(57)【要約】【課題】階調テストパタンの読取り濃度情報に含まれる誤差を低減し、階調補正テーブルを高精度で修正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって画像データの階調画像を生成する階調処理部と、階調画像から生成されるトナー画像を転写体に転写した後、転写体上のトナー画像を用紙に転写して階調画像を印刷する印刷処理部と、転写体上の前記トナー画像の濃度を検出するセンサと、階調補正データを、階調値が単調に変化する階調テストパタンを用いて修正する補正データ修正部と、記センサで検出された階調テストパタンの濃度を補正する濃度補正部と、を備え、濃度補正部は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正する、ことを特徴とする。【選択図】  図４
2009230143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成する階調処理部と、
転写体を具備し、前記階調画像から生成されるトナー画像を前記転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷する印刷処理部と、
前記転写体上の前記トナー画像の濃度を検出するセンサと、
前記階調補正データを、階調値が単調に変化する階調テストパタンを用いて修正する補正データ修正部と、
前記転写体に転写され、前記センサで検出された前記階調テストパタンの濃度を補正する濃度補正部と、
を備え、
前記濃度補正部は、
前記センサで検出された濃度の中に前記階調値に応じて単調に変化していない濃度がある場合は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正し、
前記補正データ修正部は、
前記濃度情報補正部で補正された前記階調テストパタンの濃度を用いて前記階調補正データを修正する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度補正部は、
単調に変化していない前記濃度の値を、その前後にある２つの検出濃度の値を線形補間して求めた値によって置換し、この置換によって検出された濃度が前記階調値に応じて単調に変化するように補正する、
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】
前記濃度補正部は、
前記線形補間して求めた値と、その前後にある２つの検出濃度の値がなお前記階調値に応じて単調に変化していない関係にある場合には、単調に変化していない前記濃度の値をその前後にある２つの検出濃度のいずれか一方の値で置換し、この置換によって検出された濃度が前記階調値に応じて単調に変化するように補正する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
原稿を読み取って画像データを生成すると共に読取った前記画像データの濃度を検出するスキャナと、
階調テストパタンを前記印刷処理部で用紙に印刷し、用紙に印刷された前記第２の階調テストパタンの濃度を前記スキャナで検出し、前記階調テストパタンの階調と前記スキャナで検出した濃度との関係が目標階調特性となるように前記階調補正データを作成する階調補正データ作成部と、
をさらに備えた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５】
画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成し、
前記階調画像から生成されるトナー画像を転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷し、
前記転写体上の前記トナー画像の濃度をセンサで検出し、
階調値が単調に変化する階調テストパタンを用いて、前記階調補正データを修正し、
前記転写体に転写され、前記センサで検出された前記階調テストパタンの濃度を補正する、
ステップを備え、
前記濃度を補正するステップでは、
前記センサで検出された濃度の中に前記階調値に応じて単調に変化していない濃度がある場合は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正し、
前記階調補正データを修正するステップでは、
前記濃度を補正するステップで補正された前記階調テストパタンの濃度を用いて前記階調補正データを修正する、
ことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、画像の階調特性を補正可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙に画像を印刷するプリンタやコピー機、或いはプリンタ機能やコピー機能等を１台で実現する多機能機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）等の画像形成装置の多くは、画像データの階調再現性を高めるために階調特性の補正を行っている。
【０００３】
階調特性は、画像データの階調値と、その階調値によって印刷された画像の濃度との間の関係を示す特性である。通常、画像形成装置で階調を表現する場合、線或いはドットの密度が異なるスクリーンパタンを用いている。画像の階調値に応じた密度のスクリーンパタンを選択することによって、中間階調の濃度を実現している。
【０００４】
