(57)【要約】【課題】  記録材上における画像品質を向上させることのできる画像形成装置および画像形成方法を提供する。【解決手段】  中間転写ベルト７１上に担持されたパッチ画像の濃度が濃度センサ６０により検出される。中間転写ベルト７１上での濃度検出結果と、最終的な記録材であるシートＳ上における画像の光学濃度（ＯＤ値）が必ずしも一致しないことに鑑み、濃度検出結果は、中間転写ベルト７１からシートＳへの転写定着特性を考慮した変換処理により、シート上での光学濃度（ＯＤ値）に換算された上でメインコントローラ１１に返される。この結果に基づく階調補正処理をメインコントローラ１１が入力画像信号に対して行うことにより、シートＳ上での画像品質を最良のものとすることができる。【選択図】  図６
2005316242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた画像を記録材上に形成する画像形成装置において、
前記画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理手段と、
中間転写媒体を有し、前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し前記中間転写媒体上に担持させるとともに、該トナー像を前記記録材上に転写定着させることで前記画像を形成する像形成手段と、
前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出手段と
を備え、
前記信号処理手段による前記信号処理は、前記トナー量検出手段による検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を含むことを特徴とする画像形成装置。
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記トナー像のうち互いに異なる階調レベルで形成された複数の領域それぞれについての前記トナー量検出手段による検出結果に基づいて、前記階調補正処理を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー量検出手段により検出された前記中間転写媒体上におけるトナー量を、前記転写定着特性に基づき前記記録材上の画像濃度に換算処理する換算手段をさらに備え、
前記信号処理手段は、前記換算手段による換算結果に基づいて前記階調補正処理を行う請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
装置の稼動履歴に応じて前記換算手段による換算処理の処理内容を変更設定する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記換算手段として、前記中間転写媒体上におけるトナー量から前記記録材上の画像濃度への換算テーブルを備える請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理工程と、
前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し中間転写媒体上に担持させる像形成工程と、
前記トナー像を記録材上に転写定着させる転写定着工程と
を有し、
前記信号処理工程では、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナー量の検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を実行する
ことを特徴とする画像形成方法。
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像信号に対して信号処理を行い、該処理後の信号に応じてトナー像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともに、濃度センサによりその画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて、装置各部の動作条件を調整することで、所定の画像品質を安定して得られるようにしている。
【０００３】
例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献１に記載の画像処理装置においては、パッチ画像の濃度検出結果に基づき装置の階調補正特性を制御している。すなわち、所定パターンのテスト画像の濃度をパッチセンサにより検出し、その検出結果から装置のガンマ特性を把握して、階調補正のための補正変換テーブルを生成する。そして、こうして新たに生成された補正変換テーブルを参照しながら、画像信号をレーザ駆動パルス幅データに変換している。その結果、装置のガンマ特性の変動に対応して最適な印刷結果を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３３０１２号公報（第６頁、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な画像形成装置では、調整動作を行う度ごとに記録材が消費されてしまうことを防止するため、感光体や転写ベルト、転写ドラムなどの像担持体上に担持されたテスト画像の画像濃度を濃度センサにより検出する構成が採られている。しかしながら、転写媒体上に一時的に担持されたテスト画像の濃度は、このテスト画像が最終的に記録材に転写定着されたときの画像濃度と厳密には同じではない。したがって、従来の画像形成装置における階調補正技術は、このような差異に起因する誤差を含んでおり、記録用紙など最終的な記録材上における画像品質を最良なものとするという観点からはさらなる改善の余地を残している。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、記録材上における画像品質を向上させることのできる画像形成装置および画像形成方法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】
