JP7072361B2 - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置およびその制御方法に関する。

画像形成装置が設置される環境の変動や部品の消耗に応じて画像の最大濃度や階調特性が変化してしまう。そのため、画像形成装置はキャリブレーションを実行することで、画像の最大濃度を目標濃度に維持したり、階調特性を目標となる階調特性に維持したりする。

特許文献１によれば、階調パターンを用紙に形成して読み取り、階調パターンの読取情報を画像形成条件にフィードバックさせるといったキャリブレーションが提案されている。キャリブレーションが必要になるタイミングは、環境が変動したときや画像形成装置が長時間にわたり放置されたときである。特に環境変動が起こりやすいタイミングは、電源投入時と、節電モードからの復帰時である。

特開２０００－２３８３４１号公報

一般に、キャリブレーションでは、画像形成装置がパターン画像を形成し、パターン画像を測定し、測定結果に応じて画像形成条件を更新する。そのため、キャリブレーションは長いダウンタイムを発生させしてしまう。ダウンタイムとはユーザーが自由に画像を形成できない時間をいう。仮にキャリブレーションを実行せずにトナー画像を形成してしまうと、トナー画像の濃度は目標濃度から乖離してしまうだろう。そこで、本発明は、画像形成装置の電源投入直後や節電モードからの復帰直後であっても目標濃度に近い画像の濃度を出力可能とすることを目的とする。

本発明によれば、たとえば、
トナーを用いてシートに画像を形成する画像形成装置であって、
画像の階調特性を補正するための階調補正条件に基づき画像データを変換する変換手段と、
前記トナーを収容する現像器を有し、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて前記現像器内の前記トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記現像器内のトナー濃度を検知する検知手段と、
前記画像形成装置に設けられ、環境情報を取得する取得手段と、
前記画像形成装置の電源がオンされた場合、前記画像形成手段が複数のシートに連続して複数の階調レベルの画像を形成すると仮定して、前記複数のシートの１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルに含まれる所定の階調レベルの画像の第１濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の検知結果と前記環境情報とから決定し、前記複数のシートの１より多い所定枚目のシートに形成される前記所定の階調レベルの画像の第２濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報とから決定する第１の決定手段と、
前記第１濃度が前記第２濃度より低ければ前記第１濃度を選択し、前記第２濃度が前記第１濃度より低ければ前記第２濃度を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された濃度が目標濃度となるように、前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための前記画像形成手段の画像形成条件を制御する調整手段と、
前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定する第２の決定手段と、
前記複数のシートに対応する複数の階調補正条件を、前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度と前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度とに基づいて生成する生成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、画像形成装置の電源投入直後や節電モードからの復帰直後であっても目標濃度に近い画像の濃度が出力可能となる。

画像形成装置を説明する図 コントローラを説明する図 画像濃度の変動例を説明する図 予測濃度の選択を説明する図 画像濃度の予測に関与する機能を説明する図 キャリブレーションを説明するフローチャート 階調補正テーブルの作成方法を説明する図 階調補正テーブルの作成方法を説明する図 制御量の求め方の一例を示す図 制御量を求めるために使用されるパラメータを示す図

本実施形態では、説明の便宜上、電子写真方式の画像形成装置が用いられる。しかし、制御の特徴的な点、特に請求項に記載された事項は、インクジェットプリンタや昇華型プリンタなどにも適用可能である。つまり、本発明は、環境条件などの変動に相関して画像濃度が変動してしまう画像形成方式に適用可能である。

［画像形成装置］
図１は画像形成装置１の概略断面図である。画像形成装置１はリーダ２とプリンタ３を有している。リーダ２は原稿やテストチャートを読み取る読取装置である。テストチャートとは複数のパターン画像が形成されたシートのことである。光源２３は原稿台ガラス２２上に置かれた原稿２１に光を照射する。光学系２４は原稿２１からの反射光をＣＣＤセンサ２５に導き、結像させる。ＣＣＤはチャージカップルドデバイスの略称である。ＣＣＤセンサ２５は、レッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。リーダ画像処理部２８はＣＣＤセンサ２５により得られた色成分信号に画像処理（例：シェーディング補正など）を実行して画像データを生成する。リーダ画像処理部２８は、画像データをプリンタ３のプリンタ制御部２９に転送する。

プリンタ３は画像データに基づいてトナー画像をシートＳに形成する。プリンタ３は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成する画像形成部１０を有している。なお、画像形成部１０は、イエローの画像を形成する画像形成ステーション、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション、シアンの画像を形成する画像形成ステーション、及びブラックの画像を形成する画像形成ステーションを備える。また、本発明のプリンタ３はフルカラーの画像を形成するカラープリンタに限定されず、たとえば、単色画像を形成するモノクロプリンタであってもよい。図１が示すように、画像形成部１０には左側から順にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色に対応した４つの画像形成ステーションが配置されている。４つの画像形成ステーションの構成はいずれも同様なので、ここではブラックの画像を形成する画像形成ステーションが説明される。画像形成ステーションは感光ドラム１１を備えている。感光ドラム１１は感光体や像担持体と呼ばれることもある。感光ドラム１１の周囲には帯電器１２、レーザスキャナ１３、現像器１４、一次転写器１７、ドラムクリーナ１５が配置されている。帯電器１２は感光ドラム１１の表面を帯電させる帯電ローラを備える。レーザスキャナ１３は光源とミラーとレンズとを備える。現像器１４は現像剤（トナー）を収容する筐体と筐体内の現像剤を担持する現像ローラとを備える。現像ローラには現像バイアスが印加される。一次転写器１７は転写バイアス（一次）が供給される転写部材を備える。なお、転写部材は、たとえば、転写ブレードまたは転写ローラである。ドラムクリーナ１５は感光ドラム１１の表面のトナーを除去するクリーニングブレードを備える。

次に、ブラックの画像形成ステーションがトナー画像を形成するプロセスを説明する。なお、ブラック以外の他の色の画像形成ステーションがトナー画像を形成するプロセスも同様のプロセスであるので、ここでの説明は省略される。画像形成が開始されると、感光ドラム１１は矢印方向に回転する。帯電器１２は感光ドラム１１の表面を一様に帯電させる。レーザスキャナ１３は、プリンタ制御部２９から出力される画像データに基づいてレーザ光を出力し、感光ドラム１１の表面を露光する。これによって、感光ドラム１１には静電潜像が形成される。現像器１４はトナーを用いて静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。一次転写器１７は感光ドラム１１に担持されたトナー画像を中間転写ベルト３１に転写する。中間転写ベルト３１はトナー画像が転写される中間転写体として機能する。中間転写ベルト３１は三つのローラ３４、３６、３７にかけ回されている。ドラムクリーナ１５は一次転写器１７によって中間転写ベルト３１へ転写されずに感光ドラム１１に残ったトナーを除去する。

