JP2010102182A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置では、出力画像の階調性を調整するために、入力画像信号をγＬＵＴに基づいて補正する。このγＬＵＴは、所定の作像枚数毎に補正されるが、そのγＬＵＴを補正の前後の画像に濃度差が生じることがあった。
【解決手段】 テストパターンの濃度検出結果とテストパターンを形成するための画像データとの差異を段階的に補正するように所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎にγＬＵＴを補正する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における画像の濃度制御に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置では、入力画像の階調性と実際に出力される階調性とが一致しないケースが発生する。これは、画像読取部に用いられるＣＣＤ等の読取素子の読取特性、画像形成部の帯電特性、現像特性、転写特性、定着特性等が経時や環境条件により変動し、その変動の影響が出力画像に表れるためである。それに対して、出力画像の階調性を調整する方法として様々な方法が知られている。

例えば、非線形性を持つ入力画像信号を線形の出力画像信号に変換するためのガンマ補正回路にＣＣＤで読み取られた原稿に基づく入力画像信号を入力し、データの変換を行う。ガンマ補正回路に入力した入力画像信号は、ガンマ・ルック・アップ・テーブル（以下、γＬＵＴ）に基づいて変換される。そして、変換された信号（出力画像信号）により画像が形成される。このガンマ補正回路の動作を適宜変更することによって、出力画像の階調性を入力画像の階調性に対応した特性にすることができる。

γＬＵＴの補正は次のように行われる。画像形成装置を起動して、そのウォームアップ動作の終了後、複数の階調によって構成される階調テストパターンを感光ドラムや中間転写体などの像担持体上に形成する。そして、その階調テストパターンを濃度センサで読み取ることによって濃度を検出し、検出された濃度値に基づいてγＬＵＴ（γカーブ）を補正（ガンマ補正回路の動作を変更）する（例えば、特許文献１参照）。その後に入力される画像データは、作成されたγＬＵＴに基づいて変換される。
特開昭５９−１６３９６７号公報

しかしながら、多くの枚数の記録媒体に連続して画像を形成する場合、上記γＬＵＴの補正（信号変換に使用するγＬＵＴの変更）が行われると、γＬＵＴの補正前後で入力画像信号の変換に用いられるγＬＵＴが異なる。そのため、各階調においてγＬＵＴの補正制御直前の濃度とγＬＵＴの補正制御直後の濃度とに差が生じ、出力物の見栄えが悪くなる。特に、一連のページを印刷する場合には、濃度差が生じる２つのページが同一のユーザに渡るため、濃度差が生じることは好ましくない。

本発明は、γＬＵＴの補正制御前後の濃度差を低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、出力画像の階調性を調整するために、変換条件に基づいて入力画像信号を変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段により変換された画像信号に基づいて像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体上に転写する画像形成手段と、
前記画像形成手段に所定階調の濃度検出用トナー像を前記像担持体上に形成させる制御手段と、
前記濃度検出用トナー像を読み取る読取手段と、
前記読取手段の読取結果に基づいて前記濃度検出用トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段の検出結果と前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データとの差異を段階的に補正するように所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎に前記変換条件を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、濃度検出手段の濃度検出結果と濃度検出用トナー像を形成するための画像データとの差異を段階的に補正するように所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎に変換条件を補正する。本発明の画像形成装置によれば、出力画像の階調性を調整するための変換条件を変更する制御の前後に形成される画像の濃度差を抑制できる。

以下、図面に沿って、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
まず、本発明に関わる画像形成装置の構成について説明する。図１に一例として、本実施形態に係る画像形成装置を示す。図１に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、同図はその主要部の概略構成を模式的に示す縦断面図である。Ａは画像読取部であり、Ｂは画像形成部である。

まず、画像読取部Ａについて説明する。原稿台ガラス１０１上に置かれた原稿Ｇは光源１０２によって照射される。原稿からの反射光は折り返しミラー１０２から１０５を介してＣＣＤセンサ１０６（画像読取手段）に結像される。ＣＣＤ１０６は３列に配置されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの成分信号を生成する。これら読み取り光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。また、原稿台ガラス１０１上には、原稿の位置を突き当てて原稿の斜め置かれを防ぐ突き当て部材が配置される。さらに、その原稿台ガラス面にＣＣＤ１０６の白レベルを決定するためとＣＣＤ１０６のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色版（図示せず）が配置される。ＣＣＤセンサ１０６により得られた画像信号は、画像形成部Ｂの画像処理部１０７に送られ画像処理される。

画像形成部ＢにはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各々の色毎にステーションが備わる。各ステーション内には、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。各ステーションの構成は同じ構成であるので、Ｙのステーションについて説明し、その他のステーションの詳細な説明は省略する。

図２は、Ｙの画像ステーションの拡大図である。感光ドラム１０８は画像形成部Ｂによって矢印Ｒ１方向に回転可能に支持されている。感光ドラム１０８の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯電器１０９、露光装置１１０、電位センサ１１１、現像装置１１２、クリーニング装置１１３、前露光器１１４が配置されている。

