JP6049995B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラムに対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成し、この静電潜像に着色粒子であるトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、定着器において加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このような画像形成装置では、感光体ドラム、現像剤等の経時的な劣化や、装置周辺の環境（温湿度の変動）等によって、出力画像（用紙に形成された画像）の画質が低下するという問題がある。具体的には、入力画像の階調が出力画像に忠実に再現されないという現象が生じる。そこで、従来の画像形成装置では、入力画像の階調等を出力画像に安定して再現させるための画像安定化制御が行われるようになっている（例えば特許文献１、２）。
画像安定化制御としては、例えば、像担持体としての中間転写ベルトに形成されたＣＭＹＫの各色トナーパターンの濃度を光センサーで検出し、この検出結果（階調特性）に基づいて階調補正データ（いわゆるガンマ補正曲線）を生成し、帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせる階調補正等がある。

特許文献１には、階調レベルが次第に変化する階調画像部の前に、トナー担持体（現像ローラー）の周長以上で黒ベタ画像からなるヘッダ部を形成し、ヘッダ部における各位置の濃度検出結果を用いて階調画像部における各位置の濃度検出結果を補正し、補正後の濃度検出結果に基づいて階調補正を行う画像形成装置が開示されている。
また、特許文献２には、ハイライト部階調パッチとシャドウ部階調パッチを形成し、これら二つの階調パッチの濃度検出結果を、前回の階調補正における二つの階調パッチの濃度検出結果と比較し、階調補正用に形成する階調パッチの個数、階調を比較結果に応じて選択し、階調補正を行う画像形成装置が開示されている。

特開２００５−４９４２５号公報 特開２０１０−２６２２４３号公報

上述した画像安定化制御においては、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を正確に検出し、現在の階調特性を正確に把握する必要がある。しかしながら、画像形成装置で繰り返し画像形成を行うと、現像剤の耐久度合いが低下することに伴い、副走査方向の下流（先に画像形成される側）から上流（後に画像形成される側）に向かって濃度が低下していくような、いわゆるゴーストが発生しやすくなる。そして、画像安定化制御時にゴーストが生じると、トナーパターンの濃度検出結果にゴーストの影響が含まれることとなるため、濃度検出結果から算出された階調特性は正確ではなく、この階調特性に基づいて階調補正を行っても、適切な画像安定化制御とならない。

例えば、現像剤の主成分としてトナーとキャリアー（磁性体）を用いる２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置では、現像剤中のトナー濃度が低下する（キャリアリッチとなる）ことによりゴーストが生じる。また例えば、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる１成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置では、現像ローラーへのトナーの供給能力が不足することによりゴーストが生じる。

このゴーストは、特に、濃度の高い画像（例えば黒ベタ画像）を形成した後に発生しやすい。特許文献１のように、トナーパターンの一部としてトナー担持体の周長以上で黒ベタ画像を形成する場合には、ゴーストが発生する可能性が高くなるので注意を要する。また、特許文献１に記載の画像安定化制御では、像担持体の周長以上で黒ベタ画像からなるヘッダ部を形成するため、トナー消費量が増大してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、画像安定化制御におけるトナー消費量を低減できるとともに、画像安定化制御時にゴーストが発生する場合でも適切な画像安定化制御を行う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。

本発明に係る画像形成装置は、入力画像データに基づいて、露光装置により感光体に静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成し、前記感光体に形成された前記トナー像を像担持体に転写させる画像形成部と、
前記像担持体上に形成されたトナーパターンを構成するパッチの濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部による検出結果に基づいて階調補正データを生成し、この階調補正データを用いて階調補正を行う階調補正部と、を備える画像形成装置であって、
前記トナーパターンは、前記像担持体の走行方向に沿って濃度が段階的に変化する複数の階調パッチと、前記複数の階調パッチの少なくとも一つを挟んで配置される同一濃度の複数の基準パッチと、を含んで構成され、
前記階調補正部は、前記濃度検出部による前記複数の基準パッチ同士の検出濃度を比較することにより、副走査方向の下流から上流に向かって濃度が低下するゴーストが当該トナーパターンに全体的に生じているか否かを判定し、ゴーストが生じていると判定した場合に、前記複数の基準パッチの検出濃度に基づいて前記階調パッチのパッチ位置と補正量の関係を算出し、前記関係から得られる補正量によって前記階調パッチの検出濃度を補正し、補正後の検出濃度に基づいて前記階調補正データを生成することを特徴とする。

