JP2008244644A - 画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラム - Google Patents

画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】高精度な階調補正を実現する。
【解決手段】画像形成装置において、複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択手段と、前記網点パターンにより入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、前記階調処理手段による出力に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、濃度の検出値に基づいて階調補正データを生成する階調補正データ生成手段と、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持手段とを有し、前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、所定の関数モデルとを用いた演算により、任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムに係り、特に高精度な階調補正を実現するための画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムに関する。
従来、レーザプリンタ等に代表されるように、最小印刷単位の画素（ドット）がＯＮ／ＯＦＦの２つの状態に量子化された画像形成装置において、中間濃度を表現する際に、単位面積あたりのＯＮ画素の面積率の変化により中間的な濃度表現を行う階調処理と呼ばれる画像処理が利用されている。
ここで、上述の階調処理には、例えば複数の画素を組にすることで、入力階調に応じて面積の変化する網点を模擬する網点階調処理や、ＯＮドットの面積率を均一に増加させる誤差拡散処理等があるが、１画素の再現が不安定なレーザプリンタ等では、前者の網点階調処理が好んで利用される傾向にある。
更に、網点階調処理だけでは階調数が不足する場合には、１画素分のレーザパルスを細分することで階調数を増やすＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）が併用される場合もある。なお、ＰＷＭを併用する網点階調処理の実現方法については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、網点階調処理では、網点密度のことを線数と呼び、２５．４ｍｍｍ（１インチ）あたりの網点数で表現する。例えば、２５．４ｍｍあたり６００画素の解像度（６００ｄｐｉ）のプリンタで、縦横４×４の１６画素で網点を構成する場合、この網点の線数は１５０ｌｐｉと表現される。
また、通常のカラープリンタでは、使用する各色の線数を概ね近いものに設定する。しかしながら、色重ねによって生じるモアレを軽減するために、色面毎に網点の配列方向に異なる角度（スクリーン角）を設けるため、色毎の線数は微妙に異なるものとなる。
一方で、基本となる１画素の面積は、ベタ画像が全面積を覆うようにするため、厳密には１画素分よりも大きく設計される。この画素（ドット）の太り分はドットゲインと呼ばれる。ドットゲインは、装置の新旧の状態や温湿度の環境条件により微妙に変化するため、線数の高い網点ほどドットゲインの影響を顕著に受けて、入力値に対する濃度階調特性が敏感に変化することになる。このため、網点線数は、高いほど高解像度になる反面、階調性と安定性が犠牲になり、逆に網点線数が低いほど低解像になるが階調性と安定性は高くなる傾向にある。
これらの網点線数による階調特性の違いにより、解像性よりも階調性が重視される写真画像が主体の原稿と、階調性よりも解像性が重視される文字・線画等が主体の原稿で適切な網点階調処理の線数は異なるものとなる。また、写真画像であっても、解像性を重視したい場合には少しでも高い線数で出力することが要求される。
これらの要求に対応するため、カラープリンタ等では、複数の線数の組み合わせを選択可能とする傾向がある。一方で、上述したドットゲインは、プリンタエンジンの微妙な特性差の影響を受けるため、常に一定の画像再現を得るためには、階調特性のキャリブレーションを行うことが必要となる。
しかしながら、サポートされる全網点線数に対して、キャリブレーションを行う場合、キャリブレーションに要する時間や手間の増大、ユーザによる操作の混乱等の問題を生じる。このため、サポートされる階調処理の数に対して、キャリブレーション工数を低減する目的で、さまざまな手法が開示されている（例えば、特許文献２〜５参照。）。
例えば、特許文献２では、階調幅の広いパターン（２×２網点）の階調特性を補正して、階調幅の狭いパターン網点（１×１網点）の階調特性を推定することにより、キャリブレーション工数を低減する手法が開示されている。
また、特許文献３では、１回の基準原稿の読み取りにより、通常原稿の複写と複写原稿の再複写のそれぞれに適切な階調処理にあわせた階調特性のキャリブレーションを行う手法が開示されている。また、特許文献４では、キャリブレーション用のパッチ領域を自動分割することで、多種の階調処理に対応する手法が開示されている。
更に、特許文献５では、ユーザがテストチャートを用いて行うユーザキャリブレーションと、プリンタエンジン部が動作中に行うエンジンキャリブレーションとを設け、ユーザキャリブレーションでは階調性を重視した画像処理だけを対象とすることで、ユーザキャリブレーションの工数を低減する手法が開示されている。
特許第３８０１３６４号公報 特許第３７３８３４６号公報 特許第３７３４６７５号公報 特開２００２−３７４４１６号公報 特開２００２−３００３８９号公報
上述したような従来の技術において、例えば特許文献２に示される手法は、直接測定されない階調特性の推定に関数（数式）モデルを使用する例が開示されている。しかしながら、特許文献２に示される手法の場合、自動的に決定する画像出力特性は、基となる画像出力特性に合成して生成することを前提としているため、基にする画像出力特性で情報が欠落する部分に対しては、他の画像出力特性を推定することができない。
