(57)【要約】【課題】露光量を低く設定しつつも、微小点や細線の濃度とベタ領域の濃度とを共に適切にかつ安定に設定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、感光体と、パルス幅変調された光信号を出力し、感光体を露光する露光部と、感光体を現像し、感光体に現像画像を形成するする現像部と、現像画像を被転写体に転写し、転写画像を形成する転写部と、所定のパターンから構成される画像パッチを生成する画像パッチ生成部と、感光体に形成される画像パッチの現像画像、又は、被転写体に形成される画像パッチの転写画像の濃度情報を検出するセンサ部と、センサ部にて検出される濃度情報に基づいて適正露光量と適正パルス幅とを決定し、決定した適正露光量と適正パルス幅とを露光部に対して設定する画質維持制御部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2008009421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
パルス幅変調された光信号を出力し、前記感光体を露光する露光部と、
前記感光体を現像し、前記感光体に現像画像を形成するする現像部と、
前記現像画像を被転写体に転写し、転写画像を形成する転写部と、
所定のパターンから構成される画像パッチを生成する画像パッチ生成部と、
前記感光体に形成される前記画像パッチの現像画像、又は、前記被転写体に形成される前記画像パッチの転写画像の濃度情報を検出するセンサ部と、
前記センサ部にて検出される前記濃度情報に基づいて適正露光量と適正パルス幅とを決定し、決定した前記適正露光量と前記適正パルス幅とを前記露光部に対して設定する画質維持制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像パッチ生成部は、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、高濃度パターンを第２のパターンとする第２の画像パッチを生成し、
前記画質維持制御部は、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
決定された前記適正露光量を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第２の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画質維持制御部は、
複数の露光量の設定によって得られる前記第１の画像パッチの複数の前記濃度情報と、前記第１のパターンに対して予め設定する第１の基準濃度とから前記適正露光量を決定し、
複数のパルス幅の設定によって得られる前記第２の画像パッチの複数の前記濃度情報と、前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度とから前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画質維持制御部は、
複数の露光量の設定によって得られる前記第１の画像パッチの複数の前記濃度情報と、前記第１のパターンに対して予め設定する第１の基準濃度とから前記適正露光量を決定し、
特定のパルス幅の設定によって得られる前記第２の画像パッチの前記濃度情報を予め設定される補正情報を用いて補正し、補正した前記濃度情報と前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度とから前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像パッチ生成部は、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、高濃度パターンを第２のパターンとする第２の画像パッチを生成し、
前記画質維持制御部は、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
前記最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて併せて検出される、前記第２の画像パッチの前記濃度情報、決定された前記適正露光量、及び前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度から前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画質維持制御部は、
複数の露光量の設定によって得られる前記第１の画像パッチの複数の前記濃度情報と、前記第１のパターンに対して予め設定する第１の基準濃度とから前記適正露光量を決定し、
特定のパルス幅の設定によって得られる前記第２の画像パッチの前記濃度情報を予め設定される補正情報を用いて補正し、補正した前記濃度情報と前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度とから前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画質維持制御部は、
特定の露光量の設定によって得られる前記第１の画像パッチの前記濃度情報を予め設定される補正情報を用いて補正し、補正した前記濃度情報と、前記第１のパターンに対して予め設定する第１の基準濃度とから前記適正露光量を決定し、
特定のパルス幅の設定によって得られる前記第２の画像パッチの前記濃度情報を予め設定される補正情報を用いて補正し、補正した前記濃度情報と前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度とから前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力する階調処理部、をさらに備え、
前記画像パッチ生成部は、
中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチをさらに生成し、
前記画質維持制御部は、
決定された前記適正露光量および前記適正パルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項９】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力する階調処理部、をさらに備え、
前記画像パッチ生成部は、
中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチをさらに生成し、
前記画質維持制御部は、
決定された前記適正露光量および前記適正パルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力する階調処理部、をさらに備え、
前記画像パッチ生成部は、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチとを生成し、
前記画質維持制御部は、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
決定された前記適正露光量および前記最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記露光部から出力される露光量は、前記感光体の半減露光量の２倍未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記露光部の露光ビーム径の平均は、７０μｍ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
画像データの中の微小点或いは細線の領域と、画素が所定の領域に連続して広がるソリッドパターンの領域とを識別する画像識別部をさらに備え、
前記画質維持制御部は、
前記画像識別部で識別された前記微小点或いは細線の領域に対しては、前記適正露光量を前記露光部に設定し、
