JP5842401B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、環境（温度、湿度など）の変化や装置自体の経時変化によって画質が変動することが知られており、このような画質の変動を抑制するための対策が講じられている。例えば、特許文献１には、テストパッチを形成してその濃度を検出し、検出結果に基づいて階調補正データを決定する画像形成装置が記載されている。また、特許文献２には、濃度コントロールに伴う階調変動を電位を制御することによって補償するようにしたデジタル画像形成法が記載されている。

特開平１−２６１６６９号公報 特開平３−２７１７５８号公報

本発明の目的は、電位制御による階調の再現性を向上させることにある。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体を第１の電位になるように帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電させられた感光体を第２の電位になるように露光して潜像を形成する露光手段と、前記第２の電位に対する電位差であって前記第１の電位と前記第２の電位の電位差よりも小さい電位差である現像コントラストによって、前記露光手段により露光された感光体にトナーを付着させて前記潜像を現像する現像手段とを少なくとも有し、画像データに応じた画像を形成する画像形成手段と、あらかじめ決められた目標濃度になるように設定された試験画像を前記画像形成手段に形成させる試験手段と、前記試験手段により形成させられた前記試験画像の濃度を検出する検出手段と、前記試験画像が形成されたときの前記第２の電位と、前記感光体の残留電位とを特定する特定手段と、前記検出手段により前記試験画像が検出されたときに、当該試験画像の濃度により表される階調特性と、前記特定手段により特定された前記第２の電位と前記残留電位の差分とを関連付けて履歴として記録する記録手段と、前記検出手段により検出された前記試験画像の濃度に基づいて、前記第１の電位、前記第２の電位及び前記現像コントラストを調整する電位調整手段とを備え、前記電位調整手段は、前記検出手段により検出された前記試験画像の濃度と前記目標濃度との差分に基づいて前記現像コントラストを決定し、前記記録手段により当該試験画像より前に記録された他の試験画像の前記履歴を参照し、目標とする階調特性に応じた前記第２の電位を決定し、当該決定された前記現像コントラスト及び前記第２の電位に応じて前記第１の電位を決定する構成を有する。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記検出手段による検出結果に応じて変化する階調補正処理を含む画像処理を前記画像データに対して実行する画像処理手段と、前記検出手段により前記試験画像の濃度が検出された場合に、前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とをその検出結果を用いて実行できるか否かを判定する判定手段とを備え、前記検出手段による検出結果を用いて前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とを実行できないと前記判定手段により判定された場合に、前記画像処理手段は当該階調補正処理を実行せず、前記電位調整手段は前記履歴に基づいて前記第２の電位を決定し、前記検出手段による検出結果を用いて前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とを実行できると前記判定手段により判定された場合に、前記画像処理手段は当該階調補正処理を実行し、前記電位調整手段は前記第２の電位としてあらかじめ決められた電位を適用する構成を有する。
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記検出手段による検出結果に応じて変化する階調補正処理を含む画像処理を前記画像データに対して実行する画像処理手段と、当該画像形成装置の動作の態様として第１の態様と第２の態様のいずれかを選択する選択手段とを備え、前記選択手段により前記第１の態様が選択された場合に、前記画像処理手段は前記階調補正処理を実行せず、前記電位調整手段は前記履歴に基づいて前記第２の電位を決定し、前記選択手段により前記第２の態様が選択された場合に、前記画像処理手段は前記階調補正処理を実行し、前記電位調整手段は前記第２の電位としてあらかじめ決められた電位を適用する構成を有する。
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記特定手段は、前記感光体の使用状況及び当該画像形成装置の環境の少なくともいずれかを用いて、前記第２の電位及び前記残留電位を推定により特定する構成を有する。
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の構成において、前記試験画像は、前記目標濃度が異なる２以上の領域を含み、前記記録手段は、前記検出手段により検出された前記領域の濃度の比率を前記階調特性として記録する構成を有する。

請求項１の構成によれば、第２の電位を履歴に基づいて決定しない場合に比べ、電位制御による階調の再現性を向上させることが可能である。
請求項２の構成によれば、検出手段による検出結果が反映されていない階調補正処理を実行しないようにすることが可能である。
請求項３の構成によれば、階調補正処理による画質の調整と第２の電位の制御による画質の調整とを選択的に実行することが可能である。
請求項４の構成によれば、第２の電位及び残留電位を実測しないで済む。
請求項５の構成によれば、複数の領域の濃度をそのまま記録する場合に比べ、履歴の参照を容易にすることが可能である。

画像形成装置の機能的構成を示すブロック図 画像形成手段において適用される電位条件を説明するための模式図 画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図 画像形成部の構成の一例を示す図 画像形成装置が実行するセットアップ処理を示すフローチャート 電位条件の変化を示す模式図 第１の電位条件と第２の電位条件のそれぞれの場合における画像の階調特性を示す図 画像形成装置の機能的構成を示すブロック図

