JP6750391B2 - 画像形成システム、画像形成装置、階調補正方法および階調補正プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成システム、画像形成装置、階調補正方法および階調補正プログラムに関する。

従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、画像の濃度を忠実に再現する濃度再現性が求められる。かかる濃度再現性は、温度や湿度などの環境の変化によって変動し、また、画像形成装置の部品の劣化などによっても変動する。したがって、画像形成装置では、濃度再現性を長期に亘って保持するために、定期的に、画像形成部の階調に関するパラメーターを自動で補正する階調補正（濃度補正）の処理を行う必要がある。

従来、画像形成装置の中には、例えばテストプリントと称される補正用のシートを出力し、かかるシートを画像読取部で読み込ませて補正用パッチを作成して階調補正を行うものがある。このような画像形成装置では、補正用パッチを作成してテストプリントの画像として出力するため、余計なトナー消費に繋がり、また、ジョブを中断して階調補正を行う場合、生産性の低下に繋がる。

上記問題に鑑み、トナー消費および生産性低下を抑制する画像形成装置として、特許文献１に記載の技術が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、トナー消費および生産性低下を抑制する方法として、補正用に作成するパッチの数を変更する構成を採用している。すなわち、特許文献１に記載の技術では、濃度変動に寄与する因子（温度、湿度、時間など）をもとに、因子の変動量に応じて補正に係るパッチの数を決定し、濃度補正を行う。また、特許文献１に記載の技術では、検出するパッチ濃度は、予め規定されている階調値（パターン）で、上記因子の情報により何種のパターンを作成するかを決定する。

特開２００８−２２４８４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、取得できる色や階調が限られており、濃度補正に必要十分な色情報を取得できない、という問題があった。濃度補正に必要十分な色情報を取得できないと、当該濃度補正を精度良く行うことができない。

本発明の目的は、トナー消費および生産性低下を抑制しつつ、精度良く階調補正を行うことが可能な画像形成システム、画像形成装置、階調補正方法および階調補正プログラムを提供することである。

本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記判定部は、前記画像形成部により形成可能な階調範囲の一部について、欠落した階調成分の有無を判定し、
前記判定部は、前記入力画像データに含まれる各階調成分の頻度数を累積した全頻度に対して、前記一部の階調範囲における各階調成分の頻度数を累積した頻度の比率が所定比率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
前記階調補正部は、前記判定部により前記欠落した階調成分が無いと判定された場合、前記一部の階調範囲における各階調成分に対応する前記入出力特性データを用いて前記階調補正を行う。
また、本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する。
さらに、本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定する。
また、本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完し、
前記判定部は、所定タイミングで前記濃度検出部により検出されたトナー像の濃度の階調数が、所定階調数以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定する。
さらにまた、本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
前記補完部は、前記判定部によって欠落した階調成分が有ると判定された場合、所定カバー率または所定階調数を超えるように、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を形成するように前記画像形成部を制御し、
前記濃度検出部は、前記画像形成部により形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部によって検出された出力画像濃度とを用いて、前記入出力特性データを補完する。
さらに、本発明に係る画像形成システムは、
入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
前記判定部は、前記画像形成部により前記入力画像データに基づいて前記像担持体に形成されて前記濃度検出部によって検出されたトナー像の出力画像濃度において隣り合う出力画像濃度間における濃度の差分が所定値以上であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
前記補完部は、前記判定部によって欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記差分が所定値未満になるように、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を形成するように前記画像形成部を制御し、
前記濃度検出部は、前記画像形成部により形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部によって検出された出力画像濃度とを用いて、前記入出力特性データを補完する。

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、トナー像を像担持体に形成する画像形成部と、
前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
を備え、
前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する。

本発明に係る階調補正方法は、
入力画像データに基づいて、トナー像を像担持体に形成する処理と、
前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する処理と、
前記入力画像データにより表される入力画像濃度と、前記トナー像の濃度の検出結果により表される出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う処理と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する処理と、
前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理と、を実行し、
前記補完する処理は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成し、
前記濃度を検出する処理は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
前記補完する処理は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度を検出する処理により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する。

本発明に係る階調補正プログラムは、
コンピューターに、
入力画像データに基づいて、トナー像を像担持体に形成する処理と、
前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する処理と、
前記入力画像データにより表される入力画像濃度と、前記トナー像の濃度の検出結果により表される出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う処理と、
前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する処理と、
前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理と、
を実行させ、
前記補完する処理は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成する処理であり、
前記濃度を検出する処理は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出する処理であり、
前記補完する処理は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度を検出する処理により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理である。

本発明によれば、トナー消費および生産性低下を抑制しつつ、精度良く階調補正を行うことができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態におけるデータ補完の処理を説明するための図であり、補正用パッチが作成される前の入出力特性データの一例を示す。 本実施の形態におけるデータ補完の処理を説明するための図であり、入出力特性データの補完結果を示す。 本実施の形態における階調補正の処理を説明するフローチャートである。 階調補正に関する処理の他の例を説明するためのグラフであり、図６Ａは所定タイミングで検出された出力画像の検出状態を、図６Ｂは他のタイミングで検出された出力画像の検出状態を、それぞれ示す。 階調補正に関する処理の他の例を説明するための入出力特性データの一例を示す図である。 階調補正に関する処理の他の例を説明するための入力階調幅−頻度の特性を示すヒストグラムである。 図８の例における階調補正の処理を説明するための図であり、入出力特性データの一例を示す。

