JP6736935B2

JP6736935B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6736935B2
Application number: JP2016060962A
Authority: JP
Inventors: 謙治鶴; 裕紀赤司; 敬典堤; 統成中野; 雅弘光崎
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: JP2017173645A

Description

本発明は、プリンターや複写機などの画像形成装置に関し、特に、画像安定化技術に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置においては、帯電器により一様の電位に帯電された感光体ドラムの周面を露光走査して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像器からトナーを供給して顕像化し、トナー像を形成するようになっている。
このような電子写真方式による画像形成装置では、現像剤や感光体の経時変化、温度など環境変化の影響を受けるため画像濃度は一定の状態を維持しない。

そこで、現像剤、感光体、及び周辺機器の状態に応じて画像の最大濃度を所望の状態にするために現像バイアス電位、レーザー最大露光量などの画像形成条件を調整する最大トナー付着量制御を実行すると共に、さらに入力階調レベルと出力画像濃度との関係が直線的になるようにガンマ補正制御を行う、いわゆる画像安定化制御を行っている。
ところで、画像安定化制御は、画像形成装置においては紙への印字を伴わない内部調整工程であるため、ユーザーがコピー、プリントしたいときに長い時間の画像安定化制御が起動してしまうとユーザーの利便性を欠いてしまうことがある。

これを回避するため、ハーフトーンを調整するガンマ補正制御は、比較的頻繁に（例えば、２００枚印字する毎に）実施することによって画像安定化性を確保し、その一方で、ソリッド部（ベタ部）を決定づける最大トナー付着量を目標値に調整するための現像バイアス電位や最大露光量などの電子写真特有のプロセス条件（画像形成条件）の制御（以下、「最大付着量制御」という。）は、環境変化時等の外乱発生が検出されたとき（例えば、前回の最大付着量制御から機内温度が３℃変化したとき）や、高部数の印字枚数経過後（例えば、１０００枚印字毎）によるプロセス劣化が予想されるときに起動するようにしている。

なお、ガンマ補正制御の実施の方が、最大付着量制御の実施よりも頻度が高いのは、階調特性の方が最高濃度よりも変動しやすいからである。特に、カラー画像においては、ハーフトーン（中濃度領域）は、高濃度領域および低濃度領域よりも人目を引く領域であるため比較的短い間隔で実施する必要がある。
また、最大付着量制御が実施された場合には、それに引き続き、ガンマ補正制御が実施されるのが一般的である。最大付着量制御で新たに設定されたプロセス条件の下で階調再現性を確保する必要があるからである。

特開２００９−２１７１６３号公報

ところで、近年、電子写真プロセスユニットの長寿命化を行い、環境負荷の低減やユニットの交換費用の削減を行うため、感光体の厚膜化を行っている。これにより感光体を長寿命で使える反面、トナーの最大付着量に影響するプロセスが不安定となる傾向にある。
それに伴い、ガンマ補正制御のみによる画像安定化制御だけでは画像安定性を確保することができないという課題があった。

しかし、最大付着量制御とガンマ補正制御とを共に実施する画像安定性制御を多用すると、画像安定性は図れるものの、画像安定化制御に要する時間が増加し、ユーザーの利便性を欠くといった課題と、当該画像安定化処理によるトナーの消費の増大と共に、プロセスユニットの寿命がそれだけ短くなり、コスト的なデメリット生ずる。
上記の課題に鑑み、本発明は、可能な限り画像安定性を損なうことなく、当該画像安定化処理に用いられるトナーの消費量を抑制することができるユーザーフレンドリーな画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記トナー画像の濃度を検出する検出手段とを備えた画像形成装置において、異なる階調レベルに基づいて形成された複数のトナー画像の濃度を前記検出手段で検出し、当該検出値が飽和するときの最小の階調レベルを取得する最小階調レベル取得手段と、前記取得した結果に基づき、目標とする最高濃度を得るための画像形成条件を設定する最大トナー付着量制御の起動を決定する決定手段と、最大トナー付着量制御よりも実施頻度が多いガンマ補正であって、複数の階調レベルに基づき像担持体上に形成したトナー画像の濃度を前記検出手段によって検出し、各階調レベルに対応するトナー画像の検出濃度に基づきガンマ補正を行うガンマ補正手段と、を備え、前記最小階調レベル取得手段は、さらに、前記ガンマ補正時に形成された異なる階調レベルに基づく複数のトナー画像の濃度を検出して、前記最小の階調レベルをも取得し、前記決定手段は、最大トナー付着量制御に基づく画像形成条件の設定に伴い前記最小階調レベル取得手段で取得された第１の最小の階調レベルと、前記最大トナー付着量制御の実施のタイミングとは異なるタイミングで前記ガンマ補正時に形成された異なる階調レベルに基づく複数のトナー画像の濃度検出結果から前記最小階調レベル取得手段により取得された第２の最小の階調レベルとを比較し、その比較結果に応じて次の最大トナー付着量制御の起動を決定することを特徴とする。