印刷物をコピーする場合の望ましい階調特性は、通常線形な特性である。しかしながら、スクリーンパタンの粗密の程度と印刷によって得られる濃度との関係は一般に非線形である。この非線形を補正するために、階調補正テーブルと呼ばれる補正データがしばしば用いられる。画像データの階調値と、スクリーンパタンを選択する階調値との間にこの階調補正テーブルを介在させることによって、画像データの階調値と印刷される濃度との間の特性（即ち、階調特性）の線形性を確保することが可能となる。
【０００５】
特許文献１には、階調補正テーブルの作成或いはその更新を、画像形成装置の階調自動調整モードで実施する技術が開示されている。特許文献１が開示する従来の階調自動調整モードでは、低い濃度から高い濃度に徐徐に変化するような階調テストパタンを一度用紙に印刷し、印刷した階調テストパタンを画像形成装置が具備するスキャナで読み取り、読み取った階調毎の濃度が所定の基準範囲におさまるように階調補正テーブルを作成、更新する処理を行っている。この階調自動調整は、サービスマンだけでなく一般ユーザも実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２９９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、階調特性は、温度等の周囲環境の変化や使用時間の経過によって変化することが知られている。このような場合、上記の階調自動調整を、例えば定期的に実施することによって、階調特性が基準範囲内に収まるよう階調補正テーブルを再度作成する（階調補正テーブルを更新する）ことができる。
【０００８】
しかしながら、上記の従来の階調自動調整は、階調テストパタンを用紙に一度印刷し、印刷した用紙をスキャナで読み取る必要あるため、一般ユーザにとっては煩雑であり、実際にはあまり実施されていないというのが実情である。
【０００９】
このため、ユーザの操作を介在させることなく階調補正テーブルを自動的に修正する手法も考えられている。この階調補正テーブルの自動修正では、１）階調テストパタンのトナー画像を転写ベルト等の像担持体に形成し、２）このトナー画像の濃度を内蔵する濃度センサで読取り、３）読取った階調テストパタンの濃度情報に基づいて階調補正テーブルを自動的に修正する、という手順をとっている。
【００１０】
一般に濃度センサは何らかの読み取り誤差を有している。また、転写ベルトに小さな傷が有るような場合にも、読取った階調テストパタンの濃度情報に何らかの誤差が含まれうる。読取った階調テストパタンの濃度情報に誤差があると、その濃度情報に基づいて修正される階調補正テーブルも誤差の影響を受けたものとなる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、階調テストパタンの読取り濃度情報に含まれる誤差を低減し、階調補正テーブルを高精度で修正することができる画像形成装置及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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成する階調処理部と、転写体を具備し、前記階調画像から生成されるトナー画像を前記転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷する印刷処理部と、前記転写体上の前記トナー画像の濃度を検出するセンサと、前記階調補正データを、階調値が単調に変化する階調テストパタンを用いて修正する補正データ修正部と、前記転写体に転写され、前記センサで検出された前記階調テストパタンの濃度を補正する濃度補正部と、を備え、前記濃度補正部は、前記センサで検出された濃度の中に前記階調値に応じて単調に変化していない濃度がある場合は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正し、前記補正データ修正部は、前記濃度情報補正部で補正された前記階調テストパタンの濃度を用いて前記階調補正データを修正する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成方法は、画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって前記画像データの階調画像を生成し、前記階調画像から生成されるトナー画像を転写体に転写した後、前記転写体上の前記トナー画像を用紙に転写して前記階調画像を印刷し、前記転写体上の前記トナー画像の濃度をセンサで検出し、階調値が単調に変化する階調テストパタンを用いて、前記階調補正データを修正し、前記転写体に転写され、前記センサで検出された前記階調テストパタンの濃度を補正する、ステップを備え、前記濃度を補正するステップでは、前記センサで検出された濃度の中に前記階調値に応じて単調に変化していない濃度がある場合は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正し、前記階調補正データを修正するステップでは、前記濃度を補正するステップで補正された前記階調テストパタンの濃度を用いて前記階調補正データを修正する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法によれば、階調テストパタンの読取り濃度情報に含まれる誤差を低減し、階調補正テーブルを高精度で修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の外観例を示す斜視図。
