JP2013254150A

JP2013254150A - 画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体

Info

Publication number: JP2013254150A
Application number: JP2012130807A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashi; 浩司林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: JP6201281B2

Abstract

【課題】像担持体上に形成した濃度パターンの読み取り値を基に階調変換テーブルを精度よく作成する。
【解決手段】階調変換テーブルの補正率を、像担持体上に形成された濃度パターンの画像濃度に応じて調整してテーブルを作成する。低画像濃度域に対しては補正率を小に、高画像濃度域に対しては補正率を大に、中画像濃度域に対しては補正率を中とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、階調変換テーブルを作成する画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体に関する。

画像形成装置は同じ画像データを出力しても経時により濃度が異なることがある。そこで、経時の濃度変動を抑制するために、像担持体（中間転写ベルト）上に所定の濃度パターンを形成し、形成した濃度パターンの濃度を測定した結果に基づいて濃度を変化させるパラメータを決定する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。

しかし、上記した濃度パターンの読み取り値の変化量Δαから、階調変換（γ変換）テーブルの補正量βを求める際に、例えばβ＝Δαなどにより補正量βを決定すると、トナー付着量（画像濃度）が低い領域では、像担持体上の濃度測定手段が、像担持体表面上のムラや定着されていないトナーの反射光を検出し、反射光の変動（低いＳ／Ｎ比やムラ）の影響を受けることにより、階調変換テーブルの変化が大きくなる。その結果、階調変換テーブルの補正による画像濃度が目立ってしまう。

これを防ぐため、読み取り値の変化量Δαに補正率η（＜１）をかけて、階調変換テーブルの補正量βをηΔαとすることにより、変化量Δαを抑制して補正量βに反映する手法がある。しかし、この手法では、補正を抑制するために補正率を小さくすると、階調変換テーブルに対する補正の効果が実感されなくなるなど、補正率を適切な値に決定することが難しいという問題があった。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、像担持体上に形成した濃度パターンの読み取り値を基に階調変換テーブルを精度よく作成する画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。

本発明は、階調変換テーブルを用いて画像データの入力階調値を出力階調値に変換し、前記出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成装置において、複数の階調値からなる濃度パターンを画像形成装置内の所定部材上に形成する形成手段と、前記所定部材上に形成された前記濃度パターンの階調特性を検出する検出手段と、前記検出された階調特性に基づいて前記階調変換テーブルを作成する作成手段を備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、像担持体上に形成した濃度パターンの読み取り値を基に階調変換テーブルを精度よく作成することができる。

複写機全体の構成を示す。本発明が適用される画像形成装置の構成を示す。本発明の階調変換テーブルの作成方法を説明する図である。本発明の階調変換テーブルの作成処理フローチャートを示す。自動階調補正の処理フローチャートを示す。自動階調補正を説明する図である。像担持体上に形成された濃度パターンを説明する図である。光学センサーの出力と画像信号の補正方法を説明する図である。画像信号の補正方法を説明する図である。画像信号の補正方法を説明する図である。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

以下、本発明が適用される画像形成装置である電子写真複写機（以下、単に複写機と言う）を説明する。図１は、複写機全体の構成を示す。

図１において、複写機本体１０１の中央部に配置された、像担持体としての有機感光体のドラム１０２の周囲には、感光体ドラム１０２の表面を帯電する帯電チャージャー１１３、一様帯電された感光体ドラム１０２の表面上に半導体レーザ光を照射して静電潜像を形成するレーザ光学系１０４、静電潜像に各色トナーを供給して現像し、色毎にトナー像を得る、黒現像装置、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの３つのカラー現像装置、感光体ドラム１０２上に形成された色毎のトナー像を順次転写する中間転写ベルト１０９、中間転写ベルト１０９に転写電圧を印加するバイアスローラ１１０、転写後の感光体ドラム１０２の表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置、転写後の感光体ドラム１０２の表面に残留する電荷を除去する除電部などが順次配列されている。

また、中間転写ベルト１０９には、転写されたトナー像を転写材に転写する電圧を印加するための転写バイアスローラ、転写材に転写後に残留したトナー像をクリーニングするためのベルトクリーニング装置が配設されている。

中間転写ベルト１０９から剥離された転写材を搬送する搬送ベルトの出口側端部には、トナー像を加熱、加圧して定着させる定着装置が配置されているとともに、この定着装置の出口部には、排紙トレイ１１７が取り付けられている。

