JP5112368B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、画像の階調特性を補正可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。

用紙に画像を印刷するプリンタやコピー機、或いはプリンタ機能やコピー機能等を１台で実現する多機能機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）等の画像形成装置の多くは、画像データの階調再現性を高めるために階調特性の補正を行っている。

階調特性は、画像データの階調値と、その階調値によって印刷された画像の濃度との間の関係を示す特性である。通常、画像形成装置で階調を表現する場合、線或いはドットの密度が異なるハーフトーンパタンを用いている。画像の階調値に応じた密度のハーフトーンパタンを選択することによって、中間階調の濃度を実現している。

印刷物をコピーする場合の望ましい階調特性は、通常線形な特性である。しかしながら、ハーフトーンパタンの粗密の程度と印刷によって得られる濃度との関係は一般に非線形である。この非線形を補正するために、階調補正テーブルと呼ばれる補正データがしばしば用いられる。画像データの階調値と、ハーフトーンパタンを選択する階調値との間にこの階調補正テーブルを介在させることによって、画像データの階調値と印刷される濃度との間の特性（即ち、階調特性）の線形性を確保することが可能となる。

特許文献１には、階調補正テーブルの作成或いはその更新を、画像形成装置の階調自動調整モードで実施する技術が開示されている。特許文献１が開示する従来の階調自動調整モードでは、低い濃度から高い濃度に徐徐に変化するような階調テストパタンを一度用紙に印刷し、印刷した階調テストパタンを画像形成装置が具備するスキャナで読み取り、読み取った階調毎の濃度が所定の基準範囲におさまるように階調補正テーブルを作成、更新する処理を行っている。この階調自動調整は、サービスマンだけでなく一般ユーザも実施することができる。

特開２００７−３２９９２９号公報

一方、階調特性は、温度等の周囲環境の変化や使用時間の経過によって変化することが知られている。このような場合、上記の階調自動調整を、例えば定期的に実施することによって、階調特性が基準範囲内に収まるよう階調補正テーブルを再度作成する（階調補正テーブルを更新する）ことができる。

しかしながら、上記の従来の階調自動調整は、階調テストパタンを用紙に一度印刷し、印刷した用紙をスキャナで読み取る必要あるため、一般ユーザにとっては煩雑であり、実際にはあまり実施されていないというのが実情である。

また、１台の画像形成装置で実現する階調特性は１種類とは限らない。ＭＦＰのようにコピー機能やプリント機能等の複数の機能を有する装置では、夫々の機能毎に最適な階調特性が存在する。即ち、コピー機能用の階調補正テーブルやプリント機能用の階調補正テーブル等、複数の階調補正テーブルが存在する。複数の階調補正テーブルを更新するためには、これに対応して上記の階調自動調整もその都度複数回実施する必要があり、調整作業はより煩雑で時間を要するものとなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、階調特性が環境変化や時間経過によって変化した場合であっても、また複数の階調特性を有する場合であっても、高精度で、かつユーザの手を煩わせることなく階調特性の補正を実施することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、原稿を読み取って画像データを生成すると共に読取った前記画像データの濃度を検出するスキャナと、前記画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成する階調処理部と、転写体を具備し、前記階調画像から生成されるトナー画像を前記転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷する印刷処理部と、前記転写体上の前記トナー画像の濃度を検出するセンサと、複数の階調を有する第１の階調テストパタンを前記印刷処理部で用紙に印刷し、用紙に印刷された第１の階調テストパタンの濃度を前記スキャナで検出し、前記第１の階調テストパタンの階調と前記スキャナで検出した濃度との関係が目標階調特性となるように前記階調補正データを作成する補正データ作成部と、複数の階調を有する第２の階調テストパタンを前記転写体に転写し、前記転写体に転写された前記第２の階調テストパタンの濃度を前記センサで検出し、前記第２の階調テストパタンの階調と前記センサで検出した濃度との関係を示すセンサ検出階調特性を求めて前記階調補正データを修正する補正データ修正部と、を備え、前記補正データ修正部は、同一の階調テストパタンに対する前記センサの濃度検出特性と前記スキャナの濃度検出特性との相違を示すセンサ変換データを予め保存しておき、前記階調補正データを作成したときに求めた前記センサ検出階調特性をセンサ基準階調特性として保存し、前記階調補正データの作成後に前記センサ検出階調特性を求め、前記センサ変換データに基づいて、前記階調補正データ作成時に保存したセンサ基準階調特性と前記階調補正データ作成後に求めたセンサ検出階調特性とを前記スキャナで検出した濃度に夫々換算した後、前記換算したセンサ基準階調特性と前記換算したセンサ検出階調特性とが同じになるように前記階調補正データを修正する、ことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法によれば、階調特性が環境変化や時間経過によって変化した場合であっても、また複数の階調特性を有する場合であっても、高精度で、かつユーザの手を煩わせることなく階調特性の補正を実施することができる。

