JP6859632B2 - 画像形成装置、画像形成システム及び画像濃度補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システム及び画像濃度補正方法に関する。

従来、電子写真プロセス技術を利用したカラー画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ等）においては、中間転写ベルト等の中間転写体を用いた中間転写方式が主流となっている。中間転写方式とは、感光体ドラム上に形成された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体に転写（一次転写）させ、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）させる方式である。

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（用紙に出力された画像）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。

画像安定化制御としては、例えば、中間転写体に出力された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制御がある。

例えば、特許文献１には、濃度変動に寄与する温度、湿度、時間等の因子に基づいて、因子の変動量に応じて補正にかかるパッチ画像の数を決定し、作成したパッチ画像の濃度を検出し、検出結果に基づいて行われる濃度補正方法が開示されている。

特開２００８−２２４８４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された濃度補正では、パッチ画像の作成に時間を要するため、生産性の低下を招く場合があり、また、パッチ画像を作成するために、トナーの消費量が増加するという問題点があった。

この発明の目的は、上記の問題を解決するものであり、生産性の低下を防止し、かつ、トナーの消費量の増加を抑えることが可能な画像形成装置、画像形成システム及び画像濃度補正方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明における画像形成装置は、
第１画像データに基づいて第１出力画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された前記第１出力画像の濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部の検出結果に基づいて濃度補正を行う濃度補正部と、
を備え、
前記濃度補正部は、前記第１画像データに含まれていない色情報を含む第２画像データに基づいて前記画像形成部により第２出力画像が形成されたと仮定した場合における、前記濃度検出部による前記第２出力画像の検出結果について、前記濃度検出部による前記第１出力画像の検出結果に基づいて算出し、その算出結果を用いて前記濃度補正を行う。

また、本発明における画像形成システムは、
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される。

また、本発明における画像濃度補正方法は、
第１画像データに基づいて第１出力画像を形成し、
前記形成された前記第１出力画像の濃度を検出し、
前記第１画像データに色情報が含まれている場合に、前記検出された検出結果に基づいて濃度補正を行い、前記第１画像データの中に色情報が含まれていない場合に、当該含まれていない色情報を含む第２画像データに基づいて形成したと仮定した場合における第２出力画像の検出結果について、前記第１出力画像の検出結果に基づいて算出し、その算出結果を用いて前記濃度補正を行う。

本発明の画像形成装置によれば、生産性の低下を防止し、かつ、トナーの消費量の増加を抑えることができる。

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。 色座標上に表示された多色画像の階調および単色画像の階調を示す図である。 色座標上に表示された多色画像の階調および単色画像の階調を示す図である。 ３Ｄ−ＬＵＴを示す図である。 １次色の階調により区分された記入欄を示す図である。 多色画像の階調および単色画像の階調から算出される単色画像の指定階調を示す図である。 多色画像の階調および予め算出した単色画像の階調から算出される単色画像の指定階調を示す図である。 画像濃度補正処理の一例を示すフローチャートである。 色座標上に表示された３次色の画像の階調および単色画像の階調を示す図である。

以下、本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、本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）の各色トナー画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色のトナー画像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

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画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及び制御部１００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。

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。

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又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及び操作部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、初期設定又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、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。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、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

露光装置４１１は、例えば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ligth Emitting Diode）が直線状に配列されたＬＥＤアレイ、個々のＬＥＤを駆動するためのＬＰＨ駆動（ドライバＩ）、及びＬＥＤアレイからの放射光を感光体ドラム４１３上に結像させるレンズアレイ等を有するＬＥＤプリントヘッドで構成される。ＬＥＤアレイの１つのＬＥＤが、画像の１ドットに対応する。

露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光体ドラム４１３の電荷発生層で発生した正電荷が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。これにより、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、各色成分の現像剤（例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容する。現像装置４１２は、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。具体的には、現像ローラー１１０に現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム４１３と現像ローラー１１０との間に電界が形成される。感光体ドラム４１３と現像ローラー１１０との電位差によって、現像ローラー１１０上の帯電トナーが感光体ドラム４１３の表面の露光部に移動し、付着する。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］の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、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、中間転写ベルト４２１（本発明の「像担持体」に対応）、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装置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）を採用しても良い。

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、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部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）があらかじめ設定された種類毎に収容される。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。

