(57)【要約】【課題】動作条件を細かく変化させながらパッチ画像を形成する場合に好適な制御技術を提供することを目的とする。【解決手段】階調レベルが単調減少するように形成したパッチ画像の画像濃度を指標する評価値Ｇ２ｃ（ｘ）がサンプリング位置ｘとともに増加する逆転区間が存在するときは、以下の通り補正を行って全区間を単調減少となるようにする。当該逆転区間を含む補正対象区間［ｘｃ，ｘｂ］を定め、その区間の端点（点Ｑ５および点Ｑ４）を直線で結ぶ。これにより補正後の評価値Ｇ４ｃ（ｘ）は単調減少となる。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体上に担持されたパッチ画像としての前記トナー像のうちの検出領域の画像濃度に対応する濃度情報を出力する検出手段と、
互いに異なる複数の前記検出領域それぞれに対応して前記検出手段から出力される複数の前記濃度情報に基づいて、画像品質に影響を与える装置の動作条件を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記各濃度情報相互の大小関係が前記パッチ画像に対応して予め想定された大小関係と異なるときには、前記濃度情報の少なくとも１つを前記各濃度情報に基づき算出した補正濃度情報に置き換えることによって、各濃度情報相互の大小関係が前記想定された大小関係と一致するように補正し、該補正後の濃度情報に基づいて前記動作条件の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の検出領域それぞれに、互いに異なる画像形成条件での前記パッチ画像が形成され、しかも、
前記制御手段は、前記動作条件としての前記画像形成条件を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の検出領域それぞれに、互いに異なる階調レベルを有する前記パッチ画像が形成され、しかも、
前記制御手段は、前記動作条件として前記装置の階調補正特性を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の濃度情報を前記想定された大小関係にしたがい降順に配列してなる数列が単調減少でないときに、当該数列が単調減少となるように前記補正を行う請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記数列において第（Ｎ＋１）項（Ｎは自然数）の値が第Ｎ項の値より大きい逆転区間があるときには、前記数列において当該逆転区間を含む所定の補正対象区間を定め、該補正対象区間内の各項を同一の値に置き換えることによって前記補正を行う請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記数列において第（Ｍ＋１）項（Ｍは自然数）の値が第Ｍ項の値以上となる非減少区間があるときには、前記数列において当該非減少区間を含む所定の補正対象区間を定め、前記数列のうち該補正対象区間を所定の単調減少数列に置き換えることによって前記補正を行う請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体上に担持されたパッチ画像としてのトナー像のうち、互いに異なる複数の検出領域それぞれの画像濃度に対応する濃度情報に基づいて、画像品質に影響を与える装置の動作条件を制御する画像形成装置の制御方法において、
前記各濃度情報相互の大小関係が前記パッチ画像に対応して予め想定された大小関係と異なるときには、前記濃度情報の少なくとも１つを前記各濃度情報に基づき算出した補正濃度情報に置き換えることによって、各濃度情報相互の大小関係が前記想定された大小関係と一致するように補正し、該補正後の濃度情報に基づいて前記動作条件の制御を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パッチ画像としてのトナー像を形成し、その濃度検出結果に基づいて装置の動作条件を制御する画像形成装置およびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、装置各部の動作パラメータを調整することで、所定の画像品質を安定して得られるようにしている。
【０００３】
この種の制御技術においては、画像品質に影響を与える動作パラメータをその可変範囲内で代表的な数種の値に設定変更しながらパッチ画像を形成し、各設定値に対応する画像濃度を実測するのが一般的である。そして、設定値以外の値に対応する画像濃度については、こうして得た実測値に対して適宜補間を行うことによって推定している。
【０００４】
例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献１に記載の画像形成装置においては、画像濃度に影響を与える動作パラメータである現像バイアスの最適値を、次のようにして求めている。すなわち、各トナー色毎に、現像バイアスを変更しながらそれぞれ４つのパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、所望の画像濃度を得られる現像バイアスの最適値を見出している。このとき、現像バイアスの２種の値に対応する濃度データの間を直線補間している。
【０００５】
また、例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献２に記載の画像形成装置においては、テスト画像の濃度検出結果に基づき装置の階調特性を補正するために、離散的に得られる濃度データの間を直線補間している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３７５０７号公報（図７）
【特許文献２】
特開２０００−３３３０１２号公報（第６頁、図９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、画像品質に対する要求が高まっており、それに伴って、上記した制御技術の精度向上を図るため、パッチ画像形成時の動作パラメータの刻みをより細かくする必要が生じてきた。このように動作パラメータを細かく変化させて形成したパッチ画像では、濃度の変化量が小さい。そのため、装置の特性ばらつきおよび周囲環境の変動に起因する濃度変動やノイズによって、検出結果が影響を受けやすいという問題がある。
【０００８】
