(57)【要約】【課題】装置本体に対し着脱可能に構成された現像器内のトナーを使用してトナー像を形成する画像形成装置およびその制御方法において、特性の異なる種々のトナーを使用可能としながら、安定かつ良好な画像品質で画像を形成する。【解決手段】パッチ画像として多階調のトナー像を形成して濃度センサ６０によりその濃度を検出し、その結果に基づいて、階調補正に適用する階調補正テーブルの内容を更新する。中間転写ベルト上で検出された濃度は、ＯＤ値変換テーブル１２４により最終的な画像濃度に換算された上で制御に供される。ＯＤ値換算テーブル１２４に格納されるデータは、現像器に設けられたメモリから読み出されたものであるので、現像器ごとに個別にデータを設定することで種々のトナーを使用することができる。【選択図】図３
2007225981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に対し着脱自在に構成された現像器に貯留されたトナーを使用して像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写定着させることで前記記録材に画像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により前記像担持体上に形成されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段により検出された前記像担持体上におけるパッチ画像の濃度を記録材上の画像濃度に換算処理する換算手段と、
前記換算手段による換算結果に基づいて前記像形成手段による画像形成動作の動作条件を調整することで、前記記録材上の画像濃度を制御する制御手段と
を備え、
前記現像器には当該現像器に貯留されたトナーの属性に関する属性情報を記憶する記憶手段が設けられており、前記換算手段による前記換算処理の換算処理特性は、前記記憶手段から読み出された前記属性情報に基づいて設定される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記換算手段による換算処理特性として、互いに特性の異なる複数種の換算処理特性が予め用意されており、前記換算手段は、それらの換算処理特性のうち前記属性情報に基づいて選択した一の換算処理特性で前記換算処理を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記換算手段による換算処理特性として、標準換算処理特性が予め用意されており、前記換算手段は、前記標準換算処理特性を前記属性情報に基づいて補正した補正換算処理特性で前記換算処理を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記属性情報は、当該現像器に貯留されたトナーに適合する前記換算処理特性を表したものであり、前記換算手段は、前記属性情報により表される換算処理特性で前記換算処理を実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記換算手段は、前記像担持体上における画像濃度と前記記録材上における画像濃度との対応関係を表す換算テーブルに基づいて前記換算を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記憶手段には、当該現像器に貯留されたトナーの特性の経時変化に対応して、前記換算手段による換算処理特性を変更すべきタイミングを示すタイミング情報がさらに記憶されており、
前記換算手段は、前記記憶手段から読み出された前記タイミング情報に基づいて、前記換算処理特性を変更する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記換算手段による換算結果に基づいて、装置の階調補正特性を制御する請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
装置本体に対し着脱自在に構成された現像器に貯留されたトナーを使用して像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写定着させることで前記記録材に画像を形成する画像形成装置の制御方法において、
前記現像器に記憶手段を設けて当該現像器に貯留されているトナーの属性に関する属性情報を前記記憶手段に記憶する工程と、
前記像担持体上にパッチ画像としてのトナー像を形成するともにその濃度を検出する工程と、
前記像担持体上における濃度検出結果を前記記録材上の画像濃度に換算処理する工程と、
前記換算処理の結果に基づいて前記像形成手段による画像形成動作の動作条件を調整することで、前記記録材上の画像濃度を制御する工程と
を備え、
前記換算処理の換算処理特性は、前記記憶手段から読み出した前記属性情報に基づいて設定する
