JP2022069963A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標階調を適切なタイミングで取得する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像データを変換条件に基づいて変換する画像処理部１７と、変換された画像データに基づき、用紙に画像を形成する画像形成部１９と、用紙に形成された画像を読み取る読取装置５０と、画像形成部１９により第１の用紙にユーザ画像とともに第１テスト画像を形成し、画像形成部１９により第２の用紙にユーザ画像とともに第２テスト画像を形成し、読取装置５０による第１テスト画像と第２テスト画像の読取結果を取得し、第１テスト画像の読取結果と第２テスト画像の読取結果に基づいて変換条件を生成する制御部７０と、用紙の種類に対応する前記第１テスト画像の読取結果を記憶する記憶部１２と、を備える。制御部７０は、画像形成部１９によりユーザ画像が形成される用紙の種類が所定の条件を満たす場合に第１テスト画像を用紙に形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、複合機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

近年、オンデマンド画像形成装置の市場が拡大している。例えば、オフセット印刷市場には、電子写真方式の画像形成装置が広がりつつある。また、ラージフォーマット、低イニシャルコスト、超高速等の理由で幅広い市場開拓に成功したインクジェット方式の画像形成装置がある。しかし市場拡大は容易なものではなく、その市場を担ってきた先行の画像形成装置の画像品質（以下、「画質」と呼ぶ。）が維持されなければならない。

画質には、階調性、粒状性、面内一様性、文字品位、色再現性（色安定性を含む）等がある。この中で最も重要なのは色再現性であるといわれている。人間は、経験に基づいた期待する色（特に人肌、空、金属等）についての記憶があり、この記憶の許容範囲を超えた色については違和感をおぼえる。このような記憶された色は「記憶色」と呼ばれる。記憶色は、写真等への出力時にその再現性が重要になる。この他にも、印刷されたビジネス文書とモニタとの色の差に違和感を覚えてしまうオフィスユーザ層、コンピュータグラフィックスを扱うグラフィックアーツユーザ層等は、オンデマンド画像形成装置に対する安定性を含んだ色再現性への要求度が高い。

電子写真方式の画像形成装置は、一般的に、形成する画像の階調特性が目標の階調特性（目標階調）に一致するように階調特性の補正を行っている。階調特性の補正には、各階調値に対して補正後の階調値が設定された階調補正デーブルが用いられる。画像の階調特性は、画像形成装置の設置環境の変化や経時変化により変動する。そのために画像形成装置は、定期的に階調特性の調整（キャリブレーション）を行って、階調補正テーブルを最適化している。キャリブレーションは、用紙に階調調整用画像を形成することで行われる。用紙に形成された階調調整用画像はスキャナ等の読取装置で読み取られる。読み取られた階調調整用画像から得られる階調特性と目標階調との差異に応じて、階調補正テーブルが更新される。

階調調整用画像は、例えば、用紙上の、印刷ジョブに応じた画像が形成される画像領域を除いた非画像領域に形成される（特許文献１）。これにより、ユーザが所望する画像とは別紙に階調調整用画像を形成する必要がなくなり、印刷ジョブを中断する必要がなく、ヤレ紙の発生が回避できる。

特開２０１４－１０７６４８号公報

用紙の抵抗値や表面性（表面の凹凸）等が原因で、印刷に用いられるトナー量が同じであっても用紙上の画像濃度が変化することがある。用紙の種類毎の画像濃度の変化に対応するために、用紙の種類毎に目標階調（目標濃度と同義）を保持すると、メモリの記憶容量が増加する等のコストが発生する。そこで、印刷ジョブ単位で色安定性を向上させるために、印刷ジョブの１枚目の用紙（先頭紙）の階調特性を目標階調とする方法がある。１つの印刷ジョブでは同じ種類の用紙が用いられる。そのために先頭紙の階調特性を目標階調に用い、先頭紙の画像の画質に対する相対的な制御を行うことで、メモリの記憶容量を増加させることなく画質を維持することができる。

目標階調を決定する際の読取装置の読取結果は、読取装置による画像読取の繰り返し精度によりばらつくことがある。これは、用紙の種類が同じであっても目標階調がばらつく原因となる。そのために階調特性の監視及び調整を行った結果にズレが生じ、長時間にわたって継続して適切な階調の画像を出力し続けることができない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑み、階調補正に必要な目標階調を適切なタイミングで取得し、長期間にわたって適切な色の画像を出力できる画像形成装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の画像形成装置は、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画像データに基づき、用紙に画像を形成する画像形成手段と、前記用紙に形成された画像を読み取る読取手段と、前記画像形成手段により第１の用紙にユーザ画像とともに第１テスト画像を形成し、前記読取手段による前記第１テスト画像の読取結果を取得し、前記画像形成手段により第２の用紙にユーザ画像とともに第２テスト画像を形成し、前記読取手段による前記第２テスト画像の読取結果を取得し、前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の読取結果に基づいて前記変換条件を生成する制御手段と、用紙の種類に対応する前記第１テスト画像の読取結果を記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記画像形成手段によりユーザ画像が形成される用紙の種類に関する所定の条件が満たされた場合に前記第１テスト画像を用紙に形成することを特徴とする。