画像形成装置の外観例を示す斜視図。 画像形成装置の構成例を示す全体ブロック図。 画像形成装置のうち特に印刷処理部の構成例を示す図。 画像形成装置のうち特にプリンタ系画像処理部の構成例を示す図 補正無しの階調特性と目標階調特性を例示する図。 階調補正テーブルの作成処理の一例を示すフローチャート。 階調補正テーブルの作成処理（第１手順）に関連する構成を示す図。 コピー用とプリンタ用の第１の階調テストパタンとハーフトーンパタンの一例を示す図。 階調補正テーブルの作成処理（第２手順）に関連する構成を示す図。 階調補正テーブルの作成概念を示す図。 転写ベルト用の第２の階調テストパタンとハーフトーンパタンの一例を示す図。 階調補正テーブルの作成処理（第３手順）に関連する構成を示す図。 階調補正テーブルの修正処理の一例を示すフローチャート。 階調補正テーブルの修正処理に関連する構成を示す図。 センサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（修正時）に対するセンサ種別変換、及びパタン種別変換の概念を示す図。 コピーモードにおける変換後のセンサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（修正時）から第１、第２の階調補正中間データの差分を求める処理の概念を示す図。 第１、第２の階調補正中間データの差分によってコピー用の階調補正テーブルを修正する処理の概念を示す図。 プリンタモードにおける変換後のセンサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（修正時）から第１、第２の階調補正中間データの差分を求める処理の概念を示す図。 第１、第２の階調補正中間データの差分によってプリンタ用の階調補正テーブルを修正する処理の概念を示す図。 本実施形態に対する比較例として、パタン変換データと目標階調特性とを合成する手法を説明する図。 通常印刷処理（コピーモード）に関連する構成を示す図。 通常印刷処理（プリンタモード）に関連する構成を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（１）構成
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の典型例としての複写機（或いはＭＦＰ）の外観例を示す図である。

画像形成装置１は、スキャナ２、画像形成部３、給紙部４、操作部５、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）６等を有している。

スキャナ２では、原稿台に載置された原稿やＡＤＦ６に入力された原稿を光学的に読み取って画像データを生成している。

画像形成部３では、給紙部４から供給される用紙に電子写真方式を用いて画像データを印刷している。

操作部５には、ユーザインターフェースとしての表示パネルや各種操作ボタンが設けられている。

図２は、画像形成装置１のシステム構成例を示すブロック図であり、特に画像形成部３の機能を詳しく示すブロック図である。

この画像形成装置１は、デジタル多機能複合機として機能するもので、例えば、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、ＦＡＸ機能、ストレージ機能等が実現される。

画像形成装置１は、スキャナ２、スキャナ系画像処理部７、ページメモリ部５０、プリンタ系画像処理部８、印刷処理部９等を備えており、これらの構成によってコピー機能を実現している。

スキャナ２は、原稿を、例えば３ラインＣＣＤセンサで光学的に読み取り、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーデジタル画像データに変換する。

スキャナ系画像処理部７は、主走査方向の信号レベルの不均一性を補正するシェーディング補正や、空間フィルタリング処理等の各種画像処理を行う。

また、コピー機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色から例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色信号に変換してページメモリ部５０へ出力する一方、スキャナ機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色としてページメモリ部５０へ出力する。

ページメモリ部５０は、画像データを、例えばページ単位で一時的に記憶し、プリンタ系画像処理部８へ出力する。

プリンタ系画像処理部８は、ページメモリ部５０から出力される画像データに対して印刷のための画像処理を行っている。本実施形態に係る画像形成装置１の特徴である階調処理もプリンタ系画像処理部８で行っている。プリンタ系画像処理部８で画像処理された画像データは印刷処理部９に出力される。

印刷処理部９は、例えば電子写真方式で記録紙に画像を印刷する構成品であり、露光装置、感光ドラム、現像装置等（いずれも図示せず）等を備えて構成されるものである。

また、画像形成装置１は、ストレージ部５１、電子データ作成部５２、外部Ｉ／Ｆ部（入力部）５３、プリンタコントローラ部５４、ＦＡＸコントローラ部５５等を備えている。これらの構成品は、画像形成装置1をプリンタ機能、スキャナ機能、ＦＡＸ機能、或いはストレージ機能等として動作させる場合に用いられるものである。

ストレージ部５１は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）で構成されるものであり、スキャナ２で読み取った画像データや外部のパーソナルコンピュータ等から入力した画像データを記憶する。

ストレージ部５１に記憶された画像データは必要に応じて読み出され、印刷処理部９で印刷し、或いは、スキャンデータとして外部に出力することができる。

電子データ作成部５２は、画像形成装置１をスキャナ機能として動作させる際に、画像データを所定のデータフォーマットに変換しスキャンデータを生成する。生成されたスキャンデータは、外部Ｉ／Ｆ部５３を介して外部に出力される。

