(57)【要約】【課題】画像濃度特性の安定性を維持する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、感光ドラム４に画像を形成し、この画像を記録材に転写することで、記録材に画像を形成する。画像形成装置は、記録材に形成された画像の第１測定用画像を測定するリーダ部Ａ及び感光ドラム４に形成された第２測定用画像を測定するフォトセンサ４０を備える。プリンタ制御部１０９は、リーダ部Ａの測定結果に基づいて第１変換条件を生成する。プリンタ制御部１０９は、フォトセンサ４０の測定結果を第２変換条件に基づいて変換し、変換した測定結果に基づいて第１変換条件を補正する。プリンタ制御部１０９は、リーダ部Ａによる第１測定用画像の測定結果と、フォトセンサ４０による第１測定用画像の測定結果と、に基づいて第２変換条件を生成する。【選択図】図３
2017151170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを第１変換条件に基づいて変換する第１変換手段と、
前記第１変換手段により変換された前記画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記画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画像を前記記録材に定着させる定着手段と、
前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段により前記記録材に形成された第１測定用画像を測定する第１測定手段と、
前記画像形成手段により形成された第２測定用画像を、前記転写手段により前記第２測定用画像が前記記録材に転写される前に測定し、前記第２測定用画像の測定結果に対応する信号を出力する第２測定手段と、
前記第２測定手段から出力された前記信号を第２変換条件に基づいて変換する第２変換手段と、
前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段に、前記第１測定用画像を形成させ、前記第１測定手段に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１変換条件を生成する第１生成手段と、
前記画像形成手段に、前記第２測定用画像を形成させ、前記第２測定手段に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２変換手段に、前記第２測定手段から出力された前記信号を前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記変換された信号に基づいて、前記第１変換条件を補正する補正手段と、
前記第１生成手段が、前記画像形成手段に、前記第１測定用画像を形成させた場合に、前記第２測定手段に前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果と前記第２測定手段から出力された前記第１測定用画像の測定結果に対応する信号とに基づいて、前記第２変換条件を生成する第２生成手段と、を有することを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記変換された信号と、所定の基準濃度値とを比較して補正量を決定し、この補正量に応じて前記第１変換条件を補正することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記第１生成手段で生成された前記第１変換条件に応じて形成された前記第２測定用画像の前記第２測定手段で検出される濃度値を、前記基準濃度値として所定の保存手段に保存することを特徴とする、
請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記基準濃度値を検出したときの前記第２測定用画像と同じ画像を前記第２測定手段で測定した結果に対応する前記信号を、前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記変換された信号に基づいて、前記第１変換条件を補正することを特徴とする、
請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１生成手段は、前記第１測定用画像が前記記録材に形成されるときに前記第２測定手段が検出する濃度値、及び前記第１測定手段で測定した前記第１測定用画像の濃度値に基づく濃度変換テーブルを生成し、
前記補正手段は、前記濃度変換テーブルに基づいて前記第２測定手段から出力される信号を補正することを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成手段は、複数の色の画像を形成し、
前記第１生成手段は、各色に対応して前記濃度変換テーブルを生成することを特徴とする、
請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記第１変換条件の補正を、メイン電源の投入時、メイン電源が投入されて一定時間が経過した後、或いは環境の変動検出時に行うことを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１生成手段は、前記第１変換条件としてγ補正値を設定することを特徴とする、
請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成手段は、トナー及びキャリアを主成分とする二成分現像剤により画像を形成し、
前記第２測定手段の測定結果を所定の現像濃度変換テーブルにより現像剤濃度に変換し、この現像剤濃度を所定の初期濃度に合わせるように前記画像形成手段へのトナー補給を行う現像剤濃度制御手段を備えることを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像データを第１変換条件に基づいて変換する第１変換手段と、
前記第１変換手段により変換された前記画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記画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画像を前記記録材に定着させる定着手段と、
前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段により前記記録材に形成された第１測定用画像を測定する第１測定手段と、
前記画像形成手段により形成された第２測定用画像を、前記転写手段により前記第２測定用画像が前記記録材に転写される前に測定し、前記第２測定用画像の測定結果に対応する信号を出力する第２測定手段と、
前記第２測定手段から出力された前記信号を第２変換条件に基づいて変換する第２変換手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段に、前記第１測定用画像を形成させ、前記第１測定手段に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１変換条件を生成し、
前記画像形成手段に、前記第２測定用画像を形成させ、前記第２測定手段に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２変換手段に、前記第２測定手段から出力された前記信号を前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記変換された信号に基づいて、前記第１変換条件を補正し、
