JP4371803B2

JP4371803B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4371803B2
Application number: JP2003428474A
Authority: JP
Inventors: 史光五味
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005189357A; US20050175365A1; US7113712B2

Description

本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置（例えば、特許文献１）において、画像処理特性を調整する方法（以下「画像制御方法」という。）として、次のような方法が知られている。

画像形成装置を起動して、そのウォームアップ動作の終了後、特定のパターンを感光ドラムなどの像担持体上に形成する。そして、形成されたパターンの濃度を読み取り、読み取った濃度値に基づき、γ補正回路（ガンマ補正回路）などの画像形成条件を決定する回路の動作を変更して、形成される画像の品質を安定させる方法がある。

また、環境条件の変動により、画像形成装置の階調特性が変化した場合も、再度、特定のパターンを像担持体上に形成して読み取り、再び、γ補正回路などの画像形成条件を決定する回路にフィードバックすることで、環境条件の変動に応じて画像品質を安定させる方法もある。

また、より安定化を図るために、画像形成動作毎に、又は画像形成動作終了時毎に上述の制御を行う方法も知られている。

また、画像形成装置が長期にわたって使用された場合、像担持体上のパターンを読み取った濃度と、実際にプリントアウトされる画像の濃度とが一致しない場合が発生する。このため、記録材上に特定のパターンを形成し、その濃度値によって画像形成条件を補正する方法が知られている。

また、一つの画像パターンの濃度情報よってガンマルックアップテーブル（γＬＵＴ）を補正したり、γＬＵＴ変調テーブルを作成して、不足する補正情報をガンマ補正回路に追加したりする方法が知られている。

特開平１１−２５８９３１号公報

上記の方法は、その制御に時間と手間がかかるため、頻繁に画像制御を実行することができない。したがって、刻々と変化する画像形成装置の画像特性に対し、階調再現性などの画像品質を充分に安定化させ得るとは言えない。

また、比較的簡易にガンマ補正回路を補正することが可能な、１つの画像パターンの濃度情報によってγＬＵＴを補正して、ガンマ補正回路に補正情報を追加する方法は、その追加回数が増えるとγＬＵＴの階調段差が無視できなくなり、擬似輪郭が発生する。

さらに、露光による感光体残電荷の蓄積による露光部電位の上昇等が数枚の作像で数十Ｖも変化する場合には、非画像形成領域（非作像領域）に形成する中間調濃度のパッチ濃度を検出し、それに基づきγＬＵＴを高い頻度で補正する方法をとったとしても、γＬＵＴの補正はある程度電位の安定性を前提として設定せざるを得ないため、安定した画像濃度や色味を維持することができなかった。

本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、像担持体の表面電位がどのように変化するかを予測することができ、より精度の高い電位制御を行う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ものである。

請求項１に係る発明は、表面を帯電される像担持体と、前記像担持体を露光することにより、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体の画像形成領域における静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記像担持体の画像形成領域外における静電潜像の電位を検出する電位検出手段と、複数の画像を連続して画像形成する際に、前記電位検出手段により前回検出された検出結果と今回検出された検出結果とに基づいて前記像担持体の表面電位を予測し、予測された表面電位が所定値を超えている場合に前記露光手段の露光光量を補正し、前記予測された表面電位が所定値を超えない状態で画像の階調特性を補正するためのガンマ補正を行う補正手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記画像形成領域外は、前記像担持体に連続して形成される画像の静電潜像の間隔であって、前記補正手段は、前回検出に係る前記間隔と今回検出に係る前記間隔とにおける表面電位の検出結果から次回検出に係る前記間隔の表面電位を予測することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記電位検出手段は、画像の最大濃度に対応させた露光光量で露光された前記像担持体の表面電位を前記間隔で検出し、前記補正手段は、予測された次回検出に係る前記間隔の表面電位が所定の許容水準を越える場合に、次回検出に係る前記間隔で、画像の最大濃度に対応させた前記露光手段の露光光量を補正することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、２枚の画像の静電潜像ごとの前記間隔で、前記電位検出手段により検出するために、画像の最大濃度に対応させた露光が行われ、前記２枚の画像の静電潜像の間隔には、前記露光手段で用いるルックアップテーブルを補正するために、中間濃度のパッチトナー像が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の表面電位がどのように変化するかを予測することができ、より精度の高い電位制御を行うことができる画像形成装置を提供することができる。また、像担持体の表面電位が安定している状態でガンマ補正を行うことができ、安定した画像濃度を維持できる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

＜実施の形態１＞
［画像形成装置の全体構成］
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の４色フルカラーの複写機であり、同図はその概略構成を示す縦断面である。同図に示す複写機（以下「画像形成装置」という。）は、原稿の画像を読み取るリーダ部Ａとその下方に配設されたプリンタ部Ｂとを備えている。以下、リーダ部Ａ、プリンタ部Ｂ、画像処理部の構成の順に説明する。

●リーダ部
図１に示すように、原稿１０１は、その原稿面を下方に向けた状態でリーダ部Ａの原稿台ガラス１０２上に載置され、光源１０３によって照射される。原稿１０１からの反射光は、光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像する。ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配置されたレッド，グリーン，ブルーのＣＣＤラインセンサ群によって構成されており、ラインセンサ毎にレッド，グリーン，ブルーの色成分信号が生成される。これら読取光学系ユニットは、図１中の矢印方向に移動され、原稿１０１の画像をライン毎の電気信号に変換する。

原稿台ガラス１０２上には、原稿１０１の１辺を当接させて原稿１０１の斜め配置を防ぐ位置決め部材１０７と、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディング補正を行うための基準白色板１０６とが配置されている。

ＣＣＤセンサ１０５によって得られる画像信号は、画像処理部（リーダ画像処理部）１０８によって画像処理されてプリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部（制御手段、補正手段）１０９で処理される。

図２（ａ）は、画像処理部（制御手段）１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。

図２（ａ）に示すように、ＣＣＤセンサ１０５から出力される画像信号は、アナログ信号処理回路２０１に入力され、ゲイン及びオフセットが調整された後、Ａ／Ｄ変換器２０２により、各色８ビットのデジタル画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換される。画像信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、シェーディング補正回路２０３に入力され、色毎に基準白色板１０６の読取信号を用いた公知のシェーディング補正が施される。

クロック発生部２１１は、１画素単位のクロックＣＬＫを発生する。また、アドレスカウンタ２１２は、ＣＬＫを計数し、１ライン毎に主走査アドレス信号を生成し出力する。デコーダ２１３は、主走査アドレス信号をデコードして、シフトパルスやリセットパルスなどのライン単位のＣＣＤ駆動信号と、ＣＣＤ１０５が出力する１ライン分の読取信号中の有効領域を表す信号ＶＥと、ライン同期信号ＨＳＹＮＣとを生成する。なお、アドレスカウンタ２１２はＨＳＹＮＣでクリアされ、次ラインの主走査アドレスの計数を開始する。