本発明によれば、階調補正に必要な目標階調を適切なタイミングで取得し、長期間にわたって適切な色の画像を出力可能となる。

画像形成システムの構成図。 コントローラの説明図。 階調調整用画像の説明図。 画像形成処理を表すフローチャート。 効果の説明図。 用紙分類情報の例示図。 物理的特性の例示図。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

（画像形成システム）
図１は、本実施形態の画像形成装置を含む画像形成システムの構成図である。画像形成システム１は、画像形成装置１０、読取装置５０、及び操作部１８０を備える。画像形成装置１０は、用紙への画像形成（印刷）を行う。読取装置５０は、用紙に形成された階調調整用のテスト画像である階調調整用画像を読み取る。操作部１８０は、入力装置と出力装置とを有するユーザインタフェースである。入力装置は各種キーボタンやタッチパネルである。出力装置はディスプレイやスピーカである。

画像形成装置１０は、４つの作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋ、中間転写ベルト１８２、二次転写ローラ１８３、定着器１８４、複数（ここでは２つ）の給紙カセット１８５、及び反転機構１８６を備えている。各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋは、中間転写ベルト１８２のベルト面に沿って配置される。中間転写ベルト１８２は、複数のローラにより巻き回されて所定方向（本実施形態では図中時計回り方向）に回転する無端状の転写体である。二次転写ローラ１８３及び定着器１８４は、給紙カセット１８５から搬送される用紙の搬送経路上に配置される。給紙カセット１８５には所定サイズの用紙が収容される。本実施形態では、給紙カセット１８５が２つ設けられており、各給紙カセット１８５に収容される用紙は、同じ種類であってもよいが異なる種類であってもよい。

各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋは同じ構成であり、形成する画像の色が異なるのみである。作像ユニット１８１Ｙは、イエロー（Ｙ）の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｍは、マゼンタ（Ｍ）の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｃは、シアン（Ｃ）の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｋは、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。ここでは、作像ユニット１８１Ｙの構成について説明し、他の作像ユニット１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋの構成の説明を省略する。

作像ユニット１８１Ｙは、露光器１８ａ、感光体１８ｂ、現像器１８ｃ、帯電器１８ｄ、及びクリーナ１８ｅを備える。感光体１８ｂは、表面に感光層を有したドラム形状の像担持体である。感光体１８ｂは、ドラム軸を中心にして図中反時計回りに回転する。帯電器１８ｄは、回転する感光体１８ｂの感光層に電圧を印加して感光体１８ｂの表面を一様に帯電させる。露光器１８ａは、イエローの画像の各画素の階調値に応じたレーザビームを、帯電された感光体１８ｂの表面に照射する。レーザビームの照射により、感光体１８ｂの表面に静電潜像が形成される。なお、他の色の作像ユニットの露光器１８ａは、対応する色の画像の各画素の階調値に応じたレーザビームを照射する。これにより他の色の作像ユニットの感光体１８ｂは、対応する色の静電潜像が形成される。

現像器１８ｃは、イエローのトナー等の色材により感光体１８ｂに形成された静電潜像を現像する。静電潜像の現像により、感光体１８ｂにイエローの画像が形成される。他の色の作像ユニットの現像器１８ｃは、対応する色の色材により静電潜像を現像する。これにより他の色の作像ユニットの感光体１８ｂは、対応する色の画像が形成される。

各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋのそれぞれの感光体１８ｂに形成された画像は、中間転写ベルト１８２に順次重畳するように転写される。各色の画像が転写された中間転写ベルト１８２上には、フルカラーの画像が形成される。転写後に感光体１８ｂに残留する色材は、クリーナ１８ｅにより除去される。

用紙は、中間転写ベルト１８２に形成された画像が中間転写ベルト１８２の回転により二次転写ローラ１８３に搬送されるタイミングに応じて、給紙カセット１８５から二次転写ローラ１８３へ搬送される。二次転写ローラ１８３は、中間転写ベルト１８２から用紙にフルカラーの画像を転写する転写部として機能する。画像が転写された用紙は、定着器１８４へ搬送される。定着器１８４は、画像が転写された用紙を加熱及び加圧することで、用紙に画像を定着させる。用紙の片面へ画像を形成する場合、以上により画像形成処理が終了する。用紙の両面へ画像を形成する場合、片面に画像が形成された用紙は、定着器１８４から反転機構１８６へ搬送されて表裏面を反転される。表裏面が反転した用紙は、再度二次転写ローラ１８３へ搬送され、同様の手順で裏面に画像が形成される。

画像形成装置１０は、印刷ジョブに応じて上記のような画像形成処理（印刷処理）を行う。印刷ジョブには、形成する画像を表すデータや、使用する用紙の種類等の画像形成条件が含まれる。露光器１８ａは、印刷ジョブに応じたレーザビームを感光体１８ｂに照射することになる。画像形成装置１０は、用紙に画像を形成して生成した印刷物を読取装置５０へ搬送する。

後述するように、画像形成装置１０は、印刷ジョブに応じて用紙上に形成される画像に追加して階調調整用画像を形成するか否かを判断する。階調調整用画像を追加して形成する場合、印刷ジョブで指示された画像データに階調調整用画像の画像データ（以下、「階調調整画像データ」という。）が付加される。画像データは、各色の画像の各画素の階調値を含むデータである。階調調整用画像が形成された印刷物は、読取装置５０により読み取られる。階調調整用画像の読取結果に基づいて階調特性の監視及び調整が行われる。