前記比較結果に基づき起動される次の最大トナー付着量制御は、第１の最小の階調レベルよりも第２の最小の階調レベルが小さくなる場合は、画像形成条件のうち現像バイアス電位、露光手段における最大露光量の少なくとも一方のパラメーターの絶対値を小さくし、第１の最小の階調レベルよりも第２の最小の階調レベルが大きくなる場合には、前記現像バイアス電位、最大露光量の少なくとも一方のパラメーターの絶対値を大きくする制御であることとしてもよい。

前記画像形成手段は、異なる再現色で作像する複数の作像手段を備え、各作像手段毎に前記最大トナー付着量制御の起動の決定がなされることとしてもよい。

上記構成によれば、最小階調レベル取得手段で取得した最小階調レベルに基づき、目標とする最高濃度を得るための画像形成条件を設定する最大トナー付着量制御の起動を決定するので、的確なタイミングで最大トナー付着制御を実施することが可能となり、頻繁に最大トナー付着制御を実施して不要にユーザーを待たせたり、無駄にトナーを消費することなく画像安定性を確保することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。上記プリンターにおける制御部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る画像安定化制御の内容を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係るガンマ補正制御の内容を示すフローチャートである。ガンマ補正制御を実行する際に、中間転写ベルト上に形成されるトナーパターンの例を示す図である。入力階調レベルとトナー付着量との関係およびＩＤＣセンサーの出力とトナー付着量との関係を合わせて示す図である。入力階調レベルとＩＤＣセンサーで検出された出力濃度との関係を示す図である。（ａ）（ｂ）は、感光体の経時的変化などに起因して、出力濃度が飽和するときの最小入力階調レベルが変化する様子を示す図である。濃度出力が飽和するときの最小階調レベルの変化により、現像バイアスおよび／または露光量を変化させる値を示すテーブルである。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型のカラープリンター（以下、単に「プリンター」という）に適用した場合を例にして説明する。
＜プリンターの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るプリンター１０の全体構成を示す図である。
同図に示すように、プリンター１０は、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０および制御部５０を備えており、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック色からなるトナー像を各イメージングユニット（作像手段）で形成し、これらを多重転写してカラーの画像形成を実行する。

以下、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各再現色をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを添字として付加する。
画像形成部２０は、現像色Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのそれぞれに対応するイメージングユニット２１Ｃ〜２１Ｋ、および、露光走査部２３、中間転写ベルト２５などを備えている。
イメージングユニット２１Ｃ〜２１Ｋは、それぞれ感光体ユニット２４Ｃ〜２４Ｋと現像ユニット２６Ｃ〜２６Ｋを組み合わせてなる。

例えば、感光体ユニット２４Ｋは、感光体ドラム２２Ｋ、帯電ローラー２４１Ｋ、クリーニングブレード２４２Ｋなどを備え、現像ユニット２６Ｋは、現像ローラー２６１Ｋなどを備える。
他のイメージングユニット２１Ｃ〜２１Ｙについても、イメージングユニット２１Ｋと同様の構成になっており、それらについては細部の符号の表記を省略している。

中間転写体としての中間転写ベルト２５は、無端状のベルトであり、駆動ローラー２５ａと従動ローラー２５ｂに張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋは、クリーニングブレード２４２Ｃ〜２４２Ｋにより周面に残留しているトナーを除去された後、帯電ローラー２４１Ｃ〜２４１Ｋにより一定の電位に一様に帯電されている。

露光走査部２３は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、制御部５０からの駆動信号によりＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ色の画像形成のためのレーザー光ＬＢを発し、Ｂ方向に回転する感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋの周面を露光走査し、これにより感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋ上に静電潜像が形成される。
感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋ上に形成された静電潜像は、現像ユニット２６Ｃ〜２６Ｋの現像ローラー２６１Ｃ〜２６１Ｋを介してトナーの供給を受けて現像され、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ色のトナー像となる。

