JP2017198913A

JP2017198913A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法

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Publication number: JP2017198913A
Application number: JP2016091212A
Authority: JP
Inventors: 太一竹村; Taichi Takemura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-02
Also published as: US20170315486A1; US9897956B2

Abstract

【課題】濃度補正のための画像パターンの形成に必要なトナー量を抑えながら、正しく階調特性を補正する。
【解決手段】第１画像と第２画像と第３画像とを連続して形成する場合、第１測定用画像データを第１変換条件に基づいて変換させ、変換された第１測定用画像データに基づいて像担持体上の第１画像と第２画像との間の領域に第１測定用画像を形成させ、第１測定用画像を測定させ、第１測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成し、さらに、第２測定用画像データを第２変換条件に基づいて変換させ、前記変換された第２測定用画像データに基づいて像担持体上の前記第２画像と前記第３画像との間の領域に第２測定用画像を形成させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成装置の制御方法に関するものである。

画像形成装置は、装置が設置される環境の変動や装置内の環境の変動に起因する短期的な変動及び感光体や現像剤の経時変化（経時劣化）に起因する長期的な変動等の影響で、出力画像の濃度や濃度階調性が所望の濃度や階調性と異なる場合が生じる。そこで、画像形成装置では、出力画像の濃度や階調性を所望の濃度や階調性に合わせるためにそれらの様々な変動を考慮して随時画像形成条件を補正する必要がある。

このように、濃度や色味の変化を適切に補正する処理は、一般にキャリブレーションと称されており、例えば濃度が一様なパターン画像を用紙や感光体或いは中間転写体などにいくつか形成し、形成したパターンの濃度を測定してその目標値と比較し、その比較結果に基づいて画像を形成するための各種条件を適宜調整する。

従来は、前記した出力画像の濃度や階調性を安定化させるために、例えば特許文献１のように、階調パターン等の特定パターンを用紙に形成し、画像読取部で読み取った階調パターン情報をγ補正等の画像形成条件にフィードバックさせることにより、画像品質の安定性を向上させている。

また、１つの画像形成ジョブにおいて色再現性を一定のレベルに維持するために、そのジョブの途中にキャリブレーションを行うことが提案されている。例えば特許文献２においては、画像形成ジョブ中にパターン画像を形成し、このパターン画像の濃度に基づいて、出力画像信号のレベルを調整するためのルックアップテーブルを更新することが提案されている。

このような従来例においては、任意のタイミングや、定期的あるいは定量的なタイミングでキャリブレーションが行われるが、キャリブレーション動作が入り、画像形成条件を変更した直後の画像は、直前の画像との濃度や色味の変化が必然的に大きくなってしまう。

この急激な濃度・色味の変化を抑えるために、特許文献３ではキャリブレーション測定結果によって選択されたルックアップテーブルの特性が現在のルックアップテーブルのものと比較して大幅に相違する場合は、両者の中間の特性を有するルックアップテーブルを介して、濃度特性を徐々に変更してゆく方法が提案されている。

また、特許文献４における提案では、画像形成ジョブの開始時の画像の濃度または色彩値をジョブ中目標値として記憶し、画像形成ジョブ中はこのジョブ中目標値を目指してキャリブレーションを行うので、予め固定された目標値を目指してジョブ中キャリブレーションを行う場合と比較して、ジョブ中における画像の濃度又は色味の変動を適切な範囲内に抑えることができる。

一方、近年においては、環境対応、低コスト化への要求が高まり、トナー消費量を低減する技術が非常に重要となってきた。前記したようなキャリブレーション技術は、キャリブレーションパターンにトナーを使用するため、消費トナーをできるだけ少なくして、同時に高精度なキャリブレーションを行う技術が求められている。

特開2000-238341号公報特開平10-224653号公報特開平8-98043号公報特開2005-103850号公報

しかしながら、従来までの色味・濃度階調性安定化制御のためのキャリブレーション手法では、以下のような問題が発生する。

すなわち、キャリブレーション前後の急激な色味・濃度変化を防止するために従来提案されている手法は、稼働中のエンジンの階調特性を把握するために必要な予め決められた複数の階調パターンデータを取得し、該測定値を基にルックアップテーブルを作成してから画像形成条件へフィードバックを行うため、フィードバックを行うまでに使用するトナー量が多くなるという問題が発生してしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、濃度補正のための画像パターンの形成に必要なトナー量を抑えながら、正しく階調特性を補正できる仕組みを提供することである。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は以下に示す構成を備える。
画像データを変換条件に基づいて変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の前記画像をシートに転写する転写手段と、前記像担持体上の測定用画像を測定する測定手段と、前記変換手段に、測定用画像データを前記変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された測定用画像データに基づいて測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記測定用画像を測定させ、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記変換条件を生成する生成手段と、を有し、前記画像形成手段が第１画像と第２画像と第３画像とを連続して形成する場合、前記生成手段は、前記変換手段に、第１測定用画像データを第１変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された第１測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第１画像と前記第２画像との間の領域に第１測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成し、前記変換手段に、前記第１測定用画像データと異なる第２測定用画像データを前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された第２測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第２画像と前記第３画像との間の領域に第２測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成させることを特徴とする。

