画像形成装置
【課題】画像形成装置に組み込まれる濃度センサの出力レベルの個体間誤差や画像形成特性の変化を補正し、高い精度の階調補正を安定して行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】同一印字率、且つ、異なる解像度のラインパターンを像担持体上に形成し、該ラインパターンの濃度を濃度センサで検知し、異なる解像度間で検知濃度が一致した時の濃度センサの出力を基準値であるセンサ出力とする工程を複数の印字率に関して実行して複数のセンサ出力を求め、求めたセンサ出力から階調画の濃度に対応したセンサ出力を設定する。
【解決手段】同一印字率、且つ、異なる解像度のラインパターンを像担持体上に形成し、該ラインパターンの濃度を濃度センサで検知し、異なる解像度間で検知濃度が一致した時の濃度センサの出力を基準値であるセンサ出力とする工程を複数の印字率に関して実行して複数のセンサ出力を求め、求めたセンサ出力から階調画の濃度に対応したセンサ出力を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに基づいて画像を形成するデジタル画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置では、一般に面積階調法により画像が形成される。
【０００３】
而して、面積階調法により形成される画像はドット画像であり、画像の濃度は、地肌に対する印字部の面積の比率により表現されるために、個々のドットの面積が、画像の解像力のみでなく、画像の階調にも影響する。
【０００４】
従って、個々のドット面積の制御精度を上げることにより、高画質の画像を形成する技術が開発されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、ラインパターンを構成する線の線幅を高い精度で設定することにより、高画質の画像を形成する条件を設定することが提案されている。
【０００６】
即ち、特許文献１では、１画素の線からなるラインパターンの反射光量、ベタ画像からなるパターンの反射光量及び非画像部の反射光量に基づいて、線幅設定用パターンにおける線幅を演算し線幅を設定する発明が開示されている。そして線幅を正確に設定することでドットの大きさを制御し、中間調画像を表現するための網点画像の網点の大きさ（面積）を制御することで正確な階調表現を有する高画質の画像を得るようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２８７９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法では、作像手段の変動や濃度センサの個体差などのばらつきで濃度センサに変動が生じた場合に、検知誤差が生じ、線幅を正確に再現することが困難である。そのため正確な階調表現という点で十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、従来のデジタル画像の画質制御におけるこのような問題を解決し、濃度センサのばらつきや画像形成特性の変化等による誤差が除去された濃度センサ出力の基準値を、階調曲線上の複数点において設定することにより、高精度の階調再現を可能とし、階調再現性に優れた高画質の画像を形成することができ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】
【０００９】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１０】
１．像担持体、該像担持体上にラインパターンを形成する像形成手段、前記ラインパターンの濃度を検知する濃度センサ及び該濃度センサの出力に基づいて、前記濃度センサの出力を設定するセンサ出力設定手段を有する画像形成装置であって、
前記センサ出力設定手段は、前記像形成手段によって異なる複数のパターン画像形成条件により、第１の解像度の第１のラインパターン、及び前記異なる複数のパターン画像形成条件により、前記第１の解像度と異なる第２の解像度の第２のラインパターンを前記像担持体上に形成し、
前記濃度センサによって前記第１、第２のラインパターンの濃度を検知し、
形成された前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で、解像度を除いて同一のパターン画像形成条件で一致したときの前記濃度センサの出力の基準値を異なる印字率について複数求め、前記印字率に対応した複数の基準値を設定することにより、階調曲線に対応した前記濃度センサの出力を設定することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
２．前記像形成手段は、パルス駆動されて前記像担持体を駆動する露光手段を有し、
前記パターン画像形成条件は、前記露光手段を駆動するデューティ比を変えた条件であることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１２】
３．前記センサ出力設定手段は、前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で前記濃度センサの出力が一致するまで、前記パターン画像形成条件を変えて、前記ラインパターンの形成と前記濃度センサによる濃度検知とを繰り返すことにより前記基準値を取得することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１３】
４．前記センサ出力設定手段は、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第１のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第１のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第２のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第２のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記第１のラインパターンの検知濃度と、複数の前記第２のラインパターンの検知濃度とから演算により前記基準値を設定することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１４】
５．前記センサ出力設定手段により決定された前記濃度センサの出力に基づいて、画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、濃度計、測色器等の特別な治具を用いることなく、階調曲線上の複数点に対応した濃度センサの出力の補正を行うことが可能となり、低コスト、且つ、高効率で濃度センサを補正することが可能となる。
【００１６】
濃度センサの出力に基づいて、画質制御が行われるが、階調曲線上の前記複数点における補正された濃度センサ出力に基づいた画質制御が行われるので、画像形成装置の個体差によるばらつきや各種の変動要因が総合的に除去され、高画質の画像を安定して形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示し、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通称、複合機と呼ばれる装置を示す概略構成図である。
【００１８】
画像形成装置は、本体の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを有し、本体は、画像読取部１、画像形成部３、操作表示部４、給紙部５、排紙再給紙部６、および、定着手段７等から構成されている。
【００１９】
自動原稿送り装置ＡＤＦは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿分離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読取部１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１にて読み取りがなされる。
【００２０】
原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。
【００２１】
画像読取部１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置にて、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされて画像データとして保存される。
【００２２】
