JP2019056821A - 画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射光の光量調整を適切に行い、高濃度の測定用画像を高精度に検出することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、画像形成部１０により中間転写ベルト２７に多階調の第１測定用画像を形成し、センサ４１により第１測定用画像の画像濃度を検出する。画像形成装置は、第１測定用画像の画像濃度に応じて、画像形成時の条件を決定する。画像形成装置は、画像形成部１０により中間転写ベルト２７に単階調の第２測定用画像を形成し、センサ４１による第２測定用画像の検出結果である検出電圧を取得する。画像形成装置は、取得した検出電圧に応じて、第１測定用画像を検出する際にセンサ４１が第１測定用画像に照射する光の光量を導出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数色の画像を形成する複写機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置に関し、特に、画像濃度の制御技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、使用環境やプリント枚数等によって、形成する画像の濃度（画像濃度）の変動が起こりやすい。複数色の画像を重ね合わせてカラープリントを行うカラー画像形成装置の場合、各色の画像濃度が変動することで、カラーバランス（いわゆる色味）の変動が生じる。そのために、画像濃度の変動を抑制することは重要である。画像濃度の変動を抑制するために、カラー画像形成装置は、中間転写ベルト（中間転写体）等の像担持体上に、画像濃度を検出するための測定用画像を形成し、測定用画像のトナー量を光学式センサで検出する。カラー画像形成装置は、検出結果に基づいて、露光量、現像バイアス、γ補正テーブル等の画像形成条件を調整する画像濃度制御（画像形成条件の制御）を行い、画像濃度の変動を抑制する。

測定用画像の画像濃度を検出に用いられる光学式センサは、乱反射検出タイプと正反射検出タイプとの２種類に大別される。測定用画像が形成される中間転写ベルトの下地は、一般的に、抵抗値調整のためカーボンブラックが分散されるために、黒色や濃い灰色である。そのために乱反射検出タイプの光学式センサは、中間転写ベルト上に形成される黒色の画像の画像濃度を検出することが困難である。正反射検出タイプの光学式センサは、下地からの反射光量を検出するために、黒色の画像の画像濃度を検出することができる。よって、画像濃度制御では、正反射検出タイプの光学式センサが使用される。正反射検出タイプの光学式センサは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光部から照射する光（照射光）の測定用画像による正反射光を、受光部で検出する。受光部は検出結果を出力する。

画像濃度を検出する場合、測定用画像が形成される前の段階で、中間転写ベルトの測定用画像が形成される予定位置の濃度（下地濃度）が、光学式センサにより検出される。これは、中間転写ベルトの表面（下地）状態のムラ等で、中間転写ベルトの位置により反射率、すなわち下地濃度が異なるためである。そのために画像形成装置は、中間転写ベルトの特定の位置に位置検出部材を備える。画像形成装置は、位置検出部材を検出した時点からの経過時間に基づいて中間転写ベルト上の測定用画像の形成位置を特定する。これにより、中間転写ベルトの同一の位置において、下地濃度の検出と、測定用画像の画像濃度の検出と、が行われる。

特許文献１は、正反射検出タイプの光学式センサにより、測定用画像の画像濃度を、同一位置における下地濃度との相対濃度から求める手法（以下、「下地補正処理」と称する。）を開示する。下地補正処理を行うことで、画像形成条件の調整を高精度で実行することができる。この場合、下地濃度の検出時と、測定用画像の画像濃度検出時とで、発光部からの照射光の光量は同量である。
画像濃度の検出精度を安定させるためには、照射光の光量を適正に調整することが重要である。照射光量が多過ぎる場合、測定用画像や下地による反射光量が多くなり過ぎる。この場合、受光部の出力が上限に張り付いてしまい、正確な画像濃度検出のための演算が行なえなくなる。照射光量が少な過ぎる場合、測定用画像や下地による反射光量が少なくなり過ぎる。この場合、測定用画像の濃度変化に対して受光部の出力の変化が小さくなり、濃度換算した場合に大きな誤差が生じる。

光学式センサの受光部からの出力は、中間転写ベルトの経時変化による反射率変化や、光学式センサの経時汚れ、光学式センサの各構成部品のロットバラツキ等に影響される。受光部からの出力を安定させるために、光学式センサの発光部の適切な光量設定のための校正（光量調整）が定期的に行われる。例えば、特許文献２には、中間転写ベルトの検出結果に対する受光部の出力を確認して、出力が所定範囲となるように、照射光量の設定値を選択する光量調整方法が開示される。

特開２００３−１５６８８８号公報 特開２００９−１３４０３７号公報

しかしながら、高濃度の測定用画像を高精度に検出するために、測定用画像検出時の照射光量を大きくする場合、下地からの反射光による受光部の出力（下地濃度）が、受光部の出力の上限に張り付いてしまう。そのため、中間転写ベルトの検出結果に対する受光部の出力に応じて、発光部の照射光量の設定値を調整する光量調整が困難である。そのために画像形成装置は、下地からの反射光が受光部の検出範囲外となる高光量までの光量調整制御を行うことが困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、照射光の光量調整を適切に行い、高濃度の測定用画像を高精度に検出することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、転写体と、前記転写体に光を照射する発光部と、前記転写体に形成された測定用画像からの反射光を受光する受光部と、を有し、前記測定用画像を前記受光部の受光結果に基づいて測定する測定手段と、前記画像形成手段を制御して異なる階調を有する複数の第１測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記複数の第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前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記画像形成手段を制御して第２測定用画像を形成させ、前記発光部を複数の発光光量に基づいて発光させ、前記受光部による前記第２測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１測定用画像を測定するための発光光量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、照射光の光量調整を適切に行い、高濃度の測定用画像を高精度に検出することができる。

