(57)【要約】【課題】画像濃度補正用や画像階調補正用のパッチパターンのサンプリング精度を落とすことなく安定した濃度測定を行いつつ、ダウンタイムの短縮と廃トナーの軽減を両立できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像濃度や画像階調を補正するパッチパターンを作像し、反射光量センサ１０８により反射光量を測定してフィードバックを行う画像形成装置において、複数色、もしくは、複数階調のパッチパターンを連続して配置する場合、先頭のパッチパターン３０３ｙの中間転写体１０４の進行方向Ｆの長さが、他のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋよりも長く、また連続して配置された複数階調のパッチパターンのうち、直前の階調レベルとの差が大きいパッチパターン５０３、５０８は他のパッチパターン５０４〜５０７、５０９〜５１２よりも長く作像する。【選択図】図３
2008203733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記画像の濃度を制御するために、前記像担持体上にパターン像を形成させるパターン形成手段と、
前記パターン形成手段により形成された前記パターン像に光を照射し反射光量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記反射光量に基づいて、前記画像の濃度を補正する画像濃度補正手段とを有し、
前記画像濃度補正手段で前記画像の濃度を補正する際に、
前記パターン形成手段は、複数のパターン像を前記像担持体の進行方向に平行に順に形成し、
前記複数のパターン像のうち前記進行方向に対して先頭に位置するパターン像は、他のパターン像よりも前記像担持体の進行方向に長く形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記パターン形成手段が形成する前記複数のパターン像のうち、前記先頭に位置するパターン像と、前記他のパターン像との前記像担持体の進行方向の長さの差分量は、前記像担持体の回転速度に応じて異ならせることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記画像の階調を制御するために、前記像担持体上にパターン像を形成させるパターン形成手段と、
前記パターン形成手段により形成された前記パターン像に光を照射し反射光量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記反射光量に基づいて、前記画像の階調を補正する画像階調補正手段とを有し、
前記画像階調補正手段で前記画像の階調を補正する際に、
前記パターン形成手段は、複数のパターン像を前記像担持体の進行方向に平行に順に形成し、
前記複数のパターン像のうち前記進行方向に対して先頭に位置するパターン像は、他のパターン像よりも前記像担持体の進行方向に長く形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記パターン形成手段が形成する前記複数のパターン像のうち、前記先頭に位置するパターン像と、前記他のパターン像との前記像担持体の進行方向の長さの差分量は、前記像担持体の回転速度に応じて異ならせることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記画像の階調を制御するために、前記像担持体上にパターン像を形成させるパターン形成手段と、
前記パターン形成手段により形成された前記パターン像に光を照射し反射光量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記反射光量に基づいて、前記画像の階調を補正する画像階調補正手段とを有し、
前記画像階調補正手段で前記画像の階調を補正する際に、
前記パターン形成手段は、複数のパターン像を前記像担持体の進行方向に平行に順に形成し、
前記複数のパターン像のうち、連続する２つのパターン像の階調レベル差が予め設定された閾値以上となる場合、前記連続する２つのパターン像のうち前記進行方向に対して後に配置されるパターン像は、他のパターン像よりも前記像担持体の進行方向に長く形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記連続する２つのパターン像のうち、前記進行方向に対して前に配置されるパターン像と、前記後に配置されるパターン像との前記像担持体の進行方向の長さの差分量は、前記像担持体の回転速度に応じて異ならせることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に、用紙等の表面に可視画像を形成するプリンタや複写機、複合機等の画像形成装置における、出力画像の補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子写真プロセスを用いた複写機等の画像形成装置においては、装置の使用による経時変化や装置の置かれる環境の変化などに影響されずに安定した画像形成を行うことが求められている。そのための手段として、安定して画像を出力するために様々な自動調整制御が行われている。