前記画像形成手段が前記第１測定用画像を形成させた場合に、前記第２測定手段に前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果と前記第２測定手段から出力された前記第１測定用画像の測定結果に対応する信号とに基づいて、前記第２変換条件を生成することを特徴とする、
画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、例えば起動時のウォームアップ終了後に、画像品質の改善のための処理を行う。例えば画像形成装置は、階調パターン等の特定パターンを紙等の記録材上に形成し、これをスキャナ等の画像読取装置により読み取る。画像形成装置は、読み取った特定パターンに基づく情報を、γ補正値等の画像形成条件にフィードバックする。
【０００３】
画像形成装置は、高精度の画像濃度特性を長期間にわたり安定して維持する必要がある。この場合、画像形成装置は、記録材に形成した階調パターンを読み取り、読み取った階調パターンに基づく情報により、γ補正テーブルを作成する。画像形成装置は、作成したγ補正テーブルを用いて感光体に形成した階調パターンの濃度を記憶しておき、所定のタイミングで感光体に形成される画像の濃度と記憶した濃度との関係に応じて、γ補正テーブルを調整する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、感光体等の像担持体に形成される階調パターン等の特定パターンの検出濃度と、記録材に形成される特定パターンの画像濃度とは一致しない。そのために、記録材上に形成した特定パターンに基づいてγ補正テーブルを作成した後に、像担持体上に再度、同じ特定パターンを形成して特定パターンの目標濃度とする必要があり、処理に時間がかかってしまう。これは、画像形成処理の効率の低下の原因となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像濃度特性の安定性を維持するための処理を効率化した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】
本発明の画像形成装置は、画像データを第１変換条件に基づいて変換する第１変換手段と、前記第１変換手段により変換された前記画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画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画像を前記記録材に定着させる定着手段と、前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段により前記記録材に形成された第１測定用画像を測定する第１測定手段と、前記画像形成手段により形成された第２測定用画像を、前記転写手段により前記第２測定用画像が前記記録材に転写される前に測定し、前記第２測定用画像の測定結果に対応する信号を出力する第２測定手段と、前記第２測定手段から出力された前記信号を第２変換条件に基づいて変換する第２変換手段と、前記画像形成手段と前記転写手段と前記定着手段に、前記第１測定用画像を形成させ、前記第１測定手段に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１変換条件を生成する第１生成手段と、前記画像形成手段に、前記第２測定用画像を形成させ、前記第２測定手段に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２変換手段に、前記第２測定手段から出力された前記信号を前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記変換された信号に基づいて、前記第１変換条件を補正する補正手段と、前記第１生成手段が、前記画像形成手段に、前記第１測定用画像を形成させた場合に、前記第２測定手段に前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果と前記第２測定手段から出力された前記第１測定用画像の測定結果に対応する信号とに基づいて、前記第２変換条件を生成する第２生成手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、記録材に定着される前の測定用画像の測定結果に基づいて記録材に定着された測定用画像の測定結果を高精度に補償するためのキャリブレーションのダウンタイムを抑制できる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の構成図。
【図２】リーダ画像処理部の説明図。
【図３】プリンタ制御部の説明図。
【図４】階調画像の処理説明図。
【図５】画像信号が変換される様子を説明する４限チャート図。
【図６】プリンタ部のキャリブレーション処理を表すフローチャート。
【図７】第１テスト画像の例示図。
【図８】第２テスト画像の例示図。
【図９】フォトセンサから出力される信号の処理説明図。
【図１０】フォトセンサの検出値と記録材に形成された画像の濃度との関係の説明図。
【図１１】濃度変換テーブルの作成方法の説明図。
【図１２】画像再現特性の長期安定化のための処理を表すフローチャート。
【図１３】ＬＵＴによりレーザ出力信号を決める処理の説明図。
【図１４】パッチ画像の形成時のタイミングチャート。
【図１５】同じ画像信号により形成された画像の濃度値の変化量の説明図。
【図１６】γ補正テーブルの説明図。
【図１７】γ補正テーブル作成の説明図。
【図１８】フォトセンサの検出値及び記録材上の画像濃度に影響を与える項目の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、リーダ部Ａ及びプリンタ部Ｂを備える。リーダ部Ａは、原稿画像を読み取る画像読取装置である。プリンタ部Ｂは、例えばリーダ部Ａが読み取った原稿画像に応じた画像を紙等の記録材６に形成する。
【００１２】
（リーダ部）
リーダ部Ａは、原稿１０１が載置される原稿台１０２、原稿台１０２上の原稿１０１に光を照射する光源１０３、光学系１０４、受光部１０５、及びリーダ画像処理部１０８を備える。原稿台１０２上には、つき当て部材１０７及び基準白色板１０６が配置される。つき当て部材１０７は、原稿１０１を正しい位置に載置するために用いられる。基準白色板１０６は、受光部１０５の白レベル決定及びシェーディング補正に用いられる。
【００１３】
光源１０３は、原稿台１０２に載置される原稿１０１を照射する。受光部１０５は、光源１０３から照射された光の原稿１０１による反射光を、光学系１０４を介して受光する。受光部１０５は、受光した反射光に基づいてレッド、グリーン、ブルーの各色を表す電気信号である色成分信号を生成し、リーダ画像処理部１０８に送信する。このような受光部１０５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサにより構成される。例えば受光部１０５は、レッド、グリーン、ブルーの各色に対応して３列に配列されたＣＣＤラインセンサを備え、各ＣＣＤラインセンサで受光した反射光に基づいてレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。光源１０３、光学系１０４、及び受光部１０５は一体に構成された読取ユニットであり、図中左右方向に移動可能である。受光部１０５のＣＣＤラインセンサは、ＣＣＤセンサが図１の奥行き方向にならぶ。そのために読取ユニットは、図１の奥行き方向を１ラインとし、移動することで原稿１０１の全体を１ラインずつ順次読み取って、ライン毎の色成分信号を生成する。
