JP2015066779A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローパスフィルタを有する濃度検知手段を用いても、連続階調パターンの画像濃度検知を精度良く行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置６００において、階調補正用パターンの画像濃度の検知結果に基づいて、多階調画像の形成に用いる階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データを作成する階調特性データ作成手段が用いる濃度検知手段３７の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタを有しており、ローパスフィルタによる濃度検知手段の出力の応答遅れを補償する像担持体表面移動方向の長さを有する最大階調値の補償用パターンＰ３を、像担持体３１の表面における最大階調値から最小階調値まで連続的に階調値が変化しているパターン部Ｐ１の直前に当該パターン部と隙間を開けずに形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置として、記録媒体上に形成される多階調画像における画像濃度を安定させるため、階調値が既知の階調補正用パターンを用いて階調特性データを作成し、出力対象の階調画像の画像データに対して階調補正を行うものが知られている。

この画像形成装置では、例えば、複数の入力階調値それぞれに対応したパッチ画像部を有する階調補正用パターンを、像担持体としての中間転写ベルト上に作成し、階調補正用パターンの各パッチ画像部における画像濃度を濃度センサにより検知する。

この階調補正用パターンの濃度の検知結果に基づいて、画像形成可能な多階調画像の階調範囲における階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データを作成する。この階調特性データを用いて多階調画像の画像形成時に階調補正を行う。

上記パッチ画像部を有する階調補正用パターンを用いる場合、その階調補正用パターンに含まれるパッチ画像部の選び方が適切でないと、環境変動などで階調特性が大きく変化した場合に階調補正を適切に行うことができないおそれがある。

そこで、階調補正をより適切に行うことができるように、上記階調補正用パターンとして、入力階調値が最小階調値から最大階調値まで連続的に変化している連続階調パターンを用いる画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１など）。

この画像形成装置では、所定速度で移動している中間転写ベルト上に形成された連続階調パターン（グラデーションパターン）の各部の画像濃度を、濃度センサにより所定のサンプリング周期で連続的に検知する。

また、中間転写ベルトの移動速度と、サンプリング周期と、中間転写ベルト上の連続階調パターンの長さとに基づいて、前記連続階調パターンの各部の入力階調値を算出する。これらの連続階調パターンの各部における画像濃度の検知結果と入力階調値の算出結果とに基づいて、階調特性データを作成する。

上記階調補正用パターンとして連続階調パターンを用いる場合、その連続階調パターンの濃度検知位置に対応する入力階調の算出結果のばらつきにより、階調特性データの精度が低下する。この入力階調値の算出結果のばらつきは、像担持体としての中間転写ベルトの表面移動速度のばらつきや、中間転写ベルト上の連続階調パターンの長さのばらつきで発生する。

本願出願人は、特願２０１３−１０２４２７号（以下、先願という）で、次のような画像形成装置を提案した。

すなわち、先願の画像形成装置では、最大階調値から最小階調値まで連続的に階調値が変化する第一パターン部と、最小階調値から最大階調値まで連続的に階調値が変化する第二パターン部とが連続した連続階調パターンを、階調補正用パターンとして用いている。また、連続階調パターン内における階調値の分布が既知である。

そして、画像濃度の検知を行う場合には、まず連続階調パターンの中間転写ベルト表面移動方向下流側にある中間転写ベルトの地肌部から、第一パターン部の最大階調値を有する部分にかけて、画像濃度を所定のサンプリング周期で連続的に検知する。この地肌部と第一パターン部の最大階調値を有する部分との境界部では、画像濃度を示す濃度センサのセンサ出力が大きく上昇するように変化するため、その変化から連続階調パターンの開始位置を精度良く検知できる。

その後、画像濃度の検知対象が第一パターン部から第二パターン部に移っていき、第二パターン部の最大階調値を有する部分から、連続階調パターンの中間転写ベルト表面移動方向上流側にある中間転写ベルトの地肌部にかけて、画像濃度が連続的に検知される。この第二パターン部の最大階調値を有する部分と地肌部との境界部では、画像濃度を示す濃度センサのセンサ出力が大きく下降するように変化するため、その変化から連続階調パターンの終了位置を精度良く検知できる。

これにより、中間転写ベルトの表面移動速度や連続階調パターンの長さにばらつきがあっても、連続階調パターンの開始位置と終了位置とを精度良く検知することができる。また、連続階調パターン内における階調値の分布が既知であることで、連続階調パターンにおける画像濃度の各検知位置における階調値を精度良く求めることができる。

しかしながら、本願発明者が鋭意研究を重ねた結果、ノイズ対策やセンサ出力の平滑化をするために、濃度センサにローパスフィルタを実装すると、センサ出力が急激な濃度変化についていけず、正確なセンサ出力が行えるまでに時間がかかることがわかった。そして、正確なセンサ出力が行えるまでに時間がかかると、中間転写ベルトの地肌部との間で急激な濃度変化が生じる、第一パターン部の最大階調値を有する部分の画像濃度を、正確に検知することができなくなる。そのため、適切な階調補正が行えなくなるといった問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ローパスフィルタを有する濃度検知手段を用いても、連続階調パターンの画像濃度検知を精度良く行うことができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定の速度で移動する表面に画像を担持可能な像担持体と、前記像担持体上に多階調画像を形成可能な画像形成手段と、前記像担持体上の画像濃度を検知する濃度検知手段と、前記画像形成手段により前記像担持体上に階調補正用パターンを形成し、前記濃度検知手段により該階調補正用パターンの画像濃度を検知し、該階調補正用パターンの画像濃度の検知結果に基づいて、前記多階調画像の形成に用いる階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データを作成する階調特性データ作成手段と、前記階調特性データに基づいて出力対象の多階調画像の画像データを補正する階調補正手段と、を備えた画像形成装置であって、前記階調補正用パターンは、前記階調範囲における最大階調値から最小階調値まで連続的に階調値が変化している第一パターン部と、最小階調値から最大階調値まで連続的に階調値が変化している第二パターン部とが、像担持体移動方向に連続して配置されている連続階調パターンであり、前記階調特性データ作成手段は、前記濃度検知手段により前記像担持体上の前記連続階調パターンの画像濃度と、該連続階調パターンの像担持体表面移動方向における上流側及び下流側それぞれに隣接している像担持体表面地肌部の画像濃度とを、所定のサンプリング周期で連続的に検知し、その検知結果に基づいて前記階調特性データを作成するものであり、前記階調特性データ作成手段が用いる前記濃度検知手段の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタを有しており、前記ローパスフィルタによる前記濃度検知手段の出力の応答遅れを補償する像担持体表面移動方向の長さを有する前記最大階調値の補償用パターンを、前記像担持体の表面における前記第一パターン部の直前に該第一パターン部と隙間を開けずに形成したことを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、ローパスフィルタを有する濃度検知手段を用いても、連続階調パターンの画像濃度検知を精度良く行うことができるという優れた効果がある。