濃度検出部７４は、中間転写ベルト４２１に転写された出力画像における色情報（色要素および濃度を含む）を検出し、検出値を制御部１００に出力する。濃度検出部７４には、例えば、ＩＤＣ（Image Density Control）センサー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーなどが用いられる。なお、濃度検出部７４は、感光体ドラム４１３や用紙Ｓなどの像担持体上に出力された出力画像の色情報を検出してもよい。

画像処理部３０および制御部１００は、濃度補正部として機能する。
濃度補正部は、第１出力画像の濃度の検出値に基づいて濃度補正を行う。濃度補正部は、入力画像データ（本発明の「第１画像データ」に対応）に階調データに対応する色情報が含まれていない場合に、当該色情報を含む第２画像データに基づいて画像形成部４０により第２出力画像が形成されたと仮定した場合における第２出力画像の濃度の検出値について、第１出力画像の濃度の検出値に基づいて算出し、算出した推定値を用いて濃度補正を行う。なお、以下の説明において、濃度補正部は、濃度検出部７４により検出された第１出力画像の濃度の検出値が制御部１００に出力される毎（出力画像の枚数毎）に、第２出力画像の濃度の推定値を算出するものとする。

以下の説明において、「検出値」というときは、出力画像における２次色以上の画像の濃度の検出値、２次以上の画像を構成する１次色の画像の濃度の検出値、および、予め算出された推定値を意味する場合がある。また、「検出値」及び「推定値」を色座標上の階調として表す場合がある。なお、１次色の画像を単色画像といい、２次色以上の画像を多色画像という場合がある。

濃度補正部は、検出値としての色座標上の階調に基づいて指定階調（推定値）を算出し、算出した指定階調で階調データ（例えば、後述する３Ｄ−ＬＵＴ）における初期値等（後述する）を補正する。ここで、色座標上の階調には、多色画像の階調、および、多色画像の階調を構成する単色画像の階調が含まれる。検出値としての色座標上の階調、および、色座標上の階調に基づいて算出した指定階調は、階調データにおける既算出のデータとなる。ここで、画像濃度は０から２５５までの階調で表される。また、例えば、最小階調０が階調０％で表され、最大階調２５５が階調１００％で表される。また、指定階調は、例えば、階調８０％から階調１００％までのいずれかの階調である。指定階調は、これに限らず、階調４５％から階調５５％であってもよい。以下の説明で、階調データを補正することを、濃度補正という場合がある。なお、濃度補正には、階調データの補正に限らず、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すること、および、画像形成条件を補正することが含まれる。ガンマ補正曲線の生成および画像形成条件の補正が本発明の「印字条件の補正」に対応する。

濃度補正部の詳細について図３および図４を参照して説明する。
図３および図４は、色座標上に表示された多色画像の階調および単色画像の階調を示す図である。図３および図４に、１次色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及び、２次色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を示し、また、最大階調としての階調１００％を示し、最小階調としての階調０％を示す。また、図３に、多色画像の階調Ｒ１、単色画像（イエロー）の階調Ｙ２０％、単色画像（マゼンタ）の指定階調Ｍ８０％をそれぞれ示す。

濃度補正部は、濃度補正を行う対象に応じて、入力画像データに含まれていない色情報（第２画像データの色情報）を決め、色情報に基づいて、色座標上の階調を選択し、選択した色座標上の階調に基づいて指定階調を算出する。ここで、指定階調は、単色画像（マゼンタ）の階調８０％である。色座標上の階調は、多色画像の階調Ｒ１及び単色画像（イエロー）の階調Ｙ２０％である。

濃度補正部は、多色画像の階調Ｒ１及び単色画像（イエロー）の階調Ｙ２０％に基づき、以下の式（１），（２）を用いて、単色画像（マゼンタ）の指定階調Ｍ８０％を算出する。

なお、濃度補正部は、単色画像（イエロー）の階調Ｙ２０％が存在しない場合に、単色画像（イエロー）の階調Ｙ２０％の階調に近い階調、例えば、単色画像（イエロー）の階調Ｙ１８％に基づき、式（３）を用いて、単色画像（マゼンタ）の指定階調Ｍ８０％を算出する。式（３）に示す“ｆ”は、近い階調から指定階調を求める場合に用いられる関数である。