給送カセット２０又はマルチ給送トレイ３０にはシートＳが積載される。給送ローラが給送カセット２０又はマルチ給送トレイ３０からシートＳを給送する。給送ローラにより給送されたシートＳは搬送ローラによってレジストレーションローラ２６へ向けて搬送される。レジストレーションローラ２６は、中間転写ベルト３１上のトナー画像がシートＳに転写されるように、シートＳを、中間転写ベルト３１と二次転写器２７との間の転写ニップ部に搬送する。二次転写器２７は転写バイアス（二次）が供給される二次転写ローラを備える。二次転写器２７は転写ニップ部において中間転写ベルト３１上のトナー画像をシートＳに転写する。転写クリーナ３５は中間転写ベルト３１の表面のトナーを除去するクリーニングブレードを備える。転写クリーナ３５は転写ニップ部においてシートＳに転写されずに中間転写ベルト３１上に残ったトナーを除去する。定着器４０はヒータを有する加熱ローラと加熱ローラにシートＳを押し付ける加圧ローラとを備える。加熱ローラと加圧ローラとの間にはシートＳにトナー画像を定着するための定着ニップ部が形成される。トナー画像が転写されたシートＳは定着ニップ部を通過する。定着器４０は、加熱ローラの熱と、定着ニップ部の圧力とを用いて、シートＳにトナー画像を定着させる。

帯電器１２は、たとえば、スコロトロン帯電器であってもよい。感光ドラム１１と対向するように配置されたワイヤは所定の帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。ワイヤの周囲にはアースに接続されたケーシングが設けられる。また、ワイヤと感光ドラム１１の間にはグリッドが配置されている。感光ドラム１１の表面電位（帯電電位）は、ワイヤに印加される帯電バイアスとグリッドに印加されるグリッドバイアスに応じて制御される。

［コントローラ］
図２（Ａ）はプリンタ制御部２９を構成する部品を示している。プリンタコントローラ２００は画像形成装置１を統括的に制御するコントローラである。エンジンコントローラ２５０は主にプリンタ３を制御するコントローラである。プリンタコントローラ２００のＣＰＵ２０１は、プリンタコントローラ２００の各部を制御する中央演算処理装置である。ＲＡＭ２０２は、画像形成条件や制御テーブル、変換テーブルなどを記憶する記憶装置である。ＲＯＭ２０３は制御プログラムなどを記憶する記憶装置である。プリンタコントローラ２００は複数の通信回路を有している。ホストＩＦ２１１はホストコンピュータなどと通信するための通信回路であり、プリント指示や画像データを受信する。ＩＦはインタフェースの略称である。リーダＩＦ２１２はリーダ２と通信する通信回路であり、原稿の画像データを受信する。また、リーダ２にパターン画像を読み取らせるためにユーザがパターン画像の形成されたシート（テストチャート）を原稿台ガラス２２に載せて読取動作を実行した場合、リーダＩＦ２１２はリーダ２から出力された読取データを取得する。エンジンＩＦ２１３はエンジンコントローラ２５０と通信する通信回路であり、画像信号を送信したり、様々な測定データを受信したりする。ＲＩＰ（ラスタイメージプロセッサ）２０４は画像データをビットマップ画像に展開するプロセッサである。色処理部２０５はカラーマネージメントプロファイルなどを用いてビットマップ画像の色空間を変換する。たとえば、ＲＧＢ形式の画像データがＹＭＣＫ形式の画像データに変換される。階調補正部２０６は、プリンタ３により形成される画像の階調特性が理想的な階調特性となるように、画像データを階調補正テーブル（γＬＵＴ）に基づいて補正する。中間調部２０７は階調補正された画像データに対してディザマトリクスや誤差拡散法などの擬似中間調処理を実行する。中間調部２０７から出力される画像信号はエンジンＩＦ２１３を介してエンジンコントローラ２５０に出力される。操作部２１４は画像形成装置１の操作者が指示を入力したり、操作者に情報を表示したりするタッチパネルディスプレイである。なお、色処理部２０５、階調補正部２０６、中間調部２０７は、複数の画像処理に対応している。しかし、たとえば、画像形成装置１がこれら複数の画像処理のすべてを実行するイメージプロセッサを有してもよい。イメージプロセッサはＣＰＵ２０１と異なるプロセッサである。また、イメージプロセッサは複数の画像処理の一部を実行してもよい。また、イメージプロセッサが１つのプロセッサを有することに限定されず、複数のプロセッサを有していてもよい。

エンジンコントローラ２５０のＣＰＵ２５１は、ＲＯＭ２５３に記憶されている制御プログラムにしたがって高圧電源２５４やレーザスキャナ１３などを制御する。ＲＡＭ２５２は、ＣＰＵ２５１のワークエリアとして機能する記憶装置である。高圧電源２５４は、帯電バイアスや現像バイアス、転写バイアスなどを生成する電源回路である。環境センサ２６１は、画像形成装置１が設置されている環境や画像形成装置１の内部環境を示す環境情報（例：温度や湿度、絶対水分量）を検知するセンサである。濃度センサ２６２は、現像器１４のトナー濃度（例：キャリアに対するトナーの割合を示すパラメータ）を検知するセンサであり、たとえば、透磁率型のセンサである。タイマー２６３は、プリントジョブが終了すると計時を開始することで、画像形成装置１が画像を形成していない時間（放置時間）を計時する。カウンタ２６４は、現像器１４にトナーが補給された回数をカウントするカウンタである。画像形成装置１は、不図示の補給機構を有している。補給機構は１回の補給動作において現像器１４へ補給するトナーの量が予め決まっている。従って、プリンタコントローラ２００は、カウンタ２６４のカウント値から現像器１４へのトナーの補給量を予測する。

図２（Ｂ）はＣＰＵ２０１が制御プログラムを実行することで実現する機能を示している。電位制御部２２１は環境センサ２６１により取得された環境情報に応じて、帯電バイアスＶｄＴ、グリッドバイアスＹおよび現像バイアスＶｄｃなどを決定する。電位制御部２２１はこれらのパラメータを高圧電源２５４に設定する。電位制御部２２１や高圧電源２５４は電圧制御手段として機能する。載り量調整部２２２は、シートに載せられる最大のトナー量（最大トナー載り量）を調整する。最大トナー載り量は、帯電バイアスＶｄＴ、グリッドバイアスＹおよび現像バイアスＶｄｃに基づいて変動する。載り量調整部２２２は、たとえば、レーザスキャナ１３のレーザパワーＬＰＷを制御することで、最大トナー載り量を調整する。載り量調整部２２２やレーザスキャナ１３は露光制御手段として機能する。

