JP5418265B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、周囲環境の変化や経時変化の影響を強く受け、画像濃度や色味が変動しやすい。このような変動を補正するため、記録紙等の紙上に面積階調パターンを形成し、画像読取装置（スキャナ）で読取ることによって階調特性を補正する技術（ＡＣＣ：Auto Color Calibration）がある。また、近年、スキャナで読取らせる手間を省くために、紙上ではなく感光体上や中間転写ベルト上に面積階調パターンを形成し、トナー付着量検知センサで検知することによって階調の補正を行う自動階調補正技術も発明されており、これらは既に知られている。

上述した自動階調補正技術は、画像処理部の入出力特性（γ特性）を変換しているため、ベタ部（最高濃度）の補正はできない。そのため、作像条件を調整する電位制御によってベタ濃度を保証し、その後、前述の自動階調補正技術によって階調の補正を行うのが良く行われる手順である。高まる画像品質への要求を達成するためには、これらの補正工程を連続で行うことが好ましい。これらの補正工程を続けて行った場合、
電位制御：「階調パターン形成・検知」⇒「作像条件調整」⇒ＥＮＤ
自動階調補正：「面積階調パターン形成・検知」⇒「γ生成」⇒ＥＮＤ
となる。

電位制御で用いる階調パターンは、現像バイアスを変化させて濃度差を付けたアナログ階調パターンであり、自動階調補正で用いる階調パターンは、ディザ法や誤差拡散法などによってトナー被覆面積率で濃度差を付けた面積階調パターンである。即ち、この二つの制御を行う場合、２種類の階調パターンを形成することになる。基本的に、補正動作実行中はユーザが印刷出来ない時間（ダウンタイム）となるので、なるべく短時間で補正を行う必要がある。時間短縮のために、ダウンタイムの低減を優先して電位制御のみを実行するモードや、印刷動作中に面積階調パッチを形成して中間調を補正するモードなども存在するが、前者のモードは補正動作の時間短縮が可能だが階調補正精度は低く、後者のモードは階調補正精度を上げようとするとパッチ数が増加し、ダウンタイムが長くなってしまっていた。

補正動作の時間短縮を達成する手段としては様々な方法が考えられるが、一番容易な方法は、パッチ数を減らすことである。しかしながら、「補正動作の時間短縮のためパッチ数を少なくした場合、測定値間の近似工程（補間）が増えるため、階調補正の精度が低下する」といった問題があった。逆に、階調補正の精度向上のためパッチ数を多くすると、パッチ形成から検知まで時間がかかるためにダウンタイムが長くなってしまっていた。また、トナーの消費の観点からも、補正動作で形成するパッチ数はできるだけ少ないほうが好ましい。

なお、他にも、パターンのレイアウトを変更するなど、複数あるが、それを実現するには構成要素が増えてしまう場合が多く、コストアップに繋がる。例えば、階調パターンを色毎に主走査方向に配置する様な形態とすれば補正時間が短縮出来るが、センサ数が増えるためにコストアップに繋がってしまう。

また、特許文献１（特開２００９−１３４１３８号公報）では、濃度検出制御の時間短縮と、色安定性向上の目的で、全階調パッチの印字とそれらの濃度計測等を行うことなく濃度変動を抑制し、色安定化を図ることができる画像形成装置について開示されている。この画像形成装置では、階調パターン発生手段によって形成された階調パターン像の濃度検出結果と、目標濃度との濃度差を算出し、濃度差の大きいものから少なくとも１つの階調を検出し、検出した階調、もしくは検出した階調を含む所定領域範囲を濃度差最大階調領域と判断する。そして判断した結果に基づいて、この濃度差最大階調領域を含むパッチ（実施例では１つ）を形成（実施例では紙間に形成）し、階調を補正している。

この従来技術では、パッチ数を減らして階調補正動作の時間を削減する点が記載されている。しかし、この方法では、近似に頼る部分が多いため、前述した補正精度が低下するといった問題を完全に解消できていない。さらに、階調全体に渡って補正することができないので、濃度によって色味変動が大きい場所と小さい場所がでてしまう可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、像担持体上に面積階調パターンを形成し、検知することによって階調特性を補正する技術を搭載した画像形成装置において、形成する画像の階調特性の補正精度を保ちつつ、補正動作にかかる時間を短縮することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、像担持体上に面積階調パターンを形成し、検知することによって階調特性を補正する手段を搭載した画像形成装置において、
前記像担持体上に階調パターンを形成する階調パターン形成部と、
前記階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段による検出結果に基づいて作像条件を調整する作像条件調整手段と、
前記作像条件調整手段に用いた階調パターンとは異なる種類の階調パターンの画像濃度の検出結果に基づいて入力画像面積率と出力画像面積率との比で示される入出力特性を補正する入出力補正信号を形成する入出力特性補正信号形成手段と、
前記入出力補正信号により前記入出力特性を変更する入出力特性変更手段と、
前記作像条件調整手段によってベタ部の画像濃度を補正する第一の制御と、
前記入出力特性変更手段によって前記階調特性を補正する第二の制御を備え、
前記第一の制御と前記第二の制御の実施タイミングを判断する制御タイミング判断手段と、前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限する画像面積率制限手段と、を備え、
前記制御タイミング判断手段は、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して実施されるか否かを検出し、
前記第一の制御と前記第二の制御が連続して行われると判断した場合、前記画像面積率制限手段が前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限し、
且つ、前記階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段による検出結果としての画像濃度測定値を一時的に記憶しておく記憶手段を備え、
前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を前記記憶手段に一時的に記憶させ、前記第二の制御において前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を第二の制御のベタ部の値として使用することを特徴とする（請求項１）。

本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段の画像形成装置において、前記画像面積率制限手段は、前記制御タイミング判断手段の判断結果に基づいて、前記第二の制御で形成する階調パターンの各パッチの画像面積率の範囲を、各色ともに２０％以上に制限することを特徴とする（請求項２）。
本発明の第３の解決手段は、第２の解決手段の画像形成装置において、前記制御タイミング判断手段は、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して実施されるか否かを検出し、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して行われると判断した場合、前記画像面積率判断部は前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限することを特徴とする（請求項３）。