レーザ光学系１０４の上部には、複写機本体１０１の上部に配置された原稿載置台としてのコンタクトガラス、このコンタクトガラス上の原稿に走査光を照射する露光ランプ、原稿からの反射光を反射ミラーによって結像レンズに導き、光電変換素子であるＣＣＤのイメージセンサアレイに入光させる。ＣＣＤのイメージセンサアレイで電気信号に変換された画像信号は図示しない画像処理装置を経て、レーザ光学系１０４中の半導体レーザのレーザ発振を制御する。

また、複写機１０１は、メイン制御部（ＣＰＵ）１３０を備え、このメイン制御部１３０には、ＲＡＭ１３１、ＲＯＭ１３２が設けられているとともに、メイン制御部１３０には、インターフェースＩ／Ｏ１３３を介してレーザ光学系駆動部１３４、電源回路１３５、ＹＭＣＫ各作像部に設置された光学センサー１３６、ＹＭＣＫ各現像器内に設置されたトナー濃度センサー１３７、環境センサー１３８、感光体表面電位センサー１３９、トナー補給回路１４０、中間転写ベルト駆動部１４１、操作部１４２がそれぞれ接続されている。

レーザ光学系駆動部１３４は、レーザ光学系１０４のレーザ出力を調整するものであり、また電源回路１３５は、帯電チャージャー１１３に対して所定の帯電用放電電圧を与えると共に、現像装置に対して所定電圧の現像バイアスを与え、かつバイアスローラ１１０および転写バイアスローラに対して所定の転写電圧を与えるものである。

なお、光学センサー１３６は、それぞれ感光体１０２に対向させ、感光体１０２上のトナー付着量を検知するための光学センサー１３６ａ、転写ベルト１０９に対向させ、転写ベルト１０９上のトナー付着量を検知するための光学センサー１３６ｂ、搬送ベルトに対向させ、搬送ベルト上のトナー付着量を検知するための光学センサー１３６ｃを図示した。なお、実用上は光学センサー１３６ａ〜ｃのいずれか１カ所で検知すれば良い。

光学センサー１３６は、感光体ドラム１０２の転写後の領域に近接配置される発光ダイオードなどの発光素子とフォトセンサーなどの受光素子とからなり、感光体ドラム１０２上に形成される検知パターン潜像のトナー像におけるトナー付着量、および地肌部におけるトナー付着量が色毎にそれぞれ検知されるとともに、感光体除電後のいわゆる残留電位が検知されるようになっている。

この光電センサー１３６からの検知出力信号は、図示しない光電センサー制御部に印加されている。光電センサー制御部は、検知パターントナー像におけるトナー付着量と地肌部におけるトナー付着量との比率を求め、その比率値を基準値と比較して画像濃度の変動を検知し、ＹＭＣＫ各色のトナー濃度センサー１３７の制御値の補正を行なっている。

更に、トナー濃度センサー１３７は、現像装置内に存在する現像剤の透磁率変化に基づいてトナー濃度を検知する。トナー濃度センサー１３７は、検知されたトナー濃度値と基準値を比較し、トナー濃度が一定値を下回ってトナー不足状態になった場合に、その不足分に対応した大きさのトナー補給信号をトナー補給回路１４０に印加する機能を備えている。

電位センサー１３９は、像担持体である感光体１０２のそれぞれの表面電位を検知し、中間転写ベルト駆動部１４１は、中間転写ベルトの駆動を制御する。

図２は、本発明が適用される画像形成装置の構成を示す。図２において、４００ａはＣＣＤを読み取りデバイスとして使用するスキャナ、４００ｂはＣＩＳ（ＣｏｎｔａｃｔＩｍａｇｅＳｅｎｓｏｒ）を読み取りデバイスとして使用するスキャナ、４０１ａはスキャナ（ＣＣＤ）４００ａ用のシェーディング補正回路、４０１ｂはスキャナ（ＣＩＳ）４００ｂ用のシェーディング補正回路、４３０はスキャナ（ＣＣＤ）４００ａ用のＦＬ補正処理回路、４３１はスキャナ（ＣＩＳ）４００ｂ用のチップ間画素補間回路、４３２はメモリコントローラ（１）、４３３は画像メモリ、４０２はスキャナγ変換回路、４０３は像域分離・ＡＣＳ判定（１）回路、４０４は空間フィルタ（１）回路、４０５は自動濃度調整（ＡＤＳ：ＡｕｔｏＤｅｎｓｉｔｙＳｅｌｅｃｔｉｏｎ）レベル検出・除去回路、４０６は色相判定（１）回路、４０７は色補正ＵＣＲ処理（１）回路、４０８は変倍処理（１）回路、４０９はγ変換（２）回路、４１０は階調処理（１）回路、４１１は編集処理（１）回路、４１２はＭｕｔｉｌａｙｅｒＢＵＳ、４１３はパターン生成（２）回路、４１４はγ変換（３）回路、４１５はプリンタである。