テーブル作成部２２３は、階調補正部２０６で使用される階調補正テーブル（γＬＵＴ）を作成する。テーブル作成部２２３は、二つの作成モードを有している。第一モードは、従来のようにパターン画像を形成し、パターン画像の測定結果に基づき階調補正テーブルを作成するモードである。本実施例では第一モードにより作成された階調補正テーブルは基本テーブルと呼ばれる。第二モードは、本実施例に特有のモードであり、環境情報や画像形成条件などに基づき画像濃度を予測し、予測された画像濃度に基づき階調補正テーブルを作成するモードである。画像濃度の予測は予測部２２４で実行される。本実施例では、予測濃度に基づき修正テーブルが作成され、基本テーブルと修正テーブルとを合成することで合成テーブルが作成され、階調補正部２０６に設定される。階調補正部２０６は設定された合成テーブルを使用して画像データの階調を補正する。第二モードでは、パターン画像の形成と測定とが実行されないため、ダウンタイムが大幅に短縮される。

図２（Ｃ）はＲＡＭ２０２に記憶される情報の一部を示している。基本テーブル２４１は第一モードにより作成された階調補正テーブルである。修正テーブル２４２は予測濃度に基づき生成されたテーブルであり、基本テーブル２４１を修正して合成テーブルを取得するためのテーブルである。画像形成条件２４３は、たとえば、帯電バイアスＶｄＴやレーザパワーＬＰＷなどを含む。

［予測部］
予測部２２４は画像濃度の変動と相関して変動する入力値（例：環境情報や画像形成条件など）に基づき階調レベルごとの画像濃度を予測する。画像形成装置１は、一般に夕方または夜に停止し、翌朝に再び起動される。したがって、前日の夜の環境に適した画像形成条件と、翌日の朝の環境に適した画像形成条件とは異なる。前日夜の環境情報と翌朝の環境情報とが一致することも稀にあるが、通常、両者は異なっている。そのため、画像形成装置１により形成される画像の濃度は目標濃度から乖離している。そして、画像形成装置１が連続して画像を形成している間に、画像の濃度は安定濃度に収束する。また、節電モードからスタンバイモードへ復帰した直後においても、同様に、画像の濃度が目標濃度から乖離する可能性がある。

図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）は濃度変化の一例を示す図である。時刻ｔ１は画像形成装置１が停止した時刻である。時刻ｔ２は画像形成装置１が起動または復帰した時刻である。時刻ｔ３は濃度が安定した時刻である。放置中とは、画像形成装置１が停止しており、画像形成を実行していないことを意味する。通紙中とは、画像形成装置１が起動しており、画像形成を実行していることを示している。

図３（Ａ）によれば、時刻ｔ１の濃度に対して時刻ｔ２の濃度が上昇し、時刻ｔ２の濃度に対して時刻ｔ３の濃度は低下している。このような濃度変化が発生するケースは、画像形成装置１が長時間にわたり放置されたケースや、画像形成装置１が高湿環境で放置されたケースである。図３（Ｂ）によれば、時刻ｔ１の濃度、時刻ｔ２の濃度および時刻ｔ３の濃度はほぼ一致している。このような濃度変化が発生するケースは、放置中の環境変化が小さく、かつ、通紙中の環境変化も小さいケースである。放置時間が短いケースでもこのような濃度変化は小さい。図３（Ｃ）によれば、時刻ｔ１の濃度に対して時刻ｔ２の濃度が低下し、時刻ｔ２の濃度に対して時刻ｔ３の濃度は上昇している。このような濃度変化が発生するケースは、トナー補給が実行された直後に画像形成装置１が放置されたケースや、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて湿度が低下し、かつ、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて湿度が上昇したケースである。ここで、画像形成が可能な状態へ復帰した時刻ｔ２から濃度が安定する時刻ｔ３までの間の濃度を予測するために、予測部２２４は時刻ｔ２における濃度を基準とすべきか、それとも時刻ｔ３の安定濃度を基準とすべきかが問題となる。

安定濃度Ｄ３０が目標濃度ＴＧＴとなるように画像形成条件が補正された場合の例が図４（Ａ）に基づいて説明される。時刻ｔ２の画像濃度（初期濃度Ｄ１）よりも時刻ｔ３における安定濃度Ｄ３０が低いので、安定濃度Ｄ３０が目標濃度ＴＧＴとなるようにレーザパワーＬＰＷの制御量が決定される。つまり、レーザパワーＬＰＷが補正される。これにより、白丸により示された初期濃度Ｄ１は黒丸により示された初期濃度Ｄ１’へ変化する。これは、レーザパワーＬＰＷの制御量に基づき初期濃度Ｄ１が再度予測されることと同じである。また、レーザパワーＬＰＷの制御量に応じて補正された安定濃度Ｄ３０’は目標濃度ＴＧＴに等しい。そこで、予測部２２４は、補正された二つの予測濃度Ｄ１’，Ｄ３０’に基づき、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の様々な時点における階調レベル毎の濃度を予測し、テーブル作成部２２３は各時点の予測濃度に基づき修正テーブルを作成する。たとえば、時刻ｔ２において１枚目のシートに画像が形成され、時刻ｔ３において３０枚目のシートに画像が形成される場合、予測部２２４は２枚目から２９枚目の画像濃度Ｄ２’～Ｄ２９’が初期濃度Ｄ１’および安定濃度Ｄ３０’に基づき予測する。このように画像形成装置１は画像形成を実行しながら階調補正テーブルを修正することができる。

次に、初期濃度Ｄ１が目標濃度ＴＧＴとなるように画像形成条件が補正された場合の例が図４（Ｂ）に基づいて説明される。安定濃度Ｄ３０が目標濃度ＴＧＴとなるようにレーザパワーＬＰＷの制御量が決定される。ここでは、新しく決定されたレーザパワーＬＰＷに基づいて白丸で示された初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０とが黒丸で示される初期濃度Ｄ１’と安定濃度Ｄ３０’へ変化する。この場合、初期濃度Ｄ１’も安定濃度Ｄ３０’も目標濃度ＴＧＴを下回ってしまった。そのため、画像の濃度を増加させる必要がある。しかしながら、階調補正テーブルを補正して画像濃度を増加させるのには限界がある。つまり、図４（Ａ）のケースと比較して図４（Ｂ）のケースでは画像形成装置１がレーザパワーＬＰＷを頻繁に増加させる必要がある。ここで、最大濃度を調整するために画像形成条件を変更してしまうと、最大濃度以外の濃度も変動することが知られている。これは画像の安定性を低下させたり、制御の複雑さを招いたりしてしまうことを意味する。そこで、本実施例の画像形成装置は初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０とのうちの低い予測濃度が目標濃度ＴＧＴとなるように画像形成条件を決定し、決定された画像形成条件に基づき画像濃度を再度予測し、階調レベル毎の予測濃度に基づき修正テーブルを補正する。

次に、初期濃度Ｄ１が目標濃度ＴＧＴとなるように画像形成条件を補正された場合の例が図４（Ｃ）に基づいて説明される。初期濃度Ｄ１が安定濃度Ｄ３０よりも低いので、画像形成装置１は初期濃度Ｄ１が目標濃度ＴＧＴとなるようにレーザパワーＬＰＷの制御量を決定する。予測部２２４は、決定されたレーザパワーＬＰＷの制御量に基づいて初期濃度Ｄ１’と安定濃度Ｄ３０’を再度予測する。ただし、初期濃度Ｄ１’は目標濃度ＴＧＴに一致することが分かっているので、初期濃度Ｄ１’の再度の予測は省略してもよい。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの予測濃度はいずれも目標濃度ＴＧＴ以上となる。つまり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までレーザパワーＬＰＷを補正せずに、階調補正テーブルを更新することが可能となり、画像濃度が目標濃度に維持されるようになる。

