CN1323332C - 图像形成装置及图像形成方法 - Google Patents

Abstract

一种图像形成装置及图像形成方法。其中，用于求装置灰度特性的灰度补丁图像Ip的灰度等级是从最大灰度等级(等级255)到最小灰度等级(等级0)逐渐变化的，而灰度补丁图像Ip可以为下面任一种：(a)灰度等级连续且相同变化的调色剂图像，(b)灰度等级以比补丁传感器的检测区域宽度还窄的间隔来阶梯状变化的调色剂图像。如果对这种灰度补丁图像Ip进行浓度检测，则补丁传感器的检测区域的两端部分的图像浓度由于平均化而被抵消，可得到大体上只与其中央部分的图像浓度相对应的结果。通过以短时间且较少的调色剂消耗量、并且以高精度进行灰度校正，就稳定地形成画质良好的调色剂图像。

Description

图像形成装置及图像形成方法

技术领域

本发明涉及一种根据形成的补丁图像的浓度来设定灰度校正信息的图像形成装置及图像形成方法。

背景技术

作为打印机、复印机及传真装置等的图像形成装置，例如一直以来已知，根据主计算机或扫描仪发送来的图像信号而使半导体激光器的发光时间发生改变来进行灰度记录的装置。在此装置中，按图像信号将各像素RGB的灰度数据变换成调色剂颜色CMYK的灰度数据。然后，对于各CMYK的灰度数据，参照存储在装置内所设的非易失性存储器中的灰度校正表并根据图像形成装置的伽玛特性(gamma characteristic)  (即，输入图像信息显示的浓度值和输出图像对应浓度值之间的关系)实施校正。此后，基于其校正灰度数据进行图像形成。即，在此图像形成装置中，对于各CMYK，将显示与输入灰度等级相对应的校正灰度等级的灰度校正表作为灰度校正信息而存储在存储器中，使用该灰度校正表校正各CMYK的灰度数据之后，通过使用该校正灰度数据来以较高的灰度形成图像。

但是，在这种图像形成装置中，由于温度或湿度等环境或时效变化等引起装置的特性、特别是伽玛特性发生变化，其结果，有时灰度特性显著下降。此现象在非磁性单一成分的显影方式中特别明显。因此，以往公开了一种通过对应于这种特性变化对灰度校正表进行校正而得到优良的灰度特性的技术(以下称为“灰度校正技术”)。此技术在试验上形成具有相互不同的灰度等级的多个补丁图像(patch image)的同时，检测各灰度等级的补丁图像浓度，从该检测结果求图像形成装置的伽玛特性，根据其结果进行灰度校正表的校正。

在这种灰度校正技术中，为了精度更高地进行灰度校正表的校正，需要以尽量多的灰度等级形成补丁图像并更加正确地把握装置的伽玛特性。另一方面，为了高精度地检测各灰度等级下的补丁图像浓度，对于检测图像浓度的浓度传感器的检测点的尺寸，必须形成具有足够大尺寸的补丁图像。因此，如果使形成补丁图像的灰度等级数增多，则自然会导致处理时间变长以及调色剂消耗量增多的问题。

与此相反，如果减小各灰度等级下的补丁图像的面积，则可减少处理时间以及调色剂消耗量。此时，需要进一步缩小检测点的高分辨率浓度传感器。但是这种高分辨率的浓度传感器成本很高。不光如此，由于将检测点变小，小的图像缺陷或噪声等对检测结果产生的影响加大，有时反而使检测精度降低。再者，为了使用浓度传感器真正检测小尺寸的补丁图像的浓度，需要复杂的控制来高精度地进行补丁图像和浓度传感器的位置重合，这仍然会导致成本上升。

因此，在现有的灰度校正技术中，为了减少处理时间以及调色剂消耗量并取得灰度校正信息，一般如下来进行。即，在多级(例如256级)的灰度等级中只用几级代表性地形成图像，用适当的函数在它们中间进行插值来推断伽玛特性。但是，近年来用户对高品质的图象的要求提高了，上述的现有技术有时不一定能得到具有充分精度的灰度校正表，从而无法充分适应用户的要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种图像形成装置及图像形成方法，使得通过用短的时间且调色剂消耗量少、并且以高精度进行灰度校正，来稳定地形成图像品质良好的调色剂图像。

为实现所述目的，在本发明中，作为灰度补丁图像，形成其灰度等级单调且连续地，或在以比浓度检测部件的检测区域的宽度还窄的间隔内阶梯状变化的图像。因此，浓度检测部件的检测结果在该检测区域内被平均化，成为反映检测区域的大约中央部分的图像浓度。也就是说，可以高精度地检测比浓度检测部件的分辨率小的区域的图像浓度，所以能够减小用于进行灰度校正的灰度补丁图像的面积、减少调色剂消耗量及处理时间。