【０００３】
電子写真プロセスでは、感光ドラム等の像担持体の表面を均一な帯電量の電荷を与えて均一に帯電し、レーザ等の露光手段によって走査することで静電潜像を形成する。そして、これにトナー等を用いた現像器を接触（または近接）回転させることにより可視トナー像を形成し、さらに用紙上に転写するというステップによって画像が形成される構成となっている。しかし、電子写真プロセスを用いるにあたり、帯電部材や現像剤、転写部材は温度や湿度を始めとするさまざまな要因によって影響を受ける。このため、形成されるトナー像を均一な状態に保つことは困難であるため、随時適切な画像安定化制御を講じる必要がある。
【０００４】
画像安定化制御のうち、なかでも画像濃度を一定に保つための制御は重要である。その手段のひとつとして、次のような制御が行われている。すなわち、感光ドラムや中間転写体等の像担持体にトナー像として特定のパターン画像を作像して、パターン画像に対してＬＥＤ等の発光を照射して得られた反射光量を測定することで濃度情報を取得している。そして、これを可視トナー像を形成する際のトナーの制御量へとフィードバックする制御が行われている。特許文献１や特許文献２などはその一例である。
【０００５】
これらのパターン画像（以下、パッチパターンと呼ぶ）の反射光量を測定するために用いられるセンサは受光部にフォトトランジスタ等の素子を使用している。しかし、入射される反射光量の変化に遅延無く追従して電気信号を出力するのではなく、材料として用いられる半導体材料や信号増幅を行う回路の構成に応じた遅延量を持って出力信号が変化するものである。また、入射光量の変化に対する出力信号変化の遅延量は、入射光量の変化量に依存している。
【０００６】
中間転写体上に作像されたパッチパターン部と、何も作像されていない中間転写体の下地部とでは反射光量が大きく違う。このため、反射光量を得るセンサの出力信号電圧が変化するには若干の時間が掛かるので、安定した濃度測定を行うためには出力信号変化の追従性に応じてパッチパターンの進行方向のサイズを拡大する必要があった。
【０００７】
また、電子写真プロセスによる画像形成は、中間階調の入力データに対する出力濃度の線形性にずれが生じることが多い。そのため、特許文献３や特許文献４などのように様々な中間階調を補正する手段が講じられている。例えば、複数の階調からなるグラデーションパターン（パッチパターン）を光学センサで読み取ることで、中間階調の入力データと出力濃度の相関関係を予め求めておき、通常の画像形成時に入力データを補正してから画像形成を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開平０６−０１１９３６号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６８３１号公報
【特許文献３】特開平０７−２６４４１２号公報
【特許文献４】特開平０９−０３７０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数の反射光量センサでの反射光量センサ間のばらつきを抑えるために、単一の反射光量センサで各色のグラデーションパターンを連続して読み取ろうとすると、隣接して配置されたパターン同士で濃度差が大きい部分が生じることが有り得る。これは、各グラデーションパターンは高濃度階調から低濃度階調へと推移するパターン（もしくはその逆でも構わない）であるためである。すなわち、例えばイエローからマゼンタに推移するときに、イエローの低濃度階調からマゼンタの高濃度階調へと推移し、この場合大きな濃度差が生じる。このような場合も、反射光量の差が大きく違うため、安定した濃度測定を行うためにも出力信号変化の追従性に応じて各階調レベルごとの、パッチパターンの進行方向のサイズを拡大する必要があった。
【０００９】
しかし、パッチパターンは現在の作像条件下における出力濃度を測定するだけのために作像されるが、通常の用紙上への画像出力と同じプロセスユニットを用いて画像形成するために、通常の画像出力と同時にパッチパターンを形成することは不可能である。よって、パッチパターンを作像するためには通常の画像出力を一時中断しなければならない。
【００１０】
また、パッチパターンは用紙上へは転写しないため、パッチパターンの反射光量の測定後は、クリーニングブレードなどを用いて廃トナーとして回収する必要がある。
【００１１】
このため、前述のように安定した濃度測定を行うためにパッチパターンの進行方向のサイズを増加させると、その分ユーザの画像形成ができない時間（つまりダウンタイム）が長くなり、かつ、廃トナーが増加してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は以上の点に着目して成されたものであり、画像濃度補正用や画像階調補正用のパッチパターンのサンプリング精度を落とすことなく安定した濃度測定を行いつつ、ダウンタイムを短縮し廃トナーを軽減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】