図５は予測部２２４の詳細を示している。入力処理部５００は、濃度を予測するために必要となるパラメータ（信号値）の入力を受け付ける。パラメータは、たとえば、画像形成条件２４３や環境センサ２６１の測定値、濃度センサ２６２の測定値、タイマー２６３のカウント値、カウンタ２６４のカウント値などである。

入力処理部５００は信号値記憶部５０１と差分部５０２とを有している。信号値記憶部５０１は、差分部５０２で差分演算の基準となる信号値を記憶する。差分部５０２は入力された信号値と記憶されている信号値（基準値）との差分（変動量）を求める。たとえば、画像形成装置１を起動したときの環境値（例：温度や湿度、絶対水分量）についての差分、現像器１４の内部におけるトナー濃度の差分、画像形成条件（例：レーザパワーＬＰＷや帯電バイアスＶｄ）の差分などが求められる。基準値は、たとえば、前回テストチャートを用いて画像形成条件と階調補正テーブルとを生成したタイミングにおいて記憶された値を用いる。なお、放置時間、トナー補給回数、累積された画像形成枚数などはそのまま第一予測演算部５１０に出力される。なお、信号値としては、画像濃度の変動と相関する信号値（相関パラメータ）が採用される。入力処理部５００は第一予測演算部５１０と第二予測演算部５２０とに差分を出力する。また、入力処理部５００は画像形成条件を除く相関パラメータについての差分を第三予測演算部５５０にも供給する。

第一予測演算部５１０は現在の濃度を予測する予測部である。たとえば、時刻ｔ２において第一予測演算部５１０は初期濃度を予測する。第二予測演算部５２０は、濃度が安定したときの濃度を予測する予測部である。つまり、第二予測演算部５２０は安定濃度を予測する。

第一予測演算部５１０は濃度記憶部５１１と予測関数部５１２とを有している。濃度記憶部５１１は予測の基準となる濃度（基準濃度）を記憶している。予測関数部５１２は入力処理部５００から入力された差分（入力値）と、記憶されている基準濃度とから初期濃度Ｄ１を予測する。予測関数部５１２は予測モデルを有している。予測モデルは、入力値を濃度変動量に変換する。予測関数部５１２は基準濃度に濃度変動量を加算することで初期濃度Ｄ１を予測する。第一予測演算部５１０は初期濃度Ｄ１を選択部５３０に出力する。第一予測演算部５１０は、最大濃度を示す階調レベル１００％の濃度を予測する。ここで、第一予測演算部５１０は、差分の代わりにたとえば変化割合（変化率）を入力値として、初期濃度を予測してもよい。

第二予測演算部５２０は濃度記憶部５２１と予測関数部５２２とを有している。濃度記憶部５２１は予測の基準となる濃度（基準濃度）を記憶している。予測関数部５２２は入力処理部５００から入力された差分（入力値）と記憶されている基準濃度とから安定濃度Ｄ３０を予測する。予測関数部５２２の予測モデルは予測関数部５１２の予測モデルとは異なっている。予測モデルは入力値を濃度変動量に変換する。予測関数部５２２は基準濃度に濃度変動量を加算することで安定濃度を予測してもよい。第二予測演算部５２０は安定濃度Ｄ３０を選択部５３０に出力する。第二予測演算部５２０は、第一予測演算部５１０と同じ階調レベルの画像の安定濃度を予測する。ここで、第二予測演算部５２０は、差分の代わりにたとえば変化割合（変化率）を入力値として、安定濃度を予測してもよい。

また、第一予測演算部５１０および第二予測演算部５２０は最大濃度付近におけるいくつかの濃度を予測してもよい。これらの予測濃度は画像形成条件の制御量を決定するために使用されるからである。

選択部５３０は、初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０とのうちどちらかの予測濃度を選択し、選択結果を決定部５４０に出力する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）が示すように初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０とのうちどちらを目標濃度ＴＧＴに補正するかに依存して画像形成条件の制御の困難性が異なる。選択部５３０は、初期濃度Ｄ１が安定濃度Ｄ３０より低ければ初期濃度Ｄ１を選択し、安定濃度Ｄ３０が初期濃度Ｄ１より低ければ安定濃度Ｄ３０を選択する。

決定部５４０は、演算部５４１、目標濃度記憶部５４２および制御量テーブル５４３を有している。目標濃度記憶部５４２は目標濃度ＴＧＴを記憶している。演算部５４１は、選択部５３０により選択された予測濃度と目標濃度ＴＧＴとの差分を求め、制御量テーブル５４３を参照して差分を画像形成条件の制御量に変換する。このように制御量テーブル５４３は、濃度差分を画像形成条件の制御量に変換するテーブルである。なお、画像形成条件の制御量は以下では単に画像形成条件と呼ばれる。なお、演算部５４１は、選択部５３０により、初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０とのどちらがより低いかを示す情報を取得し、この情報に基づき後述されるモデル係数を選択してもよい。たとえば、初期濃度Ｄ１を目標濃度ＴＧＴに一致させる場合は第一モデル係数が選択され、安定濃度Ｄ３０を目標濃度ＴＧＴに一致させる場合は第二モデル係数が選択される。演算部５４１は初期濃度Ｄ１または安定濃度Ｄ３０が目標濃度ＴＧＴに一致するように、モデル係数と入力値に基づいて画像形成条件の制御量を演算してもよい。あるいは、制御量テーブル５４３は、複数のテーブルを有してもよい。初期濃度Ｄ１を目標濃度ＴＧＴに一致させる場合、演算部５４１は第１制御量テーブルを参照して画像形成条件の制御量を決定する。一方、安定濃度Ｄ３０を目標濃度ＴＧＴに一致させる場合、演算部５４１は第２制御量テーブルを参照して画像形成条件の制御量を決定する。

第三予測演算部５５０は決定部５４０で決定された画像形成条件に関する差分（制御量）と、他の残りの相関パラメータとに基づき予測濃度を演算する。たとえば、第三予測演算部５５０は、決定部５４０で決定された画像形成条件と信号値記憶部５０１から取得した画像形成条件との差分を算出し、残りの他の相関パラメータとともに予測関数部５５２に供給する。つまり、入力処理部５００が出力する画像形成条件の差分に代えて、決定部５４０で決定された画像形成条件の差分が入力される。ここで、予測関数部５５２は、決定部５４０で決定された画像形成条件の差分に限らず、たとえば決定部５４０で決定された画像形成条件の変化割合（変化率）を入力されもよい。

