JPH08286442A - 画像形成装置及びその階調補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタルの画像信号に基づいて、階調表現
された画像を形成する画像形成装置において、装置の状
態が変化しても、画像形成動作の効率を低下することな
く、常に適切に階調表現された画像を得る。 【構成】 基準像信号生成部３６から出力された信号
に基づき、複数の階調濃度の基準像を感光体３上に形成
して転写ベルト１上に転写する。この像の濃度を像濃度
検出装置５０で読み取り、補正テーブル生成手段３１で
第１の階調補正テーブルを作成する。さらに演算により
高濃度用から低濃度用の複数の階調補正テーブルを作成
し、記憶しておく。一枚の画像形成動作を行なう毎に所
定の階調濃度の基準像を形成し、この濃度から補正テー
ブル選択手段３２によって適切な一つのテーブルを選択
する。これに基づいて画像信号の階調補正を行なう。ま
た、装置の状態が大きく変動した時等には、上記階調補
正テーブルが新たに生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を利用した
デジタル式の画像形成装置に係り、特に原画像を忠実に
再現するために、階調表現されるデジタルの画像信号を
階調補正テーブルを用いて階調補正する画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタルの画像形成装置では、
各画素を高濃度のものから低濃度のものまでの階調濃度
で表現することによって画像を形成又は再現する。しか
し、このような階調濃度は、露光およびトナーの付着に
よる現像によって可視像が形成されたときには、必ずし
も原画像信号の階調濃度を再現するものとはならない。
例えば、高濃度域では画像信号に対応した目標濃度より
濃く表現されたり、中間濃度域では目標濃度より淡く表
現されたりする。このため階調濃度の再現性を適切なも
のとするために、階調補正テーブルを用いて各画素の階
調濃度を補正することが行われる。

【０００３】また、湿度や温度等の環境が変化した場合
や現像剤の状態が変化した場合に、階調濃度の再現性が
変動し、日によってあるいは１日のうちでも時間によっ
て濃度が変動する。特にカラー画像を形成する場合に
は、階調濃度の再現性が変わると、ブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアンのバランスが崩れ、色合いが違っ
てきてしまうことになる。このため、上記のような経時
変化についても階調補正テーブルを用いた階調補正によ
って常に適切な階調濃度の再現性を得ようとする技術が
提案されており、例えば特開昭６３−２０８３６８号公
報、特開平５−３３６３６７号公報、特開平１−２９５
２８１号公報等に開示されるものがある。

【０００４】特開昭６３−２０８３６８号公報および特
開平５−３３６３６７号公報に開示される画像形成装置
は、階調濃度の補正テーブルを作成する機能を備えるも
のである。これは、複数の階調濃度のパターン像を形成
する手段を有し、これらのパターン像について潜像の形
成、トナーの付着による現像を行ってその可視像の濃度
を測定する。得られた像の濃度と目標濃度とを比較し
て、階調補正テーブルを作成し、この階調補正テーブル
に基づいて画像信号の階調補正を行うものである。

【０００５】また、特開平１−２９５２８１号公報に開
示される装置は、複数の階調補正テーブルがあらかじめ
記憶されており、これらの階調補正テーブルから適切な
ものを選択して用いるものである。上記複数の階調補正
テーブルは、全体的に像が高濃度に形成される場合か
ら、淡く形成される場合までに対応できるように段階的
に異なる補正を行うように設定されるものであり、様々
な条件における実験の結果等によって作成されるもので
ある。そして、画像信号に基づいて像の形成を行うとき
には、まず所定の階調濃度の基準パターン像を現像し、
その濃度を検出する。この検出結果に基づいて適切な補
正テーブルを選択し、画像信号の階調補正を行うもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では次のような問題点がある。特開昭６３−２
０８３６８号公報、特開平５−３３６３６７号公報に記
載の画像形成装置では、複数の異なる階調濃度のパター
ン像を形成し、その検出濃度に応じて階調補正テーブル
を作成するため、その時の状態で適切な階調濃度に補正
することができる。しかし、温度・湿度等、装置の使用
状態が経時的に変化することによって濃度も変動してし
まうため、使用状態の変化にともなって階調補正テーブ
ルを作り直さなければならない。このように階調補正テ
ーブルを作成するには、その度にパターン像の形成、現
像、濃度の検出、演算という工程を実行しなければなら
ず、その間一次的に画像形成動作を中断することにな
る。したがって、連続して多くの枚数の画像を形成する
とき等に、その動作が途中で中断されることがあり、操
作者にとって作業効率が悪くなるという問題点がある。

【０００７】一方、特開平１−２９５２８１号公報に記
載の装置では、あらかじめ作成した複数の階調補正テー
ブルが記憶されており、特定の階調濃度パターン像を形
成し、像濃度を検出して補正テーブルを切り替えるのみ
で経時変化に対応するので、画像形成動作を中断した
り、効率が悪化することはほとんどない。しかし、複数
の要因によって像の濃度が変動するとき等に、あらかじ
め作成された補正テーブルでは高濃度から低濃度までの
全領域で適切に階調補正を行うことは難しい。このた
め、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色像を
重ね合わせるフルカラー画像では、色調が変化し、再現
性が悪くなるという問題点がある。