【００１４】
リーダ画像処理部１０８は、各色の色成分信号に対する画像処理を行い、原稿１０１の画像を表す画像データを生成する。リーダ画像処理部１０８は、生成した画像データをプリンタ部Ｂに送信する。図２は、リーダ画像処理部１０８の説明図である。
【００１５】
リーダ画像処理部１０８は、アナログ信号処理部２０１により受光部１０５から各色の色成分信号を取得する。アナログ信号処理部２０１は、取得した各色の色成分信号のゲイン調整、オフセット調整等のアナログ処理を行う。アナログ信号処理部２０１は、アナログ処理により生成したアナログの画像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を、Ａ（Analog）／Ｄ（Digital）コンバータ２０２に送信する。なお、符号の「Ｒ」はレッド、「Ｇ」はグリーン、「Ｂ」はブルーを表す。また、本実施形態では、画像信号は輝度を表す。Ａ／Ｄコンバータ２０２は、アナログ信号処理部２０１から取得したアナログの画像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を、例えば８ビットのデジタルの画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２０２は、デジタル変換により生成した画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１をシェーディング補正部２０３に送信する。シェーディング補正部２０３は、Ａ／Ｄコンバータ２０２から取得した画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に対して、色毎に、基準白色板１０６の読取結果を用いた公知のシェーディング補正を行う。シェーディング補正部２０３は、シェーディング補正により画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を生成する。
【００１６】
クロック発生部２１１は、クロック信号ＣＬＫを発生する。クロック信号ＣＬＫは、シェーディング補正部２０３の他に、後述のラインディレイ部２０４、及びライン遅延メモリ２０７に入力される。また、クロック信号ＣＬＫは、アドレスカウンタ２１２に入力される。アドレスカウンタ２１２は、クロック信号ＣＬＫをカウントし、１ラインの主走査方向のアドレス（主走査アドレス）を生成する。デコーダ２１３は、アドレスカウンタ２１２で生成された主走査アドレスをデコードし、シフトパルスやリセットパルス等のライン単位のＣＣＤ駆動信号、ＶＥ信号、及びライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。ＶＥ信号は、受光部１０５から取得する色成分信号の１ライン分に相当する有効領域を表す。アドレスカウンタ２１２は、ライン同期信号ＨＳＹＮＣによりクリアされ、次のラインの主走査アドレスのカウントを開始する。
【００１７】
ラインディレイ部２０４は、ライン同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２に対して副走査方向の空間的ずれを補正して、画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を生成する。受光部１０５が備える各色に対応するＣＣＤラインセンサは、所定の間隔で配置される。ラインディレイ部２０４は、この所定の間隔により生じる副走査方向の空間的ずれを補正する。具体的には、ラインディレイ部２０４は、画像信号Ｂ２を基準にして、画像信号Ｒ２、Ｇ２を副走査方向にライン遅延させる。
【００１８】
入力マスキング部２０５は、受光部１０５のＣＣＤセンサのレッド、グリーン、ブルーのフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等の標準色空間に変換する。これにより入力マスキング部２０５は、画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３から画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４を生成する。入力マスキング部２０５は、例えば以下のマトリックス演算により画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４を算出する。
【００１９】
Ｒ４ ＝
ａ１１＊Ｒ３ ＋ ａ１２＊Ｇ３ ＋ ａ１３＊Ｂ３
Ｇ４ ＝
ａ２１＊Ｒ３ ＋ ａ２２＊Ｇ３ ＋ ａ２３＊Ｂ３
Ｂ４ ＝
ａ３１＊Ｒ３ ＋ ａ３２＊Ｇ３ ＋ ａ３３＊Ｂ３
ａ１１〜ａ１３、ａ２１〜ａ２３、ａ３１〜ａ３３は定数
【００２０】
ＬＯＧ変換部２０６は、画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が表す輝度を、画像形成時の濃度を表す画像信号Ｃ０、Ｍ０、Ｙ０に変換する光量／濃度変換部である。ＬＯＧ変換部２０６は、画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４を画像信号Ｃ０、Ｍ０、Ｙ０に変換するための色変換ルックアップテーブルを有しており、これにより変換を行う。色変換ルックアップテーブルは画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４（入力値）と画像信号Ｃ０、Ｍ０、Ｙ０（出力値）との対応関係を示した多次元テーブルである。なお、ＬＯＧ変換部２０６は色変換テーブルに基づいて画像信号を変換する構成に限定されず、例えば、数式に基づいて画像信号を変換する構成であってもよい。なお符号の「Ｃ」はシアン、「Ｍ」はマゼンタ、「Ｙ」はイエローを表す。
【００２１】
ライン遅延メモリ２０７は、画像信号Ｃ０、Ｍ０、Ｙ０を、不図示の黒文字判定部が画像信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４からＵＣＲ（Under Color Removal）、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号を生成するまでのライン遅延分だけ、遅延させる。マスキング／ＵＣＲ部２０８は、ライン遅延メモリ２０７から遅延後の画像信号Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１を取得し、この三原色の画像信号Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１によりブラックの濃度を表す画像信号Ｋ２を抽出する。また、マスキング／ＵＣＲ部２０８は、プリンタ部Ｂで記録材６の色濁りを補正するための処理を行い、画像信号Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２を生成する。マスキング／ＵＣＲ部２０８は、画像信号Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２を所定のビット幅（本実施形態では８ビット）で出力する。
【００２２】
