(57)【要約】【課題】本発明は、トナーの濃度検知手段により測定できない範囲の階調補正を精度良く行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成部により像担持体または転写体または記録材に任意の階調パターンを形成し、濃度検知センサにより階調パターンからトナー濃度を測定し、そのトナー濃度に基づいて画像データの階調を補正するためのＬＵＴｂ１を算出する第１のキャリブレーションを実行する。そして、画像形成部により像担持体または転写体または記録材にトナー画像として形成されるトナーの状態に基づいて画像データの階調を補正するためのＬＵＴｂ２を算出する第２のキャリブレーションを実行する。そして、トナー画像の低濃度部をＬＵＴｂ１に基づいて補正し、トナー画像の高濃度部をＬＵＴｂ２に基づいて補正する。【選択図】図３
2011257598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じたトナー画像を像担持体に形成する画像形成装置であって、
前記像担持体に階調パターンを形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記階調パターンの濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段により検知された前記階調パターンの濃度に基づいて前記画像データの階調を補正するための第１の補正値を算出する第１の算出手段と、
前記画像形成手段により前記像担持体にトナー画像として形成されるトナーの状態を推定し、推定した当該トナーの状態に基づいて前記画像データの階調を補正するための第２の補正値を算出する第２の算出手段と、
前記トナー画像の低濃度部を前記第１の補正値に基づいて補正し、前記トナー画像の高濃度部を前記第２の補正値に基づいて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置を更に備え、
前記第２の算出手段は、トナーの電荷量、前記現像装置の空回転時間、前記現像装置の回転中の温度、湿度のいずれかに基づいて前記トナーの状態を推定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の算出手段で使用される補正割合係数と前記第２の算出手段で使用される補正割合係数の和が０以上１以下となるように設定され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。
【請求項４】
前記第１の算出手段の補正割合係数と前記第２の算出手段の補正割合係数に基づいて作成される補正割合係数テーブルを前記第１の算出手段による第１の補正値に応じて変化させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補正割合係数テーブルを、使用するスクリーンの種類に応じて変化させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記補正割合係数テーブルを、トナーの経時変化、環境、感光体の経時変化に応じて変化させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等で画像形成を行うプリンタや複写機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式等で画像形成を行うプリンタや複写機等では、記録材上に形成された画像パターンを読み取って濃度補正や階調補正を行い、画像品質を所望の特性に調整するためのキャリブレーションが知られている。例えば、特許文献１，２では、画像形成装置の出力画像の較正方法として、記録材上に形成された特定のパターンの濃度や色度等の画像情報を読み取り、その画像情報を画像形成条件にフィードバックさせることで、画像品質を向上させる技術が提案されている。
【０００３】
また、特許文献３では、最大画像濃度を補正するために、潜像及び現像コントラスト電位を帯電バイアス電圧や現像バイアス電圧で制御したり、階調特性を補正するために、階調補正テーブルを変更する画像キャリブレーションが知られている。
【０００４】
上記特許文献１〜３では、記録材上に形成された階調補正用のパターンを用いて階調補正を行っているが、当該パターンが形成された記録材をユーザが原稿台に載置し、画像読取装置に当該パターンを読み取らせなければならず、ユーザの手間となる。このため、例えば、感光体や中間転写体等の像担持体上に形成されたトナー画像のトナー量を光学的に検知して補正を行う方法も提案、実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２９６６６９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５２７９号公報