前記画像識別部で識別された前記ソリッドパターンの領域に対しては、前記適正露光量および前期適正パルス幅を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
感光体と、
パルス幅変調された光信号を出力し、前記感光体を露光する露光部と、
前記感光体を現像し、前記感光体に現像画像を形成するする現像部と、
前記現像画像を被転写体に転写し、転写画像を形成する転写部と、
を具備する画像形成装置の画像形成方法において、
所定のパターンから構成される画像パッチを生成し、
前記感光体に形成される前記画像パッチの現像画像、又は、前記被転写体に形成される前記画像パッチの転写画像の濃度情報をセンサ部にて検出し、
検出した前記濃度情報に基づいて適正露光量と適正パルス幅とを決定し、
決定した前記適正露光量と前記適正パルス幅とを前記露光部に対して設定する、ステップを備えたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１５】
前記画像パッチを生成するステップにおいて、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、高濃度パターンを第２のパターンとする第２の画像パッチを生成し、
前記決定するステップにおいて、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
決定された前記適正露光量を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第２の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項１６】
前記画像パッチを生成するステップにおいて、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、高濃度パターンを第２のパターンとする第２の画像パッチを生成し、
前記決定するステップにおいて、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
前記最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて併せて検出される、前記第２の画像パッチの前記濃度情報、決定された前記適正露光量、及び前記第２のパターンに対して予め設定する第２の基準濃度から前記適正パルス幅を決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項１７】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力するステップ、をさらに備え、
前記画像パッチを生成するステップにおいて、
中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチをさらに生成し、
前記決定するステップにおいて、
決定された前記適正露光量および前記適正パルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法。
【請求項１８】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力するステップ、をさらに備え、
前記画像パッチを生成するステップにおいて、
中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチをさらに生成し、
前記決定するステップにおいて、
決定された前記適正露光量および前記適正パルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成方法。
【請求項１９】
中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、前記中間階調の濃度と前記中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブルとを具備し、入力される画像データの濃度に応じて前記濃度変換テーブルから前記中間階調パターンの１つを選択して前記露光部へ出力するステップ、をさらに備え、
前記画像パッチを生成するステップにおいて、
微小点或いは細線を第１のパターンとする第１の画像パッチと、中間階調の濃度を有する複数の第３の画像パッチとを生成し、
前記決定するステップにおいて、
最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される、前記第１の画像パッチの前記濃度情報に基づいて前記適正露光量を決定し、
決定された前記適正露光量および前記最大のパルス幅を前記露光部に設定したときに前記センサ部にて検出される前記第３の画像パッチの複数の前記濃度情報、および前記複数の第３の画像パッチに対して予め設定する複数の第３の基準濃度とから、前記濃度変換テーブルを補正する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項２０】
画像データの中の微小点或いは細線の領域と、画素が所定の領域に連続して広がるソリッドパターンの領域とを識別する、ステップをさらに備え、
前記設定するステップは、
前記画像識別部で識別された前記微小点或いは細線の領域に対しては、前記適正露光量を前記露光部に設定し、
前記画像識別部で識別された前記ソリッドパターンの領域に対しては、前記適正露光量および前期適正パルス幅を設定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および画像形成方法に係り、特に、電子写真プロセスを用いて画像形成する画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、トナーや感光体等の電子写真材料の特性が温湿度等の周囲環境の変動や装置の使用時間によって変化し、形成される画像の濃度が変動することが知られている。この結果、例えば、画像のハーフトーン濃度が変化したり、微小な点や線が同じサイズで再現できなくなったりする。
【０００３】
そこで、近年の画像形成装置においては、ハーフトーン濃度の変化を防止し、或いは微小な点や線の再現性を確保するために、画質調整機構が搭載されているものが多い。
【０００４】
画質調整機構の形態には、オープンループ制御によって画質の維持を図る方法、クローズド・ループ制御によって画質の維持を図る方法、或いはこれらを組み合わせた方法等を用いる形態がある。
【０００５】
オープンループ制御では、環境条件や装置の使用時間等をモニタし、予め画像形成装置内に設けられたテーブルによって、露光量等のプロセス条件を変更することによって画質を維持する。
【０００６】
一方、クローズド・ループ制御では、画像形成動作時以外の状態において、感光体上に所定の画像パッチの像を現像し、感光体または被転写体の近傍に設けられた、反射率センサや透過率センサ等によって、現像或いは転写された像のパッチ濃度を検出し、検出された濃度信号に基づいて、プロセス条件等を変更する。
【０００７】
このような、オープンループ制御やクローズド・ループ制御によって階調再現性と、細線や微小点の再現性を安定させることが広く行われており、一般的にこのような制御を「画質維持制御」と呼んでいる。
【０００８】
一般の電子写真装置のプロセスにおいては、感光体等の光導電体を一様に帯電処理した後に、現像したい像の濃度に応じた強度の光を感光体に照射し、光減衰により感光体表面の電位を減衰させて静電潜像を作成する。感光体に光を照射する手段、即ち、露光手段としては、レーザダイオードやＬＥＤが用いられる。
【０００９】
画質維持制御では、レーザダイオードやＬＥＤ等の露光量（露光パワー、或いは露光エネルギー密度）を制御する形態のものが多い。
【００１０】
一般に、感光体の半減露光量（帯電した感光体の電位を半分に減衰させるために必要となる露光量）の２〜４倍の露光量で露光を行うと、感光体の電位はほぼ完全に減衰し、露光量が多少変動しても感光体の電位はほとんど変化しない飽和減衰状態となる。このため、半減露光量の２〜４倍の露光量で露光を行うと、画素が孤立点ではなく連続している領域（以下、ベタ領域と言う場合がある）では安定した感光体の電位が得られる。