上述の画像形成装置において、画像形成時には、感光ドラム１０８は矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。感光ドラム１０８の表面は、一次帯電器１０９によって所定の極性・電位に略均一に帯電される。露光装置１１０は、レーザ光源（図示せず）を有し、画像処理部１０７で画像補正された画像信号に基づいてレーザ光源を発光させて感光ドラム１０８を露光する。即ち、画像処理部１０７から指示された露光量で、露光装置１１０の内部に設けられたレーザ光源から光照射がなされ、一次帯電器１０９によって帯電後の感光ドラム１０８表面に静電潜像が形成される。この静電潜像の電位差と現像装置１１２内に設けられたトナー担持体である現像スリーブに印加される現像バイアスとの電位差によって感光ドラム１０８の静電潜像部分にトナーが飛翔、付着し、静電潜像がトナー像として現像される。

感光ドラム１０８上のトナー像は第１転写部Ｔ１で矢印Ｒ２方向に回転する中間転写体１１５（像担持体）に転写され、各色のトナー像は中間転写体１１５上で重畳される。第１転写部Ｔ１には転写バイアス印加部１１６とシートを感光ドラム１０８から分離するためにバイアスを印加する分離装置１１７が備えられている。

そして、図１に示すように中間転写体１１５上のトナー像は、第２転写部Ｔ２で給紙カセット（図示せず）から搬送される記録紙などの記録媒体上に転写される。トナー像を担持した記録媒体Ｐはシート搬送ベルト１１８により定着装置１１９に搬送される。定着装置１１９には、定着ローラ１２０と加圧ベルト１２１とが備えられており、記録媒体Ｐが定着ローラ１２０と加圧ベルト１２１とで形成されるニップ部Ｎを通過することによって、トナー像が記録媒体Ｐに定着される。

中間転写体１１５の近傍には後述するγＬＵＴの補正制御時に使用する濃度センサ１２２が備えられている。濃度センサは発光部と受光部とを備え、発光部は中間転写体１１５に向かって光を照射する。受光部は、その光の反射光を受光する構成となっている。この濃度センサによって、後述する階調パターンあるいはトナーパターンの読取を行う。なお、この濃度センサ１２２を各画像ステーションの感光ドラム１０８近傍に備え、感光ドラム１０８上に形成される階調パターンを読み取るようにしても良い。

次に、画像処理部１０７で行われる画像処理について説明する。図３は本実施形態におけるブロック図である。ＣＣＤ１０６により読み込まれた原稿画像の輝度信号は、Ａ／Ｄ変換部３０１に入力されデジタル信号に変換される。このデジタル輝度信号はシェーディング部３０２に送られ、ＣＣＤ個々の素子の感度に関するバラツキによる光量ムラが補正される（シェーディング補正）。シェーディング補正することにより、ＣＣＤ１０６の読取精度が向上する。シェーディング部３０２で補正された輝度信号は、更にＬＯＧ変換部３０３によりＬＯＧ変換される。続いて、ＬＯＧ変換された信号は、γ補正部３０４に送られ、ＲＡＭ３０５に記憶されたγＬＵＴによって出力画像の階調性を調整するための信号変換が行われる。これらの処理はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色において行われ、変換された画像信号に基づいて画像形成される。

ＣＰＵ３０６は、ＣＣＤ１０６、画像処理部１０７、濃度センサ１２２、プリンタ部３０８（画像形成部Ｂ）、パターンジェネレータ（ＰＧ）３０９を制御する。各要素の制御フローはＲＯＭ３０７に記憶されている。また、ＣＰＵ３０６は後述するγＬＵＴ（変換テーブル）を補正するγＬＵＴ補正手段（変換条件補正手段）であり、後述するγＬＵＴの補正制御を司る画像濃度制御手段である。

変換条件であるところの上記γＬＵＴは、入力画像信号の各信号レベルにおいて入力画像信号と出力画像信号とを対応付けたテーブルであり、出力画像の階調性を調整するためのテーブルである。入力画像信号がこのγＬＵＴで変換されることによって、出力画像の階調性が整えられる。

γＬＵＴにより入力画像信号を変換する信号変換処理について図４を用いて説明する。図４には、本実施形態の画像形成装置における画像濃度に対応する入力画像信号（濃度信号）に対する出力画像信号（濃度信号）の階調特性４０１、目標階調特性４０２、及びγＬＵＴ４０３が示されている。入力画像信号と出力画像信号との関係が目標階調特性４０２のような比例関係であれば、出力画像の階調特性は入力画像の階調特性に対応した特性になるため、理想的であるといえる。しかしながら、階調特性４０１に示すように、ＣＣＤ１０６の読取特性の影響により低濃度領域及び高濃度領域では中間濃度領域に比べて濃度の傾きが低くなり、実際には入力画像信号と出力画像信号との関係は目標階調特性のような比例関係にならない。

そこで、階調特性４０１を目標階調特性４０２に近似させるために、入力画像信号をγＬＵＴ４０３によって変換する。このように、入力画像信号をγＬＵＴで変換することより、出力画像の階調性が目標階調特性４０２になるように調整される。

