JP2001136391A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度センサの感度特性の経時変化等対応し
て、常に入力階調に対して所望濃度の画像形成を行うこ
とのできる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 長期メンテナンス時には実際に記録紙上
に画像形成を行って、ドラム上トナー濃度と記録紙上の
出力濃度間の相関関係を記憶しておく。短期メンテナン
ス時には、階調パターンデータを入力としてドラム上に
トナー像を形成し、入力階調とドラム上トナー濃度との
相関関係を求める。こうして得られた両相関関係から装
置の出力特性を求め、この出力特性に応じて階調補正特
性を設定する。このようにすると、濃度センサの感度特
性が実際のトナー濃度値からずれを生じていても、両相
関関係に含まれる濃度センサ検出値のずれが相殺され、
正確に装置の出力特性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いた複写機、ファクシミリおよびプリンタ等の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを用いた複写機、ファ
クシミリおよびプリンタ等の画像形成装置は、一般に、
光導電性を有する感光体ドラムを像担持体とし、帯電さ
せた感光体ドラム上に入力画像データに基づいたレーザ
ビームを照射することにより静電潜像を形成して、これ
をトナーによって現像してトナー像を形成し、このトナ
ー像を記録紙等に転写するように構成されている。

【０００３】このような画像形成装置においては、入力
画像データの階調値に対するレーザ発光特性、レーザー
ビーム量に対する感光体ドラムの感光特性、感光体ドラ
ムの帯電量に対するトナー付着量を表す現像特性など、
装置の出力特性によって、記録紙等に転写される画像濃
度が影響を受ける。このような出力特性は装置によって
異なり、また経時的に変化するものであるから、入力画
像データの階調を正確に再現した画像濃度出力を得るた
め、通常、このような画像形成装置においては、初期設
定時や所定のメンテナンス時に、装置の出力特性に応じ
た階調補正量を求めるようになっている。

【０００４】従来、実際の記録紙等への画像形成を行う
ことなく、このような階調補正量を簡便に求めることの
できる方法として、感光体ドラム上に所定の階調パター
ン信号に基づく階調パターン画像を現像し、感光体ドラ
ム上のトナー濃度を光センサ等の濃度センサによって検
出することにより装置の出力特性を検出し、この出力特
性に応じる方法が提案されている（特開平７−６６９７
２号公報など）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような画
像形成装置に用いられている濃度センサは、複数枚の画
像形成を行っている間に、装置内で飛散したトナーによ
る汚れや検出感度特性の変化により、センサの検出特性
が経時変化してしまう場合がある。このため、このよう
な濃度センサによって検出される感光体ドラム上のトナ
ー濃度に基づいて装置の出力特性に応じようとしても、
濃度センサによって検出される感光体ドラム上のトナー
濃度が実際に記録紙等に転写される画像の濃度と一致し
ないために、記録等への最終的な出力において所望の濃
度が得られない階調不良を生じてしまう場合があった。

【０００６】特に最近では、複数色（たとえばシアン、
マゼンタ、イエローの３色）のトナーを混合してカラー
画像を再現する画像形成装置が増えてきており、このよ
うなカラー画像形成装置では、色を正確に再現するため
に各色の階調バランスを適正に保つことがより重要であ
ることから、各色トナーごとの画像転写濃度を一層高い
精度で再現することが求められている。したがって、こ
のようなカラー画像形成装置においては、上述した濃度
センサの検出特性の経時変化に伴う階調不良が微小なも
のであっても、出力画像の価値に大きな影響を与えるよ
うになっている。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、濃度センサの検出特性の経時変化等対応して、
常に入力階調に対して所望濃度の画像形成を行うことの
できる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかかる画像形成装置は、入力画像データを
所定の階調補正特性に基づいて階調補正する階調補正手
段と、階調補正された画像データに基づいて像担持体上
にトナー像を現像する現像手段と、像担持体上に現像さ
れたトナー濃度を検出する濃度センサと、像担持体上に
現像されたトナー像を記録紙等に転写する転写手段と、
長期メンテナンス時において、所定の階調パターンデー
タを入力画像として上記像担持体上に階調パターン画像
を現像したとき上記濃度センサによって検出されるトナ
ー濃度値とこの像担持体上の階調パターン画像を記録紙
等に転写したとき転写された階調パターン画像各部につ
いての画像濃度値とから求められる、像担持体上トナー
濃度と最終出力濃度間の相関関係を予め記憶する相関関
係記憶手段と、短期メンテナンス時において、所定の階
調パターンデータを入力画像データとして上記像担持体
上に階調パターン画像を現像し、この階調パターン画像
各部について上記濃度センサによってトナー濃度値を検
出し、上記階調パターンデータと検出されたトナー濃度
値とから入力画像階調と像担持体上トナー濃度間の相関
関係を求め、こうして求められた入力画像階調と像担持
体上トナー濃度値間の相関関係および上記相関関係記憶
手段に予め記憶されている上記像担持体上トナー濃度と
最終出力濃度間の相関関係に基づいて、上記階調補正手
段における階調補正特性を設定する階調補正特性設定手
段と、を備えたことを特徴とするものである（請求項
１）。