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１０の機能的構成を示すブロック図である。画像形成装置１０は、電子写真方式のプリンタであり、画像処理手段１１と、画像形成手段１２と、試験手段１３と、検出手段１４と、特定手段１５と、記録手段１６と、電位調整手段１７と、選択手段１８とを備える。なお、画像形成装置１０は、プリンタの機能だけでなく、ファクシミリ通信やスキャナの機能を兼備してもよい。

画像処理手段１１は、原稿の画像を表す画像データを取得し、取得した画像データに対して画像処理を実行する手段である。画像処理手段１１が実行する画像処理は、周知の画像処理を含んでよいが、後述するセットアップの結果に応じて変化する階調補正処理を少なくとも含む。階調補正処理は、画像データの階調特性を補正するための処理であり、例えば、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を適用することによって実現される。画像データは、例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色に分版され、各画素を８ビット（２５６階調）で表現したデータである。ただし、画像データは、モノクロの画像を表すものであってもよいし、２５６階調よりも多い（又は少ない）階調数であってもよい。

画像形成手段１２は、画像データに応じた画像を形成する手段である。画像形成手段１２は、感光体と、感光体を帯電させる帯電手段と、感光体を露光して潜像（静電潜像）を形成する露光手段と、感光体にトナーを付着させて現像する現像手段とを少なくとも有し、帯電、露光、現像、定着、除電といった電子写真方式の一般的な工程によって、用紙に画像を形成する。画像形成手段１２は、単色のトナーによってモノクロの画像を形成する手段であってもよいし、複数のトナーによってカラーの画像を形成する手段であってもよい。さらに、画像形成手段１２は、後述する中間転写方式に限らず、中間転写ベルトなどの中間転写体を介さずに、用紙にトナーを直接転写する方式であってもよい。

図２は、画像形成手段１２において適用される電位条件を説明するための模式図である。同図において、ＶＨは、帯電手段により帯電させられた感光体の表面電位（以下「帯電電位」という。）に相当し、本発明における第１の電位に相当する。また、ＶＬは、帯電手段により帯電させられた感光体の表面が露光手段によって露光された場合の表面電位（以下「露光電位」という。）に相当し、本発明における第２の電位に相当する。ＶＬは、感光体の表面に照射した光の光量に応じて定まり、光量が多いほど後述するＲＰ（残留電位）に近付く。

ＲＰは、残留電位（residual potential）を表す。ここにおいて、残留電位とは、感光体の表面電位の下限値をいい、除電後にも残留する電位のことである。感光体の表面電位は、除電時に露光量をいくら増加させても、残留電位に収束し、これより減衰することはない。ただし、残留電位は、感光体の使用に応じて経時的に変化する場合がある。

Ｖｄｅｖｅは、現像コントラストを表す。また、Ｖｂｉａｓは、現像手段側の電位（以下「現像バイアス電位」という。）を表す。現像コントラストは、ＶｂｉａｓとＶＬの差分に相当する電位差である。現像手段により供給されるトナーは、この現像コントラストによって感光体へと移動し、感光体のうちの露光された部分（すなわち表面電位がＶＬの部分）に付着する。なお、現像コントラストは、ＶＨとＶＬの差分よりは小さく、具体的にはＶｄｅｖｅとＶｃｆ（＞０）の和（Ｖｄｅｖｅ＋Ｖｃｆ）がＶＨとＶＬの差（ＶＨ−ＶＬ）と等しくなるように定められている。Ｖｃｆを設ける理由は、ＶｄｅｖｅがＶＨ−ＶＬに近いと、感光体の表面の本来トナーが付着すべきでない部分（すなわち露光されていない部分）にもトナーが付着してしまう可能性が高まるからである。

試験手段１３は、あらかじめ決められた目標濃度になるように設定された試験画像を画像形成手段１２に形成させる手段である。試験手段１３は、あらかじめ決められたタイミング（数時間に１回、１日に１回など）や、ユーザによって指定されたタイミングに試験画像が形成されるよう、画像形成手段１２を制御する。ここにおいて、濃度とは、反射濃度のことであり、その値が大きいほど色が濃いこと（トナーの色そのものに近いこと）を表す。

また、試験画像は、複数の目標濃度を段階的に示すように形成される画像であり、例えば、それぞれの目標濃度の領域が正方形又は長方形の小片状（パッチ状）に形成される画像である。試験画像の目標濃度は、例えば、画像の濃度の最小値から最大値までを３等分し、それぞれの値域に１つずつ設定される、といったように、互いの濃度の間隔が大きく（かつ等しく）なるように設定されていると望ましい。なお、試験画像の目標濃度は、いくつ設定されていてもよいが、本実施形態においては各色につき３種類であるとする。以下においては、これら３種類の目標濃度について、濃度が最も高いものを「高濃度」、中間の濃度のものを「中濃度」、濃度が最も低いものを「低濃度」ともいう。