このため、特許文献２に示される手法では、基となる第１の画像出力特性は、推定される第２の画像出力特性よりも階調幅の広いパターンに制約されてしまう。具体的には、特許文献２の図１１に示される濃度値が０になる１×１の出力階調値範囲に対応して、特許文献１の図１２の２×２の出力階調値の０に対応する１×１の出力階調値がオフセットしていることに対応する。即ち、特許文献２に示される手法では、１×１の出力階調特性から２×２の出力階調特性を得ることができないことが問題となる。
より一般的には、基準補正特性との合成に基づく一般階調特性を推定する場合には、ハイライトの飛びや階調潰れ、或いは補正に基づく分解能の低下等により失われた階調特性情報から、他の階調特性を生成することが不可能なために、可能な限り情報損失の無い階調処理を基準とする必要があることを意味する。即ち、この場合、基準とできる階調処理は、必ずしも常用されるとは限らない最低線数の階調処理に限定されることになり、比較的使用頻度の高い中庸の線数の階調処理や、更に推定誤差の出やすい高線数の階調処理の特性の推定誤差が大きくなりやすい問題を生じる。
また、特許文献３に示される手法では、複製された画像を再複写する場合の第２の入出力特性を、通常原稿に対して作成された第１の入出力特性値と、予め記憶されている固定値と比較することにより作成することが開示されている。
しかしながら、このような補正のために階調特性の差分値を保持する方法の場合、階調パッチ数分の補正値が、サポートする階調処理数分必要となる。特に、４色以上の多原色を使用するカラー印刷の場合には、保持する差分値のためのメモリ消費量が増大するため、サポート可能な階調処理数に制限が生じるか、コストアップに繋がる問題を生じる。
また、特許文献４に示される手法は、キャリブレーションパッチ領域を自動分割することで、必要な階調処理数の補正テーブルを生成する。しかしながら、これもパッチ領域を、階調特性が推定可能な必要最小限のパッチ数以下には分割できないことから、サポート可能な線数に限界を生じる。特に、初めからそれほど大きなパッチ領域を取ることができない制限がある場合には、この限界は非常に低い物となる。
また、特許文献５に示される手法では、エンジンキャリブレーションが対象とする階調処理（画像処理）の数は低減されないため、サポートされる線数の組み合わせが多くなると、本来の画像出力プロセスの合間でキャリブレーションを行うようなリアルタイムのキャリブレーションが困難になる問題を生じる。特に、任意の線数に対応することは不可能となる。また、キャリブレーションパッチ数の増加は、本来の印刷以外に使用される色材の増加を招き、資源の浪費やユーザ負担コスト増加に繋がる問題も生じる。
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、高精度な階調補正を実現するための画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムを提供することを目的とする。具体的には、本発明の目的は、複数の線数の網点パターンによる階調処理をサポートする画像形成において、全ての線数の網点パターンに対するキャリブレーションを行う工数を最小にすることにより、キャリブレーションに要する時間や印刷以外に消費される色材量を低減することであって、更に、各色毎に最も使用頻度の高い中庸の特定線数１種類の階調処理の階調特性に基づいて、これよりも低い線数や高い線数の任意の線数の階調処理の階調特性のキャリブレーションを可能とする。これにより、サポートされる線数全域での推定誤差を小さくし、高い精度の階調補正を実現する画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムを提供する。
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
請求項１に記載された発明は、階調補正された画像を形成する画像形成装置において、予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択手段と、前記網点選択手段により得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、前記階調処理手段の出力に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段と、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持手段とを有し、前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項２に記載された発明は、階調補正された画像を形成する画像形成装置において、予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択手段と、前記網点選択手段により得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、前記階調処理手段による出力に基づいて、複数階調の階調パッチで構成される基準画像の画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段とを有し、前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項３に記載された発明は、前記階調特性パラメータは、前記階調処理手段への入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することにより階調の補正を容易に行うことができ、更に精度を向上させることができる。
請求項４に記載された発明は、少なくとも３色以上の画像形成による色の重ね合わせにより、カラー画像を形成する画像形成装置において、各色の画像形成に対して、複数の異なる線数の網点パターンの組み合わせから、ユーザにより指定される網点パターンの組み合わせを選択させる網点選択手段と、前記網点選択手段により選択された網点パターンに基づいて、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、前記階調処理手段の出力に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、各色に対する前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段と、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持手段とを有し、前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を各色毎に特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された各色毎の任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、カラー印刷等においても高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項５に記載された発明は、前記階調特性パラメータは、各色毎の前記階調処理手段への入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することにより少ないパラメータ数による階調特性のモデル化が実現される。