また、４３９は像域分離・ＡＣＳ判定（２）回路、４２５はグレー／ＲＧＢ変換回路、４２６はＲＧＢ合成回路、４２７は内部パターン発生回路、４２８は空間フィルタ（２）回路、４２９はＡＤＳ除去回路、４３０は色相判定処理（２）回路、４３１は色補正・ＵＣＲ処理（２）回路、４３２はパターン発生（１）回路、４３３は変倍処理（２）回路、４３４は総量規制回路、４２２は特徴量抽出回路、４２３はγ変換（２）回路、４２４は階調処理（２）回路、４３５は編集（２）回路、４１６は圧縮・伸張回路、４１８はＨＤＤＩ／Ｆ、４１９はＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋ）、４２０は回転処理回路、４２１は外部インターフェースＩ／Ｆ、４３６はメモリコントローラ（２）回路、４３７はメインメモリ、４３８はＣＰＵである。

複写すべき原稿は、両面同時読み取りをユーザーに指定された場合には、原稿の一方を表面として、カラースキャナ（ＣＣＤ）４００ａによりＲ、Ｇ、Ｂに色分解されて一例として１０ビット信号で読み取られ、原稿の表面と反対側を裏面として、カラースキャナ（ＣＩＳ）により一回の搬送により、原稿の両面が同時に読み取られる。

スキャナ（ＣＣＤ）４００ａで読みとられた画像信号は、シェーディング補正回路４０１ａにより、主走査方向のムラが補正され、８ビット信号で出力される。スキャナ（ＣＩＳ）４００ｂで読み取られた画像信号は、同様にシェーディング補正回路４０１ｂにより、主走査方向のムラが補正され、８ビット信号で出力される。ＦＬ補正処理回路４３０では、主走査方向に並べた２組のＣＣＤの感度差（階調性の差）を補正する。チップ間画素補間回路４３１は、主走査方向に並べられたＣＩＳデバイスのチップ間の間隙の画像データを、両隣の画素から補間する。

メモリコントローラ４３２は、スキャナ（ＣＣＤ）４００ａで読み取られ、シェーディング補正回路４０１ａ、ＦＬ補正回路４３０の処理後の画像データ１、あるいは、スキャナ（ＣＩＳ）４００ｂで読み取られ、シェーディング補正回路４０１ｂ、チップ間画素補間回路４３１で処理された画像データ２を、一時的に、ＤＤＲメモリを使用した画像メモリ４３３に記憶させておくためのＤＤＲメモリコントローラである。

像域分離・ＡＣＳ（１）回路４０３は、画像データ（信号Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画素毎に、文字領域、写真領域などの像域分離判定結果（信号Ｘ）、カラー原稿であるか、白黒原稿であるかのカラー判定結果を出力する。

スキャナγ変換回路４０２では、スキャナからの読み取り信号を、反射率データから明度データに変換する。画像メモリ４３３はスキャナγ変換後の画像信号を記憶し、像域分離回路４０３では、文字部と写真部を判定し、また有彩色・無彩色を判定する。

空間フィルタ４０４では、シャープな画像やソフトな画像など、ユーザーの好みに応じてエッジ強調や平滑化等、画像信号の周波数特性を変更する処理に加えて、画像信号のエッジ度に応じたエッジ強調処理（適応エッジ強調処理）を行う。例えば、文字エッジにはエッジ強調を行い、網点画像にはエッジ強調を行わないという所謂適応エッジ強調をＲ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれに対して行う。

色補正処理は、前述した色補正・ＵＣＲ処理（１）回路４０７および色補正・ＵＣＲ処理（２）回路４３１において行われる。色補正ＵＣＲ処理（１）回路４０７、色補正・ＵＣＲ処理（２）回路４３１は、入力系の色分解特性と出力系の色材の分光特性の違いを補正し、忠実な色再現に必要な色材ＹＭＣＴの量を計算する色補正処理部と、ＹＭＣの３色が重なる部分をＢｋ（ブラック）に置き換えるためのＵＣＲ処理部からなる。