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、装置本体に対し着脱可能に構成された現像器内のトナーを使用してトナー像を形成する画像形成装置の濃度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタおよびファクシミリ装置などトナーを使用して画像を形成する画像形成装置においては、トナーを使用して所定のパッチ画像を形成してその濃度を検出し、濃度検出結果に基づいて画像形成条件を制御する濃度制御動作を実行することによって、安定した画像品質が得られるように構成される。例えば、特許文献１に記載の技術では、中間的な像担持体である中間転写ベルト上で検出される濃度検出結果と、最終的な記録材上に定着された画像の光学濃度とが必ずしも一致しないことに鑑みて、中間転写ベルト上において検出された濃度検出結果を換算テーブルにより記録材上の画像濃度に換算し、その換算結果を使って装置の階調補正特性を決定している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１６２４２号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、中間転写ベルト上の濃度検出結果と、記録材上の画像の光学濃度とは１対１に対応付けられて換算処理が行われる。使用するトナーの種類が予め限定されている場合にはその特性が既知であるため、このような方法でも問題ない。しかしながら、中間転写ベルト上の濃度検出結果と記録材上の画像濃度との対応関係は、トナーの種類（顔料や外添剤の種類、製造方法など）によっても若干異なっている。そのため、上記従来技術では、様々なトナーを使用して画像を形成することができるようにしたいという要求に応えることができず、この点において上記従来技術には改善の余地が残されていた。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置本体に対し着脱可能に構成された現像器内のトナーを使用してトナー像を形成する画像形成装置およびその制御方法において、特性の異なる種々のトナーを使用可能としながら、安定かつ良好な画像品質で画像を形成することのできる技術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】
【０００６】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、装置本体に対し着脱自在に構成された現像器に貯留されたトナーを使用して像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写定着させることで前記記録材に画像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により前記像担持体上に形成されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された前記像担持体上におけるパッチ画像の濃度を記録材上の画像濃度に換算処理する換算手段と、前記換算手段による換算結果に基づいて前記像形成手段による画像形成動作の動作条件を調整することで、前記記録材上の画像濃度を制御する制御手段とを備え、前記現像器には当該現像器に貯留されたトナーの属性に関する属性情報を記憶する記憶手段が設けられており、前記換算手段による前記換算処理の換算処理特性は、前記記憶手段から読み出された前記属性情報に基づいて設定されることを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる画像形成装置の制御方法は、装置本体に対し着脱自在に構成された現像器に貯留されたトナーを使用して像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写定着させることで前記記録材に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、上記目的を達成するため、前記現像器に記憶手段を設けて当該現像器に貯留されているトナーの属性に関する属性情報を前記記憶手段に記憶する工程と、前記像担持体上にパッチ画像としてのトナー像を形成するともにその濃度を検出する工程と、前記像担持体上における濃度検出結果を前記記録材上の画像濃度に換算処理する工程と、前記換算処理の結果に基づいて前記像形成手段による画像形成動作の動作条件を調整することで、前記記録材上の画像濃度を制御する工程とを備え、前記換算処理の換算処理特性は、前記記憶手段から読み出した前記属性情報に基づいて設定することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明では、像担持体上の濃度検出結果を記録材上の画像濃度に換算する際の換算処理特性を画一的とせず、使用トナーの属性に対応する属性情報に基づいて設定するようにしている。この属性情報は、実際にトナーを貯留している現像器に設けられた記憶手段に記憶されている。そのため、装置本体側では予めトナーの特性を把握しておく必要がないので、トナーの特性が既知であるか未知であるかを問わず、様々な種種類のトナーを使用して画像を形成することができる。また、トナーの特性に応じた換算処理特性で換算処理が行われるので、記録材上での画像濃度を最適に制御することができ、その結果、この発明によれば、種々の特性を有するトナーを使用して良好な画像品質で画像を安定して形成することが可能となる。