【０００７】
この発明は、画像信号に応じた画像を記録材上に形成する画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理手段と、中間転写媒体を有し前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し前記中間転写媒体上に担持させるとともに、該トナー像を前記記録材上に転写定着させることで前記画像を形成する像形成手段と、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出手段とを備え、前記信号処理手段による前記信号処理は、前記トナー量検出手段による検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を含むことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理工程と、前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し中間転写媒体上に担持させる像形成工程と、前記トナー像を記録材上に転写定着させる転写定着工程とを有し、前記信号処理工程では、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナー量の検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を実行することを特徴としている。
【０００９】
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。
【００１０】
従来の階調補正技術においては、中間転写媒体上でのトナー量検出結果と最終的な記録材上での画像濃度との間の差異が考慮されておらず、その結果、記録材上での画像品質が必ずしも最良とならない場合があった。そこで、上記発明では、中間転写媒体上でのトナー量検出結果だけでなく、中間転写媒体上でのトナー量と記録材上での画像濃度との間の関係を表す定着転写特性を加味して階調補正処理を行う。こうすることにより、階調補正処理の処理内容に、中間転写媒体上ではなく記録材上の画像濃度がフィードバックされることとなるので、記録材上での画像品質を向上させることができる。
【００１１】
この階調補正処理は、例えば、前記トナー像のうち互いに異なる階調レベルで形成された複数の領域それぞれについての前記トナー量検出手段による検出結果に基づいて行うことができる。つまり、複数の階調レベルで形成されたトナー像におけるトナー量を各階調レベルごとに検出し、これらの検出結果から装置のガンマ特性を求め、これを補償するような階調補正処理を行うことにより、装置のガンマ特性の影響を受けず、階調性に優れた良好な品質の画像を形成することができる。このような目的で形成されるトナー像は、互いに異なる階調レベルを有する複数のトナー像、および、１つの連続したトナー像の中で階調レベルがステップ状にあるいは連続的に変化するようなトナー像のいずれであってもよい。
【００１２】
また、例えば、前記トナー量検出手段により検出された前記中間転写媒体上におけるトナー量を、前記転写定着特性に基づき前記記録材上の画像濃度に換算し、その換算結果に基づいて前記階調補正処理を行ってもよい。つまり、トナー像において検出されたトナー量に対し転写定着特性に基づく換算処理を行うことで、当該トナー像の記録材上での画像濃度を推定することができる。そして、こうして推定された画像濃度に基づいて階調補正処理を行うことによって、記録材上での画像品質を向上させることが可能となる。また、装置のガンマ特性や転写定着特性は装置構成によって大きく変化するのに対し、記録材上の画像濃度はトナーおよび記録材の性質によって決まり装置構成にはあまり依存しない。したがって、上記のようにトナー量検出結果を記録材上の画像濃度に換算した値を用いて行うように階調補正処理の処理シーケンスを構成しておけば、構成の異なる装置の間で同一の処理シーケンスを適用することができ、装置の開発コストの低減を図ることが可能となる。
【００１３】
なお、前記した転写定着特性は、装置の稼動状況によって変動する。例えば、装置に十分な量のトナーが貯留されているときと、その残量が少なくなっているときとでは、トナーの特性は同じでなく、これに起因して転写定着特性も変化する。この変化を補償し、記録材上での良好な画像品質を安定に得るためには、中間転写媒体上のトナー量から記録材上での画像濃度に換算するときの処理内容を、装置の稼動履歴に応じて変更設定するのが好ましい。ここでいう装置の稼動履歴は、上記したトナー残量以外にも、例えば像形成手段の経時劣化の程度を表す各種の数値や画像形成枚数などによって表すことができる。
【００１４】
また、前記換算手段としては、演算によって求めるもののほか、例えば、前記中間転写媒体上におけるトナー量から前記記録材上の画像濃度への換算テーブルを設けることによっても実現することができる。このようにした場合には、換算テーブルを参照することにより、中間転写ベルト上で検出されたトナー量を記録材上での画像濃度に簡単に換算することができる。また、転写定着特性の経時的な変動に対応するためには、この換算テーブルを装置の稼動状況に応じて適宜更新または補正して用いるようにすればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１６】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。
