(57)【要約】【課題】トナー消費量を抑制しつつ、高精度の階調補正を行うこと。【解決手段】画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１上に階調補正用のトナー像を形成し、このトナー像の濃度をトナーセンサ１７で検出する。制御部４０は、濃度検出結果に基づいて階調補正を行う。画像形成装置１００は、稼働状態が進むほど（例えば印刷枚数が増えるほど）、階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させる。形成領域が増加されたトナー像は、トナー像の形成時に生じる周期ムラを互いに相殺する位置に配置される。【選択図】図１
2012230311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにより形成された階調補正用のトナー像の濃度を検出する濃度検出部と、を有し、前記濃度検出部によって得た濃度検出結果に基づいて階調補正を行う画像形成装置であって、
前記画像形成ユニットは、前記画像形成装置の稼働状態が進むほど、前記階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させる、
画像形成装置。
【請求項２】
前記階調補正用のトナー像は、それぞれ階調の異なる複数の階調パッチにより構成された階調パターンであり、
前記画像形成ユニットは、前記稼働状態が閾値未満の場合には、前記像担持体上に第１の個数の前記階調パターンを形成し、前記稼働状態が前記閾値以上の場合には、前記像担持体上に前記第１の個数よりも多い第２の個数の前記階調パターンを形成する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成ユニットによって形成される複数の前記階調パターンは、
同一の階調パターンであり、かつ、前記トナー像の形成時に生じる周期ムラを互いに相殺する位置に形成される、
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の階調パターンは、現像ローラの回転周期に応じた距離だけシフトして配置される、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の階調パターンは、感光体の回転周期に応じた距離だけシフトして配置される、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の階調パターンは、中間転写ベルトの回転周期に応じた距離だけシフトして配置される、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記稼働状態は、現像器の印刷枚数、又は、現像ローラの摺動距離である、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像形成装置の像担持体上に階調補正用のトナー像を形成し、このトナー像の濃度検出結果に基づいて階調補正を行う階調補正方法であって、
前記画像形成装置の稼働状態が進むほど、前記階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させる、トナー像形成ステップと、
前記像担持体上に形成された前記トナー像の濃度を検出するステップと、
検出された前記トナー像の濃度に基づいて階調補正を行うステップと、
を含む階調補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機や、レーザビームプリンタ、ファクシミリ、ディジタル複合機等の画像形成装置及びそれに用いられる階調補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置では、温湿度などの装置周囲の環境や、装置の経時的変化などの外乱に起因して、トナー像の画像濃度が変動することがある。そこで、画像形成装置では、一般に、画像濃度の安定化を図るために、階調補正が行われる。
【０００３】
例えば、画像形成装置では、感光体上にテスト用のトナー像として複数の階調からなる階調パターン像を形成し、この階調パターン像の濃度に基づいて階調補正が行われる。この階調補正は、電源投入時や、スリープ復帰時、ある所定の印刷枚数に達したとき、あるいは、外部環境が大きく変わった場合に、印字中の階調特性を補正するために行われる。
【０００４】