γ補正部２０９は、プリンタ部Ｂから出力される画像の階調特性を理想的な階調特性に補正するために、後述のＬＵＴ（Look Up Table）を用いて、画像信号Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２を画像信号Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３に変換する。ＬＵＴは、画像信号を変換する変換条件に相当し、プリンタ制御部１０９に格納される。ＬＵＴは色毎に設けられており、例えば、画像信号Ｙ２（８ビット）と画像信号Ｙ３（８ビット）との対応関係が規定された１次元テーブルである。ＬＵＴは前述の色変換ルックアップテーブルとは異なる。なお、ＬＵＴは１次元テーブルに基づいて画像信号を変換する構成に限定されず、例えば、数式に基づいて画像信号を変換する構成であってもよい。出力フィルタ２１０は、空間フィルタ処理により、画像信号Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３にエッジ強調又はスムージング処理を行う。これにより出力フィルタ２１０は、面順次の画像信号Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４を生成し、プリンタ部Ｂに画像データとして送信する。
【００２３】
以上のようなリーダ画像処理部１０８の処理は、リーダ部Ａの全体の処理を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２１４により制御される。ＣＰＵ２１４は、ＲＯＭ（Random Access Memory）２１６から読み込んだコンピュータプログラムを、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１５を作業領域に用いて実行することでリーダ部Ａの全体の処理を制御する。リーダ部Ａは、表示部２１８を有する操作部２１７が接続される。操作部２１７は、各種のキーボタン、表示部２１８を用いたタッチパネルを備えており、ユーザインタフェースとして機能する。ユーザは、操作部２１７を操作することで各種の指示を入力することができる。
【００２４】
（プリンタ部）
プリンタ部Ｂは、紙等の記録材６への画像形成のために、像担持体である感光ドラム４、帯電器８、現像器３、クリーナ９、転写ドラム５、定着ローラ対７ａ、７ｂ、レーザ光源１１０、ポリゴンミラー１、ミラー２、及びプリンタ制御部１０９を備える。感光ドラム４の周囲には、表面電位センサ１２及びフォトセンサ４０が設けられる。
【００２５】
感光ドラム４は、ドラム形状の感光体であり、画像形成の際に矢印Ａ方向に回転する。感光ドラム４は、帯電器８により表面が一様に帯電される。レーザ光源１１０は、プリンタ制御部１０９の制御により、感光ドラム４の回転方向に直交する方向（図１の奥行き方向）を主走査方向として、レーザ光で感光ドラム４の表面を走査する。プリンタ制御部１０９は、リーダ部Ａのリーダ画像処理部１０８から画像データを取得し、この画像データに基づいてレーザ光源１１０から出射されるレーザ光の明滅を制御する。なお、プリンタ制御部１０９は、パーソナルコンピュータ等の外部装置から画像データが転送された場合、画像データをＬＵＴに基づいて変換し、変換した画像データに基づいてレーザ光源１１０から出射されるレーザ光の明滅を制御する。レーザ光源１１０から出射されたレーザ光は、ポリゴンミラー１及びミラー２を介して一様に帯電された感光ドラム４上を走査する。これにより感光ドラム４の表面に、画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００２６】
現像器３は、感光ドラム４に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像器３は、感光ドラム４の周囲に、感光ドラム４の回転方向の上流からブラックの現像器３Ｋ、イエローの現像器３Ｙ、シアンの現像器３Ｃ、マゼンタの現像器３Ｍの順に配置される。例えば、イエローのトナー像を形成する場合、イエローの現像器３Ｙは、感光ドラム４に形成されたイエローに対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでイエローの現像剤を該静電潜像に付着させて現像する。他の色の現像器３Ｍ、３Ｃ、３Ｋも同様に現像を行う。
【００２７】
記録材６は、転写ドラム５に巻き付けられ、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像が順に重畳して転写される。転写ドラム５は、感光ドラム４との間に記録材６を挟んで回転することで、トナー像を感光ドラム４から記録材６へ転写させる。そのために転写ドラム５は、１枚の記録材６にフルカラーの画像を形成するために矢印Ｂ方向に４回転する。トナー像が転写された記録材６は、転写ドラム５から分離され、定着ローラ対７ａ、７ｂに搬送される。定着ローラ対７ａ、７ｂは、記録材６を挟みつつ搬送することで、記録材６にトナー像を定着させる。例えば定着ローラ対７ａ、７ｂは、記録材６を加熱及び加圧することで、トナー像を記録材６に熱圧着させる。定着ローラ対７ａ、７ｂは、トナー像が定着した記録材６を画像形成装置外へ排出する。なお、記録材６への転写後に感光ドラム４に残留するトナーは、クリーナ９により除去される。
【００２８】
表面電位センサ１２は、感光ドラム４の周囲で、レーザ光源１１０によりレーザ光が照射される位置と現像器３との間に設けられる。表面電位センサ１２は、感光ドラム４の表面の電位を検出する。フォトセンサ４０は、感光ドラム４の周囲で、現像器３と転写ドラム５との間に設けられる。フォトセンサ４０は、光源１０３及びフォトダイオード１１を有する。光源１０３は、主波長が約９６０［ｎｍ］の近赤外光を、トナー像が形成された感光ドラム４の表面に照射する。フォトダイオード１１は、光源１０３から照射された光の感光ドラム４の表面による反射光を受光する。これによりフォトセンサ４０は、感光ドラム４に形成された測定用のトナー像（以下、「測定用画像」という。）からの反射光量を測定することができる。
【００２９】
図３は、プリンタ制御部１０９の説明図である。プリンタ制御部１０９は、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ３２、テストパターン記憶部３１、濃度換算部４２、ＬＵＴを格納するメモリ２５、パルス幅変調部２６、ＬＤドライバ２７、及びパターンジェネレータ２９を備える。プリンタ制御部１０９は、リーダ部Ａ及びプリンタエンジン１００との間で通信可能である。プリンタエンジン１００は、感光ドラム４、帯電器８、フォトセンサ４０、現像器３、表面電位センサ１２、レーザ光源１１０、及び環境センサ３３を備える。環境センサ３３は、画像形成装置内部の温度や湿度等の環境情報を検出する。プリンタ制御部１０９は、このような構成のプリンタエンジン１００による画像形成動作を制御する。プリンタ制御部１０９のＣＰＵ２８は、ＲＯＭ３０から読み込んだコンピュータプログラムを、ＲＡＭ３２を作業領域に用いて実行することでプリンタ部Ａの全体の処理を制御する。例えばプリンタ制御部１０９のＣＰＵ２８は、帯電器８の帯電バイアス、現像器３の現像バイアスの制御を行う。
【００３０】
（階調制御）
図４は、階調画像の処理説明図である。上記の通り、リーダ部Ａのリーダ画像処理部１０８は、受光部１０５から取得した色成分信号から面順次の画像信号（画像データ）を生成してプリンタ部Ｂに送信する。一方、プリンタ制御部１０８は、メモリ２５に格納されるＬＵＴに基づいて、パーソナルコンピュータやスキャナなどの外部装置から転送された画像データを画像信号Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４に変換する。
【００３１】
