JP2017015822A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンタイムを発生させずに階調パターンを読み取ることができるとともに、正確なγ補正テーブルを作成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体上に形成した面積階調画像をγ補正テーブルにより適正な濃度や階調となるように補正する。γ補正テーブルを作成するためのデータを取得するための階調パターンは、像担持体上において、像担持体の移動方向と直交する主走査方向に向かって濃淡が異なり、且つ、前記主走査方向において濃淡の向きが逆となる第一の階調パターンと第二の階調パターンとを形成するとともに、主走査方向に濃淡差のない第三の階調パターンを形成する。濃度検知手段は、第一から第三の全ての階調パターンを読み取り可能に主走査方向にライン状に配置され、濃度検知手段による第一から第三の階調パターンの検知結果に基づいてγ補正テーブルを作成する。【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンタでは、適切な画像濃度に調整、維持するため、像担持体上に形成した階調パターンを、像担持体に対向する光学センサで読み取り、光学センサの読み取り値に応じて、γ補正テーブルの作成（補正の概念を含む）を行っている。
階調パターン濃度は網点面積に対して非線形であるため、精度よくγ補正テーブルを作成するには、より多くの階調数を必要とする。
印刷中に紙間（画像領域外）に階調パターンを形成する場合には、階調パターンが像担持体の移動方向に長くなるため、連続印刷を一旦中断する必要があり、印刷に寄与しない時間であるダウンタイムが発生する。

特許文献１には、ダウンタイムを発生させずに階調パターンを読み取るべく、紙間の主走査方向、すなわち像担持体の移動方向と直交する方向に階調パターンを形成して読み取る方法が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の方式では、主走査方向に異なる複数個のセンサを設ける必要があり、照明とセンサの位置関係などによっては例えば白基準板などによるシェーディング補正を行ったとしても、濃度検出値に誤差が生じてしまう。
また、主走査方向の現像スリーブや感光体の位置関係のばらつき、露光装置の照度ムラによって濃度ムラが発生するため、正確なγ補正テーブルを作成できない。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、ダウンタイムを発生させずに階調パターンを読み取ることができるとともに、正確なγ補正テーブルを作成できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上に形成した面積階調画像をγ補正テーブルにより適正な濃度や階調となるように補正する面積階調補正手段と、前記γ補正テーブルを作成するためのデータを取得するための階調パターンを前記像担持体上に形成する階調パターン形成手段と、前記階調パターンの濃度を検知する濃度検知手段と、を有し、前記階調パターン形成手段は、前記像担持体の移動方向と直交する主走査方向に向かって濃淡が異なり、且つ、濃淡の向きが互いに逆となる第一の階調パターンと第二の階調パターンとを前記像担持体上に形成するとともに、前記主走査方向に濃淡差のない第三の階調パターンを形成し、前記濃度検知手段は、第一から第三の全ての階調パターンを読み取り可能に前記主走査方向にライン状に配置され、前記濃度検知手段による第一から第三の階調パターンの検知結果に基づいて前記γ補正テーブルを作成する。

本発明によれば、ダウンタイムを発生させずに階調パターンを読み取ることができるとともに、正確なγ補正テーブルを作成できる画像形成装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 タンデム型の画像形成部の拡大図である。 画像データ処理の流れを示すブロック図である。 面積階調パターンを示す図である。 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との関係を示す特性図である。 濃度センサの構成例を示す図で、（ａ）は黒色トナー用の構成を示す図、（ｂ）はカラートナー用の構成を示す図である。 第一から第三の階調パターンを示す図である。 階調パターンの濃度と主走査位置との関係を示すグラフである。 画像濃度の検出結果を用いて、階調パターン１、２及び均一パターンを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。 第２の実施形態における第一から第三の階調パターンを示す図である。 第３の実施形態における第一から第三の階調パターンを示す図である。 第４の実施形態における第一から第三の階調パターンを示す図である。 第５の実施形態における第一から第三の階調パターンを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
本発明の実施形態を説明する前に、従来技術について補足する。
複写機やプリンタでは、適切な画像濃度に調整、維持するため、転写紙上に出力した階調パターンをスキャナで読み取ってγ補正テーブルを補正する第１のキャリブレーション技術と、中間転写ベルト等の像担持体上に形成した階調パターンを、像担持体に対向する光学センサで読み取り、光学センサの読み取り値に応じてγ補正テーブルの補正を行う第２のキャリブレーション技術とを併用している（例えば、特許文献２参照）。