検出手段１４は、試験手段１３により形成させられた試験画像の濃度をそれぞれ検出する手段である。検出手段１４は、例えば、感光体や中間転写ベルトに形成された試験画像の濃度を検出する手段であるが、その他の位置（例えば、用紙上）で濃度を検出するものであってもよい。すなわち、検出手段１４が濃度を検出する試験画像は、用紙に転写される前のものであってもよいし、用紙に転写された後のものであってもよい。なお、検出手段１４としては、正反射光を検出するセンサと拡散反射光を検出するセンサのいずれを用いてもよい。センサの出力値は、濃度と相関を有していればよく、濃度が高いほど大きくある値でもよいし、濃度が濃度が低いほど大きくなる値でもよい。

特定手段１５は、試験画像が形成されたときの露光電位と残留電位を特定する手段である。特定手段１５は、感光体の表面電位を直接計測することによって露光電位と残留電位を特定してもよいが、画像形成装置１０の使用状況及び環境の少なくともいずれかを用いて、推定によって特定してもよい。

記録手段１６は、試験手段１３が試験画像を形成させ、検出手段１４がこれを検出したときに、当該試験画像の濃度により表される画像形成装置１０の階調特性と、特定手段１５により特定された露光電位と残留電位の差分（ＶＬ−ＲＰ）とを関連付け、これを履歴として記録する手段である。記録手段１６は、画像形成装置１０の階調特性として、検出手段１４により検出された試験画像の濃度そのものを記録してもよいが、代替的な別のデータに変換してから記録してもよい。

電位調整手段１７は、検出手段１４により検出された試験画像の濃度に基づいて、帯電電位、露光電位及び現像コントラストを調整し、画質を制御する手段である。すなわち、電位調整手段１７は、帯電手段における帯電電位と、露光手段における露光電位と、現像手段における現像バイアス電位とを決定する。なお、現像コントラストは、露光電位と現像バイアス電位が定まれば、そこから一意的に定まる。

電位調整手段１７は、第１の画質調整を少なくとも実行し、第２の画質調整を必要に応じて実行する。ここにおいて、第１の画質調整は、現像コントラストを調整することによる画質調整のことであり、第２の画質調整は、露光電位（より具体的には、露光電位と残留電位の差分）を調整することによる画質調整のことである。第１の画質調整は、高濃度領域の画質調整により適しており、特に、画像形成装置１０における濃度の最大値の調整に適している。一方、第２の画質調整は、第１の画質調整よりも中・低濃度領域の画質調整により適している。

電位調整手段１７による第１の画質調整は、高濃度の試験画像の実際の濃度（すなわち検出された濃度）とその目標濃度との差分に基づいて実行される。一方、電位調整手段１７による第２の画質調整は、記録手段１６により記録された履歴に基づいて実行される。ルックアップテーブルを用いた階調補正処理は、電位調整手段１７による第２の画質調整に代替し得るものである。

選択手段１８は、画像形成装置１０の動作の態様を選択する手段である。画像形成装置１０の動作の態様は、第１の態様と第２の態様を少なくとも含む。第１の態様は、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理に代えて露光電位の調整によって第２の画質調整を実現する態様である。一方、第２の態様は、露光電位の調整に代えてルックアップテーブルを用いた階調補正処理によって画質調整を実現する態様である。選択手段１８は、例えば、ユーザの操作を受け付けることにより、第１の態様と第２の態様のいずれかを選択する。なお、選択手段１８において選択されるべき動作の態様は、外部装置を介して指定されてもよい。

図３は、上記の機能的構成を有する画像形成装置１０を実現するための具体的なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。画像形成装置１０の構成は、制御装置１００と、画像出力装置２００とに大別される。制御装置１００及び画像出力装置２００は、情報の授受が行えるように互いに電気的に接続されている。

制御装置１００は、画像形成装置１０の全体的な動作を管理及び制御する手段である。制御装置１００は、より詳細には、制御部１１０と、通信部１２０と、画像処理部１３０と、ＵＩ（User Interface）部１４０とを少なくとも備える。

制御部１１０は、他の構成間における情報の授受を制御する手段である。制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置やメモリによって構成される。通信部１２０は、外部装置とデータを送受信する手段である。ここでいう外部装置は、画像データを画像形成装置１０に送信したり、画像形成装置１０に画像形成を指示したりするための装置であり、画像を読み取る画像読取装置（フラットベッドスキャナなど）や、通信手段を介して接続されたクライアント装置（パーソナルコンピュータなど）である。画像処理部１３０は、画像データに対して画像処理を実行する手段であり、画像処理手段１１の一例に相当するものである。画像処理部１３０は、制御部１１０とは独立したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの集積回路によって構成されてもよいが、制御部１１０の一機能であってもよい。また、画像処理部１３０は、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）などの画像データを記憶する手段を備えている。