本発明の第４の解決手段は、第１の解決手段の画像形成装置において、前記第一の制御において形成する階調パターンは、現像バイアス・帯電バイアス・光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））パワーの少なくとも一つを変更することによって異なる濃度のパッチを形成し、前記第二の制御において形成する階調パターンは、面積階調法によって異なる濃度のパッチを形成することを特徴とする（請求項４）。
本発明の第５の解決手段は、第１乃至第４のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、前記第一の制御は、帯電バイアス、現像バイアスを変化させてベタ部のトナー目標付着量を決定し、画像面積率が２０％以下の孤立１ドット径が帯電バイアスによらず一定となるように光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））パワー値を調整することを特徴とする（請求項５）。

本発明の第６の解決手段は、第１乃至第５のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、前記第二の制御を行う場合に、階調パターンの濃度を検出する色毎の濃度センサによる事前に階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した画像濃度測定値を予め記憶しておく記憶手段を備え、前記第二の制御を行う場合に、前記記憶手段から前記階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した前記画像濃度測定値を前記所定の画像面積率の色毎に参照して階調補正を行うことを特徴とする（請求項６）。
本発明の第７の解決手段は、第６の解決手段の画像形成装置において、前記記憶手段に記憶されている前記画像濃度測定値は、各色ともに階調パターンの画像面積率が０〜２０％に対する画像濃度測定値であることを特徴とする（請求項７）。
本発明の第８の解決手段は、第１乃至第７のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、前記第二の制御で用いる画像面積率２０％以下の場合の画像濃度測定値は前記入出力特性における画像面積率２０％以下の場合の目標特性の値とした値を用い、画像面積率２０％以下の場合の入出力特性補正信号をリニアとしたことを特徴とする（請求項８）。

本発明の第９の解決手段は、第１の解決手段の画像形成装置において、前記画像面積率決定手段は、前記制御タイミング判断手段の判断結果に基づいて、前記第二の制御で形成する階調パターンの各パッチの画像面積率の範囲を、黒（Ｋ）を２０％以上、カラー（例えばマゼンタ（Ｍ）／シアン（Ｃ）／イエロー（Ｙ））を４０％以上とすることを特徴とする（請求項９）。
本発明の第１０の解決手段は、第９の解決手段の画像形成装置において、前記第一の制御において形成する階調パターンは、現像バイアス・帯電バイアス・光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））パワーの少なくとも一つを変更することによって異なる濃度のパッチを形成し、前記第二の制御において形成する階調パターンは、面積階調法によって異なる濃度のパッチを形成することを特徴とする（請求項１０）。

本発明の第１１の解決手段は、第９または第１０の解決手段の画像形成装置において、前記第一の制御は、帯電バイアス、現像バイアスを変化させてベタ部のトナー目標付着量を決定し、画像面積率が２０％以下の孤立１ドット径が帯電バイアスによらず一定となるように光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））パワー値を調整することを特徴とする（請求項１１）。
本発明の第１２の解決手段は、第９乃至第１１のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、一時的に前記階調パターンの濃度を検出する濃度検出手段による画像濃度測定値を記憶しておく記憶手段を備え、前記第一の制御で測定した前記ベタ部の画像濃度測定値を前記記憶手段に一時的に記憶させ、前記第二の制御において前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を前記第二の制御のベタ部の値として使用することを特徴とする（請求項１２）。

本発明の第１３の解決手段は、第９乃至第１２のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、前記第二の制御を行う場合に、階調パターンの濃度を検出する色毎の濃度センサによる階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した画像濃度測定値を予め記憶しておく記憶手段を備え、前記第二の制御を行う場合に、前記階調パターンの濃度を検出する濃度センサによる前記画像濃度測定値を前記記憶手段から前記所定の画像面積率の色毎に参照して階調補正を行うことを特徴とする（請求項１３）。
本発明の第１４の解決手段は、第１３の解決手段の画像形成装置において、前記記憶手段に記憶されている画像濃度測定値は、黒（Ｋ）が画像面積率０〜２０％、カラー（例えばマゼンタ（Ｍ）／シアン（Ｃ）／イエロー（Ｙ））が画像面積率０〜４０％に対する画像濃度測定値であることを特徴とする（請求項１４）。
本発明の第１５の解決手段は、第９乃至第１４のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、前記第二の制御で用いる黒の画像面積率２０％以下、カラーの画像面積率４０％以下に対する画像濃度測定値は、予め記憶媒体に記憶されている前記入出力特性における黒の画像面積率２０％以下、カラーの画像面積率４０％以下に対する目標特性の値とした値を用い、黒（Ｋ）の画像面積率２０％以下、カラー（例えばマゼンタ（Ｍ）／シアン（Ｃ）／イエロー（Ｙ））の画像面積率４０％以下に対する入出力特性補正信号をリニアとしたことを特徴とする（請求項１５）。

本発明の画像形成装置では、現像・帯電バイアスを変化させ、濃度の異なる階調パターンを形成し、検知することによってベタ濃度および中間調の１点を補正する電位制御において、前記補正する中間調の１点は、画像面積率が２０％以下の範囲における孤立１ドット径が一致するように光源（例えばＬＤ）のパワーを設定し、ハイライト部の階調性を確保する。そして、自動階調補正を続けて行う場合、自動階調補正用に形成するパッチの画像面積率の範囲を制限する。具体的には、電位制御と自動階調補正が連続して実施される場合を判断し、連続して行うと判断した場合、自動階調補正時の面積階調パターンは、ハイライト部（特定の画像面積率以下）を除いた濃度の異なる面積階調パターンを形成し、検知して階調補正を行う形態としたので、画像形成装置で行う階調補正の精度を保ちつつ、補正にかかる時間を短縮することができる。また、補正動作で使用するトナーの消費量を低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の構成例を示す概略全体構成図である。 図１に示す画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。 画像データ処理部の構成例を示すブロック図である。 面積階調パターンの一例を示す図である。 変動後の階調特性の一例を示す図である。 階調特性を補正するための制御の一例を示すフロー図である。 階調特性を補正するための制御の別の例を示すフロー図である。 第一の制御の一例を示すフロー図である。 階調パターンのレイアウトの例を示す図である。 トナー付着量検知センサの例を示す概略図である。 第一の制御で得られる入力画像信号とベルト上トナー付着量の関係を示す図である。 作像条件変更テーブルの例を示す図である。 ＬＤパワーとベルト上付着量の関係を示す図である。 ＬＤパワーと孤立１ドット径の関係を示す図である。 帯電バイアスとＬＤパワーの関係を示す図である。 ＬＤパワー補正後の帯電バイアスと孤立１ドット径の関係を示す図である。 第一の制御の効果確認試験結果を示す図であって、黒の階調特性の実験結果を示す図である。 第二の制御の一例を示すフロー図である。 第二の制御における面積階調パターンの画像面積率の一例を示す図である。 トナー付着量検知センサ出力と、第二の制御における入出力特性補正信号の一例を示す図である。 実施例１における第一の制御と第二の制御の一例を示すフロー図である。 実施例１における画像面積率が制限された面積階調パターンの一例を示す図である。 実施例１の第二の制御における面積階調パターンのレイアウトの例を示す図である。 第二の制御における入出力特性算出方法を示す図である。 第二の制御後の階調特性を示す図である。 実施例２における制御の一例を示すフロー図である。 実施例２における第二の制御の面積階調パターンの画像面積率の一例を示す図である。 実施例２における第二の制御の入出力特性算出方法を示す図である。 実施例２における第二の制御における入出力特性算出方法を示す図である。 実施例２における第二の制御における入出力特性補正信号を示す図である。 第一の制御の効果確認試験結果を示す図であって、シアンの階調特性の実験結果を示す図である。 実施例３における面積階調パターンの例を示す図である。