此外，通过使用这样求出的灰度校正信息进行灰度校正的色调图像信号来进行图像形成，就可以稳定地形成画质良好的调色剂图像。

附图说明

图1是本发明的图像形成装置的一个实施例图。

图2是图1的图像形成装置的电气结构方框图。

图3A以及图3B是表示灰度补丁图像的图。

图4是补丁传感器的检测区域的示例图。

图5是灰度等级连续变化的灰度补丁图像中的浓度检测的原理图。

图6是多个检测区域的示意图。

图7是引擎部分的灰度特性及其校正特性的示例图。

图8是灰度等级阶梯状变化的灰度补丁图像中的浓度检测的原理图。

具体实施方式

图1是本发明的图像形成装置一个实施例图。此外，图2是图1的图像形成装置的电气结构方框图。此图像形成装置是一种重叠黄(Y)、青(C)、品红(M)、黑(K)这4色的调色剂并形成全彩色图像，或只用黑(K)调色剂形成单色图像的装置。在此图像形成装置中，如果从主计算机100等外部装置向控制单元1的主控制器11提供图像信号，则引擎控制器12对应于来自此主控制器11的指令来控制引擎部分EG的各部分，在复写纸、转印纸或者OHP所用的透明薄片等的薄片S上形成与图像信号对应的图像。

在此引擎部分EG中，对于装置主体6可自由地装卸七个单元为：(a)感光体单元2；(b)黄显影单元(以下称为“Y显影单元”)3Y；(c)品红显影单元(以下称为“M显影单元”)3M；(d)青显影单元(以下称为“C显影单元”)3C；(e)黑显影单元(以下称为“显影单元”K)3K；(f)中间转印单元4以及(g)定影单元5。如图1所示，感光体单元2的感光体21沿图1的箭头方向D1旋转。然后，在所有的单元2、3Y、3M、3C、3K、4、5被安装在装置主体6上的状态下，在感光体周围沿其旋转方向D1，分别配置有充电部分22、由内置了非磁性单一成分调色剂的显影单元3Y、3M、3C、3K构成的旋转显影部分3以及清洁部分23。

七个单元2、3Y、3M、3C、3K、4、5中在感光体单元2内容纳有感光体21、充电部分22以及清洁部分23，它们对于装置主体6可一体地进行自由装卸。在充电部分22上由图示省略了的带电偏压发生部分施加带电偏压，使感光体21的外周面均匀地带电。此外，在此感光体单元2上，在感光体21的旋转方向D1上的充电部分22的上游侧设置有清洁部分23，将一次转印后残留附着在感光体21外周面上的调色剂剥离。这样来进行感光体21的表面清洁。

通过充电部分22从曝光单元8向带电的感光体21的外周面照射光束L。此曝光单元8，如图2所示，与设置在引擎控制器12上的激光驱动器121进行电连接。然后，按照来自此激光驱动器的驱动信号控制曝光单元8，向感光体21照射光束L。在此图像形成装置中，主控制器11根据主计算机100提供的图像信号来确定与各个像素灰度数据对应的驱动脉冲宽度，把该驱动信号送给引擎控制器12的激光驱动器121。这样，在感光体21上形成与图像信号对应的静电潜像。

这样形成的静电潜像由旋转显影部分3而被调色剂显影。在此旋转显影部分3中，在轴中心处可自由旋转地配置有黄色的显影单元3Y、青色的显影单元3C、品红的显影单元3M、以及黑色的显影单元3K。然后，这些显影单元3Y、3M、3C、3K在被移动定位到预定的多个位置上，同时，相对于感光体21而被有选择地定位在显影位置上。在图1中将用于黄色的显影单元3Y定位在显影位置上，在此定位状态下将设置在显影单元3Y中的显影辊31和感光体21对向配置。此外，对于其他的显像单元3M、3C、3K也和显像单元3Y完全一样，通过向显影单元的显影位置进行定位而使得设置在各显影单元中的显影辊31和感光体21对向配置。

此外，在定位到显影位置上的显影单元中，储存在单元壳体内的调色剂一边被显影辊31承载一边被运送到显影位置。然后，当对显影辊31施加规定的显影偏压，则被选择定位在显影位置上的单元壳体内的调色剂就从显影辊31向感光体21移动来显影静电潜像。这样，在感光体21的表面上就形成选定颜色的调色剂图像。