読取装置５０は、第１搬送部５１、第２搬送部５２、第１読取センサ５３、第２読取センサ５４、及び測色部５５を備える。第１搬送部５１は、画像形成装置１０から供給された印刷物を搬送する複数の搬送ローラ対５１１を備えている。第２搬送部５２は、第１搬送部５１から取得した印刷物を搬送する複数の搬送ローラ対５２１を備えている。第１読取センサ５３と第２読取センサ５４とは、印刷物が搬送される搬送経路を挟んだ位置に配置される。そのために読取装置５０は、第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４により、印刷物の両面の画像を一度の搬送動作で読み取ることができる。

第１読取センサ５３は、第１搬送部５１に配置され、第１搬送部５１を通過する印刷物の一方の面に形成された画像を読み取る。第１読取センサ５３は、読取結果としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号（輝度値）を出力する。第１読取センサ５３は、例えば光学式センサである。第１読取センサ５３は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ラインセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサ等のラインセンサが用いられる。第１読取センサ５３は、ラインセンサを用いることで、印刷物（用紙）の搬送方向に直交する方向の印刷物の全体を読み取ることができる。
第２読取センサ５４は、第２搬送部５２に配置され、第２搬送部５２を通過する印刷物の他方の面に形成された画像を読み取る。第２読取センサ５４は、第１読取センサ５３と同様の構成であり、読取結果としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号（輝度値）を出力する。
ラインセンサは、印刷物の搬送方向（通紙方向）に直交する方向を１ラインとして画像を読み取る。そのために印刷物の搬送方向に直交する方向が主走査方向となる。印刷物の搬送方向が副走査方向となる。

測色部５５は、第２読取センサ５４よりも印刷物の搬送方向の下流側に配置される。測色部５５は、第２搬送部５２を通過する印刷物の他方の面の画像を読み取る。測色部５５は、印刷物上に形成された階調調整用画像の色を分光的に測定して、測色データを取得する。測色データは、ＸＹＺ等の表色系で表される。

（コントローラ）
図２は、画像形成システム１の動作を制御するコントローラの説明図である。コントローラは、制御部７０、記憶部１２、通信部１５、画像生成部１６、画像処理部１７、ジョブ解析部２０、画像形成部１９、階調調整用画像付加部３０、及び表裏調整用画像付加部４０を備える。制御部７０には、上記した操作部１８０及び読取装置５０も接続される。操作部１８０は、入力装置１３及び出力装置１４を含む。

制御部７０は、画像形成システム１を構成する各部の動作を制御する。制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、及びＲＯＭ（Read Only Memory）７３を備える。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３や記憶部１２に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成システム１の各部の動作を制御する。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１が処理を実行する際のワークエリアを提供し、各種のプログラムやデータ等を一時的に記憶する。

記憶部１２は、制御部７０（ＣＰＵ７１）により実行されるコンピュータプログラムや、処理に用いられるデータ等を記憶する。記憶部１２は、後述する階調特性の監視、調整、及び表裏調整に用いられる値を記憶する。記憶部１２には、ハードディスク等の大容量記憶装置を用いることができる。

通信部１５は、画像形成システム１の外部に設けられるコンピュータ等の外部装置との間の通信制御を行う通信インタフェースである。例えば、通信部１５は、外部装置からネットワークを介してページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）で記述されたデータ（以下、「ＰＤＬデータ」という）を受信する。ＰＤＬデータは、例えば画像形成を指示する印刷ジョブに含まれる。

ジョブ解析部２０は、通信部１５を介して取得した印刷ジョブの画像形成条件を解析する。ジョブ解析部２０は、印刷ジョブから印刷する文書名や印刷部数、出力先の排紙トレイ指定、複数バインダで構成されるジョブのバインダ順、用紙種類等の印刷ジョブ全体に関わるジョブ設定情報の詳細を解析する。

画像生成部１６は、通信部１５を介して取得したＰＤＬデータに対してラスタライズ処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に、ビットマップ形式の画像データを生成する。画像データは、画素毎の階調値を含む。階調値は画像の濃淡を表すデータ値である。例えばデータ値が８ビットの場合、階調値は０～２５５階調の濃淡を表すことができる。

画像処理部１７は、画像生成部１６により生成された画像データに対して、階調補正処理、中間調処理等の画像処理を行う。画像処理部１７は、読取装置５０による画像の読取結果であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号を色変換して、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こともできる。

階調補正処理は、画像データに含まれる各色の階調値を、用紙上に形成される画像の階調特性が目標となる階調特性となるように変換する処理である。階調補正処理には、入力階調値に対応する出力階調値が定められた一次元の階調補正テーブルが用いられる。階調補正テーブルは、画像データの入力階調値（入力値）を出力階調値（出力値）へ変換する変換条件である。画像データに含まれるイエローの色成分の入力階調値を変換するためにはイエローの色成分用の階調補正テーブルが用いられる。画像データに含まれるマゼンタの色成分の入力階調値を変換するためにはマゼンタの色成分用の階調補正テーブルが用いられる。画像データに含まれるシアンの色成分の入力階調値を変換するためにはシアンの色成分用の階調補正テーブルが用いられる。画像データに含まれるブラックの色成分の入力階調値を変換するためには、ブラックの色成分用の階調補正テーブルが用いられる。なお、画像処理部１７は、ユーザ画像（印刷ジョブで指示された画像）の画像データのみならず、ユーザ画像に付加される階調調整用画像の階調調整画像データも階調補正テーブルに基づいて変換する。また、中間調処理の種類には、例えば誤差拡散処理、組織的ディザ法を用いたスクリーン処理がある。

