JP2007062207A

JP2007062207A - パッチ画像の生成方法、画像形成装置、その制御方法

Info

Publication number: JP2007062207A
Application number: JP2005252480A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Zaima; 暢彦財間
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】少ないパッチ数(階調レベル数)で行う必要のある画像安定化制御において、トナーパッチ画像の階調レベルを画像形成条件に対応して最適化し、精度良く全階調域における濃度特性を検出する。
【解決手段】画像パターン形成時に使用するパッチレベルを画像形成条件に応じて変更する。すなわち、入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するために使用するパッチ画像の生成において、画像形成時における画像形成条件を検出し、検出した画像形成条件に対応して、所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電子写真方式或いはインクジェット方式等で画像形成を行うプリンタや複写機に適用される画像形成装置、その制御方法、パッチ画像の生成方法、及びプログラムに関する。

近年、オフセット印刷等で使用する版を不要としたダイレクトイメージングプリンタの需要が高くなっている。印刷に要する仕上がり時間の短縮、顧客一人一人へのサービス、更には大量部数の印刷に対する要望や、印刷不良が発生した紙の廃却という環境問題等から、ダイレクトイメージングプリンタを採用する企業が多い。ダイレクトイメージングプリンタの中でも、価格面で有利で写真印刷に適したインクジェット方式プリンタや、生産性が高くオフセット印刷の仕上がりに近い電子写真方式プリンタの勢力が拡大傾向にある。

そのような状況において、従来のオフセット印刷や写真の代替としてダイレクトイメージングプリンタに要求される機能の中で最も重要なものは、用紙に形成された画像の色の安定性である。

色の安定性を確保するため、ダイレクトイメージングプリンタの内部で閉じる（途中で人手を介在しない）色安定化制御に関する技術が各社で提案されている。より具体的に述べると、電子写真方式プリンタにおいて、感光体の表面に形成したトナー濃度検出用のトナーパッチ画像のパターンを濃度センサで読み取り、該濃度センサから読取情報を現像器内のトナー濃度制御部へフィードバックする。そして、適正なトナー濃度となるように制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

一般的には、上記トナーパッチ画像はその形成及び消去が容易であるものの、トナー像を用紙に定着させる前のトナー濃度情報しか得ることができない。そのため、上記トナーパッチ画像に基づくトナー濃度制御が行われた場合には、定着工程以降の影響は該トナー濃度制御に反映させることができない。

そこで、例えば複写機において、複写機本体（プリンタ部）に付設されたリーダ部により、プリンタ部で画像が形成された出力用紙の画像を読み取り、読取結果に基づき画像制御を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。しかしながら、この方法は、プリンタ部で画像形成された出力用紙を排紙部からユーザが取り出し、リーダ部に出力用紙をセットして画像読取の設定を行わなければならないため、その操作が煩雑である。また、ユーザもその煩雑さから上記操作を定期的に行っていない場合が殆どである。

上記のような操作の煩雑さを解消すべく、用紙にトナー像を定着させる定着器の下流側の搬送路の途中にセンサを設置し、用紙に形成された出力画像（定着後のトナー画像）を検出する技術が公開されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。また、出力画像のカラー（Ｒ、Ｇ、Ｂ）検出に対応し、人間が視覚的に敏感な無彩色のバランス（グレイバランス）を調整する技術も公開されている（例えば、特許文献７参照）。

他方、インクジェット方式プリンタにおいても、インクの吐出量の経時変化や環境差、インクカートリッジの個体差などが原因で、電子写真方式プリンタほどではないが色が変動してしまう場合がある。そこで、インクジェット方式プリンタにおいても、用紙に対するインク着色後の色安定性を正確に把握し制御するため、インクヘッドの横に濃度センサが取り付けられた製品が既に市場投入されている。

上述したように、ダイレクトイメージングプリンタでは、電子写真方式、インクジェット方式に関わらず、色の安定性は最重要課題の一つであり、プリンタ製造メーカとしては色の安定性をユーザに保証しなければならない。プリンタ製造メーカの取り組みとしては技術面だけではなく、操作性的な観点も視野に入れた製品化が重要であり、上記の定着器下流側の搬送路上に設置したセンサを用いた出力画像の色の安定化制御に注目が集まっている。
特開平１−３０９０８２号公報特開昭６２−２９６６６９号公報特開昭６３−１８５２７９号公報特開平１０−１９３６８９号公報特開平１１−２３１５８５号公報特開２０００−２４１２４２号公報特開２００２−３４４７５９号公報

しかしながら、上記従来例における、定着器下流側の搬送路上に設置したセンサを用いて出力画像（定着後のトナー画像）の色の安定化制御を行う構成では以下のような問題がある。定着器下流側の搬送路上にセンサを設置する場合、コストやスペースの関係上、搬送方向と垂直な方向全域にわたってセンサを配置することは難しく、現実的には１〜４個程度のセンサを配置する場合が多い。そのため上記のリーダ部による画像を読み取る制御と同等のパッチ数を検出したい場合には、搬送方向に長いパッチパターンを形成して並べる必要があるが、このようなパッチパターンを用いる場合には、検出時間や出力紙の枚数が膨大となる。

したがって、搬送路上にセンサを設置する場合は、パッチ数を極力減らす必要があるが、少ないパッチ数で出力画像の色の安定化制御を行うと、画像装置の濃度特性の検知精度が低下する問題がある。

また、上記のリーダ部により画像を読み取る制御においても、多くのユーザーの要望に応えるために、解像度や中間調処理種は増加傾向にあり、必要パッチ数が増えているため、少ないパッチ数(階調レベル数)での高精度検知が望まれている。

本発明は、上記説明した従来技術の問題を解決することを出発点としてなされたものである。その目的は、少ないパッチ数(階調レベル数)で行う必要のある画像の安定化制御において、トナーパッチ画像の階調レベルを画像形成条件に対応して最適化し、精度良く全階調域における濃度特性を検出することを可能とした画像制御方法及び画像形成装置を提供するにある。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置におけるパッチ画像の生成方法は、以下の構成を有する。すなわち、入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するために使用するパッチ画像の生成方法であって、画像形成時における画像形成条件を検出し、前記検出した画像形成条件に対応して、所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置の制御方法は、入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成し、該濃度補正テーブルを使用して画像形成する画像形成装置の制御方法であって、画像形成時における画像形成条件を検出する検出工程と、前記入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するため、前記検出された画像形成条件に対応して、前記入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するための所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成するパッチ画像形成工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成し、該濃度補正テーブルを使用して画像形成する画像形成装置であって、画像形成時における画像形成条件を検出する検出手段と、前記入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するため、前記検出された画像形成条件に対応して、前記入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するための所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成するパッチ画像形成手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、入力画像データに基づき記録媒体に画像を形成する際に、前記記録媒体上に所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成し、読取手段によって読み取られた前記パッチ画像の情報に基づいて入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成して階調補正を行う画像形成装置において、画像形成時における画像形成条件を検出する検出手段と、前記検出した画像形成条件から前記階調レベルを変更するか否かを判別する判別手段と、前記階調レベルを変更する場合、前記階調レベルを前記画像形成条件に対応させて変更して、変更した階調レベルに基づいて前記濃度補正テーブルを作成する補正手段と、前記作成した濃度補正テーブルを用いて階調補正を行う階調補正手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、入力画像データに基づき記録媒体に画像を形成する際に、前記記録媒体上に所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成し、読取手段によって読み取られた前記パッチ画像の情報に基づいて入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成して階調補正を行う画像形成装置において、少なくとも階調補正濃度変換テーブルと、所望濃度階調設定濃度変換テーブルとを含む複数の濃度補正テーブルと、画像形成条件を検出する検出手段と、前記検出した画像形成条件から前記複数の濃度補正テーブルの１部または全てを選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記複数の濃度補正テーブルの１部または全てを用いて階調補正を行う階調補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明の画像制御方法及び画像形成装置によれば、少ないパッチ数(階調レベル数)で行う必要のある画像安定化制御において、トナーパッチ画像の階調レベルを画像形成条件に対応して最適化することができる。そのため、精度良く全階調域における濃度特性を検出することが可能である。従って、必要最小限のトナーパッチ画像で画像形成環境条件に適した画像形成条件を調整することができるので、画像調整時間を短縮し、画像調整用紙の出力枚数を削減しながら高精度の調整が実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、画像形成装置の一例として、電子写真方式の画像形成装置を例に挙げて説明する。しかし、インクジェット方式や昇華型の画像形成装置でも、電子写真方式の画像形成装置と同じ課題があり、且つ以下で説明する方法を用いて課題を解決することができる。そこで、本発明は、電子写真方式、インクジェット方式、昇華型などの各種画像形成装置に適用することができる。

