JP2013120277A - 画像形成装置および階調補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の走行方向において画像ムラまたは反射ムラが生じている場合、適切な階調補正を行うことができる画像形成装置および階調補正方法を提供する。
【解決手段】画像形成部４０は、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿ってそれぞれ濃度が異なる複数の階調パッチを第１の検出対象領域５００に転写し、走行方向において第１の検出対象領域５００と同じ位置に位置する第２の検出対象領域５１０に最高濃度の黒ベタ画像である基準パッチを転写する。濃度検出センサー４３は、階調パッチの反射濃度と基準パッチの反射濃度とをそれぞれ検出する。階調補正部（制御部１０および画像処理部３０）は、基準パッチの反射濃度に基づいて、階調パッチの反射濃度から算出される階調パッチの出力階調値を補正し、補正した出力階調値と階調パッチの入力階調値とから画像形成部４０の階調特性を取得して、その階調特性に基づく階調補正データを生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置および階調補正方法に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置であるプリンター、複写機、ファクシミリ等は、帯電した感光体ドラムに対して画像データに基づくレーザー光を照射することにより静電潜像を形成し、この静電潜像に着色粒子であるトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着器において加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このような画像形成装置では、感光体ドラム、現像剤等の経時的な劣化や、装置周辺の環境（温度、湿度）の変動等によって、出力画像（用紙に形成された画像）の画質が低下するという問題がある。具体的には、入力画像の階調が出力画像に忠実に再現されないという現象が生じる。そこで、従来の画像形成装置では、入力画像の階調等を出力画像に安定して再現させるための画像安定化制御が行われるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

画像安定化制御としては、例えば、像担持体としての中間転写ベルトに形成されたＣＭＹＫの各色トナーパターンの濃度を光センサーで検出し、この検出結果（階調特性）に基づいて階調補正データを生成し、帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせる階調補正（ガンマ補正）等がある。

特許文献１には、所定の階調値を有する画像データに基づき階調補正用の各色のトナーパターンを像担持体上にそれぞれ形成し、形成した各色のトナーパターンの濃度を反射型の濃度検出センサーを用いて測定し、測定結果に基づいてガンマ補正曲線を作成し、ガンマ補正曲線を定期的に更新する画像形成装置が開示されている。

特開２００６−２５９２６１号公報

上述した画像安定化制御においては、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を正確に検出し、現在の階調特性を正確に把握する必要がある。しかしながら、像担持体上に形成されたトナーパターンを構成する複数の階調パッチにおいて、いわゆる画像ムラの影響が含まれてしまうおそれがある。画像ムラとは、画像形成部を構成する部材である現像ローラ、感光体または転写ベルト等の疲労等により、用紙に出力される出力画像の濃度が像担持体の走行方向において薄くなったり濃くなったりする現象をいう。このような場合、像担持体の走行方向において用紙上に形成される複数の階調パッチの濃度検出結果には画像ムラの影響が含まれる。そのため、特に高濃度の階調パッチでは、濃度検出結果が正確でなくなる。それゆえ、複数の階調パッチの濃度検出結果から算出された画像形成部の階調特性は正確ではなく、この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

また、像担持体上に形成されたトナーパターンを構成する複数の階調パッチにおいて、いわゆる反射ムラの影響が含まれてしまうおそれがある。反射ムラとは、像担持体のベース面において、像担持体の走行方向に沿って凹凸のばらつきが生じることにより、そのベース面に静電潜像を形成するためのレーザー光を当てた際の反射率にばらつきが生じる現象をいう。このような場合、像担持体の走行方向において用紙上に形成される複数の階調パッチの濃度検出結果には反射ムラの影響が含まれる。そのため、特に低濃度の階調パッチでは、濃度検出結果が正確でなくなる。それゆえ、複数の階調パッチの濃度検出結果から算出された画像形成部の階調特性は正確ではなく、この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

本発明は、像担持体の走行方向において画像ムラまたは反射ムラが生じている場合、適切な階調補正を行うことができる画像形成装置および階調補正方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチを前記像担持体に転写する画像形成部と、
前記像担持体において前記複数の階調パッチが転写された第１の検出対象領域の色の濃度と、前記像担持体の幅方向において第１の検出対象領域と異なる位置に位置し、かつ、前記像担持体の走行方向において前記第１の検出対象領域と同じ位置に位置する第２の検出対象領域の色の濃度とをそれぞれ検出する濃度検出部と、
前記第２の検出対象領域の濃度に基づいて、前記第１の検出対象領域の濃度から算出される前記複数の階調パッチの出力階調値を補正し、補正した出力階調値と前記複数の階調パッチの入力階調値とから前記画像形成部の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく前記階調補正データを生成する階調補正部とを備える。

また、本発明に係る階調補正方法は、画像形成部が、像担持体の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチを前記像担持体に転写する第１のステップと、
濃度検出部が、前記像担持体において前記複数の階調パッチが転写された第１の検出対象領域の色の濃度と、前記像担持体の幅方向において第１の検出対象領域と異なる位置に位置し、かつ、前記像担持体の走行方向において前記第１の検出対象領域と同じ位置に位置する第２の検出対象領域の色の濃度とをそれぞれ検出する第２のステップと、
階調補正部が、前記第２の検出対象領域の濃度に基づいて、前記第１の検出対象領域の濃度から算出される前記複数の階調パッチの出力階調値を補正し、補正した出力階調値と前記複数の階調パッチの入力階調値とから前記画像形成部の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく前記階調補正データを生成する第３のステップとを有する。

本発明によれば、像担持体の走行方向において画像ムラまたは反射ムラが生じている場合、適切な階調補正を行うことができる画像形成装置および階調補正方法を提供することができる。