画像処理部１３０が実行する画像処理は、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理を含む。このルックアップテーブルは、画像データの階調値を入力値及び出力値とし、特定の入力値に対して特定の出力値を対応付けたデータの集合である。ルックアップテーブルの入力値と出力値の対応関係は、画像出力装置２００の特性（個体差、経時変化など）によって定まる。ルックアップテーブルが変化すると、階調補正処理後の画像の色調（トーン）も変化する。

また、画像処理部１３０が実行する画像処理は、さまざまな形式で入力された画像データをビットマップ形式の画像データに変換するデータ変換処理、画像データの濃淡をユーザの好みに応じて調整する濃度調整処理、画像出力装置２００に応じたスクリーンを適用して画像データを網点で表される情報に変換するスクリーン処理などを含み得る。ここにおいて、濃度調整処理は、画像データの濃度を階調によらず一律に調整する点において、（濃淡を階調値毎に調整できる）階調補正処理と異なるものである。

ＵＩ部１４０は、ユーザに情報を提示するとともに、ユーザの操作を受け付ける手段である。ＵＩ部１４０は、例えば、タッチスクリーンを備えた表示装置や各種のボタンを含んで構成される。なお、ＵＩ部１４０は、スピーカを備えることにより、情報を視覚的にだけでなく聴覚的に提示してもよいし、情報を提示する手段又は操作を受け付ける手段の一方のみを備える構成であってもよい。ＵＩ部１４０は、選択手段１８の一例に相当するものである。

画像出力装置２００は、制御装置１００を介して供給された画像データに応じた画像を出力する手段である。ここでいう出力は、画像をユーザが視認できるように可視化することであり、画像を用紙に形成することに相当する。ここにおいて、用紙は、画像が転写及び形成される媒体の一例である。画像出力装置２００は、より詳細には、制御部２１０と、記憶部２２０と、画像形成部２３０とを備える。

制御部２１０は、画像出力装置２００の動作を制御する手段である。制御部２１０は、ＣＰＵなどの演算処理装置やメモリによって構成される。制御部２１０は、試験手段１３、特定手段１５、記録手段１６及び電位調整手段１７の一例に相当するものである。記憶部２２０は、データを記憶する手段である。記憶部２２０は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体によって構成される。記憶部２２０は、制御装置１００から供給された画像データを一時的に記憶するための領域を有するほかに、後述する履歴を記憶するための領域を有してもよい。画像形成部２３０は、画像を形成する手段である。画像形成部２３０は、画像形成手段１２の一例に相当するとともに、本実施形態においては検出手段１４の一例に相当する構成を含んでいる。

図４は、画像形成部２３０の構成の一例を示す図である。同図に例示する画像形成部２３０は、いわゆる中間転写方式によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いて画像を形成するものである。画像形成部２３０は、トナーカートリッジ２３１Ｙ、２３１Ｍ、２３１Ｃ、２３１Ｋと、転写ユニット２３２Ｙ、２３２Ｍ、２３２Ｃ、２３２Ｋと、露光装置２３３と、中間転写ベルト２３４と、複数の支持ロール２３５と、二次転写ロール２３６と、複数の搬送ロール２３７と、定着装置２３８と、濃度センサ２３９とを備える。

なお、図４に示す構成要素のうち、符号の末尾にアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ又はＫ）を付したものは、当該構成要素が上記４色のいずれかに対応するものであることを示している。これらの構成要素は、使用するトナーの色が異なるものの、主要な構成や機能は共通している。そこで、以下においては、これらの構成要素の説明において、互いを区別する必要がない場合には、「トナーカートリッジ２３１」や「転写ユニット２３２」というように、符号の末尾を省略してこれらを総称するものとする。

トナーカートリッジ２３１は、各色のトナーを収容し、これを必要に応じて転写ユニット２３２の現像器に供給する手段である。転写ユニット２３２は、感光体、帯電器、現像器、一次転写ロールなどを備え、各色のトナー像を中間転写ベルト２３４に転写する手段である。露光装置２３３は、感光体の一部を決められた電位（露光電位）になるような光量で露光して潜像を形成する手段である。

中間転写ベルト２３４は、転写ユニット２３２によって転写されたトナー像を保持する手段である。中間転写ベルト２３４は、複数の支持ロール２３５により支持されて図中の矢印Ａ１が示す方向に周回しながら移動する。二次転写ロール２３６は、中間転写ベルト２３４に転写されたトナー像を用紙に転写する手段である。搬送ロール２３７は、用紙を図中の破線の矢印Ａ２に沿った経路で搬送する手段である。定着装置２３８は、二次転写ロール２３６によりトナー像が転写された用紙を加熱及び加圧することによって、トナー像を用紙に定着させる手段である。