図５は、階調特性を補正するために画像信号が変換される様子を説明する４限チャート図である。第Ｉ象限は、原稿１０１に形成された画像の濃度を表す原稿濃度を濃度信号に変換する、リーダ部Ａの読取特性を表す。第ＩＩ象限は、濃度信号を、レーザ光源１１０から出力されるレーザ光の光量を表すレーザ出力信号に変換する、ＬＵＴの変換特性を表す。第ＩＩＩ象限は、レーザ出力信号を、記録材６に形成される画像の濃度を表す出力濃度に変換する、プリンタ部Ｂの記録特性を表す。第ＩＶ象限は、原稿１０１の画像濃度から記録材６に形成した画像の濃度までの関係を表す、画像形成装置全体の階調再現特性を表す。本実施形態では、画像信号が８ビットのデジタル信号で処理されるために、階調数は２５６階調となる。
【００３２】
本実施形態の画像形成装置は、第ＩＶ象限の階調特性をリニアにするために、第ＩＩＩ象限のプリンタ部Ｂの記録特性がリニアではない分を、第ＩＩ象限のＬＵＴの変換特性によって補正する。ＬＵＴは、後述する演算結果に基づいて生成される。ＬＵＴに基づいてＣＰＵ２８により濃度変換された画像信号は、パルス幅変調部２６に入力される。パルス幅変調部２６は、画像信号を、形成する画像のドット幅に対応したパルス信号に変換してレーザ光源１１０を駆動するＬＤドライバ２７に送信する。パルス幅変調部２６は、画像信号を例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に変換してＬＤドライバ２７に送信する。ＬＤドライバ２７は、パルス幅変調部２６から取得したパルス信号に基づいて、レーザ光源１１０の発光制御を行う。
【００３３】
本実施形態では、画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの全色について、パルス幅変調処理による階調再現を行う。上述の通り、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光は、感光ドラム４上に静電潜像を形成する。レーザ光源１１０がパルス信号に基づいて発光制御されるため、感光ドラム４には、ドット面積の変化に応じた所定の階調特性を有する静電潜像が形成される。この静電潜像が、現像、転写、定着の各工程を経て階調画像として再現される。
【００３４】
リーダ部Ａ及びプリンタ部Ｂによる画像再現特性の安定化に関する第１の制御系について説明する。図６は、リーダ部Ａを用いたプリンタ部Ｂのキャリブレーション処理を表すフローチャートである。
【００３５】
Ｓ５１の処理：リーダ部ＡのＣＰＵ２１４は、操作部２１７により自動階調補正の指示が入力されることで、プリンタ部Ｂのキャリブレーション処理を開始する。ＣＰＵ２１４は、まず、表示部２１８に第１テスト画像出力のスタートボタンを表示する。ユーザがこのスタートボタンを押下することで、ＣＰＵ２１４は、測定用画像である第１テスト画像の出力指示を取得する。ＣＰＵ２１４は、第１テスト画像の出力指示を取得すると、プリンタ部ＢのＣＰＵ２８に第１テスト画像の画像形成を指示する。ＣＰＵ２８は、画像形成指示に応じて第１テスト画像を記録材６に形成する。第１テスト画像は、パターンジェネレータから発生される。このとき、ＣＰＵ２８は、第１テスト画像を形成するための記録材６の有無を判断する。ＣＰＵ２１４は、ＣＰＵ２８から記録材６が無いことが通知されると、表示部２１８に記録材６が無い旨を表す警告画像を表示する。第１テスト画像の形成時には、後述のコントラスト電位が、環境センサ３３が検出する環境情報に応じた値に設定される。
【００３６】
図７は、第１テスト画像の例示図である。第１テスト画像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の中間階調濃度による、帯状パターン６１、及び最大濃度（例えば濃度信号値＝２５５）による各色のパッチパターン６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋを含む。パッチパターン６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋは、リーダ部Ａの受光部１０５が読み取る１ラインのサイズ以内に形成される。
【００３７】
ユーザは、帯状パターン６１を目視検査することで、スジ状の異常画像、濃度ムラ、色ムラの有無を確認することができる。スジ状の異常画像、濃度ムラ、色ムラが有る場合、ユーザは、再度、第１テスト画像の出力を指示する。スジ状の異常画像、濃度ムラ、色ムラが再度有る場合には画像形成装置の修理が必要となる。なお、リーダ部Ａが、帯状パターン６１を読み取って、主走査方向の濃度により以降の処理を行うか否かを判断してもよい。
【００３８】
Ｓ５２の処理：ユーザは、第１テスト画像が形成された記録材６をリーダ部Ａの原稿台１０２上に載置して、リーダ部Ａに第１テスト画像を読み取らせる。リーダ部ＡのＣＰＵ２１４は、原稿台１０２に記録材６が載置されると、表示部２１８に画像読取のスタートボタンを表示する。ユーザがこのスタートボタンを押下することで、ＣＰＵ２１４は、原稿台１０２に載置された記録材６から第１テスト画像を読み取るための処理を行う。具体的にはＣＰＵ２１４は、読取ユニットの動作を制御して第１テスト画像を読み取る。読取ユニットの受光部１０５は、第１テスト画像の色成分信号（読取信号値）をリーダ画像処理部１０８に送信する。リーダ画像処理部１０８は、受光部１０５から取得した色成分信号（読取信号値）を、以下の式に基づいて光学濃度を表す濃度信号に換算する。なお、読取信号値は、レッド（Ｒ）の読取信号値、グリーン（Ｇ）の読取信号値、及びブルー（Ｂ）の読取信号値を含む。
【００３９】
Ｍ ＝ −ｋｍ  ＊ ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）
Ｃ ＝ −ｋｃ  ＊ ｌｏｇ１０（Ｒ／２５５）
Ｙ ＝ −ｋｙ  ＊ ｌｏｇ１０（Ｂ／２５５）
Ｋ ＝ −ｋｂｋ  ＊  ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）
ｋｍ、ｋｃ、ｋｙ、ｋｃｋは予め設定される補正係数である。
【００４０】
なお、リーダ画像処理部１０８は、このような式を用いずに、所定の変換テーブルにより色成分信号を濃度信号Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋを変換してもよい。
【００４１】
Ｓ５３の処理：ＣＰＵ２１４は、リーダ画像処理部１０８により得られた濃度信号Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ（図２の画像信号Ｍ４、Ｃ４、Ｙ４、Ｋ４）に基づいて、最大濃度Ｄｍａｘを補償するコントラスト電位を算出する。コントラスト電位は、感光ドラム４上の静電潜像が形成される部位の電位（明部電位）と静電潜像が形成されない部位の電位（暗部電位）との電位差である。明部電位は、レーザ光源１１０によりレーザ光が照射された感光ドラム４上の領域の表面電位である。明部電位は、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光の強度（露光量）に基づいて決定される。明部電位の領域にはトナーが付着する。暗部電位は、レーザ光源１１０によりレーザ光が照射されていない感光ドラム４上の領域の表面電位である。暗部電位は、帯電バイアスや現像バイアスを制御することで決定される。帯電バイアスや現像バイアスは、環境センサ３３により検出される環境情報に基づいて決定される。暗部電位の領域にはトナーが付着しない。
【００４２】
ＣＰＵ２１４は、第１テスト画像の、帯状パターン６１及びパッチパターン６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋの濃度信号と、これらのパターンが形成されていない部分の濃度信号とに基づいて、露光量とトナーの付着量との関係を表すデータを取得する。露光量と付着量との関係は線形であることが知られている。そのためにＣＰＵ２１４は、目標付着量となるときの露光量を第１テスト画像の読取結果に基づいて決定することができる。
