JP2003202711A - 画像処理装置およびその制御方法 - Google Patents

画像処理装置およびその制御方法

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JP2003202711A JP2002000690A JP2002000690A JP2003202711A JP 2003202711 A JP2003202711 A JP 2003202711A JP 2002000690 A JP2002000690 A JP 2002000690A JP 2002000690 A JP2002000690 A JP 2002000690A JP 2003202711 A JP2003202711 A JP 2003202711A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像制御は、時間と手間がかかるため、頻繁
に実行することができず、刻々と変化する画像形成装置
の画像特性に対し、階調再現性などの画像品質を充分に
安定化させ得るとは言えない。 【解決手段】 記録紙に形成されたパターンの画像特性
に基づき、画像形成装置の濃度補正特性を制御した後、
感光ドラム上に形成したパターンの画像特性を基準情報
として、通常の画像形成時に、感光ドラム上の画像形成
領域外にパターンを形成し、そのパターンの画像特性と
基準情報との差分に基づき、濃度補正特性を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置および
その制御方法に関し、例えば、カラー画像を形成する際
の画像制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機やプリンタなどの画像形成装置の
画像処理特性を調整する（以下「画像制御方法」と呼
ぶ）方法として、次のような手法が知られている。
【０００３】画像形成装置を起動して、そのウォームア
ップ動作の終了後、特定のパターンを感光ドラムなどの
像担持体上に形成する。そして、形成されたパターンの
濃度を読み取り、読み取った濃度値に基づき、ガンマ補
正回路などの画像形成条件を決定する回路の動作を変更
して、形成される画像の品質を安定させる。
【０００４】さらに、環境条件の変動により、画像形成
装置の階調特性が変化した場合も、再度、特定のパター
ンを像担持体上に形成し、読み取り、再び、ガンマ補正
回路などの画像形成条件を決定する回路にフィードバッ
クすることで、環境条件の変動に応じて画像品質を安定
させることができる。
【０００５】また、画像形成装置が長期に亘って使用さ
れた場合、像担持体上のパターンを読み取った濃度と、
実際にプリントアウトされる画像の濃度とが一致しない
ケースが発生する。そのため、記録材上に特定のパター
ンを形成し、その濃度値によって画像形成条件を補正す
る方法が知られている。
【０００６】また、一つの画像パターンの濃度情報よっ
てガンマルックアップテーブル(γLUT)を補正またはγL
UT変調テーブルを作成し、不足する補正情報をガンマ補
正回路に追加する方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、その制
御に時間と手間がかかるため、頻繁に画像制御を実行す
ることができない。従って、刻々と変化する画像形成装
置の画像特性に対し、階調再現性などの画像品質を充分
に安定化させ得るとは言えない。また、比較的簡易にガ
ンマ補正回路を補正することが可能な、一つの画像パタ
ーンの濃度情報によってγLUTを補正して、ガンマ補正
回路に補正情報を追加する方法は、その追加回数が増え
るとγLUTの階調段差が無視できなくなり、擬似輪郭が
発生する。
【０００８】本発明は、上述の問題を個々にまたはまと
めて解決するためのもので、時間と手間がかからない、
頻繁に実行可能な画像制御を提供することを目的とす
る。
【０００９】さらに、精度が高く、出力画像の階調安定
性が高い画像制御を提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１１】本発明にかかる画像処理装置は、画像デー
タに基づき像担持体にカラー画像を形成し、形成された
カラー画像を記録媒体に転写し定着する画像処理装置で
あって、前記記録媒体に転写され定着された画像の画像
特性を検出する第一の検出手段と、前記像担持体上に形
成された画像の画像特性を検出する第二の検出手段と、
通常の画像形成とは異なるシーケンスにより、画像特性
を検出するための第一のパターンを前記記録媒体上に形
成し、前記第一の検出手段によって検出される前記第一
のパターンの画像特性に基づき、前記像坦持体への画像
形成条件を制御する制御手段と、前記制御手段による画
像形成条件の制御が終了した後、画像特性を検出するた
めの第二のパターンを前記像担持体上に形成し、前記第
二の検出手段によって検出される前記第二のパターンの
画像特性を基準情報とし、さらに、前記通常の画像形成
において、前記第二のパターンを前記像担持体上の画像
形成領域外に形成し、前記第二の検出手段によって検出
される前記第二のパターンの画像特性と前記基準情報と
の差分に基づき、前記制御手段により制御された画像形
成条件を補正する補正手段を有することを特徴とする。
【００１２】本発明にかかる制御方法は、画像データに
基づき像担持体にカラー画像を形成し、形成されたカラ
ー画像を記録媒体に転写し定着する画像処理装置の制御
方法であって、通常の画像形成とは異なるシーケンスに
より、画像特性を検出するための第一のパターンを前記
記録媒体上に形成し、前記記録媒体に転写され定着され
た前記第一のパターンの画像特性を検出し、前記第一の
パターンの画像特性に基づき、前記像坦持体への画像形
成条件を制御し、前記画像形成条件の制御が終了した
後、画像特性を検出するための第二のパターンを前記像
担持体上に形成し、前記像担持体上に形成された前記第
二のパターンの画像特性を検出して、検出される画像特
性を基準情報とし、前記通常の画像形成において、前記
第二のパターンを前記像担持体上の画像形成領域外に形
成し、前記画像形成領域外に形成された前記第二のパタ
ーンの画像特性を検出して、検出される画像特性と前記
基準情報との差分に基づき、前記画像形成条件を補正す
ることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
【第1実施形態】［構成］図1は実施形態の画像処理装置