本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、面積階調パターンを形成し、検知することによって階調補正を行う階調補正に際して、以下の特徴を有する。
要するに、現像・帯電バイアスを変化させ、濃度の異なる階調パターンを形成し、検知することによってベタ濃度および中間調の１点を補正する電位制御において、前記補正する中間調の１点は、画像面積率が２０％以下の範囲における孤立１ドット径が一致するように光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））のパワーを設定し、ハイライト部の階調性を確保する。そして、自動階調補正を続けて行う場合、自動階調補正用に形成するパッチの画像面積率の範囲を制限する。具体的には、電位制御と自動階調補正が連続して実施される場合を判断し、連続して行うと判断した場合、自動階調補正時の面積階調パターンは、ハイライト部（特定の画像面積率以下）を除いた濃度の異なる面積階調パターンを形成し、検知して階調補正を行うことが特徴となっている。
以下、上記記載の本発明の特徴について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に本発明に係る画像形成装置の概略全体構成図を、図２に図１の画像形成装置の画像形成部の概略構成図を示す。
この画像形成装置は、記録紙に画像を形成する画像形成部１００、この画像形成部１００に対して記録紙を供給する給紙部４００、原稿画像を読み取る画像読取部（スキャナ）２００、このスキャナに原稿を自動給紙する原稿自動搬送部（原稿自動搬送装置）３００等を備えている。
画像形成装置の筐体内には、転写体たる無端状の中間転写ベルト３１を複数の張架ローラ（駆動ローラ３２、従動ローラ３３、２次転写バックアップローラ３５等）によって張架している転写手段たる転写ユニット３０が配設されている。中間転写ベルト３１は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散せしめた材料からなっている。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラ３２、２次転写バックアップローラ３５、従動ローラ３３、４つの１次転写ローラ３４（イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）用の転写ローラ）によって張架されながら、駆動ローラ３２の回転によって無端移動せしめられる。

４つのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの上方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて、図示しないレーザー制御部によって４つの半導体レーザー（ＬＤ）（図示せず）を駆動して４つの書込光を出射する。そして、プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの像担持体たるドラム状の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋをそれぞれ書込光によって暗中にて走査して、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像を書き込む。

本実施形態では光書込ユニット２０として、半導体レーザー（ＬＤ）から出射したレーザー光を図示しない光偏向器（例えばポリゴンミラー）によって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで光走査を行うものを用いている。また、かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。

４つのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、現像色が異なるが構成は同じであり、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周囲には、上記の書込光による露光前に感光体を帯電する帯電ユニット２、感光体上の静電潜像を各色のトナーで現像する現像ユニット３、一次転写後の感光体をクリーニングするクリーニングユニット４等が配設されている。

光書込ユニット２０により感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に書き込まれた静電潜像は現像ユニット３内に存在する各色のトナーが静電的付着力によって感光体上に付着し、現像される。その後、感光体上の各色のトナー像は、第二の像担持体である中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写され、所望の画像を形成する。

記録紙は、給紙部４００の多段の給紙トレイ４１−１，４１−２のいずれか一つから給紙装置４２により給紙され、搬送ローラ４３〜４５を経てレジストローラ対４６に搬送される。そして、レジストローラ対４６によって所定のタイミングで二次転写器を構成するローラ（搬送ベルト３６のローラ）と２次転写バックアップローラ３５のニップ部（二次転写位置）へ送られ、中間転写ベルト３１上で重ね合された各色成分画像（４色成分のトナー像）が一括して転写されながら、搬送ベルト３６によって搬送される。その後、定着ユニット３８を通過し、トナー画像が定着されてカラー印刷画像となり、機外の排紙トレイ３９等へと排出される。

なお、図示を省略しているが、画像形成装置には、後述する各種の制御を行うマイクロコンピュータ等からなる中央処理装置（ＣＰＵ）や、各種制御回路、入出力装置、クロック、タイマー、不揮発性メモリ及び揮発性メモリからなる記憶手段（記憶部）、などを備えた制御部が搭載されており、この制御部の記憶手段（記憶部）には、各種の制御用プログラムや、各種センサからの出力や補正制御結果などの様々な情報が記憶されている。

