(57)【要約】【課題】画像形成条件が変化すると、パッチ画像の輝度を濃度に変換する濃度変換手段をその画像形成条件に対応した濃度変換手段に切り替えることで、画像形成条件が変化しても良質な画像を形成する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光ドラム１上に形成されたテスト画像の濃度データにしたがってガンマ補正回路のγ−ＬＵＴ２５を調整する。ＣＰＵ２８は、半導体レーザ３２のレーザーパワーや、定着器１０の定着温度、現像剤の帯電量などの画像形成条件に応じて変換テーブルを選択する。輝度濃度変換部４２は、ＣＰＵ２８によって選択された変換テーブルを使用してテスト画像の輝度データを濃度データに変換する。ＣＰＵ２８は、この濃度データを使用して、コントラスト電位やγ−ＬＵＴ２５を調整する。【選択図】  図１
2013061557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成されたテスト画像の濃度データにしたがって階調補正を行う画像形成装置であって、
前記像担持体に形成されたテスト画像を検出して当該テスト画像の輝度データを出力する検出手段と、
それぞれ異なる画像形成条件に対応して予め用意され、前記検出手段が出力した輝度データを濃度データに変換する複数の濃度変換手段と、
前記画像形成装置がその時点で使用している画像形成条件に対応した濃度変換手段を前記複数の濃度変換手段から選択する選択手段と
を備え、
前記選択手段が選択した前記濃度変換手段が、前記検出手段が出力した前記テスト画像の輝度データを濃度データに変換することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
所定の基準光量に調整された光源と、
前記光源を駆動する駆動電流を画像データに応じて変化させることで当該画像データに対応した潜像を前記像担持体に形成させる変調手段と、
トナーを含む現像剤により前記潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記記録材に転写された前記トナー像を定着させる定着手段と
を備え、
前記選択手段は、前記画像形成条件として、前記光源の基準光量、前記定着手段の定着温度、および、前記現像剤のトナー電荷量のうち少なくとも１つに対応した前記濃度変換手段を選択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】
それぞれ色が異なる複数の現像剤のそれぞれについて前記複数の濃度変換手段が設けられており、
前記選択手段は、各色ごとに設定されている画像形成条件に対応した当該各色ごとの濃度変換手段を前記複数の濃度変換手段から選択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】
前記基準光量は、自動光量制御（ＡＰＣ）によって設定された光量であることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着手段の定着温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記選択手段は、前記温度測定手段が測定した前記定着温度に対応した濃度変換手段を前記複数の濃度変換手段から選択することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤のトナー電荷量を測定する電荷量測定手段をさらに備え、
前記選択手段は、前記電荷量測定手段が測定した前記現像剤のトナー電荷量に対応した濃度変換手段を前記複数の濃度変換手段から選択することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記検出手段は、
前記像担持体の上の前記テスト画像に対して光を発光する発光手段と、
前記テスト画像からの反射光を受光して当該反射光の受光量に対応したアナログの輝度信号を出力する受光手段と、
前記受光手段が出力したアナログの輝度信号を変換してデジタルの輝度データを出力するＡＤ変換手段と
をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置が良質な画像を形成するために使用する画像形成条件（例：ガンマ補正テーブル、レーザーパワー、定着温度、トナーの電荷量）は、画像形成装置の設置環境（例：温度や湿度）や画像形成装置の使用時間に応じて変更されなければならない。特許文献１によれば、転写体にパッチ画像を形成し、正反射センサを用いてパッチ画像のトナーの載り量を検知し、検知した載り量をルックアップテーブルにフィードバックすることで、色調整を行う技術が提案されている。これにより、ユーザの手を煩わすことなく色の安定性が維持される。一方、特許文献２によれば、乱反射センサと正反射センサの出力を演算することで、記録材の使用量を最適な値にコントロールする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２５７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来技術では、以下のような課題が残されており、改善の余地がある。一般に、パッチ画像の検出部は、パッチ画像からの反射光を検出して、反射光の受光量に対応した信号（反射出力）を濃度変換回路に出力する。反射出力は一種の輝度信号であるため、濃度変換回路が、この反射出力を濃度信号に変換する。通常、トナーの付着量が多くなって画像濃度が高くなると、反射出力が小さくなるという関係が存在する。濃度変換回路は、このような特性の反射出力を、記録材に形成されたときの画像濃度に変換する。