ＣＣＤ１０５の各ラインセンサは、副走査方向に互いに所定の距離を隔てて配置されている。このためラインディレイ２０４により、副走査方向の空間的ずれが補正される。具体的には、Ｂ信号に対してＲ信号及びＧ信号を副走査方向にライン遅延させることで、ＲＧＢ信号の空間的位置を合わせている。

入力マスキング回路２０５は、ＣＣＤ１０５のＲＧＢフィルタの分光特性で決まる入力画像信号の色空間（読取色空間）を、図２（ｂ）の式（１）に示すマトリクス演算により、所定の色空間（例えばｓＲＧＢやＮＴＳＣの標準色空間）に変換する。

ＬＯＧ変換回路２０６は、ルックアップテーブルＲＯＭにより構成され、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の輝度信号をＣ０，Ｍ０，Ｙ０の濃度信号に変換する。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（不図示）により、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４画像信号からＵＣＲ，ＦＩＬＴＥＲ，ＳＥＮなどの判定信号が生成され出力されるまでのライン遅延分だけ、Ｃ０，Ｍ０，Ｙ０画像信号を遅延させる。

マスキングＵＣＲ回路２０８は、入力されるＹ１，Ｍ１，Ｃ１の３原色信号から黒信号Ｂｋを抽出し、さらに、プリンタ部Ｂの記録色材の色濁りを補正する演算を行い、各読取動作毎にＹ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｂｋ２画像信号を、順次、所定のビット幅（例えば８ビット）で出力する。γ補正回路（ガンマ補正回路）２０９は、画像信号を、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正する。また、出力フィルタ２１０は、画像信号にエッジ強調又はスムージング処理を施す。

これらの処理によって得られるＭ４，Ｃ４，Ｙ４，Ｂｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に送られ、パルス幅変調されたパルス信号に変換され、プリンタ部Ｂによる濃度記録が行われる。

また、ＣＰＵ２１４は、ＲＡＭ２１５をワークメモリとして、ＲＯＭ２１６に格納されたプログラムに従い、リーダ部Ａの制御や画像処理を行う。オペレータは、操作部２１７によってＣＰＵ２１４への指示や処理条件を入力する。表示器２１８は、画像形成装置の動作状態や設定された処理条件などを表示する。

図３は、画像処理部１０８における各信号のタイミングチャートである。

図３において、ＶＳＹＮＣは、副走査方向の画像有効区間信号であり、論理‘１’の区間において画像読取（スキャン）を行って、順次、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂｋの出力信号が生成される。ＶＥは、主走査方向の画像有効区間信号で、論理‘１’の区間において主走査開始位置のタイミングがとられ、主にライン遅延のライン計数制御に用いられる。ＣＬＫは画素同期信号であり、‘０’→‘１’の立ち上がりタイミングで画像データが転送される。

●プリンタ部
図１に示すように、プリンタ部Ｂは、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）４を備えている。感光ドラム４は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ４方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が、一次帯電器８により所定の極性・電位に一様に帯電される。プリンタ制御部１０９は、入力される画像データに応じたパルス信号をレーザドライバ２６（図４参照）によって出力する。露光装置としてのレーザ光源（レーザ発信装置）１１０は、入力されるパルス信号に応じたレーザ光を出力する。レーザ光は、ポリゴンミラー１及びミラー２に反射され、帯電された感光ドラム４の表面を走査する。レーザ光の走査によって感光ドラム４の表面には静電潜像が形成される。

感光ドラム４の表面に形成された静電潜像は、現像器３によってマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｂｋ）の各色毎に、各色のトナーで現像される。本実施の形態では、二成分系のトナーを用い、感光ドラム４の周りに各色の現像器が感光ドラム４の回転方向に沿って上流側からブラック，イエロー，シアン，マゼンタの順に配置されている。これら４色の現像器のうち、画像形成色に応じた現像器が、感光ドラム４に接近して静電潜像にトナーを付着させ、トナー像（画像）として現像する。

記録材（記録媒体：例えば、シート状の紙や透明フィルム）６は各色成分毎に矢印Ｒ５方向に１回転する転写ドラム５に巻き付けられ、合計４回転することで各色のトナー像が転写され重畳される。記録材６は、転写が終了すると転写ドラム５から分離され、定着ローラ対７による加熱・加圧によって、表面にトナー像が定着される。これにより、４色フルカラーの画像プリントが完成する。

また、感光ドラム４の周辺には、現像器３の上流側に感光ドラム４の表面電位を測る表面電位センサ（電位検出手段）１２が配設され、一次帯電器８の上流側に、感光ドラム４上の転写されなかった残トナーをクリーニングするためのクリーナ９が配設され、さらに現像器３の下流側に、感光ドラム４上に形成されたパッチ（濃度検出用のトナー像）の反射光量を検出するためのＬＥＤ光源１０及びフォトダイオード１１が配設されている。

図４はプリンタ部Ｂの構成例を示すブロック図である。

プリンタ制御部１０９は、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ３２、テストパターン記憶部３１、濃度換算回路４２、ＬＵＴ（γＬＵＴ）２５、レーザドライバ２６等によって構成されていて、リーダ部Ａ及びプリンタエンジン１００と通信可能である。ＣＰＵ２８は、プリンタ部Ｂの動作を制御するとともに、一次帯電器８のグリッド電位や現像器３の現像バイアスを制御する。

プリンタエンジン１００は、感光ドラム４や、その周囲に配置された、ＬＥＤ１０及びフォトダイオード１１からなる画像特性検出手段としてのフォトセンサ（第２の検出手段：光学センサ）４０、一次帯電器８、レーザ光源１１０、表面電位センサ１２、現像器３などから構成されている。さらに、画像形成装置内の空気中の水分量（又は温湿度）を測定する環境センサ３３を備えている。本実施の形態においては、上述の光学センサ４０は、正反射型のものを使用している。

●画像処理部の構成
図５は、階調画像を得るための画像処理部１０８の構成例を示すブロック図である。

ＣＣＤ１０５によって得られた画像の輝度信号は、画像処理部１０８において面順次の濃度信号に変換される。変換後の濃度信号は、初期設定時のプリンタのγ特性（ガンマ特性）に応じた信号になるように、つまり原画像の濃度と出力画像の濃度とが一致するように、ＬＵＴ（γＬＵＴ）２５によって特性が補正される。

