγＬＵＴを算出して記憶するところまでは、第１の実施形態の図８のフローと同様であるため説明を省略する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８２１でプロセスカートリッジ２０のメモリ１２から耐久枚数を読み出す。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８２２で画像形成装置に設けられた環境センサ（不図示）の出力から現在の環境情報、本実施形態では画像形成装置の置かれた環境の空気中の絶対水分量を検知する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８２３で速度モードと耐久枚数と環境条件の一例である絶対水分量とに対応する補正係数を補正係数テーブル（図１４の（ｂ））から選択する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ１８１０に進んで選択された補正係数を標準速度のγＬＵＴに掛けて補正γＬＵＴを算出して、Ｓ１８１１で補正γＬＵＴがγＬＵＴ３０５に記憶される。

＜第２の実施形態による階調調整の効果＞
こうした本第２の実施形態の構成は、もちろん第１の実施形態と同様に階調調整はユーザが指定する任意のタイミングやあらかじめ決められた所定のタイミングに自動で動作し、そのタイミングで標準の画像形成速度のγＬＵＴを作成して階調調整を実施する。そして、他の標準速度以外の画像形成速度のγＬＵＴも生成することにより、標準速度とそれ以外の画像形成速度の階調調整を同時に実施することが可能である。これにより、複数の画像形成速度を有する画像形成装置においても標準とする一種類の速度でのみ階調補正手段を実施するだけで対応することが可能となる。従って、制御時間の短縮を実現すると共に、耐久条件だけでなく環境条件の変動に対しても精度良く階調を予測して補正制御することが可能となる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態や第２の実施形態では、図４や図１４に示すようにγＬＵＴを補正する補正係数テーブルを画像形成速度ごとに耐久変動や環境変動による現像効率の変化を元にあらかじめ保持している。そして、これを利用して標準速度のγＬＵＴに補正をかけることで標準速度以外の画像形成速度のγＬＵＴを予測するという構成をとっていた。しかし、本第３の実施形態では、実際に現像効率を適当なタイミングで測定することによりその変化量を補正係数にフィードバックして補正係数テーブルを更新、すなわち新たな変換テーブル生成の構成と手順を示す。

＜第３の実施形態の現像効率測定の構成例＞
現像効率は、現像工程前の感光ドラム上の電位、すなわち帯電後に露光されて形成された静電潜像の電位と現像工程後のトナー現像された感光ドラム表面電位の比率として表すことができる。このことを利用して、本第３の実施形態では、現像工程前後の感光ドラムの表面電位を検出し現像効率を算出可能な構成をとる。上記の構成としては、例えば図１６に示すように、現像工程の前後に電位センサ１３ａ及び１３ｂを設けることにより、現像前後の感光ドラム上の電位を直接測定する表面電位測定を行う。

＜第３の実施形態の現像効率測定の手順例＞
所定のタイミングにおいて、図１７に図示の現像効率検出モードが実行される。ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００１でまず画像形成速度を標準速度に設定する。次に、ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００２で所定のトナーパターンを感光ドラム上に形成し、Ｓ２００３で形成されたパターンの露光後の感光ドラム表面電位を検出する。ＣＰＵ３０８は、さらにＳ２００４でトナー現像後のトナー電位を検出する。次に、ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００５でそれらの検出された電位から標準速度での現像効率を算出する。次に、ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００６で速度切り替えの有無を選択する。速度切り替えがあれば、ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００９で画像形成速度を低速モードに設定して同様に上記のフローを実施することで、低速モード時の現像効率を算出する。ＣＰＵ３０８は、Ｓ２００７でこうして算出された画像形成速度ごとの現像効率から標準速度と低速モードとの現像効率の比率を算出し、これを元にＳ２００８でその制御タイミング時の補正係数テーブルをリアルタイムに作成して保存する。

その後、階調調整が実行された場合には、第１の実施形態又は２と同様に標準速度でのみ階調調整を実行して標準速度のγＬＵＴを得る。そして、図１７の手順によって実際の現像効率から生成されて保持された補正係数テーブルの補正係数を標準速度で測定されたγＬＵＴに掛けて、補正γＬＵＴを生成する。

ここで上記示したような現像効率の算出が実行されるタイミングは、基本的には現像効率の変動が予測されるタイミングであることが望ましい。例としては、画像形成装置の電源がＯＮされた直後や一定時間画像形成動作がされずに放置された後が挙げられる。または、温度や湿度など環境条件が変動したタイミングや所定よりも原稿濃度が高いもしくは低い画像形成出力が所定枚数連続して実行された後などが挙げられる。すなわち、画像形成装置のメイン電源ＯＮ時でもよい。また、経過時間計測手段によって計測された経過時間が所定の時間を経過したタイミングでもよい。また、温度あるいは湿度検知手段の検知結果が所定の温度あるいは湿度よりも変化したタイミングでもよい。また、原稿濃度検知手段で検知された原稿濃度が所定の濃度よりも濃いもしくは薄い出力が所定枚数以上続いたタイミングでもよい。

なお本第３の実施形態では前述のように現像工程の前後に電位センサを設けて現像効率を測定するような構成を例に取ったが、他の構成で現像効率を算出して補正係数テーブルを生成することが可能な構成であれば本第３の実施形態と同等の効果が得られる。

＜第３の実施形態の補正係数テーブル生成の効果＞
以上の構成により、複数の画像形成速度を有する画像形成装置において、画像形成速度の違いによる耐久変動を現像効率の変動分を元に補正係数化することで、標準とする一種類の速度でのみ階調調整を実施するだけで対応することが可能となる。従って、制御時間の短縮を実現すると共に、実際に現像効率を求めることによって補正を行うため精度良く階調を予測して補正制御することが可能となる。

