(57)【要約】【課題】  中間調表現が可能な画像形成装置において連続階調パターンを実際に記録媒体上に出力して濃度又は色度を測定し、階調特性の形を正確に知ることができ、適切な階調補正を可能とする。【解決手段】  画像条件の設定の指示があると、各記録色成分毎に１乃至２５５の連続する階調パターンを生成する。この結果、階調パターンのトナーが記録媒体に転写され、定着器を経て記録媒体上に画像が形成される。この結果を、カラーセンサ４２で順次読取り、連続階調パターンの色度を読取り、印刷条件を設定する。【選択図】  図２
2005319675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を所定の記録媒体上に形成する画像形成装置であって、
所定の指示が入力された場合、前記記録媒体上に、連続的且つ一様に変化する階調パターンを形成するパターン形成手段と、
形成された前記記録媒体上の色度情報を読取る読取手段と、
読取った色度情報に基づいて印刷条件を設定する設定手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
更に、記録媒体の搬送方向の記録可能サイズを検出する手段と、
検出された記録可能サイズに基づいて、前記階調パターンの１階調分の前記搬送方向の長さ情報を算出する算出手段とを備え、
前記パターン形成手段は、前記算出手段で算出された長さに従って各階調パターンを形成す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】
更に、記録媒体の搬送方向の記録可能サイズを検出する手段と、
検出された前記記録可能サイズが、全階調パターンを記録する際に必要となる長さと比較する比較手段とを備え、
前記パターン形成手段は、前記比較手段により、前記記録可能サイズが全階調パターンを記録する際に必要となる長さに満たない場合、全階調パターンを複数に分割し、且つ、分割部分では互いにオーバーラップする所定数の階調数の階調パターンを形成す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４】
更に、前記読取手段の読取領域を越えるサイズの離散的な所定数の階調パターンを形成する第２のパターン形成手段と、
該第２のパターン形成手段で形成された離散的な階調パターンの色度に基づいて、前記パターン形成手段で形成されたパターンの色度を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記パターン形成手段は、黒単色の記録剤を用いたグレー階調のパターンと、黒以外の記録剤を混色させたプロセスグレー階調のパターンとを形成し、
前記設定手段は、前記読取手段で読取った黒単色の記録材を用いたグレー階調のデータに、前記プロセスグレー階調のデータを一致させるよう印刷条件を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記パターン形成手段は、記録媒体の搬送方向に階調パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
カラー画像を所定の記録媒体上に形成する画像形成装置の制御方法であって、
所定の指示が入力された場合、前記記録媒体上に、連続的且つ一様に変化する階調パターンを形成するパターン形成工程と、
形成された前記記録媒体上の色度情報を読取る読取工程と、
読取った色度情報に基づいて印刷条件を設定する設定工程と
を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項８】
更に、記録媒体の搬送方向の記録可能サイズを検出する工程と、
検出された記録可能サイズに基づいて、前記階調パターンの１階調分の前記搬送方向の長さ情報を算出する算出工程とを備え、
前記パターン形成工程は、前記算出工程で算出された長さに従って各階調パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項９】
更に、記録媒体の搬送方向の記録可能サイズを検出する工程と、
検出された前記記録可能サイズが、全階調パターンを記録する際に必要となる長さと比較する比較工程とを備え、
前記パターン形成工程は、前記比較工程により、前記記録可能サイズが全階調パターンを記録する際に必要となる長さに満たない場合、全階調パターンを複数に分割し、且つ、分割部分では互いにオーバーラップする所定数の階調数の階調パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１０】
更に、前記読取工程の読取領域を越えるサイズの離散的な所定数の階調パターンを形成する第２のパターン形成工程と、
該第２のパターン形成工程で形成された離散的な階調パターンの色度に基づいて、前記パターン形成工程で形成されたパターンの色度を補正する補正工程と
を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１１】
前記パターン形成工程は、黒単色の記録剤を用いたグレー階調のパターンと、黒以外の記録剤を混色させたプロセスグレー階調のパターンとを形成し、