本発明によれば、濃度補正のための画像パターンの形成に必要なトナー量を抑えながら、正しく階調特性を補正できる。

画像形成装置の構成を説明する図である。画像形成部の制御系のブロック図である。図２に示した制御部の構成を示すブロック図である画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の動作を説明するための特性図である。画像形成装置の濃度パッチの検出処理を説明する図である。画像濃度補正用パターンの画像形成位置の一例を示す図である。

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本実施形態では電子写真方式のレーザビームプリンタを用いて上記課題の解決方法を説明する。説明は電子写真方式で行うが、制御の特徴的な点、特に請求項で記載した事項は、インクジェットプリンタや昇華型プリンタなどでも同じ課題がありかつ以下で述べる方法を用いて課題を解決することができる。よって各画像形成装置においても上記請求項は特許の請求の範囲内と主張する。

＜システム構成の説明＞
〔第１実施形態〕
＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態を示す画像形成装置の構成を説明する図である。本例は、画像形成装置100は、中間転写ベルト6に沿ってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像形成部PY、PM、PC、PKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタの例である。

図１において、画像形成部PYでは、感光ドラム1Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト6に一次転写される。画像形成部PMでは、感光ドラム1Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト6のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部PC、PKでは、それぞれ感光ドラム1C、1Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト6に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト6に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ2へ搬送されて記録材Pへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、搬送ベルト10により定着装置11へ搬送され、定着装置11で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。
中間転写ベルト6は、テンションローラ61、駆動ローラ62、及び対向ローラ63に掛け渡して支持され、駆動ローラ62に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ2方向に回転する。

記録材カセット65から引き出された記録材Pは、分離ローラ66で1枚ずつに分離して、レジストローラ67へ送り出される。レジストローラ67は、停止状態で記録材Pを受け入れて待機させ、中間転写ベルト6のトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを二次転写部Ｔ2へ送り込む。

二次転写ローラ64は、対向ローラ63に支持された中間転写ベルト6に当接して二次転写部Ｔ2を形成する。二次転写ローラ64に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト6に担持されたトナー像が記録材Pへ二次転写される。

画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一に構成される。以下では、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に付した添え字Y、M、C、Ｋは省略して、総括的に説明する。
図１に示すように、画像形成部は、感光ドラム1の周囲に、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ7、クリーニング装置8を配置している。

感光ドラム1は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ1方向に回転する。感光ドラム1は、近赤外光（960nm）の反射率が約40％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体などであっても構わない。

帯電装置2は、スコロトロン帯電器を用いており、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム1に照射して、感光ドラム1の表面を一様な負極性の電位に帯電する。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。帯電装置2のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。帯電装置2のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。ワイヤに印加される電圧にも依存するが、感光ドラム1は、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。

露光装置3は、レーザビームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム1の表面に画像の静電像を書き込む。電位検出手段の一例である電位センサ5は、露光装置3が感光ドラム1に形成した静電像の電位を検出可能である。現像装置4は、感光ドラム1の静電像にトナーを付着させてトナー像に現像する。

一次転写ローラ7は、中間転写ベルト6の内側面を押圧して、感光ドラム1と中間転写ベルト6との間に一次転写部Ｔ1（図２参照）を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ7に印加されることによって、感光ドラム1に担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ1を通過する中間転写ベルト6へ一次転写される。
クリーニング装置8は、感光ドラム1にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト6への転写を逃れて感光ドラム1に残った転写残トナーを回収する。

ベルトクリーニング装置68は、中間転写ベルト6にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Pへの転写を逃れて二次転写部Ｔ2を通過して中間転写ベルト6に残った転写残トナーを回収する。

画像形成装置100には、操作部20が設けられている。操作部20は、表示器218を有している。操作部20は、画像読取部ＡのＣＰＵ214及び画像形成装置100の制御部110に接続されている。使用者が、操作部20を通じて画像の種類や枚数等の諸条件を入力することができる。プリンタ部Ｂは、それに応じて画像形成を行う。なお、画像読取部ＡのＣＰＵ214は、ＲＯＭ216に記憶された制御プログラムをＲＡＭ214にロードして読取処理を制御する。108はリーダ画像処理部で、光源103から原稿に照射される光の反射光をレンズ104を介してイメージセンサ105からの濃度信号を処理する。107は操作部で、読取ボタン106を備える。自動原稿搬送装置Ｇは、原稿押圧板102と一体に形成されている。

＜露光装置＞
図２は、図１に示した画像形成部の制御系のブロック図である。なお、図１と同一のものには、同一の符号を付している。
図２において、画像形成装置100は、画像形成動作を統括的に制御する制御部110を有する。制御部110は、ＣＰＵ111とＲＡＭ112とＲＯＭ113とを有する。

