JP7500239B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置により形成される画像の濃度ムラを補正する補正処理に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、気温及び湿度等の使用環境の変動や、部材の経時変化又は耐久性による性能劣化等に起因して、出力画像の色味に変動が生じうる。また、感光ドラムの感度ムラ、感光ドラムに照射されるレーザ光量の端部落ち、使用される光学系のレンズ収差、転写プロセスにおける転写ムラ等に起因して、出力画像に濃度ムラ又は色ムラが生じうる。一般に、副走査方向よりも主走査方向に表れる濃度ムラ又は色ムラの方が、出力画像に与える影響が大きくなりうる。

上述のように出力画像に生じる主走査方向の濃度ムラを補正するためには、補正対象の濃度ムラを精度よく測定する必要がある。特許文献１には、複数の濃度パターンを感光体周囲長等に基づく所定の間隔で形成し、各濃度パターンに対して補正値を求めることによって、副走査方向の濃度ムラの影響を低減しつつ、主走査方向の濃度ムラを補正する技術が開示されている。

特開２００６－３４３６７９号公報

上述の従来技術では、濃度パターンの検知結果から補正値を演算し、演算された補正値を用いて、出力画像に生じる主走査方向の濃度ムラを補正している。しかし、補正値が適切な値でなければ高精度に濃度ムラを抑制することはできない。

そこで、本発明は、濃度ムラを高精度に抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像形成装置は、回転する感光体と、前記感光体を帯電させる帯電器と、帯電した前記感光体を露光することで前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、前記感光体の前記静電潜像を現像する現像部とを有する画像形成手段と、前記感光体の回転方向に直交する所定方向において複数の位置に対応する複数の変換条件に基づいて画像信号を変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記画像信号に基づいて、前記画像形成手段によって画像を形成させる制御手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された複数のパターン画像を読み取る読取手段と、前記読取手段による前記複数のパターン画像の読取結果に基づいて、前記複数の変換条件を生成する生成手段と、を備え、前記パターン画像は、第１の画像信号に対応する第１パターン画像と、前記第１の画像信号と異なる第２の画像信号に対応する第２パターン画像と、前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号の両方と異なる第３の画像信号に対応する第３パターン画像と、を含み、前記生成手段は、前記所定方向の前記複数の位置毎に前記複数のパターン画像の濃度に関するデータを、前記読取手段による前記複数のパターン画像の読取結果に基づいて取得し、前記第１の画像信号に対応する第１の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、前記第２の画像信号に対応する第２の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、前記第３の画像信号に対応する第３の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第１パターン画像の目標濃度に関するデータとから第１差分を求め、該第１差分と前記第１の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１の画像信号の補正量を決定し、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第２パターン画像の目標濃度に関するデータとから第２差分を求め、該第２差分と前記第２の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２の画像信号の補正量を決定し、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第３パターン画像の目標濃度に関するデータとから第３差分を求め、該第３差分と前記第３の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３の画像信号の補正量を決定し、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１の画像信号の補正量と、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２の画像信号の補正量と、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３の画像信号の補正量とに基づいて、前記複数の変換条件を生成することを特徴とする。

本発明によれば、濃度ムラを高精度に抑制できる。

画像形成装置の概略的な構成例を示すブロック図 測定用チャートの例を示す図 入力画像信号と出力濃度との関係を示す階調特性の例を示す図 測定用チャートを用いた測定により得られる濃度分布の例を示す図 濃度測定結果に基づいて得られる階調特性の例を示す図 変換係数Ｎの取得例を示す図 濃度ムラ補正のための処理手順を示すフローチャート 実施例２に係る変換係数テーブルの例を示す図 実施例２に係る濃度ムラ補正のための処理手順を示すフローチャート

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［実施例１］
＜画像形成装置＞
図１は、実施例１に係る画像形成装置１０の概略的なハードウェア構成例を示すブロック図である。画像形成装置１０は、記録紙等の記録材に画像形成を行う画像形成機能（プリント機能）を有しており、コピージョブ、スキャンジョブ及びプリントジョブ等の種々のジョブを実行する機能を有する複合機（ＭＦＰ）として構成されている。コピージョブは、原稿の画像を光学的に読み取り、その複製画像を記録紙（シート）に印刷するジョブである。スキャンジョブは、原稿の画像を光学的に読み取って得られた画像データをファイルとして保存又は外部装置へ送信するジョブである。プリントジョブは、ＰＣ等の外部装置から受信した画像データ（印刷データ）に基づいてシートに画像を印刷するジョブである。画像形成装置１０は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機又はファクシミリ装置として構成されてもよい。なお、以下では、画像形成装置１０内の搬送路において画像形成用のシートが移動する方向（即ち、シートの搬送方向）を副走査方向、シートの搬送方向に直交する方向を主走査方向とする。

図１に示すように、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、不揮発メモリ１４、ハードディスク装置１５、表示部１６、操作部１７、濃度センサ部１８、ネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）部１９、スキャナ部２０、画像処理部２１、プリンタ部２２、及びファクシミリ通信部２３を備える。プリンタ部２２は、画像データに基づいてシートに画像を形成する画像形成手段の一例である。