（用語の定義）
「トナーパッチ画像」（「階調画像」、「階調パターン」ともいう）とは、同一形状で階調レベル（パッチレベル）が異なる画像を所定数連続的に継ぎ合わせられた画像のことである。必要最低限（所定数）の階調レベルからなるトナーパッチ画像は最も好ましい。「濃度センサによって検出されるトナーパッチ画像」とは、感光体、転写体上に形成された、「未定着のトナー画像」のことである。「カラーセンサによって検出されるトナーパッチ画像」とは、画像記録媒体上に転写された、「定着後のトナー像画像」のことである。

＜第１の実施形態＞
（本実施形態の特徴）
画像データに基づき用紙に所望の階調画像を形成する際には、常に安定して所望の階調画像を用紙に形成するように画像の色安定性を保持する必要がある。そのために、常に所望濃度の階調が得られるように、適時、必要最低限（所定数）の階調レベルからなるトナーパッチ画像を転写材上に出力し、出力した画像の濃度を検出することにより所望濃度の階調が得られるように画像形成条件を調整している。このときの調整時間と調整費用を低減するために、階調レベルを必要最小限としている。しかしながら、所望の階調画像を用紙に形成するための画像形成条件は、画像形成環境条件（例えば、設置環境の水分量、装置の放置時間など）によって変化する。そのため、一定の階調レベルからなるトナーパッチ画像を用いて画像形成条件を調整すると、画像形成環境条件によっては適切な画像形成条件に調整できない場合もある。そこで、本画像形成装置では、画像形成環境条件に対応して画像形成条件を適切に調整できるようにするために、画像形成環境条件に適した階調レベルを有するトナーパッチ画像を形成することで、上記問題を解決する。したがって、本画像形成装置では、必要最小限のトナーパッチ画像で画像形成環境条件に適した画像形成条件を調整することができるので、画質調整用の時間を短縮、出力用の紙の枚数を削減しながら高精度の調整が実現できる。

以下、トナーパッチ画像を転写材に形成し、定着器下流側の搬送路上に設置したカラーセンサでその濃度情報を検出し、濃度補正テーブルを補正して、出力画像の色の安定化を達成する制御について説明する。特に、画像形成環境条件が変化しても必要最低限（所定数）の階調レベルからなるトナーパッチ画像を用いて高精度に画像形成条件を調整する方法について説明する。

＜画像形成装置の構成＞
（画像形成装置：図１Ａ）
図１Ａは、本実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示すブロック図である。

図１Ａにおいて、画像形成装置１０３０は、例えば電子写真方式で画像形成を行うカラーレーザビームプリンタ（複写機）として構成されている。画像形成装置１０３０は、画像形成装置全体の制御を司るプリンタコントローラ１０３１、画像形成動作を司る画像形成装置エンジン部（以下エンジン部）１０３６、操作パネル部１０３７、外部メモリ部１０３８を備えている。画像形成装置１０３０は、ホストコンピュータ１００１と通信線１００２を介して接続されている。

プリンタコントローラ１０３１は、ホストインタフェース（以下Ｉ／Ｆ）部１０４８、パネルＩ／Ｆ部１０４７、メモリＩ／Ｆ部１０３９、エンジンＩ／Ｆ部１０４６を備えている。プリンタコントローラ１０３１は更に、入出力バッファ１０３２、プログラムＲＯＭ１０３４、ＲＡＭ１０３５、ＣＰＵ１０３３、ビットマップ画像展開／転送部１０４０、、システムバス１０４３を備えている。

ホストＩ／Ｆ部１０４８は、ホストコンピュータ１００１との間のデータの入出力を司る。入出力バッファ１０３２は、ホストＩ／Ｆ部１０４８を介してホストコンピュータ１００１との間で送受信される制御コードや、各通信手段との間で送受信されるデータを一時記憶する。ＣＰＵ１０３３は、プリンタコントローラ１０３１全体の制御を司ると共に、後述する各種制御（電位制御、最大濃度調整制御、階調制御、所望最大濃度設定制御、所望濃度階調設定制御）を行う。なお、ＣＰＵ１０３３は、制御プログラムに基づいて図８及び図９のフローチャートに示す処理を実行する。

プログラムＲＯＭ１０３４は、ＣＰＵ１０３３で実行する制御プログラムや制御データを格納すると共に、モジュール（画像情報生成部１０４１、パッチ生成部１０４４、濃度補正テーブル作成部１０４５、濃度補正実行部１０４２）を格納している。画像情報生成部１０４１は、ホストコンピュータ１００１から受信したデータの設定に基づいて各種の画像オブジェクトを生成する。パッチ生成部１０４４は、トナー濃度補正実行時におけるトナー濃度を測定する際に利用するトナーパッチ画像を生成する。濃度補正テーブル作成部１０４５は、トナー濃度の測定結果に基づいて濃度補正テーブルを作成する。濃度補正実行部１０４２は、トナー濃度補正を行う。

ＲＡＭ１０３５は、ホストコンピュータ１００１から受信した上記制御コードやデータの解釈及び印刷に必要な計算を行う処理、或いは印字データの処理のためのワークメモリに利用される。ＲＡＭ１０３５は、ワークメモリの他に、濃度補正テーブル格納部１０５０を備えている。濃度補正テーブル格納部１０５０は、上記濃度補正テーブル作成部１０４５で作成された濃度補正テーブルを格納する。

ビットマップ画像展開／転送部１０４０は、画像情報生成部１０４１で生成された画像オブジェクトをビットマップ画像に展開し、展開されたビットマップ画像をエンジン部１０３６に転送する。エンジンＩ／Ｆ部１０４６は、プリンタコントローラ１０３１とエンジン部１０３６とを接続する。パネルＩ／Ｆ部１０４７は、プリンタコントローラ１０３１と操作パネル部１０３７とを接続する。メモリＩ／Ｆ部１０３９は、プリンタコントローラ１０３１と外部メモリ部１０３８とを接続する。システムバス１０４３は、プリンタコントローラ内部の各部を接続する共通信号路である。

エンジン部１０３６は、実際に転写材に画像を形成するものであり、エンジン部１０３６の制御を司るエンジン制御部１０４９を備えている。操作パネル１０３７は、画像形成装置により印刷を行う際の印刷部数／印刷倍率等の設定や印刷開始等の指示を行うための操作部と、設定情報等を表示する表示部とを備えている。外部メモリ部１０３８は、印字データや様々な画像形成装置の情報等の保存に利用される。