γＬＵＴは以下のように作成される。図５はγＬＵＴの補正制御の制御フローである。以下の制御は、各色において行われる。まず、記録媒体への記録が所定の累積枚数に達すると（定期的に）ＣＰＵ３０６は自動でγＬＵＴの補正制御を開始する（ステップＳ５０１）。ステップＳ５０２で、ＣＰＵ３０６は、最大濃度に対応する信号のよってテストパターンが画像形成装置の設計上の最大濃度（例えば、光学濃度で１．６）で形成されるように次のような制御を行う。即ち、ＰＧ３０９からの信号に基づいて露光量を一定にした露光装置１１０により感光ドラムに複数の静電潜像を形成させる。その複数の静電潜像を異なる現像バイアスによりトナー像として現像する。続くステップＳ５０３で、ＣＰＵ３０６は、異なる現像バイアスで現像された複数のトナー像を濃度センサ１２２に読み取らせ、読取結果から各トナー像の濃度を検出する。そして、ステップＳ５０４において、ＣＰＵ３０６は、各トナー像の中から所定の濃度（ＰＧ３０９からの信号に対応する濃度）で形成されているトナー像を形成した現像バイアスを、画像形成時に使用する現像バイアスとして設定する。本実施形態では、露光量（レーザ光量）を最大にして複数の静電潜像を形成し、それらを異なる現像バイアスで現像する。そして、異なる現像バイアスによって現像されたトナー像の濃度が濃度レベル（前述の光学濃度１．６）となるトナー像を形成した現像バイアスを画像形成時に使用する現像バイアスとして設定する。

上記の濃度レベルは画像の濃さの客観的表現に用いられる光学濃度であり、画像の着目部の反射率をＲとするとき光学濃度ＤはＤ＝ｌｏｇ１０（１／Ｒ）で定義される。

ステップＳ５０５において、ＣＰＵ３０６は、各色毎に設定された現像バイアスに基づいてシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック４色分の階調テストパターン（濃度検出用トナー像）を中間転写体上（像担持体上）に形成させる。階調テストパターンはＲＯＭ３０７に予め記憶させた所定の画像データに基づいて形成される。ここでは各色３２階調（所定階調）のテストパターンが濃度レベル順（例えば、光学濃度０〜１．６レベル）に配置された階調テストパターンが形成される。そして、ステップＳ５０６において、ＣＰＵ３０６は、この階調テストパターンを濃度センサ１２２で読み取らせ、読取結果から階調テストパターンの濃度を検出する。この検出結果が、図４の階調特性４０１に当たる。続くステップＳ５０７において、階調特性４０１と目標階調特性４０２とに基づいてγＬＵＴ４０３を作成する。本実施形態では、階調特性４０１を目標階調特性４０２に関して線対称に変換することによってγＬＵＴ４０３を作成する（ステップＳ５０８）。この制御後の画像形成では設定された現像バイアスと補正されたγＬＵＴが使用される（γＬＵＴの変更）。

γＬＵＴの補正制御は、所定枚数（例えば、１０００枚）の記録媒体に画像形成が行われた後、再び階調テストパターンが形成されることによって、自動的に行われる。

ここで、上記γＬＵＴの補正制御を行う際の課題について詳しく説明する。従来のγＬＵＴの補正制御では、階調テストパターンの濃度を検出することによって補正量を算出する。そして、その補正量に基づいて目標とする階調特性で画像が形成されるようにγＬＵＴを補正し、補正後のγＬＵＴに基づいて変換された画像信号に基づいて画像形成を行っていた。そのため、γＬＵＴ補正直前の記録媒体に形成される画像の濃度とγＬＵＴ補正直後の記録媒体に形成される画像の濃度とに濃度差が生じていた。

図９（ａ）は、作像枚数に対する画像形成装置の出力画像濃度（実線）とターゲット濃度（点線）との関係を示す図である。図９（ａ）の三角印はγＬＵＴの補正制御（γＬＵＴの補正）のタイミングを表しており、このタイミングで階調テストパターンが形成され、γＬＵＴが補正される。γＬＵＴが補正されると、各階調において出力画像はターゲット濃度で形成されるようになる。しかしながら、記録媒体への記録の累積枚数の増加に応じて出力画像はターゲット濃度で形成されないようになる。そして、再びγＬＵＴの補正制御が行われることによってγＬＵＴが補正され、出力画像はターゲット濃度で出力されるようになる。

図９（ｂ）は、前ページの画像との濃度差を表す図である。γＬＵＴの補正制御前後では、用いられるγＬＵＴが異なることから、図９（ｂ）に示されるように、γＬＵＴの補正制御前後のページで濃度差が生じる。この濃度差によって出力物の見栄えが悪くなるという課題がある。

このような課題に対して、本実施形態の画像形成装置では、γＬＵＴ（変換条件）の補正制御時に形成されるテストパターンの濃度とこのテストパターンが形成されるべき濃度とに基づいて補正量（第１の補正量）を算出する。そして、この第１の補正量を分割することによって第１の補正量よりも小さい第２の補正量を算出し、第２の補正量に基づいて所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴを補正する。