【００１３】
本発明の画像形成装置は、前記課題を解決するために、以下の特徴を有するものである。
【００１４】
すなわち、像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、前記画像の濃度を制御するために、前記像担持体上にパターン像を形成させるパターン形成手段と、前記パターン形成手段により形成された前記パターン像に光を照射し反射光量を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記反射光量に基づいて、前記画像の濃度を補正する画像濃度補正手段とを有し、前記画像濃度補正手段で前記画像の濃度を補正する際に、前記パターン形成手段は、複数のパターン像を前記像担持体の進行方向に平行に順に形成し、前記複数のパターン像のうち前記進行方向に対して先頭に位置するパターン像は、他のパターン像よりも前記像担持体の進行方向に長く形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、補正用のパッチパターンのサンプリング精度を落とすことなく、ダウンタイムの短縮と廃トナーの軽減との両立を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１７】
［第１の実施形態］
（１）画像形成装置の構成：図１
図１は、実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置は、原稿の複写動作を行う場合の原稿読み取り部１Ｒとプリンタ部１Ｐを有している。
【００１８】
プリンタ部１Ｐは主に次の構成要素を有している。トナーボトル１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋ（以下、１０１ｙ〜１０１ｋのように記す）は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、ＹＭＣＫと記す）の現像剤（トナー）が充填されている。プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋ（パターン形成手段に相当）は、感光ドラムの外周面に対向してその回転方向に帯電ローラ（一次帯電器）、現像器、感光ドラムクリーナが配置されている。
【００１９】
帯電ローラは感光ドラムの表面に均一な帯電量の電荷を付与して感光ドラムを帯電させる。光走査部であるレーザスキャナユニット１０３ｙ〜１０３ｋは、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋ内の一様に帯電された感光ドラム上に入力画像情報に従ってレーザ露光を行い、静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋ内の現像器によってトナー像（画像に相当）に現像される。
【００２０】
中間転写体（像担持体に相当）１０４は、無端ベルトによって構成される。感光ドラム上に作像されたトナー像は、中間転写体１０４上に各色逐次重ね合わせて一次転写され、中間転写体１０４上に形成された画像は、様々な種類の用紙上に二次転写される。中間転写体１０４は作像動作時には、１５０ｍｍ／ｓの速度で回転駆動される。
【００２１】
一次転写ローラ１０５ｙ〜１０５ｋは、感光ドラムから中間転写体１０４に一次転写する際に安定した転写を実現するためのものである。
【００２２】
中間転写体１０４に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ１０６によって用紙上に二次転写される。二次転写ローラ１０６で転写しきれなかった残留トナーや、用紙上に転写することを意図しない調整用のトナー像（パッチパターン）は、中間転写体クリーナ１０７によって回収される。反射光量センサ（測定手段に相当）１０８は、中間転写体１０４上のトナー濃度を反射光量によって検知する。
【００２３】
用紙は用紙カセット１０９から給紙ローラ１１０によって搬送され、レジストローラ１１２によって斜行を補正された後、二次転写ローラ１０６に送られる。用紙は、二次転写ローラ１０６で中間転写体１０４からトナー像を転写された後、定着ローラ１１３および加圧ローラ１１４によってトナー像を熱定着される。さらに排紙フラッパ１１５によってインナー排紙トレイ１１６もしくは排紙トレイ１１７に送られる。なお、１１１は手差しトレイである。
【００２４】
（２）反射光量センサの構成：図２
図２は、反射光量センサ１０８の構成を示した概略断面図である。
【００２５】