の概観を示す図である。
【００１５】●リーダ部 リーダ部Aの原稿台ガラス102上に置かれたは光源103に
よって照され、原稿101からの反射光は光学系104を介し
てCCDセンサ105に結像する。CCDセンサ105は、三列に配
置されたレッド、グリーンおよびブルーのCCDラインセ
ンサ群からなり、ラインセンサ毎にレッド、グリーンお
よびブルーの色成分信号を生成する。これら読取光学系
ユニットは図1に示す矢印の方向に移動され、原稿101の
画像をライン毎の電気信号に変換する。
【００１６】原稿台ガラス102上には、原稿101の一辺を
当接させて原稿101の斜め配置を防ぐ位置決め部材107、
CCDセンサ105の白レベルを決定し、CCDセンサ105のスラ
スト方向のシェーディング補正を行うための基準白色板
106が配置されている。
【００１７】CCDセンサ105によって得られる画像信号
は、リーダ画像処理部108によって画像処理されてプリ
ンタ部Bに送られ、プリンタ制御部109で処理される。
【００１８】図2はリーダ画像処理部108における画像信
号の流れを示すブロック図である。
【００１９】図2に示すように、CCDセンサ105から出力
される画像信号は、アナログ信号処理回路201に入力さ
れ、ゲインおよびオフセットが調整された後、A/D変換
器202により、各色8ビットのディジタル画像信号R1、G1
およびB1に変換される。画像信号R1、G1およびB1は、シ
ェーディング補正回路203に入力され、色毎に基準白色
板106の読取信号を用いた公知のシェーディング補正が
施される。
【００２０】クロック発生部211は、一画素単位のクロ
ックCLKを発生する。また、アドレスカウンタ212は、CL
Kを計数し、1ライン毎に主走査アドレス信号を生成し出
力する。デコーダ213は、主走査アドレス信号をデコー
ドして、シフトパルスやリセットパルスなどのライン単
位のCCD駆動信号、CCD105が出力する1ライン分の読取信
号中の有効領域を表す信号VEおよびライン同期信号HSYN
Cを生成する。なお、アドレスカウンタ212はHSYNCでク
リアされ、次ラインの主走査アドレスの計数を開始す
る。
【００２１】CCD105の各ラインセンサは、副走査方向に
互いに所定の距離を隔てて配置されている。このためラ
インディレイ204により、副走査方向の空間的ずれが補
正される。具体的には、B信号に対してRおよびG信号を
副走査方向にライン遅延させることで、RGB信号の空間
的位置を合わせる。
【００２２】入力マスキング回路205は、CCD105のRGBフ
ィルタの分光特性で決まる入力画像信号の色空間（読取
色空間）を、次式のマトリクス演算により、所定の色空
間（例えばsRGBやNTSCの標準色空間）に変換する。
【００２３】LOG変換回路206はルックアップテーブルRO
Mにより構成され、R4、G4およびB4の輝度信号をC0、M0
およびY0の濃度信号に変換する。ライン遅延メモリ207
は、図示しない黒文字判定部により、R4、G4およびB4画
像信号からUCR、FILTERおよびSENなどの判定信号が生成
され出力されるまでのライン遅延分、C0、M0およびY0画
像信号を遅延させる。
【００２４】マスキングUCR回路208は、入力されるY1、
M1およびC1の三原色信号から黒信号Bkを抽出し、さら
に、プリンタ部Bの記録色材の色濁りを補正する演算を
行い、各読取動作の度にY2、M2、C2またはBk2画像信号
を、順次、所定のビット幅（例えば8ビット）で出力す
る。ガンマ補正回路209は、プリンタ部Bの理想的な階調
特性に合わせるべく、画像信号を濃度補正する。また、
出力フィルタ210は、画像信号にエッジ強調またはスム
ージング処理を施す。
【００２５】これらの処理によって得られるM4、C4、Y4
およびBk4の面順次の画像信号は、プリンタ制御部109に
送られ、パルス幅変調されたパルス信号に変換され、プ
リンタ部Bによる濃度記録が行われる。
【００２６】また、CPU214は、RAM215をワークメモリと
して、ROM216に格納されたプログラムに従い、リーダ部
Aの制御や画像処理を行う。オペレータは、操作部217に
よってCPU214へ指示や処理条件を入力する。表示器218
は、画像処理装置の動作状態や設定された処理条件など
を表示する。
【００２７】図3は画像処理部108における各信号のタイ
ミングチャートである。
【００２８】図3において、VSYNCは副走査方向の画像有
効区間信号で、論理‘1’の区間において画像読取（ス
キャン）を行って、順次、C、M、YおよびBkの出力信号
が生成される。VEは主走査方向の画像有効区間信号で、
論理‘1’の区間において主走査開始位置のタイミング
がとられ、主にライン遅延のライン計数制御に用いられ
る。CLKは画素同期信号で、‘0’→‘1’の立ち上がり
タイミングで画像データが転送される。
【００２９】●プリンタ部 図1において、図に示す矢印の方向に回転する感光ドラ
ム4の表面は一次帯電器8により一様に帯電される。画像
処理部109は、レーザドライバによって入力される画像
データに応じたパルス信号を出力する。レーザ光源110
は、入力されるパルス信号に応じたレーザ光を出力す
る。レーザ光は、ポリゴンミラー1およびミラー2に反射
され、帯電された感光体ドラム4の表面を走査する。レ
ーザ光の走査によって感光ドラム4の表面には静電潜像
が形成される。
【００３０】感光ドラム4の表面に形成された静電潜像
は、現像器3によって各色毎に、各色のトナーで現像さ
れる。実施形態は、二成分系のトナーを用い、感光ドラ
ム4の周りに各色の現像器が上流よりブラックBk、イエ
ローY、シアンC、マゼンタMの順に配置する。画像形成
色に応じた現像器が、感光ドラム4に接近して静電潜像
を現像する。
【００３１】記録紙6は各色成分毎に一回転する転写ド
ラム5に巻き付けられ、合計四回転することで各色のト
ナー像が記録紙6に転写され重畳される。転写が終了す
ると、記録紙6は、転写ドラム5から分離され、定着ロー
ラ対7によってトナーが定着され、フルカラーの画像プ
リントが完成する。
【００３２】また、感光ドラム4の周辺には、現像器3の
上流側（図に示す矢印の矢頭の側が下流）に感光ドラム
4の表面電位を測る表面電位センサ12、感光体ドラム4上
の転写されなかった残トナーをクリーニングするための
クリーナ9、並びに、感光体ドラム4上に形成されたトナ
ーパッチの反射光量を検出するためのLED光源10および
フォトダイオード11が配置されている。