具体的には、画像形成装置では、階調補正時に、中間転写ベルト上に階調パターン像を形成し、その各階調の濃度が濃度センサによって検出される。そして、検出された濃度が予め設定された目標濃度と一致するように現像バイアスを調節することで（つまり階調補正を行うことで）、所望の画像濃度を得るようになっている。実際上、この階調補正は、濃度センサによって得られた濃度検出値に基づき、それぞれの階調が所定の濃度となるように、画像データの入力階調を、制御部の階調変換テーブルにおいて補正することで行われる。
【０００５】
ここで、階調パターン像の検出精度が悪いとそれに伴って階調補正の精度も悪くなるので、従来、階調パターン像の濃度を高精度で検出するために、多くの工夫がなされている。特許文献１及び２には、複数の階調パターン像を用いる技術が開示されている。さらに、特許文献３−８には、現像ローラや、中転転写ベルト、感光体の周期で現れるムラ（周期ムラ）を打ち消すように、複数の階調パターンを、上記周期の１／２や、Ｍ／Ｎ(Ｍ、Ｎは互いに素な自然数)の間隔で配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７１６８９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６５５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３４３６６号公報
【特許文献４】特開２００７−２６４３６４号公報
【特許文献５】特開２００６−４７３４９号公報
【特許文献６】特開２００７−３６８８号公報
【特許文献７】特開２００６−３４３６７９号公報
【特許文献８】特開２０１０−１３４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したように、階調パターンに現れる周期ムラを打ち消して、高精度の濃度検出結果を得、それに基づいて高精度の階調補正を行うためには、複数の階調パターン像、できればパターンの異なるより多くの階調パターン像を形成することが有効である。
【０００８】
しかしながら、当然、階調パターン像の数を増やすと、トナー消費量が増えるので、コストの点でデメリットとなる。
【０００９】
本発明の目的は、トナー消費量を抑制しつつ、高精度の階調補正を行うことができる、画像形成装置及び階調補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置の一つの態様は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにより形成された階調補正用のトナー像の濃度を検出する濃度検出部と、を有し、前記濃度検出部によって得た濃度検出結果に基づいて階調補正を行う画像形成装置であって、前記画像形成ユニットは、前記画像形成装置の稼働状態が進むほど、前記階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させる。
【００１１】
本発明の階調補正方法の一つの態様は、画像形成装置の像担持体上に階調補正用のトナー像を形成し、このトナー像の濃度検出結果に基づいて階調補正を行う階調補正方法であって、前記画像形成装置の稼働状態が進むほど、前記階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させる、トナー像形成ステップと、前記像担持体上に形成された前記トナー像の濃度を検出するステップと、検出された前記トナー像の濃度に基づいて階調補正を行うステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、不必要なトナー像を形成せずに、高精度の濃度検出結果を得ることができるので、トナー消費量を抑制しつつ、高精度の階調補正を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図
【図２】入力される元画像と実際のプリント画像との間の濃度の関係である、階調特性を示す図
【図３】階調パターン及び階調パッチの説明に供する図
【図４】トナーセンサによって検出した階調パターンの濃度検出値を、元画像濃度データに対応させて示した図
【図５】トナーセンサ出力値と濃度との関係を示す図
【図６】階調変換テーブル（図中の曲線Ｌ３）の様子を示す図
【図７Ａ】印刷枚数が閾値未満の場合に形成される階調パターンを示す図
【図７Ｂ】印刷枚数が閾値未満の場合における濃度の様子を示す図
【図８Ａ】印刷枚数が閾値以上の場合に形成される階調パターンを示す図
【図８Ｂ】印刷枚数が閾値以上の場合における濃度の様子を示す図
【図９】階調パターンの配置を分かり易く説明するための図であり、図９（ａ）は濃度の様子を示す図、図９（ｂ）は階調パターンに含まれるある１つの階調パッチの配置を示す図