【０００８】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、装置の使用状態が経時
的に変化しても、画像形成動作に大きな支障を生じるこ
となく、常に適切に階調表現された像が得られる画像形
成装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明に係る画像形成装置は、周
面に帯電電位の差による潜像が形成される像担持体と、
デジタルの画像信号に基づいて、前記像担持体に像光
を照射する像書き込み装置と、 前記像担持体にトナー
を転移させて、前記潜像をトナー像とする現像装置と、
前記像担持体上に、複数の異なる像面積率の中間調基
準像を形成する基準像形成手段と、トナーの転移によっ
て現像された前記中間調基準像の濃度を検出する像濃度
検出手段と、 前記像濃度検出手段によって検出され
た、前記複数の異なる像面積率の中間調基準像の濃度と
目標濃度とを対比することにより、複数の階調補正テー
ブルを作成する補正テーブル生成手段と、 前記複数の
階調補正テーブルから一つの階調補正テーブルを選択す
る補正テーブル選択手段と、 前記補正テーブル選択手
段で選択された階調補正テーブルに基づき、画像信号の
それぞれの画素について像面積率を補正する階調補正手
段と、を有するものとする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、 請求項１に記
載の画像形成装置において、 前記像濃度検出手段が、
正常に作動しているか否かを監視する濃度検出監視手段
を有するものとする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、 請求項１に記
載の画像形成装置において、 前記像書き込み装置もし
くは現像装置の動作、又は前記像担持体の帯電電位を監
視する画像形成状態監視手段を有するものとする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、 周面に帯電電
位の差による潜像が形成される像担持体と、 デジタル
の画像信号に基づいて、前記像担持体に像光を照射する
像書き込み装置と、 前記像担持体にトナーを転移させ
て、前記潜像をトナー像とする現像装置と、を有する画
像形成装置の階調補正方法であって、 前記像担持体
上に、複数の異なる像面積率の中間調基準像を形成し、
トナーの転移によって現像された前記中間調基準像の
濃度を検出し、 検出された前記複数の異なる像面積率
の中間調基準像の濃度と目標濃度とを対比することによ
り、全体的に像を高濃度とするものから、低濃度とする
ものまでの複数の段階に付いて階調補正テーブルを作成
し、 所定の像面積率の一又は複数の中間調基準像を現
像して、この濃度を検出し、 この検出値に基づいて、
前記複数の階調補正テーブルから一つの階調補正テーブ
ルを選択し、 選択された階調補正テーブルに基づい
て、画像信号のそれぞれの画素について階調補正するも
のとする。

【００１３】請求項１に記載の画像形成装置において、
補正テーブル生成手段によって生成される複数の階調補
正テーブルは、全体的に像を高濃度とするものから、低
濃度とするものまでの複数の段階について作成されるも
のである。また、補正テーブル選択手段は、例えば、所
定の像面積率の中間調基準パターン像を現像し、この濃
度を測定したときの検出値に基づいて、前記複数の補正
テーブルから一つの補正テーブルを選択することができ
る。この他、トナー像形成部における像濃度に関与する
因子の状態を検知して、一つの補正テーブルを選択する
ように設定することもできる。上記補正テーブル生成手
段は、基準パターン像の形成、像濃度の検出により、ま
ず一つの階調補正テーブルを作成し、さらに、あらかじ
め記憶されている関数に基づいて他の階調補正テーブル
を作成するものを採用することができる。

【００１４】請求項４に記載の画像形成装置の階調補正
方法において、所定の像面積率の中間調基準像を現像
し、この濃度に基づいて一つの階調補正テーブルを選択
する工程は、複数の階調補正テーブルを生成する工程よ
り大きな頻度で行なわれるものである。複数の補正テー
ブルの生成は、例えば、電源をＯＮ状態としたとき、長
時間放置後動作を開始するとき、又は長時間連続して使
用したとき等に行なわれるものとし、階調補正テーブル
の選択は、例えば、一枚の像形成を行なう毎、又は複数
の像形成を行なう毎に行なうものとすることができる。
なお、上記像面積率とは、中間調を表現する網点又はま
ん線像において、各画素の全面積のうちのトナーが転移
する部分の面積の比率をいうものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の画像形成装置では、基準像形
成手段の動作により、像担持体上に複数の異なる像面積
率の中間調基準像が潜像として形成され、現像装置によ
ってトナー像とされる。このトナー像の濃度が像濃度検
出手段によって検知され、この結果に基づいて複数の階
調補正テーブルが作成される。この複数の階調補正テー
ブルを作成するのには、多少の時間を要するが、一旦階
調補正テーブルが作成されると、画像形成動作を継続的
に行っているときに、例えば温度等、装置の状態が変化
しても階調補正テーブルを切り替えるだけで、常に適切
な濃度の像が得られる。このため、画像形成動作の効率
にほとんど影響を及ぼすことがない。さらに、装置の状
態が変化し、階調補正テーブルを切り替えるだけでは適
切な階調表現がなされた像を得るのが困難な状態となっ
てくると、再び中間調基準像を形成し、新たな複数の階
調補正テーブルを作成する。

【００１６】このように、複数の階調補正テーブルの作
成は、例えば、装置の電源をＯＮ状態とした時、階調補
正テーブルを作成してから長時間が経過した時等に行
い、階調補正テーブルの選択はこれよりも頻度を多く、
例えば１枚の画像形成毎に行うことによって、画像形成
動作の効率を大きく悪化させることなく、常に適切な濃
度の像が得られる。