【０００９】この画像形成装置によると、長期メンテナ
ンス時の像担持体上トナー濃度と最終出力濃度間の相関
関係が予め記憶され、短期メンテナンス時に入力画像階
調と像担持体上トナー濃度値間の相関関係が求められる
が、これら両相関関係を参酌することにより、濃度セン
サによって検出される像担持体上のトナー濃度値を介し
て入力画像データと最終出力濃度との関係が得られる。
この画像形成装置では、こうして得られる入力画像デー
タと最終出力濃度間の相関間関係を装置の出力特性とし
て、この出力特性に応じるように階調補正特性が設定さ
れる。

【００１０】このようにこの画像形成装置では、濃度セ
ンサによって検出されるトナー濃度を介して入力画像の
階調と最終出力濃度との関係が得られるため、濃度セン
サの感度特性が変化して検出されるトナー濃度値が像担
持体上の実際のトナー濃度値からずれを生じている場合
であっても、上記両相関関係がともにこのずれを含むこ
ととなるのでこのずれが相殺され、濃度センサの感度特
性の変化にかかわらず、入力画像データと最終出力濃度
との関係を高い精度で得ることができる。したがって、
こうして求められる出力特性に応じて高い精度で正確に
所望の出力階調を得られる階調補正特性に設定すること
ができる。

【００１１】なお、この明細書においては、記録紙等へ
の画像形成を伴うメンテナンス処理を行う場合を長期メ
ンテナンス処理と呼び、像担持体上にトナー像を現像す
るが記録紙等への画像形成を伴わないメンテナンス処理
を短期メンテナンス処理と呼ぶ。

【００１２】また、このような画像形成装置は、上記入
力画像データは複数の色成分を有するカラー画像データ
であり、上記階調補正手段は上記入力画像データを各色
成分ごとに階調補正し、上記相関関係記憶手段は各色成
分ごとに上記相関関係を記憶し、上記階調補正特性設定
手段は各色成分ごとに上記階調補正特性を設定するよう
に構成することにより、カラー画像形成装置とすること
ができる。

【００１３】カラー画像形成装置は、色を正確に再現す
るために各色の階調バランスを適正に保つことがより重
要であるが、このような構成によれば、各色成分ごとに
異なりうる入力画像階調と最終出力濃度との関係を、各
色成分ごとに適切に階調補正して、所望の色調のカラー
画像を正確に再現することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる画像形成装
置をカラー複写機に適用した実施形態について説明す
る。

【００１５】図１は、本実施形態にかかるカラー複写機
の概略構成図である。このカラー複写機１０は、コンタ
クトガラス上に載置されたカラー原稿Ｐの画像を読み取
る画像読取部２０と、画像読取部２０によって読み取ら
れた画像を入力画像として所定の画像処理を行う画像処
理部３０と、画像処理部３０によって画像処理され、形
成された画像データを記録紙上に画像形成する画像形成
部４０と、画像処理部３０における階調補正処理に用い
る階調補正特性を所定のメンテナンス時に書換処理する
階調補正特性設定処理部５０と、これら画像読取部２
０、画像処理部３０、画像形成部４０および階調補正特
性設定処理部５０を制御・統括する処理統括制御部９０
とを備えている。

【００１６】画像読取部２０は、コンタクトガラス２１
上に載置されたカラー原稿Ｐに、露光ランプ２２の光を
照射し、その反射光を反射鏡２３ａ，２３ｂ，２３ｃお
よびレンズ２４、さらに、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリー
ン）、Ｂ（ブルー）の色分解フィルタを通してＣＣＤ等
の光電変換素子２５で受光することにより、カラー原稿
Ｐの画像情報をＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に色分解して、
各成分の光強度に比例したカラー画像データＲ，Ｇ，Ｂ
を読み取る。こうして読み取られたカラー画像データは
デジタル値にＡ／Ｄ変換され、画像処理部３０への入力
画像データとされる。

【００１７】画像処理部３０は、図示しない演算部、記
憶部等からなるコンピュータ回路として構成されてい
る。この画像処理部３０は、画像読取部２０で読み取ら
れた入力画像データに対して各種の画像処理を施し、画
像形成部４０での画像形成処理に供するための出力画像
データを形成する。この画像処理部３０における各処理
については後に詳述する。