反射光量センサ１０８は、ＬＥＤ等によって構成された発光部２０２と、フォトトランジスタ等によって構成された受光部２０３とによって構成されている。発光部２０２と受光部２０３とは、発光部２０２が発光した光が中間転写体１０４によって反射し、さらに反射光が受光部２０３に入射するような角度で取り付けられている。受光部２０３によって受光された反射光は、反射光量に応じた電気信号に変換される。出力される電気信号の電圧は、反射光量が少なければ電圧も低く、また反射光量が多ければ電圧が高くなる。一般的に中間転写体１０４上に載っているトナー量が多ければ多いほど反射光量は少なくなる。このため、反射光量センサ１０８の出力信号の電圧が高いほど作像されたトナー濃度は低く（薄く）、また出力信号の電圧が低いほど作像されたトナー濃度は高く（濃く）なり、出力信号の電圧とトナー濃度は比例の関係にある。２０５は中間転写体１０４上にトナー像２０５が載っている場合を示したものである。なお、図中矢印Ｆは中間転写体１０４の進行方向を示す。
【００２６】
反射光量センサ１０８の出力信号は、背景技術の項で述べたとおり、入射する反射光に対して遅延を持って応答し、入射光量に対して出力信号の電圧レベルが一致するまで時間（つまり安定時間）は入射光量の変化量に応じて変化するものである。
【００２７】
（３）画像濃度補正用のパッチパターン：図３
次に、画像濃度補正用のパッチパターン（パターン像に相当）について図３を用いて説明する。図３は、中間転写体１０４を上面から見た図である。中間転写体１０４は無端ベルトであるため、図面に対して左右（矢印Ｆの前後方向）はループになっているものとする。反射光量センサ１０８は、中間転写体１０４に対し、図のような位置関係で配置されている。
【００２８】
画像濃度補正用のパッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋは、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋによって、所定のレーザ変調パターンを用いて複数色（ＹＭＣＫ各色）のトナー像を中間転写体１０４上（像担持体上）に形成したものである。パッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋのサイズは、進行方向Ｆに対して垂直方向、つまり主走査方向の長さは共通で２０ｍｍである。また進行方向Ｆ、つまり副走査方向の長さは、先頭に位置するパッチパターン３０３ｙは２０ｍｍであるが、後続のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋは１５ｍｍであり、先頭のパッチパターン３０３ｙだけ５ｍｍ余分に長い。
【００２９】
反射光量センサ１０８を複数設けるとコストアップにつながるため、１つの反射光量センサ１０８を用いて連続して各色のパッチパターン濃度を読み取る。このため、ＹＭＣＫ各色とも中間転写体１０４の進行方向Ｆに対して平行に順に配置し、単一の反射光量センサ１０８が連続して反射光量を読み取れるよう構成している。
【００３０】
形成されたパッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋのトナー像は、中間転写体１０４の回転に従って反射光量センサ１０８まで進み、反射光量を測定される。反射光量に応じて反射光量センサ１０８は各パッチパターンの濃度に比例した信号を出力する。この出力信号レベルに従って、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋにおける帯電バイアス電圧や現像バイアス電圧を制御することによって、作像濃度を一定のレベルに保つよう補正している。なお、帯電バイアス電圧や現像バイアス電圧の制御、作像濃度を一定のレベルに保つ補正を行うのは後述の制御部７０４（画像濃度補正手段に相当）である。
【００３１】
なお、パッチパターン３０３ｙは後続の３０３ｍ〜３０３ｋに比べ５ｍｍ（差分量）長い２０ｍｍであるが、これは中間転写体１０４が１５０ｍｍ／ｓの速度で回転している場合についての例である。一般的に電子写真式のプリンタエンジン（画像形成部）は使用する用紙が厚紙の場合の厚紙モードを有しており、この厚紙モードの場合には画像形成部は通常時より低速で動作する。本実施形態のプリンタエンジンでは、厚紙モードにおいては中間転写体１０４の回転速度は９０ｍｍ／ｓの速度で回転駆動するが、この時パッチパターン３０３ｙは後続の３０３ｍ〜３０３ｋに比べ３ｍｍ（差分量）長い１８ｍｍである。
【００３２】
（４）制御ブロック図：図７
図７は、実施形態に係る画像形成装置を制御する制御ブロック図である。
【００３３】
ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０３、制御部７０４、スキャナ制御ＡＳＩＣ  ７０５及びコントローラユニット７０６は制御ユニット７００に搭載される。ＲＯＭ７０２には、ファームウエアなどの制御プログラムが記憶されている。
【００３４】