また、上記のベクトル演算では、演算精度を上げるため補正項を用いた演算を行ってもよい。特に、転写戻りを考慮し、濃い階調や上流色であるＹ（イエロー）に大きく補正をかけるようにすればよい。
次の式（１’）に、補正項（例えば、０．９）を用いた演算を示す。

濃度補正部は、多色画像を構成する単色画像の階調に基づいて、多色画像の指定階調を算出する。また、濃度補正部は、予め算出した指定階調に基づいて、新たな指定座標を算出する。

図４に、多色画像Ｒ２、予め算出した指定階調としての単色画像（マゼンタ）の階調Ｍ８０％、算出すべき指定階調としての単色画像（イエロー）の階調Ｙ８０％を示す。

濃度補正部は、ここにおいても、濃度補正を行う対象に応じて、入力画像データに含まれていない色情報を決め、指定階調を算出するための色座標上の階調を選択する。ここでは、指定階調は、単色画像（イエロー）の階調Ｙ８０％である。指定階調を算出するための色座標上の階調は、多色画像の階調Ｒ２及び単色画像（マゼンタ）の階調Ｍ８０％の階調である。

濃度補正部は、多色画像の階調Ｒ２及び単色画像（マゼンタ）の階調Ｍ８０％の階調に基づき、以下の式（４），（５）を用いて、単色画像（イエロー）の指定階調Ｙ８０％を算出する。

濃度補正部は、算出した単色画像（イエロー）の指定階調Ｙ８０％に基づいて、濃度補正を行う。

（階調データの補正）
図５は、階調データとしての３Ｄ−ＬＵＴ（三次元ルックアップテーブル）を示す図である。濃度補正部は、具体的に、３Ｄ−ＬＵＴのデータを補正する。なお、図５に示す３Ｄ−ＬＵＴにおいて、必要データ数は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｇｒａｙ（グレースケール）の４色について、階調１０％から階調１００％までの１０階調分のデータ、合計で４０データである。

３Ｄ−ＬＵＴには、例えば、初期値又は前回の濃度補正時の数値（初期値等）が入力されている。階調データの補正において、例えば、多色画像であるＲ（赤）の画像の階調Ｒ８０％が、単色画像（イエロー）の階調Ｙ８０％および単色画像（マゼンタ）の階調Ｍ８０％により構成される場合に、濃度補正部は、初期値等である階調Ｙ８０％を、指定階調Ｙ８０％に変更する補正を行う。

出力画像の濃度を安定させるためには、初期値等から指定階調への変更をリアルタイムで行うことが好ましい。濃度補正部は、階調の間隔を任意に設定することができる。階調の間隔の狭さに応じて、濃度補正の精度を上げることができるが、３Ｄ−ＬＵＴとしての必要データ数が増加し、増加した分だけデータ収集に時間がかかるため、初期値等から指定階調への変更をリアルタイムで行うことが困難となり、画像濃度の安定化に支障を来すおそれがある。このため、濃度補正部は、システムに応じて、階調の間隔を設定する。

（画像形成条件の補正）
濃度補正部は、単色画像の指定階調に応じて、濃度補正を行う。濃度補正部は、例えば、指定階調がベタ（例えば、階調８０％から階調１００％）の場合、現像電圧を補正する。濃度補正部は、例えば、指定階調が中間調（例えば、階調４５％から階調５５％）、ハイライト（階調０％から階調１０％）の場合、露光量を補正する。

濃度補正部は、出力画像の濃度の検出値としての色座標上の階調の信頼度を「１０」に設定する。濃度補正部は、算出した推定値としての色座標上の階調の信頼度を、推定値を算出する際に用いられた色座標上の階調の信頼度のうち低い方から「２」を減算した数値に設定し、色座標上の階調にベタの階調が含まれる場合に、その階調の信頼度から「５」を減算した数値に設定する。「５」を減算する理由は、２次以上の画像である多色画像において、上面にある色の濃度が高く検出されることを考慮して、ベタの階調が含まれている色座標上の階調を低い信頼度とするためである。

濃度補正部は、算出した推定値としての色座標上の階調の信頼度に応じて濃度補正を行う。階調の信頼度に応じて濃度補正を行う理由は、信頼度の高い階調に基づく濃度補正ほど、出力画像の濃度が安定して、濃度補正精度の確実性を高めることができるためである。