変倍処理回路４０８では、主走査、副走査の変倍を行う。γ変換（１）回路４０９は、像域分離信号に応じて文字用・写真用のγ変換を行ったり、あるいは、階調処理（１）回路４１０で、二値化処理を行う前にプリンタγ変換を行う。階調処理（１）回路４１０では、ＦＡＸ送信やスキャナ配信を行う際に、操作部やＩ／Ｆ４２１に接続したＬＡＮを経由したＰＣなどから指示された文字モード、写真モード、文字・写真モードに応じた単純二値化処理、二値ディザ処理、二値誤差拡散処理、二値変動閾値誤差拡散処理などの二値化処理を行う。

編集（１）回路４１１では、端部マスク処理、論理反転などの編集処理を行う。画像データ保管時には、ＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＢｕｓ４１２を経由して、圧縮・伸張処理回路４１６で圧縮処理がなされ、ＨＤＤＩ／Ｆ４１８を介して、ＨＤＤ４１９内に圧縮された画像データが保管される。保管される画像データは、使用目的に応じて、ＲＧＢ信号、Ｋ（Ｇｒａｙ）信号、ＣＭＹＫ信号、ＲＧＢＸ信号（Ｘ信号は像域分離結果）として保管される。ＲＧＢ信号は配信用、Ｋ（Ｇｒａｙ）信号は配信やＦＡＸ送信用、ＣＭＹＫ信号は紙への印刷用、ＲＧＢＸ信号はＣＭＹＫデータ生成、もしくは、ｓＲＧＢ信号に色空間変換を行い配信するなどの再処理用として保管する。

スキャナ４００により読み取られた画像データを、ＦＡＸ送信、あるいはスキャナ送信用に使用する場合には、色補正・ＵＣＲ処理（１）回路４０７では、ｓ−ＲＧＢもしくはＫ（Ｇｒａｙ）信号に変換した後、メモリコントローラ（２）４３６を通して、メインメモリ４３７に保管する。転写紙に印刷出力する場合には、ＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＢｕｓ４１２を経由して、Ｇｒａｙ／ＲＧＢ変換回路４２５は、ＲＧＢ画像データからＧｒａｙ信号を生成する。その際、Ｇｒｅｅｎ信号をＲ＝Ｇ＝ＢとしてＧｒａｙ化する処理を必要に応じて行う。ＲＧＢ合成回路４２６は、ＲＧＢ画像データを上書き合成、透かし合成を行う。

パターン生成回路４２７は、後述するＡＣＣ（自動階調補正）パターンや登録色パターンなどを発生する。空間フィルタ（２）回路４２８は、エッジ強調、平滑化処理など空間フィルタ処理を行う。ＡＤＳ除去回路４２９は、原稿追従型の地肌除去処理を行う。色相判定処理（２）回路４３０、色補正・ＵＣＲ処理（２）回路４３１の機能は、それぞれ色相判定処理回路４０６、色補正・ＵＣＲ処理回路４０７と同様である。変倍処理（２）回路４３３は、変倍処理（１）回路４０８と同様である。

総量規制回路４３４は、色補正・ＵＣＲ処理（２）回路４３１でＣＭＹＫ信号に変換された際に、転写紙上のＹＭＣＫトナーの総量を規制する。特徴量抽出処理回路４２２は、画像のエッジ、非エッジ、エッジと非エッジの中間の弱エッジなどの判定処理を行い、γ変換（２）回路４２３では、エッジ、非エッジ、弱エッジなどの判定結果に応じたγ変換処理を行い、階調処理回路４２４では、二値あるいは多値のディザ処理、二値あるいは多値の誤差拡散処理、二値あるいは多値の変動閾値誤差拡散処理などの階調処理を行う。

図３は、本発明の階調変換テーブルの作成方法を説明する図である。本発明により作成された階調変換テーブルを用いて、図２で説明したγ変換（２）回路４２３では、階調変換処理を実行する。

図３の第１象現（ａ）において、横軸はＹＭＣＫ階調変換テーブルへの入力値ｎ、縦軸はスキャナの読み取り値（処理後）である参照データＡ［ｉ］を表す。スキャナの読み取り値（処理後）は、濃度パターンをスキャナで読み取った値に対し、濃度パターン内の数ヶ所の読み取りデータの平均処理及び加算処理後の値であり、演算精度向上のために、ここでは１２ビットデータ信号として処理する。

