JP7129022B2 - 画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラムに関し、特に校正処理に関する。

タッチダウン現像方式の画像形成装置では、ベタ画像において感光体の周速方向の後端部に後端溜りが発生しやすい。このような問題に対して、たとえば特許文献１は、ドット面積率を低下させた状態でベタ画像を再現することで後端溜りを抑制する方法を提案している。具体的には、特許文献１が提案する技術は、ドット面積率を低下させたパッチであるハーフパッチの初期面積率を決定し、現像バイアス又はレーザーパワーの上限値以内の範囲で制御値を段階的に変化させることで、初期面積率のハーフパッチを中間転写体に複数形成させる。本技術は、次に、複数のハーフパッチのトナー濃度と、各ハーフパッチの形成に使用された制御値との関係を示すテーブルを作成し、制御値とハーフパッチの初期面積率とを、ベタ画像の印刷に用いる制御値として登録する。

特開２０１６－５１００６号公報

しかしながら、本願発明者は、現像バイアス又はレーザーパワー上限値以内の範囲であってもパッチ画像の濃度検出誤差に起因して、過大な間引き率低減に起因するジャギーや後端溜まりが発生することがあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、パッチ画像の濃度検出誤差に起因する画質劣化を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラとの間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を検出する濃度センサと、原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取部と、所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像部の現像バイアス電位を調整する校正処理部と、予め設定されているパッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたパッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取部で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記ベタ画像の濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得部とを備え、前記校正処理部は、前記センサ出力特性値を前記濃度センサ検出値の目標値として使用して前記現像バイアス電位を調整する。

本発明の画像形成方法は、非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを用い、前記磁気ローラと前記現像ローラとの間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、中間転写ベルトを用い、前記トナーを前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写工程と、濃度センサを用い、前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を前記濃度センサで検出する濃度検出工程と、原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取工程と、所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像工程の現像バイアス電位を調整する校正処理工程と、予め設定されているパッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたパッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取工程で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記ベタ画像の濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得工程とを備え、前記校正処理工程は、前記センサ出力特性値を前記濃度センサ検出値の目標値として使用して前記現像バイアス電位を調整する。

本発明は、画像形成装置を制御するための画像形成プログラムを提供する。前記画像形成装置は、非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラとの間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を検出する濃度センサと、原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取部とを備え、前記画像形成プログラムは、所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像部の現像バイアス電位を調整する校正処理部、及び予め設定されているパッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたパッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取部で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記ベタ画像の濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得部として前記画像形成装置を機能させ、前記校正処理部は、前記センサ出力特性値を前記濃度センサ検出値の目標値として使用して前記現像バイアス電位を調整する。

本発明によれば、パッチ画像の濃度検出誤差に起因する画質劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。 一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。 一実施形態に係る現像部１００ｋの構造を示した側面断面図である。 一実施形態に係る現像工程において後端溜まりが発生する様子を示す概念図である。 一実施形態に係るセンサ特性取得処理の内容を示すフローチャートである。 一実施形態に係るセンサ特性取得処理で使用されるガンマ調整用パッチを示す説明図である。 一実施形態に係る濃度センサ検出値と濃度計測値の相関関係を示すグラフである。 一実施形態に係る印刷校正処理の内容を示すフローチャートである。 一実施形態に係る画像形成装置１で使用される光量調整用パッチ及びバイアス電圧設定用パッチを示す説明図である。 一実施形態に係るドット面積率調整処理の内容を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。画像形成装置１は、制御部１０と、画像形成部２０と、記憶部４０と、画像読取部５０と、定着部８０とを備えている。画像読取部５０は、原稿から画像を読み取ってＲＧＢのデジタルデータである画像データＩＤを生成する。画像読取部５０は、予め所定の校正処理が行われていて正確に０乃至２５５のＲＧＢの各階調を読み取れるものとする。

画像形成部２０は、色変換処理部２１と、ハーフトーン処理部２２と、校正用濃度センサ２８と、露光部２９と、アモルファスシリコン感光体である感光体ドラム（像担持体）３０ｃ～３０ｋと、現像部１００ｃ～１００ｋ、帯電部２５ｃ～２５ｋとを有している。色変換処理部２１は、ＲＧＢデータである画像データＩＤをＣＭＹＫデータに色変換する。色変換処理部２１は、ガンマ補正部としても機能し、入出力ガンマ補正値を使用してガンマ補正を実行する。ハーフトーン処理部２２は、ＣＭＹＫデータにハーフトーン処理を実行してＣＭＹＫのハーフトーンデータを含む印刷データＰＤを生成する。ハーフトーンデータは、ＣＭＹＫの各トナーによって形成されるドットの形成状態を表し、ドットデータとも呼ばれる。校正用濃度センサ２８は、単に濃度センサとも呼ばれる。