ＣＰＵ１１は、ＯＳ（オペレーティングシステム）プログラムをベースとして、ＯＳ上でミドルウェアやアプリケーションプログラム等の各種プログラムを実行することで、画像形成装置１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ１２は、制御プログラム等の各種プログラムを格納している。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムを実行することにより、画像形成装置１０の各種機能を実現する。ＣＰＵ１１は、プリンタ部２２による出力画像に生じる濃度ムラを補正するための補正値を求め、求めた補正値に基づいて、画像形成用の画像信号値を補正するためのＬＵＴ（ルックアップテーブル）を生成する。画像処理部２１が前述のＬＵＴに基づいて画像信号値を変換し、プリンタ部２２が変換された画像信号値に基づいて画像を形成することで、画像形成装置１０によりシートに形成される画像の濃度が目標濃度に制御される。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１がプログラムを実行する際に各種データを一時的に格納するためのワークメモリ、又はＣＰＵ１１が画像データを格納するための画像メモリとして使用される。

不揮発メモリ１４は、画像形成装置１０の電源がオフにされても記憶内容を保持し続けられる、書き換え可能なメモリ（フラッシュメモリ）である。不揮発メモリ１４には、装置固有の情報及び各種の設定情報等が格納される。ハードディスク装置１５は、不揮発メモリ１４よりも大きい容量を有する不揮発性記憶装置である。ハードディスク装置１５には、ＯＳプログラム及びアプリケーションプログラム等の各種プログラム、並びに、画像データ、及びジョブに関連する履歴情報を含むデータ等の各種データが保存される。

表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、操作画面等の各種画面を表示する機能を有する。操作部１７は、ジョブの投入や設定の変更等のための各種操作をユーザから受け付ける機能を有する。操作部１７は、例えば、タッチパネル、テンキー、文字入力キー、スタートキー等を含んでもよい。

ネットワークＩ／Ｆ部１９は、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ等のネットワークを介して接続されている、ＰＣ等の外部装置との通信を行う。ファクシミリ通信部２３は、外部装置との間でファクシミリ送信又は受信を行う。画像処理部２１は、画像データを主走査方向の位置ごとのＬＵＴ（ルックアップテーブル）に基づいて変換し、変換された画像データをプリンタ部２２へ出力する。また、画像処理部２１は、例えば、画像の拡大、縮小、又は回転等の画像処理、画像データ（印刷データ）をビットマップ形式の画像データに変換するラスタライズ処理、画像データの圧縮又は伸長処理といった、各種の画像処理を行う。

スキャナ部２０は、原稿の画像を光学的に読み取って画像データを生成する機能を有する。スキャナ部２０は、例えば、原稿に光を照射する光源、原稿からの反射光を受光して、原稿の画像を幅方向（主走査方向）にライン（主走査ライン）単位で読み取るラインイメージセンサ、画像の読取位置をライン単位で移動させるための移動機構を含みうる。スキャナ部２０は、更に、原稿からの反射光をラインイメージセンサに導いて結像させるための、レンズやミラー等から成る光学系、及びラインイメージセンサから出力されるアナログ画像信号をデジタル画像データに変換する変換部を含みうる。

プリンタ部２２は、入力された画像データに基づいて画像をシートに印刷（形成）する機能を有する。プリンタ部２２は、電子写真方式で画像形成を行うレーザプリンタとして構成される。プリンタ部２２は、シートの搬送機構、感光体である感光ドラム、帯電器、レーザユニット、現像器、転写装置、クリーニング装置、定着装置等を含む。レーザユニット（露光部）は、感光ドラムに静電潜像を形成するために、画像データに基づき感光ドラムを露光する。現像器（現像部）は、現像剤を担持して回転する現像スリーブと、当該現像器内の現像剤を撹拌しながら搬送する搬送スクリューとを含み、感光ドラムに形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する。プリンタ部２２は、主走査方向に沿った１ライン分の画像の形成位置を副走査方向に移動させながら、１ラインずつ画像形成を繰り返すことで、シート上に２次元の画像を形成する。

濃度センサ部１８は、シート上に形成された画像（トナー像）の濃度の測定に使用されるセンサである。本実施例では、プリンタ部２２によって出力（印刷）された測定用チャート（図２の測定用チャート３０）についての濃度分布の測定に使用される。濃度センサ部１８は、例えば、赤、緑及び青のＬＥＤ光源と、当該ＬＥＤ光源から出射された光の反射光を受光するＰＤ（フォトダイオード）とで構成される。ＣＰＵ１１は濃度変換テーブルを参照してＰＤから出力される電圧を濃度値に変換することにより、画像の濃度の測定が可能である。なお、濃度センサ部１８ではなくスキャナ部２０を用いて、シート上に形成された画像の濃度の測定が行われてもよい。

＜出力画像の濃度ムラの補正＞
図２は、画像形成装置１０において使用される測定用チャートの例を示す図である。測定用チャート３０は、濃度ムラの検出用のチャート画像である。当該チャート画像は、主走査方向の画像形成領域にわたって形成され、かつ、主走査方向と直交する副走査方向に並列に配置された複数の帯画像であって、それぞれ異なる階調レベルに対応する複数の帯画像を含むように構成されている。測定用チャート３０の詳細については後述する。

画像形成装置１０は、図２に示されるような測定用チャート３０をプリンタ部２２によりシートに印刷し、当該測定用チャートについての濃度分布を濃度センサ部１８により測定する。画像形成装置１０は、測定した濃度分布に基づいて、シートに形成された測定用チャート３０に生じた主走査方向の濃度ムラを検出し、プリンタ部２２による画像形成において生じる濃度ムラを補正するための複数の変換条件を生成する。複数の変換条件は、感光ドラムの回転方向に直交する主走査方向（所定方向）において複数の位置に対応した変換条件に相当する。更に、画像形成装置１０は、生成した複数の変換条件に基づいて、入力画像データ（入力画像信号値）を補正する。

