JP2006162885A - 画像形成装置、画像形成方法、及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 濃トナー及び淡トナーを用いて画像を形成するに際し、濃トナー及び淡トナーの画像形成特性の変化によって生ずる階調の劣化を補正して、中間濃度領域での擬似輪郭等の発生を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ＬＵＴ変換後のデータで濃淡トナーの第１のパッチパターンを記録紙上に形成し、その濃度を読み取る。ＬＵＴスルーのデータで淡トナーの第２のパッチパターンを形成し、その濃度を読み取る。さらに、ＬＵＴスルーのデータで濃トナーの第３のパッチパターンを形成し、その濃度を読み取る。得られた濃度データから淡トナーのγテーブルと濃トナーのγテーブルを補正する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法、並びに制御プログラムに関する。

画像形成装置の最近の進歩とともに、ユーザのニーズレベルも高くなり、従来の４色で画像形成を行う画像形成装置に対して、現像剤（トナー）の色数を増やした電子写真方式の画像形成装置が提案されている。この種の画像形成装置は、従来の一般的なイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に加え、例えば赤、青、緑や金、銀、蛍光色等の特別な色に対応するものや、インクジェット方式では一般的な淡いシアン、淡いマゼンタなどを加えるものなど、様々色の現像剤を使用して、画質的な差別化を図っている。

この種の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤の他に、薄いシアン及び薄いマゼンタの現像剤を加えた６種類の現像剤を使用するものが多い（例えば特許文献１を参照）。薄いシアン及び薄いマゼンタの現像剤とは、含有する顔料の分光特性が通常のシアン及びマゼンタとそれぞれ等しいが、その含有量が少ない現像剤であり、以下では、通常のシアンとマゼンタの現像剤を濃トナー、薄いシアンと薄いマゼンタの現像剤を淡トナーと記す。また、現像時に、濃トナーが使用される画像信号を濃トナー用の画像信号と記し、また淡トナーが使用される画像信号を淡トナー用の画像信号と記す。

特許文献１の画像形成装置では、例えば、２つの像担持体（感光ドラム）に対して、それぞれ３個の現像装置を備えたロータリ（回転体）を配置した構成が示されている。この画像形成装置によれば、リーダ部からの画像信号に対応したレーザ光が２つの感光ドラムの面に投影されるようになっており、プリンタ部画像形成時には、各感光ドラムをそれぞれ回転させ、除電した後に一様に帯電し、それぞれの分解色ごとに露光して各感光ドラム上に静電像を形成する。その後は、２つの回転体を回転させ、所定の現像装置を感光ドラム上の現像位置に移動させて作動し、各感光ドラム上の潜像を現像することにより、各感光ドラム上には潜像に現像剤が付着したトナー像が形成される。

図１４は、濃トナー及び淡トナー用の入力画像信号の画像濃度とトナー使用量及び出力濃度の関係を示すグラフである。

同図に示す実線Ｔ１，Ｔ２の特性は、濃トナー及び淡トナーを使用する画像形成装置において、入力画像信号の画像濃度に対する濃トナー及び淡トナーの記録紙上のトナー付着量を示している。また、直線ｍの特性は、入力画像信号の画像濃度に対する理想的な出力濃度特性を示しており、入力画像信号の画像濃度に対する淡トナーと濃トナーの各付着量は、淡トナーと濃トナーで形成した画像の出力濃度が理想的な線形になるように決められる。

図１４に示すように、本例では、入力画像信号の画像濃度の最大値を１．８としたときに、該画像濃度が０．９以下となる低濃度部分（ハイライト部）から中間濃度部分の領域では、画像の粒状性を低減するために淡トナーのみで画像を形成し、中間濃度から高濃度領域ではトナーの載り量を抑えるために濃トナーを加えて、濃トナー及び淡トナーの両方を用いて画像を形成する。
特開２００４−１４５１３７号公報

しかしながら、濃トナーと淡トナーを使用して画像形成を行う画像形成装置においては、濃トナーと淡トナーの画像出力特性が変化した場合に、次のような問題点が生ずる。

例えば、使用環境や使用条件で感光ドラムの表層抵抗や現像剤の帯電量（トリボ）が低下した場合、コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）が小さくなり、その結果、トナー付着量が変化して出力濃度が低下する。