【図１０】実施の形態による階調補正の処理手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
［１］本発明の原理
階調パターンの濃度検出結果に基づいて階調を補正する画像形成装置においては、中間転写ベルト上に形成された階調パターンの濃度検出時に、現像ローラの周期や感光体の周期に起因する周期ムラが現れる。そのため、この種の画像形成装置においては、中間転写ベルト上の、周期ムラを打ち消す位置に、複数の階調パターンを配置することで、周期ムラを打ち消して、濃度検出精度を向上させるようになっている。
【００１６】
ところが、周期ムラを打ち消すような複数の階調パターンをいつも形成して配置すると、周期ムラが小さいときにも複数の階調パターンを形成することになるので、トナー消費量が必要以上に増加してしまう。一方、トナー消費量を削減しようとして、１個の階調パターンのみをいつも形成して配置すると、周期ムラが大きいときに、階調パターンの検出精度が悪くなってしまう。
【００１７】
そこで、本発明の発明者らは、現像ローラ周期や感光体周期に起因する周期ムラと、中間転写ベルト上に形成される階調パターン数と、濃度検出精度と、の関係について、詳細に検討した。そして、以下の関係があることに着目した。
【００１８】
・濃度検出精度を高精度に維持するには、周期ムラが多くなるほど、多くの階調パターン像を用いる必要がある。
・周期ムラは、画像形成装置の稼働状態が進む（つまり画像形成装置が消耗して劣化する）につれて多くなる。
【００１９】
本発明の発明者らは、これらの関係を加味して本発明に至った。
【００２０】
本発明の一つの特徴は、画像形成装置の稼働状態が進むにつれて、濃度検出のために用いる階調パターン像の数を増やすことである。すなわち、階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させることである。これにより、不必要な階調パターン像を形成せずに、高精度の濃度検出結果を得ることができるようになる。
【００２１】
［２］全体構成
図１は、実施の形態の画像形成装置１００の全体構成を示す概略図である。図１に示した画像形成装置１００は、タンデム方式のカラーレーザプリンタである。
【００２２】
図１の画像形成装置１００は、記録紙Ｓに未定着のトナーを付着して画像を形成する作像装置１０と、トナーを溶融して記録紙Ｓに定着させる定着装置２０と、を有する。
【００２３】
作像装置１０は、中間転写ベルト１１と、４つの画像形成ユニット１２−１〜１２−４と、一次転写ローラ１３と、二次転写ローラ１４と、を有する。画像形成ユニット１２−１〜１２−４は、中間転写ベルト１１に沿って配置され、トナー像を形成する。一次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して感光体３１に対向する位置に配置されており、各画像形成ユニット１２−１〜１２−４によって形成されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写する。二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１に転写された像を記録紙Ｓに転写する。
【００２４】
中間転写ベルト１１は、複数のローラ１５−１〜１５−４に架け回されている。中間転写ベルト１１に対向する位置にはクリーニング装置１６が配置され、クリーニング装置１６は中間転写ベルト１１上に残留したトナーを回収する。
【００２５】
また、中間転写ベルト１１に対向する位置には、トナーセンサ１７が配置されている。トナーセンサ１７は、階調補正時に、中間転写ベルト１１上に形成された階調パターン（トナー像）の濃度を検出する。なお、階調補正時に中間転写ベルト１１上に形成された階調パターンは、濃度検出が終わると、クリーニング装置１６によって廃トナーとして除去される。
【００２６】
トナーセンサ１７の構成例について説明する。トナーセンサ１７は、光学式のセンサである。トナーセンサ１７は、光を発光する発光部と光を受光する受光部とを有し、発光部からトナーパッチに向け光を発光し、トナーパッチ上で反射された光を受光部で受光する。受光部は、受光素子を有し、受光素子で受けた光の量を電気信号に変換することでセンサ出力を得る。トナーパッチはベルト面とトナー面からなり、トナーセンサ１７は、トナーによる隠蔽率（パッチ全体の面積に対するトナーが占める割合）を検出する。ベルト面から反射された光が少なくなるほどセンサ出力が小さくなる。トナーパッチの濃度が濃くなると、トナーによるベルト面の隠蔽率が高くなり、センサ出力が小さくなる。よって、センサ出力の大小によって、トナーによるベルト面の隠蔽率、つまりは、トナーパッチの濃度を検出することができる（図５参照）。なお、トナーセンサ１７の構成は、上述の構成に限らず、濃度を検出することができるものであればよい。