本実施例では、画像形成装置１０は、測定用チャート３０についての濃度分布の測定結果に基づいて、主走査方向の各領域についての、主走査方向の濃度ムラの補正（濃度ムラ補正）のために補正すべき濃度差ΔＤを求める。この濃度差ΔＤは、帯画像の目標濃度（目標値）に対する、主走査方向の各領域（各代表位置）の濃度値の差分である。即ち、濃度差ΔＤは、出力画像に生じた濃度ムラを表している。なお、目標濃度は、帯画像の主走査方向の各領域から求めた濃度の平均値として決定される。なお、目標濃度は平均濃度に限定されず、例えば、主走査方向における任意の位置の濃度を目標濃度としてもよい。画像形成装置１０は更に、変換係数Ｎを用いて、濃度差ΔＤを、入力画像データ（入力画像信号値）を補正するための補正量に変換する。変換係数Ｎは、入力画像データの信号値をある量だけ変化させた場合に、出力画像の濃度がどの程度変化するか（即ち、入力画像データの信号値の変化量に対する出力画像の濃度値の変化量）を示す補正データである。この変換係数Ｎに依存して、出力画像に生じる濃度ムラの補正精度が変化する。なお、補正データは係数（変換係数Ｎ）に限定されない。補正データは濃度差ΔＤと補正量との対応関係を示すテーブルとしてもよい。補正データとしてテーブルが用いられる場合、入力画像信号値の補正量はテーブルに基づいて濃度差ΔＤから求められる。

図３は、入力画像信号と出力画像の濃度（出力濃度）との関係を示す階調特性の例を示す図であり、主走査方向における異なる２つの位置（位置Ａ及び位置Ｂ）における階調特性を示している。図３に示されるように、プリンタ部２２による画像形成では、主走査方向の位置ごとに異なる階調特性で画像が形成されうる。本例では、位置Ａにおける階調特性は、位置Ｂにおける階調特性よりも全体的に傾きが大きくなっている。これは、位置Ａ及び位置Ｂについて、同じ入力画像信号値（例えば、５１２）を同じ補正量で補正した場合、位置Ｂにおける出力濃度の変化量よりも位置Ａにおける出力濃度の変化量の方が大きくなることを示している。ここで、画像形成装置１０は、入力画像信号の補正量を、次式のように求める。
補正量＝濃度差ΔＤ×変換係数Ｎ （１）
本実施例では、主走査方向の各位置における階調レベルごとの濃度差ΔＤに、階調レベルごとの変換係数Ｎを乗算することで、入力画像信号の補正量が決定される。

上記の式（１）によれば、予め設定された変換係数Ｎが大きすぎた場合、入力画像信号の補正量が大きくなりすぎる結果が得られ、これは濃度ムラの過補正につながる。一方、予め設定された変換係数Ｎが小さすぎた場合、入力画像信号の補正量が小さすぎる結果が得られ、これは濃度ムラの補正不足につながる。したがって、出力画像に生じる主走査方向の濃度ムラの補正精度を高めるためには、図３に示されるような、プリンタ部２２の階調特性に応じて変換係数Ｎを適切な値に設定することで、入力画像信号に対する適切な補正量を求める必要がある。

また、図３に示されるように、位置Ａ及び位置Ｂのそれぞれについて、階調特性の傾きが濃度域ごとに異なっている。これは、主走査方向における同じ位置について、同じ補正量で入力画像信号を補正したとしても、濃度域ごとに出力濃度の変化量が異なる結果が得られることを示している。このため、入力画像信号の補正量を決定するための変換係数Ｎを、濃度域ごとに適切に設定する必要がある。

図４は、測定用チャート３０を用いた測定により得られる濃度分布の例を示す図である。同図では、横軸は主走査方向の位置、縦軸は測定された出力画像の濃度（出力濃度）を示し、異なる４つの入力画像信号値に対応する４つの階調レベル（階調レベル１～４）についての濃度分布の測定結果を示している。

図４（Ａ）は、補正前の濃度分布を示しており、階調レベルごとに濃度分布に主走査方向の濃度ムラが生じている。また、図４（Ｂ）は、適切に設定された変換係数Ｎを用いて濃度ムラ補正を行った場合の、補正後の濃度分布の測定結果の例を示している。この例では、階調レベルごとに適切な変換係数Ｎが設定されている。その結果、いずれの階調レベルについても、出力画像における主走査方向の濃度ムラが抑えられている。

一方、図４（Ｃ）は、適切な値よりも大きな値に設定された変換係数Ｎを用いて濃度ムラ補正を行った場合の、補正後の濃度分布の測定結果の例を示している。ここで、変換係数Ｎが大きく設定される場合とは、プリンタ部２２の階調特性（図３）における傾きが小さいために、入力画像信号の補正量を大きくする必要がある場合に対応する。即ち、これは、出力濃度を所望の濃度に補正するためには、入力画像信号の補正量を大きくする必要があることを示す。しかし、例えば、変換係数Ｎの設定時（補正量の決定時）と比べて、実際に濃度ムラ補正を実行する際にプリンタ部２２の階調特性が変化していた場合、適切な変換係数Ｎの値も変化している。その結果、適切な変換係数Ｎを用いて入力画像信号の補正量を求めることができず、図４（Ｃ）に示すように、濃度ムラを十分に補正できないことになりうる。