【００４３】
Ｓ５６の処理：ＣＰＵ２１４は、Ｓ５３で算出したコントラスト電位に基づいてプリンタ部Ｂを制御するとともに、第２テスト画像の画像形成をプリンタ部Ｂに指示する。プリンタ部Ｂは、指示に応じて測定用画像である第２テスト画像の画像形成を行う。図８は、第２テスト画像の例示図である。第２テスト画像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色について、６４階調（１６列、４行）のパッチ画像を含む。パッチ画像７１は解像度が２００ｌｐｉ（lines/inch）であり、パッチ画像７２は解像度が４００ｌｐｉである。各パッチ画像７１、７２は、パルス幅変調部２６が処理対象の画像信号との比較に用いられる三角波の周期を複数用意することで形成される。第２テスト画像は、ＬＵＴを用いずに、パターンジェネレータから発生される測定用画像データに基づいて形成される。感光ドラム４に形成された第２テスト画像の一部（矢印位置）は、感光ドラム４の回転によってフォトセンサ４０の測定位置へ搬送される。
【００４４】
Ｓ５７の処理：ＣＰＵ２１４は、第２テスト画像が記録材６に形成される間に、フォトセンサ４０に、感光ドラム４上の第２テスト画像の階調パターンを測定させる。ここでは、例えば測定されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの階調パターンの検出値が（８、３３、８３、１９２）である。
【００４５】
Ｓ５８の処理：ユーザは、第２テスト画像が形成された記録材６をリーダ部Ａの原稿台１０２上に載置して、リーダ部Ａに第２テスト画像を読み取らせる。リーダ部ＡのＣＰＵ２１４は、原稿台１０２に記録材６が載置されると、表示部２１８に画像読取のスタートボタンを表示する。ユーザがこのスタートボタンを押下することで、ＣＰＵ２１４は、原稿台１０２に載置された記録材６から第２テスト画像を読み取るための制御を行う。具体的にはＣＰＵ２１４は、読取ユニットの動作を制御して第２テスト画像を読み取る。読取ユニットの受光部１０５は、読み取った第２テスト画像の色成分信号をリーダ画像処理部１０８に送信する。リーダ画像処理部１０８は、受光部１０５から取得した色成分信号（ＲＧＢ信号値）を、Ｓ５２の処理と同様にして光学濃度を表す濃度信号に換算する。
【００４６】
Ｓ５９の処理：ＣＰＵ２１４は、ＬＵＴを、第２テスト画像の６４階調のパッチ画像の濃度レベル（濃度信号）を入力レベル（図５の濃度信号軸）に、レーザ光の露光量を出力レベル（図５のレーザ出力信号軸）に、座標を入れ換えて作成する。濃度信号は、Ｓ５８の処理リーダ部Ａによる第２テスト画像の読取結果から取得される。レーザ光の露光量は、第２テスト画像の形成時に設定されるコントラスト電位に応じた光量である。ＣＰＵ２１４は、パッチ画像に対応しない濃度レベルについては補間処理により値を算出する。ＣＰＵ２１４は、メモリ２５に格納するＬＵＴを前述の作成されたＬＵＴに更新する。
【００４７】
Ｓ６０の処理：ＣＰＵ２１４は、Ｓ５７でフォトセンサ４０により測定した感光ドラム４上の画像濃度の検出値を記録材６上に形成される画像の濃度に変換するための濃度変換テーブルを作成して設定する。この処理の詳細については後述する。
【００４８】
以上のように、リーダ部Ａを用いた第１の制御系により、画像形成条件であるコントラスト電位制御及びＬＵＴの作成処理が終了する。第１の制御系による処理では、入力した画像信号と最終的に記録材６に形成される画像の濃度とを対応付けるために、レーザ光の露光量を制御してコントラスト電位を所定の範囲内に設定する。そのために、非常に正確な制御となり、高い階調精度を持つ画像が得られる。しかし、ユーザがテスト画像をリーダ部Ａの原稿台１０２に載置しなければならず、手間がかかる。そのために、画像形成装置は、後述の第２の制御系による処理を行う。
【００４９】
（濃度変換テーブル）
濃度変換テーブルについて説明する。図９は、フォトセンサ４０から出力される信号の処理説明図である。
【００５０】
フォトセンサ４０は、光源１０３から照射され、感光ドラム４で反射された近赤外光を、フォトダイオード１１により受光する。フォトセンサ４０は、フォトダイオード１１で受光した近赤外光を電気信号（検出値）に変換する。この電気信号は、例えば０〜５［Ｖ］の電圧で表されるアナログ信号である。電気信号（検出値）は、Ａ／Ｄ変換部４１に入力される。Ａ／Ｄ変換部４１は、入力された電気信号を、例えば０〜２５５レベルのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４１は、デジタル信号を濃度換算部４２に入力する。濃度換算部４２は、濃度変換テーブル４２ａに基づいてデジタル信号を濃度値に変換する。
【００５１】
図１０は、感光ドラム４上の画像の濃度を色毎に面積階調により段階的に変化させたときの、フォトセンサ４０の検出値と記録材６に形成された画像の濃度との関係の説明図である。ここでは、感光ドラム４にトナーが付着していないときにフォトセンサ４０から出力される検出値が、２．５［Ｖ］（デジタル信号で１２８レベル）である。
【００５２】
イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナーの面積被覆率が増加して画像濃度が上昇するに従い、フォトセンサ４０から出力される検出値が上昇する。ブラックのトナーの面積被覆率が増加して画像濃度が上昇するに従い、フォトセンサ４０から出力される検出値が低下する。このような特性を用いて、フォトセンサ４０から出力される検出値を記録材６に形成される画像の濃度値に変換する濃度変換テーブル４２ａが、色毎に作成される。そのため、濃度換算部４２がフォトセンサ４０の検出値を濃度変換テーブル４２に基づいて変換することによって、各色についての画像濃度を精度よく求めることができる。
【００５３】
画像形成装置の転写や定着の特性、及びフォトセンサ４０の特性の変化には個体差があり、フォトセンサ４０による検出値と記録材６に形成された画像の濃度との関係に影響する。そのために、予め画像形成装置及びフォトセンサ４０の標準的な特性に基づいて固定テーブルとして用意された濃度変換テーブル４２ａは、感光ドラム４上の画像の濃度を記録材６上の画像の濃度へ高精度に変換できなかった。特に、フォトセンサ４０の経時変化や、転写ドラム５や記録材６の抵抗値の変化、定着ローラ対７ａ、７ｂにより加熱された記録材６上のトナーの組成の変化が生じた場合、記録材６上の画像濃度を感光ドラム４上の画像濃度から予測することができなかった。濃度変換を高精度に行うために、濃度変換テーブル４２ａは、画像形成装置及びフォトセンサ４０の状態に応じて定期的に更新される必要がある。
【００５４】
本実施形態では、第１の制御系により生成された濃度変換テーブル４２ａを用いることで、感光ドラム４上のトナー像の濃度と記録材６に形成される画像の濃度との正確な変換を可能としている。第１の制御系では、濃度変換テーブル４２ａが、感光ドラム４に形成された第２テスト画像の階調パターンのフォトセンサ４０による測定結果と、記録材６に形成された当該階調パターンを読み取った結果とにより生成される。すなわち、第１の制御系による処理を行うことで、定期的にフォトセンサ４０の校正が行われる。
【００５５】