表１に、信頼度とフィードバック量との関係テーブルを示す。例えば、濃度補正部は、信頼度「９」の場合に、フィードバック量８０％として、画像形成条件を補正する。濃度補正部は、指定階調がベタの場合に、例えば、現像電位、現像スリーブの回転速度、露光量（点等時間）を補正し、指定階調が中間調またはハイライトの場合に、例えば、露光量、カブリ電圧（グリッド電圧、現像電位との差分）を補正する。

次に、濃度補正部の具体例について、図６から図８を参照して説明する。

具体例では、単色画像の指定階調を算出する濃度補正部について説明する。濃度補正部は、単色画像の指定階調の中でも、ベタの階調を優先して算出し、算出した指定階調に基づいて濃度補正を行う。単色画像の指定階調を算出する理由は、２次色の階調は、２次色を構成する１次色の階調の影響を受けるためである。

濃度補正部は、具体的に、３Ｄ−ＬＵＴのデータを補正する。なお、３Ｄ−ＬＵＴとして求める必要があるデータは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｇｒａｙ（グレースケール）の各色における階調１０％から階調１００％までの１０階調分のデータ、つまり、Ｒ１０％（Ｙ１０％、Ｍ１０％）からＧｒａｙ１００％（Ｙ１００％、Ｍ１００％、Ｃ１００％）までの４０データである。

以下、説明をわかり易くするため、算出すべき単色画像の指定階調として、ハイライト（階調０％から階調１０％までのいずれかの階調）、中間調（階調４５％から階調５５％までのいずれかの階調）、および、ベタ（階調８０％から階調１００％までのいずれかの階調）を例に挙げて説明とする。

図６は、１次色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）、および、各色の階調（ハイライト、中間調、ベタ）により区分された記入欄を示す図である。図６において、同色、同階調の交わる記入欄は、単色画像の階調を示し、互いに異なる色と交わる記入欄は、多色画像の階調を示す。また、行列の扱いに差がないため、行列を入れ替えた記入欄のデータの有無は一致する。

図６の記入欄に印されたマーク“○”は、濃度検出部７４により直接検出することができた単色画像及び多色画像の階調を示す。

表２の記入欄に印されたマーク“○”は、濃度検出部７４により直接検出することができた単色画像の階調を示す。なお、直接検出することができた単色画像の階調の信頼度を「１０」とする。ここでの説明は、濃度補正部７４が、マークが印されていない記入欄（空間）の単色画像の階調を算出するものとする。

（指定階調の一例：Ｙベタ）
以下の説明では、単色画像の階調を、１次色および１次色の階調を用いて、例えば（Ｙベタ）のように表す。また、多色画像の階調を、複数の１次色および各１次色の階調を用いて、例えば（Ｙベタ、Ｍベタ）のように表す。

濃度補正部は、多色画像の階調（Ｙベタ、Ｍベタ）、および、多色画像を構成する単色画像の階調（Ｍベタ）に基づいて、以下の式（６）を用いて、単色画像の指定階調（Ｙベタ）を算出する。なお、算出した単色画像の階調の信頼度を、色座標上の階調のうちの信頼度の低い方から２を減算した値とする。
色座標（Ｙベタ、Ｍなし、Ｃなし、Ｋなし）
＝ｇ（色座標（Ｙベタ、Ｍベタ、Ｃなし、Ｋなし）
−色座標（Ｙなし、Ｍベタ、Ｃなし、Ｋなし） …（６）
ここで、ｇは、電子写真の転写率を補正する関数であり、例えば、次のように規定される。また、例えば、上記のＹなし、Ｍなし、Ｃなし、Ｋなしの「なし」とは、色座標上に各色の階調が存在しないことを表す。

濃度補正部は、濃度補正の精度を上げるため、Ｋ（ブラック），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）の順で、色座標上の階調がベタである否かを判定し、最初にベタとなった色に対して、色ごとに決められた定数を加算する。濃度補正部は、例えば、Ｃのベタを判定した場合に、Ｃの定数として、例えば、（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）色空間の座標（−３，−２，−３）を加算する。なお、濃度補正部は、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれの色もベタでない場合に加算しない。