【０００５】
ところで、画像形成条件は、画像形成装置の使用に伴い調整されるため、時々刻々と変化する。たとえば、濃度調整や電位制御等によって、ターゲット濃度やターゲット電位が適切な値に維持される。ところが、画像形成条件が変化すると、濃度変換回路が保持している反射出力と画像濃度との対応関係が実際の対応関係から乖離してくることがあることが分かってきた。反射出力と画像濃度の対応関係が初期状態から乖離してくると、正確な濃度制御や電位制御ができなくなってしまう。仮に反射出力と画像濃度の変換が正しく行われなくなれば、良質な画像を形成できなくなってしまうだろう。
【０００６】
そこで、本発明は、画像形成条件が変化すると、パッチ画像の輝度を濃度に変換する濃度変換手段をその画像形成条件に対応した濃度変換手段に切り替えることで、画像形成条件が変化しても良質な画像を形成する画像形成装置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】
【０００７】
本発明は、たとえば、像担持体に形成されたテスト画像の濃度データにしたがって階調補正を行う画像形成装置であって、
前記像担持体に形成されたテスト画像を検出して当該テスト画像の輝度データを出力する検出手段と、
それぞれ異なる画像形成条件に対応して予め用意され、前記検出手段が出力した輝度データを濃度データに変換する複数の濃度変換手段と、
前記画像形成装置がその時点で使用している画像形成条件に対応した濃度変換手段を前記複数の濃度変換手段から選択する選択手段と
を備え、
前記選択手段が選択した前記濃度変換手段が、前記検出手段が出力した前記テスト画像の輝度データを濃度データに変換することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像形成装置を使用することで画像形成条件が変化すると、その画像形成条件に応じた濃度変換手段が選択され、選択された濃度変換手段によってテスト画像の輝度データが濃度データに変換され、当該濃度データにしたがって階調補正が行われる。これにより、画像形成条件が変化してもユーザの手を煩わせることなく階調補正を実行できるため、画像形成装置は継続的に良質な画像を形成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図
【図２】第１の実施形態の画像形成装置における画像信号の流れを示すブロック図
【図３】階調パッチパターン読取りの動作説明を示す図
【図４】原稿画像の濃度が再現される特性を示す４限チャート
【図５】画像形成条件と変換テーブルとの対応関係を保持する対応テーブルの一例を示す図
【図６】（Ａ）はブラックトナーの分光特性を示す図、（Ｂ）は第１の実施形態の反射出力と画像濃度との関係を示す図
【図７】第１の実施形態における階調補正処理を示すフローチャート
【図８】（Ａ）は、相対ドラム表面電位と画像濃度との関係を示す図、（Ｂ）はグリッド電位と表面電位との関係を示す図
【図９】第２の実施形態の画像形成装置における画像信号の流れを示すブロック図
【図１０】第２の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面を示す図
【図１１】（Ａ）は第２の実施形態のイエロートナーの分光特性を示す図、（Ｂ）は第２の実施形態のマゼンタトナーの分光特性を示す図、（Ｃ）は第２の実施形態のシアントナーの分光特性を示す図、（Ｄ）は第２の実施形態のブラックトナーの分光特性を示す図
【図１２】（Ａ）は第２の実施形態の反射出力と画像濃度との関係を示す図、（Ｂ）はレーザーパワーに応じた第２の実施形態の反射出力と画像濃度との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
ここでは、本実施形態にかかる画像形成装置の一例としてデジタルモノクロ複写機について説明する。また、本実施形態は、画像形成条件のうち、光源のレーザーパワーに応じて濃度変換テーブルを変更することを特徴とする。なお、パッチ画像やパターン画像等のテスト画像を像担持体や記録材に形成し、テスト画像の濃度に基づいてガンマ補正回路のＬＵＴを補正することをよく知られているため、その詳細な説明について省略する。ＬＵＴはルックアップテーブルの略称である。記録材は、記録媒体、用紙、シート材と呼ばれることもある。
【００１１】
図１において、画像形成装置１００は、像担持体に形成されたテスト画像の濃度データにしたがって階調補正を行う。制御部２００は画像形成装置１００の全体を統括的に制御する制御ユニットである。制御部２００は、たとえば、現像器４に与える現像バイアス電位Ｖｄｃ、半導体レーザ３２の駆動電流、一次帯電器２に与えるグリッド電位Ｖｇ等の画像形成条件を制御する。