本発明によれば、画像安定化制御におけるトナー消費量を低減できるとともに、画像安定化制御時にゴーストが発生する場合でも適切な画像安定化制御を行うことができる画像形成装置が実現される。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 濃度検出センサーと階調補正用のトナーパターンの位置関係を示す図である。 実施の形態で用いるトナーパターンのパッチ構成を示す図である。 トナーパターンにゴーストが発生していた場合の各パッチのセンサー出力値の一例を示す図である。 トナーパターンにゴーストが発生していない場合の各パッチのセンサー出力値の一例を示す図である。 階調補正データ生成処理の一例を示すフローチャートである。 パッチ位置とゴーストの影響の関係を示す図である。 実施の形態で採用される階調補正曲線を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。
図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。
また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、制御部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０、及び定着部６０を備える。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３等を備える。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１０は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１０は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザ設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備えている。例えば、画像処理部３０は、制御部１０の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。すなわち、本発明に係る階調補正部は、制御部１０と画像処理部３０により構成される。
また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施されたデジタル画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２、及び濃度検出センサー４３等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号を付し、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号を省略している。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３にレーザー光を照射すると、感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送される。そして、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーとキャリアーとからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２の詳細な構成については後述する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。
ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有する。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

濃度検出センサー４３は、トナー像が用紙Ｓに二次転写される二次転写位置よりも中間転写ベルト４２１の走行方向（副走査方向）上流側に、中間転写ベルト４２１に対向して配置される。濃度検出センサー４３は、例えば中間転写ベルト４２１の幅方向（中間転写ベルト４２１の走行方向と直交する方向、主走査方向）の両側部のそれぞれに対向して２つ配置される（図３参照）。濃度検出センサー４３は、階調補正データを生成する際に用いられ、中間転写ベルト４２１の非画像形成領域（中間転写ベルト４２１の幅方向両側部）に形成された階調補正用のトナーパターンの濃度を検出する。

濃度検出センサー４３には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）などの受光素子を備え、トナーパターンの反射濃度を検出する反射型の光センサーを適用することができる。トナーパターンの反射濃度は、測定対象物への入射光量をＩ₀、測定対象物からの反射光量をＩとしたとき、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）で表される。
中間転写ベルト４２１上に形成されたトナー像の濃度が高い（例えば黒ベタ画像）ほど反射光量Ｉは小さく、反射濃度、すなわち濃度検出センサー４３から出力されるセンサー出力値は大きくなる。逆に、中間転写ベルト４２１上に形成されたトナー像の濃度が低い（例えばトナー像が形成されないベース面）ほど反射光量Ｉは大きく、反射濃度、すなわち濃度検出センサー４３から出力されるセンサー出力値は小さくなる。

なお、濃度検出センサー４３の数、配置は上述した態様に限定されず、中間転写ベルト４２１に形成されたトナーパターンの濃度を検出できるようになっていればよい。
また、中間転写ベルト４２１が透光性の材料で構成されている場合には、濃度検出センサー４３として、発光素子と受光素子が中間転写ベルト４２１を挟んで対向配置される透過型の光センサーを適用することができる。

定着部６０は、用紙Ｓを狭持して搬送するためのニップ部（定着ニップ）を形成する加圧部（例えば定着面（画像形成面）側の定着ローラーと裏面側の加圧ローラー）と、トナー像が転写された用紙Ｓに接触して定着温度で加熱する加熱部（例えば定着ローラー）等を備える。定着部６０には、公知の技術を適用することができる。定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓをニップ部で加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２、及び排紙部５３等を備える。給紙部５１を構成する２つの給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂには、用紙の坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。

給紙トレイユニット５１ａ、５１ｂに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面（画像形成面）に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙部５３により機外に排紙される。