また、決定部５４０と第三予測演算部５５０との間にも入力処理部５００が設けられてもよい。濃度記憶部５５１は濃度予測の基準となる基準濃度を記憶している。予測関数部５５２は、第一予測演算部５１０の第一予測モデルと第二予測演算部５２０の第二予測モデルを有している。第三予測演算部５５０は、選択部５３０によりどちらの予測濃度が選択されたかに応じて、第一予測モデルと第二予測モデルとのうち一方のモデルを選択する。初期濃度Ｄ１が安定濃度よりも低ければ、第三予測演算部５５０は第二モデルを選択し、安定濃度Ｄ３０’を再度予測する。初期濃度Ｄ１’には目標濃度ＴＧＴが代入される。一方、安定濃度Ｄ３０が初期濃度Ｄ１よりも低ければ、第三予測演算部５５０は第一モデルを選択し、初期濃度Ｄ１’を再度予測する。安定濃度Ｄ３０’には目標濃度ＴＧＴが代入される。

このように、予測関数部５５２は、選択された予測モデルを使用して相関パラメータの差分を濃度変動量に変換し、濃度変動量を基準濃度に加算して予測濃度（初期濃度Ｄ１’、安定濃度Ｄ３０’）を求める。たとえば、１０個の階調レベル（例：１０％、２０％・・・、１００％）に対応する１０個の濃度を予測するために、第三予測演算部５５０は２０個の予測モデルを有していてもよい。たとえば、第三予測演算部５５０は１０％の入力レベルに対応する濃度を予測するために、１０％の入力レベルに対応する予測モデルを使用する。

たとえば、画像形成装置１が３０枚のシートに連続して画像を形成すると、画像濃度が安定することがある。この場合、第三予測演算部５５０は１枚目と３０枚目のシートとに形成される画像の濃度に基づいて２枚目から２９枚目までの各シートに形成される画像の濃度を予測する。この場合、第三予測演算部５５０は、１枚目のシートに形成される画像の濃度（初期濃度）と、３０枚目のシートに形成される画像の濃度（安定濃度）とを結ぶ対数近似線を求め、２枚目から２９枚目までの各シートに形成される画像の濃度を補間演算すればよい。２枚目から２９枚目までのシートに形成される画像の濃度は、初期濃度Ｄ１’と安定濃度Ｄ３０’とを結ぶ対数近似線または直線近似線に基づき、決定されてもよい。上述したように１０％から１００％までの各入力レベルに対応する１０個の画像濃度は、シートごとに求められることになる。第三予測演算部５５０は予測濃度をテーブル作成部２２３に出力する。これらの予測濃度群は画像濃度特性を形成し、階調補正テーブルの作成に使用される。

テーブル作成部２２３は、予測濃度群に基づき階調補正テーブルを作成する。上述したように、テーブル作成部２２３は予測濃度群に基づき修正テーブル２４２を作成し、基本テーブル２４１と合成して階調補正テーブルを作成し、階調補正部２０６に書き込む。

［キャリブレーションのフローチャート］
図６はＣＰＵ２０１が実行するキャリブレーションを示すフローチャートである。
・Ｓ６０１でＣＰＵ２０１はメインキャリブレーション（第一モード）の実行条件が満たされたかどうかを判定する。メインキャリブレーションとはシートＳにパターン画像を形成し、パターン画像の読取データを濃度データへ変換し、濃度データに基づいて画像形成条件を補正する処理である。予測型キャリブレーションとはシートＳにパターン画像を形成せずに、予測濃度を用いて画像形成条件を補正する処理である。メインキャリブレーションの実行条件が満たされると、ＣＰＵ２０１はＳ６０２に進む。一方で、メインキャリブレーションの実行条件が満たされていなければ、ＣＰＵ２０１はＳ６１１に進む。たとえば、ユーザが操作部２１４からメインキャリブレーションの実行指示を入力した場合に実行条件は満たされる。

●メインキャリブレーション
・Ｓ６０２でＣＰＵ２０１の電位制御部２２１は電位制御を実行する。電位制御とは、帯電バイアス（ＶｄＴ）、グリッドバイアス（Ｙ）および現像バイアス（Ｖｄｃ）などを決定することをいう。ＣＰＵ２０１は、環境センサ２６１により取得された環境条件（例：温度や湿度、絶対水分量）に応じて帯電バイアス（ＶｄＴ）、グリッドバイアス（Ｙ）および現像バイアス（Ｖｄｃ）を決定する。電位制御は当技術分野において既知であるため、その詳細な説明は省略される。
・Ｓ６０３でＣＰＵ２０１の載り量調整部２２２は最大濃度のための画像形成条件（例：レーザーパワーＬＰＷ）を調整する。最大濃度は最大載り量と呼ばれてもよい。たとえば、載り量調整部２２２は電位制御で決定されたグリットバイアス（Ｙ）と現像バイアス（Ｖｄｃ）とをエンジンコントローラ２５０に設定し、プリンタ３を制御してトナーの最大載り量を調整するためのパターン画像をシートＳに形成させる。そして、ユーザはパターン画像が形成されたシートＳ（テストチャート）をリーダ２に載せて読み取らせると、リーダＩＦ２１２はリーダ２から出力された読取データを取得する。載り量調整部２２２は載り量とレーザパワーＬＰＷとの関係を読取データに基づいて求める。さらに、載り量調整部２２２はこの関係から最大載り量が得られるレーザパワーＬＰＷを決定する。トナーの最大載り量を調整する手法も当技術分野において既知であるため、その詳細な説明は省略される。
・Ｓ６０４でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３はエンジンコントローラ２５０を通じて画像形成部１０を制御し、階調補正用のパターン画像をシートＳに形成する。階調補正用のパターン画像には、たとえば、トナー色ごとに６４階調のパターン画像が含まれている。そして、ユーザがパターン画像が形成されたシートＳ（テストチャート）をリーダ２に載せて読み取らせると、リーダＩＦ２１２はリーダ２から出力された読取データを取得する。
・Ｓ６０５でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は各階調ごとの画像濃度をリーダＩＦ２１２により取得された階調補正用のパターン画像の読取データに基づいて求める。
・Ｓ６０６でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は測定された階調補正用のパターン画像の濃度を基準濃度として取得し、このときの各センサの基準信号値を取得する。テーブル作成部２２３は、パターン画像を形成するためにエンジンコントローラ２５０に設定した画像形成条件の基準値と基準信号値を取得する。画像形成条件の基準値は、たとえば、グリッドバイアス、現像バイアスおよびレーザパワーＬＰＷである。基準濃度は、各階調ごとの画像濃度である。基準信号値は、たとえば、上述のトナー濃度、カウント値、タイマー値である。基準値と基準信号値とは信号値記憶部５０１に格納される。基準濃度は濃度記憶部５１１、５２１、５５１に格納される。
・Ｓ６０７でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は、シートＳに形成される画像の階調特性が理想的な階調特性（階調ターゲット）に一致するように、測定された画像濃度に基づいて基本テーブル２４１を作成する。テーブル作成部２２３は、たとえば、測定された画像濃度に対して補間処理とスムージング処理を行い、プリンタ３の階調特性を取得する。テーブル作成部２２３は、全濃度領域の階調特性と階調ターゲットとに基づき、基本テーブル２４１を作成する。テーブル作成部２２３は、基本テーブル２４１を階調補正部２０６に設定する。