露光装置3は、回転ミラーを有するレーザスキャナを用いた。露光装置3は、レーザ出力信号に対して所望の画像濃度レベルが得られるように、レーザ光量制御回路190が露光出力を決定する。また、γ補正回路209の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を介して生成された駆動信号に従ってパルス幅変調回路191により決めたパルス幅で二値のレーザ光が出力される。なお、本実施形態では、画像形成される用紙（シート）と用紙との間で形成される特定の濃度画像を１つ形成して、これを濃度検出センサ（後述する）で検出して、ドラムのγ特性に合わせて拡張補正テーブルを逐次補正する構成を採用している。

また、本実施形態では、予め求められたレーザ出力信号と画像濃度レベルとの関係から、所望の画像濃度が形成できるレーザ出力信号が、階調補正テーブル（ＬＵＴ）としてγ補正回路209に記憶され、この階調補正テーブルに則ってレーザ出力信号が決定される。
受信したジョブから生成される画像あるいは読み取れた画像に対応する入力画像信号は、プリンタ制御部109に送られる。そして、露光装置3で、ＰＷＭ（パルス幅変調）を用いた二値の面積階調により濃度階調を有する画像記録が行われる。

つまり、プリンタ制御部109のパルス幅変調回路191は、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。高濃度の画素信号に対しては、より幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素画像信号に対しては、より幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素画像信号に対しては、中間幅の駆動パルスを各々形成する。

パルス幅変調回路191から出力された二値のレーザ駆動パルスは、露光装置3の半導体レーザに供給され、半導体レーザを、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザは、高濃度画素に対しては、より長い時間駆動され、低濃度画素に対しては、より短い時間駆動されることになる。

このため、感光ドラム1に形成される静電像のドットサイズ（面積）が、画素の濃度に対応して異なるように形成される。露光装置3は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲を露光し、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲を露光する。

＜画像濃度センサ＞
紙間で形成される特定濃度の画像を読み取る画像濃度センサは、本実施形態中では感光ドラムに対向させて配置する構成について説明するが、中間転写ベルト上等適宜配置することが可能である。
また、感光ドラムや中間転写ベルト上等に配置した画像濃度センサは、未定着のトナーの画像濃度を測定するセンサである。しかしながら、定着後のパターン画像を測定する画像濃度センサを定着装置下流側に配置することも可能（定着後カラーセンサ122（図１参照）で、本実施形態で説明する画像濃度センサに限定されるものではない。

現像装置4の下流側で感光ドラム1に対向させて、パターン画像Ｑの画像濃度を検出するための画像濃度センサ12が配置されている。画像濃度センサ12は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部12aと、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部12bとを有し、受光部12bが感光ドラム1からの正反射光のみを検出するよう構成されている。

画像濃度センサ12は、画像間のパターン画像Ｑが画像濃度センサ12の下を通過するタイミングを見計らって、発光部12aが点灯した発光光が感光ドラム1に照射され、その際、感光ドラム1から反射される反射光量を測定する。この測定結果に係る濃度信号は、デジタル信号に変換されＣＰＵ111に入力された後、ＲＡＭ112に記憶される。その後、ＲＡＭ112に記憶された濃度信号は、後述する階調補正処理で読み出されてＬＵＴの補正処理に用いられる

図３は、図２に示した制御部110の構成を示すブロック図である。
図３において、画像濃度センサ12に入力される感光ドラム1からの反射光（近赤外光）は0〜5［V］のアナログ電気信号に変換される。そして、このアナログ電気信号は、制御部110に設けられたＡ/Ｄ変換回路114により、8ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部110に設けられる濃度変換回路115によって濃度情報に変換される。なお、濃度変換回路115は、濃度変換で参照する色専用のテーブル115aを備える。

図４に示すように、感光ドラム1上に形成したパターン画像Ｑ（後述する５つのパターン画像を含む）の画像濃度を面積階調により段階的に変えた時、形成されたパターン画像の濃度に応じて画像濃度センサ12の出力が変化する。ここでは、トナーが感光ドラム1に付着していない状態の画像濃度センサ12の出力が5[V]であって、255レベルに読み込まれる。

感光ドラム1に形成される画素におけるトナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従い、画像濃度センサ12の出力が5[V]よりも小さくなる。このような画像濃度センサ12の特性に基づき、画像濃度センサ12の出力から各色の濃度信号に変換する各色専用のテーブル115ａを予め用意してある。色専用のテーブル115ａは、濃度変換回路115の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路115は、各色とも、精度よくパターン画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路115は、濃度情報をＣＰＵ111へと出力する。