しかしながら、従来の制御技術では、動作パラメータを数種の離散的な設定値に設定してパッチ画像を形成しているため濃度変化が明瞭であり、このようなノイズや測定誤差があまり問題となることはなかった。そのため、このような濃度変動やノイズの影響は十分に考慮されておらず、上記のように動作パラメータを刻むことで動作条件を細かく変化させながら形成されたパッチ画像の濃度検出に適用するのは困難であった。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、動作条件を細かく変化させながらパッチ画像を形成する場合に好適な制御技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置およびその制御方法は、像担持体上に担持されたパッチ画像としてのトナー像のうち、互いに異なる複数の検出領域それぞれの画像濃度に対応する濃度情報に基づいて、画像品質に影響を与える装置の動作条件を制御する画像形成装置およびその制御方法において、上記目的を達成するため、前記各濃度情報相互の大小関係が前記パッチ画像に対応して予め想定された大小関係と異なるときには、前記濃度情報の少なくとも１つを前記各濃度情報に基づき算出した補正濃度情報に置き換えることによって、各濃度情報相互の大小関係が前記想定された大小関係と一致するように補正し、該補正後の濃度情報に基づいて前記動作条件の制御を行うことを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、前述した濃度変動やノイズの影響を効果的に抑制し、装置の動作条件の制御を精度よく行うことができる。その理由は以下の通りである。すなわち、パッチ画像のパターンやその画像形成時の装置の動作条件は既知であるから、パッチ画像の各位置ごとの画像濃度の大小関係、つまりパッチ画像内の２つの位置についてその画像濃度を比較したときどちらが高濃度となるかを予想することが可能である。したがって、各検出領域間の濃度変化の傾向も予め想定することができる。
【００１２】
一方、実測の結果、各検出領域間の画像濃度の大小関係が想定したものと異なる場合があり、このような場合には、上記したノイズ等に起因する検出誤差が少なくともいずれかの検出結果に含まれていることは明らかである。そこで、このような場合には、各検出領域において検出された濃度情報をそのまま用いるのでなく、本来の大小関係と一致するように補正した上で用いるようにすることで、装置の動作条件を精度よく制御することが可能となる。また、実際に検出された各濃度情報に基づき補正濃度情報を算出することで、装置の状態に応じた適切な補正を行うことができる。
【００１３】
例えば、前記複数の検出領域それぞれに、互いに異なる画像形成条件での前記パッチ画像を形成し、前記動作条件として前記画像形成条件を制御するようにしてもよい。また、例えば、前記複数の検出領域それぞれに、互いに異なる階調レベルを有する前記パッチ画像を形成し、前記動作条件として前記装置の階調補正特性を制御するようにしてもよい。
【００１４】
これらの発明では、各検出領域それぞれにおける濃度検出結果に、画像形成条件または階調レベルの設定値の差が反映されるので、この検出結果に基づいて、装置の画像形成条件または階調補正特性を精度よく制御することができる。
【００１５】
より具体的には、例えば次のようにして濃度情報の補正を行うことができる。例えば、前記複数の濃度情報を前記想定された大小関係にしたがい降順に配列してなる数列が単調減少でないときに、当該数列が単調減少となるような補正を行うことができる。こうすることで、補正後の濃度情報の大小関係は予め想定された大小関係と同じになる。
【００１６】
なお、ここでいう数列は次のようにして得られる。すなわち、各検出領域のうち、パッチ画像の態様からみて最も高濃度になると想定される検出領域に対応する濃度情報を初項とする。同様に、第ｎ番目（ｎ＝２，３，…）に高濃度と想定される検出領域に対応する濃度情報を第ｎ項とすることによって、上記数列が得られる。したがって、ノイズ等の影響がなければこの数列は単調減少となるはずであり、そうならない場合には濃度変動やノイズ等の影響が現れているものと考えることができる。
【００１７】
この数列は、検出領域相互の画像濃度の大小関係を明らかにするための仮想的なものであって、実際の補正処理においてこのような数列を作成することを要するものではなく、またその配列順序が各検出領域の位置関係や検出順序とは必ずしも一致しないことはいうまでもない。また、上記した降順ではなく昇順に配列した数列が単調増加となるように補正を行うことも、実質的に本発明と同じであり本発明の技術的範囲に包含される。
【００１８】
また、検出された濃度情報をそのままの態様で配列した数列に上記補正を行うだけでなく、検出された濃度情報に基づいて求められて濃度情報に準ずる何らかの数値を配列した数列に対し、当該数列が単調減少となるように補正を行うことも、本発明の技術的範囲に包含される。
【００１９】
さらに具体的な本発明の態様としては、例えば、前記数列において第（Ｎ＋１）項（Ｎは自然数）の値が第Ｎ項の値より大きい逆転区間があるときには、前記数列において当該逆転区間を含む所定の補正対象区間を定め、該補正対象区間内の各項を同一の値に置き換えることによって前記補正を行うことができる。本来単調減少となるこの数列においては、第Ｎ項より第（Ｎ＋１）項の方が大きくなる逆転現象はノイズ等の影響によって生じるものと考えられる。そこで、このような逆転現象を示す区間を含む補正対象区間内の各項を同一値に置き換える、すなわち、この補正対象区間に対応する各検出領域の「補正濃度情報」を同一値とする補正を行うことによって、このような逆転現象を解消することができる。
【００２０】
また、他の態様としては、例えば、前記数列において第（Ｍ＋１）項（Ｍは自然数）の値が第Ｍ項の値以上となる非減少区間があるときには、前記数列において当該非減少区間を含む所定の補正対象区間を定め、前記数列のうち該補正対象区間を所定の単調減少数列に置き換えることによって前記補正を行うことができる。このような補正を行うことで、数列は全区間において単調減少となる。つまり、各検出領域に対応する補正後の濃度情報は、予め想定された大小関係と一致することとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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。この実施形態では、エンジンコントローラ１０およびメインコントローラ１１が一体として本発明の「制御手段」として機能している。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。このように、この実施形態では、中間転写ベルト７１が本発明の「像担持体」として機能している。
【００２６】
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。
【００２７】