濃度ムラ補正で用いられる変換係数Ｎは、入力画像信号と出力画像の濃度（出力濃度）との関係（即ち、プリンタ部２２の階調特性）に基づいて設定される。この階調特性は、例えば、プリンタ部２２のエンジン状態が変化した場合に変化するだけでなく、同じエンジン状態であっても、濃度測定用の測定用チャート３０が印刷されるシート（用紙）の種類によっても変化する。これは、シートの表面性及び坪量等の特性値に応じて、当該シートに載せられたトナーの状態が変化し、それにより濃度測定値が変化するためである。

したがって、濃度ムラ補正の精度を高めるためには、濃度ムラ補正を実行する際に、プリンタ部２２の実際の階調特性に対応した適切な変換係数Ｎを使用する必要がある。本実施例では、濃度ムラ補正を実行する際の、プリンタ部２２の階調特性に応じて変換係数Ｎを適切に設定する例について以下で説明する。

＜変換係数Ｎの設定＞
図２を再び参照して、画像形成装置１０において用いられる測定用チャート３０についてより詳しく説明する。測定用チャート３０は、主走査方向に帯状に延びた複数の画像（帯画像）を含むテスト画像を有する。この複数の帯画像は、副走査方向に一定の幅を有し、かつ、主走査方向と直交する副走査方向に並列に隣接して配置される。また、各帯画像は、それぞれ均一の画像信号値に基づいて主走査方向の画像形成領域にわたって形成される、単色の帯画像である。このため、各帯画像は、濃度ムラが生じなければ濃度が均一の画像として形成される。各帯画像の副走査方向の幅は、濃度測定が可能な範囲で設定されうる。このように、測定用チャート３０は、主走査方向の画像形成領域にわたって形成され、かつ、主走査方向と直交する副走査方向に並列に配置された複数の帯画像であって、それぞれ異なる階調レベルに対応する複数の帯画像を含む。異なる階調レベルに対応する複数の帯画像は、異なる濃度の複数のパターン画像に対応する。

図２に示す測定用チャート３０には、それぞれ異なる色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の帯画像から成る帯画像群が、副走査方向に複数配置されている。それぞれの帯画像群は、それぞれ異なる階調レベルに対応する。本例の測定用チャート３０には、階調レベル１～４の４つの階調レベルにそれぞれ対応する４つの帯画像群が含まれている。

画像形成装置１０では、測定用チャート３０をプリンタ部２２によりシートに印刷し、当該シートに印刷された測定用チャート３０について濃度センサ部１８により濃度測定が行われる。その結果、図４（Ａ）に示されるような、階調レベルごとの帯画像についての主走査方向の濃度分布（各主走査方向位置における出力濃度値の分布）を示す濃度プロファイルが、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のそれぞれについて得られる。なお、図４（Ａ）では、一例としてＣ（シアン）についての濃度プロファイルが示されている。上述のように、各帯画像は、濃度ムラが生じなければ均一の濃度の画像として形成される。その場合、濃度プロファイルが示す濃度分布は、階調レベルごとに主走査方向において一定となる。しかし、主走査方向の濃度ムラが出力画像に生じることで、図４（Ａ）に示されるように、濃度プロファイルが示す濃度分布には主走査方向において変動が生じる。

本実施例では、濃度プロファイルの測定結果から、上述の変換係数Ｎを用いて、このような濃度ムラの低減のための、入力画像信号の補正量が求められる。濃度ムラの補正精度を高めるためには、上述のように、変換係数Ｎを適切に設定することが必要である。以下では、変換係数Ｎの設定について説明する。

図５（Ａ）は、測定用チャート３０についての濃度測定の結果に基づいて得られる、入力画像信号と出力濃度との関係を示す階調特性の例を示す図である。この階調特性には、階調レベルごとに（階調レベル１～４のそれぞれについて）、主走査方向の各位置（各領域）の濃度値を平均化して得られた平均値が使用されている。本例では一例として、階調レベルごとに、このような主走査方向の濃度の平均値を用いてプリンタ部２２の階調特性が求められる。なお、図５（Ｂ）に示されるように、主走査方向の異なる位置（領域）ごとに階調特性が求められてもよい。その場合、主走査方向の異なる位置ごとの階調特性を用いて、後述する変換係数Ｎの設定が主走査方向の異なる位置ごとに行われる。

本実施例では、図５（Ａ）に示される、入力画像信号と出力濃度との関係（階調特性）に基づいて、以下のようにして上述の変換係数Ｎを求める。

まず、異なる入力画像信号値に対応する階調レベルごとに、入力画像信号の変化量に対する出力濃度の変化量（即ち、階調特性における傾き）を求める。ここで、階調レベル１の入力画像信号値をｘ１、出力濃度値をｙ１とし、階調レベル１についての出力濃度の測定結果を示す濃度データを（ｘ１，ｙ１）と表す。同様に、階調レベル２についての濃度データを（ｘ２，ｙ２）、階調レベル３についての濃度データを（ｘ３，ｙ３）、階調レベル４についての濃度データを（ｘ４，ｙ４）と表す。更に、シート自体の濃度についての濃度データを（ｘ０，ｙ０）と表す。この出力濃度ｙ０は、実際にシートにおける画像が形成されていない部分の測定結果であってもよいし、予め用紙情報として登録されてもよい。