濃度センサ２３９は、中間転写ベルト２３４に形成されている試験画像を光学的に読み取り、その濃度を検出する手段である。すなわち、濃度センサ２３９は、検出手段１４の一例に相当するものである。濃度センサ２３９は、読み取った試験画像の濃度を示す濃度情報を制御部２１０に供給する。ここでいう濃度は、例えば、トナー像を読み取った場合の濃度と中間転写ベルト２３４のトナー像が形成されていない部分を読み取った場合の濃度の比率や、トナー像に対して照射した光とその反射光の比率によって定まる。

なお、画像形成装置１０は、中間転写ベルト２３４に形成された試験画像を濃度センサ２３９によって読み取る構成に代えて、用紙に形成された試験画像を画像読取装置によって読み取る構成を有してもよいし、各色の感光体に形成された試験画像を読み取る構成を有してもよい。ただし、感光体上の試験画像を読み取る場合には、センサが色数分必要である。

画像形成装置１０の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、画像形成装置１０は、外部装置から供給された画像データに対して画像処理を実行し、用紙に画像を形成する。また、画像形成装置１０は、時間の経過に伴い、画像形成装置１０を好適な状態で使用できるようにするためのセットアップ処理を適当なタイミングで実行する。このセットアップ処理には、試験画像を形成し、試験画像の検出結果に応じた処理（露光電位又はルックアップテーブルの変更）が含まれる。セットアップ処理は、画像形成装置１０により形成された試験画像の実際の濃度と目標濃度とに無視できない違いがある場合に、その違いが少なくなるように（理想的には、違いがなくなるように）画質を調整する処理である。例えば、セットアップ処理は、ルックアップテーブルの入力値と出力値の対応関係を変化させる。

画像形成装置１０は、その動作モードとして、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理を実行しない第１の動作モードと、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理を実行する第２の動作モードとを有し、これらのいずれかのモードによって動作する。第１の動作モードは、上述した第１の態様を実現するための動作モードであり、第２の動作モードは、上述した第２の態様を実現するための動作モードである。

第１の動作モードにおいて、画像形成装置１０は、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理を実行せずに第２の画質調整を実行し、露光電位を調整する。また、第２の動作モードにおいて、画像形成装置１０は、第２の画質調整による露光電位の調整を実行せずに、ルックアップテーブルを用いた階調補正処理を実行する。なお、画像形成装置１０は、第１の画質調整については、第１の動作モードと第２の動作モードのいずれにおいても実行する。

図５は、画像形成装置１０が実行するセットアップ処理を示すフローチャートである。このセットアップ処理は、まず、制御部２１０が画像形成部２３０に試験画像の形成を指示することによって開始される（ステップＳ１）。画像形成部２３０は、制御部２１０からの指示に応じて試験画像を形成する（ステップＳ２）。これに合わせ、濃度センサ２３９は試験画像を検出し、濃度情報を制御部２１０に供給する（ステップＳ３）。

このとき、制御部２１０は、試験画像が形成されたときの露光電位と残留電位とを特定する（ステップＳ４）。本実施形態において、制御部２１０は、露光電位と残留電位とを推定により特定する。例えば、制御部２１０は、感光体の使用期間や当該期間中の総回転数によってこれらの電位を推定してもよいし、感光体の使用期間や当該期間中の総回転数などから感光体の光導電膜の膜厚を推定し、推定した膜厚に基づいて電位を推定してもよい。これらの推定は、感光体の電気的性質がその使用状況に応じて変化することを利用したものである（例えば、感光体は、同じ光量を照射した場合であっても、表面電位の変化量が摩耗の程度によって異なる。）。また、制御部２１０は、温度や湿度といった画像形成装置１０の内部（又は周辺）の環境を検知するためのセンサから情報を取得し、取得した情報に基づいて電位を推定してもよいし、使用状況と環境とを複合的に考慮して電位を推定してもよい。

そして、制御部２１０は、ステップＳ３において供給された濃度情報により表される階調特性と、ステップＳ４において特定した露光電位と残留電位の差分（ＶＬ−ＲＰ）とを履歴として記録する（ステップＳ５）。制御部２１０は、この履歴を記憶部２２０に記録してもよいし、制御部２１０の内部にあるメモリに記録してもよい。