実施形態に係るグラデーションパターンの一例を示す説明図。 実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概略構成図。 画像形成装置の画像形成部の一例を示す概略構成図。 画像データ処理方法の流れの一例を示すブロック図。 （ａ）ドット状の面積階調パターンの一例を示す模式図、（ｂ）ライン状の面積階調パターンの一例を示す模式図。 階調特性が変動した際の入力画像面積率と紙上画像濃度の関係の一例を示す図。 （ａ）黒色のトナー画像用の濃度センサの構成例を示す概略構成図、（ｂ）カラーのトナー画像用の濃度センサの構成例を示す概略構成図。 比較例に係るグラデーションパターンの一例を示す説明図。 図８に示すグラデーションパターンの画像濃度を濃度センサで検知した検知結果（時間変化）の一例を示すグラフ。 図８に示したグラデーションパターンの画像濃度の検知結果と階調値（階調換算値）との関係の一例を示すグラフ。 図８に示したグラデーションパターンの画像濃度の検知結果を用いて決定した階調特性の近似関数としての非線形関数の一例を示すグラフ。 図１に示すグラデーションパターンの画像濃度を濃度センサで検知した検知結果（時間変化）の一例を示すグラフ。 図１に示したグラデーションパターンの画像濃度の検知結果と階調値（階調換算値）との関係の一例を示すグラフ。 図１に示したグラデーションパターンの画像濃度の検知結果を用いて決定した階調特性の近似関数としての非線形関数の一例を示すグラフ。 階調特性データの作成処理の一例を示すフローチャート。

図２に本発明に係る画像形成装置６００の概略全体構成図を、図３に図２の画像形成装置６００の画像形成部の概略構成図を示す。

この画像形成装置６００は、記録紙に画像を形成する画像形成部１００、この画像形成部１００に対して記録紙を供給する給紙部４００、原稿画像を読み取る画像読取部２００、このスキャナに原稿を自動給紙する原稿自動搬送部３００等を備えている。

なお、本実施形態の画像形成装置６００においては、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）のトナーを用いてフルカラー画像が形成可能となっている。

画像形成装置６００の筐体内には、転写体たる無端状の中間転写ベルト３１を複数の張架ローラ（駆動ローラ３２、従動ローラ３３、２次転写バックアップローラ３５等）によって張架している転写手段たる転写ユニット３０が配設されている。

中間転写ベルト３１は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散せしめた材料からなっている。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラ３２、２次転写バックアップローラ３５、従動ローラ３３、１次転写ローラ３４Ｙ，３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｋによって張架されながら、駆動ローラ３２の回転によって無端移動せしめられる。

４つのプロセスユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの上方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて、図示しないレーザー制御部によって４つの半導体レーザー（ＬＤ）（図示せず）を駆動して４つの書込光を出射する。

そして、プロセスユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの像担持体たるドラム状の感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋをそれぞれ書込光によって暗中にて走査して、感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像を書き込む。

本実施形態では光書込ユニット２０として、半導体レーザー（ＬＤ）から出射したレーザー光を図示しない光偏向器によって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで光走査を行うものを用いている。また、かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。

４つのプロセスユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋは、現像色が異なるが構成は同じである。各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの周囲には、上記書込光による露光前に感光体を帯電する帯電ユニット２、感光体上の静電潜像を各色のトナーで現像する現像ユニット３、一次転写後の感光体をクリーニングするクリーニングユニット４等が配設されている。

光書込ユニット２０により感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に書き込まれた静電潜像は現像ユニット３内に存在する各色のトナーが静電的付着力によって感光体上に付着し、現像される。その後、感光体上の各色のトナー画像は、第二の像担持体である中間転写ベルト３１上に順次重ね合わせて転写され、所望の画像を形成する。

記録紙は、給紙部４００の多段の給紙トレイ４１ａ，４１ｂのいずれか一つから給紙装置４２により給紙され、搬送ローラ４３〜４５を経てレジストローラ対４６に搬送される。

レジストローラ対４６に搬送された記録紙は、レジストローラ対４６によって所定のタイミングで二次転写器を構成するローラ（搬送ベルト３６のローラ）と２次転写バックアップローラ３５とのニップ部へ送られる。

そして、このニップ部で中間転写ベルト３１上で重ね合された各色のトナー画像が一括して転写されながら、搬送ベルト３６によって記録紙が搬送される。その後、定着ユニット３８を通過し、トナー画像が定着されてカラー印刷画像となり、機外の排紙トレイ３９等へと排出される。

なお、図２及び図３では図示を省略しているが、画像形成装置６００には制御部が搭載されている。この制御部は、後述する各種の制御を行うマイクロコンピュータ等からなる中央処理装置（ＣＰＵ）や、各種制御回路、入出力装置、クロック、タイマー、不揮発性メモリ及び揮発性メモリからなる記憶手段である記憶部６０６などを備えている。

この制御部の記憶部６０６には、各種の制御用プログラムや、各種センサからの出力や補正制御結果などの様々な情報が記憶されている。

また、本実施形態の画像形成装置６００では、画像データ処理に係る部分として、感光体や中間転写ベルト等の像担持体上に面積階調パターンを形成し、それを検知することによって階調特性を補正する手段を搭載している。

より詳しくは、感光体や中間転写ベルト等の像担持体上に階調パターンを形成する階調パターン形成部（画像形成部）や、階調パターンの濃度を検知する濃度検知手段（濃度センサ等）を備えている。また、階調パターンの検知結果に基づいて入出力補正信号を形成する入出力特性補正信号形成手段や、入出力特性を変更する入出力特性変更手段や、作入出力特性変更手段によって階調を補正する制御を備えている。