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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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画像濃度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。
【００３３】
なお、外部から入射する光の影響を抑えて濃度検出の精度向上を図るため、この濃度センサ６０では、濃度センサ６０から中間転写ベルト７１に向けた照射光の光路上、および、中間転写ベルト７１で反射して濃度センサ６０に入射する反射光の光路上に、それぞれ偏光ビームスプリッタ（図示省略）が設けられている。こうして照射光の偏光成分を制限するとともに、反射光のうち特定の偏光成分のみを受光することで、出力信号のＳ／Ｎ比を高め、濃度検出を精度よく行うことができる。この実施形態の濃度センサ６０では、単一の偏光成分（以下、「ｐ偏光成分」という）を有する照射光を中間転写ベルト７１に向けて照射するとともに、反射光のうち、照射光と同じｐ偏光成分およびこれと垂直な偏光成分（以下、「ｓ偏光成分」という）を個別に受光し、それぞれの受光光量に応じた電圧を出力信号として出力する。以下では、ｐおよびｓ偏光成分に対応する濃度センサ６０の出力電圧を、それぞれＶｐおよびＶｓと表すこととする。
【００３４】
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。
【００３５】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０６、ＲＯＭ１０７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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、この画像形成装置では、例えば電源投入直後などの適当なタイミングで実行され、階調補正用のパッチ画像を形成して階調補正テーブルを変更設定する階調補正モードを有している。この階調補正モードでは、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ６０が読取り、その濃度センサ６０からの信号に基づき階調特性検出部１２３が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。
【００４１】
なお、この実施形態では、階調パッチ画像のデータはメインコントローラ１１の例えばＲＯＭなどにプログラムされており、この画像データに基づいて上記した画像形成動作を実行することで、中間転写ベルト７１の表面に所定パターンの階調パッチ画像を形成する。
【００４２】
図４は階調パッチ画像を示す図である。図４（ａ）に示すように、この実施形態における階調パッチ画像Ｉｇは、中間転写ベルト７１の移動方向Ｄ２に沿って延びる短冊形状で、しかも、その階調レベルは一様ではなく、移動方向Ｄ２に沿って最大レベル（レベル２５５）から最小レベル（レベル０）まで連続的に変化するように形成される。ただし、画像の先頭部には、階調レベルを最大値２５５に保って形成した所定長さのヘッダ部Ｈｇを設けている。なお、階調パッチ画像Ｉｇとしては、その階調レベルが連続的に変化する図４（ａ）に示す画像のほか、階調レベルが階段状に変化する画像を用いることができる。
【００４３】
後述するように、この画像形成装置では、濃度センサ６０により階調パッチ画像Ｉｇの画像濃度を検出する。すなわち、パッチ画像Ｉｇを担持する中間転写ベルト７１を周回移動させながら、ＣＰＵ１０１が、濃度センサ６０からの出力信号を一定周期でサンプリングする。これにより、図４（ｂ）に示すように、パッチ画像Ｉｇ内の複数の領域Ｐそれぞれの画像濃度に対応するサンプリングデータ列が得られる。このように、この実施形態では、濃度センサ６０が本発明の「検出手段」として機能しており、また濃度センサ６０からの出力信号Ｖｐ、Ｖｓが本発明の「濃度情報」に相当している。さらに、パッチ画像Ｉｇ内の各領域Ｐが本発明の「検出領域」に相当している。そして、上記のようにサンプリングを行うことで、各検出領域Ｐごとの濃度情報が個別に求められる。なお、各検出領域Ｐのうち互いに隣接するものについては、図４（ｂ）に示すようにその一部が互いに重なり合っていてもよく、また互いに離隔していてもよい。
【００４４】
図５は階調補正モードを示すフローチャートである。この階調補正モードは次のような特徴を有している：（１）濃度センサ出力信号から所定の計算式を用いて算出される評価値によりパッチ画像濃度を正規化して表し、これに基づき装置の階調補正特性を制御する；（２）パッチ画像を形成される下地である中間転写ベルト７１の表面状態が濃度検出結果に及ぼす影響を考慮し、同一位置におけるパッチ画像形成の前後でのサンプリング結果に基づいて上記評価値を算出する；（３）サンプリング結果に濃度変動やノイズの影響が含まれる可能性のあることを考慮し、サンプリング結果に対し各種の補正処理を行う。以下、階調補正モードの各処理ステップについて詳しく説明する。
【００４５】
なお、この実施形態では、カラートナーと無彩色のブラックトナーとで光学的特性が大きく相違していることに鑑み、カラートナーで形成したパッチ画像とブラックトナーで形成したパッチ画像との間で異なる計算式を用いて処理を行っている。しかしながら、その基本的な考え方は共通しているので、以下ではカラートナーによるパッチ画像に対する処理について主に説明し、ブラックトナーにおいてこれとは異なる計算式については後にまとめて示すこととする。
【００４６】
ステップＳ１では、下地濃度の検出を行う。すなわち、トナー像を担持していない中間転写ベルト７１を周回移動させながら、ＣＰＵ１０１が濃度センサ６０からの出力信号を一定間隔（この実施形態では８ｍｓｅｃ間隔）でサンプリングする。サンプリングは中間転写ベルト７１のほぼ１周分について実行する。このときのサンプリング位置ｘ（ｘ＝０，１，２，…）における濃度センサ出力Ｖｐ、ＶｓをそれぞれＴｐ１（ｘ）、Ｔｓ１（ｘ）と表すこととする。このうち、後に階調パッチ画像を形成されその濃度を検出される「検出領域」と同じ位置におけるサンプル値については、各位置ごとにサンプル値を個別に記憶しておく。
【００４７】
また、中間転写ベルト７１の１周分のサンプル値Ｔｐ１（ｘ）、Ｔｓ１（ｘ）については、下式（式１）、（式２）によりその平均値ＴａｖｅおよびＴｐａｖｅを求めて記憶しておく：
2005037574.tif 000003