本発明に係る第１の実施の形態を示す画像形成装置の縦断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示す画像形成装置の制御ブロック図である。 濃度検出センサーと第１の検出対象領域および第２の検出対象領域との位置関係を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態で用いるパッチ群の構成を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示す画像形成装置における階調補正動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る第１の実施の形態で採用される階調特性曲線および階調補正曲線を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態で用いるパッチ群の構成を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態を示す画像形成装置における階調補正動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る第３の実施の形態で用いるパッチ群の構成を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態を示す画像形成装置における階調補正動作例を示すフローチャートである。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色にそれぞれ対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色のトナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、制御部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０および定着部６０を備えて構成されている。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３等を備える。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）またはハードディスクドライブにより構成される。

制御部１０は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１０は、例えば、外部装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードにより構成される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）により構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備えている。操作部２２は、ユーザによる各種入力操作を受け付けて、その入力操作に対応する操作信号を制御部１０に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザ設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備えている。例えば、画像処理部３０は、制御部１０の制御下で、階調補正データにより階調補正テーブルを生成して階調補正を行う。なお、制御部１０および画像処理部３０は、本発明の階調補正部として機能する。

また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理または、圧縮処理等を行う。これらの処理が行われたデジタル画像データに基づいて、画像形成部４０は制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２および濃度検出センサー４３等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示す。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号を付し、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号を省略している。

画像形成ユニット４１の構成を画像形成ユニット４１Ｙにより説明することとする。画像形成ユニット４１Ｙは、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４およびドラムクリーニング装置４１５等を備えている。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３にレーザー光を照射すると、感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送される。そして、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤を収容している。現像剤は、例えば、小粒径のトナーとキャリアーとからなる二成分現像剤である。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。なお、トナーは、１成分トナーであっても良い。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。なお、中間転写ベルト４２１は、本発明の像担持体として機能する。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４および従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有する。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

濃度検出センサー４３は、トナー像が用紙Ｓに二次転写される二次転写位置よりも中間転写ベルト４２１の走行方向上流側に、中間転写ベルト４２１に対向して配置される。図３に示すように、濃度検出センサー４３は、例えば中間転写ベルト４２１の幅方向の両側部のそれぞれに対向して２つ配置される。中間転写ベルト４２１の幅方向は、中間転写ベルト４２１の走行方向と直交する方向である。濃度検出センサー４３は、中間転写ベルト４２１表面の色の濃度を検出する。具体的には、濃度検出センサー４３は、中間転写ベルト４２１の幅方向の両側部である非画像形成領域に位置する第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の濃度を検出する。図３において、画像形成領域は、入力画像データに基づいて、画像形成ユニット４１によりトナー像が形成され得る領域である。非画像形成領域は、画像形成ユニット４１によりトナー像が形成されない領域である。

濃度検出センサー４３には、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）などの受光素子とを備え、トナーパターンの濃度を反射濃度として検出する反射型の光センサーを適用することができる。トナーパターンの反射濃度は、検出対象物への入射光量をＩ₀、検出対象物からの反射光量をＩとしたとき、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）で表される。なお、濃度検出センサー４３は、本発明の濃度検出部として機能する。

中間転写ベルト４２１上に形成されたトナー像の濃度が高い像ほど反射光量Ｉは小さく、濃度検出センサー４３から出力されるセンサー出力値（反射濃度）は大きくなる。トナー像の濃度が高い像は、例えば、最高濃度の黒ベタ画像である。逆に、中間転写ベルト４２１上に形成されたトナー像の濃度が低い像ほど反射光量Ｉは大きく、濃度検出センサー４３から出力されるセンサー出力値は小さくなる。トナー像の濃度が低い像は、例えば、白ベタ画像または、トナー像が形成されない中間転写ベルト４２１のベース面である。

なお、濃度検出センサー４３の数、配置は上述した態様に限定されない。つまり、中間転写ベルト４２１上の第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の濃度を検出できればよい。例えば、濃度検出センサー４３の数は１つでも良い。この場合は、第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の両方の濃度を１つのセンサーで検出する必要がある。そのため、濃度検出センサー４３の検出可能範囲を考慮し、中間転写ベルト４２１の幅方向において第１の検出対象領域５００と第２の検出対象領域５１０との間の距離をなるべく近づけるのが望ましい。例えば、第１の検出対象領域５００と第２の検出対象領域５１０とを中間転写ベルト４２１の幅方向の両側部である非画像形成領域の一方に形成する。また、中間転写ベルト４２１が透光性の材料で構成されている場合には、濃度検出センサー４３として、発光素子と受光素子とが中間転写ベルト４２１を挟んで対向配置される透過型の光センサーを適用することができる。

定着部６０は、ベルト加熱方式により構成される。すなわち、定着部６０は、定着ニップ部を形成する上側加圧部と下側加圧部とを有する。上側加圧部は、加熱ローラーと定着ローラーとを有する。加熱ローラーと定着ローラーとの間には、無端状の定着ベルトが所定のベルト張力で張架されている。下側加圧部は、加圧ローラーを有する。加圧ローラーは定着ベルトを介して定着ローラーに所定の定着荷重で押圧される。このようにして、定着ローラーと加圧ローラーとの間には、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップ部が形成される。定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップ部で加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２および排紙部５３等を備える。給紙部５１を構成する２つの給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（例えば、規格用紙または特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの画像形成面に一括して二次転写され、定着部６０において定着処理が行われる。定着処理が行われた用紙Ｓは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙部５３により画像形成装置１の外に排紙される。

このように、画像形成装置１は、画像形成部４０において、入力画像データに基づいて、露光装置４１１により感光体ドラム４１３に静電潜像を形成させ、現像装置４１２により感光体ドラム４１３にトナーを付着させることにより静電潜像を現像してトナー像を形成し、感光体ドラム４１３に形成されたトナー像を中間転写ベルト４２１に転写させる。

また、画像形成装置１は、濃度検出センサー４３を備えている。この濃度検出センサー４３は、中間転写ベルト４２１上の第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の濃度を検出する。画像形成装置１は、階調補正部（画像処理部３０および制御部１０）を備えている。階調補正部は、濃度検出センサー４３による検出結果に基づいて階調補正データを生成し、この生成された階調補正データを用いて階調補正を行う。