この点をより詳しく説明する。図１４の曲線ｌは、濃トナーの付着量が低下した場合を示したものであり、この時の出力濃度特性は曲線ｎとなる。この曲線ｎから明らかなように、濃トナーの画像形成が始まる中間濃度部において出力濃度が急激に変化するため、中間濃度を使用する画像で階調が不自然になったり、擬似輪郭が発生するといった問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、濃トナー及び淡トナーを用いて画像を形成するに際し、濃トナー及び淡トナーの画像形成特性の変化によって生ずる階調の劣化を補正して、中間濃度領域での擬似輪郭等の発生を防止し、常に安定した高画質の画像出力を可能とする画像形成装置、画像形成方法、及び制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成装置において、濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成手段と、前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取り手段と、前記パターン読み取り手段で読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成方法において、濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成工程と、前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取り工程と、前記パターン読み取り工程で読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正工程とを有することを特徴とする。

また、本発明は、同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成方法を実行するための、コンピュータで読み取り可能な制御プログラムであって、濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成ステップと、前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取りステップと、前記パターン読み取りステップで読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、同一色相の濃と淡の色材の画像形成特性の変化によって生ずる階調の劣化を補正することができるので、中間濃度領域での擬似輪郭等の発生を防止して、常に安定した高画質の画像出力が可能になる。

本発明の画像形成装置、画像形成方法、及び制御プログラムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜フルカラー画像形成装置のハード構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係るフルカラー画像形成装置の概略ハード構成を示す断面図である。

このフルカラー画像形成装置は、例えば複写機能、プリンタ機能及びファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、上部にデジタルカラー画像リーダ部３００、下部にデジタルカラー画像プリンタ部１００を備えている。

リーダ部３００において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０からの反射光像がレンズ３３を介してフルカラーＣＣＤセンサ３４に集光し、ＣＣＤセンサ３４からカラー色分解画像信号が出力される。カラー色分解画像信号は、増幅回路（図示省略）を経て、ビデオ処理ユニット（図示省略）で所定の画像処理が施されて画像メモリ（図示省略）を介してプリンタ部１００へ送出される。

プリンタ部１００には、印刷用の画像信号として、リーダ部３００からの画像信号のほか、コンピュータからの画像信号、或いはファクシミリからの画像信号なども転送されてくるが、本実施の形態で説明するプリンタ１００は、例えば、リーダ部３００から転送されてくる画像信号に基づいて動作するものを想定している。

プリンタ部１００には、第１の感光ドラム１ａを含む第１の画像形成部Ｓａと、第２の感光ドラム１ｂを含む第２の画像形成部Ｓｂとが配置されている。これら画像形成部Ｓａ、Ｓｂはコストダウンの目的から互いにほぼ同じ構成（形状）となっている。例えば、後述する現像器の構成及び形状はほぼ同じとなっている。これにより現像器４１〜４６の相互の入れ替え等を行っても対応可能な構成となっている。

像担持体である２個のドラム状の感光体、即ち第１の感光ドラム１ａ及び第２の感光ドラム１ｂは、それぞれ図中矢印方向に回転駆動する。各感光ドラム１ａ、１ｂの周りには、前露光ランプ１１ａ、１１ｂ、コロナ帯電器２ａ、２ｂ、レーザ露光光学系である第１の露光器３ａ、第２の露光器３ｂ、電位センサ１２ａ、１２ｂ、回転式現像器保持部である現像ロータリ４ａ、４ｂ、各現像ロータリ４ａ、４ｂに色の異なる現像剤を収容した３個の現像器４１〜４３、４４〜４６、一次転写ローラ５ａ、５ｂ、及びクリーニング器６ａ、６ｂが配置されている。

また、現像器の数は、高画質化のために５個以上であれば良く、本実施の形態では６個の現像器４１〜４６を用いる構成を想定し、現像器４１にはマゼンタトナー、現像器４２にはシアントナー、現像器４３には淡色マゼンタトナー、現像器４４にはイエロートナー、現像器４５にはブラックトナー、及び現像器４６には淡色シアントナーがそれぞれ装填されている。

ここで、濃色及び淡色現像剤は、分光特性が等しい顔料の量を変えて作成される。従って、淡色マゼンタトナーは、含有する顔料の分光特性はマゼンタと等しいが含有量が少なく、淡色シアントナーは、含有する顔料の分光特性はシアンと等しいが含有量が少ない。

これらの他に、金色、銀色などのメタリック系トナーや、蛍光剤を含む蛍光色のトナー等、顔料の分光特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックとは異なるトナーを収容する現像器（上記現像器と同形状）を現像ロータリに搭載することも可能である。

