JP2023040334A - 画像形成装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】階調補正をするためのパッチを用紙上により小さく画像形成しても好適に階調補正をすることができるようにする。【解決手段】各色の画像を重ね合わせたカラー像が形成された記録媒体ＰＭの画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部（制御部１０１）と、ジョブ画像形成領域外に階調パッチＰ２を画像形成させる制御部（制御部１０１）と、階調パッチＰ２を含む読取画像に基づいて、複数の画像形成ユニット１５１が形成する画像における階調補正を実施する補正部（制御部１０１）と、を備え、階調パッチＰ２は、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部Ｐ２５５を備え、補正部は、読取画像より階調パッチＰ２の階調値を読み取った読取階調値を算出し、階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向における位置に対する読取階調値の回帰式Ｉを算出して、回帰式Ｉに基づいて階調補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及びプログラムに関する。

従来、画像形成装置において、温度や湿度等の環境変化や経時変化等により装置の特性、特にガンマ特性が変化し、その結果、階調性が著しく低下してしまうことがある。このことから、画像形成装置は、高画質の画像出力を維持するために、所定タイミングで、階調補正用のパッチを形成して、そのパッチをセンサー等の検出手段で検出し、その検出結果を基に階調補正を行うように構成されている。

これに関連して、特許文献１には、画像形成条件補正用のパッチ像が、パッチ検出手段の検出領域幅内に複数の階調レベルが存在するように当該階調レベルが段階的に変化するグラデーション部と、検出領域幅で階調レベルが変化しない単一階調レベル部と、を有するように構成する画像形成装置が記載されている。
また、特許文献２には、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を、像担持体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の直前に当該パターン部と隙間を開けずに形成する画像形成装置が記載されている。
また、特許文献３には、最大階調レベルから最小階調レベルまでその階調レベルが次第に変化するものであり、階調レベルが連続的かつ一様に変化するトナー像、階調レベルがパッチセンサの検出領域幅よりも短いピッチで階段状に変化するトナー像、のいずれかである、階調特性を求めるための階調パッチ画像を形成する画像形成装置が記載されている。

特開２００８－２６８２５６号公報 特開２０１５－６６７７９号公報 特許４３０４９３６号公報

ところで、階調補正用のパッチは、サイズが大きいと画像形成できる領域が限られるため、より小さく画像形成することが求められている。
しかし、面積変調で階調表現をする（スクリーンパターンが存在する）画像形成装置の場合、階調補正用のパッチを小さくすると、スクリーンパターンの位相によって、階調補正用パッチ内の画像形成濃度に揺らぎが生じ、これにより階調値の読み取り誤差が生じる可能性があった。

特許文献１～３には、階調補正用のパッチを小さくしても読み取り誤差を生じさせない技術に関しての記載はなく、この問題は解決されない。

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、階調補正をするためのパッチを用紙上により小さく画像形成しても好適に階調補正をすることができる画像形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、
画像データに基づいて色材により画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
それぞれの前記画像形成ユニットにより形成された各色の画像を重ね合わせたカラー像を記録媒体上に形成するカラー像形成部と、
前記カラー像が形成された前記記録媒体の画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部と、
前記記録媒体のジョブ画像形成領域外に階調パッチを画像形成させる制御部と、
前記取得部により取得された前記階調パッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットが形成する画像における階調補正を実施する補正部と、
を備え、
前記階調パッチは、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部を備え、
前記補正部は、前記読取画像より前記階調パッチの階調値を読み取った読取階調値を算出し、前記階調パッチの前記記録媒体の搬送方向における位置に対する前記読取階調値の回帰式を算出して、前記回帰式に基づいて階調補正する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記階調パッチにおける各々の階調レベルのパッチの間隔は、前記階調パッチの画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数の１０周期分未満である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記階調パッチは、最小階調値から最大階調値まで前記階調レベルが前記搬送方向において段階的に変化する昇順部と、最大階調値から最小階調値まで前記階調レベルが前記搬送方向において段階的に変化する降順部を備え、前記搬送方向上流側に前記昇順部が配置され、前記搬送方向下流側に前記降順部が配置されている。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記階調パッチにおいて、前記昇順部の最大階調値部と前記降順部の最大階調値部が隣接する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、
前記補正部は、前記階調パッチの画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数に応じて前記回帰式を算出する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、
前記階調パッチは、複数の前記色材による画像を構成する色ごとに色別階調パッチを備え、
前記制御部は、前記ジョブ画像形成領域外である前記記録媒体の主走査方向における両端部のそれぞれに、前記色別階調パッチの順番が異なる階調パッチを画像形成させる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記制御部は、前記色別階調パッチの順番が異なる階調パッチに隣接して、前記階調パッチの種別を識別するマークを画像形成させる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記制御部は、前記記録媒体のジョブ画像形成領域外にレジストパッチを画像形成させ、
前記マークは、前記レジストパッチである。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記補正部は、前記取得部により取得された前記レジストパッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットにおける画像形成位置を補正する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明において、
前記記録媒体は、連続媒体である。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、前記記録媒体上に前記階調パッチと主走査方向の同じ位置にトナー消費パッチを画像形成させる。