画像形成部の構成図。 コントローラの構成図。 センサの説明図。 （ａ）、（ｂ）は、測定用画像の例示図。 （ａ）、（ｂ）は、照射光量の変動による検出電圧の変化の説明図。 濃度変換テーブルの説明図。 画像濃度補正処理を伴う画像形成処理を表すフローチャート。 １次元ＬＵＴの説明図。 照射光量の光量調整を伴う画像濃度補正処理を表すフローチャート。 （ａ）、（ｂ）は、光量調整処理を表すフローチャート。 入力電圧Ｖｉｎと検出電圧との説明図。 入力電圧Ｖｉｎに対する光量調整可能な範囲の説明図。 光量調整後の検出電圧の変化の説明図。 検出精度の説明図。 画像濃度（トナー載り量）と検出電圧との関係図。 単色と複数色の第２測定用画像による光量調整制御の精度の比較図。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

（構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置が備える画像形成部の構成図である。画像形成装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）からなる４色の画像を形成するタンデム方式の画像形成部１０を備える。画像形成装置は、画像形成部１０の他に、不図示のスキャナ等の原稿読取部を備える。原稿読取部は、原稿から原稿画像を読み取り、原稿画像を表す画像データを出力する。画像形成部１０は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、中間転写ベルト２７、転写部２８、定着器３０、給紙部１１、及びセンサ４１を備える。感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、周辺に、一次帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ、レーザ光源２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ、現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ、を備える。なお、符号末尾のＹ、Ｍ，Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。以下の説明において、色を区別する必要が無い場合には、符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明を行う。

感光ドラム２２は、ドラム型の感光体である。感光ドラム２２は、像担持体の一例である。感光ドラム２２は、アルミシリンダの外周に有機光伝導層を塗布して構成される。感光ドラム２２は、画像形成処理に応じて、不図示の駆動モータからの駆動力により図中反時計回りに回転する。

一次帯電器２３は、感光ドラム２２の表面を均一に帯電する。レーザ光源２４は、原稿読取部から取得する画像データに基づいて発光し、均一に帯電された感光ドラム２２に、原稿画像に応じた静電潜像を形成する。感光ドラム２２Ｙには、イエローの画像データに応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２２Ｍには、マゼンタの画像データに応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２２Ｃには、シアンの画像データに応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２２Ｋには、ブラックの画像データに応じた静電潜像が形成される。

現像器２６は、感光ドラム２２に形成された静電潜像を現像して可視化する。現像器２６は、スリーブを備え、スリーブを介して感光ドラム２２にトナー等の現像剤を供給する。これにより感光ドラム２２の静電潜像に現像剤が付着して、静電潜像が現像される。現像器２６Ｙは、スリーブ２６ＹＳにより感光ドラム２２Ｙに形成された静電潜像を現像して、感光ドラム２２Ｙにイエローの画像（トナー像）を形成する。現像器２６Ｍは、スリーブ２６ＭＳにより感光ドラム２２Ｙに形成された静電潜像を現像して、感光ドラム２２Ｍにマゼンタの画像（トナー像）を形成する。現像器２６Ｃは、スリーブ２６ＣＳにより感光ドラム２２Ｙに形成された静電潜像を現像して、感光ドラム２２Ｃにシアンの画像（トナー像）を形成する。現像器２６Ｋは、スリーブ２６ＫＳにより感光ドラム２２Ｙに形成された静電潜像を現像して、感光ドラム２２Ｋにブラックの画像（トナー像）を形成する。

中間転写ベルト２７は、各感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに形成されたトナー像が転写される中間転写体である。中間転写ベルト２７も、像担持体の一例である。中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に同期して図中時計回りに回転する。中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触しており、接触部において感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋからトナー像が順次転写される。本実施形態の中間転写ベルト２７は、周長８９５［ｍｍ］のポリイミド製の単層樹脂ベルトである。中間転写ベルト２７は、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されている。中間転写ベルト２７の表面は、黒色で平滑性が高く、光沢性を有している。中間転写ベルト２７の回転速度は、プロセススピードと同じであり、例えば２４６［ｍｍ／ｓｅｃ］である。

中間転写ベルト２７の内面には、ＨＰ（ホームポジション）マーク４３が設けられる。中間転写ベルト２７は、一周毎に中間転写ベルトＨＰ検出センサ４４によってＨＰマーク４３が検出される。ＨＰマーク４３の検出タイミングからの経過時間により、中間転写ベルト２７の位相が特定可能である。後述する画像濃度補正用の第１測定用画像の形成位置と、下地の濃度を検出する位置との位置合わせは、ＨＰマーク４３に基づいて行われる。

センサ４１は、中間転写ベルト２７の下地（表面）の濃度及び中間転写ベルト２７に転写されて担持される画像であるトナー像の画像濃度を検出する。センサ４１は、中間転写ベルト２７の回転方向で感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの下流側に配置される。そのためにセンサ４１は、中間転写ベルト２７に転写された直後のトナー像の画像濃度を検出することができる。