【００１１】
この現象を利用して、まず、感光体の帯電電位と現像バイアスを調整して、現像バイアスとベタ領域の電位との差（即ち、現像コントラスト）を調整することで、ベタ領域の濃度を決定する。
【００１２】
次に、階調再現性を調整する。階調再現性の調整には、レーザダイオードやＬＥＤ等の露光パワーを制御する方法や、ハーフトーンパターンの種類を変更する方法が用いられる。この他、感光体の帯電電位を微調整して階調再現性を調整する方法もある。
【００１３】
このような画質維持制御として、例えば、特許文献１には、帯電装置のグリッド電位と現像バイアス電位の組み合わせを変更することによってベタ領域の最大濃度を合わせた後、その組み合わせに対応した階調補正データに基づき露光量を制御する画質維持制御方法が開示されている。
【００１４】
また、特許文献２には、高濃度パターン検出値に基づき表面電位を制御した後に、低濃度パターンで露光量を制御する画質維持方法が開示されている。
【００１５】
また、特許文献３には、画質維持制御のために像担持体に形成する画像パッチの数を１つにまで減らした技術が開示されている。この技術は、予め装置側に２つ以上のテーブルを設けておき、中間階調をもつ１つの画像パッチ濃度を検出し、ベタ領域の濃度調整のための現像バイアス電位の調整を、検出した画像パッチ濃度値とテーブルから判断する。次に露光量について同じ画像パッチ濃度値と予め設けられたテーブルから判断して調整し、ハーフトーン濃度、および階調再現性を調整するというものである。
【００１６】
これらの技術は、いずれもベタ領域の濃度に対して、感光体の露光量を強く設定する（飽和減衰させて安定領域に設定する）ことを前提とするものであり、画像を安定させるという意味では、ロバスト性が強いプロセスであるといえる。また、このため、比較的簡単な方法で画質維持制御が実現できる。
【特許文献１】特開平３−２７１７６３号公報
【特許文献２】特開平６−８３１４９号公報
【特許文献３】特開２００６−１１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、近時の画像形成装置では、高画質化だけではなく、プロセス速度の高速化も強く求められている。
【００１８】
プロセス速度の高速化は、露光パワーを大きくし、単位面積あたりの露光エネルギーを確保することで実現できる。しかし、大出力のレーザやLEDは高コストであり、特にLEDでは高出力なものは発熱等の問題もあり、大型化してしまう。またレーザダイオードにおいても、高解像度化のためにアレイ化した場合は、出力に制約がある。
【００１９】
そこで、露光量（露光パワー）を低く抑えつつ、高画質な画像を高速に形成する技術が求められている。従来のような強い露光量（上述したような、感光体の半減露光量の２〜４倍程度で設定されている露光量）ではなく、低い露光量、例えば半減露光量の２倍以下の低い露光量で高画質な画像を形成する技術が必要となってくる。
【００２０】
露光量（露光パワー）が低いと、露光しても感光体の表面電位は十分減衰しきらず、飽和した電位状態ではなく中間的な電位状態となる。このため、露光量が変動すれば、ベタ領域の電位も敏感に変動し、ある意味では不安定となる。
【００２１】
一方、ベタ領域の電位が敏感に変動するという特徴を逆に利用し、現像コントラスト電位の調整を、露光量を変化させることにより実現する方法も知られている。
【００２２】
しかしながら、このような中間的な電位設定としたときの課題として、設定電位が露光量に対して敏感なことに起因して、細線や微小点の再現性が、露光量が強い場合に比べて悪化することがあげられている。これは以下のような理由による。
【００２３】
通常の露光工程では、速度やコスト等から、走査型の光学系装置が用いられている。例えばレーザビームを、主走査方向へはポリゴンミラーを用いて走査し、副走査方向については感光体を回転させて走査する。また、LEDのラインヘッドを用いた場合では、主走査方向のビーム走査は不要であるものの、副走査方向は感光体を回転させて走査する。このような走査光学系では、露光ビームの形状を理想的な矩形状とするのが難しく、ガウシアンビーム等のある程度の広がりを持った形状となる。
【００２４】
このような広がりを持った露光ビーム形状では、露光エネルギーがビーム幅方向に広がって分散してしまうため、特に微小点や細線を印字しようとした際に露光エネルギーのピーク値が低減してしまい、所望の電位まで感光体電位が減衰しない。
【００２５】
一方、広がりを持った露光ビーム形状でベタ領域の露光を行うと、隣接する画素間で、ビームのほぼ中央部分の露光エネルギーが重なり合うため、微小点や細線のような孤立点を印字する場合と比べると、感光体電位が大きく減衰する。このため、微小点や細線の感光体電位とベタ領域の感光体電位との間に大きな差が生じてしまう。
【００２６】
その結果、細線や微小点をくっきりと再現させようとするとベタ領域の濃度が異常に濃くなり、逆にベタ領域の濃度を適切なレベルに合わせようとすると、細線や微小点がかすれてしまう、という不安定性が生じてしまう。
【００２７】
さらに、細線や微小点の再現が不安定になると、ハーフトーンや階調の再現性も、従来の露光量を大きくした設定した場合に比べて不安定になりがちになり、従来のような画質維持制御方法では、十分な安定性を得ることが難しくなる。
【００２８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、露光量を低く設定しつつも、微小点や細線の濃度とベタ領域の濃度とを共に適切にかつ安定に設定することができる画像形成装置、および画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体と、パルス幅変調された光信号を出力し、前記感光体を露光する露光部と、前記感光体を現像し、前記感光体に現像画像を形成するする現像部と、前記現像画像を被転写体に転写し、転写画像を形成する転写部と、所定のパターンから構成される画像パッチを生成する画像パッチ生成部と、前記感光体に形成される前記画像パッチの現像画像、又は、前記被転写体に形成される前記画像パッチの転写画像の濃度情報を検出するセンサ部と、前記センサ部にて検出される前記濃度情報に基づいて適正露光量と適正パルス幅とを決定し、決定した前記適正露光量と前記適正パルス幅とを前記露光部に対して設定する画質維持制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成方法は、感光体と、パルス幅変調された光信号を出力し、前記感光体を露光する露光部と、前記感光体を現像し、前記感光体に現像画像を形成するする現像部と、前記現像画像を被転写体に転写し、転写画像を形成する転写部と、を具備する画像形成装置の画像形成方法において、所定のパターンから構成される画像パッチを生成し、前記感光体に形成される前記画像パッチの現像画像、又は、前記被転写体に形成される前記画像パッチの転写画像の濃度情報をセンサ部にて検出し、検出した前記濃度情報に基づいて適正露光量と適正パルス幅とを決定し、決定した前記適正露光量と前記適正パルス幅とを前記露光部に対して設定する、ステップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る画像形成装置および画像形成方法によれば、露光量を低く設定しつつも、微小点や細線の濃度とベタ領域の濃度とを共に適切にかつ安定に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に係る画像形成装置および画像形成方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３３】
（１）画像形成装置の構成