＜画像濃度補正パターン＞
以下、キャリブレーション機能で作成された階調補正を行うテーブルの初期値を補正する濃度画像の形成と、通常の画像形成と並行して行いながら、階調特性を少しずつ継続的に補正する。これにより、連続的に画像形成しても階調特性の変動が少ない画像形成する処理を詳述する。
図４に示すように、制御部110は、連続画像形成中のある出力画像と次の出力画像との間（紙間）に画像濃度補正用のパターンを色毎に１つ形成する。以下では、例えばシアン色における画像濃度補正について説明するが、その他の色についても同様の処理を行う。なお、図４に示す特性図において、縦軸は画像濃度を示し、横軸は画像濃度センサの出力を示す。
本実施形態では連続画像形成中における紙間部分に、後述する階調補正のルックアップテーブル（ＬＵＴ）作成時に必要な複数個のパターンを紙間ごとに分割して作成する。
制御部110は、露光装置3を制御してパターン画像の静電像である「パターン静電像」を感光ドラム1に書き込み、現像装置4により現像してパターン画像を形成する。
制御部110は後に示す画像濃度制御を実行して、画像濃度センサ12によるパターン画像の検知結果に基づいて、パターン画像の画像濃度が基準濃度に収束するように制御が実行される。

図２において、プリンタ制御部109には、予め定められた画像濃度に対応した信号レベルのパターン画像信号を発生するパターン画像信号発生回路（パターンジェネレータ）192が設けられている。パターンジェネレータ192からのパターン画像信号を、パルス幅変調回路191に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、露光装置3の半導体レーザに供給し、半導体レーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム1を走査露光する。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパターン静電像が、感光ドラム1に形成される。このパターン静電像は、現像装置4により現像される。なお、予め定められた濃度は、濃度が低位から高位に向かって30h、60h、90h、C0h、FFhの５つに対応づけられている。なお、濃度が高位から低位に向かってFFh、C0h、90h、60h、30hの５つに対応づけられる構成としてもよい。
なお、本実施形態では、各感光体ドラム上に画像濃度センサ12を配置していので、各感光体ドラム上に紙間で調整用の画像パッチ（測定用画像）を形成し、その測定結果から後述するＬＵＴを生成する。具体的には、イエローの複数の測定用画像の測定結果に基づいてイエローのＬＵＴが生成され、マゼンタの複数の測定用画像の測定結果に基づいてマゼンタのＬＵＴが生成され、シアン、ブラックも同様にＬＵＴが生成する。
なお、中間転写体に画像パッチ（測定用画像）を形成する場合には、例えば以下のような順番となるように測定用画像を形成する。Y30h→M30h→C30h→K30h→Y90h→M90h→C90h→K90h→YFFh→MFFh→CFFh→KFFh→Y60h→M60h→C60h→K60h→YC0h→MC0h→CC0h→KC0h→となり、Y30hへ戻って繰り返す。

＜画像濃度制御〜階調補正方法〜＞
まず、本実施形態で説明する画像濃度制御を行うために必要な濃度ターゲット取得方法について説明する。
図５は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。本例は、濃度ターゲットする処理例であって、定期的に行われる。また、各ステップは、ＣＰＵ110が記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
まず、ユーザ任意で自動階調補正が実行されると、ＣＰＵ110は、プリンタ部Ｂにおいて、各色64階調の画像パターンを形成し、紙上へ出力する（S11)。なお、階調数についてはこれに限定されるものではない。画像出力されたシートはユーザにてリーダ部Ａにセットされて読み取られることで、画像パターンの濃度が自動的に検出される（S12)。

そして、リーダ画像処理部１０８で読み取られた画像パターンから得られる濃度から、補間処理とスムージング処理を行い、全濃度領域のエンジンγ特性を得る。次に、ＣＰＵ111は、リーダ部Ｂからエンジンγ特性を取得し、得られたエンジンγ特性と予め設定されている階調ターゲットを用いて、入力画像信号に対する補正テーブル、階調補正テーブルを作成する（S13)。
本実施形態では、図６の特性図に示すように、エンジンγ特性は、入力信号と出力信号とから確定され、階調ターゲットに対して一致するように逆変換処理を行い作成する。
この作業が終了すると、階調ターゲットに対して紙上の濃度が全濃度領域で合うようになる。
次に、ＣＰＵ111は、上記条件で複数トナー画像パターン（図７に示す画像パターン（測定用画像データ））を形成し（S14)、像担持体上で濃度検出センサ12を用いて濃度を検出する（S15)。これにより、検出した濃度値が像担持体上における入力信号に対するターゲット濃度になる。濃度検出センサ12は、検出した濃度情報をＣＰＵ110へ送信し（S16)、当該濃度情報をＲＯＭ113に保存して（S17)、本処理を終了する。なお、ここでＲＯＭ113は、電気的に書込可能なメモリデバイスで構成される。

