JP2005172909A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置のプロダクティビティーの極端な低下と、短期および長期的な色再現性の低下を抑え、長期にわたって高品質な画像出力を得る。
【解決手段】 画像形成装置が画像を出力している際は濃度/階調特性の調整を実行可能としてパッチ濃度を測定して補正を行い、画像形成装置が画像出力していない場合は、色味特性の調整を実行可能としてパッチの色度を測定して補正を行う。
【選択図】 図５

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来より、この種の画像形成装置では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の色材の色パッチおよび色材の２次色および３次色のカラーパッチを測定して、パッチの濃度および色度を検出して、出力画像の画像形成条件を補正することが行なわれている。このような一例として、特開平10-193689がある。

上記パッチの検出を装置内に配置したセンサで読み取る際のセンサ構成として、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各波長領域にピークを有する３つ以上のＬＥＤと、可視広域の総てに感度を有するフォトセンサが一般的に用いられている。

しかしながら、上記センサを用いてパッチの色度を読み取る際は、各ＬＥＤを順次発光するために、検出精度を高めるためにＬＥＤを増やすと読み取り時間が長くなり、色度特性の検出に多くの時間がかかり、プリント出力中に色度補正を行なうと装置のプロダクティビティーが低下する。

本出願に係る第1の発明は、出力した画像を検知して、その検知結果に応じて画像形成条件を補正する画像形成装置において、前記画像を前記画像形成条件に基づいて記録材に形成する画像形成手段と、前記画像を検知して検知結果を出力する検知手段と、前記画像形成手段から前記検知手段へ前記記録材を搬送する搬送手段と、前記検知結果に応じて前記形成条件を補正する制御手段を備え、前記画像形成手段は、前記画像を形成する複数の色材を用いて１つの色材を単独で使用した色パターン画像と、２つ以上の色材を組み合わせたカラーパターン画像を形成し、前記検知手段は、前記色パターン画像の濃度を検知して、その検知結果に基づいて画像形成条件を調整する第1の補正手段と、前記色パターン画像と前記カラーパターン画像の色度を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を調整する第２の補正手段を有し、前記画像形成装置が画像出力中は前記第１の補正手段による補正動作を実行可能とし、前記画像形成装置が画像出力していない場合は、前記第２の補正による補正を実行可能とすることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本出願に係る第２の発明は、前記検知手段は、少なくともブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各波長領域にピークを有する３つ以上の光源と、可視広域の総てに感度を有する受光部を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本出願に係る第３の発明は、前記検知手段は、前記色度を検知する場合は前記複数の光源を順次出射して、前記色パターン画像とカラーパターン画像からの反射光を前記受光部にて受光することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本出願に係る第４の発明は、前記第２の補正手段は、前記色パターン画像とカラーパターン画像の検知結果から色度値を算出する色度算出手段を有し、前記色度算出手段の算出結果に基づいて色変換プロファイルを作成し、前記色変換プロファイルを用いて出力画像の色変換を行なうことを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本出願に係る第５の発明は、前記画像形成手段は、前記複数の色材としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）もしくはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色材によって前記画像を形成し、前記検知手段により前記色度を検知する場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃの色材に対応してＢ、Ｇ、Ｒの波長領域をもつ検知光を出射し、前記Ｋの色材に対しては前記複数の光源のいずれかを用いて出射し、前記色パターン画像からの反射光を前記受光部にて受光することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本出願に係る第６の発明は、前記第１の補正手段は、前記色パターン画像の濃度値を算出する濃度算出手段を有し、前記濃度算出手段の算出結果に基づいて濃度変換テーブルを作成し、前記濃度変換テーブルを用いて出力画像の濃度および階調特性を制御することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、画像形成装置が画像を出力している際は濃度/階調特性の調整を実行可能としてパッチ濃度を測定して補正を行い、画像形成装置が画像出力していない場合は、色味特性の調整を実行可能としてパッチの色度を測定して補正を行うことで、装置のプロダクティビティーの極端な低下と、短期および長期的な色再現性の低下を抑え、長期にわたって高品質な画像出力が可能になる。

以下、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態として、本画像形成装置の装置構成について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本画像形成装置の概略断面図を示す図である。

図１に示す画像形成装置には、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色の画像を形成する４個の画像形成ステーションが設けられている。図１に示す様に、各画像形成ステーションは、像但持体である電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲に、帯電器、クリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよび現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ等を備えている。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは図中矢印方向に回転自在に支持されている。現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとクリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間の各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの下方には、転写部３が配置されている。この転写部３は各画像形成ステーションに共通の記録紙搬送手段である転写ベルト３１および転写用帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからなる。転写ベルト３１は、記録媒体である記録紙を各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに順次搬送する。各画像形成ステーションにおいて感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された画像は、転写ベルト３１上の記録紙へ転写される。