露光手段３３は、レーザダイオードを光源して有し、画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電手段３２によって一様帯電されて回転している感光体３１の表面を走査して、感光体３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光手段３３の光源としては、画像データに基づいて感光体３１をドット露光する光源を用いることができ、レーザダイオードの他に、ＬＥＤアレイ、液晶、プラズマ等を用いることができる。
【００２３】
前記静電潜像は、画像形成部３の現像手段３４により反転現像されて、トナー画像が感光体３１上に形成される。
【００２４】
トナー形成のタイミングに対応して、手差し給紙部５５、もしくは、転写材である記録紙Ｓを収容するカセットやトレイを有する給紙部５からは、記録紙Ｓが給送され、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって像担持体上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。
【００２５】
転写領域において、感光体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された記録紙Ｓに転写される。
【００２６】
トナー画像を担持した記録紙Ｓは、分離除電手段３６の作用により、感光体３１の表面から分離し、定着手段７に送られる。
【００２７】
定着手段７において、トナー画像を担持した前記記録紙Ｓは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により加熱加圧を受けながら搬送され、トナー画像が記録紙Ｓに定着されて、排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。
【００２８】
なお、記録紙Ｓを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録紙Ｓを排紙再給紙部６に導き、記録紙Ｓをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。
【００２９】
また、記録紙Ｓの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録紙Ｓを、切換ガイド６２により排紙再給紙部６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。
【００３０】
一方、記録紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた感光体３１の表面は、クリーニング手段３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。
【００３１】
画像形成においては、矢印で示すように時計方向に回転する感光体３１に対して、帯電手段３２の帯電及び露光手段３３の露光により感光体３３上に静電潜像が形成され、現像手段４の現像によりトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写手段３５により記録紙Ｓに転写され、転写されたトナー像が定着手段７により定着される。
【００３２】
図２は図１に示す画像形成装置における画像形成、画質制御及び以下に説明する濃度センサ補正を行う制御系のブロック図である。
【００３３】
２００は画質制御において、最適の画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段であるとともに、後に説明する濃度センサの出力を決定するセンサ出力設定手段である。
【００３４】
２０１は画像形成、画質制御、濃度センサ出力決定等の各種工程を実行するためのプログラムを記憶しているＲＯＭ、２０２はＣＰＵ２００の作業用のＲＡＭ、２０３は後に説明する濃度センサ１００の基準値を含む各種のパラメータを記憶する記憶手段としての不揮発メモリ、２０４は図１における帯電手段３２、露光手段３３及び現像手段３４を含み、感光体３１上にトナー像を形成する像形成手段である。
【００３５】
像形成手段２０４は濃度センサの出力を決定する工程においては、ラインパターンを形成する。
【００３６】
２０５は、画像データを格納する画像メモリ、２０６は露光手段３３を駆動する画像データを生成する画像処理回路である。
【００３７】
画像処理回路は、ラインパターンを形成するための画像データを生成する。
【００３８】
画像形成においては、ＣＰＵ２００は像形成手段２０４を制御して画像を形成する。画像形成においては、画像メモリ２０５から画像データが供給され、画像処理回路２０５において処理された画像データに基づいて像形成手段２０４の露光手段３３が駆動され、露光を行いトナー像が形成される。
【００３９】
濃度センサの出力決定においては、画像処理回路２０６において、ラインパターンの画像データが生成され、該画像データに基づいて、露光手段３３が駆動され、感光体３１上にラインパターンが形成される。
＜濃度センサ＞
図３は濃度センサを示し、図３（ａ）は濃度センサ１００の側面図、図３（ｂ）は濃度センサ１００の検知領域を示す。濃度センサ１００は反射型濃度センサであり、感光体や中間転写体等の像担持体ＰＣに向けて光放射するＬＥＤ１００Ａ及び像担持体からの反射光を受光するホトダイオード１００Ｂを有する。
【００４０】
像担持体Ｐ上の像Ｔの濃度Ｄは濃度センサ１００により検知される検知領域Ｅの反射率像Ｒに対して、式（１）の関係にある。
Ｄ＝−ｌｏｇ１０Ｒ・・・・・（１）
図３（ｂ）に示すように濃度センサ１００の検知領域Ｅ内には複数の像Ｔが存在する場合があり、
反射率Ｒは次の式（２）で表され、領域Ｅの平均反射率である。
Ｒ＝Ａ×ＤＲ＋（１−Ａ）×ＷＲ・・・・・（２）
Ａはカバレッジ、即ち、検知領域Ｅの面積に対して、像Ｔが占める面積の割合、ＤＲは画像Ｔを構成しているトナーの反射率、ＷＲは地肌の反射率である。
＜濃度センサの出力設定＞
濃度センサの出力決定には、ラインパターンが用いられ、像形成手段２０４がラインパターンを像担持体上に形成し、形成したラインパターンの濃度を濃度センサ１００が検知し、検知結果に基づいて、ＣＰＵ２００が濃度センサ１００の出力を設定する。
【００４１】
最初に、印字率及びカバレッジについて説明する。
【００４２】
本発明における印字率は、画像データに基づいて画像形成手段を駆動し面積階調法により画像を形成する場合において、単位面積内に黒画像を形成する画像データの量である。
【００４３】
図４（ａ）（ｂ）のラインペアパターンの例では、画像が互いに等しい量の黒画像データと白画像データとにより形成されており、印字率５０％の画像である。
【００４４】
カバレッジは形成されたトナー画像において、単位面積の中で黒トナー画像が占める割合である。
【００４５】
図４（ａ）の理想的なラインペアパターンでは、黒画像部と白画像部とが等しい面積を占める（理想の線幅となる）ので、ラインペアパターンのカバレッジは５０％である。
【００４６】
図４（ｂ）は、印字率５０％の画像データに基づいて形成されたラインパターンの実際のトナー画像を示す。
【００４７】
図４（ｂ）の例では、黒画像が黒色部とグレイ部とで示されており、グレイ部は理想の線幅から外れた部分を示す。
【００４８】
図４（ｂ）の画像では、印字率は５０％であるが、カバレッジは５０％よりも大きい。
【００４９】
このため濃度センサの出力決定においては、図５に示すラインパターンが用いられる。
【００５０】
以下、図５のラインパターンに基づいて濃度センサの出力を補正し、誤差を除去した濃度センサ出力を決定する方法について、説明する。
【００５１】
図５（ａ）（ｂ）に示すラインパターンは印字率５０％のラインパターンである。
【００５２】
図５（ａ）のラインパターンは２０本／ｍｍの解像度を持ち、図５（ｂ）のラインパターンは１０本／ｍｍの解像度を持つ。
【００５３】
図５（ａ）、（ｂ）において、黒色部が理想の画像であり、グレイ部が理想から外れた画像である。
【００５４】
なお、実際の画像は黒＋グレイであり、図５は理想に対して、実際の画像が太く形成されている場合を示す。
【００５５】
各ラインにおいて、グレイ部の幅Δは、ライン数が異なっても、言い換えると理想のラインの幅Ｗ１と、Ｗ２とが異なっても一定しており、図５（ａ）と図５（ｂ）とにおいて幅Δは等しい。
【００５６】
濃度センサの検知領域が、図５（ａ）では４本のラインをカバーし、図５（ｂ）では２本のラインをカバーする場合に、
図５（ａ）の画像の印字面積Ｓａ＝４×Ｗ１＋８Δ
図５（ｂ）の画像の印字面積Ｓｂ＝２×Ｗ２＋４Δ
となる。
【００５７】
図５（ａ）と図５（ｂ）とは等しい濃度値の画像データに基づいて等しいカバレッジの像として形成され、４×Ｗ１＝２×Ｗ２であるので、実際の印字面積は画像の太りにより形成された印字面積の差４Δだけ、図５（ａ）の方が図５（ｂ）よりも広くなる。従って、濃度センサにより検知される濃度は図５（ａ）の方が、図５（ｂ）の画像よりも高くなる。