前記設定工程は、前記読取工程で読取った黒単色の記録材を用いたグレー階調のデータに、前記プロセスグレー階調のデータを一致させるよう印刷条件を設定することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１２】
前記パターン形成工程は、記録媒体の搬送方向に階調パターンを形成することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー画像形成装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラープリンタ、カラー複写機等の電子写真方式やインクジェット方式等を採用したカラー画像形成装置では写真に匹敵する画質が可能となってきており、今後も益々高画質化が求められている。
【０００３】
ところが、カラー画像形成装置は、環境の変化や長時間の使用による装置各部の状態変動があると、得られる画像の色も変動する。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな環境変動でも色の変動が生じ、カラーバランスを崩す恐れがある。このため、色及び色の階調性を安定して再現するための手段を有している。例えば、各色のトナーに対して、絶対湿度に応じた数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件、画像データ変換テーブルなどの階調補正手段をもち、温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正の最適値を選択している。また、装置各部の変動が起こっても一定の色及び色の階調性が得られるように、各色のトナー単色で濃度検知用トナー像（パッチ）を中間転写体や感光体等の上に形成し、その未定着単色パッチの濃度を未定着トナー用濃度検知センサ（以下濃度センサとする）で検知し、その検知結果より露光量、現像バイアスなどのプロセス条件や画像データ変換テーブルなどの階調補正手段にフィードバックをかけて濃度制御を実施することで、安定した色及び色の階調性を得るように構成している。
【０００４】
ただし、濃度センサを用いた濃度制御はパッチを中間転写体やドラム等の上に形成し検知するもので、その後に行われる記録媒体への転写及び定着による画像のカラーバランスの変化については制御していないのが現状である。ところが、記録媒体へのパッチの転写における転写効率や、定着による加熱及び加圧によっても濃度やカラーバランスが変化することがわかってきた。かかる点については、これまでの前記濃度センサを用いた濃度制御では対応できない。
【０００５】
そこで記録媒体上にシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の単色の階調トナー像や、Ｃ，Ｍ，Ｙ混色のトナー像を形成し、定着後に記録媒体上のトナー像の濃度又は色度を検知するセンサ（以下カラーセンサという）を設置したカラー画像形成装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
カラーセンサを設置したカラー画像形成装置では、検知した結果を画像形成部の露光量やプロセス条件、濃度−階調特性を補正するためのキャリブレーションテーブルなどへフィードバックすることで、記録媒体上に形成した最終出力画像の濃度制御又は色度制御を実施することができる。カラー画像形成装置の出力画像を外部の画像読取装置又は濃度計・色度計で検知し、同様の制御を実施することも可能であるが、カラー画像形成装置内で制御が完結する点で優れている。このカラーセンサは、例えば発光素子として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の発光スペクトルが異なる３種以上の光源を用いるか、又は発光素子は白色（Ｗ）を発光する光源を用いて、受光素子上にＲ、Ｇ、Ｂ等の分光透過率が異なる３種以上のフィルタを形成したもので構成することになる。このことによりＲＧＢ出力等の異なる３種以上の出力が得られる。
【０００７】
インクジェット方式のカラー画像形成装置においても、インク吐出量の経時変化や環境差、インクカートリッジの個体差によりカラーバランスが変化し、濃度‐階調特性を一定に保てない。そこで、カラーセンサを設けることで記録媒体上のパッチの濃度又は色度を検知し、濃度制御又は色度制御を実施しているインクジェット方式のカラー画像形成装置もある。
【特許文献１】特開２００３−０８４５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カラーセンサを用いて濃度制御や色度制御を実施する場合、記録媒体上に数点の離散階調パッチを形成し、その離散パッチの各濃度や各色度を測定して補間することで画像形成装置の階調特性を求めていた。しかしながら、離散パッチでは階調特性の形を正確に求めることは困難で、微妙な色相変動を捉えきる事は非常に難しい。特に、ハイライト側に作成する最初のパッチよりもさらに淡い部分は“０”と、その最初のパッチの濃度から補間することしかできないため階調が出始める部分を正確に知ることができない。ハイライト側の階調特性が正確にわからないとグラデーションがかかっている画像などでは疑似輪郭ができたり、本来淡い部分が濃く出てしまったりと不自然なグラデーションになってしまう。また、パッチの画像データ値の選び方が常に適切でないと環境変動などで階調特性が大きく変化した場合に誤った階調特性を求めてしまうことがある。