【００１２】
光源１２は、原稿Ｄに照明光を照射する。光学系１３は、原稿の画像をＣＣＤ２１に結像させる。ＣＣＤは電荷結合素子の略称である。光源１２、光学系１３およびＣＣＤ２１はリーダーユニット上に設けられている。リーダーユニットが矢印に沿って移動することで、原稿Ｄがスキャンされる。原稿の画像の輝度信号はＡ／Ｄ変換回路２２によりデジタル化され画像データとして制御部２００へ出力される。
【００１３】
制御部２００は画像データを適宜に画像処理し、画像データに基づいて光源である半導体レーザ３２を駆動する。半導体レーザ３２は、自動光量制御（ＡＰＣ）によって所定の基準光量に調整された光源である。半導体レーザ３２は、連続的に使用すると同一の電流を流し続けているにも関わらずレーザーパワーが低下してくる。そこで、非画像形成区間をレーザ光３が走査しているときに、ＡＰＣによって一定の基準光量となるように駆動電流が調整される。感光ドラム１の表面において局所的な感度低下が発生している場合、その場所をレーザ光３が照射するタイミングでレーザーパワーを増大されることもある。一般に、半導体レーザ３２の駆動電流をパルス幅変調することで、１ドットあたりのビームスポットの面積が変化する。ビームスポットの面積が変化することで、トナーの載り量も変化し、その結果、画像の階調が表現される。制御部２００は、一次帯電器２を制御して、感光ドラム１の表面を均一に帯電させる。半導体レーザ３２から発光されたレーザ光３はポリゴンミラー３３により偏向され、像担持体である感光ドラム１を照射する。これにより、入力された画像データに対応した静電潜像が感光ドラム１上に形成される。制御部２００によって現像バイアス電位Ｖｄｃを制御される現像器４は、トナーを含む現像剤により感光ドラム１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。記録材Ｐは、トナー像の画像先端と同期させて搬送される。転写帯電器６は、感光ドラム１からトナー像を記録材Ｐに転写する転写手段である。定着器１０は、記録材Ｐへ転写されたトナー像を加熱および加圧して記録材Ｐへ定着させる。
【００１４】
感光ドラム１の回転方向Ｒ１で現像器４の上流側には電位センサＳ１が設けられている。電位センサＳ１は、感光ドラム１の表面電位を計測する。よく知られているように、制御部２００は、一次帯電器２のグリッド電位Ｖｇおよび現像器４の現像バイアス電位Ｖｄｃを制御する。
【００１５】
さらに、感光ドラム１の回転方向Ｒ１で現像器４の下流側には、ＬＥＤ５２とフォトセンサ５１を備えた検出部５０が配置されている。検出部５０は、感光ドラム１上に形成されたテスト画像を検出して当該テスト画像の輝度データを出力する検出手段として機能する。ＬＥＤ５２は、感光ドラム１上のテスト画像に対して光を発光する発光手段として機能する。フォトセンサ５１は、テスト画像からの反射光を受光して当該反射光の受光量に対応したアナログの輝度信号を出力する受光手段として機能する。
【００１６】
次に、図２を参照して、本実施形態のＣＣＤ２１からレーザ光３までの画像信号の流れについて説明する。マイクロプロセッサ等のＣＰＵ２８は、ＲＯＭ２１０に記憶されている制御プログラムや各種データにしたがって各種の制御を実行する。ＲＡＭ２１２は、ＣＰＵ２８のワークエリアとして使用される記憶装置である。ＣＰＵ２８には、上述したＬＥＤ５２やフォトセンサ５１が接続されている。フォトセンサ５１は、アナログの輝度信号を変換してデジタルの輝度データに変換するＡ／Ｄ変換器５３を内蔵していてもよいが、Ａ／Ｄ変換器５３がフォトセンサ５１の外部に設けられてもよい。
【００１７】
ＣＰＵ２８には、定着器１０の温度を測定する温度センサ５４が接続されている。なお、雰囲気環境における絶対水分量を検出するセンサがＣＰＵ２８に接続されていてもよい。絶対水分量は、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの初期値を決定するためにＣＰＵ２８に利用される。
【００１８】
リーダー部のＣＣＤ２１によって取得された原稿の画像に対応した輝度信号はＡ／Ｄ変換回路２２によりデジタル化される。シェーディング回路２３は、１列に並んだＣＣＤ２１のセンサセル群のひとつひとつの感度バラツキの影響を低減するために、各センサセルごとにアンプのゲインを調整する。ＬＯＧ変換回路２４は、シェーディング回路２３からの出力信号を輝度スケールから濃度スケールに変換する。これにより輝度信号が濃度信号に変換される。γ−ＬＵＴ２５は、ＣＰＵ２８により書き換え可能な変換テーブルである。γ−ＬＵＴ２５は、入力された濃度信号の階調を変換して出力する。ＣＰＵ２８は、感光ドラム１上に形成されたテスト画像の濃度データにしたがってガンマ補正回路であるγ−ＬＵＴ２５を調整する。パルス幅変調回路２６は、半導体レーザ３２を駆動する駆動電流を画像データに応じて変化させることで当該画像データに対応した潜像を感光ドラム１上に形成させる変調手段として機能する。パルス幅変調回路２６は、濃度信号をレーザ光３の発光継続時間に対応した信号に変換し、レーザドライバ３１に渡す。レーザ光３の発光継続時間は形成される画像の濃度（階調）に対応している。半導体レーザ３２は、この信号にしたがってＯＮとＯＦＦを繰り返す。