第２象現（ｂ）において、横軸は、縦軸と同じく、スキャナの読み取り値（処理後）、横軸は、レーザ光ＬＤの書込み値で、グラフは濃度パターンの読み取り値を表す。縦軸はレーザ光ＬＤの書込み値を表す。このデータａ［ＬＤ］は、プリンタの特性を表す。また、実際に形成する濃度パターンのＬＤの書込み値は、００ｈ（地肌），１１ｈ，２２ｈ，…，ＥＥｈ，ＦＦｈの１６点であり、飛び飛びの値を示すが、ここでは検知点の間を補間し、連続的なグラフとして扱う。

第３象現（ｃ）において、縦軸はＬＤの書込み値で、ｃ０は濃度パターンの読み取り値変動の基準（補正率０％）、ｃ１は補正率５０％の場合、ｃ２は補正率１００％を表す。

第４象現（ｄ）において、グラフｄはＹＭＣＫ階調変換テーブルＬＤ［ｉ］で、本発明の処理により、このテーブルが求められる。

グラフｅの横軸は、第３象現（ｃ）と同じであり、濃度パターン作成時のＬＤの書込み値と濃度パターンのスキャナの読み取り値（処理後）との関係を表すための、便宜上の線形変換を表す。ある入力値ｎに対して参照データＡ［ｎ］が求められ、Ａ［ｎ］を得るためのＬＤ出力ＬＤ［ｎ］を濃度パターンの読み取り値ａ［ＬＤ］を用いて、図中の矢印に沿って求める。

グラフｇは、濃度パターンの読み取り値の変動、グラフｈは階調特性で、それぞれ後述する図９の（ｇ）、図８の（ｆ）により求める。グラフｇにおいて、ｇ１は基準値（変動前）、ｇ２は最新値（変動度）を示し、グラフｈにおいて、ｈ１は傾き１の場合、ｈ２は傾き１／２の例を示す。

濃度パターンの読み取り値の変動ｇにおける変動量Δ（ｇ）に、階調特性ｈの傾きに応じて、ｈ１の傾き１に対して補正率５０％を掛けて、ｈ２の傾き１／２に対して補正率１００％を掛けて、検知された階調特性ｈ、濃度パターンの読み取り値の変動ｇに応じた補正テーブルｃ１またはｃ２を取得する。

階調特性ｈにおいて、階調特性の傾きがｈ１からｈ２に変化した際に、傾きの変動量Δｈを評価し、傾きの変動量Δｈの値が大きい場合には、補正率を抑制（１０％程度など）し、Δｈが０に近い場合には、補正率を抑制しない（１００％など）補正テーブルを取得する。補正率は、後述する図１０に示すように、濃度域毎に変更することにより、より適切な補正率を得ることができる。

図４（ａ）は、ＣＰＵによる補正テーブルを取得する処理フローチャートを示す。画像形成装置のＣＰＵは、ステップＳ１０１において、基準の濃度パターンを作成し、顕像化する。ステップＳ１０２において、基準の濃度パターンの読み取り値（光学センサーの検知データ）を取得する。ステップＳ１０３において、濃度パターンの階調特性を検知し、ステップＳ１０４において、濃度パターンの階調特性の傾き、あるいは変化量を取得し、ステップＳ１０５において、基準の濃度パターンの検知値の変動量を取得する。ステップＳ１０６において、補正率を取得し、ステップＳ１０７において、補正テーブルを取得する。なお、ステップＳ１０１からＳ１０４の処理の詳細は図８で説明し、ステップＳ１０５の処理の詳細は図９で説明する。

図４（ｂ）は、ＣＰＵによる階調変換テーブルの作成処理フローチャートを示す。画像形成装置のＣＰＵは、ステップＳ２０１において、補正テーブルを取得し、ステップＳ２０２において、参照データをメモリ中から取得する。ステップＳ２０３において、基準の濃度パターンの読み取り値を呼び出し（図５（ａ）のステップＳ３０９で記憶した値の呼び出し）、または取得し（図３のＹＭＣＫ階調変換テーブルｄ、参照データａ、基準の補正テーブルｃを使用して、読み取り値ｂを取得する）、ステップＳ２０４において、ＹＭＣＫ階調変換テーブルを取得する。

画像濃度（階調性）の自動階調補正（ＡＣＣ：ＡｕｔｏＣｏｌｏｒＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）の機能を選択するための操作画面について説明する。図５（ａ）は、ＡＣＣ実行の処理フローチャートを示す。プリンタ使用時用の自動階調補正の実行を選択すると、図６（ａ）の画面が表示される。