【図２】画像形成装置の構成例を示す全体ブロック図。
【図３】画像形成装置のうち特に印刷処理部の構成例を示す図。
【図４】画像形成装置のうち特にプリンタ系画像処理部の構成例を示す図
【図５】補正無しの階調特性と目標階調特性を例示する図。
【図６】階調補正テーブルの作成処理の一例を示すフローチャート。
【図７】階調補正テーブルの作成処理（第１手順）に関連する構成を示す図。
【図８】階調テストパタンとスクリーンパタンの一例を示す図。
【図９】階調補正テーブルの作成処理（第２手順）に関連する構成を示す図。
【図１０】階調補正テーブルの作成概念を示す図。
【図１１】階調補正テーブルの作成処理（第３手順）に関連する構成を示す図。
【図１２】センサ基準階調特性の一例を示す図。
【図１３】階調補正テーブルの修正処理の一例を示すフローチャート。
【図１４】階調補正テーブルの修正処理に関連する構成を示す図。
【図１５】誤差を含むことのよって単調性が損なわれたセンサ検出階調特性の一例を示す図。
【図１６】検出濃度補正処理の一例を示すフローチャート。
【図１７】検出濃度補正前の階調特性と検出濃度補正後の階調特性の一例を示す第１の図。
【図１８】検出濃度補正前の階調特性と検出濃度補正後の階調特性の一例を示す第２の図。
【図１９】通常印刷処理に関連する構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
（１）画像形成装置の構成
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の典型例としてのデジタル複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）の外観例を示す図である。
【００１８】
画像形成装置１は、スキャナ２、画像形成部３、給紙部４、操作部５、ＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）６等を有している。
【００１９】
スキャナ２では、原稿台に載置された原稿やＡＤＦ６に入力された原稿を光学的に読み取って画像データを生成している。
【００２０】
画像形成部３では、給紙部４から供給される用紙に電子写真方式を用いて画像データを印刷している。
【００２１】
操作部５には、ユーザインターフェースとしての表示パネルや各種操作ボタンが設けられている。
【００２２】
図２は、画像形成装置１のシステム構成例を示すブロック図であり、特に画像形成部３の機能を詳しく示すブロック図である。
【００２３】
この画像形成装置１は、デジタル多機能複合機として機能するもので、例えば、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、ＦＡＸ機能、ストレージ機能等が実現される。
【００２４】
画像形成装置1は、スキャナ２、スキャナ系画像処理部７、ページメモリ部５０、プリンタ系画像処理部８、印刷処理部９等を備えており、これらの構成によってコピー機能を実現している。
【００２５】
スキャナ２は、原稿を、例えば３ラインＣＣＤセンサで光学的に読み取り、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーデジタル画像データに変換する。
【００２６】
スキャナ系画像処理部７は、主走査方向の信号レベルの不均一性を補正するシェーディング補正や、空間フィルタリング処理等の各種画像処理を行う。
【００２７】
また、コピー機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色から例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色信号に変換してページメモリ部５０へ出力する一方、スキャナ機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色としてページメモリ部５０へ出力する。
【００２８】
ページメモリ部５０は、画像データを、例えばページ単位で一時的に記憶し、プリンタ系画像処理部８へ出力する。
【００２９】
プリンタ系画像処理部８は、ページメモリ部５０から出力される画像データに対して印刷のための画像処理を行っている。本実施形態に係る画像形成装置１の特徴である階調処理もプリンタ系画像処理部８で行っている。プリンタ系画像処理部８で画像処理された画像データは印刷処理部９に出力される。
【００３０】
印刷処理部９は、例えば電子写真方式で記録紙に画像を印刷する構成品であり、露光装置、感光ドラム、現像装置等（いずれも図示せず）等を備えて構成されるものである。
【００３１】
また、画像形成装置１は、ストレージ部５１、電子データ作成部５２、外部Ｉ／Ｆ部（入力部）５３、プリンタコントローラ部５４、ＦＡＸコントローラ部５５等を備えている。これらの構成品は、画像形成装置1をプリンタ機能、スキャナ機能、ＦＡＸ機能、或いはストレージ機能等として動作させる場合に用いられるものである。
【００３２】
ストレージ部５１は、例えばＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）で構成されるものであり、スキャナ２で読み取った画像データや外部のパーソナルコンピュータ等から入力した画像データを記憶する。
【００３３】