通常、γＬＵＴは上記の第１の補正量に基づいて補正され、γＬＵＴの補正が完了する。γＬＵＴ補正後の画像形成は、補正されたγＬＵＴを用いて信号変換されたデータに基づいて行われる。そのため、γＬＵＴの補正前後の画像に濃度差が生じていた。それに対して、本実施形態の画像形成装置は、濃度差が生じないように第１の補正量を第１の補正量よりも小さい第２の補正量に分割し、第２の補正量に基づいて段階的にγＬＵＴを補正する。これによってγＬＵＴ補正前後の濃度差を抑制する。即ち、テストパターンの濃度検出結果に基づいて算出された第１の補正量よりも小さい第２の補正量でγＬＵＴを補正する。第２の補正量によるγＬＵＴの補正は、テストパターンが形成されてから次のテストパターンが形成されるまでの間、所定枚数の記録媒体に画像形成が行われる毎（例えば、１枚毎）に複数回にわたって行われる。これにより、濃度検出結果と目標濃度（階調トナーパターンが形成されるべき濃度）との差異が段階的に補正されることになるため、記録媒体に形成される画像においてもγＬＵＴの補正制御前後で生じる濃度差を抑えることができる。

本実施形態におけるγＬＵＴの補正は、テストパターンが形成されてから次のテストパターンが形成されるまでの間、第２の補正量に基づいて１枚毎にγＬＵＴを補正するとして説明した。しかしながら、第２の補正量により複数回にわたって補正されたγＬＵＴが、第１の補正量に基づいて補正した場合に得られるγＬＵＴまで補正された場合、γＬＵＴの補正を終了するようにしても良い。つまり、第２の補正量に基づく段階的なγＬＵＴの補正により第１の補正量に相当する量だけγＬＵＴが補正された場合、γＬＵＴの補正を終了する。その後の入力画像信号の変換は、γＬＵＴの補正終了時に補正されたγＬＵＴを使用する。

以下、テストパターンの濃度とテストパターンが形成されるべき濃度との差分から算出される第１の補正量に基づいて第２の補正量を算出する方法について説明する。

第２の補正量算出の一例として、γＬＵＴの補正制御前後に生じる濃度差を目立たなくさせるため、１回のγＬＵＴの補正において人間の視覚特性では感知できない濃度で補正されるように第１の補正量を分割する方法について説明する。人間の視覚特性上、光学濃度０．２の変化は感知できないとされている。そこで、γＬＵＴの補正制御前後の各階調における光学濃度差が０．２以下になるように、第１の補正量を分割して第２の補正量を算出する。そして、第１の補正量に基づいてγＬＵＴを補正した場合のγＬＵＴを目標に、所定枚数の画像が形成される毎に第２の補正量を用いて複数回にわたってγＬＵＴを補正する。このγＬＵＴの補正は各入力画像信号レベルにおいて行われる。この場合、第２の補正量でγＬＵＴを変更しても、光学濃度の変化量は０．２以下であるため、γＬＵＴの補正制御前後の濃度差を目立たせなくすることができる。

その他の方法として、第１の補正量を所定数で等分に分割し、分割された第２の補正量に基づいてγＬＵＴを補正するようにしてもよい。例えば、補正量を３つに分割すると予め設定する。その装置において、ある入力画像信号レベルにおけるトナーパターンの濃度差０．１であった場合、濃度差０．１を補正するための第１の補正量を算出し、その第１の補正量を３等分して第２の補正量を算出する。そして、第２の補正量に基づいて補正後の出力画像信号を補正する。このとき、第２の補正量に基づいて３回の補正が行われたと期のγＬＵＴは、第１の補正量に基づいてγＬＵＴを補正した場合のγＬＵＴと同一のγＬＵＴになる。そのため、第２の補正量に基づく補正は最低でも３枚の記録媒体に画像形成された時点で終了する。

この補正を各入力画像信号レベルにおいて行われる。この方法によれば、補正量に基づいて１回でγＬＵＴを補正する従来の方式に比べγＬＵＴの補正制御前後の濃度差を目立たせなくすることができる。第１の補正量の分割数は任意に決定して良い。

また、テストパターンが形成されてから次のテストパターンが形成されるまでの間、所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴを補正するようにしてもよい。例えば、１枚の記録媒体に画像形成される毎にγＬＵＴを補正する設定の場合のγＬＵＴの補正方法について説明する。任意の基準画像特性情報をＤ_Ｔ、測定画像特性情報をＤ_Ｍとした場合、第１の補正量Ｘ_１はＤ_ＴとＤ_Ｍとの差分に基づいて算出される。テストパターンが形成された後に画像形成された枚数をＹ、テストパターンが形成されてから再びテストパターンが形成されるまでの間に画像形成される記録媒体の総数をＺとした場合、第２の補正量Ｘ_２は、Ｘ_２＝Ｘ_１×Ｙ／Ｚの式に基づいて算出される。この第２の補正量Ｘ_２に基づいてγＬＵＴを補正する。この補正は各入力画像信号レベルにおいて行われる。