上記S14以降の処理を実行すると、S13で階調補正テーブルが作成された後に、各色5階調（30h、60h、90h、C0h、FFh）の画像パターンが形成され、濃度検出センサ12を用いて濃度値を検出する。そして、その結果である濃度ターゲット（画像パターンに対する濃度ターゲットD_tgt1〜5との関係を示す図7)がＲＯＭ113に保存する。
なお、本実施形態では、順次紙間に濃度補正用の画像パターンを形成しますが、画像形成する用紙枚数が少ない場合、ＬＵＴ補正処理が全て完了しない場合があります。
そこで、ＣＰＵ111は「どのパッチの検出まで完了しているか」をＲＡＭ112に記憶させておく。そして、次のコピー／プリントが実行された場合には、ＲＡＭ112に記憶された画像パターンの次の画像パターンからＬＵＴ補正処理を再開するように制御する。例えば、Yステーションの例を示すと、Y30h→…→Y90h→YC0h→…と画像パターンを形成し場合、Y90hでジョブが終われば、次のジョブが開始された場合には最初の紙間にYステーションのC0hの画像パターンを形成するように制御する。
また、色別の画像パターンの形成順序については、ＹＭＣＫとするが、順序については特に限定はない。
図７は、本実施形態を示す画像形成装置の動作を説明する特性図である。なお、縦軸は濃度を示し、横軸は入力信号（30h、60h、90h、C0h、FFh）を示す。
なお、作成する階調パターンや階調数は、例えば図６に示すエンジンのγ特性により濃度変化が大きい中間調領域を重点的に補正するために中間調部分のパターン数を増やしてもよい。また、高濃度側を安定的に出力するために高濃度領域のパターン数を増やしたり、ハイライト側の階調性を重要視するために低濃度領域のパターン数を増やしたりしてもよい。さらに、適宜必要に応じて階調パターンや階調数を変更可能で、上記に限定されるものではない。

[画像濃度調整フロー]
次に、本実施形態における濃度補正フローについて説明する。
本実施形態においては、画像濃度調整を行う調整時間をなくすために、出力画像と出力画像の間の紙間にパターンを１つ作成して、作成したパターン画像を濃度検出センサ１２にて検知する。そして、その検知結果に基づいて階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成する方法について図８を用いて説明する。

図８は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。なお、各ステップは、ＣＰＵ111が記憶されたＲＯＭ113に記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
まず、ジョブがスタートすると、それぞれの画像の紙間部分に濃度調整用のパターンを作成していく。調整用の画像パターンは、図７に示すように30h、60h、90h、C0h、FFhの5階調あり、濃度の薄い側からそれぞれ1番目から5番目とする。なお、順番についてはどのように設定してもよいが、階調が抜けることでＬＵＴの精度が落ちるので、薄い側もしくは濃い側から順番に作成する方がより好ましい。

本実施形態では30hの画像パターンから順次60h、90h、C0h、FFhの画像パターンを各紙間で作成していく。ジョブがスタートすると、ＣＰＵ111は、初めの通常画像と次の通常画像との間の紙間部分に、Ｎ＝1番目のパターンとして30hの画像濃度調整用のパターンを作成する（S101)。その画像パターンの画像濃度を画像濃度センサ12により検知する（S102)。ＣＰＵ111は、検知された濃度と、予め決められているターゲット濃度（図７参照）とから、階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成し、画像形成時のＬＵＴ補正処理を行う（S103)。変換条件に対応づけられる階調補正テーブルの作成方法の詳細は後述する。
次に、ＣＰＵ111は、作成したパターンがパラメータＮ＝5番目かどうかの判断をし、この場合、パラメータＮ＝1であるので、ＣＰＵ111は、S104でパラメータＮの値を＋１インクリメントして、S101へ戻る。
そして、次の通常画像とその次の通常画像の間の紙間部分に、Ｎ＝1＋1＝2番目の画像濃度調整用の60hのパターンを作成する。順次Ｎ＝Ｎ＋1番目の画像濃度調整用のパターンを紙間部分に作成し、Ｎ＝5番目の画像濃度調整用のパターンを作成すると、ＣＰＵ111は、次の紙間部分ではＮ＝1番目の画像濃度調整用のパターン形成を行う（S105)。

本実施形態においては、紙間部分に１パターンずつ作成し、ＬＵＴを更新していく方法について説明した。しかし、用いるパターン数が多い場合には、例えば２パターンずつ作成する等、画像濃度調整を行うパターン数を分割して形成、濃度検知、ＬＵＴ反映を行う方法を用いれば、上記個数を限定するものではない。

[ＬＵＴ作成方法]
次に、本実施形態において、濃度検出センサ12が検知した検知濃度をＬＵＴに反映していく方法について説明する。
まず、ユーザ任意で行った自動階調補正時に予め設定されている階調ターゲット（以後階調ＬＵＴという）になるように、エンジンγ特性（図６参照）に合わせて階調補正テーブル（以後「初期補正ＬＵＴ」という。）が作成され、その後上述した各色５階調の濃度ターゲット値を取得する。自動階調補正後は、入力画像データにこの初期補正ＬＵＴをかけてエンジンに入力し、エンジンγ特性が合わさって出力されることによって、狙いの階調ＬＵＴになるように出力される。
その後、画像濃度調整用のパターンを作成して、作成したパターン画像を濃度検出センサ１２にて検知し、その検知結果に基づいて補正テーブル（以後「逐次補正ＬＵＴ」という。）を順次作成していくが、自動階調補正直後は初期補正ＬＵＴと逐次補正ＬＵＴは同じものになる。

