JP2006323306A - 画像形成装置及びその制御方法並びにその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成条件の制御にカラーセンサを使用する画像形成装置において、低コストかつ高精度のセンサ校正を行い、画像色の安定化を図ること。
【解決手段】 光学式カラーセンサを用いて、記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出し、検知用画像に対する光学式カラーセンサの検出出力値に応じて、画像形成条件を制御する画像形成装置であって、
有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成し、光学式カラーセンサで基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、光学式カラーセンサによる検出出力値を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式やインクジェット方式のプリンタ及び複写機などの画像形成装置及びその制御方法並びにその制御プログラムに関する。

近年、カラープリンタ、カラー複写機等のカラー画像形成装置には、出力画像の高画質化が求められている。特に、画像階調や画像色の安定性は、画像の品位に大きな影響を与える。

ところが、カラー画像形成装置は、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動があると、得られる画像の濃度が変動する。そこで、各色の色材で濃度検知用画像（以下、パッチ）を記録材上に作成し、その光反射特性（濃度や色度など）を光学式カラーセンサ（以下カラーセンサという）で検知し、その検知結果より露光量、現像バイアスなどのプロセス条件（電子写真方式の場合）やインク吐出量（インクジェット方式の場合）、あるいは画像処理などにフィードバックをかけて制御（以下画像濃度制御と呼ぶ）を行うことで、安定した画像を得るように構成している（特許文献１参照）。前述のカラーセンサは、例えば発光素子として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の発光スペクトルが異なる３種以上の光源を用いるか、又は発光素子として白色（Ｗ）を発光する光源を用いて、受光素子上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の分光透過率が異なる３種以上のフィルタを形成したもので構成する。このことによりＲＧＢ出力等の異なる３種以上の出力が得られる。得られたＲＧＢ出力値をＲＧＢ−Ｌａｂ変換テーブル等で、色度データに変換すれば、濃度検知用画像の色度値を得ることができる。また、ＲＧＢ出力値をＲＧＢ−濃度変換テーブル等で、濃度データに変換すれば、濃度検知用画像の濃度値を得ることができる。このようにして得られた色度値や濃度値に基づき画像濃度制御を行うことにより、カラー画像形成装置は安定して所望の色を出力することができる。
特開２００３−１４９９０３号公報

ところで、カラーセンサを用いてパッチの絶対濃度又は絶対色度を検知するためには、基準反射物を使用してセンサ出力値を校正することが必要となる。その理由は、まず第１に、センサを構成する発光素子や受光素子は、素子毎に、その分光特性に差があり、それらの差を吸収するためには、基準反射物を用いて分光特性のばらつきを校正する必要があるからである。また、第２に、センサを構成する発光部及び受光部の経時変化や周囲温度変化により、発行素子や受光素子の分光特性が変動してしまう場合があるからである。第３に、プリント時に多くの記録材がセンサ付近を通過することにより、紙粉やトナー又はインクが飛び散り、センサ表面に堆積や付着することによりセンサ出力の低下を招くからである。すなわち、分光反射率が安定した校正用白色基準板等を用いてセンサを校正する必要がある。

しかしながら、前述のようにセンサ校正用白色基準板を設ける場合、基準板が高価であると、装置のコストアップを招いてしまう。また、センサと同様に白色基準板にも紙粉やトナー又はインクが飛び散り、基準板として使えなくなることもある。それを防止するためには、基準板を覆うシャッターやあるいは、基準板を退避させるための新たな機構が必要となり、更なるコストアップを招いてしまう。

一方で、白色の記録材を基準反射物として使用するような方式もある。しかしながらこの方法も、記録材の色味が変わってしまうと正確なセンサ校正ができなくなってしまう（記録材の色味は、記録材の種類によっても異なるし、また生産ロット毎にも差がある）。すなわち、安定して所望の画像色を得ることができなくなる。

また、別の方法として、本出願人は、無彩色の色材からなる画像パターン（黒色の色材で形成された画像パターン）を使用して、センサの校正を行う方法をすでに提案している（特許文献１）。しかしながら、この方式は、基準画像パターンの濃度が濃い場合は、基準画像からの反射光が非常に弱くなってしまい（黒色の色材はすべての波長の光を吸収するから）、すなわちセンサの出力値も非常に小さくなってしまうので、良好なセンサ校正を行うことが困難であった。また、基準画像パターンの濃度が淡い場合は、基準画像の濃度変動の影響や、あるいは、記録材の分光反射特性の影響を受けてしまうことがあるので、センサ校正の精度が悪化してしまう恐れがあった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、カラーセンサを使用する画像形成装置において、低コストかつ高精度のセンサ校正を行い、画像色の安定化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出する光学式カラーセンサと、
前記検知用画像に対する前記光学式カラーセンサの検出出力値に応じて、画像形成条件を制御する制御手段と、
有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する手段と、
前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする。