【００１７】請求項２に記載の画像形成装置では、濃度
検出監視手段を有しているので、上記像濃度検出手段の
出力に異常が生じて作動しないような状態となったとき
に、これを検知して直ちに対応措置を採ることができ
る。濃度検出手段が正常に作動しないと、基準パターン
像の濃度を正しく検出することができず、異常を含む検
出値によって階調補正テーブルが作成されてしまう。こ
のような階調補正テーブルを用いては正常な画像を形成
することができず、画像形成を行う主要部が正常に作動
していも画像を形成できない状態となる。このような状
態を回避するために、例えば像濃度検出手段に異常が認
められると、その後は新たな階調補正テーブルを作成し
ないようにし、既存の補正テーブルの標準的なものを用
いて階調補正を行うといった措置を採ることができる。
このようにして形成された画像は、多少の色調の違いが
生じることもあるが、ほぼ正常な像となる。

【００１８】請求項３に記載の画像形成装置では、画像
形成状態監視手段を有しているので、画像形成を行う装
置に異常があると直ちにこれが検知され、異常な状態で
基準パターン像の形成、階調補正テーブルの生成をする
ことなく、速やかな回復措置を採ることが可能となる。
画像形成状態に異常があると、形成される中間調基準像
の濃度にも異常が生じる。したがって、このような基準
像の濃度に基づいて階調補正テーブルを生成すると、画
像形成状態の異常を階調補正で無理に是正しようとする
ものとなり、著しく異常な階調補正テーブルとなってし
まう。このような事態が回避される。

【００１９】請求項４に記載の階調補正方法では、基準
像の形成、現像、濃度の検出を行い、この検出値に基づ
いて、複数の階調補正テーブルを作成するので、装置の
使用状態が大きく変動しても、その状態に応じた階調補
正テーブルが生成され、適切な階調補正が行われる。ま
た、基準像を現像して得られた濃度から複数の階調補正
テーブルのうちの一つを選択するので、装置の状態が多
少変動したときには、階調補正テーブルを切り替えるこ
とによって、画像形成動作を中断することなく速やかに
対応して、適切な階調補正を行うことができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の
発明の一実施例である画像形成装置を示す概略構成図で
ある。また図２は、この画像形成装置における階調補正
を行うための構成を示すブロック図である。この画像形
成装置は、用紙等の記録材を静電的に付着しながら搬送
する転写ベルト１と、この転写ベルトと対向する位置に
４つ画像形成ユニット２とを備えている。これらの画像
形成ユニット２はそれぞれがドラム状の感光体３を有
し、各々の感光体３の周囲には、該感光体３の表面を一
様に帯電する帯電装置４と、感光体の各々にレーザー光
を照射して潜像を形成する像書き込み装置５と、感光体
上に形成された潜像にトナーを付着させて可視化する現
像装置６と、感光体上で形成されたトナー像を記録材に
転写する転写装置７と、トナー像を転写した後の感光体
に残るトナー像を清掃するクリーニング装置８とが備え
られている。また、転写ベルト１の周回方向における画
像形成ユニット２の下流側には、トナー像が転写された
記録材を加熱および加圧してトナー像を溶着する定着装
置９が設けられている。

【００２１】上記画像形成ユニット２は、それぞれ異な
る色のトナー像を形成するものであり、ブラック、イエ
ロー、シアン、マゼンタの像が形成される。上記像書き
込み装置５は、画像信号に基づいてレーサー光を発生さ
せるレーザー光発生器と、このレーザー光を反射させて
感光体３の周面を軸線方向に走査するポリゴンミラーと
を備えている。このようなレーザー光の走査が繰り返さ
れるとともに感光体３が回転して、副走査方向へ順次走
査が行われ、感光体３上に画像情報に対応した潜像が形
成されるようになっている。上記転写ベルト１は、シー
ト状部材が支持体により無端移動可能に支持されたもの
である。この転写ベルト１は透明なシートからなるもの
であり、各感光体上に形成された画像濃度検出用の基準
パターン像が該転写ベルト１に直接転写されるようにな
っている。

【００２２】上記画像形成ユニット２の下方には、記録
材を収容する用紙トレイ２１と、記録材を所定のタイミ
ングで転写ベルト１上に記録材を供給する給紙ローラ２
２と、一面に画像が形成された記録材を反転し、他面に
も画像が転写されるように再び転写ベルト１上へ搬送す
る用紙返送路２３とを有している。上記記録材は、給紙
ローラ２２によって所定のタイミングで転写ベルト１上
に給紙され、転写ベルト１の周面の決まった位置に担持
されるように設定されている。

【００２３】また装置内には、画像読み取り装置又は外
部装置（図示せず）から入力された画像信号のデジタル
化や階調補正等の処理を行う画像信号制御部３０と、画
像形成を行う各装置の動作を制御する画像形成動作制御
部４０とを有しており、さらに、転写ベルト１上の像の
濃度を検知する像濃度検出装置５０が設けられている。
この像濃度検出装置５０からの出力に異常があるとき
に、これを検出する濃度検出監視手段５１と、トナー像
を形成する動作に異常があるときに、これを検出する画
像形成状態監視手段５２とを有している。なお、上記画
像信号制御部３０へ画像信号を出力する外部装置とは、
例えばパーソナルコンピューターやワークステーション
である。