また、本発明の画像形成装置では、画像データ処理に係る部分として、感光体や中間転写ベルト等の像担持体上に面積階調パターンを形成し、検知することによって階調特性を補正する手段を搭載しており、より詳しくは、感光体や中間転写ベルト等の像担持体上に階調パターンを形成する階調パターン形成部（画像形成部）と、階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段（トナー付着量センサ等）と、濃度検出手段による検出結果に基づいて作像条件を調整する作像条件調整手段と、作像条件調整手段に用いた階調パターンとは異なる種類の階調パターンの画像濃度の検出結果に基づいて入力画像面積率と出力画像面積率との比で示される入出力特性を補正する入出力補正信号を形成する入出力特性補正信号形成手段と、入出力補正信号により入出力特性を変更する入出力特性変更手段と、作像条件調整手段によってベタ部の画像濃度を補正する第一の制御と、入出力特性変更手段によって階調特性を補正する第二の制御を備え、第一の制御と第二の制御の実施タイミングを判断する制御タイミング判断手段と、第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限する画像面積率制限手段と、を備え、前記制御タイミング判断手段は、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して実施されるか否かを検出し、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して行われると判断した場合、前記画像面積率制限手段が前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限し、且つ、階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段による検出結果としての画像濃度測定値を一時的に記憶しておく記憶手段を備え、第一の制御で測定した前記ベタ部の画像濃度測定値を前記記憶手段に一時的に記憶させ、第二の制御において前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を前記第二の制御のベタ部の値として使用する構成となっている。

次に、本発明の画像形成装置における上記の画像データ処理に係る部分の具体的な実施例について詳細に説明する。
ここでは、入力画像データに対して画像処理及び信号処理を施し、上述の光書込ユニット２０でのレーザー駆動信号となるまでの概略を説明する。図３は本実施例の画像形成装置における画像データ処理方法の流れを表したブロック図であり、上記の各手段の処理を実行する具体的な例を示している。

まず、外部のホストコンピュータ上のアプリケーションソフトからプリンタドライバを通した画像データが、図１に示した画像形成装置に出力される。このとき画像データは、プリンタドライバによってＰＤＬ（ページ記述言語）に変換される。ＰＤＬで記述された画像データが入力データとして入力されると、ラスタ化処理部において解釈され、ラスタイメージが形成される。このとき、それぞれのオブジェクトについて、例えば文字・線、写真、グラフィックス画像などの種別や属性信号を生成し、それを入出力特性補正部、ＭＴＦフィルタ処理部、色補正・階調補正（「色・階調補正」と略称する）処理部、及び擬似中間調処理部などへ出力する。

入出力特性補正信号形成手段である入出力特性補正部では、入出力特性補正信号によって所望の特性が得られるようにラスタイメージ内の各階調値を補正する。また、濃度検出手段であるトナー付着量センサと、不揮発メモリ及び揮発メモリから構成される記憶部から情報を授受し、入出力特性補正信号の形成や補正動作を行う。形成した入出力特性補正信号は、記憶部の不揮発メモリに保存され、次回からの作像に使用される。入出力特性補正信号については後述する。

ＭＴＦフィルタ処理部では、ラスタ化処理部から送られてくる属性の信号にしたがって各属性に対して最適なフィルタを選択して、強調処理を行う。ＭＴＦフィルタ処理については従来の技術と同一であるので、ここでは詳細の説明は省略することにする。ＭＴＦフィルタ処理を行った後の画像データは、次工程である色・階調補正処理部に引き渡される。

色・階調補正処理部では、ラスタ化処理部から送られてくる属性の信号にしたがって各属性に最適な色補正係数を用いて、ホストコンピュータから入力されたＰＤＬの色空間であるＲＧＢ色空間から、作像部で用いるトナーの色からなる色空間であるＣＭＹＫ色空間への色変換を行い、さらに階調補正処理などの各種の補正処理を行う。この色・階調補正処理については従来技術と同じであるので、ここでは詳細な説明は省略する。

色・階調補正処理部における処理後、画像データは擬似中間調処理部に引き渡される。擬似中間調処理部では擬似中間調処理を行ない、出力画像用データを生成する。この実施形態では、色・階調補正処理を施されたデータに対して、ディザ法により擬似中間調処理を行う。すなわち、予め記憶されたディザマトリクスとの比較参照を行うことにより量子化を行う。

画像面積率制限手段である画像面積率制限部は、制御タイミング判断手段である制御タイミング判断部の判断結果に基づいて補正動作で形成する階調パターンの画像面積率を制限する。制御タイミング判断部は記憶部から補正動作の実施タイミングの情報を取得し、その情報に基づいて判断する。これらの関係の詳細については後述する。

図４は代表的な面積階調パターンの模式図で、（Ａ）図がドット状、（Ｂ）図がライン状の面積階調パターンである。
ラスタ化処理部から送られてくる属性の信号にしたがって、最適な線数とスクリーン角に設定されたディザマトリクスが選択され、最適な擬似中間調処理が施されるようになっている。

図５には、階調特性が変動した際の入力画像面積率と紙上画像濃度の関係の一例を示す。
周囲環境の変動や画像形成部の劣化、現像ユニット内のトナー濃度などが変動した場合、図５の実線に示すように入力画像面積率に対して所望の階調特性が得られなくなる。一般に、同一の潜像に対しては、現像ユニット内のトナー濃度が高く変動した場合、トナーの帯電量が低下するために付着量が増加し、全体的に紙上画像濃度が高くなる。逆に、現像ユニット内のトナー濃度が低下した場合、トナー帯電量が増加し付着量が減少するため、全体的に画像濃度が低くなる傾向がある。このような階調特性の変動は、色を重ねた二次色、三次色の色味に大きな影響を与えるため、目標階調特性に戻すための補正が必要となる。詳しくは後述するが、図５において実線で示した、ずれた階調特性の補正は、ベタ濃度を補正する第一の制御と、中間調を補正する第二の制御で行う。

図６および図７は、図５のように変動した階調特性を補正するための第一の制御と第二の制御の一例を示すフロー図である。このフロー図を用いて制御タイミング判断部及び画像面積率制限部の特徴を説明する。図６において、Ｓ６の（階調パターンの画像面積率幅を制限）を（階調パターンの画像面積率の範囲を制限）と読み替えるものとする。図７においてＳ１４の（階調パターンの画像面積率を制限）を（階調パターンの画像面積率の範囲を制限）と読み替えるものとする。

図６は図５のように変動した階調特性を補正するための制御フロー図である。
まず、階調特性の補正が必要であるかどうかを判断する（Ｓ１）。この判断は、電源投入時からの経過時間や、装置内の温度・湿度などの情報を取得する環境センサ（図示せず）、後述するトナー付着量センサ、現像ユニット３に付設されているトナー濃度検知センサ（図示せず）などからのセンサ出力、通算通紙枚数などの情報から、判断を行う。この階調特性補正動作の実行判断は従来技術と同様のため、ここでは省略する。階調補正が必要と判断した場合、次のステップＳ２に進み、必要でないと判断した場合はそのまま終了する。