【００１９】
ところで、制御部２００にはパターンジェネレータ２９が搭載されている。パターンジェネレータ２９は、図３に示す階調パターン（テスト画像）を保持している。パターンジェネレータ２９は、ＣＰＵ２８の指示にしたがって、パルス幅変調回路２６に直接信号を渡す。つまり、テスト画像を形成するときは、γ−ＬＵＴ２５が画像信号に対して作用しないことになる。
【００２０】
輝度濃度変換部４２は、輝度データを濃度データに変換する複数の濃度変換手段である変換テーブル４２ａ〜４２ｄを有している。変換テーブル４２ａ〜４２ｄは、それぞれ異なる画像形成条件に対応して予め用意されている。ＣＰＵ２８は、画像形成装置１００がその時点で使用している画像形成条件に対応した変換テーブルを変換テーブル４２ａ〜４２ｄから選択する。画像形成条件としては、たとえば、半導体レーザ３２のレーザーパワー（基準光量）や、定着器１０の定着温度、および、現像剤のトナー電荷量などがある。輝度濃度変換部４２は、ＣＰＵ２８によって選択された変換テーブルを使用して、検出部５０により検出さられたテスト画像の輝度データを濃度データに変換する。
【００２１】
次にγ−ＬＵＴ２５の役割について説明する。図４は原稿画像の濃度が再現される特性を示す４限チャートである。第Ｉ象限は原稿濃度を濃度信号に変換する画像形成装置１００のリーダー部の特性を示している。第ＩＩ象限は濃度信号をレーザ出力信号に変換するγ−ＬＵＴ２５の特性を示している。第ＩＩＩ象限はレーザ出力信号を出力濃度（記録材Ｐ上でのトナー像の濃度）に変換する画像形成装置１００のプリンタ部の特性を示している。第ＩＶ象限は出力濃度と原稿濃度との関係を示している。このように、これらの特性は画像形成装置１００における全体的な階調特性を表している。なお、８ｂｉｔのデジタル信号で処理している場合、階調数は２５６階調である。
【００２２】
原稿画像を複写して複写物を形成する場合、原稿画像の濃度と複写物の濃度とが一致していることが期待される。そこで、画像形成装置１００は、第ＩＩＩ象限のプリンタ部の記録特性が曲っている分を第ＩＩ象限のγ−ＬＵＴ２５によって補正することで、第ＩＶ象限の階調特性を線型に維持している。γ−ＬＵＴ２５は第ＩＩＩ象限の特性の入出力関係を入れ換えるだけで、容易に作成できる。つまり、パッチ画像を形成したときのレーザ出力信号と、パッチ画像から取得した濃度信号とを入れ替えればよい。これにより、γ−ＬＵＴ２５は、原稿画像の濃度信号をレーザ出力信号に変換する。
【００２３】
検出部５０は、パッチ画像が検出部５０に対向する位置に来たタイミングで、パッチ画像からの反射光を検出して反射出力を出力する。反射出力は一種の輝度信号である。輝度濃度変換部４２は、ＣＰＵ２８によって選択された変換テーブルを使用してパッチ画像の反射出力を濃度信号に変換する。本実施形態ではＬＥＤ５２の発光ピークおよびフォトセンサ５１の受光感度ピークがそれぞれ９６０ｎｍの素子を採用した。
【００２４】
上述したように、輝度濃度変換部４２は変換テーブル４２ａ〜４２ｄを有している。変換テーブル４２ａ〜４２ｄはＲＡＭ２１２に記憶されていてもよいし、輝度濃度変換部４２が内蔵するメモリに記憶されていてもよい。いずれの場合も、ＣＰＵ２８が変換テーブル４２ａ〜４２ｄを作成してこれらの記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵ２８は、そのときに使用している画像形成条件に対応した変換テーブルを選択する。輝度濃度変換部４２は、ＣＰＵ２８によって選択された変換テーブルを使用して、輝度信号を濃度信号に変換する。ここでは、４つの変換テーブル４２ａ〜４２ｄを一例として示しているが、変換テーブルの数は２つ以上であればよい。変換テーブル４２ａ〜４２ｄの作成方法自体はすでに知られているため、その詳細な説明については省略する。
【００２５】
図５（Ａ）に示すように、変換テーブル４２ａ〜４２ｄのそれぞれは画像形成条件の一例である光原の光量（レーザーパワー）に応じて予め用意されている。なお、基準となる１つの変換テーブルに対して、ＣＰＵ２８がレーザーパワーに応じた所定の演算（係数乗算など）を施すことで、実質的に複数の変換テーブルを実現してもよい。図５（Ａ）によれば、８ビットでレーザーパワーが表現されている。
【００２６】
フォトセンサ５１に入射するトナーの反射光は近赤外光である。図２において、フォトセンサ５１は反射光を電気信号に変換する。この電気信号は０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化する一種の輝度信号である。Ａ／Ｄ変換器５３は、この電気信号をその電圧レベルに比例した０レベルから２５５レベルまでのデジタル輝度信号に変換する。つまり、Ａ／Ｄ変換器５３は、フォトセンサ５１が出力したアナログの輝度信号を変換してデジタルの輝度データを出力するＡＤ変換手段として機能する。デジタル輝度信号は、ＣＰＵ２８を経由して輝度濃度変換部４２に渡される。ＣＰＵ２８は、図５（Ａ）に示した対応テーブルを参照し、そのときに半導体レーザ３２に設定しているレーザーパワーに対応した変換テーブルを選択し、輝度濃度変換部４２に設定する。輝度濃度変換部４２は、ＣＰＵ２８により選択された変換テーブルを使用して、デジタル輝度信号を濃度信号に変換する。濃度信号はＣＰＵ２８に入力される。