このように各感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋに形成された各色のトナー像が中間転写ベルト２５上の同じ位置に重ね合わせて１次転写されるように、各静電潜像の形成はそれぞれタイミングをずらして実行される。
そして、１次転写ローラー２７Ｃ〜２７Ｋにより作用する静電力により中間転写ベルト２５上に各色のトナー像が順次転写されてカラーのトナー像が形成され、２次転写位置Ｔに向けて移動する。

一方、給紙部３０は、繰り出しローラー３２、タイミングローラー対３４などを備えており、中間転写ベルト２５上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部３０から記録シートＳを２次転写位置Ｔに給送し、２次転写ローラー２９により作用する静電力によって中間転写ベルト２５上のトナー像が一括して記録シートＳ上に２次転写される。
２次転写位置Ｔを通過した記録シートＳは、定着部４０に搬送され、記録シートＳ上のトナー像が、定着部４０における加熱・加圧により記録シートＳに定着された後、排出ローラー対３６を介して排出トレイ３８上に排出される。

制御部５０は、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０を制御してプリント動作を実行させる。
なお、プリンター１０の筺体前面上部のユーザー操作しやすい位置には、ユーザーの操作を受け付ける操作パネル７０が設けられている（図１では不図示、図２参照）。当該操作パネル７０には、液晶タッチパネルからなる表示部が含まれ、入力画面を表示したり、プリンター１０の状態を表示できるようになっている。

また、符号２０１は、機内の温度を検出するための温度センサーであり、符号２８は、後述する画像安定化処理の制御時に中間転写ベルト２５上に形成されたトナーパターンの濃度を検出するための反射式の濃度センサー（ＩＤＣセンサー）である。
＜制御部５０の構成＞
図２は、プリンター１０の制御部５０の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部５０は、主にＣＰＵ５１と、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）５２、ＲＡＭ５３、ＲＯＭ５４、画像処理部５５、画像メモリ５６、ＥＥＰＲＯＭ５７およびガンマ補正ＬＵＴ(Look Up Table)記憶部５８とからなる。
通信Ｉ／Ｆ５２は、ＬＡＮカードやＬＡＮボードなどからなり、有線ＬＡＮもしくは無線ＬＡＮを介して外部のＰＣ端末（不図示）に接続されており、当該ＰＣ端末からプリントジョブを受信する。

ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１が画像形成のためのプログラムを実行する際におけるワークエリアとなる。
ＲＯＭ５４は、プリンター１０が動作するために必要な各種のプログラムや、感光体ドラムの寿命の示す感光体膜厚の閾値などの情報が格納されている。
画像処理部５５は、通信部５２を介して受信したプリントジョブに含まれるＲＧＢの画像データを、現像色であるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの現像色の画像データに変換したり、必要に応じてスムージング処理やエッジ強調処理などの処理を施して画像メモリ５６に格納させる。

ＥＥＰＲＯＭ５７には、プリンター１０におけるプリント枚数の総数や、後述の画像安定化制御で取得された各種のパラメーターなどの情報が格納される。このＥＥＰＲＯＭ５７は、フラッシュメモリなど他の書き込み可能な不揮発性メモリであってもよい。
ガンマ補正ＬＵＴ記憶部５８も不揮発性のメモリからなり、後述するガンマ補正制御で取得されるガンマ補正ＬＵＴなどの情報が記憶される。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４に格納されていた各種のプログラムを読み出して、通信Ｉ／Ｆ５２を介して受け付けたプリントジョブに基づき、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０を制御してプリント動作を円滑に実行させる。
また、制御部５０は、次に述べるように、所定のタイミングで画像安定化処理を実行し、その際に露光走査部２３のレーザーダイオード駆動部１０１を介して、レーザーダイオードの最大露光量を変更したり、現像バイアス生成部１０２によって現像器の現像ローラーに印加する現像バイアスを変更したりする。