図６は、階調が再現されるようすを示す４限チャートである。第Ｉ象限は原画像の濃度を濃度信号に変換するリーダ部Ａの読取特性を、また第II象限は濃度信号をレーザ出力信号に変換するためのＬＵＴ２５の変換特性を、さらに第III 象限はレーザ出力信号を出力画像の濃度に変換するプリンタ部Ｂの記録特性を、そして第IV象限は原画像の濃度と出力画像の濃度との関係を、それぞれ示している。この４限チャート全体は、図１に示す画像形成装置のトータルの階調再現特性を示すものである。なお、８ビットのデジタル信号で処理するとして、階調数が２５６階調の場合を示している。

画像形成装置トータルの階調特性、つまり第IV象限の階調特性をリニアにするために、第III 象限のプリンタ特性がノンリニアな分を第II象限のＬＵＴ２５によって補正する。ＬＵＴ２５により、階調特性が変換された画像信号は、レーザドライバ２６（図５参照）のパルス幅変調（ＰＷＭ）回路２６ａによってドット幅に対応するパルス信号に変換され、レーザ光源１１０のオン／オフを制御するＬＤドライバ２６ｂへ送られる。なお、本実施の形態では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの全色ともにパルス幅変調による階調再現方法を用いている。

そして、レーザ光源１１０から出力されるレーザ光の走査によって感光ドラム４上には、ドット面積の変化により階調が制御された、所定の階調特性を有する静電潜像が形成され、その後、前述の現像、転写、定着というプロセスを経て階調画像が再生される。

［第１の制御系］
次に、記録材６に画像を形成する画像制御として、リーダ部Ａ及びプリンタ部Ｂの双方を含む系の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。

まず、リーダ部Ａを用いてプリンタ部Ｂをキャリブレーションする制御系について説明する。

図７は、キャリブレーションの一例を示すフローチャートである。キャリブレーションは、リーダ部Ａを制御するＣＰＵ２１４及びプリンタ部Ｂを制御するＣＰＵ２８の協働により実現される。

オペレータが操作部２１７（図２（ａ）参照）に設けられた例えば「自動階調補正」というモード設定ボタンを押すと、図７に示すキャリブレーションがスタートする。なお、表示器２１８は、図８〜図１０に示すように、タッチセンサ付きの液晶操作パネル（タッチパネルディスプレイ）で構成されている。

まず、表示器２１８に、図８（ａ）に示すテストプリント１のスタートボタンである「テストプリント１」ボタン８１が現れる。オペレータが「テストプリント１」ボタン８１を押すと、図１１に示すテストプリント１がプリンタ部Ｂによってプリントアウトされる（図７のＳ１）。なお、プリント中の表示は図８（ｂ）に示すようになる。その際、ＣＰＵ２１４は、テストプリント１を形成するための記録材６の有無を判断し、無い場合は図８（ｂ）に示すような警告を表示部２１８に表示する。

テストプリント１を形成する際のコントラスト電位は、環境に応じた標準状態のものを初期値として登録し、これを用いる。また、画像形成装置は、複数の記録材カセット、例えばＢ４，Ａ３，Ａ４，Ｂ５などサイズの記録材６をそれぞれ個別に収納する記録材カセットを備えていて、これらから所望のサイズの記録材６を選択することができるようになっている。ただし、本実施の形態では、この制御で使用する記録材６は、後の読取作業で、縦置き、横置きを間違えるエラーを避けるために、いわゆるラージサイズ紙、すなわち、Ｂ４，Ａ３，１１×１７，ＬＧＲ等を使用するように設定されている。

図１１に示すテストパターン１には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色分の中間階調濃度による、帯状のパターン６１が含まれる。このパターン６１を目視検査することで、筋状の異常画像、濃度むら、色むらがないことを確認する。パッチパターン６２、図１２に示す階調パターン７１，７２のサイズは、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向の読取範囲に入るように設定されている。

目視検査で、もし異常が認められた場合は、再度、テストプリント１をプリントし、再度、異常が認められる場合はサービスマンコール、つまりサービスマンを呼んでメンテナンスを行う必要がある。なお、帯パターン６１を、リーダ部Ａで読み取り、スラスト方向の濃度情報に基づき以後の制御を行うか否かの判断を自動的に下すことも可能である。

一方、パッチパターン６２は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の最大濃度パッチ、つまり濃度信号値２５５に相当するパッチパターンである。

次に、オペレータは、テストプリント１を原稿台ガラス１０２に、図１３に示すように載置して、図９（ａ）に示す「読み込み」ボタン９１を押す。その際、図９（ａ）に示すように、オペレータ用の操作ガイダンスが表示器２１８に表示される。

図１３は原稿台１０２を上部から見た図であり、同図中の左上の楔型のマークＴが原稿当接用のマークである。帯パターン６１の角Ｐ１が当接マークＴ側に配置されるように、かつ、プリントの表裏を間違えないように、表示器２１８には操作ガイダンスのメッセージが表示される。つまり、操作ガイダンスには、テストプリント１の配置エラーによる誤った制御を防ぐ目的がある。

パッチパターン６２を読み取る際は、当接マークＴから徐々に走査すると、最初の濃度ギャップ点Ｇ１が帯状パターン６１の角Ｐ１で得られる。濃度ギャップ点Ｇ１の座標からパッチパターン６２の各パッチの相対位置を割り出し、パッチパターン６２の濃度を読み取る（図７のＳ２）。なお、テストプリント１の読取中は、図９（ｂ）に示すような表示を行い、テストプリント１の向きや位置が不正で、読取不能の場合は図９（ｃ）に示すようなメッセージを表示し、オペレータにテストプリント１の配置を修正させて「読み込み」ボタン９１を押させることで、再びテストプリント１を読み取る。

パッチパターン６２から得られたＲＧＢ値を、光学濃度に換算するためには次式（２）を用いる。市販の濃度計と同じ値にするために補正係数ｋで調整する。また、別途ＬＵＴを用意して、ＲＧＢの輝度情報をＭＣＹＢｋの濃度情報に変換してもよい。

Ｍ＝−ｋｍ×ｌｏｇ_１０（Ｇ／２５５）
Ｃ＝−ｋｃ×ｌｏｇ_１０（Ｒ／２５５）
Ｙ＝−ｋｙ×ｌｏｇ_１０（Ｂ／２５５）
Ｂｋ＝−ｋｋ×ｌｏｇ_１０（Ｇ／２５５）……（２）

次に、得られた濃度情報から最大濃度を補正する方法を説明する。図１５は感光ドラム４の相対ドラム表面電位と、上述の演算によって得られる画像濃度との関係を示す図である。

