JP7140550B2

JP7140550B2 - 画像形成装置

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Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、使用環境やプリント枚数等の影響により、形成する画像の画像濃度の変動が起こりやすい。複数色の画像を重ねてカラープリントを行うカラー画像形成装置では、各色の画像濃度が変動することでカラーバランス（色味）に変動が生じてしまい、画質が低下する。そのために画像形成装置は、画像濃度の変動を抑制するための濃度補正を行う。

濃度補正を行う場合、画像形成装置は、感光体や中間転写体等の像担持体に画像濃度を検出するためのトナー画像（測定用画像）を形成する。画像形成装置は、この測定用画像の画像濃度を光学センサで検出し、検出結果に基づいて濃度補正を行うことで画質の安定を図っている。濃度補正は、例えば画像形成条件のキャリブレーションにより行われる。画像形成条件には、例えば露光量、現像バイアス、γ補正テーブル等がある。露光量は、像担持体への画像形成時に露光器により像担持体へ照射されるレーザー光の光量である。現像バイアスは、像担持体にレーザー光を照射することで形成される静電潜像を現像する際に、現像器に印加されるバイアス電圧である。現像バイアスにより、静電潜像を現像する際の現像剤の量が調整される。γ補正テーブルは、形成する画像を表す画像データによる画像濃度（入力濃度）に対する実際に形成された画像の画像濃度（出力濃度）の関係を表す。画像形成条件のキャリブレーションにより、出力濃度が調整される。

特許文献１は、画像の安定性を向上させるために、画像処理手段で生成された画像形成パターンに対応する静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段を有する画像形成装置を開示している。この画像装置は、さらに、形成された静電潜像をトナーにより現像化する現像手段と、現像された像の濃度を検知する現像濃度検知手段と、現像濃度検知手段によって検知された現像濃度信号に応じて潜像形成条件を制御する階調制御手段を有する。

特許文献１に記載された画像装置では、階調制御手段は、現像濃度検知手段によって検知された現像濃度信号に応じて、入力された画像信号を補正するためのルックアップテーブルを変更することにより潜像形成条件を制御する。
特許文献２に記載された画像形成装置では、像担持体である感光体等の影響による周期的な濃度ムラをキャンセルするために、同一画像パターンを半周期後に形成する。
特許文献３に記載された画像形成装置では、周長に相当する処理対象範囲内に含まれるデータによる移動平均処理を実行する構成を開示している。

特開２０００－１３１８９６号公報特開２０１１－２０９６９３号公報特開２００５－４９４２６号公報

しかしながら、上述したような従来のキャリブレーションでは、濃度ムラの影響を抑制することが必要となる場合がある。このような場合、濃度ムラの影響を抑えるために平均化等の従来の手法を用いると、平均化のために必要となるパッチ画像数の増大を招くおそれがある。また、平均化を行うことで、濃度ムラに関するγ特性などの特性情報などが一律に平均化されてしまい、もとの特性についての情報が欠落するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、用紙搬送方向において周期的に生じる濃度ムラの影響を抑制しつつ、濃度ムラに関する特性情報を抑えた画像形成技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、画像形成部で、所定方向に回転する像担持体に形成されたトナー画像を、転写部で被転写材に転写する画像形成装置であって、前記像担持体上のトナー画像の情報を検出する検出手段を有し、前記像担持体上の複数レベルの階調パターンを検出し、画像形成装置の階調特性を検出するとともに前記階調パターンの検出結果から前記階調特性を決定するために移動平均処理を実行して画像形成条件を変更する階調制御で前記像担持体上の位置を前記像担持体上に現れる周期的な濃度ムラの周期を複数に分割した領域に分割して前記階調パターンの配置を行い、前記階調パターンは、前記像担持体の前記所定方向に沿って形成され、前記階調パターンの配置では、前記所定方向に沿って形成される前記複数レベルの階調パターンに生じる周期的な濃度ムラが原因で前記階調特性に生じる誤差が抑制されるように、前記像担持体の前記所定方向に沿って形成される前記複数レベルの階調パターンに生じる周期的な濃度ムラに応じて、前記階調パターンの前記像担持体上の位置に関して分散されるように前記階調パターンが配置されることを特徴とする。

本発明によれば、用紙搬送方向において周期的に生じる濃度ムラの影響を抑制しつつ、濃度ムラの周期を実質的に短くすることで、濃度ムラに関する特性情報の欠落を抑えることができる。

画像処理システムの全体構成を示すブロック図。ソフトウェアモジュールを示すブロック図。プリンタ画像処理部の機能ブロック図。プリンタエンジンのハードウェア構成図。プリンタエンジンの作像部分の断面図。パッチ分散配置領域等の説明図。（ａ）は濃度ムラの変動、（ｂ）はパッチ濃度と濃度検出値の関係、（ｃ）は分散配置を行った場合のパッチ濃度と濃度検出値との関係の説明図である。第一実施形態に係る制御動作を示すフローチャート。

[第１実施形態]
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下に示す第１実施形態では、複数ドラムを有する電子写真方式カラー複写機に本発明を適用している。しかし、本発明は、これに限らず、各種方式の電子写真複写機、あるいはプリンタ、モノカラー方式、電子写真以外の画像形成装置にも適用できる。

[システム構成]
図１は、本実施形態に係る画像処理システムの全体構成を示すブロック図である。図１において、画像形成装置１００には、例えば画像入力デバイスであるスキャナ１０１、画像出力デバイスであるプリンタエンジン１０２が内部で接続されている。

スキャナ１０１は、スキャナ画像処理部１１８を介してデバイスＩ／Ｆ１１７に接続している。また、プリンタエンジン１０２は、プリンタ画像処理部１１９を介して、デバイスＩ／Ｆ１１７に接続している。そして、スキャナ画像処理部１１８およびプリンタ画像処理部１１９が画像データの読み取りやプリント出力のための制御を行う。また、画像形成装置１００は、ＬＡＮ（Local Area Network）１０や公衆回線１０４と接続し、画像情報やデバイス情報をＬＡＮ１０経由で入出力するための制御を行う。

画像形成装置１００は、後述する操作部Ｉ／Ｆ１０９を介して操作部１１０に接続される。操作部１１０は、入力ボタン、テンキー、ディスプレイ、タッチパネル等を備えるユーザインタフェースである。

画像形成装置１００は、システムバス１１３および画像バス１１５を備える。システムバス１１３には、画像形成装置１００の全体動作を制御するための構成が設けられる。画像バス１１５には、スキャナ１０１の動作制御およびプリンタエンジン１０２の動作を制御するための構成が設けられる。システムバス１１３と画像バス１１５とは、イメージバスインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１４により相互に通信可能に接続される。イメージバスＩ／Ｆ１１４は、システムバス１１３と画像データを高速で転送する画像バス１１５とを接続するインタフェースであり、データ構造を変換するバスブリッジである。