中間転写ベルト２７は、転写されたトナー像を担持したまま回転することで、トナー像を転写部２８に搬送する。転写部２８は、中間転写ベルト２７に坦持されたトナー像を、給紙部１１から搬送されてきたシート状の記録材２１に転写する。記録材２１は、中間転写ベルト２７と転写部２８のローラとで挟持搬送されながら、中間転写ベルト２７上からトナー像が転写される。トナー像が転写された記録材２１は、転写部２８から定着器３０へ搬送される。定着器３０は、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を備える。定着器３０は、記録材２１に転写されたトナー像に対して加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２により熱定着処理を行うことで、トナー像を記録材２１に定着させる。トナー像が定着した記録材２１は、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２により搬送され、排紙センサ４２に検出された後に、画像形成部１０の外部へ排紙される。以上により記録材２１に画像が形成される。

（画像処理部）
原稿読取部の読取結果に対する処理を行う画像処理部について説明する。図２は、画像処理部５０を含むコントローラの構成図である。コントローラは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、及びＲＡＭ（Random Access Memory）５３を備えるコンピュータシステムである。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納されるコンピュータプログラムを、ＲＡＭ５３を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置の全体動作の制御を行う。特に、ＣＰＵ５１は、後述する画像濃度補正のための機能、及び光量制御のための機能を有する。ＣＰＵ５１には、画像形成部１０、センサ４１、画像処理部５０、及びタイマ５５が接続される。画像処理部５０は、原稿読取部による原稿画像の読取結果を、原稿読取部に備えられる読取センサ５０１から取得する。

読取センサ５０１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の受光素子により原稿画像を読み取り、読取結果をアナログ信号である電気信号（画像信号）として出力する。読取センサ５０１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３ラインのカラーセンサである。読取センサ５０１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの各画像信号は、画像処理部５０に入力される。
画像処理部５０は、読取センサ５０１から取得するＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して各種の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像データを生成する。画像処理部５０は、生成した画像データを画像形成部１０へ送信する。画像処理部５０が備える各部について説明する。

Ａ／Ｄ変換部５０２は、読取センサ５０１から取得するゲイン調整、オフセット調整が行われた各色の画像信号を、それぞれ８ビットのデジタル画像信号に変換する。シェーディング補正部５０３は、各色のデジタル画像信号に対して、読取センサ５０１の各画素の感度ばらつきや原稿照明ランプの光量のばらつき等を補正するためのシェーディング補正を行う。
入力ガンマ補正部５０４は、各色のデジタル画像信号に対し、輝度が線形関係になるように、補正を行う１次元のルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）を備える。入力ガンマ補正部５０４は、ＬＵＴを参照して、シェーディング補正後のデジタル画像信号のガンマ補正を行う。入力ダイレクトマッピング部５０５は、色空間を統一するために、各色のデジタル画像信号をデバイス内のＲＧＢ信号に変換する３次元ＬＵＴである。三次元ＬＵＴは、読取センサ５０１のＲＧＢフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、ｓＲＧＢ等の標準色空間に変換するために用いられる。この３次元ＬＵＴの作成に際しては、読取センサ５０１の感度特性や、原稿読取部に備えられる照明ランプのスペクトル特性等の諸特性が加味される。

サンプリング部５０６は、原稿の下地を検出するために、ＲＧＢ信号の指定された矩形領域の画素を離散的にサンプリングし、輝度のヒストグラムを作成する。作成したヒストグラムはプリント時の下地除去に利用される。下地除去部５０７は、ＲＧＢ信号に対して、サンプリング部５０６で作成されたヒストグラムに基づいて、下地部を除去するための非線形変換を行う。

出力ダイレクトマッピング部５０８は、ＲＧＢ信号をＣＭＹＫ画像データに変換する。この変換において、出力ダイレクトマッピング部５０８は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３次元データから、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４次元データを、ＬＵＴを用いて生成する。

出力ガンマ補正部５０９は、ＣＭＹＫ画像データに対して、画像形成部１０に対応した出力画像の濃度補正を行う。出力ガンマ補正部５０９は、予め記憶されているＣＭＹＫの１次元ＬＵＴに基づいて、画像形成処理毎に異なる入出力画像データのリニアリティを保つ役割を有する。
後述する画像濃度制御は、ＣＭＹＫ画像データの濃度補正を行うためのＣＭＹＫの１次元ＬＵＴを作成するために行われる。ＹＭＣＫの１次元ＬＵＴは、画像濃度制御に調整される画像形成条件の一例である。ＣＭＹＫの１次元ＬＵＴは、ＣＰＵ５１が、画像濃度の測定結果から新たに作成された１次元ＬＵＴを出力ガンマ補正部５０９に送信するタイミングで更新される。

ハーフトーン処理部５１０は、ＣＭＹＫ画像データに対して、機能に応じて異なる種類の画像形成処理（スクリーニング）を択一的に適用する。一般に、複写動作等では、モアレの起きにくい誤差拡散系の画像形成処理が利用される。プリント動作では、階調性や安定性、文字や細線の再現性を考えてディザマトリクスなどを利用した多値スクリーン系の画像形成処理が用いられる。前者は、注目画素とその周辺画素に対して誤差フィルタで重み付けし、階調数を保ちながら多値化の誤差を配分して補正していく処理である。後者は、ディザマトリクスの閾値を多値に設定し、擬似的に中間調を表現する処理である。本実施形態では、ＣＭＹＫ独立に変換が行われ、低線数（荒い線数）と高線数（細かい線数）の切り替えが可能である。ＣＭＹＫ画像データは、ハーフトーン処理部５１０の処理により、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像データとして、画像形成部１０に入力される。