＜画像安定化処理＞
図３は、本実施の形態において、制御部５０によって実行される画像安定化処理の内容を示すフローチャートである。
まず、画像安定化処理実施のタイミングあるか否かを判定する（ステップＳ１）。
本実施の形態の場合、プロセスユニット（現像器ユニット、感光体ドラムユニット、または中間転写ベルトユニットなど）の新品状態検出後や、所定の環境変化検出時、もしくはユーザーやサービスマンによる操作パネル７０等からの指示があるときに画像安定化制御の実施のタイミングであると判定する。なお、プロセスユニットには、たとえば新品であることを示す情報が記憶されたＩＣチップが付されており、画像形成装置本体に装着したときに本体側のＩＣチップリーダー（不図示）により当該新品である情報を読み取ることにより新品に交換されたことを判断できるようになっている。また、環境変化は、機内に設置した主に温度センサー２０１をモニターすることにより判断できる。

もし、画像安定化処理実施のタイミングであれば（ステップＳ１で「ＹＥＳ」）、順次、最大付着量制御（ステップＳ２）、ガンマ補正制御（ステップＳ３、Ｓ４）、出力濃度飽和時の最小階調レベル取得処理（ステップＳ５〜Ｓ７）が実行される。
（１）最大付着量制御
まず、ステップＳ２において最大付着制御を実行する。この最大付着制御は、最大の入力階調レベルに対する中間転写ベルト２５上のトナー付着量が、目標とする最大付着量となるようにプロセス条件を決定するための公知の制御である。

例えば、入力階調レベルが、０〜２５５の２５６階調で示されている場合、最高濃度である階調値２５５で、複数の異なるプロセス条件（本実施の形態では、現像バイアスおよび／または、レーザーダイオードの最大露光量）を調整して、中間転写ベルト２５上にトナーパッチを形成し、その濃度をＩＤＣセンサー２８で検出して、目標のトナー付着量となるプロセス条件を決定する。

一般的に目標とするベタ部（ソリッド部）の最大付着量のとき、ＩＤＣセンサー２８の出力は飽和することになるが、最大付着量を調整、制御する場合は現像バイアス電位に応じて付着量が線形に変化するため、目標とする最大付着量を直接検出できなくても良く、センサー感度のある付着量を検出し、線形近似で予測することで最大付着量を決定づけることができる。

なお、最大付着量制御の内容については、特開２０１４−１３７４９８号公報や特開２００６―１０６２２２号公報などに詳しく開示されている。
（２）ガンマ補正制御
次に、上記決定されたプロセス条件の下で、ガンマ補正制御を実行する。
このガンマ補正制御自体も公知であり、プリンターが物理的特性として有する階調再現性と、一般的に求められる直線的な階調性の差異を解消するように、入力階調レベルを補正（ガンマ補正）してから画像形成する。

当該入力階調レベルの補正のため、ガンマ補正用のＬＵＴ（ガンマ補正ＬＵＴ）が求められ、プリンターの制御部５０のガンマ補正ＬＵＴ記憶部５８に保存される。
そのため、図５に示すように、中間転写ベルト２５の走行方向に沿って、ガンマ補正ＬＵＴを作成するためにガンマ補正用パターン２５１を形成する。ガンマ補正用パターン２５１は、幅の細い複数の階調値２５５〜階調値０のトナーパッチが連続して形成されてなる帯状をしたトナーパターンである。各階調値の走行方向Ａにおけるパッチ幅を小さくすることによりトナー消費量と描画時間を押えることができる。

本実施の形態において、階調値０〜階調値２５５の各階調間における階調差は、スクリーン処理などのデジタル画像処理（ディザ法や誤差拡散法などの擬似階調方式）を施すことで面積率を振ることにより表現されている。
中間転写ベルト２５上に形成されたガンマ補正用パターン２５１を、先頭の階調値２５５から最後の階調値０までＩＤＣセンサー２８によって検出する。

ＩＤＣセンサー２８の検出電圧と濃度値の関係を示す濃度変換テーブル（不図示）が、例えばＲＯＭ５４内に格納されている。
この濃度変換テーブルに基づき、ＩＤＣセンサー２８の検出結果から各トナーパッチ階調値に対応する濃度値（出力濃度）を求め、入力階調レベルと出力濃度との関係（ガンマ補正用階調特性）を取得する（ステップＳ２）。