ここで、ＡＶＧ（ｆ（ｘ））は、ｘを変数とする関数ｆ（ｘ）についてｘの全範囲においてその平均値を求める演算子として定義する。また、値Ｖｐ０およびＶｓ０は、濃度センサ６０の「暗出力」、つまり照射光量をゼロとしたときに濃度センサ６０から出力される出力電圧ＶｐおよびＶｓであり、濃度センサ６０の出力回路の出力オフセットに相当する値である。
【００４８】
また、係数Ｓｇは、濃度センサ６０のゲイン補正係数である。この実施形態では、反射光に含まれる偏光成分のうち、照射光と同じ偏光成分であるｐ偏光成分に比してｓ偏光成分の光量が少ないことを考慮して、信号のＳ／Ｎ比改善のため、濃度センサ６０のｓ偏光成分受光部に、ｐ偏光成分受光部より大きなゲインを与えている。このゲイン差を補償し両偏光成分の重みを同じにするための係数が、上記したゲイン補正係数Ｓｇである。
【００４９】
次いで、エンジン部ＥＧを稼動させて、図４（ａ）に示すパッチ画像Ｉｇを中間転写ベルト７１上に形成する（ステップＳ２）。そして、こうして形成したパッチ画像Ｉｇ内の複数の検出領域Ｐ（図４（ｂ））について、各検出領域の画像濃度に対応する濃度センサ６０の出力信号をサンプリングする（ステップＳ３）。このときのサンプリング位置ｘにおける濃度センサ出力Ｖｐ、ＶｓをそれぞれＤｐ１（ｘ）、Ｄｓ１（ｘ）と表すこととする。
【００５０】
このようにして得た下地およびパッチ画像についてのサンプルデータ列には、中間転写ベルト７１表面の微小な傷、汚れや電気的ノイズ等に起因して、スパイク状のノイズが混入する場合がある。そこで、引き続いて、サンプルデータ列からスパイク状ノイズを取り除くための補正処理を実行する（ステップＳ４）。
【００５１】
図６はスパイク状ノイズ補正処理を説明するための原理図である。図６の×印で示すように、サンプリング位置に対してサンプル値をプロットすると、前後のサンプリング位置におけるサンプル値と大きくかけ離れた値を取るサンプル値がランダムに現れることがある。図４（ａ）に示すパッチ画像Ｉｇの態様からみて、パッチ画像濃度が局所的に高くまたは低くなることは想定できないから、このような現象は上記したスパイク状ノイズに起因するものと考えられる。そこで、パッチ画像濃度を算出する際してこれらのノイズを除去する必要がある。
【００５２】
この実施形態では、このようなスパイク状ノイズを除去するために、得られたサンプリングデータ列について次のような補正処理を施している。すなわち、着目する１つのサンプリング位置についてのサンプル値と、それに隣接する前後のサンプリング位置におけるサンプル値とを抽出してそれらの中央値を求め、当該サンプリング位置におけるサンプル値をその中央値に置き換える。例えば、図６のサンプリング位置ｘ１については、当該サンプリング位置におけるサンプル値Ａ（ｘ１）と、その前後のサンプリング位置におけるサンプル値Ａ（ｘ０）およびＡ（ｘ２）とのうちの中央値、すなわちＡ（ｘ２）を当該サンプリング位置における新たなデータＢ（ｘ１）とする。他の各サンプリング位置についても同様に補正処理を行うと、図６の白丸印で示すように、スパイク状のノイズが除かれた新たなデータ列が得られる。
【００５３】
なお、ここでは当該サンプリング位置を含む前後３箇所のサンプリング位置におけるサンプル値の中央値を求める場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば前後それぞれ２箇所ずつのサンプリング位置を含む計５箇所のサンプリング位置のサンプル値に基づき処理を行ってもよい。特に、下地については、本来均一でありパッチ画像Ｉｇのような濃度勾配を持たないものであるから、比較的広い範囲のサンプル値を用いた補正を行うことができる。この実施形態では、パッチ画像Ｉｇのサンプリング結果については、対象とするサンプリング位置を中心とした前後３箇所のサンプル値による補正処理を実行する一方、下地のサンプリング結果については、前後５箇所のサンプル値による補正処理を実行している。
【００５４】
以下では、サンプル値Ｔｐ１（ｘ）、Ｔｓ１（ｘ）、Ｄｐ１（ｘ）およびＤｓ１（ｘ）のそれぞれに対して上記補正処理を実行した後の補正値を、それぞれＴｐ２（ｘ）、Ｔｓ２（ｘ）、Ｄｐ２（ｘ）およびＤｓ２（ｘ）と表すこととする。すなわち、例えば、補正値Ｄｐ２（ｘ）は、パッチ画像Ｉｇ内のサンプリング位置ｘにおけるサンプル値Ｄｐ１（ｘ）に対して上記した補正処理を実行した後の新たなデータ、つまり、３つのサンプル値Ｄｐ１（ｘ−１）、Ｄｐ１（ｘ）およびＤｐ１（ｘ＋１）の中央値に等しい。他の各補正値についても同様に考えることができる。
【００５５】
図５に戻って、階調補正モードの説明を続ける。続くステップＳ５では、パッチ画像についてのサンプリング結果から下地（中間転写ベルト７１）の影響を差し引く下地補正を行う。この下地補正の基本的な考え方は次の通りである。すなわち、パッチ画像Ｉｇのサンプリング結果には、パッチ画像Ｉｇを透過して中間転写ベルト７１表面で反射された光の影響が含まれている。特に、比較的低い階調レベルで形成した部分（図４（ａ）に示すパッチ画像Ｉｇでは、右方ほど低い階調レベルで形成されている）ではその影響が大きい。そこで、パッチ画像Ｉｇについてのサンプリング結果Ｄｐ２（ｘ）、Ｄｓ２（ｘ）を、下地についてのサンプリング結果Ｔｐ２（ｘ）、Ｔｓ２（ｘ）を用いてそれぞれ補正することで、パッチ画像の正味の画像濃度を求めることができる。
【００５６】
具体的には、下記の計算式により、カラートナーによるパッチ画像についての補正後の濃度データＦｃ（ｘ）を得る：
2005037574.tif 000004
ここで、左辺の添え字ｃは、カラートナーに対応した値であることを示し、計算式自体はシアン、マゼンタおよびイエローの各トナー色で共通であるが、濃度データＦｃ（ｘ）の値は各トナー色毎に異なった値となることは言うまでもない。このことは以下の計算においても同じである。
【００５７】
次に、こうして求めた濃度データＦｃ（ｘ）を評価値Ｇ１ｃ（ｘ）に変換する（ステップＳ６）。この「評価値」は、パッチ画像濃度を０から１までの値で正規化して表現したものである。反射型フォトセンサを用いた濃度センサ６０では、受光光量が多いほど出力電圧が低くなるため、上記した濃度データＦｃ（ｘ）の値は画像濃度が高いほど小さくなってしまい扱いにくい。そこで、画像濃度が高いほど大きな値を示す評価値Ｇ１ｃ（ｘ）を導入する。評価値Ｇ１ｃ（ｘ）は次式により算出する：
Ｇ１ｃ（ｘ）＝１−Ｆｃ（ｘ）／Ｔａｖｅ  …  （式４）
ここで、サンプリングおよび計算処理の過程で生じる誤差のため、（式４）の結果が負の値または１を超える値となる場合がある。このような場合には、計算結果をそれぞれ０または１に丸めることとする。
【００５８】