センサ部１０５１は、カラーセンサ、濃度センサ、環境センサなどから構成され、各検出された情報をプリンタコントローラ１０３１に報知する。カラーセンサは、転写材上に形成されたトナーパッチ画像の濃度測定を検出し、濃度センサは、トナー濃度制御時にトナーパッチ画像の濃度測定を行う。環境センサは、画像形成装置の設置環境の絶対水分量を算出する。

（データＲＯＭおよびＲＡＭに格納されたデータ：図１Ｂ）
図１Ｂは、プリンタコントローラ１０３１のデータＲＯＭおよびＲＡＭに格納されたデータの一部の構成を説明する図である。データＲＯＭは、環境コントラストテーブル１１０１、レーザパワー１１０２、所望最大濃度１１０３、所望濃度階調１１０４、画像形成条件−パッチレベルテーブル１１０５などを格納する。環境コントラストテーブル１１０１には目標コントラスト電位ＣｏｎｔＴが格納されている。また、レーザパワー１１０２には、基準レーザパワーＬＰＷ３が、レーザパワーには、ＬＰＷ１、ＬＰＷ２、ＬＰＷ４、ＬＰＷ５が、所望最大濃度１１０３には、所望最大濃度ＣMが格納されている。ＲＡＭは、グリッドバイアス１１０６，現像バイアス１１０７，レーザパワー１１０８、濃度センサ用所望最大濃度１１０９、濃度補正テーブル１１１０、補正した所望濃度階調１１１１、トナーパッチ用濃度補正テーブル１１１２などを格納する。レーザパワー１１０８には、画像形成に使用するレーザパワーＬＰＷ、ＬＰＷM、ＬＰＷM'が、所望最大濃度１１０９には、濃度センサ用所望最大濃度ＣM'が格納されている。また濃度補正テーブル１１１０には、濃度補正テーブルＸ、Ｙが格納されている。

（画像形成装置の内部構造：図２）
図２は、画像形成装置１０３０の内部構造を示す構成図である。

図２において、画像形成装置１０３０は、筐体２００１に、エンジン部１０３６を構成する各機構を有している。更に、各機構による各画像形成プロセス処理（例えば給紙処理など）に関する制御を行うエンジン制御部１０４９及びプリンタコントローラ１０３１を収納する制御ボード収納部２００３等を内蔵している。

エンジン部１０３６を構成するための各機構としては、光学処理機構、定着処理機構、給紙処理機構、搬送処理機構が設けられている。各機構の概要を説明する。光学処理機構は、レーザ光の走査による感光体（感光ドラム）２００５に対する静電潜像の形成、その静電潜像の顕像化と、その顕像を中間転写体２０１０に多重転写し、多重転写されたカラー画像を転写材２０２７へ更に転写するなどの処理を行う。定着処理機構は、転写材２０２７に転写されたトナー像を定着させる。給紙処理機構は、転写材２０２７を転写位置等へ給紙する。搬送処理機構は、転写材２０２７の搬送を行う。

次に、光学処理機構の詳細を説明する。レーザスキャナ部２０２０において、プリンタコントローラ１０３１から供給されたイメージデータに応じて不図示の半導体レーザから照射されるレーザ光を、レーザドライバ２００６によりオン／オフ駆動する。半導体レーザから照射されたレーザ光を回転多面鏡２００７により走査方向に振らせ、反射ミラー２００８を介して感光ドラム２００５に導き、一次帯電器２０２３により帯電されている感光ドラム２００５上を主走査方向に露光する。これにより、感光ドラム２００５上に静電潜像が形成される。

上記反射ミラー２００８は半透過型ミラーにより構成され、その裏面側にはビームディテクタ２００９が配置されている。ビームディテクタ２００９はレーザ光を検出し、その検出信号は制御ボード収納部２００３に供給される。制御ボード収納部２００３内のエンジン制御部１０４９は、ビームディテクタ２００９の検出信号に基づき主走査方向への露光タイミングを決定する水平同期信号を生成し、その水平同期信号はプリンタコントローラ１０３１に出力される。

感光ドラム２００５上に形成された静電潜像は、後述する現像器により供給されるトナーによってトナー像に顕像化される。感光ドラム２００５上の顕像化されたトナー像は、トナー像とは逆特性の電圧を印加された中間転写体２０１０上に転写（１次転写）される。

カラー画像形成時には、中間転写体２０１０の１回転毎に現像ロータリ２０１１が回転し、イエロー現像器２０１２Ｙ、マゼンタ現像器２０１２Ｍ、シアン現像器２０１２Ｃ、次いで黒現像器２０１２Ｋの順で現像工程が実行される。この現像工程と共に、中間転写体２０１０の４回転でイエロー、マゼンタ、シアン、黒のそれぞれの可視像が順次形成される。これにより、フルカラー可視像が中間転写体２０１０上に形成される。

モノクロ画像形成時は、黒現像器２０１２Ｋのみで現像工程が実行され、中間転写体２０１０の１回転で黒の可視像が形成される。これにより、モノクロ可視像が中間転写体２０１０上に形成される。

尚、感光ドラム２００５及びイエロー現像器２０１２Ｙ、マゼンタ現像器２０１２Ｍ、シアン現像器２０１２Ｃ、黒現像器２０１２Ｋは着脱可能に構成されており、黒以外の現像器は現像ロータリ２０１１に収容されている。

一方、給紙処理機構により給紙カセット２０２４から給紙しレジストシャッタ２０２８で待機させておいた転写材２０２７を搬送し、転写ローラ２０１３により転写材２０２７を中間転写体２０１０に圧接する。この圧接と同時に、転写ローラ２０１３にトナーと逆特性のバイアスを印加する。これにより、給紙処理機構により副走査方向に同期して給紙される転写材２０２７に中間転写体２０１０上の可視像が転写される（２次転写）。

クリーナ２０２２は、感光ドラム２００５上の残存トナーを取り除く。前露光ランプ２０２１は、感光ドラム２００５を光除電する。転写ローラ２０１３は、図示上下方向に移動可能で且つ駆動手段を備えている。

中間転写体２０１０に４色のトナー像を形成している間、即ち、中間転写体２０１０が複数回回転している間は、そのトナー像を乱さないように、転写ローラ２０１３は、図示実線で示す下方に位置し中間転写体２０１０とは離れている。中間転写体２０１０に４色のトナー像の形成が終了した後、転写ローラ２０１３は、転写材２０２７にカラー画像を転写するタイミングに合わせて不図示のカム部材により図示点線で示す上方に位置する。即ち、転写材２０２７を介して中間転写体２０１０に所定の圧力で押し付けられる。これと同時に、転写ローラ２０１３には、バイアスが印加され、中間転写体２０１０上のトナー画像は転写材２０２７に転写される。

転写ローラクリーナ２０４６は、転写ローラ２０１３に転写材のサイズ外に印字された中間転写体２０１０のトナーが付着した場合のクリーニングを行う。また、中間転写体２０１０の周囲には、画像形成を行う際の印字開始位置を決めるための画像形成開始位置検出センサ２０４４Ｔ、転写材２０２７の給紙のタイミングを図るための給紙タイミングセンサ２０４４Ｒが配置されている。中間転写体２０１０の周囲には更にトナー濃度制御時にトナーパッチ画像の濃度を測定する濃度センサ２０４４Ｃが配置されている。トナー濃度制御が行われた際には、この濃度センサ２０４４Ｃにより、それぞれのトナーパッチ画像の濃度測定を行う。