前記基準画像パターンは、異なる有彩色の色材を用いた複数個の画像パターンであることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
光学式カラーセンサを用いて、記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出し、検出出力値に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置の制御方法であって、
有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する工程と、
前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する工程と、
を含むことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
光学式カラーセンサを用いて、記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出し、検出出力値に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置の制御プログラムであって、
有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する工程と、
前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する工程と、
を画像形成装置に実現させることを特徴とする。

本発明によれば、カラーセンサを使用する画像形成装置において、低コストかつ高精度のセンサ校正を行い、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行うことにより画像色の安定化を図ることができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態では、光学式カラーセンサを用いて画像形成条件を制御する画像形成装置において、有彩色の色材によって記録材上に基準画像パターンを形成し、光学式カラーセンサによる基準画像パターンの読取出力値を用いて光学式カラーセンサを校正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う画像形成装置について説明する。

図１は、第１実施形態におけるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。この装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写体２７を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本カラー画像形成装置は、図１に示す画像形成部と図示しない画像処理部から構成される。

以下、図１を用いて、電子写真方式のカラー画像形成装置における、画像形成部の動作を説明する。画像形成部は、画像処理部が変換した露光時間に基づいて点灯させる露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成し、この多色トナー像を転写材１１へ転写し、その転写材１１上の多色トナー像を定着させるもので、給紙部２１、現像色分並置したステーション毎の感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、一次帯電手段としての注入帯電部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ、トナーカートリッジ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ、現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ、中間転写体２７、転写ローラ２８、クリーニング部２９、定着部３０、カラーセンサ４２によって構成されている。

感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。

一次帯電手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光ドラムを帯電させるための４個の注入帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える構成で、各注入帯電器にはスリーブ２３ＹＳ、２３ＭＳ、２３ＣＳ、２３ＫＳが備えられている。

感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへの露光光はスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋから送られ、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成されるように構成されている。

現像手段として、静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える構成で、各現像器には、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。各々の現像器は脱着可能に取り付けられている。

中間転写体２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に伴って回転し、単色トナー像が転写される。その後、中間転写体２７に後述する転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像が転写する。転写ローラ２８は、転写材１１上に多色トナー像を転写している間、２８ａの位置で転写材１１に当接し、印字処理後は２８ｂの位置に離間する。

定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように転写材１１を加熱する定着ローラ３１と転写材１１を定着ローラ３１に圧接させるための加圧ローラ３２を備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ３３、３４が内蔵されている。すなわち、多色トナー像を保持した転写材１１は定着ローラ３１と加圧ローラ３２により搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。トナー像定着後の転写材１１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。

クリーニング部２９は、中間転写体２７上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。

カラーセンサ４２は、図１のカラー画像形成装置において転写材搬送路の定着部３０より下流に転写材１１の画像形成面へ向けて配置されており、転写材１１上に形成された定着後のトナー画像濃度値を検知する。

図２にカラーセンサ４２の構成の一例を示す。カラーセンサ４２は、白色ＬＥＤ５３とＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより構成される。白色ＬＥＤ５３を定着後のパッチ６１が形成された転写材１１に対して斜め４５度より入射させ、０度方向への乱反射光強度をＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより検知する。ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａの受光部は、５４ｂのようにＲＧＢが独立した画素となっている。

ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４の電荷蓄積型センサは、フォトダイオードでも良い。ＲＧＢの３画素のセットが、数セット並んでいるものでも良い。また、入射角が０度、反射角が４５度の構成でも良い。更には、ＲＧＢ３色が発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成しても良い。

次に、有彩色の基準画像を用いたカラーセンサの校正について説明する。尚、本実施の形態では、有彩色の基準画像としてシアンのベタ画像を用いる例について説明する。

カラーセンサの校正用基準画像として有彩色の色材からなるベタ画像を使用するのは、以下の理由である。前述したように、記録材を使用してセンサの校正を行う場合、記録材の色味が変わってしまうと正確なセンサ校正ができなくなってしまう。これは、記録材の色味が、記録材の種類によっても異なるし、また生産ロット毎にも差があるからである。一方、トナー（色材）の分光反射特性は、一般的にとても安定しているので（少なくとも、非常に多くの種類がある記録材よりも安定している）、センサの校正を正確に行うことが可能になる。また、無彩色の色材からなる画像パターン（黒色の色材で形成された画像パターン）を使用して、センサの校正を行う方法は、基準画像パターンの濃度が濃い場合は、基準画像からの反射光が非常に弱くなってしまい（黒色の色材はすべての波長の光を吸収するから）、すなわちセンサの出力値も非常に小さくなってしまうので、良好なセンサ校正を行うことが困難であった。一方、有彩色の色材は、光の吸収が少ない（反射光量が大きい）ので、このような不具合は生じない。