ＣＰＵ７０１は、プリンタ部１Ｐの駆動負荷を制御する制御マイコンである。ＣＰＵ７０１は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０３に格納されているプログラムを実行し、制御部７０４を介してプロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋを制御する。ＣＰＵ７０１は、スキャナ制御ＡＳＩＣ  ７０５に駆動速度等のパラメータを指定することにより、レーザスキャナユニット１０３ｙ〜１０３ｋを駆動制御する。
【００３５】
ＣＰＵ７０１は、反射光量センサ１０８からの出力信号に基づきプロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋを制御する。
【００３６】
コントローラユニット７０６は、操作パネルの複写開始ボタンの操作者（ユーザ）による押下で複写指令を受け付け（プリントジョブが投入、開始指示）、プリンタ部１Ｐに対してプリント指令を出し、画像データを送信する。同時に、原稿読み取り部１Ｒとの通信で原稿画像データを読み込む。
【００３７】
（５）反射光量センサの出力信号：図４
図４のグラフは、パッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋの反射光量を反射光量センサ１０８によって読み取った出力信号の波形を示したものである。横軸は時間軸（ｔ［ｍｓ］）であり、縦軸は出力信号の電圧（Ｖ［ｖ］）を示している。
【００３８】
波形４０１は反射光量センサ１０８の出力信号電圧である。区間４０２は、中間転写体１０４の下地部からパッチパターン３０３ｙに達するまでの下地部を示す。区間４０３と区間４０４はパッチパターン３０３ｙがもたらす（パッチパターン３０３ｙからの反射光量）出力信号の部分、区間４０５はパッチパターン３０３ｍがもたらす信号出力の部分である。また、区間４０６はパッチパターン３０３ｃがもたらす出力信号の部分、区間４０７はパッチパターン３０３ｋがもたらす出力信号の部分、区間４０８はパッチパターン３０３ｋの後ろに続く中間転写体１０４の下地部である。
【００３９】
出力信号の各レベルの長さはパッチパターンのサイズに比例するため、パッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋの進行方向の長さは同じであるから、区間４０５〜４０７はそれぞれほぼ同じ時間である。また、パッチパターン３０３ｙの長さは他の色のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋより長い（パッチパターン３０３ｙだけ５ｍｍ余分に長い）ため、区間４０３と区間４０４を加算した長さは、区間４０５〜４０７のそれぞれよりも長い。
【００４０】
区間４０２は中間転写体１０４の下地部であるため反射光量が多いので出力信号電圧が高く、パッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋが中間転写体１０４に載る区間４０３以降になると、急激に出力信号電圧は低下する。区間４０３は中間転写体１０４の下地部からパッチパターン３０３ｙの反射光量へと変化する際の安定待ち期間であり、この部分の信号のサンプリング値は画像濃度補正には用いない。出力信号のサンプリングを行った結果を実際に画像濃度補正に利用するのは区間４０４〜４０７上の出力信号値である。区間４０４と、区間４０５〜４０７のそれぞれの時間は等しい。
【００４１】
図３で示した先頭のパッチパターン３０３ｙが他のパッチパターンより余分に長い部分は区間４０３に該当する（つまり余分に長い５ｍｍ）。区間４０３では、反射光量センサ１０８が急激な反射光量の変化に追従しきれず緩やかな出力信号電圧の変化を示した分を吸収することで、先頭のパッチパターン３０３ｙを安定した状態で正しく濃度を読み取ること可能である。また、パッチパターンを長くするのは先頭のパッチパターン３０３ｙだけであるため、全てのパッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋを長くするのに比べて廃トナー量を削減することが可能であり、また作像にかかる時間を短縮することができる。
【００４２】
このような画像濃度補正用のパッチパターンは、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋの動作パラメータを変えつつ、複数回連続で作像されることが多い。プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋの動作パラメータは帯電バイアスや現像バイアスの出力値などであり、これらを変化させるには１００ｍｓ程度の安定化時間を要するため、画像濃度補正用のパッチパターン同士の間隔は数十ｍｍ程度開くことになる。パッチパターン同士が密接して作像されず、また複数回繰り返して画像濃度補正用のパッチパターンが作像される場合に、本発明のように先頭のパッチパターン３０３ｙのみを長いパターンとすることは、廃トナー量の削減と補正時間の短縮の観点から有効な手段である。また、廃トナー量の削減と補正時間の短縮の観点のみならず、感光ドラム等の消耗部材の寿命面からも有効な手段である。