〔初めの合成補正ＬＵＴ作成処理〕
図９は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。なお、各ステップは、ＣＰＵ110が記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
以下、図９〜図１２を用いて、ＣＰＵ111による初めの合成補正ＬＵＴ作成方法について説明する。
ＣＰＵ111は、自動階調補正後において、初めの出力画像、及び第1の紙間部分に作成する30hパターンを自動階調補正時に得られた図１０に示すような初期補正ＬＵＴにかけて作成する（S201、S202)。次に、紙間で作成された画像パターン（30hパターン）を濃度検出センサ１２にて検知し、ＣＰＵ111は、検知結果を30hの検出濃度としてプロット（ＲＡＭ112上に記憶）する（S203)。
この時、ＣＰＵ111は、図１１に示す○印のように初期ターゲット濃度値の30h部分に新たにプロットする。ここで、プロットするとは、図１１に示す濃度対入力信号を示す直交座標系で濃度値を確定することである。したがって、そのプロットした値はＣＰＵ111がＲＡＭ上でデータとして管理される。
その他の画像パターン60h、90h、C0h、FFhについては、初期補正ＬＵＴ作成直後の濃度ターゲット値を用いる。そして、ＣＰＵ111は、この新たにプロットした30hの実測濃度値と、初期に計測した濃度値60h、90h、C0h、FFhの５点の濃度データ（濃度カーブ1)を用いて、図１１に示す長二点鎖線のような曲線で示す濃度特性データ（濃度カーブ2)を作成する（S204)。なお、本実施形態では、濃度特性データの作成方法は、5点を結ぶような近似式を用いる等、一般的に使用される近似方法で構わない。

次に、ＣＰＵ111は、S204において作成された現時点での濃度特性データで初期濃度特性データを補正するために逆変換を行い、図１２に示す破線で示すような逐次補正ＬＵＴを作成する（S205)。
最後に、ＣＰＵ111は、逐次補正ＬＵＴと、初期補正ＬＵＴを掛け合わせた図１２の実線に示すような合成補正ＬＵＴを作成してＲＡＭ112に記憶させ（S206)、出力画像に反映させて画像出力を行う。この合成補正ＬＵＴを反映させた後は、出力画像、及び次の紙間部分での画像濃度補正用階調パターンは、この合成補正ＬＵＴを掛け合わされた状態で画像出力される。

図１３は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。なお、各ステップは、ＣＰＵ110が記憶された制御プログラムを実行することで実現される。以下、ＣＰＵ111が実行する処理、具体的には、合成補正ＬＵＴを作成し、合成補正ＬＵＴが反映された、次の画像出力処理について、図１３〜図１６を用いて説明する。
まず、ＣＰＵ111は、図１２に示した合成補正ＬＵＴがＲＡＭ112上に作成されて合成補正ＬＵＴが反映された後の出力画像、及びその次の紙間部分に作成する60hパターンを、図１４に示すような前回の濃度補正時に得られた合成補正ＬＵＴをかけて作成する（S301、S302)。次に、ＣＰＵ111は、この作成されたパターンを濃度検出センサ12にて検知し、検知結果を60hの検出濃度としてプロット（ＲＡＭ112に記憶させる）する（S303)。これにより、図１５に示す○印のように初期ターゲット濃度値の60h部分に新たにプロットされたことと同意となる。その他の30h、90h、C0h、FFhについては、初期補正ＬＵＴ作成直後の濃度ターゲット値を用いる。ここで、合成補正ＬＵＴ作成直後においても、濃度カーブ作成時は初期補正ＬＵＴ作成直後の濃度ターゲット値を用いることとする。
これは、合成補正ＬＵＴ作成には、前述したように、この場合すでに30hの実測値がプロットされた後になるが、合成補正ＬＵＴは検知された濃度のずれ分を初期のターゲット濃度カーブに合うようにＬＵＴを作成するものである。
したがって、合成補正ＬＵＴを介して画像出力を行うことは、濃度がずれた状態で検知された後の合成補正ＬＵＴを介することによって、初期のターゲット濃度カーブ１に合うようにエンジンの濃度特性が補正されていることを意味する。

次に、ＣＰＵ111は、この新たにプロットした60h実測濃度値と、初期に計測した濃度値30h、90h、C0h、FFhの５点を用いて、図１５に示す長二点鎖線のような濃度カーブ２を作成する（S304)。この濃度カーブ２の作成方法は、5点を結ぶような近似式を用いる等、一般的に使用される近似方法で構わない。

次に、ＣＰＵ111は、S304において作成された現時点での濃度カーブ２を初期濃度カーブ１に補正するために補正するために逆変換を行い、図１５に示す破線で示すような逐次補正ＬＵＴを作成する（S305)。