画像形成部１９は、制御部７０の制御により、作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋ、中間転写ベルト１８２、二次転写ローラ１８３、定着器１８４、給紙カセット１８５、及び反転機構１８６の動作を制御する。画像形成部１９により、用紙への画像形成処理が行われる。画像形成部１９は、画像処理部１７により画像処理された画像データの各画素の階調値に基づいて、複数の色からなる画像を用紙に形成する。本実施形態では、画像形成部１９は、画像処理部１７により画像処理された画像データに、階調調整画像データ及び表裏調整用画像の画像データ（以下、「表裏調整用画像データ」という。）が付加された画像データを用いて画像形成処理を行う。画像は用紙の中央寄せで形成されるものとする。

階調調整用画像付加部３０は、階調調整用画像が形成されるように、画像データに階調調整画像データを付加する。また、階調調整用画像付加部３０は、後述の目標階調決定用画像が形成されるように、画像データに目標階調決定用画像の画像データ（以下、「目標階調画像データ」という。）を付加する。目標階調決定用画像は、目標となる階調特性を決定するためのテスト画像である。ここで、画像処理部１７は、目標階調画像データを階調補正テーブルに基づいて変換する。画像形成部１９は変換された目標階調画像データに基づいて目標階調決定用画像を用紙８０に形成する。表裏調整用画像付加部４０は、表裏調整用画像が形成されるように、画像データに表裏調整用画像の画像データを付加する。

（階調調整用画像）
図３は、画像形成部１９により用紙に形成される階調調整用画像の説明図である。なお、目標階調決定用画像は、階調調整用画像と同じ入力階調値に基づいて形成される画像である。図３は、用紙８０の一方の面に形成される画像を例示する。用紙８０には、中央に画像領域８１が設けられ、画像領域８１の周囲と用紙８０のエッジとの間に非画像領域８２が設けられる。画像領域８１には、画像処理部１７により画像処理された画像データに基づくユーザ画像が形成される。非画像領域８２には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎の階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋ、表裏調整用画像８４１、８４２、及び断裁用マーク８３が形成される。色を区別しない場合、階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋを「階調調整用画像８５１」と記載する。読取装置５０により読み取られた目標階調決定用画像の読取データと読取装置５０により読み取られた階調調整用画像８５１の読取データとは、階調補正テーブルを更新する更新処理に用いられる。読取装置５０により読み取られた目標階調決定用画像の読取データ（目標読取データ）を目標階調と称す。断裁用マーク８３は、ユーザにより予め付与される。断裁用マーク８３は、Ｌ字形状のマークが２つ重なって構成され、画像領域８１の四隅近傍に形成される。４つの断裁用マーク８３により囲まれた部分（破線で囲まれた領域）が用紙８０の断裁位置を形成する。なお、画像領域８１を示す斜線は説明のために示したものであり、実際に用紙８０上に形成されるものではない。

階調調整用画像８５１は、用紙８０の周縁部のいずれに形成してもよいが、図３に示すように、用紙８０の通紙方向に直交する方向の用紙８０の両端部に形成されることが好ましい。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の階調調整用画像８５１が通紙方向に直交する方向の一方の端部領域に形成され、残りの２色の階調調整用画像８５１が通紙方向に直交する方向の他方の端部領域に形成される。本実施形態では、階調調整用画像８５１Ｃ及び階調調整用画像８５１Ｍが通紙方向に直交する方向の一方の端部領域に形成され、階調調整用画像８５１Ｙ及び階調調整用画像８５１Ｋが通紙方向に直交する方向の他方の端部領域に形成される。用紙８０の通紙方向の先端部に階調調整用画像８５１が形成されないため、定着処理時の用紙８０の巻き付きの発生を抑制することができる。

階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋは、それぞれ階調値を段階的に異ならせた複数階調のパッチ画像により構成される。図３では、階調調整用画像８５１は、１０階調のパッチ画像により構成される。各パッチ画像は、例えば主走査方向の長さが８［ｍｍ］、副走査方向の長さが２０［ｍｍ］である。主走査方向は通紙方向に直交する方向であり、副走査方向は通紙方向である。複数のパッチ画像は、用紙８０の通紙方向に一列に配列される。

階調値が２５５階調で表される場合、階調調整用画像８５１の一列に配列される複数のパッチ画像の階調値は、隣接するパッチ画像間の階調値の差が均等になるように、０～２５５のいずれかの値に設定される。また、両端のパッチ画像の階調値はそれぞれ０、２５５に設定される。なお、階調調整用画像８５１を構成するパッチ画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに限られるものではなく、Ｒ、Ｇ、ＢやプロセスＢｋ等で形成されてもよい。
本実施形態では、Ａ３サイズの１枚の用紙に、４色すべての階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋが収まるように、階調調整用画像８５１のサイズが決定されている。