また、基準画像パターンの濃度があまりにも淡いと、基準画像の濃度変動の影響や、あるいは、記録材の分光反射特性の影響を受けてしまうことがあるので、たとえ有彩色の色材を使用してもセンサ校正の精度が悪化してしまう恐れある。従って、本実施の形態では、分光反射特性が最も安定する、ベタの基準画像を使用する場合、すなわち有彩色の色材による効果を最大限に期待できる例について説明を行う。

以下、具体的なセンサ校正手順について述べる。まず、転写材上にセンサ校正用シアン画像のパッチパターンを形成する。図３は、転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成される校正用パッチパターンを示す図であり、カラーセンサ４２の配置されている部分に８ｍｍ角のシアンパッチが１個形成されている。尚、パッチの印字率は１００％（ベタパターン）に設定されている。

図４は、シアンのベタ画像の分光反射特性を示した図であり、横軸は光波長、縦軸は光反射率を表している。尚、反射率は、硫酸バリウム（基準白色物として広く用いられている）の反射率を１として正規化されている。

次に、図５は、カラーセンサの発光光源（白色ＬＥＤ）の平均的な分光特性を示しており、最大値を１として正規化したものである。発光素子の分光特性は、この特性を中心としてある程度のばらつきを持つ。

図６は、カラーセンサの受光素子の平均的な分光特性を表している。ここでは、Ｒ素子の最大値を１としてＲ素子、Ｇ素子、Ｂ素子、それぞれの分光特性を正規化している。平均的なカラーセンサ（発光、受光素子の分光特性が平均値であるセンサ）がシアンのベタパッチを検出したときのセンサ出力値は、以下のようになる。
Ｒ素子の出力値＝Σ（シアントナーの分光反射率 × 発光素子の分光特性 × Ｒ素子の分光特性）
Ｇ素子の出力値＝Σ（シアントナーの分光反射率 × 発光素子の分光特性 × Ｇ素子の分光特性）
Ｂ素子の出力値＝Σ（シアントナーの分光反射率 × 発光素子の分光特性 × Ｂ素子の分光特性）

ここでΣ（Ａ）とは、Ａを４００〜７００ｎｍの波長毎に算出し、積分を行うことを示す。前述の、各分光特性（図４、図５、図６）を用いて計算すると、Ｒ素子の出力値：Ｇ素子の出力値：Ｂ素子の出力値は、０.４：１.３６：１.６９となる。

本実施の形態では、シアントナーを検出した際に、各受光素子の出力平均値がそれぞれ、Ｒ＝０.４ｖ、Ｇ＝１.３６ｖ、Ｂ＝１.６９ｖになるように設定されている。この値をセンサの標準出力値とする。

当然のことながら、センサの発光素子や受光素子の分光特性が平均値からずれた場合（初期の特性ばらつきや、耐久劣化によって）、センサの出力値は前述の標準出力値と同じ値にはならない。

センサ出力の校正は以下のように行われる。まず、基準トナー画像（シアンのベタ画像）の出力値をカラーセンサで検出する。この時の出力値をＲ０、Ｇ０、Ｂ０とする。

次に、カラーセンサの出力補正係数を算出する。算出の方法は、基準トナー画像の出力値Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０をセンサの標準出力値Ｒ＝０.４ｖ、Ｇ＝１.３６ｖ、Ｂ＝１.６９ｖと比較して算出される。尚、出力補正係数はカラーセンサのＲ、Ｇ、Ｂ出力値それぞれに対して定められており、各補正係数はそれぞれαＲ、αＧ、αＢである。

以下に出力補正係数の算出式を記す。
αＲ ＝ Ｒ０ ÷ ０.４
αＧ ＝ Ｇ０ ÷ １.３６
αＢ ＝ Ｂ０ ÷ １.６９

以上のように算出された補正係数を用いて、センサの校正（出力補正）が実施される。これにより、センサの発光素子や受光素子の分光特性が、初期の特性ばらつきや、耐久劣化によって、平均値からずれた場合でも、補正後のセンサの出力値が標準出力値と同じ値になり、高精度の画像濃度制御を行なうことができる。尚、実際の出力補正は、カラーセンサを使用した画像濃度制御時に実施される。