ストレージ部５１に記憶された画像データは必要に応じて読み出され、印刷処理部９で印刷し、或いは、スキャンデータとして外部に出力することができる。
【００３４】
電子データ作成部５２は、画像形成装置１をスキャナ機能として動作させる際に、画像データを所定のデータフォーマットに変換しスキャンデータを生成する。生成されたスキャンデータは、外部Ｉ／Ｆ部５３を介して外部に出力される。
【００３５】
ＦＡＸコントローラ部５５は、画像形成装置１をＦＡＸ機能として動作させるものである。スキャナ２で読み取られた画像データをＦＡＸ用のデータフォーマットに変換し、外部Ｉ／Ｆ部５３を介して外部の電話回線に出力する。また、電話回線から入力されるＦＡＸデータを画像データに変換して、印刷処理部９での印刷に供する。
【００３６】
プリンタコントローラ部５４は、画像形成装置１をプリンタ機能として動作させる際にプリント機能に必要となる各種制御や各種処理を行う。
【００３７】
制御部９０は、画像形成装置１の全体に係る制御を行っている。
【００３８】
図３は、主に印刷処理部９の内部構成例を示す模式的な断面図である。図３に示す画像形成装置１はいわゆるタンデム型の電子写真方式によってカラー印刷が可能な構成になっている。本実施形態に係る画像形成装置１はこの構成に限定されるものではなく、いわゆるリボルバ型のカラー印刷方式や、モノクロ印刷専用の画像形成装置１でもよい。
【００３９】
図３に示したように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する４つの感光体ドラム（感光体）１０ａ〜１０ｄが転写ベルト（転写体）３０の搬送方向に沿って並列に配設されておいる。各感光体ドラム１０の周囲には、帯電部１１ａ〜１１ｄ、現像部１２ａ〜１２ｄ、転写ローラ（転写部）１３ａ〜１３ｄ、クリーナ１４ａ〜１４ｄ等が回転の上流から下流に向けて順にそれぞれ配設されている。また、感光体ドラム（感光体）１０ａ〜１０ｄに対してレーザ光を照射する露光部１５ａ〜１５ｄが各色毎に設けられている。ここで、上記各構成品の参照番号に付したａ、ｂ、ｃ、及びｄの各英文字は、印刷色のＹ、Ｍ、Ｃ、及びＫに夫々対応している。
【００４０】
各帯電部１１ａ〜１１ｄは、制御部９０から設定される帯電電位によって、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面を一様に帯電する。その後、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像データのレベルに応じてパルス幅変調されたレーザ光が、露光部１５ａ〜１５ｄが各色用の感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面に照射される。レーザ光が照射されるとその部分の電位が低下し、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面に静電潜像が形成される。
【００４１】
現像部１２ａ〜１２ｄは、各色に応じたトナーによってそれぞれの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに静電潜像を現像する。この現像により、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄにはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が形成される。
【００４２】
一方、転写ベルト３０は、駆動ローラ１０１と２次転写対向ローラ１０２とにループ状に掛け渡されており、駆動ローラ１０１駆動によって図示矢印の方向に連続回転する。
【００４３】
転写ベルト３０が感光体ドラム１０ａ〜１０ｄと転写ローラ１３ａ〜１３ｄとで構成される各ニップ部を通過する間に、転写ベルト３０の外周面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が順次転写されていく。
【００４４】
まず、Ｙ用の感光体ドラム１０ａとＹ用の転写ローラ１３ａが対向する位置（Ｙの転写位置）にてＹトナー画像が感光体ドラム１０ａから転写ベルト３０に転写される。
【００４５】
次に、Ｍ用の感光体ドラム１０ｂとＭ用の転写ローラ１３ｂが対向する位置（Ｍの転写位置）にて、Ｍトナー画像が感光体ドラム１０ｂから転写ベルト３０に転写される。このとき、転写ベルト３０の外周面に既に転写されているＹトナー画像と位置が重なるようにＭトナー画像は転写される。
【００４６】
以下、同様にして、Ｃトナー画像とＫトナー画像が転写ベルト３０の外周面に順次重ねられて転写され、フルカラーのトナー画像が転写ベルト３０の上に形成される。このフルカラーのトナー画像は転写ベルト３０の移動により、２次転写ローラ１０３と２次転写対向ローラ１０２とで形成されるニップ部（２次転写位置）へ到る。
【００４７】
なお、後述する第２の階調テストパタンを転写ベルト３０上に形成するときには、各色のテストパタンが互いに重ならないように転写する。
【００４８】
転写ベルト３０の最も下流側（感光体ドラム１０ｄの下流側）には、転写ベルト３０上に転写されたトナー画像の濃度を検出するための濃度センサ（以下、単にセンサと呼ぶ場合もある）３５が配置されている。濃度センサ３５は、転写ベルト３０上に形成された第２の階調テストパタンのトナー画像の濃度を検出し、後述する階調補正テーブルの修正処理に供する。
【００４９】