システムバス１１３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０７、およびストレージ１０８が接続される。ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０７およびストレージ１０８の少なくとも一方からコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭ１０６を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置１００の動作を制御する。ストレージ１０８は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。

システムバス１１３には、他に、上述した操作部Ｉ／Ｆ１０９、ネットワークＩ／Ｆ１１１、およびモデム１１２が接続される。操作部Ｉ／Ｆ１０９は、画像データ等を表示可能な表示画面を有する操作部１１０に対するインタフェースである。画像形成装置１００は、操作部１１０からユーザの指示を受け付け、また、操作部１１０に対して操作画面データを出力することで操作部１１０によりユーザに情報を提供する。操作部Ｉ／Ｆ１０９は、操作部１１０から操作者が入力した情報をＣＰＵ１０５に伝える役割を担う。ネットワークＩ／Ｆ１１１は、例えば、ＬＡＮカード等のＮＩＣ（Network Interface Card）で実現され、ＬＡＮ１０に接続して外部装置（不図示）との間で情報の入出力を行う。また、モデム１１２は公衆回線１０４に接続し、外部装置（不図示）との間で情報の入出力を行う。

一方、画像バス１１５には、ラスタイメージプロセッサ（ＲＩＰ）部１１６、デバイスＩ／Ｆ１１７、スキャナ画像処理部１１８、画像編集処理部１２０が接続される。また、画像圧縮部１０３、画像伸張部１２１、カラーマネージメントモジュール（ＣＭＭ）１３０も接続される。ＲＩＰ部１１６は、ページ記述言語（ＰＤＬ：ＰａｇｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ）コードをイメージデータに展開する。ＰＤＬは、外部装置からネットワークＩ／Ｆ１１１により受信することもできる。デバイスＩ／Ｆ１１７は、スキャナ画像処理部１１８とプリンタ画像処理部１１９を介してスキャナ１０１やプリンタエンジン１０２とを接続し、画像データの同期系／非同期系の変換を行う。

また、スキャナ画像処理部１１８は、スキャナ１０１から入力した画像データに対して、補正、編集等の各種処理を行う。画像編集処理部１２０は、画像データの回転や、色処理、２値変換、多値変換等の各種画像処理を行う。画像圧縮部１０３は、ＲＩＰ部１１６やスキャナ画像処理部１１８、画像編集処理部１２０で処理された画像データをＨＤＤ１０８で一度格納する際に所定の圧縮方式で符号化する。

画像伸張部１２１は、ＨＤＤ１０８で圧縮されている画像データを必要に応じて画像編集処理部１２０での処理やプリンタ画像処理部１１９で画像処理しプリンタエンジン１０２で出力する場合に、圧縮され符号化されているデータを、復号化し伸張する。プリンタ画像処理部１１９は、プリント出力する画像データに対して、プリンタエンジンに応じたγ補正や中間調処理等の画像形成条件の補正や画像処理補正等を行う。

ＣＭＭ１３０は、画像データに対して、プロファイルやキャリブレーションデータに基づいた、色変換処理（色空間変換処理ともいう）を施す専用ハードウェアモジュールである。ここでプロファイルとは、機器に依存した色空間で表現したカラー画像データを機器に依存しない色空間（例えばＬａｂ色空間など）に変換するための関数のような情報である。キャリブレーションデータは、スキャナ１０１やプリンタエンジン１０２の色再現特性を修正するためのデータである。

［ソフトウェア構成］
図２は、画像形成装置１００のソフトウェアモジュールの説明図である。このソフトウェアモジュールは、ＣＰＵ１０５がコンピュータプログラムを実行することで実現される。第１実施形態では、図２で示される各ソフトウェアモジュールは、記憶部であるＨＤＤ１０８等に格納され、主にＣＰＵ１０５上で動作する。図２に示すジョブコントロール処理２０１は、図示／不図示の各ソフトウェアモジュールを統括的に制御し、コピー、プリント、スキャン、ＦＡＸ送受信など、画像形成装置１００内で発生するジョブの制御を行う。

制御されるソフトウェアモジュールは、ネットワーク処理２０２、ＵＩ処理２０３、ＦＡＸ処理２０４、機器情報送信処理２０５、機器情報取得処理２０６、プリント処理２０７、色変換処理２０９、スキャン処理２１０、およびＲＩＰ処理２１１等である。

ネットワーク処理２０２は、主にネットワークＩ／Ｆ１１１を介した外部装置との通信制御を行うソフトウェアモジュールであり、ＬＡＮ１０上の各機器との通信制御を行う。
ＵＩ（User Interface）処理２０３は、主に操作部Ｉ／Ｆ１０９を介した操作部１１０との通信制御を行うソフトウェアモジュールである。ＦＡＸ処理２０４は、モデム１１２を介したファクシミリ通信を行うソフトウェアモジュールである。

機器情報送信処理２０５は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、ネットワーク処理２０２により、所定の外部装置に機器情報を送信するソフトウェアモジュールである。機器情報には、プリンタエンジン１０２のタイプ（カラー／モノクロ）、プリンタエンジン１０２の解像度、プリンタエンジン１０２の印刷速度、色変換処理２０９による処理時間、出力プロファイル等の画像形成装置１００の能力や特性を表す情報が含まれる。機器情報取得処理２０６は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、ネットワーク処理２０２により、所定の外部機器に機器情報取得リクエストを送信するソフトウェアモジュールである。

プリント処理２０７は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、画像編集処理部１２０、プリンタ画像処理部１１９、およびプリンタエンジン１０２を制御し、指定画像の印刷処理を行う。プリント処理２０７は、ジョブコントロール処理２０１から、画像データ、画像情報（画像データのサイズ、カラーモード、解像度など）、レイアウト情報（オフセット、拡大縮小、面つけなど）、および出力用紙情報（サイズ、印字方向など）の情報を受け付ける。そして、プリント処理２０７は、画像圧縮部１０３、画像伸張部１２１、画像編集処理部１２０、およびプリンタ画像処理部１１９を制御して、画像データに対して適切な画像処理を施す。そしてプリント処理２０７は、画像データに対し、プリンタエンジン１０２を制御して指定用紙への印刷を行わせる。

色変換処理２０９は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、指示画像に対して、色変換処理を行い、色変換処理後の画像をジョブコントロール処理２０１へ通知する。スキャン処理２１０は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、スキャナ１０１、およびスキャナ画像処理部１１８を制御して、スキャナ１０１上にある原稿の読み込みを行わせる。