次に、本実施形態の画像形成装置６００における出力対象（画像形成対象）の画像データ処理について説明する。ここでは、入力画像データに対して画像処理及び信号処理を施し、上述の光書込ユニット２０でのレーザー駆信号となるまでの概略を説明する。

図４は、本実施例の画像形成装置６００における画像データ処理方法の流れを表したブロック図であり、上記の各手段の処理を実行する具体的な例を示している。

まず、外部のホストコンピュータ５００上のアプリケーションソフトからプリンタドライバを通した画像データが、図２に示した画像形成装置６００に出力される。このとき、画像データは、プリンタドライバによってＰＤＬ（ページ記述言語）に変換される。ＰＤＬで記述された画像データが入力データとして入力されると、ラスタ化処理部６０１において解釈され、ラスタイメージが形成される。

このとき、それぞれのオブジェクトについて、例えば文字・線、写真、グラフィックス画像などの種別や属性信号を生成する。そして、それを入出力特性補正部６０２、ＭＴＦフィルタ処理部６０３、色補正・階調補正（「色・階調補正」と略称する）処理部６０４、及び擬似中間調処理部６０５などへ出力する。

入出力特性補正信号形成手段である入出力特性補正部６０２では、入出力特性補正信号によって所望の特性が得られるようにラスタイメージ内の各階調値を補正する。

また、入出力特性補正部６０２は、濃度センサ出力部６１０からの濃度センサ３７の出力を用いるとともに、不揮発メモリ及び揮発メモリから構成される記憶部６０６との間で情報を授受することにより、入出力特性補正信号の形成や補正動作を行う。

形成した入出力特性補正信号は、記憶部６０６の不揮発メモリに保存され、次回からの作像に使用される。

ＭＴＦフィルタ処理部６０３では、ラスタ化処理部６０１から送られてくる属性の信号にしたがって、各属性に対して最適なフィルタを選択して、強調処理を行う。

なお、ＭＴＦフィルタ処理については、従来の技術と同一であるので、詳細な説明は省略する。ＭＴＦフィルタ処理を行った後の画像データは、次工程である色・階調補正処理部６０４に引き渡される。

色・階調補正処理部６０４では、次のような色補正及び階調補正など各種の補正処理を行う。色補正では、ホストコンピュータ５００から入力されたＰＤＬの色空間であるＲＧＢ色空間から、画像形成部１００で用いるトナーの色からなる色空間であるＣＭＹＫ色空間への色変換を行う。この色補正は、ラスタ化処理部６０１から送られてくる属性の信号にしたがって、各属性に最適な色補正係数を用いて行う。

また、階調補正では、後述の階調補正用パターンを用いて作成した階調特性データに基づいて、出力対象の多階調画像の画像データを補正する階調補正処理を行う。

このように、色・階調補正処理部６０４は、前記階調特性データに基づいて出力対象の多階調画像の画像データを補正する階調補正手段として機能する。

なお、この色・階調補正処理については従来技術と同様な処理を採用することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。

色・階調補正処理部６０４における処理後、画像データは擬似中間調処理部６０５に引き渡される。擬似中間調処理部６０５では擬似中間調処理を行い、出力画像用データを生成する。例えば、色・階調補正処理を施されたデータに対して、ディザ法により擬似中間調処理を行う。すなわち、予め記憶されたディザマトリクスとの比較参照を行うことにより量子化を行う。

擬似中間調処理部６０５から出力された出力用画像データは、ビデオ信号処理部６０７で処理されてビデオ信号に変換される。このビデオ信号に基づいて、ＰＷＭ信号生成部６０８において光源制御信号としてＰＷＭ信号が生成される。ＬＤ駆動部６０９は、ＰＷＭ信号生成部６０８から受けたＰＷＭ信号に基づいて、光書込ユニット２０の光源としての半導体レーザー（ＬＤ）を駆動するＬＤ駆動信号を出力する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ後述のグラデーションパターンＰを構成する代表的な面積階調パターンを例示する模式図である。図５（ａ）はドット状の面積階調パターンの一例を示す模式図であり、図５（ｂ）はライン状の面積階調パターンの一例を示す模式図である。

ラスタ化処理部６０１から送られてくる属性の信号にしたがって、最適な線数とスクリーン角に設定されたディザマトリクスが選択され、最適な擬似中間調処理が施されるようになっている。

図６は、階調特性が変動した際の入力画像面積率と紙上画像濃度の関係の一例を示す図である。

周囲環境の変動や画像形成部の劣化、現像ユニット３内のトナー濃度などが変動した場合、図６の実線に示すように入力画像面積率に対して所望の階調特性が得られなくなる。

一般に、同一の潜像に対しては、現像ユニット３内のトナー濃度が高く変動した場合、トナーの帯電量が低下するために付着量が増加し、全体的に紙上画像濃度が高くなる。逆に、現像ユニット３内のトナー濃度が低下した場合、トナー帯電量が増加し付着量が減少するため、全体的に画像濃度が低くなる傾向がある。

このような階調特性の変動は、色を重ねた二次色や三次色の色味に大きな影響を与えるため、目標階調特性に戻すための補正が必要となる。

中間転写ベルト上に形成された階調パターンの濃度は、図２や図３に示す濃度センサ３７によって検知する。

図７は、濃度センサ３７の構成例を示す概略構成図である。図７（ａ）は黒色のトナー画像用の濃度センサの構成例を示しており、図７（ｂ）はカラーのトナー画像用の濃度センサの構成例を示している。

図７（ａ）に示すように、黒色のトナー画像用の濃度センサ３７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３７１と、正反射光を受光する受光素子３７２とを備えている。

発光素子３７１は、中間転写ベルト３１上に光を照射し、この照射光は中間転写ベルト３１によって反射される。受光素子３７２は、この反射光のうちの正反射光を受光する。

一方、図６（ｂ）に示すように、カラーのトナー画像用の濃度センサ３７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３７１と、正反射光を受光する受光素子３７２と、拡散反射光を受光する受光素子３７３とを備えている。

発光素子３７１は、黒色のトナー画像用の濃度センサ３７と同様、中間転写ベルト３１上に光を照射し、この照射光は、中間転写ベルト表面によって反射される。正反射用の受光素子３７２は、この反射光のうちの正反射光を受光し、拡散反射用の受光素子３７３は、反射光のうち拡散反射光を受光する。