一方、給紙部４からピックアップされた用紙は図示しない搬送手段によって上記の２次転写位置まで搬送される。そして、この２次転写位置にて、転写ベルト３０上のフルカラーのトナー画像が用紙に転写される。フルカラーのトナー画像は定着部３３にて加熱、加圧され用紙に定着される。その後、排紙部３４によって画像形成装置１の外部に排出される。
【００５０】
転写ベルト３０への転写が終わった各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄでは、クリーナ１４ａ〜１４ｄによって表面に残留しているトナーが除去され、次の用紙の印刷に備える。以上の処理を繰り返すことにより、連続したフルカラー印刷を行うことができる。
【００５１】
図４は、画像形成装置１の構成のうち、特にプリンタ系画像処理部８の細部構成例を示す図である。
【００５２】
プリンタ系画像処理部８は、階調処理部８０、補正データ作成部８３、及び補正データ修正部８４、濃度補正部８５を有しており、階調処理部８０はその内部構成として階調補正処理部８１とハーフトーン処理部８２を具備している。
【００５３】
階調処理部８０では、画像データの階調を階調補正データによって補正し、補正後の階調によって画像データの階調画像を生成している。より具体的には、階調処理部８０階調補正処理部８１は、ページメモリ部５０から入力された印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとの画像データの階調を印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとの階調補正テーブル（階調補正データ）８０１によって補正している。また、ハーフトーン処理部８２は、階調補正された画像データに対して印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとのハーフトーンパタン８０２を適用して、階調画像を生成している。
【００５４】
補正データ作成部８３は、複数の階調を有する印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとの第１の階調テストパタン８０３から生成した階調画像を印刷処理部９で用紙に印刷し、用紙に印刷された第１の階調テストパタンの濃度をスキャナ２で検出し、第１の階調テストパタン８０３の階調とスキャナ２で検出した濃度との関係が目標階調特性８０４となるような階調補正テーブル（階調補正データ）８０１を作成している。
【００５５】
補正データ修正部８４は、複数の階調を有する印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとの第２の階調テストパタン８０５を印刷色ごとに転写ベルト３０に転写し、転写ベルト３０に転写された第２の階調テストパタンの濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタンの階調と濃度センサ３５で検出した濃度との関係を示すセンサ検出階調特性を印刷色ごとに求めて階調補正テーブル８０１を修正している。より具体的には、補正データ修正部８４は、階調補正テーブル８０１を作成したときに求めたセンサ検出階調特性をセンサ基準階調特性８０６として保存する。そして、階調補正テーブル８０１の作成後に、例えば、所定の使用時間が経過したときや、周囲の温度等の環境が階調補正テーブル８０１の作成時と大きく異なった場合等に、前記のセンサ検出階調特性を印刷色ごとに求め、そのとき求めたセンサ検出階調特性とセンサ基準階調特性との差が、複数の印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）のうち１色でも所定の閾値範囲を超えている場合は、総ての印刷色に対してセンサ検出階調特性がセンサ基準階調特性に一致するよう、印刷色ごとの階調補正データを修正している。
【００５６】
濃度補正部８５は、濃度センサ３５で検出した階調テストパタンの濃度が、転写ベルト３０の傷や濃度センサ３５の誤差等によって単調に変化していない場合、単調性を回復するように検出濃度に対して補正処理を行っている。細部の動作については後述する。
【００５７】
（２）階調補正テーブルの作成処理
前述したように、通常、画像形成装置１で階調を表現する場合、線或いはドットの密度が異なるスクリーンパタン（ハーフトーンパタンと呼ぶ場合もある）を用いており、画像の階調値に応じた密度のスクリーンパタンを選択することによって、中間階調の濃度を実現している。印刷物をコピーする場合の望ましい階調特性は通常線形な特性であるが、画像データの階調値を補正することなくそのままスクリーンパタンの粗密の程度として表現した場合、印刷によって得られる濃度との関係は一般に非線形である。
【００５８】
図５は、望ましい階調特性（目標階調特性）が線形のとき、画像データの階調値を補正なしで印刷した場合の非線形な階調特性の一例を示している。この非線形を補正するために、階調補正テーブルと呼ばれる補正データを用いている。画像データの階調値と、スクリーンパタンを選択する階調値との間にこの階調補正テーブルを介在させることによって、画像データの階調値と印刷される濃度との間の特性（即ち、階調特性）の線形性を確保することが可能となる。
【００５９】
図６は、本実施形態に係る階調補正テーブル８０１を作成する処理の一例を示すフローチャートである。
【００６０】