【００３３】図4はプリンタ部Bの構成例を示すブロック
図である。
【００３４】プリンタ制御部109は、CPU28、ROM30、RAM
32、テストパターン記憶部31、濃度換算回路42、LUT25
およびレーザドライバ26などから構成され、リーダ部A
およびプリンタエンジン100と通信可能である。CPU28
は、プリンタ部Bの動作を制御するとともに、一次帯電
器8のグリッド電位や現像器3の現像バイアスを制御す
る。
【００３５】プリンタエンジン100は、感光ドラム4や、
その周囲に配置された、LED10およびフォトダイオード1
1からなるフォトセンサ40、一次帯電器8、レーザ光源11
0、表面電位センサ12、現像器3などから構成される。さ
らに、装置内の空気中の水分量（または温湿度）を測定
する環境センサ213を備える。
【００３６】●画像処理の構成 図5は階調画像を得るための画像処理部の構成例を示す
ブロック図である。
【００３７】CCD105によって得られた画像の輝度信号
は、画像処理部108において面順次の濃度信号に変換さ
れる。変換後の濃度信号は、初期設定時のプリンタのガ
ンマ特性に応じた信号になるように、つまり原画像の濃
度と出力画像の濃度とが一致するように、LUT(γLUT)25
によって特性が補正される。
【００３８】図6に階調が再現される様子を四限チャー
トである。第I象限は、原画像の濃度を濃度信号に変換
するリーダ部Aの読取特性を、第II象限は濃度信号をレ
ーザ出力信号に変換するためのLUT25の変換特性を、第I
II象限はレーザ出力信号を出力画像の濃度に変換するプ
リンタ部Bの記録特性を、第IV象限は原画像の濃度と出
力画像の濃度との関係をそれぞれ示し、図1に示す画像
処理装置のトータルの階調再現特性を示す。なお、8ビ
ットのディジタル信号で処理するとして、階調数が256
階調の場合を示している。
【００３９】画像処理装置トータルの階調特性、つまり
第IV象限の階調特性をリニアにするために、第III象限
のプリンタ特性がノンリニアな分を第II象限のLUT25に
よって補正する。LUT25により、階調特性が変換された
画像信号は、レーザドライバ26のパルス幅変調（PWM）
回路26aによってドット幅に対応するパルス信号に変換
され、レーザ光源110のオン/オフを制御するLDドライバ
26bへ送られる。なお、実施形態では、Y、M、CおよびBk
の全色ともにパルス幅変調による階調再現方法を用い
る。
【００４０】そして、レーザ光源110から出力されるレ
ーザ光の走査によって感光ドラム4上には、ドット面積
の変化により階調が制御された、所定の階調特性を有す
る静電潜像が形成され、上述した現像、転写および定着
という過程をへて階調画像が再生される。
【００４１】［第一の制御系］次に、記録紙に画像を形
成する通常の画像形成とは異なるシーケンスにおける画
像制御として、リーダ部Aおよびプリンタ部Bの双方を含
む系の画像再現特性の安定化に関する第一の制御系につ
いて説明する。まず、リーダ部Aを用いてプリンタ部Bを
キャリブレーションする制御系について説明する。
【００４２】図7はキャリブレーションの一例を示すフ
ローチャートで、リーダ部Aを制御するCPU214およびプ
リンタ部Bを制御するCPU28の協働により実現される。
【００４３】オペレータが操作部217に設けられた例え
ば「自動階調補正」というモード設定ボタンを押すと、
図7に示すキャリブレーションがスタートする。なお、
表示器218は、図8から図10に示すように、タッチセンサ
付きの液晶操作パネル（タッチパネルディスプレイ）で
構成されている。
【００４４】まず、表示器218に、図8(a)に示すテスト
プリント1のスタートボタン81が現れる。オペレータが
「テストプリント1」ボタンを押すと、図11に示すテス
トプリント1がプリンタ部Bによってプリントアウトされ
る(S51)。なお、プリント中の表示は図8(b)に示すよう
になる。その際、CPU214は、テストプリント1を形成す
るための記録紙の有無を判断し、無い場合は図8(b)に示
すような警告を表示部218に表示する。
【００４５】テストプリント1を形成する際のコントラ
スト電位は、環境に応じた標準状態のものを初期値とし
て登録し、これを用いる。また、画像処理装置は、複数
の記録紙カセットを備え、例えばB4、A3、A4およびB5な
ど、複数種の記録紙サイズが選択可能である。しかし、
この制御で使用する記録紙は、後の読取作業で、縦置
き、横置きを間違えるエラーを避けるために、所謂ラー
ジサイズ紙、すなわち、B4、A3、11×17またはLGRを用
いるように設定されている。
【００４６】図11に示すテストパターン1には、Y、M、C
およびBk四色分の中間階調濃度による、帯状のパターン
61が含まれる。このパターン61を目視検査することで、
筋状の異常画像、濃度むらおよび色むらがないことを確
認する。パッチパターン62、および、図12に示す階調パ
ターン71および72のサイズは、CCDセンサ105のスラスト
方向の読取範囲に入るように設定されている。
【００４７】目視検査で、もし異常が認められた場合
は、再度テストプリント1をプリントし、再度異常が認
められる場合はサービスマンコール、つまりサービスマ
ンを呼んでメンテナンスを行う必要がある。なお、帯パ
ターン61を、リーダ部Aで読み取り、スラスト方向の濃
度情報に基づき以後の制御を行うか否かの判断を自動的
に下すことも可能である。
【００４８】一方、パッチパターン62はY、M、CおよびB
k各色の最大濃度パッチ、つまり濃度信号値255に相当す
るパッチパターンである。
【００４９】次に、オペレータは、テストプリント1を
原稿台ガラス102に、図13に示すように載置して、図9
(a)に示す「読み込み」ボタン91を押す。その際、図9
(a)に示すように、オペレータ用の操作ガイダンスが表
示器218に表示される。
【００５０】図13は原稿台102を上部から観た図で、左
上の楔型のマークTが原稿当接用のマークである。帯パ
ターン61が当接マークT側に配置されるように、かつ、
プリントの表裏を間違えないように、表示器218には操
作ガイダンスのメッセージが表示される。つまり、操作
ガイダンスには、テストプリント1の配置エラーによる
誤った制御を防ぐ目的がある。
【００５１】パッチパターン62を読み取る際は、当接マ
ークTから徐々に走査すると、最初の濃度ギャップ点が
帯状パターン61の角（図11のA点）で得られる。濃度ギ
ャップ点Aの座標からパッチパターン62の各パッチの相