次に、本実施の形態における画像濃度制御について図７のフローチャートを用いて説明する。尚、本実施の形態の画像濃度制御は、カラーセンサ４２を使用した画像階調補正制御である。この画像濃度制御は、ユーザーが画像濃度制御実施を所望した場合に、ユーザーが装置本体のオペレーションパネル（不図示）を操作して制御実行命令を送信し、制御が実施される。

まずステップＳ１において、転写材上に制御用のパッチパターンを形成する。図８は、転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成されるパッチパターンを示す図であり、画像形成装置に設けられたカラーセンサ４２と対応する位置に８ｍｍ角のパッチが１０ｍｍ間隔で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、合計３２個形成されている。つまり、カラーセンサ４２によって読みとることのできる位置に、複数のパッチが印刷されている。これらの各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１＝１２.５％、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２＝２５％、Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３＝３７.５％、Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４＝５０％、Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５＝６２.５％、Ｙ６、Ｍ６、Ｃ６、Ｋ６＝７５％、Ｙ７、Ｍ７、Ｃ７、Ｋ７＝８７.５％、Ｙ８、Ｍ８、Ｃ８、Ｋ８＝１００％、に設定されている。

次に、ステップＳ２において、転写材に定着されたトナーパッチからの反射光をカラーセンサ４２によって検出する。カラーセンサの検出出力値は、Ｒ受光素子の検出出力をＲ１、Ｇ受光素子の検出出力をＧ１、Ｂ受光素子の検出出力をＢ１とする。

更にステップＳ３において、カラーセンサの出力値を濃度に変換する。その際、出力補正係数αＲ、αＧ、αＢを用いて、センサ出力値の補正を行う。補正後のＲ、Ｇ、Ｂ出力値をそれぞれＲ’、Ｇ’、Ｂ’とすると、Ｒ’＝Ｒ１×αＲ、Ｇ’＝Ｇ１×αＧ、Ｂ’＝Ｂ１×αＢとなる。尚、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各トナーに対して使用されるセンサ出力値は１つであり、Ｃトナーに対してはＲ出力、Ｍトナーに対してはＧ出力、Ｙトナーに対してはＢ出力、ＢＫトナーに対してはＧ出力が使用される。また、カラーセンサの出力値（補正後の出力値Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を濃度に変換する方法は、従来から公知である検知信号対濃度の変換テーブル（濃度変換テーブル）を用いる方式である。

次にステップＳ４では、画像階調制御（階調補正）を実施する。以下、図９を用いて、画像階調制御（階調補正）の説明をする。尚、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックに関しても同様の方法で補正が行われる。図９中、横軸は画像データを表している。また、縦軸は、カラーセンサ４２の濃度検出値を表している。また、図中○印は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８各パッチに対するカラーセンサの出力濃度値を表している。次に、直線Ｔは、画像濃度制御の目標濃度階調特性をあらわす。本実施の形態では、画像データと濃度の関係が比例関係になるように目標濃度階調特性Ｔを定めた。曲線γは、濃度制御（階調補正制御）を実施していない状態での濃度階調特性をあらわしている。尚、パッチを形成していない階調の濃度については、原点及びＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８を通るようにスプライン補間行い算出される。

曲線Ｄは、本制御で算出される階調補正テーブルを表しており、補正前の階調特性γの目標階調特性Ｔに対する対称ポイントを求めることにより算出される。尚、階調補正テーブルＤの計算は、不図示の本体ＣＰＵで実行され、更に算出された階調補正テーブルＤは、不図示の本体メモリ（本実施の形態では不揮発性メモリを使用した）に記憶される。プリント画像の形成時は、画像データを階調補正テーブルＤで補正することにより、目標階調特性を得ることができる。

以上が本実施の形態における、画像階調制御（画像階調補正制御）の説明である。

本実施の形態のごとく、有彩色の基準画像としてシアンのベタ画像を用いてカラーセンサの検出出力値を補正する（センサを校正する）方法と、それに対してカラーセンサの検出出力値を補正しない方法とでの効果を比較した。比較検討の方法は、以下の通りである。

まず、濃度制御に使用するカラーセンサとして１０個のセンサを用意した。尚、このセンサは各々別々の生産ロットの中から選択したものであり、従って発光素子や受光素子の分光特性にバラツキがある。