次のステップＳ２では第一の制御を実施するか否かを判断する。この判断も、前述のように各センサからの出力や、電源投入後の経過時間などの情報に基づいて行われる。第一の制御が必要であると判断した場合、第一の制御を実施するステップＳ３に進み、必要でない場合は第一の制御を飛ばす。
本実施例における第一の制御は、帯電バイアス、現像バイアス、光源（ＬＤ）パワーを調節し、ベタ濃度の補正を行う。この補正方法の詳細については後述する。

次に、第一の制御によってベタ濃度を補正した階調特性に対し、第二の制御を実施するか否かを判断する（Ｓ４）。このステップＳ４においても、各センサなどの値に基づいて第二の制御を実施するかを判断する。実施する場合、制御タイミング判断部に移り、実施しない場合はそのまま補正制御を終了する。

制御タイミング判断部では、第一の制御が行われているかどうかを判断する。即ち、第二の制御が第一の制御後に連続して行われるか否かを判断する（Ｓ５）。この判断は、例えば第一の制御終了後、一時的にメモリにフラグを立てておき、制御タイミング判断部がメモリ内のフラグを参照することによって実現できる。メモリは揮発メモリであっても不揮発メモリであってもよい。なお、本発明は、第一の制御および第二の制御が連続して行われるか判断できるものであれば本実施例における形態に限られるものではない。２つの制御が連続して行われると判断した場合、画像面積率制限部へ進み（Ｓ６）、第二の制御のみ単独で行われる場合はそのまま第二の制御を実施し（Ｓ７）、補正動作を終了する。

画像面積率制限部では、予め不揮発メモリなどの記憶部に格納されている第二の制御用階調パターンの画像面積率の範囲を制限する。具体的には、形成する階調パターンの画像面積率を、ある範囲内に制限することで、形成する階調パターンのパッチ数を減らす。制限する画像面積率の範囲の詳細については後述する。
第二の制御終了後、補正動作を終了する。

なお、この制御タイミング判断部および画像面積率判断部は、図７に示すような形態であっても良い。図７では、階調特性の補正が必要であるかどうかを判断し（Ｓ１１）、階調補正が必要と判断した場合は、次のステップＳ１２に進み、それぞれの制御の前に、第一の制御と第二の制御を連続して実施するか判断する形態としている。そして、第一の制御と第二の制御を連続して実施すると判断した場合には、上記と同様に、第一の制御を実行し（Ｓ１３）、画像面積率制限部で階調パターンの画像面積率の範囲を制限し（Ｓ１４）、第二の制御を実行する（Ｓ１５）。また、第一の制御と第二の制御を連続して実施しないと判断した場合には、第一の制御を実施するか否かを判断し（Ｓ１６）、第一の制御を実施すると判断した場合は第一の制御を実行し（Ｓ１７）、第一の制御を実施しないと判断した場合は第二の制御を実行し（Ｓ１８）、補正動作を終了する。
即ち、図７に示す制御では、第一の制御と第二の制御の関係が予め設定されており、その判断結果に従って画像面積率の範囲の制限を行うか否かを判断している。また、制御タイミング判断部の位置以外の構成は、図６と同様である。

次に、第一の制御について説明する。図８は、第一の制御を説明するフロー図である。
本実施例では、第一の制御の実施指令が入力されると、中間転写ベルト３１上に階調パターンを形成する（Ｓ２１）。図９に階調パターンのレイアウト例を示す。階調パターンは、後述するトナー付着量検知センサ（図１、図２に示すトナー付着量センサ３７）の位置に形成する。第一の制御で用いる階調パターンは、現像バイアスと露光部電位との差（以下、現像ポテンシャル）を変化させて濃度差をつけたアナログ階調パターンである。本実施例では色毎に１０種類の異なる濃度値のパッチから構成される階調パターンを形成しているが、パッチ数に制限はなく、幾つであってもよい。さらに、本実施例では像担持体として中間転写ベルト上に階調パターンを形成しているが、感光体や搬送ベルト上に形成する形態であっても構わない。

次に、中間転写ベルト上に形成された階調パターンの付着量を、トナー付着量検知センサ（図１、図２に示すトナー付着量センサ３７）によって検知する（Ｓ２２）。図１０はトナー付着量検知センサの概略図を示したものであり、（Ａ）図は黒トナー付着量検知センサの構成例を、（Ｂ）図は、カラートナー付着量検知センサの構成例を示している。（Ａ）図に示すように、黒トナー付着量検知センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子と、正反射光を受光する受光素子とから構成されている。発光素子は中間転写ベルト上に光を照射し、この照射光は中間転写ベルトによって反射される。受光素子は、この反射光のうちの正反射光を受光する。

一方、（Ｂ）図に示すように、カラートナー付着量検知センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子と、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とから構成されている。発光素子は、黒トナー付着量検知センサの場合と同様、中間転写ベルト上に光を照射し、この照射光は、中間転写ベルト表面によって反射される。正反射受光素子は、この反射光のうちの正反射光を受光し、拡散反射光受光素子は、反射光のうち拡散反射光を受光する。本実施例では、発光素子として、発光される光のピーク波長が９５０ｎｍであるＧａＡｓ赤外発光ダイオードを用いており、受光素子としては、ピーク受光感度が８００ｎｍであるＳｉフォトトランジスタなどを用いているが、ピーク波長及びピーク受光感度がこれと異なるものでも構わない。また、黒トナー付着量検知センサ及びカラートナー付着量検知センサと、検知対象物である中間転写ベルトのベルト表面との間には、５ｍｍ程度の距離（検出距離）を設けて配設されている。本実施例では、トナー付着量検知センサ３７を中間転写ベルト３１の近傍に設け、中間転写ベルト上のトナー付着量に基づいて作像条件を決定するが、感光体上や転写搬送ベルト上に配設されていても構わない。トナー付着量検知センサからの出力は付着量変換アルゴリズムによって付着量に変換される（Ｓ２３）。付着量変換アルゴリズムについては従来技術と同様であるため省略する。