【００５８】
このようにして、解像度が異なる場合に、同一印字率の画像データに基づいて形成された画像が濃度センサにより異なる濃度を有するものとして検知されるという誤差が生ずる。
【００５９】
ラインパターンを検知した濃度センサの真の出力、即ち、誤差を除去した出力は次に説明する方法により求められる。
【００６０】
図６は所定の印字率の濃度データに基づいた露光における露光量と形成された画像の濃度を検知した濃度センサの出力との関係を示す。
【００６１】
曲線Ｌ１は曲線Ｌ２よりも解像度が低いラインパターンに対する濃度センサ出力である。
【００６２】
図６のように同一印字率の画像データに基づいて形成されるラインパターンの濃度を濃度センサ１００で検知したときに、点Ｐの出力Ｖにおいて、解像度の異なるラインパターンの検知出力が一致する。
【００６３】
このことは、図５に示すグレイ部による誤差が点Ｐにおいて除去されていることを示し、点Ｐのセンサ出力Ｖを印字率５０％であり、且つ、バレッジ５０％のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力として用いることができることを示しており、センサ出力Ｖは階調画に対応した濃度センサ１００の出力を設定する際の基準値として用いられる。
【００６４】
画像形成装置において、センサ出力Ｖを求める工程の例を図７〜９を用いて説明する。
【００６５】
図７〜９を用いて、基準値としてのセンサ出力Ｖを求める工程を説明する。
【００６６】
図７はセンサ出力Ｖを求める工程の一例のフローチャートである。
【００６７】
本例は、濃度センサの出力が画像の解像度により変動しない点を、画像形成・濃度検知のループを繰り返すことにより検出し、変動のない点における濃度センサの出力を基準値として設定する例である。
【００６８】
ＳＴＥＰ１において、ＬＰＨ｛ＬＥＤ（発光ダイオード）Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ｝を駆動する駆動パルスのデューティ比の初期値を、たとえば、８０％に設定する。
【００６９】
ＳＴＥＰ２において、ＬＰＨを駆動して静電潜像を形成し、現像することにより、像担持体上に図８（ａ）に示す１ドットラインペアパターン及び図８（ｂ）の２ドットラインペアパターンが形成される。図８において、主走査方向Ｘに１ドット毎の白黒画素が繰り返されＹ方向の副走査で形成される図８（ａ）の１ドットラインペアパターンは、２ドット毎に白黒が繰り返される図８（ｂ）の２ドットラインペアパターンの２倍の解像度を有する。なお、図８において、●は印字画素を示し、○は非印字画素を示す。
【００７０】
ＳＴＥＰ３において、ラインパターンを検知した濃度センサの出力を読込み、ＳＴＥＰ４において、図８（ａ）のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力Ａと、図８（ｂ）のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力Ｂとの差Δを計算する。
【００７１】
差Δ＝０のときは（ＳＴＥＰ５のｙｅｓ）、濃度センサの出力Ｖを不揮発メモリ２０３に基準値として記憶する（ＳＴＥＰ６）。
【００７２】
前記の例では基準値が対応するラインパターンの印字率を５０％にしているが、５０％以外の値とすることも勿論可能である。
【００７３】
ＳＴＥＰ５のｎｏ、即ち、出力Ａと出力Ｂとが等しくないときは、ＳＴＥＰ７において、デューティ比を変更し、ＳＴＥＰ２に戻ってラインパターンを形成が行われる。
【００７４】
ＳＴＥＰ７のデューティ比変更においては、ＡとＢとの大小に対応したデューティ比の変更が行われ、Δが正、即ち、画像が太って形成された場合には、デューティ比を低くする変更が行われ、Δが負、即ち、画像が細って形成された場合には、デューティ比を高くする変更が行われる。
【００７５】
不揮発メモリ２０３に記憶される値は、解像度以外の画像形成条件を同一にしてラインパターンを形成した場合に、異なる解像度のラインパターン間で一致した濃度センサの出力であり、基準線幅（たとえば、５０μｍ）のラインパターンを表す出力として用いることができる。
【００７６】
ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ７のループを差Δ＝０になるまで繰り返し、Δ＝０になった段階で、出力Ｖを記憶手段（不揮発メモリ２０３）に記憶する。
【００７７】
図９は濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の他の例のフローチャートである。
【００７８】
本例は濃度センサの出力が画像の解像度により変動しない点を、演算により決定し、決定したセンサ出力を基準値として記憶する例である。
【００７９】
ＳＴＥＰ１０において、１ドットラインパターンをデューティ比Ｃ１で形成し、その濃度Ａ１を濃度センサで検知する。
【００８０】
ＳＴＥＰ１１において、１ドットラインパターンをＣ１と異なるデューティ比Ｃ２で形成し、その濃度Ａ２を濃度センサで検知する。
【００８１】
ＳＴＥＰ１２において、１ドットラインパターンをＣ１、Ｃ２と異なるデューティ比Ｃ３で形成し、その濃度Ａ３を濃度センサで検知する。
【００８２】
ＳＴＥＰ１３において、２ドットラインパターンをデューティ比Ｃ１で形成し、その濃度Ｂ１を濃度センサで検知する。
【００８３】
ＳＴＥＰ１４において、２ドットラインパターンをＣ１と異なるデューティ比Ｃ２で形成し、その濃度Ｂ２を濃度センサで検知する。
【００８４】
ＳＴＥＰ１５において、２ドットラインパターンをＣ１、Ｃ２と異なるデューティ比Ｃ３で形成し、その濃度Ｂ３を濃度センサで検知する。
【００８５】
ＳＴＥＰ１６において、濃度Ａ１〜Ａ３から１ドットラインパターンの線幅を変えた時の濃度変化曲線（図６における曲線Ｌ２に相当）を演算により決定し、濃度Ｂ１〜Ｂ３から２ドットラインパターンの線幅を変えた時の濃度変化曲線（図６における曲線Ｌ１に相当）を演算により決定する。
【００８６】
ＳＴＥＰ１６における演算は複数点における濃度を連結する近似曲線の関数を決定するものである。
【００８７】
ＳＴＥＰ１７において、関数の値が一致する点（図６における点Ｐ）を決定し、ＳＴＥＰ１７において決定した点Ｐにおける濃度センサの出力Ｖを基準値として不揮発メモリ２０３に記憶する。
【００８８】
記憶された出力Ｖは所定印字率（例えば５０％）のラインパターンを検知した濃度センサの出力である。
【００８９】
上記図７、図９の処理を異なる複数の印字率で同様に行うことによって、異なる印字率に対する複数の基準値としての濃度センサの出力Ｖを得ることができる。
＜基準値を得る他の例＞
図１０は、基準値としての濃度センサの出力Ｖを求める更に他の例を示す。
【００９０】
左列の中間調画像の濃度Ｄｏ００〜Ｄｏ３０は機械が有する最高の解像度である基準解像度のラインパターンの濃度を示しており、中央の中間調画像Ｄｏ０１〜Ｄｏ３１は基準解像度の１／２の解像度のラインパターンの濃度であり、右列は基準解像度の１／４の解像度のラインパターンの濃度である。
【００９１】
Ｄｉ０〜Ｄｉ３は入力画像データの濃度であり、入力画像データの印字率に対応する。上から下へと濃度が増す。
【００９２】
線の太さは、例えば、露光手段を駆動するパルスのパルス幅を変えることにより変えている。Ｄｏ００とＤｏ０１とＤｏ０２のように同一行内の中間調画像は、同一パルス幅による露光で形成されたものである。
【００９３】
各ラインパターンを検知した濃度センサの出力は、図１０では濃度Ｄｏ００、Ｄｏ０１・・・Ｄｏ３１、Ｄｏ３２で表されている。
【００９４】
濃度Ｄｏ００、Ｄｏ０１・・・Ｄｏ３１、Ｄｏ３２の各々は、図７又は図９に示す基準値設定プロセスにより設定された基準値に対応した濃度である。
【００９５】
図１０では、基準解像度、基準解像度×１／２及び基準解像度×１／４の解像度で基準値が求められている。
【００９６】
前記に説明したように、異なる解像度のパターンから誤差の無い濃度センサ出力が得られる。したがって、理論的には、Ｄｏ００＝Ｄｏ０１＝Ｄｏ０２、Ｄｏ１０＝Ｄｏ１１＝Ｄｏ１２、Ｄｏ２０＝Ｄｏ２１＝Ｄｏ２３、Ｄｏ３０＝Ｄ０３１＝Ｄｏ３２となるはずである。
【００９７】
しかしながら、誤差により、これらの等式が成り立たない場合が生じうる。特に、最高解像度である基準解像度において誤差が発生しやすい。
【００９８】
このような誤差が生じた場合、基準解像度における濃度が基準解像度×１／２の濃度を用いて補正される。
【００９９】