【０００９】
以上のような状況に鑑み、本発明は階調特性の形を正確に検知して常に高画質の画像を得ることができる技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため、例えば本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、
カラー画像を所定の記録媒体上に形成する画像形成装置であって、
所定の指示が入力された場合、前記記録媒体上に、連続的且つ一様に変化する階調パターンを形成するパターン形成手段と、
形成された前記記録媒体上の色度情報を読取る読取手段と、
読取った色度情報に基づいて印刷条件を設定する設定手段とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明してきたように本発明によれば、中間調表現が可能な画像形成装置において連続階調パターンを実際に記録媒体上に出力して濃度又は色度を測定することになるので、階調特性の形を正確に知ることができ、適切な階調補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下添付図面を参照して、本発明を好適な実施形態に従って詳細に説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は本第１の実施形態におけるカラー画像形成装置における画像形成に係る構成図である。図２はカラー画像形成装置の断面図である。この装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例であるベルト状の中間転写体２８を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。図２を用いて、電子写真方式のカラー画像形成装置の動作を説明する。
【００１４】
帯電手段１２２として、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のステーション毎に、感光体２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを帯電させるための４個の注入帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える構成で、各注入帯電器にはスリーブ２３ＹＳ、２３ＭＳ、２３ＣＳ、２３ＫＳを備えている。
【００１５】
感光体２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光体２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて、図２においては反時計周り方向に回転させる。
【００１６】
露光手段１２３は、感光体２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋより露光光を照射し、感光体２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像を形成するように構成している。
【００１７】
現像手段１２４は、前記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える構成で、各現像器には、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。なお、各々の現像器２６は脱着が可能である。
【００１８】
転写手段１２５は、感光体２２を現像して付着した単色トナーを、中間転写体２８へ転写し、更に中間転写体２８に転写された各色トナーを記録媒体１１へ転写するものである。
【００１９】
そのため、中間転写体２８を図２では時計周り方向に回転（搬送）させ、感光体２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋとその対向に位置する一次転写ローラ２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋの回転に伴って、単色トナー像を転写する。一次転写ローラ２７に適当なバイアス電圧を印加すると共に感光体２２の回転速度と中間転写体２８の回転速度に差をつけることにより、効率良く単色トナー像を中間転写体２８上に転写する。上記転写を一次転写という。
【００２０】
更に転写手段１２５は、ステーション毎に単色トナー像を中間転写体２８上に重ね合わせ、重ね合わせた多色トナー像を中間転写体２８の回転に伴い二次転写ローラ２９まで搬送し、さらに記録媒体１１を給紙トレイ２１ａ（もしくは手指しトレイ２１ｂ）から二次転写ローラ２９へ狭持搬送し、記録媒体１１に中間転写体２８上の多色トナー像を転写する。この二次転写ローラ２９に適当なバイアス電圧を印加し、静電的にトナー像を転写する。この転写を二次転写という。二次転写ローラ２９は、記録媒体１１上に多色トナー像を転写している間、２９ａの位置で記録媒体１１に当接し、印字処理後は２９ｂの位置に離間する。