請求項１２に記載の発明のプログラムは、
画像データに基づいて色材により画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
それぞれの前記画像形成ユニットにより形成された各色の画像を重ね合わせたカラー像を記録媒体上に形成するカラー像形成部と、
を備える画像形成装置のコンピューターを、
前記カラー像が形成された前記記録媒体の画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部と、
前記記録媒体のジョブ画像形成領域外に階調パッチを画像形成させる制御部、
前記取得部により取得された前記階調パッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットが形成する画像における階調補正を実施する補正部、
として機能させ、
前記階調パッチは、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部を備え、
前記補正部は、前記読取画像より前記階調パッチの階調値を読み取った読取階調値を算出し、前記階調パッチの前記記録媒体の搬送方向における位置に対する前記読取階調値の回帰式を算出し、前記回帰式に基づいて階調補正する。

本発明によれば、階調補正をするためのパッチを用紙上により小さく画像形成しても好適に階調補正をすることができる画像形成装置及びプログラムを提供することができる。

実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 ジョブの画像とパッチが画像形成された記録媒体の例を示す図である。 階調パッチの例を示す図である。 階調パッチの例を示す図である。 レジストパッチの例を示す図である。 レジストパッチの例を示す図である。 画像形成処理の流れを示すフローチャートである。 階調補正処理の流れを示すフローチャートである。 階調パッチの読取階調値の例を示す図である。 座標変換した読取階調値の平均値の例を示す図である。 変形例１のジョブの画像、パッチ及びアイマークが画像形成された記録媒体の例を示す図である。 変形例２の高線数スクリーンの読取階調値の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

〔画像形成装置の構成〕
まず、本発明の実施形態における画像形成装置１００の構成について説明する。
図１は、画像形成装置１００の主要構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、ロール状の記録媒体ＰＭ上に連続して画像を形成する装置である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、制御部１０１、通信部１０２、操作表示部１０３、記憶部１０４、給紙部１０５、搬送部１０６、巻取部１０７、画像形成部１５０、定着部１７０、イメージスキャナー１８０等を備えて構成されている。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。制御部１０１のＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１００の各部の動作を集中制御する。

通信部１０２は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）カード等の通信制御カードで構成され、ＬＡＮ、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部機器との間で各種データの送受信を行う。

操作表示部１０３は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといった表示部１０３ａと、各種操作キー、表示部１０３ａの画面に重ねられて配置されたタッチパネル、テンキー等により構成される入力部１０３ｂとを備える。操作表示部１０３は、表示部１０３ａにおいて各種情報を表示させ、また入力部１０３ｂに対するユーザーの入力操作を操作信号に変換して制御部１０１に出力する。

記憶部１０４は、例えば、不揮発性の半導体メモリー（いわゆるフラッシュメモリー）やハードディスクドライブ等により構成される。記憶部１０４には、画像形成装置１００に係る各種設定情報を始めとする各種データや、ジョブ（Job）情報（ジョブの設定情報及びジョブの画像データ）等が記憶されている。
また、記憶部１０４には、後述するトナー消費パッチＰ１の画像データ、形成される画像における濃度の階調を補正するための階調パッチＰ２の画像データ、及び複数の画像形成ユニット１５１における画像形成位置を補正するためのレジストパッチＰ３の画像データが記憶されている。

給紙部１０５は、給紙ロール１０５ａと給紙ローラー１０５ｂなどを有する。給紙ロール１０５ａには、連続した記録媒体ＰＭ、例えばロール状のフィルム、ロール紙、布帛などが巻回されている。給紙ロール１０５ａは、制御部１０１からの指示に従って、記録媒体ＰＭの搬送速度に応じた速さで回転して、記録媒体ＰＭを搬送経路へ送出する。給紙ローラー１０５ｂは、適宜な張力で記録媒体ＰＭを引き伸ばしながら画像形成部１５０に向けて記録媒体ＰＭを送出する。なお、記録媒体ＰＭは、巻回可能な連続媒体でなくてもよく、その場合には、積載された個別の記録媒体ＰＭが順番に送出、排出されてもよい。
搬送部１０６は、搬送経路及びレジストローラー対等の複数の搬送ローラー対を有し、給紙部１０５から給紙された記録媒体ＰＭを画像形成装置１００内で搬送する。
巻取部１０７は、巻取ロール１０７ａと巻取ローラー１０７ｂなどを有する。巻取ローラー１０７ｂは、画像形成された記録媒体ＰＭを巻取ロール１０７ａに向けて送出する。巻取ロール１０７ａは、制御部１０１からの指示に従って、記録媒体ＰＭの搬送速度に応じた速さで回転し、画像形成された記録媒体ＰＭを巻き取る。

画像形成部１５０は、ジョブの設定情報と画像データとに基づいて記録媒体ＰＭ上に画像を印刷し、印刷物を生成する。
また、画像形成部１５０は、画像形成ユニット１５１、ローラー１５２、中間転写ベルト１５３及び２次転写ローラー１５４等を備える。
本実施形態において、画像形成部１５０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）、Ｓ（特色。本実施形態では白）の色ごとの画像形成ユニット１５１を有し、通常のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを用いた画像の他、白色のトナーを用いた印刷が可能である。
画像形成部１５０において、画像形成ユニット１５１により各色のトナー像が形成され、順次中間転写ベルト１５３に１次転写され５色のトナー像が重ね合わされる。中間転写ベルト１５３は、複数のローラーに巻き回された無端ベルトであり、各ローラーの回転に従って図１に示す矢印の方向に回転する。
２次転写ローラー１５４は、中間転写ベルト１５３上のトナー像を、給紙部１０５から給紙された記録媒体ＰＭ上に転写する。詳しくは、ローラー１５２に２次転写ローラー１５４が圧接して形成された転写ニップ部Ｎにおいて記録媒体ＰＭ及び中間転写ベルト１５３を挟持し、２次転写ローラー１５４に所定の転写電圧が印加されることにより、２次転写ローラー１５４上においてトナー像を形成しているトナーが記録媒体ＰＭ側に引き寄せられて記録媒体ＰＭに転写されることにより、画像を形成（印刷）する。ローラー１５２、中間転写ベルト１５３及び２次転写ローラー１５４は、カラー像形成部である。