【００２７】
本実施形態では、ブラックの現像剤として１成分磁性トナーが採用されている。１成分磁性トナーはモノクロコピー用としてランニングコストの低減に実績がある。図６（Ａ）にブラックトナーの分光特性を示す。図６（Ａ）に示す通り、ブラックトナーによる近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率は１０％程度である。なお、ブラック現像剤として２成分トナーが採用されてもよい。また、本実施形態における感光ドラム１はＯＰＣ（有機光導伝体）ドラムであり、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率は約４０％である。感光ドラム１はアモルファスシリコン系ドラムであってもよい。
【００２８】
図６（Ｂ）に、輝度濃度変換部４２が保有する変換テーブル４２ａ〜４２ｄの一例を示している。縦軸は画像濃度を示し、横軸は反射出力を示している。感光ドラム１を覆うブラックトナーの面積被覆率（画像濃度）が大きくなるに従い、徐々にフォトセンサ５１の出力が小さくなる。カーボンブラックを含有するブラックトナーは９６０ｎｍの光を吸収する。よって、トナーの付着量が多くなると画像濃度が高くなるが、反射出力は小さくなる。画像形成条件に応じて、図６（Ｂ）に示すような変換テーブル４２ａ〜４２ｄを使い分けることにより、ＣＰＵ２８は、高精度で濃度信号を取得できるようになる。感光ドラム１の表面（下地）からの反射光を検出したときには反射出力が４Ｖとなるように、フォトセンサ５１が調整されている。
【００２９】
ところで、発明者は、それぞれ異なる複数のレーザーパワーを使って同一の濃度のテスト画像を形成し、その反射出力を測定してみた。その結果、レーザーパワーが低いほど、反射出力は高くなる傾向があることがわかった。これは、レーザーパワーが低いことで、トナーの飛び散りが増加し、反射出力が低下したためである。しかし、定着処理後のトナー像の濃度は、記録材Ｐ上の総トナー量と比例関係にある。そのため、反射出力が低下したとしても、画像濃度は変化しない。そこで、それぞれレベルの異なる複数のレーザーパワーに対して、対応する変換テーブルを予め個別に用意しておけば、レーザーパワーの変化の影響を受けにくい濃度変換を実現できる。
【００３０】
変換テーブル４２ｂ〜４２ｄの最大濃度が変換テーブル４２ａの最大濃度よりも低いのは、図５（Ａ）が示すように、そもそも変換テーブル４２ｂ〜４２ｄに対応するレーザーパワーが変換テーブル４２ａのレーザーパワーに比べて低いからである。絶対的な画像の最大濃度はレーザーパワーに比例しているのである。なお、検出部５０によって検出された画像の濃度が設定したレベルより著しく小さい場合、ＣＰＵ２８は、画像形成装置１００に何らかの異常が発生したと判断して、エラーメッセージを操作パネルの表示装置（図示せず）に表示してもよい。
【００３１】
図７のフローチャートを参照して、画像形成装置１００が起動した直後に実行する階調特性制御、即ちＣＰＵ２８によるγ−ＬＵＴ２５の設定の過程を説明する。このフローチャートは、ＣＰＵ２８によって実行される。なお、γ−ＬＵＴ２５の調整方法自体はすでに知られているため、簡潔に説明する。
【００３２】
Ｓ１で、ＣＰＵ２８は、定着器１０の温度を測定する温度センサ５４を使用して、定着温度を測定する。温度センサ５４は、定着器１０の定着温度を測定する温度測定手段として機能する。Ｓ２で、ＣＰＵ２８は、測定した定着温度が所定の温度閾値（例：１５０℃）以下であるか否かを判定する。温度閾値は、階調特性制御が必要か否かの目安となる定着温度である。定着温度が温度閾値以下でなければ、ＣＰＵ２８は、階調特性制御をスキップして、本フローチャートにかかる処理を終了する。一方、定着温度が温度閾値以下であれば、階調特性制御を行う必要があると判定し、ＣＰＵ２８は、Ｓ３に進む。
【００３３】
Ｓ３で、ＣＰＵ２８は、画像形成装置１００の各部がスタンバイ状態になるまで待機する。たとえば、半導体レーザ３２のレーザ温度が所定の温度に達すると、ＣＰＵ２８は、半導体レーザ３２がウォームアップ状態からスタンバイ状態に移行したと判定する。ここで、ＣＰＵ２８は、画像の安定化制御の１つである電位制御を行う。ＣＰＵ２８は、感光ドラム１に対して備えられている電位センサＳ１を使用して、感光ドラム１の表面電位Ｖｄを測定する。ＣＰＵ２８は、表面電位Ｖｄの測定値に基づき、一次帯電器２のグリッド電位Ｖｇと現像器４の現像バイアス電位Ｖｄｃを調整し、一次帯電器２の放電量の変化と感光ドラム１の感度劣化を補正する。
【００３４】