次に、濃度検出センサー４３により濃度が検出される第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の詳細について説明する。図３に示すように、第２の検出対象領域５１０は、中間転写ベルト４２１の幅方向において第１の検出対象領域５００と異なり、中間転写ベルト４２１の走行方向において第１の検出対象領域５００と同じ位置に位置する。第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０の幅は、各検出対象領域５００、５１０の濃度が濃度検出センサー４３により精度良く検出されるように、濃度検出センサー４３の検出幅以上に設定される。

第１の検出対象領域５００には、図４（ａ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の階調パッチＰ１〜Ｐ１０が画像形成部４０により連続して転写される。

階調パッチＰ１〜Ｐ１０は、階調補正データを生成するための階調パッチであり、濃度が段階的に変化する。

本実施の形態では、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を形成するための入力画像の濃度である入力階調値が、濃淡変化を２５６階調で表現したとき、０（白ベタ）から２５５（黒ベタ）に段階的に変化する。すなわち、複数の階調パッチＰ１〜Ｐ１０が、中間転写ベルト４２１の走行方向の下流（先に形成される側）から上流（後で形成される側）に向かって濃度が低くなるように配置されている。

階調パッチＰ１〜Ｐ１０は、先頭の階調パッチＰ１０から順次、濃度検出センサー４３により反射濃度を検出される。反射濃度は、中間転写ベルト４２１表面の色の濃度に相当する。

第２の検出対象領域５１０には、図４（ｂ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の基準パッチＰ１１〜Ｐ２０が画像形成部４０により連続して転写される。

基準パッチＰ１１〜Ｐ２０は、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラが発生しているか否かを判定するためのパッチであり、同一の濃度（入力階調値）で形成される。ここでは、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０として、最高濃度（入力階調値が２５５）の黒ベタ画像を用いる。画像ムラが発生していると判定された場合、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０とともに、階調補正データを生成するために利用される。

基準パッチＰ１１〜Ｐ２０は、先頭の基準パッチＰ２０から順次、濃度検出センサー４３により反射濃度を検出される。

基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度に基づいて、画像ムラが発生しているか否かを判定することができる。画像ムラが発生していない場合は、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度がほぼ同等となるのに対して、画像ムラが発生している場合は、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度が大きくばらつくためである。特に、高濃度の画像は、画像ムラの影響を受けやすい傾向にある。そこで、本実施の形態では、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０として、最高濃度の黒ベタ画像を用いている。よって、画像ムラが発生しているか否かを容易に判定することができる。

画像ムラが発生している場合、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果から得られる画像形成部４０の階調特性は、画像ムラが発生していない場合の検出結果から得られる階調特性とは異なり、正確な階調特性とはいえない。この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

そこで、本実施の形態では、画像ムラが発生している場合には、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果だけでなく、濃度検出センサー４３による基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の検出結果も利用し、画像形成部４０の正確な階調特性を取得した上で、適切な階調補正データを生成する階調補正データ生成処理を行う。具体的には、図５に示すフローチャートに従って、階調補正データ生成処理が行われる。

図５に示す階調補正データ生成処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。また、この階調補正データ生成処理は、前回の階調補正データ生成後、所定時間経過したとき、所定枚数の画像形成が完了したとき、またはスリープモード（省電力モード）から復帰したとき等、定期的に行われるのが望ましい。

まず、制御部１０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を中間転写ベルト４２１上の第１の検出対象領域５００に形成させる（ステップＳ１００）。階調パッチＰ１〜Ｐ１０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

次に、制御部１０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０を中間転写ベルト４２１上の第２の検出対象領域５１０に形成させる（ステップＳ１２０）。基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

次に、制御部１０は、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の検出結果を取得する（ステップＳ１４０）。取得された検出結果は、一時的にＲＡＭ１３に記憶される。中間転写ベルト４２１上に形成された階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０は、濃度検出センサー４３の検出領域を通過した後、ベルトクリーニング装置４２６により除去される。

次に、制御部１０は、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラが発生しているか否かについて判定する（ステップＳ１６０）。例えば、制御部１０は、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度の平均値を算出し、その算出した平均値から所定値以上外れた反射濃度を有する基準パッチが１つでも存在する場合、画像ムラが発生していると判定する。

もし、画像ムラが発生していると制御部１０にて判定された場合（ステップＳ１６０にてＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ１４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ１８０）。具体的には、制御部１０は、階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）について、基準パッチＰ１１〜２０の反射濃度Ｃ_P(n+10)（Ｃ_P11〜Ｃ_P20）を使用することにより、階調パッチＰ１０（黒ベタ）の規格化値が０、階調パッチＰ１（白ベタ）の規格化値が２５５で表されるように、下式（１）に従って８ビットで規格化して出力階調値を算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_Pn−Ｃ_P(n+10)）／（Ｃ_P1−Ｃ_P(n+10)）｝×２５５ ・・・（１）

例えば、階調パッチＰ５の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ５の反射濃度Ｃ_P5を下式（２）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P5−Ｃ_P15）／（Ｃ_P1−Ｃ_P15）｝×２５５ ・・・（２）

また、階調パッチＰ８の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ８の反射濃度Ｃ_P8を下式（３）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P8−Ｃ_P18）／（Ｃ_P1−Ｃ_P18）｝×２５５ ・・・（３）

以上のように、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において算出対象の階調パッチと同じ位置に位置する基準パッチの反射濃度を用いている。これは、画像ムラが発生している場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において同じ位置に位置する階調パッチおよび基準パッチは同様の画像ムラの影響を受けると考えられるためである。なお、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、階調パッチＰ１の反射濃度Ｃ_P1を共通して使用している。これは、最低濃度の階調パッチＰ１が画像ムラの影響をほとんど受けないためである。

一方、画像ムラが発生していないと判定された場合（ステップＳ１６０にてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ２００）。具体的には、制御部１０は、反射濃度を出力階調値に変換する変換テーブルを参照することにより、階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）から階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する。変換テーブルは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