［その他の実施形態］
尚、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。例えば、スキャナ、プリンタ、ＰＣ、複写機、複合機及びファクシミリ装置の如くである。また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims (13)

1. 補正特性を用いて画像信号を補正する補正手段と、
   前記補正された画像信号に基づいて像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
   第１の画像形成速度で、前記画像形成手段によって形成された階調パターンの濃度値を検知して、検知した階調パターンの濃度値に基づいて前記第１の画像形成速度に対応した第１補正特性を生成する第１生成手段と、
   前記第１補正特性を、前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性に変換する変換情報を、前記画像形成手段による画像形成の累積枚数に関連付けて格納する格納手段と、
   前記格納手段に格納された前記変換情報、前記画像形成の累積枚数、及び、前記第１補正特性に基づいて、前記第２補正特性を生成する第２生成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 雰囲気の水分量を検知する検知手段を更に有し、
   前記格納手段は、前記変換情報を、前記画像形成手段による画像形成の累積枚数及び前記検知手段が検知する水分量との組み合わせに関連付けて格納し、
   前記第２生成手段は、前記変換情報、前記画像形成の累積枚数、前記検知手段が検知した水分量、及び、前記第１補正特性に基づいて、前記第２補正特性を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記格納手段は、前記第１補正特性を前記第２補正特性に変換する、画像形成の累積枚数に関連付けられた第１の情報と、水分量に関連付けられた第２の情報とを、前記変換情報として格納し、
   前記第２生成手段は、画像形成の累積枚数及び水分量との組み合わせに対する前記第１補正特性を前記第２補正特性に変換する情報を、当該画像形成の累積枚数に関連付けられた第１の情報と、当該水分量に関連付けられた第２の情報により求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成手段は、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像担持体を画像信号に基づき露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して前記像担持体に画像を形成する現像手段と、を含み、
   画像形成の累積枚数に関連付けて格納される前記変換情報は、当該画像形成の累積枚数に応じた、前記第１の画像形成速度及び前記第２の画像形成速度での現像効率から求められ、
   前記現像効率は、前記像担持体に形成された静電潜像の電位と、前記像担持体に形成された画像の電位から求められることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成手段は、読み書きが可能な記憶手段を含み、前記記憶手段が前記画像形成手段の画像形成の累積枚数を記憶することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記累積枚数は、前記画像形成手段の出力枚数、前記像担持体の回転数、前記現像手段に設けられた現像ローラの回転数のいずれかで示されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 第１の画像形成速度で、像担持体上に所定の画像信号に基づいて形成された階調パターンの濃度値を検知して、検知した階調パターンの濃度値に基づいて前記第１の画像形成速度に対応した第１補正特性を生成する第１生成手段と、
   前記第１補正特性を、前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性に変換する変換情報を、所定のタイミングで生成する変換情報生成手段と、
   前記変換情報に従って前記第１補正特性から前記第２補正特性を生成する第２生成手段と、を有し、
   前記所定のタイミングは、経過時間計測手段によって計測された経過時間が所定の時間を経過したタイミング、温度あるいは湿度検知手段の検知結果が所定の温度あるいは湿度よりも変化したタイミング、及び、原稿濃度検知手段で検知された原稿濃度が所定の濃度よりも濃いもしくは薄い出力が所定枚数以上続いたタイミングのいずれかを含むことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記所定のタイミングは、前記画像形成装置の電源ＯＮ時、を含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置は、
   前記像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して前記像担持体に画像を形成する現像手段と、を含む画像形成手段と、
   前記像担持体に形成された静電潜像の電位と、前記像担持体に形成された画像の電位を測定する測定手段と、を有し、
   前記変換情報生成手段は、前記第１の画像形成速度及び前記第２の画像形成速度のそれぞれについて、前記測定手段によって測定された前記静電潜像の電位及び前記画像の電位から現像効率を求め、前記第１の画像形成速度での現像効率と、前記第２の画像形成速度での現像効率から前記変換情報を生成することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２生成手段による前記第２補正特性の生成は、前記第１生成手段により前記第１補正特性が生成されるときに行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の画像形成速度は、前記第１の画像形成速度とは異なる複数の画像形成速度を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 第１生成手段が、第１の画像形成速度で、像担持体上に所定の画像信号に基づいて形成された階調パターンの濃度値を検知して、検知した階調パターンの濃度値に基づいて前記第１の画像形成速度に対応した第１補正特性を生成する第１生成工程と、
    画像形成の累積枚数に関連づけて格納手段に格納された、前記第１補正特性を、前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性に変換する変換情報と、前記画像形成の累積枚数と、前記第１補正特性と、に基づいて、第２生成手段が、前記第２補正特性を生成する第２生成工程と、を有することを特徴とする画像形成装置における階調調整方法。
13. 第１生成手段が、第１の画像形成速度で、像担持体上に所定の画像信号に基づいて形成された階調パターンの濃度値を検知して、検知した階調パターンの濃度値に基づいて前記第１の画像形成速度に対応した第１補正特性を生成する第１生成工程と、
    前記第１補正特性を、前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度に対応した第２補正特性に変換する変換情報を、変換情報生成手段が、所定のタイミングで生成する変換情報生成工程と、
    第２生成手段が、前記変換情報に従って前記第１補正特性から前記第２補正特性を生成する第２生成工程と、を有し、
    前記所定のタイミングは、経過時間計測手段によって計測された経過時間が所定の時間を経過したタイミング、温度あるいは湿度検知手段の検知結果が所定の温度あるいは湿度よりも変化したタイミング、及び、原稿濃度検知手段で検知された原稿濃度が所定の濃度よりも濃いもしくは薄い出力が所定枚数以上続いたタイミングのいずれかを含むことを特徴とする画像形成装置における階調調整方法。