テストプリント１をプリントした際のコントラスト電位（現像バイアス電位と、感光ドラム４が一次帯電された後に最大の信号値（８ビットならば２５５）で変調されたレーザ光により感光された感光ドラム４の表面電位との差）が図１５に示すＡで、パッチパターン６２から得られた濃度がＤ_Ａである。

最大濃度領域では、相対ドラム表面電位に対する画像濃度が、図１５に実線Ｌに示すように、リニアに対応することがほとんどである。ただし、二成分現像系では、現像器３内のトナー濃度が変動して下がった場合、図１５に破線Ｎで示すように、最大濃度領域で相対ドラム表面電位に対する画像濃度がノンリニアになる場合がある。したがって、図１５の例では、最終的な最大濃度の目標値を１．６するが、０．１のマージンを見込んで、最大濃度の制御目標値を１．７に設定して、制御量を決定する。ここでのコントラスト電位Ｂは、次式から求める。

Ｂ＝（Ａ＋Ｋａ）×１．７／ＤＡ……（３）
（３）式においてＫａは補正係数で、現像方式の種類によって、その値を最適化するのが好ましい。

電子写真方式のコントラスト電位は、環境に応じて設定しないと原画像と出力画像の濃度が合わず、先に説明した画像形成装置内の水分量をモニタする環境センサ３３の出力（つまり絶対水分量）に基づき、図１６に示すように、最大濃度に対応するコントラスト電位を設定する。

したがって、コントラスト電位を補正するために、次式（４）に示す補正係数Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌをバックアップされたＲＡＭなどに保存しておく。

Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌ＝Ｂ／Ａ……（４）
画像形成装置は、例えば３０分毎に、環境センサ３３により、環境の水分量をモニタする。そして、水分量の検知結果に基づき、Ａの値を決定する度にＡ×Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌを算出して、コントラスト電位を求める。

次に、コントラスト電位から、グリッド電位及び現像バイアス電位を求める方法を簡単に説明する。図１７はグリッド電位と感光ドラム４の表面電位との関係を示す図である。

グリッド電位を−２００Ｖにセットして、最小の信号値で変調したレーザ光で感光された感光ドラム４の表面電位Ｖ_Ｌ、及び最大の信号値で変調したレーザ光で感光された感光ドラム４の表面電位Ｖ_Ｈを表面電位センサ１２で測定する。同様に、グリッド電位を−４００ＶにしたときのＶ_Ｌ及びＶ_Ｈを測定する。そして、−２００Ｖのデータと−４００Ｖのデータとを、補間、外挿することで、グリッド電位と表面電位との関係を求める。なお、この電位データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。

次に、Ｖ_Ｌから、画像にトナーかぶりが発生しないように設定されたＶｂｇ（例えば１００Ｖ）の差を設けて現像バイアスＶ_ＤＣを設定する。コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアスＶ_ＤＣとＶ_Ｈの差分電圧で、Ｖｃｏｎｔが大きいほど最大濃度が大きくなるのは上述したとおりである。

計算で求めたコントラスト電位Ｂを得るためのグリッド電位及び現像バイアスは、図１７に示す関係から求めることができる。したがって、ＣＰＵ２８は、最大濃度が最終的な目標値より０．１高くなるようにコントラスト電位を求め、そのコントラスト電位が得られるようにグリッド電位及び現像バイアス電位を決定する（図７のＳ３）。

次に、決定されたコントラスト電位が制御範囲内か否かを判断して（Ｓ４）、範囲外の場合は、現像器３などに異常があるものと判断し、対応する色の現像器３がチェックされるようにエラーフラグを立てる。このエラーフラグの状態は、サービスマンが所定のサービスモードで見ることができる。さらに、異常時は、制御範囲内ぎりぎりにコントラスト電位を修正して制御を継続する（Ｓ５）。

このようにして設定されたコントラスト電位が得られるように、ＣＰＵ２８は、グリッド電位及び現像バイアスを制御する（Ｓ６）。

図２８は、制御後の濃度変換特性を示す図である。本実施の形態では、最大濃度を最終目標値よりも高めに設定する制御により、第III 象限のプリンタ特性は実線Ｊのようになる。仮に、このような制御を行わない場合は、破線Ｈで示すような、最大濃度が１．６に達しないプリンタ特性になる可能性がある。プリンタ特性が破線Ｈの場合は、ＬＵＴ２５によって最大濃度を上げることはできないので、ＬＵＴ２５をどのように設定しても濃度Ｄ_Ｈと１．６との間の濃度領域は再現不可能である。実線Ｊで示すように、最大濃度をわずかに超えるプリンタ特性であれば、ＬＵＴ２５の補正により、第IV象限のトータル階調特性に示されるように、濃度再現域が保証される。

次に、図１０（ａ）に示すように、表示器２１８にテストプリント２のプリントスタートボタンである「テストプリント２」ボタン１５０が現れる。オペレータが「テストプリント２」ボタン１５０を押すと、図１２に示すテストプリント２がプリントアウトされる（Ｓ７）。なお、プリント中の表示は図１０（ｂ）に示すようになる。

テストプリント２は、図１２に示すように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色について、４×１６（６４階調分）パッチのグラデーションパッチ群によって構成される。この６４階調は、全２５６階調のうち、低濃度領域に重点的に割り当て、高濃度領域は間引く。これは、とくにハイライト部における階調特性を良好に調整するためである。

図１２において、パッチパターン７１は解像度２００ｌｐｉ（ライン／インチ）のパッチ群、パッチパターン７２は解像度４００ｌｐｉのパッチ群である。各解像度の画像形成は、パルス幅変調回路２６ａ（図５参照）において処理対象の画像信号との比較に用いる三角波などの信号の周期を複数用意することで実現される。

なお、本実施の形態の画像形成装置は、上述した黒文字判定部の出力信号に基づき、写真画像などの階調画像を２００ｌｐｉで、また文字や線画などを４００ｌｐｉで形成する。この２種類の解像度で同一の階調レベルのパターンを出力してもよいが、解像度の違いが階調特性に大きく影響する場合は、解像度に応じた階調レベルのパターンを出力することが好ましい。

なお、テストプリント２は、ＬＵＴ２５を作用させず、パターンジェネレータ２９から発生される画像信号に基づきプリントされる。

図１４は、テストプリント２が載置された原稿台ガラス１０２を上方から見た図である。Ｂｋのパッチパターンが、当接マークＴ側になるように、かつ、表裏を間違えないように、表示部２１８にメッセージを表示して（図１０（ｃ）参照）、テストプリント２の配置エラーによる制御エラーを防ぐ。