次に、階調レベル１～４にそれぞれ対応する変換係数Ｎ１～Ｎ４を求めるために、図５（Ａ）に示される階調特性における階調レベル１～４付近のそれぞれの傾きａ１～ａ４を求める。傾きａ１は、例えば、階調レベル１についての濃度データを含む３点の濃度データ（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）及び（ｘ２，ｙ２）に対して最小二乗法を適用することで求めることが可能である。同様に、階調レベル２付近の傾きａ２は、濃度データ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）及び（ｘ３，ｙ３）を用いて求められる。階調レベル３付近の傾きａ３は、濃度データ（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）及び（ｘ３，ｙ４）を用いて求められる。階調レベル４付近の傾きａ４は、濃度データ（ｘ３，ｙ３）及び（ｘ３，ｙ４）を用いて求められる。図５（Ｃ）には、このようにして求められる、階調レベル３についての傾きａ３が、一例として示されている。

最後に、変換係数Ｎ１～Ｎ４は、階調特性における、各階調レベルに対応する傾きａ１～ａ４の逆数として求められる。図６は、このようにして求められる変換係数Ｎ（Ｎ１～Ｎ４）の例を示している。階調特性の傾きａ１～ａ４は、対応する階調レベルごとの、入力画像信号の変化量に対する出力濃度の変化量を示す。入力画像信号の補正量は、式（１）に従って、濃度ムラの補正のために補正すべき濃度差ΔＤを、変換係数Ｎ１～Ｎ４を用いて変換することで求められる。このため、変換係数Ｎ１～Ｎ４は、それぞれの階調レベルにおいて、入力画像信号の変化量に対する出力濃度の変化量が小さいほど、濃度差ΔＤに対する補正量が大きくなるように調整することになる。また、変換係数Ｎ１～Ｎ４は、それぞれの階調レベルにおいて、入力画像信号の変化量に対する出力濃度の変化量が大きいほど、濃度差ΔＤに対する補正量が小さくなるように調整することになる。

なお、図５（Ｂ）に示されるように、主走査方向の位置（領域）ごとに階調特性を求める場合には、階調レベルごとに、主走査方向の濃度の平均値は用いずに、各主走査方向位置における濃度測定値が用いられる。また、変換係数Ｎ１～Ｎ４は、階調レベルごとのみならず、主走査方向位置ごとに求められる。

＜処理手順＞
図７は、画像形成装置１０においてＣＰＵ１１によって実行される、主走査方向の濃度ムラ補正のための処理手順を示すフローチャートである。図７の各ステップの処理は、ＲＯＭ１２等の記憶装置に格納されているプログラムをＣＰＵ１１が読み出して実行することによって画像形成装置１０において実現されうる。

まず、Ｓ１０１で、ＣＰＵ１１は、操作部１７を介して、濃度ムラに関する補正処理の実行指示がユーザによって行われると、測定用チャート３０を印刷するよう、プリンタ部２２を制御する。図２に示すように、測定用チャート３０には、それぞれ異なる濃度の第１帯画像（第１パターン画像）及び第２帯画像（第２パターン画像）を含む、複数の帯画像が含まれる。

次にＳ１０２で、ＣＰＵ１１は、測定用チャート３０が印刷されたシートの搬送中に、搬送路の途中に設けられた濃度センサ部１８を用いて、測定用チャート３０の濃度測定を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、Ｓ１０１においてプリンタ部２２によってシートに形成された測定用チャート３０の濃度（測定用チャート３０上の各帯画像の濃度）を測定する。ＣＰＵ１１は、その測定結果として、階調レベルごとの主走査方向の濃度分布を示す濃度プロファイルを取得する。このようにして、ＣＰＵ１１は、第１帯画像（第１パターン画像）及び第２帯画像（第２パターン画像）を含む複数の帯画像（複数のパターン画像）をプリンタ部２２によって形成させ、濃度センサ部１８による複数の帯画像の読取結果（第１帯画像の読取結果及び第２帯画像の読取結果）を取得する。

なお、測定用チャート３０の濃度の測定は、濃度センサ部１８に代えてスキャナ部２０を用いて行われてもよい。その場合、ユーザは、プリンタ部２２によって測定用チャート３０が印刷されて排出された記録紙を、スキャナ部２０にセットする。更に、ＣＰＵ１１は、スキャナ部２０にセットされた記録紙に印刷されている測定用チャート３０をラインイメージセンサにより読み取らせ、当該ラインイメージセンサの出力に基づいて各パッチの濃度を測定する。その際、ラインイメージセンサから出力されるＲＧＢ形式の信号値を濃度値へ変換する処理が必要となりうる。濃度センサ部１８もスキャナ部２０も、測定用チャート３０を読み取る読取手段として機能する。

次にＳ１０３で、ＣＰＵ１１は、取得した濃度プロファイルに基づいて、階調レベルごとの濃度平均値を取得する。具体的には、ＣＰＵ１１は、濃度プロファイルに含まれる各主走査方向位置における濃度測定値を、階調レベルごとに主走査方向に平均化することで、階調レベルごとの濃度平均値を取得する。