最後に、ＣＰＵ111は、新たに作成された逐次補正ＬＵＴと、前回算出された合成補正ＬＵＴを掛け合わせた図１６の実線に示すような新たな合成補正ＬＵＴをＲＡＭ１１２上に作成し（S306)、出力画像に反映させて出力する。
上記説明したような逐次補正ＬＵＴ及び合成補正ＬＵＴをそれぞれの階調パターン検出に合わせて逐次作成していく。このフローを各紙間で逐次行うことで、安定した画像出力を行うことができる。
なお、合成補正ＬＵＴの反映は画像形成装置のスピードやコントローラの処理速度等に影響されるので、紙間パターン作成直後の出力画像に限定するものではない。

[効果検証]
次に、本実施形態において説明した構成での効果について説明する。また、比較例１として紙間ごとに全階調パターンを作成して濃度検知してＬＵＴを作成する場合と、比較例２として紙間で１パターンずつ作成して、全階調パターン濃度を検知してからＬＵＴを作成する方法についての比較を行う。

まず、トナーとして入力信号値が255の時に、トナー量が0.5[mg/cm²]で濃度が1.6となるものを用いた。また、各パターンの大きさを15mm四方（2.25[cm²])となるようにパターン画像形成を行った。また、濃度精度検証方法として、出力画像自体に40h、80h、D0hの画像を形成し、ＬＵＴ更新前後の出力画像濃度を測定した。

図１７にパターン作成回数とトナー消費量との関係を示す。
図１７において、本実施形態で説明した構成においては、補正ＬＵＴを作成するための濃度カーブ算出時に必要な５階調パターンを、１パターンずつ紙間に分割して作成し補正を行う構成を用いている。従って、画像濃度補正に使用するトナー量が低く抑えられていることが分かる。また、比較例２についても、紙間で１パターンずつ作成する方式であるため、トナー消費量が低く抑えられている。

一方、比較例１では、濃度カーブ算出時に必要な５階調パターンを、全て1つの紙間に打つ構成である。従って、本実施形態及び比較例２と比較して、５倍のトナー量が画像濃度補正に必要になる。なお、全ての階調パターンを打つには、相当の紙間長が必要になり、高速機等の場合においては、生産性が落ちてしまう。

次に、パターン作成回数とＬＵＴ更新前後の濃度変化量について、本実施を用いた場合と比較例２を用いた場合について、図１８を用いて説明する。
図１８は、濃度検証方法として本実施形態のような方法を用いてＬＵＴを更新した場合の、ＬＵＴ更新毎の検証用パターンの濃度変化である。また、比較例２としては、ＬＵＴが更新された場合、図１８中のＬＵＴ更新回数０回における濃度値から、ＬＵＴ更新回数５回における濃度値へと変化する。これは、紙間に分割して画像補正用のパターンを作成し濃度検知するが、それぞれのパターン出力値を逐一更新せず、５階調全てそろってから更新するからである。
ここで、表１にそれぞれの更新回数とその前後における濃度差分を示す。

表１からわかるように、本実施形態のＬＵＴ更新方法を用いる場合、5回のＬＵＴ更新中、D0hパターンの最大で0.38、3種類パッチ全平均で0.017程度の濃度変化しか起きていないことが分かる。
一方、５階調全てそろってからＬＵＴを更新する構成の場合、D0hパターンで0.88、３種類パッチ平均で、0.074程度の濃度変化がＬＵＴ更新前後で起きていることが分かる。

本実施形態の構成を用いることによって、色味・濃度階調性安定化制御のためのキャリブレーションを行った前後において、出力画像の急激な色味・濃度変動を適切に防止し、同時にキャリブレーションに必要となるトナー量を抑制することが可能になる。

〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、画像濃度調整用のパターンを通常の出力画像と出力画像の紙間部分に作成し、未定着の状態で画像濃度センサ12により検知し、濃度ターゲットからのずれを補正する補正ＬＵＴを作成する方法について説明した。

第２実施形態においては、画像濃度調整用のパターンを出力画像の余白部分や、あるいはトンボ域外に作成し、定着後の画像濃度を定着後カラーセンサ122により検知し、濃度ターゲットからのずれを補正する補正ＬＵＴを作成する方法について説明する。
なお、本実施形態における画像形成装置、露光装置の構成、画像濃度制御の階調補正方法は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

＜画像濃度センサ＞
図１９は、本実施形態を示す画像形成装置の定着後カラーセンサ122の構成を示す図である。
図１９において、定着後カラーセンサ122としては、例えば発光素子として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の発光スペクトルが異なる３種以上の光源を用いてもよい。さらに、又は発光素子は白色（Ｗ）を発光する光源を用いて、受光素子上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の分光透過率が異なる３種以上のフィルタを形成したもので構成する。そして、ＲＧＢ出力等の異なる３種以上の出力が得られるセンサや、パターン画像にＬＥＤを照射し、反射した光を回折格子により波長ごとに分光し、分光反射率として信号値を出力するカラーセンサでもよい。本実施形態では分光タイプのカラーセンサを用いて、画像濃度を補正する方法について説明する。