対位置を割り出し、パッチパターン62の濃度を読み取る
(S52)。なお、テストプリント1の読取中は図9(b)に示す
ような表示を行い、テストプリント1の向きや位置が不
正で、読取不能の場合は図9(c)に示すようなメッセージ
を表示し、オペレータにテストプリント1の配置を修正
させて「読み込み」キー91を押させることで、再びテス
トプリント1を読み取る。
【００５２】パッチパターン62から得られたRGB値を、
光学濃度に換算するためには次式を用いる。市販の濃度
計と同じ値にするために補正係数kで調整する。また、
別途LUTを用意して、RGBの輝度情報をMCYBkの濃度情報
に変換してもよい。 M = -km×log10(G/255) C = -kc×log10(R/255) Y = -ky×log10(B/255) …(2) Bk = -kk×log10(G/255)
【００５３】次に、得られた濃度情報から最大濃度を補
正する方法を説明する。図15は感光ドラム4の相対ドラ
ム表面電位と、上述の演算によって得られる画像濃度と
の関係を示す図である。
【００５４】テストプリント1をプリントした際のコン
トラスト電位（現像バイアス電位と、感光ドラム4が一
次帯電された後に、最大の信号値（8ビットならば255）
で変調されたレーザ光により感光された感光ドラム4の
表面電位との差）が図15に示すAで、パッチパターン62
から得られた濃度がDAである。
【００５５】最大濃度領域では、相対ドラム表面電位に
対する画像濃度が、図15に実線Lに示すように、リニア
に対応することがほとんどである。ただし、二成分現像
系では、現像器3内のトナー濃度が変動して下がった場
合、図15に破線Nで示すように、最大濃度領域で相対ド
ラム表面電位に対する画像濃度がノンリニアになる場合
がある。従って、図15の例では、最終的な最大濃度の目
標値を1.6するが、0.1のマージンを見込んで、最大濃度
の制御目標値を1.7に設定して、制御量を決定する。こ
こでのコントラスト電位Bは、次式から求める。 B = (A + Ka)×1.7/DA …(3) (3)式においてKaは補正係数で、現像方式の種類によっ
て、その値を最適化するのが好ましい。
【００５６】電子写真方式のコントラスト電位は、環境
に応じて設定しないと原画像と出力画像の濃度が合わ
ず、先に説明した装置内の水分量をモニタする環境セン
サ33の出力（つまり絶対水分量）に基づき、図16に示す
ように、最大濃度に対応するコントラスト電位を設定す
る。
【００５７】従って、コントラスト電位を補正するため
に、次式に示す補正係数Vcont.ratelをバックアップさ
れたRAMなどに保存しておく。 Vcont.ratel = B/A
【００５８】画像処理装置は、例えば30分毎に、環境の
水分量をモニタする。そして、水分量の検知結果に基づ
き、Aの値を決定する度にA×Vcont.ratelを算出して、
コントラスト電位を求める。
【００５９】次に、コントラスト電位から、グリッド電
位および現像バイアス電位を求める方法を簡単に説明す
る。図17はグリッド電位と感光ドラム4の表面電位との
関係を示す図である。
【００６０】グリッド電位を-200Vにセットして、最小
の信号値で変調したレーザ光で感光された感光ドラム4
の表面電位VL、並びに、最大の信号値で変調したレーザ
光で感光された感光ドラム4の表面電位VHを表面電位セ
ンサ12で測定する。同様に、グリッド電位を-400Vにし
たときのVLおよびVHを測定する。そして、-200Vのデー
タと-400Vのデータとを、補間、外挿することで、グリ
ッド電位と表面電位との関係を求める。なお、この電位
データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。
【００６１】次に、VLから、画像にトナーかぶりが発生
しないように設定されたVbg（例えば100V）の差を設け
て現像バイアスVDCを設定する。コントラスト電位Vcont
は、現像バイアスVDCとVHの差分電圧で、Vcontが大ほど
最大濃度が大きくなるのは上述したとおりである。
【００６２】計算で求めたコントラスト電位Bを得るた
めのグリッド電位および現像バイアスは、図17に示す関
係から求めることができる。従って、CPU28は、最大濃
度が最終的な目標値より0.1高くなるようにコントラス
ト電位を求め、そのコントラスト電位が得られるように
グリッド電位および現像バイアス電位を決定する(S5
3)。
【００６３】次に、決定されたコントラスト電位が制御
範囲内か否かを判断して(S54)、範囲外の場合は、現像
器3などに異常があるものと判断し、対応する色の現像
器3をがェックされるようにエラーフラグを立てる。こ
のエラーフラグの状態は、サービスマンが所定のサービ
スモードで観ることができる。さらに、異常時は、制御
範囲内ぎりぎりにコントラスト電位を修正して制御を継
続する(S55)。
【００６４】このようにして設定されたコントラスト電
位が得られるるように、CPU28は、グリッド電位および
現像バイアスを制御する(S56)。
【００６５】図28は制御後の濃度変換特性を示す図であ
る。実施形態では、最大濃度を最終目標値よりも高めに
設定する制御により、第III象限のプリンタ特性は実線J
のようになる。仮に、このような制御を行わない場合
は、破線Hで示すような、最大濃度が1.6に達しないプリ
ンタ特性になる可能性がある。プリンタ特性が破線Hの
場合は、LUT25によって最大濃度を上げることはできな
いので、LUT25をどのように設定しても濃度DHと1.6との
間の濃度領域は再現不可能である。実線Jで示すよう
に、最大濃度を僅かに超えるプリンタ特性であれば、LU
T25の補正により、第IV象限のトータル階調特性に示さ
れるように、濃度再現域が保証される。
【００６６】次に、図10(a)に示すように、表示器218に
テストプリント2のプリントスタートボタン150が現れ
る。オペレータが「テストプリント2」ボタンを押す
と、図12に示すテストプリント2がプリントアウトされ
る(S57)。なお、プリント中の表示は図10(b)に示すよう
になる。
【００６７】テストプリント2は、図12に示すように、
Y、M、CおよびBkの各色について、4×16（64階調分）パ
ッチのグラデーションパッチ群によって構成される。こ
の64階調は、全256階調のうち、低濃度領域に重点的に
割り当て、高濃度領域は間引く。これは、とくにハイラ
イト部における階調特性を良好に調整するためである。