更に、画像形成装置には、複数の供給手段、つまり給紙カセット６１および図中矢印Ｒ６１ａ方向に引き出し可能な手差し給紙トレイ６１ａが設けられ、この給紙カセット６１または手差し給紙トレイ６１ａには、高，中，低グロスの記録紙のいずれかが装着されている。この記録紙は、転写ベルト３１上に支持されて各画像形成ステーションを通過する過程で、上記感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された各色のトナー像が順次に転写される。この転写工程が終了すると、上記記録紙は転写ベルト３１から分離されて記録紙案内手段となる搬送ベルト６２により定着装置５に搬送される。

定着装置５は、回転自在に支持された定着ローラ５１と、この定着ローラ５１に圧接しながら回転する加圧ローラ５２と、離型剤供給塗布手段である離型剤塗布装置５３と、ローラクリーニング装置とを備えた構成である。定着ローラ５１および加圧ローラ５２の内側にはハロゲンランプなどのヒータがそれぞれ配設されている。定着ローラ５１、加圧ローラ５２にはそれぞれサーミスタが接触されており、温度調節装置６０を介してヒータへ印加する電圧を制御することにより定着ローラ５１および加圧ローラ５２の表面温度調節を行っている。

定着ローラ５１にはその表面に離型剤としてのシリコンオイルを塗布する離型剤塗布装置５３が接触されており、搬送ベルト６２により記録紙が搬送されて定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間を通過する際に、トナーが定着ローラ５１の表面に付着しないようにしている。また、離型剤塗布装置５３には、定着ローラ５１の表面に塗布するシリコンオイルの塗布量を制御する塗布量制御装置６３が接続されている。定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを駆動する不図示の駆動モータには、記録紙の搬送速度、すなわち記録紙の表裏両面を加圧・加熱する定着ローラ５１と加圧ローラ５２との回転速度を制御する速度制御装置６４が接続されている。これにより記録紙の表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記録紙上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像が定着された記録紙は、分離爪によって加圧ローラ５２から分離される。

加圧ローラから分離された記録紙は、定着後排紙トレイ手前に配置されたカラーセンサ７１により必要に応じて測色および濃度の測定が行なわれる。

カラーセンサ７１で測定した色度値に基づいて色変換プロファイルを作成し、そのプロファイルを用いて内部変換色処理を行なう。優れた色再現性を実現するプロファイルとしてAdobe社が提唱したPostScriptのレベル２から採用されているCRD（Color Rendering Dictionary）やPhotoshop内の色分解テーブル、墨版情報を維持するEFI社のColorWise内CMYKシミュレーションなどがあるが、ここでは近年市場で受け入れられているＩＣＣ（International Color Consortium）プロファイルを用いる。これについては後で詳述する。

図２は、カラーセンサ７１周辺の詳細な構成を示す図である。

ＬＥＤ２０１〜２０８は、それぞれ測定用の開口部２１１の法線２ｎに対して４５°だけ傾斜した角度で配置され、測定用開口部２１１に搬送されてきた記録紙に形成されたパッチ（画像を含む）を照射するもので、法線２ｎを中心とする円周上に等間隔で配置されている。

ＬＥＤ２０１〜２０８の発光のピーク波長は、例えば４００nm〜７００nmの範囲内で、互いに異なる値を有しており、それぞれＬＥＤ２０１〜２０８に対応して図３に示すような値の波長および分光強度５０１〜５０８を有する。

測定用開口部２１４の法線２ｎ上には結像レンズ２０９および受光部２１０が配置され、ＬＥＤ２０１〜２０８により照射された記録紙上のパッチ２１２からの反射光のうちで法線２ｎ方向の成分が結像レンズ２０９により受光部２１０の受光面に結像される。受光部２１０は、１または複数のフォトダイオードなどの光電変換素子が配列されて構成されている。

カラーセンサ７１と記録紙との間には記録面ガラス２１１を設置して、記録紙を記録面ガラス２１１に密着するよう搬送して、記録紙との光路長を常に一定にしながら測定を行なう。また記録面ガラス２１１に対してカラーセンサ７１の対向する位置に、カラーセンサ７１の白補正を行うための白色板２１３が配置されている。