このように、画像形成装置１は、入力画像データに基づいて、露光装置４１１により感光体ドラム４１３（感光体）に静電潜像を形成させ、現像装置４１２により感光体ドラム４１３にトナーを付着させることにより静電潜像を現像してトナー像を形成し、感光体ドラム４１３に形成されたトナー像を中間転写ベルト４２１（像担持体）に転写させる画像形成部４０を備えている。
また、中間転写ベルト４２１上に形成されたトナーパターンを構成するパッチの濃度を検出する濃度検出センサー４３（濃度検出部）と、濃度検出センサー４３による検出結果に基づいて階調補正データを生成し、この階調補正データを用いて階調補正を行う階調補正部（画像処理部３０、制御部１０）を備えている。

図３は、濃度検出センサー４３と階調補正用のトナーパターンＴＰの位置関係を示す図である。図３において、画像形成領域は画像形成ユニット４１によりトナー像が形成され得る領域であり、非画像形成領域は画像形成ユニット４１によりトナー像が形成されない領域である。
図３に示すように、ＣＭＹＫ各色のトナーパターンＴＰは、中間転写ベルト４２１の非画像形成領域、すなわち中間転写ベルト４２１の幅方向両側部に形成される。トナーパターンＴＰを構成するパッチの幅は、各パッチの濃度が濃度検出センサー４３で精度良く検出されるように、濃度検出センサー４３の検出幅以上に設定される。

図４は、実施の形態で用いるトナーパターンＴＰのパッチ構成を示す図である。
図４に示すように、トナーパターンＴＰは、中間転写ベルト４２１の走行方向に沿って、１２個のパッチＰ０〜Ｐ１１が連続して配列された構成を有する。パッチＰ０〜Ｐ１１は、先頭のパッチＰ０から順に中間転写ベルト４２１上に形成され、順次、濃度検出センサー４３により濃度（実際に形成されたトナー像の濃度、出力階調値）を検出される。

パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０は、階調補正データを生成するための階調パッチであり、濃度（各パッチを形成するための入力画像の濃度、入力階調値）が段階的に変化する。パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０の入力階調値は、例えば、濃淡変化を２５６階調で表現したとき、２５５から０に段階的に変化する。

トナーパターンＴＰの先端に配置されるパッチＰ０、トナーパターンＴＰの中間に配置されるＰ５、トナーパターンＴＰの後端に配置されるＰ１１は、ゴーストの発生を検出するための基準パッチであり、同一の濃度（入力階調値）で形成される。また、トナーパターンＴＰにゴーストが発生している場合に、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１の検出濃度（出力階調値、センサー出力値）に基づいて、各階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０の検出濃度が補正される。

本実施の形態では、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１として、最高濃度（入力階調値が２５５）の黒ベタ画像を用い、パッチＰ０に基準パッチと階調パッチを兼用させている。これにより、トナーパターンＴＰを形成するために消費されるトナー量を抑制することができる。

また、トナーパターンＴＰの先端及び後端に基準パッチＰ０、Ｐ１１が配置されている。これにより、トナーパターンＴＰに全体としてゴーストが発生しているか否かを容易に判定することができる。
さらには、トナーパターンＴＰの中間に基準パッチＰ５が配置されている。これにより、トナーパターンＴＰに発生したゴーストの影響を精度よく推測することができる。

図５は、トナーパターンＴＰにゴーストが発生していた場合の各パッチＰ０〜Ｐ１１のセンサー出力値の一例を示す図である。図６は、トナーパターンＴＰにゴーストが発生していない場合の各パッチＰ０〜Ｐ１１のセンサー出力値の一例を示す図である。

図６に示すように、トナーパターンＴＰにゴーストが発生していない場合は、入力階調値が同じである基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11はほぼ同様になる。また、入力階調値が段階的に低くなる階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10は、段階的に大きくなる。この場合、各階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０の入力階調値と、センサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10から算出された出力階調値を対応付けることで、所望の階調特性曲線が生成される。