【特許文献３】特開平０７−２６１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、トナー量を光学的に測定する検知手段は、感光体や中間転写体等の像担持体の表面が所定量のトナーで被覆されると、表面に所定量以上のトナーが載っても差が出にくい特性がある。例えば、図１６（ａ）に示すａは、トナーが単層で像担持体の表面を間隔をあけて被覆している状態である。同図のｂは、トナーが単層で像担持体の表面を一様に被覆している状態である。同図のｃは、トナーが２層で像担持体の表面を被覆している状態である。
【０００７】
図１６（ｂ）に示すグラフは、上記ａ，ｂ，ｃの状態にある像担持体の表面上のトナーを光学的な検知手段で測定した際に得られたものであり、横軸にトナー載り量を、縦軸に光学的な検知手段の出力信号をとったものである。
【０００８】
図示のグラフによれば、ａの状態とｂの状態では、出力信号に大きな差が出るが、ｂの状態とｃの状態では出力にあまり差がでない。そこで、従来は、出力信号に差が出る（読み取れる）範囲よりも高濃度部では、一次直線で近似したり、階調補正を読み取れる範囲に限定して行っていた。そのため、光学的な検知手段を用いた階調補正では、高濃度部の測定精度が良くないかまたはできないという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、トナーの濃度検知手段により測定できない範囲の階調補正を精度良く行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像データに応じたトナー画像を像担持体に形成する画像形成装置であって、前記像担持体に階調パターンを形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記階調パターンの濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段により検知された前記階調パターンの濃度に基づいて前記画像データの階調を補正するための第１の補正値を算出する第１の算出手段と、前記画像形成手段により前記像担持体にトナー画像として形成されるトナーの状態を推定し、推定した当該トナーの状態に基づいて前記画像データの階調を補正するための第２の補正値を算出する第２の算出手段と、前記トナー画像の低濃度部を前記第１の補正値に基づいて補正し、前記トナー画像の高濃度部を前記第２の補正値に基づいて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナーの濃度検知手段により測定できない範囲の階調補正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】図１のリーダ画像処理部及びプリンタ制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態におけるキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３のキャリブレーション処理で利用される変換テーブルの一例を示す図である。
【図５】図３のキャリブレーション処理における入力濃度と出力濃度の関係を示す図である。
【図６】図３のキャリブレーション処理で利用されるガンマ補正テーブルの一例を示す図である。
【図７】現像コントラスト電位とトナー載り量との関係を示す図である。
【図８】第１の実施形態におけるＬＵＴの合成方法の概念図である。
【図９】第２の実施形態におけるＬＵＴの合成方法の概念図である。
【図１０】第３の実施形態における第３のキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は階調補正時の特性変換例を示す図、（ｂ）は階調補正時画像パターンの一例を示す図である。
【図１２】操作パネルの表示例を示す図である。
【図１３】第３の実施形態におけるＬＵＴの合成方法の概念図である。
【図１４】第４の実施形態における補正割合係数の一例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における補正割合係数の一例を示す図である。
【図１６】（ａ）はトナーの載り方の一例を示す図、（ｂ）は濃度検知センサの出力信号とトナー載り量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【００１５】
図１において、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、例えば、複数の感光ドラム（感光体）を有する電子写真方式のカラー複写機から成り、リーダ部Ａとプリンタ部Ｂとで構成される。
【００１６】
まず、リーダ部Ａについて説明する。
【００１７】
原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿１０１は、光源１０３で照射され、その反射光がレンズ等の光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５上に結像される。光源１０３、光学系１０４、及びＣＣＤセンサ１０５で構成された読取部を、図示の矢印方向（Ｋ１）に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。