【００１８】画像形成部４０は、装置下部に配設された
給紙カセット４１１，４１２，４１３または手差しトレ
イ４１４から給送される記録紙に対して、画像転写部４
２において出力画像データに基づくトナー像を形成し、
このトナー像を定着部４３の加熱ローラ４３１および加
圧ローラ４３２で定着させてから、排出トレイ４４に排
出する。４５は、記録紙の両面に画像形成する場合に片
面に画像形成された記録紙の表裏面を反転させて再び画
像転写部４２に搬送する両面ユニットである。

【００１９】画像転写部４２は、回転可能に軸支された
光導電性を有する感光体ドラム４２１の周囲に、その回
転方向に沿って順に、高圧電圧が印加される帯電ワイヤ
（図示省略）からのコロナ放電によって感光体ドラム表
面に所定電位を与える帯電器４２２と、レーザー発振器
４２３ａからミラー４２３ｂを介して出力画像データに
対応するレーザー光を照射することにより感光体ドラム
４２１表面の電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成
する露光器４２３と、感光体ドラム４２１表面に形成さ
れた静電潜像をトナーにより現像する現像器４２４と，
感光体ドラム４２１上に形成されたトナー像を記録紙に
転写する転写器４２５と、感光体ドラム４２１表面を除
電する除電器４２６および感光体ドラム４２１表面の残
留トナーを除去するクリーナー４２７等が配置されてい
る。

【００２０】この複写機１０では、カラー画像を形成す
るため、上記露光器４２３は、出力画像データの各色成
分ごとに静電潜像を形成するように構成され、現像器４
２４は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ
ー）およびＫ（ブラック）の各色のトナー像を現像する
４つの現像器４２４ｃ，４２４ｍ，４２４ｙ，４２４ｋ
を備え、さらに、転写器４２５は、感光体ドラム４２１
表面に現像された各色トナー像を、一旦転写ベルト４２
５ａ上に１次転写し、この転写ベルト４２５ａ上で、Ｃ
（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ
（ブラック）の各色のトナー像を重ねてから、転写ロー
ラ４２５ｂ上に搬送された記録紙上へ２次転写するよう
に構成されている。

【００２１】また、現像器４２４と転写器４２５との間
には、感光体ドラム４２１に現像されたトナー像の濃度
を検出する光学式センサからなる濃度センサ４８が配置
されている。この濃度センサ４８は、後述する長期メン
テナンス処理や短期メンテナンス処理において、装置の
出力特性を算出する処理に用いられるものである。

【００２２】階調補正補正特性設定処理部５０は、図示
しない演算部、記憶部等からなるコンピュータ回路とし
て構成されている。この階調補正特性設定処理部５０
は、初期設定時や、装置周囲の温度や湿度等の環境条件
が変わった場合、予め設定された所定枚数の画像形成処
理が行われた場合等の所定のメンテナンス時（後述する
長期メンテナンス時および短期メンテナンス時）に、上
記画像処理部３０における階調補正処理に用いる階調補
正特性をそのときの画像形成部４０の出力特性に適合さ
せるメンテナンス処理を行うものである。この階調補正
特性設定処理部５０における各処理については後に詳述
する。

【００２３】処理統括制御部９０は、上記画像読取部２
０、画像処理部３０、画像形成部４０および階調補正特
性設定処理部５０を制御・統括して、これらにより画像
読み取り、画像処理、画像形成および階調補正特性設定
処理等を行わせる。この処理統括制御部９０には、操作
パネル９１が接続されており、操作者からの操作信号が
適宜入力可能となっている。

【００２４】次に、図２を参照しながら、画像処理部３
０および階調補正特性設定処理部５０について説明す
る。

【００２５】画像処理部３０は、シェーディング補正部
３１、色補正処理部３２、色空間変換部３３、黒生成処
理部３４、出力系適合補正部３５、出力色選択部３６、
変倍処理部３７および空間フィルタ部３８を備えてい
る。

【００２６】シェーディング補正部３１は、画像読取部
２０において読み取られたＲ，Ｇ，Ｂの入力画像データ
に対し、画像読取部２０における露光ランプ２２の露光
分布特性や光電変換素子２５の感度分布特性等を補正す
る。

【００２７】色補正処理部３２は、各画素ごとにＲ（レ
ッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光強度に応じ
た信号として構成された入力画像データに対し使用者の
好みに適合した色調への色補正処理を行う。

【００２８】色空間変換部３３は、Ｒ（レッド）、Ｇ
（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光強度に応じたＲＧＢ形
式の画像データを、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ
（イエロー）の濃度に応じたＣＭＹ形式の信号（濃度記
録信号）に色空間変換処理（濃度変換処理）を行う。