スキャン処理２１０は、スキャナ１０１の原稿台にある原稿のスキャンを実行し、デジタルデータとして画像の入力を行う。入力した画像のカラー情報は、ジョブコントロール処理２０１へ通知される。さらに、スキャン処理２１０は入力画像に対し、スキャナ画像処理部１１８を制御して画像の圧縮等、適切な画像処理を施した後、ジョブコントロール処理２０１へ画像処理済みの入力画像を通知する。

ＲＩＰ処理２１１は、ジョブコントロール処理２０１の指示に基づいて、画像データのＰＤＬ解釈（インタプリット）を行い、ＲＩＰ部１１６を制御してレンダリングすることで、ビットマップイメージへの展開を行う。

［画像データ処理フロー］
以上のような構成により、画像形成装置１００は、操作部１１０から、あるいは、ＬＡＮ１０を通じて外部装置から印刷ジョブを受けて、画像データに基づく画像を記録媒体に形成する。画像形成時は、プリンタ画像処理部１１９が画像データに対する各種の処理を行う。続いて、上記構成に基づき、プリンタ画像処理部１１９へ入力された画像データの処理フローについて説明する。

まず、上述したように、外部装置からＬＡＮ１０を介して送信されてきたＰＤＬは、ネットワークＩ／Ｆ１１１にて受信し、イメージバスＩ／Ｆ１１４よりＲＩＰ部１１６へ入力される。ＲＩＰ部１１６は受信したＰＤＬの解釈を行い、ＲＩＰ部１１６にて処理できるコードデータへ変換する。そして、ＲＩＰ部１１６は、変換したコードデータに基づいてレンダリングを実行する。ＲＩＰ部１１６でレンダリングされたページデータ（ページ毎の画像データ）は、後段の画像圧縮部１０３にて圧縮され、ＨＤＤ１０８に順次格納される。

次にＨＤＤ１０８に格納された圧縮データは、ジョブコントロール処理２０１からの指示によるプリント動作において読み出され、画像伸張部１２１にて圧縮データの伸長処理が行われる。画像伸張部１２１で伸長された画像データは、デバイスＩ／Ｆ１１７を介してプリンタ画像処理部１１９へ入力される。

図３は、プリンタ画像処理部１１９の機能ブロック図である。プリンタ画像処理部１１９は、色変換部３０１、γ補正回路３０２、中間調処理部３０４、ページバッファメモリ３０５、ドラム間遅延メモリ制御部３０６、および階調制御部３１０として機能する。色変換部３０１は、画像データを輝度値（ＲＧＢ、ＹＵＶなど）から濃度値（ＣＭＹＫなど）に変換するものであり、入力した画像データを後段のプリンタエンジン１０２で印字できる色成分に対応した色空間に変換する。変換された多値の画像データは、γ補正回路３０２により濃度信号をプリンタエンジンでその濃度を再現するための信号値に変換される。γ補正回路３０２は、後述する階調制御で、階調補正を行うために参照するテーブルであるγルックアップテーブル（γＬＵＴ：Look Up Table）を、濃度変化を補正するための補正データとして生成する。

また、階調制御部３１０は、後述する階調制御に関わる処理を行う。階調制御部３１０は、本発明の特徴である周期ムラに合わせた階調制御に用いる画像パターンを決定し、その画像データを、γＬＵＴを通じて中間調処理部へ入力する。この場合は、γＬＵＴを入出力レベルが等しいリニアなテーブルとし、プリンタのγ特性を検出できる入力データとする。画像パターンの検出結果（Ｄ－ｓｉｇ）をプリンタＩ／Ｆ部１２０１を介して後述するフォトセンサ１２０４より受信し、その結果に応じて後述する方法でγＬＵＴを作成し、γ補正回路３０２に設定する。

中間調処理部３０４は、γ補正回路３０２で補正された画像データに対して中間調処理を行い、１画素の各色成分が２値（１ビット）で表現される画像データへ変換される。中間調処理には、一般にディザ法や誤差拡散法などが挙げられ、いずれの手法を適用してもよい。なお、中間調処理については、上記方法に限定するものではなく、他の方法を用いても構わない。

中間調処理部３０４での変換処理により生成された２値の画像データは、ドラム間遅延メモリ制御部３０６を介して画像データ内の各画素の色成分ごとに分離され、ページバッファメモリ３０５に一時的に格納される。プリンタエンジン１０２より送信される各色成分に対応するビデオデータ要求信号が入力されたタイミングで、対応する色成分のデータが読み出される。

なお、ビデオデータ要求信号は、各色成分に対し、ＶＲＥＱ＿Ｙ、ＶＲＥＱ＿Ｍ、ＶＲＥＱ＿Ｃ、ＶＲＥＱ＿Ｋとする。プリンタエンジン１０２内の各色成分に対応する感光体としての感光ドラム１４０１～１４０４が配置された上流から下流までの距離に応じて、感光ドラム１４０１～１４０４それぞれに露光するタイミングが異なる。従って、各色成分のデータの読み出すタイミングも異なる。

［プリンタエンジン動作］
次にプリンタ画像処理部１１９より出力された色成分データがプリンタエンジン１０２に入力されたときの動作について説明する。
図４はプリンタエンジン１０２のハードウェア構成図である。プリンタエンジン１０２は、プリンタＩ／Ｆ１２０１、パルス長変調部１２０３、Ｙ（イエロー）レーザー駆動部１２１２、Ｍ（マゼンタ）レーザー駆動部１２１３、Ｃ（シアン）レーザー駆動部１２１４、およびＫ（ブラック）レーザー駆動部１２１５を備える。

プリンタＩ／Ｆ部１２０１は、プリンタ画像処理部１１９との間のインタフェースであり、プリンタ画像処理部１１９から順次送信されてくる色成分データを受信する。また、プリンタＩ／Ｆ部１２０１は、プリンタエンジン１０２において印字動作の準備が可能となった場合に各色成分のデータを要求するビデオデータ要求信号であるＶＲＥＱ＿＊（＊はＹ／Ｍ／Ｃ／Ｋのいずれか）を発行する。

色成分データはパルス幅変調回路１２０３に入力される。パルス幅変調回路１２０３は、実際の色成分データに基づいて、後段の各色のレーザー駆動部１２１２～１２１５を駆動させるためのパルス信号（駆動信号）を生成する。γレーザー駆動部１２１２、Ｍレーザー駆動部１２１３、Ｃレーザー駆動部１２１４、Ｋレーザー駆動部１２１５は、パルス長変調部１２０３から駆動信号を取得して、駆動信号のパルス幅に応じて、各色成分に対応するレーザー露光装置を駆動する。