以下に説明する実施の形態は、本発明を、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に適用した場合について説明する。なお、本明細書では、「濃度」の用語は「階調」に言い換えることができる場合があり、「階調」の用語は「濃度」と言い換えることができる場合がある。

以下、画像形成装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示す。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Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、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Ｓに二次転写することにより、トナー像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫ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２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、濃度検出センサー８０および制御部１００等を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３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。

本実施の形態では、制御部１００は、本発明の階調補正部、判定部、および補完部として機能する。

制御部１００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ー）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００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Ｓにトナー像を形成させる。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。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

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および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００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、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、記憶部７２内の階調補正データ（階調補正テーブルＬＵＴ）に基づいて階調補正を行う。かかる階調補正の処理の詳細については後述する。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等を備える。

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。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が付され、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が省略されている。

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、およ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。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

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ことにより、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。

現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、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。

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等を有し、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を除去する。

中間転写ユニット４２は、像担持体としての中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、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、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング部４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニット６０Ｄが配置されている。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃ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、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、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５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

濃度検出センサー８０は、像担持体としての用紙Ｓ上に形成された画像の濃度を検出するものである。本実施の形態では、濃度検出センサー８０は、光を射出する発光部としての複数の発光素子（例えば、赤外光を射出する赤外ＬＥＤアレイ）と、かかる光の反射光を受光する受光部としての受光素子（例えば、フォトダイオード）と、を備えた光学式のセンサーである。

濃度検出センサー８０は、制御部１００の制御信号に基づいて動作し、用紙上に形成された画像の濃度の値を濃度データとして制御部１００に出力する。

本実施の形態では、濃度検出センサー８０は、定着部６０の下流かつ排紙部５２の上流側に配置されている。濃度検出センサー８０は、上記複数の赤外ＬＥＤアレイが用紙Ｓの幅方向（搬送方向と直交する方向）に位置するように配置されている。

濃度検出センサー８０は、画像形成された用紙Ｓ上に各々の赤外ＬＥＤアレイから赤外光を照射し、その反射光をフォトダイオードにて受光し、かかる受光量（用紙Ｓ上の画像の濃度）に応じた電気信号をトナー濃度の検出信号として出力する。

（階調補正の処理）
ところで、画像形成装置１で階調補正を行う場合に、作成される補正用のパッチが多くなるとトナー消費量が多くなり、また、ジョブを中断すると生産性が低下する、との問題がある。したがって、階調補正を行う場合に補正用のパッチの作成数を少なくし、また、ジョブを中断することなく階調補正を行うことが望ましい。

上述の問題点に鑑みて、本実施の形態の画像形成装置１は、入力画像および実画像の濃度情報から、欠落した階調成分（以下、「欠落階調」という。）が有るか否かについて判定し、欠落階調が有ると判定された場合に補正用のパッチを作成して階調補正を行う。

本実施の形態では、階調補正は、階調補正用のパッチ画像を像担持体上に形成し、かかるパッチ画像の濃度を濃度検出センサー８０で読み取り、かかる読み取り結果に基づいて行う。

また、画像形成装置１では、階調補正を行う場合に、階調補正用のパッチ（以下、単に「パッチ」ともいう。）の作成数を少なくし、ジョブを中断することなく階調補正を行う。

以下、欠落階調の有無の判定、パッチの作成、および階調補正の処理について、図３および図４を参照して説明する。以下は、単色（例えばＫ成分トナー）で印刷される画像に対する階調補正の処理を説明するが、他の色（例えばＹ、Ｍ、およびＣ成分）の画像についても同様の処理を行うことができる。

図３は、濃度検出センサー８０によって検出された実画像すなわちトナー像の濃度情報をプロットした、入力階調−出力濃度特性テーブル（入出力特性データ）の一例を模式的に示す。この入力階調−出力濃度特性テーブルは、入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、濃度検出センサー８０により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示すものである。

図３の例では、横軸（入力階調）は、入力画像データに含まれる濃度情報（画像濃度）に対応する階調値を示している。また、縦軸（出力濃度）は、濃度検出センサー８０で検出されたトナー画像の出力濃度値を示している。

そして、図中に黒三角「▲」で示す複数の点（この例では５つ）の一つは、濃度検出センサー８０で検出されたトナー画像の画素（ドット）の一つに対応する。これらの各点は、濃度検出センサー８０で検出された「出力濃度」と入力画像データに含まれる濃度情報に対応する階調すなわち「入力階調」とを対応付けて表される。

この入力階調−出力濃度特性テーブルにおける各点（「▲」）のデータは、濃度検出センサー８０で出力濃度の値が検出された用紙Ｓの所定座標位置のトナー画像（画素）に対して、当該座標位置における入力画像データの濃度情報に対応する階調値が入力階調として得られ、かかる階調値に対応する画像形成部４０の出力階調を得ることで、生成すなわちテーブル上にプロットされる。

入力階調の階調値に関し、図示および説明の便宜のため、最も薄い画像濃度（白色）に対応する階調値を０とし、最も濃い画像濃度（黒色）に対応する階調値が１００であると仮定して説明する。また、階調幅範囲（階調幅）に関し、最大階調値に対する階調値の割合を、パーセント（％）の単位を用いて説明する。