【００１８】
ＣＣＤセンサ１０５により得られた画像信号（画像データ）は、リーダ画像処理部１０８にて画像処理された後、プリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部１０９で所定の画像処理がなされる。なお、プリンタ制御部１０９は、電話回線やネットワークなどを介してプリントサーバ等から画像形成装置に入力された画像信号についても画像処理を行う。
【００１９】
次に、プリンタ部Ｂについて説明する。
【００２０】
プリンタ制御部１０９では、リーダ画像処理部１０８から入力された画像信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）されたレーザビームに変換し、ポリゴンスキャナ１１０へ出力する。ポリゴンスキャナ１１０は、出力されたレーザビームを複数のミラーを介して、感光ドラム１２１，１３１，１４１，１５１の像担持体上に照射すると共に、各感光ドラムの軸方向に走査する。
【００２１】
イエロー色（Ｙ）の画像形成部１２０、マゼンタ色（Ｍ）の画像形成部１３０、シアン色（Ｃ）の画像形成部１４０、及びブラック色（Ｂｋ）の画像形成部１５０は、それぞれ対応する色の画像を形成する。画像形成部１２０〜１５０は略同一の構成を有するので、代表して画像形成部１２０について詳細に説明し、その他の画像形成部についてはその説明を省略する。
【００２２】
画像形成部１２０において、感光ドラム１２１は、ポリゴンスキャナ１１０からのレーザビームによってその表面に静電潜像が形成される。一次帯電器１２２は、感光ドラム１２１の表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。現像装置１２３は、感光ドラム１２１上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。転写ブレード１２４は、転写ベルト１１１の背面から放電を行い、感光ドラム１２１上のトナー画像を転写ベルト１１１上の記録材へ転写する。
【００２３】
転写後の感光ドラム１２１は、クリーナー１２７でその表面が清掃され、補助帯電器１２８で除電され、さらに前露光ランプ１２９で残留電荷が消去されて、再び一次帯電器１２２によって良好な帯電が得られるようにされる。
【００２４】
また、トナー画像が転写された記録材は、転写ベルト１１１によって搬送され、以降Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に、順次それぞれの画像形成部にて形成された各色のトナー画像が転写され、４色の画像がその表面に形成される。
【００２５】
画像形成部１５０を通過した記録材は、除電帯電器１１２で除電された後、転写ベルト１１１から分離される。記録材が分離された転写ベルト１１１は、転写ベルト除電帯電器１１５で除電され、さらに、ベルトクリーナー１１６で清掃されて、再び記録材を吸着する準備が施される。一方、分離された記録材は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器１１３で帯電された後、定着器１１４でトナー画像が定着される。
【００２６】
感光ドラム１２１，１３１，１４１，１５１の近傍には、各感光ドラムに対向する位置に、光学センサ１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄが配置されている。光学センサ１６０ａ〜１６０ｄは、感光体上に形成されたトナー画像のトナー載り量を光学的に測定する濃度検知手段の一例である。
【００２７】
図２は、図１のリーダ画像処理部１０８及びプリンタ制御部１０９の概略構成を示すブロック図である。
【００２８】
ＣＣＤセンサ１０５により原稿を読み取って得られる輝度信号は、リーダ画像処理部１０８に入力されると、画像処理（輝度載り量変換）部１０８１で濃度信号に変換される。また、感光ドラム１２１〜１５１と対向する位置に配置された光学センサ（以下、「濃度検知センサ」と呼ぶ）１６０ａ〜１６０ｄの出力信号についても、リーダ画像処理部１０８に入力されると、画像処理（輝度載り量変換）部１０８１で濃度信号に変換される。
【００２９】
入力装置色処理部１０９２は、ＣＣＤセンサ１０５から入力された輝度信号及び濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄから入力された出力信号から、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂｋ毎の輝度情報（輝度信号）を取り出す。
【００３０】
ＬＵＴｉｄ＿ｒ１０９８は、リーダから入力された輝度信号に対応する濃度算出用の変換テーブルであり、入力装置色処理部１０９２から受け渡される輝度信号を濃度信号値に変換する。ＬＵＴｉｄ＿ｎｏｄｏは、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄから入力された信号に対応する濃度算出用の変換テーブルであり、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄの出力信号を濃度信号値に変換する。