（指定階調の一例：Ｍ中間調）
図７は、多色画像の階調および単色画像の階調から算出される単色画像の指定階調を示す図である。
濃度補正部は、多色画像の階調（Ｙ中間調、Ｍ中間調）、単色画像の階調（Ｙ中間調）、多色画像の階調（Ｍ中間調、Ｃ中間調）、および、単色画像の階調（Ｃ中間調）に基づいて、以下の式（７）を用いて、単色画像の指定階調（Ｍ中間調）を算出する。なお、算出した単色画像の階調は、２次色から算出した値であるため、信頼度が高いとみなし、色座標上の階調のうちの信頼度の低い方から１を減算した値とする。
色座標（Ｙなし、Ｍ中間調、Ｃなし、Ｋなし）
＝１／２×[｛ｇ（色座標（Ｙ中間調、Ｍ中間調、Ｃなし、Ｋなし）
−色座標（Ｙ中間調、Ｍなし、Ｃなし、Ｋなし）｝
＋｛ｇ（色座標（Ｙなし、Ｍ中間調、Ｃ中間調、Ｋなし）
−色座標（Ｙなし、Ｍなし、Ｃ中間調、Ｋなし）｝] …（７）

図７に、指定階調（Ｙベタ）を算出する場合に、多色画像の階調（Ｙベタ、Ｍベタ）から指定階調（Ｙベタ）としての濃度情報へ向かう方向を、破線の矢印で示す。また、図７に、指定階調（Ｍ中間調）算出する場合に、多色画像の階調（Ｙ中間調、Ｍ中間調）から指定階調（Ｍ中間調）としての濃度情報へ向かう方向、および、（Ｍ中間調、Ｃ中間調）から指定階調（Ｍ中間調）としての濃度情報へ向かう方向を、破線の矢印で示す。

表３の記入欄に新たに印されたマーク“○”は、算出された単色画像の階調を示す。

（指定階調の一例：Ｃハイライト）
図８は、多色画像の階調および予め算出した単色画像の階調から算出される単色画像の指定階調を示す図である。
濃度補正部は、多色画像の階調（Ｙハイライト、Ｃハイライト）、および、予め算出した単色画像の階調（Ｙハイライト）に基づいて、以下の式（８）を用いて、単色画像の指定階調（Ｃハイライト）を算出する。なお、算出したＣハイライトの信頼度は、多色画像の階調（Ｙハイライト、Ｃハイライト）の例えば信頼度８から２を減算した値６となる。
色座標（Ｙなし、Ｍなし、Ｃハイライト、Ｋなし）
＝ｇ（色座標（Ｙハイライト、Ｍなし、Ｃハイライト、Ｋなし）
−色座標（Ｙハイライト、Ｍなし、Ｃなし、Ｋなし） …（８）

図８に、指定階調（Ｃハイライト）を算出する場合に、多色画像の階調（Ｙハイライト、Ｃハイライト）から指定階調（Ｃハイライト）の濃度情報へ向かう方向へ向かう方向を、破線の矢印で示す。

表４に新たに記入されたマーク“○”は、算出された単色画像の階調を示す。

次に、濃度補正処理の一例について図９を参照して説明する。図９は、濃度補正処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置１が印刷ジョブを受信することに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２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。

ステップＳ１００において、濃度検出部７４は、出力画像の濃度を検出する。濃度検出部７４は、検出値を制御部１００に出力する。

ステップＳ１１０において、濃度補正部は、３Ｄ−ＬＵＴのデータ中に、入力画像データに含まれていない色情報としての単色画像の未算出の階調（初期値等のままの階調）が有るか否かを判断する。

濃度補正部は、単色画像の未算出の階調を有すると判断しない場合に（ステップＳ１１０：ＮＯ）、本処理を終了させる。

一方、濃度補正部は、単色画像の未算出の階調を有すると判断した場合に（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、色座標上の階調（出力画像における多色画像の階調、単色画像の階調、予め算出された単色画像の階調）に基づいて、単色画像の未算出の階調を算出可能か否かについて判断する（ステップＳ１２０）。

濃度補正部は、単色画像の未算出の階調を算出可能でないと判断した場合に（ステップＳ１２０：ＮＯ）、本処理を終了させる。

一方、濃度補正部は、単色画像の未算出の階調を算出可能であると判断した場合に（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、色座標上の階調に基づいて、単色画像の階調を算出する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１４０において、濃度補正部は、算出した単色画像の階調で３Ｄ−ＬＵＴのデータ（初期値等）を補正する。