図４は本発明の画像形成装置のブロック図である。

以下に、外部入力Ｉ/Ｆ１２５から入力された画像データの上記色変換プロファイルを用いた色変換処理と、カラーセンサ７１で測定した色度値に基づいて色変換プロファイルの作成を行なう多次元キャリブレーション（多次元ＣＡＬ）、およびカラーセンサ７１で測定した濃度値に基づいて階調特性を補正する濃度/階調キャリブレーション（濃度/階調ＣＡＬ）について、図４を用いて説明する。
以下に外部入力Ｉ/Ｆ１２５から入力された画像データ１３１の色変換処理について図４を用いて説明する。

本画像形成装置のスキャナ部１０９から入力された画像データ１３１を出力する場合の色変換では、スキャナ部１０９から外部入力Ｉ／Ｆ１２５を介して入力されたＲＧＢ信号１３４が、ＩＣＣプロファイル格納部１１１に送られる。スキャナ部１０９のプロファイルをあらかじめ記憶している入力ＩＣＣプロファイル格納部１１１においては、ＲＧＢ→Ｌ*ａ*ｂ*変換が行われる。即ち、入力ＩＣＣプロファイルを用いて、入力機器に依存したＲＧＢデータから機器に依存しないＣＩＥ（国際照明委員会）Ｌ*ａ*ｂ*に変換する。ＩＣＣプロファイルは、入力信号のガンマをコントロールする１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、ダイレクトマッピングといわれる多次色ＬＵＴ、生成された変換データのガンマをコントロールする１次元ＬＵＴで構成されており、これらのテーブルを用いてＲＧＢデータ134からＬ*ａ*ｂ*137データに変換する。

Ｌ*ａ*ｂ*データ137に変換された画像信号は、ＣＭＭ（カラーマネージメントモジュール）１１２に入力される。ここで入力機器としてのスキャナ部１０９の読取色空間と、出力機器としてのプリンタ部３０１の出力色再現範囲のミスマッチをマッピングするＧＵＭＡＴ変換や、入力時の光源種と出力物を観察するときの光源種ミスマッチ（色温度設定のミスマッチとも言う）を調整する色変換や、黒文字判定等が行なわれ、Ｌ*ａ*ｂ*データ１３７はＬ*ａ*ｂ*データ１３８へ変換される。Ｌ*ａ*ｂ*データ１３８へ変換された画像信号は、ＩＣＣ出力プロファイル１１３に入力され、出力機器に依存したＣＭＹＫ（Cyan Magenta Yellow Black）信号１３２へと変換されて空間フィルタ処理部１４０に出力される。空間フィルタ処理部（出力フィルタ）１４０は、エッジ強調処理またはスムージング処理を行う。また画像メモリ部１４１は空間フィルタ処理された画像信号１４４を一旦記憶し、プリンタ部３０１の画像形成に同期してＬＵＴ１４２に画像データ１４５を出力する。ＬＵＴ１４２で階調測定が行われたＣＭＹＫの画像データ１４３は、プリンタ部３０１へ順次送られる。

プリンタ部３０１は、入力した画像データ１４３をパルス幅変調（ＰＷＭ）して、レーザードライバーによりＰＷＭした画像データに応じてレーザを駆動し、所望の画像を出力する。

なお画像処理部１０１には、スキャナ部１０９からの画像データの他に外部接続機器からの画像データ１３１が外部入力I/F１２５を介して入力される。この場合の画像データ１３１としては、ＲＧＢデータ以外のＣＭＹＫや、Ｌ*ａ*ｂ*のデータタイプがある。Ｌ*ａ*ｂ*データ１３５が入力された場合、ＣＭＭ１１２を介して色変換を行う。またＣＭＹＫデータ１３６が入力された場合は、ユーザが任意に色変換を行った可能性が高いため、画像処理部１０１では新たな色変換を行わずに、ＣＭＹＫデータ１３２としてプリンタ部３０１へ信号を送る。

さらに外部のスキャナと接続する場合には、その外部スキャナに添付されている入力ＩＣＣプロファイルをダウンロードしてもよい。

この様にすることで、ユーザは高価なソフト、測色器を購入しなくても、装置本体でプロファイルを作成し、多次色ＣＡＬを確立することができる。従って、容易に色変換シミュレーションを行うことが可能になり、ユーザビリティーの富んだ画像形成装置を提供することができる。