定着部１７０は、記録媒体ＰＭ上に印刷されたトナーによる画像を熱と圧力とで記録媒体ＰＭに定着させる。
なお、図１においては、画像形成部１５０をいわゆる電子写真方式の画像形成部として図示しているが、印刷方式はこれに限定されるものではなく、例えば、インクジェット方式等の他の印刷方式の画像形成部であってもよい。

イメージスキャナー１８０は、画像形成部１５０により印刷され、定着部１７０により定着された記録媒体ＰＭの画像形成面を読み取った読取画像データ（読取画像）を制御部１０１に出力する。イメージスキャナー１８０は、例えば、カラースキャナー等により構成される。イメージスキャナー１８０は、定着部１７０の下流側に配置されており、記録媒体ＰＭ搬送中に画像を読み取る構成となっている。

また、制御部１０１は、カラー像が形成された記録媒体ＰＭの画像形成面を読み取った読取画像を取得する。ここで、制御部１０１は取得部として機能する。
また、制御部１０１は、画像形成部１５０を制御して、記録媒体ＰＭの後述するジョブ画像形成領域外に階調パッチＰ２を画像形成させる。ここで、制御部１０１は制御部として機能する。
また、制御部１０１は、取得部により取得された階調パッチＰ２を含む読取画像に基づいて、複数の画像形成ユニット１５１が形成する画像における階調補正を実施する。ここで、制御部１０１は補正部として機能する。

ここで、制御部１０１が画像形成部１５０を制御して、記録媒体ＰＭに画像形成するトナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３について説明する。
図２Ａは、ジョブの画像、トナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２ａ、Ｐ２ｂ（階調パッチＰ２ａ、Ｐ２ｂを区別しない場合は、以下階調パッチＰ２と表記する）、及びレジストパッチＰ３ａ～Ｐ３ｄ（レジストパッチＰ３ａ～Ｐ３ｄを区別しない場合は、以下レジストパッチＰ３と表記する）が画像形成された記録媒体ＰＭの例を示す図である。
図２Ａに示す例において、領域Ａは、ジョブの画像を形成するジョブ画像形成領域である。領域Ｂは、ジョブ画像形成領域よりも主走査方向において両外側のジョブ画像形成領域外であり、トナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３が画像形成される領域である。領域Ｂにトナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３を画像形成することで、ジョブ画像形成領域である領域Ａをより広く確保することができる。
トナー消費パッチＰ１は、トナー消費量が少ないジョブを印刷する場合に、古くなったトナーを消費するためのパッチである。

図２Ｂに階調パッチＰ２ａを示す。階調パッチＰ２ａは、記録媒体ＰＭの搬送方向における階調パッチＰ２の先端を示し、階調パッチＰ２ａを検出するための検出用マークである境界線Ｐ２１、第１階調パッチ部Ｐ２５と第２階調パッチ部Ｐ２４の境界を示す境界線Ｐ２２、及び記録媒体ＰＭの搬送方向における階調パッチＰ２の後端を示し、階調パッチＰ２ａを検出するための検出用マークである境界線Ｐ２３、第１階調パッチ部Ｐ２５及び第２階調パッチ部Ｐ２４を有する。
ここで、階調パッチＰ２において、境界線Ｐ２２を省いてもよい。階調パッチＰ２は、少なくとも境界線Ｐ２１、Ｐ２３の２本の境界線を有することで、階調パッチＰ２を検出する際に、階調パッチＰ２の先端と後端を検出することができ、それに基づいて、階調パッチＰ２が画像形成されている位置、及び階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向における倍率を取得することができる。

第１階調パッチ部Ｐ２５は、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの階調値を段階的に異ならせた複数の色別階調パッチからなる。つまり、第１階調パッチ部Ｐ２５は、Ｙの色別階調パッチＰ２５ｙ、Ｍの色別階調パッチＰ２５ｍ、Ｃの色別階調パッチＰ２５ｃ及びＫの色別階調パッチＰ２５ｋを有する。Ｙの色別階調パッチＰ２５ｙ、Ｍの色別階調パッチＰ２５ｍ、Ｃの色別階調パッチＰ２５ｃ及びＫの色別階調パッチＰ２５ｋを区別しない場合は、色別階調パッチＰ２５ｘと表記する。
図２Ｂに、Ｍの色別階調パッチＰ２５ｍの詳細な構成を示す。図２Ｂに示す例においてはそれぞれの階調レベルのパッチの境界を見やすくするために黒の境界線を入れているが、実際は、それぞれの階調レベルのパッチ間の境界線は存在しない。
Ｍの色別階調パッチＰ２５ｍは、記録媒体ＰＭの搬送方向上流側から下流側に向かって、最小階調値から最大階調値まで階段状に１１段階の階調レベルで変化する昇順部Ｐ２５２、及び最大階調値から最小階調値まで階段状に１１段階の階調レベルで変化する降順部Ｐ２５１を有する。
また、昇順部Ｐ２５２及び降順部Ｐ２５１は、それぞれ最小階調値部Ｐ２５３、最大階調値部Ｐ２５４及びハーフトーン部Ｐ２５５を有する。図２Ｂに示すように、最大階調値部Ｐ２５４は、ハーフトーン部Ｐ２５５のうちの最大階調値部Ｐ２５４の階調値に近い階調値の部分に隣接している。そのため、階調パッチＰ２をイメージスキャナー１８０で読み取る場合に、最大階調値部Ｐ２５４における、階調値が小さい部分からの光の回り込みの影響を最小限に抑えることができる。