如上所述在显影部分3中被显影的调色剂图像，在一次转印区域TR1中被一次转印到中间转印单元4的中间转印带41上。中间转印单元4具有架设在多个辊上的中间转印带41，和旋转驱动中间转印带41的驱动部分(图中已省略)。在薄片S上转印彩色图像时，使感光体21上形成的各色调色剂图像在中间转印带41上重合来形成彩色图像。此外，在薄片S上转印单色图像时，只将感光体21上形成的黑色调色剂图像转印到中间转印带41上来形成单色图像。

此外，在本实施例的图像形成装置中，为了检测补丁图像的浓度，与架设中间转印带41的一个辊相对向而配有补丁传感器PS。即，在此实施例中，中间转印带41作为本发明的“载像体”而发挥功能。

将这样在中间转印带41上形成的图像在规定的二次转印区域TR2中二次转印到从盒9取出的薄片S上。然后，将转印了调色剂图像的薄片S导入到内置了加热器(图中已省略)的定影单元5中，在这里通过加热并施加压力使调色剂定影在薄片S上。这样形成有图像的薄片S被运送到装置主体6上面所设的排出托盘部分。

接着，参照图2对图1中图像形成装置的电气结构及图像形成动作(普通印刷模式及灰度校正模式)进行说明。主控制器11由CPU、RAM、ROM和逻辑电路等构成，配有色变换部分111、灰度校正部分112、半色调化部分113、脉冲调制部分114、灰度校正表115以及校正表运算部分116等的功能块。此外，引擎控制器12也由CPU、RAM、ROM和逻辑电路等构成，在上述的激光驱动器121之外还具有根据补丁传感器PS的检测结果显示引擎部分EG的伽玛特性的灰度特性检测部分123。

在从主计算机100得到图像信号的引擎控制器11中，色变换部分111将表示对应于该图像信号的图像内各像素RGB成分的灰度等级的RGB灰度数据，转换成表示对应的CMYK成分的灰度等级的CMYK灰度数据。在此色变换部分111中，输入RGB灰度数据例如每一像素每一颜色成分为8字节(即表示256级)，输出CMYK灰度数据每一像素每一颜色也同样为8字节(即表示256级)。从色变换部分111输出的CMYK灰度数据被输入到灰度校正部分112中。

此灰度校正部分112对从色变换部分111输入的各像素CMYK灰度数据进行灰度校正。即，灰度校正部分112参照非易失性存储器中预存的灰度校正表115，并按照该灰度校正表115，将来自色变换部分111的各像素的输入CMYK灰度数据转换成表示校正后的灰度等级的校正CMYK灰度数据。此灰度校正的目的在于补偿上述那种构成的引擎部分EG的伽玛特性变化，将此图像形成装置的整体伽玛特性始终维持在理想的状态。

这样校正的校正CMYK灰度数据被输入到半色调化部分113中。此半色调化部分113通过误差扩散法、抖动(dither)法、屏蔽法(screenmethod)等的半色调化处理，将每一像素每一颜色8字节的半色调化CMYK灰度数据输入到脉冲调制部分114中。

此脉冲调制部分114中输入的半色调化后的CMYK灰度数据，示出了使各像素所应附带的CMYK各色调色剂点的尺寸及其排列。接受到这种数据的脉冲调制部分114利用其半色调化CMYK灰度数据生成用于脉宽调制引擎部分EG的CMYK各色图像的曝光激光脉冲的视频信号，通过图示省略的视频接口输出给引擎控制器12。然后，收到此视频信号的激光驱动器121开/关控制曝光单元8的半导体激光器在感光体21上形成具有各色成分的静电潜像。这样就进行普通印刷(普通印刷模式)。

此外，在此图像形成装置中，除上述的普通印刷模式之外，例如还有灰度校正模式，即，在电源刚接通后等的适当时刻来执行，形成用于灰度校正的补丁图像、变更设定灰度校正表。在此灰度校正模式中，对各调色剂颜色按以下的顺序进行灰度校正表的更新。1.为测定伽玛特性而由引擎部分EG在中间转印带41上形成预先准备的用于灰度校正的灰度补丁图像；2.补丁传感器PS读取各灰度补丁图像的图像浓度；3.灰度特性检测部分123生成根据来自补丁传感器PS的信号对应各灰度补丁图像的灰度等级及检测出的图像浓度的灰度特性(引擎部分EG的伽玛特性)，并输出给主控制器11的校正表运算部分116。

再者，在本实施例中，灰度补丁图像的数据被编程到主控制器11的例如ROM等中，通过根据此图像数据进行上述的图像形成动作，从而在中间转印带41的表面上形成规定图案的灰度补丁图像。