第２のキャリブレーション技術は通常、電源オン時や所定印刷枚数毎に実行されるが（特許文献３参照）、階調パターン濃度は網点面積に対して非線形であるため、精度よくγ補正テーブルを補正するには、より多くの階調数を必要とする（特許文献４参照）。
また、写真モードや文字モードなどの複数の印刷モードに合わせたγ補正テーブルを作成（補正の概念を含む）する必要があるため、更に階調パターンの長さは長くなる。
これらの階調パターンは、像担持体上に配置された光学センサで読み取りを行う場合には１つまたは複数個のセンサで回転する像担持体上の階調パターンを順次読み取る方式が一般的であり、印刷中に紙間にパターンを形成する場合には連続印刷を一旦中断する必要があり、ダウンタイムが発生する。
特許文献１に記載の如く、階調パターンを主走査方向に形成すればダウンタイムの発生を抑制できるが、上述のように正確なγ補正テーブルを作成できない。

図１乃至図９に基づいて、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の概略図で、図２は、画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。
この画像形成装置は、画像形成部１００、記録媒体供給手段としての給紙部４００、画像読取手段としてのスキャナ２００、原稿供給手段としての原稿自動搬送装置３００等を備えている。
画像形成部１００は、記録紙等の記録媒体に画像を形成する。給紙部４００は、画像形成部１００に対して記録紙等の記録媒体を供給する。スキャナ２００は原稿画像を読み取り、原稿自動搬送装置３００はスキャナ２００に原稿を自動給紙する。

画像形成装置の筐体内には、像担持体としての無端状の中間転写ベルト３１を複数の支持ローラによって支持している転写手段としての転写ユニット３０が配設されている。
上記複数の支持ローラは、駆動手段によって回転駆動される駆動ローラ３２、従動ローラ３３、２次転写バックアップローラ３５等により構成されている。
中間転写ベルト３１は、例えば、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させた材料からなっている。中間転写ベルト３１は、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、４つの１次転写ローラ３４によって支持されながら、駆動ローラ３２の回転によって無端移動する。
４つの１次転写ローラ３４はそれぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋそれぞれに形成されたイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及び黒（Ｋ）のトナー画像を中間転写ベルト３１に転写するときに用いられる。

４つのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの上方には、光書込手段としての光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、出力対象の入力画像等の画像情報に基づいて、レーザー制御部によって４つの光源としての半導体レーザー（ＬＤ）を駆動して４つの書込光を出射する。
画像形成手段で且つ階調パターン形成手段としてのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋはそれぞれ、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色について区別しない場合は単に「感光体１」と表記する。
感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋそれぞれに、光書込ユニット２０から書込光が暗中にて走査されることにより、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像が形成される。

光書込ユニット２０は、光源としての半導体レーザー（ＬＤ）、ポリゴンミラー等の光偏向器、反射ミラー及び光学レンズなどを備えている。光書込ユニット２０では、半導体レーザーから出射したレーザー光を光偏向器によって偏向しながら、反射ミラーで反射したり光学レンズに通したりすることにより、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対する光走査が行われる。
光書込ユニット２０としては、上記のような構成のものに代えて、光源としての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、すなわち現像によって形成されるトナー画像の色が互いに異なるが構成は同じである。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周囲には、帯電手段としての帯電ユニット２、現像手段としての現像ユニット３、クリーニングユニット４等が配設されている。