更にＳ１０４で、ＣＰＵ１１は、測定用チャート３０についての測定結果に基づいて、階調レベルごとに、主走査方向の各位置において主走査方向の濃度ムラ補正のために補正すべき濃度差ΔＤを取得する。具体的には、ＣＰＵ１１は、階調レベルごとに、濃度プロファイルに含まれる各主走査方向位置における濃度測定値と、Ｓ１０３で得られた濃度平均値との差分を、濃度差ΔＤとして取得する。即ち、ＣＰＵ１１は、階調レベルごとに、各主走査方向位置における濃度測定値の、濃度平均値に対する濃度差ΔＤを取得する。

次にＳ１０５で、ＣＰＵ１１は、上述の方法により、測定用チャート３０についての測定結果から得られる、プリンタ部２２の階調特性に基づいて、階調レベルごとの変換係数Ｎ（例えば、階調レベル１～４に対応する変換係数Ｎ１～Ｎ４）を決定する。このように、本実施例では、測定用チャート３０をシートに形成して濃度の測定が行われた際の測定結果から得られる、プリンタ部２２の階調特性に基づいて、Ｓ１０６～Ｓ１０７における複数の変換条件の生成に用いられる階調レベルごとの変換係数Ｎが決定される。図５を用いて説明した例では、プリンタ部２２の階調特性における階調レベルごとの、入力画像信号の変化量に対する出力画像の濃度の変化量を示す傾きａ１～ａ４に基づいて、階調レベルごとの変換係数Ｎの決定が行われている。このようにして、測定用チャート３０に含まれる複数の帯画像（パターン画像）の読取結果に基づいて、変換係数Ｎ（補正データ）が生成される。

更にＳ１０６で、ＣＰＵ１１は、各主走査方向位置における、階調レベルごとの入力画像信号の補正量を決定する。具体的には、ＣＰＵ１１は、式（１）に従って、各主走査方向位置における階調レベルごとの濃度差ΔＤを、階調レベルごとの変換係数Ｎを用いて、入力画像信号の補正量に変換する。これにより、Ｓ１０７において複数の変換条件が生成される。

最後にＳ１０７で、ＣＰＵ１１は、主走査方向位置ごとの、各階調レベルに対応する入力画像信号値と補正後の画像信号値（出力画像信号値）とを対応付けたＬＵＴ（ルックアップテーブル）を生成し、ＬＵＴを更新する。このＬＵＴは、プリンタ部２２による画像形成において生じる濃度ムラを補正するための、入力画像データ（入力画像信号）を変換するための変換条件に相当する。主走査方向の位置ごとのＬＵＴは、ＲＡＭ１３又は不揮発メモリ１４等の記憶装置に格納された状態で保持されており、図７に示す手順による処理が行われるごとにＳ１０７において更新される。その後、ＣＰＵ１１は、図７に示す手順による処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、画像形成装置１０は、測定用チャート３０の濃度を測定し、その測定結果に基づいて、階調レベルごとに、主走査方向の各位置において主走査方向の濃度ムラ補正のために補正すべき濃度差ΔＤを取得する。画像形成装置１０は、主走査方向の各位置における階調レベルごとの濃度差ΔＤを、階調レベルごとの変換係数Ｎを用いて、入力画像信号の補正量に変換することで、複数の変換条件を生成する。更に、画像形成装置１０は、生成された複数の変換条件に基づいて、入力画像データを補正する。また、階調レベルごとの変換係数Ｎは、測定用チャート３０についての測定結果から得られるプリンタ部２２の階調特性に基づいて決定される。

本実施例によれば、測定用チャート３０をシートに形成して濃度の測定が行われた際の測定結果から得られる、プリンタ部２２の階調特性に基づいて、複数の変換条件の生成に用いられる階調レベルごとの変換係数Ｎが決定される。更に、決定された変換係数Ｎを用いて濃度ムラ補正が行われる。このように、濃度ムラ補正のタイミングに取得された階調特性に基づいて変換係数Ｎが決定され、複数の変換条件の生成が行われる。これにより、複数の変換条件が生成されたタイミングと、実際に複数の変換条件を用いて濃度ムラの補正を行うタイミングとの間における階調特性の変化に起因して、濃度ムラの補正精度が低下することがない。したがって、本実施例によれば、適切な変換係数Ｎを用いて生成された複数の変換条件を用いて濃度ムラの補正処理を行うことができるため、当該補正処理における補正精度を向上させることが可能である。

＜実施例１のまとめ＞
本実施例では、画像形成装置１０のＣＰＵ１１は、プリンタ部２２によって第１パターン画像と当該第１パターン画像と異なる濃度の第２パターン画像とを形成させる制御手段の一例として機能する。ＣＰＵ１１は更に、濃度センサ部１８による複数のパターン画像の読取結果（第１パターン画像の読取結果及び第２パターン画像の読取結果）を取得する取得手段の一例として機能する。

本実施例では、ＣＰＵ１１は更に、感光ドラムの回転方向に直交する主走査方向（所定方向）において複数の位置に対応する複数の変換条件を、複数のパターン画像の読取結果（第１パターン画像の読取結果及び第２パターン画像の読取結果）に基づいて生成する生成手段の一例として機能する。具体的には、ＣＰＵ１１は、第１パターン画像の読取結果と第２パターン画像の読取結果とに基づいて補正データ（変換係数Ｎ）を生成する。更に、ＣＰＵ１１は、第１パターン画像に対応する目標値、第１パターン画像の所定方向（主走査方向）の第１の位置に対応した第１読取値、第２パターン画像に対応する目標値、第２パターン画像の所定方向の第１の位置に対応した第２読取値、及び補正データに基づいて、第１変換条件を生成する。また、ＣＰＵ１１は、第１パターン画像に対応する目標値、第１パターン画像の所定方向の第２の位置に対応した第３読取値、第２パターン画像に対応する目標値、第２パターン画像の所定方向の前記第２の位置に対応した第４読取値、及び補正データに基づいて、第２変換条件を生成する。

