JPH1035019A - 像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】最適なγ補正値をリアルタイム（１枚毎）に設
定することができ、連続コピー時でも安定した画像を形
成できる像形成装置を提供する。 【解決手段】本発明の像形成装置は、作像条件を決定す
る作像条件制御部と、画像信号の階調を補正するγ補正
部と、像形成毎に階調パターン信号を変更して非画像領
域に階調パターンを生成する階調パターン制御部と、γ
補正部または階調パターン制御部の出力信号に基づいて
感光体１上に潜像を形成する露光制御部と、潜像の表面
電位を検出する表面電位計３と、潜像を可視化する現像
部４と、感光体１上の画像濃度を検出する画像濃度セン
サ６と、光学検知素子の感度が低下する領域では画像濃
度センサ６と表面電位計３で画像濃度を推定する画像濃
度推定手段と、階調パターンの画像濃度を画像濃度推定
手段で推定して目標画像濃度になるようにγ補正部の補
正量を変更する階調補正情報変更手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカラープ
リンタ、デジタルカラー複写機、カラーファクシミリ等
に用いられるデジタルカラー像形成装置及び電子写真方
式のカラー画像処理装置に応用できる像形成装置に関
し、特に、入力画像データから出力画像を形成する像形
成装置、詳しくは多階調画像を形成する像形成装置のキ
ャリブレーションに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタルカラー複写機等におい
て、環境（温度・湿度）の変化により影響される色調の
バラツキを補正するのに、用紙搬送ベルト上に４色の１
２階調のパッチを形成し、濃度をモニターし、自動的に
色調を補正することで、色味が変わらないようにするも
のが知られている（ＦＵＪＩ ＸＥＲＯＸ社製フルカラ
ー複写機、ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ４０４０）。しかしこの
方式では、紙間に１２個のパッチを作成するのでクリー
ナー部に負担がかかる。

【０００３】また、入力カラー信号に対して階調補正を
行い、該階調補正後のカラー信号に応じて、記録媒体上
にカラー画像を形成する像再生装置において、画像濃度
センサまたは電位センサで階調補正情報を変更するもの
が知られている（特公平２−３４５０９号公報等）。し
かし、画像濃度センサは高濃度部で感度が無いので階調
補正情報を正しく変更できない。また、電位センサで電
位を検出して階調補正情報を変更する場合は、トナー濃
度変動、環境変動によりトナーの帯電量が変化するので
階調補正情報を正しく変更できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】入力画像データから出
力画像を形成する像形成装置で、多階調画像を形成する
像形成装置における課題としては以下のようなものがあ
る。 （１）図２６に感光体表面電位の経時特性を、図２７に
感光体表面電位の帯電電位特性を示すが、感光体の特性
は温度、経時で変化し、また、感光体の帯電グリッド電
位の変化等により感光体帯電電位特性が変化するので画
像が安定しない。 （２）図２８に書き込み値とトナー付着量の関係がトナ
ー濃度（ＴＣ）により変化する様子を、図２９に書き込
み値とトナー付着量の関係がトナー帯電量により変化す
る様子を示すが、トナー濃度変動や、湿度変動によるト
ナー帯電量の変化によってトナー付着量が変化するので
画像が安定しない。 （３）上記（１），（２）の問題を解決するため、階調
補正用に感光体や中間転写体の紙間に階調補正用のパッ
チを形成して、その濃度をモニタして補正することが行
われているが、階調補正用に紙間に多くのパッチを作成
するとクリーナー部に負担がかかり、部品の寿命が短く
なる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、上記の課題を解決し、最適な階調補正情報（γ補
正値）をリアルタイム（１枚毎）に設定することがで
き、連続コピー（プリント）時でも安定した画像を形成
できるようにした像形成装置を提供することを目的とす
る。また、ファジイ推論によりきめの細かい作像条件の
制御が可能であり、さらに、クリーナー部の負担を軽く
して部品の寿命を長くすることができる像形成装置を提
供することを目的とする。

【０００６】また、画像濃度センサの出力である画像濃
度（トナー付着量）と電位センサの出力である表面電位
から最適な階調補正情報（γ補正値）を設定することが
でき、画像濃度の安定を図ることができる像形成装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の像形成装置は、作像条件を決定する
作像条件決定手段と、画像信号の階調を補正する階調補
正手段と、像形成毎に階調パターンのパターン信号を変
更して非画像領域に階調パターンを生成する階調パター
ン生成手段と、前記階調補正手段または階調パターン生
成手段の出力信号に基づいて像担持体上に潜像を形成す
る潜像形成手段と、前記階調パターンの潜像の表面電位
を検出する表面電位検出手段と、前記潜像を可視化する
現像手段と、像担持体上または転写体上の可視像に光を
照射する光照射手段と、前記光照射手段で可視像に光を
照射した反射光量を光学検知素子で検出して画像濃度を
検出する画像濃度検出手段と、前記光学検知素子の感度
が低下する領域では前記画像濃度検出手段と前記表面電
位検出手段で画像濃度を推定する画像濃度推定手段と、
階調パターンの画像濃度を前記画像濃度推定手段で推定
して目標画像濃度になるように前記階調補正手段の補正
量を変更する階調補正情報変更手段を有することを特徴
とするものである。

【０００８】ここで、請求項１記載の像形成装置におい
ては、前記画像濃度推定手段において、画像濃度検出手
段の出力が閾値以下のときに、光学検知素子の感度が低
下する領域／感度が良好な領域を判断する（請求項
５）。

【０００９】請求項１記載の像形成装置においては、前
記画像濃度推定手段において、前記階調パターンにおけ
る表面電位（Ｖs）と画像濃度（ＩＤ）の関係は、 ＩＤ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ、ｂは定数） または、現像バイアスのＤＣ成分ＶDCとして、 ＩＤ＝ａ×（Ｖs−ＶDC）＋ｂ （但し、ａ、ｂは定
数） の関係式から成立つ（請求項６）。また、前記の表面電
位と画像濃度との関係式は最小二乗法により求める（請
求項７）。

【００１０】請求項１記載の像形成装置においては、前
記画像濃度推定手段において、高濃度の階調パターンの
表面電位は低濃度部の表面電位から推定する（請求項
８）。

【００１１】請求項１記載の像形成装置においては、前
記の階調補正手段はルックアップテーブル（ＬＵＴ）と
する（請求項９）。

【００１２】請求項１記載の像形成装置においては、前
記階調補正情報変更手段において、目標画像濃度は外部
装置から設定可能とする（請求項１０）。

【００１３】請求項１記載の像形成装置においては、前
記階調補正情報変更手段において、階調補正情報により
補正しても目標画像濃度に近くならなければ作像条件を
変更する、または作像不可能であることを表示する（請
求項１１）。

【００１４】請求項１記載の像形成装置においては、前
記作像条件決定手段は、温度、湿度、トナー濃度、装置
の累積像形成枚数の少なくとも一つから作像条件を決定
する（請求項１２）。

【００１５】請求項１記載の像形成装置においては、前
記作像条件決定手段は、温度、湿度、トナー濃度、装置
の累積像形成枚数の少なくとも一つを検出する状態量検
出手段と、前記状態量と作像条件の制御量とを関係づけ
る少なくとも一つの規則を記憶した規則記憶手段と、前
記状態量と作像条件の制御量とに関してそれぞれ複数の
ファジイ集合で表現した複数のメンバーシップ関数を記
憶した関数記憶手段と、前記状態量が前記複数のメンバ
ーシップ関数によっていずれのファジイ集合にどの程度
含まれるかを求め、当該求めた結果を用いて、前記各規
則に従って最も可能性の高い作像条件の制御量をファジ
イ推論するファジイ推論手段とを有する（請求項１
３）。

【００１６】請求項１記載の像形成装置においては、前
記作像条件決定手段は、温度、湿度、トナー濃度、装置
の累積像形成枚数の少なくとも一つを検出する状態量検
出手段と、前記状態量の変化量（状態変化量）を検出す
る状態変化量検出手段と、前記状態量、状態変化量と作
像条件の制御量とを関係づける少なくとも一つの規則を
記憶した規則記憶手段と、前記状態量、状態変化量と作
像条件の変化量とに関してそれぞれ複数のファジイ集合
で表現した複数のメンバーシップ関数を記憶した関数記
憶手段と、前記状態量、状態変化量が前記複数のメンバ
ーシップ関数によっていずれのファジイ集合にどの程度
含まれるかを求め、当該求めた結果を用いて、前記各規
則に従って最も可能性の高い作像条件の制御量をファジ
イ推論するファジイ推論手段とを有する（請求項１
４）。

【００１７】請求項１記載の像形成装置においては、前
記作像条件は、帯電電位、現像バイアス、露光量、転写
バイアスのうちの少なくとも一つとする（請求項１
５）。

【００１８】次に、請求項２記載の像形成装置は、作像
条件を決定する作像条件決定手段と、画像信号の階調を
補正する階調補正手段と、階調パターン信号を生成して
非画像領域に階調パターンを生成する階調パターン生成
手段と、前記階調補正手段の出力信号または階調パター
ン生成手段の出力信号に応じて像担持体上に潜像を形成
する潜像形成手段と、前記階調パターンの潜像の表面電
位を検出する表面電位検出手段と、前記潜像を可視化す
る現像手段と、像担持体上の可視像に光を照射する光照
射手段と、前記光照射手段で可視像に光を照射した反射
光量を光学検知素子で検出して画像濃度を検出する画像
濃度検出手段と、前記表面電位検出手段の出力である表
面電位と前記画像濃度検出手段の出力である画像濃度か
ら表面電位に対する画像濃度を推定する画像濃度推定手
段１と、前記階調パターン信号と前記表面電位検出手段
の出力である表面電位とから潜像特性を推定する潜像特
性推定手段と、前記潜像特性推定手段と画像濃度推定手
段１とから階調パターン信号と画像濃度の関係を推定す
る画像濃度推定手段２と、目標画像濃度を記憶する目標
画像濃度記憶手段と、前記画像濃度推定手段２と前記目
標画像濃度記憶手段とから目標画像濃度になるように前
記階調補正手段の補正量を変更する階調補正情報変更手
段を有することを特徴とするものである。

【００１９】請求項３記載の像形成装置は、作像条件を
決定する作像条件決定手段と、画像信号の階調を補正す
る階調補正手段と、階調パターン信号を生成して非画像
領域に階調パターンを生成する階調パターン生成手段
と、前記階調補正手段の出力信号と階調パターン生成手
段の出力信号とを選択する選択手段と、前記選択手段の
出力信号を中間調処理する中間調処理手段と、前記中間
調処理手段の出力に応じて像担持体上に潜像を形成する
潜像形成手段と、前記階調パターンの潜像の表面電位を
検出する表面電位検出手段と、前記潜像を可視化する現
像手段と、像担持体上の可視像に光を照射する光照射手
段と、前記光照射手段で可視像に光を照射した反射光量
を光学検知素子で検出して画像濃度を検出する画像濃度
検出手段と、前記表面電位検出手段の出力である表面電
位と前記画像濃度検出手段の出力である画像濃度とから
表面電位に対する画像濃度を推定する画像濃度推定手段
１と、前記階調パターン信号と前記表面電位検出手段の
出力である表面電位とから潜像特性を推定する潜像特性
推定手段と、前記潜像特性推定手段と画像濃度推定手段
１とから階調パターン信号と画像濃度の関係を推定する
画像濃度推定手段２と、目標画像濃度を記憶する目標画
像濃度記憶手段と、前記画像濃度推定手段２と前記目標
画像濃度記憶手段とから目標画像濃度になるように前記
階調補正手段の補正量を変更する階調補正情報変更手段
を有することを特徴とするものである。