図１０に示す濃度Ｄｉ０、Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３に対応する印字率の画像データに基づいてラインパターンが形成され、形成されたラインパターンの濃度を検知することにより、複数の印字率に対応した複数の基準値としての濃度センサ出力、即ち、Ｄｏ００〜Ｄｏ３２に対応した濃度センサ出力Ｖ０〜Ｖｉが設定される。
＜センサ間のレベルのばらつきの補正に関して＞
このような方法で得られた複数の基準値となる濃度センサ出力によって、異なるセンサ間のレベルのばらつきも低減できることを以下に説明する。
【０１００】
図１１は印字率に対する濃度センサ出力の対応関係を表す曲線Ｌ３を示す。
【０１０１】
センサ出力Ｖ０〜Ｖ３の決定及び図１１に示す濃度センサ出力曲線Ｌ３の作成は、図２におけるＣＰＵ２００により行われる。
【０１０２】
図１２は２種の濃度センサに関して、前記に説明した方法により作成された濃度センサの出力曲線をＬ４、Ｌ５で示す。なお、図１２では、縦軸を濃度センサ出力としたのに対して、横軸を濃度としているが、面積階調画においては画像の濃度は印字率に対応するので、図１１の曲線Ｌ３と図１２の曲線Ｌ４、Ｌ５とは類似した形状となる。
【０１０３】
図１２に示す出力曲線Ｌ４、Ｌ５から、濃度０（ゼロ）の時の濃度センサ出力を１００とした場合の、各濃度における出力の比の逆数を図１３に示す。
【０１０４】
図１３の曲線Ｌ６、Ｌ７から明らかなように、２種のセンサ間に出力レベルの差がきわめて小さく、ラインパターンを用いて決定した濃度センサ出力がセンサ間のバラツキを補正したものであることが証明された。
＜画質制御までの流れ＞
以上のようなセンサ出力の基準値を４点の印字率で求め、階調曲線を用いた画質制御に用いるまでの流れを示す例を以下に説明する。
【０１０５】
４点の印字率における濃度センサ出力の基準値は、図７及び図９に示す方法で基準値を求める場合は、異なる印字率のそれぞれについて、図７、９に示す基準値設定工程を実行することにより求められる。
【０１０６】
また、図１０に示す方法で求める場合も、同様であり、Ｄｏ００〜Ｄｏ３２の濃度の各々が、図７又は図９に示す基準値設定工程により求められる。
【０１０７】
画質制御においては周知のように、像担持体上に複数のパッチ画像が形成され、形成されたパッチ画像の濃度を濃度センサで検知することにより、濃度センサの出力が所定値になる画像形成条件が求められる。
【０１０８】
図１４に、画像形成装置が有する階調特性を示す階調曲線Ｌ８及び濃度センサ出力曲線Ｌ９を示す。横軸の入力濃度は印字率に相当する値であり、８ビットの階調画においては、０〜２５５の画素値である。
【０１０９】
濃度センサ曲線Ｌ９は前記に説明した濃度センサ出力の設定方法により作成されたものである。出力は濃度であり、濃度センサ１００を用いて出力濃度を管理することによって、適正濃度の画像が維持される。
【０１１０】
画質制御においては、階調曲線Ｌ８上の１以上の点、例えば、Ｄ０〜Ｄ３における濃度の管理が行われる。
【０１１１】
階調曲線上の点Ｄ０〜Ｄ３に対応する濃度センサの出力がＶ０〜Ｖ３であり、濃度センサ出力がＶ０〜Ｖ３となるように、画像形成条件が制御される。
【０１１２】
この制御は像担持体上にパッチ画像を形成し、複数のパッチ画像の濃度を濃度センサ１００で検知し、予め定めた印字率に対し、検知濃度がＶ０〜Ｖ３となる画像形成条件を選択することにより行われる。
【０１１３】
制御される画像形成条件としては、帯電条件、露光条件、現像条件等がある。
【０１１４】
帯電条件の制御により感光体の帯電電位が制御される。
【０１１５】
露光条件の制御により露光量が制御されるが、露光手段を駆動するパルスのパルス幅制御により、画像濃度の微細な制御を行うことができる。
【０１１６】
現像条件には、現像バイアス、現像剤担持体の移動速度、現像剤のトナー濃度等があり、これらのいずれか一つ以上が制御される。
【０１１７】
以上説明した濃度センサ出力の基準値を求める工程、基準値から階調曲線に対応した濃度センサの出力を設定する工程及び画質制御工程の流れを図１５に示す。
【０１１８】
図１５のＳＴＥＰ２０において、制御手段２００（図２参照）は、濃度センサ１００（図３参照）の基準値であるセンサ出力（図１１におけるＶ０〜Ｖ３）を複数求める。
【０１１９】
このステップは、前記に説明したように所定印字率のラインパターンを複数解像度で形成し、解像度が異なるラインパターン間の濃度センサ出力が一致した点を求めるステップである。
【０１２０】
ＳＴＥＰ２１において、制御手段２００は、前記複数基準値から濃度センサの出力曲線（図１４のＬ９）を求める。
【０１２１】
ＳＴＥＰ２２において、濃度センサの出力曲線に基づいて像形成手段２０４（図２参照）を制御して画像形成条件を設定する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】画像形成装置における画像形成及び画質制御を行う制御系のブロック図である。
【図３】濃度センサを示す図である。
【図４】印字率及びカバレッジを説明するための図である。
【図５】ラインパターンの例を示す図である。
【図６】印字率と濃度センサの出力との関係を示すグラフである。
【図７】濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の一例のフローチャートである。
【図８】ラインパターンの例を示す図である。
【図９】濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の他の例のフローチャートである。
【図１０】複数の基準値を求める工程において形成されるラインパターンを示す図である。
【図１１】濃度センサ出力曲線を示す図である。
【図１２】２種の濃度センサの濃度センサ出力曲線を示す図である。
【図１３】２種の濃度センサの濃度センサ出力比曲線を示す図である。
【図１４】階調曲線と濃度センサ出力曲線とを示す図である。
【図１５】濃度センサ出力の基準値を求める工程、基準値から階調曲線に対応した濃度センサの出力を設定する工程及び画質制御工程の流れを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００ 濃度センサ
２００ ＣＰＵ
２０１ ＲＯＭ
２０２ ＲＡＭ
２０３ 不揮発ＲＡＭ
２０４ 像形成手段
２０５ 画像メモリ
２０６ 画像処理回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに基づいて画像を形成するデジタル画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置では、一般に面積階調法により画像が形成される。
【０００３】
而して、面積階調法により形成される画像はドット画像であり、画像の濃度は、地肌に対する印字部の面積の比率により表現されるために、個々のドットの面積が、画像の解像力のみでなく、画像の階調にも影響する。
【０００４】
従って、個々のドット面積の制御精度を上げることにより、高画質の画像を形成する技術が開発されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、ラインパターンを構成する線の線幅を高い精度で設定することにより、高画質の画像を形成する条件を設定することが提案されている。
【０００６】
即ち、特許文献１では、１画素の線からなるラインパターンの反射光量、ベタ画像からなるパターンの反射光量及び非画像部の反射光量に基づいて、線幅設定用パターンにおける線幅を演算し線幅を設定する発明が開示されている。そして線幅を正確に設定することでドットの大きさを制御し、中間調画像を表現するための網点画像の網点の大きさ（面積）を制御することで正確な階調表現を有する高画質の画像を得るようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２８７９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法では、作像手段の変動や濃度センサの個体差などのばらつきで濃度センサに変動が生じた場合に、検知誤差が生じ、線幅を正確に再現することが困難である。そのため正確な階調表現という点で十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、従来のデジタル画像の画質制御におけるこのような問題を解決し、濃度センサのばらつきや画像形成特性の変化等による誤差が除去された濃度センサ出力の基準値を、階調曲線上の複数点において設定することにより、高精度の階調再現を可能とし、階調再現性に優れた高画質の画像を形成することができ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】
【０００９】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１０】