これに対して、図５に示すように、トナーパターンＴＰにゴーストが発生している場合は、中間転写ベルト４２１に後から形成されたパッチほど濃度が薄くなるため、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１の入力階調値が同じであるにも関わらず、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１の順にセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11は大きくなる。

また、図５において、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10が段階的に大きくなる点は、ゴーストが発生していない場合と同様であるが、それぞれのセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10にはゴーストの影響が含まれることとなる。

そこで、本実施の形態では、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11を比較することにより、トナーパターンＴＰにゴーストが発生しているか否かを判定する。そして、ゴーストが発生している場合には、ゴーストの影響（ゴーストによるセンサー出力値の増分）を考慮して、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10を補正し、適切な階調補正データを生成する（階調補正データ生成処理）。具体的には、図７に示すフローチャートに従って、階調補正データ生成処理が行われる。

図７は、階調補正データ生成処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す階調補正データ生成処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。
また、この階調補正データ生成処理は、前回の階調補正データ生成後、所定時間経過したとき、所定枚数の画像形成が完了したとき、又は現像装置４１２のトナーが交換されたとき等、定期的に行われるのが望ましい。また、階調補正データ生成処理時は、二次転写ローラー４２３と駆動ローラー４２４を離間させておく。

図７のステップＳ１０１において、制御部１０は、階調補正用の画像データに基づいて、各色のトナーパターンＴＰを画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋにより中間転写ベルト４２１上に形成させる（図３、４参照）。階調補正用の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。

ステップＳ１０２において、制御部１０は、濃度検出センサー４３によるベース面（トナー像が形成されていない領域）の検出結果（センサー出力値Ｖ_base、階調値０（白ベタ画像）に対応）を取得する。取得されたセンサー出力値Ｖ_baseは、一時的にＲＡＭ１３に記憶される。

ステップＳ１０３において、制御部１０は、濃度検出センサー４３による各パッチＰ０〜Ｐ１１の検出結果（センサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P11）を取得する。取得されたセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P11は、一時的にＲＡＭ１３に記憶される。ステップＳ１０２、Ｓ１０３により、図５又は図６に示す関係が得られる。中間転写ベルト４２１上に形成されたトナーパターンＴＰは、濃度検出センサー４３の検出領域を通過した後、ベルトクリーニング装置４２６で除去される。

ステップＳ１０４において、制御部１０は、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11を比較して、トナーパターンＴＰにゴーストが発生しているか否かを判定する。制御部１０は、例えば、基準パッチＰ０、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P11の差（図５におけるΔＶ）が所定値を超えていた場合にトナーパターンＴＰにゴーストが発生していると判定する。
そして、制御部１０は、トナーパターンＴＰにゴーストが発生していると判定した場合にはステップＳ１０５の処理に移行し、ゴーストが発生していないと判定した場合にはステップＳ１０７の処理に移行する。

ステップＳ１０５において、制御部１０は、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０について補正量を算出する。トナーパターンＴＰにゴーストが発生している場合、基準パッチＰ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P5、Ｖ_P11も、当然にゴーストの影響分だけ大きくなる。基準パッチＰ０のセンサー出力値Ｖ_P0と基準パッチＰ５のセンサー出力値Ｖ_P5の差分が基準パッチＰ５におけるゴーストの影響に相当し、基準パッチＰ０のセンサー出力値Ｖ_P0と基準パッチＰ１１のセンサー出力値Ｖ_P11の差分が基準パッチＰ１１におけるゴーストの影響に相当する。

したがって、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11を用いて近似演算を行うことにより、パッチ位置とゴーストの影響（ゴーストによるセンサー出力値の増分）の関係を求めることができる（図８参照）。そして、この関係より、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０におけるゴーストの影響、すなわち補正量Ｖ_ref(P0)〜Ｖ_ref(P4)Ｖ_ref(P6)〜Ｖ_ref(P10)を算出することができる。

なお、図８では、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11に基づいて一次近似を行った場合について示しているが、画像形成装置１のプロセス特性に最適な近似方法を採用するのが望ましい。例えば、高次式近似、対数近似、累乗近似、又はその他の近似演算によって、パッチ位置とゴーストの影響（補正量）の関係を算出するようにしてもよい。