【００２７】
画像形成ユニット１２−１はイエロー（Ｙ）のトナー像を形成し、画像形成ユニット１２−２はマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成し、画像形成ユニット１２−３はシアン（Ｃ）のトナー像を形成し、画像形成ユニット１２−４はブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。これらの画像形成ユニット１２−１〜１２−４は、中間転写ベルト１１の上流から下流に沿って順に配置されている。
【００２８】
各画像形成ユニット１２（１２−１〜１２−４）は、感光体３１と、感光体３１を一様に帯電させるための帯電装置３２と、帯電した感光体１に画像露光を行うための露光装置３３と、露光によって形成された静電潜像に各色のトナーで現像を行うための現像器３４と、を有する。
【００２９】
現像器３４は、現像ローラ３５を有し、現像ローラ３５から感光体３１にトナーを付着させる。感光体３１に対向する位置にはクリーナ３６が配置され、クリーナ３６は感光体３１に残留したトナーを回収する。全ての画像形成ユニット１２−１〜１２−４は、制御部４０によって制御される。
【００３０】
次に、この画像形成装置１００の動作を説明する。
【００３１】
画像形成ユニット１２−１〜１２−４の感光体３１上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１１との接触位置で、一次転写ローラ１３によって、中間転写ベルト１１上に一次転写される。
【００３２】
中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像は、各画像形成ユニット１２−１〜１２４を通過するごとに、各色がその上に重ねられる。これにより、最終的に、フルカラーのトナー画像が、中間転写ベルト１１上に形成される。
【００３３】
次に、中間転写ベルト１１上のフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト１１の下流において、二次転写ローラ１４によって、記録紙Ｓに一括して二次転写される。
【００３４】
次に、記録紙Ｓは、記録紙Ｓの搬送路の下流にある定着装置２０を通過することによって、トナー像が定着されて、排紙トレー（図示せず）上に排紙される。なお、記録紙Ｓは、カセット（図示せず）に納められており、このカセットから１枚ずつ二次転写ローラ１４まで搬送される。
【００３５】
なお、一次転写後、感光体３１に残留したトナーは、下流に配置されたクリーナ３６によって除去され、図示しない廃トナーボックスへ回収される。また、二次転写後に、中間転写ベルト１１上に残留したトナーは、クリーニング装置１６によって回収される。
【００３６】
ここで、画像形成装置１００においては、温湿度などの装置周囲の環境や、装置の耐久などの外乱に起因して、トナー像の画像濃度が異なることがある。そこで、画像形成装置１００では、画像濃度の安定化を図るため、中間転写ベルト１１上にテスト用のトナー像を形成し、このテスト用のトナー像の濃度に基づいて、画像形成ユニット１２−１〜１２−４でのトナー付着量を制御するようになっている。
【００３７】
具体的には、中間転写ベルト１１上に形成されるトナー像のトナー付着量は、現像器３４によって変更される。中間転写ベルト１１に形成されるトナー像における中間転写ベルト１１の周方向の長さは、現像器３４及び露光装置３３によって変更される。
【００３８】
制御部４０は、現像器３４及び露光装置３３を制御することにより、上記トナー付着量及びトナー像の長さを制御する。実際上、画像形成装置１００は、階調補正時には、中間転写ベルト１１上にテスト用のトナー像を形成し、このトナー像の濃度をトナーセンサ１７で検出する。画像形成装置１００は、この濃度検出結果に応じて、制御部４０に設けられた階調変換テーブルを補正することで、階調補正を行う。画像形成装置１００は、記録紙Ｓへのプリント時（つまり実際のプリント時）には、補正された階調変換テーブルを用いて、現像器３４を制御することで、中間転写ベルト１１上に濃度が補正されたトナー像を形成する。
【００３９】
［３］階調補正