また、センサ制御部１２２０は、階調制御部３１０により出力された画像パターンをセンサ駆動部１２２１により検出する。そして、検出値をＡ／Ｄ変換回路１２２２および濃度換算回路１２２３により濃度値（Ｄ－ｓｉｇ）とし、検出結果としてプリンタＩ／Ｆ部１２０１を介して階調制御部３１０へ送信する。

図５は、プリンタエンジン１０２の作像部分の構成図である。プリンタエンジン１０２は、複数の画像形成部を備えるタンデムエンジン式である。本実施形態のプリンタエンジン１０２は、イエロー（Ｙ）の画像形成部Ｙ、マゼンタ（Ｍ）の画像形成部Ｍ、シアン（Ｃ）の画像形成部Ｃ、およびブラック（Ｋ）の画像形成部Ｋを備える。プリンタエンジン１０２は、各色の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの他に、一次転写部１４０８、１４０９、１４１０、１４１１、像担持体である中間転写体としての転写材１４１２、二次転写部１４１３、定着装置１４１４、クリーニング装置１４１５を備える。

以下、主にイエローの作像部分について説明するが、他の色成分のマゼンタ、シアン、ブラックの作像部分についても同様の構成である。
プリンタエンジン１０２は、像担持体である感光ドラム１４０１、帯電ローラ１４０５、Ｙレーザー露光装置１４０６、１次転写装置１４０８、２次転写部１４１３、定着装置１４１４、およびクリーニング装置１４１５を備える。Ｙレーザー露光装置１４０６は、Ｙレーザー駆動部１２１２より駆動される。１次転写部１４０８は、可視化されたトナー像を、無端状の中間転写体上あるいは中間転写ベルトとしての転写材１４１２上に１次転写する。転写材１４１２は、感光ドラム１４０１、１４０２、１４０３、１４０４と一次転写部１４０８、１４０９、１４１０、１４１１との間を通って二次転写部１４１３に巻き回されており、図中時計回りに回転する。２次転写部１４１３は、転写材１４１２上に形成されたトナー像を記録用紙に２次転写する。定着装置１４１４は、記録用紙上に転写されたトナー像を定着する。クリーニング装置１４１５は、２次転写後に転写材１４１２に残った転写残トナーを除去する。

現像装置１４１６は現像剤容器を備え、二成分現像剤としてトナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とが混合された現像剤が収容されている。Ａスクリュー１４２０とＢスクリュー１４２１はそれぞれトナー粒子の搬送と磁性キャリア粒子との混合を行う。また現像スリーブ１４２２は、感光ドラム１４０１に近接に配置され、感光ドラム１４０１と従動するように回転して、トナーとキャリアとが混合された現像剤を担持する。現像スリーブ１４２２に担持された現像剤は感光ドラム１４０１に接触し、感光ドラム１４０１上の静電潜像が現像される。

以上のようなプリンタエンジンの構成において、イエローを印字する場合には、Ｙレーザー駆動部１２１２より駆動されるＹレーザー露光装置１４０６により感光ドラム１４０１が露光され、感光ドラム１４０１上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、現像装置１４１６内の現像スリーブ１４２２上に担持されているイエローの現像剤によりトナー像として可視化され、可視化されたトナー像は転写材１４１２上に１次転写部１４０８によって転写される。

このようにしてマゼンタ、シアン、ブラックの各色成分も同様に各現像装置１４１７、１４１８、１４１９により現像され、感光ドラム１４０２、１４０３、１４０４にそれぞれトナー像として可視化される。そして、可視化されたトナー像は直前に転写された色成分のトナー像と同期して、それぞれ１次転写装置１４０９、１４１０、１４１１により順次転写され、転写材１４１２上には４色のトナー像により形成された最終的なトナー画像が形成される。

転写材１４１２に形成されたトナー画像は、２次転写部１４１３と対向ローラとの間で、同期して搬送されてくる被転写材としての記録用紙に２次転写され、定着装置１４１４でトナー像が定着される。そして、プリンタエンジン１０２により記録用紙が排出され、プリント動作を終了する。
また、１次転写位置から２次転写位置の間に、転写材１４１２上に形成された測定用画像から形成されるパッチパターンの反射光量を検出するための、転写材１４１２に相対するＬＥＤとフォトダイオードから成るフォトセンサ１２０４を設けている。フォトセンサに入射された転写材１４１２からの近赤外光は、フォトセンサ１２０４により電気信号に変換される。変換された電気信号はＡ／Ｄ変換回路１２２２により０～５Ｖの出力電圧が０～１０２３レベルのデジタル信号に変換され、濃度換算回路１２２３により濃度に変換される。

［階調制御］
次に第１実施形態における画像形成装置１００での階調制御について説明する。
階調制御は、画像形成装置１００の出力濃度および階調性を安定して再現するために行われる。そのために、画像形成装置１００は、転写材上のパッチパターンを検出してプリンタエンジンのγ特性を検出し、検出されたγ特性に合わせて画像データを変換するために、上述したγＬＵＴを作成する。

第１実施形態では、記録用紙搬送方向の周期ムラの影響をなくしつつ、測定用画像であるパッチ画像数の増大や情報の欠落を防ぎ、階調数を確保できる階調制御用パッチパターンを形成する。画像形成装置１００では、感光ドラムや帯電ローラ、現像スリーブ、転写ベルト等の回転部材の影響で、それらの状態により用紙搬送方向に周期的な濃度ムラが発生し易い。回転部材による濃度ムラの影響を受けるとパッチパターンの形成によるγ特性の検出精度が低下してしまう。

第１実施形態での感光ドラム１４０１～１４０４に起因する濃度ムラについて説明する。また、以下の説明は感光ドラム１４０１～１４０４のいずれに対しても同様に適用されるので、説明を簡略化するために、これらを単に「感光ドラム」と記載する。同様に、画像形成装置１００におけるその他の構成要素についても、特に必要のない場合には参照符号を省略する。

感光ドラムは直径φ＝３８．２ｍｍ、周長は１２０ｍｍである。濃度ムラの１周期は、感光ドラムの１周分に相当し、この長さ＝１２０ｍｍをＬとする。また、原稿の搬送方向に沿って、測定用画像としてのパッチを複数形成し配列することで、パッチパターンを形成した。感光ドラムの１周期に対して形成するパッチ数をＰｓ、個々のパッチの長さをＰｌと表記すると、Ｐｌ＝Ｌ／Ｐｓとなる。第１実施形態では感光ドラム１周の長さＬ＝１２０ｍｍに対してパッチを６個形成するので、パッチ数Ｐｓ＝６、個々のパッチの長さＰｌ＝２０ｍｍとなる。