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の構成例を示す図である。画像形成装置１は、図１に示したように例えば、タンデム型のカラー複写機である。画像形成装置１は、スキャナ部２、画像処理部３、階調処理部２０、画質維持制御部４、画像パッチ生成部５、プロセスカートリッジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、中間転写ベルト（被転写体）１１、中間転写ローラ（転写部）１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、給紙部１３、記録紙転写部１４、定着部１５、排紙部１６を備えて構成されている。
【００３４】
スキャナ部２では、原稿を読み取って、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色の画像データを生成する。画像処理部３では、各画像データに対して、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色からＫ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の４印刷色への色変換処理が行われる他、各種の画像処理が行われる。
【００３５】
画像処理されたＫ信号用、Ｃ信号用、Ｍ信号用、およびＹ信号用は、階調処理部２０に入力される。階調処理部２０は、中間階調の濃度を表現する中間階調パターンのセットと、中間階調の濃度と中間階調パターンとを対応付ける濃度変換テーブル（階調カーブ）とを具備し、入力される画像データの濃度（階調数）に応じて濃度変換テーブルから中間階調パターンの１つを選択する。
【００３６】
選択された中間階調パターンは、画質維持制御部４を介してプロセスカートリッジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに入力される。画質維持制御部４の動作は、本発明のポイントに係るものであり、詳しく後述する。
【００３７】
プロセスカートリッジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、カラー印刷用の４色に対応するものであり、Ｋ信号用、Ｃ信号用、Ｍ信号用、およびＹ信号用の４つのプロセスカートリッジから構成されており、画像形成装置１から着脱可能な構造となっている。各プロセスカートリッジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、現像部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに内蔵されるトナーの色は異なっているものの、基本的な構成は何れも同じである。そこで、以下のプロセスカートリッジに関する説明では、符号に付されているａ、ｂ、ｃ、およびｄのサフィックスを省略して説明する。
【００３８】
プロセスカートリッジ６は、感光体７、現像部８、帯電装置１０を備えて構成されている。感光体７の表面は、帯電装置１０によって所定の電位に帯電され、露光部９から照射される光、例えばレーザ光によって静電潜像がその表面に形成される。静電潜像は、現像部８から供給されるトナーによって現像され、感光体７の表面には各トナー色に応じた現像画像が形成される。
【００３９】
感光体７に形成された現像画像は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に中間転写ベルト１１の上に重ねて転写され、Ｋ用の感光体７ａを通り過ぎた時点で４色が合成されたフルカラーのトナー画像が中間転写ベルト１１の上に形成される。
【００４０】
このトナー画像の濃度（或いは反射率）は、センサ部１２で検出され、後述する画質維持制御の処理に供される。
【００４１】
中間転写ベルト１１の上のトナー画像は、記録紙転写部１４において、給紙部１３から供給される記録紙に転写される。記録紙に転写されたトナー画像は、定着部１５において記録紙に定着され、排紙部１６から外部に排紙される。
【００４２】
（２）トナー画像の形成プロセス
プロセスカートリッジ６では、感光体７の表面にトナー画像を形成するが、画像の品質と言う観点では、トナー画像の濃度が非常に重要である。以下に、トナー画像の濃度が決まるメカニズムおよびその調整方法について説明する。
【００４３】
動作開始時の感光体の帯電バイアスや現像バイアス、露光量等は、オープン制御と呼ばれる予め画像形成装置１内に組み込まれたテーブルに従って決定される。これは主に装置内に設けられた温湿度センサや、感光体ドラム（感光体１０）の回転履歴カウンタや現像部８のカウンタ等の値を元に、トナーの帯電量の変化や各種材料特性の変化を予測して、各種設定値を変更するものである。
【００４４】
本実施形態に係るトナー画像の形成プロセスとして、次のような具体的な諸元を想定する。
【００４５】
例えば、感光体７は、負極性に帯電する有機系の積層型の感光体である。また、帯電装置１０は接触帯電ローラを用い、−８００ｖの直流電圧にピーク・ツー・ピーク値ACppが３ｋＶの交流電圧を周波数２ｋＨｚにて重畳する。その結果、感光体７の表面は、ほぼ均一に約−７８０ｖに帯電する。
【００４６】
現像部８は、トナーとキャリアを混合した２成分現像器を用いる。現像ローラはサンドブラスト処理されたマグローラであり、感光体に対して100〜800μｍの空隙をもって近接される。マグローラ上にはキャリアによるブラシが形成され、キャリアによってマグローラ上に運ばれたトナーはそこから感光体７へ現像される。現像バイアスは直流電圧−６５０ｖ程度に適宜のＡＣバイアスが重畳される。ＡＣの波形を矩形にしたり、Ｄｕｔｙ比を変更する等により、感光体７へのキャリア付着を防止したり、かぶりを減少させたうえで十分な現像濃度を確保したりする工夫が一般的に行われている。ここで感光体の半減露光量は０．１５nJ/cm2のものを用いる。この場合、例えば０．２ｎJ/cm2の光を照射すると、感光体の電位は−２８０ｖ程度に減衰する。また、現像コントラスト電位（露光後の感光体７の電位と現像バイアス電位との差）は−３７０ｖになる。
【００４７】
ここで、０．２ｎJ/cm2という露光量の設定値は、半減露光量０．１５nJ/cm2の約１．３倍であり、露光量対電位特性でみると、露光量の変化に対して電位の変化が大きな領域での設定となっている。
【００４８】
この状態で、例えばトナーの帯電量が−３０μＣ/g程度であるとすると、現像コントラストが高すぎて、トナーが多く現像されてしまい、ベタ領域の濃度Ｄが１．７近くになってしまう。なお、濃度Ｄは、トナー画像の反射率をＲとしたときに、Ｄ＝log（１／Ｒ）で定義される量である。
【００４９】
トナー付着量が多いとトナー消費量が増加してしまい、印刷コストが増加してしまうばかりでなく、定着部１５にも負担がかかり、定着不良等の画像欠陥が発生してしまう。
【００５０】
一方、例えば微小点を印字した場合では、先に説明したように露光エネルギーが露光ビームの幅方向に分散して、十分に感光体７の電位が減衰しない。
【００５１】
図２および図３は、露光後の感光体７の電位が、微小点とベタ領域とでどのようになるかを例示した図である。
【００５２】
図２（Ａ），図２（Ｂ）は、露光量（例えば、レーザ光のパワー）が強い場合の感光体の表面電位特性を示したものである。図２（Ａ）に示したように、設定露光量が強い（例えば、半減露光量の２〜４倍）の場合には、感光体７の電位はほぼ減衰しきり飽和減衰の領域となる。このため、図２（Ｂ）に示したように、ベタ領域（微小点が連続的に多数重なり合っている領域）においても、その電位は微小点の電位とそれ程大きく異ならない。
【００５３】
これに対して、図３（Ａ），図３（Ｂ）は、露光量が比較的弱い（例えば、半減露光量の２倍以下）場合の感光体の表面電位特性を示したものである。図３（Ａ）に示したように、設定露光量が弱い場合には、感光体７の電位は、飽和減衰領域に至らず、傾きをもった中間的な領域に設定されることになる。この結果、図３（Ｂ）に示したように、ベタ領域では、微小点が連続的に多数重なり合うことによって電位が大きく低下し、ベタ領域と孤立した微小点とでは、大きな電位差を持つことになる。
【００５４】
ベタ領域と微小点との電位差は、露光ビーム径が大きくなるほど顕著になる。