【０００９】
例えば、前記換算手段による換算処理特性として、互いに特性の異なる複数種の換算処理特性を予め用意しておき、前記換算手段は、それらの換算処理特性のうち前記属性情報に基づいて選択した一の換算処理特性で前記換算処理を行うようにしてもよい。すなわち、複数種の換算処理特性のうち使用トナーの特性に最も適合するものを選択して換算処理を行うことにより、特性の異なるトナーを使用しても、常に良好な画像品質を得ることができる。
【００１０】
また、例えば、前記換算手段による換算処理特性として、標準換算処理特性を予め用意しておき、前記換算手段は、前記標準換算処理特性を前記属性情報に基づいて補正した補正換算処理特性で前記換算処理を行うようにしてもよい。こうすることによっても、特性の異なるトナーに対応して、良好な画質で安定して画像を形成することが可能である。
【００１１】
また、例えば、前記属性情報を、当該現像器に貯留されたトナーに適合する前記換算処理特性を表したものとする一方、前記換算手段が、前記属性情報により表される換算処理特性で前記換算処理を実行するようにしてもよい。すなわち、装置本体側では換算処理特性を予め持たず、現像器の記憶手段から換算処理特性を受け取って換算処理を行うようにしてもよい。こうすることで、装置の供用開始時には全く未知であった特性を有するトナーにも対応することができる。また、装置本体に予めトナーに関する多くの情報を持たせておく必要がないので、装置本体のメモリ資源を節約することができる。
【００１２】
このような換算処理は、例えば前記像担持体上における画像濃度と前記記録材上における画像濃度との対応関係を表す換算テーブルに基づいて行うことができる。こうすることで、比較的簡単に換算処理を行うことができる。そして、現像器の記憶手段から読み出した属性情報に応じてテーブルを適宜書き換えて使用することによって、トナーごとの特性の差異に対応して適切に換算処理を行うことができ、結果として記録材上の画像濃度が一定に維持されることとなる。
【００１３】
また、前記記憶手段には、当該現像器に貯留されたトナーの特性の経時変化に対応して、前記換算手段による換算処理特性を変更すべきタイミングを示すタイミング情報をさらに記憶しておき、前記換算手段は、前記記憶手段から読み出された前記タイミング情報に基づいて、前記換算処理特性を変更するようにしてもよい。つまり、換算手段による換算処理特性は、トナーの特性に応じて変更されるほか、同一のトナーを使う場合であっても、トナー特性の経時変化に応じて経時的に変更されるようにしてもよい。そして、換算処理特性の変更タイミングは、現像器の記憶手段に記憶されたタイミング情報に基づいて決まるので、トナーの種類によって特性の経時変化の態様が異なっている場合にも対応することができる。こうすることで、トナーの特性変化によらず画像品質を安定に維持することができる。
【００１４】
また、上記のように構成された画像形成装置において、前記制御手段は、前記換算手段による換算結果に基づいて、装置の階調補正特性を制御するようにしてもよい。像担持体上の画像濃度と記録材上の画像濃度との不一致が特に問題となるのは中間調の画像においてである。したがって、階調補正特性を制御するに際して、上記のように像担持体上の濃度検出結果から換算された記録材上の画像濃度を用いることによって、優れた中間調再現性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１６】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。
【００１７】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００１９】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２０】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００２１】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２２】
また、図２に示すように、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ、４Ｋには無線通信器４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられた無線通信器１０９と非接触にてデータ通信を行い、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行っているが、本体側および各現像器側にコネクタ等を設け、コネクタ等を機械的に嵌合させることで相互にデータ送受を行うようにしてもよい。
【００２３】