図６に、感光ドラムの１周の長さＬと、形成されるパッチおよびパッチ長さ等の関係の説明図を示す。図中では、パッチの形成位置（形成順）ｉとして示される位置に、パッチＶｎ（１）、パッチＶｎ（２）、パッチＶｎ（３）、…パッチＶｎ（１２）が原稿の搬送方向に沿って一列に形成される。
図示されるように、パッチ形成位置１～６は感光ドラムの１回転目に対応し、パッチ形成位置７～１２は感光ドラムの２回転目に対応する。パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）は、１色１２階調である１組のパッチパターンとなっている。図６の例では、パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）の色は黒で、その番号が大きくなるにつれてパッチ濃度が高くなるようにしている。

従来は、パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）は番号順にパッチ形成位置１～１２に順次配置され、感光ドラムの回転につれてパッチＶｎ（１）、パッチＶｎ（２）、パッチＶｎ（３）、…パッチＶｎ（１２）が順次読み取られる。従って、パッチ番号Ｖｎ（ｉ）とパッチ形成位置ｉの値とは等しい。パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）について、その目標濃度と、実際にパッチの測定結果から得られる濃度値とを比較することで、検知された濃度値に対する補正値を求める。

一方、後述するように、第１実施形態では、パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）を番号順（つまり濃度順）には配置しない。これに代えて、感光ドラムの１周期を複数の領域に分割し、各領域にパッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）を割り振って分散配置する。例えば、感光ドラムの１周期を２領域に分割する。そして、第１パッチ画像列（第１画像列）と、第１パッチ画像列に続く第２パッチ画像列（第２画像列）とを転写材に形成する。第１パッチ画像列は分割領域ｂｎ１～ｂｎ４からなる第１分散配置領域（Ｐｂｎ）に、第２パッチ画像列は次の分割領域ｂｎ１～ｂｎ４からなる第２分散配置領域（Ｐｂｎ）に対応する。この際、第１パッチ画像列および前記第２パッチ画像列では、パッチＶｎ（１）～Ｖｎ（１２）が濃度順ではなく割り振られて分散配置される

感光ドラムの１周目にはパッチＶｎ（１）～Ｖｎ（６）が対応し、感光ドラムの２周目にはパッチＶｎ（７）～Ｖｎ（１２）が対応するので、感光ドラムの１周目について、第１パッチ画像列のパッチＶｎ（１）～Ｖｎ（６）を生成する。同様に、感光ドラムの２周目について、第１パッチ画像列のパッチＶｎ（７）～Ｖｎ（１２）を生成する。

以下、感光ドラムの１周を２分割する具体例を詳細に説明する。第１実施形態ではパッチ１～１２を式１および表１に示される順番に分散して配置する。このことから、感光ドラムの１周期に対応して６個のパッチが配置され、感光ドラム２周で１組のパッチパターンが形成される。１組のパッチパターンが形成された領域をパッチ分散配置領域とし、パッチ分散領域の番号をＰｂｎ（ｉ）と表記する。感光ドラムを分割した領域を分割領域とし、パッチ分散領域Ｐｂｎ（ｉ）内の分割領域の番号をＢｎ（ｉ）とする。
また、第１実施形態では、１組のパッチパターン（ここでは１色１２階調）には１２個のパッチが含まれ、その一方、感光ドラムの１周期に対応する１つのパッチ分散領域内には６個のパッチが配置される。

図６に示されるように、感光ドラムの１回転目に対応する、Ｖｎ（１）～Ｖｎ（６）が配置された領域は分割領域Ｂｎ（ｉ）＝１、２である。同様に、感光ドラムの２回転目に対応する、パッチＶｎ（７）～Ｖｎ（１２）が配置された領域は分割領域Ｂｎ（ｉ）＝３、４となる。

更に、第１実施形態では、濃度ムラの１周期を複数に分割し、その分割領域数をＳとする。図６は、分割領域数Ｓ＝２である例を示し、分割された２つの領域はそれぞれ分割領域Ｂｎ（ｉ）＝１、２として示されている。なお、分割領域数は任意に定めることができる。

以上のことから、濃度ムラ１周期に形成できるパッチ数ＰｓはＬ／Ｐｌであり、１つの分割領域内に形成できるパッチ数Ｂｓは、感光ドラムの１周期に対して形成するパッチ数ＰｓをＳで除算することで求められる。従って、Ｂｓ＝Ｐｓ／Ｓとなる。パッチ分散配置計算はすべて少数点以下切捨てとする。以下の式では、ある数ｘの小数点以下を切り捨てることを示す場合には、[ｘ]のようにガウス記号を用いる。

感光ドラム１周におけるＰｓ等の記号の意味および第１実施形態におけるＰｓ等の値を以下にまとめて示す。
Ｌ：感光ドラムの周長（１２０ｍｍ）＝ムラの長さ
Ｐｓ：パッチ数（６）
Ｐｌ：個々のパッチの長さ（２０ｍｍ）
Ｐｂ：１パッチ分散配置領域に用いるムラ周期数
Ｐｎ：１組のパッチパターン階調数
Ｂ：１組のパッチパターンが用いる分割領域数
Ｓ：分割領域数（２）
Ｂｓ：１つの分割領域内に形成するパッチ数（３）
Ｂｎ（ｉ）：分割領域番号
Ｐｂｎ（ｉ）：パッチ分散配置領域番号

図７（ａ）は感光ドラムの回転に対する濃度ムラの変動、図７（ｂ）はパッチ濃度と濃度検出値の関係、図７（ｃ）は分散配置を行った場合のパッチ濃度と濃度検出値との関係の説明図である。感光ドラムなどの回転部材による濃度ムラは、回転部材が一回転する周期で濃度の変化が繰り返される。従って、本発明では、パッチパターンを以下の表１に示されるように並び替えて配置する。パッチ番号を濃度の低い順からパッチ１、２、３、４…１２、パッチの配置位置をｉ（１、２、３、４…１２）、各パッチ形成位置ｉに配置されるパッチ番号をＶｎ（１）、Ｖｎ（２）、Ｖｎ（３）、・・・・Ｖｎ（ｉ）とする。