（画像濃度検出）
画像濃度の検出方法について説明する。中間転写ベルト２７に形成される画像（トナー像）の画像濃度検出（トナー量検出）は、センサ４１を用いて行われる。画像濃度検出は、センサ４１により、中間転写ベルト２７に形成される画像濃度補正のための第１測定用画像、及び第１測定用画像が形成される中間転写ベルト２７の表面（下地）を検出することで行われる。

図３は、センサ４１の説明図である。センサ４１は、発光部４１１と受光部４１２を備える。発光部４１１は、例えばＬＥＤである。受光部４１２は、例えばフォトダイオードである。センサ４１は、さらに、発光部４１１の発光光量（照射光量）を制御するＩＣ４１３を備える。発光部４１１は、中間転写ベルト２７の法線に対して光軸が４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト２７に光を照射する。受光部４１２は、中間転写ベルト２７からの正反射光を測定する位置に設けられている。受光部４１２は反射光の受光強度に基づく電圧値を出力する。受光部４１２から出力される検出電圧の範囲は、例えば０．０［Ｖ］〜５．０［Ｖ］である。図３は、測定用画像Ｐがセンサ４１の測定領域を通過する場合を示す。センサ４１が中間転写体２７に形成された測定用画像Ｐを測定する場合、発光部４１１が測定用画像Ｐに光を照射し、受光部４１２が測定用画像からの反射光を受光する。そして、受光部４１２は測定用画像Ｐからの反射光の強度に対応する電圧値を出力する。

図４（ａ）は、測定用画像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、及びＰｋが中間転写ベルト２７に形成された状態を表す。以降、測定用画像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、及びＰｋは第１測定用画像Ｐと称す。第１測定用画像Ｐのセンサ４１による検出結果に応じて階調補正が行われる。図中、矢印は、中間転写ベルト２７の搬送方向（回転方向）を示す。測定用画像Ｐｙは、異なる画像信号値に基づいて形成されたイエローの測定用画像Ｙ１〜Ｙ８を含む。測定用画像Ｐｍは、異なる画像信号値に基づいて形成されたマゼンタの測定用画像Ｍ１〜Ｍ８を含む。測定用画像Ｐｃは、異なる画像信号値に基づいて形成されたシアンの測定用画像Ｃ１〜Ｃ８を含む。測定用画像Ｐｋは、異なる画像信号値に基づいて形成されたブラックの測定用画像Ｋ１〜Ｋ８を含む。第１測定用画像Ｐの形は、例えば、２５［ｍｍ］×２５［ｍｍ］の矩形である。同じ色の測定用画像は、画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させている。つまり、第１測定用画像Ｐは、合計３２個形成される。各色の測定用画像は、中間転写ベルト２７の回転方向に並んで形成される。測定用画像Ｙ１〜Ｙ８、Ｍ１〜Ｍ８、Ｃ１〜Ｃ８、及びＫ１〜Ｋ８と画像印字率（濃度階調度）とは、以下のような対応関係に設定されている。
Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１＝１２．５％
Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２＝２５％
Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３＝３７．５％
Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４＝５０％
Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５＝６２．５％
Ｙ６、Ｍ６、Ｃ６、Ｋ６＝７５％
Ｙ７、Ｍ７、Ｃ７、Ｋ７＝８７．５％
Ｙ８、Ｍ８、Ｃ８、Ｋ８＝１００％

ところで、センサ４１は、高濃度の画像を、照射光量を上げて検出することで、画像濃度の変化に対する検出電圧の変化が小さくなる。
図５は、照射光量の変動による検出電圧の変化の説明図である。図５（ａ）は、照射光量を小、中、大の３段階に変動して第１測定用画像Ｐを検出したときの検出電圧を例示する。図５（ｂ）は、図５（ａ）の測定結果を、第１測定用画像Ｐの各パッチ画像の画像濃度に対する検出電圧の関係として示したものである。図５（ｂ）から、照射光量を上げることで、第１測定用画像Ｐの画像濃度に対する検出電圧の傾きが大きくなることがわかる。この傾きが大きいほど、検出電圧をパッチ画像の画像濃度に換算した場合の誤差が小さくなる。これは、照射光量が大きいと検出精度が向上することを意味する。

本実施形態では、ＣＰＵ５１は、第１測定用画像Ｐを検出したときのセンサ４１の検出電圧から信号ＳＩＧを取得する。ＣＰＵ５１は、検出電圧をそのまま信号ＳＩＧに用いてもよく、また、検出電圧に所定の演算を行って信号ＳＩＧを導出してもよい。ＣＰＵ５１は、信号ＳＩＧを、濃度変換テーブルを用いて濃度ＤＥＮＳに変換する。ＲＯＭ５２には、色毎の濃度変換テーブルが格納されている。図６は、濃度変換テーブルの説明図である。ＣＰＵ５１は、濃度変換テーブルを参照して、第１測定用画像Ｐの画像濃度を取得する。なお、濃度変換テーブル５２０を照射光量毎に用意されてもよい。