図７に、このときに得られたガンマ補正用の階調特性曲線の一例を示す（この図では、後述するように高階調レベル側の出力濃度が飽和して一定値になっている。）。
上記取得された階調特性曲線に基づき、入力階調レベルに対応して再現される２５６階調のトナーパターン２５１の検出濃度が直線的に変化するように、各入力階調レベルに対する補正量を演算処理し、ガンマ補正ＬＵＴを生成する（ステップＳ４）。このガンマ補正ＬＵＴは、ガンマ補正ＬＵＴ記憶部５８に更新して保存される。

（３）出力濃度飽和時の最小階調レベル取得
次に、上記ステップＳ３で取得したガンマ補正用階調特性に基づき、飽和するＩＤＣセンサー２８の検出値を算出する（ステップＳ５）。
図６は、入力階調レベルとトナー付着量との関係（右側）およびＩＤＣセンサーの出力とトナー付着量との関係（左側）を合わせて示す図である。

右側のグラフに示すように入力階調レベルが増加して行くに連れて、中間転写ベルト２５に形成されるトナーパターン２５１上のトナー付着量が曲線Ｌ１のようにＳ字状に増加していく。
また、左側のグラフに示すようにＩＤＣセンサー２８の出力は、マイナスの電圧で出力されるが、正反射成分を検出しているため、曲線Ｌ２で示すようにトナー付着量の増加に応じて出力が減少する（マイナス電圧の絶対値が小さくなる）。

これは、ＩＤＣセンサー２８が、基材（転写ベルト２５）のトナー被覆率を検出しているためで、トナー付着量が一定以上（図６のｍ１以上）になると基材がトナーで隠蔽されて、正反射光が発生しなくなるため、やがて出力Ｖ１で飽和し（太線部）、それ以上に入力階調レベルが増加してトナー付着量がｍ１より増加しても、ＩＤＣセンサー２８の出力値は、電圧Ｖ１で変化しなくなる（出力値が飽和する。）。そこで、このときの飽和検出値Ｖ１を算出する（図３のステップＳ５）。

これは、例えば、ＩＤＣセンサー２８の出力値をサンプリングして、高濃度側で一定となる箇所を特定することによって得られる。なお、ｍ２は、本実施の形態で目標とするベタ部の最大トナー付着量を示す。
ＩＤＣセンサー２８の出力値を、トナー濃度に変換するための変換テーブルが、例えばＲＯＭ５４に予め格納されており、ＣＰＵ５１は当該変換テーブルを参照して、ＩＤＣセンサー２８の出力値からトナー濃度を算出する。

図７は、入力階調レベルと、ＩＤＣセンサー２８によって検出されたトナー濃度との関係を示すグラフである。ＩＤＣセンサー２８の検出値が飽和しているので、その検出値に対応する濃度値の最高値も最高濃度ｄｍａｘのまま変化せず、傾きが０となる（出力濃度が飽和している。）。
そこで、最高濃度ｄｍａｘで飽和しているときの最小の入力階調レベル（以下、「飽和最小階調レベル」という。）ａを取得し（図３：ステップＳ６）、その値ａをＥＥＰＲＯＭ５７に更新して記憶させる（ステップＳ７）。

なお、ここで飽和するＩＤＣセンサー２８の検出値自体は特に記憶する必要はない。しかし、ＩＤＣセンサー２８の受光部および／または発光部が汚れると、ＩＤＣセンサー２８による検出値が変化するので、上記検出値を記憶しておき、これに基づき、ＩＤＣセンサ２８の発光量の再設定、再制御の要否判断に使用するようにしてもよい。
以上により、画像安定化処理を終了する。

＜ガンマ補正制御と最大付着量制御実施フラグの設定＞
既述のようにガンマ補正制御は最大付着量制御と共にする場合のほか、最大付着量制御とは別個に頻繁に実施される。
本実施の形態では、最大付着量制御とは異なるタイミングでガンマ補正制御が実施されるときに、最大付着量制御の要否を示すフラグの設定も合わせて行い、これに基づき、次の最大付着量の実施の要否を決定して、的確なタイミングで最大付着量制御が起動されるようにしている。

図４は、このときに制御部５０で実施されるガンマ補正制御の内容を示すフローチャートである。
まず、ガンマ補正制御のタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。制御部５０は、例えば、前回のガンマ補正制御の実施から所定枚数（２００枚）のプリントした後であるか、あるいは前回のガンマ補正制御時よりも所定時間経過している場合にガンマ補正制御のタイミングであると判定する。

