JP7423273B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、複合機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

近年、オンデマンド画像形成装置の市場が拡大している。例えば、オフセット印刷市場には、電子写真方式の画像形成装置が広がりつつある。また、ラージフォーマット、低イニシャルコスト、超高速等の理由で幅広い市場開拓に成功したインクジェット方式の画像形成装置がある。しかし市場拡大は容易なものではなく、その市場を担ってきた先行の画像形成装置の画像品質（以下、「画質」と呼ぶ。）を維持しなければならない。

画質には、階調性、粒状性、面内一様性、文字品位、色再現性（色安定性を含む）等がある。この中で最も重要なのは色再現性であるといわれている。人間は、経験に基づいた期待する色（特に人肌、空、金属等）についての記憶があり、この記憶の許容範囲を超えた色については違和感をおぼえることがある。このような記憶された色は「記憶色」と呼ばれる。記憶色は、写真等への出力時にその再現性が重要になる。この他にも、印刷されたビジネス文書とモニタとの色の差に違和感を覚えてしまうオフィスユーザ層、コンピュータグラフィックスを扱うグラフィックアーツユーザ層等は、オンデマンド画像形成装置に対する安定性を含んだ色再現性への要求度が高い。

電子写真方式の画像形成装置は、一般的に、形成する画像の階調特性が目標の階調特性に一致するように階調特性の補正を行っている。階調特性の補正には、各階調値に対して補正後の階調値が設定された階調補正デーブルが用いられる。
画像の階調特性は、画像形成装置の設置環境の変化や経時変化により変動する。そのために画像形成装置は、定期的に階調特性の調整（キャリブレーション）を行って、階調補正テーブルを最適化している。キャリブレーションは、用紙に階調調整用画像を形成することで行われる。用紙に形成された階調調整用画像はスキャナ等の読取装置で読み取られる。読み取られた階調調整画像から得られる階調特性と目標の階調特性との誤差に応じて、階調補正テーブルが更新される。

階調調整用画像は、例えば、用紙上に、印刷ジョブに応じた画像が形成される画像領域を除いた非画像領域に形成される（特許文献１）。これにより、ユーザが所望する画像とは別紙に階調調整用画像を形成する必要がなくなり、印刷ジョブを中断する必要がなく、ヤレ紙の発生が回避できる。

特開２０１４－１０７６４８号公報

階調特性のキャリブレーションを行う場合、階調調整用画像の読取結果が変動することがある。これは、読取装置の読み取り繰り返しバラツキや、用紙の表面性（表面の凹凸）等が原因である。階調調整用画像の読取結果が変動することで、正しい目標階調が決定できない可能性がある。そのために、階調特性の監視及び調整を行った結果が正しく得られなくなり、長期間に渡る継続した適切な色の出力ができない可能性がある。

連続して画像形成を行っている間のキャリブレーションは、用紙への画像の転写に用いられる転写体に階調調整用画像を形成し、この階調調整用画像の光学センサによる検出結果に基づいてリアルタイムで行われている。階調調整用画像は、濃度の異なる複数のパッチ画像を含んでおり、各パッチ画像の濃度に応じて階調補正テーブルが作成される。しかし、転写体には一度に複数のパッチ画像を形成することができず、また、高濃度側の画像の検出結果の精度が低下する。

本発明は、上記の問題に鑑み、階調特性の調整を高精度で行うことができる画像形成装置を提供することを主たる課題とする。

本発明の画像形成装置は、画像を形成する作像手段と、前記作像手段により形成された前記画像が転写される転写体と、前記転写体から用紙に画像を転写する転写手段と、前記転写体に形成された階調調整用の第１テスト画像を読み取る第１読取手段と、前記用紙に形成され、前記第１テスト画像とは異なる階調調整用の第２テスト画像を読み取る第２読取手段と、前記第１読取手段による前記第１テスト画像の読取結果に基づいて第１濃度領域の階調特性の調整を行い、前記第２読取手段による前記第２テスト画像の読取結果に基づいて前記第１濃度領域とは異なる第２濃度領域の階調特性の調整を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高精度な階調特性を調整することができる。