制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。制御部１０は、センサ特性取得部１１と校正処理部１２とを備えている。センサ特性取得部１１及び校正処理部１２の機能については後述する。

記憶部４０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する。記憶部４０は、本実施形態では、さらに校正用データ記憶領域Ｒ１及びセンサ特性データ記憶領域Ｒ２を有している。

図２は、一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は、その筐体７０内に、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて感光体ドラム（像担持体）３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋが一列に配置されている。感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋのそれぞれに隣接して、現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋが配置されている。

感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋには、露光部２９から各色用のレーザー光Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｙ及びＬｋが照射（露光）される。この照射によって、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋに静電潜像が形成される。現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋは、トナーを攪拌しながら、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。これにより、現像工程が完了し、感光体ドラム３０ｃ～３０ｋの表面に各色のトナー像が形成される。

画像形成装置１は、無端状の中間転写ベルト２７を有している。中間転写ベルト２７は、テンションローラ２４、駆動ローラ２６ａ及び従動ローラ２６ｂに張架されている。中間転写ベルト２７は、駆動ローラ２６ａの回転によって循環駆動させられる。

感光体ドラム３０ｋの上流位置において、中間転写ベルト２７を挟んで従動ローラ２６ｂに対抗する位置にクリーニング装置２００が配置されている。クリーニング装置２００は、微細な繊維が植えられ、高速回転するファーブラシ２１０を有している。ファーブラシ２１０は、ブラシ先端の掻き取り力で中間転写ベルト２７上のトナーを機械的に除去することができる。このように、画像形成装置１は、中間転写ベルト２７に当接するファーブラシ２１０を使用するブラシクリーニング方式を採用し、使用済みのトナーを掻き取って廃棄している。

たとえば感光体ドラム３０ｋ上のブラックのトナー像は、感光体ドラム３０ｋと１次転写ローラ２３ｋとで中間転写ベルト２７を挟み、中間転写ベルト２７が循環駆動させられることによって中間転写ベルト２７に１次転写される。この点は、シアン、イエロー、マゼンタの３色についても同様である。

中間転写ベルト２７の表面には、所定のタイミングで相互に重ね合わせられるように１次転写が行われることによってフルカラートナー像が形成される。校正用濃度センサ２８は、１次転写が完了し、２次転写の前のトナー像の濃度が検出できる位置に配置されている。

フルカラートナー像は、その後、給紙カセット６０から供給された印刷用紙Ｐに２次転写され、定着部８０の定着ローラ対８１によって印刷用紙Ｐに定着される。クリーニング装置２００は、校正パッチについても中間転写ベルト２７に残留する残留トナーを中間転写ベルト２７から除去することができる。印刷媒体は、画像形成媒体とも呼ばれる。

図３は、一実施形態に係る現像部１００ｋの構造を示した側面断面図である。現像部１００ｍ、１００ｃ及び１００ｙは、現像部１００ｋと同一の構成を有し、これらは単に現像部１００とも呼ばれる。現像部１００は、２本の攪拌搬送部材１４１，１４２と、磁気ローラ１４３と、現像ローラ（現像剤担持体）１４４と、現像容器１４５と、規制ブレード１４６とを備えている。

現像容器１４５は、現像部１００の外郭を構成している。現像容器１４５の下部には、仕切り部１４５ｂが設けられている。仕切り部１４５ｂは、現像容器１４５の内部を第１搬送室１４５ａと第２搬送室１４５ｃとに仕切っている。第１搬送室１４５ａ及び第２搬送室１４５ｃは、図３に垂直な方向に柱状に延びており、磁性キャリアとブラックトナーからなる２成分現像剤（単に現像剤とも呼ばれる。）を収容する。

現像容器１４５は、さらに磁気ローラ１４３及び現像ローラ１４４を保持している。現像容器１４５には、現像ローラ１４４を感光体ドラム３０（３０ｋ）に向けて露出させる開口１４７が形成されている。