用紙８０に形成された画像は、読取装置５０により読み取られる。読取装置５０による階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋ及び表裏調整用画像８４１、８４２の読取結果は、記憶部１２或いは制御部７０のＲＡＭ７２に記憶される。記憶された読取結果は制御部７０により解析される。

制御部７０は、画像形成部１９により形成された画像の階調特性の監視及び調整を行う。制御部７０は、用紙８０に形成された階調調整用画像８５１を読取装置５０に読み取らせ、その読取結果に基づいて階調補正テーブルを修正するための修正テーブルを生成する。そして、制御部７０は予め記憶された階調補正テーブルと修正テーブルとを合成することで階調補正テーブルを新たに生成する。なお、本発明は修正テーブルを生成するとともに階調補正テーブルと修正テーブルを合成して階調補正テーブルが更新される構成に限定されない。例えば、制御部７０が階調調整用画像８５１の読取データから直接階調補正テーブルを新たに生成する構成としてもよい。

制御部７０は、用紙８０の１枚毎に、階調特性の監視と調整とを交互に行う。なお、本発明は１枚毎に階調特性の冠詞と調整とを交互に行う構成に限定されない。例えば、制御部７０は、ｎ枚分の読取データが取得される度に、ｎ枚分の階調調整用画像８５１の読取データに基づき階調補正テーブルを更新する構成としてもよい。

（画像形成処理）
制御部７０は、印刷に用いられる用紙の種類が変更される度に目標とする階調特性（目標階調）を取得するか否かが判断される。目標階調は、用紙の種類が変更された場合に、変更後の１枚目の印刷物から取得される。画像形成装置１０は、印刷ジョブで設定された画像形成条件で色安定性を高めるために、目標階調に対する相対的な制御により、用紙特性に左右されない構成となっている。また、制御部７０は、目標階調を取得してから経過した時間が所定時間に達した後、目標階調を再度取得する。あるいは、制御部７０は、目標階調を取得してから画像形成装置１０により画像が形成された用紙の枚数が所定枚数に達した後、目標階調を再度取得する。これは、目標階調を取得してから時間が経過するほど、目標階調の確からしさが低下するからである。制御部７０は、印刷ジョブが変わっても、印刷に用いる用紙の種類に変更がなく、経過時間が所定時間未満（及び画像形成枚数が所定枚数未満）ならば、目標階調を新たに取得することはない。印刷に用いる用紙の種類は、用紙の紙質の種類であり、印刷ジョブにより、普通紙、再生紙、コート紙等が設定される。用紙の種類は、例えば坪量、厚さ、ベック平滑度、体積抵抗、用紙サイズ、白色度によって区別される。

市場には、多様な用紙種類が存在するために、印刷ジョブには、その種類の数だけ用紙の種類が設定可能としてもよい。画像形成システム１で使用可能な用紙種類は、入力装置１３によりユーザが事前に登録することができる。用紙種類の登録情報は、例えば記憶部１２に記憶される。

ラインセンサである第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４を有する読取装置５０は、階調調整用画像の読み取りを、例えば６００［ｄｐｉ］で４［ｍｍ］＊４［ｍｍ］の範囲を１単位として行う。この場合の１階調のパッチ画像の読取結果は、パッチ画像の副走査方向の両端部の２［ｍｍ］幅が光学的フレアやトナーエッジ効果の影響により読み込まれないために、２単位の読取結果である２データとなる。２データの平均値が当該パッチ画像の読取信号（輝度値）として採用される。なお、平均値の他に、最大値や最小値が読取信号（輝度値）に採用されてもよい。読取信号の算出は、読取装置５０の構成や画像形成装置１０の特徴により決定される。

上記の通り、本実施形態では、Ａ３サイズの用紙を縦送りしたときの１枚に、４色すべての階調調整用画像８５１が収まる範囲で階調調整用画像８５１のサイズが決定される。通常の階調調整用画像８５１は１枚毎に印字され、その読取信号から得られる階調と目標階調との差分により階調補正が行われる。前回登録した目標階調と今回登録した目標階調とが相違すると、一度の階調調整用画像８５１の読取誤差による影響が、形成した画像の階調に現れてしまう。

図４は、本実施形態の画像形成処理を表すフローチャートである。この画像形成処理は、印刷ジョブ毎に行われる。印刷ジョブが画像形成装置１０へ転送された場合、ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３に格納された画像形成処理のプログラムを読み出すとともに実行する。この処理では、階調補正テーブルの更新処理に図３の階調調整用画像８５１が用いられる。

印刷ジョブが画像形成装置１０へ転送された場合、先ずＣＰＵ７１は、階調調整を行うか否かを判断する（Ｓ１０１）。階調調整を行うか否かは、ユーザにより入力装置１３を用いて予め設定されている。設定内容はＲＡＭ７２に格納されており、ＣＰＵ７１はＲＡＭ７２を参照してこの判断を行う。