ステップＳＴ１では、第１の階調テストパタン８０３を印刷する処理である。図７は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ１の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。
【００６１】
第１の階調テストパタン８０３は、プリンタ系画像処理部８０内の適宜のメモリに保存されている。ステップＳＴ１では、制御部９０からの制御により第１の階調テストパタン８０３を読み出してハーフトーン処理部８２に入力する。
【００６２】
図８（ａ）は、第１の階調テストパタン８０３の一例を示す図である。第１の階調テストパタン８０３は、例えば、階調値の異なる方形パッチ画像が離散的な一定間隔（図８（ａ）の例では、３２階調間隔）の階調で複数連接されたラスタ画像であり、階調値は単調に変化（増加）している。図８（ａ）に示すように印刷色ごとに別個の第１の階調テストパタン８０３を設けてもよいが、各印刷色に共通な１種の第１の階調テストパタン８０３としてもよい。
【００６３】
ハーフトーン処理部８２では、第１の階調テストパタン８０３の階調値に対応する印刷色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとのハーフトーンパタン８０２を入力された階調値に適用して、階調画像を生成している。図８（ｂ）は、ハーフトーンパタン８０２の一例を示す図であり、縦線の間隔は一定としつつ、縦線の太さを階調値に応じて変化させることによってハーフトーンパタン８０２の粗密を制御し、これにより印刷画像の濃度特性（階調特性）を得ている。なお、図８（ｂ）に示すハーフトーンパタン８０２は、第１の階調テストパタン８０３に対応させた形状として図示している。
【００６４】
ハーフトーン処理部８２の出力は印刷処理部９で用紙に印刷され、第１の階調テストパタン８０３の印刷物９００となる。
【００６５】
ステップＳＴ２では、第１の階調テストパタン８０３の印刷物９００がスキャナ２で読取られる。印刷部９００をスキャナ２に載置する操作や、スキャナ２に読取らせる操作はユーザが行う。
【００６６】
ステップＳＴ３では、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度が、予め所定のメモリに保存されている目標階調特性と一致するように、階調補正テーブル８０１を作成する。
【００６７】
図９は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ２及びステップＳＴ３の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。
【００６８】
図１０は、階調補正テーブル８０１の作成概念を示す図である。図１０（ａ）に破線で示す直線が目標階調特性８０４であり、実線で示す曲線がスキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度である。任意の階調値Ｘに対する目標階調特性８０４の濃度と同じ濃度となる第１の階調テストパタン８０３の濃度を求め、この第１の階調テストパタン８０３の濃度に対応する階調値をＹとするとき、階調値Ｘが補正前の階調値となり、階調値Ｙが補正後の階調値となる。最小階調値０から最大階調値２５５の範囲に対して適宜の間隔で階調値Ｘを変化させて順次階調値Ｙを求めると、階調値Ｘに対する階調値Ｙの関係が求まり、これが階調補正データ（階調補正テーブル８０１）となる。図１０は、目標階調特性が線形な特性として図示しているが、上述した手法は非線形な目標階調特性に対しても適用可能であり、スキャナ２で読取った第１の階調テストパタン８０３の濃度を非線形な目標階調特性に合致させる階調補正データ（階調補正テーブル８０１）を作成することもできる。
【００６９】
図１０では説明の便宜上、１色分のスキャナ検出濃度と階調補正テーブルを示しているが、実際には、同じ第１の階調テストパタン８０３を印刷した場合でも、印刷色によって検出濃度のカーブは異なってくる。ハーフトーン処理部８２から出力される画像データを感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに露光し、転写ベルト３０に転写するまでの構成品は印刷色ごとに独立に設けられているからである。
【００７０】
従って、ステップＳＴ３では、印刷色によって検出濃度のカーブは異なったとしても同一の目標階調特性に合致させることができるよう、印刷色ごとに階調補正テーブル８０１が作成される。作成された階調補正テーブル８０１は、プリンタ系画像処理部８内の所定のメモリに保存される。
【００７１】
階調補正テーブル８０１の作成及び保存が終了すると、すぐにステップＳＴ４へ進む。ステップＳＴ４では、第２の階調テストパタン８０５に基づくトナー画像を転写ベルト３０上に転写する。第２の階調テストパタン８０５は、印刷色ごとに互いに重ならないように転写ベルト３０に転写される。
【００７２】
第２の階調テストパタン（階調テストパタン）８０５は、図８（ａ）に示すように、第１の階調テストパタン８０３と同じものでもよいし、第１の階調テストパタン８０３とは異なったテストパタンでもよい。
【００７３】
第２の階調テストパタンは、第１の階調テストパタンと同様に階調値が単調に変化する（増加する）パタンとなっている。
【００７４】