続いて、こうして求めた評価値Ｇ１ｃ（ｘ）に対して周期変動補正を行う（ステップＳ７）。この周期変動補正は、現像ローラ４４の偏心や特性ばらつきに起因して生じる周期的な濃度変動の影響をキャンセルするための補正処理である。その原理について図７を参照しながら説明する。
【００５９】
図７は周期変動補正処理を説明するための原理図である。図７の破線に示すように、評価値Ｇ１ｃ（ｘ）には現像ローラ４４の周長Ｌｄｒに相当する周期での変動が含まれることがある。なお、実際の評価値Ｇ１ｃ（ｘ）は図７に示すように連続な関数ではなく、ｘの取りうる値は整数のみである。この変動は、上記したように、現像ローラ４４の偏心や特性ばらつきに起因するものである。例えば、現像ローラ４４と感光体２２とが所定のギャップを隔てて対向配置される非接触現像方式の画像形成装置では、現像ローラ４４の偏心によりギャップ部に発生してトナーを飛翔させる電界が変動するため、画像濃度が周期的に変動する。
【００６０】
そこで、次のような補正処理を実行し、図７の実線に示すように、周期的な変動を除いた補正後の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）を算出する。すなわち、各サンプリング位置ｘに対応する評価値Ｇ１ｃ（ｘ）について、当該サンプリング位置を中心として現像ローラ周長Ｌｄｒに相当する長さの中の各サンプリング位置でサンプリングされたサンプル値の平均値を、当該サンプリング位置における補正後の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）とする。より具体的に説明すると、この実施形態では、中間転写ベルト７１上の現像ローラ周長Ｌｄｒに相当する長さにおけるサンプル数は２１である。そこで、補正値を求めたいサンプリング位置ｘとその前後１０箇所のサンプリング位置との計２１箇所のサンプリング位置それぞれについての評価値の算術平均を、補正後の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）とする。つまり、
2005037574.tif 000005
である。この計算を必要なサンプリング位置について行うことで、各サンプリング位置ｘについての周期変動補正後の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）が求められる。これにより、現像ローラ周長Ｌｄｒに対応する周期での評価値の変動をキャンセルすることができる。
【００６１】
再び図５に戻って、階調補正モードの説明を続ける。続くステップＳ８では、上記した各補正処理で除ききれなかったノイズ等の影響を除去するため、各サンプリング位置ｘにおける評価値Ｇ２ｃ（ｘ）からなる数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝が単調減少数列となるように、逆転補正処理を実行する。この逆転補正処理が、本発明にいう「補正」に相当する処理である。なお、この実施形態では、濃度センサ６０から出力された「濃度情報」に対して直接本発明の補正を施すのに代えて、この濃度情報に基づき算出した「評価値」に対して本発明の補正を行っている。しかしながら、この評価値は、濃度センサ６０の出力電圧を、単に画像濃度をより直截的に表すパラメータとして置き換えた数値にすぎない。したがって、ここでは評価値に対して行う補正処理について説明するが、濃度センサ６０からの出力電圧やその他の濃度情報に対して補正を行う場合についても同じような考え方を適用することが可能である。
【００６２】
以下では、まずこの補正処理の３つの実施例を挙げてその原理を説明し、次いで、本実施形態における補正処理の内容を説明する。
【００６３】
図８、図１０および図１２は、それぞれ逆転補正処理の第１ないし第３の処理例を説明するための原理図である。また、図９、図１１および図１３は、それぞれ第１ないし第３の処理例を具現化したフローチャートの例を示す図である。これらの図および以下の説明では、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）を模式的に変数ｘの連続関数のように表している。先にも述べた通り、変数ｘは離散的な値のみを取りうるものであるから、実際の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）からなる数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝は、上記連続関数を適当な間隔でサンプリングしたものとして定義されることが可能である。そこで、以下の説明では、理解を容易とするために、必要に応じて、離散的な数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝に代え連続関数として表した評価値Ｇ２ｃ（ｘ）を用いることとする。また、以下の説明では、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）をｘの関数としてプロットした曲線を「評価値曲線」と称することとする。
【００６４】
このうち、第１の処理例（以下、「逆転補正１」という）は、図８に示すように、本来ｘの増加とともに評価値Ｇ２ｃ（ｘ）が単調減少するはずの関数Ｇ２ｃ（ｘ）の規則性に反して、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）が増加する逆転区間があるときに、この逆転を解消するための処理例である。この処理例は、数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝が広義の単調減少、すなわち平坦な区間の存在を許容する数列であるときに特に有効である。例えばこの実施形態のパッチ画像Ｉｇ（図４（ａ））では、階調レベルを最大値２５５に保って形成した所定長さのヘッダ部Ｈｇを画像の先頭部に設けており、この部分で画像濃度は均一となるはずである。つまり、数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝は平坦な区間の存在を許容する広義の単調減少数列である。
【００６５】
具体的な補正方法は以下の通りである。関数Ｇ２ｃ（ｘ）に逆転区間があるとき、当該逆転区間を含む所定の補正対象区間を定める。この補正対象区間は、例えば次のような考え方で定めることができる。まず、逆転区間における極小値Ｇｍｉｎおよび極大値Ｇｍａｘを求める。次に、この極小値Ｇｍｉｎ以上かつ極大値Ｇｍａｘ以下の適当な値Ｇ０に対応する傾きゼロの直線を引き、この直線と、評価値曲線Ｇ２ｃ（ｘ）とが逆転区間の外側で交わる点Ｑ１、Ｑ２を求める。そして、これらの点Ｑ１とＱ２との間を「補正対象区間」とする。
【００６６】