次に、階調補正について詳しく説明する。なお、本明細書では、「階調」を「濃度」と言い換えてもよく、逆に、「濃度」を「階調」と言い換えてもよい。
【００４０】
図２は、入力された元画像データで示される濃度をO.D.（Original Density）とし、記録紙Ｓ上に出力されたプリント画像の濃度をI.D.（Image Density）とした場合の、濃度O.D.と濃度I.D.との関係である階調特性を示す図である。濃度O.D.と濃度I.D.との関係において、図２の階調特性直線Ｌ１で示すように線形な関係が維持されれば、理想的なプリント画像を得ることができる。
【００４１】
しかし、実際には、濃度O.D.と濃度I.D.との関係は、温湿度などの装置周囲の環境や、装置の耐久、製造のばらつきなどの変動要因により、図２の階調曲線Ｌ２で示すように、非線形な関係となる。この結果、プリント画像の濃度は、入力される元画像データに対して、階調ごとに大きく変化してしまう。階調曲線Ｌ２からも分かるように、通常は、元画像データが低濃度の領域では、元画像濃度O.D.よりもプリント画像濃度I.D.が低くなるので、色飛びが発生し、極めて濃度の薄いプリント画像は記録紙Ｓ上に再現することが困難となる。また、元画像データが高濃度の領域では、元画像濃度O.D.よりもプリント画像濃度I.D.が高くなるので、色つぶれが発生し、最大濃度付近の濃度差を記録紙Ｓ上に再現することが困難となる。
【００４２】
そこで、プリント画像の濃度を、入力された元画像データで示される濃度に一致させるためには、階調特性を補正する必要がある。具体的には、階調補正によって、濃度O.D.と濃度I.D.との関係を、全階調において安定して線形なものにする。実際上、階調補正は、制御部４０に設けられた階調変換テーブルを補正することで行われる。
【００４３】
階調変換テーブルの作成方法について説明する。画像形成装置１００は、階調補正時に、図３に示すような階調パターン５０のトナー像を中間転写ベルト１１上に形成し、この階調パターン５０の濃度をトナーセンサ１７によって検出する。階調パターン５０は、階調の異なる複数の階調パッチＰ１〜Ｐ１０により構成されている。
【００４４】
図４は、トナーセンサ１７によって検出した階調パターン５０の濃度（プリント画像濃度）検出値を、元画像濃度データに対応させて示したものである。図中の黒丸がそれぞれの各階調パッチＰ１〜Ｐ１０（図３）の濃度検出値を表している。濃度検出値は、図５に示すように、あらかじめ作成しておいたトナーセンサ１７のセンサ出力値と濃度との関係を示す変換テーブルを用いて、センサ出力値から濃度に変換することで求めることができる。図４から分かるように、濃度検出値は、階調曲線Ｌ２上に存在し、目標階調特性直線Ｌ１からずれている。そこで、このずれを補正するような階調補正が必要である。
【００４５】
図６は、制御部４０に設けられる階調変換テーブルの様子を示すものである。図６における、曲線Ｌ３が補正された階調変換テーブルのデータを示す。曲線Ｌ３で示される補正データは、階調曲線Ｌ２の目標階調特性直線Ｌ１からのずれを相殺する値とされている。つまり、元画像データが入力されたときに、その元画像データに対応する曲線Ｌ３上の補正制御データを用いて画像形成ユニット１２−１〜１２−４のトナー像形成動作を制御すれば、トナー像の濃度を目標階調曲線Ｌ１上の濃度にすることができる。
【００４６】
［４］本実施の形態による階調パターン、及び、階調補正
次に、本実施の形態による階調パターンの構成・配置の方法と、階調補正の方法について、詳しく説明する。
【００４７】
本実施の形態の場合、階調補正時に中間転写ベルト１１上に形成する階調パターン５０（図３）は、最大階調を１００％として、１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％の階調パッチＰ１〜Ｐ１０が隣り合ってつながったものにより構成される。階調パターン５０の長さは、各階調パッチＰ１〜Ｐ１０がトナーセンサ１７で精度良く検出できる長さとする。階調パターン５０の幅は、トナーセンサ１７の口径、トナーセンサ１７の取り付け、画像の主走査方向の作像位置などが振れても、十分に検出できる幅とする。現像ローラ３５の直径を１６ｍｍとすると、現像ローラ３５の１周に相当する中間転写ベルト１１上での長さは、１６ｍｍ×３．１４／１．５＝３３．５ｍｍとなる。ここで、１．５は現像ローラ３５と感光体３１の周速比である。
【００４８】