【００２０】請求項４記載の像形成装置は、作像条件を
決定する作像条件決定手段と、画像信号を中間調処理す
る中間調処理手段と、前記中間調処理手段の出力の階調
を補正する階調補正手段と、階調パターン信号を生成し
て非画像領域に階調パターンを生成する階調パターン生
成手段と、前記階調補正手段の出力信号と階調パターン
生成手段の出力信号とを選択する選択手段と、前記選択
手段の出力信号に応じて像担持体上に潜像を形成する潜
像形成手段と、前記階調パターンの潜像の表面電位を検
出する表面電位検出手段と、前記潜像を可視化する現像
手段と、像担持体上の可視像に光を照射する光照射手段
と、前記光照射手段で可視像に光を照射した反射光量を
光学検知素子で検出して画像濃度を検出する画像濃度検
出手段と、前記表面電位検出手段の出力である表面電位
と前記画像濃度検出手段の出力である画像濃度とから表
面電位に対する画像濃度を推定する画像濃度推定手段１
と、前記階調パターン信号と前記表面電位検出手段の出
力である表面電位とから潜像特性を推定する潜像特性推
定手段と、前記潜像特性推定手段と画像濃度推定手段１
とから階調パターン信号と画像濃度の関係を推定する画
像濃度推定手段２と、目標画像濃度を記憶する目標画像
濃度記憶手段と、前記画像濃度推定手段２と前記目標画
像濃度記憶手段とから目標画像濃度になるように前記階
調補正手段の補正量を変更する階調補正情報変更手段を
有することを特徴とするものである。

【００２１】ここで、請求項２，３または４記載の像形
成装置においては、前記階調パターン生成手段は、像形
成ごとに階調パターン信号を変更する（請求項１６）。

【００２２】より具体的に述べると、前記階調パターン
生成手段は、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各階調のパッチ
を形成する（例：像形成→０／２５６階調のＹＭＣＫの
パッチを形成→像形成１／２５６階調のＹＭＣＫのパッ
チを形成→像形成→・・・）（請求項１７）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のパッチ
を形成する（例：像形成→０〜２５５階調のＹパッチを
形成→像形成→０〜２５５階調のＭパッチを形成→像形
成→・・・）（請求項１８）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のうちの
幾つかのパッチを形成する（例：像形成→０階調のＹＭ
ＣＫのパッチを形成→像形成→５０階調のＹＭＣＫのパ
ッチを形成→像形成→１００階調のＹＭＣＫのパッチを
形成→像形成→・・・）（請求項１９）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）それぞれの階調の
うち、幾つかのパッチを形成する（例：像形成→０、５
０、１００、１５０階調のＹのパッチを形成→像形成→
０、５０、１００、１５０階調のＭのパッチを形成→像
形成→・・・）（請求項２０）、 のいずれかのように、像形成ごとに階調パターン信号を
変更する。

【００２３】請求項３または４記載の像形成装置におい
ては、前記中間調処理手段はディザ処理手段とする（請
求項２１）。

【００２４】請求項３または４記載の像形成装置におい
ては、前記中間調処理手段は多値誤差拡散手段とする
（請求項２２）。

【００２５】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記画像濃度推定手段１において、前記階調
パターンにおける表面電位（Ｖs）と画像濃度（ＩＤ）
の関係は、 ＩＤ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ、ｂは定数） または、現像バイアスのＤＣ成分ＶDCとして、 ＩＤ＝ａ×（Ｖs−ＶDC）＋ｂ （但し、ａ、ｂは定
数） の関係式から成立つ折線により近似する（請求項２
３）。また、前記の表面電位と画像濃度との関係式は最
小二乗法により求める（請求項２４）。

【００２６】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記画像濃度推定手段１において、前記光学
検知素子の感度が低下する領域では、折線の傾きが最大
である直線で推定する（請求項２５）。また、前記画像
濃度推定手段１において、折線の傾きが最大である直線
は、画像濃度または表面電位がある閾値以上である（請
求項２６）。

【００２７】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記画像濃度推定手段２において、階調パタ
ーン信号と画像濃度の関係を演算により近似する（請求
項２７）。また、前記近似は、折線により近似する（請
求項２８）。あるいは、前記近似は、最小二乗法または
スプラインあるいはベジェ曲線とする（請求項２９）。

【００２８】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記目標画像濃度記憶手段において、目標画
像濃度は外部装置から通信により設定可能とする（請求
項３０）。

【００２９】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記階調補正情報変更手段において、階調補
正情報により補正しても目標画像濃度に近くならなけれ
ば作像条件を変更する（請求項３１）。また、作像条件
変更後の表面電位と画像濃度との関係を作像条件変更前
後の帯電電位の比で補正する画像濃度推定手段１とする
（請求項３２）。あるいは、作像条件変更後の表面電位
と画像濃度との関係を作像条件変更前後の表面電位の比
で補正する画像濃度推定手段１とする（請求項３３）。

【００３０】請求項２，３または４記載の像形成装置に
おいては、前記階調補正情報変更手段において、階調補
正情報により補正しても目標画像濃度に近くならなけれ
ば、作像不可能である情報を表示、または外部装置と通
信して伝達する（請求項３４）。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３２】まず、請求項１記載の像形成装置の実施の
形態について説明する。図１は本発明に係る像形成装置
の全体構成を示す構成説明図であって、電子写真方式の
カラー画像形成部と作像制御系を併せて示した図であ
り、ここでは、カラー画像形成部はデジタルカラー複写
機のプリンター部の構成例を示している。まず、本発明
に係るデジタルカラー複写機の構成及び動作について説
明する。

【００３３】デジタルカラー複写機は、カラー画像読取
部（以下、カラースキャナーと称す）とカラー画像形成
部（以下、カラープリンターと称す）とより構成されて
いる。図示を省略しているが、カラースキャナーは、原
稿の画像を照明ランプ、ミラー群、及びレンズを介して
カラーセンサに結像して、原稿のカラー画像情報を、例
えば青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）の色分解光毎に読み
取り、電気的な画像信号に変換する。カラーセンサは、
ここではＢ，Ｇ，Ｒの色分解手段とＣＣＤ等の光電変換
素子で構成されており、上記３色の読み取りを行う。
尚、図１ではこのカラーセンサをＣＣＤとして図示して
ある。

【００３４】上記カラーセンサ（ＣＣＤ）からの画像信
号はＡ／Ｄ変換されて画像処理部に送られ、Ｂ，Ｇ，Ｒ
の色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理部
で色変換処理を行い、イエロー（以下、Ｙと記す）、マ
ゼンタ（同、Ｍ）、シアン（同、Ｃ）、黒（同、Ｋ）の
カラー画像データを得る。そして、このカラー画像デー
タは階調補正手段であるＹＭＣＫγ補正部で補正処理さ
れた後、カラープリンターの露光制御部に送られ、露光
制御部により書き込み光学ユニット（図示せず）が制御
され、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色画像毎に像担持体としての
感光体ドラム１上への潜像形成、現像部４による顕像
化、中間転写ベルト７への転写の各工程を行い中間点ベ
ルト上にカラー画像を形成し、これを転写紙に一括転写
して最終的なカラーコピーとする。

【００３５】尚、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データを得るた
めのカラースキャナーの動作方式は、カラープリンター
の動作とタイミングを取ったスキャナースタート信号を
受けて原稿走査を行い、１回走査毎にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの
各１色の画像データを得る。この動作を合計４回繰り返
すことにより、順次の４色画像データを得る。そして、
その都度カラープリンターで順次潜像形成、顕像化しつ
つ、これを中間転写ベルトに重ね合わせて４色フルカラ
ー画像を形成する。

【００３６】次に、図１に示すカラープリンターの概要
を説明する。露光制御部は、カラースキャーからのカラ
ー画像データを光信号に変換し、書き込み光学ユニット
（図示せず）を制御して原稿画像に対応した光書き込み
を行い、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。この書
き込み光学ユニットは、周知のレーザー光源とその発光
駆動制御部、ポリゴンミラー等の光偏向器、ｆθレンズ
や反射ミラー等の光学系等で構成されている。また、上
記構成に替えて発光ダイオード（ＬＥＤ）アレー光源と
等倍結像素子アレー等を用いた書き込み光学ユニットと
することもできる。

【００３７】感光体ドラム１は、矢印の如く反時計方向
に回転するが、その周囲には、その回転方向の順に帯電
器２、前記光書き込み部、表面電位計３、現像部４のＹ
現像器４Ｙ，Ｍ現像器４Ｍ，Ｃ現像器４Ｃ，Ｋ現像器４
Ｋ、ＬＥＤ等の光照射手段６ａとホトトランジスタ等の
光学検知素子６ｂからなる画像濃度センサ（Ｐセンサ）
６、中間転写ベルト７、感光体クリーナー８、除電器９
などが配置されている。

【００３８】現像部４の各現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４
Ｋは、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ド
ラム１の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現
像剤を汲み上げ・撹拌するために回転する撹拌ローラ、
トナー補給部からの補給トナーを現像器内に補給するた
めの補給クラッチ、及び現像器内の現像剤のトナー濃度
を検知するトナー濃度センサ（Ｔセンサ）５などで構成
されている。そして、待機状態では４個の現像器全て
が、現像スリーブ上の剤は穂切り（現像不作動）状態に
なっている。

【００３９】次に画像形成動作を説明するが、ここでは
現像動作の順序（カラー画像形成順序）が、Ｋ，Ｃ，
Ｍ，Ｙの例で説明する（ただし、画像形成順序は、これ
に限定されるものではなく、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等の順でも
よい）。

【００４０】コピー動作が開始されると、前記カラース
キャナーで所定のタイミングからＫ画像データの読み取
りがスタートし、この画像データに基づいて、感光体ド
ラム１へのレーザー光による光書き込み、潜像形成が始
まる（以下、Ｋ画像データによる静電潜像をＫ潜像と称
す。Ｃ，Ｍ，Ｙについても同じ）。このＫ潜像の先端部
から現像可能とすべく、現像部４のＫ現像器４Ｋの現像
位置に潜像先端部が到達する前に、Ｋ現像器４Ｋの現像
スリーブを回転開始し、剤の穂立てを行い、現像バイア
ス制御部で現像スリーブに所定のバイアス電圧を印加す
ることで、Ｋ潜像をＫトナーで現像する。

【００４１】そして以後、Ｋ潜像領域の現像動作を続け
るが、潜像後端部がＫ現像位置を通過した時点で、速や
かにＫ現像スリーブ上の剤穂切りを行い、現像不作動状
態にする。これは少なくとも、次のＣ画像データによる
Ｃ潜像先端部が到達する前に完了させる。尚、穂切りは
現像スリーブの回転方向を、現像動作中とは逆方向に切
り替えることで行う。