第２の階調テストパタン８０５の階調値から階調画像を生成するときに使用するスクリーンパタンは、第１の階調テストパタン８０３の印刷時に用いたスクリーンパタン８０２と異なる種類（例えば、縦線の間隔がより密なスクリーンパタン）を使用してもよい。但し、この場合には、後述する階調補正テーブルの修正処理においてもステップＳＴ４で使用したスクリーンパタンと同じものを使用する必要がある。
【００７５】
ステップＳＴ５では、転写ベルト３０に転写した第２の階調テストパタン８０５のトナー画像の濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタン８０５の階調値と検出した濃度との関係を、センサ基準階調特性８０６としてプリンタ系画像処理部８内の所定のメモリに保存する。
【００７６】
図１１は、画像形成装置１の構成のうち、ステップＳＴ４及びステップＳＴ５の処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。
【００７７】
図１２は、センサ基準階調特性８０６の一例を示す図である。センサ基準階調特性８０６は、階調補正テーブル８０１作成直後の画像形成装置１の状態で取得される階調特性である。階調補正テーブル８０１作成直後では、作成した階調補正テーブル８０１を用いて階調を補正すれば、階調特性が目標階調特性（図５及び図１０参照）となるはずである。図１２におけるセンサ基準特性が、線形な階調特性となっていることは、このことを意味している。図１２に示すセンサ基準階調特性８０６は、誤差を含まない理想的なセンサ基準階調特性８０６を例示するものである。
【００７８】
（３）階調補正テーブルの修正処理
図１３は、本実施形態に係る階調補正テーブルの修正処理の一例を示すフローチャートである。また、図１４は、画像形成装置１の構成のうち、階調補正テーブルの修正処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。
【００７９】
前述したように、階調特性は階調補正テーブルによって総ての印刷色における階調特性が目標階調特性となるように補正される。しかしながら、作成した階調補正テーブルによって階調補正したとしても、階調特性は温度等の周囲環境の変化や時間の経過によって変動する。そこで、周囲環境の変化や時間の経過に応じて階調補正テーブルの修正処理を行うことにより、階調特性を目標階調特性に維持することができる。
【００８０】
このため、図１３に示す階調補正テーブルの修正処理は、階調補正テーブルを作成した後、一定の使用期間が経過するごとに、或いは階調補正テーブルを作成したときの周囲環境から所定の範囲で周囲環境が変化したとき等に実施される。
【００８１】
図１３のステップＳＴ１１では、図６のステップＳＴ４と同様に、第２の階調テストパタンのトナー画像を転写ベルト３０に形成する。
【００８２】
ステップＳＴ１２では、転写ベルト３０に形成した第２の階調テストパタンのトナー画像の濃度を濃度センサ３５で検出し、第２の階調テストパタンの階調値と検出濃度の関係からセンサ検出階調特性を求める。
【００８３】
第２の階調テストパタンは、図６のステップＳＴ４で用いた階調テストパタンと同じものであり、階調の範囲を０から２５５とした場合、最低階調値（０）から最大階調値（２５５）まで単調に増加するテストパタンとなっている。従って、この第２の階調テストパタンに基づくトナー画像の濃度特性（センサ検出階調特性）の濃度も、本来ならば単調に変化する（増加する）はずである。
【００８４】
しかしながら、トナー画像を転写する転写ベルト３０に傷があると単調関係が損なわれる場合がある。また、濃度センサ３５自体にも読取り誤差が存在する。従って、実際のセンサ検出階調特性の濃度は必ずしも単調な変化を示さない場合がありうる。
【００８５】
図１５に示すセンサ検出階調特性は、楕円で囲んだ階調値の低い領域と高い領域とで単調関係がくずれている様子を例示している。
【００８６】
図１３のステップＳＴ１３では、取得したセンサ検出階調特性の単調変化をチェックし、濃度センサ３５で検出された濃度の中に階調値に応じて単調に変化していない濃度がある場合は、単調に変化していない濃度の値をその前後の検出濃度の値を用いて補正する濃度補正処理を行っている。この処理は主に濃度補正部８５で行っている。
【００８７】
図１６は、図１３のステップＳＴ１３で行う濃度補正処理の細部処理例を示すフローチャートであり、図１５及び図１６は、濃度補正処理の概念を説明する図である。
【００８８】
ステップＳＴ２１では、検出した濃度データ（センサ検出階調特性）から、最小階調値（０）と最大階調値（２５５）を除く注目階調値（ｘ＋１）と、この注目階調値の前後の２つの階調値（ｘとｘ＋２）に対応する濃度（Ｓ（ｘ＋１）、及びＳ（ｘ）とＳ（ｘ＋２））を取得する。
【００８９】
ステップＳＴ２２では、注目階調値（ｘ＋１）の濃度Ｓ（ｘ＋１）と、注目階調値より１つ小さい階調値（ｘ）の濃度Ｓ（ｘ）の濃度から、次式の傾きＫ１を求める。  
［数１］
Ｋ１＝（Ｓ（ｘ＋１）−Ｓ（ｘ））／Δｘ              （式１）
ここで、Δｘは階調値の間隔（増分）である。注目階調値の濃度Ｓ（ｘ＋１）が階調値の増分Δｘに対して単調に増加していれば、傾きＫ１は正となるはずである。傾きＫ１が負になることは、読取り誤差等によって単調性が損なわれていると考えられる。ステップＳＴ２３は、この判定を行っている。
【００９０】