【００１７】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００１９】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２０】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００２１】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２２】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２３】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００２４】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
【００２５】
さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。
【００２６】
この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。なお、ここでいうトナー像の「画像濃度」とは、中間転写ベルト７１上に一時的に担持されたトナー像の濃淡、つまりトナー像を構成するトナーの多寡であって、このトナー像が最終的に転写・定着されたシートＳ上において定義される画像濃度（光学濃度）と同じものではない。この点については後に詳述する。
【００２７】
図３はこの画像形成装置の階調処理ブロックを示す図である。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、階調補正部１１５、ハーフトーニング部１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【００２８】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０６、ＲＡＭ１０７以外に、露光ユニット６に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ１２１と、濃度センサ６０の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３を備えている。
【００２９】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは階調補正部１１５に入力される。
【００３０】
この階調補正部１１５は、色変換部１１４から入力された各画素のＣＭＹＫ階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを、補正された階調レベルを示す補正ＣＭＹＫ階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【００３１】
こうして補正された補正ＣＭＹＫ階調データは、ハーフトーニング部１１６に入力される。このハーフトーニング部１１６は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、１画素１色当たり８ビットのハーフトーンＣＭＹＫ階調データをパルス変調部１１７に入力する。
【００３２】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後のＣＭＹＫ階調データは、各画素に付着させるべきＣＭＹＫ各色のトナードットのサイズおよびその配列を示しており、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーンＣＭＹＫ階調データを用いて、エンジン部ＥＧのＣＭＹＫ各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ１２１が露光ユニット６の半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦ制御して各色成分の静電潜像を感光体２２上に形成する。このようにして通常の印刷を行う。
【００３３】
図４は階調制御処理を示すフローチャートである。エンジン部ＥＧのガンマ特性は常に一定であるのではなく経時的に変動する。そのため、階調補正部１１５では、上記した階調補正の内容を装置特性の変動に応じて変化させる必要がある。この実施形態では、装置特性の変動に応じて階調補正テーブル１１８を適宜更新することで、このような要求に対応している。階調補正テーブル１１８の更新は、図４に示す階調制御処理が実行されることによりなされる。この階調制御処理では、まず所定の画像パターンを有するパッチ画像を形成する（ステップＳ１０１）。
【００３４】
図５はパッチ画像の例を示す図である。階調制御処理におけるパッチ画像は、複数の階調レベルを有する画像であるのが望ましい。例えば、図５（ａ）に示すように、互いに異なる階調レベルを有する複数のパッチ画像片からなるパッチ画像Ｉp1や、図５（ｂ）に示すように、連続した画像の中で階調レベルが次第に変化するようなパッチ画像Ｉp2を用いることができる。なお、図５（ａ）の例において、各パッチ片が互いに接するように形成されてもよい。