【００２４】上記画像信号制御部３０は、補正テーブル
生成手段３１、補正テーブル選択手段３２、階調補正手
段３３、記憶部３４、画像処理部３５、基準像信号生成
部３６等を含んでいる。上記補正テーブル生成手段３１
は、複数の像面積率の基準パターン像について像濃度検
出装置５０で検知された像濃度とこれらの目標濃度とを
対比し、さらに記憶部に記憶されている関数を用いて複
数の階調補正テーブルを作成するものである。この階調
補正テーブルの作成方法については後述する。

【００２５】上記補正テーブル選択手段３２は、所定の
像面積率の基準パターン像について、像濃度検出装置５
０で検知された濃度に基づき、複数の階調補正テーブル
の中から、形成する画像が適切な濃度となるように一つ
の補正テーブルを選択するものである。また、上記階調
補正手段３３は、上記補正テーブル選択手段３２で選択
された階調補正テーブルを用いて、入力される画像信号
の階調補正を行うものである。なお、上記階調補正テー
ブルの生成、選択、および階調補正の実行はブラック、
イエロー、マゼンタ、シアンの各色について行われるも
のである。

【００２６】上記画像処理部３５は画像信号のデシタル
処理、シェーディング補正、色度調整等を行うものであ
る。上記基準像信号生成部３６は、補正テーブルを生成
するための基準パターン像および補正テーブルを選択す
るため基準パターン像に対応した信号を出力するための
ものであり、この信号を像書き込み装置５に入力して、
基準パターンの潜像を感光体３上に形成するようになっ
ている。

【００２７】上記像濃度検出装置５０は、転写ベルト１
に対向して設けられた発光部（ＬＥＤ）と、転写ベルト
１を間において上記発光部と対峙する位置に設けられた
受光部（ＣＣＤセンサ）とを有しており、発光部から透
明な転写ベルト１を透過して受光部に至る光量を検知す
ることにより、像濃度を検出するようになっている。

【００２８】上記濃度検出監視手段５１は、像濃度検出
装置５０の出力に異常があったときに、これを検知する
ものであり、次のような異常を検知することができるよ
うになっている。 像濃度検出装置５０の受光面の汚れによる出力低下 基準パターン像が作成されなかったときの出力 像濃度検出装置５０の電源または信号ラインの断線
等により、検出値が出力されない 転写ベルトの表面に生じた汚れ、傷により、安定し
た検出ができなくなったとき 等である。

【００２９】上記画像形成状態監視手段５２は、帯電、
露光、現像及びその他の画像を形成するときの状態に異
常があったときに、これを検知するものであり、次に示
すような異常を検知できるようになっている。 帯電装置４のグリッド電圧が所定の範囲に入ってい
ない場合 像書き込み装置５の光量が所定の範囲に入っていな
い場合 現像バイアスの出力が所定の範囲に入っていない場
合 感光体３の表面の電位を測定する電位検出装置の出
力が所定の範囲に入っていない場合。

【００３０】次に、上記のような構成の画像形成装置に
おいて、カラー画像を形成する工程について説明する。
装置が起動されると、画像読み取り装置又は外部装置
（図示せず）から画像処理部３５に画像信号が入力され
るとともに、転写ベルト１および感光体３が駆動され、
帯電装置４によって感光体３の表面が一様に帯電され
る。画像信号は、シェーディング補正、色調補正等が行
われるとともに階調補正がなされ、像書き込み装置５に
入力される。そして、画像信号に基づいて像書き込み装
置５から像光が照射され、感光体３上に静電電位の差に
よる潜像が形成される。この潜像に現像装置６からトナ
ーが選択的に転移され、トナー像として可視化される。
このトナー像は、用紙トレイ２１から転写ベルト１上に
供給された記録材上に転写される。このようなトナー像
の形成・転写がブラック、イエロー、マゼンタ、イエロ
ーの画像形成ユニット２でそれぞれ行われ、記録材上で
ぴったりと重なるように転写される。トナー像が転写さ
れた記録材は定着装置９に送られ、加熱および加圧して
トナー像が記録材に溶着される。像の定着が終了した記
録材は排紙トレイ（図示せず）へ排出されるか、または
両面に画像を形成する場合には用紙返送路２３へ送り込
まれ、再び転写ベルト１上へ搬送される。

【００３１】次に、階調補正テーブルの生成動作につい
て説明する。この階調補正テーブルの生成は、装置の電
源をＯＮ状態とした時、および所定の時間ごとに実施さ
れるセットアップサイクルで行われる。まず、基準像信
号生成部３６から基準パターン像を形成する画像信号が
出力され、像書き込み装置５がこの信号に基づいて感光
体３を露光走査する。これによって基準パターンの潜像
が形成される。この潜像は、像読み取り装置等からの画
像信号によって形成された潜像と同じ条件で、現像装置
６により可視化される。形成されたトナー像は転写ベル
ト１上に直接転写され、像濃度検出装置５０が対向する
位置に搬送される。