図１９において、カラーセンサ122は、用紙110上のトナーパッチ220に光を照射する白色ＬＥＤ201、トナーパッチ220から反射した光を波長ごとに分光する回折格子202を備える。さらに、回折格子202により波長ごとに分解された光を検出するｎ画素から成るラインセンサ203（203-1〜203-n）を備える。さらに、ラインセンサ203により検出された各画素の光強度値から各種演算を行う演算部204、各種データを保存するメモリ205を備える。演算部204は例えば、光強度値から濃度を演算する濃度演算部204aやＬａｂ値を演算するＬａｂ演算部204bなどを有する。

また、カラーセンサ122の構成において白色ＬＥＤ201から照射された光を用紙110上のトナーパッチ220に集光し、またトナーパッチ220から反射した光を回折格子に集光するレンズ206が内蔵されている構成でも良い。

＜画像濃度補正用パターン位置＞
図２０は、本実施形態における画像濃度補正用パターンの画像形成位置の一例を示す図である。なお、画像形成位置は一例でありこれに限定されるものではない。
図２０において、点線は、出力画像の画像作成領域を示す。画像作成領域の四隅にある長鎖線はトンボ位置で、このトンボ位置によって裁断されて成果物となる。このトンボ域外の右上に画像濃度補正用のパターン画像を作成する。
また、前述したカラーセンサは、この画像濃度補正用のパターン画像が検出できるように、対向位置に配置されている。

以上説明したような構成を用いることにより、出力画像における余白領域、あるいはトンボ域外を用いたキャリブレーション方法においても、色味・濃度変動を抑制し、同時にキャリブレーションに必要となるトナー量を抑制することが可能になる。
より具体的には、色味・濃度階調性安定化制御のためのキャリブレーションを行った前後において、稼働中のエンジンの階調特性を把握するために必要な予め決められた複数の階調パターンデータの一部を取得する。そして、その段階で、ルックアップテーブルを変更し画像形成条件へ逐次フィードバックを行う。これにより、出力画像の急激な色味・濃度変動を適切に防止し、同時にキャリブレーションに必要となるトナー量を抑制できる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えばＡＳＩC）によっても実現可能である。

1：感光体ドラム
2：帯電装置
3：露光装置
4：現像装置
5：電位センサ
12：濃度検出センサ
108：リーダ処理部
111：ＣＰＵ
300：環境センサ

Claims

画像データを変換条件に基づいて変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上の前記画像をシートに転写する転写手段と、
前記像担持体上の測定用画像を測定する測定手段と、
前記変換手段に、測定用画像データを前記変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された測定用画像データに基づいて測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記測定用画像を測定させ、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記変換条件を生成する生成手段と、を有し、
前記画像形成手段が第１画像と第２画像と第３画像とを連続して形成する場合、前記生成手段は、前記変換手段に、第１測定用画像データを第１変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された第１測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第１画像と前記第２画像との間の領域に第１測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成し、前記変換手段に、前記第１測定用画像データと異なる第２測定用画像データを前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成手段に、前記変換された第２測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第２画像と前記第３画像との間の領域に第２測定用画像を形成させ、前記測定手段に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成させることを特徴とする画像形成装置。
前記測定用画像データは、あらかじめ設定された濃度値に対応づけられ、濃度値が段階的に変化する画像パッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記測定用画像データは、あらかじめ設定された濃度値に対応づけられ、濃度値が高位から低位に変化する画像パッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記測定用画像データは、あらかじめ設定された濃度値に対応づけられ、濃度値が低位から高位に変化する画像パッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記測定用画像データは、前記シートが搬送される紙間の余白領域に対応づけて前記像担持体に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
画像形成装置の制御方法であって、
画像データを変換条件に基づいて変換する変換工程と、
画像形成手段で、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて、像担持体に画像を形成する画像形成工程と、
転写手段で、前記像担持体上の前記画像をシートに転写する転写工程と、
前記像担持体上の測定用画像を測定する測定工程と、
前記変換工程に、測定用画像データを前記変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成工程に、前記変換された測定用画像データに基づいて測定用画像を形成させ、前記測定工程に、前記測定用画像を測定させ、前記測定工程の測定結果に基づいて、前記変換条件を生成する生成工程と、を有し、
前記画像形成工程が第１画像と第２画像と第３画像とを連続して形成する場合、前記生成工程は、前記変換工程に、第１測定用画像データを第１変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成工程に、前記変換された第１測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第１画像と前記第２画像との間の領域に第１測定用画像を形成させ、前記測定工程に、前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成し、前記変換工程に、前記第１測定用画像データと異なる第２測定用画像データを前記第２変換条件に基づいて変換させ、前記画像形成工程に、前記変換された第２測定用画像データに基づいて前記像担持体上の前記第２画像と前記第３画像との間の領域に第２測定用画像を形成させ、前記測定工程に、前記第２測定用画像を測定させ、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて第２変換条件を生成させることを特徴とする画像形成装置の制御方法。