発光素子３７１としては、例えば、発光される光のピーク波長が９５０［ｎｍ］であるＧａＡｓ赤外発光ダイオードを用いることができる。受光素子３７２，３７３としては、例えば、ピーク受光感度が８００［ｎｍ］であるＳｉフォトトランジスタなどを用いることができる。

なお、発光素子３７１及び受光素子３７２，３７３としては、ピーク波長及びピーク受光感度が上記例示したものと異なるものでもよい。

また、黒色のトナー画像用の濃度センサ及びカラーのトナー画像用の濃度センサと、検知対象物である中間転写ベルト３１の表面との間には、５［ｍｍ］程度の距離（検知距離）が設定されている。濃度センサ３７からの出力は、所定の変換アルゴリズムによって画像濃度やトナー付着量に変換される。

なお、本実施形態では、濃度センサ３７を中間転写ベルト３１の表面に対向するように設けているが、感光体１上や搬送ベルト３６の表面に対向するように設けてもよい。

本実施形態では、濃度センサ３７に対して時定数が２０［ｍｓ］程度の１次バタワース型ローパスフィルタを回路実装している。そして、電気的な高周波ノイズに加え、サンプリング周波数以上で起こる階調パターン内のトナー付着量のばらつきや、中間転写ベルト３１のばたつきなどの影響を除去し、高精度な画像濃度検知（トナー付着量検知）を実現している。

図８は、比較例に係るグラデーションパターンＰの一例を示す説明図である。
本比較例では、図８に示すように、２５５階調〜０階調、０階調〜２５５階調の順に全２５６階調を２回ずつ含むグラデーションパターンＰを用いる。

グラデーションパターンＰは、２５５階調〜０階調に対応する第一パターン部（前半部）Ｐ１と、０階調〜２５５階調に対応する第二パターン部（後半部）Ｐ２とが、ベルト搬送方向に連続して配置されている。

第一パターン部Ｐ１は、最大階調値（２５５階調）から最小階調値（０階調）まで連続的に階調値が変化している。第二パターン部Ｐ２は、最小階調値（０階調）から最大階調値（２５５階調）まで連続的に階調値が変化している。

また、グラデーションパターンＰの第一パターン部Ｐ１及び第二パターン部Ｐ２それぞれのベルト搬送方向における長さは互いに同一である。

図９は、図８に示すグラデーションパターンＰの画像濃度を濃度センサ３７で検知した検知結果（時間変化）の一例を示すグラフである。図１２の縦軸は、グラデーションパターンＰの画像濃度を検知する濃度センサ３７のセンサ出力［Ｖ］である。図１２の横軸は、濃度センサ３７による検知開始時からの時刻である。

なお、図９では、前述のローパスフィルタが実装された濃度センサ３７により取得した正反射出力データを用いている。正反射出力は、中間転写ベルト３１からの鏡面反射成分を検知するため、ベルト面を覆うようにトナー付着量が増えるにつれて、出力が減少する特徴を持っている。

そのため、図９では８４００［ｍｓ］及び９３００［ｍｓ］付近の急激に出力が落ち込んでいる箇所が２５５階調に相当し、８８５０［ｍｓ］付近が０階調に相当する。

８４００［ｍｓ］付近のパターン先端部を９３００［ｍｓ］付近のパターン後端部と比較して見ると、９３００［ｍｓ］付近に比べ若干丸みを帯びていることが分かる。さらに、８４００［ｍｓ］付近のパターン後端部を良く見ると、地肌部へ収束するタイミングが若干遅れていることがわかる。

図１０は、図８に示したグラデーションパターンＰの画像濃度の検知結果と階調値（階調換算値）との関係の一例を示すグラフである。つまり、図１０は、図９に示した画像濃度の検知結果に対して階調値の割り当てを行った結果、得られたグラデーションパターンＰの検知結果である。

なお、図１０においては、後述するようなｎ次多項式による近似を行う際に、２５５の６乗のような極端に大きい値を扱うことで数値条件が悪くなることを防ぐために、横軸の階調は最大階調（２５５階調）を１に規格化している。そして、階調０から階調１．０の範囲でスケーリングしてある。

また、図１０に描かれている２本線のうち、一方がグラデーションパターンＰの第一パターン部Ｐ１に対する画像濃度の検知データであり、もう一方が第二パターン部Ｐ２に対する画像濃度の検知データである。

図１０から、上述の理由によって第一パターン部先端側の０．９５〜１の部分が正しく置き換えができていないことがわかる。すなわち、階調値＞０．９５の領域で、第一パターン部Ｐ１が応答遅れの影響を受けて、正しく階調に置き換えられていないことがわかる。

図１１は、図８に示したグラデーションパターンＰの画像濃度の検知結果を用いて決定した階調特性の近似関数としての非線形関数の一例を示すグラフである。

図１０の画像濃度の検知データに対して５次近似を適用すると、図１１に示すような非線形関数からなる近似式が得られる。この非線形関数ならなる近似式に基づいて、実際の多階調画像形成時における階調補正に用いる階調範囲の全体（０階調〜２５５階調）の階調値と画像濃度値との対応関係を示す階調特性データを得ることができる。この階調特性データは、階調補正テーブル又は階調変換テーブルと呼ばれる場合もある。

図１１から、上述の０．９５〜１の部分に引きずられる形で正しい近似結果となっていない。すなわち、近似結果も第一パターン部Ｐ１の応答遅れの影響を受けることがわかる。

図１は、本実施形態に係るグラデーションパターンＰの一例を示す説明図である。
本実施形態では、図１に示すように、２５５階調〜０階調、０階調〜２５５階調の順に、全２５６階調を２回ずつ含むグラデーションパターンＰのベルト搬送方向先端側に、２５５階調のセンサ特性の遅れ補償用パターンＰ３を形成している。

グラデーションパターンＰは、像担持体表面移動方向である中間転写ベルト移動方向（以下、「ベルト搬送方向」という。）に対して間を開けずに配置した、複数の等幅パッチパターンで構成されている。グラデーションパターンＰの互いに隣接する等幅パッチパターンの階調は、ベルト搬送方向に対して常に同じ大きさ（例えば、１階調、２階調）ずつ連続的に増加または減少している。