また、ハーフトーン部Ｐ２５５のそれぞれの階調レベルのパッチの記録媒体ＰＭの搬送方向の幅は等間隔であり、最小階調値部Ｐ２５３及び最大階調値部Ｐ２５４のパッチの記録媒体ＰＭの搬送方向の幅は、ハーフトーン部Ｐ２５５のそれぞれの階調レベルの幅よりも広い。
また、階調パッチＰ２は、昇順部Ｐ２５２及び降順部Ｐ２５１における各々の階調レベルのパッチの間隔が、階調パッチＰ２の画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数の１０周期分未満である、従来よりも小さいパッチである。
この構成は、Ｙの色別階調パッチＰ２５ｙ、Ｃの色別階調パッチＰ２５ｃ及びＫの色別階調パッチＰ２５ｋにおいても同様である。
また、図２Ｂに示すようにそれぞれの色別階調パッチＰ２５ｘは、最小階調値部Ｐ２５３において隣接して配置されている。これにより、階調パッチＰ２をイメージスキャナー１８０で読み取る場合に、色別階調パッチＰ２５ｘ間における光の回り込みの影響を抑制することができる。また、光の回り込みの影響を避けるために、色別階調パッチＰ２５ｘ間に間隔を空ける必要がないために、階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向の長さを最小限に抑えることができる。

また、第２階調パッチ部Ｐ２４は、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのうちの複数色のトナーにより構成される二次色または三次色の階調値を段階的に異ならせた複数の色別階調パッチからなる。つまり、第２階調パッチ部Ｐ２４は、ＹとＭから構成されるＲ（Ｒｅｄ）の色別階調パッチＰ２４ｒ、ＹとＣから構成されるＧ（Ｇｒｅｅｎ）の色別階調パッチＰ２４ｇ、ＭとＣから構成されるＢ（Ｂｌｕｅ）の色別階調パッチＰ２４ｂ、及びＹとＭとＣから構成される３Ｃの色別階調パッチＰ２４３ｃを有する。Ｒの色別階調パッチＰ２４ｒ、Ｇの色別階調パッチＰ２４ｇ、Ｂの色別階調パッチＰ２４ｂ、及び３Ｃの色別階調パッチＰ２４３ｃを区別しない場合は、色別階調パッチＰ２４ｘと表記する。
それぞれの色別階調パッチＰ２４ｘの構成は、Ｍの色別階調パッチＰ２５ｍと同様であり、それぞれ隣接して配置されている。
図２Ｃに階調パッチＰ２ｂを示す。階調パッチＰ２ｂは、階調パッチ２ａと同様に、境界線Ｐ２１～Ｐ２３、第１階調パッチ部Ｐ２５及び第２階調パッチ部Ｐ２４を有するが、第１階調パッチ部Ｐ２５と第２階調パッチ部Ｐ２４の位置が、境界線Ｐ２２を挟んで階調パッチＰ２ａと逆であるように構成される。

図２Ｄに同一であるレジストパッチＰ３ａ、Ｐ３ｃを示す。また、図２Ｅに同一であるレジストパッチＰ３ｂ、Ｐ３ｄを示す。
レジストパッチＰ３は、基準色パッチＰ３１、Ｐ３２及び測定対象色パッチ部Ｐ３３を有する。測定対象色パッチ部Ｐ３３は、基準色パッチＰ３１、Ｐ３２に挟まれるように配置される。ここで、基準色は、例えば、Ｋであり、測定対象色はＹ、Ｍ、Ｃである。
図２Ｄに示すレジストパッチＰ３ａ、Ｐ３ｃと、図２Ｅに示すレジストパッチＰ３ｂ、Ｐ３ｄでは、測定対象色パッチ部３３が有するそれぞれの測定対象色パッチの大きさや形態が異なる。

図２Ａに戻り、拡大部１～４について説明する。
拡大部１に、レジストパッチＰ３ａ及び階調パッチＰ２ａの一部を示す。レジストパッチＰ３ａは、図２Ｄに示すＹ軸の上方向が記録媒体ＰＭの搬送方向と一致するように配置される。また、基準色パッチＰ３２と境界線Ｐ２１が重なるように配置される。
拡大部２に、レジストパッチＰ３ｂ及び階調パッチＰ２ａの一部を示す。レジストパッチＰ３ｂは、図２Ｅに示すＹ軸の上方向が記録媒体ＰＭの搬送方向と一致するように配置される。また、基準色パッチＰ３１と境界線Ｐ２３が重なるように配置される。
拡大部３に、レジストパッチＰ３ｃ及び階調パッチＰ２ｂの一部を示す。レジストパッチＰ３ｃは、図２Ｄに示すＹ軸の上方向が記録媒体ＰＭの搬送方向と一致するように配置される。また、基準色パッチＰ３２と境界線Ｐ２１が重なるように配置される。
拡大部４に、レジストパッチＰ３ｄ及び階調パッチＰ２ｂの一部を示す。レジストパッチＰ３ｄは、図２Ｅに示すＹ軸の上方向が記録媒体ＰＭの搬送方向と一致するように配置される。また、基準色パッチＰ３１と境界線Ｐ２３が重なるように配置される。
このように基準色パッチＰ３１と境界線Ｐ２３が重なるように、また基準色パッチＰ３２と境界線Ｐ２１が重なるように配置されることで、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３を画像形成する領域を、記録媒体ＰＭの搬送方向においてより小さくすることができる。
また、このように階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向先端側に同一であるレジストパッチＰ３ａ、Ｐ３ｃを配置し、階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向後端側に同一であるレジストパッチＰ３ｂ、Ｐ３ｄを配置することで、制御部１０１は、レジストパッチＰ３を含む読取画像に基づいて、階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向先端後端側を識別する。