【００２１】
以上の一次転写、二次転写を行うのが転写手段１２５である。
【００２２】
定着手段１２６は、記録媒体１１に転写された多色トナー像を記録媒体１１に溶融定着させるために、記録媒体１１を加熱する定着ローラ３２と記録媒体１１を定着ローラ３２に圧接させるための加圧ローラ３３を備えている。定着ローラ３２と加圧ローラ３３は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ３４、３５が内蔵されている。定着装置３１は、多色トナー像を保持した記録媒体１１を定着ローラ３２と加圧ローラ３３により搬送するとともに、熱および圧力を加え、各色トナーを記録媒体１１に定着させる。
【００２３】
トナー定着後の記録媒体１１は、その後、図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。
【００２４】
クリーニング手段３０は、中間転写体２８上に張りついた残留トナーをクリーニングする。すなわち、中間転写体２８上に形成された４色の多色トナー像を記録媒体１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。
【００２５】
濃度センサ４１は、図２のカラー画像形成装置において中間転写体２８へ向けて配置されており、中間転写体２８の表面上に形成されたトナーパッチの濃度を測定する。この濃度センサ４１の構成の一例を図３に示す。ＬＥＤなどの赤外発光素子５１と、フォトダイオード、ＣｄＳ等の受光素子５２、受光データを処理する図示しないＩＣなどとこれらを収容する図示しないホルダーで構成される。受光素子５２ａはトナーパッチからの乱反射光強度を検知し、受光素子５２ｂはトナーパッチからの正反射光強度を検知する。正反射光強度と乱反射光強度の両方を検知することにより、高濃度から低濃度までのトナーパッチの濃度を検知することができる。なお、前記発光素子５１と受光素子５２の結合のために図示しないレンズなどの光学素子が用いられることもある。
【００２６】
カラーセンサ４２は記録媒体搬送路の定着装置３１より下流に位置し、記録媒体１１の画像形成面へ向けて配置されており、記録媒体１１上に形成された定着後の混色パッチの色を検知し、ＲＧＢ値を出力する。カラーセンサ４２の照射光の記録媒体１１上におけるスポット径（直径）は５mm程度である。また、カラーセンサ４２の対向にはパッチの絶対濃度及び絶対色度を得る為のセンサ出力校正用白色基準板４３が設けられている。パッチ形成処理を行った際、記録媒体１１がカラーセンサ４２に到達する以前に、センサ出力校正用白色基準板４３をカラーセンサ４２で色を検出することで、基準となる絶対濃度及び絶対色度を検出することになる。なお、記録媒体の搬送する方向をｙ軸、それと直交する方向をｘ軸と定義したとき、濃度センサ４１、とカラーセンサ４２のｘ軸上の位置は同じであるものとする。
【００２７】
図４は、カラーセンサ４２の周辺装置の構成を示す図である。カラーセンサ４２は、発光素子１０１、受光素子１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３、ＣＰＵ１２１で構成される。発光素子１０１はカラーセンサの光源であり、測定対象物１０３へ光を入射する。すると、測定対象物の物体色に反射率が依存する乱反射光が反射する。その乱反射光は、光をアナログ電気信号へ変換する受光素子１０２へ入射する。さらにアナログ電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０４によりディジタル電気信号へと変換される。そして、ディジタル電気信号はＣＰＵ１２１に取り込まれ、一次変換又はルックアップテーブル等で処理されて、色度が出力される。
【００２８】
図５にカラーセンサ４２の断面図を示す。カラーセンサ４２は、発光素子１０１として白色ＬＥＤ５３、受光素子１０２としてＲＧＢ等３色以上のオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａを使用している。白色ＬＥＤ５３を定着後のパッチが形成された記録媒体１１に対して斜め４５度より入射させ、０度方向への乱反射光強度をＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより検知する。ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａの受光部は、その受光面５４ｂのようにＲＧＢ毎のフィルタを有し、それぞれの色成分毎に独立した受光素子で構成される。受光素子１０２は、フォトダイオードでも良い。ＲＧＢの３画素のセットが、複数セット並んでいるものでも良い。また、入射角が０度、反射角が４５度の構成でも良い。更には、ＲＧＢ等３色以上の発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成しても良い。