【００４２】さて、感光体ドラム１に形成したＫトナー
像は、感光体ドラム１と等速駆動されている中間転写ベ
ルト７の表面に転写される（以下、感光体ドラムから中
間転写ベルトへのトナー像転写をベルト転写と称す）。
このベルト転写は、感光体ドラム１と中間転写ベルト７
が接触状態において、中間転写制御部で転写バイアスロ
ーラ７ａに所定のバイアス電圧を印加することで行う。

【００４３】尚、中間転写ベルト７には、感光体ドラム
１に順次形成されるＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのトナー像を、同一
面に順次位置合わせして、４色重ねのベルト転写画像を
形成し、その後、転写紙に一括転写を行う。

【００４４】ところで、感光体ドラム１側ではＫ画像工
程の次にＣ画像工程に進むが、所定のタイミングからカ
ラースキャナーによるＣ画像データ読み取りが始まり、
その画像データによるレーザー光書き込みで、Ｃ潜像形
成を行う。

【００４５】Ｃ現像器４Ｃはその現像位置に対して、先
の潜像後端部が通過した後で、且つＣ潜像の先端が到達
する前に現像スリーブを回転開始して剤の穂立てを行
い、現像バイアス制御部で現像スリーブに所定のバイア
ス電圧を印加することで、Ｃ潜像をＣトナーで現像す
る。以後、Ｃ潜像領域の現像を続けるが、潜像後端部が
通過した時点で、先のＫ現像器の場合と同様にＣ現像ス
リーブ上の剤穂切りを行う。これもやはり次のＭ潜像先
端部が到達する前に完了させる。

【００４６】尚、Ｍ及びＹの工程については、それぞれ
の画像データ読み取り・潜像形成・現像の動作が上述の
Ｋ，Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。

【００４７】中間転写ベルト７は、駆動ローラ７ｂ、ベ
ルト転写バイアスローラ７ａ、及び従動ローラ群に張架
されており、図示しない駆動モータにより駆動制御され
る。また、中間転写ベルト７にはベルトクリーナー１３
が設けられており、該ベルトクリーナー１３は、ブラシ
ローラやゴムブレード等の清掃部材、及びベルトからの
接離機構（図示せず）などで構成されており、１色目の
Ｋ画像をベルト転写した後の２，３，４色目をベルト転
写している間は、接離機構によってベルト面から離間さ
せておく。

【００４８】中間転写ベルト７の紙転写部１０には、転
写チャージャ（あるいは転写バイアスローラ）が設置さ
れており、該転写チャージャは紙転写制御によってその
転写バイアスが制御されており、中間転写ベルト７上に
形成された４色重ね画像を転写紙に一括転写する時に、
所定の転写バイアスが印加され紙への転写を行う。ま
た、転写部１０の下流側には分離チャージャ等からなる
分離部１１が設置され、転写後の転写紙を中間転写ベル
ト７から分離して、定着ローラに向けて搬送させる。
尚、転写紙は、図示しない給紙ローラやレジストローラ
によって、中間転写ベルト面の４色重ね画像の先端部が
紙転写位置に到達するタイミングに合わせて転写部１０
に給紙される。

【００４９】さて、中間転写ベルト７の動き方は、１色
目のＫトナー像のベルト転写が後端部まで終了した後の
動作方式として、一定速往動方式（画像形成中は一定速
で往動を続ける）、スキップ往動方式（１色目の転写が
終了したら、感光体面から離間して往動方向に高速スキ
ップし、所定量移動したら当初の一定速に戻し、再び感
光体面に接触する）、往復動（クイックリターン）方式
（１色目の転写が終了したら、感光体面から離間して逆
方向に高速リターンして一旦停止し、２色目の画像先端
にタイミングを合わせて再び感光体面に接触し、往動方
向にスタートする）の３通りが知られているが、この中
の一方式か、または、コピーサイズに応じて（コピー速
度面などで）効率的な方式の組合せによって動作させ、
中間転写ベルト７上のＫトナー像に、Ｃ，Ｍ，Ｙのトナ
ー像を順次重ね合わせてベルト転写し、４色重ねのベル
ト転写画像を得る。そして、４色目のＹトナー像のベル
ト転写工程に引き続いてそれぞれの動作方式で、中間転
写ベルト７面上の４色重ねトナー像を転写紙に一括転写
する。

【００５０】転写部１０で中間転写ベルト７から４色重
ねトナー像を一括転写された転写紙は、分離部１１で分
離されて定着器に搬送され、定着制御部により所定温度
にコントロールされた定着ローラ１２によりトナー像が
溶融定着された後、図示しないコピートレイに搬出され
フルカラーコピーを得る。

【００５１】尚、ベルト転写後の感光体ドラム１は、感
光体クリーナー８（クリーニング前除電器、ブラシロー
ラ、ゴムブレード等から構成される）で表面をクリーニ
ングされた後、除電器９で均一に除電される。また、転
写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト７は、ベ
ルトクリーナー１３が図示しない接離機構でベルト面に
接触されることにより表面をクリーニングされる。

【００５２】リピートコピーの時は、前記カラースキャ
ナーの動作、及び感光体ドラム１への画像形成は、１枚
目のＹ（４色目）画像工程に引き続き、所定のタイミン
グで２枚目のＫ（１色目）画像工程に進む。また、中間
転写ベルト７の方は、１枚目の４色重ね画像の転写紙へ
の一括転写工程に引き続き、表面をベルトクリーナー１
３でクリーニングされた領域に、２枚目Ｋトナー像がベ
ルト転写されるようにする。その後は、１枚目と同様の
動作になる。

【００５３】以上、４色フルカラーを得るコピーモード
の説明を行ったが、３色コピーモード、２色コピーモー
ドの場合は、指定された色の回数の分について、上記と
同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモード
の場合は、所定枚数が終了するまでの間、その色の現像
器のみを現像作動（剤穂立て）状態にして、中間転写ベ
ルト７は、感光体ドラム１面に接触したまま往動方向に
一定速駆動し、さらに、ベルトクリーナー１３も中間転
写ベルト７に接触したままの状態で、コピー動作を行
う。

【００５４】次にこの装置の画像形成に関連する作像制
御系の検出手段について説明する。まず、表面電位検出
手段としての表面電位計３は、感光体ドラム１の表面電
位を検知する。トナー濃度センサ（Ｔセンサ）５は、各
色の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ内のトナー濃度を検
知する。画像濃度検出手段としての画像濃度センサ６
は、感光体上の可視像（現像像）の濃度を検出する。ま
た、定着ローラの温度検出手段として定着サーミスタ等
が定着ローラ表面に接して配置され（図示せず）、定着
ローラの表面温度を検知する。またこの他に、複写機内
の温度や湿度を検知するための温度センサ、湿度センサ
等が設けられている。

【００５５】各検出手段の検知出力は、周知のＣＰＵや
メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、インターフェイス、Ｉ／Ｏ
ポート、各種制御回路等からなる作像条件制御部に入力
され、作像条件制御部は、この入力情報に基づいて作像
条件を決定し、各制御部（帯電制御部、現像バイアス制
御部、露光制御部、中間転写制御部、紙転写制御部等）
に制御情報を出力する。

【００５６】ところで、以上のような構成・動作のデジ
タルカラー複写機では、入力画像データから出力画像を
形成し、より詳しくはカラーの多階調画像を形成するも
のであるが、このような像形成装置においては、感光体
の特性は温度、経時で変化し、また、感光体の帯電グリ
ッド電位の変化等により感光体帯電電位特性が変化する
ので画像が安定しない（図２６，２７参照）、トナー濃
度変動や、湿度変動によるトナー帯電量の変化によって
トナー付着量が変化するので画像が安定しない（図２
８，２９参照）、等の問題がある。このため、階調補正
用に感光体や中間転写体の紙間に階調補正用のパッチを
形成して、その濃度をモニタして補正することが行われ
ているが、階調補正用に紙間に多くのパッチを作成する
とクリーナー部に負担がかかり、部品の寿命が短くな
る、等の問題がある。本発明はこのような像形成装置お
ける課題を解決し、最適な階調補正情報（γ補正値）を
リアルタイム（１枚毎）に設定することができ、連続コ
ピー（プリント）時でも安定した画像を形成できるよう
にするものである。

【００５７】そこで本発明に係る像形成装置では、図１
に示すように、作像条件を決定する作像条件制御部と、
画像信号の階調を補正するＹＭＣＫγ補正部と、像形成
毎に階調パターンのパターン信号を変更して非画像領域
に階調パターンを生成する階調パターン制御部と、前記
ＹＭＣＫγ補正部または階調パターン制御部の出力信号
に基づいて感光体ドラム１上に潜像を形成する露光制御
部と、前記階調パターンの潜像の表面電位を検出する表
面電位計３と、前記潜像を可視化する現像部４と、感光
体ドラム１上の可視像に光を照射する光照射手段（ＬＥ
Ｄ等）６ａと、前記光照射手段６ａで可視像に光を照射
した反射光量を光学検知素子（ホトトランジスタ等）６
ｂで検出して画像濃度を検出する画像濃度センサ６とを
備え、階調パターンの画像濃度を画像濃度センサ６で検
出して目標画像濃度になるように前記ＹＭＣＫγ補正部
の補正量を変更する階調補正情報変更手段を有する構成
となっている。

【００５８】図１において、ＹＭＣＫγ補正部はルック
アップテーブル（以下、ＬＵＴとする）である。階調パ
ターン制御部は外部のパーソナルコンピュータ（以下、
パソコンと記す）等と接続可能であり、目標画像濃度等
を外部から設定できるようになっている（図示せず）。

【００５９】ここで、非画像領域への階調パターン生成
について説明する。図３に感光体ドラム１上の紙間の非
画像領域を示す。画像領域（図示せず）では前述したカ
ラースキャナーのＣＣＤにより読み取った画像信号を画
像処理して得たカラー画像データにより露光制御部で書
き込み光学ユニットを制御してレーザー光を露光して潜
像形成を行う。これに対して、非画像領域には階調パタ
ーン制御部からの階調パターン信号により露光制御部で
書き込み光学ユニットを制御して階調パターンを露光す
る。この階調パターンの露光は１枚毎すなわち紙間に階
調パターンを作成することにより像形成毎に階調パター
ンを作成できる。また、階調パターンの濃度を像形成毎
に変えて階調パターンを生成することもできる。そし
て、このようにして形成された階調パターンに、光照射
手段６ａであるＬＥＤ等からの光を照射し、その反射光
を画像濃度センサ６の光学検知素子６ｂであるホトトラ
ンジスタで検知し、階調パターンの画像濃度を検出して
階調補正を行う。

【００６０】尚、図３では紙間の非画像領域について説
明したが、大きい感光体ドラムの場合にはドラムの端に
非画像領域を作成することも可能である。すなわち、像
形成のたびに感光体ドラムの端に濃度を変えて複数の階
調パターンを生成することも可能である。

【００６１】次に、階調補正方法について説明する。図
５に画像濃度センサによる階調補正の一例を示す。これ
は、感光体上の非画像領域に階調パターンの書込値を変
えて１０個のパッチを作成し、これを画像濃度センサで
検知して階調補正を行う例である。尚、図では画像濃度
センサより換算したトナー付着量で示している。