画像形成システムの構成図。 コントローラの説明図。 用紙に形成される画像の例示図。 中間転写ベルトに形成される画像の説明図。 光学センサの出力値と中間転写ベルト上の画像濃度との関係の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、中間転写ベルトに形成された画像による反射光の説明図。 階調値の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、用紙に形成された画像による反射光の説明図。 第１読取センサから得られる輝度値と用紙上の画像濃度との関係の説明図。 階調値の説明図。 階調調整処理を表すフローチャート。 階調値の説明図。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

（画像形成システム）
図１は、本実施形態の画像形成装置を含む画像形成システムの構成図である。画像形成システム１は、画像形成装置１０、読取装置５０、及び操作部１８０を備える。画像形成装置１０は、用紙への画像形成を行う。読取装置５０は、用紙に形成された階調調整用のテスト画像である階調調整用画像を読み取る。操作部１８０は、入力装置と出力装置とを有するユーザインタフェースである。入力装置は各種キーボタンやタッチパネルである。出力装置はディスプレイやスピーカである。本実施形態では、画像形成装置１０と読取装置５０とを別の装置として説明するが、これらは一体に構成されていてもよい。

画像形成装置１０は、４つの作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋ、中間転写ベルト１８２、二次転写ローラ１８３、定着器１８４、２つの給紙トレイ１８５、及び反転機構１８６を備えている。各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋは、中間転写ベルト１８２のベルト面に沿って配置される。中間転写ベルト１８２は、複数のローラにより巻き回されて所定方向（本実施形態では図中時計回り方向）に回転する転写体である。二次転写ローラ１８３及び定着器１８４は、給紙トレイ１８５から搬送される用紙の搬送経路上に配置される。給紙トレイ１８５には所定サイズの用紙が収容される。本実施形態では、給紙トレイ１８５が２つ設けられており、各給紙トレイ１８５に収容される用紙は、同じ種類であってもよいが異なる種類であってもよい。

各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋは同じ構成であり、形成する画像の色が異なるのみである。作像ユニット１８１Ｙは、イエロー（Ｙ）の色の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｍは、マゼンタ（Ｍ）の色の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｃは、シアン（Ｃ）の色の画像を形成する。作像ユニット１８１Ｋは、ブラック（Ｋ）の色の画像を形成する。ここでは、作像ユニット１８１Ｙの構成について説明し、他の作像ユニット１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋの構成の説明を省略する。

作像ユニット１８１Ｙは、露光器１８ａ、感光体１８ｂ、現像器１８ｃ、帯電器１８ｄ、及びクリーニング部１８ｅを備える。感光体１８ｂは、表面に感光層を有したドラム形状の像担持体である。感光体１８ｂは、ドラム軸を中心にして図中反時計回りに回転する。帯電器１８ｄは、回転する感光体１８ｂの感光層に電圧を印加して感光体１８ｂの表面を一様に帯電させる。露光器１８ａは、イエローの画像の各画素の階調値に応じたレーザビームを、帯電された感光体１８ｂの表面に照射する。レーザビームの照射により、感光体１８ｂの表面に静電潜像が形成される。なお、他の色の作像ユニットの露光器１８ａは、対応する色の画像の各画素の階調値に応じたレーザビームを照射する。これにより他の色の作像ユニットの感光体１８ｂは、対応する色の静電潜像が形成される。

現像器１８ｃは、イエローのトナー等の色材により感光体１８ｂに形成された静電潜像を現像する。静電潜像の現像により、感光体１８ｂにイエローの画像が形成される。他の色の作像ユニットの現像器１８ｃは、対応する色の色材により静電潜像を現像する。これにより他の色の作像ユニットの感光体１８ｂは、対応する色の画像が形成される。
各作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋのそれぞれの感光体１８ｂに形成された画像は、中間転写ベルト１８２に順次重畳するように転写される。各色の画像が転写された中間転写ベルト１８２上には、フルカラーの画像が形成される。転写後に感光体１８ｂに残留する色材は、クリーニング部１８ｅにより除去される。

用紙は、中間転写ベルト１８２に形成された画像が中間転写ベルト１８２の回転により二次転写ローラ１８３に搬送されるタイミングに応じて、給紙トレイ１８５から二次転写ローラ１８３まで搬送される。二次転写ローラ１８３は、中間転写ベルト１８２から用紙にフルカラーの画像を転写する転写部として機能する。画像が転写された用紙は、定着器１８４へ搬送される。定着器１８４は、画像が転写された用紙を加熱及び加圧することで、用紙に画像を定着させる。用紙の片面へ画像を形成する場合には、以上により画像形成処理が終了する。用紙の両面へ画像を形成する場合には、片面に画像が形成された用紙は、定着器１８４から反転機構１８６へ搬送されて表裏面を反転される。表裏面が反転した用紙は、再度、二次転写ローラ１８３へ搬送され、同様の手順で画像が形成される。