次に、定着処理機構の詳細を説明する。定着器２０１４は、転写材２０２７に転写されたトナー像を熱圧によって定着させる。定着器２０１４は、転写材２０２７に熱を加える定着ローラ２０１５、転写材２０２７を定着ローラ２０１５に圧接させる加圧ローラ２０１６を備えている。定着ローラ２０１５及び加圧ローラ２０１６は、内部にそれぞれヒータ２０１７、２０１８を備えた中空ローラであり、回転駆動されると同時に転写材２０２７を搬送するように構成されている。

定着器２０１４の上流側の搬送路には、転写材２０２７の種類を自動的に検出し定着性を高めるための転写材判別センサ２０４５が配置されている。転写材２０２７の特性により定着器２０１４を通す時間（速度）を調節することで、転写材２０２７の搬送時間（搬送速度）を切り替える。更に、定着器２０１４の下流側の搬送路には、転写材上に形成されたトリガバー及びトナーパッチ画像を検出するカラーセンサ３０００が配置されている。操作パネル１０３７を介したユーザの指示により、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、カラーセンサ３０００によるトリガバー及びトナーパッチ画像の検出、トナーの最大濃度調整、階調調整を実行する。

（濃度センサ：図３）
図３は、濃度センサ２０４４Ｃの構成例を示す構成図である。

図３において、濃度センサ２０４４Ｃは、トナーパッチ画像６４の濃度を検出するセンサである。濃度センサ２０４４Ｃは、ＬＥＤ等の赤外発光素子５１と、フォトダイオード、ＣｄＳ等の受光素子５２ａ、５２ｂと、受光データを処理するＩＣ（不図示）と、これらを収容するホルダを有している。

赤外発光素子５１は、中間転写体２０１０上に形成されたトナーパッチ画像６４に赤外光を照射する。受光素子５２ａは、トナーパッチ画像６４からの乱反射光強度を検出する。受光素子５２ｂは、トナーパッチ画像６４からの正反射光強度を検出する。正反射光強度と乱反射光強度の両方を検出することにより、高濃度から低濃度までのトナーパッチ画像６４の濃度を検出することができる。受光素子５２ａ、５２ｂで検出した光量は所謂Ａ／Ｄ変換（１０ビット）によりデジタル信号に変換される。

プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、上記デジタル信号を輝度―濃度変換テーブルにより濃度情報に変換し、濃度情報に基づき後述する各種制御を実行し、転写材に転写する画像の色の安定性を確保する。

（カラーセンサ：図４）
図４（ａ）は、カラーセンサ３０００の構成例を示す構成図、図４（ｂ）は、カラーセンサ３０００の受光素子５４ａの受光部５４ｂを示す構成図である。

図４において、カラーセンサ３０００は、転写材２０２７に形成された定着後のトナーパッチ画像６１を読み取り、ＲＧＢ出力値を検出するセンサである。カラーセンサ３０００は、図４（ａ）に示すように、白色ＬＥＤ等の発光素子５３と、ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ、トリガ信号に使用するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子５４ａと、これらを収容するホルダを有している。

発光素子（白色ＬＥＤ）５３から発光させた光は、定着後のトナーパッチ画像６１が形成された転写材２０２７に対して斜め４５度より入射され、０度方向への乱反射光強度を受光素子（ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ）５４ａが検出する。図４（ｂ）に示すように、受光素子５４ａの受光部５４ｂは、ＲＧＢが独立した画素となっている。

受光素子５４ａを構成する電荷蓄積型センサは、フォトダイオードとしてもよい。また、ＲＧＢの３画素のセットを数セット並べた構成でもよい。また、入射角が０度、反射角が４５度の構成でもよい。更には、ＲＧＢ３色が個別に発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成してもよい。このようなカラーセンサ３０００で転写材上のトナーパッチ画像のＲＧＢ出力値を検出し、検出結果をプリンタコントローラ１０３１に出力し、各種画像制御を行う。

＜色安定化のための画像制御＞
次に、上記説明した本実施形態の画像形成装置による色安定化のための画像制御について、図５を用いてその全体概要を説明し、次に、図６〜１４を用いて各画像制御の詳細を説明する。

（色安定化のための画像制御の概要：図５）
図５は、本画像形成装置において、画像形成環境条件が変化しても常に安定して所望の階調画像を用紙に形成するように画像の色安定性を保持する処理を説明するフローチャートである。この処理は、装置の起動時、あるいは、画像形成時中に適時行う処理である。本処理は、第１の処理（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）、第２の処理（Ｓ１０６〜Ｓ１０７、Ｓ１１０）、第３の処理（スＳ１０８〜Ｓ１１０）からなる。第１の処理では、まず、画像形成環境条件を検出して「グリッドバイアス」、「現像バイアス」を決定する（Ｓ１０２）。次に、本願発明の特徴的な処理である画像形成環境条件の変化に対応して使用するトナーパッチ画像のパッチレベル（階調レベル）を変更する処理を行う（Ｓ１０４）。これにより、画像形成環境条件に適した必要最小限のパッチレベルからなるトナーパッチ画像で画像形成条件を調整することができる。そのため、画質調整用の時間を短縮、出力用の紙の枚数を削減しながら高精度の調整が実現できる。
第２の処理では、５種のＬＰＷを用いて感光ドラム上などに形成された未定着の「トナーパッチ画像」を「濃度センサ」で検出して、「所望最大濃度」に対応する「ＬＰＷ」を決定する（Ｓ１０６）。次に、６つのパッチレベルからなるトナーパッチ画像を「濃度センサ」による検出濃度と「所望濃度階調」とから「濃度補正テーブル」を作成する（Ｓ１０７）。そして、決定された「グリッドバイアス」、「現像バイアス」、「ＬＰＷ」、「濃度補正テーブル」を用いて画像形成処理をする（Ｓ１０８）。
第３の処理は、第２の処理に定着工程以降の影響を加味することでより高精度の画像形成処理を実現する処理である。
第３の処理では、まず、５種のＬＰＷを用いて用紙上に形成された定着後のトナーパッチ画像Ａ'を「カラーセンサ」で検出して、「所望最大濃度」に対応する「ＬＰＷ」を決定する（Ｓ１０８ａ）。次に、決定した「ＬＰＷ」を用いて用紙上に形成されたトナーパッチ画像Ａ'を「濃度センサ」を用いて「補正された所望最大濃度」を検出して記憶する（Ｓ１０８ｂ）。次に、６つのパッチレベルからなるトナーパッチ画像Ｂの「カラーセンサ」による検出濃度と「所望濃度階調」とから「濃度補正テーブル」を作成する（Ｓ１０９ａ）。そして、作成した「濃度補正テーブル」を使ったトナーパッチ画像Ｂ'により「濃度センサ」で、「補正された所望濃度階調」を検出して記憶する（Ｓ１０９ｂ）。

以下、図５に示す各画像制御処理の詳細を順次説明する。

（電位制御（Ｓ１０２）：図６）
先ず、電位制御について図６を用いて説明する。この処理は、図５のステップＳ１０２の処理である。

画像形成装置のプリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、筐体２００１内部に配設されているセンサ部１０５１の環境センサの検出値を基に絶対水分量を算出する。そして、算出した絶対水分量に基づいて現在適切な環境コントラストである帯電電位（以下Ｖｄ）と露光電位（以下Ｖｌ）とのコントラスト電位を算出し、感光ドラム２００５が該コントラスト電位になるように電位制御を行う。本実施形態では２点電位制御と呼ばれる電位制御を実施している。