さらに、こうして定めた補正対象区間について、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）を全て値Ｇ０に置き換えることによって、当該区間は平坦となり、関数Ｇ２ｃ（ｘ）の逆転は解消される。他に逆転区間がある場合にも、同様にして逆転を解消することができる。
【００６７】
逆転補正１を本実施形態に適用した場合のより具体的な手順について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。このフローチャートは、補正対象区間の始点Ｑ１と逆転区間の始点とが一致するように、つまり、逆転区間の極小値Ｇｍｉｎを上記補正値Ｇ０として、補正の結果が図８に示す一点鎖線となるように補正する場合を示している。
【００６８】
この逆転補正１では、まず、パッチ画像Ｉｇのうちヘッダ部Ｈｇ内の各サンプリング位置についての評価値Ｇ２ｃ（ｘ）の平均値Ｇａｖｅを求める（ステップＳ１０１）。次に、変数ｘを値ｘ０に設定する（ステップＳ１０２）。この値ｘ０は、図４（ａ）に示すように、パッチ画像Ｉｇにおいてヘッダ部Ｈｇを除く部分の先頭部に相当するサンプリング位置の座標を表す。そして、このサンプリング位置における評価値Ｇ２ｃ（ｘ）と、ヘッダ部の平均値Ｇａｖｅとを比較する（ステップＳ１０３）。ここで、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）が平均値Ｇａｖｅを超えている場合には、この平均値Ｇａｖｅを当該サンプリング位置における補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）とする（ステップＳ１０４）。これは、パッチ画像Ｉｇにおいてはヘッダ部Ｈｇが最も高濃度であり、ヘッダ部以外でこれより高濃度となるのは異常と考えられるからである。一方、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）がヘッダ部の平均値Ｇａｖｅ以下であれば、その値Ｇ２ｃ（ｘ）をそのまま補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）とする（ステップＳ１０５）。
【００６９】
続いて、現在対象としているサンプリング位置における補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）と、それより１つ後方のサンプリング位置における評価値Ｇ２ｃ（ｘ＋１）とを比較する（ステップＳ１０６）。ここで、評価値Ｇ２ｃ（ｘ＋１）がＧ３ｃ（ｘ）より大きい、つまり両サンプリング位置が逆転区間に含まれている場合には、ステップＳ１０７を実行し、現在のサンプリング位置における補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）と同じ値を、その１つ後方の位置に対応する補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ＋１）とする。これにより、補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）とＧ３ｃ（ｘ＋１）とは同値となり、逆転区間は平坦な区間に変換される。一方、逆転現象がなければステップＳ１０７はスキップする。
【００７０】
次に、変数ｘの値をインクリメントし（ステップＳ１０８）、パッチ画像Ｉｇ内の全てのサンプリング位置について終了するまで上記処理（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）を繰り返す（ステップＳ１０９）。これにより、元の数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝に含まれる逆転区間が平坦な区間に変換された補正後の数列｛Ｇ３ｃ（ｘ）｝が得られる。この数列｛Ｇ３ｃ（ｘ）｝は、広義の単調減少数列である。
【００７１】
また、第２の処理例（以下、「逆転補正２」という）では、図１０に示すように、関数Ｇ２ｃ（ｘ）の逆転区間を含む補正対象区間を、狭義の単調減少関数に置き換えることによって逆転を解消する。具体的には、次のようにして補正を行う。逆転区間があれば、まずその区間における最小値Ｇｍｉｎを求める。この最小値Ｇｍｉｎを取る点を、点Ｑ３とする。次に、逆転区間より後方（ｘがより大きい領域）で、関数Ｇ２ｃ（ｘ）の値が上記最小値Ｇｍｉｎと等しくなる（またはＧｍｉｎを超えず最も近い値となる）点Ｑ４を見つける。
【００７２】
そして、２つの点Ｑ３およびＱ４の横軸方向の距離ｄ２を求め、点Ｑ３より前方（ｘがより小さい領域）で点Ｑ３との間の横軸方向の距離ｄ１が距離ｄ２に対して所定の比（例えばｄ１：ｄ２＝１：２）となるような点Ｑ５を見出す。こうして見出した点Ｑ５と点Ｑ４との間を「補正対象区間」として両点を直線で結ぶことにより、当該補正対象区間で関数Ｇ２ｃ（ｘ）は単調減少となって逆転は解消される。
【００７３】
なお、上記した逆転補正２の説明では、関数Ｇ２ｃ（ｘ）に逆転区間、すなわち関数Ｇ２ｃ（ｘ）が変数ｘとともに増加する区間がある場合の処理について述べた。ここで、関数Ｇ２ｃ（ｘ）に平坦な区間がある場合について考察する。この平坦な区間は上記にいう逆転区間には該当しないから、上記補正処理は平坦な区間には適用されず、当該区間は平坦なまま維持される。すなわち、この場合には、関数Ｇ２ｃ（ｘ）に補正を加えた結果は広義の単調減少関数となる。
【００７４】
これに対し、平坦な区間の存在を許容しない、つまり補正後の関数を狭義の単調減少関数とすべき場合には、平坦な区間についても補正を行う必要がある。例えばこの実施形態では、パッチ画像Ｉｇ（図４（ａ））のうちヘッダ部Ｈｇを除く部分については画像濃度が狭義の単調減少となるはずである。
【００７５】
このように、平坦な区間についても狭義の単調減少となるように補正するためには、次のようにすればよい。すなわち、関数Ｇ２ｃ（ｘ）に平坦な区間があるときには、その平坦区間の両端点、つまり平坦区間においてｘの値が最も小さい点および最も大きい点を、それぞれ上記した点Ｑ３および点Ｑ４とする。そして、上記と同様にして点Ｑ５を見出すとともに、点Ｑ５と点Ｑ４とを直線で結ぶことで平坦な区間は消滅する。
【００７６】
つまり、この補正処理２では、補正後の関数を広義または狭義の単調減少関数のいずれかに補正することが可能であり、また、補正を行うべき区間を、平坦区間を対象としない「逆転区間」のみとするか、平坦区間も含む「非減少区間」とするかを選択可能である。
【００７７】