中間転写ベルト１８２の近傍には光学センサ１８７が設けられる。光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２に形成されたフルカラーの画像を検出可能な位置に配置される。本実施形態では、光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２の回転方向で作像ユニット１８１Ｋの下流側に設けられる。

光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２に形成された階調調整用画像を読み取る。階調調整用画像は、それぞれ濃度の異なる複数のパッチ画像により構成される。階調調整用画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に形成される。階調特性の調整時には中間転写ベルト１８２上に階調調整用画像が形成される。光学センサ１８７による階調調整用画像の読取結果から各パッチ画像の濃度値が検出される。濃度値と各パッチ画像の画像形成時の階調値とによりガンマ特性が検出される。検出されたガンマ特性に応じて階調補正テーブル（γＬＵＴ）が生成される。

画像形成装置１０は、印刷ジョブに応じて上記のような画像形成処理を行う。印刷ジョブには、形成する画像を表す画像データや、使用する用紙サイズ等の画像形成条件が含まれる。露光器１８ａは、画像データに応じたレーザビームを感光体１８ｂに照射することになる。
後述するように、画像形成装置１０は、印刷ジョブに応じて用紙上に形成される画像の画像領域に重複して、階調調整用画像を形成するか否かを判断する。画像領域に重複して階調調整用画像を形成する場合、画像データに階調調整用画像の画像データ（以下、「テスト画像データ」という。）が付加される。階調調整用画像が形成された用紙は、読取装置５０により読み取られる。階調調整用画像の読取結果に基づいて階調特性の監視及び調整が行われる。

読取装置５０は、第１搬送部５１、第２搬送部５２、第１読取センサ５３、第２読取センサ５４、及び測色部５５を備える。第１搬送部５１は、画像形成装置１０から供給された用紙を搬送する複数の搬送ローラ対５１１を備えている。第２搬送部５２は、読取後の用紙を搬送する複数の搬送ローラ対５２１を備えている。第１読取センサ５３と第２読取センサ５４とは、用紙が搬送される搬送経路を挟んだ位置に配置される。そのために読取装置５０は、第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４により、用紙の両面の画像を一度の搬送で読み取ることができる。

第１読取センサ５３は、第１搬送部５１に配置され、第１搬送部５１を通過する用紙の一方の面に形成された画像を読み取る。第１読取センサ５３は、読取結果としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号を出力する。第１読取センサ５３は、例えば光学式センサである。第１読取センサ５３は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ラインセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサ等のラインセンサが用いられる。第１読取センサ５３にラインセンサを用いることで、用紙の通紙方向に直交する方向について、用紙の全体を読み取ることができる。
第２読取センサ５４は、第２搬送部５２に配置され、第２搬送部５２を通過する用紙の他方の面に形成された画像を読み取る。第２読取センサ５４は、第１読取センサ５３と同様の構成であり、読取結果としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号を出力する。

測色部５５は、第２読取センサ５４よりも用紙の通紙方向の下流側に配置される。測色部５５は、第２搬送部５２を通過する用紙の他方の面の画像を読み取る。測色部５５は、用紙上に形成された階調調整用画像の色を分光的に測定して、測色データを取得する。測色データは、ＸＹＺ等の表色系で表される。

光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２に形成された画像を正反射光により検出するために、用紙に形成された画像を検出する第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４よりも、低濃度領域（ハイライト領域）で分解能が高精度になる。第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４は、用紙に形成された画像を検出するために、光学センサ１８７よりも高濃度領域で分解能が高精度になる。中間濃度領域の分解能は、用紙の余白上で１枚ごとに第１読取センサ５３又は及び第２読取センサ５４で検出する方が、光学センサ１８７を用いるよりも高精度になる。そのために本実施形態では、ハイライト領域における階調特性の調整は中間転写ベルト１８２上に形成された階調調整用画像により行われ、ハイライト領域以外の濃度領域における階調特性の調整は用紙上に形成された階調調整用画像を用いて行われる。