【００５５】
露光ビーム径が大きくなると、ビームのピークパワーが減少するため、微小点の電位が十分低下しきれなくなるためである。この結果、微小点の再現性が劣化することになる。
【００５６】
図４は、露光ビーム径を変化させた時の微小点の再現性を試験した結果を示すものである。
【００５７】
感光体の表面電位を−７８０ｖとし、現像バイアスのＤＣ成分を−６５０ｖとした際、ベタ領域のトナー付着量を0.6mg/cm2以下になるように現像コントラスト電位を−280ｖとした。そのときの微小点（径が約４２μｍの微小点で、600dpi分解能の１dotサイズに相当する微小点）の再現が安定して可能かどうかを、露光ビーム径を変えて観察した結果である。
【００５８】
測定値は微小点を２０個印字した際の平均径であり、ビーム径は主走査、副走査方向とも、ほぼ同じビーム径に調整したが、実際には主副それぞれの方向の平均値とした。これによると、露光ビーム径が70μｍ以上の領域では微小点が元々の径約４２μｍに比べると極端に小さくなっている。
【００５９】
この理由は、ベタ領域のトナー付着量（濃度）を一定にした場合、ビーム径が大きくなる程、微小点の電位が十分低下せず、微小点の濃度が低くなる。このため微小点が再現できない（微小点の像が形成されない）現象が発生し、平均値をとった場合、見かけ上、径の減少として現れることになるためである。
【００６０】
ただし、この場合は、装置に要求される微小点サイズを600dpi１dotサイズと考えており、例えば装置の解像度が1200dpiや2400dpiとなって、実際に信号によってはその単位まで印字することがありえる場合は、60μｍ未満のビーム径でも十分ではないことは明らかであり、例えば1200dpiの微小点を印字できる性能が必要な場合は、ビーム径は35μｍ以下であることが望ましいと考えられる。
【００６１】
図５には、感光体７の電荷輸送層の厚みをかえたときの試験結果を示す。積層感光体において電荷輸送層の厚みを増すと、露光後の電荷の拡散が大きくなり、ある意味ビーム径を大きくしたような効果がある。通常、電荷輸送層の厚みは15〜25μｍ程度のものが知られているが、高解像度化したい場合はより薄くする必要があり、一方、高感度にしたり、寿命を長くしたりするためには厚くした方が有利である。
【００６２】
図５は、ビーム径を55μｍとして試験した場合の結果であるが、600dpi１dotの微小点の径は、電荷輸送層の厚みが17μｍ程度では問題はないが、20μm以上では微小点再現が急激に悪化していることがわかる。
【００６３】
上述したように、露光量を低く設定する（半減露光量の２倍以下）ことは消費電力の観点や、半導体レーザ等の露光用デバイスの小型化の観点からは有利であるものの、微小点や細線（以下、微小点等という）とベタ領域との露光後の感光体電位差が大きくなり（図３Ｂ参照）、この結果、微小点等とベタ領域との画像の濃度差が大きくなり、双方を適正な濃度に設定することが困難となってくる。
【００６４】
特に、露光ビーム径が比較的大きな場合や、感光体の電荷輸送層の厚みが大きな場合にこの現象は顕著になってくる。
【００６５】
本発明のポイントは、環境変化や経年変化に伴う電子材料（トナーや感光体等）の特性変化を補正する画質維持制御において、上記の微小点等とベタ領域との濃度の双方を適正な値に調整することができる画質維持調整方法を提供する点にある。以下にその内容を説明する。
【００６６】
（３）画質維持制御方法（第１の実施形態）
図６は、第１の実施形態に係る画質維持制御方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【００６７】
まず、ステップＳＴ１にて、いわゆるオープンループ制御によって、基準露光量Ａ，感光体帯電電位、現像バイアス、およびトナー濃度を設定する。
【００６８】
これらのプロセス諸元は、製造時の調整段階で適正値に調整されるが、前述したように環境変化や経年変化によって電子材料の特性が変化する。この特性変化を補うために、上記のプロセス諸元をまず、オープンループ制御によって補正する。
【００６９】
具体的には、例えば、製造時の調整段階を基準値「１」とした補正係数テーブルを画像形成装置１に保有させ、この補正係数を前記のプロセス諸元に乗じることで補正する。
【００７０】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）はそれぞれ、製造調整時の相対湿度、温度を基準値「１」としたときの補正係数の一例を示すグラフである。また、図７（Ｃ）は、経過時間を現像記録紙の枚数でカウントして補正係数を定める例を示している。
【００７１】
第１の実施形態では、オープンループ制御によって設定した感光体帯電電位、現像バイアス、およびトナー濃度は固定し、そのうえで、微小点等とベタ領域との濃度の双方が適正値となるように、露光量およびＰＷＭ値（パルス幅）を決定する形態としている。
【００７２】
露光量は、レーザ光等の単位面積あたりのエネルギーで規定されるが、レーザパワーで規定しても良い。また、ＰＷＭ値は、レーザ光等をパルス幅変調するときのパルス幅の絶対値で規定してもよいし、最大パルス幅に対する比で規定してもよい。１画素あたりのパルス幅を８ｂｉｔで表現すると１画素の全領域がオンとなる最大パルス幅は２５５となる。最大パルス幅に対する比でＰＷＭ値を規定した場合、ＰＷＭ値は、例えば，ＰＷＭ（ｎ／２５５）（n＝０〜２５５）という表記で表現する。
【００７３】
ステップＳＴ２乃至ステップＳＴ４は、微小点に対する適正露光量を決定するステップである。本実施形態では、微小点の濃度の設定は、ＰＷＭ値を最大のＰＷＭ（２５５／２５５）に設定し、露光量の設定のみで微小点の濃度を設定する形態としている。
【００７４】
このため、ステップＳＴ２では、まず、ＰＷＭ値をＰＷＭ（２５５／２５５）に設定している。次に、微小点のパターン（第１のパターン）からなる画像パッチ（第１の画像パッチ）を、例えば３種類の露光量で印字する。
【００７５】
この微小点のパターンは、微小点の濃度を決定するときに基準となるパターンであり、画像パッチ生成部５（図１参照）で生成される。図８にその一例を示す。
【００７６】
図８に示した例では、６００dpiの解像度における１画素の大きさである、約４２μｍ四方の画素が縦横に所定の間隔で配列されているパターンを、微小点のパターンとしている。
【００７７】
このパターンを３種類の異なる露光量で印字し、中間転写ベルト１１の上に、濃度の異なる３つのトナー画像パッチを形成する。このときの露光量としては、例えば、ステップＳＴ１で設定した基準露光量Ａを中心にした前後各１点の濃度とする。例えば、基準露光量Ａ×０．９、基準露光量Ａ×１．０、基準露光量Ａ×１．１、の３種類の露光量で印字する。
【００７８】
ステップＳＴ３では、中間転写ベルト１１の上に形成された３つの画像パッチの濃度をセンサ部１２で検出する。或いは、反射率を測定し、反射率から濃度に変換しても良い。
【００７９】
次にステップＳＴ４では、予め設定してある微小点のパターンに対する基準濃度（第１の基準濃度）と検出された３つの濃度とから、基準濃度となるべき露光量、即ち適正露光量を算出、決定する。
【００８０】
図９は、適正露光量の算出、決定方法の概念を説明する図である。図９中、３つの黒丸が検出された濃度である。３つの検出濃度から、現在の環境や経過時間における実際の露光量対濃度の関係を、例えば線形回帰法によって求め、基準濃度に対する適正露光量Ｂを決定することができる。
【００８１】
ここまでの段階で、微小点を適正な濃度で印字するための適正露光量Ｂが決定されたことになる。
【００８２】
ステップＳＴ５からステップＳＴ８は、ベタ領域に対する濃度が適正な値となるように決定するステップである。ベタ領域の濃度は、露光量を適正露光量Ｂに固定した上で、ベタ領域の濃度が基準濃度（第２の基準濃度）となるようにＰＷＭ値を適正値に設定する。
【００８３】
ステップＳＴ５では、ステップＳＴ１で設定したオープンループ制御値（感光体帯電電位、現像バイアス、トナー濃度）と、ステップＳＴ４で決定した適性露光量Ｂ，および補正テーブルから、基準ＰＷＭ値Ｃを算出する。