【００６２】図５の第１象限にレーザー書込値（ＬＤ書
込値）と感光体上のトナー付着量の関係を示す。図中、
のグラフはＬＤ書込値と実際のトナー付着量の関係で
ある。実際のトナー付着量とは、感光体上のトナーを天
秤で測定した値である。また、予め黒トナーとカラート
ナーにおいて、画像濃度センサの出力と実際のトナー付
着量との関係を求め（図４参照）、黒トナー用と、カラ
ートナー用と分けて付着量テーブルに記憶しておく。
のグラフは黒トナーを画像濃度センサで測定し、黒トナ
ー用の付着量テーブルで変換したものである。のグラ
フはカラートナーを画像濃度センサで測定し、カラート
ナー用の付着量テーブルで変換したものである。また、
図５の第２象限のグラフは外部のパソコンからも設定可
能な、書込値に対する感光体上の目標トナー付着量（目
標画像濃度）である。

【００６３】予め、、のグラフの逆変換を求めてお
く。ただし、カラートナーの場合には画像濃度センサの
感度がある領域、すなわちトナー付着量が閾値th1 以下
を使用するようにする。

【００６４】図５より、黒最大書込値に対する階調補正
値は、図中の矢印のように、黒最大書込値補正値を求め
ることが可能である。同様にして、カラー最大書込値も
図中の矢印のようにカラー最大書込値補正値を求めるこ
とが可能である。そして、このようにして求めた補正値
に基づいて階調補正情報変更手段によりＹＭＣＫγ補正
部の補正量を変更することにより、階調補正を良好に行
うことができ、画像濃度が安定する。

【００６５】しかし、上記の方法では、画像濃度センサ
の感度は高トナー付着部で感度が無いので（図４参
照）、実際のトナー付着量と画像濃度センサから換算し
たトナー付着量で誤差を生じ、高濃度部の補正の精度が
良くない。

【００６６】そこで図２に示すように、本発明の請求項
１記載の像形成装置では、図１の制御系の構成に加え
て、光学検知素子（ホトトランジスタ等）６ｂの感度が
低下する領域（高トナー付着部）では画像濃度センサ６
と表面電位計３で画像濃度を推定する画像濃度推定手段
を設け、階調補正情報変更手段は、階調パターンの画像
濃度を画像濃度推定手段で推定して目標画像濃度になる
ようにＹＭＣＫγ補正部の補正量を変更するようにした
ものである。

【００６７】図６に請求項１の構成（画像濃度推定）に
よる階調補正の例を示す。これは、感光体上の非画像領
域に階調パターンの書込値を変えて１０個のパッチを作
成し、画像濃度センサ６と表面電位計３の検出値から階
調パターンの画像濃度を画像濃度推定手段で推定して目
標画像濃度になるように階調補正を行う例である。尚、
図では画像濃度センサより換算したトナー付着量で示し
ている。図６ののグラフは階調パターンを作成したと
きポテンシャル（階調パターンの表面電位と現像バイア
スの差）とトナー付着量（測定値）の関係を示す。と
のグラフは黒トナーとカラートナーを画像濃度センサ
で測定したときの画像濃度センサの出力を前記のトナー
付着量テーブルで換算したものである。高トナー付着量
部では実際の付着量と誤差がある。またトナー付着量が
閾値th_H以上になると画像濃度センサから換算したトナ
ー付着量と誤差を生じ、閾値th_L以下ではポテンシャル
とトナー付着量の関係が線形でなくなってしまう。そこ
で図中の枠で囲んだ領域（付着量推定で使用する領域）
部分により最小二乗法などによりのグラフの直線領域
を決定する。この枠で囲んだ領域部分はトナー付着量th
_H以上に対応した画像濃度出力から判定することも可能
である。

【００６８】ここで、感光体上のトナー付着量をＭＡ
（画像濃度ＩＤに相当）、Ｖsをポテンシャル（表面電
位）とすると、 ＭＡ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ，ｂは定数） ・・・(１) または、現像バイアスのＤＣ成分をＶDCとして、 ＭＡ＝ａ×(Ｖs−ＶDC)＋ｂ （但し、ａ，ｂは定数）・・・(２) と決定できる。

【００６９】上記(１)式または(２)式の関係により、レ
ーザー書込値（ＬＤ書込値）と感光体上のトナー付着量
の関係（図６ののグラフ）を求めることが可能であ
り、尚、この逆変換を求めておく。また、のグラフは
書込値に対する目標とする感光体上のトナー付着量の関
係である。この関係も外部のパソコンにより設定可能で
ある（図示せず）。最大書込値に対する階調補正値は、
図中の矢印のようして、との逆変換により、求める
ことが可能である。

【００７０】また、高付着部の推定には、のグラフの
直線領域と階調パターンのポテンシャル情報を使用する
ので、高付着量部の階調パターンは現像する必要がな
い。したがって、無駄なトナー消費をしないで階調補正
を行うことができるので、像形成装置のクリーニング部
の負担を軽減することができる。さらに、高濃度部の書
込値Ｗのときの感光体上の表面電位Ｖは、低濃度部の書
込値Ｗ１のときの表面電位をＶ１、書込値Ｗ２のときの
表面電位をＶ２とすると（Ｗ１≠Ｗ２）、 Ｖ＝(Ｖ２−Ｖ１)／(Ｗ２−Ｗ１)Ｗ ・・・(３) から求めることも可能である。すなわち、高濃度の階調
パターンの表面電位を、低濃度部の表面電位から推定す
るようにすれば、高濃度部のパッチを作成しないので、
パッチの個数を少なくできる。

【００７１】上記の階調補正例では、階調補正部（ＹＭ
ＣＫγ補正部）はＬＵＴとし、階調補正情報変更手段に
よりＬＵＴに階調補正情報を設定する構成としている
が、予め複数の（疑似輪郭が発生しないような）曲線を
用意しておき、階調補正情報と最も近い曲線を選択する
ようにしてもよい。

【００７２】上記の階調補正例で得られた階調補正情報
により補正しても目標トナー付着量（目標画像濃度）に
ならなければ、作像条件を変更する。作像条件を変更
後、新たな階調補正情報でも補正ができなければ、再度
作像条件を変更する。そして、前記作像条件の変更を予
め定められた回数まで繰り返しても目標トナー付着量に
ならなければ、操作部の表示パネルに作像不可能の表示
をしてユーザーに伝える。または、外部のパソコンに伝
えて警告表示させることも可能である（図示せず）。作
像条件は図８に示す電位テーブルを選択することで変更
可能である。尚、図８で、ＶＤは帯電電位、ＶＢは現像
バイアスである。

【００７３】次に、ファジイ推論により作像条件の制御
量を求める方法について説明する。図７にファジイ推論
により作像条件の制御量を求める作像条件決定手段の例
を示す。この作像条件決定手段は、温度、湿度、トナー
濃度、装置の累積像形成枚数（コピーカウンター）の少
なくとも一つを検出する状態量検出手段と、前記状態量
の変化量（状態変化量）を検出する状態変化量検出手段
と、前記状態量（及び／または状態変化量）と作像条件
の制御量とを関係づける少なくとも一つの規則を記憶し
た規則記憶手段と、前記状態量（及び／または状態変化
量）と作像条件の変化量とに関してそれぞれ複数のファ
ジイ集合で表現した複数のメンバーシップ関数を記憶し
た関数記憶手段と、前記状態量（及び／または状態変化
量）が前記複数のメンバーシップ関数によっていずれの
ファジイ集合にどの程度含まれるかを求め、当該求めた
結果を用いて、前記各規則に従って最も可能性の高い作
像条件の制御量をファジイ推論するファジイ推論手段と
を有している。

【００７４】尚、上記制御量は図８の電位テーブルを選
択する番号である。もし、制御量が１．６のように１番
目のテーブルと２番目のテーブルの間になった場合、単
純に近いテーブルを選択しても良い。また、１番目のテ
ーブルと２番目のテーブルを補間して求めても良い。以
下、ファジイ推論の具体例を示す。

【００７５】（ファジイ推論例１）図９にファジイ推論
例１を示す。これは、トナー濃度と湿度からファジイ推
論手段により電位テーブル番号を選択する例である。ま
た、図１０は図９のファジイ推論手段の規則記憶手段に
記憶されたファジイルールを示す図、図１１の（ａ）〜
（ｆ）は図９のファジイ推論手段の関数記憶手段に記憶
されたメンバーシップ関数を示す図である。

【００７６】以下、説明のためにファジイルールは次の
４個とする。 (ルール１)if トナー濃度＝ＮＢ and 湿度＝ＮＭ then テーブル番号＝ＮＢ． (ルール２)if トナー濃度＝ＮＭ and 湿度＝ＮＭ then テーブル番号＝ＮＭ． (ルール３)if トナー濃度＝ＮＢ and 湿度＝ＮＳ then テーブル番号＝ＮＭ． (ルール４)if トナー濃度＝ＮＭ and 湿度＝ＮＳ then テーブル番号＝ＺＯ．

【００７７】このようにファジイルールを必要に応じて
設定する。尚、図１０，１１のＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，Ｚ
Ｏ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢはファジイ集合を表す。

【００７８】図１１の（ａ）から（ｆ）はルール１から
ルール４を用いてファジイ推論によりテーブル番号を算
出する例を示すものである。（ａ）の横軸は１から２５
６に正規化してある。また、（ａ）はトナー濃度のメン
バーシップ関数、（ｃ）は湿度のメンバーシップ関数で
ある。

【００７９】例として、トナー濃度＝ｘ、湿度＝ｙの場
合を考える。まずルール１によりトナー濃度のメンバー
シップ関数からＮＢに（図１１（ｂ）の１の部分）、湿
度のメンバーシップ関数からＮＢ（図１１（ｄ）の１の
部分）の集合に含まれる。さらに最小値（ＭＩＮ−ＯＰ
ＥＲＡＴＩＯＮ）をとると図１１（ｅ）の１の部分にな
る。ルール２からルール４までを上記のように行い、Ｍ
ＡＸ−ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを行うと図１１（ｆ）の１〜
４の斜線の領域が求められる。この領域の非ファジイ化
を重心法により算出することによりテーブル番号（作像
条件の制御量）を求めることができる。

【００８０】（ファジイ推論例２）図１２にファジイ推
論例２を示す。これは、トナー濃度とトナー濃度変化量
からファジイ推論手段により電位テーブル番号を選択す
る例である。また、図１３は図１２のファジイ推論手段
の規則記憶手段に記憶されたファジイルールを示す図、
図１４の（ａ）〜（ｆ）は図１２のファジイ推論手段の
関数記憶手段に記憶されたメンバーシップ関数を示す図
である。本例でもファジイ推論例１と同様に、図１３の
ファジイルールを用いて、図１４の（ａ）〜（ｆ）のメ
ンバーシップ関数により電位テーブル（作像条件の制御
量）を決定可能である。