図２は、画像形成システム１の動作を制御するコントローラの説明図である。コントローラは、制御部７０、記憶部１２、通信部１５、画像生成部１６、画像処理部１７、画像形成部１８、階調調整用画像付加部３０、及び表裏調整用画像付加部４０を備える。制御部７０には、上記した操作部１８０及び読取装置５０も接続される。操作部１８０は、入力装置１３及び出力装置１４を含む。

制御部７０は、画像形成システム１を構成する各部の動作を制御する。制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、及びＲＯＭ（Read Only Memory）７３を備える。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３や記憶部１２に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成システム１の各部の動作を制御する。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１が処理を実行する際のワークエリアを提供し、各種のプログラムやデータ等を一時的に記憶する。

記憶部１２は、制御部７０（ＣＰＵ７１）により実行されるコンピュータプログラムや、処理に用いられるデータ等を記憶する。記憶部１２は、後述する階調特性の監視、調整、及び表裏調整に用いられる値を記憶する。記憶部１２には、ハードディスク等の大容量記憶装置を用いることができる。

通信部１５は、画像形成システム１の外部に設けられるコンピュータ等の外部装置との間の通信制御を行う通信インタフェースである。例えば、通信部１５は、外部装置からネットワークを介してページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）で記述されたデータ（以下、「ＰＤＬデータ」という）を受信する。ＰＤＬデータは、例えば画像形成を指示する印刷ジョブに含まれる。

画像生成部１６は、通信部１５を介して取得したＰＤＬデータに対してラスタライズ処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に、ビットマップ形式の画像データを生成する。画像データは、画素毎の階調値を含む。階調値は画像の濃淡を表すデータ値である。例えばデータ値が８ビットの場合、階調値は０～２５５階調の濃淡を表すことができる。

画像処理部１７は、画像生成部１６により生成された画像データに対して、階調補正処理、中間調処理等の画像処理を行う。画像処理部１７は、読取装置５０により生成されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の読取信号を色変換して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像データを生成することもできる。

階調補正処理は、画像データに含まれる各色の階調値を、用紙上に形成された画像の色を目標の色に一致するように補正された各色の階調値に変換する処理である。階調補正処理には、入力階調値に対応する出力階調値が定められた階調補正テーブルが用いられる。また、画像処理部１７は、後述するように、制御部７０により補正が有効に設定された場合に階調調整用画像による階調特性の調整処理を行い、補正が無効に設定された場合に階調調整用画像による階調特性の調整処理を行わずに、中間調処理を行う。中間調処理は、例えば誤差拡散処理、組織的ディザ法を用いたスクリーン処理等である。

画像形成部１８は、制御部７０の制御により、作像ユニット１８１Ｙ、１８１Ｍ、１８１Ｃ、１８１Ｋ、中間転写ベルト１８２、二次転写ローラ１８３、定着器１８４、給紙トレイ１８５、及び反転機構１８６の動作を制御する。画像形成部１８により、用紙への画像形成処理が行われる。画像形成部１８は、画像処理部１７により画像処理された画像データの各画素の階調値に基づいて、複数の色からなる画像を用紙に形成する。本実施形態では、画像形成部１８は、画像処理部１７により画像処理された画像データに、テスト画像データ及び表裏調整用画像の画像データ（以下、「表裏調整用画像データ」）が付加された画像データを用いて画像形成処理を行う。画像は用紙の中央寄せで形成されるものとする。

階調調整用画像付加部３０は、階調調整用画像が形成されるように、画像データにテスト画像データを付加する。表裏調整用画像付加部４０は、表裏調整用画像が形成されるように、画像データに表裏調整用画像データを付加する。

図３は、画像形成部１８により用紙に形成される画像の例示図である。図３は、用紙８０の一方の面に形成される画像を例示する。用紙８０には、中央に画像領域８１が設けられ、画像領域８１の周囲と用紙８０のエッジとの間に非画像領域８２が設けられる。画像領域８１には、画像処理部１７により画像処理された画像データに基づく画像（印刷ジョブで指示された画像）が形成される。用紙８０には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎の階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋ、表裏調整用画像８４１、８４２、及び断裁用マーク８３が形成される。色を区別しない場合、階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋを「階調調整用画像８５１」と記載する。断裁用マーク８３は、ユーザにより予め付与される。断裁用マーク８３は、Ｌ字形状のマークが２つ重なって構成され、画像領域８１の四隅近傍に形成される。４つの断裁用マーク８３により囲まれた部分（破線で囲まれた領域）が用紙８０の断裁位置を形成する。なお、画像領域８１を示す斜線は説明のために示したものであり、実際に用紙８０上に形成されるものではない。また用紙８０は、長手方向に通紙される。