逆転補正２を本実施形態に適用した場合のより具体的な手順について、図１１を参照しながら説明する。この逆転補正２においては、数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝を狭義の単調減少数列｛Ｇ４ｃ（ｘ）｝に変換する。まず、逆転補正１と同様に、変数ｘを、ヘッダ部Ｈｇを除いたパッチ画像Ｉｇの先頭部に対応する値ｘ０に設定する（ステップＳ２０１）。そして、現在対象としているサンプリング位置（すなわち、ｘ＝ｘ０）より後方において、その評価値が現在の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）以上となることがあるかどうかを探す（ステップＳ２０２）。
【００７８】
現在の位置より後方に評価値Ｇ２ｃ（ｘ）以上の値が存在するということは、現在位置以降に平坦または逆転区間が存在することを意味する。そこで、このような値が存在する場合には、以下のステップＳ２０４〜Ｓ２０７からなるデータ置き換え処理を実行するが、そうでなければこれらの各ステップはスキップし（ステップＳ２０３）、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）をそのまま補正後の評価値Ｇ４ｃ（ｘ）とする（ステップＳ２１１）。ここでは、「現在の評価値以上」の値があるとき、つまり平坦または逆転区間があるときにデータの置き換えを行うようにしているが、前述したように、平坦区間の存在を許容する場合には、この条件を「現在の評価値より大きい」に変更すればよい。
【００７９】
データ置き換え処理は次のようにして行う。まず、先に見出した平坦または逆転区間内における評価値の極小値Ｇｍｉｎを探す（ステップＳ２０４）。この極小値Ｇｍｉｎを取るサンプリング位置が図１０に示す点Ｑ３に相当するが、ここではその座標をｘａとする。次に、この区間より後方で、極小値Ｇｍｉｎに最も近い（ただし極小値Ｇｍｉｎを超えない）値を取るサンプリング位置を探し、その座標をｘｂとする（ステップＳ２０５）。この位置が補正対象区間の終点Ｑ４に相当する。
【００８０】
次に、補正対象区間の始点Ｑ５を定める（ステップＳ２０６）。すなわち、補正対象区間の始点の座標をｘｃとすると、
（ｘａ−ｘｃ）：（ｘｂ−ｘａ）＝ｄ１：ｄ２  …  （式６）
となる座標ｘｃを求める。そして、こうして定めた補正対象区間［ｘｃ，ｘｂ］に含まれる各サンプリング位置における評価値Ｇ２ｃ（ｘ）を、２つの点Ｑ５とＱ４とを結ぶ直線により直線補間した値Ｇ４ｃ（ｘ）に置き換える（ステップＳ２０７）。こうすることで当該補正対象区間は単調減少となり、平坦または逆転区間は解消される。
【００８１】
そして、補正対象区間の終点Ｑ４に対応する座標ｘｂを変数ｘの新たな設定値として（ステップＳ２０８）、パッチ画像内の全サンプリング位置について終了するまで上記処理を繰り返す（ステップＳ２０９）。また、上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０７をスキップした場合には、変数ｘを１つ増加させた上で（ステップＳ２１２）、上記処理を繰り返す。こうすることで、パッチ画像Ｉｇ内の全体にわたって単調減少となる評価値Ｇ４ｃ（ｘ）の列が得られる。
【００８２】
次に、第３の処理例（以下、「逆転補正３」という）について説明する。逆転補正３においても、図１２に示すように、関数Ｇ２ｃ（ｘ）の逆転区間を含む補正対象区間を、狭義の単調減少関数に置き換えることによって逆転を解消するが、その方法が上記した逆転補正２とは相違している。すなわち、逆転補正３では、逆転区間があったとき、当該逆転区間において最小値Ｇｍｉｎおよび最大値Ｇｍａｘを求めるとともに、逆転区間より後方で最小値Ｇｍｉｎと等しい値（またはＧｍｉｎを超えず最も近い値）を取る点Ｑ６と、逆転区間より前方で最大値Ｇｍａｘと等しい値（またはＧｍａｘより大きく最も近い値）を取る点Ｑ７とを見出す。そして、これら２つの点Ｑ６およびＱ７の間の区間を「補正対象区間」として両者を直線で結ぶことにより、逆転は解消されて狭義の単調減少関数Ｇ５ｃ（ｘ）が得られる。
【００８３】
逆転補正３を本実施形態に適用した場合のより具体的な手順について、図１３を参照しながら説明する。この逆転補正３の各処理ステップのうちステップＳ３０１〜Ｓ３０４までは、逆転補正２における処理ステップＳ２０１〜Ｓ２０４までと同一内容であるため説明を省略する。続くステップＳ３０５では、先に見出した平坦または逆転区間内における評価値の極大値Ｇｍａｘを探す。
【００８４】
こうして求めた極小値Ｇｍｉｎおよび極大値Ｇｍａｘに基づいて、補正対象区間を定める。まず、平坦または逆転区間より後方で、極小値Ｇｍｉｎに最も近い（ただし極小値Ｇｍｉｎを超えない）値を取るサンプリング位置を探し、その座標をｘｄとする（ステップＳ３０６）。この位置が補正対象区間の終点Ｑ６に相当する。次に、平坦または逆転区間より前方で、極大値Ｇｍａｘに最も近い値を取るサンプリング位置を探し、その座標をｘｅとする（ステップＳ３０７）。この位置が補正対象区間の始点Ｑ７に相当する。
【００８５】
なお、図１３の逆転補正３においては、図１２の左方から右方に向かって対象サンプリング位置を移動させながら処理を行っている。したがって、ステップＳ３０２における探査により対象サンプリング位置の後方に平坦または逆転区間の存在が検知されるのは、現在の座標ｘがｘｅに到達した時点である。つまり、この例では、あるサンプリング位置での上記探査の結果、平坦または逆転区間の存在が判明したとき、その時点の対象サンプリング位置が自動的に補正対象区間の始点Ｑ７と一致することとなる。このため、ステップＳ３０２での探査により逆転区間の存在が判明したときに、その時点の変数ｘの値をもって補正対象区間の始点としてもよい。
【００８６】
こうして補正対象区間が定まれば、逆転補正２と同様にして、当該区間内の各値の置き換えを行う（ステップＳ３０８）。そして、逆転補正２の場合と同様に、変数ｘを更新しながら（ステップＳ３０９）、パッチ画像全体について処理が終了するまで上記処理を繰り返す（ステップＳ３１０）。また、現在の対象サンプリング位置以降に現在の評価値以上の値が存在しなかった場合の処理も、逆転補正２と同様にすることができる。こうすることによって、平坦または逆転区間を含む元の数列｛Ｇ２ｃ（ｘ）｝は、単調減少数列｛Ｇ５ｃ（ｘ）｝に置き換えられる。
【００８７】
上記した３つの補正処理のいずれかを実行することによって、補正後の評価値からなる数列は、広義または狭義の単調減少数列となる。また、いずれの補正処理においても、元の数列が狭義の単調減少数列であれば、補正後に得られる数列は元の数列と同じものとなることはもちろんである。
【００８８】