図６は、感光ドラム２００５の電位制御の概念を示す図である。図６において、Ｖｄ１は、第一の帯電条件（グリッドバイアス４００Ｖ）での帯電電位であり、Ｖｌ１は、基準レーザパワー（以下ＬＰＷ）で形成された露光部電位である。Ｖｄ２は、第二の帯電条件（グリッドバイアス８００Ｖ）での帯電電位であり、Ｖｌ２は、そのときの基準ＬＰＷで形成された露光部電位である。

プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、第一の帯電条件での帯電電位と露光部電位との差（Ｖｄ１−Ｖｌ１）、第二の帯電条件での帯電電位と露光部電位との差（Ｖｄ２−Ｖｌ２）を求める。この（Ｖｄ１−Ｖｌ１）と（Ｖｄ２−Ｖｌ２）とに基づいて、グリットバイアス４００Ｖ時と８００Ｖ時のコントラスト電位を求める。その後、図１ＢのデータＲＯＭに登録されている環境コントラストテーブル１１０１を参照し、目標のコントラスト電位になるグリットバイアスを決定する。

以下１）〜６）に、グリットバイアスを決定する際の算出手順を説明する。
１）４００Ｖ時のコントラスト（Ｃｏｎｔ１）＝（Ｖｄ１―Ｖｌ１）を算出する。
２）８００Ｖ時のコントラスト（Ｃｏｎｔ２）＝（Ｖｄ２−Ｖｌ２）を算出する。
３）帯電電位１ＶおきのＣｏｎｔ増加量（ＣｏｎｔΔ）＝[（Ｃｏｎｔ２−Ｃｏｎｔ１）／（Ｖｄ２−Ｖｄ１）］を算出する。
４）図示のターゲットコントラスト（ＣｏｎｔＴ）を参照し、ＣｏｎｔＴ＝Ｃｏｎｔ１＋ＸＣｏｎｔΔになるＸを算出する。Ｘ＋Ｖｄ１がターゲットのＶｄ（ＶｄＴ）となる。
５）グリットバイアス１Ｖあたりの帯電電位変化量（ＶｄΔ）＝（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／（８００−４００）を算出する。
６）ターゲットＶｄになるグリットバイアス（Ｙ）を、ターゲットＶｄ＝４００＋ＹＶｄΔから算出する。

上記のように決定した「グリットバイアス」を用いてエンジン部１０３６により画像形成を行い、ターゲットＶｄとの規定電位差をつけた「現像バイアス」（Ｖｄｃ）でこれ以降の画像形成を行う。尚、感光ドラム２００５における上記各電位はマイナスであるが、上記の算出手順の説明では分かりやすいようにマイナスを省略している。

（濃度センサを用いる最大濃度調整（Ｓ１０６）：図７、８）
次に、最大濃度調整について説明する。この処理は、図５のステップＳ１０６の処理である。プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、上記電位制御で決定した「グリットバイアス」、「現像バイアス」を用いてトナーの最大濃度の調整を行う。この場合、生産性を重視するプリンタなどでは下記の処理を省略し電位制御のみで最大濃度を調整する制御も提案されている。しかし、現像器内のトナー帯電量（単位重量あたりの電荷量）も環境やトナーの耐久性によって変化してしまうため、電位のみでの制御は精度が低い。

そこで、本実施形態では、上記ＬＰＷ（レーザパワー）を数段階変更したトナーパッチ画像を中間転写体２０１０に形成すると共に中間転写体２０１０から転写材に転写し、通常画像形成に用いるＬＰＷを決定する処理を設けることで制御の精度を向上させている。以下図７を用いてその説明を行う。

図７（ａ）は、最大濃度調整用パターンを示す図である。図７（ｂ）は、トナーパッチ画像のＢＫ部に対する濃度センサ２０４４ｃの受光部５２ｂ（フォトダイオード）の出力を示す図である。図７（Ｃ）は、トナーパッチ画像のＢＫ部に対するカラーセンサ３０００の受光部５４ａ（フォトダイオード）の出力を示す図である。図７において、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、上記電位制御で決定した「グリットバイアス」、「現像バイアス」を用いてトナーの最大濃度の調整を行う。そのため、図７（ａ）に示すような１色につき５つのトナーパッチ画像を各色（図７（ａ）の上から順にＢＫ（ブラック）、Ｃy（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ））毎に形成する。５つの画像形成条件は、それぞれレーザパワーＬＰＷが異なり、図７（ａ）の左端からＬＰＷ１、ＬＰＷ２、電位制御に用いた基準ＬＰＷ３、ＬＰＷ４、ＬＰＷ５である。すなわち、ＢＫ１、Ｃy１、Ｙ１、Ｍ１は、ＬＰＷ１によって形成されたトナーパッチ画像であり、以下同様にして、ＢＫ５、Ｃy５、Ｙ５、Ｍ５は、ＬＰＷ５によって形成されたトナーパッチ画像である。図から明らかなように、ＬＰＷ１よりもＬＰＷ５の方が濃度が高い。

図８は、最大濃度調整時の５種類のレーザパワーＬＰＷ１〜ＬＰＷ５（５０Ｈ〜Ｄ０Ｈ）によって形成され、濃度センサ２０４４Ｃにより中間転写体２０１０から検出された「未定着のトナー画像」濃度Ｃ1〜Ｃ5との関係を示す図である。

プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、図８に示す最大濃度調整時のＬＰＷ１〜ＬＰＷ５と濃度センサ２０４４Ｃにより中間転写体２０１０から検出したトナー濃度Ｃ1〜Ｃ5との関係から、図８に示す所望最大濃度ＣMにおけるＬＰＷMを算出する。以上が最大濃度調整である。

（階調制御（Ｓ１０７））
次に、階調制御について説明する。この処理は、図５のステップＳ１０７の処理である。階調制御は、トナーの最大濃度条件である「グリットバイアス」、「現像バイアス」、「ＬＰＷ」を決定した後、これらを用いて行う制御である。プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、数階調の単色のトナーパッチ画像を作成し、格子状の点で濃淡を表現するハーフトーニング処理（スクリーン処理とも言う）を施し、画像形成部（エンジン部１０３６）に出力し、トナー濃度検出命令を出す。画像形成部は、トナー濃度検出命令に基づいて各トナーパッチ画像を中間転写体２０１０に形成し、濃度センサ２０４４Ｃによりトナーパッチ画像を検出し、検出結果を基に濃度を算出する。プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、濃度補正テーブル作成部１０４５により、ハーフトーニング処理前の入力画像データの濃度と中間転写体２０１０上のトナーパッチ画像の濃度とを比較する。そして、出力画像が所望濃度階調になるよう濃度補正テーブル（以下、ＬＵＴまたはルックアップテーブルと称す）を作成する。通常、画像形成時は、このＬＵＴの作成をハーフトーニング処理前に開始し、画像データを変更しながら画像形成を行っていく。

（カラーセンサを用いる所望最大濃度設定制御（Ｓ１０８）：図９、１０）
次に、最大濃度制御のターゲットとなる所望最大濃度設定制御について、図９のフローチャートおよび図１０を参照しながら説明する。この処理は、図５のステップＳ１０８の処理である。

図８で説明した最大濃度調整制御では所望最大濃度になるＬＰＷを決定した。所望最大濃度とは、予め決まっている値ではなく、転写材２０２７上に形成されたトナーパッチ画像の最大濃度を規定したものである。

しかしながら、図８に示す最大濃度調整制御でＬＰＷを決定したとしても、未定着のトナーパッチ画像を検出したまでで、次工程の転写工程や定着工程での画質の変化等は考慮されておらず、最終的な出力画像の色安定性を保証することができない。