本実施形態において、制御部２１０は、試験画像の階調特性として、３種類の目標濃度で形成された試験画像の濃度の比率を記録する。具体的には、制御部２１０は、検出された３種類の試験画像の濃度うちの最も高い濃度をＤ１、中間の濃度をＤ２、最も低い濃度をＤ３とした場合に、それぞれの比率を「１：ａ：ｂ」という形式とし、このａとｂの値を記録する。ここにおいて、ａは、Ｄ２／Ｄ１であり、ｂは、Ｄ３／Ｄ１である。すなわち、上述した「１：ａ：ｂ」という値は、試験画像のそれぞれの濃度をＤ１で除して規格化した比率を表している。

次に、制御部２１０は、画像形成装置１０においてそのとき選択されている動作モードを判断する（ステップＳ６）。制御部２１０は、第２の動作モードが選択されている場合には、濃度情報に基づいてルックアップテーブルを算出し、ルックアップテーブルを書き換える（ステップＳ９）。なお、制御部２１０は、濃度情報により表される試験画像の濃度と目標濃度との差分があらかじめ決められた閾値よりも小さく、無視できる程度の違いである場合には、新たなルックアップテーブルを算出せずに、これまで適用されていたルックアップテーブルを引き続き用いるようにしてもよい。

一方、第１のモードが選択されている場合、制御部２１０は、ステップＳ３において検出され、ステップＳ５において記録された（最新の）階調特性に基づき、露光電位の変更の要否を判断する（ステップＳ７）。ステップＳ７の判断は、第２の画質調整の要否を判断するものであるともいえる。具体的には、制御部２１０は、上述したａ、ｂの値があらかじめ決められた範囲（以下「許容範囲」という。）であるか否かを判断し、いずれの値も許容範囲内であれば露光電位の変更が不要であると判断し、少なくとも一方が許容範囲外の値であれば露光電位の変更が必要であると判断する。つまり、露光電位の変更が必要となる場合は、中濃度、低濃度の試験画像の濃度（検出された濃度）が目標濃度に対して有意なレベルで異なる場合である。

露光電位の変更が必要な場合、制御部２１０は、過去の履歴に基づき、目標とする階調特性に応じた新たな露光電位を決定する（ステップＳ８）。具体的には、制御部２１０は、まず、履歴として記録されたａ、ｂの値のうち、最新の値よりも目標濃度に近いもの（許容範囲内に近いもの）を抽出し、そのａ、ｂの値と関連付けて記録された差分（ＶＬ−ＲＰ）を特定する。次いで、制御部２１０は、このように特定した差分の値と、ステップＳ４において特定した（最新の）残留電位とを用いて、現在の露光電位と残留電位の差分が履歴の差分と等しくなるように露光電位の値を算出する。
なお、制御部２１０は、露光電位の変更が不要な場合には、ステップＳ８の処理をスキップ（省略）する。

最後に、制御部２１０は、電位条件を決定する（ステップＳ１０）。このとき、制御部２１０は、第１の動作モードと第２の動作モードのいずれの場合においても、高濃度の試験画像の検出結果に基づいて第１の画質調整を実行し、これにより現像コントラストを決定する。具体的には、制御部２１０は、高濃度の試験画像の濃度とその目標濃度とを比較し、これらの濃度の差分が有意なレベルである場合には、その差分が小さくなるように現像コントラストを変更する。例えば、制御部２１０は、高濃度の試験画像の濃度が目標濃度よりも薄く検出された場合であれば、現像コントラストを試験画像の形成時よりも大きくする。

さらに、ステップＳ１０において、制御部２１０は、このようにして決定された現像コントラストに応じて、帯電電位と露光電位を決定する。制御部２１０は、第１の動作モードにおいては、ステップＳ８において決定した露光電位を適用し、当該露光電位と既に決定している現像コントラストとを満たすように帯電電位を決定する（図２参照）。一方、第２の動作モードにおいては、制御部２１０は、露光電位としてあらかじめ決められた電位（例えば、試験画像の形成時と同じ電位）を適用し、当該露光電位と既に決定している現像コントラストとを満たすように帯電電位を決定する。

図６は、第２の画質調整が実行された場合の電位条件の変化を示す模式図である。同図において、実線の曲線は、感光体の表面電位（縦軸）と露光量（横軸）の関係を示すものであり、ＰＩＤＣ（photo-induced discharge curve）とも呼ばれる。図６（ａ）は、ＰＩＤＣに第１の電位条件を当てはめて示したものであり、図６（ｂ）は、同じＰＩＤＣに第２の電位条件を当てはめて示したものである。第１の電位条件は、画質調整前の電位条件の一例であり、第２の電位条件は、第１の電位条件において画質調整を実行した場合の電位条件の一例である。なお、第１の電位条件は、第２の電位条件よりも露光電位と残留電位の差分（ＶＬ−ＲＰ）が小さい点を除き、第２の電位条件と同じ条件になるように設定されている。つまり、ＶＨ−ＶＬの値や、Ｖｂｉａｓ−ＶＬ（すなわちＶｄｅｖｅ）の値は、第１の電位条件と第２の電位条件とで共通であるとする。