１．像担持体、該像担持体上にラインパターンを形成する像形成手段、前記ラインパターンの濃度を検知する濃度センサ及び該濃度センサの出力に基づいて、前記濃度センサの出力を設定するセンサ出力設定手段を有する画像形成装置であって、
前記センサ出力設定手段は、前記像形成手段によって異なる複数のパターン画像形成条件により、第１の解像度の第１のラインパターン、及び前記異なる複数のパターン画像形成条件により、前記第１の解像度と異なる第２の解像度の第２のラインパターンを前記像担持体上に形成し、
前記濃度センサによって前記第１、第２のラインパターンの濃度を検知し、
形成された前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で、解像度を除いて同一のパターン画像形成条件で一致したときの前記濃度センサの出力の基準値を異なる印字率について複数求め、前記印字率に対応した複数の基準値を設定することにより、階調曲線に対応した前記濃度センサの出力を設定することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
２．前記像形成手段は、パルス駆動されて前記像担持体を駆動する露光手段を有し、
前記パターン画像形成条件は、前記露光手段を駆動するデューティ比を変えた条件であることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１２】
３．前記センサ出力設定手段は、前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で前記濃度センサの出力が一致するまで、前記パターン画像形成条件を変えて、前記ラインパターンの形成と前記濃度センサによる濃度検知とを繰り返すことにより前記基準値を取得することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１３】
４．前記センサ出力設定手段は、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第１のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第１のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第２のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第２のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記第１のラインパターンの検知濃度と、複数の前記第２のラインパターンの検知濃度とから演算により前記基準値を設定することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１４】
５．前記センサ出力設定手段により決定された前記濃度センサの出力に基づいて、画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、濃度計、測色器等の特別な治具を用いることなく、階調曲線上の複数点に対応した濃度センサの出力の補正を行うことが可能となり、低コスト、且つ、高効率で濃度センサを補正することが可能となる。
【００１６】
濃度センサの出力に基づいて、画質制御が行われるが、階調曲線上の前記複数点における補正された濃度センサ出力に基づいた画質制御が行われるので、画像形成装置の個体差によるばらつきや各種の変動要因が総合的に除去され、高画質の画像を安定して形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示し、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通称、複合機と呼ばれる装置を示す概略構成図である。
【００１８】
画像形成装置は、本体の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを有し、本体は、画像読取部１、画像形成部３、操作表示部４、給紙部５、排紙再給紙部６、および、定着手段７等から構成されている。
【００１９】
自動原稿送り装置ＡＤＦは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿分離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読取部１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１にて読み取りがなされる。
【００２０】
原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。
【００２１】
画像読取部１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置にて、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされて画像データとして保存される。
【００２２】
露光手段３３は、レーザダイオードを光源して有し、画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電手段３２によって一様帯電されて回転している感光体３１の表面を走査して、感光体３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光手段３３の光源としては、画像データに基づいて感光体３１をドット露光する光源を用いることができ、レーザダイオードの他に、ＬＥＤアレイ、液晶、プラズマ等を用いることができる。
【００２３】
前記静電潜像は、画像形成部３の現像手段３４により反転現像されて、トナー画像が感光体３１上に形成される。
【００２４】
トナー形成のタイミングに対応して、手差し給紙部５５、もしくは、転写材である記録紙Ｓを収容するカセットやトレイを有する給紙部５からは、記録紙Ｓが給送され、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって像担持体上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。
【００２５】
転写領域において、感光体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された記録紙Ｓに転写される。
【００２６】
トナー画像を担持した記録紙Ｓは、分離除電手段３６の作用により、感光体３１の表面から分離し、定着手段７に送られる。
【００２７】
定着手段７において、トナー画像を担持した前記記録紙Ｓは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により加熱加圧を受けながら搬送され、トナー画像が記録紙Ｓに定着されて、排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。
【００２８】
なお、記録紙Ｓを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録紙Ｓを排紙再給紙部６に導き、記録紙Ｓをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。
【００２９】
また、記録紙Ｓの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録紙Ｓを、切換ガイド６２により排紙再給紙部６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。
【００３０】
一方、記録紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた感光体３１の表面は、クリーニング手段３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。
【００３１】
画像形成においては、矢印で示すように時計方向に回転する感光体３１に対して、帯電手段３２の帯電及び露光手段３３の露光により感光体３３上に静電潜像が形成され、現像手段４の現像によりトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写手段３５により記録紙Ｓに転写され、転写されたトナー像が定着手段７により定着される。
【００３２】
図２は図１に示す画像形成装置における画像形成、画質制御及び以下に説明する濃度センサ補正を行う制御系のブロック図である。
【００３３】
２００は画質制御において、最適の画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段であるとともに、後に説明する濃度センサの出力を決定するセンサ出力設定手段である。