【００２９】
画像メモリ１２７はホストコンピュータからの印刷データを受信した際に、印刷出力用の各色成分毎のイメージデータを展開するためのものであり、インタフェース１２８はホストコンピュータと通信するためのものであり、印刷データ、並びに、色補正指示情報（印刷データと区別可能なコマンドで送られてくるものとする）を受信する。
【００３０】
一般の印刷データを受信した場合、ＣＰＵ１２１は印刷データに基づくイメージの画像メモリ１２７への展開の処理、並びに、その際の印刷条件に従って帯電手段１２２乃至定着手段１２６、及び給紙機構を制御して印刷することになるが、その点は本願発明の主要部分ではないので省略し、印刷条件を決定するための制御処理について述べる。
【００３１】
この処理は、ホストコンピュータから所定の指示コマンドを受信した際、或いは、画像形成装置が有する操作パネル（不図示）上の所定のスイッチが操作された場合に実行されるものである。
【００３２】
本実施形態の特徴は、階調補正を実施する際、定着手段１２６の下流に位置するカラーセンサ４２で検出するパッチとして連続階調パターンを用いる点にある。本実施形態では、各画素の色成分はそれぞれ８ビット（２５６階調）で表わされるものとする。
【００３３】
８ビット画像信号の場合、００Ｈ〜ＦＦＨ（Ｈは１６進表示を意味する）の２５６レベルの画像データを発生可能なので、２５６レベルの画像データからなる連続階調パターンを使用する。本実施の形態で用いられるカラーセンサ４２の照射光の記録媒体１１上におけるスポット径は５mm程度に設定し、スポット内に３階調程度分の画像データが平均化されて安定に測定されるように、各データ分の大きさを幅７ｍｍ（記録紙搬送方向に直交する方向）、長さ１ｍｍ（記録紙搬送方向）とした。図６に連続階調パターンの模式図を示す。
【００３４】
ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ１２１が検出すると、ＣＰＵ１２１は各色毎の連続階調パターン測定シーケンスを開始する。カラーセンサ４２によって連続階調パターンが測定されるに先立って、出力校正用の白色基準板４３を測定してカラーセンサ４２は校正される。ＣＰＵ１２１は帯電手段１２２、露光手段１２３、現像手段１２４、転写手段１２５、定着手段１２６へ適切な信号を送り、記録媒体１１上に連続階調パターンを形成し、連続階調パターンが形成された記録媒体１１はカラーセンサ４２によって連続階調パターンが測定できる位置へと搬送され、連続階調パターンの階調特性の形を正確に測定する。得られた階調特性の形も元にして、所望の階調特性となるように画像データ変換テーブルが書き換えられる。
【００３５】
また、連続階調パターンに何らかの原因でムラが発生すると本来よりも薄い部分ができてしまい、濃度の測定値が部分的にばらつくことがある。そのような場合、まず測定データを５次程度の多項式で補間しデータのスムージングを行えばよい。測定データは２５６個あるため多少のばらつきがあっても正確に補間することができる。なお、多項式はその他の次数でもよいし、スプライン補間等を用いてもよい。このようにして、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの単色トナー像の階調特性はもちろん、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の混色トナー像の階調特性の形を正確に測定して微妙な色変動も捉えることが可能となった。
【００３６】
上記実施形態におけるＣＰＵ１２１の処理手順を示すのが図１１である。以下、上記と重複する部分もあるが、処理の手順として同図に従って説明する。
【００３７】
先ず、ステップＳ１にて、給紙指示を行い、記録紙１１を給紙トレイ２１ａ（もしくは手指しトレイ２１ｂ）から二次転写ローラ２９まで搬送を開始する。
【００３８】
次いで、ステップＳ２に進んで、画像メモリ１２７中の、カラーセンサ４５２の主走査方向（ｘ軸、もしくは記録紙搬送方向に対して直交する方向）の対応する位置に、上記のような連続階調パターンを画像メモリ１２７に生成し、画像形成及び出力を行わせる。この結果、イエロートナーが記録紙に転写され、定着器を経た記録紙上のイエロー成分の画像の色度（Ｒ，Ｇ，Ｂ値）がカラーセンサ４２で検出する（ステップＳ３）。検出された値はデジタルデータとして、サンプリングタイミングに沿ってメモリに格納される）。なお、各階調のパッチ長は１ｍｍとしているので、カラーセンサ４２は、対象物が少なくとも１ｍｍ移動する毎に（実際はそれより短い距離であれば良く、例えば０．５ｍｍ、０．１ｍｍ間隔）でサンプリングする。
【００３９】
以上は、イエローパッチ画像の処理であったが、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様に行う（ステップＳ４乃至Ｓ６）。そして、全記録色成分のパッチ出力と検出が終了すると、ステップＳ７にてプリント条件の更新（画像データ変換テーブルが書き換え）が行われる。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、定着手段１２６より下流にて、実際に記録紙に記録された連続階調のパッチを検出することで、定着器の条件を加味した印刷条件を設定することが可能になる。また、階調パッチの変化軸は、記録媒体の搬送方向と同じであるので、１つの固定されたカラーセンサ４２で全階調を検出することができるようになる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