ＦＡＸコントローラ部５５は、画像形成装置１をＦＡＸ機能として動作させるものである。スキャナ２で読み取られた画像データをＦＡＸ用のデータフォーマットに変換し、外部Ｉ／Ｆ部５３を介して外部の電話回線に出力する。また、電話回線から入力されるＦＡＸデータを画像データに変換して、印刷処理部９での印刷に供する。

プリンタコントローラ部５４は、画像形成装置１をプリンタ機能として動作させる際にプリント機能に必要となる各種制御や各種処理を行う。

制御部９０は、画像形成装置１の全体に係る制御を行っている。

図３は、主に印刷処理部９の内部構成例を示す模式的な断面図である。図３に示す画像形成装置１はいわゆるタンデム型の電子写真方式によってカラー印刷が可能な構成になっている。本実施形態に係る画像形成装置１はこの構成に限定されるものではなく、いわゆるリボルバ型のカラー印刷方式や、モノクロ印刷専用の画像形成装置１でもよい。

図３に示したように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する４つの感光体ドラム（感光体）１０ａ〜１０ｄが転写ベルト（転写体）３０の搬送方向に沿って並列に配設されておいる。各感光体ドラム１０の周囲には、帯電部１１ａ〜１１ｄ、現像部１２ａ〜１２ｄ、転写ローラ（転写部）１３ａ〜１３ｄ、クリーナ１４ａ〜１４ｄ等が回転の上流から下流に向けて順にそれぞれ配設されている。また、感光体ドラム（感光体）１０ａ〜１０ｄに対してレーザ光を照射する露光部１５ａ〜１５ｄが各色毎に設けられている。ここで、上記各構成品の参照番号に付したａ、ｂ、ｃ、及びｄの各英文字は、印刷色のＹ、Ｍ、Ｃ、及びＫに夫々対応している。

各帯電部１１ａ〜１１ｄは、制御部９０から設定される帯電電位によって、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面を一様に帯電する。その後、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像データのレベルに応じてパルス幅変調されたレーザ光が、露光部１５ａ〜１５ｄが各色用の感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面に照射される。レーザ光が照射されるとその部分の電位が低下し、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面に静電潜像が形成される。

現像部１２ａ〜１２ｄは、各色に応じたトナーによってそれぞれの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに静電潜像を現像する。この現像により、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄにはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が形成される。

一方、転写ベルト３０は、駆動ローラ１０１と２次転写対向ローラ１０２とにループ状に掛け渡されており、駆動ローラ１０１駆動によって図示矢印の方向に連続回転する。

転写ベルト３０が感光体ドラム１０ａ〜１０ｄと転写ローラ１３ａ〜１３ｄとで構成される各ニップ部を通過する間に、転写ベルト３０の外周面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が順次転写されていく。

まず、Ｙ用の感光体ドラム１０ａとＹ用の転写ローラ１３ａが対向する位置（Ｙの転写位置）にてＹトナー画像が感光体ドラム１０ａから転写ベルト３０に転写される。

次に、Ｍ用の感光体ドラム１０ｂとＭ用の転写ローラ１３ｂが対向する位置（Ｍの転写位置）にて、Ｍトナー画像が感光体ドラム１０ｂから転写ベルト３０に転写される。このとき、転写ベルト３０の外周面に既に転写されているＹトナー画像と位置が重なるようにＭトナー画像は転写される。

以下、同様にして、Ｃトナー画像とＫトナー画像が転写ベルト３０の外周面に順次重ねられて転写され、フルカラーのトナー画像が転写ベルト３０の上に形成される。このフルカラーのトナー画像は転写ベルト３０の移動により、２次転写ローラ１０３と２次転写対向ローラ１０２とで形成されるニップ部（２次転写位置）へ到る。

なお、後述する第２の階調テストパタンを転写ベルト３０上に形成するときには、各色のテストパタンが互いに重ならないように転写する。

転写ベルト３０の最も下流側（感光体ドラム１０ｄの下流側）には、転写ベルト３０上に転写されたトナー画像の濃度を検出するための濃度センサ（以下、単にセンサと呼ぶ場合もある）３５が配置されている。濃度センサ３５は、転写ベルト３０上に形成された第２の階調テストパタンのトナー画像の濃度を検出し、後述する階調補正テーブルの修正処理に供する。

一方、給紙部４からピックアップされた用紙は図示しない搬送手段によって上記の２次転写位置まで搬送される。そして、この２次転写位置にて、転写ベルト３０上のフルカラーのトナー画像が用紙に転写される。フルカラーのトナー画像は定着部３３にて加熱、加圧され用紙に定着される。その後、排紙部３４によって画像形成装置１の外部に排出される。

転写ベルト３０への転写が終わった各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄでは、クリーナ１４ａ〜１４ｄによって表面に残留しているトナーが除去され、次の用紙の印刷に備える。以上の処理を繰り返すことにより、連続したフルカラー印刷を行うことができる。