各パッチ形成位置ｉに配置されるパッチ番号は、式１を用いて求めることができる。
Vn(i)＝ 1+(P1+(Bn(i)-1)+(Bi(i)-1)*Pn/(Pn/B)+Pb*Ps*(Pbn(i)-1)…（式１）
Ｂｎ（ｉ）は、パッチ形成位置ｉに対応するパッチ分散領域Ｐｂｎ（ｉ）内の分割領域の番号を表す。

Ｂｉ（ｉ）は、パッチ形成位置ｉに対応する分割領域Ｂｎ（ｉ）内での位置を示す。パッチ形成位置ｉ＝１、２、３は、対応する分割領域Ｂｎ（ｉ）＝１内でそれぞれ１、２、３番目の位置にある。従って、パッチ形成位置ｉ＝１、２、３に対してはＢｉ（ｉ）＝１、２、３となる。
パッチ形成位置ｉ＝４、５、６は、対応する分割領域Ｂｎ（ｉ）＝２内でそれぞれ１、２、３番目の位置にある。従って、パッチ形成位置ｉ＝４、５、６に対してはＢｉ（ｉ）＝１、２、３となる。同様に、パッチ７、８、９に対してはそれぞれＢｉ（ｉ）＝１、２、３となり、パッチ１０、１１、１２に対してはそれぞれＢｉ（ｉ）＝１、２、３となる。

数式で示すと、Ｐｂｎ（ｉ）、Ｂｎ（ｉ）、およびＢｉ（ｉ）はそれぞれ式２，３および４として表される。
Pbn（i）＝1+[ (i-1)/(Pb*Ps) ]…（式２）
Bn(i)＝1+[ (i-1)/Bs ] -S*Pb*(Pbn-1)…（式３）
Bi(i)＝i-[Pb*Ps*(Pbn-1) ]- [Bs*(Bn-1) ]…（式４）
この場合の濃度ムラと各パラメータの関係を図６に示す。これよりＶｎ（ｉ）を求めると、各パッチ形成位置ｉ＝１～１２に対応するパッチ番号は、それぞれ１，３，５，２，４，６，７，９，１１，８，１０，１２となる。その結果を表１に示す。

このようにして、第１実施形態で各パッチ形成位置１～１２に配置されるパッチ番号が求められる。

第１実施形態のパッチ分散配置を行った場合と、従来のパッチをレベル順に並べた場合との違いを図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
図７（ａ）は、ある一様なレベルで搬送方向に画像を形成した場合の濃度変化の推移における感光ドラムの周期的な濃度ムラを示している。このような濃度推移の特性を有する感光ドラムにおいて、従来のように濃度の薄いほうからパッチを配置してパッチごとに測定値を求めて測定データを得た。この比較例となるパッチ濃度を図７（ｂ）に示す。この例では、パッチは、パッチ１、２、３、４、…１２と、濃度の薄いものから順に配置される。図中において、実線は、感光ドラムの濃度ムラがない場合に測定される各パッチの本来の濃度、白丸は実測値を示す。

感光ドラムの濃度ムラがない場合には、各パッチ１～１２における実測値は実線と一致するはずである。しかし、実際には、図７（ａ）に示されるように感光ドラムには周期的に濃度ムラが発生するので、実測値は実線と一致しなくなる。例えば、図７（ｂ）においてパッチ１、３の実測値は実線で示される本来の濃度よりもわずかに高い値になり、パッチ２の実測値はかなり高い値になる。一方、パッチ４、６の実測値は実線で示される本来の濃度よりもわずかに低い値になり、パッチ２の実測値はかなり低い値になる。従って、比較例においては、図７（ｂ）に示される、感光ドラムの濃度ムラが反映された実測値がγ特性となる。

一方、第１実施形態では、パッチ形成位置１～１２には、表１に示されるようにパッチ１、３、５、２、４、６、７、９、１１、８、１０、１２をそれぞれ分散配置して濃度測定が行われる。このように分散配置して濃度測定を行ったうえで、図７（ｂ）と同様にパッチをパッチ１、２、３、４、…１２と濃度順に並べ替えて測定データを得た。その測定結果を図７（ｃ）に示す。

図７（ｃ）では、パッチ１は図７（ｂ）と同様に１番目に配置されて測定されている。従って、図７（ｂ）、（ｃ）においてパッチ１の実測値は等しくなる。しかし、第１実施形態でのパッチ２は、表１に示されるようにパッチ形成位置ｉ＝４に配置されるので、図７（ｂ）のパッチ４の位置に配置されて測定が行われる。従って、図７（ｃ）のパッチ２は、図７（ｂ）のパッチ４と同様に、測定された濃度値は低めになっている。

パッチ３は、表１に示されるようにパッチ形成位置ｉ＝２に配置されるので、図７（ｂ）のパッチ２の位置に配置されて測定が行われる。従って、図７（ｃ）のパッチ３は、図７（ｂ）のパッチ２と同様に、測定された濃度値はかなり高い値になっている。
同様に、図７（ｃ）のパッチ４は、パッチ形成位置５に配置されるので、図７（ｃ）のパッチ４は、図７（ｂ）のパッチ５と同様に、測定された濃度値はかなり小さい値となっている。

図７（ｂ）、（ｃ）においては、理解を助けるために、パッチ番号と、パッチが配置されるパッチ形成位置とを合わせて示している。
第１実施形態でのパッチ１～１２の測定結果から、ドラム周期の濃度ムラが狭い階調域に表れていることが分かる。つまり、図７（ｂ）においてはパッチ１～６、７～１２をそれぞれ１周期としてドラムの濃度ムラが出現しているが、図７（ｃ）においては、パッチ１～３、３～５、５～７、７～９、９～１１をそれぞれ１周期として濃度ムラが出現している。

これにより測定結果から得られる濃度から補間や近似によりγ特性を得るときに、より濃度ムラのない状態に近い結果を得やすくなる。なぜなら、図７（ｂ）のように、パッチ１～６（ドラム１回転分）のような広い階調域で平均化を行うとγ特性の情報も平均化されてしまい、γ特性情報が欠落してしまう。これを避けるためにパッチ数を増やすと階調制御にかかる時間が増加して画像形成装置１００の生産性を落としてしまう。