【００８１】（ファジイ推論例３）図１５及び図１８に
ファジイ推論例３を示す。これは、トナー濃度と湿度か
ら図１５のファジイ推論手段により中間制御量（以下、
ＧＡＩＮとする）を求め、そのＧＡＩＮと温度により図
１８のファジイ推論により電位テーブル番号（作像条件
の制御量）を決定する例である。このようにファジイ推
論を前段と後段の２段階にすることにより、ファジイル
ール、メンバーシップ関数の作成を容易にすることがで
きる。尚、図１６は図１５のファジイ推論手段の規則記
憶手段に記憶されたファジイルールを示す図、図１７の
（ａ）〜（ｆ）は図１５のファジイ推論手段の関数記憶
手段に記憶されたメンバーシップ関数を示す図である。
また、図１９は図１８のファジイ推論手段の規則記憶手
段に記憶されたファジイルールを示す図、図２０の
（ａ）〜（ｆ）は図１８のファジイ推論手段の関数記憶
手段に記憶されたメンバーシップ関数を示す図である。

【００８２】作像条件として、帯電電位、現像バイアス
の他に、前記のファジイ推論例３を用いれば、容易に露
光量、中間転写バイアス、紙転写バイアスの制御量も決
定できる。また、トナー濃度、湿度、温度から作像条件
の制御量を求める例を示したが、同様にして、装置の累
積像形成枚数（コピーカウンター）からも作像条件の制
御量を求めることも可能である。

【００８３】次に、請求項２，３，４記載の像形成装置
の実施の形態について説明する。

【００８４】図２１は請求項３記載の像形成装置の作像
制御系の構成を示す図、図２２は請求項４記載の像形成
装置の作像制御系の構成を示す図である。また、図２３
は図２１あるいは図２２の作像制御部の部分の構成例を
示す図である。また、図２４は図２１あるいは図２２の
作像制御系を備えた像形成装置のカラー画像形成部の構
成例を示す図である。尚、図２４に示すカラー画像形成
部は、図１，２に示した像形成装置のカラー画像形成部
と同様の構成であり、その構成・動作については前述し
た通りであるので、ここでは説明を省略する。

【００８５】図２１，２３，２４に示す構成の像形成装
置は、作像条件を決定する作像条件制御部と、画像信号
の階調を補正するＹＭＣＫγ補正部と、階調パターン信
号を生成して非画像領域に階調パターンを生成する階調
パターン生成部と、前記ＹＭＣＫγ補正部の出力信号と
階調パターン生成部の出力信号とを選択するセレクタ
と、前記セレクタの出力信号を中間調処理する中間調処
理部と、前記中間調処理部の出力に応じて感光体ドラム
１上に潜像を形成する露光制御部と、前記階調パターン
の潜像の表面電位を検出する表面電位計３と、前記潜像
を可視化する現像部４と、感光体ドラム１上の可視像に
光を照射する光照射手段（ＬＥＤ等）６ａと、前記光照
射手段６ａで可視像に光を照射した反射光量を光学検知
素子（ホトトランジスタ等）６ｂで検出して画像濃度を
検出する画像濃度センサ６と、前記表面電位計３の出力
である表面電位と前記画像濃度センサ６の出力である画
像濃度とから表面電位に対する画像濃度を推定する画像
濃度推定手段１と、前記階調パターン信号と前記表面電
位計３の出力である表面電位とから潜像特性を推定する
潜像特性推定手段と、前記潜像特性推定手段と画像濃度
推定手段１とから階調パターン信号と画像濃度の関係を
推定する画像濃度推定手段２と、目標画像濃度を記憶す
る目標画像濃度記憶手段と、前記画像濃度推定手段２と
前記目標画像濃度記憶手段とから目標画像濃度になるよ
うに前記ＹＭＣＫγ補正部の補正量を変更する階調補正
情報変更手段を有する構成となっている。

【００８６】また、図２２，２３，２４に示す構成の像
形成装置は、作像条件を決定する作像条件制御部と、画
像信号を中間調処理する中間調処理部と、前記中間調処
理部の出力の階調を補正するＹＭＣＫγ補正部と、階調
パターン信号を生成して非画像領域に階調パターンを生
成する階調パターン生成部と、前記ＹＭＣＫγ補正部の
出力信号と階調パターン生成部の出力信号とを選択する
セレクタと、前記セレクタの出力信号に応じて感光体ド
ラム１上に潜像を形成する露光制御部と、前記階調パタ
ーンの潜像の表面電位を検出する表面電位計３と、前記
潜像を可視化する現像部４と、感光体ドラム１上の可視
像に光を照射する光照射手段（ＬＥＤ等）６ａと、前記
光照射手段６ａで可視像に光を照射した反射光量を光学
検知素子（ホトトランジスタ等）６ｂで検出して画像濃
度を検出する画像濃度センサ６と、前記表面電位計３の
出力である表面電位と前記画像濃度センサ６の出力であ
る画像濃度とから表面電位に対する画像濃度を推定する
画像濃度推定手段１と、前記階調パターン信号と前記表
面電位計３の出力である表面電位とから潜像特性を推定
する潜像特性推定手段と、前記潜像特性推定手段と画像
濃度推定手段１とから階調パターン信号と画像濃度の関
係を推定する画像濃度推定手段２と、目標画像濃度を記
憶する目標画像濃度記憶手段と、前記画像濃度推定手段
２と前記目標画像濃度記憶手段とから目標画像濃度にな
るように前記ＹＭＣＫγ補正部の補正量を変更する階調
補正情報変更手段を有する構成となっている。

【００８７】尚、図２１，２３，２４の組合せは請求項
３の像形成装置の構成を示しており、図２２，２３，２
４の組合せは請求項４の像形成装置の構成を示している
が、図２１あるいは図２２の中間調処理部を省略した構
成が、請求項２の像形成装置の構成となる。また、図２
１の像形成装置では、セレクタの出力信号を中間処理部
で中間調処理し、その中間調処理部の出力に応じて感光
体ドラム１上に潜像を形成する構成であるが、図２２の
像形成装置では、画像信号を中間調処理部で中間調処理
し、中間調処理部の出力の階調をＹＭＣＫγ補正部で補
正する構成であり、この点で両者は異なるが、その他の
構成・動作（階調補正動作）は同じである。

【００８８】以下、上記像形成装置による階調補正動作
について説明する。

【００８９】図２１または図２２の像形成装置おいて、
ＹＭＣＫγ補正部はルックアップテーブル（以下、ＬＵ
Ｔとする）である。中間処理部にはディザ処理または多
値誤差拡散などが使用できる。また、多値誤差拡散を用
いることにより多値誤差拡散後の信号のビット幅を小さ
くできるので、ハードウエアを削減できる。尚、図２２
の構成の方がハードウエアの削減効果は大きい。

【００９０】次に非画像領域への階調パターン生成につ
いて説明する。先の図３に示したように、感光体ドラム
１上の紙間の非画像領域に階調パターンが形成される。
画像領域（図示せず）では前述したカラースキャナーの
ＣＣＤにより読み取った画像信号を画像処理して得たカ
ラー画像データにより露光制御部で書き込み光学ユニッ
トを制御してレーザー光を露光して潜像形成を行う。こ
れに対して、非画像領域には階調パターン生成部からの
階調パターン信号により露光制御部で書き込み光学ユニ
ットを制御して階調パターンを露光する。この階調パタ
ーンの露光は１枚毎すなわち紙間に階調パターンを作成
することにより像形成毎に階調パターンを作成できる。
また、階調パターンの濃度を像形成毎に変えて階調パタ
ーンを生成することもできる。

【００９１】階調パターンの具体的な作成方法として
は、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各階調のパッチ
を形成する（例：像形成→０／２５６階調のＹＭＣＫの
パッチを形成→像形成１／２５６階調のＹＭＣＫのパッ
チを形成→像形成→・・・）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のパッチ
を形成する（例：像形成→０〜２５５階調のＹパッチを
形成→像形成→０〜２５５階調のＭパッチを形成→像形
成→・・・）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のうちの
幾つかのパッチを形成する（例：像形成→０階調のＹＭ
ＣＫのパッチを形成→像形成→５０階調のＹＭＣＫのパ
ッチを形成→像形成→１００階調のＹＭＣＫのパッチを
形成→像形成→・・・）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）それぞれの階調の
うち、幾つかのパッチを形成する（例：像形成→０、５
０、１００、１５０階調のＹのパッチを形成→像形成→
０、５０、１００、１５０階調のＭのパッチを形成→像
形成→・・・）、などの方法がある。

【００９２】尚、図３では紙間の非画像領域について説
明したが、大きい感光体ドラムの場合にはドラムの端に
非画像領域を作成することも可能である。すなわち、像
形成のたびに感光体ドラムの端に濃度を変えて複数の階
調パターンを生成することも可能である。

【００９３】以上のようにして形成された階調パターン
の表面電位と画像濃度を表面電位計３及び画像濃度セン
サ６により検知し、図２３の作像制御部で階調補正情報
を作成する。尚、図２３は作像制御部の構成を示すブロ
ック図であり、情報の流れを矢印で示している。

【００９４】図２３において、階調補正情報変更手段並
びに目標画像濃度記憶手段は外部インターフェイスによ
り外部装置（パソコン、複写機の操作部や表示パネル
等）と接続可能であり、外部装置との接続方法はケーブ
ルまたはネットワークである。このように外部装置と接
続することにより、目標画像濃度（標準画像濃度）等を
外部装置から設定することができる。図２５の第２象限
に目標画像濃度の例を示す。さらに、外部装置に階調補
正が不可能であることや、作像条件を変更していること
などの情報を伝達して表示させることもできる。尚、標
準画像濃度とは、書込値に対して明度リニアな値また
は、濃度リニアな値であり、グレイバランスが取れてい
る値である。

【００９５】次に、図２５を用いて画像濃度推定方法と
階調補正情報の作成方法について説明する。図２５は感
光体上の非画像領域に階調パターンの書込値を変えて１
０個のパッチを作成した例であり、これを画像濃度セン
サと表面電位計で検知して階調補正を行う例である。
尚、図では画像濃度センサより換算したトナー付着量で
示している。まず、ポテンシャル（階調パターンの表面
電位と現像バイアスの差）と感光体上のトナー付着量
（測定値）の関係を求める。この場合、予め画像濃度セ
ンサの出力と感光体上のトナー付着量の関係を求めてお
きテーブル化しておく。図２５の第１象限のグラフは階
調パターンを作成したときのポテンシャルと感光体上の
トナー付着量の関係（現像特性）である。

【００９６】ポテンシャルＶsとトナー付着量ＭＡ（画
像濃度ＩＤに相当）との関係は、 ＭＡ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ，ｂは定数） ・・・(１) または、現像バイアスのＤＣ成分をＶDCとして、 ＭＡ＝ａ×(Ｖs−ＶDC)＋ｂ （但し、ａ，ｂは定数）・・・(２) と近似できる。また、最小二乗法により近似して測定誤
差を少なくすることも可能である。

【００９７】しかし、図４（画像濃度センサの特性図）
に示したように、画像濃度センサは高付着部で感度が無
い。したがって、図２５の第１象限のグラフのポテンシ
ャルとトナー付着量（画像濃度センサからの出力を付着
量テーブルで変換した値）の関係に最小二乗法を適用す
る。すなわち、隣り合うＮ点に最小二乗法による１次近
似を適用して、最大傾きである直線を選択することによ
り、高付着部でのポテンシャルと付着量の関係として推
定する。実験により、ポテンシャルまたはトナー付着量
がある閾値以上のときに最大傾きを選択したほうが推定
誤差を少なくできることが判明している。また、Ｎは３
または４が実用的である。また、低・中付着量部は隣り
合う点を直線近似する。あるいは最小二乗法により求め
た１次式により折線近似してもよい。