本実施形態では、ＣＰＵ５１は、センサ４１により同一濃度のパッチ画像を１０回検出し、取得した１０個の濃度ＤＥＮＳの平均値を該パッチ画像の画像濃度の検出結果とする。このようにしてＣＰＵ５１は、第１測定用画像Ｐの画像濃度を導出する。第１測定用画像Ｐの画像濃度は、中間転写ベルト２７の表面状態のムラを考慮して、下地補正処理により高精度に検出される。つまりＣＰＵ５１は、第１測定用画像Ｐの検出電圧と第１測定用画像Ｐが形成される中間転写ベルト２７の表面（下地）の検出電圧とに基づいて、下地補正処理により第１測定用画像Ｐの画像濃度を検出する。ＣＰＵ５１は、検出した測定用画像Ｐの画像濃度に基づいて、ＬＵＴを生成する。この過程の詳細については後述する。ＣＰＵ５１は、生成したＬＵＴを、画像処理部５０に設定する。

（画像濃度補正処理）
以上のような構成の画像形成装置は、以下のように画像濃度補正処理を行う。図７は、画像濃度補正処理を伴う画像形成処理を表すフローチャートである。画像濃度補正処理は、積算で所定枚数の記録材２１への画像形成を行ったとき、所定枚数連続して記録材２１への画像形成を行ったとき、画像比率変化、環境変化等の理由により、ＣＰＵ５１が、濃度安定化制御が必要と判定したときに実行される。本実施形態では、積算で１００枚の記録材２１への画像形成が行われたときに、画像濃度補正処理が行われる。

ＣＰＵ５１は、記録材２１への画像形成処理が積算で１００枚行われたか否かを判定する（Ｓ１１）。１００枚行われた場合（Ｓ１１：Y）、ＣＰＵ５１は、画像濃度補正を開始する。連続１００枚行われていない場合（Ｓ１１：N）、ＣＰＵ５１は、画像形成部１０により通常の画像形成処理を行う（Ｓ１５）。なお、ＣＰＵ５１は、画像形成処理を所定のカウンタにより常にカウントしており、このカウント値により画像形成処理が積算で１００枚行われたか否かを判定する。

画像濃度補正を開始すると、ＣＰＵ５１は、画像形成部１０により中間転写ベルト２７上に画像濃度補正用の第１測定用画像Ｐを形成する（Ｓ１２）。ＣＰＵ５１は、センサ４１を用いて第１測定用画像Ｐの画像濃度を検出する（Ｓ１３）。ＣＰＵ５１は、画像濃度の検出結果から、画像データを補正するための画像形成条件となる１次元ＬＵＴを生成する。ＣＰＵ５１は、この新たに生成した１次元ＬＵＴを、出力ガンマ補正部５０９が用いる、ＲＡＭ５３に記憶された以前の１次元ＬＵＴと置き換えることで、１次元ＬＵＴを更新する（Ｓ１４）。この更新により、画像濃度補正処理は終了する。ＣＰＵ５１は、更新された１次元ＬＵＴに応じて補正した画像データに従って、画像形成部１０に通常の画像形成処理により画像を形成させる（Ｓ１５）。

Ｓ１４で行われる１次元ＬＵＴの生成処理について、詳細に説明する。ＣＰＵ５１は、第１測定用画像Ｐの画像濃度の検出結果に基づいて補正データである１次元ＬＵＴを生成する。出力ガンマ補正部５０９は、この補正データである１次元ＬＵＴに基づいて画像データを補正する。１次元ＬＵＴは、階調補正に用いられる。１次元ＬＵＴについて説明する。なお、ここでは、シアンの階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックについても同様の方法で補正が行われる。

図８は、ＲＡＭ５３に記憶される１次元ＬＵＴの説明図である。１次元ＬＵＴは、画像形成時に入力される画像データが指示する画像濃度と、形成された画像の画像濃度とを比例関係にするために、入力される画像データを補正するための補正データである。図中、横軸は入力される画像データに対応する画像濃度を表し、縦軸は第１測定用画像Ｐの画像濃度を表す。図中、直線ＴＡＲＧＥＴは、画像濃度制御における目標階調特性を表す。点Ｃ１〜Ｃ８は、シアンのパッチ画像Ｃ１〜Ｃ８の検出結果である画像濃度を表す。曲線γは、点Ｃ１〜Ｃ８をスプライン補間した結果を表す。ここでは、曲線γは画像濃度制御を行う前の状態の階調特性である。

曲線Ｄは、画像濃度補正処理で算出される１次元ＬＵＴを表す。曲線Ｄは、補正前の曲線γの目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに対する対称ポイントにより決定される。検出結果である第１測定用画像Ｐの画像濃度を曲線Ｄに基づいて補正することで、例えば、曲線Ｄの値を入力される画像データの濃度に乗算することで、形成される画像の画像濃度の階調性を目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに近づけることができる。
また、１次元ＬＵＴ（曲線Ｄ）は、ＲＡＭ５３に記憶される際、これ以前に作成された１次元ＬＵＴに置き換えられる。これにより１次元ＬＵＴが更新される。これ以後、画像形成装置は、入力される画像データを、更新された１次元ＬＵＴで補正し、この補正された画像データに従って画像を形成する。そのために画像データが指示する目標濃度で、画像形成が行われる。

（光量調整制御）
センサ４１の受光部４１２から出力される検出電圧は、中間転写ベルト２７の経時変化、センサ４１のトナー汚れや発光部４１１の特性変化等によって反射光量が変化することで、同じ画像濃度の画像を検出する場合であっても変化する。また、センサ４１の各構成部品のロットバラツキも、このような検出電圧の変化要因となる。そのために画像形成装置は、発光部４１１の照射光量を適切に調整するための校正（光量調整制御）を定期的に行う必要がある。