ステップＳ１５０において、濃度補正部は、算出した単色画像の階調の信頼度を算出し、算出した信頼度に基づくフィードバック量（表１参照）で、画像形成条件を補正する。その後、濃度補正部は、本処理をステップＳ１１０に移す。

上記実施の形態では、出力画像の枚数毎に推定値を算出する濃度補正部を示したが、本発明は、これに限らず、例えば、出力画像の所定の複数枚（例えば、５枚）毎に推定値を算出するようにしてもよい。１枚の出力画像における濃度の検出値によっては、３Ｄ−ＬＵＴの必要データ数が揃わない場合がある。所定の複数枚の出力画像における濃度の検出値により、必要データ数を揃えることにより、３Ｄ−ＬＵＴのデータを補正することが可能となる。また、濃度補正部が最新の複数枚（例えば、１０枚）の出力画像における濃度の検出値を例えば記憶部７２に記憶させておき、最新の複数枚分の検出値に基づいて推定値を算出するようにしてもよい。これにより、濃度補正の応答性および補正の正確性を上げることが可能となる。

また、上記実施の形態では、指定階調をＬ＊ａ＊ｂ＊座標系を用いて算出しているが、本発明はこれに限定されず、適切な演算関数を使うことで、ＲＧＢ系、ｘｙｚ座標系等の座標系を用いて算出してもよい。

上記実施の形態における画像形成装置によれば、濃度検出部７４が入力画像データの色情報に対応する階調データに基づいて出力された第１出力画像の濃度を検出する。濃度補正部が、入力画像データに階調データに対応する色情報が含まれていない場合に、当該色情報を含む第２画像データに基づいて第２出力画像が形成されたと仮定した場合における第２出力画像の濃度の検出値について、第１出力画像の濃度の検出値に基づいて算出し、算出した推定値を用いて濃度補正を行う。これにより、濃度補正のためのパッチ画像を作成する必要がなく、生産性の低下を防止し、かつ、トナーの消費量の増加を抑えることができる。

また、濃度補正部が検出値に基づいて推定値を算出する場合に、予め算出した推定値を検出値として用いる。これにより、検出値としての数を増やすことで、推定値の算出を効率的に行うことができる。

また、転写ベルトに出力された出力画像の濃度を検出し、検出した検出値に基づいて濃度補正が行われる。これにより、用紙Ｓなどに出力された出力画像の濃度の検出値に基づいて濃度補正を行う場合に比べて、濃度補正の応答性を上げることができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、多色画像として２次色画像を示し、濃度補正部が２次色画像の階調に基づいて単色画像の階調を算出した。

これに対し、変形例１では、多色画像としてＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の３色が混じった画像である３次色画像を示し、濃度補正部が３次色画像の階調に基づいて２次色画像の階調を算出する。

図１０は、色座標上に表示された多色画像の階調および単色画像の階調を示す図である。濃度補正部は、図１０に示すように、Ｙ，Ｍ，Ｃの３次色の画像の階調およびＹの単色画像の階調からＭ，Ｃの２次色画像の階調を算出する。濃度補正部は、例えば、算出されたＭ，Ｃの２次色画像の階調（Ｃ８０％，Ｍ８０％）で、３Ｄ−ＬＵＴ上の例えば、Ｂ８０％（Ｃ８０％，Ｍ８０％）のデータを補正する。

変形例１によれば、３Ｄ−ＬＵＴ上のデータ（例えば、Ｃの階調およびＭの階調）を一度に補正することができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、２次色の階調、および、２次色を構成する１次色の階調に基づいて、２次色を構成する他の１次色の階調を算出した。

これに対して、変形例２では、濃度補正部は、同じ階調の複数の単色画像を組み合わせた多色画像の階調を算出する。濃度補正部は、例えば、Ｙの階調Ｙ８０％、Ｍの階調８０％、Ｃの階調８０％からＧｒａｙ（グレースケール）の階調Ｇｒａｙ８０％を算出する。これにより、入力画像データに含まれていない多色画像の階調を効率的に算出することが可能となる。