なお、画像形成部４０で使用する階調数または階調範囲（階調幅）は、特に制限されず、例えば１６階調、２５６階調などの任意の階調数を用いることができる。

図３では、濃度検出センサー８０によって出力濃度が「１．１」，「１．３」，「１．６」，「１．８」および「２．２」の５つの情報が検出され、かかる検出結果に対して階調値「４０」，「５０」，「６０」，「７０」，および「１００」が得られた場合を示す。

図３に示す例では、階調値０から４０までの領域（以下、Ａ領域という）と、階調値７０から１００までの領域（以下、Ｂ領域という）と、の２つの領域での入力階調の階調範囲が、他の領域に対して相対的に大きく不足すなわち欠落していることが分かる。言い換えると、出力画像における階調範囲の分布は不均一である。

ここで、制御部１００（判定部）は、濃度検出センサー８０の検出した濃度情報において、隣り合う２つの階調間の階調値の差分（階調差分）を算出する。言い換えると、階調差分は、濃度検出センサー８０による画像の濃度検出の結果、濃度情報が検出されていない領域（濃度情報非検出領域）に対応する階調幅である。

図３の例では、制御部１００は、上記のＡ領域の階調差分として４０−０＝「４０」を、Ｂ領域の階調差分として１００−７０＝「３０」を算出し、他の３つの領域は階調差分として各々「１０」を算出する。

そして、制御部１００は、算出された階調差分すなわち階調幅が所定値（所定幅）以上であるかを判定し、所定値以上であれば、当該領域に欠落した階調成分が「有る」、すなわち当該領域が欠落階調であると判定する。

この場合、制御部１００は、かかる欠落階調の領域で補正用パッチのパッチ画像を例えば用紙Ｓの余白に形成するように画像形成部４０を制御する。そして、制御部１００は、かかるパッチ画像の濃度を検出した濃度検出センサー８０の検出結果に基づいて、上述した入出力特性データを補完する処理を行う（図４の「△」参照）。

図３および図４に示す例において、閾値が２０（％）に設定されていると仮定すると、制御部１００は、上述したＡ領域とＢ領域に欠落階調が有ると判定する。

なお、閾値が他の値に設定されている場合、例えば閾値が３５（％）に設定されていれば、制御部１００は、上述したＡ領域のみに欠落した階調成分が有ると判定する。また、閾値が４５（％）に設定されている場合、制御部１００は、欠落した階調成分が無いと判定する。以下は、閾値が２０％に設定された場合について説明する。

制御部１００は、欠落した階調成分が有ると判定した場合、補正用パッチの作成数（ないし補完数）を決定するため、以下のような演算を行う。

制御部１００は、欠落した階調成分が有る（出力画像情報が欠落している）と判定された領域毎に、
（Ｃ−１）補完する補正用パッチの個数（補正パッチ数）
（Ｃ−２）補完する補正用パッチ毎の間隔（補正パッチ階調幅）
（Ｃ−３）補完する補正用パッチの階調値（補正パッチ階調値）
を算出する。

これらは、以下のような演算式により算出する。

（Ｃ−１）補正パッチ数＝｜差分÷閾値｜
（Ｃ−２）補正パッチ階調幅＝差分÷（補正パッチ数＋１）
（Ｃ−３）補正パッチ階調値＝ａ＋補正パッチ階調幅

ここで、「差分」とは、欠落階調有りと判定された階調範囲（領域）における最大階調値と最小階調値との差である。また、ａは、欠落階調有りと判定された階調範囲（領域）における最小階調値である。「閾値」は、小さければ補正パッチ数が増え、大きければ補正パッチ数が減る性質を有する。

この例では、閾値が２０（％）に設定されているため、図３のＡ領域の補正パッチ数は、
｜（４０−０）÷２０｜＝２（個）
と算出される。他方、Ｂ領域の補正パッチ数は、
｜（１００−７０）÷２０｜＝１（個）と算出される。

そして、制御部１００は、算出した個数の補正用パッチについて、欠落階調の領域内の階調値を割り当てる。ここで、制御部１００は、各補正用パッチに対して、欠落階調の領域において階調値を均等に割り当てて（図４参照）、割り当てた階調値で用紙Ｓ（余白部など）にパッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する。

この例では、Ａ領域の補正用パッチとして、階調値１３および階調値２６のパッチ画像が形成され、Ｂ領域の補正用パッチとして、階調値８５のパッチ画像が形成される。

これらのパッチ画像は、各々の濃度が濃度検出センサー８０によって検出され、かかる濃度情報が制御部１００に提供される。各パッチ画像の濃度の値を取得した制御部１００は、当該該取得した値を用いて、入力階調−出力濃度特性テーブルを補完する。

図４は、入力階調−出力濃度特性テーブルの補完結果を模式的に示す。図４中に白三角「△」で示すように、Ａ領域の２つのパッチ画像（階調値１３および２６）は、それぞれ出力濃度が０．３および出力濃度０．６と検出され、Ｂ領域の階調値８５のパッチ画像は、出力濃度が２．１と検出されている。