画像形成装置は、発光部４１１の光量を調整するために、第１測定用画像Ｐとは異なる他の測定用画像Ｐａｄｊを形成する。図４（ｂ）は、測定用画像Ｐａｄｊが中間転写ベルト２７に形成された状態を表す。以降、測定用画像Ｐａｄｊは第２測定用画像Ｐａｄｊと称す。図中、矢印は、中間転写ベルト２７の搬送方向（回転方向）を示す。第２測定用画像Ｐａｄｊは、所定の画像信号値に基づいて形成されたブラックの測定用画像である。第２測定用画像Ｐａｄｊの形は、例えば、１５０［ｍｍ］×２５［ｍｍ］の矩形である。中間転写ベルト２７の搬送方向における第２測定用画像Ｐａｄｊの長さは、搬送方向における１つの第１測定用画像Ｐの長さより長い。

図９は、照射光量（発光光量）の光量調整を伴う画像濃度補正処理を表すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、光量調整を行った後に、画像濃度補正を行う。

ＣＰＵ５１は、まず、光量調整を行い、第１測定用画像Ｐの検出時の照射光量が光量Ｌｔとなるように発光部４１１の照射光量を制御するための入力電圧Ｖｔｉｎを導出する（Ｓ１００１）。光量調整の詳細は後述する。ＣＰＵ５１は、画像形成部１０により中間転写ベルト２７に第１測定用画像Ｐを形成する（Ｓ１００２）。ＣＰＵ５１は、センサ４１の発光部４１１に入力電圧Ｖｔｉｎを印加することで、光量Ｌｔの照射光により第１測定用画像Ｐを検出する（Ｓ１００３）。センサ４１は、受光部４１２から検出電圧を出力する。ＣＰＵ５１は、受光部４１２から検出電圧を取得して、第１測定用画像Ｐの画像濃度を算出する（Ｓ１００４）。ＣＰＵ５１は、第１測定用画像Ｐの画像濃度に応じて画像データの補正テーブルである１次元ＬＵＴを作成し、ＲＡＭ５３の１次元ＬＵＴを更新する（Ｓ１００５）。図７のＳ１２の処理の前にＳ１００１の処理が行われ、図７のＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の処理が、Ｓ１００２〜Ｓ１００５の処理に対応する。

Ｓ１００１の光量調整制御について説明する。照射光の光量Ｌｔは、高濃度のパッチ画像の検出精度を高めるために、反射光を受光した受光部４１２の検出電圧が範囲外（本実施形態では５．０［Ｖ］に張り付く）となるような光量である。そのために、中間転写ベルト２７からの反射光量に応じた検出電圧が所定の範囲内になるように発光部４１１の入力電圧を調整する従来の光量調整では、目標光量となる光量Ｌｔの照射光を照射するための入力電圧が導出されない。本実施形態では、光量調整用の所定の画像濃度で単階調の第２測定用画像Ｐａｄｊを中間転写ベルト２７に形成し、第２測定用画像Ｐａｄｊからの反射光量に応じた検出電圧が所定の範囲内になるように、発光部４１１の入力電圧を調整する。これより、目標光量となる光量Ｌｔの照射光を照射するための入力電圧Ｖｔｉｎが導出される。

図１０は、光量調整処理を表すフローチャートである。図１０（ａ）は、従来の中間転写ベルト２７の下地部分の反射光量に応じた処理を表す。図１０（ｂ）は、本実施形態の第２測定用画像Ｐａｄｊの反射光量に応じた処理を表す。

従来の光量調整処理について説明する。ＣＰＵ５１は、センサ４１の発光部４１１に印加する入力電圧Ｖｉｎを０［Ｖ］として、発光部４１１の暗電流を測定することで、光量Ｐ0を測定する（Ｓ１１０１）。ＣＰＵ５１は、発光部４１１に印加する入力電圧ＶｉｎをＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と４段階に変化させて、中間転写ベルト２７を４段階の光量の照射光で順次照射する。ＣＰＵ５１は、４段階の光量の照射光の中間転写ベルト２７の表面による反射光に応じた検出電圧Ｂａｓｅ＿Ｖ１、Ｂａｓｅ＿Ｖ２、Ｂａｓｅ＿Ｖ３、Ｂａｓｅ＿Ｖ４を取得する（Ｓ１１０２〜Ｓ１１０５）。ＣＰＵ５１は、取得した検出電圧Ｂａｓｅ＿Ｖ１、Ｂａｓｅ＿Ｖ２、Ｂａｓｅ＿Ｖ３、Ｂａｓｅ＿Ｖ４から、反射光量が目標光量となるような入力電圧Ｖｉｎを算出する（Ｓ１１０６）。ＣＰＵ５１は、光量調整値を、算出した入力電圧Ｖｉｎに更新する（Ｓ１１０７）。画像濃度補正時の第１測定用画像Ｐを検出するための発光部４１１の入力電圧は、この更新した値となる。