【００３４】
２０１は画像形成、画質制御、濃度センサ出力決定等の各種工程を実行するためのプログラムを記憶しているＲＯＭ、２０２はＣＰＵ２００の作業用のＲＡＭ、２０３は後に説明する濃度センサ１００の基準値を含む各種のパラメータを記憶する記憶手段としての不揮発メモリ、２０４は図１における帯電手段３２、露光手段３３及び現像手段３４を含み、感光体３１上にトナー像を形成する像形成手段である。
【００３５】
像形成手段２０４は濃度センサの出力を決定する工程においては、ラインパターンを形成する。
【００３６】
２０５は、画像データを格納する画像メモリ、２０６は露光手段３３を駆動する画像データを生成する画像処理回路である。
【００３７】
画像処理回路は、ラインパターンを形成するための画像データを生成する。
【００３８】
画像形成においては、ＣＰＵ２００は像形成手段２０４を制御して画像を形成する。画像形成においては、画像メモリ２０５から画像データが供給され、画像処理回路２０５において処理された画像データに基づいて像形成手段２０４の露光手段３３が駆動され、露光を行いトナー像が形成される。
【００３９】
濃度センサの出力決定においては、画像処理回路２０６において、ラインパターンの画像データが生成され、該画像データに基づいて、露光手段３３が駆動され、感光体３１上にラインパターンが形成される。
＜濃度センサ＞
図３は濃度センサを示し、図３（ａ）は濃度センサ１００の側面図、図３（ｂ）は濃度センサ１００の検知領域を示す。濃度センサ１００は反射型濃度センサであり、感光体や中間転写体等の像担持体ＰＣに向けて光放射するＬＥＤ１００Ａ及び像担持体からの反射光を受光するホトダイオード１００Ｂを有する。
【００４０】
像担持体Ｐ上の像Ｔの濃度Ｄは濃度センサ１００により検知される検知領域Ｅの反射率像Ｒに対して、式（１）の関係にある。
Ｄ＝−ｌｏｇ１０Ｒ・・・・・（１）
図３（ｂ）に示すように濃度センサ１００の検知領域Ｅ内には複数の像Ｔが存在する場合があり、
反射率Ｒは次の式（２）で表され、領域Ｅの平均反射率である。
Ｒ＝Ａ×ＤＲ＋（１−Ａ）×ＷＲ・・・・・（２）
Ａはカバレッジ、即ち、検知領域Ｅの面積に対して、像Ｔが占める面積の割合、ＤＲは画像Ｔを構成しているトナーの反射率、ＷＲは地肌の反射率である。
＜濃度センサの出力設定＞
濃度センサの出力決定には、ラインパターンが用いられ、像形成手段２０４がラインパターンを像担持体上に形成し、形成したラインパターンの濃度を濃度センサ１００が検知し、検知結果に基づいて、ＣＰＵ２００が濃度センサ１００の出力を設定する。
【００４１】
最初に、印字率及びカバレッジについて説明する。
【００４２】
本発明における印字率は、画像データに基づいて画像形成手段を駆動し面積階調法により画像を形成する場合において、単位面積内に黒画像を形成する画像データの量である。
【００４３】
図４（ａ）（ｂ）のラインペアパターンの例では、画像が互いに等しい量の黒画像データと白画像データとにより形成されており、印字率５０％の画像である。
【００４４】
カバレッジは形成されたトナー画像において、単位面積の中で黒トナー画像が占める割合である。
【００４５】
図４（ａ）の理想的なラインペアパターンでは、黒画像部と白画像部とが等しい面積を占める（理想の線幅となる）ので、ラインペアパターンのカバレッジは５０％である。
【００４６】
図４（ｂ）は、印字率５０％の画像データに基づいて形成されたラインパターンの実際のトナー画像を示す。
【００４７】
図４（ｂ）の例では、黒画像が黒色部とグレイ部とで示されており、グレイ部は理想の線幅から外れた部分を示す。
【００４８】
図４（ｂ）の画像では、印字率は５０％であるが、カバレッジは５０％よりも大きい。
【００４９】
このため濃度センサの出力決定においては、図５に示すラインパターンが用いられる。
【００５０】
以下、図５のラインパターンに基づいて濃度センサの出力を補正し、誤差を除去した濃度センサ出力を決定する方法について、説明する。
【００５１】
図５（ａ）（ｂ）に示すラインパターンは印字率５０％のラインパターンである。
【００５２】
図５（ａ）のラインパターンは２０本／ｍｍの解像度を持ち、図５（ｂ）のラインパターンは１０本／ｍｍの解像度を持つ。
【００５３】
図５（ａ）、（ｂ）において、黒色部が理想の画像であり、グレイ部が理想から外れた画像である。
【００５４】
なお、実際の画像は黒＋グレイであり、図５は理想に対して、実際の画像が太く形成されている場合を示す。
【００５５】
各ラインにおいて、グレイ部の幅Δは、ライン数が異なっても、言い換えると理想のラインの幅Ｗ１と、Ｗ２とが異なっても一定しており、図５（ａ）と図５（ｂ）とにおいて幅Δは等しい。
【００５６】
濃度センサの検知領域が、図５（ａ）では４本のラインをカバーし、図５（ｂ）では２本のラインをカバーする場合に、
図５（ａ）の画像の印字面積Ｓａ＝４×Ｗ１＋８Δ
図５（ｂ）の画像の印字面積Ｓｂ＝２×Ｗ２＋４Δ
となる。
【００５７】
図５（ａ）と図５（ｂ）とは等しい濃度値の画像データに基づいて等しいカバレッジの像として形成され、４×Ｗ１＝２×Ｗ２であるので、実際の印字面積は画像の太りにより形成された印字面積の差４Δだけ、図５（ａ）の方が図５（ｂ）よりも広くなる。従って、濃度センサにより検知される濃度は図５（ａ）の方が、図５（ｂ）の画像よりも高くなる。
【００５８】
このようにして、解像度が異なる場合に、同一印字率の画像データに基づいて形成された画像が濃度センサにより異なる濃度を有するものとして検知されるという誤差が生ずる。
【００５９】
ラインパターンを検知した濃度センサの真の出力、即ち、誤差を除去した出力は次に説明する方法により求められる。
【００６０】
図６は所定の印字率の濃度データに基づいた露光における露光量と形成された画像の濃度を検知した濃度センサの出力との関係を示す。
【００６１】
曲線Ｌ１は曲線Ｌ２よりも解像度が低いラインパターンに対する濃度センサ出力である。
【００６２】
図６のように同一印字率の画像データに基づいて形成されるラインパターンの濃度を濃度センサ１００で検知したときに、点Ｐの出力Ｖにおいて、解像度の異なるラインパターンの検知出力が一致する。
【００６３】
このことは、図５に示すグレイ部による誤差が点Ｐにおいて除去されていることを示し、点Ｐのセンサ出力Ｖを印字率５０％であり、且つ、バレッジ５０％のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力として用いることができることを示しており、センサ出力Ｖは階調画に対応した濃度センサ１００の出力を設定する際の基準値として用いられる。
【００６４】
画像形成装置において、センサ出力Ｖを求める工程の例を図７〜９を用いて説明する。
【００６５】
図７〜９を用いて、基準値としてのセンサ出力Ｖを求める工程を説明する。
【００６６】
図７はセンサ出力Ｖを求める工程の一例のフローチャートである。
【００６７】
本例は、濃度センサの出力が画像の解像度により変動しない点を、画像形成・濃度検知のループを繰り返すことにより検出し、変動のない点における濃度センサの出力を基準値として設定する例である。
【００６８】
ＳＴＥＰ１において、ＬＰＨ｛ＬＥＤ（発光ダイオード）Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ｝を駆動する駆動パルスのデューティ比の初期値を、たとえば、８０％に設定する。
【００６９】
ＳＴＥＰ２において、ＬＰＨを駆動して静電潜像を形成し、現像することにより、像担持体上に図８（ａ）に示す１ドットラインペアパターン及び図８（ｂ）の２ドットラインペアパターンが形成される。図８において、主走査方向Ｘに１ドット毎の白黒画素が繰り返されＹ方向の副走査で形成される図８（ａ）の１ドットラインペアパターンは、２ドット毎に白黒が繰り返される図８（ｂ）の２ドットラインペアパターンの２倍の解像度を有する。なお、図８において、●は印字画素を示し、○は非印字画素を示す。
【００７０】
ＳＴＥＰ３において、ラインパターンを検知した濃度センサの出力を読込み、ＳＴＥＰ４において、図８（ａ）のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力Ａと、図８（ｂ）のラインパターンの濃度を検知した濃度センサの出力Ｂとの差Δを計算する。
【００７１】
差Δ＝０のときは（ＳＴＥＰ５のｙｅｓ）、濃度センサの出力Ｖを不揮発メモリ２０３に基準値として記憶する（ＳＴＥＰ６）。
【００７２】
前記の例では基準値が対応するラインパターンの印字率を５０％にしているが、５０％以外の値とすることも勿論可能である。
【００７３】
ＳＴＥＰ５のｎｏ、即ち、出力Ａと出力Ｂとが等しくないときは、ＳＴＥＰ７において、デューティ比を変更し、ＳＴＥＰ２に戻ってラインパターンを形成が行われる。
【００７４】