また、この装置では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２４】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００２５】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
【００２６】
さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。
【００２７】
この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。なお、ここでいうトナー像の「画像濃度」とは、中間転写ベルト７１上に一時的に担持されたトナー像の濃淡、つまりトナー像を構成するトナーの多寡であって、このトナー像が最終的に転写・定着されたシートＳ上において定義される画像濃度（光学濃度）と同じものではない。この点については例えば特許文献１（特開２００５−３１６２４２号公報）に詳述されている通りである。
【００２８】
図３はこの画像形成装置の階調処理ブロックを示す図である。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、階調補正部１１５、ハーフトーニング部１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【００２９】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０６、ＲＡＭ１０７以外に、露光ユニット６に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ１２１と、濃度センサ６０の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３およびＯＤ値変換テーブル１２４を備えている。
【００３０】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは階調補正部１１５に入力される。
【００３１】
この階調補正部１１５は、色変換部１１４から入力された各画素のＣＭＹＫ階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを、補正された階調レベルを示す補正ＣＭＹＫ階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【００３２】
こうして補正された補正ＣＭＹＫ階調データは、ハーフトーニング部１１６に入力される。このハーフトーニング部１１６は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、１画素１色当たり８ビットのハーフトーンＣＭＹＫ階調データをパルス変調部１１７に入力する。
【００３３】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後のＣＭＹＫ階調データは、各画素に付着させるべきＣＭＹＫ各色のトナードットのサイズおよびその配列を示しており、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーンＣＭＹＫ階調データを用いて、エンジン部ＥＧのＣＭＹＫ各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ１２１が露光ユニット６の半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦ制御して各色成分の静電潜像を感光体２２上に形成する。このようにして通常の印刷を行う。
【００３４】
図４は階調制御処理を示すフローチャートである。エンジン部ＥＧのガンマ特性は常に一定であるのではなく経時的に変動する。そのため、階調補正部１１５では、上記した階調補正の内容を装置特性の変動に応じて変化させる必要がある。この実施形態では、装置特性の変動に応じて階調補正テーブル１１８を適宜更新することで、このような要求に対応している。階調補正テーブル１１８の更新は、予めＲＯＭ１０６に記憶されたプログラムに従いＣＰＵ１０１が図４に示す階調制御処理を実行することによりなされる。
【００３５】
この階調制御処理では、まず最初に、使用する現像器４Ｙ等のメモリ９１等に記憶されているＯＤ値変換テーブルのデータを読み出し（ステップＳ１０１）、そのデータに基づきＯＤ値変換テーブル１２４の換算処理特性を設定する（ステップＳ１０２）。ＯＤ値変換テーブルは、濃度センサ６０により中間転写ベルト７１上で検出されるトナー像の濃度をシート上における画像濃度（光学濃度：ＯＤ値）に換算するための換算テーブルである。この実施形態では、使用されるトナーの種類によって特性が異なることに対応するため、トナーを貯留する現像器４Ｙ等に設けられたメモリ９１等にＯＤ値変換テーブルのデータを記憶している。
【００３６】