また、濃度補正部は、例えば、２次色を構成する１次色の階調に基づいて、２次色の階調を算出し、算出した階調に基づいて濃度補正を行う。例えば、濃度補正部は、Ｒ（赤）を構成するＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ）の階調に基づいてＲの階調を算出し、算出した階調に基づいて濃度補正を行う。また、濃度補正部は、Ｇ（緑）を構成するＹ，Ｃ（シアン）の階調に基づいてＧの階調を算出し、算出した階調に基づいて濃度補正を行う。また、濃度補正部は、Ｂ（青）を構成するＭ，Ｃの階調に基づいてＢの階調を算出し、算出した数値に基づいて濃度補正を行う。変形例２によれば、入力画像データに含まれていない多色画像の階調を効率的に算出することが可能となる。

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。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明の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。

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
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部
７４ 濃度検出部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
４２１ 中間転写ベルト

Claims (12)

1. 画像データの色情報に対応する階調データに基づいて画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により形成された前記画像の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部の検出結果に基づいて濃度補正を行う場合において、前記画像の濃度を示す階調データの中に未算出の階調を有する場合、色座標上の階調に基づいて、前記未算出の階調を算出し、その算出結果を用いて、前記階調データの補正および前記画像を形成する際の印字条件の補正の少なくとも１つを含む前記濃度補正を行う濃度補正部と、
   を備え、
   前記濃度補正部は、前記画像における多色画像の前記検出結果、および、当該多色画像を構成する単色画像の前記検出結果に基づいて、前記多色画像における前記単色画像以外の単色画像の前記検出結果を算出する画像形成装置。
2. 画像データの色情報に対応する階調データに基づいて画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により形成された前記画像の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部の検出結果に基づいて濃度補正を行う場合において、前記画像の濃度を示す階調データの中に未算出の階調を有する場合、色座標上の階調に基づいて、前記未算出の階調を算出し、その算出結果を用いて、前記階調データの補正および前記画像を形成する際の印字条件の補正の少なくとも１つを含む前記濃度補正を行う濃度補正部と、
   を備え、
   前記濃度補正部は、前記未算出の階調の信頼度に応じて前記濃度補正を行う画像形成装置。
3. 前記濃度補正部は、前記画像における多色画像を構成する単色画像の検出結果に基づいて、前記多色画像の前記検出結果を算出する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記濃度補正部は、予め算出した前記算出結果を前記検出結果として前記濃度補正を行う請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記濃度補正部は、前記濃度補正を行う対象に応じて、前記未算出の階調を決める請求項１から４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記濃度検出部は、像担持体に出力された前記画像の濃度を検出する請求項１から５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体は、転写ベルトである請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記濃度補正部は、所定の複数枚の前記画像から検出された前記検出結果に基づいて前記未算出の階調を算出する請求項１から７の何れか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記濃度補正部は、前記多色画像を構成する前記単色画像が階調８０％から階調１００％のいずれかの階調を有する場合に、前記多色画像を表す色座標を補正し、当該補正した色座標に基づいて、前記未算出の階調を算出する請求項１に記載の画像形成装置。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載の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。
11. 画像データの色情報に対応する階調データに基づいて画像を形成し、
    前記形成された前記画像の濃度を検出し、
    前記検出された検出結果に基づいて濃度補正を行う場合において、前記画像の濃度を示す階調データの中に未算出の階調を有する場合、色座標上の階調に基づいて、前記未算出の階調を算出し、その算出結果を用いて、前記階調データの補正および前記画像を形成する際の印字条件の補正の少なくとも１つを含む前記濃度補正を行い、
    前記画像における多色画像の前記検出結果、および、当該多色画像を構成する単色画像の前記検出結果に基づいて、前記多色画像における前記単色画像以外の単色画像の前記検出結果を算出する画像濃度補正方法。
12. 画像データの色情報に対応する階調データに基づいて画像を形成し、
    前記形成された前記画像の濃度を検出し、
    前記検出された検出結果に基づいて濃度補正を行う場合において、前記画像の濃度を示す階調データの中に未算出の階調を有する場合、色座標上の階調に基づいて、前記未算出の階調を算出し、その算出結果を用いて、前記階調データの補正および前記画像を形成する際の印字条件の補正の少なくとも１つを含む前記濃度補正を行い、
    前記未算出の階調の信頼度に応じて前記濃度補正を行う画像濃度補正方法。
    

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