●予測型キャリブレーション
基本テーブル２４１が作成されたときから時間が経過するにつれて環境条件や画像形成装置１の状態は変化する。そのため、これらの変化に応じて基本テーブル２４１は修正されなければならない。基本テーブル２４１を作成するためにはパターン画像が形成されなければならないので、ダウンタイムが発生してしまう。そこで、予測型キャリブレーション（第二モード）が採用される。予測型キャリブレーションとは、パターン画像を形成することなく、階調補正テーブルを更新する処理である。予測型キャリブレーションを採用することで、ダウンタイムが大幅に削減される。なお、予測型キャリブレーションでは修正テーブル２４２が求められ、メインキャリブレーションで求められた基本テーブル２４１に合成される。これにより、階調補正テーブルが補正（修正）される。
・Ｓ６１１でＣＰＵ２０１は予測型キャリブレーションの実行条件が満たされたかどうかを判定する。実行条件は、たとえば、電源がＯＮしたこと、画像形成装置１がスリープモード（節電モード）から復帰したこと、環境が変動したこと、予め設定されたタイミングになったことである。予測型キャリブレーションの実行頻度はメインキャリブレーションの実行頻度よりも多い。実行条件が満たされていなければ、ＣＰＵ２０１はＳ６０１に戻る。一方、実行条件が満たされていれば、ＣＰＵ２０１はＳ６１２に進む。
・Ｓ６１２でＣＰＵ２０１の予測部２２４は予測濃度を求める。ここでは、予測部２２４は１０階調に対応した１０個の予測濃度を求める。
・Ｓ６１３でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は１０個の予測濃度に基づき予測濃度特性（予測階調特性）を作成する。たとえば、予測部２２４は、１０個の予測濃度を用いて補間演算することによって、全ての階調の濃度を求める。なお、テーブル作成部２２３は１０個の予測濃度を用いて予測濃度特性を表す近似式を求めてもよい。

図７（Ａ）は階調ターゲット７０１、基本テーブル２４１および基準濃度特性７０３を示している。横軸は階調レベル［％］に相当する入力信号を示している。縦軸は画像濃度を示している。基準濃度特性７０３はＳ６０６で取得された基準濃度である。基本テーブル２４１は、基準濃度特性７０３を階調ターゲット７０１に対して反転させる（逆変換する）ことで作成される。

図７（Ｂ）は階調ターゲット７０１、基準濃度特性７０３および予測濃度特性７０４を示している。予測濃度特性７０４は、Ｓ６１２およびＳ６１３で求められた予測濃度である。環境変化などに起因して、画像形成装置１の濃度特性は基準濃度特性７０３から予測濃度特性７０４へ変化してしまう。そのため、階調補正部２０６が基準濃度特性７０３に基づいて作成された基本テーブル２４１を用いてしまうと、階調特性を高精度に補正することができない。

Ｓ６１４でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は予測濃度特性７０４に基づき修正テーブル２４２を作成する。たとえば、テーブル作成部２２３は予測濃度特性７０４を基本テーブル２４１の特性に補正するために、予測濃度特性７０４を基本テーブル２４１の特性に対して逆変換を実行することで、修正テーブル２４２を作成する。

Ｓ６１５でＣＰＵ２０１のテーブル作成部２２３は基本テーブル２４１と修正テーブル２４２を合成することで、修正された階調補正テーブルを作成する。図８は階調ターゲット７０１、基本テーブル２４１、修正テーブル２４２および修正された階調補正テーブル８０１を示している。テーブル作成部２２３は階調補正テーブル８０１を階調補正部２０６に設定する。階調補正部２０６は、階調補正テーブル８０１を用いて入力画像信号を出力画像信号に変換する。

［画像形成条件の制御量］
図９は決定部５４０が実行する制御量の決定処理の他の例を示している。ここでは、画像形成条件の制御量としてレーザパワーＬＰＷと帯電バイアスＶｄが決定されるものと仮定されている。
・Ｓ９０１で決定部５４０の演算部５４１は予測濃度の変動量ΔＤを演算する。演算部５４１は変動量ΔＤを求めるための演算モデルを有していてもよい。ここでは、変動量ΔＤに寄与する相関因子は、たとえば、レーザパワーＬＰＷ、現像器１４内のトナー濃度、帯電バイアスＶｄ、機内温度Ｔ、機外温度、機外湿度Ｈであってもよい。演算モデルは相関因子ごとのモデル係数を有している。

図１０は相関因子の一例を示す表である。図１０において基準点とは基準濃度が取得されたときの各因子の値である。予測点とは初期濃度Ｄ１が算出されたとき（画像形成装置１の起動時または復帰時）の各因子の値である。ここでは、予測点の予測濃度は初期濃度Ｄ１であると仮定されている。差分データとは予測点から基準点を減算して得られる値である。モデル係数は予め実験等により決定された係数であり、差分データを予測差分に変換するための係数である。モデル係数としては、初期濃度Ｄ１用の第一モデル係数と、安定濃度Ｄ３０用の第二モデル係数とが存在する。これらのモデル係数は選択部５３０の選択結果に応じて切り替えられる。ここでは、図４（Ｃ）が示すように、初期濃度Ｄ１が安定濃度Ｄ３０よりも低いことが想定されている。そのため、図１０のモデル係数は初期濃度Ｄ１用の第一モデル係数である。予測差分とは、各因子の予測濃度の変動量ΔＤへの寄与成分である。演算部５４１は差分データにモデル係数を乗算することで予測差分を演算する。さらに、演算部５４１は各因子の予測差分を加算することで変動量ΔＤを演算する。図１０において変動量ΔＤは０．１０７である。

Ｓ９０２で演算部５４１は変動量ΔＤを０にするための制御量の関係式を求める。これは、変動量ΔＤが０となるときに、予測濃度が目標濃度に一致するからある。ここで、図１０に示された５個の因子のうちで実際に制御可能な因子はレーザパワーＬＰＷと帯電バイアスＶｄである。その他の因子は、画像形成装置１の起動時に既に決定されており、制御不可能であるか、または制御するためには時間がかかる。よって、レーザパワーＬＰＷについての予測差分と帯電バイアスＶｄについての予測差分との和Ｓ１とその他の予測差分の和Ｓ２との合計が０になるように、ΔＬＰＷとΔＶｄが決定される。図１０に示した事例ではＳ２＝０．０５０である。したがって、Ｓ１＝－Ｓ２＝－０．０５０が成立する。

Ｓ１＝ｍｃ１×ΔＬＰＷ ＋ ｍｃ２×ΔＶｄ ＝－Ｓ２・・・（１）
ここでｍｃ１はレーザパワーＬＰＷについてのモデル係数である（＝０．００２４）。ｍｃ２は帯電バイアスＶｄについてのモデル係数である（＝０．０００５）。式（１）が求められるべき関係式である。