制御部１００は、このようにして補完された入力階調−出力濃度特性テーブルを用いて、画像形成部４０の階調補正を行う。

この階調補正は、制御部１００が、取得された実画像およびパッチ画像の濃度の値と、画像形成装置１が保有する濃度基準値（リファレンス）とを比較し、比較結果に基づいて、記憶部７２内の階調補正データ（階調補正テーブルＬＵＴ）の値を補正することで行われる。

具体的には、制御部１００は、実画像およびパッチ画像の検出濃度がリファレンスよりも高い場合、出力画像の濃度が相対的に低くなってリファレンスに一致するように、階調補正テーブルＬＵＴの値を補正する。また、制御部１００は、パッチ画像の検出濃度がリファレンスよりも低い場合、当該階調番号の出力画像の濃度が相対的に高くなってリファレンスに一致するように、階調補正テーブルＬＵＴの値を補正する。

上述のような処理を行うことで、本実施の形態によれば、階調補正に用いる入出力データを出来るだけ実画像から得て、かかるデータが得られない領域においては、階調補正の精度低下を避けるべくパッチを形成して入出力データを得ている。したがって、トナー消費量が抑制され、かつ階調補正が精度良く行われる。

（階調補正の処理の流れ）
以下、図５のフローチャートを参照して、階調補正に関する処理の流れを説明する。

画像形成処理を開始するにあたり、画像形成装置１では、一の印刷ジョブ（すなわち１枚ないし複数枚の用紙分）の原稿の画像を用紙上に形成するために、当該原稿の画像データ（入力画像データ）がＰＣなどの外部装置から受信（入力）される。

このとき、制御部１００は、入力画像データをＲＡＭ１０３などの作業領域に一時記憶し（ステップＳ１０）、当該用紙枚数分の画像形成処理を開始するとともに、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、制御部１００は、予め設定されたタイミング（所定タイミング）であるかを判定する。この「予め設定されたタイミングである」とは、例えば、画像形成しようとする用紙が、
（１）予め設定された所定の枚数（閾値枚数）である場合、
（２）ジョブのｎ枚目（例えば最初の１枚目、２枚目、最終ページ）の用紙である場合、（３）前回に階調補正したときから所定期間が経過した場合、
などが挙げられる。

上記（１）の場合、用紙カウンタを用いて、前回に階調補正したときからの印刷枚数をカウントすることで判定することができる。上記（２）は、毎回、一つのジョブで大量の用紙を印刷する場合などに有用となり得る。上記（３）は、タイマーを用いて、前回に階調補正したときからの時間を計測することで判定することができる。

上記の所定タイミングについては、ユーザーやシステム管理者等（以下、単にユーザーという。）が任意に設定することができる。

かかる判定の結果、所定タイミングであれば（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部１００は、濃度検出センサー８０の出力を監視するとともに、ステップＳ３０に移行する。

他方、所定タイミングでない場合（ステップＳ２０、ＮＯ）には、制御部１００は、濃度検出センサー８０の出力監視およびステップＳ３０以下（階調補正に関する種々の処理）を行うことなく、ステップＳ９０に移行する。この場合、制御部１００は、印刷ジョブの実行が終了するまで画像形成処理を続行し、印刷ジョブの実行が終了すると（ステップＳ９０、ＹＥＳ）、原稿画像データの入力待ち状態に戻る。

ステップＳ３０では、制御部１００は、濃度検出センサー８０から出力画像の濃度情報を取得し、取得した情報をＲＡＭ１０３などの作業領域に一時記憶する。

続くステップＳ４０では、制御部１００は、図３で上述したような入力階調−出力濃度特性テーブル（入出力特性データ）を作成する（図３参照）。

ステップＳ５０では、制御部１００は、入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する。ステップＳ５０の判定、すなわち、入力画像データにおいて欠落階調が有るか否かの判定手法は、上述した通りである。

制御部１００は、ステップＳ５０の判定結果がＹＥＳすなわち欠落した階調成分が有る場合には、ステップＳ６０に移行する。

他方、制御部１００は、ステップＳ５０でＮＯすなわち欠落した階調成分が無いと判定した場合、補正用パッチ（パッチ画像）を作成する必要がないものとして、ステップＳ６０およびステップＳ７０の処理を行わずにステップＳ８０に移行する。

ステップＳ６０では、制御部１００は、欠落した階調成分が有ると判定された領域に補正用のパッチを作成してデータ補完を行うとともに、作成（算出）された補正用パッチでテスト用のパッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する。

かかる処理により、例えば像担持体である用紙Ｓの余白部分にパッチ画像（図４の例では「△」に対応する３つの画像）が形成される。

ステップＳ７０では、制御部１００は、濃度検出センサー８０からパッチ画像の濃度が検出されるのを監視し、パッチ画像の濃度の値を取得すると、ステップＳ８０に移行する。

ステップ７０に続くステップＳ８０では、制御部１００は、取得したパッチ画像の濃度の値を用いて入力階調−出力濃度特性テーブルを補完し、補完された入力階調−出力濃度特性テーブルを用いて、画像形成部４０の階調補正を行う。

他方、ステップＳ５０に続くステップＳ８０、すなわち欠落階調無しと判定された場合（ステップＳ５０、ＮＯ）、制御部１００は、補正用パッチ（パッチ画像）の作成および入力階調−出力濃度特性テーブルの補完を行うことなく、画像形成部４０の階調補正を行う。この場合、制御部１００は、ステップＳ４０で作成された入力階調−出力濃度特性テーブルを用いて、上述のように階調補正を行う。