ガンマ補正制御のタイミングであると判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、中間転写ベルト２５上にガンマ補正用パターン２５１を形成し、これをＩＤＣセンサー２８で検出して、ガンマ補正用階調特性を取得し（ステップＳ１２）、さらにガンマ補正演算処理を行ってガンマ補正ＬＵＴの生成し、ガンマ補正ＬＵＴ記憶部５８に更新して保存する（ステップＳ１３）。

そして、ステップＳ１４、Ｓ１５においては、図３のステップＳ５、Ｓ６の飽和最小階調レベル取得処理と同様な処理を実行する。すなわち、上記ステップＳ１２で取得したガンマ補正用階調特性に基づき、ＩＤＣセンサー２８の検出値のうち飽和する検出値を算出する（ステップＳ１４）。
その検出値が飽和するときの入力階調レベルのうち最小の値（飽和最小階調レベル）を取得する（ステップＳ１５）。

そして、このときに得られた飽和最小階調レベルと、前回の画像安定化処理で取得されて記憶された飽和最小階調レベルａ（図３のステップＳ７）の値との差ΔＬｅｖが所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
このΔＬｅｖが所定の閾値以上である場合には、ベタ部のトナー最大付着量に許容範囲を超える変化があったと解され、最大付着量を決定するパラメーターを設定しなおす必要があると考えられるので、最大付着量制御を実施すべきフラグをＥＥＰＲＯＭ５７に立てる（ステップＳ１７）。

ΔＬｅｖが所定の閾値未満である場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、まだ、最大付着量制御実行しなくても画像の劣化はないと解して、フラグを立てることなく処理を終了する。
ここで、ステップＳ１６における所定の閾値の値について説明する。
図８（ａ）は、図４のステップＳ１５で求めた飽和最小階調レベルが、すでに記憶された基準となる適正な飽和最小階調レベルａよりも小さい値（その値を「ｂ」とする。ｂ＜ａ）である場合を示し、図８（ｂ）は、図４のステップＳ１５で求めた飽和最小階調レベルが、すでに記憶された飽和最小階調レベルａよりも大きい値（その値を「ｃ」とする。ａ＜ｃ）である場合を示している。

トナー最大付着量が増加すると、図８（ａ）で示すように、適正な最大付着量よりも低い階調レベルｂで検出値が飽和する現象が生じ、最大付着量が減少すると適正な最大付着量よりも高い階調レベルｃで検出値が飽和するか、極端な場合には飽和する階調レベルが存在しなくなる。
したがって、直接最大付着量を検出しなくても、飽和最小階調レベルｂ、ｃを、基準となる最小階調レベルａと比較して、その差分が許容範囲を超えるか否かによって最大付着量制御の起動の要否を決定することができる。

なお、本実施の形態では、ｂ＜ａの場合は、階調レベル差５を閾値とし、ａ−ｂ≧５の場合に最大着量制御を実施のフラグを立てるが、ａ−ｂ＜５の場合には、最大着量制御実施のフラグを立てないようにしている。
また、ａ＜ｃの場合には、階調レベル差１０を閾値とし、ｃ−ａ≧１０の場合もしくは、飽和する検出値がない場合には、最大着量制御実施のフラグを立てるが、ｃ−ａ＜１０の場合には、最大着量制御の実施のフラグを立てないとしている。

ｂ＜ａの場合の方が、ａ＜ｃの場合よりも階調レベル差の閾値の値を小さくしているのは、前者の場合の方が高濃度域の階調性が潰れて画質劣化が目立ちやすいことによる。もっともこれらの閾値は、ｂ＜ａの場合と、ａ＜ｃの場合とで等しくしてもよいし、必要に応じて他の適当な値を設定してもよい。
また、最大付着量を調整するための制御の起動判断となる階調レベル差については異なるイメージングユニット毎に異なる設定をしてもよく、画像形成装置の耐久枚数や使用環境に応じて変更するようにしてもよい。

なお、図４のステップＳ１７で、最大付着量制御実施のフラグが立てられた場合には、制御部５０は、次の最大付着量制御の起動のタイミングを決定する。このタイミングは、上記のガンマ補正制御に続けてすぐであってもよく、あるいはフラグが立てられた後に、次のプリントジョブに移行する前の切れ目や、給紙口切り替え等のイベント発生時に合わせて起動するように決定してもよい。このようなイベントがすぐに発生しない場合には、例えば、フラグを立てた後に１００枚印字後に強制的に最大付着量制御を起動するように決定してもよい。