ここで、階調パッチＰ２ａの境界線Ｐ２１及びＰ２３に同じレジストパッチＰ３を重ねて配置し、階調パッチＰ２ｂの境界線Ｐ２１及びＰ２３に、階調パッチＰ２ａに重ねて配置したレジストパッチＰ３とは異なる形態であるレジストパッチＰ３を重ねて配置してもよい。これにより、レジストパッチＰ３の形態によって、制御部１０１は、レジストパッチＰ３を含む読取画像に基づいて、階調パッチＰ２の種別を識別する。

また、図２Ａにおける区間ＩＳは、イメージスキャナー１８０の読取範囲を示す。図２Ａに示すように、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３は、区間ＩＳに確実に収まる範囲に記録媒体ＰＭに画像形成される。

〔画像形成装置の動作〕
次に、画像形成装置１００における動作について説明する。
図３に画像形成装置１００が実行する画像形成処理のフローチャートを示す。画像形成処理は、画像形成装置１００の制御部１０１に記憶されているプログラムにより実行される。

画像形成処理において、まず、制御部１０１は、記憶部１０４よりジョブの画像データ、トナー消費パッチＰ１の画像データ、階調パッチＰ２の画像データ及びレジストパッチＰ３の画像データを取得し、画像形成部１５０を制御して、記録媒体ＰＭ上にジョブの画像とそれぞれのパッチの画像形成を行う（ステップＳ１）。
次に、制御部１０１は、イメージスキャナー１８０により読み取られた記録媒体ＰＭ上の読取画像を取得し、当該読取画像に基づいて、階調パッチＰ２を検出したか否かを判断する（ステップＳ２）。
階調パッチＰ２を検出していない場合（ステップＳ２；ＮＯ）、制御部１０１は、本処理をステップＳ２に移行する。
また、階調パッチＰ２を検出した場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、制御部１０１は、階調補正処理を実行する（ステップＳ３）。
図４に、階調補正処理のフローチャートを示す。

階調補正処理において、まず、制御部１０１は、イメージスキャナー１８０により読み取られた読取画像データに基づいて、階調パッチＰ２における読取階調値を算出する（ステップＳ３１）。
図５の上段の図に、階調パッチＰ２ｂの読取階調値の例を示す。図５の上段の図の横軸は、記録媒体ＰＭの搬送方向における位置であり、縦軸は、読取階調値である。
次に、制御部１０１は、ステップＳ３１において算出した読取階調値において、境界線Ｐ２１の後端側のエッジＤ１、境界線Ｐ２２の先端側のエッジＤ２と後端側のエッジＤ３、及び境界線Ｐ２３の先端側のエッジＤ４の位置を検出する（ステップＳ３２）。
図５の上段の図に、ステップＳ３２において検出する境界線Ｐ２１～Ｐ２３のエッジＤ１～Ｄ４の位置を示す。
次に、制御部１０１は、ステップＳ３２において検出したエッジＤ１～Ｄ４の位置に基づいて、境界線Ｐ２１～Ｐ２３の中心座標Ｅ１～Ｅ３を算出する（ステップＳ３３）。
図５の上段の図に、ステップＳ３３において算出する境界線Ｐ２１～Ｐ２３の中心座標Ｅ１～Ｅ３の位置を示す。
ここで、ステップＳ３３において境界線Ｐ２１～Ｐ２３の中心座標Ｅ１～Ｅ３を算出する代わりに、境界線Ｐ２１～Ｐ２３の重心の位置を算出してもよい。

次に、制御部１０１は、ステップＳ３３で算出した境界線Ｐ２１～Ｐ２３の中心座標Ｅ１～Ｅ３に基づいて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，３Ｃの色別階調パッチＰ２５ｘ、Ｐ２４ｘの先端及び後端の位置Ｆを特定して、色別階調パッチＰ２５ｘ、Ｐ２４ｘの領域を抽出する（ステップＳ３４）。
図５の上段の図に、ステップＳ３４において特定する色別階調パッチＰ２５ｘ、Ｐ２４ｘの先端及び後端の位置Ｆを示す。
次に、制御部１０１は、色別階調パッチＰ２５ｘ、Ｐ２４ｘの先端から後端までの領域において、中心座標Ｇで折り返し、折り返した部分における読取階調値の平均値を算出する（ステップＳ３５）
図５の中段の図に、Ｙの色別階調パッチＰ２５ｙにおいて中心座標Ｇで折り返す図を示す。
このように、色別階調パッチＰ２５ｘ、Ｐ２４ｘが昇順部Ｐ２５２及び降順部Ｐ２５１を有し、中心座標Ｇで折り返した部分における読取階調値の平均値を算出することで、例えば、乾式電子写真方式における、所謂掃き寄せ等の階調が変化した個所の隣接領域に発生するエッジ効果の影響を抑制することができる。
ここで、ステップＳ３５において、図２Ａに示すように、読取画像において階調パッチＰ２ａ、Ｐ２ｂが取得されている場合、階調パッチＰ２ａにおけるＹの色別階調パッチＰ２５ｙの折り返した読取階調値の平均値と、階調パッチＰ２ｂにおけるＹの色別階調パッチＰ２５ｙの折り返した読取階調値の平均値とをさらに平均化してもよい。これは、他の色の色別階調パッチについても同様である。記録媒体ＰＭの主走査方向のそれぞれの端部において、階調性が異なる場合があるため、上記処理により、より精度の高い階調補正を実施することができる。