【００３２】ここで、形成される基準パターン像６１は
図３に示すようにブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）について形成されるもので
あり、それぞれについて１２段階の階調濃度、すなわち
像面積率の異なるまん線像が形成される。この基準パタ
ーン像６１は像濃度検出装置５０によってそれぞれの濃
度が検出され、補正テーブル生成手段３１に入力され
る。なお、本実施例では基準パターン像は転写ベルト１
に直接転写し、転写ベルト上で濃度を検出しているが、
感光体３上または中間転写体上で検出するものであって
もよい。

【００３３】１２の階調濃度について得られた画像濃度
データは、それぞれの色について、内挿または外挿によ
って２５６階調に拡張される。この画像濃度データは、
予め設定されている目標画像濃度データと比較され、各
階調濃度の画素を適切な濃度のトナー像として再現する
ように階調補正テーブルが作成される。このようにして
作成された各色についての階調補正テーブルは（以下第
１の階調補正テーブルという）、記憶部３４に記憶され
るとともに、この第１の階調補正テーブルと予め設定さ
れている関数とにより、さらに複数の階調補正テーブル
が作成される。ここでは、上記第１の階調補正テーブル
の他に各色について３つずつの階調補正テーブルが作成
される場合について説明する。

【００３４】第１の階調補正テーブルの各階調補正値を
［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［０］と表し、作成する３つの階
調補正テーブルの各値を［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［１］、
［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［２］、［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］
［３］と表すものとし、各補正値を次の式によって演算
する。ここでｎは、０〜２５５までの各階調を示す。 ｎ＝０の場合 ［Ｐ−ＬＵＴ］［０］［１、２、３］＝［Ｐ−ＬＵＴ］
［０］［０］ ｎ＝１〜２５５の場合 ［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［ｉ］＝［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ−
１］［ｉ］＋△［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］＋△［Ｐ−ＬＵ
Ｔ］［ｎ］×（Ａ［ｉ］／１０）×（Ｂ［ｉ］／１０）
−△［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］×（Ａ［ｉ］／１０） ここで ｉ＝１〜３：階調補正テーブルの番号 Δ［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］＝［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［０］
−［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ−１］［０］ とする また、Ａ［ｉ］、Ｂ［ｉ］は予め設定されている関数で
あり、 Ａ［ｉ］：階調補正テーブル切り替え率 Ｂ［ｉ］：階調補正テーブル切り替え係数 である。これらの関数はシステム固有のものであり、予
め実験等によって求められる。この階調補正テーブル切
り替え係数 Ｂ［ｉ］の値は、階調補正を行う画像デー
タの階調濃度Ｃinと補正後の画像データの階調濃度Ｃ′
inとの関係を表す曲線の形を決定する関数であり、階調
補正テーブル切り替え率は、補正量の大きさを決定する
ものである。

【００３５】図４は、上記演算式によって各階調補正テ
ーブルを計算する方法を示すフロー図である。この図に
示す工程が各色について行われ、０〜２５５までの各階
調濃度について補正された階調濃度の値が演算される。

【００３６】図５は、上記のような工程で演算された階
調補正テーブルを図に表したものであり、いくつかの階
調濃度について値を表１に示す。これらの図および表を
用いる階調補正は、補正前の各画素について画像信号の
階調濃度Ｃinを認識し、階調補正テーブルのＣin値に対
応する値Ｃ′inを補正値とするものである。 （以下余白）

【表１】

【００３７】これらの図および表に示されるように、第
１の階調補正テーブルおよびこれに基づいて演算された
３つの階調補正テーブルは、段階的に補正後の階調濃度
が異なるものであり、［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［１］、
［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［２］で表される階調補正テーブ
ルは、形成されるトナー像の濃度が淡いときに、適正な
濃度となるように高い濃度に補正するものであり、［Ｐ
−ＬＵＴ］［ｎ］［３］で表される階調補正テーブル
は、形成されるトナー像の濃度が濃いときに、適正な濃
度となるように低い濃度に補正するものである。

【００３８】次に、上記のようにして演算された階調補
正テーブルの修正について説明する。演算によって得ら
れた階調補正テーブルでは、高濃度領域で最高濃度の階
調を示す値、すなわち２５５を超えてしまうことがあ
る。このように最大値を越えた領域では補正された階調
濃度がすべて最大値となってしまい、この領域で階調が
なくなる。また、これにより画像には境界部で疑似輪郭
が発生するという問題がある。このような問題を解消す
るために、演算された階調補正テーブルの高濃度領域に
修正を加えるものである。

【００３９】具体的な修正方法として、例えば次のよう
なものがある。図６に示すように補正後の階調濃度が
Ｃ′inが２５５となる階調濃度Ｃin の値を求め、この
値の前後に修正範囲幅Ｂ_LOW 、Ｂ_HIGHを決定してこの範
囲に曲線化処理を行う。このＢ_LOW 、Ｂ_HIGHは予め実
験、シュミレーション等によって定められた関数を用い
て演算されるものである。曲線化処理の方法としては、
例えばベジエ曲線（例えば、技術評論社：アルゴリズム
辞典参照）を用いることができる。