すなわち、中間転写ベルト上での検出濃度とシート上の画像濃度とのズレの傾向や大きさは、顔料、外添剤の種類や製造法、製造工場の違いなどにより区別されるトナーの種類によって若干異なっている。したがって、トナーの種類によらず単一のＯＤ値変換テーブルを使用して画像濃度の換算を行ったのでは、階調制御処理における誤差が多くなり良好な中間調再現性を得ることができない。そこで、この実施形態では、トナーの特性に適合した当該トナー固有のＯＤ値変換テーブルを使用することで、階調制御処理を精度よく行い、優れた階調再現性で画像を形成することができるようにしている。
【００３７】
ＯＤ値変換テーブルについては、使用を想定される種々のトナーのそれぞれについて複数のテーブル予め用意しエンジンコントローラ１０のＲＯＭ１０６に記憶させておいてもよい。そして、現像器には内蔵トナーの特性がどのテーブルに対応したものであるかを示す情報を付しておき、ＣＰＵ１０１がその情報に基づき、予め用意された複数のテーブルの中から１つを選択して使用すればよい。こうすることにより、検出濃度からシート上画像濃度への換算処理特性をトナーの特性に適合させることができる。ただし、このようにすると、エンジンコントローラ１０のＲＯＭ１０６に大量のデータを予め保持させておく必要があり、また、この装置に使用できるトナーは、事前に用意されているテーブルの特性に合致するもののみに事実上限定されてしまう。
【００３８】
そこで、この実施形態では、トナーを貯留する現像器４Ｙ等に設けられているメモリ９１等にテーブルのデータを記憶しておく一方、装置本体側ではテーブルのデータを持たず、必要に応じて現像器のメモリ９１等から読み出したデータに基づいて、検出濃度からシート上画像濃度への換算を行う。現像器にトナーを充填する段階では、そのトナーの特性は当然に既知であるから、使用するトナーの特性に適合したテーブルを作成しメモリ９１等に記憶させておくことができる。そのため、階調制御処理を精度よく行うことが可能となっており、その結果、この実施形態の画像形成装置では、優れた階調再現性で画像を形成することができる。また、装置本体側でテーブルを予め用意しておく必要がないので、メモリ資源の節約を図ることができる。さらに、装置の供用開始時点では想定されていなかった特性を有するトナーであっても、現像器のメモリに記憶されているそのトナーに適合するテーブルを適用することで使用可能となる。
【００３９】
図５はＯＤ値変換テーブルの一例を示す図である。また、図６はＯＤ値変換テーブルの他の一例を示す図である。より詳しくは、図５は粉砕法により製造したトナーＡ（以下、「粉砕トナー」という）の１つに適合するＯＤ値変換テーブルである。また、図６は重合法により製造したトナーＢ（以下、「重合トナー」という）の１つに適合するＯＤ値変換テーブルである。この実施形態では、後述するように、中間転写ベルト７１上で検出されたトナー像の濃度を０（トナー付着量：ゼロ）ないし１（トナー付着量：最大）で正規化した評価値によって表しており、得られた評価値を図５または図６のテーブルにより換算することで、シート上における画像濃度を見積もることができる。なお、図５および図６のテーブルにおけるシート上画像濃度の数値は任意単位で表したものである。
【００４０】
粉砕トナーではトナー粒子の粒径ばらつきが比較的大きく、またトナー粒子の球形度もあまり高くないのに対し、重合トナーは粒径ばらつきも小さく球形度も高い。このような差異に起因して、図５および図６の対比からわかるように、中間転写ベルト７１上では同じ検出濃度であってもシート上画像濃度は必ずしも一致しない。
【００４１】
また、この種の装置における画像形成動作では、その粒径や帯電量の違いによりトナーの消費され方に選択性が生じる選択現像が起こるため、使用を重ねるにつれて現像器内のトナーの粒径分布や帯電量分布が次第に変化する。また、トナーの疲労劣化によってもその特性が経時変化する。これに伴って、例えば現像器が新しくトナー残量が多いときに形成されるトナー像と、現像器の使用が進みトナー残量が少なくなったときに形成されるトナー像とでは、トナー像を構成するトナーの粒径分布が異なり、これに起因して、ベルト上検出濃度とシート上画像濃度との対応関係も変動する。そこで、図５および図６の変換テーブルではトナー残量が大きいときと小さいときの２つの状態に対応する数値を用意しており、ＣＰＵ１０１は、管理している各現像器のトナー残量とが所定の切り換え閾値とを比較した結果に応じて、テーブルの数値を切り換えて適用する。これにより、トナー残量変化に伴う中間調再現性の変動を抑えて、画像品質を安定に維持することができる。
【００４２】
なお、トナーの残量変化に伴う中間調再現性の変動の程度は、一般には使用するトナーによって異なると考えられる。例えば粉砕トナーの場合では、初期の粒径分布の広がりが大きいため、選択現像により粒径分布が次第に変化すると、それにつれて画像濃度も少しずつ変化してゆくこととなる。一方、重合トナーの場合では、粒径分布の広がりが比較的小さいので、画像濃度は初期の段階ではあまり変化せずトナー残量がある程度より少なくなったときに急激に変動が現れると予想される。したがって、どの時点で変換テーブルの切り換えを行うかについては使用するトナーに応じて決定されることが望ましく、これを可能とするためには、例えばテーブルを切り換えるための上記切り換え閾値そのものを現像器のメモリに記憶し適用するようにするとよい。