本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる２成分現像剤が装填されているが、トナーのみからなる１成分現像剤でも問題はない。また、マゼンタとシアンに対して濃い色と薄い色を用いたのは、例えば人肌のような淡い画像の再現性を飛躍的に向上させるためである（粒状性の低減を達成することが狙いである）。

＜フルカラー画像形成装置の全体的な動作＞
次に、上記構成のフルカラー画像形成装置の全体的な動作について説明する。

レーザ露光光学系３ａ、３ｂにおいて、リーダ部３００から供給された画像信号は、半導体レーザ等から成るレーザ出力部（図示省略）でレーザ光Ｅに変換され、レーザ光Ｅは、ポリゴンミラー３５で反射され、レンズ３６及び各反射ミラー３７を経て感光ドラム１ａ、１ｂ表面上の露光位置に投影される。

プリンタ部１００の画像形成時には、感光ドラム１ａ及び１ｂを図中の矢印方向に回転させ、前露光ランプ１１ａ、１１ｂで除電した後の感光ドラム１ａ、１ｂを帯電器２ａ、２ｂにより一様に帯電させて、それぞれ分解色ごとに光像Ｅを照射し、感光ドラム１ａ、１ｂ上に潜像を形成する。

次に第１と第２の現像ロータリ４ａ、４ｂを回転させ、所定の現像器（例えば、４１、４４）を、感光ドラム１ａ、１ｂ上の各現像器４１〜４３の間で又は現像器４４〜４６の間で共通の現像部に移動させる。そして、現像器４１、４４を作動させて、感光ドラム１ａ、１ｂ上の静電潜像を反転現像し感光ドラム１ａ、１ｂ上に樹脂と顔料を基体とした現像剤像（トナー像）を形成する。このとき、現像器４１、４４には現像バイアスが印加される。

また、現像器４１〜４６内のトナーは、レーザ露光光学系３ａ、３ｂの間及び横に配置された各色ごとのトナー収納部（ホッパー）６１〜６６から、現像器４１〜４６内のトナー比率（或いはトナー量）を一定に保つように、所望のタイミングで随時補給される。

各感光ドラム１ａ、１ｂ上に形成されたトナー像は、それぞれ一次転写ローラ５ａ、５ｂによって中間転写ベルト５上に重ねて形成されるように順次一次転写される。このとき、一次転写ローラ５ａ、５ｂに一次転写バイアスが印加される。このように、中間転写ベルト５上にそれぞれのトナー像が順次重ねられてフルカラートナー像が形成される。

その後、中間転写ベルト５上のフルカラートナー像は、記録紙上に一括して二次転写される。このとき、二次転写ローラ５４に二次転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト５は駆動ローラ５１によって駆動され、この中間転写ベルト５を挟んだ対向位置には、転写クリーニング装置５０が駆動ローラ５１に対して接離可能に配置されている。感光ドラム１ａ、１ｂは、中間転写ベルト５が２つの駆動ローラ５１、５２によって張架されて形成された同一平面部分である転写面に設けられており、これらの感光ドラム１ａ、１ｂとの中間転写ベルト５を挟んだ対向部に一次転写ローラ５ａ、５ｂが設けられている。

また、中間転写ベルト５の移動方向Ｂ下流側のローラ５２の近傍には、センサ５３が配置されており、このセンサ５３が、各感光ドラム１ａ、１ｂから転写された画像の位置ずれ及び濃度の検知を行う。このセンサ５３を用いて、各画像形成部Ｓａ、Ｓｂに対して随時、画像濃度、トナー補給量、画像書き込みタイミング、及び画像書き込み開始位置等を補正する制御を行っている。

また、上流側の駆動ローラ５１に対向配置された転写クリーニング装置５０は、中間転写ベルト５上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、対向する駆動ローラ５１に加圧され、記録紙に転写した後の中間転写ベルト５上の残トナーをクリーニングする。クリーニング終了後、転写クリーニング装置５０は前記中間転写ベルト５より離間する。

一方、記録紙は、各収納部７１、７２、７３又は手差しトレイ７４から各々の給紙ローラ８１、８２、８３、８４によって１枚ずつ取り出された後、レジストローラ８５で斜行が補正され、さらに、所望のタイミングで中間転写ベルト５上のトナー像を記録紙に転写するための二次転写ローラ５４と中間転写ベルト５との間の二次転写部へ搬送される。

二次転写部において記録紙上にトナー像が転写された後、記録紙は、搬送部８６を通り熱ローラ定着器９へ搬送されてトナー像が定着される。その後、排紙トレイ８９或いは用紙後処理装置（不図示）へ排紙される。