階調調整用画像８５１は、用紙８０の一方の面に形成される。階調調整用画像８５１は、通常は、画像領域８１に重複しないように、その外側の非画像領域８２に形成されるが、制御部７０により重複して形成すると判断された場合には、画像領域８１に重複して形成される。本実施形態において画像領域８１に重複するとは、画像領域８１のみに重複して形成される場合のみならず、画像領域８１と非画像領域８２とに跨って形成される場合も含む。

階調調整用画像８５１は、用紙８０の周縁部のいずれに形成してもよいが、図３に示すように、用紙８０の通紙方向（用紙８０の長手方向）に直交する方向（用紙８０の短手方向）の用紙８０の両端部に形成されることが好ましい。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の階調調整用画像８５１が用紙８０の短手方向の一端部に形成され、残りの２色の階調調整用画像８５１が用紙８０の短手方向の他端部に形成される。本実施形態では、階調調整用画像８５１Ｃ及び階調調整用画像８５１Ｍが用紙８０の短手方向の一端部に形成され、階調調整用画像８５１Ｙ及び階調調整用画像８５１Ｋが用紙８０の短手方向の他端部に形成される。用紙８０の通紙方向の先端部に階調調整用画像８５１が形成されないため、定着処理時の用紙８０の巻き付きの発生を抑制することができる。

階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋは、それぞれ階調値を段階的に異ならせた複数の階調のパッチ画像により構成される。図３では、階調調整用画像８５１は、１０階調のパッチ画像により構成される。各パッチ画像は、例えば一辺が１０［ｍｍ］程度の正方形である。複数のパッチ画像は、用紙８０の通紙方向に一列に配列される。
階調値が２５５階調で表される場合、階調調整用画像８５１の一列に配列される複数のパッチ画像の階調値は、隣接するパッチ画像間の階調値の差が均等になるように、０～２５５のいずれかの値に設定される。また、両端のパッチ画像の階調値はそれぞれ０、２５５に設定される。なお、階調調整用画像８５１を構成するパッチ画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに限られるものではなく、Ｒ、Ｇ、ＢやプロセスＢｋ等で形成されてもよい。
なお、本実施形態では、Ａ３サイズの用紙を縦送り（主走査方向２９７ｍｍ×副走査方向４２０ｍｍ）したときの１枚に、４色すべての階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋが収まる範囲で階調調整用画像８５１のサイズが決定される。

用紙８０は、読取装置５０により読み取られる。読取装置５０による階調調整用画像８５１Ｙ、８５１Ｍ、８５１Ｃ、８５１Ｋ及び表裏調整用画像８４１、８４２の読取結果は、記憶部１２或いは制御部７０のＲＡＭ７２に記憶される。記憶された読取結果は制御部７０により解析される。

制御部７０は、画像形成部１８により形成された画像の階調特性の監視及び調整を行う。制御部７０は、画像処理部１７による補正処理の初期調整を行った後、画像形成部１８に、所定枚数ｎ枚（ｎは１以上の整数）の用紙８０に対して印刷ジョブに応じた画像と階調調整用画像８５１とを形成させる。制御部７０は、ｎ枚目の用紙８０に形成された階調調整用画像８５１を読取装置５０により読み取らせ、その読取結果に基づいて階調特性の調整値を算出する。

制御部７０は、ｎ＋１枚目以降の用紙８０に対して、画像形成部１８により画像を形成しつつ、算出した調整値に基づく階調補正テーブルによる階調補正の有効／無効を切り替えながら階調調整用画像８５１を形成する。制御部７０は、用紙８０の１枚毎に、階調特性の監視と調整とを交互に行う。印刷ジョブの画像データに関しては、制御部７０は、上記階調補正テーブルによる補正を常に有効として、画像処理部１７により階調補正を行う。