図５に戻って階調補正モードの説明を続ける。この実施形態の逆転補正処理（ステップＳ８）では、周期変動補正後の評価値Ｇ２ｃ（ｘ）に対して、上記した逆転補正１および逆転補正２を順番に実施することによって、変数ｘに対して単調減少する評価値Ｇ４ｃ（ｘ）を得ている。つまり、評価値Ｇ２ｃ（ｘ）に対して逆転補正１を実行することで補正後の評価値Ｇ３ｃ（ｘ）を得るとともに、その評価値Ｇ３ｃ（ｘ）に対して逆転補正２を実行することで補正後の評価値Ｇ４ｃ（ｘ）を得ている。したがって、補正後の評価値Ｇ４ｃ（ｘ）は、平坦区間を含まない狭義の単調減少特性を示す。
【００８９】
ここで、ブラックトナーによるパッチ画像に対応する計算式をまとめて記しておく。（式３）の濃度データＦｃ（ｘ）に相当する濃度データＦｋ（ｘ）、（式４）の評価値Ｇ１ｋ（ｘ）に相当する評価値Ｇ１ｋ（ｘ）はそれぞれ下式の通りとなる：
2005037574.tif 000006
これ以外の各計算式については、カラートナーの場合と同じでよいが、カラートナーを示す添え字ｃについては、ブラックトナーを示す添え字ｋに読み替えるものとする。
【００９０】
こうして得られた補正後の評価値Ｇ４ｃ（ｘ）に基づいて、この実施形態では、必要に応じて階調補正テーブル１１８の更新を行う（ステップＳ９）。すなわち、ステップＳ１〜Ｓ８を実行することによって、種々の階調レベルに設定して形成したパッチ画像の、実際の画像濃度が各位置ごとに求められる。そして、この実測された画像濃度と、階調レベルの各設定値に応じた画像濃度の理想値とを比較することによって、必要な補正を行う。
【００９１】
図１４はエンジン部の階調特性およびその補正特性を例示する図である。上記のようにして階調パッチ画像Ｉｇ内の各点に対応して算出された評価値Ｇ４ｃ（ｘ）をその階調レベルに対応させてプロットすると、例えば図１４の曲線ａに示すように、この装置における階調特性を示す曲線が得られる。この実測による階調特性は、装置の個体差、経時変化や周囲環境の変化などに起因して、本来望まれる理想階調特性（例えば図１４に示す曲線ｂ）とは一致していない場合がある。そこで、例えば図１４の曲線ｃに示すように、実測された上記階調特性の逆特性に基づく階調補正を予め画像信号に施すことによって、入力された画像信号の階調性を忠実に再現した画像を形成することが可能となる。
【００９２】
具体的には、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する。
【００９３】
このとき、実測された装置の階調特性データに平坦または逆転区間が含まれていると、そのデータに基づいて計算された階調補正テーブルデータも本来の値とは異なったものとなってしまい、結果として不自然な階調性を有する画像が形成されてしまうこととなる。これに対して、この実施形態では、予め階調特性データが単調減少となるように補正した上で計算に供しているので、このような問題は発生しない。
【００９４】
そして、以後の画像形成動作では、こうして更新された階調補正テーブル１１８を参照しながら色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを補正し、その補正ＣＭＹＫ階調データに基づいて画像形成を行うことで階調性の優れた高画質の画像を形成することができる。また、このように階調補正テーブル１１８を随時更新することによって、経時的に変化するエンジン部ＥＧのガンマ特性に対応して常に理想的な階調補正を行うことができ、画質の安定した画像形成を行うことができる。
【００９５】
以上のように、上記した実施形態では、階調レベルを変化させながら形成した階調パッチ画像Ｉｇの各サンプリング位置について画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて、装置の階調特性を補正している。このとき、画像濃度として検出されたデータをそのまま用いるのではなく、各データ間の大小関係が、パッチ画像Ｉｇのパターンに対応した本来の大小関係（すなわち単調減少）となるように補正処理を行った上で、階調特性の補正に供するようにしている。そのため、ノイズや特性ばらつきに起因する濃度ムラの影響を抑制して、装置の階調特性を精度よく求めることができ、常に理想的な階調補正特性を得ることができる。その結果、この画像形成装置では、優れた階調性で、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００９６】
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、階調レベルを変化させながら形成したパッチ画像Ｉｇの濃度検出結果に基づいて、装置の階調補正特性の制御を行っている。しかしながら、装置の動作条件に関するパラメータとしてはこれ以外にも種々のものがあり、これらのパラメータをパッチ画像の濃度検出結果に基づいて制御する場合にも、本発明を適用することが可能である。例えば、前述したように、この実施形態においては現像バイアスや露光ビーム強度などを調整することで画像濃度の制御を行っているが、パッチ画像を形成してこれらの制御を行う際に、本発明の補正処理を適用することができる。
【００９７】
また、上記各実施形態は、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】
【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である。
【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である。
【図３】この画像形成装置の階調処理ブロックを示す図である。
【図４】階調パッチ画像を示す図である。
【図５】階調補正モードを示すフローチャートである。
【図６】スパイク状ノイズ補正処理を説明するための原理図である。
【図７】周期変動補正処理を説明するための原理図である。
【図８】逆転補正処理の第１の処理例を説明するための原理図である。
【図９】逆転補正１を示すフローチャートである。
【図１０】逆転補正処理の第２の処理例を説明するための原理図である。
【図１１】逆転補正２を示すフローチャートである。
【図１２】逆転補正処理の第３の処理例を説明するための原理図である。
【図１３】逆転補正３を示すフローチャートである。
【図１４】エンジン部の階調特性およびその補正特性を例示する図である。
【符号の説明】
１０…エンジンコントローラ（制御手段）、  １１…メインコントローラ（制御手段）、  ６０…濃度センサ（検出手段）、  ７１…中間転写ベルト（像担持体）、  ＥＧ…エンジン部、  Ｉｇ…階調パッチ画像、  Ｐ…検出領域
【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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