パッチパターン７１，７２を読み取る際は、当接マークＴから徐々に走査すると、最初の濃度ギャップ点Ｇ２がパッチパターン７２の角Ｐ２（図１２，図１４参照）で得られる。濃度ギャップ点Ｇ２の座標からパッチパターン７１，７２の各パッチの相対位置を割り出し、パッチパターン７１，７２の濃度を読み取る（図７のＳ８）。なお、テストプリント２の読取中は図１０（ｄ）に示すような表示を行う。

１つのパッチ（例えば図１２に示すパッチ７３）の読取値は、図１８に示すように、パッチ７３の内部に１６点をとり、１６点を読んで得られた値の平均にする。なお、読取点の数は読取装置及び画像形成装置によって最適化するのが好ましい。

図１９は、各パッチから得られたＲＧＢ信号を、先に示した光学濃度への変換方法により濃度値に変換した出力濃度とレーザ出力レベル（画像信号の値）との関係を示す図である。そして、図１９の右側の縦軸に示すように、記録材６の下地濃度（例えば０．０８）を０レベルとし、最大濃度の目標値１．６０を２５５レベルに正規化する。

もし、読み取られたパッチの濃度が、図１９にＣ点で示すように、特異的に高かったり、Ｄ点に示すように、特異的に低かったりする場合は、原稿台ガラス１０２上の汚れやテストパターンの不良が考えられる。その場合、データ列の連続性を保つため、データ列の傾きにリミッタをかけて補正する。例えば、データ列の傾きが３を超える場合は傾きを３に固定し、傾きがマイナスになるデータは、１つ低濃度のパッチと同じ値にする。

ＬＵＴ２５には、図１９に示される特性とは逆の変換特性を設定すればよい（図７のＳ９）。つまり、濃度レベル（図１９の縦軸）を入力レベル（図６の濃度信号）に、レーザ出力レベル（図１９の横軸）を出力レベル（図６のレーザ出力信号）にすればよい。パッチに対応しないレベルについては補間演算により値を求める。その際、零の入力レベルに対しては零の出力レベルになるように条件を設ける。

以上で、第１の制御系によるコントラスト電位の制御及びγＬＵＴ補正テーブルの作成が完了し、表示器２１８は図１０（ｅ）に示すような表示になる。

上述のように、表面電位センサ１２による電位制御は、印字（画像形成）が行われた量に対する印字量情報に基づいて補正する制御である。この際、印字量情報としては、露光光源としてのレーザ光源１１０により感光ドラム４表面を露光している時間又は露光していない時間のいずれか一方の時間をカウントしたカウント値情報を採用することができる。また、印字量情報として、画像信号によって印字されるドット数をカウントしたカウント値情報を採用するようにしてもよい。

［階調性の補足制御］
次に、上述の第１の制御系による制御後の階調性の補正について説明する。

本実施の形態の画像形成装置は、先のコントラスト電位制御により、環境変動に対する最大濃度の補正を行うが、さらに、階調性の補正（「階調性の補足制御」と呼ぶ）を行う。

第１の制御系が無効にされた状態で環境変化が生じた場合などを考慮して、ＲＯＭ３０には、図２０に示すように、環境（例えば水分量１ｇ／ｍ^３，７．５ｇ／ｍ^３，１５ｇ／ｍ^３）に応じたＬＵＴ２５のテーブルデータが格納されている。

そして、第１の制御系による制御を行い、その結果、得られたＬＵＴ２５のテーブルデータ（「ＬＵＴ１」と呼ぶ）、及びその際の水分量をＲＡＭ３０のバッテリバックアップされた領域などに保存しておく。なお、ＲＡＭ３０に保存された水分量に対応するＲＯＭ３０のテーブルデータをＬＵＴＡと呼ぶ。

以降、環境が変化する度に、その時点の水分量に対応するＲＯＭ３０のテーブルデータ（「ＬＵＴＢ」と呼ぶ）を取得し、ＬＵＴＡ及びＬＵＴＢを用いて、次式のようにＬＵＴ１を補正する。すなわち、水分量の変化に相当するＬＵＴＢとＬＵＴＡとの差分を、ＬＵＴ１に加えることで、第１の制御系による制御を行わずに、適切なＬＵＴ２５のテーブルデータＬＵＴｐｒｅｓｅｎｔを次式（５）から求めることができる。

ＬＵＴｐｒｅｓｅｎｔ＝ＬＵＴ１＋（ＬＵＴＢ−ＬＵＴＡ）…（５）
このような補足制御により、画像形成装置の入出力特性はリニアに補正され、その結果、画像形成装置毎の濃度階調特性ばらつきが抑制され、標準状態の設定が容易にできる。

このような補足制御を画像形成装置のユーザに解放することで、画像形成装置の階調特性が悪くなったと判断された時点で、必要に応じて階調制御を行うことができ、リーダ／プリンタの双方を含む系の階調特性を容易に補正することができる。

さらに、上述したような環境変動に対する補正をも適切に行うことができる。

もちろん、サービスマンは第１の制御系の有効／無効を切り替えることができるので、画像形成装置のメンテナンス時には、第１の制御系を無効にして画像形成装置の状態を容易かつ短時間に判断することができる。なお、第１の制御系を無効にした場合、その機種の標準的なコントラスト電位及びＬＵＴ２５のテーブルデータが、ＲＯＭ３０から読み出され、ＣＰＵ２８やＬＵＴ２５へセットされる。したがって、メンテナンス時には、標準の状態からの特性のずれが明白になり、最適なメンテナンスを効率よく行うことができる。

［第２の制御系］
次に、通常の画像形成中に行われる画像制御である、プリンタ部Ｂ単独の画像再現特性の安定化に関する第２の制御系を説明する。

第２の制御系は、感光ドラム４上に形成されたパッチの濃度を検出して、ＬＵＴ２５を補正することで画像再現性を安定化させるものである。

図２１は上述のフォトセンサ４０の出力信号を処理する回路構成例を示すブロック図である。フォトセンサ４０に入力される感光ドラム４からの反射光（近赤外光）は、電気信号に変換される。０〜５Ｖの電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路４１により、８ビットのデジタル信号に変換され、濃度換算回路４２によりテーブル４２ａに基づいて濃度情報に変換される。

なお、本実施の形態で使用するトナーは、イエロー，マゼンタ，シアンの色トナーで、スチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させたものである。また、感光ドラム４は近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣドラムであるが、反射率が同程度であればアモルファスシリコン系の感光ドラムなどであってもよい。また、フォトセンサ４０は、感光ドラム４からの正反射光のみを検出するように構成されている。