图3A及图3B是灰度补丁图像的示意图。如图3A所示，此实施例中的灰度补丁图像Ip是在中间转印带41的移动方向D2上延伸的长方形。然后，使得该灰度等级不相同，而沿移动方向D2从最大等级(等级255)到最小等级(等级0)这样逐渐变化来形成。此灰度等级的变化无论是图3A中的连续且相同的变化，还是图3B所示的阶梯状变化都可以。如此，在此实施例中，沿中间转印带41的移动方向D2的方向相当于本发明中的“规定方向”。

对于如此形成的灰度补丁图像Ip，由补丁传感器PS检测其图像浓度。此补丁传感器PS，例如由反射型的光传感器(photo sensor)构成，向中间转印带41的表面照射光，同时，接受从该照射区域内规定的检测区域反射的光来检测其光量。由于此反射光量根据中间转印带上附着的调色剂量的不同而变化，所以可通过这样检测反射光量求得图像浓度。如此，在此实施例中，补丁传感器PS就作为本发明的“浓度检测部件”来发挥作用。

图4是补丁传感器检测区域的示例图。补丁传感器PS接受从中间转印带41表面内检测区域DR的各位置反射的光，输出按照其光量的电压。检测区域DR的形状由补丁传感器PS的结构确定，但是在此以图4所示的直径为d的圆形来进行说明。此外，例如也可以是椭圆形或矩形，但是为了提高检测精度，最好是采用如图4所示的、对称于其中心线(X＝X0)的形状。

此检测区域DR内的各位置上的灵敏度，一般来讲，例如如图4的高斯曲线所示，在检测区域DR的中央部分高，越到周边部分就越低。但是在这里为了容易理解，如曲线b所示，对补丁传感器PS在其检测区域DR内具有相同的灵敏度的情况来进行说明，对于灵敏度不一样的情况在后面研究。

首先，如图3A所示，参照图5及图6对于利用灰度等级连续变化的灰度补丁图像进行灰度校正的情况进行说明。图5是灰度等级连续变化的灰度补丁图像的浓度检测的原理示意图。而图6是多个检测区域的图。在此灰度补丁图像Ip中，与灰度等级沿中间转印带41的移动方向D2连续变化情况相对应，如图5所示，其图像浓度由于方向D2中位置X的不同而不同。

用补丁传感器PS接受的光量是将检测区域DR内的微小面积ds射出的光量通过对检测区域DR进行积分而得到的。于是，从该积分值求出的检测区域DR中灰度补丁图像Ip的图像浓度就表示该图区域DR中的平均图像浓度。即，此补丁传感器PS不能判别比检测区域DR小的尺寸上的细小浓度变化，在该意义上检测区域DR的尺寸相当于补丁传感器PS的分辨率。

如前所述，检测区域DR内灰度补丁图像Ip的图像浓度连续并且相同地变化。因此，对于方向D2上检测区域DR中央部分(X＝X0)的图像浓度，在其上游侧(图5中的左侧)上图像浓度逐渐减少，而在其下游侧(图5中的右侧)上图像浓度逐渐增加。此检测区域DR上的平均的图像浓度与方向D2上的该区域DR中央部分(X＝X0)的灰度补丁图像Ip的图像浓度TID(X0)大体相等。这是由于在夹着中央部分的高浓度侧区域(图5中的右侧)和低浓度侧区域(图5中的左侧)之间，来自中央部分的图像浓度的差别相互抵消的缘故。即，这样求得的图像浓度，尽管该检测区域DR内的灰度等级发生变化，但是可以表示对应其中央部分即位置X＝X0的一个灰度等级上的图像浓度。

在现有的图像形成装置中，为了求出一个灰度等级上的图像浓度，需要形成比检测区域DR大、并且灰度等级相同的补丁图像。要求出多灰度的图像浓度就不得不形成多个这样的补丁图像，这就导致了调色剂消耗量或处理时间的增加这样的问题。并且在现有技术中，为避免这样的问题，从以几个离散的灰度等级有代表地形成的补丁图像的图像浓度来推断灰度特性，但这也存在实测的样本数量少，检测不出其中细小的浓度变化，并且也做不到以足够的精度进行校正。

另一方面，如复印机或具有扫描功能的图像形成装置那样，在必须配备高分辨率读取传感器以便将得到的原稿生成图像信号的图像形成装置中，可以认为此读取传感器是作为补丁传感器来使用的。