【００３１】
プリンタ制御部１０９において、画像処理（出力装置色処理、１０ｂｉｔ化）部１０９１は、出力ダイレクトマッピング部であり、入力された画像信号に対して、画像形成装置が正しい色で出力するようにＣ，Ｍ，Ｙ，Ｂｋのブレンド量をテーブルから算出する。なお、プリントサーバ等からの画像信号がプリンタ制御部１０９に入力された場合、画像処理及びプリンタの出力特性が理想的で所望の出力が得られるように、画像処理部１０９１や出力ガンマ補正部１０９４で、画像処理及び出力特性に合わせた色処理が施される。
【００３２】
画像処理部１０９１（出力ダイレクトマッピング部）の入力信号の階調数は８ｂｉｔまで可能であるが、入力信号は画像処理部１０９１で１０ｂｉｔに拡張され、後述するディザ処理部１０９５までは１０ｂｉｔ処理が行われる。
【００３３】
出力ガンマ補正部１０９４は、ＬＵＴａ１０９４ａとＬＵＴｃ１０９４ｃを含み、階調性とプリンタの動作保証を両立させ、プリンタ部Ｂを理想的な特性に合わせるべく補正を行う。このＬＵＴａ１０９４ａとＬＵＴｃ１０９４ｃは、後述する画像制御（キャリブレーション）で作成される１０ｂｉｔの変換テーブル（濃度補正特性）であり、プリンタ出力のガンマ特性を変更するものである。
【００３４】
出力ガンマ補正部１０９４から出力された信号は、ディザ処理（４ｂｉｔ化）部１０９５でディザ処理され、ＰＷＭ部１０９６へ順次送られる。ディザ処理部１０９５は、１０ｂｉｔの画像信号を４ｂｉｔデータにする中間調処理を行う。また、画像信号の属性に応じて解像度を変えられるように複数のディザ処理回路を持つ。
【００３５】
ＰＷＭ部１０９６は、ディザ処理部でディザ処理された階調数４ｂｉｔの信号に応じてＰＷＭ制御を行い、レーザドライバ１０９７に指示を出す。レーザドライバ１０９７は、ＰＷＭ部１０９６からの指示に応じて、半導体レーザを設定された光量でポリゴンスキャナ１１０に出力する。
【００３６】
以下、本発明の特徴である画像形成条件の制御について説明する。
【００３７】
本発明の特徴は、全濃度域で精度良く階調制御（キャリブレーション）を行うことにある。本実施の形態では、第１と第２のキャリブレーションについて図３を参照して説明する。
【００３８】
図３は、第１の実施形態におけるキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【００３９】
図３のステップＳ１１０〜Ｓ１１４の第１のキャリブレーション（第１の補正）は、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄを用いたキャリブレーションである。すなわち、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄの出力信号を、図４に示すような、縦軸に濃度検知センサ輝度ｉｒ、横軸に紙上の濃度をとった変換テーブル（ＬＵＴｉｄ＿ｎｏｄｏ）を通すことで紙上の濃度を算出する。階調特性がターゲット濃度と一致するように、ＬＵＴａにより補正された階調パターンを感光ドラム上に形成し、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄで読み取った場合のトナー濃度をメモリ（不図示）に予め記憶しておく。この記憶した濃度データがターゲット濃度となる。このときのＬＵＴａをＬＵＴａ０と定め、図５（ａ）のターゲットとして示す。
【００４０】
図５（ａ）に示すグラフは、横軸が画像形成装置に入力される濃度信号値で、縦軸が出力される濃度である。
【００４１】
画像形成装置が中心状態であるとき、出力ガンマ補正を行わずに出力すると、図６（ａ）の実線に示すような特性を示す。これを逆変換したものが図６（ｂ）の実線に示すＬＵＴａ０である。画像形成装置が中心状態であるときとは、画像形成装置の作像条件に関わる全てがばらつきの中心にある場合となる。例えば、トナー（現像剤）の大きさのばらつきが中心であるとき、帯電器の高圧の設定に対するずれがゼロのとき、現像装置と感光体との距離が設計範囲の中心値のときなどを意味する。
【００４２】
画像形成装置に入力された濃度信号をＬＵＴａ０を通して出力することで、図６（ａ）の破線のようにねらった濃度で再現することが可能となる。画像形成装置に入力された濃度信号とは、リーダまたは濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄから入力され、画像処理部１０９１までを通されてきた信号値のことである。この信号値をＬＵＴａ０を参照して変換し、ディザ処理、ＰＷＭ、レーザドライバを介して画像形成を行なう。
【００４３】
図３に戻り、ユーザによりまたは定期枚数に達したことにより、第１のキャリブレーションが実行されたとする（ステップＳ１１０）。画像形成装置では、ＬＵＴａ０により補正された階調パターンが感光ドラム上に形成され、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄが感光ドラム上のトナー濃度を測定する（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）。