ステップＳ９０で、制御部１００は、印刷ジョブの実行が終了したかを判定し、ＮＯすなわち印刷ジョブの実行が未だ終了していないと判定した場合、ステップＳ２０に戻り、上述したステップＳ２０〜Ｓ９０の処理を繰り返す。

他方、ステップＳ９０でＹＥＳすなわち印刷ジョブの実行が終了したと判定すると、一連の処理を終了する。

以上の処理により、画像形成装置１によれば、階調補正に用いる入出力データを出来るだけ実画像から得て、かかるデータが得られない実画像の階調領域においては、階調補正の精度低下を避けるべくパッチ画像を形成して入出力データを得ることとしたので、トナー消費量を抑制しつつ、階調補正の精度を高めることが可能になる。

（変形例）
以下、上述した階調補正の処理における変形例を説明する。

上述した実施の形態では、制御部１００（補完部）は、欠落した階調成分の画像濃度を表すパッチ画像を形成する処理、および、濃度検出センサー８０で検出されたパッチ画像の濃度情報を用いて入力階調−出力濃度特性テーブル（入出力特性データ）を補完する処理を行う。

この変形例として、制御部１００（補完部）は、過去に、階調補正に用いられた入出力特性データの中から、欠落した階調成分に対応する入出力特性データを補完することとしてもよい。この場合、パッチ画像の形成（図５のステップＳ６０）およびパッチ画像の濃度検出（図５のステップＳ７０）の処理を省くことができ、より迅速な階調補正が実現される。

他の変形例として、制御部１００（補完部）は、通信部７１を通じてネットワーク上のコンピューターや他の画像形成装置の通信部と通信し、かかるコンピューターに記憶されている入出力特性データやかかる画像形成装置の記憶部に記憶されている入出力データの中から、欠落した階調成分に対応する入出力特性データを補完することとしてもよい。この場合も、パッチ画像の形成（図５のステップＳ６０）およびパッチ画像の濃度検出（図５のステップＳ７０）の処理を省くことができ、より迅速な階調補正が実現される。

上述した実施の形態では、欠落した階調成分の有無（図５のステップＳ５０）の判定を、濃度検出センサー８０によって検出された濃度情報において隣り合う２つの階調間の階調値の差分が所定値以上であるか否か、によって行った。

この変形例として、制御部１００（判定部）は、画像形成部４０により形成可能なトナー像の全階調数に対する、入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、閾値（所定カバー率）以下であるか否かを判定することによって、欠落階調の有無を判定してもよい。

ここで、閾値は、予め設定された所望の値であり、ユーザーによって任意の値に設定（変更）されることもできる。

より具体的に説明すると、画像形成部４０により形成可能なトナー像の全階調数が１００、入力画像データにより表される全階調数が６０、と仮定すると、入力画像階調カバー率は６０／１００＝６０（％）になる。そして、閾値が例えば５０の場合には、入力画像階調カバー率は閾値（所定カバー率）を超えており、欠落階調が無いと判定される。他方、閾値が例えば７０の場合には、入力画像階調カバー率は閾値（所定カバー率）を超えており、欠落階調が有ると判定される。

また、欠落階調の有無の判定の他の変形例として、制御部１００（判定部）は、所定タイミングで濃度検出センサー８０により検出されたトナー像の濃度の階調数が、所定階調数以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定してもよい。

ここで、「所定タイミング」は、図５のステップＳ２０で説明したタイミングであり、ユーザーが任意に設定することができる。

また、「所定階調数」は、画像形成部で使用可能な全階調数以下の数であり、かつ、入力画像データで使用される全階調数以下の数であればよい。この場合、「所定階調数」に関し、上述した入力画像階調カバー率に対する閾値を用いることができる。

かかる変形例について、図６（図６Ａおよび図６Ｂ）を参照して説明する。図６（図６Ａおよび図６Ｂ）は、上述した図５のステップＳ４０で作成された入力階調−出力濃度特性テーブルを模式的に示している。各図中、複数の黒丸「●」は、１の印刷ジョブ（複数の用紙）の全ての出力画像の濃度を濃度検出センサー８０で検出した場合を仮定したプロットデータである。他方、各図中、複数の黒三角「▲」は、当該印刷ジョブ実行中の所定タイミングにおける出力画像の濃度を濃度検出センサー８０で検出した結果のプロットデータである。

図６Ａと図６Ｂとでは、図５のステップＳ２０におけるタイミングが異なるものであり、言い換えると、濃度検出センサー８０で出力画像の濃度を検出する印刷ジョブ中のタイミングが異なる。一例を挙げると、図６Ａの例（所定タイミングＡ）は濃度検出センサー８０で最初のページの画像を読み出している場合、図６Ｂの例（所定タイミングＢ）は、濃度検出センサー８０で２枚目のページの画像を読み出している場合である。いずれの場合も、出力画像の濃度検出情報（▲）の数は、１ジョブ全体（黒丸「●」）の数よりも少ないことが分かる。