他方、二次転写後の中間転写ベルト５は、前述のように転写クリーニング装置５０によって転写残トナーがクリーニングされ、再び各画像形成部Ｓａ、Ｓｂの一次転写工程に供される。

なお、熱ローラ定着器９と排紙トレイ８９との間には、濃度センサ９９が記録紙の搬送方向に対して垂直方向に４個並べて配置されており、熱ローラ定着器９で定着された記録紙上のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各階調パターンの濃度を必要に応じて同時に測定することが可能である。

＜濃度センサ９９周辺の詳細な構成＞
図２は、図１に示した濃度センサ９９周辺の詳細な構成を示す概略図である。

濃度センサ９９の光源には、測定対象のパターンの色に応じて発光のピーク波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあるＬＥＤ９０１が用いられる。ＬＥＤ９０１は、測定用の開口部９１４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９１４へ搬送されてきた記録紙９１３上に形成されたパターン９１２に対して光を照射する。また、測定用開口部９１４の法線２ｎ上には、結像レンズ９０９及び受光部９１０が配置されている。ＬＥＤ９０１により照射された光は、記録紙９１３上のパターン９１２で反射され、その反射光のうちの法線２ｎ方向の成分が結像レンズ９０９により受光部９１０の受光面に結像される。受光部９１０は、フォトダイオードなどの光電変換素子を配列して構成されている。

濃度センサ９９と記録紙との間には記録面ガラス９１１が設置され、記録紙を記録面ガラス９１１に密着するように搬送して、記録紙に対する光路長を常に一定にしながら測定を行う。

＜リーダ部３００における画像処理部の画像信号の流れ＞
図３は、本実施の形態に係るリーダ部３００における画像処理部の画像信号の流れを示すブロック図である。

同図に示すように、ＣＣＤセンサ３４より出力される画像信号は、アナログ信号処理部２０１に入力され、そこでゲイン調整及びオフセット調整がなされた後、Ａ／Ｄ変換部２０２で、各色信号ごとに８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。その後、シェーディング補正部２０３に入力され、色ごとに基準白色板の読み取り信号を用いた公知のシェーディング補正が施される。

ＣＣＤセンサ３４の各ラインセンサは、相互に所定の距離を隔てて配置されているため、ラインディレイ部２０４において、副走査方向の空間的ずれを補正する必要がある。入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサ３４のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）フィルタの分光特性で決まる読み取り色空間をＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、３×３のマトリックス演算を行う。

光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＡＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号を濃度信号に変換する。そして、ＬＯＧ変換部２０６から出力された画像信号Ｃ０，Ｍ０，Ｙ０がライン遅延メモリ２０７に供給され、画像信号Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１として、図４に示すプリンタ制御部へ出力される。

＜プリンタ制御部における画像信号の流れ＞
図４は、プリンタ部１００の制御を司るプリンタ制御部における画像信号の流れを示すブロック図である。図５（ａ），（ｂ）は、階調補正処理に使用するパッチパターンを示す概略図である。

マスキング及びＵＣＲ部２０８は、入力された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１００での記録色材の色濁りを補正する演算を施して、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、ＢＫ２の信号を各読み取り動作の度に順次所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。

空間フィルタ部（出力フィルタ）２０９は、エッジ強調又はスムージング処理を行う。また、画像メモリ部２１０は、上記のように処理されて空間フィルタ部２０９から出力されたＹ３、Ｍ３、Ｃ３、ＢＫ３を一旦記憶し、プリンタの画像形成に同期して濃淡データ生成部４０１及びラインディレイ部４０２へ送り出す。

濃淡データ生成部４０１は、画像信号Ｃ４，Ｍ４をそれぞれ入力して、濃トナー用の画像信号ＤＣ５、ＤＭ５と淡トナー用の画像信号ＰＣ５、ＰＭ５にそれぞれ変換する機能を有する。この変換処理は、所定の変換テーブルを用いて行う。この所定の変換テーブルは、入力画像が中間調画像であるか或いは文字画像であるかによって構成が変更される。即ち、中間調画像に対しては淡トナーの使用を多くしてハイライト部でのざらつきを低減し、文字画像に対しては濃トナーの使用を多くしてトナーの載り量を制限するように、濃トナーと淡トナー用の画像データの構成割合を変更する。