例如，在日本专利特开平6-311365号公报中叙述了一种在记录纸上打印灰度连续变化的测试图案，由CCD线性传感器(CCD 1ine sensor)读取该测试图案的图像浓度来提供给装置的灰度校正的图像输入输出装置。但是，此装置中的灰度校正处理，是将印有测试图案的记录纸取出并置于原稿台上，而用户用规定的键开始读取这样的操作为前提的。即，设置补丁传感器PS并如后所述只在装置内部进行灰度校正处理的本发明的图像形成装置及图像形成方法，在结构上是存在较大的不同。

此外，根据同号公报的宗旨，由于CCD线性传感器在原稿读取上具有必要的分辨率，所以作为前提可理解为用CCD线性传感器的一个像素读取的范围内测试图案的灰度等级是不变化的。即，在同号公报中，对于用CCD线性传感器的一个像素读取的范围内含有多个灰度等级的测试图案，关于怎样去求各灰度等级各自的浓度数据并没有任何的叙述或提示。因此，应该说不只是没认识到所述现有技术的灰度校正技术的问题，而在传感器的分辨率以上的长度上需要具有均匀灰度等级的测试图案这方面，与现有技术的装置也没什么不同。

对此，在本实施例的图像形成装置中，如上所述，可以使用在与补丁传感器PS的分辨率对应的检测区域DR内含有多个灰度等级的补丁图像Ip。因此，即使各灰度等级各自不形成大的补丁图像，也可以高精度地求出各个灰度等级上的图像浓度。此外，无论将检测区域DR设置在该灰度等级连续且相同变化的灰度补丁图像Ip内的何处，则补丁传感器PS的检测结果都可表示对应该检测区域DR的中央部分的灰度等级的图像浓度。因此，通过将检测区域DR在所述灰度补丁图像Ip内设置在适当的位置进行浓度检测，就可求出任意灰度等级上的图像浓度。因此，通过在一个灰度补丁图像Ip内改变检测区域DR的位置并同时重复进行必要次数的浓度检测，就能以任意样本数得到引擎部分EG的灰度特性的实测值。

在本实施例的装置中，为了求得更平滑的灰度特性进行精细的灰度校正，尽量使样本的数量增多。即，如图6所示，在灰度补丁图像Ip内的中间转印带41的运送方向D2上对位置相互不同的多个位置进行浓度检测，并且使得对应各位值的检测区域DR中相互邻接各检测区域DR的一部分相互重叠。由此，就能够不会忽略与灰度等级变化像对应的灰度补丁图像Ip的浓度变化而精细地进行检测。所以根据这样实测的灰度特性就可进行更高精度的校正。

再者，在此装置中，灰度补丁图像Ip伴随着中间转印带41的旋转运动依次通过补丁传感器PS的下面。然后，灰度特性检测部分123通过与该定时同步对来自补丁传感器PS的输出进行采样来进行浓度检测。因此，通过按中间转印带41的移动速度适当确定其采样周期，就能得到以规定的间距得到必要数量的采样数据。

图7是引擎部分的灰度特性及其校正特性的示例图。如果将如上所述在灰度补丁图像Ip的各点上检测的图像浓度的检测结果与该灰度等级相对应进行绘图，例如如图7的曲线a所示，就得到表示此装置灰度特性的曲线。此实测的灰度特性，由于装置的个体差别，随时间变化或周围环境的变化等，有时与期望的理想灰度特性(例如图7所示的曲线b)不一致。因此，例如如图7的曲线c所示，通过将基于实测所述灰度特性的反特性实施灰度校正，就可形成忠实再现输入图像信号的灰度特性的图像。

具体地讲，校正表运算部分116根据来自色调特性检测部分123的灰度特性来计算用于补偿实测的引擎部分EG的灰度特性并得到理想的灰度特性的灰度校正表数据，将灰度校正表115的内容更新为其计算结果。这样就变更设定灰度校正表115(灰度校正模式)。

然后，在以后的图像形成动作中，通过一边参照这样更新的灰度校正表115一边校正来自色变换部分111的各像素的输入CMYK灰度数据来根据该校正CMYK灰度数据进行图像形成，就可形成灰度特性优异的高画质的图像。此外，通过这样随时更新灰度校正表115，可以与随时间变化的引擎部分EG的伽玛特性相对应而始终进行理想的灰度校正、进行画质稳定的图像形成。

接着，如图3B所示，对于使用灰度等级阶梯状变化的灰度补丁图像进行灰度校正时，参照图8进行说明。图8是灰度等级阶梯状变化的灰度补丁图像的浓度检测的原理图。此时，灰度补丁图像Ip，如图8所示，可看作是将用相互不同的灰度等级形成的(从而相互图像浓度不同)多个单色调调色剂图像Is沿中间转印带41的移动方向D2无缝地排列而形成的。在方向D2上各单灰度调色剂图像Is的宽度w比检测区域DR的宽度d小，因此，补丁传感器PS的检测区域DR中总是出现两个以上的灰度等级的单灰度调色剂图像。在图8的例子中，在检测区域DR内出现了四个灰度等级的单灰度调色剂图像。