階調調整を行う場合（Ｓ１０１：Yes）、ＣＰＵ７１は、目標階調の生成が必要か否かを判定する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２の処理において、ＣＰＵ７１は、画像が形成される用紙の種類が記憶部１２に記憶された目標階調が設定されている用紙の種類と一致するか否かを判定する。画像が形成される用紙の種類と目標階調が設定されている用紙の種類とが一致する場合、ＣＰＵ７１は、当該用紙の種類に対応する目標階調が生成されてから経過した時間が所定時間未満か否かを判定する。画像が形成される用紙の種類と記憶部１２に記憶された目標階調が設定されている用紙の種類が一致し、且つ、目標階調が生成されてからの経過時間が所定時間未満ならば、ＣＰＵ７１は、目標階調の生成が不要と判定する。
一方、画像が形成される用紙の種類と目標階調が設定されている用紙の種類とが一致しない場合、ＣＰＵ７１は目標階調決定処理を実行する。又は、画像が形成される用紙の種類と目標階調が設定されている用紙の種類とが一致していたとしても、当該目標階調が生成されてからの経過時間が所定時間以上ならば、ＣＰＵ７１は目標階調決定処理を実行する。

目標階調決定処理を開始する（Ｓ１０２：Yes）と、ＣＰＵ７１は、まず、画像生成部１６により生成された１枚目用の画像データに、階調調整用画像付加部３０により、該印刷ジョブの目標階調を決定するための目標階調画像データを付加する（Ｓ１０３）。目標階調画像データは、階調調整画像データと同じである。ＣＰＵ７１は、画像形成部１９により、目標階調画像データが付加された画像データに基づいて、用紙上への画像形成処理を行う（Ｓ１０４）。これにより、図３に例示するように、用紙８０に、階調調整用画像８５１と、印刷ジョブで指示された画像と、が形成された印刷物が生成される。印刷物は、読取装置５０へ搬送されて読み取られる。ＣＰＵ７１は、読取装置５０による階調調整用画像８５１の読取結果（読取信号）から輝度値を取得する。ＣＰＵ７１は、取得した輝度値を目標階調として決定し、ＲＡＭ７２に登録する（Ｓ１０５）。

階調調整用画像８５１の読取結果は、パッチ画像毎、つまり１色の１階調毎に９データである。ＣＰＵ７１は、９データから上下限の値を除いた７データの平均値を当該パッチ画像の輝度値とする。これにより、パッチ画像の輝度値を正確に判断することが可能となり、目標階調が高精度に決定される。

目標階調決定処理が終了すると、ＣＰＵ７１は、階調補正テーブルの更新処理を開始する。階調補正テーブルの更新処理を開始すると、ＣＰＵ７１は、まず、画像生成部１６により生成された画像データに、階調調整用画像付加部３０により、階調調整画像データを付加する（Ｓ１０６）。ＣＰＵ７１は、画像形成部１９により、階調調整画像データが付加された画像データに基づいて、用紙上への画像形成処理を行う（Ｓ１０７）。これにより、図３に例示するように、用紙８０に、階調調整用画像８５１と、印刷ジョブで指示された画像と、が形成された印刷物が生成される。印刷物は、読取装置５０へ搬送されて読み取られる。ＣＰＵ７１は、読取装置５０による階調調整用画像８５１の読取結果から輝度値を取得する。ＣＰＵ７１は、取得した輝度値と目標階調との差分に基づいて、階調補正テーブルを更新する（Ｓ１０８）。

ＣＰＵ７１は、印刷ジョブに含まれる全ての画像を用紙に形成したか否かを判断する（Ｓ１０９）。印刷ジョブに含まれる全ての画像が用紙に形成された場合（Ｓ１０９：Yes）、ＣＰＵ７１は、画像形成処理を終了する。
印刷ジョブに含まれる全ての画像が用紙に形成されていない場合（Ｓ１０９：No）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１０２以降の処理を印刷ジョブに含まれる全ての画像を用紙に形成するまで繰り返し実行する。

なお、階調調整を行わない場合（Ｓ１０１：N）、ＣＰＵ７１は、画像形成部１９により、画像生成部１６により生成された画像データに基づいて、用紙上への画像形成処理を行い（Ｓ１１０）、処理をステップＳ１０９へ移行する。階調調整を行わない場合、階調調整用画像８５１は用紙上に印刷されない。

以上のように、用紙上に階調調整用画像８５１を形成して階調調整を行う場合、目標階調の決定処理を行うか否かが、用紙種類が前回の印刷ジョブと同じであるか否かにより判断される。用紙種類が同じであり、且つ、目標階調が生成されてからの経過時間が所定時間未満である場合に目標階調を更新しないことで、読取装置５０が原因で生じる測定誤差や用紙の搬送時のばたつきによる読取結果から得られる目標階調のズレが抑制される。そのために、同一の用紙種類で異なる印刷ジョブにより画像形成を行う場合の画質の変動が抑制できる。

図５は、本実施形態による効果の説明図である。ここでは、印刷ジョブにより、印刷枚数が５００枚で、１枚目の印刷物から目標階調を取得する条件が登録されている。同じ用紙種類を用いる連続した２つの印刷ジョブが行われる。図５では、同じ印刷ジョブで５００枚の印刷が２回行われるために、出力枚数が合計１０００枚となっている。

従来は、各印刷ジョブの開始時である１枚目の印刷物と５０１枚目の印刷物とから目標階調が登録されることになる。その結果、最初の印刷ジョブと次の印刷ジョブとで、従来は目標階調に約０．０１の差（画像濃度が０．８６と０．８７）が発生している。このように従来は、印刷ジョブ間で同じ種類の用紙に対して異なる目標階調が設定される。