ラインディレイ部４０２は、後述するＬＵＴ２１１に入力する各６色の画像データの同期をとるために、前記濃淡データ生成部４０１でのデータ変換によって生じるＤＣ５、ＰＣ５、ＤＭ５、ＰＭ５に対するＹ４、ＢＫ４のずれを補正するものである。ＬＵＴ２１１は、プリンタ部１００の理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正（階調補正）を行うもので、淡トナー用のγテーブル（図１１）と濃トナー用のγテーブル（図１２）とを備えている。濃淡データ生成部４０１及びラインディレイ部４０２から出力された６色の画像データ（ＤＣ５、ＰＣ５、ＤＭ５、ＰＭ５、Ｙ５、ＢＫ５）は、ＬＵＴ２１１に供給されて階調補正が施される。

ＬＵＴ２１１から出力された信号（ＤＣ６、ＰＣ６、ＤＭ６、ＰＭ６、Ｙ６、ＢＫ６）は、ＰＷＭ部２１６へ順次送られ、レーザドライバ２１７が各色及び淡色用の半導体レーザ３１１〜３１６を駆動して感光ドラム１ａ，１ｂ上に潜像を形成する。

また、本実施の形態の画像形成装置にはパターン生成部２１２が配置されている。このパターン生成部２１２は、図５（ａ）に示すように、濃トナーと淡トナーを使用したマゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の第１のパッチパターン７０１、淡トナーを使用したマゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の第２のパッチパターン７０２、又は濃トナーを使用したマゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の第３のパッチパターン７０３を記録紙上に形成するために、例えば図５（ｂ）に示すような第１、第２及び第３のパターンデータ７０１ａ，７０２ａ，７０３ａをそれぞれ登録しており、この第１、第２及び第３のパターンデータ７０１ａ，７０２ａ，７０３ａを、外部から供給される入力信号Ｘ．Ｘｐ，Ｘｄにそれぞれ対応して出力するようになっている。なお、図５に示した第１、第２及び第３のパッチパターン７０１，７０２，７０３は、同一の記録紙上に形成されても、それぞれ別の記録紙上に形成されても良い。

そして、パターン生成部２１２から出力されるパターンデータは、画像メモリ部２１０を介して濃淡データ生成部４０１及びラインディレイ部４０２へ、又はＬＵＴ２１１を介して直接、ＰＷＭ部２１６へ供給できるようになっている。従って、図４に示すプリンタ制御部は、濃淡データ生成部４０１とＬＵＴ２１１で変換を行ったパターンデータと、濃淡データ生成部４０１とＬＵＴ２１１で変換を行わないパターンデータの両方を出力できるようになっている。

このように処理されてＬＵＴ２１１から出力されたＤＣ６、ＰＣ６、ＤＭ６、ＰＭ６、Ｙ６、ＢＫ６の画像信号は、ＰＷＭ部２１６へ送られ、レーザドライバ２１７を介して半導体レーザ３１１〜３１６でレーザ光Ｅに変換される。

＜濃淡データ生成部４０１で生成される濃淡データの特性＞
図６は、図４中の濃淡データ生成部４０１で生成される濃淡データ（濃トナー用の画像信号と淡トナー用の画像信号）の出力特性を示すグラフであり、パターン生成部２１２に入力される濃淡トナー用の入力信号Ｘ（０〜２５５）と、このときに濃淡データ生成部４０１から出力される出力信号との関係を示している。

入力信号Ｘが０〜１２８の範囲は淡トナーのみで形成し、入力信号Ｘが１２８〜２５５の範囲は淡トナーを減らすと同時に濃トナーを徐々に加えて、濃トナーと淡トナーの両方で画像を形成する。

このように、入力信号Ｘ＝０〜１２８までは淡トナーのみで出力信号０〜２５５を出力し、入力信号Ｘ＝１２８〜２５５では淡トナー及び濃トナー共に出力信号０〜２５５を出力するので、入力信号Ｘ＝１２８のところでは、淡トナーは入力値と出力値が等しく２５５となり、濃トナーは入力値と出力値が等しく０となる。

＜本実施の形態に係る階調補正方法＞
次に、濃淡色のシアン及びマゼンタの階調補正方法について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る階調補正処理を示すフローチャートである。

Ｉ．出力濃度のずれ量ΔＤｎの測定（ステップＳ５０１，Ｓ５０２）
濃淡トナーの階調補正モードが実行されると、まずパターン生成部２１２から画像メモリ部２１０へ第１のパターンデータ７０１ａを出力する。これによって、濃淡データ生成部４０１及びＬＵＴ２１１を通して第１のパターンデータ７０１ａの変換データ（濃淡トナー用の画像信号）を得て、図５に示すような濃淡トナーによる第１のパッチパターン７０１を記録紙上に形成する（ステップＳ５０１）。