上記最大付着量制御やガンマ補正制御または最大付着量制御の起動のタイミングの設定などは、各再現色のイメージングユニット毎に個別に実施されてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、最大付着量制御の起動のタイミングを、ガンマ補正制御の実施時における飽和時最小階調レベルの基準値からの変動量に基づき的確に決定することができ、従来のように一定枚数のプリント後定期的に実行するような場合に比べて、最大付着量制御のタイミングが遅れて画像の安定性が損なわれたり、または、最大付着量制御を頻繁に実行しすぎてトナーの消費を早めたり、無駄にダウンタイムを増やすことがなくなる。
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。

（１）上記実施の形態では、図４のステップＳ１６で最大付着量制御の実施の要否を、ステップＳ１５で取得した飽和最小階調レベルｂ（あるいはｃ）と、図３のステップＳ６で取得した基準の飽和最小階調レベル値ａとの差分が所定の閾値以上となるか否かについて判断したが、基準の飽和最小階調レベル値ａに対する比率を求めて、その比率と所定の閾値とを比較して、最大付着量制御の実施の要否を判断するようにしてもよい。

たとえば、次の（i)（ii）のようにしてもよい。
（i）ａ＞ｂの場合は、階調レベル比０．９を閾値とし、（ｂ／ａ）≦０．９の場合には、最大着量制御の実施フラグを立て、（ｂ／ａ）＞０．９の場合には、最大付着量制御の実施フラグを立てない。
（ii）ｃ＞ａの場合は、階調レベル比１．１を閾値とし、（ｃ／ａ）≧１．１の場合には、最大着量制御の実施フラグを立て、（ｃ／ａ）＜１．１の場合には、最大付着量制御の実施フラグを立てない。

（２）上記実施の形態では、図４のガンマ補正制御の際に合わせて、飽和時最小階調レベルを求めて最大付着量制御の起動を決定するようにしているが（図４のステップＳ１４〜Ｓ１６）、必ずしもそのようにしなくてもよく、ガンマ補正制御とは別個に当該要否判断に必要な範囲の入力階調レベル（（ａ−５）〜（ａ＋１０）の入力階調レベルを含む）のトナーパターンのみを形成して、その出力濃度値に基づき、最大付着量制御の要否判断を別個に行うようにしてもよい。この場合には全ての入力階調レベルについてトナーパターンを生成しなくてもよいので、それほどトナーを消耗しないで済む。

（３）上記実施の形態では、最大付着量制御実施するフラグを立てた場合に、改めて最大付着量制御を実施してプロセス条件を設定するようにしたが、記憶した飽和最小階調レベルの基準値ａとの飽和最小階調レベルｂまたはｃの差分（ａ−ｂもしくはｃ−ａの値、以下、単に「飽和階調差」という。）は、トナーの最大付着量の変動に大きく影響を受けているので、これらの飽和階調差から適正なプロセス条件の変動をある程度予測することができる。

したがって、飽和階調差に応じて、予め現像バイアス電位および／または露光走査部２３のレーザーダイオードの最大露光量のなどのパラメーターの値を増減し、あるいは所定の補正係数を乗じて調整するようにすることも可能である。
その一例として、図９は、現状のプロセス条件が、現像バイアスＶｄｃが−４００Ｖ、露光走査部２３のレーザーダイオードの露光量ＬＤが２０００ｍＪ／ｍ²の場合において、飽和階調差の大きさに対応して、現像バイアスおよび／または露光量の調整値を設定したプロセス条件変更テーブルである。このテーブルは予め実験で求められてＲＯＭ５４に格納されている。

たとえば、基準値ａより階調レベルが５以上小さな飽和最小階調レベルｂが検出された場合には、トナーの最大付着量を減少させるべくプロセス条件の各パラメーターを変更する。
もし、トナー現像バイアスのみ変更する場合には、レーザーダイオードの露光量はそのままで現像バイアスのみ−３６０Ｖに設定する（かっこ内の０．９は、補正係数を示す）。

また、現像バイアスを変更せず、レーザーダイオードの露光量のみ変更する場合には、露光量を１８００ｍＪ／ｍ²（補正係数０．９）に設定する。
さらに、現像バイアスおよびレーザーダイオードの露光量の双方を変更する場合には、現像バイアスを−３８０Ｖ（補正係数０．９５）、レーザーダイオードの露光量１９００（補正係数０．９５）に設定する。