連続階調パターンの各画像データの長さを１ｍｍに設定した場合、８ビット画像信号だと２５６レベルのデータがあるため、連続階調パターンの長さは２５６ｍｍとなる。すなわち、搬送方向の長さが２５６ｍｍ未満の記録媒体１１では１つの色成分の連続階調パターンを１枚内で形成する事が不可能となる。また、長さが２５６ｍｍ以上である場合、印刷されない余白領域は無駄になってしまう。そこで、本第２の実施形態では記録媒体１１の長さに応じて各データの長さを可変し、印字されない余白領域が極力小さくなるように制御する。
【００４２】
ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ１２１が検出すると、ＣＰＵ１２１は連続階調パターン測定シーケンスを開始する。カラーセンサ４２によって連続階調パターンが測定されるに先立って、出力校正用の白色基準板４３を測定してカラーセンサ４２は校正される。そして、ＣＰＵ１２１は給紙される記録媒体１１のサイズ情報（搬送方向の長さ）を獲得する。記録媒体のサイズ情報の取得は、搬送する際のその先端位置と後端位置の検出タイミングと搬送速度で求めてもよいし、給紙カセットに備えられたマーカ等を検出することで求めてもよい。いずれにしても、検出されたサイズ情報より印字可能領域が判断できる。ＣＰＵ１２１は印字可能領域内に余白部が出来ないように連続階調パターンの長さを設定する（記録媒体の搬送方向の長さを２５５等分すれば１階調当たりの長さを求めることができる）。ＣＰＵ１２１は帯電手段１２２、露光手段１２３、現像手段１２４、転写手段１２５、定着手段１２６へ適切な信号を送り、記録媒体１１上に連続階調パターンを形成し、連続階調パターンが形成された記録媒体１１はカラーセンサ４２によって連続階調パターンが測定できる位置へと搬送され、プロセスグレーの連続階調パターンの濃度又は色度を測定する。また、１レベルのパッチの長さが決定されるので、濃度センサ、カラーセンサのサンプリング間隔もそれに応じて変更する。
【００４３】
以上のようにして、どのようなサイズの記録媒体１１であっても階調特性の形を無駄なく正確に判断することが可能となる。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
連続階調パターンの各画像データの長さを１ｍｍに設定した場合、８ビット画像信号だと２５６レベルのデータがあるため、連続階調パターンの長さは２５６ｍｍとなる。すなはち、長さが２５６ｍｍ未満の記録媒体１１では連続階調パターンを１枚内で形成する事が不可能となる。各データの長さをより短くすれば１枚内に収めることができるが、短すぎると検知精度の悪化を招いてしまう。連続階調パターンを複数枚の記録媒体１１に分割して出力すれば、短い記録媒体１１においても検知精度を悪化させずに階調特性の形を判断することは可能であるが、スポット径より各データ長さが短いために連続階調パターンを複数に分割して出力した場合は、分割ポイントでは階調データのトナー像を含まない部分と平均処理されてしまう。すなわち、分割ポイントにおける濃度又は色度が小さく出力されてしまう。
【００４５】
図７は分割していない連続画像データの階調パターンを測定した際に得られるセンサ出力であり、図８は２つに分割した場合の各連続画像データ階調パターンのセンサ出力を同一のグラフ上に表したものである。分割ポイントにおいて、検出された出力値が本来の分割していない場合（破線部）より小さくなっていることがわかる。
【００４６】
そこで、本第３の実施形態では記録媒体１１の長さが連続階調パターンの長さよりも短い場合に対しても、正確に連続階調パターンの階調特性の形を測定できるようにする。
【００４７】
まず、ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ１２１が検出すると、ＣＰＵ１２１は連続階調パターン測定シーケンスを開始する。カラーセンサ４２によって連続階調パターンが測定されるに先立って、出力校正用の白色基準板４３を測定してカラーセンサ４２は校正される。そして、ＣＰＵ１２１は給紙される記録媒体１１のサイズ情報（搬送方向の長さ）を獲得する。記録媒体の長さが連続階調パターンより長い場合は１枚の記録媒体１１内に連続階調パターンを出力する。記録媒体１１の搬送方向の長さが連続階調パターンより短い場合は、連続階調パターンを複数に分割する。その際、分割された前半部分の連続階調パターン後端と、後半部分の連続階調パターン先端で同じデータがオーバーラップして数階調分存在するようにする。オーバーラップさせる量としてはスポット径の半分以上にすればよい。実施形態ではスポット径が５ｍｍで１階調分の長さが１ｍｍであるから、オーバーラップ量としては３ｍｍ（３階調分）に設定した。