次に、各々のカラーセンサを使用して画像濃度制御を実施した後、記録材に８１色のトナーパッチをプリントし、各カラーパッチの色度を測色計で計測する。この作業を、センサの校正を実施した場合と、センサ校正を実施しない場合との２通りについて行う。尚、８１色のパッチの色は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像階調度を２５％、５０％、７５％、を三段階に変えたすべての組み合わせ色を用いた（３×３×３×３＝８１）。８１パッチに対して、それぞれの測色値（１０個のカラーセンサを使用した１０通りの制御結果）を比較して最大色差（ΔＥ）を算出する。次に、すべての最大色差値（８１つの値）を平均した最大色差平均値を算出する。
校正あり： 最大色差平均値（ΔＥ）＝６.１２
校正無し： 最大色差平均値（ΔＥ）＝１０.６６

上記結果から判るように、本実施の形態の補正を行うことにより、補正が無い場合と比べて、画像濃度制御の精度を大きく向上することができた。

尚、本実施の形態では、カラーセンサの校正にシアンのベタ画像パターンを用いる場合を例に挙げて説明したが、カラーセンサの校正に用いる画像パターンはこれに限定されない。例えば、他の有彩色の色材であるイエローあるいはマゼンタで形成された画像パターンを使用しても良い。

以上、本実施の形態では、記録材である転写材の上に形成された検知用トナー画像の光反射特性である光学濃度を、光学式カラーセンサにより検出する手段を有する画像形成装置に於いて、記録材上に有彩色の色材からなる基準画像パターンを形成し、基準画像パターンを用いて光学式カラーセンサを補正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う方法について説明した。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態にかかる画像形成装置について説明する。本実施の形態では、記録材である転写材の上に形成された検知用トナー画像の光反射特性である光学濃度を、光学式カラーセンサにより検出する手段を有する画像形成装置に於いて、記録材上に複数の異なる有彩色の色材からなる複数の基準画像パターンを形成し、複数の基準画像パターンを用いて光学式カラーセンサを補正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う方法について説明する。

尚、本実施の形態で使用するカラー画像形成装置の全体構成及び画像濃度制御の概要については、第１実施形態で説明した画像形成装置と同様であるため説明は省略する。

ここでは、本実施形態の特徴である、異なる有彩色の複数の基準画像を用いたカラーセンサの校正（センサ出力補正）についてのみ説明する。有彩色の基準画像としては、シアン、マゼンタ、イエローの３つのベタ画像パターンを用いる。

まず、転写材上にセンサ校正用のパッチパターンを形成する。図１０は、転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成される校正用パッチパターンを示す図であり、カラーセンサ４２の配置されている部分に８ｍｍ角のシアンパッチ、マゼンタパッチ、イエローパッチがそれぞれ１個づつ（合計３個）形成されている。尚、パッチの印字率は１００％（ベタパターン）に設定されている。

図１１は、シアン、マゼンタ、イエローのベタ画像の分光反射特性を示した図であり、横軸は光波長、縦軸は光反射率を表している。尚、反射率は、硫酸バリウムの反射率を１として正規化されている。カラーセンサの発光素子及び受光素子の平均的な分光特性は、第１実施形態で説明したものと同様である（図５、図６）。平均的なカラーセンサ（発光、受光素子の分光特性が平均値であるセンサ）が各トナーのベタパッチを検出したときのセンサ出力値は、各分光特性（図１１、図５、図６）と、第１実施形態と同様の計算式を用いると、以下のようになる。
シアンパッチを検出した場合、
Ｒ素子の出力値：Ｇ素子の出力値：Ｂ素子の出力値 ＝ ０.４：１.３６：１.６９
マゼンタパッチを検出した場合、
Ｒ素子の出力値：Ｇ素子の出力値：Ｂ素子の出力値 ＝ ２.９１：０.７９：０.５９
イエローパッチを検出した場合、
Ｒ素子の出力値：Ｇ素子の出力値：Ｂ素子の出力値 ＝ ４.２２：３.２３：０.６７

本実施の形態では、シアントナーを検出した際に、各受光素子の出力平均値がそれぞれ、Ｒ＝０.４ｖ、Ｇ＝１.３６ｖ、Ｂ＝１.６９ｖ、マゼンタトナーを検出した際に、各受光素子の出力平均値がそれぞれ、Ｒ＝２.９１ｖ、Ｇ＝０.７９ｖ、Ｂ＝０.５９ｖ、イエロートナーを検出した際に、各受光素子の出力平均値がそれぞれ、Ｒ＝４.２２ｖ、Ｇ＝３.２３ｖ、Ｂ＝０.６７ｖになるように設定されている。この値をセンサの標準出力値とする。