ここで、グラデーションパターンＰの長さをＬ、中間転写ベルト３１の移動速度（以下、「ベルト搬送速度」という。）をＳ、濃度検知のサンプリング周期をＴとすると、１サンプリング周期進むにしたがって、（２５６／Ｌ）／（Ｓ×Ｔ）階調ずつ変化する。本実施形態では、例えば、Ｌ＝２００［ｍｍ］、Ｓ＝４４０［ｍｍ／ｓ］、Ｔ＝１［ｍｓ］に設定することができる。

なお、本実施形態では、最大階調を２５５階調としているが、これは利用する最大階調に応じて変更して差し支えない。また、グラデーションパターンＰの１階調あたりの幅は、濃度センサ３７の出力に平坦な部分ができないように、つまり、常に同じ階調増加率となるように、決定することが望ましい。これは、濃度センサ３７の検知スポット径（例えば、約１［ｍｍ］）よりも１階調あたりの等幅パッチパターンの幅を短くすることで実現できる。

後述するが得られた画像濃度の検知データを最小二乗法により、非線形関数で近似するため、非線形関数の未知パラメータ数ｎ分の検知データ数は最低でも必要である。この条件を満たせない状態では、データ点を通過する非線形関数が無数に存在するため、最小二乗法のみでは解が一意に定まらず、近似結果を信頼できない。

以上をまとめると、濃度センサ３７の検知スポット径は、数１の関係を満たす必要がある。

また、経験則から実用上は、非線形関数の未知パラメータ数ｎの２倍程度の検知データ数があることが望ましい。

なお、濃度センサ３７の検知スポット径の上限側に対して下限側の制約は、上述の階調増加率が厳密に一定とならないため、距離を階調値に変換する際に誤差が生じるという影響があるのみである。生じうる誤差は、最大でもグラデーションパターンＰに含まれる等幅パターンの増加幅（１パッチ進むと何階調増えるか）分である。

遅れ補償用パターンＰ３は、濃度センサ３７がローパス特性を持つため、急激な変化についていけず、一定時間分だけ応答が遅れる分を補償する目的で用いる。

この遅れ補償用パターンＰ３は、濃度センサ直下に形成したベルト搬送方向に十分な長さを持つベタパターンに対する濃度センサ３７の応答、または、濃度センサ３７の回路乗数や伝達関数から整定時間を計算する。そして、求まった整定時間にベルト搬送速度を乗じたベルト搬送方向の長さを有する。一方、遅れ補償用パターンＰ３のベルト搬送方向と直交するベルト幅方向の長さとしては、グラデーションパターンＰと同じ長さにする。

ここで、「整定時間」は、一般的に「ステップ応答が定常値の許容範囲、通常±２［％］（２［％］整定時間）、あるいは、±５［％］（５［％］整定時間）に入るまでにかかる時間」という定義である。一方、本実施形態では、「整定時間」を「十分なベルト搬送方向長さを有するベタの帯パターンに対する応答が、定常値の±２［％］に入るまでにかかる時間」と定義する。ただし、ローパスフィルタは線形時不変システムなので、整定時間はベタ濃度レベルに関わらず、一定値入力に対する時間として規定することができる。

この定義に則り、整定時間を測定したところ２０［ｍｓ］であった。よって、ベルト搬送方向の長さが最低でも２０［ｍｓ］×４４０［ｍｍ／ｓ］＝８．８［ｍｍ］分の遅れ補償用パターンＰ３を、遅れ補償用にグラデーションパターンＰに追加すればよいことが分かる。なお、本実施形態では、遅れ補償用パターンＰ３のベルト搬送方向の長さを若干余裕を持たせて１０［ｍｍ］としている。

なお、ステップ入力という、時刻ｔ＜０において０、時刻ｔ≧０において１を示す入力を、システムに印加したときの出力応答をステップ応答という。そして、ステップ応答が収束する時間が整定時間である。もし、システムが線形時不変且つＢＩＢＯ安定であれば、周波数応答の原理より、無限時間経過後の応答は周波数＝０、すなわち直流に対する応答であるといえる。しかし、直流以外のモードが許容範囲内に全て収束していれば、近似的に残りを直流の応答と見なすことができる。すなわち、整定時間経過後の応答を直流成分としてみることができる。

なお、グラデーションパターンＰのベルト搬送方向前半のみに、遅れ補償用パターンＰ３が必要である理由は、次の通りである。

すなわち、中間転写ベルト３１の地肌部からグラデーションパターンＰの２５５階調へと変化する際には、グラデーションパターンＰの等幅パッチパターンを濃度センサ３７によって正しく検知が開始できるまでには整定時間分の遅れが必要となる。

一方、グラデーションパターンＰのベルト搬送方向後半側の２５５階調から中間転写ベルト３１の地肌部へと変化する際には、濃度センサ３７で地肌部の検知を正しく開始できるまでに整定時間分遅れるだけである。よって、濃度センサ３７によるグラデーションパターンＰの等幅パッチパターンの検知には影響がない。

図１２は、図１に示すグラデーションパターンＰの画像濃度を濃度センサ３７で検知した検知結果（時間変化）の一例を示すグラフである。図１２の縦軸は、グラデーションパターンＰの画像濃度を検知する濃度センサ３７のセンサ出力［Ｖ］である。図１２の横軸は、濃度センサ３７による検知開始時からの時刻である。

図１２中の時刻０［ｍｓ］から時刻１９５［ｍｓ」まで、及び、時刻１１３０［ｍｓ］以降の区間のデータは、中間転写ベルト３１の地肌部の領域を検知しているときの画像濃度の検知データである。

図１２中の時刻１９５［ｍｓ］から時刻２１８［ｍｓ］までの区間のデータは、遅れ補償用パターンＰ３の領域を検知しているときの画像濃度の検知データである。

図１２中の時刻２１８［ｍｓ］から時刻１１３０［ｍｓ］までの区間のデータは、グラデーションパターンＰの領域を検知をしているときの画像濃度の検知データである。

図１に示したパターンのうち遅れ補償用パターンＰ３以外のグラデーションパターンＰでは、画像面積率が単調に推移するため、距離を画像面積率に置き換えることができる。

また、グラデーションパターンＰの終了端（時刻１１３０［ｍｓ］）に対するセンサ出力と、中間転写ベルト３１の地肌部に対するセンサ出力との差が大きい。そのため、本実施形態では、グラデーションパターンＰの終了端のセンサ出力と、中間転写ベルト３１の地肌部のセンサ出力との差異が大きいことを利用して、センサ出力が０．５［Ｖ］を初めて下回った部分を２５５階調とする。