図６（ａ）の画面中の印刷スタートキーを押し下げると、図６（ｂ）に示すような、ＹＭＣＫ各色、及び文字、写真の各画質モードに対応した、複数の濃度階調パターンを転写材上に形成する（ステップＳ３０１）。この濃度階調パターンは、予めＩＰＵのＲＯＭ中に記憶・設定されている。パターンの書込み値は、１６進数表示で、００ｈ，１１ｈ，２２ｈ，…，ＥＥｈ，ＦＦｈの１６パターンである。図では、地肌部を除いて５階調分のパッチを表示しているが、００ｈ−ＦＦｈの８ビット信号の内、任意の値を選択することができる。文字モードでは、パターン処理などのディザ処理を行わず、１ドット２５６階調でパターンが形成される。

転写材にパターンが出力された後、転写材を原稿台上に載置するように、操作画面上には、図６（ｃ）の画面が表示される。画面の指示に従い、パターンが形成された転写材を原稿台に載置して（ステップＳ３０２）、図６（ｃ）の画面で“読み取りスタート”を選択するか、またはキャンセルを選択する（ステップＳ３０３）。キャンセルを選択した場合には終了し（ステップＳ３０４）、読み取りスタートを選択すると、スキャナが走行し、ＹＭＣＫ濃度パターンのＲＧＢデータを読み取る（ステップＳ３０５）。このときパターン部のデータと転写材の地肌部のデータを読み取る。

パターン部のデータが正常に読み取られたか否かの判断を行う（ステップＳ３０６）。正常に読み取られない場合には、再び図６（ｃ）の画面が表示される。２回正常に読み取られない場合には処理を終了する（ステップＳ３０７）。

正常に読み取られた場合には、濃度パターンの読み取り値に基づいて、各ＹＭＣＫ色版について、各文字領域用、写真領域用について、階調変換テーブルを作成し（ステップＳ３０８）、作成した階調変換テーブルを記憶する（ステップＳ３０９）。このとき、ステップＳ３０５で取得した濃度パターンの読み取り値を記憶してもよい。直前の濃度パターンの読み取り値を、新たに基準値として記憶する（ステップＳ３１０）。

なお、濃度パターンを用いた調整を行わない画像形成装置（モノクロ機など）の場合には、工場出荷時にあるいはユーザーの設定により、補正量を調整する。すなわち、図５（ｂ）に示す、操作部における画像調整補正量設定により、画像調整基準値の設定を行い、図５（ａ）のステップＳ３１０の設定を行う。

図７は、像担持体（中間転写ベルト）上に形成された濃度パターンを説明する図である。像担持体としての中間転写ベルト１０９上に形成した、階調が異なるｎ個の濃度パターンの反射率を、光学センサー１３６ｂにより検出し、基準の濃度パターンの読み取り値とする。

図８は、光学センサーの出力と画像信号の補正方法を説明する図である。図８（ａ）の縦軸は、レーザ出力（または画像出力信号）、横軸は、光学センサー１３６の出力を表す。このグラフは、ｎ個の濃度パターンの潜像を感光体ドラム１０２上に形成した後、現像器によるトナー付与により現像し、中間転写ベルト１０９に転写されたトナー像の反射光量を光学センサー１３６ｂで検知することによって得られる。図中のａ１、ａ２は、それぞれ濃度パターンの光学センサーの検知データの検知結果１、２を表す。

図８（ｂ）の縦軸は、（ａ）と同じくレーザ出力、横軸は感光体の表面電位であり、感光体の光減衰特性を表す。これはｎ個の濃度パターンの潜像を感光体ドラム１０２上に形成したときの表面電位を電位センサーによって測定することにより得られる。図中のｂ１、ｂ２は、それぞれ感光体の光減衰特性の検知結果１、２を表す。

図８（ｃ）は、画像形成部に用いる階調変換テーブルを表し、図の横軸は、画像入力信号（例えば原稿画像の濃度に比例する量）で、縦軸は、レーザの出力または画像入力信号を画像形成部の階調変換テーブルによる変換後の画像信号（画像出力信号）を表す。ここでは、画像入力信号は８ビット（２５６値）の分解能を有し、レーザの書込み光量も、同様にレーザの最小値と最大値との間を８（〜１０）ビットの分解能を持つ。図中のｃ１、ｃ２は、濃度パターン検知時に用いるレーザ出力と画像入力信号との関係を表す。

図８（ｄ）の縦軸は、感光体上のトナー付着量、横軸は光学センサー１３６ｂの出力であり、光学センサーの出力特性を表す。この特性は、使用するセンサーの種類や取り付け角度や感光体からの距離などによって異なるが、これは既知であり、ほぼ一定である。