【００６８】図12において、パッチパターン71は解像度
200lpi(ライン/インチ)のパッチ群、パッチパターン72
は400lpiのパッチ群である。各解像度の画像形成は、パ
ルス幅変調回路26aにおいて処理対象の画像信号との比
較に用いる三角波などの信号の周期を複数用意すること
で実現される。
【００６９】なお、実施形態の画像処理装置は、上述し
た黒文字判定部の出力信号に基づき、写真画像などの階
調画像を200lpiで、文字や線画などを400lpiで形成す
る。この二種類の解像度で同一の階調レベルのパターン
を出力してもよいが、解像度の違いが階調特性に大きく
影響する場合は、解像度に応じた階調レベルのパターン
を出力することが好ましい。
【００７０】なお、テストプリント2は、LUT25を作用さ
せず、パターンジェネレータ29から発生される画像信号
に基づきプリントされる。
【００７１】図14はテストプリント2が載置された原稿
台ガラス102を上方から観た図である。Bkのパッチパタ
ーンが、当接マークT側になるように、かつ、表裏を間
違えないように、表示部218にメッセージを表示して
（図10(c)参照）、テストプリント2の配置エラーによる
制御エラーを防ぐ。
【００７２】パッチパターン71および72を読み取る際
は、当接マークTから徐々に走査すると、最初の濃度ギ
ャップ点がパッチパターン72の角（図12のB点）で得ら
れる。濃度ギャップ点Bの座標からパッチパターン71お
よび72の各パッチの相対位置を割り出し、パッチパター
ン71および72の濃度を読み取る(S58)。なお、テストプ
リント2の読取中は図10(d)に示すような表示を行う。
【００７３】一つのパッチ（例えば図12に示すパッチ7
3）の読取値は、図18に示すように、パッチの内部に16
点をとり、16点を読んで得られた値の平均にする。な
お、読取点の数は読取装置および画像形成装置によって
最適化するのが好ましい。
【００７４】図19は、各パッチから得られたRGB信号
を、先に示した光学濃度への変換方法により濃度値に変
換した出力濃度とレーザ出力レベル（画像信号の値）と
の関係を示す図である。そして、図19の右側の縦軸のよ
うに、記録紙の下地濃度（例えば0.08）を0レベルと
し、最大濃度の目標値1.60を255レベルに正規化する。
【００７５】もし、読み取られたパッチの濃度が、図19
にC点で示すように、特異的に高かったり、D点に示すよ
うに、特異的に低かったりする場合は、原稿台ガラス10
2上の汚れやテストパターンの不良が考えられる。その
場合、データ列の連続性を保つため、データ列の傾きに
リミッタをかけて補正する。例えば、データ列の傾きが
3を超える場合は傾きを3に固定し、傾きがマイナスにな
るデータは、一つ低濃度のパッチと同じ値にする。
【００７６】LUT25には、図19に示される特性とは逆の
変換特性を設定すればよい(S59)。つまり、濃度レベル
（図19の縦軸）を入力レベル（図6の濃度信号）に、レ
ーザ出力レベル（図19の横軸）を出力レベル（図6のレ
ーザ出力信号）にすればよい。パッチに対応しないレベ
ルについては補間演算により値を求める。その際、零の
入力レベルに対しては零の出力レベルになるように条件
を設ける。
【００７７】以上で、第一の制御系によるコントラスト
電位の制御およびガンマ変換テーブルの作成が完了し、
表示器218は図10(e)に示すような表示になる。
【００７８】［階調性の補足制御］次に、第一の制御系
による制御後の階調性の補正を説明する。
【００７９】実施形態の画像処理装置は、先のコントラ
スト電位制御により、環境変動に対する最大濃度の補正
を行うが、さらに、階調性の補正（「階調性の補足制
御」と呼ぶ）を行う。
【００８０】第一の制御系が無効にされた状態で環境変
化が生じた場合などを考慮して、ROM30には、図20に示
すように、環境（例えば水分量）に応じたLUT25のテー
ブルデータが格納されている。
【００８１】そして、第一の制御系による制御を行い、
その結果得られたLUT25のテーブルデータ（「LUT1」と
呼ぶ）、および、その際の水分量をRAM30のバッテリバ
ックアップされた領域などに保存しておく。なお、RAM3
0に保存された水分量に対応するROM30のテーブルデータ
をLUTAと呼ぶ。
【００８２】以降、環境が変化する度に、その時点の水
分量に対応するROM30のテーブルデータ（「LUTB」と呼
ぶ）を取得し、LUTAおよびLUTBを用いて、次式のように
LUT1を補正する。すなわち、水分量の変化に相当するLU
TBとLUTAとの差分を、LUT1に加えることで、第一の制御
系による制御を行わずに、適切なLUT25のテーブルデー
タLUTpresentを求めることができる。 LUTpresent = LUT1 + (LUTB - LUTA) …(4)
【００８３】このような補足制御により、画像処理装置
の入出力特性はリニアに補正され、その結果、装置毎の
濃度階調特性ばらつきが抑制され、標準状態の設定が容
易にできる。
【００８４】このような補足制御を画像処理装置のユー
ザに解放することで、画像処理装置の階調特性が悪くな
ったと判断された時点で、必要に応じて階調制御を行う
ことができ、リーダ/プリンタの双方を含む系の階調特
性を容易に補正することができる。
【００８５】さらに、上述したような環境変動に対する
補正をも適切に行うことができる。
【００８６】勿論、サービスマンは第一の制御系の有効
/無効を切り替えることができるので、画像処理装置の
メンテナンス時には、第一の制御系を無効にして画像処
理装置の状態を容易かつ短時間に判断することができ
る。なお、第一の制御系を無効にした場合、その機種の
標準的なコントラスト電位およびLUT25のテーブルデー
タが、ROM30から読み出されCPU28やLUT25へセットされ
る。従って、メンテナンス時には、標準の状態からの特
性のずれが明白になり、最適なメンテナンスを効率よく
行うことができる。
【００８７】［第二の制御系］次に、通常の画像形成中
に行われる画像制御である、プリンタ部B単独の画像再
現特性の安定化に関する第二の制御系を説明する。
【００８８】第二の制御系は、感光ドラム4上に形成さ
れたパッチの濃度を検出して、LUT25を補正することで
画像再現性を安定化させるものである。
【００８９】図21は上述したフォトセンサ40の出力信号
を処理する回路構成例を示すブロック図である。フォト
センサ40に入力される感光ドラム4からの反射光（近赤
外光）は、電気信号に変換される。0〜5Vの電気信号