【００３５】
図４に戻って階調制御処理の説明を続ける。こうして形成されたパッチ画像の各階調レベルごとに、濃度センサ６０から出力される信号のサンプリングを行う（ステップＳ１０２）。これらのサンプリングデータにはノイズが混入する場合があるので、適宜のデータ補正処理を行う（ステップＳ１０３）。このデータ補正は、ノイズが結果に及ぼす影響を抑制するための処理であるが、本発明において必須のものではないのでその詳細については説明を省略する。
【００３６】
濃度センサ６０から出力されるのは、該センサ６０が対向配置されている中間転写ベルト７１からの出射光量に応じてレベルの変化する信号である。すなわち、中間転写ベルト７１にトナーが全く付着していない状態でその表面から出射される光量が最も多く、その表面を覆うトナーの量が増えるにつれて光量は低下する。したがって、濃度センサ６０の出力レベルは、中間転写ベルト７１にトナーが付着していないときに最も高く、一般に付着トナー量が多くなるにつれて低下することとなる（ブラックトナーの場合）。ただし、カラートナーの場合には、トナー量が多い領域で逆に出力レベルが増加することもある。一方、こうして中間転写ベルト７１に付着したトナーにより構成されるパッチ画像は、トナー量が多いほど高濃度である。このように、濃度センサ６０からの出力信号のレベルは、パッチ画像の濃度を直接的に表しているとはいい難い。
【００３７】
そこで、この実施形態では、パッチ画像の濃度をより直接的に指標する数値として、以下に説明するパッチ画像の「評価値」を導入する（ステップＳ１０４）。この評価値は、パッチ画像の濃度がゼロ、つまりトナーがないときに値ゼロをとり、パッチ画像としてのトナー量が増えるにつれて大きくなるような値である。具体的には、例えば次式により評価値Ｇを算出することができる：
Ｇ＝１−（Ｐs−Ｐmin）／（Ｐmax−Ｐmin）
ここに、符号Ｐsは当該パッチ画像についての（データ補正後の）サンプリングデータである。また、符号Ｐmaxはトナーの付着していない中間転写ベルト７１表面についてのサンプリングデータであり、センサ出力としては最も大きな値である。また、Ｐminは中間転写ベルト７１がトナーにより完全に覆われた状態におけるサンプリングデータであり、センサ出力としては最小値である。
【００３８】
このような定義の下では、中間転写ベルト７１に全くトナーが付着していない状態ではサンプリングデータＰsが最大値Ｐmaxとなるので評価値Ｇはゼロとなる。そして、トナー量が多くなるにつれてサンプリングデータＰsが小さくなるため評価値Ｇは大きくなり、トナーが中間転写ベルト７１を完全に覆った状態ではサンプリングデータＰsが最小値Ｐminとなって評価値Ｇは１となる。つまり、このように定義した評価値Ｇを用いることによって、パッチ画像濃度は、最小濃度に対応する０から最大濃度に対応する１までの正規化された値として表現されることとなる。
【００３９】
ここでいうパッチ画像の「画像濃度」は、正確には該画像を構成するトナー量の多寡を表すものであって、前述したように、当該パッチ画像がシートＳに転写・定着された結果として得られるシートＳ上における画像の濃度と同じものではない。その理由は次の通りである。中間転写ベルト７１上におけるパッチ画像においては、該画像を構成するトナー粒子は単に静電気力によって中間転写ベルト７１上に付着しているにすぎない。これに対して、シートＳ上に定着された画像においては、トナーはシートＳに融着された状態となっている。このような画像を構成するトナーの状態の差異に起因して、中間転写ベルト７１上に一時的に担持されたトナー像における濃度検出結果は、最終的なシートＳ上における画像濃度とは必ずしも一致しない。
【００４０】
階調補正の最終的な目的は、シートＳ上に形成された画像の品質を最良なものとすることである。この目的のためには、階調補正処理の処理内容は、シートＳ上におけるパッチ画像の濃度検出結果をフィードバックして決められることが望ましい。しかしながら、この目的のためにパッチ画像をシートＳに形成することは、シートＳを余計に消費してしまう上に、シートＳ上に定着された後のパッチ画像濃度を検出するための手段を別途設ける必要が生じてしまい現実的でない。複写機や複合機など原稿を読み取るためのスキャナを備えた画像形成装置においては、スキャナをこのような目的に使用することは可能であるが、パッチ画像を形成されたシートＳをスキャナで読み取り可能な位置にまで搬送する必要がある。
【００４１】
そこで、この画像形成装置では、予め求められている「転写定着特性」を利用して、中間転写ベルト７１におけるパッチ画像の濃度検出結果（評価値）からシートＳ上での画像濃度（光学濃度；ＯＤ値）に換算することで、実質的にシートＳ上における画像濃度を階調補正処理にフィードバックさせるようにしている。すなわち、図４に示すように、先に求めた中間転写ベルト７１上におけるパッチ画像の評価値ＧをシートＳ上におけるＯＤ値に換算し（ステップＳ１０５）、そのＯＤ値を補正テーブル演算部１１９にフィードバックする。そして、階調補正演算部１１９が所定の演算を行うことにより、入力画像信号により表される階調レベルとシートＳ上における画像の実際の階調レベルとが一致するように、階調補正テーブル１１８の内容を更新する（ステップＳ１０６）。このように、階調制御処理を行って階調補正テーブル１１８を随時更新しておくことによって、装置特性の変動によらず安定して画質の良好な画像を形成することが可能となる。
【００４２】