本実施形態では、１つめの印刷ジョブの１枚目の印刷物に基づいて目標階調が設定されるが、２つめの印刷ジョブの１枚目の印刷物からは目標階調が設定されない。これにより読取装置５０の読取バラツキの影響が抑制され、画像濃度のズレが生じないことになる。これによって、印刷物の画質が一定に保たれる。連続した印刷ジョブが３以上の場合にも、用紙種類が同じであれば、最初の印刷ジョブの１枚目の印刷物に基づいて目標階調が設定され、後続の印刷ジョブでは目標階調の設定が行われない。

なお、目標階調を再登録する条件は、印刷ジョブの１枚目の用紙以外で行うことが好適である。目標階調の再登録は、印刷ジョブ内で完結する相対的な制御であり、画像形成装置１０の設置環境（温度、湿度）が大きく変化した場合や電源がオフされた場合に行われる。そのため、目標階調が生成されてからの経過時間が所定時間以上となった後、或いは、目標階調が生成されてからの画像形成枚数が所定枚数以上に達した後、目標階調の再登録が実施される。また、階調補正を絶対基準で行う場合にも目標階調の再登録が行われる。

以上のような本実施形態の画像形成装置１０は、使用する用紙の種類が同一であるか否かにより新たな目標階調を取得するか否かを決定する。そのために目標階調が最適なタイミングで設定されることになる。目標階調が決定すると、画像形成装置１０は、階調調整用画像の読取結果と目標階調との差分により階調補正を行うことで、長期間にわたり適切な色の画像を出力することが可能となる。

（変形例）
目標階調は、用紙種類や用紙種類が指示されたタイミングだけではなく、用紙設定も考慮して取得されてもよい。例えば、目標階調は、用紙種類、用紙種類が指示されたタイミング、及び用紙設定の３条件のいずれかが先行する印刷ジョブと後続の印刷ジョブとで同一である場合に後続の印刷ジョブにおいて再取得されない。これらの条件は、操作部１８０により設定可能である。目標階調を取得するか否かの条件を操作部１８０により追加・削除するようにカスタマイズ可能とすることで、ユーザビリティが向上する。

用紙種類の指示タイミングは、所定期間内で初めて印刷に用いられる用紙種類が指示されるタイミングである。所定期間は、例えば８時間、２４時間（１日）、１週間、１時間等のユーザの使用状況に応じて、操作部１８０により適宜設定される。当該所定期間内で目標階調を取得した種類の用紙は、再度、該所定期間内で印刷に用いられる場合に目標階調が取得されない。つまり、所定期間内の印刷ジョブで用いられた用紙と同じ用紙種類や用紙設定の用紙に画像を形成する場合、目標階調が取得されない。

用紙設定は、用紙種類よりもさらに詳細な用紙の種別や用紙の物理的特性である。例えば普通紙であっても、用紙の表面性は様々である。用紙の表面性は、形成する画像の画像濃度特性に影響する。用紙設定は、操作部１８０から入力される。ユーザは、操作部１８０の出力装置１４に表示された用紙設定画面に応じて用紙設定を入力する。用紙設定画面には、例えば画像形成装置１０に登録された用紙種類が一覧表示されており、入力装置１３により一覧から選択されることで用紙設定が可能となる。また、用紙設定は、用紙の商品コード等の用紙の種類を特定するための情報により行われてもよい。

画像形成装置１０は、通信部１５により外部のデータベースにアクセス可能である。通信部１５は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット、専用回線等の既存の通信ネットワークを用いて通信を行う。使用可能な用紙の種類が予め登録されていない場合、画像形成装置１０は、登録された用紙の種類を一覧表示することができない。この場合、画像形成装置１０は、データベースにアクセスし、データベースに登録されている用紙の種類一覧を出力装置１４に表示する。データベースサーバは、画像形成装置１０から入力装置１３により選択された用紙種類を取得すると、該用紙種類の物理的特性を画像形成装置１０へ送信する。物理的特性には、例えば坪量、厚さ、ベック平滑度、体積抵抗、サイズ度、白色度等がある。

図６は、データベースに記憶される用紙分類情報の例示図である。用紙分類情報には、カテゴリ１～５の物理的特性が設定されている。図７は、画像形成装置１０から取得した用紙種類に応じてデータベースサーバが検索した物理的特性の例示図である。用紙種類として「普通紙」を取得したデータサーバは、用紙分類情報から坪量、厚さ、ベック平滑度、及び体積抵抗のカテゴリを抽出する。画像形成装置１０は、抽出されたカテゴリの物理的特性をデータベースから取得する。

制御部７０は、異なる印刷ジョブ間であっても用紙種類が同一であれば、同一ジョブと判断し、目標階調を取得しない。制御部７０は、印刷ジョブで指示された用紙種類が初めて使用される用紙の種類か否かに基づいて、より適切なタイミングで目標階調を取得可能となる。