なお以下で説明する多次色ＣＡＬおよび後に詳述する濃度/階調キャリブレーション（濃度/階調ＣＡＬ）の処理は、装置の色再現性が不安定になると考えられる所定のタイミングで自動的に実行される。色再現性が低下する要因として、ページ毎の濃度変動の差が大きい原稿を出力する時や、１ユニットのみを交換したときなどのメンテナンス時、長期間使用しなかったときの電源ＯＮ時、現像剤の耐久劣化など、短期的および長期的な様々な要因がある。

以上のような多次元ＣＡＬおよび濃度/階調ＣＡＬモードの指示は、画像処理部１０１およびプリンタ部３０１を含む本発明の画像処理装置を統括的に制御するＣＰＵ１２７が行なう。

図５は、本発明の画像形成装置における多次元ＣＡＬおよび濃度/階調ＣＡＬを用いた出力画像の補正処理のフローチャートである。

上記で述べたようにＣＰＵ１２７は、装置の動作状況に基づいて出力画像の色再現性が低下すると判断した場合（Ｓ１５０１）、装置がプリント出力動作中であると濃度/階調ＣＡＬモード（Ｓ１５０３）を行い、動作中でなくスタンバイ状態である場合には多次元ＣＡＬ（Ｓ１５０４）を行なう。

以下に、多次色ＣＡＬによるプロファイル作成処理および濃度/階調ＣＡＬ制御によるコントラスト電位の設定およびＬＵＴの作成処理について、図４のブ ロック図と、図６および図７（a）、７(b)のフローチャートを用いて説明する。

始めに多次色ＣＡＬによるプロファイル作成処理について図４および図６のフローチャートを用いて説明する。

多次色ＣＡＬモードによるプロファイルの作成処理は、画像処理部１０１で行われる。ＣＰＵ１２７は多次元ＣＡＬモードを実行する際に、まず始めにパターンジェネレータ部１２４およびプリンタ部３０１に測色用のカラーチャートをプロファイルを介さずに出力するよう送信すると同時に、センサ制御部１２３を介してカラーセンサ７１に測色指示を出力する。パターンジェネレータ部１２４は、カラーセンサ７１で測色するＣＭＹＫ（Cyan Magenta Yellow Black）テストパターン１１０１としてISO12642テスト画像のパッチデータが記憶されており、ＣＰＵ１２７からの指示によりＬＵＴ１４２に上記パッチデータ１３３を出力する。ＬＵＴ１４２はパッチデータ１３３を入力すると、プリンタ部３０１で理想的な階調が得られるようにガンマ変換を行って、ＣＭＹＫの画像データ１４３をプリンタ部３０１に出力し、図１を用いて説明したような帯電、露光、現像、転写、定着プロセスを経て測色用のテストパターン１１０１が出力される（Ｓ１３０１）。

図８にカラーセンサ７１で測色するテストプリント１１１０上のパッチのテストパターン１１０１を示す。テストパターン１１０１は、副走査方向に形成された所定の階調を持ったＣＭＹＫとニ次色および三次色を組み合わせたパッチ、グレイパッチ、および４カラーパッチ等で構成されたISO12642テスト画像のパッチパターンである。パッチ２１２はカラーセンサ７１部まで搬送され、カラーセンサ７１で順に読み取られる。

センサ制御部１２３は、ＣＰＵ１２７からパッチ２１２の読み取り指示を入力すると、以下に示すパッチの読み取り動作を開始する。

センサ制御部１２３は、ＬＥＤ２０１〜２０８駆動用のセレクタを有しＬＥＤ２０１〜２０８を独立に発光させる機能と、白色板２１３を用いた白補正後のＬＥＤ２０１〜２０８の光強度をそれぞれ調整するための光量調整機能を有する。多次元ＣＡＬモードでのＬＥＤ２０１〜２０８の発光動作について実際の動作で説明すると、ＣＰＵ１２７から測色命令が入力されると、まず所定のタイミングでＬＥＤ２０１を発光し、パッチ２１２からの反射光が受光部２１０により受光される。この受光強度に応じた受光信号１２９が受光部２１０からＡ/Ｄ変換部１２８に送られ、ディジタルデータに変換された受光信号１３０がカラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１に入力される。このときの受光信号１２９は、ＬＥＤ２０１の分光強度にほぼ一致する。ただし、厳密には結像レンズ２０９などの光学系や受光部２１０の分光感度を考慮する必要がある。（Ｓ１３０２）
次に、同様にＬＥＤ２０２を発光して受光信号１２９がＡ/Ｄ変換部１２８を介してカラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１に入力され、これがＬＥＤ２０８まで繰り返される。このようにしてＬＥＤ２０１〜２０８の分光強度に一致した８個の受光信号１３０が、カラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１に入力される（Ｓ１３０３〜Ｓ１３０９）。