【００４３】
なお、前述の厚紙モードにおいては、中間転写体１０４の速度は通常の３／５である９０ｍｍ／ｓである。中間転写体１０４の速度が遅くなった場合、パッチパターンの長さが同じであれば各パッチパターンの読み取り時間は長くなる。しかし、反射光量センサ１０８（３０８）の受光部２０３に用いられているフォトトランジスタは、その入射光量の変化に対する出力信号の変化時間は変わらないため、出力信号値が入射光量に追従して安定するまでの時間は同じである。このため、出力信号値の安定化を図るために先頭のパッチパターン３０３ｙについて他のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋより余分に作像する時間は同じで良いため、中間転写体１０４の速度に応じてその最適な長さは異なることになる。
【００４４】
このプリンタエンジンの場合は、中間転写体１０４が１５０ｍｍ／ｓで回転する通常モード時は先頭のパッチパターン３０３ｙは後続のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋに比べ５ｍｍ長い。また中間転写体１０４の回転速度は９０ｍｍ／ｓの速度で回転する厚紙モードでは先頭のパッチパターン３０３ｙは後続のパッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋに比べ３ｍｍ長い。この数値は通常モード時と厚紙モード時での中間転写体１０４の回転速度の比によって計算されたものである。
【００４５】
つまり、反射光量センサ１０８がパッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋを読み取る対象である中間転写体１０４の速度に応じて先頭のパッチパターン３０３ｙの長さを異ならしめることにより、次のようなことが可能である。すなわち、画像形成速度に応じたより安定したパッチパターン３０３ｙ〜３０３ｋの濃度の読み取りと、廃トナー量の削減とを両立させることが可能である。
【００４６】
［第２の実施形態］
第１の実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００４７】
電子写真式のプリンタエンジンは、同じ階調レベルで作像を行っても、実際に中間転写体１０４上に作像される濃度は必ずしも比例するとは限らない。このため、所定の階調パターン（パッチパターン）を作像し、これを反射光量センサ１０８で読み取ることで、理想の階調レベルと実際の階調レベルとの濃度差を測定し、入力画像データに対する出力階調レベルを補正するといった制御が一般的に行われている。なお、これらの制御を行うのは図７で説明した制御部７０４（画像階調補正手段に相当）である。
【００４８】
図５は、階調補正用のパッチパターン（パターン像に相当）を作像した例で、中間転写体１０４を上面から見た形態である。また、図５の矢印Ｆは、中間転写体１０４の進行方向を示す。
【００４９】
階調補正用のパッチパターン５０３〜５１２は、それぞれの階調レベルは８ビットで示され、１６進数で００ｈ〜ＦＦｈまで５段階の階調レベルに従ったレーザＰＷＭ変調パターンにて複数階調のパッチパターンを作像している。階調レベルの値が高いほど可視トナー像の濃度は高く作像される。各パッチパターンは、プロセスユニット１０２ｙ〜１０２ｋの動作パラメータである帯電バイアス電圧や現像バイアス電圧は変えず、レーザスキャナユニット１０３ｙ〜１０３ｋのＰＷＭ変調パターンのみを階調レベルに応じて変えて作像したものである。
【００５０】
パッチパターン５０３〜５０７まではＹトナーで作像され、階調レベルが高い順に配置されている。パッチパターン５０３は階調レベルＦＦｈのパッチパターンであり、パッチパターン５０４は階調レベルＤ０ｈのパッチパターン、パッチパターン５０５は階調レベルＡ０ｈのパッチパターンである。また、パッチパターン５０６は階調レベル６０ｈのパッチパターン、パッチパターン５０７は階調レベル２０ｈのパッチパターンである。
【００５１】
この階調レベルの５パターンを１セットとして扱い、各色ＹＭＣＫに１セットのパッチパターンを作像している。
【００５２】
パッチパターン５０８〜５１２まではＭトナーで作像され、階調レベルが高い順に配置されている。パッチパターン５０８は階調レベルＦＦｈのパッチパターンであり、パッチパターン５０９は階調レベルＤ０ｈのパッチパターン、パッチパターン５１０は階調レベルＡ０ｈのパッチパターンである。また、パッチパターン５１１は階調レベル６０ｈのパッチパターン、パッチパターン５１２は階調レベル２０ｈのパッチパターンである。
【００５３】
図５では省略するが、同様にＣ、Ｋトナーにおいても同様のパッチパターンを１セットずつ作像している。
【００５４】