２本の攪拌搬送部材１４１，１４２は、それぞれ第１搬送室１４５ａ及び第２搬送室１４５ｃの内部で現像剤を攪拌しつつ循環的に移動させている。攪拌搬送部材１４２は、磁気ブラシとして、正に帯電した現像剤を磁気ローラ１４３に供給する。磁気ローラ１４３は、非磁性の回転スリーブ１４３ａと、回転スリーブ１４３ａの内部に固定されている固定マグネット体１４３ｂとを有している。磁気ローラ１４３と現像ローラ１４４とは、所定のクリアランスで対向している。規制ブレード１４６は、磁気ブラシを予め設定されている所定の高さに調整する。

現像ローラ１４４は、回転可能な非磁性の現像スリーブ１４４ａと、現像スリーブ１４４ａの内部で固定されている現像ローラ側磁極１４４ｂとを有している。磁気ローラ１４３には、磁気ローラ電位Ｖｍａｇが印加されている。現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖが印加されている。

本実施形態において、感光体ドラム３０では、表面電位が２０Ｖに設定され、現像ローラ１４４との間に現像電界を形成している。一方、現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖとしての直流電位２０～８０Ｖと、周波数２ｋＨｚのピークツーピーク値２０００Ｖの正弦波電位とが重畳された交番バイアスが印加されている。磁気ローラ１４３には、現像時において、磁気ローラ電位Ｖｍａｇとして直流電位２００Ｖが印加され、非現像時において、直流電位－２００Ｖが印加される。

これにより、現像時においては、現像バイアス電位Ｖｓｌｖ＜磁気ローラ電位Ｖｍａｇ（トナーが現像ローラ１４４に供給される電位状態）の時間が長くなってトナーが現像ローラ１４４に供給される時間が長くなり、非現像時においては、現像バイアス電位Ｖｓｌｖ＞磁気ローラ電位Ｖｍａｇ（トナーが現像ローラ１４４から回収される電位状態）の時間が長くなってトナーが現像ローラ１４４から回収される時間が長くなる。

さらに、磁気ローラ１４３に現像時と非現像時に印加される磁気ローラ電位Ｖｍａｇを調整することによって、現像バイアス電位Ｖｓｌｖと磁気ローラ電位Ｖｍａｇとの間の現像時のトナー層形成電位差ΔＶを変化させることができる。これにより、現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖと磁気ローラ電位Ｖｍａｇとの間のトナー層形成電位差ΔＶに応じた厚さＤ（後述の図４（ａ）参照）のトナー薄層（単にトナー層とも呼ばれる。）が形成される。

現像ローラ１４４は、感光体ドラム３０との間に所定のクリアランスを有する対向部分（現像ニップ）を介して感光体ドラム３０にトナーを付着させて、トナー像を感光体ドラム３０の表面に形成する。トナー像は、感光体ドラム３０の表面における静電潜像の電位と現像ローラ１４４に印加される現像バイアス電位Ｖｓｌｖの電位差に基づいて形成される。

アモルファスシリコン感光体は、有機感光体（ＯＰＣ）に比べ比誘電率が３倍程度高く、現像コントラスト電位に対して、感光体が保持できるトナー量が多いという特徴を有している。このため、アモルファスシリコン感光体は、通常使用するベタ濃度よりも多くのトナーを保持することが可能である。したがって、アモルファスシリコン感光体は、飽和状態で使用すると、ベタ濃度に必要な量を超えて保持してしまうことになる。よって、本実施形態では、アモルファスシリコン感光体は、ベタ濃度においても非飽和状態において使用され、現像ローラ１４４上に形成されたトナーがほぼすべて感光体に現像されて現像が終了することでベタ濃度が決定されるように使用される。

図４は、一実施形態に係る現像工程において後端溜まりが発生する様子を示す概念図である。図４（ａ）は、画像の先端部と中央部において画像を形成している様子を示している。図４（ｂ）は、画像の後端部において画像を形成している様子を示している。本明細書では、先端部、中央部及び後端部は、感光体ドラム３０の進行方向を基準にして、進行方向から順に先端部、中央部及び後端部と定義されている。

本実施形態では、図４（ａ）に示されるように、感光体ドラム３０は、潜像画像の電位を中和しつつ、現像ローラ１４４の現像スリーブ１４４ａからトナーの供給を受けている。この際、現像工程は、電位の飽和ではなく、非飽和状態において現像スリーブ１４４ａ上に形成されたトナー薄層が消費尽くされることによって完了するように構成されている。トナー薄層の厚さＤは、画像形成におけるベタ現像時の最高濃度を達成するための厚さＴ１を有するように設定されている。