ここで、画像形成部で使用可能な全階調数が１００（すなわち１００段階の階調）、入力画像データにより表される全階調数（黒丸「●」の数）が３０と仮定すると、入力画像階調カバー率は（３０／１００＝）０．３すなわち３０％となる。

そして、閾値が例えば４０％に設定されている場合は、入力画像階調カバー率が閾値以下であることから、制御部１００（判定部）は、入力画像データにおいて欠落階調が「有る」と判定する。他方、閾値が例えば２０％に設定されている場合は、カバー率が閾値を超えていることから、制御部１００（判定部）は、入力画像データにおける欠落階調は「無い」と判定する。

この変形例では、「所定階調数」に関する閾値を、画像形成部で使用可能な全階調数と入力画像データで使用される全階調数との比率（入力画像階調カバー率）に対する閾値を用いる場合について説明した。

さらに他の変形例として、「所定階調数」に関する閾値を、入力画像データで使用される全階調数（図６中の黒丸「●」参照）と所定のタイミングにおいて濃度検出センサー８０により取得される画像濃度に対応する全階調数（同、黒三角「▲」参照）との比率（以下、第２のカバー率と称する。）に対する閾値を用いてもよい。

この場合、入力画像データにより表される全階調数（黒丸「●」の数）が６０、所定タイミング（例えば図６ＢのタイミングＢ）において濃度検出センサー８０により取得される画像濃度に対応する全階調数（黒三角「▲」の数）５０と仮定すると、第２のカバー率は（５０／６０＝）０．８３すなわち８３％となる。したがって、閾値が例えば８０％に設定されている場合は、欠落階調無しと判定され、閾値が例えば８５％に設定されている場合は、欠落階調有りと判定される。

さらなる変形例として、「所定階調数」に関する閾値を、画像形成部で使用可能な全階調数と所定のタイミングにおいて濃度検出センサー８０により取得される画像濃度に対応する全階調数との比率（以下、第３のカバー率と称する。）に対する閾値を用いてもよい。

さらにまた他の変形例として、「所定階調数」に関する閾値を、画像形成部で使用可能な全階調数以下の数、かつ、入力画像データで使用される全階調数以下の任意の数に設定してもよい。

上述した実施の形態では、図５のステップＳ５０で欠落した階調成分が有ると判定された場合、ステップＳ６０で、濃度検出センサー８０によって検出された濃度情報において隣り合う２つの階調間の階調値の差分が所定値未満になるようにパッチ画像を形成した。

この変形例として、制御部１００は、ステップＳ５０で欠落した階調成分が有ると判定した場合、ステップＳ６０で上述した所定カバー率（入力画像階調カバー率、第２のカバー率、第３のカバー率）または所定階調数を超えるようにパッチ画像を形成する処理を行ってもよい。

以下、この処理について図７を参照して説明する。図７は、図６Ａに対応する図であり、入力階調−出力濃度特性テーブルを模式的に示している。図中の黒丸「●」は、上述と同様、１の印刷ジョブ（複数の用紙）の全ての出力画像の濃度を濃度検出センサー８０で検出した場合を仮定したプロットデータである。複数の黒三角「▲」は、当該印刷ジョブ実行中のタイミングＡにおける出力画像の濃度を濃度検出センサー８０で検出した結果のプロットデータである。

前提として、「所定階調数」に関する閾値として、上述した第３のカバー率に対する閾値４０（％）が設定され、画像形成部で使用可能な全階調数が１００、タイミングＡにおいて濃度検出センサー８０により取得された画像濃度に対応する全階調数（▲の数）が３０であると仮定する。なお、図７では、図６Ａと対応させるため、▲を３０より少ない数で示している。

この例では、画像形成部で使用可能な全階調数（１００）に対するタイミングＡにおいて濃度検出センサー８０により取得された画像濃度に対応する全階調数（３０）との比率、すなわち第３のカバー率が（３０／１００＝）３０％と算出される。

この場合、第３のカバー率が閾値（４０）を満たさないため、制御部１００は、ステップＳ５０で欠落階調有りと判定し、続くステップＳ６０で、閾値を満たす数のパッチ画像を形成する処理を行う。この例では、閾値を満たすように、（４０−３０＝）１０％分、すなわち１０個のパッチ画像を形成する。以後のステップＳ７０およびステップＳ７０の処理は、上述と同様である。

上述した実施の形態および変形例では、入力画像データに含まれる濃度情報における全ての階調範囲について、欠落階調の有無を判定する場合について説明した。

他方、欠落階調の有無の判定は、入力画像データに含まれる濃度情報における一部の階調範囲について行うこともできる。

これは、絵柄によっては入力画像の濃度の範囲（階調成分）が限定される場合があり、例えば、印刷される画像が顔写真の場合、中間調（肌色など）以外の色情報が少ないような場合を考慮したものである。

このような場合、階調補正を行う階調範囲あるいは欠落階調の有無を判定する階調範囲を、入力画像の一部の階調範囲にしておくとよい。

以下、階調補正を行う階調範囲を、入力画像の一部の階調範囲に設定した場合を説明する。

制御部１００は、入力画像データに含まれる濃度情報における各階調成分の頻度数を累積した全頻度に対して、一部の階調範囲における各階調成分の頻度数を累積した頻度の比率が所定比率（閾値）以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定する。