以上のパッチ２１２読み取り動作が、テストプリント１１１０上の全パッチ２１２を読み取るまで行なわれる（Ｓ１３１０）。

カラーセンサ入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１は、まず入力した受光信号１３０をＣＩＥ（国際照明委員会）のＸＹＺ表色系の等色関数を用いて色度値としてのＸＹＺデータに変換し、さらにＣＩＥＬＡＢ計算式により画像出力機器の色空間信号として一般的に用いられているＬ*ａ*ｂ*139データに変換する。このカラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイルにより、機器に依存しないＣＩＥＬ*ａ*ｂ*データが生成される。

プロファイル作成部１２２は、出力したISO12642テストフォームのＣＭＹＫ信号と、カラーセンサ入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１で変換されたＬ*ａ*ｂ*データを入力して、CMYK→Labの変換表を作成し、これらの情報をもとに逆変換表を作成する（出力ＩＣＣプロファイル作成）。

そして作成した出力ＩＣＣプロファイルは、出力ＩＣＣプロファイル格納部１１３に格納されているプロファイルと入れ替えられる（Ｓ１３１１）。

なお、ここではパッチの測色および濃度を検出する場合のセンサの光源としてＬＥＤ２０１〜２０８の８個のＬＥＤを用いたが、これに限定されるものではなく例えば４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、６００〜７００ｎｍの各帯域にピーク波長をもつ３つのＬＥＤを用いて検出したＲＧＢの受光信号１３０をカラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部１２１にて入力し、ＲＧＢデータ→Ｌ*ａ*ｂ*139データへの変換を行うようにしてもよい。

以上のように、多次元ＣＡＬを行なって装置内部の色変換を、作成されたＩＣＣプロファイルで行うため、経時変化等に依存されず、色再現性に優れた画像形成装置を提供することができる。

次に、記録材上に形成したテストパターンの濃度を読み取って、テストパターンの特性に基づいて画像形成条件を制御する濃度/階調キャリブレーション（以下、濃度/階調ＣＡＬ）について図４のブロック図および図７（a）、７（b）のフローチャートを用いて説明する。

光学濃度変換部１２０１は、カラーセンサ７１で読み取った受光信号１３０を変換用のLUTを用いてＣＭＹＫの光学濃度に換算する。コントラスト電位制御部１２０２は得られた濃度データ１２０９を入力して、コントラスト電位を算出するとともに、算出したコントラスト電位が得られるようにグリッド電位および現像バイアス電位などを設定するためのデータをプリンタ部３０１へ出力する。またＬＵＴ作成部１２０３は、ＣＰＵ１２７からの指示により入力した濃度データ１２０９から線型な階調特性を得るためのＬＵＴ１４２の内容を作成し、設定するもので以下で詳細に説明する。

以下に図７（a）、７（b）のフローチャートを用いて濃度/階調ＣＡＬ制御によるコントラスト電位の設定およびＬＵＴの作成処理について説明する。

ＣＰＵ１２７で濃度/階調ＣＡＬ制御の指示が出されると、パターンジェネレータ１２４は濃度/階調ＣＡＬ用のテストパターンデータをプリンタ部３０１へ出力し、濃度測定用テストプリントが上述した画像形成工程に従い出力される（Ｓ１４０１）。この濃度測定用テストプリントの画像形成時のコントラスト電位（後述）は、環境に応じた標準状態のものを初期値として登録しておき、これを用いる。テストパターン１００３は図９に示すようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの4色分の中間階調濃度からなるパターン1001とＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の最大濃度パッチ（濃度信号255レベル）からなるパッチパターン1002で形成される。濃度測定用テストプリント上のテストパターン１００３は、排紙口手前に配置されたカラーセンサ７１で読み取られる。

センサ制御部１２３は、ＬＥＤ２０１〜２０８駆動用のセレクタを有し、ＬＥＤ２０１〜２０８を独立に発光させる機能を有し、テストパターン１００３のＹ、Ｍ、Ｃの各色のパッチに対して図５で示した４００〜５００ｎｍ（Ｂ）、５００〜６００ｎｍ（Ｇ）、６００〜７００ｎｍ（Ｒ）の各波長域にピークを有するＬＥＤ２０１〜２０８を発光する。たとえば、Ｙのパッチの場合はＢの波長域にピークを有するＬＥＤ２０２（又はＬＥＤ２０１）を発光し、Ｍのパッチの場合はＧの波長域にピークを有するＬＥＤ２０４（又はＬＥＤ２０３、２０５）を、またＣのパッチの場合はＲの波長域にピークを有するＬＥＤ２０７（又はＬＥＤ２０６）を発光する。ここで、Ｂのパッチの場合は可視光域のすべてに感度を持つため限定する必要はないが、ここではＧの波長域にピークを有するＬＥＤ２０４（又はＬＥＤ２０３、２０５）を用いる。