【００４４】
次に、出力ガンマ補正部１０９４は、入力濃度ｓｉｇ（入力濃度信号）に対して読み取った濃度をプロットする。次に、入力濃度ｓｉｇごとにターゲット濃度に対する読み取った濃度をプロットする（図５（ｂ））。次に、この逆数をとり、入力濃度ｓｉｇに対する補正係数を表すＬＵＴｂ１を算出する（ステップＳ１１３、図５（ｃ））。このＬＵＴｂ１は、第１の補正値の一例である。そして、ステップＳ１１３が第１の算出手段の一例である。
【００４５】
次に、出力ガンマ補正部１０９４は、ＬＵＴｂ１とターゲットとの差分を入力濃度ｓｉｇ毎に算出する。そして、任意に定められた補正割合係数を入力ｓｉｇ毎に積算し、補正係数ＬＵＴｂ１’を算出する（ステップＳ１１４）。
【００４６】
図３のステップＳ１１５〜Ｓ１１８の第２のキャリブレーション（第２の補正）は、トナーの状態を用いたキャリブレーションである。トナーは、トナーのもつ電荷量とトナーにかかる電界強度に応じて感光体への飛翔量が決まる。電界強度は、現像装置と感光体との距離が一定である場合、現像装置のＤＣ成分と帯電された感光体上の露光された部分の電位部ＶＬとの差分である現像コントラストＶｃｏｎｔの大きで決定される。横軸に現像コントラスト電位、縦軸にトナーの載り量をプロットしたものを図７に示す。
【００４７】
第２のキャリブレーションが実行されると（ステップＳ１１５）、Ｖｃｏｎｔが分かっている状態で感光体上のトナーの載り量を測定することで、トナーのもつ電荷量を推定する（ステップＳ１１６）。
【００４８】
画像形成装置では、電荷量ごとの階調補正テーブル「ＬＵＴｂ２＿電荷量」がメモリに記憶されている。出力ガンマ補正部１０９４は、これを用いて電荷量からＬＵＴｂ２を算出する（ステップＳ１１７）。このＬＵＴｂ２は、第２の補正値の一例である。そして、ステップＳ１１７が第２の算出手段の一例である。
【００４９】
次に、出力ガンマ補正部１０９４は、ＬＵＴｂ２とターゲットとの差分を入力濃度ｓｉｇ毎に算出する。そして、任意に定められた補正割合係数を入力ｓｉｇ毎に積算し、補正係数ＬＵＴｂ２’を算出する（ステップＳ１１８）。
【００５０】
図７に示すように、離散的に電荷量毎にＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）が予めメモリに記憶されている。出力ガンマ補正部１０９４は、現在の電荷量に基づき、参照すべきＬＵＴを離散的なデータから選択する。具体的には、電荷量が２４の場合、最も電荷量が近い電荷量が２０のＬＵＴを参照する。また、電荷量が２０と３０のテーブルから線形補間により電荷量が２４のテーブルを計算して求めてよい。
【００５１】
なお、感光体上の電位を測定する電位センサを有する系においてはＶｃｏｎｔを求めやすいが、電位センサを有さない系においては、現像装置の空回転時間、回転中の温度や湿度などから電荷量を推定する方法もある。また、トナーの電荷量に限定されず、トナー補給量、トナー消費量、トナー濃度等を含むトナーの状態からＬＵＴｂ２を算出するように構成してもよい。
【００５２】
次に、ＬＵＴｂ１とＬＵＴｂ２の合成方法について図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照して説明する。
【００５３】
ＬＵＴｂ１は、直接濃度を測定しているので変換テーブルとしての信頼性が高いが、高濃度部においては出力差がなくなるため信頼性が低くなるという濃度検知センサの有効域の問題がある。一方、ＬＵＴｂ２は、ベタ部に対しての信頼性は高いが、スクリーンなど面積階調で濃度を調整している部分においては、ドットの再現性（飛び散り具合など）により信頼性が低くなる。よって、トナー画像の低濃度部をＬＵＴｂ１に基づいて補正し、トナー画像の高濃度部をＬＵＴｂ２に基づいて補正することが望ましい。
【００５４】
図８（ａ）において、出力ガンマ補正部１０９４は、まず、ＬＵＴｂ１とターゲットとの差分を入力濃度ｓｉｇ毎に算出する（１０ａ）。そして、出力ガンマ補正部１０９４は、任意に定められた補正割合係数（１０ｂ）を入力ｓｉｇ毎に積算し、補正係数ＬＵＴｂ１’を算出する（図８（ａ）の１０ｃ）。この補正割合係数は、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄの光学センサ輝度−紙上濃度変換テーブルの特性から飽和点である紙上濃度１．０における補正割合が０、現像剤がのっていない紙濃度０における補正割合が１となる１次直線によって結ばれたものである。
【００５５】
図８（ｂ）において、ＬＵＴｂ２とターゲットとの差分を入力濃度ｓｉｇ毎に算出する（１０ｄ）。ここで、任意に定められた補正割合係数（１０ｅ）を入力ｓｉｇ毎に積算し、補正係数ＬＵＴｂ２’を算出する（１０ｆ）。この補正割合係数は、濃度検知センサ１６０ａ〜１６０ｄの光学センサ輝度−紙上濃度変換テーブルの特性から飽和点である紙上濃度１．０における補正割合が０、トナーが最も載っているべた濃度１．５における補正割合が１となる１次直線で結ばれたものである。入力信号に応じた第１及び第２のキャリブレーションの各フィードバック率を表したものを補正割合係数テーブルとする。