なお、「転写定着特性」とは、あるトナー像を構成するトナー量を表す値として中間転写ベルト７１上で検出された値（本実施形態では「評価値」がこれに相当するが、例えばサンプリングデータそのものであってもよい）と、該トナー像がシートＳに定着されたときの画像濃度（光学濃度）との関係を定量的に表した特性である。
【００４３】
図６はこの画像形成装置における階調補正処理の原理を説明する図である。これまで説明したように、この画像形成装置では、外部装置から与えられた画像信号に対して、メインコントローラ１１において所定の信号処理（階調補正処理を含む）を施す。信号処理を施された信号はエンジンコントローラ１０を介して露光制御信号として露光ユニット６に与えられ、露光ユニット６は該信号に応じて感光体２２上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像は現像ユニット４によりトナー像として顕像化され、トナー像は中間転写ベルト７１を経てシートＳ上に転写・定着される。
【００４４】
濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１上に担持されたパッチ画像の濃度（正確にはトナー量）を検出する。従来の画像形成装置の階調補正技術においては、図の破線で示すように、濃度センサにより検出された中間転写ベルト上のトナー量検出結果をメインコントローラにフィードバックしていた。言い換えれば、この階調補正技術は、中間転写ベルトまでのエンジン部のガンマ特性を補正するように構成されていた。このような方法では、中間転写ベルトからシートへの転写定着特性が考慮されていないため、中間転写ベルト上のトナー量とシート上での画像濃度との差異については補正することができず、シート上での画像品質が必ずしも最良とならない。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、濃度センサ６０により検出された中間転写ベルト７１上のトナー量をシートＳ上におけるＯＤ値に換算した上で、メインコントローラ１１にフィードバックする。これは、シートＳ上における濃度検出結果をフィードバックするのと実質的に等価である。このようにすることにより、メインコントローラ１１における階調補正処理は、エンジン部ＥＧのガンマ特性と、中間転写ベルト７１からシートＳへの転写定着特性との双方を総合的に補正するような処理内容を有することとなる。この結果、この実施形態では、シートＳ上において最良の画像品質を得ることが可能となる。
【００４６】
具体的には、図３に示すように、転写定着特性をテーブル化したＯＤ値変換テーブル１２４をエンジンコントローラ１０に設けておき、階調特性検出部１２３が、濃度センサ６０の出力に基づき求めたパッチ画像のトナー量（評価値）からこのテーブル１２４を参照することによって、対応するＯＤ値を求める。このＯＤ値変換テーブル１２４については、予め複数のセットを用意しておき、装置の稼動履歴に応じてそのうちの１つを選択して使用するのが望ましい。その理由について以下に説明する。
【００４７】
図７は転写定着特性の例を示す図である。図７に示すように、転写定着特性は、中間転写ベルト上トナー量（評価値）とシート上ＯＤ値とを軸とする座標平面における転写定着特性曲線として表すことができる。この転写定着特性曲線は装置の稼動履歴によって変動する。例えば、現像器内に十分な量のトナーがある状態（実線）と、トナー残量が少なくなった状態（破線）とでは、現像器内のトナーの粒径分布や帯電特性が異なっており、これに起因して転写定着特性曲線も異なったものとなる。また、感光体２２や現像ローラ４４の劣化の程度によっても、転写定着特性曲線は異なったものとなる。
【００４８】
このように、装置の稼動履歴によって転写定着特性曲線が異なることに起因して次のような問題を生じる。すなわち、中間転写ベルト７１上のトナー像において検出されたトナー量が同じであっても、そのトナー像がシートＳに定着された結果としての画像濃度は、装置の稼動履歴によって異なったものとなってしまうことがある。図７の例では、中間転写ベルト７１上におけるパッチ画像の評価値がＧ1であったとき、このパッチ画像がシートＳ上に定着されたときの画像濃度は、現像器内のトナー残量によってＯＤ1からＯＤ2まで変化することとなる。したがって、評価値からＯＤ値への換算処理の内容を常に同じとしたのでは、転写定着特性の変動に対応することができず、その結果、シートＳ上での画像品質が安定しないという問題を生じる。
【００４９】
そこで、転写定着特性が装置の稼動履歴に応じて変動することを想定して予めＯＤ値変換テーブルの候補をいくつか用意しておき、評価値からＯＤ値への換算を行う際には、それらのうちその時点の装置の稼動履歴から推定される転写定着特性として最も適当な１つを選択して参照するようにすれば、このような問題は解消される。また、別法としては、テーブルは予め設定した１種類のみとして、装置の稼動履歴に応じてその内容を随時補正更新するようにしてもよい。
【００５０】
また、装置の稼動履歴を判断するための指標としては、前記した現像器内のトナー残量のほか、感光体２２の使用時間や、現像器４Ｙ等の使用時間を用いることができる。また、トナー残量が同じであっても、トナーの劣化により特性は変化するので、トナー劣化の程度を表すパラメータとして現像ローラ４４の回転時間を用いてもよい。また、これらの各パラメータを適宜組合わせて用いてもよい。
【００５１】
さらに、特定の画像形成条件で形成したテスト用画像の濃度検出結果に基づいて、装置の劣化の程度を判断するようにしてもよい。この目的のために、上記したパッチ画像の少なくとも一部についての濃度検出結果を使用してもよい。
【００５２】