は、A/D変換回路41により、8ビットのディジタル信号に
変換され、濃度換算回路42によって濃度情報に変換され
る。
【００９０】なお、実施形態で使用するトナーは、イエ
ロー、マゼンタおよびシアンの色トナーで、スチレン系
共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させた
ものである。また、感光ドラム4は近赤外光(960nm)の反
射率が約40%のOPCドラムであるが、反射率が同程度であ
ればアモルファスシリコン系の感光ドラムなどであって
も構わない。また、フォトセンサ40は、感光ドラム4か
らの正反射光のみを検出するよう構成されている。
【００９１】図22は感光ドラム4上に形成したパッチの
濃度を、各色の面積階調により段階的に変えた時のフォ
トセンサ40の出力と出力画像の濃度との関係を示す図で
ある。なお、トナーが感光ドラム4に付着していない状
態のフォトセンサ40の出力を5V、つまり255レベルに設
定する。図22に示されるように、各トナーによる面積被
覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従いフォト
センサ40の出力が小さくなる。
【００９２】これらの特性から、各色専用の、センサ出
力から濃度信号に変換するテーブル42a（図21参照）を
用意することで、各色とも精度よく濃度を読み取ること
ができる。
【００９３】第二の制御系は、第一の制御系により達成
される色再現性の安定を維持することが目的であり、第
一の制御系による制御の終了直後の状態を目標値に設定
する。図23は目標値設定処理の一例を示すフローチャー
トである。
【００９４】第一の制御系による制御が終了すると(S1
1)、Y、M、CおよびBkの各色パッチを感光ドラム4上に形
成して、その反射光をフォトセンサ40により読み取り、
濃度情報に変換する(S12)。そして、第二の制御系の目
標値を設定する(S13)。
【００９５】なお、パッチを形成する際のレーザ出力と
して、各色とも128レベルの濃度信号を用いる。その
際、LUT25のテーブルデータおよびコントラスト電位と
して、第一の制御系で得られたものを用いることは言う
までもない。
【００９６】図24は感光ドラム4上にパッチを形成する
シーケンスを示す図である。
【００９７】実施形態では比較的口径が大きい感光ドラ
ムを使用し、正確かつ効率よく短時間に濃度情報を得る
ために、感光ドラム4の偏心を考慮して、感光ドラム4の
中心に対して点対称になる位置に同一色のパッチを形成
し、それらパッチを測定して得られる複数の値を平均し
て、濃度情報を求める。また、感光ドラム4の一周当り
二色分のパッチを形成し、図24に示すように、感光ドラ
ム4を二周させて四色分の濃度情報を得る。そして、画
像濃度128に対応する濃度情報を第二の制御系の目標値
としてRAM32などに保存する。この目標値は、第一の制
御系による制御が行われる度に更新される。
【００９８】第二の制御系は、通常の画像形成中に非画
像領域にパッチを形成し、その濃度を検出して、第一の
制御系で得られたLUT25のテーブルデータを随時補正す
る制御である。転写ドラム5に巻き付けられる記録紙の
隙間部分に対応する、感光ドラム4上の領域が非画像領
域になるから、その領域にパッチを形成する。図25は通
常の画像形成中に感光ドラム4上の非画像領域にパッチ
を形成するシーケンスを示す図で、A4サイズのフルカラ
ー画像を連続出力する場合の例である。
【００９９】パッチを形成する際のレーザ出力は、目標
値の設定時と同等であることが重要で、各色とも128レ
ベルの濃度信号を用いる。その際、LUT25のテーブルデ
ータおよびコントラスト電位は、その時点における通常
の画像形成時と同等にする。すなわち、ガンマ補正テー
ブルとして、第一の制御系で得られたLUT25のテーブル
データを、前回までの第二の制御系の制御によって補正
した結果を用いる。
【０１００】128レベルの濃度信号は、濃度1.6を255に
正規化した濃度スケールのLUT25によってパッチの濃度
が128になるように補正されるが、プリンタ部Bの画像特
性は不安定であり、常に変化を起こす可能性がある。そ
のため、測定結果の濃度が128になるわけではない。こ
の濃度信号と測定結果とのずれΔDに基づき、第二の制
御系では、第一の制御系で作成されたLUT25のテーブル
データを補正する。
【０１０１】図26は、128レベルの濃度信号に対してパ
ッチの濃度のずれがΔDxの場合の、一般的な、濃度信号
の補正テーブル（γLUT補正テーブル）を示す図であ
る。このようなγLUT補正テーブルを予めROM30などに格
納しておき、第二の制御系による制御時に、ΔDxがΔD
になるようにγLUT補正テーブルを規格化し、規格化さ
れたγLUT補正テーブルの特性を打ち消すテーブルデー
タを、LUT25のテーブルデータに加えることでLUT25を補
正する。
【０１０２】LUT25を書き換える（補正する）タイミン
グは各色ごとに異なり、書き換え準備ができた段階で、
その色のレーザ光走査（感光）が行われていない期間の
TOP信号に基づき書き換えを行う。
【０１０３】ΔDは、第二の制御系により、前回、LUT25
を用いて形成したパッチから得られる目標値と、今回、
LUT25を用いて形成したパッチから得られる濃度とのず
れである。しかし、パッチの形成は、毎回、前回の第二
の制御系で補正されたLUT25を用いるため、読み取られ
たパッチの濃度と目標値とのずれΔDnは、ΔDとは異な
る。そこでΔDnの積算値をΔDとして保存する。
【０１０４】図29はγLUT補正テーブルを作成する処理
を示すフローチャートで、通常の画像形成の開始に伴い
開始される。
【０１０５】まず、前回の第二の制御系により得られた
γLUT補正テーブルによりLUT25のテーブルデータを補正
し(S21)、補正結果のテーブルデータをLUT25に設定し(S
22)、LUT25を使用して画像を出力する(S23)。その際、
感光ドラム4にパッチを形成してパッチの濃度を読み取
る(S24)。そして、ΔDnを算出し(S25)、積算値ΔD=ΔD+
ΔDnを得て(S26)、γLUT補正テーブルを作成する(S2
7)。その後、プリントジョブを継続するか否かを判定し
(S28)、ジョブが継続する場合は処理をステップS21へ戻
し、ジョブが終了する場合は処理を終了する。
【０１０６】第二の制御系は、通常の画像形成中に非画
像領域にパッチを形成可能な場合は常に起動される。つ