次に、センサ出力の校正について説明する。まず、基準トナー画像（シアン、マゼンタ、イエローのベタ画像）の出力値をカラーセンサで検出する。この時の出力値をＲ０Ｃ、Ｇ０Ｃ、Ｂ０Ｃ（シアンパッチの出力値）、Ｒ０Ｍ、Ｇ０Ｍ、Ｂ０Ｍ（マゼンタパッチの出力値）、Ｒ０Ｙ、Ｇ０Ｙ、Ｂ０Ｙ（イエローパッチの出力値）、とする。

次に、カラーセンサの出力補正係数を算出する。算出の方法は、基準トナー画像の出力値をセンサの標準出力値と比較して算出される。

以下に出力補正係数の算出式を記す。
αＲ ＝ βＣ × Ｒ０Ｃ ÷ ０.４
αＧ ＝ βＣ × Ｇ０Ｃ ÷ １.３６
αＢ ＝ βＣ × Ｂ０Ｃ ÷ １.６９
αＲ ＝ βＭ × Ｒ０Ｍ ÷ ２.９１
αＧ ＝ βＭ × Ｇ０Ｍ ÷ ０.７９
αＢ ＝ βＭ × Ｂ０Ｍ ÷ ０.５９
αＲ ＝ βＹ × Ｒ０Ｙ ÷ ４.２２
αＧ ＝ βＹ × Ｇ０Ｙ ÷ ３.２３
αＢ ＝ βＹ × Ｂ０Ｙ ÷ ０.６７

ここで、βＣ、βＭ、βＹは、Ｙ、Ｍ、Ｃ各トナーパッチのトナー量変動を補正するための係数である。パッチのトナー量が変動した場合、トナーの分光反射特性はわずかながら変化する。しかしながら、この際、各波長間の出力比率（波長特性の形）に関しては、あまり変わることはなく、全体の出力値の大きさが変化する。βＣ、βＭ、βＹはこの全体出力値の変動比率を表す係数であり、トナー量が標準値よりも大きい場合は、１以上の値となり、標準値よりも小さい場合は、１以下になる。

上述の算出式に対して回帰計算を行うことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の出力に対する補正値αＲ、αＧ、αＢが算出される（同時に、各トナーパッチのトナー量変動を補正するための係数であるβＣ、βＭ、βＹも算出されるが、この値は使用されない）。以上のように算出された補正係数を用いて、センサの校正（出力補正）が実施される。尚、実際の出力補正は、カラーセンサを使用した画像濃度制御時に実施される。

画像濃度制御の方法及びセンサ出力の補正については、第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

本実施の形態のごとく、複数の有彩色の基準画像を用いてカラーセンサの検出出力値を補正する（センサを校正する）方法と、それに対してカラーセンサの検出出力値を補正しない方法との比較例を以下に記す。比較検討の方法は、第１実施形態で説明した比較検討方法と同じである。
校正あり：最大色差平均値（ΔＥ）＝５.１３
校正無し：最大色差平均値（ΔＥ）＝１０.６６

上記結果から判るように、本実施の形態の補正を行うことにより、補正が無い場合と比べて、画像濃度制御の精度を大きく向上することができた。また、本実施の形態は、有彩色パッチを１つ使用してセンサ校正を行う場合（第１実施形態）よりも高い効果が得られる。これは、本実施の形態では、３色のトナーを使用することにより、トナーパッチのトナー量変動に起因する精度悪化を補正することが可能になるからである。より高精度の補正を必要とするような場合に於いては、本実施の形態を適用することが好適だと思われる。逆に、センサ補正用のトナー消費を極力少なくしたい場合や、ベタトナーのトナー量変動が少ない場合などは、第１実施形態の方式を採用することが好適である。

以上、本実施の形態では、記録材である転写材の上に形成された検知用トナー画像の光反射特性である光学濃度を、光学式カラーセンサにより検出する手段を有する画像形成装置に於いて、記録材上に複数の異なる有彩色の色材からなる複数の基準画像パターンを形成し、複数の基準画像パターンを用いて光学式カラーセンサを補正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う方法について説明した。

（第３実施形態）
多くのカラー画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色材を用いてフルカラー画像をプリントする。それに対して、近年、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）などの特色色材を加えた５色以上の色材を用いて、カラー画像を出力する画像形成装置が実現され始めている。