従って、ここでは最大濃度条件を転写材２０２７上に形成された定着後のトナーパッチ画像を用いて最大濃度を調整（補正）する。転写材２０２７上のトナーパッチ画像を検出するために、上述したように定着器２０１４の下流側の搬送路にカラーセンサ３０００を設置している。

図９において、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、カラーセンサ３０００により、転写材２０２７上に形成された定着後のトナーパッチ画像を読み取り（ステップＳ１）、予め決定されている最大濃度条件となるＬＰＷを算出する（ステップＳ２）。

この時の最大濃度条件となるＬＰＷの算出の仕方は、図８で説明した濃度センサ２０４４Ｃを用いた最大濃度調整制御と同様に、ＬＰＷを５点設定する制御となっている。図１０に示すようにＬＰＷを５点（ＬＰＷ１〜ＬＰＷ５）変更させたトナーパッチ画像を作成して転写材２０２７上に転写及び定着させる。その後、カラーセンサ３０００で、ＬＰＷ１〜ＬＰＷ５に対応するトナーパッチ画像（Ｃ1'〜Ｃ5'）を検出し、所望最大濃度ＣM（規定濃度）となるレーザパワーＬＰＷM'を算出する。

次に、算出されたＬＰＷM'にてトナーパッチ画像を形成し、濃度センサで検出した濃度ＣM'を濃度センサ用所望最大濃度として設定する（ステップＳ３）。

転写材２０２７上で最大濃度が確定されたＬＰＷ条件にてトナーパッチ画像を作成し、濃度センサ２０４４Ｃの検出ターゲットである所望最大濃度とすることで、転写材２０２７や定着器２０１４の劣化によるトナー濃度変動を吸収することができる。このように、濃度センサ２０４４Ｃの検出ターゲットである所望最大濃度は、転写材２０２７上のトナーパッチ画像を検出することができるカラーセンサ３０００により設定されることが特徴である。

（所望濃度階調設定制御（Ｓ１０９）：図１１）
次に、階調制御のターゲットとなる所望濃度階調設定制御について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。この処理は、図５のステップＳ１０９の処理である。

所望濃度階調とは、プリンタコントローラ１０３１の制御下で、濃度センサ２０４４Ｃにより中間転写体２０１０上のトナーパッチ画像の濃度を検出し、階調制御を行う際のターゲットのことである。

所望濃度階調設定制御は、カラーセンサ３０００を用いた所望最大濃度設定制御と同様に、転写材２０２７や定着器２０１４の劣化による影響を中間調領域でも受けやすい。そのため、転写材２０２７に転写したトナーパッチ画像の階調を一定に保つことができる色材量（画像形成材料であるトナー量）を決めねばならない。その理由は、いくら未定着のトナーパッチ画像を基に階調を合わせたとしても、所望濃度階調（階調制御のターゲット）から変動している可能性があるためである。

そこで、所望濃度階調設定制御では、上記説明した階調制御と同様に、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、数階調（Ｌ１〜Ｌ６の６階調など）の単色トナーパッチ画像を作成すると共にハーフトーニング処理を施す。そしてハーフトーニング処理した結果を画像形成部（エンジン部１０３６）に出力し（ステップＳ１１）、画像形成部で数階調の単色トナーパッチ画像を中間転写体２０１０から転写材２０２７に転写及び定着させる。その後、カラーセンサ３０００により、定着後のトナー像画像濃度（ＣL1'〜ＣL6'）を検出させる（ステップＳ１２）。

次に、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、ハーフトーニング処理前の入力画像データとカラーセンサ３０００の検出データ（ＣL1'〜ＣL6'）とを比較する。そして、出力画像の階調が規定階調（ＣL1"〜ＣL6"）になるよう濃度補正テーブル作成部１０４５によりＬＵＴを生成する（ステップＳ１３）。ここで、規定階調とは、特開２００３−３２４６１９号公報に記載されているような累積色差リニア階調である。

プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、出力画像の階調を規定階調に変換するためＬＵＴを濃度補正テーブル格納部１０５０に登録する。次に、プリンタコントローラ１０３１のＣＰＵ１０３３は、登録されたＬＵＴを基に画像形成部によりトナーパッチ画像を中間転写体２０１０に形成する。形成されたトナーパッチ画像の濃度を濃度センサ２０４４Ｃで検出し、所望濃度階調としてＲＡＭ１０３５に記憶する（ステップＳ１４）。該記憶データは、通常画像形成時に所望濃度階調として参照される。

上述したような所望最大濃度設定及び所望濃度階調設定を行うことにより、中間転写体２０１０上の未定着トナー像を検出する濃度センサ２０４４Ｃを用いても、転写材に定着後のトナー像の濃度を基に濃度制御及び階調制御を行ったと同じ効果が得られる。よって、色の安定性の高い画像形成装置を提供することができる。

（トナーパッチ画像のパッチレベル（Ｓ１０４）：図１２，１３）
次に、本発明の特徴である所望濃度階調設定制御に用いるトナーパッチ画像(階調パターン)を転写材上に出力する際に、作用させる濃度補正テーブルを条件により変更する点について、図１２、１３を参照しながら説明する。この処理は、図５のステップＳ１０４の処理である。

本実施形態においては、作成された濃度補正テーブル（例えば、６つの基準パッチレベル）に基づいて、所望濃度階調設定制御に用いるトナーパッチ用の濃度補正テーブル（例えば、６つの基準パッチレベルが画像形成環境条件に対応して変更されたもの）を作成する。次に、作成したトナーパッチ用の濃度補正テーブルを画像形成環境条件（画像形成装置が設置された雰囲気環境の絶対水分量など）により、トナーパッチ画像に作用させるか否かを判断している。

装置設置雰囲気環境は、前述した筐体２００１内部に配置した環境センサにより検出される絶対水分量で判断する。本実施形態においては、絶対水分量により環境を３分類しており、絶対水分量(空気１ｍ3中に含まれる水の質量)が５ｇ以下を第１環境、５〜１５ｇを第２環境、１５ｇ以上を第３環境とした。

通常環境（基準環境）である第２環境においては、パッチ用濃度補正テーブルを作用させずに、予め最適に配置してあるパッチレベルでトナーパッチを形成する。図１２（ａ）の例では、Ｌ1〜Ｌ6に示す６つの基準パッチレベルが最小限必要なパッチレベルである。この第２環境における基準パッチレベルは、画像形成装置の濃度特性を考慮して、その濃度特性を検知するのに最小限必要なパッチ数とレベルが設定してある。

図１２（ａ）のＣ21〜Ｃ26は、第２環境（通常環境）おける各パッチレベル（Ｌ1〜Ｌ6）が示すトナー濃度である。図から明らかのように、６つのパッチレベル（Ｌ1〜Ｌ6）の各トナー濃度（Ｌ1〜Ｌ6）は、全階調域における濃度特性を最小限のパッチ数で検出されるように配置されている。そのため、図１２（ａ）に示す必要最小限（６つ）の基準パッチレベルからなるトナーパッチ画像を用いることで、精度良く全階調域における濃度特性を検出することが可能である。