そして、そこから４５６［ｍｓ］前までを第二パターン部Ｐ２、第二パターン部Ｐ２の後端から４５６［ｍｓ］前までを第一パターン部Ｐ１と判別することが可能である。

なお、濃度センサ３７によるグラデーションパターンＰの開始端の検知時刻は、以下のように算出することも可能である。例えば、遅れ補償用パターンＰ３のベルト搬送方向長さがＬ３［ｍｍ］、グラデーションパターンＰのベルト搬送方向長さがＬ［ｍｍ］の場合について説明する。

・遅れ補償用パターンＰ３のベルト搬送方向長さ：Ｌ３［ｍｍ］
・グラデーションパターンＰのベルト搬送方向長さ：Ｌ［ｍｍ］
（第一パターン部Ｐ１のベルト搬送方向長さ：Ｌ／２［ｍｍ］，第二パターン部Ｐ２のベルト搬送方向長さ：Ｌ／２［ｍｍ］）
・遅れ補償用パターンＰ３の先端検知時刻：Ｔ１［ｓ］（装置内で計測）
・グラデーションパターンＰの終了端検知時刻：Ｔ２［ｓ］（装置内で計測）
・パターン通過にかかる時間：ｐ［ｓ］（パターン長、ベルト線速より算出）
・グラデーションパターンＰの開始端検知時刻：Ｔ３［ｓ］

グラデーションパターンＰの開始端検知時刻Ｔ３［ｓ］は、以下の数２及び数３の二通りで求めることができる。なお、数２で求めたグラデーションパターンＰの開始端検知時刻を「Ｔ３＿Ａ」とし、数３で求めたグラデーションパターンＰの開始端検知時刻を「Ｔ３＿Ｂ」とする。

そして、「Ｔ３＿Ａ」と「Ｔ３＿Ｂ」との平均値を取ることで、グラデーションパターンＰの開始検知時刻を、単純にグラデーションパターンＰの終了端検知時刻から逆算して求める場合よりも、精度良く求めることができる。

図１３は、図１に示したグラデーションパターンＰの画像濃度の検知結果と階調値（階調換算値）との関係の一例を示すグラフである。つまり、図１３は、図１２に示した画像濃度の検知結果に対して階調値の割り当てを行った結果、得られたグラデーションパターンＰの検知結果である。

なお、図１３においては、後述するｎ次多項式による近似を行う際に、２５５の６乗のような極端に大きい値を扱うことで数値条件が悪くなることを防ぐために、横軸の階調は最大階調（２５５階調）を１に規格化している。そして、階調０から階調１．０の範囲でスケーリングしてある。

また、図１３に描かれている２本線のうち、一方がグラデーションパターンＰの第一パターン部Ｐ１に対する画像濃度の検知データであり、もう一方が第二パターン部Ｐ２に対する画像濃度の検知データである。

図１３から、階調＝１．０（＝２５５階調相当）近辺のセンサ出力が、グラデーションパターンＰの第一パターン部Ｐ１及び第二パターン部Ｐ２共に、正しく取得できていることがわかる。

次に、グラデーションパターンＰの前半及び後半の全ての検知データに対して、最小二乗法を用いて近似処理を行い、多階調画像の形成に用いる階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を近似的に表す近似関数としての非線形関数を決定する。

図１４は、図１に示したグラデーションパターンＰの画像濃度の検知結果を用いて決定した階調特性の近似関数としての非線形関数の一例を示すグラフである。

図１３の画像濃度の検知データに対して５次近似を適用すると、図１４に示すような非線形関数からなる近似式が得られる。この非線形関数ならなる近似式に基づいて、実際の多階調画像形成時における階調補正に用いる階調範囲の全体（０階調〜２５５階調）の階調値と画像濃度値との対応関係を示す階調特性データを得ることができる。この階調特性データは、階調補正テーブル又は階調変換テーブルと呼ばれる場合もある。

上記階調特性データを得た後の階調補正動作については、公知の従来技術（例えば、特開２０１１−１０９３９４号公報の段落０００３〜０００４に記載の階調補正動作）のように行うことができる。例えば、多階調画像形成時に、上記階調特性データを用いて、各階調値に対する画像濃度が目標とする画像濃度になるように、すなわち目標とする階調特性になるように、出力対象の画像データに対して階調補正（γ変換）処理を行う。

また、図１３の５次近似を行う際のｙ切片は０階調であり、これはトナーが付着してない地肌部の階調を意味している。この地肌部に対する濃度センサ３７の出力はトナーの存在しない領域を検知することで正確な値が得られる。すなわち、予め中間転写ベルト３１の露出表面を濃度センサ３７で検知し、この検知値をｙ切片に固定して最小二乗法を適用することで、より精度が高い近似を行うことができ、高精度の近似関数（非線形関数）が得られる。

また、ソフト・ハード的な不具合で、グラデーションパターンＰの一部が中間転写ベルト３１上に形成されない場合が想定される。

本実施形態においては、グラデーションパターンＰの終了端から遅れ補償用パターンＰ３の開始端までのサンプル点数が決まっている。そのため、グラデーションパターンＰの終了端から、このサンプル点数分さかのぼった部分が、グラデーションパターンＰの終了端の閾値条件を満たさない場合は、正しく遅れ補償用パターンＰ３が形成されていないとして、エラー処理を行うことができる。

図１５は、本実施形態の画像形成装置６００における階調特性データの作成処理の一例を示すフローチャートである。

図１５において、まず、図１のグラデーションパターンＰを中間転写ベルト３１上に作像する（Ｓ１）。

次に、中間転写ベルト３１上のグラデーションパターンＰの画像濃度を濃度センサ３７で検知する（Ｓ２）。

次に、時間に対する階調の変化率が一定であることを利用して、グラデーションパターンＰの画像濃度の各濃度検知位置（サンプル点）に階調値を割り当てる（Ｓ３）。

次に、階調値を入力とし濃度センサ出力を出力とし、最小二乗法を用いて、階調特性について非線形関数による近似を行う（Ｓ４）。

次に、階調補正を行うために、前記非線形関数（近似式）に０階調〜２５５階調それぞれを代入し、０階調〜２５５階調それぞれに対する画像濃度を求める（Ｓ５）。

次に、入力階調に対する画像濃度が目標の画像濃度となるように、すなわち、目標の階調特性になるように、階調補正用データ（階調補正テーブル、階調変換テーブル）を作成する（Ｓ６）。そして、このように作成した階調補正用データを用いて階調補正を行う。