ＣＰＵ１１は、第１パターン画像の目標値を主走査方向（所定方向）の第１パターン画像の複数の読取値から決定し、第２パターン画像の目標値を当該所定方向の第２パターン画像の複数の読取値から決定してもよい。また、複数の変換条件は、画像データの入力画像信号値を出力画像信号値へ変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）であってもよい。

このようにして生成される複数の変換条件を用いて濃度ムラの補正処理（入力画像データの変換）を行うことで、濃度ムラを高精度に抑制することが可能になる。

［実施例２］
実施例１では、測定用チャート３０についての濃度の測定結果に基づいて、入力画像信号と出力濃度との関係を示す階調特性を取得し、当該階調特性に基づいて、補正すべき濃度差ΔＤに適用される変換係数Ｎを求めている。上述のように、この階調特性は、濃度ムラ補正のために測定用チャート３０が印刷されるシート（用紙）の種類によっても変化する。そこで、実施例２では、濃度ムラ補正に使用されるシートの種類に対応付けて、複数の階調レベルに対応する変換係数Ｎから成る変換係数テーブルを予め用意する。濃度ムラ補正を実行する際には、使用されるシートの種類に対応する変換係数テーブルを使用する。以下では、実施例１と共通する部分については説明を省略し、主に実施例１と異なる部分について説明する。

濃度ムラ補正に使用されるシートは、画像形成装置１０の給紙カセット等の給紙部に予めセットされる。シートが格納された給紙部に関連付けて、当該シートの種類等のシート情報がＲＡＭ１３又は不揮発メモリ１４等の記憶装置に保持される。シート情報は、ユーザが画像形成装置１０のユーザインタフェース（ＵＩ）である操作部１７を介して設定可能である。シートの種類には、例えば、普通紙、厚紙、コート紙等がある。コート紙は、普通紙及び厚紙と表面性が異なる。厚紙は、普通紙と坪量が異なる。

濃度ムラ補正を実行する際には、ＣＰＵ１１は、記憶装置に保持されているシート情報を参照してシートの種類を特定し、特定した種類に対応する変換係数テーブルを使用する。変換係数テーブルに含まれる各変換係数Ｎは、シートの種類ごとに、入力画像信号と出力濃度との関係を示す階調特性を取得することによって、図８（Ａ）～図８（Ｃ）に示されるように予め決定される。シートの種類ごとに決定された変換係数Ｎを含む変換係数テーブルは、シートの種類に対応付けて、ＲＡＭ１３又は不揮発メモリ１４等の記憶装置に予め格納される。即ち、記憶装置には、シートの種類ごとに、階調レベルごとの予め定められた変換係数Ｎを示す情報が保持される。

なお、変換係数テーブルは、例えば、画像形成装置１０の開発者による検討結果に基づいて予め定められてもよい。あるいは、実施例１のように、測定用チャート３０を印刷して濃度測定を行って変換係数テーブルを求め、当該変換係数テーブルを、測定用チャート３０の印刷に使用されたシートの種類と対応付けて保存してもよい。

図９は、画像形成装置１０においてＣＰＵ１１によって実行される、主走査方向の濃度ムラ補正のための処理手順を示すフローチャートである。図９の各ステップの処理は、ＲＯＭ１２等の記憶装置に格納されているプログラムをＣＰＵ１１が読み出して実行することによって画像形成装置１０において実現されうる。

Ｓ２０１～Ｓ２０４では、それぞれ、実施例１におけるＳ１０１～Ｓ１０４と同様の処理が行われる。Ｓ２０４の処理が完了すると、ＣＰＵ１１は、処理をＳ２０５へ進める。

Ｓ２０５で、ＣＰＵ１１は、測定用チャート３０の印刷における印刷設定、又はＳ２０１においてシートの給紙元となった給紙部に関連付けて記憶装置に保持されているシート情報に基づいて、使用されたシートに種類を特定する。更にＣＰＵ１１は、特定したシートの種類に対応する変換係数テーブルを記憶装置から取得することで、入力画像データ（入力画像信号）に適用される複数の変換条件の生成に使用する、階調レベルごとの変換係数Ｎを決定する。更にＳ２０６で、ＣＰＵ１１は、実施例１のＳ１０５と同様、式（１）に従って、各主走査方向位置における濃度差ΔＤに、各階調レベルに対応する変換係数Ｎを適用する。これにより、各主走査方向位置における、入力画像信号に対する、階調レベルごとの補正量が決定される。

最後にＳ２０７で、ＣＰＵは、実施例１と同様、主走査方向位置ごとの、各階調レベルに対応する入力画像信号値と、補正後の画像信号値とを対応付けたＬＵＴ（ルックアップテーブル）を更新する。その後、ＣＰＵ１１は、図９に示す手順による処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、濃度ムラ補正に使用される、各階調レベルの変換係数Ｎを含む変換係数テーブルを、測定用チャート３０の印刷に使用されるシートの種類に応じて決定する。階調レベルごとの変換係数Ｎが、測定用チャート３０についての測定に使用されたシートの種類に応じて決定される。これにより、使用されるシートの種類に応じて変化するプリンタ部２２の出力濃度特性に合わせて適切な変換係数Ｎを決定し、濃度ムラ補正を行うことが可能である。したがって、本実施例によれば、適切な変換係数Ｎを用いて生成された複数の変換条件を用いて濃度ムラの補正処理を行うことができるため、当該補正処理における補正精度を向上させることが可能である。