以上のように、この実施形態では、濃度センサ６０の出力信号から求められる中間転写ベルト７１上のパッチ画像のトナー量検出結果を、予め用意した変換テーブルを用いてシートＳ上での画像濃度（ＯＤ値）に換算し、その結果に基づき階調補正の処理内容を決定するようにしている。このため、エンジン部ＥＧのみの特性およびシートＳへの転写定着特性を含めた装置全体としてのガンマ特性に対してこれを補正すべく階調補正が行われることとなり、その結果、この画像形成装置では、シートＳにおける画像品質を向上させることができる。
【００５３】
また、ＯＤ値変換テーブル１２４を装置の稼動履歴に応じて変更することによって、転写定着特性が装置の稼動履歴に応じて変動するのに対応することができるので、装置の経時変化によらず、良好な画像品質を安定して得ることが可能である。
【００５４】
また、本実施形態のように、濃度センサ６０の出力をエンジンコントローラ１０によりシート上ＯＤ値に換算してからメインコントローラ１１に送信するようにすることで、次のような作用効果も得られる。すなわち、シートＳ上において定義される画像濃度（ＯＤ値）は、光の反射率等から一義的に求められるものであって、それを形成した装置の構成には依存しない値である。このように、装置のハードウェア構成に依存しないパラメータが与えられることによって、エンジンコントローラ１１における信号処理の内容は、装置のハードウェア構成と関係なく決めることが可能となる。このことは、メインコントローラ１１における処理内容を簡単にすることができるだけでなく、構成の異なるエンジン部を有する装置に対して同一内容の信号処理を適用することを可能にし、結果として装置の開発および保守コストの削減にも寄与することができる。これに対し、中間転写ベルト７１上におけるトナー量検出結果は、使用するトナーや濃度センサなどの特性によって変化するため、これに基づく信号処理の内容は装置の構成に応じて変更する必要がある。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態においては、メインコントローラ１１およびエンジン部ＥＧがそれぞれ本発明の「信号処理手段」および「像形成手段」として機能している。また、中間転写ベルト７１および濃度センサ６０がそれぞれ本発明の「中間転写媒体」および「トナー量検出手段」として機能している。また、階調特性検出部１２３およびＯＤ値変換テーブル１２４が一体として本発明の「換算手段」として機能している。また、本実施形態では、シートＳが本発明の「記録材」に相当する。さらに、本実施形態では、メインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０を介してエンジン部ＥＧに与えられる露光制御信号が、本発明の「像形成用制御信号」に相当する。
【００５６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０からの出力に基づき求めたパッチ画像についての評価値（トナー量）を、ＯＤ値変換テーブルを用いてシートＳ上でのＯＤ値に換算しているが、ＯＤ値への換算はテーブルによらない演算によって行ってもよい。また、いったんＯＤ値に換算する工程を省き、メインコントローラ１１において濃度センサ６０の出力（または評価値）と転写定着特性とから直接階調補正の内容を決定するようにしてもよい。
【００５７】
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０が、中間転写ベルト７１上に担持されたトナー像のトナー量を検出するように構成されている。しかしながら、これ以外にも、濃度センサ６０が感光体２２上においてトナー量を検出するように構成されてもよい。この場合には、感光体２２が本発明の「中間転写媒体」に相当することとなり、これに伴って、「転写定着特性」は、感光体２２上のトナーが中間転写ベルト７１を経て記録材たるシートＳに転写・定着されるまでにおける特性として定義されることとなる。
【００５８】
また、本発明は上記した中間転写ベルト７１を有する画像形成装置のみならず、転写ドラムや転写ローラなど他の中間転写媒体を有する装置や、中間転写ベルトを設けず感光体から記録材に直接トナー像を転写するように構成された装置に対しても適用が可能である。これらの場合においても、トナー量の検出が行われる媒体から最終的な記録材までの間の転写定着特性を予め求めておき、トナー量の検出結果とその転写定着特性とに基づいて階調補正を行うことによって同様の効果が得られ、結果として、記録材上において良好な画像品質を得ることが可能である。
【００５９】
また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】この画像形成装置の階調処理ブロックを示す図。
【図４】階調制御処理を示すフローチャート。
【図５】パッチ画像の例を示す図。
【図６】この画像形成装置における階調補正処理の原理を説明する図。
【図７】転写定着特性の例を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…メインコントローラ（信号処理手段）、  ２２…感光体、  ６０…濃度センサ（トナー量検出手段）、  ７１…中間転写ベルト（中間転写媒体）、  １２３…階調特性検出部（換算手段）、  １２４…ＯＤ値変換テーブル（換算手段、換算テーブル）、  ＥＧ…エンジン部（像形成手段）、  Ｓ…シート（記録材）
【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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