反対に、基準値ａより階調レベルが１０以上大きな飽和最小階調レベルｃが検出された場合には、トナーの最大付着量を増大させるべく、同テーブルの右側に示すように、現像バイアスの絶対値を増大させたり、レーザーダイオードの露光量を増大させるようにパラメーターの変更を実施する。
以上のように飽和階調差に応じて、上記のようなテーブルを複数作成して簡易な最大付着量制御を実行すれば、改めて、トナーパッチを形成して実行する正規の最大付着量制御を実行する必要がなく、トナーの消費を節約できると共に、画像安定化処理のためのユーザーの待ち時間も少なくすることができる。

（４）上記実施の形態では、最大付着量制御において決定されるプロセス条件は、現像バイアスの電位やレーザーダイオードの露光量であったが、その他に、現像バイアスに重畳するＡＣ成分のＤｕｔｙ比や、感光体ドラムの帯電電位、２成分現像のトナー濃度比等のいずれかを制御するようにしても構わない。
（５）上記実施の形態においては、タンデム型のプリンターを例として説明したが、画像安定化処理を実行する必要のある画像形成装置であれば、ファクシミリ装置や複写機にも適用でき、また、モノクロの画像形成装置であってもよい。

（６）また、上記実施の形態及び変形例の内容を可能な限り組み合わせても構わない。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における画像安定化処理の技術として好適である。

１０プリンター
２０画像形成部
２１Ｃ〜２１Ｋイメージングユニット
２２、２２Ｃ〜２２Ｋ感光体ドラム（感光体）
２３露光走査部
２４Ｃ〜２４Ｋ感光体ユニット
２５中間転写ベルト（中間転写体）
２６Ｃ〜２６Ｋ現像ユニット
２７、２７Ｃ〜２７Ｋ１次転写ローラー（転写部材）
２８ＩＤＣセンサー
３０給紙部
４０定着部
５０制御部
５８ガンマ補正ＬＵＴ記憶部
７０操作パネル
１０１レーザーダイオード駆動部
１０２現像バイアス生成部
２０１温度センサー

Claims

像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記トナー画像の濃度を検出する検出手段とを備えた画像形成装置において、
異なる階調レベルに基づいて形成された複数のトナー画像の濃度を前記検出手段で検出し、当該検出値が飽和するときの最小の階調レベルを取得する最小階調レベル取得手段と、
前記取得した結果に基づき、目標とする最高濃度を得るための画像形成条件を設定する最大トナー付着量制御の起動を決定する決定手段と、
最大トナー付着量制御よりも実施頻度が多いガンマ補正であって、複数の階調レベルに基づき像担持体上に形成したトナー画像の濃度を前記検出手段によって検出し、各階調レベルに対応するトナー画像の検出濃度に基づきガンマ補正を行うガンマ補正手段と、
を備え、
前記最小階調レベル取得手段は、さらに、前記ガンマ補正時に形成された異なる階調レベルに基づく複数のトナー画像の濃度を検出して、前記最小の階調レベルをも取得し、
前記決定手段は、
最大トナー付着量制御に基づく画像形成条件の設定に伴い前記最小階調レベル取得手段で取得された第１の最小の階調レベルと、前記最大トナー付着量制御の実施のタイミングとは異なるタイミングで前記ガンマ補正時に形成された異なる階調レベルに基づく複数のトナー画像の濃度検出結果から前記最小階調レベル取得手段により取得された第２の最小の階調レベルとを比較し、その比較結果に応じて次の最大トナー付着量制御の起動を決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記比較結果に基づき起動される次の最大トナー付着量制御は、第１の最小の階調レベルよりも第２の最小の階調レベルが小さくなる場合は、画像形成条件のうち現像バイアス電位、露光手段における最大露光量の少なくとも一方のパラメーターの絶対値を小さくし、第１の最小の階調レベルよりも第２の最小の階調レベルが大きくなる場合には、前記現像バイアス電位、最大露光量の少なくとも一方のパラメーターの絶対値を大きくする制御であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記画像形成手段は、異なる再現色で作像する複数の作像手段を備え、各作像手段毎に前記最大トナー付着量制御の起動の決定がなされる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。