図７のステップＳ１０６において、制御部１０は、ステップＳ１０５で算出された補正量Ｖ_ref(Pn)を用いて、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10を補正する。便宜上、階調パッチＰｎ（ｎ＝０〜４、６〜１０）の補正後のセンサー出力値をＶ_Pn’とする。なお、階調パッチＰ０における補正量Ｖ_ref(P0)は０なので、Ｖ_P0＝Ｖ_P0’となる。

ステップＳ１０７において、制御部１０は、各階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ５〜Ｐ１０の出力階調値を算出する。具体的には、制御部１０は、各階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ５〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_Pn（Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10）を、基準パッチＰ０の規格化値が０、ベース面の規格化値が２５５で表されるように、下式（１）に従って８ビットで規格化し、この規格化値を出力階調値に変換する。
規格化値＝｛（Ｖ _Pn −Ｖ_P0）／（Ｖ_base−Ｖ_P0）｝×２５５ ・・・（１）

このとき、トナーパターンＴＰにゴーストが発生している場合（ステップＳ１０４で“ＹＥＳ”）は、センサー出力値Ｖ_Pnとして、ステップＳ１０６で算出された補正後のセンサー出力値Ｖ_Pn’が用いられる。すなわち、ゴーストの影響を排除したセンサー出力値に基づいて、出力階調値が算出される。一方、トナーパターンＴＰにゴーストが発生していない場合は、センサー出力値Ｖ_Pnとして実際に検出されたセンサー出力値Ｖ_Pnが用いられる。

なお、上式（１）において、最高濃度のパッチＰ０のセンサー出力値Ｖ_P0には、画像形成装置１のプロセス特性に応じて、基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11の平均値、最大値、又は最小値を採用するようにしてもよい。

ステップＳ１０８において、制御部１０は、各階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ５〜Ｐ１０の入力階調値と、ステップＳ１０７で算出された出力階調値を対応付けて、階調特性曲線を生成する。この階調特性曲線は、例えば図９の曲線Ｌ１で表される。

ステップＳ１０９において、制御部１０は、ステップＳ１０８で生成された階調特性曲線Ｌ１に基づいて、入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させる、すなわち図９に示す目標階調特性Ｌ０が得られるように入力画像の階調値を補正するための階調補正曲線（ガンマ補正曲線）Ｌ２を生成する。この階調補正曲線Ｌ２は、目標階調特性Ｌ０に関して階調特性曲線Ｌ１と線対称な曲線で表される。入力階調値をｘ、出力階調値をｙとし、階調特性曲線Ｌ１をｙ＝ｆ（ｘ）で表した場合、目標階調特性Ｌ０はｙ＝ｘとなるので、階調補正曲線Ｌ２は階調特性曲線Ｌ１の逆関数（ｙ＝ｆ^-1（ｘ））となる。

ステップＳ１１０において、制御部１０は、ステップＳ１０９で生成された階調補正曲線Ｌ２に基づいて、入力階調値と、この入力階調値が補正されるべき補正階調値を対応付けた階調補正データ（階調補正テーブル）を生成し、更新する。生成された階調補正データは、例えばＲＡＭ１３に記憶される。
以降の画像形成時には、更新された階調補正データを参照して階調補正が行われ、補正階調値に基づいて画像形成条件が決定されることとなる。

このように、画像形成装置１においては、階調補正データの生成に用いられるトナーパターンＴＰが、中間転写ベルト４２１（像担持体）の走行方向に沿って濃度が段階的に変化する複数の階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０と、複数の階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０の少なくとも一つを挟んで配置される同一濃度の基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１と、を含んで構成される。
そして、制御部１０（階調補正部）は、濃度検出センサー４３（濃度検出部）による基準パッチＰ０、Ｐ５、Ｐ１１のセンサー出力値Ｖ_P0、Ｖ_P5、Ｖ_P11（検出濃度）に基づいて、当該トナーパターンＴＰにゴーストが生じているか否かを判定し（図７のステップＳ１０４）、ゴーストが生じていると判定した場合に（図７のステップＳ１０４で“ＹＥＳ”）、階調パッチＰ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０のセンサー出力値Ｖ_P0〜Ｖ_P4、Ｖ_P6〜Ｖ_P10（検出濃度）を補正し（図７のステップＳ１０５、Ｓ１０６）、補正後のセンサー出力値Ｖ_P0’〜Ｖ_P4’、Ｖ_P6’〜Ｖ_P10’（検出濃度）に基づいて階調補正データを生成する（図７のステップＳ１０７〜Ｓ１１０）。