次に目標最大付着量が得られる現像ポテンシャルを算出し（Ｓ２４）、その測定結果に基づいて、ベタ部の目標濃度が得られる作像条件を決定する（Ｓ２５）。
図９の階調パターンを形成・検知することによって得られる現像ポテンシャルと付着量の関係を図１１に示す。
図１１に示すように、現像ポテンシャルとベルト上トナー付着量の関係はほぼリニアの関係がある。第一の制御前の現像ポテンシャルをＶp1とすると、目標付着量よりも高い付着量となっていることがわかる。これを補正するために、(1) 目標付着量と近似直線の交点から、(2) 目標付着量が得られる現像ポテンシャルＶp2を算出する。そして、求めた現像ポテンシャルＶp2の値に基づいて、図１２に示すような予め不揮発メモリに記憶されている作像条件変更テーブルから作像条件を決定し、次回からの作像に用いる。以上のように帯電バイアス、現像バイアス、光源パワー（ＬＤパワー）を変化させることによって、ベタ部の付着量が目標付着量と一致する制御を行っている。この作像条件変更テーブルは、図１２の（Ａ）に示すように現像ポテンシャルとベルト上トナー付着量の近似曲線の傾きから決定するものでも良いし、（Ｂ）に示すように現像ポテンシャルから決定する形態であっても構わない。さらに、帯電バイアス、現像バイアス、ＬＤパワーの関係を予め数式で表現し、得られた現像ポテンシャルから逐次計算して作像条件を決定する形態でも構わない。本発明ではＬＤパワーの決定方法にも特徴がある。本実施例におけるＬＤパワーは、ハイライト部の濃度変動を抑制するため、様々な帯電バイアスに対して１by４の孤立１ドット径がほぼ６０μｍとなるような値としている。

次に、ハイライト部の濃度変動を抑制するＬＤパワー決定方法について説明する。図１３はＬＤパワーとベルト上付着量の関係、図１４はＬＤパワーと孤立１ドット径の関係、図１５は帯電バイアスとＬＤパワーの関係、図１６はＬＤパワー補正後の帯電バイアスと孤立１ドット径との関係を示す図である。

ＬＤパワーとベルト上付着量の関係は、図１３に示すように帯電バイアスによって異なることが知られている。ＬＤパワーを固定した場合、帯電バイアスが低いほど付着量が多い。第一の制御によって帯電・現像バイアスを決定した場合、帯電バイアスによって付着量が異なるため、ＬＤパワーの補正を行う必要がある。このような付着量の関係は、図１４に示すように孤立１ドット径として見ても同じである。即ち、帯電バイアスが低いほど孤立１ドットの径は太り、画像濃度は高くなる。本実施例では、目標孤立１ドット径：Ｄの値を揃えるようにＬＤパワーの値を決定している。図１４に示すように、目標孤立１ドット径Ｄが得られるＬＤパワーを、帯電バイアス毎に算出する（ＬＤＰ１、ＬＤＰ２、ＬＤＰ３）。そして、横軸を帯電バイアスに、縦軸をＬＤパワーにプロットし直すと、図１５に示す様にほぼ線形の関係が得られる。本実施例の第一の制御では、この関係を利用してＬＤパワー値を決定している。具体的には、現像ポテンシャルから帯電バイアスと現像バイアスを決定した後、図１５の一次近似式に帯電バイアスを代入してＬＤパワーを得ている。この様に決められるＬＤパワーを用いて帯電バイアスを振った場合の孤立１ドット径を確認すると、図１６に示すように、帯電バイアスによらずに孤立１ドット径が得られる。即ち、帯電バイアスによって孤立１ドット径：Ｄが得られるようなＬＤパワーを選んでいる。もちろん、図１２で示した作像条件変更テーブルにおけるＬＤパワーは前述の方法から求められており、本実施例における目標孤立１ドット径Ｄは、６０μｍである。

図１７はトナー濃度を振って階調特性を意図的に変動させた状態に対し、これまで説明した第一の制御を実施した階調特性の実験結果である。色は黒で、トナー濃度は７、９、１１ｗｔ％と変更した。図中に点線の円で囲んで示したように、作像条件を変更したことによって入力画像面積率１００％のベタ部の画像濃度がほぼ一致していることが確認できる。さらに、図中に点線の楕円で囲んで示したように、画像面積率２０％以下の画像濃度変動が極めて小さいことがわかる。即ち、本実施例で示したように目標孤立１ドット径Ｄを６０μｍとすると、画像面積率２０％以下の画像濃度変動を抑制できることがわかる。
しかし、“ベタ部および画像面積率２０％以下以外”の画像面積率では、トナー濃度の変動によって階調特性が変動していることがわかる。そこで本発明では、このような第一の制御で補正しきれない階調特性を、第二の制御によって補正する。

図１８は第二の制御を説明するフロー図である。この第二の制御では、入出力特性を補正することによって階調特性を補正する。具体的には、入出力特性を測定し、その特性に対して狙いの入出力特性が得られるような入出力特性補正信号を形成する。

まず現在の入出力特性を測定するため、図４に示すようなトナー被覆面積率を変えることによって濃度差がつけられた複数のパッチから構成される面積階調パターンを中間転写ベルト３１上に形成する（Ｓ３１）。通常の画像形成装置では、文字や写真モード、解像度によって複数のディザが存在する。本実施例では階調性が重視されるディザに対し、予め決められた画像面積率のパッチを形成する構成となっている。この画像面積率およびスクリーン種は、図示しないモニタ上からユーザが任意に設定できる構成となっている。面積階調パターンの画像面積率の一例を図１９に示す。本実施例では図１９に示したように、画像面積率が５、１０、２０、２５、３０、５０、６０、７０、９０、１００［％］のパッチから構成される面積階調パターンを色毎に形成する。この面積階調パターンも、第一の制御と同様に図９に示すようなレイアウトで形成される。

次に、図１９に示した階調パターンの濃度を、トナー付着量検知センサ３７によって検知する（Ｓ３２）。検知方法は第一の制御と同一である。このようにして各階調パターンの画像面積率と各センサ出力の関係をプロットすると、図２０の（Ａ）図に示す関係が得られる。図中点線で示した目標特性は、目標階調特性が得られる付着量を検知した場合のトナー付着量検知センサの出力である。図中２つの実線で示したのは、第一の制御後の装置状態において形成した面積階調パターンの測定結果を示したものである。