帯電ユニット２は、上記書込光による露光前に感光体の表面を帯電する。現像ユニット３は、感光体上の静電潜像を、現像剤担持体としての現像ローラ３ａに担持された各色のトナーで現像する。
感光体及び現像ローラ３ａはそれぞれ所定の回転方向に回転可能に構成され、所定の間隙（現像ギャップ）を介して互いに対向している。クリーニングユニット４は、一次転写後の感光体の表面をクリーニングする。
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することによって現像される。
その後、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト３１上に順次重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト３１上に所望のフルカラートナー画像（４色成分のトナー画像）が形成される。

記録紙などの記録媒体は、給紙部４００の多段の給紙トレイ４１−１、４１−２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によって所定のタイミングで、二次転写手段を構成するローラとしての搬送ベルト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（二次転写位置）へ送られる。二次転写位置で、中間転写ベルト３１上で各色成分画像が重ね合されたフルカラートナー画像が一括して転写されながら、記録媒体が搬送ベルト３６によって搬送される。
フルカラートナー画像が転写された記録媒体は、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。
図１において、破線は記録紙の給紙から排紙までの経路を示している。

画像形成装置は、制御手段１５を有している。制御手段１５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演算処理装置（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（記憶部）、などを備えている。
制御手段１５の記憶部には、各種の制御用プログラムや、各種センサからの出力、補正制御結果などの様々な情報が記憶されている。

制御手段１５は、多階調画像（面積階調画像）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しても機能する。
この場合、制御手段１５は、画像形成部１００を制御して感光体１や中間転写ベルト３１等の像担持体上に階調補正用パターン（階調パターン）を形成し、濃度検知手段としての濃度センサ３７により階調補正用パターンの画像濃度を検知するように制御する。
また、制御手段１５は、上記階調補正用パターンの画像濃度の検出結果に基づいて階調特性データを作成する。階調特性データの作成については、後述する。

次に、本実施形態の画像形成装置における出力対象（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、入力画像の画像データに対して画像処理及び信号処理を施し、光書込ユニット２０でのレーザー駆動信号となるまでの概略を説明する。図３は画像データ処理方法の流れの一例を示すブロック図である。

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１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を示す信号を生成する。その信号を、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。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。
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、詳細の説明は省略する。ＭＴＦフィルタ処理を行った後の画像データは、次工程である色補正・階調補正処理部６０４に引き渡される。

色補正・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。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。
このように色補正・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、この色補正・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。

色補正・階調補正処理部６０４における処理の後、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、色補正・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４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ後述のグラデーションパターン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４（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４（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５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と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５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。

感光体１上に形成され中間転写ベルト３１上に転写されたグラデーションパターン（連続階調パターン）の画像濃度は、図１や図２に示す濃度検知手段としての濃度センサ３７によって検知する。

図６は、濃度センサ３７の構成例を示す概略構成図である。図６（ａ）は黒色のトナー画像用の濃度センサの構成例を示し、図６（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６（ａ）に示すように、黒色用の濃度センサ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。これは通常、像担持体である転写ベルトがカーボンを含有することが多く、黒色であるからである。これにより黒トナーと黒ベルトの感度が低いため、光沢度の比較的高い転写ベルトとベルト上で凹凸を持つトナーとの正反射率の違いを利用するためである。
黒トナーを検出する方法として、カラートナー（例えばイエロー）を像担持体上に現像し、その上に検出を行う階調パターンを検出する方法もある。この方法であればカラートナーと同様の構成で検出可能となる。

一方、図６（ｂ）に示すように、カラー用の濃度センサ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、黒色用の濃度センサの場合と同様、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３１の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。
カラートナーの場合転写ベルトが黒色である場合は、明度の違いにより感度を持つため、拡散光のみで検出できるが、トナーに対して反射光が単調増加し、その増加率はセンサ個体の感度ばらつきがあるため白色基準板などの校正装置が必要である。また黒トナー検出用の正反射受光素子を用いて所定のトナー付着量で正反射光が飽和する現象を利用すれば白色基準板を用いずにカラートナー付着量を正確に検出することも可能である。