同様に、図１２（ａ）のＣ11〜Ｃ16、Ｃ31〜Ｃ36は、第１環境、第３環境おける基準パッチレベル（Ｌ1〜Ｌ6）のトナー濃度である。しかしながら、第１環境、第３環境における画像形成装置の濃度特性は、図１２（ａ）から明らかのように第２環境（通常環境）と大きく変化する。そのため、予め設定してある６つの基準パッチレベル（Ｌ1〜Ｌ6）は、第１環境、第３環境に対する最適なパッチレベルの配置とは言えない。例えば、図１２（ａ）の例では、感度のない領域に複数のパッチが存在するなどして、実質パッチ数が低下することとなり、検知精度が低下してしまう。例えば、第１環境のパッチレベルＬ1〜Ｌ3におけるトナー濃度Ｃ11〜Ｃ13はほぼ同程度であり、精度良く全階調域における濃度特性を検出するための最適なパッチレベルの配置とは言えない。

そのため本実施形態では、第１，３環境では、その時点での濃度補正テーブルに基づいて作成したパッチ用濃度補正テーブルを作用させてパッチを生成する。本実施形態ではパッチ用濃度補正テーブルを、濃度補正テーブルの規定階調に対する補正量と、通常環境状態用の基準濃度補正テーブルの規定階調に対する補正量との差分との５０％としたものとした。この補正をすることにより、第１，３環境のパッチの濃度レベルは図１２（ｂ）に示すように変化し、第２環境時のものに近づき検出精度を上げることができる。

図１２（ｂ）の第１，３環境における基準パッチレベルの変更の手順について、具体例を用いて詳しく説明する。例えば、基準パッチレベルＬ6（第２環境でのトナー濃度Ｃ26）を、第３環境においてパッチレベルＬ6"（第３環境でのトナー濃度Ｃ36'）に変更する手順は、以下の通りである。

基準パッチレベルＬ6を第２環境（通常環境）で測定したときのトナー濃度Ｃ26と等しいトナー濃度が、第３環境で測定したときに得られるパッチレベルは図のＬ63である。そこで、図に示すように、基準のパッチレベルＬ6を、第３環境では、基準パッチレベルＬ6とＬ63の中点のパッチレベルＬ6"（＝（Ｌ6＋Ｌ63）／２）に変更する。すると、図に示すように、パッチレベルＬ6"は、第３環境で測定すると、トナー濃度Ｃ36'となる。

同様にして、基準パッチレベルＬ5、基準パッチレベルＬ4も図に示すように、パッチレベルＬ5"、パッチレベルＬ4"に変更する。この変更したパッチレベルを第３環境で測定すると、トナー濃度Ｃ35'、Ｃ34'）が得られる。従って、図１２（ａ）の基準パッチレベルを第３環境で測定したときに得られるトナー濃度△は、上記のようにパッチレベルを変更することで、図１２（ｂ）の▲で示すように変更される。このため、補正されたパッチレベルは、第３環境において、第２環境の基準パッチレベルに近づくため、検出精度を上げることができる。図１３は、このようにして作成された、画像形成環境条件と対応するパッチレベルの関係をしましたものである。ここで、ＬN' は、第１環境におけるパッチレベルであり、次式によって算出される。

ＬN'＝（ＬN＋ＬN1）／２
ここで、Ｎ＝１〜６であり、ＬN は、Ｎ番目の基準パッチレベルである。ＬN1は、第１環境で測定したときに、Ｎ番目の基準パッチレベルを第２環境（通常環境）で測定したトナー濃度ＣN2と等しい濃度となるときのパッチレベルである。

同様に、ＬN" は、第３環境におけるパッチレベルであり、次式によって算出される。

ＬN"＝（ＬN＋ＬN3）／２
ここで、Ｎ＝１〜６であり、ＬN は、Ｎ番目の基準パッチレベルである。ＬN３は、第3環境で測定したときに、Ｎ番目の基準パッチレベルを第２環境（通常環境）で測定したトナー濃度ＣN2と等しい濃度となるときのパッチレベルである。

なお、図１３に示すトナーパッチ用の濃度補正テーブル（パッチ用濃度補正テーブル）をそのまま使用しても精度はあがるが、状況によっては過剰な補正なることもあるため、補正量の決定は各画像形成装置の特性にあわせて最適化する必要がある。

（パッチ用濃度補正テーブルの作成：図１４）
プリンタコントローラ１０３１でのパッチ用濃度補正テーブル決定のフローを図１４をもちいて説明する。

ステップＳ２０１において、所望濃度階調設定制御が開始されると、コントローラ１０３１は画像形成装置に搭載されている環境センサより絶対水分量値（画像形成環境条件）を取得すると、ステップＳ２０２において、環境区分を判断する。

ステップＳ２０２において、環境区分が第１，３環境と判別された場合には、ステップＳ２０３に進み、環境区分が第２環境と判別された場合には、何もしないで、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０３では、パッチ用濃度補正テーブルを作成し、パッチレベルに作用させる。次に、ステップＳ２０５において、ハーフトーン処理を施し、次に、ステップＳ２０６に進みエンジンへ出力する。

本実施形態においては環境区分を３つとしたが、区分方法及び補正量を装置に合わせて最適に設定するとよい。さらに条件により、ここでは差分の５０％とした補正量をその都度変更する方式でもよい。また、パッチ用濃度補正テーブルの作成も本実施形態に限定することなく、例えばパッチ用の規定階調を用意し、濃度補正テーブル情報よりパッチ用規定階調に合うようにパッチ用濃度補正テーブルを作成してもよい。また、パッチに濃度特性テーブルを作用させるか否か、パッチ用濃度補正テーブルを作成するか否かの条件は、環境条件ではなく、出力枚数等の装置の使用状況及び劣化具合や濃度特性テーブルの形で特性の変化が大きいと検知できた場合などの条件としてもよい。

＜第２の実施の形態＞
本実施形態においては、階調補正を行うための濃度補正テーブルを複数もつ場合について述べる。画像形成装置においては複数の濃度補正テーブルを持ち、それらを切替えて、もしくは複数を作用させて画像を出力する場合がある。たとえば第１の実施形態のように２つの階調制御がある場合は、それぞれで作成されるＬＵＴを別々に保存しておき、画像形成時はその両方を経由して画像データがエンジンへ出力される。予め２つのＬＵＴを合成しておけば量子化誤差分階調性は向上するが、２つの制御の特徴によりどちらかをOFFにしたり、リセットする必要がある場合も多く、また、どちらかに不具合がでる可能性もあるため別に保存している場合が多い。また、環境変動に対応するために各環境での特性変化分を濃度特性テーブルとしてもち、階調制御後の環境変動における特性変動については制御で作られたＬＵＴに対し、該当する環境ＬＵＴを加算することで補正する場合もある。また、ユーザーの好みの階調にするためにユーザー調整用のＬＵＴを持つこともある。

第１の実施形態ではパッチ用濃度特性テーブルの作成には所望濃度階調設定制御による1つのＬＵＴのみを使った。それに対し、本実施形態では複数の濃度補正テーブルのうちの１部または全てを条件により選択し、それに基づき階調パターン用濃度補正テーブルを作成する場合を説明する。

第１の実施形態では、濃度補正テーブルを２つ持つと、図１５のステップＳ３０３，Ｓ３０４に示すように、画像データは、「階調補正濃度変換テーブル」で補正後に「所望濃度階調設定濃度変換テーブル」で補正され、ハーフトーン処理部へ出力される。

本実施形態でパッチ用濃度補正テーブルを作る場合は、これら２つ（複数）のテーブルから、画像形成環境条件により選択したもの（１つあるいは２つ）に基づくテーブルを作成する。本実施形態では、画像形成環境条件は装置放置時間とした。