また、実施例１及び実施例２の濃度センサ部１８は、測定チャート３０の濃度を測定する構成としたが、濃度センサ部１８の代わりに測定チャート３０の輝度を測定するセンサを用いる構成でもよい。濃度センサ部１８から出力される電圧値も、輝度を測定するセンサの出力値も、いずれも測定チャート３０の読取値に対応する。さらに、ＣＰＵ１１は濃度差ΔＤに基づいてＬＵＴを生成する構成としたが、濃度差ΔＤの代わりに輝度差ΔＬに基づいてＬＵＴを生成する構成としてもよい。

発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。したがって、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０：画像形成装置、１１：ＣＰＵ、１２：ＲＯＭ、１３：ＲＡＭ、１４：不揮発メモリ、１５：ハードディスク装置、１６：表示部、１７：操作部、１８：濃度センサ部、１９：ネットワークＩ／Ｆ部、２０：スキャナ部、２１：画像処理部、２２：プリンタ部、２３：ファクシミリ通信部、３０：測定用チャート

Claims (7)

1. 回転する感光体と、前記感光体を帯電させる帯電器と、帯電した前記感光体を露光することで前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、前記感光体の前記静電潜像を現像する現像部とを有する画像形成手段と、
   前記感光体の回転方向に直交する所定方向において複数の位置に対応する複数の変換条件に基づいて画像信号を変換する変換手段と、
   前記変換手段により変換された前記画像信号に基づいて、前記画像形成手段によって画像を形成させる制御手段と、
   前記画像形成手段によりシートに形成された複数のパターン画像を読み取る読取手段と、
   前記読取手段による前記複数のパターン画像の読取結果に基づいて、前記複数の変換条件を生成する生成手段と、を備え、
   前記複数のパターン画像は、第１の画像信号に対応する第１パターン画像と、前記第１の画像信号と異なる第２の画像信号に対応する第２パターン画像と、前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号の両方と異なる第３の画像信号に対応する第３パターン画像と、を含み、
   前記生成手段は、
   前記所定方向の前記複数の位置毎に前記複数のパターン画像の濃度に関するデータを、前記読取手段による前記複数のパターン画像の読取結果に基づいて取得し、
   前記第１の画像信号に対応する第１の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、
   前記第２の画像信号に対応する第２の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、
   前記第３の画像信号に対応する第３の係数を、前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像の濃度に関するデータと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像以外の他のパターン画像の濃度に関するデータとに基づき決定し、
   前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第１パターン画像の目標濃度に関するデータとから第１差分を求め、該第１差分と前記第１の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１の画像信号の補正量を決定し、
   前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第２パターン画像の目標濃度に関するデータとから第２差分を求め、該第２差分と前記第２の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２の画像信号の補正量を決定し、
   前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３パターン画像の濃度に関する前記データと、前記第３パターン画像の目標濃度に関するデータとから第３差分を求め、該第３差分と前記第３の係数とに基づいて、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３の画像信号の補正量を決定し、
   前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１の画像信号の補正量と、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２の画像信号の補正量と、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３の画像信号の補正量とに基づいて、前記複数の変換条件を生成する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記生成手段は、前記第１の係数を決定する場合の前記他のパターン画像として、前記第１の画像信号よりも信号値が小さい画像信号に対応するパターン画像と、前記第１の画像信号よりも信号値が大きい画像信号に対応するパターン画像とを用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の画像信号よりも信号値が小さい前記画像信号は前記第２の画像信号であり、
   前記第１の画像信号よりも信号値が大きい前記画像信号は前記第３の画像信号である
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記生成手段は、
   前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像の濃度に関する前記データと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第１パターン画像以外の前記他のパターン画像の濃度に関する前記データとを用いて、最小二乗法によって第１の関数の傾きを求め、該第１の関数の傾きの逆数を前記第１の係数として決定し、
   前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像の濃度に関する前記データと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第２パターン画像以外の前記他のパターン画像の濃度に関する前記データとを用いて、最小二乗法によって第２の関数の傾きを求め、該第２の関数の傾きの逆数を前記第２の係数として決定し、
   前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像の濃度に関する前記データと、前記複数のパターン画像に含まれる前記第３パターン画像以外の前記他のパターン画像の濃度に関する前記データとを用いて、最小二乗法によって第３の関数の傾きを求め、該第３の関数の傾きの逆数を前記第３の係数として決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記生成手段は、前記第１の係数と前記第２の係数と前記第３の係数の各々を、前記所定方向の位置毎に決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記生成手段は、
   前記第１パターン画像の前記目標濃度として、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第１パターン画像の出力濃度の平均値を使用し、
   前記第２パターン画像の前記目標濃度として、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第２パターン画像の出力濃度の平均値を使用し、
   前記第３パターン画像の前記目標濃度として、前記所定方向の前記複数の位置毎の前記第３パターン画像の出力濃度の平均値を使用する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の変換条件は、前記シートの種類ごとに生成され、
   前記変換手段は、前記画像形成手段により画像が形成されるシートの種類に対応する前記複数の変換条件に基づき、前記画像信号を変換する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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