また、図７は、第１の電位条件と第２の電位条件のそれぞれの場合における画像の階調特性を示す図である。同図において、破線の曲線が第１の電位条件における入力値と出力値の関係を示し、実線の曲線が第２の電位条件における入力値と出力値の関係を示している。

図７に示すように、第１の電位条件の場合は、特に高濃度の領域において、第２の電位条件の場合よりも階調の再現性が低下する。ここにおいて、階調の再現性が低下している状態とは、入力値の変化に対して出力値の変化が線形でなく、緩やかな状態を指す。このような状態の場合には、画像が潰れた状態になりやすくなる。第１の電位条件において階調の再現性が良好でないのは、露光電位と残留電位の差分（ＶＬ−ＲＰ）が小さいからである。

階調の再現性は、ＰＩＤＣがより直線的な領域においてより良好になる。例えば、ＶＬからＶｂｉａｓに渡る範囲のＰＩＤＣを第１の電位条件と第２の電位条件とで比較した場合、後者の方がより直線的である。なぜならば、ＰＩＤＣが、露光量の増加に従って残留電位に収束するような曲線を示すからである。また、図６から明らかなように、第１の電位条件で形成される画像は、第２の電位条件で形成される画像よりも全体的に高濃度、すなわち濃いめになる。したがって、電位条件が第１の電位条件から第２の電位条件に変更され、露光電位と残留電位の差分が大きくなると、濃度の高濃度側へのシフトが全体的に抑えられ、画像が全体的に薄めになる。

［第２実施形態］
図８は、本発明の他の実施形態である画像形成装置１０ａの機能的構成を示すブロック図である。画像形成装置１０ａは、選択手段１８に代えて判定手段１９を備える点を除き、第１実施形態の画像形成装置１０と共通の機能的構成（図１参照）を有する。また、画像形成装置１０ａのハードウェア構成は、第１実施形態のそれ（図３参照）と相違しない。判定手段１９の機能は、制御部２１０（又は制御部１１０）によって実現されるものである。
なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成要素は、第１実施形態において用いられた符号を付して表記するものとし、重複する説明は省略される。

画像形成装置１０ａは、選択手段１８による選択結果によらずに、判定手段１９による判定結果によって動作モードを決定する。判定手段１９は、ある画像データに基づいて形成する場合において、画像を形成するタイミングに近いタイミングでセットアップ処理が実行されたときに、当該セットアップ処理を反映させた階調補正処理と現像コントラストの調整（第１の画質調整）とが実行できるか否かを判定する手段である。画像形成装置１０ａは、判定手段１９による判定結果が肯定的である場合、すなわち階調補正処理と第１の画質調整の双方にセットアップ処理を反映させることができる場合に、第２の動作モードによって動作し、判定手段１９による判定結果が否定的である場合、すなわち階調補正処理と第１の画質調整の双方にセットアップ処理を反映させることができない場合に、第１の動作モードによって動作する。

判定手段１９による判定結果が否定的になる場合とは、例えば、セットアップ処理が終了する前に制御装置１００における（階調補正処理を含む）画像処理が終了し、画像処理後の画像データが画像出力装置２００の記憶部２２０に記憶されている場合（出力待ちの状態）である。このような画像データには、最新のセットアップ処理を反映させた階調補正処理を実行することができず、階調補正処理と第１の画質調整とに齟齬が生じる可能性があるからである。あるいは、判定手段１９は、画像形成を開始する直前のタイミングでセットアップ処理が開始された場合にも、階調補正処理に最新のセットアップ処理の結果を反映させることができないと判定してもよい。判定手段１９は、画像を形成するための一連の処理のタイミングとセットアップ処理を実行するタイミングとを比較し、これらのタイミングがあらかじめ決められた条件を満たすか否かによって動作モードを判定する。判定手段１９は、このような判定を画像形成が指示される毎に行う。

このように、画像形成装置１０ａは、第２の動作モードによる動作に支障がない場合には第２の動作モードで動作し、第２の動作モードによる動作に支障がある場合には第１の動作モードで動作する。このように動作することで、画像形成装置１０ａは、第１の画質調整に反映されているセットアップ処理が反映されていない階調補正処理を実行することがなくなる。また、画像形成装置１０ａは、第１実施形態の画像形成装置１０と異なり、動作モードをユーザが選択したりする必要がない。

［変形例］
本発明の実施の態様は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す形態であってもよい。また、これらの形態は、必要に応じて適宜組み合わされてもよい。

（１）本発明に係る画像形成装置は、選択手段１８及び判定手段１９のいずれも有しない構成であってもよい。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、セットアップ処理の結果に応じて変化する階調補正処理を実行せずに、上述した第１の画質調整と第２の画質調整とを実行するものであってもよい。