図４は、画像形成装置１の構成のうち、特にプリンタ系画像処理部８の細部構成例を示す図である。

プリンタ系画像処理部８は、階調処理部８０、補正データ作成部８３、及び補正データ修正部８４を有しており、階調処理部８０はその内部構成として階調補正処理部８１とハーフトーン処理部８２を具備している。

階調処理部８０では、画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって画像データの階調画像を生成している。より具体的には、階調処理部８０階調補正処理部８１は、ページメモリ部５０から入力された画像データの階調を階調補正テーブル（階調補正データ）８０１ａ、８０１ｂによって補正している。また、ハーフトーン処理部８２は、階調補正された画像データに対してハーフトーンパタン（以下、単にハーフトーンという場合がある）８０２ａ、８０２ｂを適用して、階調画像を生成している。

補正データ作成部８３は、複数の階調を有する第１の階調テストパタン８０３ａ、８０３ｂから生成した階調画像を印刷処理部９で用紙に印刷し、用紙に印刷された第１の階調テストパタンの濃度をスキャナ２で検出し、第１の階調テストパタン８０３ａ、８０３ｂの階調とスキャナ２で検出した濃度との関係が目標階調特性８０６ａ、８０６ｂとなるような階調補正テーブル（階調補正データ）８０１ａ、８０１ｂを作成している。

補正データ修正部８４は、複数の階調を有する第２の階調テストパタン８０３ｃを転写ベルト３０（転写体）に転写し、転写された第２の階調テストパタン８０３ｃの濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタンの階調と濃度センサ３５で検出した濃度との関係を示すセンサ検出階調特性を求めている。補正データ修正部８４では、階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂを作成した直後にセンサ検出階調特性を求め、このセンサ検出階調特性をセンサ基準階調特性８０５として保存しておく。階調補正データの作成後に、例えば、所定の使用時間が経過したときや、周囲の温度等の環境が階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂの作成時と大きく異なった場合等に、前記のセンサ検出階調特性を求め、そのとき求めたセンサ検出階調特性が保存しているセンサ基準階調特性８０５に一致するよう、階調補正データを修正している。

（２）階調補正テーブルの作成処理
前述したように、通常、画像形成装置１で階調を表現する場合、線或いはドットの密度が異なるハーフトーンパタンを用いており、画像の階調値に応じた密度のスクリーンパタンを選択することによって、中間階調の濃度を実現している。印刷物をコピーする場合（画像形成装置１をコピーモードで使用する場合）の望ましい階調特性は通常線形な特性であるが、画像データの階調値を補正することなくそのままスクリーンパタンの粗密の程度として表現した場合、印刷によって得られる濃度との関係は一般に非線形である。

図５（ａ）は、コピーモードにおける線形の望ましい階調特性（目標階調特性）を実線で示し、画像データの階調値を補正なしで印刷した場合の非線形な階調特性の一例を破線で示している。この非線形を補正するために、階調補正テーブルと呼ばれる補正データを用いている。画像データの階調値と、スクリーンパタンを選択する階調値との間にこの階調補正テーブルを介在させることによって、画像データの階調値と印刷される濃度との間の特性（即ち、階調特性）の線形性を確保することが可能となる。

他方、外部のパーソナルコンピュータ等から画像データを入力し、画像形成装置１で印刷する場合（画像形成装置１をプリンタモードで使用する場合）、目標階調特性は図５（ｂ）に実線で示すように、下に凸の非線形な特性となる。プリンタモードで印刷する場合、パーソナルコンピュータ等のディスプレイ装置を通して見る階調と印刷物の階調との間の階調再現性の観点から、階調値に対して明度がリニアに変化する特性が多く用いられる。階調値対明度の関係がリニアな特性を、階調値対濃度の関係に変換すると、図５（ｂ）に示す下に凸の形状の目標階調特性となる。このように、コピーモードやプリンタモード等のように画像形成装置１が複数の印刷モードを持つ場合、夫々のモードに対応する複数の種類の目標階調特性が存在する。

図６は、本実施形態に係る階調補正テーブル８０１を作成する処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳＴ１、ＳＴ２では、第１の階調テストパタン（コピー用、プリンタ用）８０３ａ、３０３ｂを印刷する処理である。図７は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ１、ＳＴ２の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。

第１の階調テストパタン（コピー用、プリンタ用）８０３ａ、３０３ｂは、プリンタ系画像処理部８０内の適宜のメモリに保存されている。ステップＳＴ１、ＳＴ２では、制御部９０からの制御により第１の階調テストパタン８０３（コピー用、プリンタ用）８０３ａ、３０３ｂを読み出してハーフトーン処理部８２に入力する。

図８（ａ）は、第１の階調テストパタン（コピー用、プリンタ用）８０３ａ、３０３ｂの一例を示す図である。第１の階調テストパタン（コピー用、プリンタ用）８０３ａ、３０３ｂは、階調値の異なる方形パッチ画像が離散的な階調で複数連接されたラスタ画像である。例えば、図８（ａ）に示すように、３２階調ごとに階調値がステップ状に変化するラスタ画像である。また、図８（ａ）に示したように、コピーモード用（以下、コピー用）とプリンタモード用（以下、プリンタ用）の２種類の異なる第１の階調パタン８０３ａ、３０３ｂを設けてもよいが、各モードに共通な１種の第１の階調テストパタン８０３としてもよい。以下では、各モードに共通な１種の第１の階調テストパタン８０３をもつものとして説明する。