（光学センサ）
制御部７０は、中間転写ベルト１８２に形成される階調調整用画像の光学センサ１８７による読取結果により、階調調整を行うことも可能である。光学センサ１８７の動作について説明する。図４は、中間転写ベルト１８２に形成される画像の説明図である。中間転写ベルト１８２には、中間転写ベルト１８２の回転方向に所定間隔をあけて印刷ジョブに基づいた画像が形成される画像領域８４が設けられる。画像領域８４の間には、現像に用いられた色材の量（現像量）を測定するための画像９０が形成される。中間転写ベルト１８２の回転方向に直交する方向において画像形成領域８４を挟んで対向する位置には、階調調整用画像８５２が形成される。なお、階調調整用画像８５２は中間転写ベルト１８２の回転方向に直交する方向において画像領域８４と異なる位置にまとめて形成される構成としてもよい。光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２に形成された階調調整用画像８５２を読み取る。制御部７０は、光学センサ１８７による階調調整用画像８５２の読取結果（濃度値）に基づいて現像量（画像の濃度）を算出する。

階調調整用画像８５２は、パッチ画像が中間転写ベルト１８２の回転方向に直交する方向に並べて配置される。用紙８０に画像を転写する場合、中間転写ベルト１８２の回転方向と用紙８０の通紙方向とは同じになる。用紙８０に形成される階調調整用画像８５１は、パッチ画像が通紙方向に並べて配置される（図３参照）。そのために、中間転写ベルト１８２に形成される階調調整用画像８５２と、用紙８０に形成される階調調整用画像８５１とは、パッチ画像が並ぶ方向が異なる。具体的には、中間転写ベルト１８２に形成される階調調整用画像８５２と、用紙８０に形成される階調調整用画像８５１とは、パッチ画像の並ぶ方向が直交する。

光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２（階調調整用画像８５２）に向けて光を照射し、その正反射光を受光することで階調調整用画像８５２を読み取る。図５は、光学センサ１８７から出力される読取結果である出力値（濃度値）と、中間転写ベルト１８２上の画像の濃度との関係の説明図である。高濃度領域では、光学センサ１８７の出力値の変化が小さくなる。つまり中間転写ベルト１８２に形成された高濃度領域の画像を読み取る場合、光学センサ１８７の出力値による濃度の検出精度が低くなる。一方、中間転写ベルト１８２に形成された低濃度領域（ハイライト領域）の画像を読み取る場合、光学センサ１８７の出力値の変化が大きくなる。つまりハイライト領域の画像を読み取る場合、光学センサ１８７の出力値による濃度の検出精度が高くなる。

このような光学センサ１８７の高濃度領域とハイライト領域とによる感度の差には、以下のような理由により生じると考えられる。図６は、中間転写ベルト１８２に形成された画像による反射光の説明図である。図６（ａ）は、低濃度領域の画像の反射光を例示する。図６（ｂ）は、高濃度領域の画像の反射光を例示する。画像の濃度が低いほど、照射される光の正反射光が多くなり、乱反射光が少なくなる。逆に、画像の濃度が高いほど、照射される光の正反射光が少なくなり、乱反射光が多くなる。そのために、光学センサ１８７は、中間転写ベルト１８２に形成された画像を読み取る場合、低濃度領域では検出精度が高くなり、高濃度領域では検出精度が低くなる。

図７は、中間転写ベルト１８２上に形成される階調調整用画像８５２の階調値の説明図である。中間転写ベルト１８２上に形成する階調調整用画像８５２を構成する複数のパッチ画像は、このような階調値により形成される。光学センサ１８７の高濃度領域の検出精度が低いために、高濃度領域の階調特性の調整は光学センサ１８７の検知結果ではなく予測値を用いて行われる。

（読取装置）
読取装置５０の第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４は、用紙８０に形成された階調調整用画像８５１を読み取る。第１読取センサ及び第２読取センサ５４は、例えば解像度が６００ｄｐｉで４［ｍｍ］×４［ｍｍ］の範囲を１単位として画像を読み取る。

図８は、用紙に形成された画像による反射光の説明図である。図８（ａ）は、低濃度領域の画像の反射光を例示する。図８（ｂ）は、中濃度領域から高濃度領域の画像の反射光を例示する。