図２２は、感光ドラム４上に形成したパッチの濃度を、各色の面積階調により段階的に変えたときの、フォトセンサ４０の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。なお、トナーが感光ドラム４に付着していない状態のフォトセンサ４０の出力を５Ｖ、つまり２５５レベルに設定する。図２２に示されるように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従いフォトセンサ４０の出力が小さくなる。

これらの特性から、各色専用の、センサ出力から濃度信号に変換するテーブル４２ａ（図２１参照）を用意することで、各色とも精度よく濃度を読み取ることができる。

第２の制御系は、第１の制御系により達成される色再現性の安定を維持することが目的であり、第１の制御系による制御の終了直後の状態を目標値に設定する。図２３は目標値設定処理の一例を示すフローチャートである。

第１の制御系による制御が終了すると（Ｓ１１）、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色パッチを感光ドラム４上に形成して、その反射光をフォトセンサ４０により読み取り、濃度情報に変換する（Ｓ１２）。そして、第２の制御系の目標値を設定する（Ｓ１３）。

なお、パッチを形成する際のレーザ出力として、各色とも１２８レベルの濃度信号を用いる。その際、ＬＵＴ２５のテーブルデータ及びコントラスト電位として、第１の制御系で得られたものを用いることは言うまでもない。

図２４は、感光ドラム４上にパッチを形成するシーケンスを示す図である。

本実施の形態では比較的口径（直径）が大きい感光ドラムを使用し、正確かつ効率よく短時間に濃度情報を得るために、感光ドラム４の偏心を考慮して、感光ドラム４の中心に対して点対称になる位置に同一色のパッチを形成し、それらパッチを測定して得られる複数の値を平均して、濃度情報を求める。また、感光ドラム４の１周当り２色分のパッチを形成し、図２４に示すように、感光ドラム４を２周させて４色分の濃度情報を得る。そして、画像濃度１２８に対応する濃度情報を第２の制御系の目標値としてＲＡＭ３２などに保存する。この目標値は、第１の制御系による制御が行われる度に更新される。

第２の制御系は、通常の画像形成中に非画像形成領域（＝画像形成領域外：画像が形成される画像形成領域（作像領域）以外の領域。非作像領域と同じ意味）にパッチを形成し、その濃度を検出して、第１の制御系で得られたＬＵＴ２５のテーブルデータを随時補正する制御であると同時に、非画像形成領域において所定のレーザ出力値に対する電位を検出し、第１の制御系で得られた潜像コントラストを維持すべく、レーザ出力自身を随時補正する制御である。転写ドラム５に巻き付けられる記録材６の隙間部分に対応する、感光ドラム４上の領域が非画像形成領域になるので、その領域にパッチを形成し、さらに電位測定のための露光領域を設ける。図２５は通常の画像形成中に感光ドラム４上の非画像形成領域にパッチを形成するシーケンスを示す図であり、Ａ４サイズのフルカラー画像を連続出力する場合の例である。

ここで、非画像形成領域における電位制御について説明する。連続通紙の場合、紙間等、非画像形成領域は通紙速度を維持する関係で広くはとれない。このため、一次帯電におけるグリットバイアスやそれに伴う現像バイアスなどの高圧変更は、立ち上がり時間が必要なため、困難である。したがって、電位制御はレーザ出力によって行う。

図２７に、電位差ΔＥが３Ｖの場合の、濃度と濃度差との関係を示す。例えば、感光ドラム４の最大露光部電位が、通紙とともに残電荷が蓄積されて上昇していく。これにより１０枚程度の通紙により最大潜像コントラストは５０Ｖも低下するため、それを補正するためにレーザ出力を強める補正を行う。図３０はこの変化のようすを説明する模式図であり、仮にこの電位補正を伴わない場合は図中ΔＤｘがパッチ濃度として検出されてしまうため、図２６で後に説明するγ補正により、図３０中の点線Ａのような出力結果を招く。

そこで、本電位制御は非画像形成領域において随時行うものであるが、変化量が１０Ｖを超えた段階で、もとの電位になるようにレーザ出力を補正する。図３１にそのようすを模式的に示す。レーザ出力最大値を、露光−電位特性のリニアに変化する領域において、同図中２５５を初期設定として通紙を開始し、１０Ｖの上昇を検出した場合に２５５’に補正するものである。また、図３２は補正制御を補足的に説明する図であり、２５５階調の出力信号値に対し、補正前後の出力光量（画像露光光量）の関係を示している。変動量が大きい場合には限界があるが、その場合には多少の通紙速度に影響はあるが、記録材１枚分の休止タイミングを入れてグリッド制御を行うことは可能である。

図３３は、本実施の形態における電位制御の流れを示すフローチャートである。通紙動作が開始され（Ｓ３１）、所定の非画像形成領域（非作像領域）において現状設定の最大露光を行い、電位センサ１２（図１参照）により電位を検出する（Ｓ３２）。第１の制御時におけるＶ_Ｈと比較して１０Ｖ以上差があるかを判断する（Ｓ３３）。１０Ｖ以上の差がない場合にはステップＳ３２に戻る。一方、１０Ｖ以上の差がある場合には、第１の制御時に設定したＶ_Ｈとなるレーザ出力に信号を対応させる（Ｓ３４）。そして、ジョブ最終の作像でない場合にはステップＳ３２に戻る。一方、ジョブ最終の作像の場合には、第１の制御時における電位設定に戻して（Ｓ３６）、制御を終了する。

このように、本実施の形態は、Ｖ_Ｈの短期変動に連続ジョブにおける最終作像が終了した段階で、露光終了後の数秒、すなわち次のジョブまでにＶ_Ｈはもとの電位に回復するため、第１の制御で得られた設定に戻している。

パッチを形成する際のレーザ出力は、目標値の設定時と同等であることが重要で、各色とも１２８レベルの濃度信号を用いる。その際、ＬＵＴ２５のテーブルデータ及びコントラスト電位は、その時点における通常の画像形成時と同等にする。すなわち、ガンマ補正テーブルとして、第１の制御系で得られたＬＵＴ２５のテーブルデータを、前回までの第２の制御系の制御及び前回までの上記電位コントラスト制御によって補正した結果を用いる。この際、ＬＵＴ２５のテーブルデータは、電位コントラスト制御によってレーザ出力パワーが補正されている場合であってもレーザ出力の２５５信号に対する電位特性はその補正によってほぼ同様となることが確認されており、レーザ出力信号に対応して特に変更する必要はなく従来どおり通常に１２８レベルを用いることができる。