あるいは、本発明に係る画像形成装置は、選択手段１８及び判定手段１９の双方を有する構成であってもよい。この場合の画像形成装置は、選択手段１８により第２の動作モードが選択されている場合において、判定手段１９による判定結果が否定的であるときには、第１の動作モードで動作するように構成される。

（２）本発明に係る画像形成装置に相当する構成は、上述した制御装置１００と画像出力装置２００を一体に備えた装置である必要はない。例えば、本発明は、電子写真方式のプリンタと、当該プリンタと通信手段（ネットワークなど）を介して接続される処理装置とを備えるシステムの形態によって実施されてもよい。この場合、処理装置は、制御装置１００に相当し、プリンタは、画像出力装置２００に相当する。一方、本発明に係る画像形成装置が制御装置１００と画像出力装置２００とを一体に備える場合には、制御部１１０と制御部２１０とが単一の演算処理装置によって実現されてもよい。

１０、１０ａ…画像形成装置、１１…画像処理手段、１２…画像形成手段、１３…試験手段、１４…検出手段、１５…特定手段、１６…記録手段、１７…電位調整手段、１８…選択手段、１９…判定手段、１００…制御装置、１１０…制御部、１２０…通信部、１３０…画像処理部、１４０…ＵＩ部、２００…画像出力装置、２１０…制御部、２２０…記憶部、２３０…画像形成部

Claims (5)

1. 感光体と、前記感光体を第１の電位になるように帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電させられた感光体を第２の電位になるように露光して潜像を形成する露光手段と、前記第２の電位に対する電位差であって前記第１の電位と前記第２の電位の電位差よりも小さい電位差である現像コントラストによって、前記露光手段により露光された感光体にトナーを付着させて前記潜像を現像する現像手段とを少なくとも有し、画像データに応じた画像を形成する画像形成手段と、
   あらかじめ決められた目標濃度になるように設定された試験画像を前記画像形成手段に形成させる試験手段と、
   前記試験手段により形成させられた前記試験画像の濃度を検出する検出手段と、
   前記試験画像が形成されたときの前記第２の電位と、前記感光体の残留電位とを特定する特定手段と、
   前記検出手段により前記試験画像が検出されたときに、当該試験画像の濃度により表される階調特性と、前記特定手段により特定された前記第２の電位と前記残留電位の差分とを関連付けて履歴として記録する記録手段と、
   前記検出手段により検出された前記試験画像の濃度に基づいて、前記第１の電位、前記第２の電位及び前記現像コントラストを調整する電位調整手段と
   を備え、
   前記電位調整手段は、
   前記検出手段により検出された前記試験画像の濃度と前記目標濃度との差分に基づいて前記現像コントラストを決定し、
   前記記録手段により当該試験画像より前に記録された他の試験画像の前記履歴を参照し、目標とする階調特性に応じた前記第２の電位を決定し、
   当該決定された前記現像コントラスト及び前記第２の電位に応じて前記第１の電位を決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出手段による検出結果に応じて変化する階調補正処理を含む画像処理を前記画像データに対して実行する画像処理手段と、
   前記検出手段により前記試験画像の濃度が検出された場合に、前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とをその検出結果を用いて実行できるか否かを判定する判定手段と
   を備え、
   前記検出手段による検出結果を用いて前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とを実行できないと前記判定手段により判定された場合に、前記画像処理手段は当該階調補正処理を実行せず、前記電位調整手段は前記履歴に基づいて前記第２の電位を決定し、
   前記検出手段による検出結果を用いて前記画像処理手段による前記階調補正処理と前記電位調整手段による前記現像コントラストの調整とを実行できると前記判定手段により判定された場合に、前記画像処理手段は当該階調補正処理を実行し、前記電位調整手段は前記第２の電位としてあらかじめ決められた電位を適用する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検出手段による検出結果に応じて変化する階調補正処理を含む画像処理を前記画像データに対して実行する画像処理手段と、
   当該画像形成装置の動作の態様として第１の態様と第２の態様のいずれかを選択する選択手段とを備え、
   前記選択手段により前記第１の態様が選択された場合に、前記画像処理手段は前記階調補正処理を実行せず、前記電位調整手段は前記履歴に基づいて前記第２の電位を決定し、
   前記選択手段により前記第２の態様が選択された場合に、前記画像処理手段は前記階調補正処理を実行し、前記電位調整手段は前記第２の電位としてあらかじめ決められた電位を適用する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記特定手段は、
   前記感光体の使用状況及び当該画像形成装置の環境の少なくともいずれかを用いて、前記第２の電位及び前記残留電位を推定により特定する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記試験画像は、前記目標濃度が異なる２以上の領域を含み、
   前記記録手段は、前記検出手段により検出された前記領域の濃度の比率を前記階調特性として記録する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。

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