【００８４】
次に、ステップＳＴ６では、露光量を適正露光量Ｂに設定した後、高濃度パターン（第２のパターン）の画像パッチ（第２の画像パッチ）を３つの異なるＰＷＭ値で印字する。ここで、高濃度パターンとは、画素が縦横に連続するパベタパターンや、このベタパターンに近似する濃度の高いパターンのことであり、画像パッチ生成部５で生成されるものである。以下の説明では、高濃度パターンとしてベタパターンを例にとって説明する。
【００８５】
また、設定するＰＷＭ値としては、例えば、ステップＳＴ５で設定した基準ＰＷＭ値Ｃを中心にした前後各１点のＰＷＭ値とする。例えば、基準ＰＷＭ値Ｃ×０．９、基準ＰＷＭ値Ｃ×１．０、基準ＰＷＭ値Ｃ×１．１、の３種類のＰＷＭ値とする。
【００８６】
ステップＳＴ７では、３つの異なるＰＷＭ値で印字された画像パッチの濃度を検出する。
【００８７】
ステップＳＴ８では、適正露光量Ｂの算出、決定と同様な方法により、ベタ領域に対する基準濃度と検出された３つの濃度とから、図１０に示したように、適正ＰＷＭ値Ｄを算出し、決定する。
【００８８】
このようにして決定された適正露光量Ｂと適正ＰＷＭ値とを用いて、実際に画像を印刷する処理を図１１に示す。
【００８９】
まず、ステップＳＴ１１では、対象画素が微小点（或いは細線）の画素であるのか、ベタ領域の画素であるのかを判定する。例えば、対象画素のＸ方向、Ｙ方向の上下左右の隣接する画素にひとつでもレベルがゼロの画素がある場合には、微小点（或いは細線）の画素であると判定する。これ以外の場合には、ベタ領域の画素であると判定する。
【００９０】
微小点（或いは細線）の画素に対しては、露光量を最適露光量Ｂに設定すると共に、ＰＷＭ値を最大のＰＷＭ（２５５／２５５）に設定し（ステップＳＴ１２）、その画素を印刷する（ステップＳＴ１４）。
【００９１】
一方、対象画素がベタ領域の画素であると判定された場合には、露光量を適正露光量Ｂに設定すると共に、ＰＷＭ値を適正ＰＷＭ値に設定し（ステップＳＴ１３）、その画素を印刷する（ステップＳＴ１４）。この処理を総ての画素に対して行う（ステップＳＴ１５）。
【００９２】
図１２は、上記の処理を用いて印刷した画像の一例を示すものである。濃い色の画素が微小点（或いは細線）の画素と判定された画素であり、最適露光量Ｂと最大のＰＷＭ（２５５／２５５）で印刷される。また、薄い色の画素がベタ領域の画素と判定された画素であり、最適露光量Ｂと適正ＰＷＭ値Ｄ（最大のＰＷＭ（２５５／２５５）よりも小さなＰＷＭ値であり、例えばＰＷＭ（２００／２５５））で印刷される。
【００９３】
この結果、微小点（或いは細線）は、微小点用の基準濃度によってしっかり再現されると共に、ベタ領域の濃度は濃くなりすぎず、ベタ領域用の基準濃度となるように印刷される。
【００９４】
なお、図１２に示したように、この方法によればベタ領域の外縁の濃度が内部よりも濃く設定されるため、ベタ領域の輪郭が強調されたくっきりとした画像が形成されるという効果もある。
【００９５】
（４）画質維持制御方法（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る画質維持制御方法は、第１の実施形態（図６に示したフローチャート）を簡略化した方法である。
【００９６】
第１の実施形態では、最初に微小点用の画像パッチを印字して適性露光量Ｂを決定し、次に決定された適性露光量Ｂを用いてベタパターンの画像パッチを印字して適性ＰＷＭ値Ｄを決定するという、２つの印字ステップを用いている。
【００９７】
また、２つの各印字ステップでは、露光量やＰＷＭ値を異なる複数の値に設定して得られた複数の濃度から適正露光量Ｂと適正ＰＷＭ値Ｄを決定する処理である。
【００９８】
これに対して、第２の実施形態では、微小点用の画像パッチとベタパターンの画像パッチを１回の印字ステップで印字する形態としている。また、その際に設定する露光量やＰＷＭ値も複数ではなく、１つの設定値としている。
【００９９】
図１３は、第２の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャートである。
【０１００】
まず、ステップＳＴ２１では、オープンループ制御によって、基準露光量Ａ，基準ＰＷＭ値Ｃ、感光体帯電電位、現像バイアス、およびトナー濃度を設定する。
【０１０１】
次に、このオープンループ制御で設定した基準露光量Ａと最大のＰＷＭ（２５５／２５５）を用いて微小点のパターンを中間転写ベルト１１に印字し、中間転写ベルト１１に画像パッチＰ１１を形成する（ステップＳＴ２２）。
【０１０２】
併せて、オープンループ制御で設定した基準露光量Ａと基準ＰＷＭ値Ｃとを用いてベタパターンを中間転写ベルト１１に印字し、中間転写ベルト１１に画像パッチＰ１２を形成する（ステップＳＴ２３）。
【０１０３】
ステップＳＴ２４では、印字された画像パッチＰ１１と画像パッチＰ１２の濃度を検出する。
【０１０４】
ステップＳＴ２５では、検出された画像パッチＰ１１の濃度、微小点再現に必要な基準濃度（第１の基準濃度）、および環境や使用時間を補正するために予め保有する複数の補正カーブから適正露光量Ｂを算出、決定する。
【０１０５】
図１４は、ステップＳＴ２５の内容の概念を説明する図である。露光量対濃度特性は、使用環境や使用時間によって異なってくる。そこで使用環境や使用時間毎に複数の補正カーブ（補正情報）を予め、画質維持制御部４に保有させておく（図１４の例示では、（１）、（２）、（３）の３つの補正カーブを保有している）。そして、別途保有する温湿度センサや使用時間カウンタ等から、現在の環境に最も近い補正カーブ、例えば、補正カーブ（３）を選択する。
【０１０６】
一方、ステップＳＴ２４において、設定露光量（この場合、基準露光量Ａ）に対する濃度が検出されている（図１４では、この検出濃度を黒丸で示している）。この検出濃度を用いて、現在の環境に最も近い補正カーブ、例えば、補正カーブ（３）をさらに補正する。例えば、補正カーブ（３）に黒丸が重なるように補正カーブ（３）をシフトさせて補正カーブ（３）’（破線の補正カーブ）を生成する。この補正カーブ（３）’を用いて、基準濃度（第１の基準濃度）に対応する適正露光量Ｂを決定する。
【０１０７】
次に、ステップＳＴ２５において、画像パッチＰ１２の検出濃度、ベタパターンに対する基準濃度（第２の基準濃度）、および環境や使用時間の補正カーブを用いて準適正ＰＷＭ値Ｄ'を算出する。
【０１０８】
準適正ＰＷＭ値Ｄ'の算出の概念を図１５に示す。基本的な考え方は、図１４における適正露光量Ｂの求め方と同様である。使用環境や使用時間毎に複数の補正カーブ（補正情報）を予め、画質維持制御部４に保有させておく（図１５の例示では、（１）、（２）、（３）の３つの補正カーブを保有している）。そして、別途保有する温湿度センサや使用時間カウンタ等から、現在の環境に最も近い補正カーブ、例えば、補正カーブ（１）を選択する。
【０１０９】
一方、設定ＰＷＭ値（この場合、基準ＰＷＭ値Ｃ）に対する濃度が検出されている（図１５でも、この検出濃度を黒丸で示している）。この検出濃度を用いて、現在の環境に最も近い補正カーブ、例えば、補正カーブ（１）をさらに補正する。例えば、補正カーブ（１）に黒丸が重なるように補正カーブ（１）をシフトさせて補正カーブ（１）’（破線の補正カーブ）を生成する。この補正カーブ（１）’を用いて、基準濃度（第２の基準濃度）に対応する準適正ＰＷＭ値Ｄ'を算出する。
【０１１０】
最後に、ステップＳＴ２７において、準適正ＰＷＭ値Ｄ'から適正ＰＷＭ値Ｄに変換する。第１の実施形態では、適正露光量Ｂを決定した後に、この適正露光量Ｂを用いてベタパターンの画像パッチ１２を形成し、その濃度に基づいて適正ＰＷＭ値Ｄを決定していた。
【０１１１】
これに対して、第２の実施形態では、ステップＳＴ２３で印字されるベタパターンの画像パッチ１２は、適正露光量Ｂではなく、オープンループ制御で設定した基準露光量Ａである。そこで、この補正をしておく必要がある。  