【００４８】
図９は本第３の実施形態における２つに分割した場合の各連続画像データ階調パターンのセンサ出力を同一のグラフ上に表したものである。分割ポイント前後では出力が２つ存在することになるが、２つのうち小さい値の方が不正確な値であり、大きい方の値を選択すれば連続階調パターンを分割せずに検出した場合とほぼ同じ値が得られる。
【００４９】
以上、記録媒体１１の長さが短い場合に複数の記録媒体１１に分割しても、連続階調パターンの階調曲線の形を正確に判断できるようになる。
【００５０】
なお、本実施形態では分割ポイントが１つでの場合で説明したが、分割ポイントが２つ以上でも各分割ポイントで同様な処理を実施することで同様な効果が得られるのは言うまでもない。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
連続階調パターンにおける各画像データの長さがカラーセンサ４２の照射光の記録媒体１１上におけるスポット径より小さい場合、複数階調分が混ざって測定されるため、１階調分の濃度データ又は色度データを正確に測定することができない。１階調分の濃度又は色度を測定するには各データ分の長さをスポット径より大きくすれば良く、スポット径が５ｍｍ程度であれば７ｍｍ程度に設定すれば良い。しかしながら、８ビット画像信号の場合は２５６レベルのデータがあるため、階調パターンの長さは１８００ｍｍ程度となってしまい、１枚の記録媒体１１で収めることがほぼ不可能となる。また、連続階調パターンを複数に分割しても記録媒体１１の枚数が多くなり処理時間の上昇は免れない。
【００５２】
そこで、本第４の実施形態では、短い連続階調パターンに加えて離散階調パッチを出力して検知することで、使用される記録媒体１１の枚数を少なく抑えつつ、連続階調パターンの形及び各階調データの色度を正確に求めることができるようにする。
【００５３】
カラーセンサ４２の照射光の記録媒体１１上におけるスポット径は５ｍｍ程度であるため、パッチの濃度又は色度の値を正確に得る為にはパッチの大きさはそれよりも大きくする必要がある。よって、離散階調パッチの大きさは一辺７ｍｍの正方形を用いる。そして、この中から画像データ対濃度又は画像データ対色度の対応関係を再現するのに適した７種類の画像データＳ１〜Ｓ７をＰ１〜Ｐ７用のデータとして選ぶ。本実施の形態におけるＳ１〜Ｓ７の値は以下の通りである。
Ｓ1    Ｓ2    Ｓ3    Ｓ4    Ｓ5     Ｓ6     Ｓ7
10H    20H    50H    80H    A0H     B0H     D0H
【００５４】
７つの離散階調パッチの作成に続いて０１H〜ＦＦH（Ｈは１６進数を示す）までのすべてのデータを使った連続階調パターンを作成する。この連続階調パターンは幅７ｍｍ、各データあたり１ｍｍの長さである。
【００５５】
ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ１２１が検出すると、カラーセンサ４２によって記録媒体１１上に形成された各パッチＰ１〜Ｐ７を測定する。
【００５６】
次に連続階調パターンの濃度測定データを、離散階調パッチの測定データに基づいて補正する。
【００５７】
図１０を用いて補正方法について説明する。図１０中の実線はスムージング後の連続階調パターンの測定データで、黒丸は離散階調パッチの測定データ、左軸には離散階調パッチのセンサ出力値、右軸にはパッチのデータに対応した連続階調パターンのセンサ出力値を示している。
【００５８】
例えば画像データＳ3に対応する連続階調パターンのセンサ出力値はＢ50Hなので、離散階調パッチのセンサ出力値Ｄ3に変換するには補正係数としてＤ3／Ｂ50Hをかければよい。一方、Ｓ4に対応する連続階調パターンのセンサ出力値はＢ80Hなので、離散階調パッチのセンサ出力値Ｄ4に変換するに補正係数としてＤ4/Ｂ80Hをかければよい。そして、Ｓ3からＳ4の区間における連続階調パターンのデータは補正係数をＤ3/Ｂ50HからＤ4/Ｂ80Hまで段階的に変えながら補正していけばよい。すなわち、画像データをＸとすると、連続階調パターンのセンサ出力値ＢXは以下の式でＢ'Xに補正すればよい。
Ｂ'x＝｛(Ｄ4/Ｂ80H-Ｄ3/Ｂ50H)/(Ｓ4-Ｓ3）×(Ｘ−Ｓ3)＋Ｄ3/Ｂ50H｝×Ｂx
より一般的には、区間Ｓ1〜Ｓ7のセンサ出力値ＢＸは
Ｂ'x＝｛(Ｄi+1/ＢSi+1-Ｄi/ＢSi)/(Ｓi+1-Ｓi）×(Ｘ−Ｓi)＋Ｄi/Ｂi｝×Ｂx
（ここで、ｉ＝１，２、…、６である）
によって補正することができる。
【００５９】
また、画像データ00H〜Ｓ1の間は画像データ00Hの時のセンサ出力値がＢ00Hのままとなるように補正係数は１とし、Ｓ1の時にＢ10HがＤ1になるように補正係数Ｄ1/Ｂ10Hを用いる。したがって、補正係数を１からＤ1/Ｂ10Hまで段階的に変化するようにして、
Ｂ'x＝｛(Ｄ1/Ｂ10H−１)/Ｓ1×Ｘ＋１｝×Ｂx
と補正される。
【００６０】
画像データＳ7〜ＦＦＨの間は画像データＳ7の時にＢD0HがＤ7になるように補正係数をＤ7/ＢD0Hとし、画像データFFHの時はセンサ出力値がＢFFHのままとなるように補正係数は１とし、補正係数をＤ7/ＢD0Hから１まで段階的に変化するようにして、