ハーフトーン処理部８２では、第１の階調テストパタン８０３の階調値に対応するハーフトーンパタン８０２を、入力された階調値に適用して階調画像を生成している。図８（ｂ）は、ハーフトーンパタン８０２の一例を示す図であり、コピー用とプリンタ用とで異なった種類のハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂを用いている。コピー用のハーフトーンパタン８０２ａは縦線をパタンの基本としており、プリンタ用のハーフトーンパタン８０２ｂは、４５度傾斜した斜め線をパタンの基本としている。

いずれのハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂも、線の間隔は一定としつつ（例えば、１インチ当たりの線数が２００の間隔）、線の太さを階調値に応じて変化させることによってハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂの粗密を制御し、これにより印刷画像の濃度特性（階調特性）を得ている。なお、図８（ｂ）に示すハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂは、第１の階調テストパタン８０３ａ、８０３ｂに対応させた形状として図示している。

ハーフトーン処理部８２の出力は印刷処理部９で用紙に印刷され、第１の階調テストパタン８０３の印刷物（コピー用、プリンタ用）９００ａ、９００ｂとなる。

ステップＳＴ３、ＳＴ４では、第１の階調テストパタン８０３の印刷物（コピー用、プリンタ用）９００ａ、９００ｂがスキャナ２で夫々読取られる。印刷部（コピー用、プリンタ用）９００ａ、９００ｂをスキャナ２に載置する操作や、スキャナ２に読取らせる操作はユーザが行う。

ステップＳＴ５では、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度が、予め所定のメモリに保存されている目標階調特性８０６ａ、８０６ｂと一致するように、階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂを作成する。

図９は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ３、ＳＴ４及びステップＳＴ５の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。

図１０は、階調補正テーブル（コピー用）８０１ａの作成概念を示す図である。図１０（ａ）に破線で示す直線が目標階調特性（コピー用）８０６ａであり、実線で示す曲線がスキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度である。任意の階調値Ｘに対する目標階調特性（コピー用）８０６ａの濃度と同じ濃度となる第１の階調テストパタン８０３の濃度を求め、この第１の階調テストパタン８０３の濃度に対応する階調値をＹとするとき、階調値Ｘが補正前の階調値となり、階調値Ｙが補正後の階調値となる。最小階調値０から最大階調値２５５の範囲に対して適宜の間隔で階調値Ｘを変化させて順次階調値Ｙを求めると、階調値Ｘに対する階調値Ｙの関係が求まり、これが図１０（ｂ）に示す階調補正データ（階調補正テーブル（コピー用）８０１ａ）となる。図１０（ａ）、（ｂ）は、目標階調特性が線形な特性として図示しているが、上述した手法は非線形な目標階調特性（プリンタ用）８０６ｂに対しても適用可能であり、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度を非線形な目標階調特性（プリンタ用）８０６ｂに合致させるような階調補正データ（階調補正テーブル（プリンタ用）８０１ｂ）を作成することもできる。作成された階調補正テーブル（コピー用、プリンタ用）８０１ａ、８０１ｂは、プリンタ系画像処理部８内の所定のメモリに保存される。

階調補正テーブル８０１の作成及び保存が終了すると、すぐにステップＳＴ７へ進む。ステップＳＴ７では、第２の階調テストパタン８０３ｃに基づくトナー画像を転写ベルト３０上に転写する。

図１１（ａ）は、第２の階調テストパタン８０３ｃと、これに対応するハーフトーンパタン（転写ベルト用）８０２ｃの一例を示す図である。第２の階調テストパタン８０３ｃは、第１の階調テストパタン８０３ａ、８０３ｂと同じものでもよいし、これらと異なったテストパタンでもよい。

第２の階調テストパタン８０３ｃの階調値から階調画像を生成するときに使用するハーフトーンパタン（転写ベルト用）８０２ｃは、転写ベルト３０上での階調変化を敏感に検出することができるよう、用紙の印刷に使用するハーフトーンパタン（コピー用、プリンタ用）８０２ａ、８０２ｂとは異なった種類のパタンが用いられる。例えば、図１１（ｂ）に例示するように、より狭い間隔（例えば、１インチ当りの線数が３００の間隔）の縦線を基本とするパタンが用いられる。

ステップＳＴ８では、転写ベルト３０に転写した第２の階調テストパタン８０３ｃのトナー画像の濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタン８０３ｃの階調値と検出した濃度との関係を、センサ基準階調特性８０５としてプリンタ系画像処理部８内の所定のメモリに保存する。センサ基準階調特性８０５は、後述する階調補正テーブル修正処理における基準のデータとなるものである。