図１１は、図６のＳ６０の濃度変換テーブル４２ａの具体的な作成方法の説明図である。イエロー、マゼンタ、シアンの各濃度変換テーブルは同様の方法により作成される。図１１では、イエロー及びブラックの濃度変換テーブルの作成方法について説明し、他の色については説明を省略する。
【００５６】
ＣＰＵ２１４は、図６のＳ５７の処理において取得された第２テスト画像に対応するフォトセンサ４０の検出値と、Ｓ５８の処理においてリーダ部Ａにより読み取られた第２テスト画像の濃度値との対応関係を求める。ＣＰＵ２１４は、濃度値２５５に対応するフォトセンサ４０の検出値として、ブラックについては「０」を設定し、イエローについては「２５５」を設定する。また、ＣＰＵ２１４は、濃度値０に対応するフォトセンサ４０の検出値として、ブラック、イエローともに「１２８」を設定する。ここで濃度値０〜２５５は、記録材６上の光学濃度０．０〜２．０を規格化した値である。ＣＰＵ２１４は、各色において検出した４つの濃度値及び濃度値０、２５５の合計６つの値を線形補間し、移動平均によるスムージングを行って入出力０〜２５５の各変換値を含む濃度変換テーブル４２ａを作成する。ＣＰＵ２１４は、作成した濃度変換テーブル４２ａを濃度換算部４２に設定する。
【００５７】
（画像再現特性の長期の安定化）
第２の制御系は、第１の制御系で得られた画像再現特性を長期的に安定化させるための処理を行う。第２の制御系は、同じ画像信号に応じて形成される複数の画像の画像濃度の変化により画像形成装置の特性変化を推測し、記録材６に形成される画像の濃度が目標濃度となるようにＬＵＴを生成する。すなわち、第２の制御系は、所定のタイミングで実施される第２の制御系による処理で検出された濃度値と、基準濃度値との差に基づいて、第１の制御系による処理で作成されたＬＵＴを補正する。基準濃度値は、第１の制御系による処理直後に、感光ドラム４上に形成される画像の濃度値である。例えばＣＰＵ２８は、第１の制御系が実行されてからプリンタ部Ｂが画像を形成するまでに、フォトセンサ４０により測定された感光ドラム４上の測定用画像の検出結果から基準濃度値を取得して、ＲＡＭ３２に保存する。
【００５８】
図１２は、第２の制御系による画像再現特性の長期安定化のための処理を表すフローチャートである。画像形成装置は、メイン電源の投入時、メイン電源が投入されて一定時間が経過した後、或いは環境センサ３３による温度、湿度等の環境の変動検出時に、第２の制御系による制御を行う。
【００５９】
画像形成装置のメイン電源が投入されると、プリンタ制御部１０９のＣＰＵ２８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のパッチ画像を感光ドラム４上に形成する（Ｓ２７５）。パッチ画像作成時のレーザ光の露光量（レーザ出力信号）は、予め決められた濃度信号（画像信号）に基づいて制御される。レーザ出力信号は、例えば、「９６」レベルの濃度信号（画像信号）をＬＵＴに基づいて変換した値とする。図１３は、ＬＵＴによりレーザ出力信号を決める処理の説明図である。ＬＵＴを用いてパッチ画像を形成する場合、濃度信号（画像信号）が「９６」レベルに相当する「１２０」レベルが、レーザ出力信号となる。ＬＵＴは、色毎に設けられるために、色毎にレーザ出力信号が設定される。レーザ出力信号は、第１の制御系による処理によりＬＵＴが更新されるまで設定されており、後述の補正制御で補正されたＬＵＴに基づく値ではない。
【００６０】
ＣＰＵ２８は、フォトセンサ４０により、感光ドラム４上のパッチ画像の濃度値（パッチ濃度値）を検出する（Ｓ２７６）。図１４は、パッチ画像の形成時のタイミングチャートである。感光ドラム４の１周分に２色のパッチ画像がそれぞれ２カ所ずつ形成される。同色のパッチ画像は、感光ドラム４の１８０度相対する位置に形成される。本実施形態では、大口径の感光ドラム４を使用するために、正確かつ効率よく短時間でパッチ濃度を検出するために、感光ドラム４の編心を考慮して、同色のパッチ画像が感光ドラム４の１８０度相対する位置に形成される。ＣＰＵ２８は、２カ所の同色のパッチ画像の濃度を複数回検出してその平均値を算出する。ＣＰＵ２８は、フォトセンサ４０から、感光ドラム４の２周分で４色のパッチ画像の検出値を取得する。ＣＰＵ２８は、フォトセンサ４０が検出した濃度値を図１１に示す濃度変換テーブル４２ａの変換値で補正したパッチ濃度値を取得する。
【００６１】
ＣＰＵ２８は、取得したパッチ濃度値を基準濃度値と比較してその差を算出し、ＬＵＴの補正量を決定する（Ｓ２７７）。濃度変換テーブル４２ａが画像形成装置の状態に応じて作成されているため、検出されたパッチ濃度値は、記録材６に形成された画像の濃度に対応すると考えることができる。基準濃度値は、第１の制御系で補正されたリニアな階調特性において、濃度信号（画像信号）を「９６」レベルで画像形成した場合の記録材６上の画像の濃度である。すなわち、規格化濃度レベルが「９６」である。
【００６２】
ＣＰＵ２８は、補正量に基づいてＬＵＴを補正して設定する（Ｓ２７８）。ＬＵＴの設定により、第２の制御系の処理が終了する。第２の制御系は、所定のタイミングで上記の処理を行い、検出したパッチ濃度値の基準濃度値からの変化量に応じた補正量を算出し、算出した補正量と第１の制御系で作成されたＬＵＴと組み合わせて一つのγ補正テーブルとしてγ補正を行う。すなわち、第１の制御系による処理を実行後に、濃度値の変化を検出し、濃度値が基準値となるようにＬＵＴを補正する。このようにＬＵＴを参照した補正を行う第２の制御系による処理を所定のタイミングで実行することで、長期使用による画像濃度特性の変化を精度よく補償することが可能になる。
【００６３】
図１５は、同じ画像信号により形成された画像の濃度値の変化量の説明図である。画像信号のレベル「９６」により感光ドラム４に形成された画像は、フォトセンサ４０により濃度値が検出される。基準濃度値が「Ａ」であり、メイン電源が投入されたときの濃度値が「Ｂ」である場合に、縦軸で示す濃度値の差分（Ｂ−Ａ）が基準濃度値からの変化量である。
【００６４】
図１６は、γ補正テーブルの説明図である。補正特性テーブルは、画像形成装置の基本的な特性を考慮して、画像信号に応じて決まった補正値が設定される。このような補正特性テーブルは、画像形成装置の仕様により設定される。本実施形態では、補正特性テーブルが、入力される画像信号のレベル「９６」が濃度値の変化量のピーク値であり、「４８」レベルとなるように設定される。この補正特性テーブルにより、画像信号（横軸）に対する補正値（縦軸）が求められる。補正値は、変化量のピーク以下の値「０〜４８」となる。また、補正値を用いて、以下の式により画像信号（入力信号）の実際の補正量が算出される。
（補正量）＝（補正値）＊（−（濃度値の変化量）／（変化量のピーク値））
【００６５】
ＣＰＵ２８は、この式を用いて、画像信号の各レベル（０〜２５５）について補正量を算出する。リニアテーブルは、入力される画像信号と出力される信号との値が等しい。ＣＰＵ２８は、画像信号の各レベルの補正量をリニアテーブルに加算することで、補正用テーブルを作成する。
【００６６】
例えば入力される画像信号が「４８」、濃度値の変化量が「１０」の場合、補正特性テーブルにより縦軸が「４８」のときの値（ここでは「４０」）が補正値となる。そのために、補正量は、（４０＊（−１０／４８））＝−８．３となる。補正用テーブルは、入力される画像信号が「４８」のときの値が（４０−８．３）＝３９．７であり、約４０となる。ＣＰＵ２８は、このようにして作成する補正用テーブルとＬＵＴとを組み合わせてγ補正テーブルを作成する。
【００６７】