此外，邻接的单灰度调色剂图像之间的灰度等级的差别是此装置中可实现的最小等级差，即256灰度等级中的1级。也就是，此灰度补丁图像Ip是一边通过从最大灰度等级255到最小灰度等级0每1级地变化灰度等级一边由形成的256个单灰度调色剂图像所构成的。这样就覆盖了全灰度范围。

对于邻接的单灰度调色剂图像之间的灰度等级的差别，是不这样设定最小级差(1级)，而可设定更粗大的级差(例如每2级，每4级等)，由此，就可缩短方向D2上灰度补丁图像Ip的长度，实现调色剂消耗量及处理时间的减少。但是，为了更精细地求引擎部分EG的灰度特性，最好尽量减少此级差。此外，如后所述，在灰度补丁图像Ip中，期望设各单灰度调色剂图像Is的宽度w相等，并且邻接的单灰度调色剂图像之间的灰度等级差固定。

如果对于这样构成的灰度补丁图像Ip通过补丁传感器PS执行浓度检测，则检测区域DR内的图像浓度是按在检测区域DR内所占面积将重合的各单灰度调色剂图像Is的图像浓度进行加权平均后而得到的。此外，由于沿着方向D2灰度等级逐渐增加，所以在方向D2上检测区域DR的两端处的图像浓度由于平均化而抵消。其结果是，检测区域DR内的灰度补丁图像Ip的平均图像浓度大体表示其中间部分(X＝X0)的图像浓度TID(X0)。此外，如上所述，通过加权平均各单灰度调色剂图像，其平均浓度不只是与各单灰度调色剂图像各自的图像浓度对应的离散值，也可取其中间值。即，这样灰度等级通过使用以比检测区域DR的宽度还窄的间隔阶梯状变化的灰度补丁图像Ip，正如使用了先前所述的灰度等级连续变化的灰度补丁图像时那样，可以在灰度补丁图像Ip的任意位置上设置检测区域DR来求出相当于其中央位置的灰度等级上的补丁图像浓度。

即，如从补丁传感器PS来看，则灰度补丁图像Ip中这种微观的阶梯状变化可与大体连续且相同的变化一样来处理。然后，如这样求各检测区域DR中的图像浓度，则可与先前所述相同地进行灰度校正。

还有，在上述中将检测区域DR中的补丁传感器PS的检测灵敏度假定为相同来进行了说明。但是，在实际的装置中，如图4所示，一般该检测灵敏度在检测区域DR的中央部分高而在周边部分变低。因此，实际上，检测区域DR的周边部分上的图像浓度更难以被反映到检测结果中，而中央部分上的图像浓度被大大地反映到结果中。也就是说，在检测区域DR中，由于在其周边部分上补丁传感器PS的灵敏度低，所以周边部分的图像浓度对浓度检测结果的影响小。并且，对于中央部分在两端处的浓度的增减被取消。因此，如上所述通过进行浓度检测，就可以高精度地检测灰度补丁图像Ip内检测区域DR大约中央部分的图像浓度。

尤其是，如果其两侧的浓度变化对于检测区域DR的中间部分是对称的，即如果一面的周边部分上的图像浓度增加程度和另一面的周边部分上的减少程度相同，则在周边部分上的图像浓度的变化基本上被完全消除。因此，使补丁传感器PS的检测结果与中央部分的图像浓度基本上一致，就能进一步高精度地求出灰度特性。在本实施例中，作为灰度补丁图像Ip，通过使用其灰度等级连续且相同地变化的调色剂图像，或者，使用将相互邻接的单灰度调色剂图像Is之间灰度等级的差别及其宽w为固定的单灰度调色剂图像Is无间隙排列的调色剂图像，就得到所述的对称性。

这里，对中间转印带41上的灰度补丁图像Ip的形成位置和补丁传感器PS的检测位置的位置重合精度进行一下考虑。在现有的灰度校正技术中是以在补丁传感器的检测区域内相同地形成补丁图像的灰度等级为前提的。即，在补丁图像的位置和检测位置之间产生偏差，以检测区域的一部分不相同的灰度等级上形成的调色剂图像或者与没有形成调色剂图像的区域相关时检测结果中会产生很大的误差。因此，需要将各灰度等级的补丁图像设定得比检测区域还大。