図１２は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ７及びＳＴ８の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。

（３）階調補正テーブルの修正処理
図１３は、本実施形態に係る階調補正テーブルの修正処理の一例を示すフローチャートである。また、図１４は、画像形成装置１の構成のうち、階調補正テーブルの修正処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。

前述したように、階調特性は階調補正テーブルによって総ての印刷色における階調特性が目標階調特性となるように補正される。しかしながら、作成した階調補正テーブルによって階調補正したとしても、階調特性は温度等の周囲環境の変化や時間の経過によって変動する。そこで、周囲環境の変化や時間の経過に応じて階調補正テーブルの修正処理を行うことにより、階調特性を目標階調特性に維持することができる。

このため、図１３に示す階調修正処理は、階調補正テーブルを作成した後、一定の使用期間が経過するごとに、或いは階調補正テーブルを作成したときの周囲環境から所定の範囲で周囲環境が変化したとき等に実施される。

図１３のステップＳＴ１１では、図６のステップＳＴ７と同様に、第２の階調テストパタン８０３ｃのトナー画像を転写ベルト３０に形成する。このときにもハーフトーンパタン（転写ベルト用）８０２ｃが用いられる。

ステップＳＴ１２では、転写ベルト３０に形成した第２の階調テストパタンのトナー画像の濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタンの階調値と検出濃度の関係を“センサ検出階調特性”として求める。

ステップＳＴ１３では、階調テストパタン作成時に保存した、“センサ基準階調特性”を読み出す。

ステップＳＴ１４及びステップＳＴ１５は、階調補正テーブル作成時のセンサ基準階調特性と、現在（階調補正テーブル修正時）のセンサ検出階調特性とを、順次変換する手順である。

図１５は、センサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（テーブル修正時）に対して、“センサ種別変換”と“パタン種別変換”とを行う処理の概念を示す図である。図１５の第１象限には、変換前のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性を夫々波線と一点鎖線とで図示している。

前述したように、階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂは、用紙に印刷した第１の階調テストパタンをスキャナ２で読取った濃度に基づいて作成している。これに対して、階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂの修正では、転写ベルト３０に転写した第２の階調テストパタンを転写ベルト３０に近接して配設されている濃度センサ３５で検出した濃度に基づいて修正しようとするものである。つまり、濃度を検出するセンサの種類が階調補正テーブルの作成時と修正時で異なっており、両者の濃度検出特性も異なる。“センサ種別変換”は、濃度センサ３５で検出した濃度がスキャナ２で検出した濃度と等価となるように、２つのセンサの濃度検出特性の差異を変換する処理である。“センサ種別変換”に用いるセンサ変換データ８０７（図４等参照）は予め取得しておくことが可能であり、プリンタ系画像処理部８内の適宜のメモリに保存されている。ステップＳＴ１４では、このセンサ変換データ８０７を用いて、センサ基準階調特性とセンサ検出階調特性に対して“センサ種別変換”を行っている。図１５の第２象限は、センサ変換データ８０７（変換曲線）の一例を示している。

他方、“パタン種別変換”は、第１の階調テストパタンの印刷時に用いたハーフトーンパタン（コピー用、プリンタ用）８０２ａ、８０２ｂ（図８（ｂ）参照）と、転写ベルト３０のトナー画像形成に用いるハーフトーンパタン（転写ベルト用）８０２ｃ（図１１（ｂ）参照）とのパタンの種別の差異を変換するものである。つまり、“パタン種別変換”は、ハーフトーンパタン（転写ベルト用）８０２ｃの階調特性が、階調補正テーブル作成時に用いたハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂの階調特性と等価なるように変換する処理である。“パタン種別変換”に用いるパタン変換データ８０８（図４等参照）も予め取得しておくことが可能であり、プリンタ系画像処理部８内の適宜のメモリに保存されている。ステップＳＴ１５では、このパタン変換データ８０８を用いて、“センサ種別変換”されたセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性に対してさらに“パタン種別変換”を行っている。図１５の第３象限には、センサ変換データ８０８（変換曲線）の一例を示している。階調補正テーブル作成時に用いるハーフトーンパタン８０２ａ、８０２ｂは、コピー用とプリンタ用の２種類があるため、パタン変換データ８０８も２種類存在するが、図１５の第３象限はこのうち１種類を例示したものである。

図１５の第４象限には、“センサ種別変換”と“パタン種別変換”の２つの変換処理が行われた変換後のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性とを夫々波線と一点鎖線とで図示している。

次に、図１３のステップＳＴ１６では、変換後のセンサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（テーブル修正時）がいずれも目標階調特性となるように補正するための第１の階調補正中間データ（テーブル作成時）と、第２の階調補正中間データ（テーブル修正時）を夫々求めている。

階調補正テーブル８０１ａ、８０１ｂは、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタンの階調特性が目標階調特性となるように補正するためのテーブルであるのに対して、第１、第２の階調補正中間データは、濃度センサ３５で検出したセンサ基準階調特性（テーブル作成時）とセンサ検出階調特性（テーブル修正時）が夫々目標階調特性となるように補正するためのテーブルである。