本実施形態の光量調整処理について説明する。センサ４１の発光部４１１に印加する入力電圧Ｖｉｎを０［Ｖ］として、発光部４１１の暗電流を測定することで、光量Ｐ0を測定する（Ｓ１２０１）。ＣＰＵ５１は、画像形成部１０により、中間転写ベルト２７に光量調整用の第２測定用画像Ｐａｄｊを形成する（Ｓ１２０２）。第２測定用画像Ｐａｄｊの画像濃度は、高濃度ほど濃度ムラに対する影響が小さくなる。本実施形態では、第２測定用画像Ｐａｄｊは、単色（本実施形態では黒単色）で所定の画像濃度よりも高濃度、ここでは画像印字率１００％の画像である。また、第２測定用画像Ｐａｄｊは、通常の画像形成時とは異なる画像形成条件で形成することで、通常の画像形成の画像印字率１００％よりもトナー載り量（単位面積当たりのトナー量）を多くして形成されてもよい。

ＣＰＵ５１は、発光部４１１に印加する入力電圧ＶｉｎをＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と４段階に変化させて、中間転写ベルト２７上の第２測定用画像Ｐａｄｊを４段階の光量の照射光で順次照射する。ＣＰＵ５１は、４段階の光量の照射光の第２測定用画像Ｐａｄｊによる反射光に応じた複数の検出電圧Ｐａｄｊ＿Ｖ１、Ｐａｄｊ＿Ｖ２、Ｐａｄｊ＿Ｖ３、Ｐａｄｊ＿Ｖ４を順次取得する（Ｓ１２０３〜Ｓ１２０６）。図１１は、発光部４１１に印加される入力電圧Ｖｉｎと、受光部４１２から出力される検出電圧との説明図である。中間転写ベルト２７検出時と、第２測定用画像Ｐａｄｊ検出時とで、入力電圧Ｖｉｎと検出電圧とは、いずれも比例関係にある。なお、第２測定用画像Ｐａｄｊを検出する際の照射光量は、複数段階に切り替えられれば、４段階である必要はない。

ＣＰＵ５１は、取得した複数の検出電圧Ｐａｄｊ＿Ｖ１、Ｐａｄｊ＿Ｖ２、Ｐａｄｊ＿Ｖ３、Ｐａｄｊ＿Ｖ４から、反射光量が目標光量となるような（検出電圧が目標値となるような）入力電圧Ｖｉｎを算出する（Ｓ１２０７）。図１１の例では、入力電圧が電圧Ｖｔとなる。本実施形態では、目標値を第２測定用画像Ｐａｄｊからの反射光による検出電圧で４．０±０．１［Ｖ］とし、これに対応する入力電圧Ｖｔが図１１から求められる。目標値は、センサ４１の検出範囲に応じて決定される。ＣＰＵ５１は、光量調整値を、算出した入力電圧Ｖｉｎ（電圧Ｖｔ）に更新する（Ｓ１２０８）。画像濃度補正用の第１測定用画像Ｐの画像濃度を検出する場合には、更新した入力電圧に応じた照射光量で発光部４１１が光を照射する。

上記のようにして、第２測定用画像Ｐａｄｊの検出電圧に基づいて、発光部４１１からの照射光量が光量Ｌｔとなる入力電圧が導出される。図１１に示すように、中間転写ベルト２７に応じた検出電圧から導出される発光部４１１の入力電圧では、受光部４１２の検出電圧の範囲である５．０［Ｖ］を超えてしまい、高濃度の画像を正確に検出することができないことが分かる。

以上のような本実施形態の画像形成装置は、第２測定用画像Ｐａｄｊの測定結果に応じてセンサ４１の発光部４１１の光量調整制御を行うことで、高濃度の画像濃度補正用の第１測定用画像Ｐであっても高精度に画像濃度を検出することができる。図１２は、発光部４１１の入力電圧Ｖｉｎに対する光量調整可能な範囲の説明図である。図１２は、従来の中間転写ベルト２７の反射光量に応じた光量調整と、第２測定用画像Ｐａｄｊの反射光量に応じた光量調整と、の調整可能な範囲を表す。従来の中間転写ベルト２７の反射光量に応じた光量調整の場合、入力電圧が２．０［Ｖ］までしか調整できない。本実施形態の第２測定用画像Ｐａｄｊの反射光量に応じた光量調整の場合、入力電圧が４．０［Ｖ］まで調整可能である。

図１３は、光量調整後の検出電圧の変化の説明図である。第１測定用画像Ｐの低濃度のパッチ画像から高濃度のパッチ画像まで、検出電圧が段階的に変化している。このように、第１測定用画像Ｐの各パッチ画像の画像濃度が高精度に検出可能である。

図１４は、検出精度の説明図である。ここでは、従来の発光部４１１への入力電圧Ｖｉｎを２．０［Ｖ］、本実施形態の発光部４１１への入力電圧Ｖｉｎを４．０［Ｖ］としたときの、第１測定用画像Ｐの画像濃度の検出結果により、従来と本実施形態との検出精度を比較している。第１測定用画像Ｐの画像濃度は、０．２〜１．６の範囲である。この図から、本実施形態の検出精度が、従来の約２倍に向上していることがわかる。特に、高濃度（１．６）のパッチ画像の検出精度は、従来の「０．０５２」から「０．０２６」と大きく向上している。