この第１のパッチパターン７０１は、濃トナーと淡トナーを使用するマゼンタＭ及びシアンＣのパターンであり、２５６階調の入力画像信号のうち、等間隔で分割した１６ポイント（１６階調）の入力信号（Ｘ＝１６、３２、４８、６４・・・）がパターン生成部２１２へ入力されることによって記録紙上に形成される。記録紙に形成した第１のパッチパターン７０１は、定着ローラ９の下流に配置した濃度センサ９９、或いは排紙トレイ８９に一旦出力された記録紙をリーダ部３００の原稿台ガラス上に載せて、リーダ部３００のＣＣＤセンサ３４で読み取りが行われる（ステップＳ５０２）。

図８は、濃淡トナー用の入力信号Ｘに対する濃トナーの出力濃度を示すグラフであり、第１のパッチパターン７０１を読み取って得られた出力濃度特性を示している。

同図中の曲線Ｐａが実際に得られた出力濃度特性を示し、直線Ｐｂは目標とする基準出力濃度特性を示す。ここでは、読み取られた１６階調の第１のパターン７０１の濃度データを補間してスムージング処理したものを示しており、各ポイントの基準特性ｂに対する実際の出力濃度のずれ量をΔＤｎ（ｎ＝１〜１６）で表す。

以下、淡トナー用及び濃トナー用のγテーブルを調整して、前記出力濃度のずれ量ΔＤｎを補正する方法について説明する。

ＩＩ．濃トナー及び淡トナーの出力濃度特性の測定（ステップＳ５０３〜Ｓ５０６）
まず淡トナーの出力濃度特性を測定するために、パターン生成部２１２からＬＵＴ２１１へ淡トナー用の第２のパターンデータ７０２ａを出力する。このときは、第２のパターンデータ７０２ａを濃淡データ生成部４０１及びＬＵＴ２１１を通さずに、第２のパッチパターン７０２を記録紙上に形成する（ステップＳ５０３）。

ここで、淡トナーの第２のパッチパターン７０２を形成するための入力信号Ｘｐは、図８の出力特性を求める際に使用した入力信号Ｘ（Ｘ＝１６、３２、４８、６４・・・１２８）に対応して、図６の淡トナー用の画像信号の出力特性より、Ｘｐ＝３２、６４、９６、１２８・・・２５５の８ポイントで構成する。記録紙に形成した第２のパッチパターン７０２は、第１のパッチパターン７０１と同様に定着後の濃度センサ９９又はＣＣＤセンサ３４で読み取る（ステップＳ５０４）。

次に、濃トナーの出力濃度特性を測定するために、淡トナーの第２のパッチパターン７０２の形成及び読み取りと同様に、濃トナーの第３のパッチパターン７０３の形成と（ステップＳ５０５）、読み取りを行う（ステップＳ５０６）。ここで、濃トナーの第３のパッチパターン７０３を形成するための入力信号Ｘｄは、図８の出力濃度特性を求める際に使用した入力信号Ｘ（Ｘ＝１２８、１４４、１６０、１７６、・・・２５５）に対応して、図６に示した濃トナーの画像信号の出力特性より、Ｘｄ＝０、３２、６４、９６、…、２５５の９ポイントで構成する。

ＩＩＩ．淡トナー用γテーブルの補正（ステップＳ５０７，Ｓ５０８）
次に、入力信号Ｘ＝０〜１２８の範囲の出力濃度を補正するための、淡トナー用γテーブルの補正方法について、図９を参照して説明する。

図９は、淡トナー用の入力信号Ｘpに対する淡トナーの出力濃度の補正処理を示すグラフであり、第２のパッチパターン７０２を読み取ることによって得られた淡トナーの出力濃度特性に基づくものである。本実施の形態における画像形成装置では、淡トナーの最大濃度を０．９で調整するものとする。

入力信号Ｘ＝０〜１２８の範囲は、図６に示すように淡トナーのみで画像を形成するため、淡トナーの濃度補正値ΔＤｐｎは、出力濃度ずれ量ΔＤｎ（ｎ＝０〜８）と等しくなる。図９に示す淡トナーの出力濃度特性から、ΔＤｐｎの濃度を補正するのに必要な入力信号補正値ΔＸｐｎ（ｎ＝１〜８）が求まる（ステップＳ５０７）。