図４（ｂ）に示されるように、現像スリーブ１４４ａは、周速Ｖｓを有し、周速Ｖｄの感光体ドラム３０を追い越しながら画像を形成するように構成されている。このため、ベタ現像時にベタの後端部の近傍には、トナーが未消費の現像スリーブ１４４ａの表面が存在することになる。このトナーが未消費の表面は、アモルファスシリコン感光体３０におけるベタの潜像画像の後端部を追い越していくことになる。

この際、アモルファスシリコン感光体としての感光体ドラム３０が非飽和状態なので、トナーが未消費の現像スリーブ１４４ａの表面から、さらにトナーが現像されてしまうことになる。この現像によって、予め想定されている濃度よりも高いベタ濃度としての後端溜まり（厚さＴ２）が顕在化することになる。

図４（ｃ）は、一例としてベタ画像ＴＰの画像形成時におけるトナーの付着状態（積層状態）を示している。ベタ画像ＴＰでは、画像形成時において後端部においてトナー層が盛り上がっている。このトナー層の盛り上がりは、後端溜まりと呼ばれる。

このような後端溜まりの問題は、ドット面積率を低下させたパッチ画像であるハーフパッチでベタを表現することによって抑制することができる。この例では、画像形成装置１は、７０％乃至９０％のドット面積率のハーフパッチでベタ濃度を表現するものとする。本実施形態では、ハーフパッチによるベタ濃度は、現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋの印加電位である現像バイアス電位Ｖｓｌｖやドット面積率の調整によって校正される。

このように、後端溜まりの問題は、間引き率低減によるジャギーの発生と後端溜まりの発生との間のトレードオフの結果として予め設定されているドット面積率でベタ濃度を表現することよって実現されている。したがって、ベタ濃度の判定に誤差が発生すると、その誤差に起因してジャギーの発生や後端溜まりの発生といった画質の劣化が発生し得ることになる。

図５は、一実施形態に係るセンサ特性取得処理（Ｓ１００）の内容を示すフローチャートである。図６は、一実施形態に係るセンサ特性取得処理で使用されるガンマ調整用パッチを示す説明図である。センサ特性取得処理では、センサ特性取得部１１は、ガンマ調整用パッチを使用（流用）して校正用濃度センサ２８の調整を実行する。センサ特性取得処理は、たとえば画像形成装置１のサービスマン（画像形成装置のメインテナンス担当者）や製造担当者、あるいはユーザーによる所定の操作で開始することができる。以下、サービスマン等と呼ばれる。

ステップＳ１１０では、センサ特性取得部１１は、ガンマ調整用パッチを中間転写ベルト２７上に形成する。ガンマ調整用パッチには、図６に示されるように、ドット面積率２０％のハーフパッチＰ２０、ドット面積率４０％のハーフパッチＰ４０、ドット面積率６０％のハーフパッチＰ６０、ドット面積率８０％のハーフパッチＰ８０及びドット面積率１００％のソリッドパッチＰ１００が含まれている。この例では、センサ特性取得部１１は、Ｋの色材のパッチ画像を形成するが、ＣＭＹについても同様に処理を行うことができる。

ステップＳ１２０では、センサ特性取得部１１は、濃度検出処理を実行する。濃度検出処理では、センサ特性取得部１１は、校正用濃度センサ２８を使用して各ドット面積率のパッチ画像の濃度を検出する。センサ特性取得部１１は、各パッチ画像に対する校正用濃度センサ２８の出力値（たとえば電圧のＡＤ変換値）を濃度センサ検出値としてセンサ特性データ記憶領域Ｒ２に記憶する。

本実施形態では、校正用濃度センサ２８は、たとえばＬＥＤ（図示せず）から赤外光を出射し、Ｐ波のみを透過させる偏光フィルタを透過させて赤外光のＰ波をパッチ画像に照射し、受光素子で検出した反射光のＰ波とＳ波の比率に基づいて濃度を検出する。なお、校正用濃度センサ２８には、パッチ画像からの正反射光を検出する正反射方式やパッチ画像からの拡散反射光を検出する拡散反射方式もある。

ステップＳ１３０では、センサ特性取得部１１は、画像形成部２０に画像出力処理を実行させる。画像出力処理では、画像形成部２０は、印刷用紙Ｐを給紙し、校正用濃度センサ２８によって検出されたガンマ調整用パッチ画像を濃度計測用画像として、印刷用紙Ｐに２次転写し、定着部８０の定着ローラ対８１によって印刷用紙Ｐに定着する。