なお、上記各色のパッチに対応したＬＥＤ２０１〜２０８の発光は、１つのＬＥＤに限定されたものではなく、上記の場合ではＹパッチを読み取る際にはＬＥＤ２０１とＬＥＤ２０２を同時に発光し、同様にＭパッチはＬＥＤ２０４とＬＥＤ２０５を、ＣパッチはＬＥＤ２０６とＬＥＤ２０７を、またＢパッチはＬＥＤ２０３とＬＥＤ２０４を発光することにより、センサ感度を上げることができる。

濃度/階調ＣＡＬモードでのＬＥＤ２０１〜２０８の発光動作について実際の動作で説明すると、ＣＰＵ１２７からパッチの読み取り命令が入力されると、パッチ２１２の色に応じて所定のタイミングでＬＥＤ２０１〜２０８を発光する。そしてパッチ２１２からの反射光が受光部２１０により受光される。この受光強度に応じた受光信号１２９が受光部２１０からＡ/Ｄ変換部１２８に送られ、ディジタルデータに変換された受光信号１３０が光学濃度変換部１２０１に入力される（Ｓ１４０２〜Ｓ１４０９）。

以上の各色のパッチに応じた読み取り動作が、テストプリント１１１０上の全てのパッチパターン１００３を読み取るまで行なわれる（Ｓ１４１０）。

光学濃度変換部１２０１は受光信号１３０を入力して変換用のLUTを用いて光学濃度に換算する。前記LUTには、式(2)を用いて算出した係数があらかじめ設定されている。補正係数(k)は光学濃度が得られるように調整されている。

C =-kc×log10(R/255)
M=-km×log10(G/255) (2)
Y=-ky×log10(B/255)
Bk=-kbk×log10(G/255)
次に得られた濃度データ１２０９の濃度情報から、最大濃度を補正する方法を説明する。

図１０に相対感光ドラム表面電位と上述の演算により得られた画像濃度の関係を示す。

その時点で用いたコントラスト電位、すなわち現像バイアス電位から一次帯電された後に、プリンタ部３０１の各色の半導体レ−ザの最大レベルを発光した時の感光ドラム1ａ、1ｂ、1ｃ、1ｄの表面電位の差が、aという設定で得られた最大濃度がDaであった場合、最大濃度の濃度域では、相対ドラム表面電位に対して画像濃度が実線Lに示すようなリニアに対応することがほとんどである。但し、二成分現像系では現像器内のトナ−濃度が変動して下がってしまった場合、破線Nのように最大濃度の濃度域で非線型特性になってしまう場合がある。従って、ここでは最終的な最大濃度の目標値を1.6としているが、0.1のマ−ジンを見込んで1.7を最大濃度を合わせる制御の目標値に設定して制御量を決定した。なお、ここでのコントラスト電位bは次式(3)を用いて求めている。

b=(a+ka)×1.7/Da (3)
ここで、kaは補正係数であり、現像方式の種類によって値を最適化するのが好ましい（Ｓ１４１１）。

次にコントラスト電位から、グリッド電位と現像バイアス電位を求める方法について簡単に説明する。

図１１にグリッド電位と感光ドラム表面電位の関係の１例を示す。

グリッド電位を-300Vに設定して、半導体レ−ザの発光パルスレベルを最小にして走査した時の表面電位Vd、半導体レーザの発光パルスレベルを最大にした時の表面電位Vlを表面電位計１０１〜１０４で測定する。同様にグリッド電位を-700Vに設定した時のVd、Vlを測定する。-300Vのデ−タと-700Vのデ−タとを補間、外挿することでグリッド電位と感光ドラム表面電位の関係は求めることができる。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。

Vdから画像上にカブリトナ−が付着しないように設定されたVback（ここでは150Vに設定）の差を設けて現像バイアスVdcを設定する。コントラスト電位Vcontは現像バイアスVdcとVlの差分電圧であり、このVcontが大きい程最大濃度が大きくとれるのは上述した通りである。

計算で求めたコントラスト電位bにするためには、図１０の関係より何Vのグリッド電位が必要か、そして何Vの現像バイアス電位が必要かは計算で求めることができる。

ここでは最大濃度を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および現像バイアス電位を設定する(Ｓ１４１２)。