ＳＴＥＰ７のデューティ比変更においては、ＡとＢとの大小に対応したデューティ比の変更が行われ、Δが正、即ち、画像が太って形成された場合には、デューティ比を低くする変更が行われ、Δが負、即ち、画像が細って形成された場合には、デューティ比を高くする変更が行われる。
【００７５】
不揮発メモリ２０３に記憶される値は、解像度以外の画像形成条件を同一にしてラインパターンを形成した場合に、異なる解像度のラインパターン間で一致した濃度センサの出力であり、基準線幅（たとえば、５０μｍ）のラインパターンを表す出力として用いることができる。
【００７６】
ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ７のループを差Δ＝０になるまで繰り返し、Δ＝０になった段階で、出力Ｖを記憶手段（不揮発メモリ２０３）に記憶する。
【００７７】
図９は濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の他の例のフローチャートである。
【００７８】
本例は濃度センサの出力が画像の解像度により変動しない点を、演算により決定し、決定したセンサ出力を基準値として記憶する例である。
【００７９】
ＳＴＥＰ１０において、１ドットラインパターンをデューティ比Ｃ１で形成し、その濃度Ａ１を濃度センサで検知する。
【００８０】
ＳＴＥＰ１１において、１ドットラインパターンをＣ１と異なるデューティ比Ｃ２で形成し、その濃度Ａ２を濃度センサで検知する。
【００８１】
ＳＴＥＰ１２において、１ドットラインパターンをＣ１、Ｃ２と異なるデューティ比Ｃ３で形成し、その濃度Ａ３を濃度センサで検知する。
【００８２】
ＳＴＥＰ１３において、２ドットラインパターンをデューティ比Ｃ１で形成し、その濃度Ｂ１を濃度センサで検知する。
【００８３】
ＳＴＥＰ１４において、２ドットラインパターンをＣ１と異なるデューティ比Ｃ２で形成し、その濃度Ｂ２を濃度センサで検知する。
【００８４】
ＳＴＥＰ１５において、２ドットラインパターンをＣ１、Ｃ２と異なるデューティ比Ｃ３で形成し、その濃度Ｂ３を濃度センサで検知する。
【００８５】
ＳＴＥＰ１６において、濃度Ａ１〜Ａ３から１ドットラインパターンの線幅を変えた時の濃度変化曲線（図６における曲線Ｌ２に相当）を演算により決定し、濃度Ｂ１〜Ｂ３から２ドットラインパターンの線幅を変えた時の濃度変化曲線（図６における曲線Ｌ１に相当）を演算により決定する。
【００８６】
ＳＴＥＰ１６における演算は複数点における濃度を連結する近似曲線の関数を決定するものである。
【００８７】
ＳＴＥＰ１７において、関数の値が一致する点（図６における点Ｐ）を決定し、ＳＴＥＰ１７において決定した点Ｐにおける濃度センサの出力Ｖを基準値として不揮発メモリ２０３に記憶する。
【００８８】
記憶された出力Ｖは所定印字率（例えば５０％）のラインパターンを検知した濃度センサの出力である。
【００８９】
上記図７、図９の処理を異なる複数の印字率で同様に行うことによって、異なる印字率に対する複数の基準値としての濃度センサの出力Ｖを得ることができる。
＜基準値を得る他の例＞
図１０は、基準値としての濃度センサの出力Ｖを求める更に他の例を示す。
【００９０】
左列の中間調画像の濃度Ｄｏ００〜Ｄｏ３０は機械が有する最高の解像度である基準解像度のラインパターンの濃度を示しており、中央の中間調画像Ｄｏ０１〜Ｄｏ３１は基準解像度の１／２の解像度のラインパターンの濃度であり、右列は基準解像度の１／４の解像度のラインパターンの濃度である。
【００９１】
Ｄｉ０〜Ｄｉ３は入力画像データの濃度であり、入力画像データの印字率に対応する。上から下へと濃度が増す。
【００９２】
線の太さは、例えば、露光手段を駆動するパルスのパルス幅を変えることにより変えている。Ｄｏ００とＤｏ０１とＤｏ０２のように同一行内の中間調画像は、同一パルス幅による露光で形成されたものである。
【００９３】
各ラインパターンを検知した濃度センサの出力は、図１０では濃度Ｄｏ００、Ｄｏ０１・・・Ｄｏ３１、Ｄｏ３２で表されている。
【００９４】
濃度Ｄｏ００、Ｄｏ０１・・・Ｄｏ３１、Ｄｏ３２の各々は、図７又は図９に示す基準値設定プロセスにより設定された基準値に対応した濃度である。
【００９５】
図１０では、基準解像度、基準解像度×１／２及び基準解像度×１／４の解像度で基準値が求められている。
【００９６】
前記に説明したように、異なる解像度のパターンから誤差の無い濃度センサ出力が得られる。したがって、理論的には、Ｄｏ００＝Ｄｏ０１＝Ｄｏ０２、Ｄｏ１０＝Ｄｏ１１＝Ｄｏ１２、Ｄｏ２０＝Ｄｏ２１＝Ｄｏ２３、Ｄｏ３０＝Ｄ０３１＝Ｄｏ３２となるはずである。
【００９７】
しかしながら、誤差により、これらの等式が成り立たない場合が生じうる。特に、最高解像度である基準解像度において誤差が発生しやすい。
【００９８】
このような誤差が生じた場合、基準解像度における濃度が基準解像度×１／２の濃度を用いて補正される。
【００９９】
図１０に示す濃度Ｄｉ０、Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３に対応する印字率の画像データに基づいてラインパターンが形成され、形成されたラインパターンの濃度を検知することにより、複数の印字率に対応した複数の基準値としての濃度センサ出力、即ち、Ｄｏ００〜Ｄｏ３２に対応した濃度センサ出力Ｖ０〜Ｖｉが設定される。
＜センサ間のレベルのばらつきの補正に関して＞
このような方法で得られた複数の基準値となる濃度センサ出力によって、異なるセンサ間のレベルのばらつきも低減できることを以下に説明する。
【０１００】
図１１は印字率に対する濃度センサ出力の対応関係を表す曲線Ｌ３を示す。
【０１０１】
センサ出力Ｖ０〜Ｖ３の決定及び図１１に示す濃度センサ出力曲線Ｌ３の作成は、図２におけるＣＰＵ２００により行われる。
【０１０２】
図１２は２種の濃度センサに関して、前記に説明した方法により作成された濃度センサの出力曲線をＬ４、Ｌ５で示す。なお、図１２では、縦軸を濃度センサ出力としたのに対して、横軸を濃度としているが、面積階調画においては画像の濃度は印字率に対応するので、図１１の曲線Ｌ３と図１２の曲線Ｌ４、Ｌ５とは類似した形状となる。
【０１０３】
図１２に示す出力曲線Ｌ４、Ｌ５から、濃度０（ゼロ）の時の濃度センサ出力を１００とした場合の、各濃度における出力の比の逆数を図１３に示す。
【０１０４】
図１３の曲線Ｌ６、Ｌ７から明らかなように、２種のセンサ間に出力レベルの差がきわめて小さく、ラインパターンを用いて決定した濃度センサ出力がセンサ間のバラツキを補正したものであることが証明された。
＜画質制御までの流れ＞
以上のようなセンサ出力の基準値を４点の印字率で求め、階調曲線を用いた画質制御に用いるまでの流れを示す例を以下に説明する。
【０１０５】
４点の印字率における濃度センサ出力の基準値は、図７及び図９に示す方法で基準値を求める場合は、異なる印字率のそれぞれについて、図７、９に示す基準値設定工程を実行することにより求められる。
【０１０６】
また、図１０に示す方法で求める場合も、同様であり、Ｄｏ００〜Ｄｏ３２の濃度の各々が、図７又は図９に示す基準値設定工程により求められる。
【０１０７】
画質制御においては周知のように、像担持体上に複数のパッチ画像が形成され、形成されたパッチ画像の濃度を濃度センサで検知することにより、濃度センサの出力が所定値になる画像形成条件が求められる。
【０１０８】
図１４に、画像形成装置が有する階調特性を示す階調曲線Ｌ８及び濃度センサ出力曲線Ｌ９を示す。横軸の入力濃度は印字率に相当する値であり、８ビットの階調画においては、０〜２５５の画素値である。
【０１０９】
濃度センサ曲線Ｌ９は前記に説明した濃度センサ出力の設定方法により作成されたものである。出力は濃度であり、濃度センサ１００を用いて出力濃度を管理することによって、適正濃度の画像が維持される。
【０１１０】
画質制御においては、階調曲線Ｌ８上の１以上の点、例えば、Ｄ０〜Ｄ３における濃度の管理が行われる。
【０１１１】
階調曲線上の点Ｄ０〜Ｄ３に対応する濃度センサの出力がＶ０〜Ｖ３であり、濃度センサ出力がＶ０〜Ｖ３となるように、画像形成条件が制御される。
【０１１２】
この制御は像担持体上にパッチ画像を形成し、複数のパッチ画像の濃度を濃度センサ１００で検知し、予め定めた印字率に対し、検知濃度がＶ０〜Ｖ３となる画像形成条件を選択することにより行われる。
【０１１３】
制御される画像形成条件としては、帯電条件、露光条件、現像条件等がある。
【０１１４】
帯電条件の制御により感光体の帯電電位が制御される。
【０１１５】
露光条件の制御により露光量が制御されるが、露光手段を駆動するパルスのパルス幅制御により、画像濃度の微細な制御を行うことができる。
【０１１６】
現像条件には、現像バイアス、現像剤担持体の移動速度、現像剤のトナー濃度等があり、これらのいずれか一つ以上が制御される。