図１０は、補正前と補正後の淡トナー用γテーブルを示すグラフである。

同図中において、補正前のテーブルを点線の曲線ｇｐｏで示し、補正後のテーブルを点線の曲線ｇｐｎで示す。γテーブルｇｐｏにおける淡トナー用入力信号Ｘｐ＝３２、６４、９６、１２８・・・２５５の８ポイントで、前記求めた入力信号補正値ΔＸｐｎ（ｎ＝０〜８）を補正し、補正後の各ポイントを補間してスムージング処理を施すことで、実線のγテーブルｇｐｎが作成される（ステップＳ５０８）。

γテーブルｇｐｏを新たに作成されたγテーブルｇｐｎに置き換えることにより、入力信号Ｘが０〜１２８の低濃度から中間濃度領域の濃度が補正され、階調が改善される。

ＩＶ．濃トナー用γテーブルの補正（ステップＳ５０９，Ｓ５１０）
次に、入力信号Ｘ＝１２８〜２５５の範囲の出力濃度を補正するための、濃トナー用γテーブルの補正方法について、図１１を参照して説明する。なお、図１１は、濃トナー用の入力信号Ｘｄに対する濃トナーの出力濃度を示すグラフであり、記録紙に形成された第３のパッチパターン７０３の濃度を読み取って得られた濃トナーの出力濃度特性を示している。

入力信号Ｘ＝１２８〜２５５の範囲は、図６に示すように淡トナーと濃トナーによって画像形成を行うために、この領域の階調を濃トナーのγテーブルで補正するためには、先ほど求めた淡トナー用のγテーブルｇｐｎによる濃度補正分を考慮しなければならない。図６における淡トナーの画像信号の出力特性は、入力信号Ｘ＝１２８を中心に左右対称になっているため、濃トナーの濃度補正値ΔＤｄｍは、
ΔＤｄｍ＝ΔＤ（７＋ｍ）−ΔＤ（９−ｍ）（ｍ＝１〜９）
で算出できる。ここで、ΔＤｄｍは濃トナーの濃度補正値であり、ΔＤ（７＋ｍ）は中間濃度から高濃度領域の濃度補正値ΔＤｎ（ｎ＝８〜１６）であり、ΔＤ（９−ｍ）は淡トナーのγテーブルｇｐｎで補正される濃度補正値である。

以上より算出したΔＤｄｍを用いて、図１１の出力濃度特性から各ポイントに対応する入力信号補正値ΔＸｄｍ（ｍ＝１〜９）が求まる（ステップＳ５０９）。

図１２は、補正前と補正後の濃トナー用γテーブルを示すグラフである。

同図中において、補正前のテーブルを点線の曲線ｇｄｏで示し、補正後のテーブルを点線の曲線ｇｄｎで示す。図１２のγテーブルｇｄｏのＸｐ＝０、３２、６４、９６、１２８・・・２５５の９ポイントで、前記求めた濃トナーの入力信号補正値ΔＸｄｍ（ｎ＝１〜９）を補正し、補正後の各ポイントを補間してスムージング処理をすることで、実線のγテーブルｇｄｎが作成される（ステップＳ５１０）。

γテーブルｇｄｏを新たに作成されたγテーブルｇｄｎに書き換えることにより、入力画像信号Ｘ＝１２８〜２５５の中間濃度から高濃度領域の濃度が補正される結果、階調が改善される。

以上のように、本実施の形態では、濃トナーと淡トナーとで形成されたパッチパターンの濃度を読み取って、その階調特性に応じて淡トナー及び濃トナーの階調制御用のγテーブルを補正する。これにより、濃トナー及び淡トナーの画像出力特性の変化によって生じる階調の劣化が補正されて、中間濃度領域での擬似輪郭等の発生を防止することができ、常に安定した高画質の画像を出力することが可能になる。

＜変形例＞
本実施の形態では、第１のパッチパターン７０１として、２５６階調の入力画像信号を等間隔で分割した１６ポイント（１６階調）のパターンを用いて出力濃度を測定したが、画像形成装置の出力特性に応じてパターン形成のポイント（階調）数を増やしたり、パターン形成間隔を調整することで、本発明の階調補正をさらに精度良く行うことが可能である。

また、画像に応じて解像度を切り替えて画像形成を行う画像形成装置においては、各解像度のパターンを形成して本発明の階調補正を行うことにより、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合でも、安定した良好な画像の出力が可能になる。

また、前述した画像形成装置においては、２個の感光体を用いた濃淡トナーによる画像形成装置の階調補正方法について述べたが、以下に述べるタンデムタイプの画像形成装置についても適用されることは言うまでもない。