本実施の形態では、このような方式のカラー画像形成装置に於いて、記録材上に複数の異なる特色色材からなる複数の基準画像パターンを形成し、複数の基準画像パターンを用いて光学式カラーセンサを補正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う方法について説明する。

図１２は、本実施の形態におけるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。このカラー画像形成装置は、第１実施形態で使用したカラー画像形成装置に、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、３色の特色色材用画像形成部を加えた構成になっている。尚、このカラー画像形成装置の主な動作/機構は、第１実施形態で説明した画像形成装置と同様である。大きく異なる点は、３色の特色画像形成部が追加されており、カラー画像を７色の色材を用いてプリントすることのみである。従って、画像形成の方法などについては詳細な説明を省き、ここでは、本実施形態の特徴である、異なる特色の複数の基準画像を用いたカラーセンサの校正についてのみ説明する。尚、特色の基準画像としては、レッド、グリーン、ブルーの３つのベタ画像パターンを用いる。

以下、本実施の形態におけるカラーセンサ校正（センサ出力補正）について説明する。

まず、転写材上にセンサ校正用のパッチパターンを形成する。図１３は、転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成される校正用パッチパターンを示す図であり、カラーセンサ４２の配置されている部分に８ｍｍ角のレッドパッチ、グリーンパッチ、ブルーパッチがそれぞれ１個づつ（合計３個）形成されている。尚、パッチの印字率は１００％（ベタパターン）に設定されている。

図１４は、レッド、グリーン、ブルーのベタ画像の分光反射特性を示した図であり、横軸は光波長、縦軸は光反射率を表している。尚、反射率は、硫酸バリウムの反射率を１として正規化されている。言うまでもなく、レッド、グリーン、ブルーの色材の分光反射特性は、それぞれ、赤光の波長域、緑光の波長域、青光の波長域のみに反射特性を持つ。一方、カラーセンサの受光素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、３つの波長域の受光素子であるため、色材の分光特性と受光素子の分光特性が非常に近い特性になる。従って、各々の受光素子に対応した特色色材のパッチを用いて、カラーセンサの校正を行えば、高精度の補正効果が期待される。これが、本実施の形態の特徴でもある。つまり、Ｒ受光素子の校正にはＲ色材のパッチ、Ｇ受光素子の校正にはＧ色材のパッチ、Ｂ受光素子の校正にはＢ色材のパッチを使用する。各色材のパッチに対して対応色以外の受光素子（例えば、Ｒ色材に対するＧ受光素子及びＢ受光素子）も出力値を検出するが、それらの値は、本実施の形態のセンサ校正には使用しない。尚、カラーセンサの発光素子及び受光素子の平均的な分光特性は、第１実施形態で説明したものと同様である（図５、図６）。

平均的なカラーセンサ（発光、受光素子の分光特性が平均値であるセンサ）が各特色トナーのベタパッチを検出したときのセンサ出力値は、各分光特性（図１４、図５、図６）と、第１実施形態と同様の計算式を用いて計算すると、以下のようになる。

レッドパッチを検出した場合のＲ素子の出力値と、グリーンパッチを検出した場合のＧ素子の出力値と、ブルーパッチを検出した場合のＧ素子の出力値との比は、２.８２：１.２１：１.２７となる。

本実施の形態では、レッドトナーを検出した際の、Ｒ受光素子の出力平均値が２.８２Ｖ、グリーントナーを検出した際の、Ｇ受光素子の出力平均値が１.２１Ｖ、ブルートナーを検出した際の、Ｂ受光素子の出力平均値が１.２７Ｖ、になるように設定されている。この値をセンサの標準出力値とする。

次に、センサ出力の校正について説明する。

まず、基準トナー画像（レッド、グリーン、ブルーのベタ画像）の出力値をカラーセンサで検出する。この時の出力値をＲ０Ｒ（レッドパッチのＲ出力値）、Ｇ０Ｇ（グリーンパッチのＧ出力値）、Ｂ０Ｂ（ブルーパッチのＢ出力値）、とする。

次に、カラーセンサの出力補正係数を算出する。算出の方法は、基準トナー画像の出力値をセンサの標準出力値と比較して算出される。

以下に出力補正係数の算出式を記す。
αＲ ＝ Ｒ０Ｒ ÷ ２.８２
αＧ ＝ Ｇ０Ｇ ÷ １.２１
αＢ ＝ Ｂ０Ｂ ÷ １.２７

以上のように算出された補正係数を用いて、センサの校正（出力補正）が実施される。尚、実際の出力補正は、カラーセンサを使用した画像濃度制御時に実施される。

画像濃度制御の方法及びセンサ出力の補正については、第１実施形態と同様であり、説明は省略する。但し、本実施の形態のカラー画像形成装置は、７色の画像形成ユニットを持つので、画像濃度制御は７色各々に対して実施される。