【００９８】次に、図２５のグラフの第３、第４象限の
関係、すなわち書込値（階調パターン信号）とポテンシ
ャルの関係（潜像特性）を求める。これは、第１象限の
関係を求めるときに使用したパッチを用いても求めるこ
とが可能である。また、新たに別のパッチを作成して求
めることも可能である。

【００９９】次に、現像特性と潜像特性とから、書込値
とトナー付着量の関係を求める。図２５の第３，第４象
限→第１象限の矢印（実線）のように辿ることにより、
書込値に対するトナー付着量を求めることができる。さ
らに、求めた点を最小二乗法やスプラインあるいはベジ
ェ曲線などの方法で近似することにより、全ての書込値
に対するトナー付着量の関係（プリンタガンマ（現像ガ
ンマ））を求めることができる。

【０１００】次に、図２５の第２象限の目標トナー付着
量（目標画像濃度）と前記で求めたプリンタガンマから
階調補正情報を、図２５の矢印（破線）にしたがって求
めることが可能となる。そして、求めた階調補正情報
を、階調補正情報変更手段によりＹＭＣＫγ補正部（Ｌ
ＵＴ）に設定することにより階調補正が可能となる。ま
た、予め複数の（疑似輪郭が発生しないような）曲線を
用意しておき、階調補正情報と最も近い曲線を選択して
もよい。

【０１０１】以上のように現像特性と潜像特性により階
調補正することで画像濃度を安定にすることができる。
また、表面電位計３で感光体１の残留電位を検知して図
２３に示す作像制御部のの潜像特性推定手段により潜像
特性を補正すれば、感光体の電位が変動しても画像濃度
を安定にすることができる。

【０１０２】次に、階調補正情報変更手段において、前
記階調補正情報によりＹＭＣＫγ補正部の補正量を補正
しても目標トナー付着量（目標画像濃度）にならなけれ
ば、作像条件を変更する。そして、作像条件を変更する
と画像濃度が変化するので、前記と同様の方法により階
調補正情報を新たに作成すればよい。または、画像濃度
推定手段１により、作像条件変更後の表面電位と画像濃
度の関係を作像条件変更前の状態から推定すれば、潜像
特性を求めるための階調パターンを作成するだけで階調
補正情報を決定できる。この場合、現像パッチを作成し
ないので、無駄なトナー消費をしないという利点もあ
る。

【０１０３】ここで、作像条件変更後の画像濃度の推定
を以下に示す。階調パターン作成時のポテンシャルとト
ナー付着量（画像濃度センサからの出力を付着量テーブ
ルで変換した値）の関係をＶＳ[i]，ＭＡ[i]（ｉ＝０〜
９）とし、隣り合う４点に最小二乗法による１次近似を
適用する。作像条件変更前の帯電電位をＶＤ１、変更後
の帯電電位をＶＤ２とすると、前記（１）または（２）
式の傾きａは、 ａ→(ＶＤ２／ＶＤ１)×ａ （但し、ＶＤ１＞ＶＤ２） ａ→(ＶＤ１／ＶＤ２)×ａ （但し、ＶＤ１＜ＶＤ２） となる。また、ｂは補正後のａを用いて、 ｂ＝(ＭＡ[i-1]＋ＭＡ[i])／２−ａ×(ＶＳ[i-1]＋ＶＳ
[i])／２ と補正する。

【０１０４】また、作像条件変更前の帯電後の表面電位
をＶ１、変更後の帯電後の表面電位をＶ２として、傾き
ａを、 ａ→(Ｖ２／Ｖ１)×ａ （但し、Ｖ１＞Ｖ２） ａ→(Ｖ１／Ｖ２)×ａ （但し、Ｖ１＜Ｖ２） と補正しても良い。

【０１０５】作像条件を変更後、新たな階調補正情報で
も補正ができなければ、再度作像条件を変更する。そし
て、前記作像条件の変更を予め定められた回数まで繰り
返しても目標トナー付着量にならなければ、像形成装置
の操作パネルに作像不可能の表示をしてユーザーに伝え
る。または、前述したネットワークなどの通信手段で外
部のホストコンピュータ等に伝えることも可能である
（図示せず）。尚、作像条件は帯電電位と現像バイアス
である。さらに書き込みの露光量も作像条件としてもよ
い。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の像
形成装置では、像形成毎に階調パターンのパターン信号
を変更して非画像領域（紙間等）に階調パターンを形成
し、階調パターンの画像濃度（トナー付着量）を画像濃
度検出手段で検出して目標画像濃度（目標トナー付着
量）になるように階調補正手段の補正量を変更するの
で、最適な階調補正情報（γ補正値）をリアルタイム
（１枚毎）に設定することができ、環境条件（温度、湿
度）や経時変化等に対しても、画像濃度を安定化させる
ことができる。さらに、光学検知素子の感度が低下する
領域では、画像濃度検出手段と表面電位検出手段の検出
値から階調パターンの画像濃度を推定して目標画像濃度
になるように階調補正手段の補正量を変更するので、高
濃度部でも画像濃度が安定化する。また、紙間等の非画
像領域に作成するパッチの個数を少なくすることができ
るので、クリーナー部への負担を軽くすることができ、
部品の寿命を延ばすことができる。

【０１０７】さらに、請求項１の構成に加えて、画像濃
度検出手段の感度がある領域を閾値で判断することによ
り（請求項５）、ポテンシャルとトナー付着量の関係を
安定して求めることができ、画像濃度が安定化する。

【０１０８】請求項１の構成に加えて、ポテンシャルと
トナー付着量の関係を線形に近似することにより（請求
項６）、トナー付着量の推定が良くなり、画像濃度が安
定化する。また、最小二乗法によりポテンシャルとトナ
ー付着量の関係を求めることにより（請求項７）、測定
誤差を少なくすることができ、画像濃度が安定化する。

【０１０９】請求項１の構成に加えて、高濃度の階調パ
ターンの表面電位を、低濃度部の表面電位から推定する
ことにより（請求項８）、少ないパッチ数で階調補正情
報を設定でき、画像濃度が安定化する。

【０１１０】請求項１の構成に加えて、階調補正手段を
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）とすることにより（請
求項９）、容易に階調補正情報の変更が可能になり、コ
ピー速度が低下せずに画像濃度を安定化可能となる。

【０１１１】請求項１の構成に加えて、目標画像濃度を
外部装置から設定可能とすることにより（請求項１
０）、グレーバランスの目標を設定でき、画像濃度を安
定化できる。

【０１１２】請求項１の構成に加えて、階調補正情報に
より補正しても目標画像濃度に近くならなければ作像条
件を変更することにより（請求項１１）、目標画像濃度
を出力することができるので、画像濃度が安定化する。
また、作像不可能であることを表示することにより、ユ
ーザーに無駄なコピーを取らせることがない。

【０１１３】請求項１の構成に加えて、作像条件決定手
段は、温度、湿度、トナー濃度、装置の累積像形成枚数
の少なくとも一つから作像条件を決定することにより
（請求項１２）、画像濃度が安定化する。

【０１１４】請求項１の構成に加えて、作像条件決定手
段は、温度、湿度、トナー濃度、装置の累積像形成枚数
のうち少なくとも一つからファジイ推論により作像条件
を決定することにより（請求項１３）、きめの細かい制
御が可能になり、画像濃度が安定化する。

【０１１５】請求項１の構成に加えて、作像条件決定手
段は、温度、湿度、トナー濃度、装置の累積像形成枚数
のうち少なくとも一つから状態量を検出し、さらに状態
量の変化量を検出して、状態量、状態変化量からファジ
イ推論により作像条件を決定することにより、きめの細
かい制御が可能になり、画像濃度が安定化する。

【０１１６】請求項１の構成に加えて、作像条件とし
て、帯電電位、現像バイアス、露光量、転写バイアスの
うちの少なくとも一つを制御することにより（請求項１
５）、画像濃度が安定化する。

【０１１７】請求項２記載の像形成装置では、階調パタ
ーン信号を生成して非画像領域（紙間等）に階調パター
ンを形成し、該階調パターンの表面電位と画像濃度（ト
ナー付着量）を表面電位検出手段と画像濃度検出手段で
検出し、その表面電位と画像濃度から表面電位に対する
画像濃度（トナー付着量）の関係（現像特性）を推定
し、階調パターン信号と表面電位とから潜像特性を推定
し、その現像特性と潜像特性とから階調パターン信号と
画像濃度（トナー付着量）の関係を推定し、その推定し
た階調パターン信号と画像濃度（トナー付着量）の関係
と予め記憶していた目標画像濃度（目標トナー付着量）
とから、目標画像濃度になるように階調補正手段の補正
量を変更する、すなわち、現像特性と潜像特性とから像
担持体上のトナー付着量を求め、目標画像濃度から階調
補正しているので、画像濃度が安定化する。

【０１１８】請求項３記載の像形成装置では、階調パタ
ーン信号を生成し、その階調パターン信号を中間処理し
た出力信号により、非画像領域（紙間等）に階調パター
ンを形成し、中間処理後の階調パターンの表面電位と画
像濃度（トナー付着量）を表面電位検出手段と画像濃度
検出手段で検出し、その表面電位と画像濃度から表面電
位に対する画像濃度（トナー付着量）の関係（現像特
性）を推定し、階調パターン信号と表面電位とから潜像
特性を推定し、その中間処理後の現像特性と潜像特性と
から階調パターン信号と画像濃度（トナー付着量）の関
係を推定し、その推定した階調パターン信号と画像濃度
（トナー付着量）の関係と予め記憶していた目標画像濃
度（目標トナー付着量）とから、目標画像濃度になるよ
うに階調補正手段の補正量を変更する、すなわち、中間
処理後の現像特性と潜像特性とから像担持体上のトナー
付着量を求め、目標画像濃度から階調補正しているの
で、画像濃度が安定化する。

【０１１９】請求項４記載の像形成装置では、階調パタ
ーン信号を生成して非画像領域（紙間等）に階調パター
ンを形成し、該階調パターンの表面電位と画像濃度（ト
ナー付着量）を表面電位検出手段と画像濃度検出手段で
検出し、その表面電位と画像濃度から表面電位に対する
画像濃度（トナー付着量）の関係（現像特性）を推定
し、階調パターン信号と表面電位とから潜像特性を推定
し、その現像特性と潜像特性とから階調パターン信号と
画像濃度（トナー付着量）の関係を推定し、その推定し
た階調パターン信号と画像濃度（トナー付着量）の関係
と予め記憶していた目標画像濃度（目標トナー付着量）
とから、目標画像濃度になるように、中間処理後の画像
信号の階調を補正する階調補正手段の補正量を変更す
る、すなわち、現像特性と潜像特性とから像担持体上の
トナー付着量を求め、目標画像濃度から中間処理後の画
像信号の階調補正をしているので、画像濃度が安定化す
る。