まりA4サイズのフルカラー画像を連続出力する場合は画
像二枚を出力する毎に各色で一度、一枚だけ出力する場
合は各色一枚毎にLUT25が補正される。
【０１０７】一方、第一の制御系には人間の作業が伴
う。そのため、第一の制御系による制御が頻繁に行われ
るとは想定し難い。そこで、画像処理装置の設置時にサ
ービスマンが第一の制御系による制御を実行し、出力画
像に問題が生じなければ、第二の制御系による制御であ
る期間は階調特性を維持し、徐々に階調特性が変化した
場合は第一の制御系による制御（キャリブレーション）
を行うようにすることができる。このように階調制御を
分担すれば、その結果、画像処理装置が寿命に達するま
で、その階調特性を適正に維持することができる。
【０１０８】
【第2実施形態】以下、本発明にかかる第2実施形態の画
像処理装置を説明する。なお、本実施形態において、第
1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付し
て、その詳細説明を省略する。
【０１０９】第2実施形態では、上述した第二の制御系
による制御において形成するパッチの濃度を低濃度域に
する場合を説明する。
【０１１０】実施形態の階調制御の目的は色味の安定化
にあり、一般に、低濃度領域ほど濃度変動による色差が
大きくなることから、パッチの濃度を低濃度域に設定
し、低濃度域における階調制御の精度を向上すること
で、色味変動を効果的に抑える。
【０１１１】図27は第2実施形態の複写機における濃度
差と色差との関係を示す図である。図27に示す濃度差と
色差との関係、図22に示すセンサ感度、および、図26か
ら読み取れる変動に対する感度から、第2実施形態にお
けるパッチを形成する際のレーザ出力は、目標値の設定
時および通常の画像形成時も同様に、各色とも64レベル
の濃度信号（濃度0.4付近）を用いる。
【０１１２】低濃度のパッチをフォトセンサ40で読み取
る場合、下地である感光ドラム4の表面の状態の影響を
強く受けるため、パッチ形成前に、パッチを形成する位
置の感光ドラム4の表面の濃度をフォトセンサ40で測定
し、その測定結果に基づき計測されたパッチの濃度（フ
ォトセンサ40の出力）を補正する。
【０１１３】目標値を設定は、第1実施形態で説明した
シーケンスに加えて、下地の測定があるため、感光ドラ
ム4の周回数が一周分増えるだけである。通常の画像形
成中に感光ドラム4上の非画像領域にパッチを形成する
シーケンスは第1実施形態と同じだが、各ジョブを開始
する時の、前回転時に下地の濃度を測定する。
【０１１４】第2実施形態によれば、パッチの濃度付近
で、充分な階調特性の安定化が得られるため、低濃度域
における階調の変動が抑えられ、色味の変動を効果的に
抑えることができる。
【０１１５】
【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プ
リンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ
装置など）に適用してもよい。
【０１１６】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読
み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の
機能を実現することになり、そのプログラムコードを記
憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、
コンピュータが読み出したプログラムコードを実行する
ことにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけ
でなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピ
ュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)
などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理に
よって前述した実施形態の機能が実現される場合も含ま
れることは言うまでもない。
【０１１７】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
【０１１８】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードが格納されることになる。
【０１１９】なお、上述した各実施形態では、静電潜像
やトナー像を坦持する像担持体として感光ドラムを例と
して挙げたが、その表面に感光層を有するベルト状の像
坦持体である感光ベルトにも、本発明を適用可能であ
る。また、トナー像を記録紙やフィルムのような記録媒
体へ転写するために、一旦、感光ドラムからトナー像が
転写される中間転写体を有する画像形成装置にも、本発
明は適用可能である。これらの装置では、第二の制御系
の入力情報である濃度情報は、感光ベルトや中間転写体
上に形成されたパッチから取得すればよい。
【０１２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
時間と手間がかからない、頻繁に実行可能な画像制御を
提供することができる。
【０１２１】さらに、精度が高く、出力画像の階調安定
性が高い画像制御を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の画像処理装置の概観を示す図、
【図２】リーダ画像処理部における画像信号の流れを示
すブロック図、
【図３】画像処理部における各信号のタイミングチャー
ト、
【図４】プリンタ部の構成例を示すブロック図、
【図５】階調画像を得るための画像処理部の構成例を示
すブロック図、
【図６】階調が再現される様子を四限チャート、
【図７】キャリブレーションの一例を示すフローチャー
ト、
【図８】表示器の表示例を示す図、
【図９】表示器の表示例を示す図、
【図１０】表示器の表示例を示す図、
【図１１】テストプリント1の例を示す図、
【図１２】テストプリント2の例を示す図、
【図１３】テストプリント1を原稿台に載置する様子を
示す図、
【図１４】テストプリント2を原稿台に載置する様子を
示す図、
【図１５】感光ドラムの相対ドラム表面電位と画像濃度
との関係を示す図、
【図１６】絶対水分量とコントラスト電位との関係を示
す図、
【図１７】グリッド電位と表面電位との関係を示す図、