次に、目標特性から離れた階調特性を補正するために、入出力特性補正部において図２０の（Ｂ）図に示すような入出力特性補正信号を形成する（Ｓ３３）。即ち、入出力特性がリニアとなるように、画像データの階調値を補正する入出力特性補正信号を形成する。入出力特性補正信号の形成方法については従来技術と同様であるため省略する。形成した入出力特性補正信号は、記憶部の不揮発メモリに保存され（Ｓ３４）、次回からの作像に使用される。以上が第二の制御の説明である。

本発明は、前述した第一の制御と第二の制御が連続して行われる場合に、第二の制御で形成する面積階調パターンの画像面積率を制限するところに特徴がある。この動作について図２１〜図２４を用いて詳細に説明する。

図２１は本実施例における第一の制御と第二の制御の詳細を示したフロー図である。図２１において、Ｓ４６の（階調パターンの画像面積率を制限）を（階調パターンの画像面積率を制限）を（階調パターンの画像面積率の範囲を制限）と読み替えるものとする。
このフロー図で示すように第一の制御（Ｓ４１〜Ｓ４５）と第二の制御（Ｓ４７〜Ｓ５０）が連続実施される場合、第一の制御（Ｓ４１〜Ｓ４５）の実施に続いて、第二の制御で形成する面積階調パターンの画像面積率の範囲を制限し（Ｓ４６）、さらに形成しなかった画像面積率のデータは、不揮発メモリに格納されている測定値から参照し、入出力特性補正信号を形成する。

図２２は画像面積率制限部によって画像面積率の範囲が制限された面積階調パターンの一例である。この面積階調パターンは、図１９の面積階調パターンにおける画像面積率が２０％以上のパッチから構成されており、第一と第二の制御が連続で行われる場合の第二の制御で形成するパッチ数は、図１９で示した通常の第二の制御で形成されるパッチ数に比べて３つ少ない。画像面積率制限部は、４色全てに対して図２２に示すように画像面積率の範囲を制限するので、全体で１２パッチ少なくなる。
図２３は画像面積率制限部によって制限された後の面積階調パターンレイアウトの一例である。特に（Ｃ）図で示すようなトナー付着量センサが１つしかない構成の画像形成装置に対しては、パッチ数を減らすことは効果的である。

本実施例では、図２３で示したパッチの画像面積率が２０％以下の測定値は、不揮発メモリ内に予め記憶させている値から参照し、入出力特性を形成している。図２４に入出力特性算出方法を示す。図２４に示すように、入出力特性は画像面積率を制限した面積階調パターンの測定値と、不揮発メモリに予め記憶している値から形成される。なお、本実施例における不揮発メモリ内の値は、事前に画像面積率が２０％以下のパッチを複数回繰り返して形成し、検知させた値の平均値である。この形態とすることで、センサの感度が低下するハイライト部分の検知誤差も回避することができる。入出力特性補正信号を画像データにフィードバックすることによって、第二の制御後の階調特性は図２５に示すように目標階調特性とほぼ一致する。
以上の形態とすることで、補正精度を落とすことなく、補正にかかる時間を短縮することが可能となる。

［実施例２］
次に、本発明における第二の実施例について説明する。なお、画像形成装置の基本的な構成、動作は実施例１と同様である。
図２６は第二の実施例における制御フロー図である。図２６において、Ｓ５６の（階調パターンの画像面積率を制限）を（階調パターンの画像面積率の範囲を制限）と読み替えるものとする。このフロー図で示すように、第二の実施例では、第一の制御（Ｓ５１〜Ｓ５５）に続いて、階調パターンの画像面積率の範囲を制限して（Ｓ５６）、第二の制御（Ｓ５７〜Ｓ６０）が連続実施される場合、第一の制御（Ｓ５１〜Ｓ５５）におけるベタ部の測定値を揮発メモリに一時的に保存し（Ｓ６１）、選択した電位テーブルに基づいて、第一の制御で測定した値を第二の制御のベタ部の測定値として用いる形態となっている（Ｓ６２）。
即ち本実施例では、決定した作像条件に最も近い条件で形成した階調パターンの測定値を選択し、第二の制御のベタ部の測定値として用いている。なお、この測定値は、決定した作像条件の現像ポテンシャルと図１１で得られた近似直線から、ベルト上付着量を推測した値でも良い。
図２６に示す形態とすることで、第二の制御のステップＳ５７で形成する面積階調パターンは、図２７に示すようにベタ部を除いた面積階調パターンとすることができる。図２８は入出力特性の算出方法を示している。図２８に示すように、画像面積率が２０％以下の測定値は不揮発メモリから参照し、ベタ部は第一の制御時における検知結果の値、もしくは推測した値を用いている。
以上の形態とすることで、補正精度を落とすことなく、補正にかかる時間をさらに短縮することが可能となる。

なお、ハイライト部の変動は全くないと仮定し、画像面積率が２０％以下の値は測定値でなく、不揮発メモリ内に予め保存されている目標特性でもよい。図２９は目標特性を用いた入出力特性の算出方法であり、図３０は目標特性を用いた場合の入出力特性補正信号である。画像面積率が２０％以下においては、測定値に目標特性を用いているため、入出力特性補正信号は完全にリニアとなる。

［実施例３］
次に、本発明における第三の実施例について説明する。なお、画像形成装置の基本的な構成、動作は実施例１と同様である。
図３１は第一の制御を行ったシアン（Ｃ）の階調特性である。図からわかるように、目標孤立１ドット径が６０μｍとして第一の制御を実施した場合、画像面積率が４０％までは画像濃度変動がほとんどないことがわかる。マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）についてもこの傾向があることを確認している。即ち、色によって画像濃度変動が大きくなる画像面積率が異なる。
この傾向を利用して、第三の実施例では、黒（Ｋ）に対する画像面積率の制限幅は２０％、カラーに対する画像面積率の制限幅は４０％までとした面積階調パターンを用いている。図３２に面積階調パターンの一例を示す。この面積階調パターンは、第二の実施例で説明した“第一の制御におけるベタ部の測定値を用いる”という動作も含んでいる。その結果、従来と比較して黒では４パッチ、カラーでは６パッチ削減することが可能となっている。これにより本実施例では、補正動作にかかる時間が、従来に比べて約５５％の時間短縮が可能となった。