画像形成装置１によれば、階調補正データを生成するためのトナーパターンＴＰにゴーストが発生していても、ゴーストの影響を排除した所望の階調特性曲線Ｌ１を得ることができ、適切な階調補正データを生成することができる。したがって、適切な画像安定化制御が行われ、入力画像を忠実に再現した画像を形成することができる。
また、特許文献１のように、トナー担持体（現像ローラー）の周長以上で黒ベタ画像を形成する必要はないので、画像安定化制御におけるトナー消費量を抑制することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、トナーパターンＴＰを構成する基準パッチの数、配置態様は、実施の形態で示したもの（図４参照）に限定されず、階調パッチの少なくとも一つを挟むように同一濃度の基準パッチが配置されていればよい。ただし、ゴーストの有無を精度よく判定するためには、高濃度のパッチ画像で基準パッチを構成するのが望ましい。

また、実施の形態では、本発明における像担持体が中間転写ベルト４２１で構成される場合について説明したが、本発明は、中間転写ドラム、又は用紙が像担持体となる場合にも適用することができる。
また、本発明は、単色画像を形成するモノクロの画像形成装置や、ＣＭＹＫ４色が一体となった画像形成ユニットを利用したロータリー方式（４サイクル方式）の画像形成装置に適用することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 制御部（階調補正部）
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部（階調補正部）
４０ 画像形成部
４１、４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 画像形成ユニット
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ ドラムクリーニング装置
４２ 中間転写ユニット
４２１ 中間転写ベルト
４２２ 一次転写ローラー
４２３ 二次転写ローラー
４２４ 駆動ローラー
４２５ 従動ローラー
４２６ ベルトクリーニング装置
４３ 濃度検出センサー（濃度検出部）
５０ 搬送部
５１ 給紙部
５１ａ、５１ｂ 給紙トレイユニット
５２ 搬送機構
５２ａ レジストローラー
５３ 排紙部
５３ａ 排紙ローラー
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部
Ｓ 用紙
ＴＰ トナーパターン
Ｐ０、Ｐ５、Ｐ１１ 基準パッチ
Ｐ０〜Ｐ４、Ｐ６〜Ｐ１０ 階調パッチ

Claims (5)

1. 入力画像データに基づいて、露光装置により感光体に静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成し、前記感光体に形成された前記トナー像を像担持体に転写させる画像形成部と、
   前記像担持体上に形成されたトナーパターンを構成するパッチの濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部による検出結果に基づいて階調補正データを生成し、この階調補正データを用いて階調補正を行う階調補正部と、を備える画像形成装置であって、
   前記トナーパターンは、前記像担持体の走行方向に沿って濃度が段階的に変化する複数の階調パッチと、前記複数の階調パッチの少なくとも一つを挟んで配置される同一濃度の複数の基準パッチと、を含んで構成され、
   前記階調補正部は、前記濃度検出部による前記複数の基準パッチ同士の検出濃度を比較することにより、副走査方向の下流から上流に向かって濃度が低下するゴーストが当該トナーパターンに全体的に生じているか否かを判定し、ゴーストが生じていると判定した場合に、前記複数の基準パッチの検出濃度に基づいて前記階調パッチのパッチ位置と補正量の関係を算出し、前記関係から得られる補正量によって前記階調パッチの検出濃度を補正し、補正後の検出濃度に基づいて前記階調補正データを生成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準パッチが、前記トナーパターンの先端及び後端に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記基準パッチが、前記トナーパターンの中間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記基準パッチが、前記階調パッチの一部を兼用することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記基準パッチが、最高濃度の黒ベタ画像であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。