すなわち、所望濃度階調設定制御（１つのテーブルを使用）のみを行う場合、最後の像形成されてからの経過時間を取得する（ステップＳ３０１）。その時間が４時間以上の場合は、ステップＳ３０４に進み所望濃度階調設定濃度変換テーブルのみを作用させる。そして、ハーフトーニング処理（ステップＳ３０５）後、エンジン部にパッチ画像を出力（ステップＳ３０６）する。

一方、４時間未満の場合は、「所望濃度階調設定濃度変換テーブル」及び「階調制御濃度変換テーブル」の２つのテーブルを作用させて出力する。パッチ用濃度変換テーブルはよりその時点で画像形成装置の特性を反映している情報を基に作ることで制御精度を上げることができる。機械が頻繁に使われている状況であれば常に階調制御が起動しており、階調制御結果がその時点の画像形成装置の状態を正確に反映している。

しかし、画像形成装置が長時間において動作していない場合は、前回階調制御の結果ではずれている可能性があり、むしろ前回の所望濃度階調設定制御結果の方が近い場合が多い。これは所望濃度階調設定制御がユーザーの業務開始時など、放置後の規則的な時間に行われるパターンが多いためである。そのために本実施形態では本構成とし階調補正精度を向上させた。

本実施形態においては、濃度補正テーブルをそのままパッチ用濃度補正テーブルとしたが、第１実施形態のように、補正量を変更するなどして作り直してもよい。複数の濃度変換テーブルを持つ場合のパッチ用の濃度変換テーブルの選択方法は装置の特性や使用状況に合わせて最適化すればよい。また、判断の条件として、環境や前回制御結果、ドラム上や紙上にパッチ画像を形成し、検知し最適なテーブルを判断してもよい。また、選択するＬＵＴは環境ＬＵＴやユーザー調整ＬＵＴとしてもよい。

［他の実施の形態］
また、本発明の目的は、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（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納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。

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の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及び該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、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、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

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、上記実施の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動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等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。

更に、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、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等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。

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、前述した各実施の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各実施の形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。

この場合、上記プログラムは、該プログラムを記憶した記憶媒体から直接、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続された不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

上記実施の形態では、画像形成装置の印刷方式を電子写真方式とした場合を例に挙げたが、本発明は、電子写真方式に限定されるものではなく、インクジェット方式、熱転写方式、感熱方式、静電方式、放電破壊方式など各種印刷方式に適用することができる。

上記プログラムの形態は、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コード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

本実施形態の画像形成装置のプリンタコントローラの要部の構成を関連する他の構成要素を含めて示すブロック図である。本実施形態の画像形成装置の要部の構成を示すブロック図である。画像形成装置の内部構造を示す構成図である。濃度センサの構成例を示す構成図である。（ａ）はカラーセンサ３０００の構成例を示す構成図、（ｂ）はカラーセンサの受光素子の受光部を示す構成図である。本画像形成装置の色安定性制御の処理を説明するフローチャートである。感光ドラムの電位制御の概念を示す図である。（ａ）は最大濃度調整用パターンを示す図、（ｂ）はトナーパッチ画像のＢＫ部に対する濃度ーセンサの受光部（フォトダイオード）の出力を示す図である。（ｃ）はトナーパッチ画像のＢＫ部に対するカラーセンサの受光部（フォトダイオード）の出力を示す図である。最大濃度調整時のＬＰＷと濃度センサにより中間転写体から検出したトナー濃度との関係を示す図である。所望最大濃度設定処理を示すフローチャートである。最大濃度調整時のＬＰＷとカラーセンサにより検出したトナー濃度との関係を示す図である。所望濃度階調設定処理を示すフローチャートである。（ａ）は、各環境時におけるパッチレベルとトナー濃度の関係を示す図であり、（ｂ）は、環境変化に対応してパッチレベルの変更を説明する図である。画像形成環境条件とパッチレベルの関係を示す図である。第１の実施形態におけるトナーパッチ画像の形成処理を示すフローチャートである。第２の実施形態におけるトナーパッチ画像の形成処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０３０画像形成装置
１０３１プリンタコントローラ
１０３３ＣＰＵ（制御手段）
１０３６エンジン部（画像形成手段）
１０４２濃度補正実行部
１０４４パッチ生成部
１０４５濃度補正テーブル作成部
２０１０中間転写体
２０２７転写材（画像形成媒体）
２０４４Ｃ濃度センサ
３０００カラーセンサ（検出手段）

Claims

入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するために使用するパッチ画像の生成方法であって、
画像形成時における画像形成条件を検出し、
前記検出した画像形成条件に対応して、所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成することを特徴とするパッチ画像の生成方法。
前記画像形成条件は、前記画像形成装置の設置環境情報、前記画像形成装置の使用状況情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置におけるパッチ画像の生成方法。
前記設置環境情報とは、前記画像形成装置が設置された雰囲気の絶対水分量を含むことを特徴とする請求項２に記載のパッチ画像の生成方法。
前記使用状況情報とは、前記画像形成装置による画像形成が行われていない間の放置時間を含むことを特徴とする請求項２に記載のパッチ画像の生成方法。
前記パッチ画像の階調レベルを前記画像形成条件に対応して変更して、所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成することを特徴とする請求項１に記載のパッチ画像の生成方法。
前記パッチ画像を形成するために用いる濃度補正テーブルを前記画像形成条件に対応して選択して、所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成することを特徴とする請求項１に記載のパッチ画像の生成方法。
前記パッチ画像を形成するために用いる濃度補正テーブルは複数あり、前記画像形成条件に対応して前記複数の濃度補正テーブルの一部または全てを選択することを特徴とする請求項６に記載のパッチ画像の生成方法。
入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成し、該濃度補正テーブルを使用して画像形成する画像形成装置の制御方法であって、
画像形成時における画像形成条件を検出する検出工程と、
前記入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するため、前記検出された画像形成条件に対応して、前記入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するための所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成するパッチ画像形成工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
請求項８に記載の画像形成装置の制御方法を実現するコンピュータ実行可能なプログラム。
請求項９に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能な形態で記憶する記憶媒体。
入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するように入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成し、該濃度補正テーブルを使用して画像形成する画像形成装置であって、
画像形成時における画像形成条件を検出する検出手段と、
前記入力画像データに対応する階調を有する画像を出力するため、前記検出された画像形成条件に対応して、前記入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成するための所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成するパッチ画像形成手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
入力画像データに基づき記録媒体に画像を形成する際に、前記記録媒体上に所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成し、読取手段によって読み取られた前記パッチ画像の情報に基づいて入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成して階調補正を行う画像形成装置において、
画像形成時における画像形成条件を検出する検出手段と、
前記検出した画像形成条件から前記階調レベルを変更するか否かを判別する判別手段と、
前記階調レベルを変更する場合、前記階調レベルを前記画像形成条件に対応させて変更して、変更した階調レベルに基づいて前記濃度補正テーブルを作成する補正手段と、
前記作成した濃度補正テーブルを用いて階調補正を行う階調補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
入力画像データに基づき記録媒体に画像を形成する際に、前記記録媒体上に所定数の階調レベルからなるパッチ画像を形成し、読取手段によって読み取られた前記パッチ画像の情報に基づいて入力画像データを補正する濃度補正テーブルを作成して階調補正を行う画像形成装置において、
少なくとも階調補正濃度変換テーブルと、所望濃度階調設定濃度変換テーブルとを含む複数の濃度補正テーブルと、
画像形成条件を検出する検出手段と、
前記検出した画像形成条件から前記複数の濃度補正テーブルの１部または全てを選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された前記複数の濃度補正テーブルの１部または全てを用いて階調補正を行う階調補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。