【００４３】
図４に戻って、階調制御処理の説明を続ける。上記のようにして使用トナーに適合するＯＤ値変換テーブルが用意されると、続いて所定の画像パターンを有するパッチ画像を形成する（ステップＳ１０３）。なお、現像器のメモリからのテーブルデータの読み出し（ステップＳ１０１）およびＯＤ値変換テーブルの設定（ステップＳ１０２）については、階調制御処理の実行の度に行う必要は必ずしもなく、装置の電源が投入された直後や現像器が装着された直後などの適当なタイミングでこれらの処理を行って例えばＲＡＭ１０７に記憶しておき、階調制御処理の際にはそのデータを用いるようにしてもよい。
【００４４】
図７はパッチ画像の例を示す図である。階調制御処理におけるパッチ画像は、複数の階調レベルを有する画像であるのが望ましい。例えば、図７（ａ）に示すように、互いに異なる階調レベルを有する複数のパッチ画像片からなるパッチ画像Ｉp1や、図７（ｂ）に示すように、連続した画像の中で階調レベルが次第に変化するようなパッチ画像Ｉp2を用いることができる。なお、図７（ａ）の例において、各パッチ片が互いに接するように形成されてもよい。
【００４５】
再び図４に戻って階調制御処理の説明を続ける。こうして形成されたパッチ画像の各階調レベルごとに、濃度センサ６０から出力される信号のサンプリングを行う（ステップＳ１０４）。これらのサンプリングデータにはノイズが混入する場合があるので、適宜のデータ補正処理を行う（ステップＳ１０５）。このデータ補正は、ノイズが結果に及ぼす影響を抑制するための処理であるが、本発明において必須のものではないのでその詳細については説明を省略する。
【００４６】
濃度センサ６０から出力されるのは、該センサ６０が対向配置されている中間転写ベルト７１からの出射光量に応じてレベルの変化する信号である。すなわち、中間転写ベルト７１にトナーが全く付着していない状態でその表面から出射される光量が最も多く、その表面を覆うトナーの量が増えるにつれて光量は低下する。したがって、濃度センサ６０の出力レベルは、中間転写ベルト７１にトナーが付着していないときに最も高く、一般に付着トナー量が多くなるにつれて低下することとなる（ブラックトナーの場合）。ただし、カラートナーの場合には、トナー量が多い領域で逆に出力レベルが増加することもある。一方、こうして中間転写ベルト７１に付着したトナーにより構成されるパッチ画像は、トナー量が多いほど高濃度である。このように、濃度センサ６０からの出力信号のレベルは、パッチ画像の濃度を直接的に表しているとはいい難い。
【００４７】
そこで、この実施形態では、パッチ画像の濃度をより直接的に指標する数値として、以下に説明するパッチ画像の「評価値」を導入する（ステップＳ１０６）。この評価値は、パッチ画像の濃度がゼロ、つまりトナーがないときに値ゼロをとり、パッチ画像としてのトナー量が増えるにつれて大きくなるような値である。具体的には、例えば次式により評価値Ｇを算出することができる：
Ｇ＝１−（Ｐs−Ｐmin）／（Ｐmax−Ｐmin）
ここに、符号Ｐsは当該パッチ画像についての（データ補正後の）サンプリングデータである。また、符号Ｐmaxはトナーの付着していない中間転写ベルト７１表面についてのサンプリングデータであり、センサ出力としては最も大きな値である。また、Ｐminは中間転写ベルト７１がトナーにより完全に覆われた状態におけるサンプリングデータであり、センサ出力としては最小値である。
【００４８】
このような定義の下では、中間転写ベルト７１に全くトナーが付着していない状態ではサンプリングデータＰsが最大値Ｐmaxとなるので評価値Ｇはゼロとなる。そして、トナー量が多くなるにつれてサンプリングデータＰsが小さくなるため評価値Ｇは大きくなり、トナーが中間転写ベルト７１を完全に覆った状態ではサンプリングデータＰsが最小値Ｐminとなって評価値Ｇは１となる。つまり、このように定義した評価値Ｇを用いることによって、パッチ画像濃度は、最小濃度に対応する０から最大濃度に対応する１までの正規化された値として表現されることとなる。
【００４９】
ここでいうパッチ画像の「画像濃度」は、正確には該画像を構成するトナー量の多寡を表すものであって、前述したように、当該パッチ画像がシートＳに転写・定着された結果として得られるシートＳ上における画像の濃度と同じものではない。ここで、階調補正の最終的な目的は、シートＳ上に形成された画像の品質を最良なものとすることである。この目的のためには、階調補正処理の処理内容は、シートＳ上におけるパッチ画像の濃度検出結果をフィードバックして決められることが望ましい。しかしながら、この目的のためにパッチ画像をシートＳに形成することは、シートＳを余計に消費してしまう上に、シートＳ上に定着された後のパッチ画像濃度を検出するための手段を別途設ける必要が生じてしまい現実的でない。複写機や複合機など原稿を読み取るためのスキャナを備えた画像形成装置においては、スキャナをこのような目的に使用することは可能であるが、パッチ画像を形成されたシートＳをスキャナで読み取り可能な位置にまで搬送する必要がある。