パッチパターン５０３〜５１２の主走査方向の長さは共通で、それぞれ２０ｍｍである。また各色の階調の先頭にある、階調レベルＦＦｈのパッチパターン５０３、パッチパターン５０８の副走査方向の長さは２０ｍｍであり、その他の階調レベルのパッチパターン５０４〜５０７、パッチパターン５０９〜５１２の副走査方向の長さは１５ｍｍである。図面にないＣ、Ｋトナーにおいても階調レベルＦＦｈのパッチパターンは副走査方向の長さは２０ｍｍとする。その他の階調レベルのパッチパターンの副走査方向の長さは１５ｍｍである。
【００５５】
階調レベルＦＦｈで作像されているパッチパターン５０３の直前は、中間転写体１０４の下地部であり、同じくパッチパターン５０８の直前は前の色Ｙのパターン中で最も階調レベルが低い２０ｈで作像される濃度の低いパッチパターン５０７である。なお、主走査方向は中間転写体１０４の進行方向Ｆに対して垂直である方向、副走査方向は進行方向Ｆに対して平行な方向である。
【００５６】
図６のグラフは、パッチパターン５０３〜５１２の反射光量を反射光量センサ１０８によって読み取った出力信号波形を示したものである。横軸は時間軸（ｔ［ｍｓ］）であり、縦軸は出力信号の電圧（Ｖ［ｖ］）を示している。なお、６０１は反射光量センサ１０８の出力信号電圧の波形を示す。
【００５７】
区間６０２は、中間転写体１０４の下地部からパッチパターン５０３に達するまでの下地部である。
【００５８】
区間６０３と区間６０４はパッチパターン５０３がもたらす出力信号の部分、区間６０５はパッチパターン５０４がもたらす信号出力の部分、区間６０６はパッチパターン５０５がもたらす出力信号の部分である。また、区間６０７はパッチパターン５０６がもたらす出力信号の部分、そして区間６０８はパッチパターン５０７がもたらす出力信号の部分である。
【００５９】
引き続き、区間６０９と区間６１０はパッチパターン５０８がもたらす出力信号の部分、区間６１１はパッチパターン５０９がもたらす信号出力の部分、区間６１２はパッチパターン５１０がもたらす出力信号の部分である。また、区間６１３はパッチパターン５１１がもたらす出力信号の部分、そして区間６１４はパッチパターン５１２がもたらす出力信号の部分である。なお、区間６１５はパッチパターン５１２に続く次の色Ｃの階調レベルＦＦｈで作像される濃度の高いパッチパターンがもたらす出力信号の部分となる。
【００６０】
出力信号の各レベルの長さはパッチパターンのサイズに比例するので、パッチパターン５０４〜５０７、パッチパターン５０９〜５１２は副走査方向の長さが同じであるから、区間６０５〜６０８、区間６１１〜６１４はそれぞれ同じ時間である。また、階調レベルＦＦｈのパッチパターン５０３、５０８の長さは等しいので、区間６０３と区間６０４を加算した長さと、区間６０９と区間６１０を加算した長さとは等しい。
【００６１】
パッチパターン５０３、５０８の長さは他の色のパッチパターン５０４〜５０７、パッチパターン５０９〜５１２のそれぞれより長いため、区間６０３と区間６０４を足したものは、区間６０５〜６０８、区間６１１〜６１４のそれぞれよりも長い。
【００６２】
ここで区間６０３に着目すると、区間６０３の前の区間６０２は中間転写体１０４の下地部であり出力信号電圧が高い。また区間６０３以降は階調レベルＦＦｈで作像されたトナー像であるため、区間６０２から区間６０３へは、出力信号電圧が非常に低い値に向かって変化しており、続く区間６０４に達する頃には安定した値を示している。よって、同じ階調レベルＦＦｈのパターン領域であっても区間６０４では区間６０３より安定した出力信号を読み取ることが可能である。
【００６３】
同じく、区間６０９に着目すると、区間６０９の前の区間６０８はＹトナーによって作像されたパッチパターンのうち階調レベルが最も低い２０ｈのレベルで作像されたパッチパターン５０７の部分である。このため、区間６０８は、中間転写体１０４の下地部ほどではないが出力信号電圧が高い。また、区間６０９以降は次の色のＭトナーによって階調レベルＦＦｈで作像されたトナー像であるため出力信号電圧が非常に低い値に向かって変化しており、続く区間６１０に達する頃には安定した値を示している。よって、同じ階調レベルＦＦｈのパッチパターン領域であっても区間６１０では区間６０９より安定した出力信号を読み取ることが可能である。
【００６４】
区間６０４は、後続する区間６０５〜６０８と同じ長さの時間であり、同じ読み取り間隔で出力信号電圧のサンプリングが可能である。同じく、区間６１０は、後続する区間６１１〜６１４と同じ長さの時間であり、同じ読み取り間隔で出力信号電圧のサンプリングが可能である。
【００６５】
この区間６０４〜６０８、および、区間６１０〜６１４の出力信号電圧をサンプリングし、各区間のサンプリング結果とパッチパターンを作像するときの各階調レベルとを演算してγテーブルを作成する。このようにすることで、通常のユーザ画像の作像時における入力データに対して階調レベルを補正することにより、線形に近い階調特性を持った画像形成を実現している。
【００６６】
以上示したとおり、複数の階調レベルが連続するよう配置された階調補正用のパッチパターンにおいて、先頭に位置する階調パターンだけ副走査方向の長さを他のパッチパターンより長くする。これにより、全体の階調補正用のパッチパターンを長くすること無く安定した反射光量の読み取りを実現することができる。