【０１１７】
以上説明した濃度センサ出力の基準値を求める工程、基準値から階調曲線に対応した濃度センサの出力を設定する工程及び画質制御工程の流れを図１５に示す。
【０１１８】
図１５のＳＴＥＰ２０において、制御手段２００（図２参照）は、濃度センサ１００（図３参照）の基準値であるセンサ出力（図１１におけるＶ０〜Ｖ３）を複数求める。
【０１１９】
このステップは、前記に説明したように所定印字率のラインパターンを複数解像度で形成し、解像度が異なるラインパターン間の濃度センサ出力が一致した点を求めるステップである。
【０１２０】
ＳＴＥＰ２１において、制御手段２００は、前記複数基準値から濃度センサの出力曲線（図１４のＬ９）を求める。
【０１２１】
ＳＴＥＰ２２において、濃度センサの出力曲線に基づいて像形成手段２０４（図２参照）を制御して画像形成条件を設定する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】画像形成装置における画像形成及び画質制御を行う制御系のブロック図である。
【図３】濃度センサを示す図である。
【図４】印字率及びカバレッジを説明するための図である。
【図５】ラインパターンの例を示す図である。
【図６】印字率と濃度センサの出力との関係を示すグラフである。
【図７】濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の一例のフローチャートである。
【図８】ラインパターンの例を示す図である。
【図９】濃度センサ出力の基準値Ｖを求める工程の他の例のフローチャートである。
【図１０】複数の基準値を求める工程において形成されるラインパターンを示す図である。
【図１１】濃度センサ出力曲線を示す図である。
【図１２】２種の濃度センサの濃度センサ出力曲線を示す図である。
【図１３】２種の濃度センサの濃度センサ出力比曲線を示す図である。
【図１４】階調曲線と濃度センサ出力曲線とを示す図である。
【図１５】濃度センサ出力の基準値を求める工程、基準値から階調曲線に対応した濃度センサの出力を設定する工程及び画質制御工程の流れを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００ 濃度センサ
２００ ＣＰＵ
２０１ ＲＯＭ
２０２ ＲＡＭ
２０３ 不揮発ＲＡＭ
２０４ 像形成手段
２０５ 画像メモリ
２０６ 画像処理回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、該像担持体上にラインパターンを形成する像形成手段、前記ラインパターンの濃度を検知する濃度センサ及び該濃度センサの出力に基づいて、前記濃度センサの出力を設定するセンサ出力設定手段を有する画像形成装置であって、
前記センサ出力設定手段は、前記像形成手段によって異なる複数のパターン画像形成条件により、第１の解像度の第１のラインパターン、及び前記異なる複数のパターン画像形成条件により、前記第１の解像度と異なる第２の解像度の第２のラインパターンを前記像担持体上に形成し、
前記濃度センサによって前記第１、第２のラインパターンの濃度を検知し、
形成された前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で、解像度を除いて同一のパターン画像形成条件で一致したときの前記濃度センサの出力の基準値を異なる印字率について複数求め、前記印字率に対応した複数の基準値を設定することにより、階調曲線に対応した前記濃度センサの出力を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像形成手段は、パルス駆動されて前記像担持体を駆動する露光手段を有し、
前記パターン画像形成条件は、前記露光手段を駆動するデューティ比を変えた条件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３】
前記センサ出力設定手段は、前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で前記濃度センサの出力が一致するまで、前記パターン画像形成条件を変えて、前記ラインパターンの形成と前記濃度センサによる濃度検知とを繰り返すことにより前記基準値を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記センサ出力設定手段は、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第１のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第１のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第２のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第２のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記第１のラインパターンの検知濃度と、複数の前記第２のラインパターンの検知濃度とから演算により前記基準値を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記センサ出力設定手段により決定された前記濃度センサの出力に基づいて、画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体、該像担持体上にラインパターンを形成する像形成手段、前記ラインパターンの濃度を検知する濃度センサ及び該濃度センサの出力に基づいて、前記濃度センサの出力を設定するセンサ出力設定手段を有する画像形成装置であって、
前記センサ出力設定手段は、前記像形成手段によって異なる複数のパターン画像形成条件により、第１の解像度の第１のラインパターン、及び前記異なる複数のパターン画像形成条件により、前記第１の解像度と異なる第２の解像度の第２のラインパターンを前記像担持体上に形成し、
前記濃度センサによって前記第１、第２のラインパターンの濃度を検知し、
形成された前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で、解像度を除いて同一のパターン画像形成条件で一致したときの前記濃度センサの出力の基準値を異なる印字率について複数求め、前記印字率に対応した複数の基準値を設定することにより、階調曲線に対応した前記濃度センサの出力を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像形成手段は、パルス駆動されて前記像担持体を駆動する露光手段を有し、
前記パターン画像形成条件は、前記露光手段を駆動するデューティ比を変えた条件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３】
前記センサ出力設定手段は、前記第１のラインパターンと前記第２のラインパターン間で前記濃度センサの出力が一致するまで、前記パターン画像形成条件を変えて、前記ラインパターンの形成と前記濃度センサによる濃度検知とを繰り返すことにより前記基準値を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記センサ出力設定手段は、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第１のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第１のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記パターン画像形成条件により複数の前記第２のラインパターンを形成し、形成した複数の前記第２のラインパターンの濃度を前記濃度センサにより検知し、
複数の前記第１のラインパターンの検知濃度と、複数の前記第２のラインパターンの検知濃度とから演算により前記基準値を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記センサ出力設定手段により決定された前記濃度センサの出力に基づいて、画像形成条件を設定する画像形成条件設定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２９４４３０（Ｐ２００９−２９４４３０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４７８３１（Ｐ２００８−１４７８３１）
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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