【００２９】黒生成処理部３４は、ＣＭＹ形式のカラー
画像データから黒の画像データＫを生成する。

【００３０】出力系適合色補正部３５は、トナー色の理
論上の色とのずれや現像特性等の画像形成部４０の特性
（出力特性）に応じるため、この出力特性に応じて設定
された階調補正特性に基づいて、カラー画像データＣ，
Ｍ，Ｙ，ＫをＣ’，Ｍ’，Ｙ’，Ｋ’に変換する補正処
理を行う。なお、この出力系適合色補正部３５における
階調補正処理については後述する。

【００３１】出力色選択部３６は、画像形成部４０が１
色ずつ現像処理を行うため、次に現像処理を行う色を選
択する。

【００３２】変倍処理部３７は、設定倍率等に応じて画
像の拡大／縮小処理を行う。

【００３３】空間フィルタ部３８は、文字領域であれば
エッジ強調処理を、写真領域および網点領域であれば平
滑処理を施し、画像形成部４０に出力画像データを出力
する。

【００３４】一方、階調補正特性設定部５０は、階調パ
ターンデータ記憶部５１、階調補正特性設定部５２、ド
ラム−記録紙間の相関関係算出部５３、相関関係記憶部
５４および入力−ドラム間の相関関係算出部５４を備え
ている。

【００３５】階調パターンデータ記憶部５１は、互いに
異なるｎ個の階調領域（パッチ）が形成された所定の階
調パターンデータを記憶している。この階調パターンデ
ータとは、装置の出力階調領域から複数の代表階調を抽
出したものであり、たとえば次表のデータとして表され
る。

【００３６】

【表１】

【００３７】図５は、この階調パターンデータに基づく
階調パターン画像を感光体ドラム４２１上に現像した状
態の一例を、図６は、同階調パターン画像を記録紙Ｐ等
に画像形成した状態の一例をそれぞれ示している。これ
らの図に示すように、階調パターン画像は異なる階調の
パッチＡ１，Ａ２，Ａ３…として表れる。

【００３８】階調補正特性設定部５２は、後述するよう
に、長期メンテナンス時および短期メンテナンス時に上
記画像処理部３０の出力系適合補正部３５において用い
られる階調補正特性を設定し、同出力系適合補正部３５
に記憶させるものである。

【００３９】ドラム−記録紙間の相関関係算出部５３
は、長期メンテナンス時において、上記階調パターンデ
ータに基づいて感光体ドラム４２１上に形成した各パタ
ーン部濃度を上記濃度センサ４８で検出した濃度値（ド
ラム上トナー濃度）と、この感光体ドラム４２１上の階
調パターン画像を記録紙上に画像形成し、さらに画像読
取部２０で読み取って得られる記録紙上の画像濃度（最
終出力濃度）とから、長期メンテナンス時におけるドラ
ム上トナー濃度と最終出力濃度との相関関係（ドラム−
記録紙間の相関関係）を算出するものである。

【００４０】相関関係記憶部５４は、長期メンテナンス
時および短期メンテナンス時における新たな階調補正特
性の設定処理に供するため、長期メンテナンス時に上記
相関関係算出部５４によって算出されたドラム−記録紙
間の相関関係を記憶しておくものである。

【００４１】入力−ドラム間の相関関係算出部５４は、
長期メンテナンス時および短期メンテナンス時におい
て、上記階調パターンデータ各部の階調値（入力階調
値）と、この階調パターンデータに基づいて感光体ドラ
ム４２１上に形成した各パターン部濃度を上記濃度セン
サ４８で検出した濃度値（ドラム上トナー濃度）とか
ら、入力画像階調とドラム上トナー濃度との相関関係
（入力−ドラム間の相関関係）を算出するものである。

【００４２】次に、階調補正特性設定部５０によって行
われる階調補正特性の設定処理について説明する。

【００４３】この階調補正特性の設定処理は、工場出荷
時やオーバーホールを伴うメンテナンス時等の比較的頻
度の低いメンテナンス処理（以下、このようなメンテナ
ンス処理を「長期メンテナンス処理」と呼ぶ。）と、予
め設定された所定枚数の画像形成処理ごと等に装置が自
動的に行うメンテナンス処理（以下、このようなメンテ
ナンス処理を「短期メンテナンス処理」と呼ぶ。）との
大きく２つに分けることができる。

【００４４】まず、長期メンテナンス処理について、図
３を参照しながら説明する。

【００４５】この長期メンテナンス処理は、所定枚数の
画像形成処理を行うごとに、前回の長期メンテナンス処
理から所定期間が経過したときに、あるいは、温度や湿
度等の装置周囲の環境条件が変化した場合に、処理統括
制御部９０等が操作者に長期メンテナンスを行うべき旨
を報知し、操作者がこれに応じた場合に行われる。な
お、この装置においては、前回の長期メンテナンス処理
終了から画像形成した枚数等をカウントするカウンタ、
前回の長期メンテナンス処理終了からの時間経過を計測
するタイマ、装置の設置環境条件を検出する温度センサ
や湿度センサ、さらに、音声または表示パネルへの表示
灯による報知手段等を備え、これらの入出力が処理統合
制御部９０に入力されるように構成されている。