準適正ＰＷＭ値Ｄ'から適正ＰＷＭ値Ｄへの補正は、例えば次の変換式、
適正ＰＷＭ値Ｄ＝（準適正ＰＷＭ値Ｄ'）（適正露光量Ｂ／基準露光量Ａ）、
を用いて補正する。  
このようにして、適正ＰＷＭ値Ｄが決定される。
【０１１２】
第２の実施形態に係る画質維持制御方法は、図１４、図１５に示した補正カーブを使用する点や、上記の変換式を用いる点において、第１の実施形態に比べると若干精度は劣るものの、微小点のパターンとベタパターンとを同時に印字し、かつその際の設定露光量や設定ＰＷＭ値を複数ではなく、１つとすることによって、短期間で適正露光量Ｂと適正ＰＷＭ値Ｄを決定することができる。
【０１１３】
（５）画質維持制御方法（第３の実施形態）
第１の実施形態と第２の実施形態との間で中間的な選択も可能である。例えば、次のような選択肢がある。  
(a-1)最初に微小点のパターンを印字して適性露光量Ｂを決定し、次に、適正ＰＷＭ値Ｄを、適正露光量Ｂを用いて形成した画像パッチから求める。  
(a-2)微小点のパターンとベタパターンとを、オープンループ制御値の基準露光量Ａと基準ＰＷＭ値Ｃとを用いて並列して形成した画像パッチから適正露光量Ｂと準適正ＰＷＭ値Ｄ’とを求め、その後準適正ＰＷＭＤ’を適正ＰＷＭ値Ｄに補正する。  
(b-1)適正露光量Ｂを、複数の検出濃度から線形回帰法等を用いて決定する。  
(b-2)適正露光量Ｂを、１つの検出濃度と補正カーブとを用いて決定する。  
(c-1)適正ＰＷＭ値Ｄ（又は準適正ＰＷＭＤ’）を、複数の検出濃度から線形回帰法等を用いて決定する。  
(c-2)適正ＰＷＭ値Ｄ（又は準適正ＰＷＭＤ’）を、１つの検出濃度と補正カーブとを用いて決定する。
【０１１４】
図１６に示した、第３の実施形態に係る画質維持制御方法は、上記の選択肢のうち、(a-2)、（b-1）、（c-1）を選択した画質維持制御方法である。細部の説明は重複するため省略する。
【０１１５】
ちなみに、第１の実施形態は、上記の選択肢のうち、(a-1)、（b-1）、（c-1）を選択した画質維持制御方法であり、第２の実施形態は、(a-2)、（b-2）、（c-2）を選択した画質維持制御方法である。
【０１１６】
（６）画質維持制御方法（第４の実施形態）
第１の実施形態乃至第３の実施形態では、微小点の濃度とベタ領域の濃度とを夫々基準の濃度に維持設定するために、適正露光量Ｂと適正ＰＷＭ値を決定した。ここまでの「濃度」の議論は、いずれも画素信号のレベル（以下、階調値という）が最大のときのものである。即ち、画素信号の階調値を８ビットで表現したときに、「階調値２５５に対する濃度」であった。
【０１１７】
以下に説明する第４、および第５の実施形態は、中間階調（階調値０〜２５５）の濃度を適正に維持設定する方法に関するものある。
【０１１８】
階調値は、通常中間階調パターンを用いて実現している。例えば、階調値０〜２５５に対して、２５６種類の異なる中間階調パターンを保有し、画素の階調値に応じてこれらの複数の中間階調パターンの中から１つの中間階調パターンを選択して、画素画像を形成する。本実施形態においてもこの手法を採用している。
【０１１９】
中間階調の濃度も、当然ながら使用環境や使用時間の影響を受ける。このため、当初設定した階調カーブ（階調値対濃度特性）を維持するためには、画質維持制御が必要となってくる。
【０１２０】
図１７のフローチャート、および図１８は、中間階調をクローズド・ループ制御によって維持制御するための処理の例を示すものである。
【０１２１】
まず、ステップＳＴ４１にて、第１乃至第３の実施形態において既に決定された適正露光量Ｂ，および適正ＰＷＭ値Ｄを設定する。
【０１２２】
次に、例えば、2種の中間階調パターン（８０／２５５）、（１６０／２５５）に対応する中間階調画像パッチＰ２１、Ｐ２２を中間転写ベルト１１に形成する（ステップＳＴ４２）。
【０１２３】
そして、中間階調画像パッチＰ２１、Ｐ２２の濃度を検出する（ステップＳＴ４３）。
【０１２４】
次に、検出された中間階調画像パッチＰ２１、Ｐ２２の濃度、白地の濃度、およびベタパターンの濃度から、現状の予想階調カーブＣ１を作成する（ステップＳＴ４４）。ここで、ベタパターンの濃度は、第１乃至第３の実施形態のときに得られる濃度を用いてもよいし、或いは中間階調画像パッチＰ２１、Ｐ２２を形成するときにベタパターン（中間階調パターン（２５５／２５５）に相当するパターン）を併せて形成し、その濃度を検出する形態でも良い。
【０１２５】
次に、予想階調カーブＣ１と目標階調カーブＣ０とを比較し、Ｃ１がＣ０となるような補正階調カーブＣ２を作成する（ステップＳＴ４５）。
【０１２６】
次に、Ｃ１にＣ２を適用して、中間階調パターンを変更することにより、実際に使用する階調カーブＣ３を決定する。
【０１２７】
（７）画質維持制御方法（第５の実施形態）
図１９および図２０は、第５の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート、および説明図である。図１９に示すフローチャートは、微小点の濃度を維持する適正露光量Ｂの決定と、階調カーブＣ３の決定とを行う処理を示している。
【０１２８】
ステップＳＴ５１からステップＳＴ５４までの処理は、第１の実施形態にかかる処理（ステップＳＴ１からステップＳＴ４）と同じ処理であり、これらの処理で微小点の濃度が基準濃度となるような適正露光量Ｂが決定される。
【０１２９】
ステップＳＴ５５では、適正露光量Ｂを用いて、例えば３種の中間階調パターン（６４／２５５）、（１１２／２５５）、（１６０／２５５）を印字し、３種の中間階調画像パッチＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３を中間転写ベルト１１に形成する。
【０１３０】
次に、ステップＳＴ５６で、これらの中間階調画像パッチＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３の濃度を検出する。
【０１３１】
ステップＳＴ５７では、検出された中間階調画像パッチＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３の濃度、白地の濃度、およびベタパターンの濃度から現状の予想階調カーブＣ１を作成する。
【０１３２】
次のステップＳＴ５８では、予想階調カーブＣ１と目標階調カーブＣ０とを比較し、Ｃ１がＣ０となるような補正階調カーブＣ２を作成する。
【０１３３】
次に、Ｃ１にＣ２を適用して、中間階調パターンを変更することにより、実際に使用する階調カーブＣ３を決定する。
【０１３４】
図１９のフローチャートからわかるように、第５の実施形態では、ベタ領域の濃度が基準となるような適正ＰＷＭ値の決定をスキップしている。従って、ＰＷＭ値としては、オープンループ制御値である基準ＰＷＭ値Ｃを使用することになる。
【０１３５】
この結果、中間階調パターンとしてベタパターン（階調値（２５５／２５５））を使用したときは、ベタパターンの基準濃度よりも濃くなってしまう場合がある（図２０参照）。
【０１３６】
しかしながら、図２０からわかるように、ベタパターンの基準濃度（第２の基準濃度）に対応する階調値が、例えば（１６０／２５５）であったとすると、中間階調パターンを選択する階調値の最大値を（１６０／２５５）に制限することで、必要以上に高い濃度となることを避けることができる。
【０１３７】
第５の実施形態によれば、階調カーブを補正することによって、ＰＷＭ値を基準ＰＷＭ値Ｃから変更することなく、ベタ領域の濃度を調整するものであり、ベタ領域を印字しても実際には中間階調パターンとして印字されるようにするものである。パターンはベタパターンではなくてもトナー付着量はベタ並かそれ以上あるために、所望のベタ濃度を出すことができるのである。
【０１３８】
ただし、第４の実施形態とは異なって、見掛けの階調数が２５５階調から、例えば、１６０階調に減少してしまう。この場合、１６０階調を見かけ上２５５階調となるような対応付け処理を別途設けておけばよい。
【０１３９】