ステップＳ２２０では、制御部１０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値と、ステップＳ１８０またはＳ２００において算出された出力階調値とを対応付けて、階調特性曲線を生成する。この階調特性曲線は、例えば図６の曲線Ｌ１で表される。

次に、制御部１０は、ステップＳ２２０で生成された階調特性曲線Ｌ１に基づいて、入力画像の階調値を出力画像に忠実に再現させる、すなわち図６に示す目標階調特性Ｌ０が得られるように入力画像の階調値を補正するためのガンマ補正曲線Ｌ２を生成する（ステップＳ２４０）。この階調補正曲線Ｌ２は、目標階調特性Ｌ０に関して階調特性曲線Ｌ１と線対称な曲線で表される。入力階調値をｘ、出力階調値をｙとし、階調特性曲線Ｌ１をｙ＝ｆ（ｘ）で表した場合、目標階調特性Ｌ０はｙ＝ｘとなるので、階調補正曲線Ｌ２は階調特性曲線Ｌ１の逆関数（ｙ＝ｆ^-1（ｘ））となる。

最後に、制御部１０は、ステップＳ２４０で生成された階調補正曲線Ｌ２に基づいて、入力階調値と、この入力階調値が補正されるべき補正階調値と、を対応付けた階調補正データにより階調補正テーブルを生成して更新する（ステップＳ２６０）。階調補正データは、例えばＲＡＭ１３に記憶される。以降の画像形成時には、更新された階調補正データを参照して階調補正が行われ、補正階調値に基づいて画像形成条件が決定される。ステップＳ２６０の処理が完了することによって、画像形成装置１は、階調補正データ生成処理を終了する。

以上詳しく説明したように、第１の実施の形態では、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチＰ１〜Ｐ１０を第１の検出対象領域５００に転写し、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０を第２の検出対象領域５１０に転写する。濃度検出センサー４３は、第１の検出対象領域５００に位置する階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と第２の検出対象領域５１０に位置する基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とを検出する。そして、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度から算出される階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を補正し、当該補正した出力階調値と階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値とから画像形成部４０の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく階調補正データを生成する。

このように構成した第１の実施の形態によれば、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラが発生している場合、画像ムラの影響を受けやすい基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度を使用することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０間でばらつく画像ムラの影響をキャンセルして、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を正しく算出することができる。その結果から得られる階調特性は、画像ムラが発生していない場合の検出結果から得られる階調特性に近いものとなる。それゆえ、この階調特性に基づいて階調補正を行うことによって適切な画像安定化制御を行うことができる。

また、第１の実施の形態では、画像ムラが発生しているか否かについて判定し、発生していると判定した場合に限り、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とに基づいて階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する。これにより、画像ムラが発生していない場合、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出するとき、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度を利用して画像ムラの影響をキャンセルするための計算処理を不必要に行うことを防止することができる。

また、第１の実施の形態では、濃度検出センサー４３は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とを同時に検出する。これにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出するために必要な階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度を短い時間で取得することができ、ひいては階調補正処理を短い時間で行うことができる。

また、第１の実施の形態では、第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０が、中間転写ベルト４２１の幅方向の両側部である非画像形成領域に位置する。これにより、画像形成処理が行われている場合でも、上述の階調補正処理を行うことができる。

なお、上記第１の実施の形態では、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の濃度が最高濃度である例について説明したが、中間調の濃度であってもよい。ただし、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、画像ムラの影響を効果的にキャンセルするためには、画像ムラの影響を最も受けやすい最高濃度であることが望ましい。

また、上記第１の実施の形態において、基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の配置位置は、第１の実施の形態で示した位置に限定されない。要は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ１１〜Ｐ２０が、中間転写ベルト４２１の走行方向においてそれぞれ同じ位置に位置していれば良い。

また、上記第１の実施の形態では、画像ムラが発生していると判定した場合に限り、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とに基づいて階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像ムラが発生していないと判定した場合でも、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とに基づき、上式（１）に従って出力階調値を算出しても良い。

また、上記第１の実施の形態では、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とを同時に検出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間転写ベルト４２１の１周目において階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度を検出する一方、中間転写ベルト４２１の２周目において基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度を検出するようにしても良い。ただし、階調補正処理を短い時間で行う観点からは、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度を短い時間で取得することが望まれ、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とを同時に検出する方が好ましい。

また、上記第１の実施の形態では、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ１１〜Ｐ２０を中間転写ベルト４２１上に形成させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成ユニット４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙの何れかを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ１１〜Ｐ２０を中間転写ベルト４２１上に形成させるようにしても良い。

第１の実施の形態では、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラが発生している場合に好適な階調補正の手法として、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の反射濃度とを使用して画像形成部４０の階調特性を求めることについて説明した。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生している場合に好適な手法を開示する。画像形成装置１の基本構成については、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

図７は、第２の実施の形態で用いるパッチ群の構成を示す図である。図３で示した第１の検出対象領域５００には、図７（ａ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の階調パッチＰ１〜Ｐ１０が画像形成部４０により連続して転写される。階調パッチＰ１〜Ｐ１０は、第１の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を省略する。

第２の検出対象領域５１０には、図７（ｂ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の基準パッチＰ２１〜Ｐ３０が形成される。基準パッチＰ２１〜Ｐ３０は、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生しているか否かを判定するためのパッチであり、同一の濃度で形成される。ここでは、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０として、最低濃度（入力階調値が０）である中間転写ベルト４２１のベース面を用いる。言い換えると、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０は、画像形成部４０によって実際にはトナー像が転写されない領域である。反射ムラが発生していると判定された場合、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０とともに、階調補正データを生成するために利用される。

基準パッチＰ２１〜Ｐ３０は、先頭の基準パッチＰ３０から順次、濃度検出センサー４３により反射濃度を検出される。

基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生しているか否かを判定することができる。反射ムラが発生しない場合は、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度がほぼ同等となるのに対して、反射ムラが発生する場合は、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度が大きくばらつくためである。特に、低濃度の画像は、反射ムラの影響を受けやすい傾向にある。そこで、本実施の形態では、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０として、最低濃度である中間転写ベルト４２１のベース面を用いている。よって、反射ムラが発生しているか否かを容易に判定することができる。