以上、上記実施形態では、階調補正用パターンとしてグラデーションパターンＰを用いている。このグラデーションパターンＰはベルト搬送方向に対して間を開けずに配置した複数の等幅パッチパターンで構成され、互いに隣接する等幅パッチパターンの階調値はベルト搬送方向に対して同じ大きさで増加または減少するパターンである。

この階調値の増減は、例えば、等幅パッチパターンごとに１階調ずつ増加したり減少したりする。また、等幅パッチパターンごとに２階調ずつ増加したり減少したりするものであってもよい。

このような複数の等幅パッチパターンが等間隔で配置されたグラデーションパターンＰを等速移動する中間転写ベルト３１上に形成し、その中間転写ベルト３１上でグラデーションパターンＰの画像濃度を検知する。これにより、グラデーションパターンＰの各画像検知位置と階調値とは対応したものとなる。

例えば、０階調〜１００階調の全階調を１０［ｍｍ］のグラデーションパターンＰに割り振ったとすれば、１［ｍｍ］進むごとに１０の階調値が上がることになる。

さらに、グラデーションパターンＰの画像濃度を一定の時間間隔でサンプリングして検知することで、互いに隣り合うサンプリングの画像濃度の検知位置の間隔（１サンプル進む間の距離）は一定とみなすことができる。

例えば、０階調〜１００階調の全階調を１０［ｍｍ］のグラデーションパターンＰに割り振った場合、そのグラデーションパターンＰに対して１０００点のサンプリングを行ったとすれば、１サンプリングごとに０．１階調ずつ階調値が上がることになる。

ここで、上記グラデーションパターンＰについて検知した画像濃度の検知データに存在するノイズ成分である「ばらつき」は、次のような複合要因の重ね合わせからなるものである。すなわち、前記画像濃度の検知データのばらつきは、濃度センサ３７のノイズ、中間転写ベルト３１のたわみ、グラデーションパターン内部の濃度ムラ等の複合要因の重ね合わせからなるものである。

そのため、前記画像濃度の検知データに存在するノイズ成分である「ばらつき」は、ランダムな正規性白色雑音を仮定して差し支えないと考えられる。したがって、前記「ばらつき」を含む大量の画像濃度の検知データに対して最小二乗法を用いた非線形関数（例えばｎ次多項式）による近似を適用すれば、滑らかで精度のよいフィッティングが可能となり、精度の高い階調補正用データを作成することができる。

従来の階調値に対する濃度を正確に検知する代わりに、上記実施形態のように多数の階調値に対する大まかな画像濃度の検知データを取得することで、多階調画像形成に用いる全階調値に対しての濃度を精度よく補正することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
所定の速度で移動する表面に画像を担持可能な中間転写ベルト３１などの像担持体と、像担持体上に多階調画像を形成可能な画像形成部１００などの画像形成手段と、像担持体上の画像濃度を検知する濃度センサ３７などの濃度検知手段と、画像形成手段により像担持体上に階調補正用パターンを形成し、濃度検知手段により階調補正用パターンの画像濃度を検知し、階調補正用パターンの画像濃度の検知結果に基づいて、多階調画像の形成に用いる階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データを作成する階調特性データ作成手段と、階調特性データに基づいて出力対象の多階調画像の画像データを補正する階調補正手段と、を備えた画像形成装置６００などの画像形成装置であって、階調補正用パターンは、前記階調範囲における２５５階調などの最大階調値から０階調などの最小階調値まで連続的に階調値が変化している第一パターン部Ｐ１などの第一パターン部と、最小階調値から最大階調値まで連続的に階調値が変化している第二パターン部Ｐ２などの第二パターン部とが、像担持体移動方向に連続して配置されている連続階調パターンＰなどの連続階調パターンであり、階調特性データ作成手段は、濃度検知手段により像担持体上の連続階調パターンの画像濃度と、連続階調パターンの像担持体表面移動方向における上流側及び下流側それぞれに隣接している像担持体表面地肌部の画像濃度とを、所定のサンプリング周期で連続的に検知し、その検知結果に基づいて階調特性データを作成するものであり、階調特性データ作成手段が用いる濃度検知手段の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタを有しており、ローパスフィルタによる濃度検知手段の出力の応答遅れを補償する像担持体表面移動方向の長さを有する最大階調値の遅れ補償用パターンＰ３などの補償用パターンを、像担持体の表面における第一パターン部の直前に第一パターン部と隙間を開けずに形成した。
（態様Ａ）においては、第一パターン部の直前に当該第一パターン部と隙間を開けずに補償用パターンを形成することで、同じ階調値である、補償用パターンと第一パターン部の最大階調値の部分との画像濃度が、濃度検知手段により連続して検知される。これにより、補償用パターンと前記最大階調値の部分との間で急激な濃度変化がなく、ローパスフィルタを用いた濃度検知手段の出力の応答遅れが生じるのを抑制できる。また、像担持体の地肌部と補償用パターンとの間で急激な濃度変化が生じても、濃度検知手段の正確な出力が得られるようになってから、前記最大階調値の部分の画像濃度が濃度検知手段によって検知される。これにより、ローパスフィルタを有する濃度検知手段を用いても、前記最大階調値の部分の画像濃度を精度良く検知することができる。よって、連続階調パターンの画像濃度検知を精度良く行って、適切な階調補正を行うことができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記連続階調パターンの後端に対する検知から前記像担持体の地肌部に対する検知に切り替わった時刻を求め、当該時刻と、前記所定のサンプリング周期と、当該連続階調パターンの１階調ごとの像担持体表面移動方向の長さと、当該像担持体の移動速度とから、階調値を算出する階調値算出手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、中間転写ベルトの表面移動速度や連続階調パターンの長さにばらつきがあっても、連続階調パターンにおける画像濃度の各検知位置における階調値を精度良く求めることができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、前記階調特性データ作成手段は、前記連続階調パターンの検知結果に基づいて、前記階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を近似的に表す近似関数を決定し、該近似関数を用いて前記階調特性データを作成する。これによれば、上記実施形態について説明したように、連続階調パターンにおける検知位置の数を増やすことなく、階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データをより精度よく作成することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｃ）において、前記近似関数の決定に用いる階調値が０の場合の画像濃度として、前記像担持体の地肌部に対応する画像濃度の検知結果を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、より精度が高い近似を行うことができ、高精度の近似関数を得ることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、前記連続階調パターンの像担持体表面移動方向における１階調値あたりの長さと、前記濃度検知手段の検知スポットの直径とが、１階調あたりの長さ≦濃度検知手段の検知スポットの直径＜１階調あたりの長さ×階調数／（像担持体表面移動速度×近似関数の未知パラメータ数）の関係を満たす。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記近似関数の精度を高めることができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記像担持体の地肌部に対する検知から前記連続階調パターンの先端に対する検知に切り替わった時刻を求め、当該時刻にパターンが存在することで、パターン抽出の成否を判定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン抽出が正しく行われていない場合に、エラー処理を行うことができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、前記連続階調パターンの第一パターン部及び第二パターン部それぞれの像担持体表面移動方向における長さが同一である。これによれば、上記実施形態について説明したように、連続階調パターンの第一パターン部Ｐ１及び第二パターン部Ｐ２それぞれにおいて、互いに同じ階調値に対応する複数の画像濃度を検知することができる。したがって、各階調値に対する画像濃度の検知値のノイズ等によるばらつきの影響をより確実に軽減できる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、前記連続階調パターンの第一パターン部及び第二パターン部それぞれの像担持体表面移動方向における長さが互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、連続階調パターンの第一パターン部Ｐ１及び第二パターン部Ｐ２それぞれにおいて、互いに異なる階調値に対応する画像濃度を検知することができる。従って、画像濃度を検知する階調値の数が多くなり、階調値に対するデータが密になるため、階調特性データをより精度よく作成することができる。上記近似関数を決定する場合は、近似関数の精度よく決定することができる。