【図１８】パッチの濃度読取点を説明する図、
【図１９】テストプリント2から読み取られた濃度とレ
ーザ出力レベルとの関係を示す図、
【図２０】水分量に応じたLUTを説明する図、
【図２１】フォトセンサの出力信号を処理する回路構成
例を示すブロック図、
【図２２】パッチの濃度を段階的に変えた時のフォトセ
ンサの出力と出力画像の濃度との関係を示す図、
【図２３】目標値設定処理の一例を示すフローチャー
ト、
【図２４】感光ドラム上にパッチを形成するシーケンス
を示す図、
【図２５】通常の画像形成中に感光ドラム上の非画像領
域にパッチを形成するシーケンスを示す図、
【図２６】γLUT補正テーブルを示す図、
【図２７】濃度差と色差との関係を示す図、
【図２８】制御後の濃度変換特性を示す図、
【図２９】γLUT補正テーブルを作成する処理を示すフ
ローチャートである。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C087 AA03 AA09 AA15 AC08 BA03 BA07 BA12 BB10 BD36 BD53 2C362 CA01 CA08 CA18 CA24 CA25 CA29 CA30 CB73 CB80 2H027 DA09 DA10 DA13 DA14 DE02 DE07 DE10 EA20 EB03 EB04 EC03 EC06 EC20 FA08 FB06 HA02 HA03 HB06 5C074 AA05 AA08 BB17 DD01 DD15 DD16 DD24 DD28 FF15

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像データに基づき像担持体にカラー画
    像を形成し、形成されたカラー画像を記録媒体に転写し
    定着する画像処理装置であって、 前記記録媒体に転写され定着された画像の画像特性を検
    出する第一の検出手段と、 前記像担持体上に形成された画像の画像特性を検出する
    第二の検出手段と、 通常の画像形成とは異なるシーケンスにより、画像特性
    を検出するための第一のパターンを前記記録媒体上に形
    成し、前記第一の検出手段によって検出される前記第一
    のパターンの画像特性に基づき、前記像坦持体への画像
    形成条件を制御する制御手段と、 前記制御手段による画像形成条件の制御が終了した後、
    画像特性を検出するための第二のパターンを前記像担持
    体上に形成し、前記第二の検出手段によって検出される
    前記第二のパターンの画像特性を基準情報とし、さら
    に、前記通常の画像形成において、前記第二のパターン
    を前記像担持体上の画像形成領域外に形成し、前記第二
    の検出手段によって検出される前記第二のパターンの画
    像特性と前記基準情報との差分に基づき、前記制御手段
    により制御された画像形成条件を補正する補正手段を有
    することを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記画像形成条件は、前記画像データの
    濃度補正特性であることを特徴とする請求項1に記載さ
    れた画像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記差分を積算し、前
    記通常の画像形成において、前記差分の積算値に基づき
    前記画像形成条件を補正することを特徴とする請求項1
    に記載された画像処理装置。
  4. 【請求項４】 前記第二の検出手段は正反射型の光学セ
    ンサを有することを特徴とする請求項1から請求項3の何
    れかに記載された画像処理装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段によって得られる画像処理
    条件は環境に応じて補正されることを特徴とする請求項
    1に記載された画像処理装置。
  6. 【請求項６】 前記制御手段はサービスマンによって有
    効/無効が切替可能であることを特徴とする請求項1に記
    載された画像処理装置。
  7. 【請求項７】 画像データに基づき像担持体にカラー画
    像を形成し、形成されたカラー画像を記録媒体に転写し
    定着する画像処理装置の制御方法であって、 通常の画像形成とは異なるシーケンスにより、画像特性
    を検出するための第一のパターンを前記記録媒体上に形
    成し、 前記記録媒体に転写され定着された前記第一のパターン
    の画像特性を検出し、前記第一のパターンの画像特性に
    基づき、前記像坦持体への画像形成条件を制御し、 前記画像形成条件の制御が終了した後、画像特性を検出
    するための第二のパターンを前記像担持体上に形成し、 前記像担持体上に形成された前記第二のパターンの画像
    特性を検出して、検出される画像特性を基準情報とし、 前記通常の画像形成において、前記第二のパターンを前
    記像担持体上の画像形成領域外に形成し、 前記画像形成領域外に形成された前記第二のパターンの
    画像特性を検出して、検出される画像特性と前記基準情
    報との差分に基づき、前記画像形成条件を補正すること
    を特徴とする制御方法。
  8. 【請求項８】 前記画像形成条件は、前記画像データの
    濃度補正特性であることを特徴とする請求項7に記載さ
    れた制御方法。
  9. 【請求項９】 前記差分を積算し、前記通常の画像形成
    において、前記差分の積算値に基づき前記画像形成条件
    を補正することを特徴とする請求項7に記載された制御
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記制御された画像処理条件は環境に
    応じて補正されることを特徴とする請求項7に記載され
    た制御方法。
  11. 【請求項１１】 前記画像処理条件の制御はサービスマ
    ンによって有効/無効が切替可能であることを特徴とす
    る請求項7に記載された制御方法。
  12. 【請求項１２】 画像処理装置を制御して、請求項7か
    ら請求項11の何れかに記載された制御を実行することを
    特徴とするプログラム。
  13. 【請求項１３】 請求項12に記載されたプログラムが記
    録されたことを特徴とする記録媒体。
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