なお、通例では、校正用濃度センサ２８によって検出されたガンマ調整用パッチ画像は、印刷用紙Ｐ上に２次転写されることなく、クリーニング装置２００で除去される。しかしながら、センサ特性取得部１１は、校正用濃度センサ２８によって検出されたガンマ調整用パッチ画像を印刷用紙Ｐ上に２次転写することができる。なお、センサ特性取得部１１は、パッチ画像と同一の濃度を有する画像を濃度計測用画像として、上述のパッチ画像とは別個に印刷用紙Ｐ上に形成してもよい。

ステップＳ１４０では、サービスマン等は、画像読取処理を実行する。画像読取処理では、画像読取部５０は、印刷用紙Ｐ上にガンマ調整用パッチが表された原稿から画像を読み取ってデジタルデータである画像データＩＤを生成する。画像データＩＤは、０乃至２５５の２５６階調のＲＧＢデータである。

ステップＳ１５０では、センサ特性取得部１１は、濃度計測処理を実行する。濃度計測処理では、色変換処理部２１は、ＲＧＢデータである画像データＩＤをＣＭＹＫデータに色変換する。この例では、ＣＭＹの階調値が略０である一方、Ｋの階調値が各パッチ画像の濃度に応じて変動することになる。この例では、センサ特性取得部１１は、色変換処理部２１からＫの階調値を濃度計測値として取得する。

ステップＳ１６０では、センサ特性取得部１１は、センサ特性データ取得処理を実行する。センサ特性データ取得処理では、センサ特性取得部１１は、校正用濃度センサ２８の濃度センサ検出値と画像読取部５０の濃度計測値の相関関係を解析して、予め設定されている濃度計測値を有する狙いの濃度（２５５階調のベタ）に対応する校正用濃度センサ２８のセンサ出力特性値ＳＣＤを表すセンサ特性データを生成する（後述の図７参照）。これにより、本実施形態では、校正処理部１２は、センサ出力特性値ＳＣＤを使用して校正処理を実行ことができる。

図７は、一実施形態に係る濃度センサ検出値と濃度計測値の相関関係を示すグラフである。図７において、横軸は、濃度計測値であり、縦軸は、濃度センサ検出値である。図７には、ハーフパッチＰ２０のプロットＰ２と、ハーフパッチＰ４０のプロットＰ４と、ハーフパッチＰ６０のプロットＰ６と、ハーフパッチＰ８０のプロットＰ８と、ソリッドパッチＰ１００のプロットＰ１０とが示されている。この例では、濃度計測値は、ハーフパッチＰ８０のプロットＰ８において２５５階調のベタに飽和している。

センサ特性取得部１１は、たとえば最小二乗法を使用する解析によって、濃度センサ検出値と濃度計測値の相関関係を近似的に表す近似曲線Ｃを生成する。近似曲線Ｃは、たとえば二次曲線や対数曲線といった非線形の曲線を利用可能である。この例では、センサ特性取得部１１は、近似曲線Ｃとして二次曲線を選択し、各項の定数を算出する。センサ特性取得部１１は、近似曲線Ｃを使用して狙いの濃度（２５５階調のベタ）における校正用濃度センサ２８のセンサ出力特性値ＳＣＤを取得する。このような処理は、ＣＭＹについても実行される。

このように、画像形成装置１は、予め所定の校正処理が行われていて正確に０乃至２５５の階調を読み取れる画像読取部５０を使用して、校正用濃度センサ２８のセンサ出力特性値ＳＣＤを取得することができる。これにより、画像形成装置１は、校正用濃度センサ２８の固有の特性（個体差）を減殺することができるので、校正用濃度センサ２８の個体差に起因する誤差が抑制された印刷校正処理を実行することができる。

図８は、一実施形態に係る印刷校正処理（ステップＳ２００）の内容を示すフローチャートである。図９は、一実施形態に係る画像形成装置１で使用される光量調整用パッチ及びバイアス電圧設定用パッチを示す説明図である。印刷校正処理は、たとえば予め設定されている印刷枚数毎やトナーの補給毎に自動的に実行される。

ステップＳ２１０では、校正処理部１２は、光量校正処理を実行する。光量校正処理では、校正処理部１２は、予め設定されている複数の段階で段階的に変更した複数の光量のレーザー光で露光部２９に露光させて複数の光量調整用パッチＰＬを有するチャートを中間転写ベルト２７に形成する。光量調整用パッチＰＬを表す画像データは、記憶部４０の校正用データ記憶領域Ｒ１に記憶されている。

校正処理部１２は、複数の相違する光量のレーザー光で光量調整用パッチＰＬを形成するように感光体ドラム３０ｃ～３０ｋを露光する。この例では、光量調整用パッチＰＬは、光量調整に適切なドット面積率として２５％のドット面積率を有している。