像担持体が黒色でなく、一定の明度を持ち、トナーとの光沢度差が小さい場合は、黒トナーは拡散反射光でも感度を持つため検出可能であるが、カラートナーの場合は明度差が小さくなるため、光源とセンサの間にＲＧＢのフィルタを用いることで像担持体とカラートナーの感度を得ることができる。
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。
前述したように、カラートナー検出にＲＧＢフィルタを用いる場合には光源は白色光を用い、受光素子は白色光に感度のある受光素子を用いる。黒色用の濃度センサ及びカラー用の濃度センサと、検出対象物である中間転写ベルト３１のベルト表面との間には、５［ｍｍ］程度の距離（検出距離）が設定されている。

濃度センサ３７は、中間転写ベルト３１の移動方向と直交する主走査方向に複数ライン状に配置されている。濃度センサ３７の数は階調数と同等以上あることが望ましい。濃度センサ３７の主走査方向における解像度は階調パターンの段数（諧調数）より多い。このようにすることで、より少ないトナーの消費量で面積階調を適正に補正することができる。
濃度検知手段としては、濃度センサ３７の他に、複数のミラーと縮小結像レンズ及び撮像素子で構成される縮小光学系のイメージセンサを用いてもよい。

ＣＭＹのトナーを検出する際は、光学系の任意の光路中に色分解プリズム等を配置すればよい。具体的には、例えば、読取レンズと撮像素子との間に色分解プリズムやフィルタを選択的に挿入しＲ、Ｇ、Ｂに色分解する方法がある。
あるいは、例えばＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次点灯させ原稿を照明する方法、又は撮像素子として、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタを持った受光素子が１チップに３列に配列されている所謂３ラインＣＣＤを用い、この受光面にカラー画像を結像させることにより３原色に色分解する方法などがある。

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上や記録媒体を搬送する転写搬送ベルトに対向するように設けてもよい。
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。

図７は、階調パターン１、２及び濃淡のない均一パターンを示す説明図である。階調パターン１は、主走査方向に向かって濃淡が異なる第一の階調パターンであり、階調パターン２は、主走査方向に向かって濃淡の向きが第一の階調パターンと逆になる第二の階調パターンである。
濃淡のない均一パターンは、主走査方向に濃淡差のない第三の階調パターンである。
第一から第三の階調パターンは、上記画像形成装置で形成可能な多階調画像の階調範囲である最小階調値（０階調）から最大階調値（２５５階調）までの全２５６階調の画像部分を含んでいる。
第一から第三の階調パターンは、γ補正テーブルを作成又は補正するためのデータを取得するための階調パターンである。

階調パターン１、２は、主走査方向に間を開けずに配置した複数の等幅パターンで構成されている。均一パターンは階調パターン１、２と主走査方向の同一位置に配置されている。
階調パターン１、２及び均一パターンは、中間転写ベルト３１の移動方向で隣接するように位置を異ならせて形成されている。
階調パターン１、２及び均一パターンは、主走査方向に間を開けずに連続階調としているが、０〜２５５階調を略均一間隔で抜き出した断続的な階調パターンとしてもよい。
図７における右端の矢印は中間転写ベルト３１の移動方向（ベルト進行方向）を示し、他の図においても同様である。また、分かりやすくするために各パターンを実線で縁取りしている。

図８は、階調パターンの濃度と主走査方向の位置との関係を示したものである。階調パターン１、２はそれぞれ主走査方向の位置に対して対称のプロファイルとなるが、濃度センサ３７の個体差と主走査方向の濃度ムラにより若干プロファイルが異なる。
図８の破線は均一パターンの濃度情報を用いて濃度データを補正したものである。均一パターンはここでは面積階調が略７５％となる画像データを用いた。これは面積階調７５％程度で面積階調のドットが画像形成装置の作像部の影響を受けやすいことがわかっているためである。