次に、制御部１０１は、ステップＳ３５で折り返した読取階調値の平均値において、階調レベルごとに等間隔となるように、回帰式算出に使うデータ範囲Ｈを特定する（ステップＳ３６）。
図５の下段の図において、データ範囲Ｈの位置を示す。
次に、制御部１０１は、ステップＳ３６において特定したデータ範囲Ｈにおいて回帰式Ｉを算出する（ステップＳ３７）。
回帰式Ｉは、所定の関数であり、多項式であってもよい。回帰式Ｉが次数の高い（例えば、４次以上）多項式となる場合、制御部１０１は、ステップＳ３６において特定したデータ範囲Ｈにおける読取階調値の平均値を座標変換して、記録媒体ＰＭの搬送方向における位置と読取階調値の平均値が略線形の関係となるようにする。図６に座標変換した読取階調値の平均値の例を示す。そして、制御部１０１は、座標変換した読取階調値の平均値において、線形の回帰式Ｉあるいはより次数が低い多項式の回帰式Ｉを算出してもよい。回帰式Ｉが次数の高い多項式である場合には、データ範囲Ｈ以外において、回帰式Ｉと読取階調値の平均値との差が大きくなる可能性があるため、上記のように回帰式Ｉの次数を低くすることでこれを防ぐことができる。

次に、制御部１０１は、ステップＳ３７において算出した回帰式Ｉに基づいて、それぞれの階調レベルの階調値を算出する（ステップＳ３８）。
次に、制御部１０１は、ステップＳ３８において算出したそれぞれの階調レベルの階調値に基づいて、ジョブの画像データを補正し、補正後のジョブの画像を画像形成し（ステップＳ３９）、本処理を終了する。なお、ステップＳ３９において実施する画像データの補正方式は限定されない。ＲＩＰ（Raster Image Processor）処理済みの画像データの階調値を変化させて補正してもよいし、ハーフトーン（面積変調）処理時の変換ルックアップテーブルを調整してもよい。また、各画像形成ユニット１５１の制御パラメータを調整する等をして、実施すればよい。

図３に示す画像形成処理の説明に戻る。
次に、制御部１０１は、ジョブの画像形成は完了したか否かを判断する（ステップＳ５）。
ジョブの画像形成が完了していない場合（ステップＳ５；ＮＯ）、制御部１０１は、本処理をステップＳ３に移行する。
また、ジョブの画像形成が完了した場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部１０１は、本処理を終了する。

（変形例１）
次に、上記実施形態の変形例１について説明する。
以下では、上記実施形態との差異を中心に説明する。本変形例の画像形成装置１００の構成は、上記実施形態の画像形成装置１００と同一である。

本変形例の画像形成処理において、制御部１０１は、画像形成部１５０を制御して、記録媒体ＰＭ上にジョブの画像、トナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２、レジストパッチＰ３及びアイマークＭＫを画像形成する。アイマークＭＫは、ジョブの画像の画像形成位置を示すマークである。
図７は、ジョブの画像、トナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２ａ、Ｐ２ｂ、レジストパッチＰ３ａ～Ｐ３ｄ、及びアイマークＭＫが画像形成された記録媒体ＰＭの例を示す図である。
図７に示す例において、領域Ａは、ジョブの画像を形成するジョブ画像形成領域である。領域Ｂは、ジョブ画像形成領域よりも主走査方向において片外側のジョブ画像形成領域外であり、トナー消費パッチＰ１、階調パッチＰ２及びレジストパッチＰ３が画像形成される領域である。領域Ｃは、ジョブ画像形成領域よりも主走査方向において領域Ｂと反対の外側のジョブ画像形成領域外であり、アイマークＭＫが画像形成される領域である。
図７に示す例においても、上記実施形態の画像形成処理と同様の処理を行い、階調補正を実施することができる。

（変形例２）
次に、上記実施形態の変形例２について説明する。
以下では、上記実施形態との差異を中心に説明する。本変形例の画像形成装置１００の構成は、上記実施形態の画像形成装置１００と同一である。

図８に本変形例の階調パッチＰ２の読取階調値の例を示す。図８の横軸は、サンプル数であり記録媒体ＰＭの搬送方向における位置を示す。また、縦軸は読取階調値であって、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタごとの反射率が表示されている。
図８に示す階調パッチＰ２の読取階調値は、階調パッチＰ２を高いスクリーン線数（例えば、１７５線以上、より好ましくは２３０線以上）のスクリーンパターンで画像形成したものを読み取った場合である。
図８に示す例において、それぞれの階調レベルにおける読取階調値の変動が、それぞれの階調レベルにおける読取階調値を読み取れる程度に小さい。しかし、図８に示す高線数スクリーンの読取階調値は、読取階調値における昇降のカーブの形態が不安定になる。特に、図８に示すＲの読取階調値の昇降のカーブの形態は、椀状の形態が崩れている。
この場合、読取階調値の昇降のカーブにおける変動に対して、より次数が高く、当該変動により近い回帰式を算出してもよい。これにより、より精度の高い階調補正を実施することができる。