【００５６】
図３に戻り、出力ガンマ補正部１０９４は、入力ｓｉｇ毎に、図８（ｃ）の１０ｇに示すように、ＬＵＴリニア＋ＬＵＴｂ１’＋ＬＵＴｂ２’により、ＬＵＴｃを算出する（ステップＳ１１９）。ここでＬＵＴリニアは、補正を行わない入力濃度ｓｉｇ＝補正係数となる係数である。
【００５７】
以後、画像形成装置では、作像する際には、ＬＵＴａを通した入力濃度ｓｉｇをＬＵＴｃも通して階調を決定し、出力を行う。その結果、図８（ｃ）の１０ｈに示すような階調補正がＬＵＴａとＬＵＴｃにより行われる。
【００５８】
本実施形態によれば、画像形成部により像担持体に任意の階調パターンを形成し、濃度検知センサにより階調パターンからトナー濃度を測定し、そのトナー濃度に基づいて画像データの階調を補正するためのＬＵＴｂ１を算出する（第１のキャリブレーション）。そして、画像形成部により像担持体にトナー画像として形成されるトナーの状態に基づいて画像データの階調を補正するためのＬＵＴｂ２を算出する（第２のキャリブレーション）。そして、トナー画像の低濃度部をＬＵＴｂ１に基づいて補正し、トナー画像の高濃度部をＬＵＴｂ２に基づいて補正する。これにより、濃度検知手段により検知できない範囲の階調補正が可能となる。
【００５９】
また、トナーの電荷量、現像装置の空回転時間、前記現像装置の回転中の温度、湿度のいずれかに基づいて前記トナーの状態を推定する。これにより、濃度検知手段により検知できない範囲の階調補正の精度向上が可能となる。
【００６０】
電荷量を測定せずにＬＵＴｂ２’を算出する系においては、第１のキャリブレーションのタイミングに限らずに逐次更新し、ＬＵＴｃを例えば１枚出力するごとに更新してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、感光体から直接記録材上に各色順次転写する系において感光体に対向する濃度検知センサを有する系について説明した。これに限定されず、感光体から転写して色重ねした画像を一括で記録材上に転写する中間転写体を有する構成において、中間転写体と対向した濃度検知センサを有する系で用いてもよい。
【００６２】
［第２の実施形態］
本実施の形態では、過補正なく補正の境目が階調の途中にないように補正する方法について図９を参照して説明する。その他の特に記載無きことに関しては前述の実施の形態と同じとする。
【００６３】
補正割合係数は、図９（ａ）に示すように第１のキャリブレーション用と第２のキャリブレーション用で入力信号に対してクロスしており、各々の補正割合係数の和は０以上１以下になるように設定される。これにより、第１の実施形態の図８（ｃ）の１０ｈと比べて、図９（ｂ）に示すように算出されるＬＵＴｃは入力画像ｓｉｇによらず補正される。補正係数の和が１．０を超えてしまうと過補正となってしまい、場合によっては図９（ｃ）に示すように階調反転が起こりうる。
【００６４】
本実施形態によれば、低濃度部と高濃度部の階調補正の切れ目無い実行と、過補正の防止を可能とする。
【００６５】
［第３の実施形態］
本実施の形態では、濃度検知センサの有効域を最大限に利用する方法について説明する。その他の特に記載無きことに関しては前述の実施の形態と同じとする。
【００６６】
第３の実施形態における画像形成装置は、出力ガンマ補正部１０９４内にＬＵＴａ１０９４ａを制御する第３のキャリブレーション機能を有している。
【００６７】
階調を補正する方法と出力ガンマ補正部１０９４の役割について説明する。
【００６８】
図１１（ａ）は、原稿画像の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。
【００６９】
第Ｉ領域は、原稿濃度をトナー載り量信号に変換する画像読み取り装置の特性を示す。第ＩＩ領域は、トナー載り量信号をレーザ出力信号に変換するための出力ガンマ補正部１０９４（ＬＵＴａ）の特性を示す。第ＩＩＩ領域は、レーザ出力信号から出力トナー載り量に変換するプリンタの特性を示す。第ＩＶ領域は、原稿濃度と記録トナー載り量の関係を示しており、この特性は実施の形態の複写機における全体的な階調特性を表している。
【００７０】
画像形成装置では、第ＩＶ領域の階調特性を線型にするために、第ＩＩＩ領域のプリンタ部の入力濃度に対する出力濃度の記録特性が非線形となる部分を第ＩＩ領域の出力ガンマ補正部１０９４によって補正している。ＬＵＴａは、出力ガンマ補正部１０９４を作用させないで出力した場合の第ＩＩＩ領域の特性の入出力関係を入れ換えるだけで、容易に作成できる。なお、本実施形態では、出力階調数は８ｂｉｔであり２５６階調であるが、内部処理は１０ｂｉｔのデジタル信号で処理しているので、１０２４階調である。
【００７１】
図１０は、第３の実施形態における第３のキャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