【０１２０】さらに、請求項２，３または４の構成に加
えて、階調パターン生成手段は、像形成ごとに階調パタ
ーン信号を変更する（請求項１６）、より具体的に述べ
ると、前記階調パターン生成手段は、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各階調のパッチ
を形成する（請求項１７）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のパッチ
を形成する（請求項１８）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のうちの
幾つかのパッチを形成する（請求項１９）、 像形成前あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）それぞれの階調の
うち、幾つかのパッチを形成する（請求項２０）、 のいずれかのように、像形成ごとに階調パターン信号を
変更することにより、紙間等の非画像領域に作成するパ
ッチの個数を少なくすることができるので、クリーナー
部の負担がかからず、部品の寿命を延ばすことができ
る。また、像形成ごとに階調パターン信号を変更して像
担持体上のトナー付着量を求めて階調補正するので、画
像濃度が安定化する。

【０１２１】請求項３または４の構成に加えて、中間調
処理手段はディザ処理手段とすることにより（請求項２
１）、ディザ処理後の信号のビット数を少なくできるの
で、ハードウェアを削減することができる。

【０１２２】請求項３または４の構成に加えて、中間調
処理手段は多値誤差拡散手段とすることにより（請求項
２２）、多値誤差拡散後の信号のビット数を少なくでき
るので、ハードウェアを削減することができる。

【０１２３】請求項２，３または４の構成加えて、画像
濃度推定手段１において、階調パターンにおける表面電
位と画像濃度の関係を線形に近似して推定することによ
り（請求項２３）、画像濃度を安定化することができ
る。また、前記の表面電位と画像濃度との関係を最小二
乗法により近似することにより（請求項２４）、測定誤
差を少なくでき、画像濃度を安定化することができる。

【０１２４】請求項２，３または４の構成に加えて、画
像濃度推定手段１において、光学検知素子の感度が低下
する領域では、折線の傾きが最大である直線で推定する
ことにより（請求項２５）、高濃度部の画像も推定で
き、画像濃度が安定化する。また、画像濃度推定手段１
において、折線の傾きが最大である直線は、画像濃度ま
たは表面電位がある閾値以上であるとすることにより
（請求項２６）、高濃度部の画像も推定でき、画像濃度
が安定化する。

【０１２５】請求項２，３または４の構成に加えて、画
像濃度推定手段２において、階調パターン信号と画像濃
度の関係を演算により近似することにより（請求項２
７）、全ての書込値に対する画像濃度を推定できるの
で、画像濃度が安定化する。また、前記近似は、折線に
より近似することにより（請求項２８）、全ての書込値
に対する画像濃度を推定できるので、画像濃度が安定化
する。あるいは、前記近似は、最小二乗法またはスプラ
インあるいはベジェ曲線とすることにより（請求項２
９）、全ての書込値に対する画像濃度を推定できるの
で、画像濃度が安定化する。

【０１２６】請求項２，３または４の構成に加えて、目
標画像濃度記憶手段において、目標画像濃度は外部装置
から通信により設定可能とすることにより（請求項３
０）、画像濃度を外部から設定することができる。ま
た、グレーバランスの目標を設定でき、画像濃度を安定
化できる。

【０１２７】請求項２，３または４の構成に加えて、階
調補正情報変更手段において、階調補正情報により補正
しても目標画像濃度に近くならなければ作像条件を変更
することにより（請求項３１）、目標画像濃度を出力す
ることができるので、画像濃度が安定化する。また、作
像条件変更後の表面電位と画像濃度との関係を作像条件
変更前後の帯電電位の比で補正する画像濃度推定手段１
とする（請求項３２）、あるいは、作像条件変更後の表
面電位と画像濃度との関係を作像条件変更前後の表面電
位の比で補正する画像濃度推定手段１とする（請求項３
３）ことにより、作像条件変更後は、潜像特性を推定す
るために階調パターンを発生すればよいので、無駄なト
ナー消費をしなくて済み、クリーナー部の負担を軽減す
ることができる。

【０１２８】請求項２，３または４の構成に加えて、階
調補正情報変更手段において、階調補正情報により補正
しても目標画像濃度に近くならなければ、作像不可能で
ある情報を表示、または外部装置と通信して伝達するこ
とにより（請求項３４）、ユーザーに作像不可能である
ことを知らせることができ、ユーザーに無駄なコピーを
取らせることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る像形成装置の全体構成を示す構成
説明図である。

【図２】本発明の実施例を示す図であって、請求項１記
載の像形成装置の全体構成を示す構成説明図である。

【図３】感光体ドラムの非画像領域への階調パターン生
成方法及び画像濃度検出手段の説明図である。

【図４】画像濃度センサの特性（トナー付着量に対する
センサ出力）を示す図である。

【図５】画像濃度センサにより階調パターンのトナー付
着量（画像濃度）を検出して目標トナー付着量（目標画
像濃度）となるように階調補正を行う方法の説明図であ
る。

【図６】画像濃度センサと表面電位計の検出値から階調
パターンのトナー付着量（画像濃度）を推定して目標ト
ナー付着量（目標画像濃度）になるように階調補正を行
う方法の説明図である。

【図７】ファジイ推論により作像条件の制御量を求める
作像条件決定手段の例を示す図である。

【図８】作像条件の一つである電位テーブルの一例を示
す図である。

【図９】ファジイ推論手段によるファジイ推論の一例を
示す図である。

【図１０】図９のファジイ推論手段の規則記憶手段に記
憶されたファジイルールを示す図である。

【図１１】図９のファジイ推論手段の関数記憶手段に記
憶されたメンバーシップ関数を示す図である。

【図１２】ファジイ推論手段によるファジイ推論の別の
例を示す図である。

【図１３】図１２のファジイ推論手段の規則記憶手段に
記憶されたファジイルールを示す図である。

【図１４】図１２のファジイ推論手段の関数記憶手段に
記憶されたメンバーシップ関数を示す図である。

【図１５】ファジイ推論手段を２段階に構成してファジ
イ推論を行う場合の前段のファジイ推論手段の例を示す
図である。

【図１６】図１５のファジイ推論手段の規則記憶手段に
記憶されたファジイルールを示す図である。

【図１７】図１５のファジイ推論手段の関数記憶手段に
記憶されたメンバーシップ関数を示す図である。

【図１８】図１５のファジイ推論手段に続く、後段のフ
ァジイ推論手段の例を示す図である。

【図１９】図１８のファジイ推論手段の規則記憶手段に
記憶されたファジイルールを示す図である。

【図２０】図１８のファジイ推論手段の関数記憶手段に
記憶されたメンバーシップ関数を示す図である。

【図２１】本発明の実施例を示す図であって、請求項３
記載の像形成装置の作像制御系の構成を示すブロック図
である。

【図２２】本発明の実施例を示す図であって、請求項４
記載の像形成装置の作像制御系の構成を示すブロック図
である。

【図２３】図２１または図２２に示す作像制御系の作像
制御部の構成を示すブロック図である。

【図２４】図２１または図２２に示す作像制御系を備え
た像形成装置の画像形成部の構成を示す構成説明図であ
る。

【図２５】階調パターンのポテンシャル（表面電位）と
画像濃度（トナー付着量）の関係（現像特性）、及び書
込値（階調パターン信号）とポテンシャルの関係（潜像
特性）から感光体上のトナー付着量を推定し、目標トナ
ー付着量（目標画像濃度）になるように階調補正を行う
方法の説明図である。

【図２６】感光体表面電位の経時特性を示す図である。

【図２７】感光体表面電位の帯電電位特性を示す図であ
る。

【図２８】感光体への書き込み値とトナー付着量の関係
がトナー濃度（ＴＣ）により変化する関係を示す図であ
る。

【図２９】書き込み値とトナー付着量の関係がトナー帯
電量（Ｑ／Ｍ）により変化する関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電器 ３ 表面電位計 ４ 現像部 ４Ｙ イエロー（Ｙ）現像器 ４Ｍ マゼンタ（Ｍ）現像器 ４Ｃ シアン（Ｃ）現像器 ４Ｋ 黒（Ｋ）現像器 ５ トナー濃度センサ ６ 画像濃度センサ ６ａ 光照射手段（ＬＥＤ等） ６ｂ 光学検知素子（ホトトランジスタ等） ７ 中間転写ベルト ８ 感光体クリーナー ９ 除電器 １０ 転写部 １１ 分離部 １２ 定着ローラ １３ ベルトクリーナー