一方、図７（ｃ）のようにパッチ１～３（ほぼドラム半回転分）の狭い領域で平均化することで、濃度ムラの影響を除去しつつγ特性の情報の欠落を防ぐことができる。具体的には、第１実施形態においてはパッチ濃度間のデータを線形補間で生成し、移動平均演算により階調特性をスムージングして濃度ムラの影響を低減している。これにより、パッチ濃度の階調レベル間の各レベルの値を前後の検出値を線形補間することで算出する。移動平均演算における平均領域Ｎを、ドラム１周期分の情報が含まれる領域とすることで濃度ムラを平均化できる。従って、平均領域Ｎには、分割領域（Ｓ＋１）パッチに対応するデータ数が含まれるものとした。従って、感光ドラム１周の分割数に１を加えた数のレベルを有する階調レベル数の階調レベル領域を平均領域として、移動平均処理により検出した階調特性のスムージングが行われる。この場合の移動平均演算式は次の式５となる。
ｙ（ｊ）＝｛１／（Ｎ＋１）｝＊Σ^{ｊ＋Ｎ／２} _{i＝ｊ－Ｎ／２}ｘ（ｊ） …（式５）

第１実施形態では濃度ムラの周期を２分割しているので、平均領域Ｎには（２＋１）＝３パッチに対応するデータ数が含まれるものとし、演算点を中心に前後１．５パッチ分を平均した。
第１実施形態では濃度ムラ１周期を２分割し、パッチ分散配置を濃度ムラ１周期で行ったが、分割数Ｓ、周期数およびパッチ長さＰｌは濃度ムラの周期や画像形成装置１００の特性に合わせて変更して良い。第１実施形態の濃度ムラ周期およびパッチ長さＰｌで、分割数Ｓ、周期数およびパッチ階調数を変更してパッチ分散配置を行った場合の例を次の表２に示す。

ただし分割数Sは濃度ムラ１周期に形成できるパッチ数Ｐｓの１／２以下とし、可能な限り小さい数が良い。

検出したγ特性のターゲットテーブルに対し、逆変換を行った補正ＬＵＴを作成し、これをγＬＵＴとして階調制御部３１０に設定する。第１実施形態ではターゲットテーブルをリニアとしたので、プリンタγ特性の入出力を入れ替えるだけでγＬＵＴが作成される。

［制御フロー］
次に、本実施形態による階調制御における制御動作を図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の各処理は、特に断りのない限り、画像形成装置１００が有するＣＰＵ１０５が、記憶部であるＨＤＤ１０８等に格納されたプログラムを読みだし、実行することにより実現される。また、階調制御は予め設定した任意のタイミングで自動的に起動される。第１実施形態においては、前回階調制御起動時から１０００枚を超えて出力された場合にＣＰＵ１０５が階調制御を起動する。

画像データが入力され（Ｓ１０１）、画像データに基づく画像形成が終了すると（Ｓ１０２）、ＣＰＵ１０５は、階調制御の起動タイミングを判断し、起動タイミングでなければ次の画像データの出力動作に入る。階調制御の起動タイミングであれば、ＣＰＵ１０５は、画像出力を中断し、階調制御動作に入る（Ｓ１０３）。なお、第１実施形態では前回階調制御時より１０００枚出力されていたときに階調制御動作に入るものとした。階調制御が起動されると、ＣＰＵ１０５は、予め設定されたパッチ配置でパッチパターンデータを入力する（Ｓ１０４）。第１実施形態では、ＣＰＵ１０５は、上述したようにパッチ１～１２をパッチパターンデータとして表１に示されるパッチ分散配置によるパッチ配置を行う。

ＣＰＵ１０５は、パッチパターンデータを中間調処理し、レーザーによる感光ドラム上へのパッチパターン形成と転写とを行う。その後、ＣＰＵ１０５は、転写材１４１２上で、フォトセンサ１２０４を制御してパッチの読取および測定結果の検出が行われる（Ｓ１０５）。

ＣＰＵ１０５は、フォトセンサ１２０４による測定結果から得られる濃度値を、パッチパターンの階調レベル、つまりパッチ１～１２の階調レベルとパッチ配置位置とを対応させ、パッチ１から１２の階調レベルと濃度の関係をメモリに取り込む。メモリとしてはストレージ１０８、ＲＡＭ１０６等のどれを用いてもよい。ＣＰＵ１０５は、パッチ１～１２の測定結果から得られる濃度より、階調制御が起動した時点での、フォトセンサが検出したプリンタ特性を求める。表１および図７（ｃ）の下部に示される形成位置にパッチ１～１２を配置して測定することで、図７（ｃ）のグラフに示されるように、ドラム１周期を短縮することができる。
測定結果はパッチ１～１２の複数レベルの階調パターン数による離散的なデータである。従って、ＣＰＵ１０５は、前述の線形補間および移動平均演算によるスムージングで全信号での連続的な特性としてプリンタγ特性を作成する（Ｓ１０６）。
なお、パッチ１～１２より得られる離散的なデータから連続的なγ特性を得る手法は特に限定されるものではなく、任意の手法を用いることができる。

ＣＰＵ１０５は、検出したプリンタγ特性の入出力を入れ替えたＬＵＴを作成し、これをγＬＵＴとしてγ補正回路３０２に設定する（Ｓ１０７）。γＬＵＴの設定が終わると、ＣＰＵ１０５は、通常画像出力動作を再開し、次の画像データがあれば出力動作を開始し、なければ終了する（Ｓ１０８）。

濃度ムラ１周期における濃度の最大値と最小値との差が濃度０．４付近の濃度域で濃度差０．０２である例に対してパッチ１～１２および表１に示されるパッチ分散配置による階調制御を行った。その結果、感光ドラムの回転周期を２分割してパッチ分散配置を行うことで、１周期の情報が入る階調レベル範囲が２／５となった。また、繰返し階調制御を行った場合の色味の変化の最大値が、色差ΔＥ＝３から色差ΔＥ＝１．５へと低下した。なお、この例はＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間におけるものであり、色差ΔＥは以下の方法で算出した。
ΔＥ＝（ΔＬ＊^２＋Δａ＊^２＋Δｂ＊^２）^０．５（式１０）

以上のように、第１実施形態では、階調制御に用いるパッチパターンの配置を濃度ムラに合わせて分散配置して最適化することにより、用紙搬送方向の濃度ムラの影響を抑えつつ、パッチ数の増大や情報の欠落を防ぐことができる。その結果、階調数を確保できる階調制御用パッチパターンを形成することが可能な画像形成装置が提供される。