反射ムラが発生している場合、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果から得られる画像形成部４０の階調特性は、反射ムラが発生していない場合の検出結果から得られる階調特性とは異なり、正確な階調特性とはいえない。この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

そこで、本実施の形態では、反射ムラが発生している場合には、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果だけでなく、濃度検出センサー４３による基準パッチＰ１１〜Ｐ２０の検出結果も利用し、画像形成部４０の正確な階調特性を取得した上で、適切な階調補正データを生成する階調補正データ生成処理を行う。具体的には、図８に示すフローチャートに従って、階調補正データ生成処理が行われる。

図８に示す階調補正データ生成処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。また、この階調補正データ生成処理は、前回の階調補正データ生成後、所定時間経過したとき、所定枚数の画像形成が完了したとき、またはスリープモードから復帰したとき等、定期的に行われるのが望ましい。

まず、制御部１０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を中間転写ベルト４２１上の第１の検出対象領域５００に形成させる（ステップＳ５００）。階調パッチＰ１〜Ｐ１０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。なお、第１の実施の形態とは異なり、第２の検出対象領域５１０には、画像形成部４０によりトナー像が転写されない。つまり、第２の検出対象領域５１０を構成する基準パッチＰ２１〜Ｐ３０として、最低濃度である中間転写ベルト４２１のベース面が用いられる。

次に、制御部１０は、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の検出結果を取得する（ステップＳ５２０）。取得された検出結果は、一時的にＲＡＭ１３に記憶される。中間転写ベルト４２１上に形成された階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０は、濃度検出センサー４３の検出領域を通過した後、ベルトクリーニング装置４２６により除去される。

次に、制御部１０は、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生しているか否かについて判定する（ステップＳ５４０）。例えば、制御部１０は、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度の平均値を算出し、その算出した平均値から所定値以上外れた反射濃度を有する基準パッチが１つでも存在する場合、反射ムラが発生していると判定する。

もし、反射ムラが発生していると制御部１０にて判定された場合（ステップＳ５４０にてＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ５２０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ５６０）。具体的には、制御部１０は、各階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）について、基準パッチＰ２１〜３０の反射濃度Ｃ_P(n+20)（Ｃ_P21〜Ｃ_P30）を使用することにより、階調パッチＰ１０（黒ベタ）の規格化値が０、階調パッチＰ１（白ベタ）の規格化値が２５５で表されるように、反射ムラの影響をキャンセルしつつ、下式（５）に従って８ビットで規格化して出力階調値を算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_Pn−Ｃ_P10）／（Ｃ_P(n+20)−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（５）

例えば、階調パッチＰ５の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ５の反射濃度Ｃ_P5を下式（６）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P5−Ｃ_P10）／（Ｃ_P25−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（６）

また、階調パッチＰ８の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ８の反射濃度Ｃ_P8を下式（７）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P8−Ｃ_P10）／（Ｃ_P28−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（７）

以上のように、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において算出対象の階調パッチと同じ位置に位置する基準パッチの反射濃度を用いている。これは、反射ムラが発生している場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において同じ位置に位置する階調パッチおよび基準パッチは同様の反射ムラの影響を受けると考えられるためである。なお、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、階調パッチＰ１０の反射濃度Ｃ_P10を共通して使用している。これは、最高濃度の階調パッチＰ１０は反射ムラの影響をほとんど受けないためである。

一方、反射ムラが発生していないと判定された場合（ステップＳ５４０にてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ５２０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ５８０）。具体的には、制御部１０は、反射濃度を出力階調値に変換する変換テーブルを参照することにより、階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）から階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する。変換テーブルは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

ステップＳ６００では、制御部１０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値と、ステップＳ５６０またはＳ５８０において算出された出力階調値とを対応付けて、階調特性曲線を生成する。この階調特性曲線は、例えば図６の曲線Ｌ１で表される。以下、ステップＳ６２０およびＳ６４０における処理は、第１の実施の形態で説明したステップＳ２４０およびＳ２６０と同様であるので説明を省略する。

以上詳しく説明したように、第２の実施の形態では、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチＰ１〜Ｐ１０を第１の検出対象領域５００に転写し、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０を第２の検出対象領域５１０に転写する。濃度検出センサー４３は、第１の検出対象領域５００に位置する階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と第２の検出対象領域５１０に位置する基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度とを検出する。そして、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度から算出される階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を補正し、当該補正した出力階調値と階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値とから画像形成部４０の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく階調補正データを生成する。

このように構成した第２の実施の形態によれば、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生している場合、反射ムラの影響を受けやすい基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度を使用することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０間でばらつく反射ムラの影響をキャンセルして、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を正しく算出することができる。その結果から得られる階調特性は、画像ムラが発生していない場合の検出結果から得られる階調特性に近いものとなる。それゆえ、この階調特性に基づいて階調補正を行うことによって適切な画像安定化制御を行うことができる。

なお、上記第２の実施の形態では、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の濃度が最低濃度である例について説明したが、中間調の濃度であってもよい。ただし、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、反射ムラの影響を効果的にキャンセルするためには、反射ムラの影響を最も受けやすい最低濃度であることが望ましい。

また、上記第２の実施の形態において、基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の配置位置は、第２の実施の形態で示した位置に限定されない。要は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ２１〜Ｐ３０が、中間転写ベルト４２１の走行方向においてそれぞれ同じ位置に位置していれば良い。

また、上記第２の実施の形態では、反射ムラが発生していると判定した場合に限り、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度とに基づいて階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、反射ムラが発生していないと判定した場合でも、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度とに基づき、上式（５）に従って出力階調値を算出しても良い。

また、上記第２の実施の形態では、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を中間転写ベルト４２１上に形成させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成ユニット４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙの何れかを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を中間転写ベルト４２１上に形成させるようにしても良い。