【００４６】この長期メンテナンス処理は、長期メンテ
ナンス時における装置の特性（特に出力特性）を検出し
て、この出力特性に応じた階調補正量（階調補正特性）
を設定するとともに、後の短期メンテナンス処理に供す
るために用いる、ドラム上トナー濃度と最終出力濃度と
の相関関係を求め、これを記憶する処理である。この長
期メンテナンス処理は、この装置がＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４
色の出力を行うものであるため各色ごと順に行われる。

【００４７】この長期メンテナンス処理では、まず階調
パターンデータ記憶部５１に記憶されている階調パター
ンデータに基づいて、感光体ドラム４２１上に階調パタ
ーン画像が現像される（ステップＳ１０）。具体的に
は、階調パターンデータ記憶部５１に記憶されている階
調パターンデータが画像処理部３０の出力系適合補正部
３５の上流側に送信され、さらに出力色選択部３６、変
倍処理部３７および空間フィルタ部３８を経て画像形成
部４０において感光体ドラム４２１上に現像が行われ
る。なお、この長期メンテナンス処理で最初に行われる
画像形成処理においては、出力系適合補正部３５におけ
る階調補正特性に応じた階調補正処理は行わない。

【００４８】感光体ドラム４２１上に現像された階調パ
ターン画像のトナー像は、各パッチごとに濃度センサ４
８によって濃度値が検出される（ステップＳ２０）。こ
うして検出された感光体ドラム上のトナー濃度値（セン
サによる検出値）は、ドラム−記録紙間の相関関係算出
部５３、および入力−ドラム間の相関関係算出部５５に
送られる（図２参照）。

【００４９】次に、この感光体ドラム４２１上の階調パ
ターン画像は、画像形成部４０において記録紙上に画像
形成される（ステップＳ３０）。そして階調パターン画
像が画像形成された記録紙は、画像読取部２０において
画像読取りが行われる（ステップＳ４０）。具体的に
は、階調パターン画像が形成された記録紙は、長期メン
テナンス処理を行う操作者によって、画像読取部２０の
コンタクトガラス２１上に載置され、画像読取部２０が
この記録紙上の階調パターン画像の読取りを行う。こう
して読みとられた階調パターン画像の画像データは、画
像処理部３０に送られ、シェーディング補正部３１、色
補正処理部３２、色空間変換部３３および黒生成処理部
３４を経て出力系適合補正部３５に送られ、さらに、ド
ラム−記録紙間の相関関係算出部５３に送られる（図２
参照）。

【００５０】こうして相関関係算出部５３に感光体ドラ
ム４２１上のトナー濃度値と記録紙上の画像濃度値が送
られれば、この相関関係算出部５３は、感光体ドラム４
２１上のトナー濃度値と記録紙上の画像濃度値との間の
相関関係を算出し（ステップＳ５０）、算出された相関
関係が相関関係記憶部５４に記憶される（ステップＳ６
０）。この相関関係は、両濃度値の対応関係を記述でき
るデータ構成であれば、種々の構成を採用することがで
きるが、たとえば、各パッチの両濃度値を直接記述した
表形式のデータ構成や、各パッチの両濃度値を縦軸およ
び横軸に表す関数の形態を挙げることができる。

【００５１】一方、入力−ドラム間の相関関係算出部５
５では、上記濃度センサ４８から送られる感光体ドラム
４２１上のトナー濃度値（センサによる検出値）と、階
調パターンデータ記憶部５１から送られる階調パターン
データの各パッチの階調値から、入力階調とこの入力階
調に基づくドラム上トナー濃度値との相関関係が算出さ
れる（ステップＳ７０）。この相関関係についても、上
述した感光体ドラム４２１上のトナー濃度値と記録紙上
の画像濃度値との間の相関関係と同様に、両濃度値（階
調値）の対応関係を記述できるデータ構成であれば、種
々の構成を採用することができる。

【００５２】こうして、感光体ドラム４２１上のトナー
濃度値と記録紙上の画像濃度値との間の相関関係、およ
び入力階調とこの入力階調に基づくドラム上トナー濃度
値との相関関係が得られれば、これら両相関関係は階調
補正特性設定部５２に送られる。そして、この階調補正
特性設定部５２において、両相関関係に応じて長期メン
テナンス時における出力特性が求められ、さらにこの出
力特性に適合した適切な階調補正特性が設定される（ス
テップＳ８０）。