[第２実施形態]
第１実施形態では、すべてのパッチ形成位置ｉで形成される列にパッチを配置した。一方、第２実施形態では、この列を形成するパッチ形成位置ｉのうち、少なくとも１つの形成位置に対してはパッチを配置しない。これにより、像担持体上でパッチが配置されない領域を用意する。具体的には、パッチ分散領域Ｐｂｎ（ｉ）内にあってパッチ形成がされない位置をパッチ形成位置ｉａとする。そして、同じパッチ分散配置領域番号Ｐｂｎ（ｉ）内にあって、かつ、分割領域の番号が共通となるパッチ形成位置については、分割領域の値にかかわらず、パッチ形成は行わない。この場合、パッチ形成が行われないパッチ形成位置ではＶｎ（ｉ）も形成されない。従って、形成されなかった番号分だけＶｎ（ｉ）を繰り下げてパッチ配置を行う。
具体的には、図６のパッチ分散配置領域Ｐｂｎ（ｉ）＝１において、分割領域Ｂｎ（ｉ）＝１に配置されたパッチ形成位置２（ｉａ）にはパッチを配置しないものとする。パッチ形成位置２のＢｉ（ｉ）の値は２である。ここで、パッチ形成位置５は、分割領域Ｂｎ（ｉ）＝１ではなくＢｎ（ｉ）＝２に配置されているが、Ｂｉ（ｉ）の値は２であり、パッチ形成位置２におけるＢｉ（ｉ）の値と等しい。従って、パッチ分散配置領域Ｐｂｎ（ｉ）＝１においてＢｉ（ｉ）＝２となるパッチ形成位置２および５については、パッチを配置しない。
なお、濃度ムラ周期、パッチ長さＰｌ、分割数Ｓ、周期数Ｐｂ等のその他の条件は第１実施形態と同一とした。

この場合、第１実施形態においては、表１に示されるように、パッチ形成位置１、２、３、４、５、６におけるＶ_ｉの値は、それぞれ１、３、５、２、４、６となる。しかし、上述のように第２実施形態ではパッチ形成位置２、５にはパッチを配置しない。これらパッチ形成位置２および５には、対応するＶｎ（ｉ）＝３、４も配置されない。従って、パッチが配置されるパッチ形成位置３、６に対応するＶｎ（ｉ）＝５、６については、形成されなかった２つの番号（即ち番号３、４）の数だけＶｎ（ｉ）の値を繰り下げる。つまり、パッチ形成位置３、６に対応するＶｎ（ｉ）の値はそれぞれ３、４となる。

同様に、パッチ形成位置８および１１には、対応するＶｎ（ｉ）＝９、１０も配置されない。パッチが配置されるパッチ形成位置のうち、パッチ形成位置７、１０に対応するＶｎ（ｉ）＝７、８については、形成されなかった２つの番号（即ち３、４）の数だけＶｎ（ｉ）の値を繰り下げてＶｎ（ｉ）＝５、６とする。一方、パッチ形成位置９、１２に対応するＶｎ（ｉ）＝１１、１２については、形成されなかった４つの番号（即ち３、４、９、１０）の数だけＶｎ（ｉ）の値を繰り下げてＶｎ（ｉ）＝７、８とする。なお、表３において、「－」は、Ｖｎ（ｉ）が形成されないパッチ形成位置を示す。

第２実施形態によれば、パッチ形成位置の一部に対して、パッチ分散配置式を用いたパッチ配置を行わない例を示した。上記説明に示されるように、このようにパッチ配置を行わない領域がある場合でも、濃度ムラの影響を低減することができる。

パッチ分散配置を行わない位置には、別の目的のパッチを形成してもよいし、パッチを形成せずパッチの下地となる転写材を直接センサで検出してもよい。これにより、パッチ分散配置を行う場合におけるパッチ形成位置の自由度が上がり、画像形成装置の特性や他の制御に合わせて最適化できる。

以上説明したように、本発明によれば、用紙搬送方向の濃度ムラの影響を抑制しつつ、濃度ムラの周期を実質的に短くして、濃度ムラに関する特性情報の欠落を抑えた画像形成技術を提供することができる。また、濃度ムラの周期を実質的に短くすることで、パッチ数の増大やγ特性などの濃度ムラに関する情報の欠落も防がれ、階調数を確保できる階調制御用パッチパターンを形成することが可能となる。

なお、第１実施形態および第２実施形態では感光ドラムの１周期を例にして説明したが、本発明は、感光ドラムに起因する周期に限定されるものではない。たとえば、その原因にかかわらず、周期的に出現する濃度ムラに対して、本発明を適用することが可能である。

Claims

画像形成部で、所定方向に回転する像担持体に形成されたトナー画像を、転写部で被転写材に転写する画像形成装置であって、
前記像担持体上のトナー画像の情報を検出する検出手段を有し、
前記像担持体上の複数レベルの階調パターンを検出し、画像形成装置の階調特性を検出するとともに前記階調パターンの検出結果から前記階調特性を決定するために移動平均処理を実行して画像形成条件を変更する階調制御で前記像担持体上の位置を前記像担持体上に現れる周期的な濃度ムラの周期を複数に分割した領域に分割して前記階調パターンの配置を行い、
前記階調パターンは、前記像担持体の前記所定方向に沿って形成され、
前記階調パターンの配置では、前記所定方向に沿って形成される前記複数レベルの階調パターンに生じる周期的な濃度ムラが原因で前記階調特性に生じる誤差が抑制されるように、前記像担持体の前記所定方向に沿って形成される前記複数レベルの階調パターンに生じる周期的な濃度ムラに応じて、前記階調パターンの前記像担持体上の位置に関して分散されるように前記階調パターンが配置されることを特徴とする、
画像形成装置。
前記階調パターンを検出し、画像形成装置の階調特性を検出し画像形成条件を変更する階調制御で、検出した階調レベル間の各レベルの値を前後の検出値を線形補間することで算出し、前記移動平均処理では、前記周期の分割数をＳとして、（Ｓ＋１）の検出した階調レベルを含む階調レベル数と略同等の階調レベル領域を平均領域とした移動平均処理による検出した階調特性のスムージングを行うことを特徴とする、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記像担持体上の位置を前記像担持体上に現れる周期的な濃度ムラの周期を複数に分割した領域に分割して前記階調パターンの配置を行う場合に、前記階調パターンの配置が行われない領域を用意することを特徴とする、
請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記像担持体は感光体ドラムであり、
前記濃度ムラの前記周期は前記感光体ドラムの１周に対応することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記像担持体は前記画像が転写される中間転写体であり、
前記濃度ムラの前記周期は前記中間転写体の１周に対応することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記像担持体は感光体であり、
前記感光体の１周が複数の領域に分割され、分割された各領域内で濃度ムラが平均化されるように、前記複数レベルの階調パターンが前記感光体上に形成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。
前記像担持体の１周が複数の領域に分割され、当該分割された各領域に対して、前記複数レベルの階調パターンが形成される形成位置の列を生成し、かつ、前記形成位置の列を構成する形成位置のうち少なくとも１つの形成位置については前記階調パターンが配置されないように、前記画像形成部を制御して前記階調パターンを前記像担持体に形成させることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。