第２の実施の形態では、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生している場合に好適な階調補正の手法として、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ２１〜Ｐ３０の反射濃度とを使用して画像形成部４０の階調特性を求めることについて説明した。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生している場合に好適な階調補正の手法を開示する。画像形成装置１の基本構成については、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

図９は、第３の実施の形態で用いるパッチ群の構成を示す図である。図３で示した第１の検出対象領域５００には、図９（ａ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の階調パッチＰ１〜Ｐ１０が画像形成部４０により連続して転写される。階調パッチＰ１〜Ｐ１０は、第１の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を省略する。

第２の検出対象領域５１０には、図９（ｂ）に示すように、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１０個の基準パッチＰ３１〜Ｐ４０が形成される。基準パッチＰ３１〜Ｐ４０は、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生しているか否かを判定するためのパッチである。パッチＰ３１〜Ｐ４０の各々は、画像形成部４０により最高濃度の黒ベタ画像が転写される領域（以下、最高濃度領域と称する）と、画像形成部４０によりトナー像が転写されない領域（以下、最低濃度領域と称する）とを有する。本実施の形態では、最低濃度領域は、最低濃度である中間転写ベルト４２１のベース面の領域である。画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生していると判定された場合、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０とともに、階調補正データを生成するために利用される。

基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域および最低濃度領域は、先頭の基準パッチＰ４０から順次、濃度検出センサー４３により反射濃度を検出される。

基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラが発生しているか否かを判定することができる。画像ムラが発生しない場合は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域の反射濃度がほぼ同等となるのに対して、画像ムラが発生する場合は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域の反射濃度が大きくばらつくためである。特に、高濃度の画像は、画像ムラの影響を受けやすい傾向にある。そこで、本実施の形態では、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の最高濃度領域として最高濃度の黒ベタ画像を用いている。よって、画像ムラが発生しているか否かを容易に判定することができる。

また、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最低濃度領域の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生しているか否かを判定することができる。反射ムラが発生しない場合は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最低濃度領域の反射濃度がほぼ同等となるのに対して、反射ムラが発生する場合は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最低濃度領域の反射濃度が大きくばらつくためである。特に、低濃度の画像は、反射ムラの影響を受けやすい。そこで、本実施の形態では、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の最低濃度領域として最低濃度である中間転写ベルト４２１のベース面を用いている。よって、中間転写ベルト４２１の走行方向において反射ムラが発生しているか否かを容易に判定することができる。

中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生している場合、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果から得られる画像形成部４０の階調特性は、画像ムラおよび反射ムラの何れも発生していない場合の検出結果から得られる階調特性とは異なり、正確な階調特性とはいえない。この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

そこで、本実施の形態では、画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生している場合には、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０の検出結果だけでなく、濃度検出センサー４３による基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の検出結果も利用し、画像形成部４０の正確な階調特性を取得した上で、適切な階調補正データを生成する階調補正データ生成処理を行う。具体的には、図１０に示すフローチャートに従って、階調補正データ生成処理が行われる。

図１０に示す階調補正データ生成処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。また、この階調補正データ生成処理は、前回の階調補正データ生成後、所定時間経過したとき、所定枚数の画像形成が完了したとき、またはスリープモードから復帰したとき等、定期的に行われるのが望ましい。

まず、制御部１０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０を中間転写ベルト４２１上の第１の検出対象領域５００に形成させる（ステップＳ７００）。階調パッチＰ１〜Ｐ１０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

次に、制御部１０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０を中間転写ベルト４２１上の第２の検出対象領域５１０に形成させる（ステップＳ７２０）。基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

次に、制御部１０は、濃度検出センサー４３による階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準Ｐ３１〜Ｐ４０の検出結果を取得する（ステップＳ７４０）。取得された検出結果は、一時的にＲＡＭ１３に記憶される。中間転写ベルト４２１上に形成された階調パッチＰ１〜Ｐ１０、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０は、濃度検出センサー４３の検出領域を通過した後、ベルトクリーニング装置４２６により除去される。

次に、制御部１０は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度に基づいて、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラおよび反射ムラの両方が発生しているか否かについて判定する（ステップＳ７６０）。例えば、制御部１０は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域の反射濃度の平均値を算出し、その算出した平均値から所定値以上外れた反射濃度を有する基準パッチが１つでも存在する場合、画像ムラが発生していると判定する。また、制御部１０は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最低濃度領域の反射濃度の平均値を算出し、その算出した平均値から所定値以上外れた反射濃度を有する基準パッチが１つでも存在する場合、反射ムラが発生していると判定する。

もし、画像ムラおよび反射ムラの両方が発生していると制御部１０にて判定された場合（ステップＳ７６０にてＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ７４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ８２０）。具体的には、制御部１０は、階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）について、基準パッチＰ３１〜４０における最高濃度領域の反射濃度Ｃ_PB(n+30)（Ｃ_PB31〜Ｃ_PB40）、最低濃度領域の反射濃度Ｃ_PC(n+30)（Ｃ_PC31〜Ｃ_PC40）を使用することにより、階調パッチＰ１０（黒ベタ）の規格化値が０、階調パッチＰ１（白ベタ）の規格化値が２５５で表されるように、下式（９）に従って８ビットで規格化して出力階調値を算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_Pn−Ｃ_PB(n+30)）／（Ｃ_PC(n+30)−Ｃ_PB(n+30)）｝×２５５ ・・・（９）

例えば、階調パッチＰ５の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ５の反射濃度Ｃ_P5を下式（９１）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P5−Ｃ_PB35）／（Ｃ_PC35−Ｃ_PB35）｝×２５５ ・・・（９１）

また、階調パッチＰ８の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ８の反射濃度Ｃ_P8を下式（９２）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P8−Ｃ_PB38）／（Ｃ_PC38−Ｃ_PB38）｝×２５５ ・・・（９２）

以上のように、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において算出対象の階調パッチと同じ位置に位置する基準パッチの反射濃度を用いている。これは、画像ムラおよび反射ムラが発生している場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において同じ位置に位置する階調パッチおよび基準パッチは同様の画像ムラおよび反射ムラの影響を受けると考えられるためである。