【００５０】
そこで、この画像形成装置では、上記したＯＤ値変換テーブル１２４により、中間転写ベルト７１におけるパッチ画像の濃度検出結果（評価値）からシートＳ上での画像濃度（光学濃度；ＯＤ値）に換算することで、実質的にシートＳ上における画像濃度を階調補正処理にフィードバックさせる。すなわち、図３および図４に示すように、階調特性検出部１２３が、先に求めた中間転写ベルト７１上におけるパッチ画像の評価値ＧをＯＤ値変換テーブル１２４を用いてシートＳ上におけるＯＤ値に換算し（ステップＳ１０７）、そのＯＤ値を補正テーブル演算部１１９にフィードバックする。そして、階調補正演算部１１９が所定の演算を行うことにより、入力画像信号により表される階調レベルとシートＳ上における画像の実際の階調レベルとが一致するように、階調補正テーブル１１８の内容を更新する（ステップＳ１０８）。このように、階調制御処理を行って階調補正テーブル１１８を随時更新しておくことによって、装置特性の変動によらず安定して画質の良好な画像を形成することが可能となる。
【００５１】
以上のように、この実施形態では、中間転写ベルト７１上で検出したパッチ画像の濃度検出結果を、ＯＤ値変換テーブルにより最終的な記録材であるシートＳ上での画像濃度に換算した上で階調制御処理に供している。そのため、シートＳ上において高い階調再現性を得ることができ、この実施形態によれば、良好かつ安定した画像品質で画像を形成することができる。
【００５２】
特に、ＯＤ値変換テーブルによる換算処理特性を画一的とせず、現像器４Ｙ等のメモリ９１等に記憶されたデータに基づいて換算を行っているので、使用するトナーの特性に適合した換算処理特性が常に適用されることとなり、さらに優れた階調再現性を得ることができる。また、トナーの残量変化に伴って換算テーブルを切り換えて使用することにより、トナー特性の経時変化によらず画像品質を安定させことができる。
【００５３】
以上説明したように、この実施形態においては、本発明の「像担持体」たる中間転写ベルト７１を含むエンジン部ＥＧが本発明の「像形成手段」として機能する一方、濃度センサ６０が本発明の「濃度検出手段」として機能している。また、各現像器４Ｙ等に設けられたメモリ９１等が、本発明の「記憶手段」として機能している。また、ＯＤ値変換テーブル１２４が本発明の「換算テーブル」に相当しており、これに基づき画像濃度の換算を行う階調特性検出部１２３が本発明の「換算手段」として機能するとともに、ＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」として機能している。
【００５４】
また、上記実施形態においては、トナーごとに用意され現像器のメモリに記憶されているＯＤ値変換テーブルのデータが、本発明の「属性情報」に相当する。さらに、トナー残量に応じてＯＤ値変換テーブルを切り換えるために使用される切り換え閾値が、本発明の「タイミング情報」に相当している。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０からの出力に基づき求めたパッチ画像についての評価値（トナー量）を、ＯＤ値変換テーブルを用いてシートＳ上でのＯＤ値に換算しているが、ＯＤ値への換算はテーブルによらない演算によって行ってもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト上の検出濃度をシート上画像濃度に換算する際の換算処理特性は装置本体側では用意されておらず、現像器のメモリに記憶されたデータに完全に依存しているが、次のようにしてもよい。すなわち、種々の特性を有するトナーのうち代表的なものを標準トナーとして、そのトナーに適合する換算処理特性を「標準特性」として装置本体の例えばＲＯＭ１０６にテーブルまたは計算式として保存しておく。そして、この標準特性を適用できるトナーについてはそのまま換算処理に供する一方、特性の違いが大きく標準特性を適用できないトナーについては、現像器のメモリに記憶された補正情報に基づいて標準特性を補正し、補正後の特性により換算処理を行う。
【００５７】
図８は標準特性の補正により換算処理特性を決める方法の一例を示す図である。標準特性、つまり標準トナーにおける中間転写ベルト上の検出濃度（評価値）とシート上画像濃度との関係が図８の実線に示すように、
ｙ＝ｆ(ｘ)
の関係で示されるものとする。なお、標準特性は必ずしも１つの特性曲線により表されるものに限定されず、例えばトナー残量に応じて何通りかの特性曲線が用意されていてもよい。
【００５８】
ここで、実際に使用するトナーが、同じ評価値に対しシート上画像濃度が標準トナーよりも高くなる傾向を示すものであれば、例えば１より大きい係数を標準特性ｆ(ｘ)を乗じたものを当該トナーについての換算処理特性とすることができる。このトナーにおいて、例えばトナー残量が少なくなるにつれて同じ評価値に対するシート上画像濃度が増加する性質があれば、補正係数Ｋ1、Ｋ2を用いて、図８の破線および一点鎖線で示すように、計算式：