請求項６に記載された発明は、前記画像形成装置の印刷出力を読み取り可能な画像読み取り手段を有し、前記画像読み取り手段は、前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出することを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、印画出力全面を評価することができる。したがって、より多くの階調パッチを計測することができ、より高精度な階調補正を実現することができる。
請求項７に記載された発明は、階調補正された画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択ステップと、前記網点選択ステップにより得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、前記階調処理ステップによる出力に基づいて画像形成を行う画像形成ステップと、前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップと、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持ステップとを有し、前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項８に記載された発明は、階調補正された画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択ステップと、前記網点選択ステップにより得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、前記階調処理ステップによる出力に基づいて、複数階調の階調パッチで構成される基準画像の画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップとを有し、前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項９に記載された発明は、前記階調特性パラメータは、前記階調処理ステップへの入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することにより階調の補正を容易に行うことができ、更に精度を向上させることができる。
請求項１０に記載された発明は、少なくとも３色以上の画像形成による色の重ね合わせにより、カラー画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、各色の画像形成に対して、複数の異なる線数の網点パターンの組み合わせから、ユーザにより指定される網点パターンの組み合わせを選択させる網点選択ステップと、前記網点選択ステップにより選択された網点パターンに基づいて、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、前記階調処理ステップによる出力に基づいて画像形成を行う画像形成ステップと、前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、各色に対する前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップと、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持ステップとを有し、前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を各色毎に特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された各色毎の任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、カラー印刷等においても高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
請求項１１に記載された発明は、前記階調特性パラメータは、各色毎の前記階調処理ステップへの入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする。
請求項１１記載の発明によれば、出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することにより少ないパラメータ数による階調特性のモデル化が実現される。
請求項１２に記載された発明は、前記画像形成装置の印刷出力を読み取り可能な画像読み取りステップを有し、前記画像読み取りステップは、前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出することを特徴とする。
請求項１２記載の発明によれば、印画出力全面を評価することができる。したがって、より多くの階調パッチを計測することができ、より高精度な階調補正を実現することができる。
請求項１３に記載された発明は、前記請求項７乃至１２の何れか１項に記載の画像形成方法を実行させるようにコンピュータを動作させることを特徴とする画像形成プログラムである。
請求項１３記載の発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のパーソナルコンピュータ等で本発明における画像形成を容易に実現することができる。
本発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
以下に、本発明における画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムを好適に実施した形態について、図を用いて説明する。なお、以下の説明では、"濃度"を必ずしも正確な意味での濃度に限らず、色の濃さを表現する概念として用いる。この意味での濃度としては、本来の意味での濃度の他に、反射輝度の補数や、印刷結果における紙面からの色差ΔＥ等が挙げられるが、特に以下の実施形態においては、主に印刷結果における紙面からのＣＩＥ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ'Ｅｃｌａｉｒａｇｅ：国際照明委員会）色差ΔＥの意味で使用する。