しかしながら、面積階調は主走査方向の濃度ムラを代表するプロファイルが得られればいくつでもよい。均一パターンの濃度ムラは平均的な濃度に対する主走査方向の所定位置の比率で表され、階調パターン１、２の主走査方向の同一位置のデータに乗算することで得られる。

図９は、グラデーションパターンの画像濃度の検出結果（図８）を用いて、階調パターン１、２及び均一パターンを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９における破線は階調パターン１、２の平均値から算出した近似曲線であり、γ補正テーブルの作成又は補正に用いられる。
図９の例は、図８の階調パターンの画像濃度の検知データに対して５次近似を適用して決定した非線形関数（近似式）である。
この非線形関数からなる近似式に基づいて、実際の多階調画像の形成時における階調補正に用いる階調範囲の全体（０〜２５５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。

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、特許文献５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、多階調画像の形成時に、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処理（γ補正）を行う。この階調補正処理は面積階調補正手段としての制御手段１５によって実行される。
図９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領域の階調を意味している。この地肌領域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出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、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。

以上のように、本実施形態では、濃度センサ３７による第一から第三の階調パターンの検知結果に基づいてγ補正テーブルを作成するので、γ補正テーブルを作成するための算出値に関し、主走査方向の濃度ムラの影響と主走査方向に配置された個々のセンサの濃度検知のばらつきの両方を排除することができ、ユーザーが要求する濃度や階調を正しく再現させることができる。
すなわち、第一の階調パターンと第二の階調パターンは濃淡の向きが互いに逆であり、均一濃度の第三の階調パターン濃度情報を用いて濃度データを補正するので、高精度に主走査方向の濃度ムラの影響と主走査方向に配置された個々のセンサの濃度検知のばらつきの両方を排除することができる。

上記実施形態では、第一から第三の階調パターンを主走査方向に亘って連続する長さとしたが、図１０に示すように、第一から第三の階調パターンの組を、主走査方向に間隔をおいて、中間転写ベルト３１の画像形成幅３１Ｗ内に複数組形成し、それぞれの組の濃度読み取り結果の平均値を検知結果としてγ補正テーブルを作成するようにしてもよい（第２の実施形態）。
補正テーブルが主走査方向の特定位置の濃度特性に依存しないため、装置の持つ個体ばらつきに影響を受けることなく、ユーザーが要求する濃度や階調を正しく再現させることができる。

図１１に示すように、各色について第一から第三の階調パターンを、連続する画像領域外に形成するようにしてもよい（第３の実施形態）。
すなわち、連続印刷中の記録紙Ｐ１と次の記録紙Ｐ２との間で各色についての第一から第三の階調パターンを形成している。これにより、印刷速度を落とさずに適切な濃度及び階調の画像を提供することができる。
ここでは、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色を同一画像間に形成したが、画像間が狭い場合は異なる画像間に形成してもよい。また文字モードや写真モードなど複数のモードがある場合も複数ページ間にまたがってもよい。

図１２は文字モード、写真モードそれぞれのγ補正テーブルを作成する例（第４の実施形態）である。
主走査方向には同一の位置であって中間転写ベルト３１の移動方向には異なる位置に、第一から第三の階調パターンの組を異なる階調パターンで、写真画像補正用階調パターンと文字画像補正用階調パターンとをそれぞれ独立して形成する。
文字モードの階調パターンの組の検知結果に基づいて文字画像用γ補正テーブルを作成し、写真モードの階調パターンの組の検知結果に基づいて写真画像用γ補正テーブルを作成する。これにより、印刷モードによらず適切な濃度及び階調の画像を提供することができる。