校正処理部１２は、調整データを使用して校正用濃度センサ２８で各色（たとえばブラック（Ｋ））のパッチの濃度を検出する。校正処理部１２は、複数の相違する光量のレーザー光で露光された複数の光量調整用パッチＰＬの反射光を使用して、たとえば内挿計算を実行して予め設定された目標濃度となるような光量である校正光量を設定する。校正処理部１２は、校正光量を記憶部４０の校正用データ記憶領域Ｒ１に記憶する。

画像形成装置１は、近似曲線Ｃを使用して光量調整用パッチＰＬの狙いの濃度に対応する濃度センサ検出値を目標値として使用することによって、校正用濃度センサ２８の個体差に起因する誤差が抑制された濃度センサ検出値を使用することができる。これにより、画像形成装置１は、校正用濃度センサ２８の個体差に起因する誤差の小さい校正光量を設定することができる。これにより、画像形成装置１は、校正光量の誤差に起因する過大な間引き率低減によるジャギーや後端溜まりの発生を抑制することができる。

ステップＳ２２０では、校正処理部１２は、現像バイアス校正処理を実行する。現像バイアス校正処理では、校正処理部１２は、ハーフパッチＰ８０を使用し、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを予め設定されている複数の段階で段階的に変更した複数のパッチ画像を有するチャートを中間転写ベルト２７に形成する。ハーフパッチＰ８０は、間引き率低減によるジャギーの発生と後端溜まりの発生との間のトレードオフの結果として予め設定されている８０％のドット面積率を有するパッチである。

現像バイアス電位Ｖｓｌｖを段階的に変更した複数のパッチ画像を使用するのは、トナー像は、感光体ドラム３０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ１４４に印加される現像バイアス電位Ｖｓｌｖの電位差に基づいて形成されるからである。複数のハーフパッチは、ＣＭＹＫのそれぞれについて形成される。以下では、シアン（Ｃ）のハーフパッチを例として説明する。

具体的には、校正処理部１２は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖが段階的に変更されている複数のシアン（Ｃ）のハーフパッチの中から校正用濃度センサ２８の濃度センサ検出値がセンサ出力特性値ＳＣＤに達しているパッチ画像が存在する場合には、そのパッチ画像に対応する現像バイアス電位Ｖｓｌｖを選択することによって実行される。すなわち、校正処理部１２は、Ｐ波とＳ波の比率が予め設定されている閾値以下のハーフパッチが存在する場合には、そのハーフパッチの中で最も低い現像バイアス電位Ｖｓｌｖを校正後の現像バイアスの電位に調整する。

画像形成装置１は、センサ出力特性値ＳＣＤを使用することができるので、校正用濃度センサ２８の個体差に起因する誤差が抑制された現像バイアス電位Ｖｓｌｖを設定することができる。これにより、画像形成装置１は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖの誤差に起因する過大な間引き率低減によるジャギーや後端溜まりの発生を抑制することができる。

ステップＳ２３０（図７）では、校正処理部１２は、ハーフパッチの校正が現像バイアスの調整範囲内で可能である場合には、処理をステップＳ２５０に進め、ハーフパッチの校正が現像バイアス電位Ｖｓｌｖの調整範囲内で可能でない場合には、処理をステップＳ２４０に進める。

ハーフパッチの校正が現像バイアスの調整範囲内で可能でない場合とは、複数のシアン（Ｃ）のパッチ画像の中から予め設定されているベタ画像目標濃度に達しているパッチ画像が存在しないことを意味している。通例では、複数のハーフパッチのいずれかがベタ画像目標濃度に達するが、たとえば環境変動などによってトナー帯電量が増加している状態においてベタ画像目標濃度に到達しないこともある。

本願発明者は、たとえば校正用濃度センサ２８の個体差に起因してベタ画像目標濃度に到達しているにも拘わらず到達していないと判定すると、ドット面積率を過度に大きくして後端溜まりの原因となる一方、ベタ画像目標濃度に到達していないにも拘わらず到達していると判定すると、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを過度に小さくしてジャギーを発生させ得ることを見いだした。一実施形態に係る画像形成装置１は、センサ出力特性値ＳＣＤを使用することができるので、このような問題を抑制することができる。

図１０は、一実施形態に係るドット面積率調整処理（ステップＳ２４０）の内容を示すフローチャートである。ステップＳ２４１では、校正処理部１２は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを最大値に設定し、ドット面積率を調整して校正する処理を開始する。現像バイアス電位Ｖｓｌｖの最大値は、電位制限値とも呼ばれ、たとえば現像バイアスの出力限界や画像への悪影響（かぶりなど）の観点から設定される。