以上のような処理では、用紙８０に階調調整用画像８５１を印字して階調補正テーブルの更新処理を行う印刷ジョブの場合に、用紙種類が同一で、且つ、用紙種類が指示されたタイミングからの経過時間が所定時間未満であれば新たな目標階調が取得されない。そのために、読取装置５０が原因で生じる測定誤差や用紙表面の凹凸によるムラ、用紙搬送による用紙のバタツキの読取結果への影響を抑制して、適切な目標階調を取得することができる。目標階調が決定すると、画像形成装置１０は、階調調整用画像８５１の読取結果と目標階調との差分により階調補正テーブルを更新することで、長期間にわたり適切な色の画像を出力することが可能となる。

以上説明した画像形成装置１０は、用紙種類が大きく異ならない場合に、用紙特性の変更が無いと判断して目標階調を更新しない。また、同じ給紙カセット１８５から給紙される用紙は、給紙カセット１８５の開閉動作がなければ同じ用紙である可能性が高い。そのために、異なる印刷ジョブであっても同じ給紙カセット１８５の用紙が印刷に用いられる場合には、目標階調を更新しない構成としてもよい。

また、制御部７０は、画像が形成される用紙の種類と記憶部１２に記憶された目標階調が設定されている用紙の種類が一致し、且つ、目標階調が生成されてからの経過時間が所定時間未満ならば目標階調の取得をしない。しかしながら、制御部７０は、画像が形成される用紙の種類と記憶部１２に記憶された目標階調が設定されている用紙の種類が一致する場合には、目標階調の取得をしない構成としてもよい。

以上の説明では画像形成装置１０と読取装置５０とを別の装置としたが、これらの装置は一体に構成されていてもよい。例えば、画像形成装置１０内で定着器１８４よりも用紙の搬送方向で下流側に第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４が配置されていてもよい。

画像形成システム１は、読取装置５０の用紙搬送方向下流側に、ステイプル処理、パンチ穴開け処理、折り処理、製本処理等の用紙処理を行う用紙処理装置が設けられた構成であってもよい。用紙処理装置は、制御部７０から指示された場合にのみ用紙処理を実行してもよい。制御部７０からの指示がなく用紙処理を行わない場合、当該用紙処理装置は搬送された用紙をそのまま排紙する。

また、第１読取センサ５３は下方から用紙の画像を読み取り、第２読取センサ５４及び測色部５５は上方から用紙の画像を読み取るものとしたが、これは逆であってもよい。また、画像データに基づいて形成される画像に断裁用マーク８３が含まれるものとしたが、断裁用マーク８３が含まれないものとしてもよい。そのような場合、画像形成装置１０は、画像データに基づいて画像が形成される用紙の断裁位置に断裁用マーク８３が形成されるように、画像データに断裁用マーク情報を付加できるように構成されていてもよい。

Claims (13)

1. 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画像データに基づき、用紙に画像を形成する画像形成手段と、
   前記用紙に形成された画像を読み取る読取手段と、
   前記画像形成手段により第１の用紙にユーザ画像とともに第１テスト画像を形成し、前記読取手段による前記第１テスト画像の読取結果を取得し、前記画像形成手段により第２の用紙にユーザ画像とともに第２テスト画像を形成し、前記読取手段による前記第２テスト画像の読取結果を取得し、前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の読取結果に基づいて前記変換条件を生成する制御手段と、
   用紙の種類に対応する前記第１テスト画像の読取結果を記憶する記憶手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記画像形成手段によりユーザ画像が形成される用紙の種類に関する所定の条件が満たされた場合に前記第１テスト画像を用紙に形成することを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の用紙にユーザ画像とともに前記第１テスト画像を形成して、前記読取手段による前記第１テスト画像の読取結果に基づいて前記変換条件を生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. 前記制御手段は、前記第１の用紙と前記第２の用紙の種類が同じ場合に、前記第２の用紙による前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、連続した画像形成に用いる用紙の種類が同じ場合に、後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、後続の画像形成が所定期間内の先行の画像形成で用いられた用紙の種類と同じ種類の用紙を画像形成に用いる場合に、該後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、先行の画像形成と後続の画像形成とで用いる用紙の物理的特性が同じ場合に、前記後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、連続した画像形成に用いる用紙の物理的特性が同じ場合に、後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、後続の画像形成が所定期間内の先行の画像形成で用いられた用紙の物理的特性と同じ物理的特性の用紙を用いる場合に、前記後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項６記載の画像形成装置。
9. 前記用紙を前記画像形成手段に給紙する複数の給紙カセットをさらに備えており、
   前記制御手段は、先行の画像形成と後続の画像形成とで用紙が同じ給紙カセットから給紙される場合に、前記後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、連続した画像形成に用いる用紙が同じ給紙カセットから給紙される場合に、後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
    請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、後続の画像形成が所定期間内の先行の画像形成で用いられた用紙を給紙する給紙カセットと同じ給紙カセットから給紙される用紙を用いる場合に、前記後続の画像形成によるテスト画像の読取結果に基づく前記変換条件の生成を行わないことを特徴とする、
    請求項９記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記読取手段による前記第１テスト画像の読取結果から上下限の値を除き、上下限を除いた前記読取結果の平均値により前記変換条件を生成することを特徴とする、
    請求項１～１１のいずれか１項記載の画像形成装置。
13. 前記第１テスト画像と前記第２テスト画像とが同じ画像であることを特徴とする、
    請求項１～１２のいずれか１項記載の画像形成装置。

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