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ：感光体（像担持体）
２：帯電ユニット
３：現像ユニット
４：クリーニングユニット
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ：プロセスユニット
２０：光書込ユニット
３０：転写ユニット
３１：中間転写ベルト
３２：駆動ローラ
３３：従動ローラ
３４：１次転写ローラ
３５：２次転写バックアップローラ
３６：搬送ベルト
３７：トナー付着量検知センサ（濃度検出手段）
３８：定着ユニット
３９排紙トレイ
４１−１，４１−２：給紙トレイ
４２：給紙装置
４３，４４，４５：搬送ローラ
４６：レジストローラ対
１００：画像形成部
２００：画像読取部（スキャナ）
３００：原稿自動搬送部（原稿自動搬送装置）
４００：給紙部

特開２００９−１３４１３８号公報

Claims (15)

1. 像担持体上に面積階調パターンを形成し、検知することによって階調特性を補正する手段を搭載した画像形成装置において、
   前記像担持体上に階調パターンを形成する階調パターン形成部と、
   前記階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段による検出結果に基づいて作像条件を調整する作像条件調整手段と、
   前記作像条件調整手段に用いた階調パターンとは異なる種類の階調パターンの画像濃度の検出結果に基づいて入力画像面積率と出力画像面積率との比で示される入出力特性を補正する入出力補正信号を形成する入出力特性補正信号形成手段と、
   前記入出力補正信号により前記入出力特性を変更する入出力特性変更手段と、
   前記作像条件調整手段によってベタ部の画像濃度を補正する第一の制御と、
   前記入出力特性変更手段によって前記階調特性を補正する第二の制御を備え、
   前記第一の制御と前記第二の制御の実施タイミングを判断する制御タイミング判断手段と、前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限する画像面積率制限手段と、を備え、
   前記制御タイミング判断手段は、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して実施されるか否かを検出し、
   前記第一の制御と前記第二の制御が連続して行われると判断した場合、前記画像面積率制限手段が前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限し、
   且つ、前記階調パターンの画像濃度を検出する濃度検出手段による検出結果としての画像濃度測定値を一時的に記憶しておく記憶手段を備え、
   前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を前記記憶手段に一時的に記憶させ、前記第二の制御において前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を第二の制御のベタ部の値として使用することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率制限手段は、前記制御タイミング判断手段の判断結果に基づいて、前記第二の制御で形成する階調パターンの各パッチの画像面積率の範囲を、各色ともに２０％以上に制限することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記制御タイミング判断手段は、第一の制御と前記第二の制御が連続して実施されるか否かを検出し、前記第一の制御と前記第二の制御が連続して行われると判断した場合、前記画像面積率判断部は前記第二の制御で形成する階調パターンにおける各パッチの画像面積率の範囲を制限することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記第一の制御において形成する階調パターンは、現像バイアス・帯電バイアス・光源パワーの少なくとも一つを変更することによって異なる濃度のパッチを形成し、前記第二の制御において形成する階調パターンは、面積階調法によって異なる濃度のパッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記第一の制御は、帯電バイアス、現像バイアスを変化させてベタ部のトナー目標付着量を決定し、画像面積率が２０％以下の孤立１ドット径が帯電バイアスによらず一定となるように光源パワー値を調整することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記第二の制御を行う場合に、階調パターンの濃度を検出する色毎の濃度センサによる事前に階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した画像濃度測定値を予め記憶しておく記憶手段を備え、前記第二の制御を行う場合に、前記記憶手段から前記階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した前記画像濃度測定値を前記所定の画像面積率の色毎に参照して階調補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記記憶手段に記憶されている前記画像濃度測定値は、各色ともに階調パターンの画像面積率が０〜２０％に対する画像濃度測定値であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記第二の制御で用いる画像面積率２０％以下の場合の画像濃度測定値は前記入出力特性における画像面積率２０％以下の場合の目標特性の値とした値を用い、画像面積率２０％以下の場合の入出力特性補正信号をリニアとしたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率制限手段は、前記制御タイミング判断手段の判断結果に基づいて、前記第二の制御で形成する階調パターンの各パッチの画像面積率の範囲を、黒を２０％以上、カラーを４０％以上とすることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記第一の制御において形成する階調パターンは、現像バイアス・帯電バイアス・光源パワーの少なくとも一つを変更することによって異なる濃度のパッチを形成し、前記第二の制御において形成する階調パターンは、面積階調法によって異なる濃度のパッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９または１０に記載の画像形成装置において、
    前記第一の制御は、帯電バイアス、現像バイアスを変化させてベタ部のトナー目標付着量を決定し、画像面積率が２０％以下の孤立１ドット径が帯電バイアスによらず一定となるように光源パワー値を調整することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項９乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    一時的に前記階調パターンの濃度を検出する濃度検出手段による画像濃度測定値を記憶しておく記憶手段を備え、前記第一の制御で測定した前記ベタ部の画像濃度測定値を前記記憶手段に一時的に記憶させ、前記第二の制御において前記第一の制御で測定した前記ベタ部の前記画像濃度測定値を前記第二の制御のベタ部の値として使用することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項９乃至１２のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記第二の制御を行う場合に、階調パターンの濃度を検出する色毎の濃度センサによる階調パターンの所定の画像面積率のパッチを複数回繰り返して形成して検知した画像濃度測定値を予め記憶しておく記憶手段を備え、前記第二の制御を行う場合に、前記階調パターンの濃度を検出する濃度センサによる前記画像濃度測定値を前記記憶手段から前記所定の画像面積率の色毎に参照して階調補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３に記載の画像形成装置において、
    前記記憶手段に記憶されている前記画像濃度測定値は、黒が画像面積率０〜２０％、カラーが画像面積率０〜４０％に対する画像濃度測定値であることを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項９乃至１４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記第二の制御で用いる黒の画像面積率２０％以下、カラーの画像面積率４０％以下に対する前記画像濃度測定値は、予め前記記憶手段に記憶されている前記入出力特性における黒の画像面積率２０％以下、カラーの画像面積率４０％以下に対する目標特性の値とした値を用い、黒の画像面積率２０％以下、カラーの画像面積率４０％以下に対する入出力特性補正信号をリニアとしたことを特徴とする画像形成装置。

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