Ｂ'x＝｛(１−Ｄ7/ＢD0H)/(ＦＦＨ−Ｓ7)×(Ｘ-Ｓ7)｝×Ｂx
と補正される。
【００６１】
以上のようにして画像データ全領域にわたって補正することにより階調特性の形を正確に測定できることに加え、測定時間及び使用される記録媒体１１の枚数を抑えつつ、各データの濃度又は色度も正確に測定することが可能となる。
【００６２】
＜第５の実施形態＞
Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のトナーやインクを重ね合わせてカラー画像を作る場合、例えば赤味が強い、黄味が足りない等といった色調のバランスは、Ｃ、Ｍ、Ｙの３色のバランス（グレーバランス）によって決定される。よって、グレーバランスを良い状態に保つことが色調の安定化につながる。
【００６３】
カラーセンサを用いてＹ、Ｍ、Ｃの３色からなるプロセスグレーの階調パターンを検知する際、センサを構成する発光素子や受光素子の分光特性のバラツキ補正、経時変化や周囲温度変化に対する補正を行う為、センサ出力校正用白色基準板等の濃度又は色度の絶対値が既知である基準が必要となる。しかしながら、センサ出力校正用の基準として使用される白色基準板は、高価であるだけでなく、センサと同様に白色基準板にも紙粉やトナー又はインクが飛び散り、基準板として使えなくなることもある。
【００６４】
そこで、本第５の実施形態では白色基準板を用いず、グレーバランスを良い状態に保つ制御方法を以下に述べる。
【００６５】
制御用の連続階調パターンは、Ｋのみからなる連続のＫ単色のグレー階調パターンと、Ｙ、Ｍ、Ｃの混色した３色成分からなる連続のプロセスグレー階調パターンで構成されている（１階調当たりの長さは同じ）。これらの連続階調パターンをカラーセンサ４２で検知する。
【００６６】
ホストコンピュータやユーザからの指示がＣＰＵ１２１に送られると、カラーセンサ４２によって記録媒体１１上に形成されたＫグレー階調パターンおよびプロセスグレー階調パターンの記録が行われ、カラーセンサ４２で色度が測定される。検知した色度はセンサ出力校正用の基準を用いていないため、色度の絶対精度は問わない。
【００６７】
ここで、Ｋグレー階調パターンは実質的に無彩色、すなわち、Ｌ*ａ*ｂ*空間においてａ*及びｂ*の値がほぼゼロであることを利用して、Ｋグレー階調パターンの色度曲線とプロセスグレー階調パターンの色度曲線が同じかどうか相対比較する。
【００６８】
両者の色度が異なる場合は、プロセスグレー階調パターンは有彩色であり、グレーバランスが崩れていると判断できる。そして、両者の色度が一致する場合は、プロセスグレー階調パターンは無彩色であり、グレーバランスが保たれていると判断できる。
【００６９】
Ｋグレー階調パターンの色度曲線とプロセスグレー階調パターンの色度曲線を相対比較する際に、完全に一致しなくても、人間が許容する所定の閾値で示される色差内であれば無彩色であると判断しても良い。
【００７０】
以上のカラー画像形成装置の色識別方法により、カラーセンサのセンサ出力校正用の基準を用いることなくプロセスグレーパッチが無彩色であるかどうか判断でき、その明度のレベルを知ることができるため、前記基準が不要な分安価であり、なおかつ絶対色度を検知するのではなくＫグレー階調パターンとプロセスグレー階調パターンを相対比較することにより、紙粉やトナー又はインクの飛び散りによるセンサ汚れ、カラーセンサ４２の温度特性や分光特性のバラツキの影響を受けずに、高精度な濃度又は色度制御を行うことが可能となる。
【００７１】
なお、実施形態ではホストコンピュータに接続されるプリンタを例にして説明したが、カラー複写機でも同様に実現可能であるので、上記によって本発明が限定されるものではない。
【００７２】
また、実施形態では、カラーセンサのスポット径を５ｍｍ、１階調のパターンの長さを１ｍｍを基本して説明したが、これらによっても本願発明が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】カラー画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】カラー画像形成装置の断面構成図である。
【図３】濃度センサの構成を示す図である。
【図４】カラーセンサとその周辺装置の構成を示す図である。
【図５】カラーセンサの断面構成図である。
【図６】連続階調パターンを示す図である。
【図７】連続階調パターンの読取り結果を示す図である。
【図８】分割された連続階調パターンの読取結果を示す図である。
【図９】第３の実施形態における連続階調パターンの読取り結果を示す図である。
【図１０】第５の実施形態における連続階調パターンの測定値をパッチパターンの測定値に合わせる方法を示す概念図である。
【図１１】実施形態におけるパッチ記録＆測定処理を示すフローチャートである。
【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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