第５の実施形態のメリットは、微小点、細線再現のための適正露光量Ｂを決定した後は、ベタ領域の濃度調整と中間階調補正までを一括で行えるので、制御時間の短縮が可能であることがあげられる。
【０１４０】
（８）比較試験
図２１に、上述した画質維持制御を行った場合と行わなかった場合とで、環境条件や、使用時間による階調安定性や微小点の再現性を比較した結果を示す。
【０１４１】
試験No１〜10においては、露光量を手動により可変させて、孤立点（微小点）の再現性とベタ領域の濃度（ソリッドベタ濃度）とを比較した。
【０１４２】
ソリッドベタ濃度は、ほぼ現像コントラスト電位により決まるため、試験No1,2,4,6,7,9,10ではほぼ同じ値（300v）となるように、感光体の帯電電位等を調整した。微小点の再現性は、600dpi（径42μｍ）１dotの孤立点が再現できるかどうかを、○＝良好、△＝かすれているが概ね判別はできる状態、×：再現できず、の３レベルで拡大して肉眼により評価した。
【０１４３】
その結果、感光体の半減露光量の２倍の露光量をほぼ境にして、露光量が大きければ微小点再現性は良好になり、小さければ再現できなくなることがわかる。またNo3,5,8では、微小点の再現が○（良好）になるように、帯電電位と現像バイアスをかえて、現像コントラストを他に比べてあげてみたところ、露光量が半減露光量の２倍以下においても良好に微小点が再現できている。しかしソリッドベタ濃度は、いずれも1.6以上となり、ソリッドベタのトナー現像量が必要以上に多くなってしまった。
【０１４４】
これに対して、本実施形態を適用した場合を試験No11以降に示す。基本的には帯電電位を-780〜-800vとし、現像バイアスは-650〜-670vと設定した。
【０１４５】
試験No11は、図８に示すような微小点パッチを、露光量を３段階（0.27、0.3、0.33μJ/cm2）にて印字し、センサにより反射率を検出し、濃度値に変換した。
【０１４６】
一方、微小点再現が十分にできた場合の図８のパターンの基準濃度（第１の基準濃度）は0.4である。これに対して、センサで検出された濃度値は、0.35、0.39、0.43であったため、基準濃度になるための適正露光量は0.31μJ/cm2と演算される。
【０１４７】
適正露光量の設定により、まず微小点の再現性が確保された後、次はベタパッチを印字するが、ＰＷＭ値をＰＷＭ（１６８／２５５）、ＰＷＭ（２００／２５５）、ＰＷＭ（２３２／２５５）の３種類としたところ、目標濃度である1.5に対して、センサの検出値は1.25、1.5、1.6となった。これによりソリッド部の適正ＰＷＭ値はＰＷＭ（２００／２５５）と演算される。
【０１４８】
これらの適正露光量、適正ＰＷＭ値を用いて、図１１に示した印刷処理を行い、濃度と測定したところ、試験No.11では、感光体の半減露光量の２倍未満の露光量にて、微小点再現が○（良好）で、かつソリッドベタも適正な濃度（1.5）を得ることができた。
【０１４９】
なお、ソリッド濃度の目標値は、ここでは1.5としているが、これは装置の仕様によって、任意に設定できる。近年のプリンタではベタ濃度を1.3程度にしている場合も多く、このような条件では、さらに微小点再現とソリッドベタ濃度の両立が難しいので、本発明が効果的である。
【０１５０】
試験No.12〜19は、微小点パッチとベタパッチの数をそれぞれ減らした場合である。パッチ数を減らしても、演算する際の精度は低下することは予想されるものの、ほぼ試験No11と同等の結果が得られており、効果があることがわかる。パッチ１点の場合は、正確な予想が難しいが、例えば温湿度センサにより多湿環境と判断された場合は、予め光量を下げた設定で露光するようにしておき、さらに目標値からの乖離が大きくても、補正する光量を低温低湿環境に比べて少なくするように補正係数を予め数種類決めておくとよい。
【０１５１】
試験No20〜23は、上記のパッチ印字による露光量とソリッド部のPWM値の補正を、それぞれのパッチをほぼ同時に印字して制御した場合であるが（第２の実施形態に相当）、これも記述したような方法で行ったところ、微小点再現とソリッドベタ濃度の両立が達成できた。また、試験No20〜23では、さらに中間階調パターンによる階調補正制御を加えて実施した。この場合でも、環境を変えたときの中間階調濃度の変動も、最大値で±0.06以内に抑えることができた。
【０１５２】
試験No24、25はソリッド部分のＰＷＭ値を変更せずに、微小点が再現可能な露光量を決定した後に、パターンによる階調補正を実施し、ソリッドベタをベタとして扱わないことで、適正ベタ濃度（1.5）を得たものである（第５の実施形態に相当）。
【０１５３】
このときのベタ領域は、常温常湿環境において、階調値（196/255）程度になっておりベタパターンではないものの、濃度的には中間階調パターンの安定性も含めて良好に制御ができた。
【０１５４】
本実施形態に係る画像形成装置１によれば、露光量を従来に比べて低く設定した場合であっても、環境変動や使用時間にかかわらず、微小点や細線の再現性を良好に保ちつつ、かつベタ領域の濃度の安定性も確保できる。また、安定した階調再現性を長期間維持することが可能となるため高画質を維持できる。
【０１５５】
また、露光量を従来に比べて低減できるため、装置の高速化と低コスト化に貢献できる。
【０１５６】
さらに、装置の低コスト化のために露光ビーム径を大きくした場合であっても、また、感光体の有機感光体の長寿命化のために電荷輸送層の厚みを大きくした場合であっても、画質を劣化させることなく使いこなすことができるため、さらなる低コスト化が実現できる。
【０１５７】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成例を示す図。
【図２】露光量の設定が大きな場合における、微小点とベタ領域の感光体電位の関係を示す図。
【図３】露光量の設定が小さな場合における、微小点とベタ領域の感光体電位の関係を示す図。
【図４】微小点の再現性と露光ビーム径との関係の一例を示す図。
【図５】微小点の再現性と感光体の電荷輸送層の厚みとの関係の一例を示す図。
【図６】第１の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート。
【図７】オープンループ制御に用いる補正係数の一例を示す図。
【図８】微小点のパターンの一例を示す図。
【図９】第１の実施形態における適正露光量の決定方法を説明する図。
【図１０】第１の実施形態における適正ＰＷＭ値の決定方法を説明する図。
【図１１】決定された適正露光量、および適正ＰＷＭ値を用いて画像を印刷する処理の一例を示す図。
【図１２】微小点およびベタ領域の印刷状態の一例を示す図。
【図１３】第２の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート。
【図１４】第２の実施形態における適正露光量の決定方法を説明する図。
【図１５】第２の実施形態における適正ＰＷＭ値の決定方法を説明する図。
【図１６】第３の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート。
【図１７】第４の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート。
【図１８】第４の実施形態における階調カーブの補正方法の一例を説明する図。
【図１９】第５の実施形態に係る画質維持制御方法の処理例を示すフローチャート。
【図２０】第５の実施形態における階調カーブの補正方法の一例を説明する図。
【図２１】比較試験の結果を示す表。
【符号の説明】
【０１５９】
１  画像形成装置
２  スキャナ部
３  画像処理部
４  画質維持制御部
５  画像パッチ生成部
７  感光体
８  現像部
９  露光部
１２  センサ部
１４  記録紙転写部
１７  中間転写ローラ（転写部）
２０  階調処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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