１２８レベルの濃度信号は、濃度１．６を２５５に正規化した濃度スケールのＬＵＴ２５によってパッチの濃度が１２８になるように補正されるが、プリンタ部Ｂの画像特性は不安定であり、常に変化を起こす可能性がある。そのため、測定結果の濃度が１２８になるわけではない。この濃度信号と測定結果とのずれΔＤに基づき、第２の制御系では、第１の制御系で作成されたＬＵＴ２５のテーブルデータを補正する。

図２６は、１２８レベルの濃度信号に対してパッチの濃度のずれがΔＤｘの場合の、一般的な、濃度信号のγＬＵＴ補正テーブルを示す図である。このようなγＬＵＴ補正テーブルをあらかじめＲＯＭ３０などに格納しておき、第２の制御系による制御時に、ΔＤｘがΔＤになるようにγＬＵＴ補正テーブルを規格化し、規格化されたγＬＵＴ補正テーブルの特性を打ち消すテーブルデータを、ＬＵＴ２５のテーブルデータに加えることでＬＵＴ２５を補正する。

ＬＵＴ２５を書き換える（補正する）タイミングは各色ごとに異なり、書き換え準備ができた段階で、その色のレーザ光走査（感光）が行われていない期間のＴＯＰ信号に基づき書き換えを行う。

ΔＤは、第２の制御系により、前回、ＬＵＴ２５を用いて形成したパッチから得られる目標値と、今回、ＬＵＴ２５を用いて形成したパッチから得られる濃度とのずれである。しかし、パッチの形成は、毎回、前回の第２の制御系で補正されたＬＵＴ２５を用いるため、読み取られたパッチの濃度と目標値とのずれΔＤｎは、ΔＤとは異なる。そこでΔＤｎの積算値をΔＤとして保存する。

図２９はγＬＵＴ補正テーブルを作成する処理を示すフローチャートであり、通常の画像形成の開始に伴って開始される。

まず、前回の第２の制御系により得られたγＬＵＴ補正テーブルによりＬＵＴ２５のテーブルデータを補正し（Ｓ２１）、補正結果のテーブルデータをＬＵＴ２５に設定し（Ｓ２２）、ＬＵＴ２５を使用して画像を出力する（Ｓ２３）。その際、感光ドラム４にパッチを形成してパッチの濃度を読み取る（Ｓ２４）。そして、ΔＤｎを算出し（Ｓ２５）、積算値ΔＤ＝ΔＤ＋ΔＤｎを得て（Ｓ２６）、γＬＵＴ補正テーブルを作成する（Ｓ２７）。その後、プリントジョブを継続するか否かを判定し（Ｓ２８）、ジョブが継続する場合は処理をステップＳ２１へ戻る。一方、ジョブが終了する場合は処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態によると、短期的な感光ドラム４の電位変動に対して、従来のパッチ濃度検出によるγ補正制御と、非画像形成領域における表面電位センサ１２による電位制御とを効率的に併用することにより、より色味の安定した作像（画像形成）を長期にわたって実現することができる。

＜実施の形態２＞
図３４に、実施の形態２の画像形成装置を示す。なお、本実施の形態において、実施の形態１とほぼ略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

本実施の形態２では、４色の現像器、すなわちイエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｂｋ）の現像器３が、回転可能なロータリ６０に搭載されていて、感光ドラム４上の静電潜像の現像に供される色の現像器がロータリ６０の回転によって感光ドラム４に対向する現像位置に移動されるようになっている。

図３４に示す画像形成装置は、感光ドラム４に形成されたトナー像が転写（一次転写）される中間転写ドラム（中間転写体）６１と、中間転写ドラム６１上のトナー像を転写材６に転写（二次転写）する二次転写ローラ６２と、中間転写ドラム６１上に残った不要なトナー（二次転写残トナー）を除去するドラムクリーナ６３を備えている。このドラムクリーナ６３は、４色のトナー像が順次に感光ドラム４上に形成されている間は、中間転写ドラム６１から離間されていて、中間転写ドラム６１上のトナー像が転写材６に二次転写された後に、中間転写ドラム６１表面に当接されて中間転写ドラム６１をクリーニングする。また、中間転写ドラム６１は、Ａ４サイズの画像が２枚分、６０ｍｍ程度の間隔をあけて作像可能なサイズである。

本実施の形態では、実施の形態１のフォトセンサ４０が感光ドラム４上に配置されているのとは異なり、中間転写ドラム６１上に２つのフォトセンサ４０ａ，４０ｂが、長手方向に並んで配置されている。この場合、中間転写ドラム６１上には、４色のトナー像が転写されるまでクリーニングすることができない関係で、Ａ４サイズの転写材２枚分に相当するトナー像が転写材６に転写されるまでは同一位置には１色のパッチしか形成することができない。したがって、長手配置上、フォトセンサ４０ａ，４０ｂの場所に対応して２色、すなわちＡ４サイズの転写材２枚当たりで最大で２色分のγ補正が可能となる。

図３５は、本実施の形態における電位制御と第２の制御系の制御タイミングを示す図である。同図の横軸は通紙時間、縦軸は電位、一点鎖線は電位制御をしなかった場合の、通紙開始時からのＶ_Ｈ電位の変化量の推移、実線は電位制御をした場合のＶ_Ｈ電位の変化量の推移、横軸のＹＹＭＭＣＣＫＫの順に示す長方形の枡はＡ４サイズの各色の作像タイミング（画像形成タイミング）を示している。なお、同図ではブラックは「Ｂｋ」に代えて「Ｋ」で図示している。また、ライン上の●は感光ドラム４上の電位検出タイミングを、○は中間転写ドラム６１上のパッチによる画像濃度検出タイミングを示している。画像濃度検出タイミングは、ロータリ６０が各色において現像器３が感光ドラム４に対向している状態で停止しているタイミング、つまりＡ４画像の１枚目と２枚目の間でなくてはならず、上述のようにＹからＫまで２枚分の転写材６上に転写するまで２色分しか検出できない。また、電位検出は、上述のパッチ用の静電潜像を打つタイミングと同時に長手に位置をずらしてＶ_Ｈ用露光を行うことも可能だが、感光ドラム中央を測定し、平均的な電位を得るためパッチ用の露光タイミングとは異ならせ、ロータリ６０が回転するタイミングで毎回行うこととした。

電位制御は、まず１の検出タイミングにおける検出値と、２のタイミングにおける検出値の２点を結ぶ直線Ａを想定し、３のタイミングにおける電位を予測し、その予測値が２０Ｖを超えている場合に３のタイミングで実施の形態１と同様にレーザ出力補正を行う。この場合、２のタイミングで検出した結果をすぐに直後のマゼンタ（Ｍ）の画像形成時に反映させることも可能なケースも考えられるが、各計算処理、比較処理、露光出力応答等にある程度の時間を要するために間に合わないことを想定している。以降継続し、タイミング３＊と４からタイミング５を予測する。また、例えばタイミング５と６の直線Ｃにより予測されるタイミング７の予測値が２０Ｖを超えない場合はタイミング６と７の直線Ｄによりタイミング８における値を予測し補正を行う。