ここで、第２の補正量に基づくγＬＵＴの補正制御の際に形成される複数のγＬＵＴについて説明する。図６（ａ）は、ｎ回目のγＬＵＴの補正制御時に得られた階調特性６０１とｎ＋１回目のγＬＵＴの補正制御時に得られた階調特性６０２を示す図である。図６（ａ）は、入力画像信号の各レベルにおいてγＬＵＴ補正制御前の画像濃度よりも後の画像濃度の方が高くなるような装置の状態でγＬＵＴ補正制御が行われたときの入力画像信号と出力画像信号との関係を示している。図６（ｂ）は、γＬＵＴ６０３及びγＬＵＴ６０４は、階調特性６０１及び階調特性６０２を目標階調特性に関して逆変換（線対称に変換）することによって得られるγＬＵＴである。

本実施形態のγＬＵＴ補正制御は、入力画像信号の各レベルにおいて、γＬＵＴ６０３とγＬＵＴ６０４との間を補間するγＬＵＴを作成して、所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴ６０４まで段階的な補正を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すようにγＬＵＴ６０３とγＬＵＴ６０４との間にγＬＵＴ６０５とγＬＵＴ６０６を作成する。γＬＵＴ６０５及びγＬＵＴ６０６は所定枚数の記録媒体に形成される毎（例えば、１枚毎）に作成される。

また、図６（ｃ）は、ｎ回目のγＬＵＴの補正制御時に得られた階調特性６０７（＝階調特性６０１）とｎ＋１回目のγＬＵＴの補正制御時に得られた階調特性６０８を示す図である。図６（ｃ）は、入力画像信号の各レベルにおいてγＬＵＴ補正制御前の画像濃度よりも後の画像濃度の方が低くなるような装置の状態でγＬＵＴ補正制御が行われたときの入力画像信号と出力画像信号との関係を示している。図６（ｄ）は、γＬＵＴ６０９及びγＬＵＴ６１０は、階調特性６０７及び階調特性６０８を目標階調特性に関して逆変換（線対称に変換）することによって得られるγＬＵＴである。

本実施形態のγＬＵＴ補正制御は、入力画像信号の各レベルにおいて、γＬＵＴ６０９とγＬＵＴ６１０との間を補間するγＬＵＴを作成して、所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴ６１０まで段階的な補正を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すようにγＬＵＴ６０９とγＬＵＴ６１０との間にγＬＵＴ６１１とγＬＵＴ６１２を作成する。γＬＵＴ６１１及びγＬＵＴ６１２は所定枚数の記録媒体に形成される毎（例えば、１枚毎）に作成される。

なお、上記では１枚の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴを変更する例について説明したが、２枚以上の所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴを変更するようにしても良い。

ここで、第２の補正量によるγＬＵＴの制御による効果について説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係るγＬＵＴの補正制御を行うことによる画像濃度の変動を示す図である。図７（ａ）の三角印はγＬＵＴの補正制御が行われたことを示す。上記のように、第１の補正量よりも小さい第２の補正量によって複数回にわたってγＬＵＴを変更することによって、図７（ｂ）に示すようにγＬＵＴの補正制御前後に生じる前ページとの間に生じる画像の濃度差を抑制することができる。

なお、図７（ｂ）では、複数枚の記録媒体に画像が形成されるとγＬＵＴの段階的な補正を終了する装置を例に説明しているため、γＬＵＴの段階的な補正を終了すると前ページとの濃度差変動が生じるようになる。しかしながら、ｎ回目のテストパターンが形成されてからｎ＋１回目のテストパターンが形成されるまで継続して、１枚の記録媒体に画像が形成される毎に段階的にγＬＵＴが補正される場合、前ページとの濃度差はさらに抑制される。即ち、図７（ｂ）に見られるような濃度差変動がほとんど見られないようになる。

図８は、γＬＵＴの補正制御時にＣＰＵが行う制御フローである。γＬＵＴが設定された状態で画像形成が開始されると、ステップＳ８０１でＣＰＵ３０６は画像形成累積枚数を計数する。ステップＳ８０２において、ＣＰＵ３０６は画像形成ジョブが終了したか否かを判定する。ステップＳ８０２において画像形成ジョブが終了したと判定された場合、画像形成を終了する。一方、ステップＳ８０２において画像形成ジョブが終了していないと判定された場合、ステップＳ８０３において画像形成装置の電源がＯＮされてから或いは前回のテストパターンを形成してからの画像形成枚数が所定枚数Ｚに達したか否かを判定する。画像形成枚数が所定枚数Ｚに達したと判定された場合、ＣＰＵ３０６はγＬＵＴの補正制御を開始する。ステップＳ８０４において、ＣＰＵ３０６は画像形成部を制御して中間転写体１１５上に階調テストパターンを形成させる。そして、ステップＳ８０５でＣＰＵ３０６は濃度センサ１２２を用いて階調テストパターンを読み取り、読取結果に基づいてその階調テストパターンの濃度を検出する。ステップＳ８０６で、ＣＰＵ３０６はこの階調テストパターンの濃度と階調テストパターンが形成されるべき目標濃度とを比較し、比較結果に基づいてγＬＵＴを補正するための第１の補正量を算出する。