図８（ｅ）の縦軸は、中間転写ベルト１０９上のトナー付着量、横軸は感光体の表面電位であり、感光体の表面電位と中間転写ベルト上のトナー付着量の関係を表す。図中のｅ１、ｅ２は、それぞれトナー付着量の状態１、２を表す。

図８（ｆ）は階調特性で、画像入力信号に対する中間転写ベルト上のトナー付着量の関係を表す。図中のｆ１、ｆ２は、それぞれ中間転写ベルト上のトナー付着量の階調特性１、２を表す。

図８（ｄ）の関係を用いて、光学センサーの出力ＶＰｉを中間転写ベルト上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）ｉ［ｍｇ／ｃｍ２］（ｉ＝１，２，．．，ｎ）に換算する。これは一例として以下の方法により求める。中間転写ベルト１０９上に形成されたトナー像３０４の反射光は、光学センサー１３６ｂにより検出され、検知信号としてメイン制御部１３０に送られる。ＶＳＰ、ＶＳＧをそれぞれ基準の濃度パターン部のトナー付着部からの光学センサー出力及び地肌部の出力として、基準の濃度パターンに付着したトナーの単位面積当りの付着量ｍ１［ｇ／ｃｍ２］は、
ｍ１＝−ｌｎ（ＶＳＰ／ＶＳＧ）／β
β＝−６．０ ×１０３［ｃｍ^２／ｇ］
の関係からトナー付着量が換算される。ここで、βは、光学センサーとトナーによって決まる定数であり、上記の値は黒トナーの値である。イエロー、シアン、マゼンタについても同様に換算することができる。ここでは、計算を行ったが、予め作成されたルックアップテーブルにより変換してもよい。

上記の方法により、感光体表面電位ＶＳｉと中間転写ベルト上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）ｉとの関係が求められ、（ｅ）の階調再現性ｊが得られる。しかしながら、（ｄ）に示すように、光学センサーの出力は、あるトナー付着量（Ｍ／Ａ）Ｃより高いトナー付着量領域（（Ｍ／Ａ）≧（Ｍ／Ａ）Ｃ）では、一定の値ＶＰＭＩＮを示す。一方、（ｃ）のｎという画像入力信号以上の画像入力信号に対しては、実際には（ｂ）に示すように、感光体の表面電位が低下し、トナー付着量が変化しているにも関わらず、中間転写ベルト上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）は常に一定値（Ｍ／Ａ）Ｃになる。そのため（ｅ）中で、実際の現像特性がｃであっても、検知した結果から求めた現像特性はｊのようになり、実際の値ｃと検知された値ｊとの間でずれが生じる。

実際の現像特性と検知値から求めた現像特性のずれを補うために、次のような補正を行う。画像信号ｉに対する光学センサーの検出値ＶＰｉが所定値ＶＰｃ以上である場合、その検出値から中間転写ベルト上のトナー付着量またはそれにほぼ比例する量（Ｍ／Ａ）ｉに換算する。これらの値から、表面電位センサーの出力値ＶＳｉと（Ｍ／Ａ）ｉとの関係式を求める。ここでは、１次式を用いて次のような関係
（Ｍ／Ａ）ｉ＝ａ×ＶＳｉ＋ｂ（ＶＰｉ≧ＶＰｃ）
もしくは、現像バイアスのＤＣ成分をＶＤＣとして、
（Ｍ／Ａ）ｉ＝ａ×（ＶＳｉ−ＶＤＣ）＋ｂ（ＶＰｉ≧ＶＰｃ）
を用いる。ここで、ａ、ｂは係数で、ＶＳｉと（Ｍ／Ａ）ｉの値から最小自乗法等の方法を用いて決定する。

ここで、光学センサーの出力値がＶＰｃとなる中間転写ベルト上のトナー付着量を（Ｍ／Ａ）Ｃとすると、（Ｍ／Ａ）ｉ≦（Ｍ／Ａ）Ｃを満たす付着量範囲としても同じである。感光体上の表面電位との直線関係からのずれが大きくなる場合がある。それを防ぐために、（Ｍ／Ａ）ＭＩＮ≦（Ｍ／Ａ）≦（Ｍ／Ａ）Ｃを満たす中間転写ベルト上のトナー付着量の検知結果について、前述した式の係数ａ、ｂを決定する。