一方、画像ムラおよび反射ムラの両方が発生していないと判定された場合（ステップＳ７６０にてＮＯ）、制御部１０は、画像ムラのみが発生しているか否かについて判定する（ステップＳ７８０）。もし、画像ムラのみが発生していると制御部１０にて判定された場合（ステップＳ７８０にてＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ７４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ８４０）。具体的には、制御部１０は、各階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）について、基準パッチＰ３１〜４０における最高濃度領域の反射濃度Ｃ_PB(n+30)（Ｃ_PB31〜Ｃ_PB40）を使用することにより、階調パッチＰ１０の規格化値が０、階調パッチＰ１の規格化値が２５５で表されるように、下式（１０）に従って８ビットで規格化して出力階調値を算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_Pn−Ｃ_PB(n+30)）／（Ｃ_P1−Ｃ_PB(n+30)）｝×２５５ ・・・（１０）

例えば、階調パッチＰ５の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ５の反射濃度Ｃ_P5を下式（１０１）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P5−Ｃ_PB35）／（Ｃ_P1−Ｃ_PB35）｝×２５５ ・・・（１０１）

また、階調パッチＰ８の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ８の反射濃度Ｃ_P8を下式（１０２）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P8−Ｃ_PB38）／（Ｃ_P1−Ｃ_PB38）｝×２５５ ・・・（１０２）

以上のように、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において算出対象の階調パッチと同じ位置に位置する基準パッチの反射濃度を用いる。これは、画像ムラが発生している場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において同じ位置に位置する階調パッチおよび基準パッチは同様の画像ムラの影響を受けると考えられるためである。なお、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、階調パッチＰ１の反射濃度Ｃ_P1を共通して使用している。これは、最低濃度の階調パッチＰ１は画像ムラの影響をほとんど受けないためである。

一方、画像ムラのみが発生していないと判定された場合（ステップＳ７８０にてＮＯ）、制御部１０は、反射ムラのみが発生しているか否かについて判定する（ステップＳ８００）。もし、反射ムラのみが発生していると制御部１０にて判定された場合（ステップＳ８００にてＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ７４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ８６０）。具体的には、制御部１０は、各階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）について、基準パッチＰ３１〜４０における最低濃度領域の反射濃度Ｃ_PC(n+30)（Ｃ_PC31〜Ｃ_PC40）を使用することにより、階調パッチＰ１０の規格化値が０、階調パッチＰ１の規格化値が２５５で表されるように、下式（１１）に従って８ビットで規格化して出力階調値を算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_Pn−Ｃ_P10）／（Ｃ_PC(n+30)−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（１１）

例えば、階調パッチＰ５の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ５の反射濃度Ｃ_P5を下式（１１１）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P5−Ｃ_P10）／（Ｃ_PC35−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（１１１）

また、階調パッチＰ８の出力階調値を算出する場合には、階調パッチＰ８の反射濃度Ｃ_P8を下式（１１２）に従って８ビットで規格化して算出する。
出力階調値＝｛（Ｃ_P8−Ｃ_P10）／（Ｃ_PC38−Ｃ_P10）｝×２５５ ・・・（１１２）

以上のように、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において算出対象の階調パッチと同じ位置に位置する基準パッチの反射濃度を用いている。これは、反射ムラが発生している場合、中間転写ベルト４２１の走行方向において同じ位置に位置する階調パッチおよび基準パッチは同様の反射ムラの影響を受けると考えられるためである。なお、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、階調パッチＰ１０の反射濃度Ｃ_P10を共通して使用している。これは、最高濃度の階調パッチＰ１０は反射ムラの影響をほとんど受けないためである。

一方、反射ムラのみが発生していないと判定された場合（ステップＳ８００にてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ７４０における検出結果に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する（ステップＳ８８０）。具体的には、制御部１０は、制御部１０は、反射濃度を出力階調値に変換する変換テーブルを参照することにより、階調パッチＰ１〜１０の反射濃度Ｃ_Pn（Ｃ_P1〜Ｃ_P10）から階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する。変換テーブルは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

ステップＳ９００では、制御部１０は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値と、ステップＳ８２０〜Ｓ８８０の何れかにおいて算出された出力階調値とを対応付けて、階調特性曲線を生成する。この階調特性曲線は、例えば図６の曲線Ｌ１で表される。以下、ステップＳ９２０およびＳ９４０における処理は、第１の実施の形態で説明したステップＳ２４０およびＳ２６０と同様であるので説明を省略する。

以上詳しく説明したように、第３の実施の形態では、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチＰ１〜Ｐ１０を第１の検出対象領域５００に転写し、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０を第２の検出対象領域５１０に形成する。濃度検出センサー４３は、第１の検出対象領域５００に位置する階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と第２の検出対象領域５１０に位置する基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度とを検出する。そして、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度に基づいて、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度から算出される階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を補正し、当該補正した出力階調値と階調パッチＰ１〜Ｐ１０の入力階調値とから画像形成部４０の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく階調補正データを生成する。

このように構成した第３の実施の形態によれば、中間転写ベルト４２１の走行方向において画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生している場合、画像ムラおよび反射ムラの影響を受けやすい基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度を使用することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０間でばらつく画像ムラおよび反射ムラの影響をキャンセルして、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を正しく算出することができる。その結果から得られる階調特性は、画像ムラおよび反射ムラの何れも発生していない場合の検出結果から得られる階調特性に近いものとなる。それゆえ、この階調特性に基づいて階調補正を行うことによって適切な画像安定化制御を行うことができる。

なお、上記第３の実施の形態では、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域の濃度が最高濃度である例について説明したが、中間調の濃度であってもよい。ただし、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、画像ムラの影響を効果的にキャンセルするためには、画像ムラの影響を最も受けやすい最高濃度であることが望ましい。