図１２は原稿の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。

第I領域は、原稿濃度が濃度信号に変換されるカラーセンサ７１の特性を示し、第II領域は濃度信号をレーザ出力信号に変換するためのＬＵＴ１４２の特性を示している。また、第III領域はレーザ出力信号から出力濃度に変換するプリンタの特性を示している。また、最大濃度を最終目標値より高めに設定する上記制御により第III象限のプリンタ特性図は実線Jのようになる。もし仮に、このような制御を行なわない時、破線Hのような目標濃度1.6に達しないプリンタ特性になる可能性がある。破線Hのプリンタ特性の場合、ＬＵＴ１４２をどのように設定しても、ＬＵＴ１４２は最大濃度を上げる能力は持ち合わせていないので、濃度DHと1.6の間の濃度は再現不可能となる。第IV領域は原稿濃度と記録濃度の関係を示しており、この特性は実施例の画像形成装置における全体的な階調特性を表している。

以下にＬＵＴ１４２の役割及び階調を補正する方法について説明する。

図１２に示されるように、この画像形成装置では、第IV領域の階調特性を線型にするために、第III領域のプリンタ部の記録特性が曲っている分を第II領域のＬＵＴ１４２によって補正している。ＬＵＴ１４２は第III領域の特性の入出力関係を入れ換えるだけで、容易に作成できる。

なお、本例では、階調数は8bitのデジタル信号で処理しているので、256階調である。

次に、先ほど出力した濃度測定用テストプリントと同様にパターンジェネレータ１２４からパターンデータをプリンタ部３０１に出力して、階調測定用テストプリントを出力する(Ｓ１４１３)。なお、階調測定用テストプリントを出力する際は、ＬＵＴ１４２は作用させないで画像形成を行なう。

階調測定用テストプリントは図１３に示すように、Y、M、C、Ｋの各色で64階調分のグラデーションのパッチ群により成り立ち、ここでの64階調パッチは、全部で256階調あるうちの、低濃度領域を重点的に割り当てている。このようにすることで、ハイライト部における階調特性を良好に調整することができる。

図１３において、１５０１は解像度200lpi(lines/inch)のパッチ、１５０２は400lpiのパッチである。各解像度の画像を形成するためには、各色のパルス幅変調器において、処理の対象となっている画像データとの比較に用いられる三角波の周期を複数用意することによって実現できる。なお、本画像形成装置は、階調画像は200lpiの解像度で、文字等の線画像は400lpiの解像度で作成している。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いるが、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて先の階調レベルを設定するのがより好ましい。

また、出力した階調測定用テストプリントは前述した最大濃度測定方法と同様の手順を踏む。

カラーセンサ７１による階調測定用テストプリント上のパッチの読み取りは、上述の濃度測定用テストプリント上のパッチの読み取りと同様である（Ｓ１４１４〜Ｓ１４２２）。

カラーセンサ７１で読み取って補正された濃度値は、レ−ザ出力レベルと、階調パタ−ンの作成位置とを対応させて、レ−ザ出力レベルと濃度の関係をメモリ−（図示しない）に取り込む。

この段階で、図１２の第III象限に示したプリンタ特性を求めることができ、プリンタ特性の入出力関係を入れ換えることにより、このプリンタのＬＵＴ１４２を決定することができ、設定をおこなう(Ｓ１４２３)。

ＬＵＴ１４２を計算で求める際に、パッチパタ−ンの階調パタ−ン数しかデ−タがないので、濃度信号の0から255まで全レベルに対して、レ−ザ出力レベルが対応できるように、途中の不足しているデ−タは、補間を行なうことにより生成している。

上記制御により線型な階調特性を得る事ができる。

さて、上記濃度/階調ＣＡＬにより最大濃度、および階調の補正が行なわれる。本実施例の電子写真方式の画像形成装置おいては最大の濃度の変化と階調特性の変化は同様に生じるものではない。前述のように最終的な最大濃度の目標値は1.6としているが、最大濃度を合わせる制御の目標値は0.1のマ−ジンを見込んで1.7に設定してある。これによって例えば他の、環境に応じた標準状態のＶｃｏｎｔ等を設定する環境制御、現像剤のトナー濃度制御等によって最大濃度は目標値近傍にほぼ制御される。しかしながらかなり長期的には現像剤の耐久劣化、画像形成プロセスに係わる各種ユニットのメカニカルな変化等によって、あるいは現像剤の交換、その他各種ユニットの交換等により上記多の制御とのミスマッチが生じ、目標の最大濃度が得られなくなる場合が生じる。このような場合に、最大濃度の補正が有効となる。