トナー残量大のとき：  ｙ＝Ｋ1・ｆ(ｘ)
トナー残量小のとき：  ｙ＝Ｋ2・ｆ(ｘ)    （ただし、Ｋ2＞Ｋ1）
により当該トナーについての換算処理特性を表すことができる。また、このようにトナー残量により２つの係数を用意して計算式を２段階とするのに代えて、より多段階に補正係数を設定して、図８の矢印方向に換算処理特性が次第に変化してゆくようにしてもよい。また、より複雑な特性を表すためには、特性曲線をいくつかの区間に分けて各区間ごとに補正係数を設定してもよい。
【００５９】
このように、予め用意されている標準特性を、トナーの種類により必要に応じて補正しながら換算処理に適用することによっても、トナーに応じた適切な換算処理を行うことが可能である。この場合、標準特性のみを装置本体側で用意しておけばよいので、変換テーブルのために占有する装置本体のメモリ資源は少なくて済む。また、現像器のメモリには補正のための情報（補正情報）のみを保存しておけばよいので、現像器のメモリについてもメモリ資源の節約を図ることができる。なお、現像器のメモリに記憶させる「補正情報」が図５のようなテーブルの形態を有していてももちろん構わない。この場合には、装置本体側に設けられている標準のＯＤ値変換テーブルを、現像器のメモリに記憶されたテーブルに書き換えて使用する形となる。
【００６０】
さらに、この方法によれば、標準特性を適用することのできるトナーについては現像器側での情報の記憶を省くことが可能となる。したがって、例えば、標準的なトナーを充填された現像器についてはメモリを設けず標準特性を適用して検出濃度からシート上画像濃度への換算を行う一方、より高品質のトナーを充填された現像器には補正情報を記憶させたメモリを設けて該補正情報により補正された換算処理特性により換算を行うことでより高品質な画像を得るというように、用途に応じて現像器を使い分けることが可能になる。
【００６１】
また、上記実施形態におけるＯＤ値変換テーブルあるいは計算式では、トナー残量の大小に合わせて２段階の数値が用意されているが、本発明においてはこのように多段階の数値を用意することは必須ではなく、逆により多くの段階に分けて数値を用意しておいてもよい。また上記実施形態ではトナー残量の大小でＯＤ値変換テーブルの数値を切り換えるようにしているが、これに代えて、またはこれに加えて、トナーの使用状態を表す他のパラメータによって切り換えを行うようにしてもよい。例えば、現像器内のトナーの劣化の程度を示すパラメータとして、各現像器に設けられた現像ローラの稼働時間を用いることができる。
【００６２】
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０が、中間転写ベルト７１上に担持されたトナー像のトナー量を検出するように構成されている。しかしながら、これ以外にも、濃度センサ６０が感光体２２上においてトナー量を検出するように構成されてもよい。この場合には、感光体２２が本発明の「像担持体」に相当することとなり、これに伴って、ＯＤ値変換テーブルは、感光体２２上のトナー像の濃度検出結果と、該トナー像が中間転写ベルト７１を経て記録材たるシートＳに転写・定着されたときの画像濃度との対応関係を表すものとして定義されることとなる。
【００６３】
また、本発明は上記した中間転写ベルト７１を有する画像形成装置のみならず、転写ドラムや転写ローラなど他の中間転写媒体を有する装置や、中間転写ベルトを設けず感光体から記録材に直接トナー像を転写するように構成された装置に対しても適用が可能である。これらの場合においても、トナー量の検出が行われる媒体と最終的な記録材との間で画像濃度のズレの程度を予め求めておき、その結果に基づいて階調補正を行うことによって同様の効果が得られ、結果として、記録材上において良好な画像品質を得ることが可能である。
【００６４】
また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】この画像形成装置の階調処理ブロックを示す図。
【図４】階調制御処理を示すフローチャート。
【図５】ＯＤ値変換テーブルの一例を示す図。
【図６】ＯＤ値変換テーブルの他の一例を示す図。
【図７】パッチ画像の例を示す図。
【図８】標準特性の補正により換算処理特性を決める方法の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像器、  ２２…感光体、  ６０…濃度センサ（濃度検出手段）、  ７１…中間転写ベルト（像担持体）、  ９１〜９４…メモリ（記憶手段）、  １０１…ＣＰＵ（制御手段）、  １２３…階調特性検出部（換算手段）、  １２４…ＯＤ値変換テーブル（換算テーブル）、  ＥＧ…エンジン部（像形成手段）、  Ｓ…シート（記録材）
【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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