単調性が損なわれている場合には、ステップＳＴ２４乃至ステップＳＴ２６の処理により、単調に変化していない濃度Ｓ（ｘ＋１）の値を、その前後にある２つの検出濃度の値（Ｓ（ｘ）とＳ（ｘ＋２））から線形補間して求めた値Ｓ’（ｘ＋１）によって置換し、この置換によって検出された濃度が前記階調値に応じて単調に変化するように補正する、
具体的には、注目階調値の前後の２点から傾きＫ２を（式２）で算出し（ステップＳＴ２４）、（式３）から２点の中間の値Ｓ’（ｘ＋１）を線形補間で求める（ステップＳＴ２５）。  
［数２］
Ｋ２＝（Ｓ（ｘ＋２）−Ｓ（ｘ））／Δｘ              （式２）
Ｓ’（ｘ＋１）＝Ｋ２Δｘ＋Ｓ（ｘ）                    （式３）
【００９１】
そして、線形補間値Ｓ’（ｘ＋１）によって注目階調値の濃度Ｓ（ｘ＋１）を置換することによって（ステップＳＴ２６）、注目階調値の濃度を含む前後３点の濃度が単調に変化するように補正する。
【００９２】
図１７（ａ）、（ｂ）は、上述した補正処理の概念を示す図である。
【００９３】
上記の補正は、単調性からの乖離が１つの注目階調値の濃度に留まっている場合は有効であるが、注目階調値よりもさらに大きな諧調値の濃度Ｓ（ｘ＋２）に対しても単調性からの乖離が及んでいる場合には不十分である。図１８（ａ）におけるＳ’（ｘ＋１）及びＳ（ｘ＋２）はこのことを表しており、Ｓ（ｘ＋１）とＳ（ｘ＋２）が共にＳ（ｘ）より小さな濃度を示した場合には、線形補間によって得られるＳ’（ｘ＋１）もＳ（ｘ）より小さな濃度となり、単調性は回復されない。
【００９４】
そこで、ステップＳＴ２７では、線形補間値Ｓ’（ｘ＋１）とＳ（ｘ）の大小関係を判定し、Ｓ’（ｘ＋１）がＳ（ｘ）よりも小さい場合には（ステップＳＴ２７のＮＯ）、Ｓ（ｘ）によってＳ’（ｘ＋１）をさらに置き換える処理を行っている（ステップＳＴ２８）。このさらに置き換えられた濃度Ｓ’’（ｘ＋１）は注目階調値のひとつ前の階調値の濃度Ｓ（ｘ）と同じ値となる。
【００９５】
その後、注目階調値を増分Δｘだけ増やして順次同じ処理を繰り返していく。図１８(ａ)に示す例では、注目階調値をｘ＋２とし、この前後の２点の濃度（Ｓ’’（ｘ＋１）とＳ（ｘ＋３）とから線補間値Ｓ'（ｘ＋２）を求め、Ｓ（ｘ＋２）と置換する。
【００９６】
図１８（ｂ）は、このような処理によって単調性が回復された補正後の階調特性を示す図である。
【００９７】
転写ベルト３０には、色ごとに階調テストパタンが転写されており、濃度センサ３５で検出する濃度も色毎に得られる。従って図１３におけるステップＳＴ１３の検出濃度補正処理も色毎に行われる。
【００９８】
検出濃度補正処理が終了すると、図１３のステップＳＴ１４へ進み、保存しているセンサ基準階調特性が読み出される。
【００９９】
そして、ステップＳＴ１５にて、単調性が補正されたセンサ検出階調特性とセンサ基準階調特性が一致するように、階調補正テーブルの修正処理が行われる。
【０１００】
このように、本実施形態に係る画像形成装置１の階調補正テーブルの修正方法では、転写ベルト３０の傷や濃度センサ３５の誤差等によって本来単調に変化すべき階調特性の単調性が損なわれた場合であっても、単調性を回復するように検出濃度を補正しており、この結果、階調補正テーブルを高精度で修正することができる。
【０１０１】
なお、上述の説明では、階調補正テーブルの修正時に使用するセンサ検出階調特性に対して単調性を回復する補正処理を行うものとしたが、階調補正テーブルの作成時に保存するセンサ基準階調特性に対しても同様の補正処理を適用することができる。
【０１０２】
（４）通常の印刷処理
図１９は、画像形成装置１の構成のうち、通常の印刷処理に関連する構成を実線で示し、それ以外の構成を点線で示したものである。
【０１０３】
通常の印刷処理（コピー処理）では、スキャナ２で読取られた原稿の画像データは、スキャナ系画像処理部７及びページメモリ部５０を経由して階調補正処理部８１に入力される。階調補正処理部８１では、前述した方法によって作成、或いは修正された階調補正テーブル８０１を用いて画像データの階調値を補正する。ハーフトーン処理部８２では、階調値が補正された画像データから、スクリーンパタン８０２を用いた階調画像を生成し、印刷処理部９へ出力する。印刷処理部９は、電子写真方式によって階調画像を用紙に印刷する。
【０１０４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る画像形成装置１及び画像形成方法によれば、階調テストパタンの読取り濃度情報に含まれる誤差を低減し、階調補正テーブルを高精度で修正することができる。
【０１０５】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１０６】
１  画像形成装置
８  プリンタ系画像処理部
９  印刷処理部
３０  転写ベルト（転写体）
３５  濃度センサ（センサ）
８０  階調処理部
８１  階調補正処理部
８２  ハーフトーン処理部
８３  補正データ作成部
８４  補正データ修正部
８５  濃度補正部
【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】
2009230143.tif 000009
【図８】
2009230143.tif 000010
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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