このとき、パッチによる画像濃度検出によるＬＵＴ２５γ補正は、図中○のタイミングで行い補正結果は次回の同色の作像に反映させるものとする。したがって、潜像コントラスト変化が２０Ｖを超えないレベルで、電位が安定しているものとしてガンマ補正を行うことが可能となり、安定した画像濃度を維持できる。

また、感光ドラム４の露光によるＶ_Ｈ変動は、露光量にも依存するが、電位検出領域は非画像形成領域であり、この領域は前露光のみしか照射されていないため、例えば電位を予測して制御する場合、画像量としてビデオカウントの積算値等を用いて補正することも可能である。例えばほとんど白地のみの画像を形成している場合は非画像形成領域の検出電位をそのまま用いればよく、べた黒に近い画像などの場合はより電位が上昇するものとしてあらかじめ実験により測定したデータに基づいて補正係数をかけること等によって、より精密な制御を行うことも可能である。

さらに、本実施の形態の電位制御方法として、電位変化が２０Ｖを超えた場合にレーザ光量の補正を行うものとしているが、パッチの濃度検出タイミングはできるだけ電位条件が最初に目標値を決定した状態に維持されている間に行うことが好ましいため、パッチ濃度直前のタイミングにおいてはいかなる電位変化であったとしても必ず行うようにすることによって、より制御を高精度に行うことも可能である。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、また１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（又は記録媒体）を、システムあるいは画像形成装置に供給し、そのシステムあるいは画像形成装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上述の記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

なお、上述した各実施の形態では、静電潜像やトナー像を坦持する像担持体として感光ドラムを例として挙げたが、その表面に感光層を有するベルト状の像坦持体である感光ベルトにも、本発明を適用可能である。また、トナー像を記録材６やフィルムのような記録媒体へ転写するために、一旦、感光ドラムからトナー像が転写される中間転写体（例えば、中間転写ベルト，中間転写ドラム）を有する画像形成装置にも、本発明は適用可能である。これらの画像形成装置では、第２の制御系の入力情報である濃度情報は、感光ベルトや中間転写体上に形成されたパッチから取得すればよい。

以上の説明では、本発明を４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置に適用する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単色（白黒）の電子写真方式の画像形成装置、電子写真方式以外（例えば静電記録方式）の単色及び４色フルカラーの画像形成装置等に上述と同様に適用することが可能であり、適用した場合には、同様の効果を奏することができる。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。リーダ画像処理部における画像信号の流れを示すブロック図である。画像処理部における各信号のタイミングチャートである。プリンタ部の構成例を示すブロック図である。階調画像を得るための画像処理部の構成例を示すブロック図である。階調が再現されるようすを示す４限チャートである。キャリブレーションの一例を示すフローチャート。テストプリント１についての、表示器の表示例を示す図である。読み込みについての、表示器の表示例を示す図。テストプリント１についての、表示器の表示例を示す図である。テストプリント１の例を示す図である。テストプリント２の例を示す図である。テストプリント１を原稿台ガラスに載置した状態を示す図である。テストプリント２を原稿台ガラスに載置した状態を示す図である。感光ドラムの相対ドラム表面電位と画像濃度との関係を示す図である。絶対水分量とコントラスト電位との関係を示す図である。グリッド電位と表面電位との関係を示す図である。パッチの濃度読取点を説明する図である。テストプリント２から読み取られた濃度とレーザ出力レベルとの関係を示す図である。水分量に応じたＬＵＴを説明する図である。フォトセンサの出力信号を処理する回路構成例を示すブロック図である。パッチの濃度を段階的に変えた時のフォトセンサの出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。目標値設定処理の一例を示すフローチャートである。感光ドラム上にパッチを形成するシーケンスを示す図である。通常の画像形成中に感光ドラム上の非画像形成領域にパッチを形成するシーケンスを示す図である。 γＬＵＴ補正テーブルを示す図である。濃度と濃度差との関係を示す図である。制御後の濃度変換特性を示す図である。 γＬＵＴ補正テーブルを作成する処理を示すフローチャートである。電位変化を説明する模式図である。レーザ出力補正を説明する図である。補正前後のそれぞれの、レーザ出力信号とレーザ光量との関係を示す図である。電位制御の流れを示すフローチャートである。実施の形態２の画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。実施の形態２における電位制御とパッチ制御のタイミングの一例を示す図である。

符号の説明

３現像手段（現像器）
４像担持体（感光ドラム）
５転写手段（転写ドラム）
６記録媒体（記録材）
７定着手段（定着装置）
１２電位検出手段（表面電位センサ）
４０画像特性検出手段（光学センサ，フォトセンサ）
１０９制御手段（プリンタ制御部、算出手段）
１１０露光手段（露光装置，レーザ光源）
Ａ第１の検出手段（リーダ部）
Ｂプリンタ部

Claims

表面を帯電される像担持体と、
前記像担持体を露光することにより、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体の画像形成領域における静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
前記像担持体の画像形成領域外における静電潜像の電位を検出する電位検出手段と、
複数の画像を連続して画像形成する際に、前記電位検出手段により前回検出された検出結果と今回検出された検出結果とに基づいて前記像担持体の表面電位を予測し、予測された表面電位が所定値を超えている場合に前記露光手段の露光光量を補正し、前記予測された表面電位が所定値を超えない状態で画像の階調特性を補正するためのガンマ補正を行う補正手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成領域外は、前記像担持体に連続して形成される画像の静電潜像の間隔であって、
前記補正手段は、前回検出に係る前記間隔と今回検出に係る前記間隔とにおける表面電位の検出結果から次回検出に係る前記間隔の表面電位を予測することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電位検出手段は、画像の最大濃度に対応させた露光光量で露光された前記像担持体の表面電位を前記間隔で検出し、
前記補正手段は、予測された次回検出に係る前記間隔の表面電位が所定の許容水準を越える場合に、次回検出に係る前記間隔で、画像の最大濃度に対応させた前記露光手段の露光光量を補正することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
２枚の画像の静電潜像ごとの前記間隔で、前記電位検出手段により検出するために、画像の最大濃度に対応させた露光が行われ、
前記２枚の画像の静電潜像の間隔には、前記露光手段で用いるルックアップテーブルを補正するために、中間濃度のパッチトナー像が形成されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。