Ｓ４で、ＣＰＵ２８は、パターンジェネレータ２９を制御して、最大濃度（例：２５５レベル）のテスト画像の画像データを出力させることで、記録材Ｐ上にテスト画像を形成する。なお、このときに使用するコントラスト電位Ｖｃｏｎｔは雰囲気環境における絶対水分量から求めるものとする。たとえば、ＲＯＭ２１０には、絶対水分量とコントラスト電位Ｖｃｏｎｔとの関係を示すテーブルが記憶されており、ＣＰＵ２８はセンサを使用して測定した絶対水分量に対応するコントラスト電位を当該テーブルから取得する。また、ＣＰＵ２８は、このときに使用したレーザーパワーの値をＲＡＭ２１２に記憶させる。レーザーパワーの値は、自動光量制御（ＡＰＣ）によって予め定められているものとする。
【００３５】
Ｓ５で、ＣＰＵ２８は、記録材Ｐ上に形成されたテスト画像をリーダー部のＣＣＤ２１によって読み取る。Ｓ６で、ＣＰＵ２８は、ＲＡＭ２１２からレーザーパワーの値を読み取り、その値に対応する変換テーブルを図５（Ａ）に示した対応テーブルから選択し、輝度濃度変換部４２へ設定する。
【００３６】
Ｓ７で、ＣＰＵ２８は、輝度濃度変換部４２を用いて、最大濃度のテスト画像の輝度データを濃度データへ変換する。これにより、相対ドラム表面電位がＡであるときの、最大濃度ＤＡが得られる。Ｓ８で、ＣＰＵ２８は、目標最大濃度に対応するコントラスト電位Ｖｃｏｎｔを算出する。ここでは、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの詳細な決定方法について説明する。
【００３７】
図８（Ａ）に相対ドラム表面電位と画像濃度との関係を示す。上述したＳ４で、ＣＰＵ２８は、一次帯電器２で感光ドラム１を一様に帯電させ、最大濃度のテスト画像を形成するためのレーザ光３を、半導体レーザ３２に出力させて感光ドラム１の表面に潜像を形成する。さらに、ＣＰＵ２８は、電位センサＳ１でその潜像部分の表面電位Ｖｄを測定する。ＣＰＵ２８は、その時点で用いていた現像バイアス電位Ｖｄｃと、感光ドラム１の表面電位Ｖｄの測定値との差（相対ドラム表面電位Ａ）を求める。図８（Ａ）によれば、相対ドラム表面電位Ａに対して得られた最大の画像濃度が、上述したＤＡである。最大の画像濃度ＤＡは、上述したようにＳ５およびＳ６で得られる。変換テーブル４２ａ〜４２ｂをレーザーパワーに応じて選択すれば、相対ドラム表面電位に対する画像濃度は、実線Ｌに示すようにリニアになることがほとんどである。ただし、２成分現像系では、現像器４内のトナー濃度が下がってしまうと、破線Ｎのように、最大濃度の近辺で、非線型特性になってしまう場合がある。図８（Ａ）によれば目標画像濃度を１．６としているが、さらに０．１のマージンを見込んで、１．７を目標画像濃度に設定してもよい。ここでは、目標画像濃度を１．７とする。目標画像濃度を１．７に設定したときの相対ドラム表面電位（コントラスト電位Ｂ）は、次式を用いて求めることができる。
【００３８】
Ｂ＝Ａ×１．７／ＤＡ
一次帯電器２のグリッド電位Ｖｇと感光ドラム１の表面電位との関係に基づいて、コントラスト電位から、グリッド電位Ｖｇと現像バイアス電位を求める方法について簡単に説明する。図８（Ｂ）にグリッド電位Ｖｇと感光ドラム１の表面電位Ｖｄとの関係を示す。グリッド電位Ｖｇを−２００Ｖにセットして、レーザ光３のレベルを設定可能範囲のうちでの最低値にセットして感光ドラム１を走査したときの表面電位ＶｄをＶＬとする。レーザ光３のレベルを設定可能範囲のうちでの最高値にセットしたときの表面電位ＶｄをＶＨとする。ＣＰＵ２８は、電位センサＳ１を使用して、表面電位ＶＬ、ＶＨをそれぞれ測定する。同様にＣＰＵ２８は、グリッド電位Ｖｇを−４００Ｖにしたときの表面電位ＶＬ、ＶＨを測定する。ＣＰＵ２８は、−２００Ｖのデータと−４００Ｖのデータとを、補間、外挿することで、図８（Ｂ）に示したグリッド電位Ｖｇと表面電位Ｖｄとの関係を求める。
【００３９】
ＣＰＵ２８は、ＶＬから、画像上にカブリトナーが付着しないように設定されたＶｂｇ（例：１００Ｖ）を減算することで、現像バイアス電位Ｖｄｃを設定する。図８（Ｂ）が示すように、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアス電位ＶＤＣとＶＨとの差分電圧である。また、図８（Ａ）が示すように、相対ドラム表面電位（コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ）が大きいほど、最大濃度を大きくとれる。
【００４０】
ＣＰＵ２８は、Ｓ８で算出したコントラスト電位Ｖｃｏｎｔ＝Ｂと図８（Ｂ）に示した関係とからグリッド電位Ｖｇと現像バイアス電位Ｖｄｃとを計算する。なお、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ＝Ｂは、通常の目標最大濃度である１．６よりも０．１だけさらに高く設定されている。
【００４１】
Ｓ９で、ＣＰＵ２８は、図３に示した階調パターンをパターンジェネレータ２９に出力させる。図２の構成から明らかなように、パターンジェネレータ２９が出力する階調パターンの画像データにはγ−ＬＵＴ２５を作用させない。階調パターンの画像データは、パルス幅変調回路２６を経由してレーザドライバ３１に出力され、半導体レーザ３２を駆動する。これにより、感光ドラム１の表面には、図３に示したトナー像としての階調パターンが形成される。