続くステップＳ８０７において、ＣＰＵ３０６はステップＳ８０６で算出した第１の補正量が所定値（前述の光学濃度差０．２）より大きいか否かを判定する。第１の補正量が所定値よりも大きい場合、ステップＳ８０８においてＣＰＵ３０６は第１の補正量を複数の第２の補正量に分割する。この所定値は、第１の補正量がよりも小さい場合は１回のγＬＵＴの補正でγＬＵＴの補正制御を完了させるために設けられたものである。

そして、ステップＳ８０９において、ＣＰＵ３０６はステップＳ８０８で算出した第２の補正量に基づいて所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎に段階的にγＬＵＴを補正する。その後、ステップＳ８１０に進み、ジョブが終了していれば画像形成を終了する。

ステップＳ８０７において、第１の補正量が所定値以下（上記光学濃度差０．２以下となるような補正量）であると判定された場合、ステップＳ８１１進む。ステップＳ８１１において、ＣＰＵはステップＳ８０６で算出される第１の補正量に基づいてγＬＵＴを１回で補正する。その後、ステップＳ８１０に進み、ジョブが終了していれば画像形成を終了する。

上記の制御は、複数の記録媒体に連続して画像形成する画像データが入力され、かつその画像データに基づいて連続して画像形成される間に階調テストパターンが中間転写ベルト上に形成される場合にのみ行うようにしても良い。階調テストパターンは、前回形成された階調テストパターンからの累積記録枚数に応じて自動的に形成される（例えば、１０００枚毎）。複数の記録媒体に連続して画像形成する画像データが入力されたときに従来のγ補正制御が行われると、連続して印刷された記録媒体に濃度差が生じる。

そこで、ＣＰＵ３０６は、連続して画像形成するデータが入力された場合、連続画像形成中に階調トナーパターンが形成されるか否かを判定し、判定結果に基づいて図８の制御を行うか否かを決定する。即ち、連続して画像形成するデータが入力されるまでの累積枚数が９５０枚で、入力画像データが６０枚に画像形成するデータの場合、５０枚印刷されたところで階調テストパターンが形成されるため、ＣＰＵ３０６は図８の制御を実行する。それに対して、１０００枚目と１００１枚目の記録されるデータが、連続して画像形成されるデータではなく、それぞれが独立したデータである場合、濃度差を考慮する必要がないため、ＣＰＵ３０６は図８の制御を実行しない。この場合、１０００枚目と１００１枚目との間に階調テストパターンが形成されることとする。

上記のγＬＵＴの補正は、各階調に対応する各入力画像信号レベルごとに行っても良いし、各階調から複数の階調を選択して、選択された階調に対応する入力画像信号のγＬＵＴ上の値を補正しても良い。後者の場合、複数の階調の以外の階調については線形補間によって補正量を推定した上でγＬＵＴの補正を行う。

なお、本実施形態では、変換条件としてγＬＵＴを用いて説明したが、変換条件は入力画像信号の各信号レベルにおいて入力画像信号と出力画像信号とを対応づけた関数でもよい。

また、中間転写体１１５上に形成される階調テストパターンを濃度センサ１２２で読み取り、その読取結果に基づいてγＬＵＴを変更する画像形成装置について説明したが、γＬＵＴを変更する方法はこれに限られるものではない。その他の変更方法としては、所定の画像データに基づいて記録媒体上に階調テストパターンを形成し、その記録媒体上に形成された階調テストパターンを定着装置よりも記録媒体搬送方向下流側に配置した濃度センサで読み取り、濃度を検出する。そして、検出結果と画像データとの差異に基づいてγＬＵＴを補正するようにしても良い。

また、濃度センサとして、画像読取部Ａに備えられたＣＣＤ１０６を濃度センサとして代用しても良い。その場合、ユーザが手動によるγＬＵＴの補正制御を開始するように画像形成装置に指示を送る。手動によるγＬＵＴ補正制御が起動されると、所定の画像データに基づく階調テストパターンが印刷された記録媒体がプリントアウトされる。その記録媒体をユーザが画像読取部Ａに移動させて、ＣＣＤ１０６によって階調テストパターンを読み取る。ＣＰＵ３０６は、ＣＣＤ１０６の読取結果に基づいて濃度を検出し、検出結果と画像データとの差異に基づいてγＬＵＴを補正する。

以上説明したように、上述の第１の補正量よりも小さい第２の補正量によって所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎にγＬＵＴを補正するため、γＬＵＴの補正制御前後に生じる濃度差を抑制できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、γＬＵＴを複数回にわたって補正する方法について説明した。本実施形態では、画像制御を行った場合、感光ドラムに形成される静電潜像の電位と現像バイアスとの電位差である現像コントラストの補正を複数回に渡って行うことによって、画像制御前後に生じる画像間の濃度差を抑制する方法について説明する。