【００４０】以上に複数の階調補正テーブルの作成方法
について説明したが、本実施例では、基準パターン像の
形成およびその濃度の検出によって１の階調補正テーブ
ルを作成し、さらにこの階調補正テーブルから、所定の
関数に基づいて複数の階調補正テーブルを演算するとい
う方法を採っている。一般に複数の階調補正テーブルを
作成するには、帯電・露光・現像等の条件を変えて多く
の基準パターン像を形成し、これらに基づいて複数の階
調補正テーブルを作成する方法が考えられるが、このよ
うな方法では、補正テーブルの作成に長い時間を要する
ことになり、装置の電源ＯＮ時、セットアップサイクル
実行時に限定して行ったとしても、画像形成の効率が悪
化してしまう。これに対し、本実施例で採用した方法で
は、１の階調補正テーブルのみを検出した基準パターン
像の濃度から作成するようにしているので、比較的短時
間で複数の階調補正テーブルの作成が可能となってい
る。

【００４１】次に、上記複数の階調補正テーブルの中か
ら、画像形成状態に応じて各色毎に１つの階調補正テー
ブルを選択する方法について説明する。この階調補正テ
ーブルの選択は、画像読み取り装置等の出力による画像
形成を１枚行う毎に実行されるものであり、画像形成動
作と平行して実行される。まず、基準像信号生成部３６
から基準パターン像を形成する画像信号が出力され、像
書き込み装置５によって感光体３上に潜像が形成され
る。この階調補正テーブル選択用の基準パターン像６３
は各色毎に１つずつ形成されるものであって、所定の像
面積率のまん線像である。本実施例では、上記像面積率
は７０％となっている。また、この基準パターン像を形
成する信号には、階調補正は行われない。

【００４２】上記のような基準パターン像６３は、図７
に示すように転写ベルト１上に静電吸着された記録材６
２と記録材６２との間に、直接転写されるものであり、
像の感光体３への書き込みも、転写ベルトの所定位置へ
転写できるタイミングで行われる。転写ベルト１上に転
写された基準パターン像６３は像濃度検出装置５０が転
写ベルト１と対向する位置に搬送され、像濃度が検出さ
れる。検出値は補正テーブル選択手段３２に入力され、
この検出値に基づいて複数の階調補正テーブルの中から
１つの適切な濃度で画像を再現できるテーブルが選択さ
れる。この選択は次のようにして行われる。

【００４３】この時点で記憶されている複数の階調補正
テーブルを作成するため、補正テーブル作成用の基準パ
ターン像を形成してその濃度を検出したときの値であっ
て、補正テーブル選択用の基準パターン像と像面積率
（本実施例では７０％）が同じ像の検出値を基準とす
る。つまり、選択しようとする複数の階調補正テーブル
を作成したときに図３に示すように１２段階の異なる像
面積率の基準パターン像６１を作成したが、この中の像
面積率が７０％の基準パターン像について検出した濃度
値ＲＡＤＣ［Start ］を基準とするものであり、これを
０から２００までの値で濃度を示す。

【００４４】この値と、補正テーブル選択用の基準パタ
ーン像について検出された濃度を同様に０から２００ま
での値で表したときの濃度値ＲＡＤＣ［Job ］とを比較
する。これらの値は、小さいときに低濃度を、大きいと
きに高濃度を示すものであり、補正テーブル選択用の基
準パターン像について得られた値ＲＡＤＣ［Job ］が低
濃度側にあれば、図８に示すように、基準となる値ＲＡ
ＤＣ［Start ］との差に応じて、高濃度に階調補正を行
うテーブル［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［１］または［Ｐ−Ｌ
ＵＴ］［ｎ］［２］が選択される。一方、補正テーブル
選択用の基準パターン像について得られた値ＲＡＤＣ
［Job ］が、高濃度側であれば、基準となるＲＡＤＣ
［Start ］との差に応じて、低濃度に階調補正を行うテ
ーブル［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［３］が選択される。

【００４５】上記基準となる値ＲＡＤＣ［Start ］と検
出値ＲＡＤＣ［Job ］との差については、しきい値（ス
レッシュホールド）が設けられており、低濃度側にテー
ブル切り替えしきい値［２］、［３］、［４］が設定さ
れ、高濃度側にテーブル切り替えしきい値［１］、
［５］が設定されている。そして補正テーブル選択用の
基準パターン像について得られた濃度値ＲＡＤＣ［Job
］がテーブル切り替えしきい値［１］より小さく、テ
ーブル切り替えしきい値［２］より大きいときは階調補
正テーブルとして、［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［０］が選択
される。また、テーブル切り替えしきい値［２］以下
で、テーブル切り替えしきい値［３］より大きいときは
［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［１］が選択される。以下同様に
テーブル切り替えしきい値［３］以下で、テーブル切り
替えしきい値［４］より大きいときは［Ｐ−ＬＵＴ］
［ｎ］［２］が、テーブル切り替えしきい値［１］以上
でテーブル切り替えしきい値［５］より小さいときは
［Ｐ−ＬＵＴ］［ｎ］［３］が選択される。また、濃度
値ＲＡＤＣ［Job ］が上記以外の範囲にあるときは［Ｐ
−ＬＵＴ］［ｎ］［０］が選択されるようになってい
る。