与此相反，在本实施例的灰度补丁图像Ip中，在中间转印带41的移动方向D2上的位置偏差为图5所示的位置X的偏差。因此，位置X与其位置X上的灰度等级的对应关系只是一些偏移，不会产生如现有技术那样大的检测误差。再者，对于此偏移可通过运算处理来校正。即，灰度补丁图像Ip的整体的形成位置即使发生变化，对应其内部上的各灰度等级的位置也不相对地发生变化。因此，如果能以某些方法检测灰度补丁图像Ip的基准位置，则可从与该基准位置相对的位置关系就可正确地计算出各位置上的灰度等级。

作为一个例子，在本实施例中进行了如下所述位置偏差的校正。即，首先，如图3所示，这样来形成灰度补丁图像Ip，使得在中间转印带41的移动方向D2上越靠近下游侧(图3的右侧)其灰度等级越高。因而，就可以在方向D2上的两端内将高浓度一侧端部作为开头来进行运送中间转印带41上的灰度补丁图像Ip。因此，如果以一定的间隔对补丁传感器PS的输出进行采样，则在被运送来的灰度补丁图像Ip的开头部分到达补丁传感器PS的检测区域DR的时刻，传感器输出发生较大的变化。控制单元1可以知道由此变化的灰度补丁图像Ip的开头部分到达了检测区域DR。因此，将具有这种变化的位置作为灰度补丁图像Ip的开头，根据来自那里的样本数计算出灰度补丁图像Ip内的各检测区域DR的相对位置，求出对应该位置的灰度等级和基于该位置的图像浓度检测结果的装置的灰度特性。

还有，如图3所示，在本实施例中，为切实地检测灰度补丁图像Ip的开头部分，在灰度补丁图像Ip的开头部分上设置了在规定的长度上保持最大灰度等级(等级255)的首部Ld。期望此首部Ld的长度至少设为补丁传感器PS的检测区域DR的宽度d以上。

此外，在正交于中间转印带41的移动方向D2的方向上的灰度补丁图像Ip和补丁传感器PS的检测区域DR之间的位置偏差的问题，通过使同方向上灰度补丁图像Ip的宽度比检测区域DR的宽度大一些来解决。此外，不言而喻，通过由规定的基准信号(例如与中间转印带41的旋转同步输出的垂直同步信号)确定灰度补丁图像Ip的形成开始时序和采样开始时序来得到足够的位置精度时，没必要实施考虑了这种位置偏差的处理。

如上所述，在此图像形成装置中，形成灰度补丁图像Ip的同时，根据该图像浓度变更设定灰度校正表115。因此，可补偿温度或湿度等环境或随时间变化等造成的引擎部分EG的伽玛特性的变化而维持良好的灰度特性并进行图像形成。

此灰度补丁图像Ip是使其灰度等级连续地、或者以比补丁传感器PS的检测区域DR的宽度d还窄的间隔阶梯变化来形成的。因此，就可以消除检测区域DR的两端处的浓度变化而只检测其中央部分的图像浓度，从而可得到与等效地提高补丁传感器PS的分辨率相同的效果。因此，可以减小以必要数量的灰度等级进行浓度检测的灰度补丁图像的面积，从而可以大幅度地减少调色剂消耗量及处理时间。此外，由于使灰度等级在灰度补丁图像Ip中相同地变化，所以可消除检测区域DR内的两端部分的浓度差，能以高精度求其中央部分的图像浓度。

再者，通过在灰度补丁图像Ip上对必要数量的多处进行浓度检测，能以任意的样本数来求此图像形成装置的灰度特性，所以通过按需要增多样本数可以求得更加平滑的灰度特性，根据如此得到的灰度特性可进行精细的灰度校正。

此外，本发明并不限定于上述实施例，只要不脱离其宗旨可以进行上述以外的各种变更。例如，在上述实施例中，对于接收来自主计算机100的图像信号并打印与该图像信号对应的图像的打印机等图像形成装置，适用了本发明。但是，不言而喻，对于在光学上读取原始图像，并打印与该读取的原始图像对应的图像的复印机等图像形成装置本发明也适用。此外，本发明也适用于串联方式的图像形成装置。

此外，在上述实施例中，其构成是，补丁传感器PS与中间转印带41对向配置，检测在作为载像体的中间转印带41上承载的调色剂图像的图像浓度。但是，此外，例如，也可以将补丁传感器PS配置在感光体21的对向位置上，检测感光体21上的调色剂图像的图像浓度。

此外，在上述实施例中将用于灰度校正的补丁图像数据编程到主控制器11的例如ROM等内。但是，也可以存储在引擎控制器12的例如ROM等内，也可以发送来自主计算机的、用于灰度校正的补丁图像数据，在复印机等的情况下用户还可以放置用于灰度校正的补丁图像的原稿。