【００５３】具体的に、図９に示す概念図を参照しなが
ら、両相関関係と装置の出力特性について説明する。

【００５４】この図９に示すように、入力画像データの
階調は、所定の階調補正特性に応じて階調補正されてか
らドラム４２１上にトナー像として現像されることでド
ラム４２１上のトナー濃度として表され、さらにこのト
ナー像が記録紙上に転写されることで記録紙上の最終的
な出力画像濃度となる。

【００５５】上記階調補正により入録画像階調に対して
所望の最終出力階調を得るには、入力画像データが、ド
ラム４２１上に現像されるまでの帯電、露光、現像等の
各工程における装置状態、およびドラム４２１上のトナ
ー像が記録紙に転写されるまでの転写工程における装置
状態の双方を合わせた装置全体のとしての出力特性に応
じて、上記階調補正特性を設定することが求められる。

【００５６】ここで、センサ出力値は、濃度センサ４８
の個体差や検出感度特性の経年変化等の影響により、実
際のドラム４２１上に現像されるトナー像の濃度値から
ずれが生じていると考えられる。

【００５７】この実施形態にかかる画像形成装置では、
入力−ドラム間の相関関係、およびドラム−記録紙間の
相関関係とも、ドラム４２１上のトナー濃度から略同一
のずれを含むセンサ検出値を用いているため、両相関関
係に含まれるセンサ検出値のずれが相殺され、このず
れ、すなわち濃度センサ４８の個体差や検出感度特性の
経年変化等によらず、両相関関係からドラム４２１への
現像前後の装置状態を合わせた出力特性を得ることがで
きる。そして、この出力特性に応じて適切な階調補正特
性を設定することができる。

【００５８】なお、この階調補正特性は、出力特性を吸
収するべく、入力階調に対して画像形成される出力階調
がリニアになるように階調補正を行うように設定しても
よいが、人間の目に検知される階調がリニアに、あるい
は自然な階調分布に見えるように階調補正するものであ
ることが望ましい。この階調補正特性（ガンマデータ）
は、横軸に入力階調を、縦軸に階調補正後の階調を表せ
ば、図７の曲線として例示されるが、具体的には、この
実施形態では入力階調に対する出力階調を記述したテー
ブルとして設定すればよい。設定された階調補正特性
は、画像処理部３０の出力系適合補正部３５内に記憶さ
れる。

【００５９】以上のようにして長期メンテナンス処理が
行われれば、以後、画像処理部３０の出力系適合補正部
３５における階調補正処理では、後述する短期メンテナ
ンス処理または次回の長期メンテナンス処理が行われる
まで、この階調補正特性に応じて階調補正処理が行われ
る。

【００６０】次に、図４を参照しながら、短期メンテナ
ンス処理について説明する。

【００６１】この短期メンテナンス処理は、所定枚数の
画像形成処理を行うごとに、前回のメンテナンス処理か
ら所定期間が経過したときに、あるいは、温度や湿度等
の装置周囲の環境条件が変化した場合に、処理統括制御
部９０等が自動的にメンテナンス処理を行うメンテナン
ス時（短期メンテナンス時）を決定し、処理統括制御部
９０からの開始信号に応じて行われる。このため、この
装置においては、短期メンテナンス処理終了から画像形
成した枚数等をカウントするカウンタ、短期メンテナン
ス処理終了からの時間経過を計測するタイマ、装置の設
置環境条件を検出する温度センサや湿度センサ等を備
え、これらの出力は処理統括制御部９０に入力するよう
に構成されている。

【００６２】なお、この短期メンテナンス処理は、後述
するように感光体ドラム４２１上に現像するトナー像
を、記録紙に転写しないため、操作者の手を煩わせるこ
となく、装置内で自動的に行うことができる。

【００６３】この短期メンテナンス処理は、短期メンテ
ナンス時における装置の特性（特に出力特性）に応じた
階調補正量（階調補正特性）を設定するものである。こ
の短期メンテナンス処理も上記長期メンテナンス処理と
同様に、この装置がＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の出力を行う
ものであるため各色ごと順に行われる。

【００６４】この短期メンテナンス処理では、まず、階
調パターンデータを長期メンテナンス時に設定された階
調補正特性で階調補正した画像データに基づいて、階調
パターン画像が感光体ドラム４２１上に現像される（ス
テップＳ１１０）。具体的には、階調パターンデータ記
憶部５１に記憶されている階調パターンデータを出力系
適合補正部３５に送り、この階調パターンデータを長期
メンテナンス時に設定された階調補正特性で階調補正し
て、出力色選択部３６、変倍処理部３７および空間フィ
ルタ部３８を経て画像形成部４０に送る。そして、この
画像データに基づいて感光体ドラム４２１上に階調パタ
ーン画像がトナー像として現像される。