図１０において、画像形成装置は、テストプリントを出力する（ステップＳ１０５）。なお、テストプリントを出力する際は、出力ガンマ補正部１０９４を作用させないで画像形成を行う。テストプリントは、図１１（ｂ）に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色、４列１６行の全部で６４階調分のグラデーションのパッチ群により成り立ち、ここでの６４階調パッチは、全部で２５６階調あるうちの、低濃度領域を重点的に割り当てている。このようにすることで、ハイライト部における階調特性を良好に調整することができる。
【００７３】
図１１（ｂ）において、６１は解像度１６０〜１８０ｌｐｉ程度（ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ）のパッチ、６２は２５０〜３００ｌｐｉ程度のパッチである。各解像度の画像を形成は、制御部においてその解像度になるパラメータをもつディザ処理を行い、ＰＷＭ出力することによって実現できる。なお、本画像形成装置は、階調画像を１６０〜１８０ｌｐｉ程度の解像度で、文字等の線画像は２５０〜３００ｌｐｉの解像度で作成している。この２種類の解像度で同一の階調レベルのパターンを出力しているが、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて先の階調レベルを設定するのがより好ましい。
【００７４】
図１０に戻り、リーダで読み取って得られた濃度情報は、階調パタ−ンの作成位置と対応させて、階調レベルとトナー載り量の関係がメモリ−に取り込まれる（ステップＳ１０６）。この段階で、図１１（ａ）の第ＩＩＩ象限に示したプリンタ特性を求めることができ、プリンタ特性の入出力関係を入れ換えることにより、このプリンタのＬＵＴａを決定することができ、設定を行う（ステップＳ１０７）。ＬＵＴａを計算で求める際に、階調パターン数しかデータがないので、途中の不足しているデータを補間を行うことにより算出する（ステップＳ１０８）。上記制御により目標トナー載り量にむけ線型な階調特性を得ることができる。
【００７５】
実際の操作と上記キャリブレーション動作の構成を以下に説明する。
【００７６】
上記キャリブレーションは使用者が任意に実施可能である。図１２は、操作パネルの表示を表した図である。
【００７７】
図１２に示すように、操作パネルの１表示画面に「オートキャリブレーション」ボタンが表示され、使用者がボタンを押すことにより、上述したオートキャリブレーションが実行される。本実施の形態においては、上記オートキャリブレーションを実施することにより短期的、長期的、その他さまざまな画像濃度、画像再現性、階調再現性の変動を有効に補正し、最適な画像を出力することが可能である。本キャリブレーションによりプリンタの単色の出力特性を精度良く所望の状態にできるため、プリンタ制御部や外部でのＩＣＣプロファイルを用いたカラーマネジメントを使った場合の、色再現性の精度を上げることができる。
【００７８】
次に、濃度検知センサの有効域でのトナー濃度の測定方法を図１３を参照して説明する。
【００７９】
リーダにおいても、濃度検知センサと同様に、横軸に輝度を、縦軸に紙上濃度をとった変換テーブル（ＬＵＴｉｄ＿ｒ）を通すことで、紙上の濃度を算出することが可能となっている。すなわち、リーダに画像形成された用紙を載せて読み込ませることで、用紙上のトナー濃度を測定することが可能となっています。
【００８０】
まず、上記第３のキャリブレーション時にリーダと濃度検知センサの誤差を算出する。一般的に、リーダは濃度検知センサと比較して高濃度部まで正確に読み取れる特性を有している。
【００８１】
図１３（ａ）に示すグラフは、横軸にリーダを通して求められた濃度、縦軸にパッチ検センサの信号値をとったものである。グラフ上の実線は、予め設定されているパッチ検の特性を示す。これに対して、破線は、測定結果をプロットしたものである。この実線と破線のパッチ検の信号値（縦軸）が濃度０．１相当になるパッチ濃度を、リーダを通して求められた濃度（横軸）の低い方から高い方に向かって求める。図示例では、パッチ濃度（横軸）１．２の位置で、予め設定されているパッチ検の特性に対して、測定結果が、パッチ検の信号値（縦軸）で濃度０．１相当になったことを意味する。第１のキャリブレーションを行った結果から、濃度１．２となる入力信号を導く（図１３（ｂ））。本実施の形態では８２０と求められた（ｍａｘ１０２３）。そして、補正割合係数を、第１のキャリブレーションと第２のキャリブレーションの交点が８２０となるように補正する（図１３（ｃ））。図示例では、左側が第１のキャリブレーション、右側が第２のキャリブレーションである。また、破線が第１の実施形態にかかるもの、実線が第１のキャリブレーションと第２のキャリブレーションの交点を濃度１．２の位置に移動したものである。
【００８２】