【００４６】次に、階調補正テーブルの切り替えのタイ
ミングについて説明する。本実施例の画像形成装置では
図１に示すように転写ベルト１に沿って４台の画像形成
ユニット２が配列されており、各色の基準パターン像も
ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に転写ベル
ト１に転写されてゆく。そしてこれらの基準パターン像
が像濃度検出装置５０と対向した位置で一斉に濃度が検
出される。しかし、基準パターン像は図９に示すよう
に、外部装置等からの画像信号に基づいて形成される通
常画像の間に形成されており、最上流側で形成されるブ
ラックの基準パターン像ＰＫ−１が像濃度検出装置５０
との対向位置に到達した時には、すでに後続の通常画像
ＮＫ−１、ＮＫ−２、ＮＫ−３および基準パターン像Ｐ
Ｋ−２、ＰＫ−３が形成されている。したがって、階調
補正テーブルの切り替えは、４色の基準パターン像ＰＫ
−１、ＰＹ−１、ＰＭ−１、ＰＣ−１の像濃度が検出さ
れた後、次に像の形成が開始されるブラックの通常画像
（本実施例ではＮＫ−４）から、上記検出値に基づく階
調補正テーブルの切り替えが行われる。そして、この画
像ＮＫ−４と重ね合わされる通常画像ＮＹ−４、ＮＭ−
４、ＮＣ−４について順次階調補正テーブルが切り替え
られる。

【００４７】本実施例の画像形成装置では、以上に説明
した工程で作成され、選択された階調補正テーブルを用
いて、画像信号の階調補正が行われる。つまり、画像読
み取り装置または外部装置等から入力された画像信号
は、シェーディング補正、色調補正等を経るとともに、
各画素について０〜２５５までの階調濃度Ｃinに判別さ
れ、これと対応した階調濃度の補正値Ｃ′inが求められ
る。そして、この補正後のデータによって像の書き込み
が行われ、トナー像が形成されることにより、常に適切
な濃度で適切に階調表現がなされた良好な画像が得られ
る。

【００４８】次に濃度検出監視手段５１の機能について
説明する。この濃度検出監視手段５１は前述のように、
像濃度検出装置５０の受光面の汚れによる出力低下、
基準パターン像が作成されなかったときの出力、像
濃度検出装置５０の電源または信号ラインの断線等によ
り、検出値が出力されないとき、転写ベルトの表面に
生じた汚れ、傷により、安定した検出ができなくなった
とき等の異常を検出することができるようになってお
り、異常を検出した旨の信号が補正テーブル生成手段に
入力されると、補正テーブル生成手段は新たな階調補正
テーブルの生成を行わない。基準パターン像の濃度検出
値に異常があると、これに基づいて生成される階調補正
テーブルも異常を含むものとなり、このような階調補正
テーブルを用いて階調補正が行われた場合、形成される
画像は画像信号と全く対応しないものとなってしまう。
このような事態を回避するために上記のような処理が行
われるものである。

【００４９】また、濃度検出装置５０の出力に異常があ
ったとしても、帯電・露光・現像等、画像形成を行う主
要部が正常に動作していれば、画像の形成は可能であ
り、階調補正テーブルを上記のように異常なものに変え
てしまわなければ、そのまま継続した使用も可能とな
る。このとき新たな階調補正テーブルの作成が行われな
いため、古い階調補正テーブルを用いることになるが、
環境の変化に伴う多少の色調の変化が生じるのみで著し
い不都合は生じない。なお、本実施例では、濃度検出監
視手段５１が異常を検出したときの処理を新たな階調補
正テーブルを生成しないものとしているが、この他に、
あらかじめ設定された所定の濃度に基づいて階調補正テ
ーブルを生成する等の処理を採ることもできる。

【００５０】次に、画像形成状態監視手段５２の状態に
ついて説明する。この画像形成状態監視５２は、前述の
ように、帯電装置４のグリッド電圧が所定の範囲に入
っていない場合、像書き込み装置５の光量が所定の範
囲に入っていない場合、現像バイアスの出力が所定の
範囲に入っていない場合、感光体３の表面の電位を測
定する電位検出装置の出力が所定の範囲に入っていない
場合等の異常を検出することができるものであり、この
場合の処理として新たな階調補正テーブルの生成を行わ
ないようになっている。画像形成状態に異常があると、
形成される基準パターン像の濃度も異常となる。したが
って、このような基準パターン像の濃度に基づいて階調
補正テーブルを生成すると、画像形成状態の異常を階調
補正で無理に是正しようとするものとなり、著しく異常
な階調補正テーブルとなってしまう。このような事態を
回避するために上記のような処理が行われるものであ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
画像形成装置では、基準像を形成し、像濃度検出手段で
この濃度を検出した結果から、複数の階調補正テーブル
を作成する補正テーブル作成手段を有しているので、環
境の変化等にともなって現像等の画像形成状態が大きく
変化しても階調補正テーブルを作り換えることによっ
て、高濃度から低濃度までの全領域で適切に階調補正を
行うことができる。また、作成された複数の階調補正テ
ーブルから１つの階調補正テーブルを選択する補正テー
ブル選択手段を有しているので、画像形成状態に多少の
変化が生じたときには、適切な濃度の階調補正を行うこ
とができる補正テーブルを選択し、画像形成動作の効率
にほとんど影響を及ぼすことなく、常に適切な階調表現
がなされた像を得ることができる。