【００６５】つづいて、感光体ドラム４２１上に現像さ
れた階調パターン画像各部のトナー濃度（パターン部濃
度）が、濃度センサ４８によって検出される（ステップ
Ｓ１２０）。検出された感光体ドラム４２１上のトナー
濃度値は、階調補正特性設定処理部５０の入力−ドラム
間の相関関係算出部５５に送られる（図２参照）。

【００６６】相関関係算出部５５は、こうして送られた
感光体ドラム４２１上のトナー濃度（センサによる検出
値）と、階調パターン記憶部５１から送られる階調パタ
ーンの各パッチの階調値から、入力階調とこの入力階調
に基づくドラム上トナー濃度値との相関関係を算出する
（ステップＳ１３０）。こうして算出された入力−ドラ
ム間の相関関係は、階調補正特性設定部５２に送られ
る。

【００６７】階調補正特性設定部５２は、相関関係記憶
部５４に記憶されている長期メンテナンス時のドラム−
記録紙間の相関関係から、所望の最終出力が得られる階
調補正特性を求める（ステップＳ１４０）。具体的に
は、この短期メンテナンス時に算出された入力−ドラム
間の相関関係は、長期メンテナンス時に設定された階調
補正特性によって階調補正処理されたドラム上トナー濃
度に基づくものであるから、この短期メンテナンス時に
おける階調補正特性設定処理は、長期メンテナンス時か
らの状態変化に応じるように、長期メンテナンス時に設
定された階調補正特性を修正するようになっている。す
なわち、この階調補正特性の修正処理は、短期メンテナ
ンス処理後の階調補正特性として、各階調ごとの長期メ
ンテナンス時と短期メンテナンス時との出力特性の変化
分を長期メンテナンス時に設定された階調補正特性に加
えることで、新たな階調補正特性を設定するものであ
る。図８は、長期メンテナンス時に設定された階調補正
特性（ガンマデータ）を、短期メンテナンス時の状態に
応じて修正した階調補正特性（ガンマデータ）を模式的
に表した説明図である。

【００６８】こうして修正した階調補正特性は、画像処
理部３０の出力系適合補正部３５に記憶され、以後、こ
うして修正された階調補正特性に応じて状態に応じた階
調補正処理が行われる。

【００６９】以上のように、この実施形態にかかる画像
形成装置では、長期メンテナンス時において感光体ドラ
ム４２１上のトナー濃度値と記録紙上の最終画像濃度値
との相関関係が記憶されるため、短期メンテナンス時に
は、感光体ドラム４２１上に現像したトナー像のトナー
濃度値とその基となった入力画像の階調値（階調パター
ンデータ）との相関関係のみを求めて、感光体ドラム４
２１へのトナー像の現像前後の装置状態を合わせた出力
特性を得ることができる。そして、この出力特性に応じ
た階調補正特性が設定されるため、装置の状態に適合し
た適切な階調補正特性を設定して所望の画像濃度出力を
得ることができる。

【００７０】また、長期メンテナンス時にドラム上トナ
ー濃度と最終出力間の相関関係が記憶されているため、
短期メンテナンス時には、この相関関係を求めるために
記録紙への画像出力を行う必要がない。したがって、短
期メンテナンス処理を簡単に行うことができ、装置自身
によって自動的に行うことも可能である。

【００７１】また、これら両相関関係は、感光体ドラム
４２１上のトナー濃度値としてともに同一の濃度センサ
４８の検出値を用いているため、このセンサ出力値の実
際のトナー濃度値からのずれを相殺して、入力階調と最
終出力画像濃度との関係を、センサ感度特性の経年変化
やセンサの個体差等に影響を受けることなく、正確に求
めることができる。

【００７２】さらに、長期メンテナンス時においては、
実際に記録紙上への出力を行ってそのときの装置状態に
確実に適合した階調補正特性を求めておき、短期メンテ
ナンス時には、この長期メンテナンス時に設定された階
調補正特性を用いて感光体ドラム４２１上にトナー像を
現像して入力−ドラム間の相関関係を求め、この相関関
係に応じて長期メンテナンス時に設定された階調補正特
性を修正するように構成したため、この短期メンテナン
ス処理においては簡単に適切な階調補正特性を設定する
ことができる。

【００７３】以上、本発明を実施形態に即して説明した
が、本発明にかかる画像形成装置は、上記実施形態に限
定されるものではなく、以下のように構成してもよい。

【００７４】（１）上記実施形態においては、本発明に
かかる画像処理装置をデジタルカラー複写機に適用した
が、所定の入力画像データを用いて画像形成を行う画像
形成装置であれば、ファクシミリ装置やカラープリンタ
等、任意の画像形成装置に適用することができる。