また、図３に示す受光部４１２は、測定用画像からの反射光の受光強度に基づいて電圧値を出力する構成としたが、受光部４１２は測定用画像からの反射光の受光強度に基づいて電流値を出力する構成であってもよい。この構成とする場合、図６に示す濃度変換テーブルは電流値と濃度との対応関係を示すデータ群から構成されたテーブルとする。
また、図４（ａ）に示す第１測定用画像Ｐは、各色８階調の複数の測定用画像を含んでいるが、第１測定用画像Ｐの階調数は８階調に限定されず、どのような数であってもよい。

（変形例）
以上の画像形成装置は、第２測定用画像Ｐａｄｊを検出した検出電圧に基づいて発光部４１１の照射光の光量調整制御を行うことで、従来はセンサ４１の検出範囲外となる高濃度の画像であっても画像濃度補正を可能とする。
第２測定用画像Ｐａｄｊに濃度ムラが生じる場合、この濃度ムラの影響により、光量調整制御に制御誤差が生じることがある。第２測定用画像Ｐａｄｊの画像濃度が小さいほど、画像濃度が変化した際の検出電圧の変化が大きくなるため、光量調整制御の誤差が大きくなる。そのために、複数色の画像を重ね合わせた、画像濃度が高い第２測定用画像Ｐａｄｊを用いて光量調整制御を行ってもよい。

図１５は、画像濃度（トナー載り量）と検出電圧との関係図である。トナー載り量が十分に多い領域（高濃度の領域）では、トナー載り量の変化に対して検出電圧の変化が小さくなる。そのために、画像濃度が高い領域では、濃度ムラの検出電圧への影響が小さくなる。そのために、画像濃度が高い第２測定用画像Ｐａｄｊを用いることで、濃度ムラの光量調整制御への影響を抑制することができる。

トナー載り量に対してセンサ４１の検出電圧の変化が小さくなるように、画像形成部１０は、複数色の画像を重ね合わせた第２測定用画像Ｐａｄｊを形成する。例えば、第２測定用画像Ｐａｄｊは、Ｙ（イエロー）＝０％、Ｍ（マゼンタ）＝０％、Ｃ（シアン）＝１００％、Ｋ（ブラック）＝１００％となる画像印字率の画像を重ね合わせて形成される。なお、複数色のトナーを重ね合わせ方は上記の例に限らない。また、通常の画像形成とは異なる画像形成条件で第２測定用画像Ｐａｄｊを形成することで、トナー載り量を多くしてもよい。

複数色の画像を重ね合わせた第２測定用画像Ｐａｄｊを用いて光量調整制御を行うことで、高濃度の画像の画像濃度を高精度に検出することができる。図１６は、単色と複数色の第２測定用画像Ｐａｄｊによる光量調整制御の精度の比較図である。光量調整制御の精度は、第２測定用画像Ｐａｄｊの画像濃度のムラ等による変化に対する、センサ４１の検出電圧の変化である。単色の第２測定用画像Ｐａｄｊでは、光量調整制御の精度が４．００±０．１０Ｖである。複数色の第２測定用画像Ｐａｄｊでは、光量調整制御の精度が４．００±０．０５Ｖである。単色よりも複数色の方が、光量調整制御の精度が向上する。

Claims (9)

1. シートに画像を形成する画像形成手段と、
   転写体と、
   前記転写体に光を照射する発光部と、前記転写体に形成された測定用画像からの反射光を受光する受光部と、を有し、前記測定用画像を前記受光部の受光結果に基づいて測定する測定手段と、
   前記画像形成手段を制御して異なる階調を有する複数の第１測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記複数の第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前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記画像形成手段を制御して第２測定用画像を形成させ、前記発光部を複数の発光光量に基づいて発光させ、前記受光部による前記第２測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１測定用画像を測定するための発光光量を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段は、前記転写体に、所定の画像濃度よりも高濃度の前記第２測定用画像を形成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は、前記転写体に、複数色の画像を重ね合わせて、前記第２測定用画像を形成することを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成手段は、前記転写体に、画像印字率１００％よりもトナー載り量を多くして、前記第２測定用画像を形成することを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記転写体は、所定の方向に回転することで、形成された前記画像を前記シートに転写するための転写手段まで搬送し、
   前記画像形成手段は、前記転写体に、前記転写体の回転方向に長い矩形の前記第２測定用画像を形成することを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記発光部に複数の光量で前記第２測定用画像を順次照射させ、前記受光部から、順次照射される光の前記第２測定用画像による反射光に応じた複数の検出電圧を順次取得し、取得した前記複数の検出電圧と所定の目標値との関係に応じて、前記第１測定用画像を検出する際に前記発光部が照射する光の光量を導出することを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記目標値を前記検出手段の検出範囲に応じて決定することを特徴とする、
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記発光部は、入力される入力電圧に応じた光量で発光し、
   前記制御手段は、導出した前記第１測定用画像を検出する際に照射する光の光量に応じた入力電圧を算出することを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. シートに画像を形成する画像形成手段と、
   転写体と、
   前記転写体に光を照射する発光部と、前記転写体に形成された測定用画像からの反射光を受光する受光部と、を有し、前記測定用画像を前記受光部の受光結果に基づいて測定する測定手段と、
   前記画像形成手段を制御して異なる階調を有する複数の第１測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記複数の第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前記画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する制御手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
   前記制御手段が、
   前記画像形成手段を制御して第２測定用画像を形成し、
   前記発光部を複数の発光光量に基づいて発光して、前記受光部による前記第２測定用画像の測定結果に基づいて、前記第１測定用画像を測定するための発光光量を決定することを特徴とする画像形成方法。