本実施の形態のごとく、複数の特色の基準画像を用いてカラーセンサの検出出力値を補正する（センサを校正する）方法と、それに対してカラーセンサの検出出力値を補正しない方法との比較例を以下に記す。比較検討の方法は、第１実施形態で説明した比較検討方法と同じである。
校正あり：最大色差平均値（ΔＥ）＝４.９５
校正無し：最大色差平均値（ΔＥ）＝１０.６６

上記結果から判るように、本実施の形態の補正を行うことにより、補正が無い場合と比べて、画像濃度制御の精度を大きく向上することができた。尚、本実施の形態では、Ｃ、Ｍ、Ｙトナーを用いてセンサ校正を行う場合（第１実施形態及び第２実施形態）よりも高い効果が得られている。これは、色材の分光特性と受光素子の分光特性が非常に近い特性になっているからである。Ｒ、Ｇ、Ｂの色材を有する画像形成装置であり、且つベタ画像の色材量が安定しているような場合には、本実施の形態を用いると最適である。

以上、本実施の形態では、レッド、グリーン、ブルー等の特色色材を使用するカラー画像形成装置に於いて、記録材上に複数の異なる特色色材からなる複数の基準画像パターンを形成し、複数の基準画像パターンを用いて光学式カラーセンサを補正することによって、センサの色検出精度を向上させ、良好な画像濃度制御を行う方法について説明した。

尚、第１実施形態から第３実施形態では、カラーセンサの出力値を濃度に変換した後に、画像制御（色補正）を行う方法について説明した。色補正の方法はこの方法に限らず、例えばカラーセンサの出力値をＣＩＥ−Ｌａｂ値などの色度値に変換した後、色補正を行っても良い。更には、カラーセンサの出力値から分光反射特性を算出して色補正を実施しても良い。これらいずれも方式も本発明の趣旨に背くことはなく、発明の適用範囲内であると言える。

更に、本発明の適用範囲は、電子写真方式の画像形成装置に限らず、インクジェットプリンタ等のプリンタにも適応可能であることは言うまでもない。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、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、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、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、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボ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ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

第１実施形態における画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 カラーセンサ４２の構成を示す図である。 第１実施形態におけるセンサ校正用パッチパターンの配置図である。 シアントナーの分光反射率を示す図である。 発光素子の分光特性を示す図である。 受光素子の分光特性を示す図である。 画像濃度制御を説明するフローチャートである。 画像濃度制御用パッチパターンの配置図である。 画像階調制御方法を説明する図である。 第２実施形態におけるセンサ校正用パッチパターンの配置図である。 シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーの分光反射率を示す図である。 第３実施形態における画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 第３実施形態におけるセンサ校正用パッチパターンの配置図である。 レッドトナー、グリーントナー、ブルートナーの分光反射率を示す図である。

符号の説明

１１ 記録材
２２ 感光ドラム
２６ 現像器
２７ 中間転写体
３０ 定着部
４２ カラーセンサ

Claims (8)

1. 記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出する光学式カラーセンサと、
   前記検知用画像に対する前記光学式カラーセンサの検出出力値に応じて、画像形成条件を制御する制御手段と、
   有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する手段と、
   前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準画像パターンは、異なる有彩色の色材を用いた複数個の画像パターンであることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記有彩色とは、シアン、イエロー、マゼンタの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
4. 前記有彩色とは、レッド、グリーン、ブルーの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
5. 前記基準画像パターンはベタパターン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. 前記補正手段は、
   前記基準画像パターンを前記光学式カラーセンサで検知した場合の出力値を、前記有彩色を前記光学式カラーセンサが検出した場合の出力平均値で除算した値を補正係数とし、前記検出出力値に該補正係数を積算することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 光学式カラーセンサを用いて、記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出し、検出出力値に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置の制御方法であって、
   有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する工程と、
   前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する工程と、
   を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
8. 光学式カラーセンサを用いて、記録材上に形成された検知用画像の光反射特性を検出し、検出出力値に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置の制御プログラムであって、
   有彩色の色材を用いて記録材上に基準画像パターンを形成する工程と、
   前記光学式カラーセンサで前記基準画像パターンを検知し、その検知結果に応じて、前記光学式カラーセンサによる前記検出出力値を補正する工程と、
   を画像形成装置に実現させることを特徴とする画像形成装置の制御プログラム。

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