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作像条件を決定する作像条件決定手段と、
   画像信号の階調を補正する階調補正手段と、像形成毎に
   階調パターンのパターン信号を変更して非画像領域に階
   調パターンを生成する階調パターン生成手段と、前記階
   調補正手段または階調パターン生成手段の出力信号に基
   づいて像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前
   記階調パターンの潜像の表面電位を検出する表面電位検
   出手段と、前記潜像を可視化する現像手段と、像担持体
   上または転写体上の可視像に光を照射する光照射手段
   と、前記光照射手段で可視像に光を照射した反射光量を
   光学検知素子で検出して画像濃度を検出する画像濃度検
   出手段と、前記光学検知素子の感度が低下する領域では
   前記画像濃度検出手段と前記表面電位検出手段で画像濃
   度を推定する画像濃度推定手段と、階調パターンの画像
   濃度を前記画像濃度推定手段で推定して目標画像濃度に
   なるように前記階調補正手段の補正量を変更する階調補
   正情報変更手段を有することを特徴とする像形成装置。
2. 【請求項２】作像条件を決定する作像条件決定手段と、
   画像信号の階調を補正する階調補正手段と、階調パター
   ン信号を生成して非画像領域に階調パターンを生成する
   階調パターン生成手段と、前記階調補正手段の出力信号
   または階調パターン生成手段の出力信号に応じて像担持
   体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記階調パター
   ンの潜像の表面電位を検出する表面電位検出手段と、前
   記潜像を可視化する現像手段と、像担持体上の可視像に
   光を照射する光照射手段と、前記光照射手段で可視像に
   光を照射した反射光量を光学検知素子で検出して画像濃
   度を検出する画像濃度検出手段と、前記表面電位検出手
   段の出力である表面電位と前記画像濃度検出手段の出力
   である画像濃度から表面電位に対する画像濃度を推定す
   る画像濃度推定手段１と、前記階調パターン信号と前記
   表面電位検出手段の出力である表面電位とから潜像特性
   を推定する潜像特性推定手段と、前記潜像特性推定手段
   と画像濃度推定手段１とから階調パターン信号と画像濃
   度の関係を推定する画像濃度推定手段２と、目標画像濃
   度を記憶する目標画像濃度記憶手段と、前記画像濃度推
   定手段２と前記目標画像濃度記憶手段とから目標画像濃
   度になるように前記階調補正手段の補正量を変更する階
   調補正情報変更手段を有することを特徴とする像形成装
   置。
3. 【請求項３】作像条件を決定する作像条件決定手段と、
   画像信号の階調を補正する階調補正手段と、階調パター
   ン信号を生成して非画像領域に階調パターンを生成する
   階調パターン生成手段と、前記階調補正手段の出力信号
   と階調パターン生成手段の出力信号とを選択する選択手
   段と、前記選択手段の出力信号を中間調処理する中間調
   処理手段と、前記中間調処理手段の出力に応じて像担持
   体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記階調パター
   ンの潜像の表面電位を検出する表面電位検出手段と、前
   記潜像を可視化する現像手段と、像担持体上の可視像に
   光を照射する光照射手段と、前記光照射手段で可視像に
   光を照射した反射光量を光学検知素子で検出して画像濃
   度を検出する画像濃度検出手段と、前記表面電位検出手
   段の出力である表面電位と前記画像濃度検出手段の出力
   である画像濃度とから表面電位に対する画像濃度を推定
   する画像濃度推定手段１と、前記階調パターン信号と前
   記表面電位検出手段の出力である表面電位とから潜像特
   性を推定する潜像特性推定手段と、前記潜像特性推定手
   段と画像濃度推定手段１とから階調パターン信号と画像
   濃度の関係を推定する画像濃度推定手段２と、目標画像
   濃度を記憶する目標画像濃度記憶手段と、前記画像濃度
   推定手段２と前記目標画像濃度記憶手段とから目標画像
   濃度になるように前記階調補正手段の補正量を変更する
   階調補正情報変更手段を有することを特徴とする像形成
   装置。
4. 【請求項４】作像条件を決定する作像条件決定手段と、
   画像信号を中間調処理する中間調処理手段と、前記中間
   調処理手段の出力の階調を補正する階調補正手段と、階
   調パターン信号を生成して非画像領域に階調パターンを
   生成する階調パターン生成手段と、前記階調補正手段の
   出力信号と階調パターン生成手段の出力信号とを選択す
   る選択手段と、前記選択手段の出力信号に応じて像担持
   体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記階調パター
   ンの潜像の表面電位を検出する表面電位検出手段と、前
   記潜像を可視化する現像手段と、像担持体上の可視像に
   光を照射する光照射手段と、前記光照射手段で可視像に
   光を照射した反射光量を光学検知素子で検出して画像濃
   度を検出する画像濃度検出手段と、前記表面電位検出手
   段の出力である表面電位と前記画像濃度検出手段の出力
   である画像濃度とから表面電位に対する画像濃度を推定
   する画像濃度推定手段１と、前記階調パターン信号と前
   記表面電位検出手段の出力である表面電位とから潜像特
   性を推定する潜像特性推定手段と、前記潜像特性推定手
   段と画像濃度推定手段１とから階調パターン信号と画像
   濃度の関係を推定する画像濃度推定手段２と、目標画像
   濃度を記憶する目標画像濃度記憶手段と、前記画像濃度
   推定手段２と前記目標画像濃度記憶手段とから目標画像
   濃度になるように前記階調補正手段の補正量を変更する
   階調補正情報変更手段を有することを特徴とする像形成
   装置。
5. 【請求項５】前記画像濃度推定手段において、画像濃度
   検出手段の出力が閾値以下のときに、光学検知素子の感
   度が低下する領域／感度が良好な領域を判断することを
   特徴とする請求項１記載の像形成装置。
6. 【請求項６】前記画像濃度推定手段において、前記階調
   パターンにおける表面電位（Ｖs）と画像濃度（ＩＤ）
   の関係は、 ＩＤ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ、ｂは定数） または、現像バイアスのＤＣ成分ＶDCとして、 ＩＤ＝ａ×（Ｖs−ＶDC）＋ｂ （但し、ａ、ｂは定
   数） の関係式から成立つことを特徴とする請求項１記載の像
   形成装置。
7. 【請求項７】前記の表面電位と画像濃度との関係式は最
   小二乗法により求めることを特徴とする請求項１または
   ６記載の像形成装置。
8. 【請求項８】前記画像濃度推定手段において、高濃度の
   階調パターンの表面電位は、低濃度部の表面電位から推
   定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】前記の階調補正手段はルックアップテーブ
   ル（ＬＵＴ）とすることを特徴とする請求項１記載の像
   形成装置。
10. 【請求項１０】前記階調補正情報変更手段において、目
    標画像濃度は外部装置から設定可能とすることを特徴と
    する請求項１記載の像形成装置。
11. 【請求項１１】前記階調補正情報変更手段において、階
    調補正情報により補正しても目標画像濃度に近くならな
    ければ作像条件を変更する、または作像不可能であるこ
    とを表示することを特徴とする請求項１記載の像形成装
    置。
12. 【請求項１２】前記作像条件決定手段は、温度、湿度、
    トナー濃度、装置の累積像形成枚数の少なくとも一つか
    ら作像条件を決定することを特徴とする請求項１記載の
    像形成装置。
13. 【請求項１３】前記作像条件決定手段は、温度、湿度、
    トナー濃度、装置の累積像形成枚数の少なくとも一つを
    検出する状態量検出手段と、前記状態量と作像条件の制
    御量とを関係づける少なくとも一つの規則を記憶した規
    則記憶手段と、前記状態量と作像条件の制御量とに関し
    てそれぞれ複数のファジイ集合で表現した複数のメンバ
    ーシップ関数を記憶した関数記憶手段と、前記状態量が
    前記複数のメンバーシップ関数によっていずれのファジ
    イ集合にどの程度含まれるかを求め、当該求めた結果を
    用いて、前記各規則に従って最も可能性の高い作像条件
    の制御量をファジイ推論するファジイ推論手段とを有す
    ることを特徴とする請求項１記載の像形成装置。
14. 【請求項１４】前記作像条件決定手段は、温度、湿度、
    トナー濃度、装置の累積像形成枚数の少なくとも一つを
    検出する状態量検出手段と、前記状態量の変化量（状態
    変化量）を検出する状態変化量検出手段と、前記状態
    量、状態変化量と作像条件の制御量とを関係づける少な
    くとも一つの規則を記憶した規則記憶手段と、前記状態
    量、状態変化量と作像条件の変化量とに関してそれぞれ
    複数のファジイ集合で表現した複数のメンバーシップ関
    数を記憶した関数記憶手段と、前記状態量、状態変化量
    が前記複数のメンバーシップ関数によっていずれのファ
    ジイ集合にどの程度含まれるかを求め、当該求めた結果
    を用いて、前記各規則に従って最も可能性の高い作像条
    件の制御量をファジイ推論するファジイ推論手段とを有
    することを特徴とする請求項１記載の像形成装置。
15. 【請求項１５】前記作像条件は、帯電電位、現像バイア
    ス、露光量、転写バイアスのうちの少なくとも一つとす
    ることを特徴とする請求項１記載の像形成装置。
16. 【請求項１６】前記階調パターン生成手段は、像形成ご
    とに階調パターン信号を変更することを特徴とする請求
    項２，３または４記載の像形成装置。
17. 【請求項１７】前記階調パターン生成手段は、像形成前
    あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
    （Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各階調のパッチを形
    成する（例：像形成→０／２５６階調のＹＭＣＫのパッ
    チを形成→像形成１／２５６階調のＹＭＣＫのパッチを
    形成→像形成→・・・）ことを特徴とする請求項１６記
    載の像形成装置。
18. 【請求項１８】前記階調パターン生成手段は、像形成前
    あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
    （Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のパッチを形
    成する（例：像形成→０〜２５５階調のＹパッチを形成
    →像形成→０〜２５５階調のＭパッチを形成→像形成→
    ・・・）ことを特徴とする請求項１６記載の像形成装
    置。
19. 【請求項１９】前記階調パターン生成手段は、像形成前
    あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
    （Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全階調のうちの幾つ
    かのパッチを形成する（例：像形成→０階調のＹＭＣＫ
    のパッチを形成→像形成→５０階調のＹＭＣＫのパッチ
    を形成→像形成→１００階調のＹＭＣＫのパッチを形成
    →像形成→・・・）ことを特徴とする請求項１６記載の
    像形成装置。
20. 【請求項２０】前記階調パターン生成手段は、像形成前
    あるいは像形成間に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
    （Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）それぞれの階調のう
    ち、幾つかのパッチを形成する（例：像形成→０、５
    ０、１００、１５０階調のＹのパッチを形成→像形成→
    ０、５０、１００、１５０階調のＭのパッチを形成→像
    形成→・・・）ことを特徴とする請求項１６記載の像形
    成装置。
21. 【請求項２１】前記中間調処理手段はディザ処理手段と
    することを特徴とする請求項３または４記載の像形成装
    置。
22. 【請求項２２】前記中間調処理手段は多値誤差拡散手段
    とすることを特徴とする請求項３または４記載の像形成
    装置。
23. 【請求項２３】前記画像濃度推定手段１において、前記
    階調パターンにおける表面電位（Ｖs）と画像濃度（Ｉ
    Ｄ）の関係は、 ＩＤ＝ａ×Ｖs＋ｂ （但し、ａ、ｂは定数） または、現像バイアスのＤＣ成分ＶDCとして、 ＩＤ＝ａ×（Ｖs−ＶDC）＋ｂ （但し、ａ、ｂは定
    数） の関係式から成立つ折線により近似することを特徴とす
    る請求項２，３または４記載の像形成装置。
24. 【請求項２４】前記の表面電位と画像濃度との関係式は
    最小二乗法により求めることを特徴とする請求項２３記
    載の像形成装置。
25. 【請求項２５】前記画像濃度推定手段１において、前記
    光学検知素子の感度が低下する領域では、折線の傾きが
    最大である直線で推定することを特徴とする請求項２，
    ３または４記載の像形成装置。
26. 【請求項２６】前記画像濃度推定手段１において、折線
    の傾きが最大である直線は、画像濃度または表面電位が
    ある閾値以上であることを特徴とする請求項２，３，４
    または２５記載の像形成装置。
27. 【請求項２７】前記画像濃度推定手段２において、階調
    パターン信号と画像濃度の関係を演算により近似するこ
    とを特徴とする請求項２，３または４記載の像形成装
    置。
28. 【請求項２８】前記近似は、折線により近似することを
    特徴とする請求項２７記載の像形成装置。
29. 【請求項２９】前記近似は、最小二乗法またはスプライ
    ンあるいはベジェ曲線とすることを特徴とする請求項２
    ７記載の像形成装置。
30. 【請求項３０】前記目標画像濃度記憶手段において、目
    標画像濃度は外部装置から通信により設定可能とするこ
    とを特徴とする請求項２，３または４記載の像形成装
    置。
31. 【請求項３１】前記階調補正情報変更手段において、階
    調補正情報により補正しても目標画像濃度に近くならな
    ければ作像条件を変更することを特徴とする請求項２，
    ３または４記載の像形成装置。
32. 【請求項３２】作像条件変更後の表面電位と画像濃度と
    の関係を作像条件変更前後の帯電電位の比で補正する画
    像濃度推定手段１とすることを特徴とする請求項３１記
    載の像形成装置。
33. 【請求項３３】作像条件変更後の表面電位と画像濃度と
    の関係を作像条件変更前後の表面電位の比で補正する画
    像濃度推定手段１とすることを特徴とする請求項３１記
    載の像形成装置。
34. 【請求項３４】前記階調補正情報変更手段において、階
    調補正情報により補正しても目標画像濃度に近くならな
    ければ、作像不可能である情報を表示、または外部装置
    と通信して伝達することを特徴とする請求項２，３また
    は４記載の像形成装置。