図１３は黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色それぞれのγ補正テーブルを算出する例（第５の実施形態）である。
すなわち、第一から第三の階調パターンの組を、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色についてそれぞれ独立して中間転写ベルト３１の移動方向に位置を異ならせて形成し、濃度センサ３７は、４色のそれぞれに対して濃度を検知可能に配置されている。このようにすれば、特にカラーの画像形成装置では濃度や階調の安定性に加え、色再現性を向上させることができる。
４色それぞれ文字モード、写真モードを算出する場合は、４×２の８種類のパターン群が形成される。

上記各実施形態では中間転写ベルト３１上で階調パターンを濃度センサ３７により検知する構成としたが、第一から第三の階調パターンが転写された記録媒体上でこれらの階調パターンを検知する第二の濃度検知手段を設け、いずれか、またはそれぞれの濃度検知手段の検知結果に基づいてγ補正テーブルを作成するようにしてもよい。
このようにすれば、用紙の種類などによらず正確に面積階調を補正し、温度や湿度の変化、部品の経年劣化によらず階調を安定して保つことができる。
この場合、像担持体（中間転写ベルト）上に階調パターンを形成する頻度を、記録媒体上に階調パターンを形成する頻度より多くすれば、記録紙の出力を最小限に抑えながら適切な濃度及び階調の画像を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ 画像形成手段、階調パターン形成手段としてのプロセスカートリッジ
３１ 像担持体としての中間転写ベルト
３７ 濃度検知手段としての濃度センサ

特許第５３２２６２８号公報 特開２０１５−１８１７０号公報 特開２０１３−２１８２８４号公報 特開２０１４−２４０９５０号公報 特開２０１１−１０９３９４号公報

Claims (8)

1. 像担持体と、
   前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体上に形成した面積階調画像をγ補正テーブルにより適正な濃度や階調となるように補正する面積階調補正手段と、
   前記γ補正テーブルを作成するためのデータを取得するための階調パターンを前記像担持体上に形成する階調パターン形成手段と、
   前記階調パターンの濃度を検知する濃度検知手段と、
   を有し、
   前記階調パターン形成手段は、前記像担持体の移動方向と直交する主走査方向に向かって濃淡が異なり、且つ、濃淡の向きが互いに逆となる第一の階調パターンと第二の階調パターンとを前記像担持体上に形成するとともに、前記主走査方向に濃淡差のない第三の階調パターンを形成し、
   前記濃度検知手段は、第一から第三の全ての階調パターンを読み取り可能に前記主走査方向にライン状に配置され、
   前記濃度検知手段による第一から第三の階調パターンの検知結果に基づいて前記γ補正テーブルを作成する画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   第一から第三の階調パターンの組を、前記主走査方向に間隔をおいて複数組形成し、それぞれの組の濃度読み取り結果の平均値を前記検知結果とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   第一から第三の階調パターンを、連続する画像領域外に形成する画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記主走査方向には同一の位置であって前記移動方向には異なる位置に、第一から第三の階調パターンの組を異なる階調パターンで、写真画像補正用階調パターンと文字画像補正用階調パターンとをそれぞれ独立して形成し、それぞれの組の検知結果に基づいて写真画像用γ補正テーブルと文字画像用γ補正テーブルとを作成する画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   第一から第三の階調パターンの組を、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色についてそれぞれ独立して前記移動方向に位置を異ならせて形成し、前記濃度検知手段は、前記４色のそれぞれに対して濃度を検知可能である画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記濃度検知手段の前記主走査方向における解像度は、前記階調パターンの階調数より多い画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記濃度検知手段の他に、第一から第三の階調パターンが転写された記録媒体上でこれらの階調パターンを検知する第二の濃度検知手段を有し、いずれかの濃度検知手段の検知結果に基づいて前記γ補正テーブルを作成する画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体上に前記階調パターンを形成する頻度は、前記記録媒体上に前記階調パターンを形成する頻度より多い画像形成装置。

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