（変形例３）
次に、上記実施形態の変形例３について説明する。
以下では、上記実施形態との差異を中心に説明する。本変形例の画像形成装置１００の構成は、上記実施形態の画像形成装置１００と同一である。

本変形例の階調補正処理において、制御部１０１は、ステップＳ３１において階調パッチＰ２における読取階調値を算出する前にレジスト補正処理を実行する。具体的には、制御部１０１は、読取画像データ内の画像形成処理のステップＳ１において画像形成したレジストパッチＰ３に基づいて、レジスト補正値を算出する。そして、制御部１０１は、当該レジスト補正値に基づいて補正した階調パッチＰ２における読取階調値を算出する。これにより、色ずれが発生している場合でも、より精度の高い階調補正を実施することができる。
ここで、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１５３上に形成されたトナー像を検出する検出部を備え、中間転写ベルト１５３上に形成されたトナー像を検出部により検出し、当該検出結果に基づいてレジスト補正を実施する構成であってもよい。

以上説明したように、画像形成装置１００は、画像データに基づいて色材により画像を形成する複数の画像形成ユニット１５１と、それぞれの画像形成ユニット１５１により形成された各色の画像を重ね合わせたカラー像を記録媒体ＰＭ上に形成するカラー像形成部(ローラー１５２、中間転写ベルト１５３及び２次転写ローラー１５４)と、カラー像が形成された記録媒体ＰＭの画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部（制御部１０１）と、記録媒体ＰＭのジョブ画像形成領域外に階調パッチＰ２を画像形成させる制御部（制御部１０１）と、取得部により取得された階調パッチＰ２を含む読取画像に基づいて、複数の画像形成ユニット１５１が形成する画像における階調補正を実施する補正部（制御部１０１）と、を備え、階調パッチＰ２は、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部Ｐ２５５を備え、補正部は、読取画像より階調パッチＰ２の階調値を読み取った読取階調値を算出し、階調パッチＰ２の記録媒体ＰＭの搬送方向における位置に対する読取階調値の回帰式Ｉを算出して、回帰式Ｉに基づいて階調補正する。
したがって、階調補正をするためのパッチを用紙上により小さく画像形成しても好適に階調補正をすることができる。

また、画像形成装置１００において、階調パッチＰ２における各々の階調レベルのパッチの間隔は、階調パッチＰ２の画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数の１０周期分未満である。
したがって、階調パッチＰ２をより小さく画像形成することができるので、階調パッチＰ２を記録媒体ＰＭの限られた領域においても画像形成することができる。

また、画像形成装置１００において、階調パッチＰ２は、最小階調値から最大階調値まで階調レベルが搬送方向において段階的に変化する昇順部Ｐ２５２と、最大階調値から最小階調値まで階調レベルが搬送方向において段階的に変化する降順部Ｐ２５１を備え、搬送方向上流側に昇順部Ｐ２５２が配置され、搬送方向下流側に降順部Ｐ２５１が配置されている。
したがって、エッジ効果を抑制することができる。

また、画像形成装置１００の階調パッチＰ２において、昇順部Ｐ２５２の最大階調値部Ｐ２５４と降順部Ｐ２５１の最大階調値部Ｐ２５４が隣接する。
したがって、最大階調値部Ｐ２５４における、階調値が小さい部分からの光の回り込みの影響を最小限に抑えることができる。

また、画像形成装置１００において、補正部は、階調パッチＰ２の画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数に応じて回帰式Ｉを算出する。
したがって、より精度の高い階調補正を実施することができる。

また、画像形成装置１００において、階調パッチＰ２は、複数の色材による画像を構成する色ごとに色別階調パッチＰ２４ｘ、Ｐ２５ｘを備え、制御部は、ジョブ画像形成領域外である記録媒体ＰＭの主走査方向における両端部のそれぞれに、色別階調パッチＰ２４ｘ、Ｐ２５ｘの順番が異なる階調パッチＰ２を画像形成させる。
したがって、記録媒体ＰＭの主走査方向のそれぞれの端部において、階調性が異なる場合に、より精度の高い階調補正を実施することができる。

また、画像形成装置１００において、制御部は、色別階調パッチＰ２４ｘ、Ｐ２５ｘの順番が異なる階調パッチＰ２に隣接して、階調パッチＰ２の種別を識別するマークを画像形成させる。
したがって、階調パッチＰ２の種別を容易に識別することができる。

また、画像形成装置１００において、制御部は、記録媒体ＰＭのジョブ画像形成領域外にレジストパッチＰ３を画像形成させ、マークは、レジストパッチＰ３である。
したがって、マークを別途画像形成する領域が不要になり、階調パッチＰ２を画像形成する領域を最小限に抑えることができる。

また、画像形成装置１００において、補正部は、取得部により取得されたレジストパッチＰ３を含む読取画像に基づいて、複数の画像形成ユニット１５１における画像形成位置を補正する。
したがって、色ずれが発生している場合でも、レジスト補正を実施することにより、より精度の高い階調補正を実施することができる。