【００４２】
Ｓ１０で、ＣＰＵ２８は、階調パターンを形成するためのレーザ光３のレーザーパワーに対応した変換テーブルを選択する。レーザーパワーが１２８であれば、図５（Ａ）の対応テーブルから変換テーブル４２ｃが選択される。Ｓ１１で、ＣＰＵ２８は、感光ドラム１上の階調パターンを検出部５０により検出し、検出部５０のフォトセンサ５１が出力する反射出力を輝度濃度変換部４２により濃度データに変換する。
【００４３】
Ｓ１２で、ＣＰＵ２８は、各階調レベルの階調パターンの形成位置からその階調パターンを形成したときに使用したレーザーパワーを特定し、その階調パターンの濃度データと対応付けてγ−ＬＵＴ２５を作成し、ＲＡＭ２１２に保存する。階調パターンの数しか濃度データが存在しないため、そのままでは、γ−ＬＵＴ２５を計算できないことがある。この場合、ＣＰＵ２８は、０から２５５までの全レベルの濃度データに対するレーザーパワーを補間により生成してもよい。
【００４４】
以上の制御が終了すると、ＣＰＵ２８は、「コピーできます」のメッセージが操作パネルの表示装置に表示させ、コピースタンバイ状態となる。コピー動作時は、上記の方法で算出したコントラスト電位Ｖｄｃとγ−ＬＵＴ２５が使用されるため、線形な階調特性のトナー像が形成されるようになる。以上の制御を定期的に行うことにより、長期にわたり、階調性が優れた画像を形成できる。
【００４５】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では単色画像形成装置に本発明を適用したが、第２の実施形態では多色画像形成装置に本発明を適用する。多色画像形成装置では、上述した変換テーブル４２ａ〜４２ｄが色の数だけ用意される。つまり、第２の実施形態では、各色ごとに、画像形成条件に応じた変換テーブルが変換されることを特徴としている。
【００４６】
図９に本実施形態における制御部２００のブロック図を示す。図２と図９を比較すると、図９では、Ｂｋ生成回路９１が追加され、さらに、変換テーブル４２ａ〜４２ｄが各色ごとに用意されている点で少なくとも異なっている。このように、第２の実施形態では、それぞれ色が異なる複数の現像剤のそれぞれについて複数の濃度変換手段が設けられている。ＣＰＵ２８は、各色ごとに設定されている画像形成条件に対応した当該各色ごとの濃度変換手段を複数の濃度変換手段から選択する。
【００４７】
図１０は多色画像を形成する画像形成装置１００を示している。なお、すでに説明した個所には同一の参照符号を付与することで説明を簡潔化する。図１０に示した画像形成装置１００の現像器４はロータリー型の現像器である。現像器４は、感光ドラム１と当接する現像スリーブを切り替えることで、順番に各色のトナー像を生成する。図１０ではイエローの現像スリーブが感光ドラム１に当接している。現像器４は、いわゆるタンデム型の現像器であってもよい。本発明は、現像器の方式に左右される発明ではないからである。
【００４８】
給紙カセット８１に収納されている記録材Ｐは、給紙ローラ８２、搬送ローラ８３、レジストローラ８４を介して転写ドラム５に供給される。記録材Ｐは転写ドラム５に巻き付けられる。転写ドラム５が１回転するごとに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の順に記録材Ｐ上にトナー像が転写される。つまり、転写ドラム５が４回転することにより、４色の各トナー像が記録材Ｐ上に重畳的に転写される。転写が終了すると、記録材Ｐは転写ドラム５から分離されて、定着器１０によって定着される。
【００４９】
一方、リーダー部のＣＣＤ２１は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３色の色分解フィルターを介して原稿画像のＲＧＢ信号を得る。Ａ／Ｄ変換回路２２は、アナログのＲＧＢの輝度信号をデジタルの輝度データに変換し、シェーディング回路２３へ出力する。シェーディング回路２３は、上述したシェーディング補正を実行する。ＬＯＧ変換回路２４は、ＲＧＢの輝度データをＣＭＹの濃度データに変換する。Ｂｋ生成回路９１は、ＣＭＹの濃度データからブラックの濃度データを生成し、ＭＣＹＢｋの４色の濃度データを作成する。γ−ＬＵＴ２５は、濃度データに階調制御を実行する。濃度データは、パルス幅変調回路２６およびレーザドライバ３１を経由して半導体レーザ３２を駆動する。
【００５０】
なお、画像形成装置１００で使用されている多色画像形成用の現像剤はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーである。ＹＭＣの各トナーは、スチレン系共重合樹脂をバインダーとして、イエロー、マゼンタ、シアンは各色の色材を分散させて形成されている。ブラックのトナーは、ＹＭＣの３色を混合して作られている。