ステップＳ２４２では、校正処理部１２は、ドット面積率を段階的に変更した複数のハーフパッチ画像を有するチャートを中間転写ベルト２７に形成する。

ステップＳ２４３では、校正処理部１２は、濃度検出処理を実行する。濃度検出処理では、校正処理部１２は、調整データを使用して校正用濃度センサ２８でシアン（Ｃ）のパッチ画像の濃度を検出する。校正用濃度センサ２８は、Ｐ波とＳ波の比率を検出する。ＭＹＫについても同様に処理が行われる。

ステップＳ２４４では、校正処理部１２は、ドット面積率設定処理を実行する。具体的には、校正処理部１２は、Ｐ波とＳ波の比率が予め設定されている閾値以下のハーフパッチが存在する場合には、そのハーフパッチの中で最も低いドット面積率のハーフパッチのドット面積率を校正用データとして取得する。

ステップＳ２５０（図８参照）では、校正処理部１２は、ガンマ調整用パッチ（図６参照）を使用してガンマ設定処理を実行する。これにより、校正処理部１２は、０乃至２５５（濃度０％～１００％）の入力階調値に対してリニアに０乃至２５５（濃度０％～１００％）の画像濃度としての出力階調値を実現するための入出力ガンマを設定することができる。入出力ガンマの設定は、近似曲線Ｃを使用してガンマ調整用パッチの狙いの濃度に対応する濃度センサ検出値を特定し、特定された濃度センサ検出値を目標値として使用できるのでジャギーや後端溜まりを抑制するだけでなく、ジャギー等の抑制のための校正処理によって階調表現の忠実性をも高めることができる。

ステップＳ２６０では、校正処理部１２は、調整後のドット面積率及び現像バイアス電位Ｖｓｌｖの最大値として校正用データを取得し、記憶部４０の校正用データ記憶領域Ｒ１に記憶する。校正用データは、調整データを使用して調整された校正用濃度センサ２８の濃度センサ検出値を使用して取得されているので、校正用濃度センサ２８の個体差に起因する階調差の小さい画像形成を実現することができる。

このように、一実施形態に係る画像形成装置１では、非飽和状態の感光体でベタ濃度を再現する画像形成装置において、ジャギーや後端溜まりを抑制するともに階調表現の忠実性も高めることができる。

本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態では、画像読取部は、予め所定の校正処理が行われていて正確に０乃至２５５の階調を読み取れるものとしているが、画像読取部の校正と画像形成部の校正とを一体として実行するようにしてもよい。

具体的には、画像形成装置は、たとえば予めＲＧＢの画像読取処理の校正用に準備されている画像読取校正用チャートと、印刷媒体上に形成された濃度計測用画像とを同時（あるいは別々に）に読み取って、画像読取部の調整と濃度センサ検出値の調整とを一体として自動的に実行する作動モードを有するように構成してもよい。こうすれば、画像形成装置は、画像読取部や校正用濃度センサの経年変化による変動や個体差を効率的且つ効果的に抑制することができる。

変形例２：上記実施形態では、アモルファスシリコン感光体が使用されているが、本発明は、アモルファスシリコン感光体の使用に限定されない。本発明は、一般に非飽和状態の感光体でベタ濃度を再現する画像形成装置に適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
１１ センサ特性取得部
１２ 校正処理部
２０ 画像形成部
２１ 色変換処理部
２８ 校正用濃度センサ
２９ 露光部
４０ 記憶部
５０ 画像読取部
６０ 給紙カセット
７０ 筐体

Claims (6)