１ 感光体
２ 帯電ユニット
３ 現像ユニット
４ クリーニングユニット
１０ プロセスユニット
２０ 光書込ユニット
３０ 転写ユニット
３１ 中間転写ベルト
３２ 駆動ローラ
３３ 従動ローラ
３４ １次転写ローラ
３５ ２次転写バックアップローラ
３６ 搬送ベルト
３７ 濃度センサ
３８ 定着ユニット
３９ 排紙トレイ
４１ 給紙トレイ
４２ 給紙装置
４３ 搬送ローラ
４６ レジストローラ対
１００ 画像形成部
３７１ 発光素子
３７２ 受光素子
３７３ 受光素子
４００ 給紙部
５００ ホストコンピュータ
６００ 画像形成装置
６０１ ラスタ化処理部
６０２ 入出力特性補正部
６０３ ＭＴＦフィルタ処理部
６０４ 色・階調補正処理部
６０５ 擬似中間調処理部
６０６ 記憶部
６０７ ビデオ信号処理部
６０８ ＰＷＭ信号生成部
６０９ ＬＤ駆動部
６１０ 濃度センサ出力部

特開２００６−２８４８９２号公報

Claims (8)

1. 所定の速度で移動する表面に画像を担持可能な像担持体と、
   前記像担持体上に多階調画像を形成可能な画像形成手段と、
   前記像担持体上の画像濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記画像形成手段により前記像担持体上に階調補正用パターンを形成し、前記濃度検知手段により該階調補正用パターンの画像濃度を検知し、該階調補正用パターンの画像濃度の検知結果に基づいて、前記多階調画像の形成に用いる階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を示す階調特性データを作成する階調特性データ作成手段と、
   前記階調特性データに基づいて出力対象の多階調画像の画像データを補正する階調補正手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記階調補正用パターンは、前記階調範囲における最大階調値から最小階調値まで連続的に階調値が変化している第一パターン部と、最小階調値から最大階調値まで連続的に階調値が変化している第二パターン部とが、像担持体移動方向に連続して配置されている連続階調パターンであり、
   前記階調特性データ作成手段は、前記濃度検知手段により前記像担持体上の前記連続階調パターンの画像濃度と、該連続階調パターンの像担持体表面移動方向における上流側及び下流側それぞれに隣接している像担持体表面地肌部の画像濃度とを、所定のサンプリング周期で連続的に検知し、その検知結果に基づいて前記階調特性データを作成するものであり、
   前記階調特性データ作成手段が用いる前記濃度検知手段の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタを有しており、
   前記ローパスフィルタによる前記濃度検知手段の出力の応答遅れを補償する像担持体表面移動方向の長さを有する前記最大階調値の補償用パターンを、前記像担持体の表面における前記第一パターン部の直前に該第一パターン部と隙間を開けずに形成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記連続階調パターンの後端に対する検知から前記像担持体の地肌部に対する検知に切り替わった時刻を求め、該時刻と、前記所定のサンプリング周期と、該連続階調パターンの１階調ごとの像担持体表面移動方向の長さと、該像担持体の移動速度とから、階調値を算出する階調値算出手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   前記階調特性データ作成手段は、前記連続階調パターンの検知結果に基づいて、前記階調範囲における複数の階調値と画像濃度との関係を近似的に表す近似関数を決定し、該近似関数を用いて前記階調特性データを作成することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記近似関数の決定に用いる階調値が０の場合の画像濃度として、前記像担持体の地肌部に対応する画像濃度の検知結果を用いることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３または４の画像形成装置において、
   前記連続階調パターンの像担持体表面移動方向における１階調値あたりの長さと、前記濃度検知手段の検知スポットの直径とが、１階調あたりの長さ≦濃度検知手段の検知スポットの直径＜１階調あたりの長さ×階調数／（像担持体表面移動速度×近似関数の未知パラメータ数）の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
   前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記像担持体の地肌部に対する検知から前記連続階調パターンの先端に対する検知に切り替わった時刻を求め、該時刻にパターンが存在することで、パターン抽出の成否を判定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
   前記連続階調パターンの第一パターン部及び第二パターン部それぞれの像担持体表面移動方向における長さが同一であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
   前記連続階調パターンの第一パターン部及び第二パターン部それぞれの像担持体表面移動方向における長さが互いに異なることを特徴とする画像形成装置。