かかる判定の処理の一例について、図８を参照して説明する。図８は、入力階調−頻度の特性を示すヒストグラムである。

以下は、階調補正を行う階調範囲が階調値７０から１００までの範囲に設定され、閾値が６０（％）に設定された例を説明する。

制御部１００は、入力画像データに含まれる濃度情報において、１の階調値（単位濃度幅）毎に画素の個数（出現数）を集計することで、各階調値における出現数、さらには階調補正を行う階調範囲の出現頻度（％）を算出する。

続いて、制御部１００は、算出された出現頻度と閾値とを比較し、階調補正を行う対象として設定された階調範囲の出現頻度が閾値以下であれば、欠落階調有り、すなわち、当該階調範囲（この例では階調値７０から１００）に欠落階調有りと判定する（図５のステップＳ５０、ＹＥＳ）。この場合、階調値７０から１００の範囲で図５のステップＳ６０以下の処理（パッチ画像の形成等）を行うことで、上述した顔写真における中間調のような重要な階調範囲における階調補正が実現される。

他方、制御部１００は、算出された出現頻度と閾値とを比較し、判定対象として設定された階調範囲の出現頻度が閾値を超えている場合、欠落階調無し、すなわち、当該階調範囲（この例では階調値７０から１００）には欠落階調が無いと判定する（図５のステップＳ５０、ＮＯ）。この場合、制御部１００は、ステップＳ８０の階調補正を、設定された階調範囲（この例では階調値７０から１００）における各階調成分に対応する入出力特性データ（図９参照）を用いて行い、設定されなかった階調範囲（この例では階調値０から６９）では階調補正を行わない。

このような処理を行うことで、入力画像データに含まれる重要な階調範囲における迅速な階調補正が実現される。

図８の例をより具体的に説明すると、制御部１００は、階調値７０から１００の範囲における出現頻度の総数と、階調値０から１００の範囲における出現頻度の総数との比を求めることで、階調値７０から１００の範囲における出現頻度ないし面積比を算出する。

ここで、入力画像データに含まれる全階調での情報数（各階調情報の集計数）を１００とすると、制御部１００によって、全階調情報数に対する「７０％〜１００％」の範囲の階調の情報数（集計数）が例えば７０と算出される。これを言い換えると、入力階調０〜１００の全幅における図８中に斜線で示す領域の総面積を１００（％）とした場合、入力階調７０〜１００の範囲における斜線領域の面積比率として、７０（％）が算出される。

かかる算出値７０（％）は閾値６０を超えているため、制御部１００は、当該階調範囲（階調値７０から１００）には欠落階調が無いと判定し（ステップＳ５０、ＮＯ）、上述のように階調補正を行う。

この場合、制御部１００は、上述したステップＳ６０およびＳ７０の処理（補正用パッチの作成等）を行わず、かつ、図９に点線で囲った階調値７０から１００の範囲の情報を用いて、階調補正の処理を行う（ステップＳ８０）。したがって、他の範囲（この例では階調値０から６９の範囲）については階調補正が行われない。

なお、階調補正を行う対象としての階調範囲の設定値（設定幅）は、ユーザーが任意に指定することができ、階調値３０〜６０、階調値７０〜１００など複数の設定範囲を指定してもよい。

画像形成装置１では、以上のような処理を行うことにより、印刷ジョブを停止することなく、印刷ジョブの実行中に階調補正を行うことが可能となる。

また、画像形成装置１では、以上のような処理を行うことにより、実画像を最大限に利用した階調補正を行い、トナー消費を可及的に抑制し、精度良く補正することが可能となる。

また、画像形成装置１では、実画像の情報を補完して階調補正を行うため、取得できる階調が限られることなく、階調補正に必要十分な情報を取得できる。

上述した実施の形態では、ステップＳ５０において欠落階調無しと判定された場合にステップＳ８０に移行して階調補正を行う場合について説明した。他方、ユーザーの設定により、ステップＳ５０で欠落階調無しと判定された場合、ステップＳ９０に移行して階調補正を行わないようにすることもできる。

上述した実施の形態では、欠落階調の有無の判定（ステップＳ５０）およびパッチ画像の形成（ステップＳ６０）を、画像定着後の用紙上に形成された画像を用いて行うこととした。

変形例として、欠落階調の有無の判定（ステップＳ５０）およびパッチ画像の形成（ステップＳ６０）を、画像転写後の中間転写ベルト４２１上に形成された画像を用いて行うこともできる。この場合、濃度検出センサー８０は、中間転写ベルト４２１の所定領域、すなわち転写部の下流かつ定着部６０の上流の領域に配置される構成とする。

上述した実施の形態では、制御部１００で階調補正部、判定部および補完部としての役割を担う構成とした。他の例として、階調補正部、判定部および補完部の一部ないし全ての機能を専用のプロセッサーで行うようにしてもよい。ここで、専用のプロセッサーは、画像形成装置１の内部のプロセッサーのみならず、画像形成装置１と通信可能な外部装置のプロセッサーをも含む。

上記実施の形態および変形例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワークに接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４２１ 中間転写ベルト（像担持体）
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部
８０ 濃度検出センサー（濃度検出部）
１００ 制御部（階調補正部、判定部、補完部）
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
Ｓ 用紙（像担持体）

Claims (15)

1. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記画像形成部により形成可能な階調範囲の一部について、欠落した階調成分の有無を判定し、
   前記判定部は、前記入力画像データに含まれる各階調成分の頻度数を累積した全頻度に対して、前記一部の階調範囲における各階調成分の頻度数を累積した頻度の比率が所定比率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
   前記階調補正部は、前記判定部により前記欠落した階調成分が無いと判定された場合、前記一部の階調範囲における各階調成分に対応する前記入出力特性データを用いて前記階調補正を行う、
   画像形成システム。
2. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
   前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
   前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する、
   画像形成システム。
3. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定する、
   画像形成システム。
4. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
   前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
   前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完し、
   前記判定部は、所定タイミングで前記濃度検出部により検出されたトナー像の濃度の階調数が、所定階調数以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定する、
   画像形成システム。
5. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
   前記補完部は、前記判定部によって欠落した階調成分が有ると判定された場合、所定カバー率または所定階調数を超えるように、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を形成するように前記画像形成部を制御し、
   前記濃度検出部は、前記画像形成部により形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
   前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部によって検出された出力画像濃度とを用いて、前記入出力特性データを補完する、
   画像形成システム。
6. 入力画像データに基づいてトナー像を像担持体に形成する画像形成部を備えた画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
   前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
   前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記画像形成部により形成可能なトナー像の全階調数に対する、前記入力画像データにより表される全階調数の比率である入力画像階調カバー率が、所定カバー率以下であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
   前記判定部は、前記画像形成部により前記入力画像データに基づいて前記像担持体に形成されて前記濃度検出部によって検出されたトナー像の出力画像濃度において隣り合う出力画像濃度間における濃度の差分が所定値以上であるか否かを判定することによって、欠落した階調成分が有るか否かについて判定し、
   前記補完部は、前記判定部によって欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記差分が所定値未満になるように、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を形成するように前記画像形成部を制御し、
   前記濃度検出部は、前記画像形成部により形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
   前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部によって検出された出力画像濃度とを用いて、前記入出力特性データを補完する、
   画像形成システム。
7. 前記階調補正部は、前記補完部により補完された前記入出力特性データを用いて、前記階調補正を行う、
   請求項１から６の何れか一項に記載の画像形成システム。
8. 前記判定部は、前記画像形成部により形成可能な階調範囲の全てについて、欠落した階調成分の有無を判定する、
   請求項１から７の何れか一項に記載の画像形成システム。
9. 前記判定部は、前記画像形成部により形成可能な階調範囲の一部について、欠落した階調成分の有無を判定する、
   請求項２から６の何れか一項に記載の画像形成システム。
10. 前記補完部は、過去に、階調補正に用いられた入出力特性データの中から、欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する、
    請求項１から９の何れか一項に記載の画像形成システム。
11. 前記画像形成装置は、ネットワークを介してコンピューターまたは他の画像形成装置と通信する通信装置を備え、
    前記補完部は、ネットワークを介したコンピューターまたは他の画像形成装置に記憶されている入出力特性データの中から、欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する、
    請求項１から９の何れか一項に記載の画像形成システム。
12. 前記像担持体は、用紙であり、
    前記画像形成部により前記用紙に形成されたトナー像を定着させる定着部を備え、
    前記濃度検出部は、前記用紙の搬送方向において前記定着部の下流側に配置されている、
    請求項１から１１の何れか一項に記載の画像形成システム。
13. 入力画像データに基づいて、トナー像を像担持体に形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を出力画像濃度として検出する濃度検出部と、
    前記入力画像データに含まれる階調成分の画像濃度である入力画像濃度と、前記濃度検出部により当該階調成分に対応して検出された出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う階調補正部と、
    前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する判定部と、
    前記判定部により前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する補完部と、
    を備え、
    前記補完部は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成するように前記画像形成部を制御し、
    前記濃度検出部は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
    前記補完部は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度検出部により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する、
    画像形成装置。
14. 入力画像データに基づいて、トナー像を像担持体に形成する処理と、
    前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する処理と、
    前記入力画像データにより表される入力画像濃度と、前記トナー像の濃度の検出結果により表される出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う処理と、
    前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する処理と、
    前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理と、を実行し、
    前記補完する処理は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成し、
    前記濃度を検出する処理は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出し、
    前記補完する処理は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度を検出する処理により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する、
    階調補正方法。
15. コンピューターに、
    入力画像データに基づいて、トナー像を像担持体に形成する処理と、
    前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する処理と、
    前記入力画像データにより表される入力画像濃度と、前記トナー像の濃度の検出結果により表される出力画像濃度との関係を示す入出力特性データに基づいて、階調補正を行う処理と、
    前記入力画像データにおいて欠落した階調成分が有るか否かについて判定する処理と、
    前記欠落した階調成分が有ると判定された場合、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理と、
    を実行させ、
    前記補完する処理は、前記欠落した階調成分の画像濃度である入力画像濃度を有するパッチ画像を前記像担持体上に形成する処理であり、
    前記濃度を検出する処理は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を出力画像濃度として検出する処理であり、
    前記補完する処理は、前記パッチ画像の入力画像濃度と前記濃度を検出する処理により検出された前記出力画像濃度とを用いて、前記欠落した階調成分に対応する前記入出力特性データを補完する処理である、
    階調補正プログラム。

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