1. 非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラの電位である磁気ローラ電位と前記現像ローラの電位である現像バイアス電位との間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、
   前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を検出する濃度センサと、
   原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取部と、
   入出力ガンマ補正値を使用して、入力階調値に応じて出力階調値を決定するガンマ補正部と、
   所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像部の現像バイアス電位を調整する校正処理部と、
   ハーフパッチとソリッドパッチを含む予め設定されているガンマ調整用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたガンマ調整用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記ガンマ調整用パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取部で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記厚さのトナー層で形成されるベタ画像の最高濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得部と、
   を備え、
   前記ガンマ補正部は、前記相関関係に基づいて前記出力階調値に対応する前記濃度センサ検出値を特定し、前記特定された濃度センサ検出値に基づいて前記入出力ガンマ補正値を設定し、
   前記校正処理部は、ハーフパッチを使用し、前記現像バイアス電位を段階的に変更した複数のバイアス電圧設定用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたバイアス電圧設定用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記複数のバイアス電圧設定用パッチ画像のうち前記濃度センサ検出値が前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像が存在する場合には、前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像の中で最も低い現像バイアス電位を校正後の現像バイアスの電位に調整する画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記センサ特性取得部は、前記濃度センサ検出値が生成されたガンマ調整用パッチ画像を前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写することによって、前記濃度計測用画像を前記画像形成媒体上に形成する作動モードを有する画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記センサ特性取得部は、画像読取処理の校正用に準備されている画像読取校正用チャートと、画像形成媒体上に形成された濃度計測用画像とを前記画像読取部で読み取って、前記画像読取部の調整と前記濃度センサ検出値の調整とを一体として実行する作動モードを有する画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記感光体は、アモルファスシリコン感光体であり、
   前記アモルファスシリコン感光体は、非飽和状態でベタ画像を形成する画像形成装置。
5. 非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを用い、前記磁気ローラの電位である磁気ローラ電位と前記現像ローラの電位である現像バイアス電位との間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、
   中間転写ベルトを用い、前記トナーを前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写工程と、
   濃度センサを用い、前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を前記濃度センサで検出する濃度検出工程と、
   原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取工程と、
   入出力ガンマ補正値を使用して、入力階調値に応じて出力階調値を決定するガンマ補正工程と、
   所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像工程の現像バイアス電位を調整する校正処理工程と、
   ハーフパッチとソリッドパッチを含む予め設定されているガンマ調整用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたガンマ調整用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記ガンマ調整用パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取工程で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記厚さのトナー層で形成されるベタ画像の最高濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得工程と、
   を備え、
   前記ガンマ補正工程は、前記相関関係に基づいて前記出力階調値に対応する前記濃度センサ検出値を特定し、前記特定された濃度センサ検出値に基づいて前記入出力ガンマ補正値を設定し、
   前記校正処理工程は、ハーフパッチを使用し、前記現像バイアス電位を段階的に変更した複数のバイアス電圧設定用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたバイアス電圧設定用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記複数のバイアス電圧設定用パッチ画像のうち前記濃度センサ検出値が前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像が存在する場合には、前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像の中で最も低い現像バイアス電位を校正後の現像バイアスの電位に調整する工程を含む画像形成方法。
6. 画像形成装置を制御するための画像形成プログラムであって、
   前記画像形成装置は、非飽和状態でベタ画像を形成する回転可能な感光体と、入力階調値に基づいて前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラの電位である磁気ローラ電位と前記現像ローラの電位である現像バイアス電位との間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度を検出する濃度センサと、原稿上の画像を読み取って画像データを生成する画像読取部とを備え、
   前記画像形成プログラムは、
   入出力ガンマ補正値を使用して、入力階調値に応じて出力階調値を決定するガンマ補正部、
   所定のドット面積率でベタ画像を形成するための前記現像部の現像バイアス電位を調整する校正処理部、及び
   ハーフパッチとソリッドパッチを含む予め設定されているガンマ調整用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたガンマ調整用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記中間転写ベルトから前記画像形成媒体上に転写され、前記ガンマ調整用パッチ画像と同一の濃度を有する濃度計測用画像を前記画像読取部で計測して濃度計測値を生成し、前記濃度センサ検出値と前記濃度計測値の相関関係に基づいて、前記厚さのトナー層で形成されるベタ画像の最高濃度として予め設定されている濃度計測値に対応するセンサ出力特性値を取得するセンサ特性取得部として前記画像形成装置を機能させ、
   前記ガンマ補正部は、前記相関関係に基づいて前記出力階調値に対応する前記濃度センサ検出値を特定し、前記特定された濃度センサ検出値に基づいて前記入出力ガンマ補正値を設定し、
   前記校正処理部は、ハーフパッチを使用し、前記現像バイアス電位を段階的に変更した複数のバイアス電圧設定用パッチ画像を前記感光体から前記中間転写ベルトに転写し、前記転写されたバイアス電圧設定用パッチ画像の濃度を前記濃度センサで検出して濃度センサ検出値を生成し、前記複数のバイアス電圧設定用パッチ画像のうち前記濃度センサ検出値が前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像が存在する場合には、前記センサ出力特性値に達しているバイアス電圧設定用パッチ画像の中で最も低い現像バイアス電位を校正後の現像バイアスの電位に調整する画像形成プログラム。

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