此外，在上述实施例中，使灰度补丁图像Ip在其开头侧上为高灰度等级，从传感器输出变化检测其位置。但是，并不限定于此，例如，将用于位置检测的标记的调色剂图像也可以在灰度补丁图像的附近另外形成，使开头侧为低灰度等级。

此外，在上述实施例中，为使在灰度补丁图像Ip内其灰度等级的变化对于检测区域DR的中央部分相对称，将其灰度等级连续且相同变化的调色剂图像、或者，将相邻的单灰度调色剂图像Is间灰度等级的差及其宽度w为固定的单灰度调色剂图像Is无间隙排列的调色剂图像作为灰度补丁图像来使用。此对称性最好至少在各检测区域DR内成立，而没必要在全部灰度补丁图像上成立，其意思就是不一定需要在整个区域上使灰度补丁图像Ip的灰度等级的变化都相同。因此，例如，为了提高调色剂的附着量少、容易受到中间转印带41表面的影响的低浓度侧的可靠性，根据需要可以使灰度等级低的区域(图3A的左方)中灰度等级的变化率小于灰度等级高的区域(图3A的右方)中的变化率。

并且，在上述实施例中，将其灰度等级从最大灰度等级(等级255)到最小灰度等级(等级0)连续变化的一个调色剂图像作为灰度补丁图像Ip，但是根据需要，也可作为由其灰度等级由于位置而变化的多个调色剂图像组成的灰度补丁图像Ip，此时，在各调色剂图像间灰度等级的变化率也可以不同。

Claims (8)

1.一种图像形成装置，其特征在于，具有：

作为可承载调色剂图像的载像体的、感光体(21)或者中间转印带(41)；以及

浓度检测部件(PS)，其在相对于所述载像体向所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向进行相对移动的同时，向所述载像体表面照射光并接受来自其照射区域中的预定检测区域的反射光，通过其受光量来检测所述载像体上所承载的调色剂图像的图像浓度，

将其灰度等级沿着所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向逐渐增加或者逐渐减少地形成在所述载像体表面上的调色剂图像作为灰度补丁图像，执行由所述浓度检测部件(PS)对所述灰度补丁图像进行的浓度检测并根据该检测结果设定灰度校正信息，根据基于该灰度校正信息对输入图像信号进行灰度校正而得到的灰度图像信号来形成图像，并且，

所述灰度补丁图像中，所述灰度等级以比所述检测区域的宽度还窄的间隔在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上阶梯状地增加或者减少。

2.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，

所述灰度补丁图像是在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上无间隙地排列灰度等级相互不同的多个单灰度调色剂图像而形成的，在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上所述单灰度调色剂图像的宽度比所述检测区域的宽度还窄。

3.如权利要求2所述的图像形成装置，其中，

在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上所述多个单灰度调色剂图像各自的宽度相等，并且，相邻的两个单灰度调色剂图像之间的灰度等级的差是固定的。

4.如权利要求3所述的图像形成装置，其中，

所述多个单灰度调色剂图像中相邻的两个之间的灰度等级差是该装置中可实现的最小等级差。

5.如权利要求1至4任一项所述的图像形成装置，其中，

其构成使得，在所述灰度补丁图像中位于所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上位置相互不同的多处，由所述浓度检测部件(PS)执行浓度检测。

6.如权利要求5所述的图像形成装置，其中，

分别对应所述多处中邻接的两处的所述检测区域的至少一部分相互接触或者重合。

7.如权利要求1至4任一项所述的图像形成装置，其中，

所述灰度补丁图像中的最大灰度等级为该装置中可实现的最大灰度等级，而所述灰度补丁图像中的最小灰度等级为该装置中可实现的最小灰度等级。

8.一种图像形成方法，根据基于灰度校正信息对输入图像信号进行灰度校正而得到的灰度图像信号来形成图像，其特征在于，

在作为载像体的感光体(21)或者中间转印带(41)上形成其灰度等级逐渐增加或逐渐减少的灰度补丁图像，使得向所述载像体表面照射光并接受其反射光的浓度检测部件(PS)相对于所述载像体在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上进行相对移动，同时从所述浓度检测部件(PS)的受光量来检测所述灰度补丁图像的图像浓度，并根据该检测结果设定灰度校正信息，而且，

作为所述灰度补丁图像，形成下面图像中的任一种：沿所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向所述灰度等级单调且连续地增加或者减少的图像，或者，所述灰度等级以比所述浓度检测部件(PS)的检测区域的宽度还窄的间隔在所述载像体与所述浓度检测部件(PS)的相对移动方向上阶梯状地增加或者减少的图像。

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