以下、上記第１の実施の形態と同様に、ＬＵＴｃを再算出する。これにより、濃度検知センサで実測できる範囲については、濃度検知センサの出力値を用いた値で補正することができ、濃度検知センサで実測できない部分を第２のキャリブレーションで補正することができる。
【００８３】
補正割合係数テーブルを、第１のキャリブレーションの結果に応じて変化させることで、濃度検知手段により測定できる範囲を最大限に利用して、また、できない部分は使わずに階調補正が可能となる。
【００８４】
［第４の実施形態］
本実施の形態では、スクリーン毎に補正割合係数を最適化する方法について説明する。その他の特に記載無きことに関しては前述の実施の形態と同じとする。
【００８５】
第４の実施形態における画像形成装置は、文字部などに適用される２６０線近傍の高線数スクリーンと、写真部などに適用される１５０線近傍の低線数スクリーンを有する。
【００８６】
低線数スクリーンの場合、潜像が凸凹で形成される。第２のキャリブレーションにおいてはトナーの平均的な電荷量の算出は可能であるが、トナーごとに若干異なる電荷量の分布までは推定ができない。潜像が凸凹の場合には、この電荷量の分布により階調特性がかわる傾向がある。よって、図１４（ａ）に示すように、第１のキャリブレーションの寄与率が高くなるように補正割合係数を設定する。
【００８７】
高線数スクリーンの場合、潜像が比較的フラットに形成され、トナーの電荷量分布によらず、階調部の濃度は平均値との相関が高くなる。よって、図１４（ｂ）に示すように、第２のキャリブレーションの寄与率が高くなるように補正割合係数を設定する。これにより、複数種類のスクリーンの各スクリーンに適したＬＵＴｃが算出される。
【００８８】
本実施形態によれば、補正割合係数テーブルを、使用するスクリーンの種類に応じて変化させることで、濃度検知手段により測定できる範囲を各スクリーンで最大限に利用することが可能となる。
【００８９】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態の具体的な態様について図１５（ａ）、図１５（ｂ）を参照して説明する。
【００９０】
画像形成装置の状態に応じて補正割合係数を最適化する方法について、従って説明する。その他の特に記載無きことに関しては前述の実施の形態と同じとする。
【００９１】
補正割合係数は、図１５（ａ）に示すように、第１のキャリブレーションと第２のキャリブレーションと同じ割合でブレンドするように設定されている。
【００９２】
第２キャリブレーションでは、上述したように、現像剤の電荷量を予測して制御が行われるが、画像形成装置の長期使用による現像剤の劣化や高湿環境での長期放置等により、電荷量から求まるＬＵＴｂ２から階調特性が外れがちな条件となる場合がある。これらを、ＭＦＰ制御部に有する現像装置のカウンタやプリンタ部で有する温湿度センサとタイマを組み合わせて検知を行う。例えば、カウンタが設定寿命であるＡ４で１０万枚を超え、３２℃８５％と高温高湿であったとする。これは電荷量から推定されるＬＵＴｂ２から外れると想定される条件である。
【００９３】
次に、図１５（ｂ）に示すように、第１のキャリブレーションの寄与率を上げ、第２のキャリブレーションの寄与率を下げるように補正割合係数を設定する。これにより、通常の使用環境よりは精度が落ちるが、誤補正となることを防止することができる。
【００９４】
本実施形態によれば、補正割合係数テーブルを、トナーの経時変化、環境、感光体の経時変化に応じて変化させる。これにより、濃度検知手段により測定できる範囲をトナーの経時変化、環境、感光体の経時変化に応じて最大限に利用することが可能となる。
【００９５】
本実施の形態では、条件を切り替える場合を説明したが、あるカウンタや温湿度、その他のパラメータに応じて徐々に寄与率を変更してもよい。また、感光体の耐久状態により現像性に影響を与えるような系においては、感光体の耐久状態により寄与率を変更してもよい。
【００９６】
本発明の具体的な実施態様の一例として、複数の感光ドラムを有する電子写真方式のカラー複写機を用いて説明したが、これに限らず、各種方式の電子写真複写機、或いはプリンタ、モノカラー方式の画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【００９７】
また、濃度検知センサは、上述した配置に限らず、感光ドラムからトナー画像が転写された中間転写体上のトナー濃度や感光ドラムまたは中間転写体からトナー画像が転写された記録材上のトナー濃度を測定するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０８  リーダ画像処理部
１０９  プリンタ制御部
１６０ａ〜１６０ｄ  濃度検知センサ
１０９４  階調制御部
１０８１  画像処理部
１０９１  画像処理部
１０９２  入力装置色処理部
１０９４  出力ガンマ補正部
１０９４ａ  ＬＵＴａ
１０９４ｃ  ＬＵＴｃ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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