図１６（ａ）には、図１５の第４象限と同じ変換後のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性とを、コピーモードの目標階調特性と共に図示している。

図１６（ｂ）には、変換後のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性から求めた第１、第２の階調補正中間データを図示している。変換後のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性から第１、第２の階調補正中間データを求める手法は、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタンの階調特性から階調補正テーブルを作成する手法（図１０参照）と同じである。

ステップＳＴ１７では、第１の階調補正中間データ（テーブル作成時）を基準とする第１、第２の階調補正中間データの差分データを求め、この差分を階調補正テーブルに加減算することによって階調補正テーブルを修正する。

図１６（ｃ）は、第１、第２の階調補正中間データの差分データを例示する図であり、図１７は、この差分データを用いて、コピー用の階調補正テーブル８０１ａを修正する処理の概念を示す図である。

第１、第２の階調補正中間データは、プリンタ用の目標階調特性に対しても同様に求められ、これらの差分データによってプリンタ用の階調補正テーブル８０１ｂが修正される。図１８、図１９は、プリンタ用の階調補正テーブル８０１ｂの修正処理の概念を説明するものである。修正処理自体は、コピー用の処理（図１６及び図１７）と同じであるため説明を省略する。

ところで、上述した手順では、センサ基準階調特性とセンサ検出階調特性に対して“パタン種別変換”を行った後、これらが目標階調特性となるような第１、第２の階調補正中間データを求めている。“パタン種別変換”に用いるパタン変換データ８０８は、コピー用とプリンタ用で異なっており、同様に目標階調特性もコピー用とプリンタ用で異なっている。そこで、コピー用のパタン変換データ８０８とコピー用の目標階調特性とを合成した“コピー用合成パタン変換データ”を作成する一方、プリンタ用のパタン変換データ８０８とプリンタ用の目標階調特性とを合成した“プリンタ用合成パタン変換データ”を作成する手法も考えられる。この手法では、変換後のセンサ基準階調特性とセンサ検出階調特性から第１、第２の階調補正中間データを求めるときに適用される目標階調特性は、コピー用とプリンタ用で共通化する（線形なコピー用の目標階調特性のみを使用する）ことができる。

しかしながら、この手法では、特にプリンタ用の階調補正データを修正する際に不都合が生じる。図２０は、このことを示す図である。図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、プリンタ用のパタン変換データとプリンタ用の目標階調特性を夫々示す図である。プリンタ用の目標階調特性は階調値が低い領域では非常に緩やかな変化を示す一方、階調値が高い領域では非常に急な変化を示す。このため、２つの特性を合成した変換データ（図２０（ｃ））においても、階調値が低い領域では非常に緩やかな変化を示し、階調値が高い領域では非常に急な変化を示す。この結果、楕円で囲んだこれら２つの領域では、非常に大きな量子化誤差が発生する可能性がある。この量子化誤差が修正後の階調補正テーブルにも伝播し、最終的な階調再現性能が劣化する可能性がある。

このため、本実施形態に係る画像形成装置１では、パタン変換データと目標階調特性とを合成する手法を採用しないものとし、量子化誤差の発生を抑制している。

（４）通常の印刷処理
図２０は、画像形成装置１の構成のうち、コピーモードでの通常の印刷処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。同様に図２１は、画像形成装置１の構成のうち、プリンタモードでの通常の印刷処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。

コピーモードの通常の印刷処理では、スキャナ２で読取られた原稿の画像データは、スキャナ系画像処理部７及びページメモリ部５０を経由して階調補正処理部８１に入力される。階調補正処理部８１では、前述した方法によって作成、或いは修正された階調補正テーブル（コピー用）８０１ａを用いて画像データの階調値を補正する。ハーフトーン処理部８２では、階調値が補正された画像データから、ハーフトーンパタン（コピー用）８０２ａを用いた階調画像を生成し、印刷処理部９へ出力する。印刷処理部９は、電子写真方式によって階調画像を用紙に印刷する。

一方、プリンタモードの通常の印刷処理では、外部Ｉ／Ｆ部５３から入力された画像データがプリンタコントローラ５４及びページメモリ部５０を経由して階調補正処理部８１に入力される。階調補正処理部８１では、前述した方法によって作成、或いは修正された階調補正テーブル（プリンタ用）８０１ｂを用いて画像データの階調値を補正する。ハーフトーン処理部８２では、階調値が補正された画像データから、ハーフトーンパタン（プリンタ用）８０２ｂを用いた階調画像を生成し、印刷処理部９へ出力する。印刷処理部９は、電子写真方式によって階調画像を用紙に印刷する。

本実施形態に係る画像形成装置１及び画像形成方法によれば、階調特性が環境変化や時間経過によって変化した場合であっても、またコピー用やプリンタ用の複数の目標階調特性を有する場合であっても、階調特性が複数の目標階調特性の夫々に合致するよう、作成された階調補正テーブルを自動的に修正しており、この結果、高精度でかつユーザの手を煩わせることなく階調特性の補正を実施することができる。

なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１ 画像形成装置
８ プリンタ系画像処理部
９ 印刷処理部
３０ 転写ベルト（転写体）
３５ 濃度センサ（センサ）
８０ 階調処理部
８１ 階調補正処理部
８２ ハーフトーン処理部
８３ 補正データ作成部
８４ 補正データ修正部

Claims (4)

1. 原稿を読み取って画像データを生成すると共に読取った前記画像データの濃度を検出するスキャナと、
   前記画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成する階調処理部と、
   転写体を具備し、前記階調画像から生成されるトナー画像を前記転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷する印刷処理部と、
   前記転写体上の前記トナー画像の濃度を検出するセンサと、
   複数の階調を有する第１の階調テストパタンを前記印刷処理部で用紙に印刷し、用紙に印刷された第１の階調テストパタンの濃度を前記スキャナで検出し、前記第１の階調テストパタンの階調と前記スキャナで検出した濃度との関係が目標階調特性となるように前記階調補正データを作成する補正データ作成部と、
   複数の階調を有する第２の階調テストパタンを前記転写体に転写し、前記転写体に転写された前記第２の階調テストパタンの濃度を前記センサで検出し、前記第２の階調テストパタンの階調と前記センサで検出した濃度との関係を示すセンサ検出階調特性を求めて前記階調補正データを修正する補正データ修正部と、
   を備え、
   前記補正データ修正部は、
   同一の階調テストパタンに対する前記センサの濃度検出特性と前記スキャナの濃度検出特性との相違を示すセンサ変換データを予め保存しておき、
   前記階調補正データを作成したときに求めた前記センサ検出階調特性をセンサ基準階調特性として保存し、前記階調補正データの作成後に前記センサ検出階調特性を求め、
   前記センサ変換データに基づいて、前記階調補正データ作成時に保存したセンサ基準階調特性と前記階調補正データ作成後に求めたセンサ検出階調特性とを前記スキャナで検出した濃度に夫々換算した後、前記換算したセンサ基準階調特性と前記換算したセンサ検出階調特性とが同じになるように前記階調補正データを修正する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正データ修正部は、
   前記換算したセンサ基準階調特性が前記目標階調特性となるように補正する第１の階調補正中間データと、前記換算したセンサ検出階調特性が前記目標階調特性となるように補正する第２の階調補正中間データとを求め、前記第１の階調補正中間データと前記第２の階調補正中間データとの差分データを前記階調補正データに加減算することにより、前記階調補正データを修正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記階調処理部は、印刷モードによって異なる複数の前記目標階調特性に夫々対応する複数種類の前記階調補正データによって前記画像データを補正し、
   前記補正データ修正部は、
   前記換算したセンサ基準階調特性が前記夫々の目標階調特性となるように補正する第１の階調補正中間データと、前記換算したセンサ階調特性が前記夫々の目標階調特性となるように補正する第２の階調補正中間データとを求め、前記目標階調特性ごとの前記第１の階調補正中間データと前記第２の階調補正中間データとの差分データを前記夫々の階調補正データに加減算することにより、前記夫々の階調補正データを修正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. スキャナで原稿を読み取って画像データを生成すると共に読取った前記画像データの濃度を検出し、
   前記画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成し、
   前記階調画像から生成されるトナー画像を転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷し、
   前記転写体上の前記トナー画像の濃度をセンサで検出し、
   複数の階調を有する第１の階調テストパタンを用紙に印刷し、用紙に印刷された第１の階調テストパタンの濃度を前記スキャナで検出し、前記第１の階調テストパタンの階調と前記スキャナで検出した濃度との関係が目標階調特性となるように前記階調補正データを作成し、
   複数の階調を有する第２の階調テストパタンを前記転写体に転写し、前記転写体に転写された前記第２の階調テストパタンの濃度を前記センサで検出し、前記第２の階調テストパタンの階調と前記センサで検出した濃度との関係を示すセンサ検出階調特性を求めて前記階調補正データを修正する、
   ステップを備え、
   前記階調補正データを修正するステップでは、
   同一の階調テストパタンに対する前記センサの濃度検出特性と前記スキャナの濃度検出特性との相違を示すセンサ変換データを予め保存しておき、
   前記階調補正データを作成したときに求めた前記センサ検出階調特性をセンサ基準階調特性として保存し、前記階調補正データの作成後に前記センサ検出階調特性を求め、
   前記センサ変換データに基づいて、前記階調補正データ作成時に保存したセンサ基準階調特性と前記階調補正データの作成後に求めたセンサ検出階調特性とを前記スキャナで検出した濃度に夫々換算した後、前記換算したセンサ基準階調特性と前記換算したセンサ検出階調特性とが同じになるように前記階調補正データを修正する、
   ことを特徴とする画像形成方法。

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