また、画像形成装置１００において、記録媒体は、連続媒体である。
したがって、連続媒体に画像形成中であっても階調補正をすることができる。

また、画像形成装置１００において、制御部は、記録媒体ＰＭ上に階調パッチＰ２と主走査方向の同じ位置にトナー消費パッチＰ１を画像形成させる。
したがって、記録媒体ＰＭにおいて、ジョブ画像形成領域をより広く確保することができる。

なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る画像形成装置の好適な例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態及び変形例において画像形成装置１００は、巻回可能な連続媒体である記録媒体ＰＭに画像形成を行うとしたがこれに限らない。記録媒体ＰＭは、連続媒体でない枚葉紙等であってもよい。枚葉紙等に画像形成を行う画像形成装置に本発明を適用することで、連続印刷中の温度等の環境変化に対する階調補正を、印刷を一時中断せずに実施することができるため、印刷作業の効率化やダウンタイム減少等、コストダウンに寄与することができる。

また、上記実施形態及び変形例において、基準色はＫ（ブラック）であるとしたが、他の色を基準色としてもよい。しかし、ＫのパッチはＲ，Ｇ，Ｂの全ての分解画像データにおいて高濃度で表示されるため、Ｋを基準色とすることが好ましい。

また、上記実施形態及び変形例において、読取画像はイメージスキャナー１８０によって読み取られるとしたが、読取画像を読み取る読取部を画像形成装置外に設けてもよい。

また、上記の説明では、各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピューター読み取り可能な媒体として不揮発性の半導体メモリーやハードディスクを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）を適用することとしてもよい。

その他、画像検査装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 画像形成装置
１０１ 制御部（取得部、制御部、補正部）
１０２ 通信部
１０３ 操作表示部
１０４ 記憶部
１０５ 給紙部
１０５ａ 給紙ロール
１０５ｂ 給紙ローラー
１０６ 搬送部
１０７ 巻取部
１０７ａ 巻取ロール
１０７ｂ 巻取ローラー
１５０ 画像形成部
１５１ 画像形成ユニット
１５２ ローラー（カラー像形成部）
１５３ ２次転写ベルト（カラー像形成部）
１５４ ２次転写ローラー（カラー像形成部）
１７０ 定着部
１８０ イメージスキャナー
Ｎ 転写ニップ部

Claims (12)

1. 画像データに基づいて色材により画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
   それぞれの前記画像形成ユニットにより形成された各色の画像を重ね合わせたカラー像を記録媒体上に形成するカラー像形成部と、
   前記カラー像が形成された前記記録媒体の画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部と、
   前記記録媒体のジョブ画像形成領域外に階調パッチを画像形成させる制御部と、
   前記取得部により取得された前記階調パッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットが形成する画像における階調補正を実施する補正部と、
   を備え、
   前記階調パッチは、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部を備え、
   前記補正部は、前記読取画像より前記階調パッチの階調値を読み取った読取階調値を算出し、前記階調パッチの前記記録媒体の搬送方向における位置に対する前記読取階調値の回帰式を算出して、前記回帰式に基づいて階調補正する画像形成装置。
2. 前記階調パッチにおける各々の階調レベルのパッチの間隔は、前記階調パッチの画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数の１０周期分未満である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記階調パッチは、最小階調値から最大階調値まで前記階調レベルが前記搬送方向において段階的に変化する昇順部と、最大階調値から最小階調値まで前記階調レベルが前記搬送方向において段階的に変化する降順部を備え、前記搬送方向上流側に前記昇順部が配置され、前記搬送方向下流側に前記降順部が配置されている請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記階調パッチにおいて、前記昇順部の最大階調値部と前記降順部の最大階調値部が隣接する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記補正部は、前記階調パッチの画像形成に用いるスクリーンパターンにおけるスクリーン線数に応じて前記回帰式を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記階調パッチは、複数の前記色材による画像を構成する色ごとに色別階調パッチを備え、
   前記制御部は、前記ジョブ画像形成領域外である前記記録媒体の主走査方向における両端部のそれぞれに、前記色別階調パッチの順番が異なる階調パッチを画像形成させる請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記色別階調パッチの順番が異なる階調パッチに隣接して、前記階調パッチの種別を識別するマークを画像形成させる請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記記録媒体のジョブ画像形成領域外にレジストパッチを画像形成させ、
   前記マークは、前記レジストパッチである請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記補正部は、前記取得部により取得された前記レジストパッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットにおける画像形成位置を補正する請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記記録媒体は、連続媒体である請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記記録媒体上に前記階調パッチと主走査方向の同じ位置にトナー消費パッチを画像形成させる請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 画像データに基づいて色材により画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
    それぞれの前記画像形成ユニットにより形成された各色の画像を重ね合わせたカラー像を記録媒体上に形成するカラー像形成部と、
    を備える画像形成装置のコンピューターを、
    前記カラー像が形成された前記記録媒体の画像形成面を読み取った読取画像を取得する取得部、
    前記記録媒体のジョブ画像形成領域外に階調パッチを画像形成させる制御部、
    前記取得部により取得された前記階調パッチを含む読取画像に基づいて、複数の前記画像形成ユニットが形成する画像における階調補正を実施する補正部、
    として機能させ、
    前記階調パッチは、面積変調を用いたハーフトーンにより複数の階調レベルを表現するハーフトーン部を備え、
    前記補正部は、前記読取画像より前記階調パッチの階調値を読み取った読取階調値を算出し、前記階調パッチの前記記録媒体の搬送方向における位置に対する前記読取階調値の回帰式を算出し、前記回帰式に基づいて階調補正するプログラム。

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