低濃度領域では、用紙搬送時の用紙のばたつきや用紙表面の凹凸の影響により、照射される光の乱反射光が多くなり、正反射光が少なくなる。そのために、第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４は、用紙に形成された画像を読み取る場合、低濃度領域では検出精度が低くなる。
中濃度領域から高濃度領域では、用紙は、トナー等の色材により覆われる面積が大きくなり、色材により表面の凹凸状態が改善される度合いが大きい。そのために第１読取センサ５３及び第２読取センサ５４は、用紙に形成された画像を読み取る場合、中濃度領域から高濃度領域では検出精度が高くなる。

図９は、第１読取センサ５３による読取結果から得られる輝度値と、用紙上の画像の濃度との関係の説明図である。図示の通り、用紙上の画像の読取結果から得られる輝度値は、高濃度領域であっても高精度に保たれており、階調調整に用いることが可能である。

（階調調整）
図１０は、本実施形態の階調調整時に用いられる階調値の説明図である。本実施形態では、低濃度領域の階調調整は、中間転写ベルト１８２に形成した階調調整用画像８５２を用いて行われ、中濃度領域から高濃度領域の階調調整は、用紙８０に形成した階調調整用画像８５１を用いて行われる。中間転写ベルト１８２上に形成される階調調整用画像８５２を構成する複数のパッチ画像の階調値は、１２０～３００である。用紙８０上に形成される階調調整用画像８５１を構成する複数のパッチ画像の階調値は、３６０～９００である。

図１１は、本実施形態の階調調整処理を表すフローチャートである。

制御部７０のＣＰＵ７１は、画像生成部１６により用紙に形成する画像の画像データを生成する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ７１は、階調調整用画像を用紙８０に形成するか否かを判断する（Ｓ１０２）。階調調整用画像を用紙に形成するか否かは、ユーザにより入力装置１３を用いて予め設定されている。設定内容はＲＡＭ７２に格納されており、ＣＰＵ７１はＲＡＭ７２を参照してこの判断を行う。

階調調整用画像を用紙８０に形成しない場合（Ｓ１０２：N）、ＣＰＵ７１は、画像形成部１８により中間転写ベルト１８２に階調調整用画像８５２を形成する（Ｓ１０３）。この階調調整用画像８５２は、用紙に転写されない。このとき、階調調整用画像８５２の各パッチ画像は、図７の階調値に基づいて形成される。ＣＰＵ７１は、光学センサ１８７による階調調整用画像８５２の読取結果を取得する（Ｓ１０４）。ＣＰＵ７１は、取得した読取結果に基づいて階調補正テーブルを作成する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ７１は、作成した階調補正テーブルにより既存の階調補正テーブルを更新する（Ｓ１０６）。

階調調整用画像を用紙８０に形成する場合（Ｓ１０２：Y）、ＣＰＵ７１は、画像形成部１８により中間転写ベルト１８２に階調調整用画像８５２を形成する。また、ＣＰＵ７１は、中間転写ベルト１８２から用紙８０に階調調整用画像８５１を転写することで用紙に階調調整用画像８５１を形成する（Ｓ１０７）。中間転写ベルト１８２には、階調調整用画像８５１、８５２が形成され、用紙には階調調整用画像８５１のみが転写される。このとき、階調調整用画像８５１、８５２は、図１０の階調値に基づいて形成される。そのために、中間転写ベルト１８２には、低濃度領域（１２０～３００）の階調調整用画像８５２が形成され、用紙８０には中濃度領域から高濃度領域（３６０～１０２３）の階調調整用画像８５１が形成される。

ＣＰＵ７１は、光学センサ１８７から中間転写ベルト１８２に形成された階調調整用画像８５２の読取結果を取得し、読取装置５０（例えば第１読取センサ５３）から用紙８０に形成された階調調整用画像８５１の読取結果を取得する（Ｓ１０８）。ＣＰＵ７１は、光学センサ１８７から取得した読取結果に基づいて低濃度領域の階調補正テーブルを作成し、読取装置５０から取得した読取結果に基づいて中低濃度領域から高濃度領域の階調補正テーブルを作成する（Ｓ１０９）。つまり、中間転写ベルト１８２に形成された階調調整用画像８５２の読取結果に基づいて低濃度領域の階調補正テーブルが作成される。用紙８０に形成された階調調整用画像８５１の読取結果に基づいて中濃度領域から高濃度領域の階調補正テーブルが作成される。ＣＰＵ７１は、作成したこれら２つの階調補正テーブルを結合して、既存の階調補正テーブルを更新する（Ｓ１０６）。