現像コントラストとは、レーザ露光によって感光体に形成される静電潜像の電位と現像スリーブに印加される直流電圧との電位差のことである。トナーの帯電量が一定の場合、現像コントラストを制御することによって感光体に上に載るトナー量を制御することができる。つまり、現像コントラストを制御する（以下、電位制御）ことによって画像の濃度を制御する。現像コントラストは、現像バイアスまたは感光ドラムを露光する光量を変化させることによって制御する。本実施形態では、現像バイアスを変化させることによって電位制御前後に生じる画像の濃度差を低減する画像形成装置について説明する。

現像コントラストの制御（電位制御）は、前述した図５のステップＳ５０２からステップＳ５０４によって行われる。この電位制御が行われると、電位制御前後の画像に濃度差が生じる。例えば、電位制御により現像コントラストを５０Ｖ低下させる場合、同一の露光量で画像を形成すると、現像コントラスト制御前に比べ現像コントラスト制御後の画像の濃度が低くなる。一方、電位制御により現像コントラストを５０Ｖ上昇させる場合、同一の露光量で画像を形成すると、現像コントラスト制御前に比べ現像コントラスト制御後の画像の濃度が高くなる。

電位制御時に求められた第１の補正量（例えば、上記の５０Ｖ）に基づいて１回で現像コントラストを制御すると、電位制御前後で濃度差が生じる。そこで、本実施形態では現像バイアスを補正するための第１の補正量を複数回に分割することによって第２の補正量を算出し、第２の補正量に基づいて所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎に現像コントラストを複数回にわたって変更する。

例えば、電位制御前と電位制御後との現像コントラストの差分を５０Ｖとする場合、第１の補正量は５０Ｖとなる。この補正量を第一の実施形態で説明した方法と同様に分割して第２の補正量を算出する。ここでは、第１の補正量を３等分することによって第２の補正量を求める。即ち、第２の補正量は第１の補正量を３等分した１６．６６Ｖとなり、１回の補正において現像バイアスを１６．６６Ｖ制御する。即ち、電位制御後の１枚目の記録媒体に対応する画像は１６．６６Ｖ現像バイアスを上昇（あるいは低下）させた後に形成される。また、電位制御後の２枚目の記録媒体に対応する画像はさらに１６．６６Ｖ現像バイアスを上昇（あるいは低下）させた後に形成される。さらに、電位制御後の３枚目の記録媒体に対応する画像はさらに１６．６６Ｖ現像バイアスを上昇（あるいは低下）させた後に形成される。

図１０は、本実施形態における現像コントラストの制御フローである。

ステップＳ１００１で画像形成枚数をカウントする。ステップＳ１００２において、ＣＰＵ３０６は画像形成ジョブが終了したか否かを判定する。ステップＳ１００２において画像形成ジョブが終了したと判定された場合、画像形成を終了する。一方、ステップＳ１００２において、画像形成ジョブが終了していないと判定された場合、ステップＳ１００３において画像形成枚数が所定の枚数形成されたか判定する。所定の枚数形成されていない場合、ステップＳ１００１に戻る。所定の枚数の画像形成がされたと判定された場合、ＣＰＵ３０６は電位制御を開始する。ステップＳ１００４において、ＣＰＵ３０６は画像形成部を制御して現像バイアスを異ならせて中間転写体１１５上に複数のテストパターンを形成させ、ステップＳ１００５で濃度センサ１２２を用いてそのテストパターンの濃度を検出する。ステップＳ１００６で、ＣＰＵ３０６は複数のテストパターンの濃度とテストパターンが形成されるべき目標濃度とを比較し、最も目標濃度に近いテストパターンを形成した現像コントラストＥ_２（Ｖ）を画像形成に用いる現像コントラストとして選択する。

続くステップＳ１００７において、電位制御前の現像コントラストＥ_１（Ｖ）とステップＳ１００６において選択された現像コントラストＥ_２（Ｖ）との差分を現像コントラストを補正するための第１の補正量とする。ステップＳ１００８において、ＣＰＵはステップＳ１００７で算出した第１の補正量が所定値より大きいか否かを判定する。第１の補正量が所定値よりも大きい場合、ステップＳ１００９においてＣＰ３０７は第１の補正量を複数の第２の補正量に分割する。そして、ステップＳ１０１０において、ＣＰＵ３０６はステップＳ１００９で求めた第２の補正量に基づいて所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎に複数回にわたって現像バイアスを制御することによって現像コントラストを補正する。その後、ステップＳ１０１１に進み、ジョブが終了していれば画像形成を終了する。

ステップＳ１００８において、第１の補正量が所定値以下であると判定された場合、ステップＳ１０１２進む。ステップＳ１０１２において、ＣＰＵ３０６はステップＳ１００７で算出された第１の補正量に基づいて現像バイアスを１回で制御し、現像コントラストを補正する。その後、ステップＳ１０１１に進み、ジョブが終了していれば画像形成を終了する。