実施の形態の画像形成装置１００は、稼働状態に応じて、階調パターンの個数と配置を変更する。特に、現像器３４は階調に大きな影響を与えるので、稼働状態として現像器３４の稼働状態を指標にすることが好ましい。本実施の形態の例では、画像形成装置１００の稼働状態として、それまでの現像器３４の印刷枚数を用いる。なお、現像器３４の印刷枚数に限らず、現像ローラ３５の摺動距離を稼働状態として用いてもよい。現像器３４の印刷枚数は、図示しないカウンタによって計測され、制御部４０に入力される。階調パターンの個数と配置は、以下のように現像器３４の印刷枚数によって場合分けされる。
【００４９】
■場合１：現像器３４の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）未満の場合
この場合、図７Ａに示すように、階調パターン５０は、中間転写ベルト１１上に１個だけ形成される。このように、階調パターン５０を１個だけ形成するのは、場合１では、図７Ｂに示すように、現像ローラ３５の周期に対応する周期ムラが発生しないためである。
【００５０】
ここで、図７Ａの階調パターン５０をトナーセンサ１７で検出したときのトナーセンサ出力値(V)を、IDC0、IDC10、IDC20、IDC30、IDC40、IDC50、IDC60、IDC70、IDC80、IDC90、IDC100 とする。IDC0は階調0%であり、トナーが全く付着されていない中間転写ベルト１１のベース面の出力値である。IDC50は、階調５０％の階調パッチを検出したときのトナーセンサ出力値である。各階調パッチそれぞれに得たトナーセンサ出力値を、あらかじめ定めておいた変換式（図５）を用いて、それぞれ濃度検出値に変換する。
【００５１】
■場合２：現像器３４の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）以上の場合
この場合、図８Ａに示すように、階調パターン５０−１、５０−２は、中間転写ベルト１１上に２個形成される。このように、２個の階調パターン５０−１、５０−２を形成するのは、場合２では、図８Ｂに示すように、現像ローラ３５の周期に対応する周期ムラが発生するためである。
【００５２】
２個の階調パターン５０−１、５０−２の間隔（シフト量）は、現像ローラ３５の周期のムラを打ち消すように、現像ローラ３５の１周に相当する中間転写ベルト１１上の長さの１／２の３倍となるような間隔とする。現像ローラ３５の１周に相当する中間転写ベルト１１上での長さが３３．５ｍｍならば、間隔（シフト量）は５０．２５ｍｍとする。
【００５３】
なお、階調パターン５０の間隔（シフト量）を、周期の１／２の奇数倍に設定すれば、周期ムラを打ち消すことができる。また、階調パターン５０の間隔（シフト量）は、周期の１／３や他の値でもよく、要は、周期ムラを打ち消すことができる間隔であればよい。つまり、加算したときに、周期ムラによる濃度の上下変動が打ち消させる位置に、階調パターン５０を形成すればよい。
【００５４】
図９は、階調パターンの配置をさらに説明を分かり易くするために、階調パターン５０−１、５０−２の中にそれぞれ存在する１つの階調パッチに着目して、この１つの階調パッチのみを図示したものである。図９（ｂ）に示すように、２つの階調パッチを、例えば、周期ムラによって濃度が最も高くなる位置と、濃度が最も低くなる位置とに、形成すればよい。図９（ｂ）の例では、２つの階調パッチは、３／２周期シフトした位置に形成されている。
【００５５】
ここで、図８Ａの階調パターン５０−１、５０−２をトナーセンサ１７で検出したときのトナーセンサ出力値(V)において、１個目の階調パターン５０−１のトナーセンサ出力値(V)を、IDC0_1、IDC10_1、IDC20_1、IDC30_1、IDC40_1、IDC50_1、IDC60_1、IDC70_1、IDC80_1、IDC90_1、IDC100_1 とし、２個目の階調パターン５０−２のトナーセンサ出力値(V)を、IDC0_2、IDC10_2、IDC20_2、IDC30_2、IDC40_2、IDC50_2、IDC60_2、IDC70_2、IDC80_2、IDC90_2、IDC100_2 とする。そして、次式に示すように、各階調パッチごとに２個の検出値を平均する。次式において、IDC0_ave、IDC10_ave、IDC20_ave、IDC30_ave、IDC40_ave、IDC50_ave、IDC60_ave、IDC70_ave、IDC80_ave、IDC90_ave、IDC100_aveは、各階調ごとの平均値である。
IDC0_ave＝（IDC0_1 + IDC0_2）／２
IDC10_ave＝（IDC10_1 + IDC10_2）／２
：
：
IDC100_ave＝（IDC100_1 + IDC100_2）／２
【００５６】