Ｓ９０３で演算部５４１は環境条件に基づき帯電バイアスＶｄを決定する。ここでは、制御量テーブル５４３は環境条件を帯電バイアスＶｄに変換するテーブルである。環境条件は環境センサ２６１により取得される環境値であり、たとえば、環境湿度である。

Ｓ９０４で演算部５４１は帯電バイアスの制御量ΔＶｄを決定する。たとえば、演算部５４１は、環境湿度に基づいて決定された帯電バイアスＶｄ（例：４４３）から基準点の帯電バイアスＶｄ（例：５５７）を減算することで制御量ΔＶｄ（＝－１１４）を演算してもよい。

Ｓ９０５で演算部５４１は以下の関係式を用いてレーザパワーの制御量ΔＬＰＷを決定する。
ΔＬＰＷ ＝ （－Ｓ２ － ｍｃ２×ΔＶｄ）／ｍｃ１・・・（２）
ここではΔＬＰＷ＝３と算出される。

Ｓ９０６で演算部５４１は、基準点のレーザパワーＬＰＷ（＝１１２）に制御量ΔＬＰＷ（＝３）を加算することで、レーザパワーＬＰＷ（＝１１５）を決定する。

Ｓ９０３では環境条件から帯電バイアスＶｄが決定されているが、環境条件からレーザパワーＬＰＷが決定されてもよい。この場合、Ｓ９０４でΔＬＰＷが決定され、Ｓ９０５でΔＶｄが決定され、Ｓ９０６で帯電バイアスＶｄが決定される。以上では、画像形成条件としてＶｄやＬＰＷを用いられているが、現像バイアスやコントラスト電位が採用されてもよい。このように、演算部５４１は、入力値の差分と、初期濃度Ｄ１と安定濃度Ｄ３０のうち低いほうの画像濃度に関連付けられているモデル係数との積の総和（変動量ΔＤ）が０となるように、制御量を決定する。

［まとめ］
図５に示したように第一予測演算部５１０は画像形成装置１により形成される画像の濃度の変動に相関して変動しうる入力値に基づき、画像形成装置１の起動または再起動の直後における第一画像濃度を予測する第一予測手段として機能する。第二予測演算部５２０は入力値に基づき、画像形成装置により形成される画像の濃度が安定したときの画像濃度である第二画像濃度を予測する第二予測手段として機能する。初期濃度Ｄ１は第一画像濃度の一例である。安定濃度Ｄ３０は第二画像濃度の一例である。決定部５４０は第一画像濃度と第二画像濃度のうち低いほうの画像濃度に対応する画像形成条件の制御量を決定する決定手段として機能する。第三予測演算部５５０は決定部５４０により決定された画像形成条件の制御量に基づき階調ごとの画像濃度を予測する第三予測手段として機能する。テーブル作成部２２３は第三予測演算部５５０により予測された画像濃度と目標濃度とに基づき階調補正テーブルを作成する作成手段として機能する。このように本実施例では予測された画像濃度に基づき階調補正テーブルが作成される。そのため、画像形成装置１の電源投入直後や節電モードからの復帰直後であっても目標濃度に近い画像の濃度が出力可能となる。また、測定用画像が形成されないため、画像形成条件のキャリブレーションに必要となる時間が短縮される。一般的なキャリブレーションでは、画像形成装置１がパターン画像をシートまたは中間転写体に形成し、そのパターン画像を測定し、測定結果に応じて画像形成条件を更新する。そのため、キャリブレーションは長いダウンタイムを発生させしてしまう。本実施例であれば、画像形成装置１の電源投入直後や節電モードからの復帰直後であっても、測定用画像を形成することなく、目標濃度に近い画像の濃度が出力可能となる。

入力値は、画像形成装置１が設置されている環境に依拠した環境条件と、画像形成装置に設定されている画像形成条件とを含む。これらは画像濃度の変動と相関する複数のパラメータに相当する。つまり、濃度の変動量は環境条件などの変動量と相関しているため、環境条件などの変動量から濃度の変動量は予測可能である。

差分部５０２は入力値と、測定用画像を用いて事前に取得された入力値の基準値との差分を、入力値の変動量として求める差分手段の一例である。濃度記憶部５１１は測定用画像を用いて決定された第一基準濃度を記憶する第一記憶手段の一例である。予測関数部５１２は第一予測モデルにしたがって入力値の変動量を画像濃度の変動量に変換し、当該画像濃度の変動量を第一基準濃度に加算することで第一画像濃度を取得する第一濃度取得手段の一例である。同様に、濃度記憶部５２１は測定用画像を用いて決定された第二基準濃度を記憶する第二記憶手段の一例である。予測関数部５２２は第一予測モデルとは異なる第二予測モデルにしたがって入力値の変動量を画像濃度の変動量に変換し、当該画像濃度の変動量を第二基準濃度に加算することで第二画像濃度を取得する第二濃度取得手段の一例である。このように第一予測モデルや第二予測モデルは事前に実験やシミュレーションを通じて決定される。

画像濃度の変動に相関する複数のパラメータの一つは画像形成装置１が設置されている環境の温度または湿度、絶対水分量などである。環境センサ２６１は環境検知手段の一例である。複数のパラメータの一つは、画像形成装置１において最後に画像が形成されたときからの経過時間である。タイマー２６３は経過時間を計時する計時手段の一例である。複数のパラメータの一つは、現像器１４へのトナーの補給回数（補給量）である。カウンタ２６４はトナーの補給回数を計数する計数手段の一例である。複数のパラメータの一つは、現像器１４に収容されているトナーの濃度である。濃度センサ２６２はトナー濃度を検知する濃度検知手段の一例である。

第三予測演算部５５０は、測定用画像を用いて決定された第三基準濃度、入力値の一部、および、決定部５４０により決定された画像形成条件の制御量に基づき第一画像濃度と第二画像濃度を再度予測または補正してもよい。これにより、第一画像濃度と第二画像濃度のうち低いほうの画像濃度が目標濃度ＴＧＴに一致するようになる。第三予測演算部５５０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの各時刻または枚数ごとの画像濃度を予測する。たとえば、第三予測演算部５５０は、当該第一画像濃度と当該第二画像濃度との間を近似または補間することで、当該第一画像濃度に関する時刻または枚数から当該第二画像濃度に関する時刻または枚数までの画像濃度を予測してもよい。ここで、入力値の一部とは、画像形成装置に設定されている画像形成条件を除く残りの他の入力値である。第三予測演算部５５０は、入力値のうち画像形成装置１に設定されている画像形成条件に代えて、決定部５４０により決定された画像形成条件の制御量を第一予測モデルに入力して、第一画像濃度を再度予測する。また、第三予測演算部５５０は、入力値のうち画像形成装置１に設定されている画像形成条件に代えて、決定部５４０により決定された画像形成条件の制御量を第二予測モデルに入力して、第二画像濃度を再度予測する。つまり、第三予測演算部５５０では、画像形成条件の変動量に代えて画像形成条件の制御量が用いられる。決定部５４０は、目標濃度を保持する保持手段と、第一画像濃度と第二画像濃度のうち低いほうの画像濃度と目標濃度との差分を求め、当該差分を制御量に変換する変換手段とを有していてもよい。目標濃度記憶部５４２は保持手段の一例である。制御量テーブル５４３は変換手段の一例である。