また、上記第３の実施の形態では、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最低濃度領域の濃度が最低濃度である例について説明したが、中間調の濃度であってもよい。ただし、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する場合、反射ムラの影響を効果的にキャンセルするためには、反射ムラの影響を最も受けやすい最低濃度であることが望ましい。

また、上記第３の実施の形態において、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の配置位置は、第３の実施の形態で示した位置に限定されない。要は、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ３１〜Ｐ４０が、中間転写ベルト４２１の走行方向においてそれぞれ同じ位置に位置していれば良い。

また、上記第３の実施の形態において、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０における最高濃度領域および最低濃度領域の態様は、第３の実施の形態で示した態様に限定されない。要は、基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の各々が、最高濃度領域および最低濃度領域をそれぞれ有していれば良い。

また、上記第３の実施の形態では、画像ムラおよび反射ムラの少なくとも何れかが発生していると判定した場合、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ３０の反射濃度とに基づいて階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像ムラおよび反射ムラの何れも発生していないと判定した場合でも、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度とに基づき、上式（９）〜（１１）の何れかに従って出力階調値を算出しても良い。

また、上記第３の実施の形態では、画像ムラのみが発生していると判定した場合、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ３０の反射濃度とに基づいて、上式（１０）に従って階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度とに基づき、上式（９）に従って出力階調値を算出しても良い。

また、上記第３の実施の形態では、反射ムラのみが発生していると判定した場合、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ３０の反射濃度とに基づいて、上式（１１）に従って階調パッチＰ１〜Ｐ１０の出力階調値を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、階調パッチＰ１〜Ｐ１０の反射濃度と基準パッチＰ３１〜Ｐ４０の反射濃度とに基づき、上式（９）に従って出力階調値を算出しても良い。

また、上記第３の実施の形態では、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ３１〜Ｐ４０を中間転写ベルト４２１上に形成させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成ユニット４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙの何れかを制御することにより、階調パッチＰ１〜Ｐ１０および基準パッチＰ３１〜Ｐ４０を中間転写ベルト４２１上に形成させるようにしても良い。

また、上記第１〜第３の実施の形態では、第１の検出対象領域５００および第２の検出対象領域５１０が、中間転写ベルト４２１の非画像形成領域に位置する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間転写ベルト４２１の画像形成領域に位置するようにしても良い。

また、上記第１〜第３の実施の形態において、階調パッチの数、配置態様は、第１〜第３の実施の形態で示したものに限定されない。

また、上記第１〜第３の実施の形態では、中間転写ベルト４２１が本発明の像担持体として機能する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間転写体として設けられる感光体ドラム、または用紙が像担持体として機能するようにしても良い。また、本発明は、単色画像を形成するモノクロの画像形成装置に適用することもできる。

その他、上記第１〜第３の実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１０ 制御部（階調補正部）
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部（階調補正部）
４０ 画像形成部
４１、４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 画像形成ユニット
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ ドラムクリーニング装置
４２ 中間転写ユニット
４２１ 中間転写ベルト
４２２ 一次転写ローラー
４２３ 二次転写ローラー
４２４ 駆動ローラー
４２５ 従動ローラー
４２６ ベルトクリーニング装置
４３ 濃度検出センサー（濃度検出部）
５０ 搬送部
５１ 給紙部
５１ａ、５１ｂ 給紙トレイユニット
５２ 搬送機構
５２ａ レジストローラー
５３ 排紙部
５３ａ 排紙ローラー
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部

Claims (8)

1. 像担持体の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチを前記像担持体に転写する画像形成部と、
   前記像担持体において前記複数の階調パッチが転写された第１の検出対象領域の色の濃度と、前記像担持体の幅方向において第１の検出対象領域と異なる位置に位置し、かつ、前記像担持体の走行方向において前記第１の検出対象領域と同じ位置に位置する第２の検出対象領域の色の濃度とをそれぞれ検出する濃度検出部と、
   前記第２の検出対象領域の濃度に基づいて、前記第１の検出対象領域の濃度から算出される前記複数の階調パッチの出力階調値を補正し、補正した出力階調値と前記複数の階調パッチの入力階調値とから前記画像形成部の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく前記階調補正データを生成する階調補正部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記第２の検出対象領域は、前記画像形成部により最高濃度のトナー像が転写される領域である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の検出対象領域は、前記画像形成部によりトナー像が転写されないベース面の領域である請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第２の検出対象領域において、前記複数の階調パッチの各々と前記像担持体の走行方向において同じ位置の各領域は、前記画像形成部により最高濃度のトナー像が転写される領域と、前記画像形成部によりトナー像が転写されないベース面の領域とを有する請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記階調補正部は、前記第２の検出対象領域の濃度に基づいて、前記像担持体の走行方向においてムラが発生しているか否かについて判定し、ムラが発生していると判定した場合に限り、前記第１の検出対象領域の濃度と前記第２の検出対象領域の濃度とに基づいて前記複数の階調パッチの出力階調値を算出する請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記濃度検出部は、前記第１の検出対象領域の濃度と前記第２の検出対象領域の濃度とを同時に検出する請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の検出対象領域および前記第２の検出対象領域は、前記像担持体の幅方向の両側部である非画像形成領域に位置する請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 画像形成部が、像担持体の走行方向に沿って、それぞれ濃度が異なる複数の階調パッチを前記像担持体に転写する第１のステップと、
   濃度検出部が、前記像担持体において前記複数の階調パッチが転写された第１の検出対象領域の色の濃度と、前記像担持体の幅方向において第１の検出対象領域と異なる位置に位置し、かつ、前記像担持体の走行方向において前記第１の検出対象領域と同じ位置に位置する第２の検出対象領域の色の濃度とをそれぞれ検出する第２のステップと、
   階調補正部が、前記第２の検出対象領域の濃度に基づいて、前記第１の検出対象領域の濃度から算出される前記複数の階調パッチの出力階調値を補正し、補正した出力階調値と前記複数の階調パッチの入力階調値とから前記画像形成部の階調特性を取得して、当該取得した階調特性に基づく前記階調補正データを生成する第３のステップと、
   を有する階調補正方法。