画像形成装置１００は、各階調パッチそれぞれについて求めた上記平均値を、あらかじめ定めておいた変換式（図５）を用いて、濃度検出値に変換する。
【００５７】
場合１及び場合２のいずれの場合においても、上述したように各階調の濃度検出値が得られたら、次に、濃度検出値に基づいて階調補正を行うための階調変換テーブル（図６の曲線Ｌ３）を算出して、これを保存する。実際の印刷時には、この階調変換テーブルを用いて、元画像濃度データを補正濃度制御データに変換して、画像形成ユニット１２−１〜１２−４のトナー像形成動作を制御することで、階調特性を線形にすることができる。
【００５８】
ところで、実際に画像形成装置１００が使われるときには、色ごとに現像器３４が交換される場合もあるので、色ごとに現像器３４の稼働状態を判断して、色ごとに階調パターンの数を選択すると好ましい。例えば、イエローの現像器３４の印刷枚数が耐久枚数の閾値未満の場合は、イエローの階調パターンを１個とすればよい。また、マゼンタの現像器３４の印刷枚数が耐久枚数の閾値以上場合は、マゼンタの階調パターンを２個とすればよい。また、色ごとに階調パターンの個数を変えることができない場合は、いずれか１つの色の現像器３４でも耐久枚数の閾値未満のものがあれば、階調パターンを１個にすることにしてもよい、いずれか１つの色の現像器３４でも耐久枚数の閾値以上のものがあれば、階調パターンを２個にすることにしてもよい。
【００５９】
次に、図１０を用いて、本実施の形態による階調補正の処理手順について説明する。
【００６０】
画像形成装置１００は、先ず、ステップＳ０で処理を開始し、続くステップＳ１で階調補正を行うタイミングか否か判断する。画像形成装置１００は、階調補正を行うタイミング（すなわち、電源投入時や、スリープ復帰時、ある所定の印刷枚数に達したとき、あるいは、外部環境が大きく変わったタイミング）になると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。
【００６１】
画像形成装置１００は、ステップＳ２で、現像器３４の印刷枚数が閾値以下か否か判断する。この閾値は、上述したように、例えば、耐久（寿命）枚数の５０％に設定すればよい。なお、閾値は耐久（寿命）枚数の５０％に限らない。例えば、耐久（寿命）枚数が４５万枚であれば、閾値は１０万枚に設定してもよい。
【００６２】
画像形成装置１００は、ステップＳ２で印刷枚数が閾値未満であると判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ステップＳ３で中間転写ベルト１１上に１個の階調パターン５０を形成し（図７Ａ参照）、続くステップＳ４で階調パターン５０を構成する各階調のパッチをトナーセンサ１７により検出する。
【００６３】
これに対して、画像形成装置１００は、ステップＳ２で印刷枚数が閾値以上であると判断すると（ステップＳ２；ＮＯ）、ステップＳ５で中間転写ベルト１１上に２個の階調パターン５０−１、５０−２を形成し（図８Ａ参照）、続くステップＳ６で階調パターン５０−１、５０−２を構成する各階調のパッチをトナーセンサ１７により検出し、続くステップＳ７で各階調ごとに検出値を平均する。
【００６４】
画像形成装置１００は、ステップＳ８で、各階調ごとに、トナーセンサ検出値を濃度検出に変換する。ステップＳ９では、濃度検出値から階調特性を算出する。ステップＳ１０では、得られた階調特性から、階調変換テーブルを算出することで、階調補正を行う。具体的には、図６の曲線Ｌ３を階調補正後の階調変換テーブルとして作成する。ステップＳ１１では、階調補正の結果を、印字中の設定に反映する。そして、ステップＳ１２で、階調補正処理手順を終了する。
【００６５】
なお、上述した例では、稼働状態が進んだ場合（場合２）に形成する階調パターンの個数を２個としたが、この個数は２個に限らず、例えば３個でも４個でもよい。要は、稼働状態が進むほど（トナー像の周期ムラが大きくなるほど）、中間転写ベルト１１上に配置する階調パターンの数を増やせばよい。
【００６６】
また、上述の例では、濃度を検出するための階調パターンとして、階調の異なる１０個の階調パッチＰ１〜Ｐ１０からなる階調パターン５０を用いたが、階調パターンを構成する階調パッチの数は１０個に限らない。
【００６７】
さらに、階調補正用のトナー像は、階調パターンに限ったものではなく、要は、稼働状態が進むほど、階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させればよい。これにより、トナー消費量を抑制しつつ、高精度の階調補正を行うことができる。
【００６８】