ここでは、トナー付着量を用いたが、（Ｍ／Ａ）ＭＩＮに対応する光学センサーの検知出力をＶＰＭＡＸとして、ＶＰｃ≦ＶＰ≦ＶＰＭＡＸを満たすトナー付着領域に対応するトナー付着領域から前述した式の係数ａ、ｂを決定してもよい。

電位センサーを使用しない画像形成装置の場合には、感光体の光減衰特性（ｂ）の正確な検出が困難であるので、電位センサーを使用する画像形成装置に比べ、精度は低下するが固定値として扱うことにより、同様に補正することができる。

上記した処理は、転写紙上に所定枚数（１０枚〜１００枚など）、画像形成を行う毎に行う。また、装置内の湿度、温度などを検出可能な温湿度センサーを有する画像処理装置である場合には、温湿度の変化が予め決められていた変化量よりも大きくなった場合に、上記した処理を行う。

図９は、画像信号の補正方法を説明する図である。図８の光学センサーの検知データの（ａ１）検知結果１を、図９の光学センサーの検知データ基準値ａとし、図８の光学センサーの検知データの（ａ２）検知結果２を、図９の光学センサーの検知データ（最新値）として扱う。図９の第２象現、第３象現の縦軸は画像信号の出力値である。

第１象現は、目標特性ｃであり、横軸は画像入力信号、ここではリニア特性ｃ1としている。第４象現は、濃度パターンの検知値の変動ｇであり、ｇ１は基準特性であり、目標特性と対応したリニアの特性で、光学センサーの検知データの変動により、補正特性ｇ２が４元チャートの各グラフの要素を辿ることにより取得できる。

第４象現の縦軸において、所定の範囲毎に、画像出力信号が０からＦＦＨに向かって、低画像濃度域１、中画像濃度域２、高画像濃度域３として分割した例を示す。ここで、各濃度領域の区切りは、第３象現の検知結果ａ２のグラフの傾斜が急な領域に応じて分割した例である。低画像濃度域１は、グラフａ２のＳ／Ｎ比が良く、補正率を抑制せず、高画像濃度域３は、Ｓ／Ｎ比が悪いため、補正率を抑制して使用する。中画像濃度域２の補正率は、１と３の中間とする。

図１０は、画像信号の補正方法を説明する図である。図の縦軸は補正率（％）、横軸は出力値または画像濃度で、低画像濃度域１、中画像濃度域２、高画像濃度域３など、各濃度域に応じて補正率を調整する。ｋ１は補正率を中にした場合、ｋ２は補正率を小にした場合、ｋ３は補正率を大にした場合の一例で、ユーザーの好みや画像形成装置の使用頻度などにより選択可能である。画像形成装置の使用頻度が高い場合には、補正率を小に設定し、画像形成装置の使用頻度が低い場合には、補正率を大に設定する。

本発明は、前述した実施例の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例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（オペレーティングシステム）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実施例の機能が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読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実施例の機能が実現される場合も含まれる。また、本発明の実施例の機能等を実現するためのプログラムは、ネットワークを介した通信によってサーバから提供されるものでも良い。

１０９中間転写ベルト
１３０メイン制御部
１３６光学センサー
４２３ γ変換回路

特許第３４４１９９４号公報特開平１１−６９１５７号公報

Claims

階調変換テーブルを用いて画像データの入力階調値を出力階調値に変換し、前記出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成装置において、複数の階調値からなる濃度パターンを画像形成装置内の所定部材上に形成する形成手段と、前記所定部材上に形成された前記濃度パターンの階調特性を検出する検出手段と、前記検出された階調特性に基づいて前記階調変換テーブルを作成する作成手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記作成手段は、前記階調特性の傾きに基づいて前記階調変換テーブルを作成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記作成手段は、前記階調特性の傾きに基づいて前記階調特性の濃度域を分割し、濃度域に応じた補正率に基づいて前記階調変換テーブルを作成することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記濃度域が分割された低濃度域に対しては補正率を所定値（第１の値）以下とし、高濃度域に対しては補正率を所定値（第２の値）以上とし、中濃度域に対しては前記第１の値と第２の値の間の補正率とすることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
階調変換テーブルを用いて画像データの入力階調値を出力階調値に変換し、前記出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成方法において、複数の階調値からなる濃度パターンを画像形成装置内の所定部材上に形成する形成工程と、前記所定部材上に形成された前記濃度パターンの階調特性を検出する検出工程と、前記検出された階調特性に基づいて前記階調変換テーブルを作成する作成工程を備えたことを特徴とする画像形成方法。
請求項５記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
請求項５記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。