上記の通り、中間転写ベルト１８２に形成される階調調整用画像８５２は、低濃度領域で高精度に読み取られ、用紙８０に形成される階調調整用画像８５１は、中濃度領域から高濃度領域であっても読取精度への影響が少ない。そのために、これらの階調調整用画像８５１、８５２の読取結果から生成される階調補正テーブルは、広範囲の濃度領域において精度の高い階調特性の調整を実現することができる。これにより、用紙８０の表面性に関わらず安定した階調で連続した画像を出力することが可能となる。

上記の例では、中間転写ベルト１８２に形成される階調調整用画像８５２及び用紙８０に形成される階調調整用画像８５１は、図１０の階調値に基づいて形成されており、低濃度領域と、中濃度領域から高濃度領域と、で分けられている。これに対し、用紙８０に形成される階調調整用画像８５１は、すべての濃度領域のパッチ画像を含む構成であってもよい。

図１２は、この場合の階調値の説明図である。中間転写ベルト１８２上に形成される階調調整用画像８５２を構成する複数のパッチ画像の階調値は、低濃度領域の１２０～３００である。用紙８０上に形成される階調調整用画像８５１を構成する複数のパッチ画像の階調値は、すべての濃度領域の１２０～１０２３である。

中間転写ベルト１８２と用紙８０とで、同じ階調値（１２０、１８０、２４０、３００）のパッチ画像が形成される。階調調整時には、これらの読取結果が重み付けされる。重み付けは、例えば、中間転写ベルト１８２のパッチ画像の読取結果の重み付けを大きく（例えば７０％）し、用紙８０上のパッチ画像の読取結果の重み付けを小さく（例えば３０％）するように行われる。それぞれ重み付けした読取結果に基づいて、階調補正テーブルが作成される。

このような階調値により階調調整用画像を形成することで、低濃度領域において中間転写ベルト１８２に形成されたパッチ画像と用紙８０に形成されたパッチ画像とを用いて階調が調整される。そのために、用紙８０による低濃度領域の転写性（色材の飛び散りや転写効率）等の影響による読取精度の低下を防止することができ、より高精度の階調補正が実現できる。

Claims (8)

1. 画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段により形成された前記画像が転写される転写体と、
   前記転写体から用紙に画像を転写する転写手段と、
   前記転写体に形成された階調調整用の第１テスト画像を読み取る第１読取手段と、
   前記用紙に形成され、前記第１テスト画像とは異なる階調調整用の第２テスト画像を読み取る第２読取手段と、
   前記第１読取手段による前記第１テスト画像の読取結果に基づいて第１濃度領域の階調特性の調整を行い、前記第２読取手段による前記第２テスト画像の読取結果に基づいて前記第１濃度領域とは異なる第２濃度領域の階調特性の調整を行う制御手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記作像手段は、前記用紙の通紙方向に直交する方向に並ぶ複数の第１パッチ画像により前記第１テスト画像を形成し、前記用紙の通紙方向に並ぶ複数の第２パッチ画像により前記第２テスト画像を形成し、
   前記複数の第１パッチ画像は前記第１濃度領域のそれぞれ異なる階調値で形成され、
   前記複数の第２パッチ画像は前記第２濃度領域のそれぞれ異なる階調値で形成されることを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１濃度領域は前記第２濃度領域よりも低濃度の領域であることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記第１濃度領域は所定の濃度よりも低濃度の領域であり、前記第２濃度領域はすべての濃度領域であることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の読取結果とに重み付けを行い、重み付けを行った前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の読取結果とに基づいて階調特性の調整を行うことを特徴とする、
   請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の前記第１濃度領域の読取結果とに重み付けを行うことを特徴とする、
   請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第１テスト画像の読取結果の重み付けを前記第２テスト画像の読取結果の重み付けよりも大きくすることを特徴とする、
   請求項５又は６記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記第１テスト画像の読取結果と前記第２テスト画像の読取結果とに基づいてガンマ特性を検出し、検出したガンマ特性に応じて階調補正テーブルを生成することを特徴とする、
   請求項１～７のいずれか１項記載の画像形成装置。

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