【００５２】請求項２に記載の画像形成装置では、濃度
検出監視手段を有しているので、上記像濃度検出手段の
出力に異常が生じて作動しないような状態となったとき
に、これを検知して直ちに対応措置を採ることができ
る。したがって、異常を含む検出値によって階調補正テ
ーブルを生成するといった動作を回避し、濃度検出手段
の出力に異常がある場合にも、画像形成が可能な状態を
維持することができる。

【００５３】請求項３に記載の画像形成装置では、画像
形成状態監視手段を有しているので、画像形成を行う装
置に異常があると直ちにこれが検知され、異常な状態で
基準パターン像の形成、階調補正テーブルの生成をする
ことなく、速やかな回復措置を採ることが可能となる。
したがって、画像形成状態に異常が生じても階調補正を
行う機能が異常に作用する状態、いわゆる暴走状態を回
避することができ、正常状態への回復を速やかにかつ容
易に行うことができる。

【００５４】請求項４に記載の階調補正の方法では、基
準像の形成、現像、濃度の検出を行い、この検出値に基
づいて、複数の階調補正テーブルを作成するので、装置
の使用状態が大きく変動しても、その状態に応じた階調
補正テーブルが生成され、適切な階調補正が行われる。
また、基準像を現像して得られた濃度から複数の階調補
正テーブルのうちの一つを選択するので、装置の状態が
多少変動したときには、階調補正テーブルを切り替える
ことによって、画像形成動作を中断することなく速やか
に対応して、適切な階調補正を行うことができる。した
がって、画像形成の効率が悪くなるのを抑止するととも
に、常に適切に階調表現された画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１から請求項３までに記載の発明の一実
施例である画像形成装置の概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置の、階調補正を行うた
めの構成を示すブロック図である。

【図３】図１の画像形成装置で形成される、階調補正テ
ーブル作成用の基準パターン像を示す概略図である。

【図４】図１の画像形成装置において、一の階調補正テ
ーブルから複数の階調補正テーブルを演算する工程を示
すフロー図である。

【図５】図１の画像形成装置で作成された、修正前の階
調補正テーブルの例を示す図である。

【図６】図１の画像形成装置における、階調補正テーブ
ルの修正方法を示す図である。

【図７】図１の画像形成装置で形成される、階調補正テ
ーブル選択用の基準パターン像を示す概略図である。

【図８】図１の画像形成装置における、階調補正テーブ
ルの選択方法を示す図である。

【図９】図１の画像形成装置における、階調補正テーブ
ルの切り替えのタイミングを示す図である。

【符号の説明】 １ 転写ベルト ２ 画像形成ユニット ３ 感光体（像担持体） ４ 帯電装置 ５ 像書き込み装置 ６ 現像装置 ７ 転写装置 ８ クリーニング装置 ９ 定着装置 ２１ 用紙トレイ ２２ 給紙ローラ ２３ 用紙返送路 ５０ 像濃度検出装置 ６１ 階調補正テーブル作成用基準パターン像 ６２ 記録材 ６３ 階調補正テーブル選択用基準パターン像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周面に帯電電位の差による潜像が形成さ
   れる像担持体と、 デジタルの画像信号に基づいて、前記像担持体に像光を
   照射する像書き込み装置と、 前記像担持体にトナーを転移させて、前記潜像をトナー
   像とする現像装置と、 前記像担持体上に、複数の異なる像面積率の中間調基準
   像を形成する基準像形成手段と、 トナーの転移によって現像された前記中間調基準像の濃
   度を検出する像濃度検出手段と、 前記像濃度検出手段によって検出された、前記複数の異
   なる像面積率の中間調基準像の濃度と目標濃度とを対比
   することにより、複数の階調補正テーブルを作成する補
   正テーブル生成手段と、 前記複数の階調補正テーブルから一つの階調補正テーブ
   ルを選択する補正テーブル選択手段と、 前記補正テーブル選択手段で選択された階調補正テーブ
   ルに基づき、画像信号のそれぞれの画素について像面積
   率を補正する階調補正手段と、を有することを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、 前記像濃度検出手段が、正常に作動しているか否かを監
   視する濃度検出監視手段を有することを特徴とする画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、 前記像書き込み装置もしくは現像装置の動作、又は前記
   像担持体の帯電電位を監視する画像形成状態監視手段を
   有することを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 周面に帯電電位の差による潜像が形成さ
   れる像担持体と、デジタルの画像信号に基づいて、前記
   像担持体に像光を照射する像書き込み装置と、 前記像担持体にトナーを転移させて、前記潜像をトナー
   像とする現像装置と、を有する画像形成装置の階調補正
   方法であって、 前記像担持体上に、複数の異なる像面積率の中間調基準
   像を形成し、 トナーの転移によって現像された前記中間調基準像の濃
   度を検出し、 検出された前記複数の異なる像面積率の中間調基準像の
   濃度と目標濃度とを対比することにより、全体的に像を
   高濃度とするものから、低濃度とするものまでの複数の
   段階に付いて階調補正テーブルを作成し、 所定の像面積率の一又は複数の中間調基準像を現像し
   て、この濃度を検出し、 この検出値に基づいて、前記複数の階調補正テーブルか
   ら一つの階調補正テーブルを選択し、 選択された階調補正テーブルに基づいて、画像信号のそ
   れぞれの画素について階調補正することを特徴とする画
   像形成装置の階調補正方法。