テーブル作成部２２３は測定用画像の測定結果に基づき基本となる階調補正テーブルである基本テーブル２４１を作成する。テーブル作成部２２３は第三予測演算部５５０により予測された画像濃度と目標濃度とに基づき修正テーブルを作成し、基本テーブル２４１と修正テーブル２４２とを合成することで階調補正テーブルを更新する。テーブル作成部２２３はシートに画像を形成するごとに階調補正テーブルを更新してもよい。画像形成装置１の起動直後や復帰直後においてトナー画像の濃度が大きく変化しやすい。そのため、シートごとに階調補正テーブルを更新すれば、画像濃度が目標濃度に維持されやすくなるだろう。

１…画像形成装置、５１０…第一予測演算部、５２０…第二予測演算部、５３０、決定部、５５０…第三予測演算部、２２３…テーブル作成部

Claims (6)

1. トナーを用いてシートに画像を形成する画像形成装置であって、
   画像の階調特性を補正するための階調補正条件に基づき画像データを変換する変換手段と、
   前記トナーを収容する現像器を有し、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて前記現像器内の前記トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
   前記現像器内のトナー濃度を検知する検知手段と、
   前記画像形成装置に設けられ、環境情報を取得する取得手段と、
   前記画像形成装置の電源がオンされた場合、前記画像形成手段が複数のシートに連続して複数の階調レベルの画像を形成すると仮定して、前記複数のシートの１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルに含まれる所定の階調レベルの画像の第１濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の検知結果と前記環境情報とから決定し、前記複数のシートの１より多い所定枚目のシートに形成される前記所定の階調レベルの画像の第２濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報とから決定する第１の決定手段と、
   前記第１濃度が前記第２濃度より低ければ前記第１濃度を選択し、前記第２濃度が前記第１濃度より低ければ前記第２濃度を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された濃度が目標濃度となるように、前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための前記画像形成手段の画像形成条件を制御する調整手段と、
   前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定する第２の決定手段と、
   前記複数のシートに対応する複数の階調補正条件を、前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度と前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度とに基づいて生成する生成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段により形成されたパターン画像を検出する検出手段と、
   前記画像形成手段に前記パターン画像を形成させ、前記検出手段に前記パターン画像を検出させ、前記階調補正条件を前記検出手段の検出結果に基づいて生成する制御手段と、をさらに有し、
   前記画像形成装置は、前記画像形成装置の電源がオンされた場合、前記制御手段に前記パターン画像を形成させずに前記生成手段に前記階調補正条件を生成させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナーを用いてシートに画像を形成する画像形成装置であって、
   画像の階調特性を補正するための階調補正条件に基づき画像データを変換する変換手段と、
   前記トナーを収容する現像器を有し、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて前記現像器内の前記トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
   前記現像器内のトナー濃度を検知する検知手段と、
   前記画像形成装置に設けられ、環境情報を取得する取得手段と、
   スリープモードからスタンバイモードへ移行する場合、前記画像形成手段が複数のシートに連続して複数の階調レベルの画像を形成すると仮定して、前記複数のシートの１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルに含まれる所定の階調レベルの画像の第１濃度を前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の検知結果と前記環境情報とから決定し、前記複数のシートの１より多い所定枚目のシートに形成される前記所定の階調レベルの画像の第２濃度を前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報とから決定する第１の決定手段と、
   前記第１濃度が前記第２濃度より低ければ前記第１濃度を選択し、前記第２濃度が前記第１濃度より低ければ前記第２濃度を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された濃度が目標濃度となるように、前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための前記画像形成手段の画像形成条件を制御する調整手段と、
   前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定する第２の決定手段と、
   前記複数のシートに対応する複数の前記階調補正条件を、前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度と前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度とに基づいて生成する生成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記画像形成手段により形成されたパターン画像を検出する検出手段と、
   前記画像形成手段に前記パターン画像を形成させ、前記検出手段に前記パターン画像を検出させ、前記階調補正条件を前記検出手段の検出結果に基づいて生成する制御手段と、をさらに有し、
   前記画像形成装置は、前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した場合、前記制御手段に前記パターン画像を形成させずに前記生成手段に前記階調補正条件を生成させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. トナーを収容する現像器と、前記現像器内のトナー濃度を検知する検知手段と、環境情報を取得する取得手段とを有し、画像データに基づいて前記現像器内の前記トナーを用いて画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
   前記画像形成装置の電源がオンされた場合、前記画像形成装置が複数のシートに連続して複数の階調レベルの画像を形成すると仮定して、前記複数のシートの１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルに含まれる所定の階調レベルの画像の第１濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の検知結果と前記環境情報とから決定し、前記複数のシートの１より多い所定枚目のシートに形成される前記所定の階調レベルの画像の第２濃度を前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報とから決定し、
   前記第１濃度が前記第２濃度より低ければ前記第１濃度を選択し、前記第２濃度が前記第１濃度より低ければ前記第２濃度を選択し、
   前記選択された濃度が目標濃度となるように、形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御し、
   前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記画像形成装置の電源がオンされた後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、
   前記複数のシートに対応する複数の階調補正条件を、前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度と前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度とに基づいて生成することを特徴とする制御方法。
6. トナーを収容する現像器と、前記現像器内のトナー濃度を検知する検知手段と、環境情報を取得する取得手段とを有し、画像データに基づいて前記現像器内の前記トナーを用いて画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
   前記画像形成装置がスリープモードからスタンバイモードへ移行する場合、前記画像形成装置が複数のシートに連続して複数の階調レベルの画像を形成すると仮定して、前記複数のシートの１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルに含まれる所定の階調レベルの画像の第１濃度を前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の検知結果と前記環境情報とから決定し、前記複数のシートの１より多い所定枚目のシートに形成される前記所定の階調レベルの画像の第２濃度を前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報とから決定し、
   前記第１濃度が前記第２濃度より低ければ前記第１濃度を選択し、前記第２濃度が前記第１濃度より低ければ前記第２濃度を選択し、
   前記選択された濃度が目標濃度となるように、形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御し、
   前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の複数の濃度を、前記スリープモードから前記スタンバイモードへ移行した後の前記検知手段の前記検知結果と前記環境情報と前記画像形成条件とに基づき決定し、
   前記複数のシートに対応する複数の階調補正条件を、前記１枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度と前記所定枚目のシートに形成される前記複数の階調レベルの画像の前記複数の濃度とに基づいて生成することを特徴とする制御方法。

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