図１３は、タンデムタイプの画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

タンデム型の画像形成装置は、トナーの種類に応じた数の像担持体（感光体）を用いて画像形成するものであり、本例のタンデム型画像形成装置１０１では、６つの像担持体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを備えている。そして、この各像担持体１ａ〜１ｆに、それぞれ異なる分光特性の現像剤を装填した現像器４１、４２、４３、４４、４５、４６を、個々の像担持体に１個ずつ対応させ、これらの像担持体１個と現像器１個の組み合わせをそれぞれ含む画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆが直列に配置されている。

この方式であれば、６色の画像形成装置をベースに考えた場合においても、画像の出力速度を同じにすることが可能であり、生産性を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用しても良い。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憶した記憶媒体をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは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、完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。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、不揮発性メモリを用いることができる。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はなく、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動している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ボ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き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが処理を行って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。

実施の形態に係るフルカラー画像形成装置の概略ハード構成を示す断面図である。 図１に示した濃度センサ周辺の詳細な構成を示す概略図である。 実施の形態に係るリーダ部における画像処理部の画像信号の流れを示すブロック図である。 プリンタ部の制御を司るプリンタ制御部における画像信号の流れを示すブロック図である。 階調補正処理に使用するパッチパターンを示す概略図である。 図４中の濃淡データ生成部で生成される濃淡データの出力特性を示すグラフである。 本実施の形態に係る階調補正処理を示すフローチャートである。 濃淡トナー用の入力信号Ｘに対する濃トナーの出力濃度を示すグラフである。 淡トナー用の入力信号Ｘpに対する淡トナーの出力濃度の補正処理を示すグラフである。 補正前と補正後の淡トナー用γテーブルを示すグラフである。 濃トナー用の入力信号Ｘｄに対する濃トナーの出力濃度を示すグラフである。 補正前と補正後の濃トナー用γテーブルを示すグラフである。 タンデムタイプの画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 濃トナー及び淡トナー用の入力画像信号の画像濃度とトナー使用量及び出力濃度の関係を示すグラフである。

符号の説明

２０８ マスキング及びＵＣＲ部
２０９ 空間フィルタ部
２１０ 画像メモリ部
２１１ ＬＵＴ
２１２パターン生成部
２１６ ＰＷＭ部
２１７ レーザドライバ
３１１〜３１６ 半導体レーザ
４０１ 濃淡色データ生成部
４０２ ラインディレイ部

Claims (7)

1. 同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成手段と、
   前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取り手段と、
   前記パターン読み取り手段で読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パターン形成手段は、
   濃の色材と淡の色材とを混合して用いた第１のパターンと、淡の色材を用いた第２のパターンと、濃の色材を用いた第３のパターンとのいずれか１つ又は複数を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 入力画像データから濃の色材用の画像データと淡の色材用の画像データを生成する濃淡データ生成手段と、
   前記濃淡データ生成手段から出力された淡及び濃の色材用の画像データを、所定の出力特性が得られるようにそれぞれ変換する第１及び第２の変換手段とを備え、
   前記パターン形成手段は、
   前記第１のパターンを形成するときは、前記濃淡データ生成手段にパターンデータを入力して前記第１及び第２の変換手段からそれぞれ出力された淡及び濃の色材用のパターンデータによりパターンを形成し、
   前記第２及び第３のパターンを形成するときは、淡及び濃の色材用のパターンデータを入力して前記第１及び第２の変換手段を用いずにパターンを形成することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記階調補正手段は、
   前記パターン読み取り手段で読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、前記第１及び第２の変換手段の変換対象となる淡及び濃の色材用の画像データを、所定の出力特性が得られるように補正し、
   前記第１及び第２の変換手段は、該階調補正手段の補正特性に応じて変換特性を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記濃及び淡の色材は、含有する顔料の分光特性が等しく且つその量が異なる濃及び淡現像剤であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成方法において、
   濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成工程と、
   前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取り工程と、
   前記パターン読み取り工程で読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
7. 同一色相の濃と淡の色材を用いて画像を形成する画像形成方法を実行するための、コンピュータで読み取り可能な制御プログラムであって、
   濃の色材と淡の色材を用いてパターンを形成するパターン形成ステップと、
   前記形成されたパターンの濃度を読み取るパターン読み取りステップと、
   前記パターン読み取りステップで読み取ったパターンの濃度特性に基づいて、濃及び淡の色材の画像出力特性を補正する階調補正ステップとを有することを特徴とする制御プログラム。

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