【００５１】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーの分光特性をそれぞれ図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）に示す。いずれのトナーに対しても９６０ｎｍの反射率が８０％以上得られている。また、画像形成装置１００は、これらの色トナーを用いた画像形成において、色純度、透過性に有利な２成分現像方式を採用しているものとする。感光ドラム１はＯＰＣドラムであり、９６０ｎｍにおける反射率は約４０％ほどである。図１２（Ａ）が示すように、感光ドラム１上にトナーが多く載るに従い、反射出力も大きくなる。
【００５２】
本実施形態では各色の色材の反射率の違いから、各色独立で、レーザーパワーに応じた濃度変換回路が必要となる。本実施形態では、トナーが付着してない状態でのドラム反射出力が１Ｖになるように検出部５０を設定した。
【００５３】
図１２（Ｂ）に一例として、イエローの画像に対するフォトセンサ５１の反射出力と、実際の画像濃度との関係を示す。また図５（Ｂ）には、レーザーパワーと変換テーブルの対応関係を示すテーブルを示している。本実施形態では、半導体レーザ３２のレーザーパワーが低くなると、フォトセンサ５１の反射出力が大きくなる傾向がある。そこで、ＣＰＵ２８は、レーザーパワーに対応した各色の変換テーブルを図５（Ｂ）に示した対応テーブルを用いて選択する。
【００５４】
第２の実施形態についてフローチャートは、基本的に図７に示したフローチャートと同様である。ＣＰＵ２８は、Ｓ４ないしＳ１２についてＹＭＣＢｋの４色について個別に実行する。つまり、Ｓ４ではＹＭＣＢｋのそれぞれについて最大濃度のテスト画像が形成され、Ｓ５でそれらが読み取られる。Ｓ６で、ＣＰＵ２８は、レーザーパワーに応じて、各色ごとに変換テーブルを選択する。Ｓ７では、各色ごとに輝度データが濃度データに変換される。Ｓ８では、ＹＭＣＢｋの各色についてコントラスト電位等が決定される。Ｓ９では、ＹＭＣＢｋの各色について各色の階調パターンが形成されて、読み取られる。Ｓ１０で、ＣＰＵ２８は、レーザーパワーに応じて、各色ごとに変換テーブルを選択する。Ｓ１１で、選択された変換テーブルを使用して、各色の階調パターンの輝度データが濃度データに変換される。Ｓ１２で、各色ごとに、γ−ＬＵＴ２５が作成される。
【００５５】
本実施形態によれば、多色画像を形成する画像形成装置１００に本発明を適用することで、第１の実施形態と同様の効果が得られる。つまり、画像形成装置１００は、長期にわたり、階調性が優れ、なおかつグレーバランスのとれた良質な多色画像を提供できる。
【００５６】
以上の説明においては、画像形成装置１００の像担持体として感光ドラム１を使用する例を説明した。しかし、像担持体としては感光ドラム１に限らず、たとえば、表面に感光層を有する、シート状の感光シートやベルト状の感光ベルトであってもよい。
【００５７】
多色の階調画像を形成する画像形成装置１００でジョブの実行中にＣＰＵ２８が半導体レーザ３２のレーザーパワーを変更した場合、ＣＰＵ２８は、変更後のレーザーパワー値に対応して変換テーブルを各色ごとに選択する。
【００５８】
ところで、第１および第２の実施形態では、レーザーパワーの変化に応じて、変換テーブルを変更しているが、定着温度や現像剤のトナー電荷量などの他の画像形成条件の変化に応じてＣＰＵ２８が変換テーブルを変更してもよい。この場合も画像形成条件と変換テーブルとの関係を示す対応テーブルがＲＯＭ２１０に格納されており、ＣＰＵ２８によって参照される。
【００５９】
たとえば、定着温度が低くなるにつれて実際の画像濃度は低くなる傾向がある。そのため、ＣＰＵ２８は、定着温度が低くなるたびに反射光量を低下させるような変換テーブルを選択または作成する。よって、ＣＰＵ２８は、温度測定手段が測定した定着温度に対応した濃度変換手段を複数の濃度変換手段から選択する選択手段として機能する。
【００６０】
また、ＣＰＵ２８は、トナー電荷量が低下するたびに、反射光量を増加させるような変換テーブルを選択または作成する。ＣＰＵ２８は、トナー電荷量を画像形成枚数から予測してもよいし、電位センサＳ１や検出部５０を用いて取得したデータから推定してもよい。これらは、現像剤のトナー電荷量を測定する電荷量測定手段として機能する。このように、ＣＰＵ２８は、荷量測定手段が測定した現像剤のトナー電荷量に対応した濃度変換手段を複数の濃度変換手段から選択する選択手段として機能する。
【００６１】
本発明によれば、画像形成装置１００を使用することで画像形成条件が変化すると、その画像形成条件に応じた濃度変換手段が選択され、選択された濃度変換手段によってテスト画像の輝度データが濃度データに変換され、当該濃度データにしたがってガンマ補正回路が調整される。これにより、画像形成条件が変化してもユーザの手を煩わせることなくガンマ補正回路を調整できるため、画像形成装置は継続的に良質な画像を形成できるようになる。たとえば、画像形成装置１００の出力濃度の範囲を良好な範囲に維持でき、さらに、ハイライトからシャドウにいたるまで安定した階調特性を維持できるようになる。
【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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