なお、本実施形態では現像コントラストの制御するために、現像バイアスを制御する方法を示したが、露光装置１１０の光量を変化させることによって現像コントラストを制御することも可能である。

以上説明したように、電位制御で現像コントラストを補正するための第１の補正量を分割することによって第２の補正量を求め、第２の補正量に基づいて現像コントラストを複数回にわたって制御することによって、電位制御前後の濃度差を抑制することができる。

本実施形態における画像形成装置の概略図である。 本実施形態における画像ステーションの拡大図である。 本実施形態における画像形成装置のブロック図である。 画像形成装置の階調特性、目標階調特性、γＬＵＴの関係を示す図である。 ＣＰＵがγＬＵＴを補正する際の制御フローである。 本実施形態において補正されるγＬＵＴを示す図である。 本実施形態に係るγＬＵＴの補正を行うことによる画像濃度の変動（ａ）と前ページとの間に生じる画像の濃度差（ｂ）を示す図である。 第１の実施形態の画像形成装置においてＣＰＵが行う制御フローである。 従来の画像形成装置におけるγＬＵＴの補正を行うことによる画像濃度の変動（ａ）と前ページとの間に生じる画像の濃度差（ｂ）を示す図である。 第２の実施形態の画像形成装置においてＣＰＵが行う制御フローである。

符号の説明

１０６ ＣＣＤ
１０７ 画像処理部
１０８ 感光ドラム
１０９ 一次帯電部
１１０ 露光装置
１１１ 電位センサ
１１２ 現像装置
１１３ クリーニング装置
１１５ 中間転写ベルト
１２２ 濃度センサ
３０４ γ補正部
３０６ ＣＰＵ
３０９ パターンジェネレータ（ＰＧ）

Claims (13)

1. 出力画像の階調性を調整するために、変換条件に基づいて入力画像信号を変換する信号変換手段と、
   前記信号変換手段により変換された画像信号に基づいて像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体上に転写する画像形成手段と、
   所定の画像データに基づいて前記画像形成手段に濃度検出用トナー像を前記像担持体上に形成させる制御手段と、
   前記濃度検出用トナー像を読み取る読取手段と、
   前記読取手段の読取結果に基づいて前記濃度検出用トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段の検出結果と前記画像データとの差異を段階的に補正するように所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎に前記変換条件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. 前記補正手段は、前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データとの差異に基づいて前記変換条件を補正するための補正量を算出し、再び前記濃度検出用トナー像が形成されるまでの間に、前記補正量に基づいて補正した場合の変換条件に近づくように前記変換条件を段階的に補正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. 前記補正手段は、前記所定の変換条件が前記段階的な補正により前記補正量に基づいて補正した場合の変換条件と同一の変換条件に補正された場合、前記変換条件の補正を終了し、前記変換条件の補正が終了した後の前記信号変換手段による信号変換は、前記補正量に基づいて補正した場合の変換条件に基づいて行われることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記補正量を等分に分割した値に基づいて前記変換条件を段階的に補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記補正量を前記濃度検出用トナー像を形成されてから再び濃度検出用トナー像が形成されるまでの間に画像形成される記録媒体の総数で等分に分割した値に基づいて前記変換条件を段階的に補正することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記補正手段は、前記入力画像信号の各信号レベルにおいて前記補正量を算出し、前記各信号レベルにおいて前記補正量に基づいて補正した場合の変換条件に近づくように段階的に補正することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記変換条件は、入力画像信号と出力画像信号とを対応付けた変換テーブルであり、前記信号変換手段は前記変換テーブルに基づいて前記入力画像信号を変換することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記変換条件は、入力画像信号の各信号レベルにおいて入力画像信号と出力画像信号とを対応づけた関数であり、前記信号変換手段は前記関数に基づいて前記入力画像信号を変換することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記記録媒体への画像形成枚数に応じて定期的に、前記画像形成手段に所定階調の濃度検出用トナー像を前記像担持体上に形成させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 前記補正手段は、複数の記録媒体に連続して画像形成する画像データが入力され、かつ連続して画像形成される間に前記濃度検出用トナー像が形成される場合、前記濃度検出手段の検出結果と前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データとの差異を所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎に前記変換条件を段階的に補正することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナー担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段を備え、前記静電潜像の電位とトナー担持体のバイアスとの電位差に基づいて前記静電潜像をトナーによって現像し、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写、定着する画像形成手段を備える画像形成装置において、
    所定の画像データに基づいて前記画像形成手段に濃度検出用トナー像を前記像担持体上に形成させる制御手段と、
    前記濃度検出用トナー像を読み取る読取手段と、
    前記読取手段の読取結果に基づいて前記濃度検出用トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
    前記濃度検出手段の検出結果と前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データとの差異を段階的に補正するように所定枚数の記録媒体にトナー像が形成される毎に前記電位差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。
12. 前記電位差は、前記トナー担持体に印加するバイアスを変化させることによって制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記電位差は、前記露光手段による露光量を変化させることによって制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

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