【００６７】
また、複数の階調レベルが連続するような階調パターンの配置で、かつ、配置の途中で階調レベル差が大きい場合には、階調レベル変化直後に配置されたパッチパターンだけ副走査方向の長さを他のパッチパターンより長くする。例えば、図５の階調レベル２０ｈのパッチパターン５０７と階調レベルＦＦｈのパッチパターン５０８に着目すると、この連続する２つのパッチパターン５０７、５０８では階調レベル差が大きい。このように、階調レベル差が大きい場合は後続のパッチパターン５０８の副走査方向の長さを他のパッチパターンより長くする。なお、階調レベル差の大小の判断は、例えば予め閾値を設定しておき、閾値と比較（閾値以上となるか否かを判断する）することで行う。これにより、同様に全体の階調補正用のパッチパターンを長くすること無く安定した反射光量の読み取りを実現することができる。
【００６８】
階調補正用のパッチパターンを短く収めることができると、階調補正動作中の廃トナー発生量を少なくすることができるとともに、階調補正動作によるダウンタイムを軽減することができ、ユーザの負担を減らすために有効であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の内部構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置が備える反射光量センサの構成を示した概略断面図である。
【図３】第１の実施形態において作像される画像濃度補正用のパッチパターンのサイズと位置関係を例示した図である。
【図４】第１の実施形態において作像された画像濃度補正用のパッチパターンを反射光量センサで測定したときの出力波形を例示したグラフである。
【図５】第２の実施形態において作像される画像階調補正用のパッチパターンのサイズと位置関係を例示した図である。
【図６】第２の実施形態において作像された画像階調補正用のパッチパターンを反射光量センサで測定したときの出力波形を例示したグラフである。
【図７】本発明に係る画像形成装置を制御する制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１ｙ，１０１ｍ，１０１ｃ，１０１ｋ    トナーボトルＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
１０２ｙ，１０２ｍ，１０２ｃ，１０２ｋ    プロセスユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ（パターン形成手段に相当）
１０３ｙ，１０３ｍ，１０３ｃ，１０３ｋ    レーザスキャナユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
１０４          中間転写体（像担持体に相当）
１０５ｙ，１０５ｍ，１０５ｃ，１０５ｋ    一次転写ローラＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
１０６          二次転写ローラ
１０７          中間転写体クリーナ
１０８          反射光量センサ（測定手段に相当）
１０９          用紙カセット
１１０          給紙ローラ
１１２          レジストローラ
１１３          定着ローラ
１１４          加圧ローラ
１１５          排紙フラッパ
１１６          インナー排紙トレイ
１１７          排紙トレイ
２０２          反射光量センサの発光部
２０３          反射光量センサの受光部
３０３ｙ，３０３ｍ，３０３ｃ，３０３ｋ    画像濃度補正用のパッチパターンＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
４０１          反射光量センサの出力信号電圧波形
４０２，４０８  中間転写体の下地部に対応する出力信号の区間
４０３、４０４  パッチパターン３０３ｙに対応する出力信号の区間
４０５〜４０７  パッチパターン３０３ｍ〜３０３ｋに対応する出力信号の区間
５０３〜５０７  階調補正用のパッチパターン（Ｙトナー）
５０８〜５１２  階調補正用のパッチパターン（Ｍトナー）
６０１          反射光量センサの出力信号電圧波形
６０２          中間転写体の下地部に対応する出力信号の区間
６０３〜６０８  パッチパターン５０３〜５０７に対応する出力信号の区間
６０９〜６１４  パッチパターン５０８〜５１２に対応する出力信号の区間
７０４          制御部（画像濃度補正手段、画像階調補正手段に相当）
【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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