また、前述した階調特性に関しても、上記他の制御等によりほぼ安定に推移するものであるが、環境の急峻な変化、感光ドラムの光減衰特性の感度変化等によってはその変化が許容範囲を超える場合が前記最大濃度の変化に対して比較的短期的に発生しうる。特に本実施例の画像形成装置に代表されるカラー画像形成装置においては、僅かな階調特性の変化であってもグレーバランスが崩れ、その使用目的によっては画像品質が不十分となる場合が有りうる。このような場合に、階調の補正が有効となる。

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、一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（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（または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または全部を行い、その処理によって前述した実施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または全部を行い、その処理によって前述した実施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。

本画像形成装置の概略断面図を示す図である。 カラーセンサ周辺の詳細な構成を示す図である。 カラーセンサの波長および分光強度の関係を示す図である。 本発明の画像形成装置のブロック図である。 本発明の画像形成装置における多次元ＣＡＬおよび濃度/階調ＣＡＬを用いた出力画像の補正処理のフローチャートである。 多次色ＣＡＬによるプロファイル作成処理のフローチャートである。 （a）、（b）は濃度/階調ＣＡＬ制御によるコントラスト電位の設定およびＬＵＴの作成処理のフローチャートである。 カラーセンサで測色するテストプリント上のパッチのテストパターンを示す。 テストパターン上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの4色分の中間階調濃度からなるパターンとＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の最大濃度パッチ（濃度信号255レベル）からなるパッチパターン1で形成される図である。 相対感光ドラム表面電位と画像濃度の関係を示す。 グリッド電位と感光ドラム表面電位の関係を示す。 原稿の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。 Y、M、C、Ｋの各色で64階調分のグラデーションのパッチ群により成る階調測定用テストプリントである。

符号の説明

71 カラーセンサ
101 画像処理部
111 入力ＩＣＣプロファイル格納部
112 カラーマネージメントモジュール（ＣＭＭ）
113 出力ＩＣＣプロファイル格納部
121 カラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部
122 プロファイル作成部
1202 コントラスト電位制御部
1203 ＬＵＴ作成部

Claims (6)

1. 出力した画像を検知して、その検知結果に応じて画像形成条件を補正する画像形成装置において、
   前記画像を前記画像形成条件に基づいて記録材に形成する画像形成手段と、
   前記画像を検知して検知結果を出力する検知手段と、
   前記画像形成手段から前記検知手段へ前記記録材を搬送する搬送手段と、
   前記検知結果に応じて前記形成条件を補正する制御手段を備え、
   前記画像形成手段は、前記画像を形成する複数の色材を用いて１つの色材を単独で使用した色パターン画像と、２つ以上の色材を組み合わせたカラーパターン画像を形成し、
   前記検知手段は、前記色パターン画像の濃度を検知して、その検知結果に基づいて画像形成条件を調整する第1の補正手段と、前記色パターン画像と前記カラーパターン画像の色度を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を調整する第２の補正手段を有し、
   前記画像形成装置が画像出力中は前記第１の補正手段による補正動作を実行可能とし、前記画像形成装置が画像出力していない場合は、前記第２の補正による補正を実行可能とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、少なくともブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各波長領域にピークを有する３つ以上の光源と、可視広域の総てに感度を有する受光部を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記色度を検知する場合は前記複数の光源を順次出射して、前記色パターン画像とカラーパターン画像からの反射光を前記受光部にて受光することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記第２の補正手段は、前記色パターン画像とカラーパターン画像の検知結果から色度値を算出する色度算出手段を有し、前記色度算出手段の算出結果に基づいて色変換プロファイルを作成し、前記色変換プロファイルを用いて出力画像の色変換を行なうことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成手段は、前記複数の色材としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）もしくはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色材によって前記画像を形成し、
   前記検知手段により前記色度を検知する場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃの色材に対応してＢ、Ｇ、Ｒの波長領域をもつ検知光を出射し、前記Ｋの色材に対しては前記複数の光源のいずれかを用いて出射し、前記色パターン画像からの反射光を前記受光部にて受光することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記第１の補正手段は、前記色パターン画像の濃度値を算出する濃度算出手段を有し、前記濃度算出手段の算出結果に基づいて濃度変換テーブルを作成し、前記濃度変換テーブルを用いて出力画像の濃度および階調特性を制御することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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