また、上述の例では、階調パターンの数及び配置位置を、現像ローラ３５の稼働状態及び回転周期に基づいて選定したが、階調パターンの数及び配置位置を、感光体３１の稼働状態及び周期、又は、中間転写ベルト１１の稼働状態及び周期に基づいて、選定してもよい。要は、周期ムラの原因となるデバイスの稼働状態及び周期に基づいて、階調パターンの数及び配置位置を選定すればよい。
【００６９】
感光体３１の稼働状態及び周期に基づいて、階調パターンの数及び配置位置を選定する際には、以下のようにすればよい。
【００７０】
感光体３１の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）未満の場合には、図７Ａに示したように、階調パターン５０を１個のみ作成する。一方、感光体３１の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）以上の場合には、図８Ａに示したように、２個の階調パターン５０−１、５０−２を、感光体３１の回転周期の半分の奇数倍だけシフトさせて配置する。
【００７１】
中間転写ベルト１１の稼働状態及び周期に基づいて、階調パターンの数及び配置位置を選定する際には、以下のようにすればよい。
【００７２】
中間転写ベルト１１の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）未満の場合には、図７Ａに示したように、階調パターン５０を１個のみ作成する。一方、中間転写ベルト１１の印刷枚数が、閾値（例えば耐久（寿命）枚数の５０％）以上の場合には、図８Ａに示したように、２個の階調パターン５０−１、５０−２を、中間転写ベルト１１の回転周期の半分の奇数倍だけシフトさせて配置する。
【００７３】
また、上述の例では、中間転写ベルト１１が像担持体である画像形成装置１００を例に説明したが、感光体ベルト、感光体ドラム、又は、中間転写ドラムが像担持体である画像形成装置にも同様に適用できる。
【００７４】
さらに、本発明の画像形成装置は、フルカラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸ、又は、これらの複合機などのいずれにでも適用できる。
【００７５】
［５］効果
以上のように、本実施の形態によれば、画像形成装置１００の稼働状態が進むほど、階調補正用のトナー像を形成する領域を増加させるようにした。つまり、稼動初期には、印刷の周期ムラが現れにくく、トナー像の形成領域が小さくても濃度検出精度は低下しないので、トナー像の形成領域を小さくする。これに対して、稼動状態が進むと、印刷の周期ムラが現れやすく、トナー像の形成領域が小さいと濃度検出精度が低下するので、トナー像の形成領域を大きくする。これにより、不必要なトナー像を形成せずに、高精度の濃度検出結果を得ることができるので、トナー消費量を抑制しつつ、高精度の階調補正を行うことができるようになる。また、不必要なトナー像を形成しないので、階調補正の所要時間も短縮できる。
【００７６】
また、トナー像を、それぞれ階調の異なる複数の階調パッチにより構成された階調パターンとしたことにより、複数の階調についての階調補正を行うことができるようになる。
【００７７】
また、像担持体（中間転写ベルト、感光体ベルト、感光体ドラム、又は、中間転写ドラム）上に形成される複数の前記階調パターンは、同一の階調パターンであり、かつ、トナー像の形成時に生じる周期ムラを互いに相殺する位置に形成するようにしたことにより、最終的な濃度検出結果として、周期ムラにより極端に濃淡が偏ったものではなく、平均化されたもの得ることができるようになる。
【００７８】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記各装置の構成および動作についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  作像装置
１１  中間転写ベルト
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４  画像形成ユニット
１７  トナーセンサ
３１  感光体
３２  帯電装置
３３  露光装置
３４  現像器
３５  現像ローラ
４０  制御部
５０  階調パターン
１００  画像形成装置
Ｓ  記録紙
Ｐ１〜Ｐ１０  階調パッチ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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