【００７５】（２）上記実施形態においては、長期メン
テナンス時に装置の出力特性に応じた階調補正特性の設
定を行い、短期メンテナンス時にはこの階調補正特性を
修正するように構成したが、長期メンテナンス時はドラ
ム−記録紙間の相関関係を記憶するだけにとどめ、短期
メンテナンス時においてのみ階調補正特性の設定を行う
ようにしてもよい。

【００７６】（３）上記実施形態においては、濃度セン
サとして光学式の濃度センサ４８を採用したが、感光体
ドラム４２１表面のトナー濃度値を検出しうるセンサで
あれば、任意の公知のセンサを採用することができる。

【００７７】（４）上記実施形態においては、像担持体
として感光体ドラム４２１を用いたが、入力画像がトナ
ー像として現像され、これを記録紙等に転写する像担持
体であれば、任意の公知の像担持体を採用することがで
きる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、この画像形成装置による
と、長期メンテナンス時に記憶された像担持体上トナー
濃度と最終出力濃度間の相関関係、および短期メンテナ
ンス時に求められる入力画像階調と像担持体上トナー濃
度値間の相関関係から、装置の出力特性を示す入力画像
データの階調と最終出力濃度との関係を得て、この出力
特性に応じるように階調補正特性が設定されるため、濃
度センサによって検出されるトナー濃度値が像担持体上
の実際のトナー濃度値からずれを生じている場合であっ
ても、両相関関係に含まれる濃度センサ検出値のずれが
相殺される。したがって、入力画像データと最終出力濃
度との関係を高い精度で得ることができ、所望の出力階
調を得られる階調補正特性を確実に設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置をカラー複写機に
適用した一実施形態の全体概略図である。

【図２】同画像形成装置の画像処理部および階調補正特
性設定処理部の構成図である。

【図３】長期メンテナンス処理のフローチャートであ
る。

【図４】短期メンテナンス処理のフローチャートであ
る。

【図５】記録紙上に画像形成された階調パターン画像の
一例である。

【図６】感光体ドラム上に現像された階調パターン画像
の一例である。

【図７】初期設定時に設定された階調補正特性（ガンマ
データ）の一例である。

【図８】階調補正特性（ガンマデータ）の修正処理を模
式的に示す説明図である。

【図９】入力階調とドラム上トナー濃度との相関関係、
およびドラム上トナー濃度と最終出力濃度との相関関係
の関係を概念的に示す説明図である。

【符号の説明】

２０ 画像読取部 ３０ 画像処理部 ３５ 出力系適合補正部 ４０ 画像形成部 ４２１ 感光体ドラム（像担持体） ４８ 濃度センサ ５０ 階調補正特性設定処理部 ５２ 階調補正特性設定部 ５３ ドラム−記録紙間の相関関係算出部 ５４ 相関関係記憶部 ５５ 入力−ドラム間の相関関係算出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データを所定の階調補正特性に
   基づいて階調補正する階調補正手段と、 階調補正された画像データに基づいて像担持体上にトナ
   ー像を現像する現像手段と、 像担持体上に現像されたトナー濃度を検出する濃度セン
   サと、 像担持体上に現像されたトナー像を記録紙等に転写する
   転写手段と、 長期メンテナンス時において、所定の階調パターンデー
   タを入力画像として上記像担持体上に階調パターン画像
   を現像したとき上記濃度センサによって検出されるトナ
   ー濃度値とこの像担持体上の階調パターン画像を記録紙
   等に転写したとき転写された階調パターン画像各部につ
   いての画像濃度値とから求められる、像担持体上トナー
   濃度と最終出力濃度間の相関関係を予め記憶する相関関
   係記憶手段と、 短期メンテナンス時において、所定の階調パターンデー
   タを入力画像データとして上記像担持体上に階調パター
   ン画像を現像し、この階調パターン画像各部について上
   記濃度センサによってトナー濃度値を検出し、上記階調
   パターンデータと検出されたトナー濃度値とから入力画
   像階調と像担持体上トナー濃度との間の相関関係を求
   め、こうして求められた入力画像階調と像担持体上トナ
   ー濃度間の相関関係および上記相関関係記憶手段に予め
   記憶されている上記像担持体上トナー濃度と最終出力濃
   度間の相関関係に基づいて、上記階調補正手段における
   階調補正特性を設定する階調補正特性設定手段と、を備
   えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記入力画像データは複数の色成分を有
   するカラー画像データであり、上記階調補正手段は上記
   入力画像データを各色成分ごとに階調補正し、上記相関
   関係記憶手段は各色成分ごとに上記相関関係を記憶し、
   上記階調補正特性設定手段は各色成分ごとに上記階調補
   正特性を設定するように構成されたことを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。