図１７は、γ補正テーブル作成の説明図である。ＣＰＵ２８は、補正用テーブルで第１の制御系により作成されたＬＵＴを参照し、それにより作成したγ補正テーブルをＬＵＴと置き換えて、実際の画像形成処理時の画像形成条件として用いる。第１の制御系で作成されたＬＵＴは、メモリ２５の別の領域に保管され、繰り返し実行される第２の制御系による処理の際に、補正用テーブルで参照される。このような処理により、初期の画像再現特性を長期間安定して維持しながら、画像形成処理が可能となる。
【００６８】
画像形成装置は、夜間にメイン電源を遮断し、朝投入するケースが多い。そのために、第２の制御系による処理は１日に１回実行されることになる。それに対して第１の制御系による処理は、人による作業が伴うために頻繁に行うことを想定しずらい。本実施形態では、例えば画像形成装置の設置作業時にサービスマンが第１の制御系による処理を実行し、階調特性に問題が生じ無ければ、第２の制御系の処理により階調特性を維持する。画像形成装置の使用が長期間に渡り、階調特性が徐々に変化した場合には、第１の制御系の処理によりプリンタ部Ｂのキャリブレーションを行う。短期間内の階調特性の変化には第２の制御系の処理により対応する。このように第１の制御系及び第２の制御系により役割分担して階調特性を維持するために、画像形成装置の寿命まで画質を維持することができる。
【００６９】
第１の制御系による処理では、自動階調補正が行われ、同時にフォトセンサ４０の検出値を記録材６に形成された画像の濃度値に変換するための濃度変換テーブル４２ａが作成される。それ以降に繰り返し実行される第２の制御系による処理では、感光ドラム４上のパッチ画像のパッチ濃度値に応じて、自動階調補正により作成したＬＵＴを補正することで、自動階調補正で得られた画像濃度特性を長期的に維持することができる。また、第２の制御系による処理により、第１の制御系による処理に必要な時間が短縮される。本願発明者の実験によると、第１の制御系の処理に必要な時間が、従来よりも２５％削減される。
【００７０】
本実施形態では、濃度変換テーブル４２ａを作成したが、これは画像形成装置内に予め記憶されたものであってもよい。図１６の補正特性テーブルは、濃度値の変化量の増減のいずれにも対応できる補正値が設定されているが、より最適化するために、増加側、減少側のそれぞれに適応した補正値が設定されてもよい。さらに、複数の補正特性テーブルを用意し、変化量に応じて最適な補正特性テーブルを用いてもよい。本実施形態では、レーザ光により感光ドラム４上に画像形成を行うが、レーザ光以外、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の露光器をレーザ光源１１０に代えて用いてもよい。
【００７１】
（現像剤濃度制御）
トナー及びキャリアを主成分とする二成分現像剤を用いる画像形成装置は、画像形成処理を行うたびにトナーが消費され、現像器３内の現像剤濃度（トナーとキャリアとの混合比）が変化する。画像形成装置は、現像剤濃度を一定に維持するために、現像剤濃度を正確に検出してトナー補給を適切に行う現像剤濃度制御を行う。
【００７２】
本実施形態では、フォトセンサ４０により現像剤濃度を検出する。画像形成装置は、表面が帯電された感光ドラム４上に所定のコントラスト電位でパッチ潜像を形成する。現像器３は、このパッチ潜像を二成分現像剤により現像する。これにより感光ドラム４にトナー像である現像パッチが形成される。フォトセンサ４０は、現像パッチに光を照射し、その反射光を受光することで現像パッチの濃度を検出する。プリンタ制御部１０９のＣＰＵ２８は、フォトセンサ４０の検出値に基づいて現像剤濃度を検出する。ＣＰＵ２８は、フォトセンサ４０の検出値を現像剤濃度に変換する現像濃度変換テーブルを用いて、現像剤濃度を検出する。現像濃度変換テーブルは、濃度変換テーブル４２ａとは異なるテーブルである。
【００７３】
現像剤濃度の初期濃度は、画像形成装置の設置時及び現像剤の交換時に設定される。すなわち、画像形成装置は、画像形成装置の設置時及び現像剤の交換時に感光ドラム４上にトナー像である現像パッチを形成し、該現像パッチのフォトセンサ４０による検出値を初期濃度に設定する。
【００７４】
ＣＰＵ２８は、初期濃度を基準として現像剤濃度制御を行う。例えばＣＰＵ２８はフォトセンサ４０を用いて検出した現像剤濃度を初期濃度に合わせるように、現像器３内のトナー量を調整する。そのために現像剤濃度制御時には、初期濃度設定時と同条件で現像パッチを感光ドラム４上に形成してフォトセンサ４０で検出する必要がある。現像剤濃度制御は、感光ドラム４上の現像パッチと現像剤濃度との関係を検出するため、第２の制御系で行う転写や定着特性の変化とは無関係である。そのために、現像剤濃度制御において第１の制御系で作成した濃度変換テーブル４２ａを現像濃度変換テーブルに反映させる必要はない。
【００７５】
図１８は、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度に影響を与える項目の説明図である。
【００７６】
画像形成処理において感光ドラム４への画像形成よりも後に行われる転写及び定着の特性の変化は、感光ドラム４上の画像濃度の検出値と記録材６上の画像濃度との関係に影響する。そのために第２の制御系は、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度に影響する項目が、フォトセンサ４０の個体差及び感光ドラム４上の画像濃度と記録材６上の画像濃度である。第２の制御系による処理では、感光ドラム４上の画像濃度と現像器３内の現像剤濃度は、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度に影響しない。このような影響を抑制するために、フォトセンサ４０の検出値と記録材６上の画像濃度との関係を決める濃度変換テーブル４２ａが、フォトセンサ４０の個体差、転写、定着特性の変化に対応するために作成される。
【００７７】
現像剤濃度制御は、現像器３内の現像剤濃度を検出するために、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度に影響する項目が、フォトセンサ４０の個体差及び感光ドラム４上の画像濃度と現像器３内の現像剤濃度である。現像剤濃度制御においては、感光ドラム４上の画像濃度と記録材６上の画像濃度は、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度に影響しない。そのために、現像剤濃度制御では濃度変換テーブル４２ａが不要である。現像剤濃度制御では、フォトセンサ４０の検出値及び記録材６上の画像濃度への影響を抑制するために、現像剤濃度の初期濃度を検出して記憶する。
【００７８】
現像剤濃度制御における初期濃度の検出は専用の動作であり、ダウンタイムが発生する。しかし、現像剤の交換頻度は低く、それに伴う他の作業時間も発生するために、初期濃度の検出が処理全体に及ぼす影響は問題にならない。
【００７９】
フォトセンサ４０による検出値を現像剤濃度に変換する現像濃度変換テーブルは、画像形成装置及びその制御構成により複数設けることができる。この場合、現像濃度変換テーブルの作成及び補正の有無を、現像濃度変換テーブル毎に設定することで、変換による精度を向上させることができる。
【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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【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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