＜画像形成装置：装置構成例＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の一構成例を示す図である。なお、以下に示す画像形成装置の一例として、例えば６００ｄｐｉカラーレーザプリンタプリンタの構成概要を示すものとするが、本発明としての画像形成装置はこれに限定されるものではない。
図１に示す画像形成装置としてのプリンタエンジン１０は、感光体（感光部材）１１と、中間転写体１２と、現像器１３と、帯電器１４と、露光器１５と、反射輝度センサ１６、コントローラ１７と、転写ローラ１８と、カセット部１９と、定着器２０と、操作パネル（操作手段）２１とを有するよう構成されている。
図１に示す感光体１１は、例えばベルト形状からなり、図１に示す矢印Ａ方向に所定のタイミングと速度で回転している。また、中間転写体１２は、感光体１１上に順次１色ずつ形成した異なる４色のトナー画像を、１回転毎に１色ずつ転写する。つまり、中間転写体１２は、一例として４回転で１枚のカラー画像を形成する中間転写体方式を採用している。
なお、図１において、ベルト形状の感光体１１は、プリンタエンジン１０の中央部に配置され、その一方の面に感光体１１と接触させて中間転写体１２が配置されている。
また、感光体１１の周囲には回転方向に沿って、感光体１１上にトナー画像を形成するプロセス部品である、現像器１３、帯電器１４、露光器１５、及び感光体１１上のトナー付着量を検出する反射輝度センサ１６が配置されている。また、プリンタエンジン１０の筐体側面には、破線で示したプリンタエンジン１０の各機能構成全体を制御する制御手段としてのコントローラ１７の基盤が設置されている。
現像器１３は、縦に長く張った感光体１１における中間転写体１２と反対側に、それぞれ異なる色のトナーを格納する４つの現像器（ブラック現像器１３Ｋ、イエロー現像器１３Ｙ、マゼンタ現像器１３Ｍ、シアン現像器１３Ｃ）が縦に積層して配置されている。現像器１３は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色成分に対応したトナー等の像可視化剤を感光体１１に付着させる。
帯電器１４は、感光体１１の表面を均一に帯電させる。また、露光器１５は、帯電した感光体１１の表面にレーザ光を照射することで像露光し、静電潜像を形成する。
つまり、各色に対応した像可視化剤を付着した感光体１１は、所定のタイミングと速度で回転する中間転写体１２上の所定の位置に各色の転写を行う。これにより、中間転写体１２上に可視像（カラー画像）が形成される。
また、反射輝度センサ１６は、感光体１１の所定領域に対して輝度検出用の光を発光し、その反射光を検出（受光）する。なお、反射輝度センサ１６による輝度検出信号は、このコントローラ１７に予め蓄積（搭載）されている換算テーブル等により画像出力の濃度値に換算される。この意味では、反射輝度センサ１６は、濃度検出手段としての機能を有している。このように、反射輝度センサ１６により感光体１１における像可視化剤の付着量を検出することで、画像形成の精度を把握することができる。
また、中間転写体１２の周囲にはトナー画像形成、用紙等の印刷媒体（記録媒体）の搬送を行うプロセス部品である転写ローラ１８が配置されている。具体的には、用紙を搬送する搬送経路は、本体下部に配置している用紙カセット等のカセット部１９から中間転写体１２の外側を通って本体上面に排出する構成としており、その搬送経路に沿って、用紙等の印刷媒体を中間転写体１２に圧接させて中間転写体１２上に形成された可視像（カラー画像）を用紙に転写させると共に、所定方向に用紙を搬送させる転写ローラ１８、印刷媒体の通過時に熱を供給しながら通過させることで中間転写体１２から印刷媒体に転写された可視像（トナー像）を定着させるための定着器２０が配置されている。なお、この他の構成としては、例えば印刷媒体を徐電する用紙除電器（図示せず）等を所定位置に設けてもよい。
また、筐体外部に面して、網点選択手段を有するユーザインタフェースとしての操作パネル（操作手段）２１が設けられている。この操作パネル２１を通して、ユーザによる手動のキャリブレーション命令等がコントローラ１７に送られる。
＜画像形成装置：機能構成例＞
次に、画像形成装置１０における機能構成例について図を用いて説明する。図２は、本発明における画像形成装置の機能構成の一例を示す図である。図２に示す画像形成装置１０は、入力手段３１と、出力手段３２と、蓄積手段３３と、画像展開手段３４と、色補正手段３５と、基準画像生成手段３６と、基準画像保持手段３７と、４色分解手段３８と、網点選択手段３９と、色選択手段４０と、階調補正データ生成手段４１と、階調補正手段４２と、階調処理手段４３と、濃度検出手段４４と、画像形成手段４５と、送受信手段４６と、制御手段４７とを有するよう構成されている。
入力手段３１は、ユーザからの画像形成処理の実行指示や、蓄積手段３３から所定のデータを読み出したり、書き込むための指示等、各指示等の入力等を受け付ける。なお、入力手段３１は、例えばタッチパネル等の入力インタフェース等からなり、また、キーボードやマウス等のポインティングデバイス、マイク等の音声入力インタフェース等であってもよい。
また、出力手段３２は、入力手段３１により入力された指示内容や、指示内容に基づいて生成された階調補正の色を選択させたり、補正結果を表示したり、画像形成処理結果や形成された画像等のデータ、処理の開始及び終了等をユーザに通知するメッセージ等を表示及び／又は音声等にて出力する。なお、出力手段３２は、モニタやスピーカ等からなる。
また、蓄積手段３３は、後述する階調補正データテーブルや閾値配列テーブル、履歴データ、換算テーブル、基準画像（階調値データ（パッチデータ））、各種パラメータ、画像濃度検出結果（例えば、パッチ画像の輝度情報）、画像展開により色補正されたＲＧＢデータ等の各処理を実行するために必要な各種データ及び処理の実行後に生成される各種データを蓄積する。
また、画像展開手段３４は、入力する画像を例えば１ページ分の点順次のＲＧＢデータに展開する。また、色補正手段３５は、展開されたＲＧＢデータを入力描画命令に含まれる色情報の印字装置の特性に合わせた色情報への変換処理を行う。なお、色補正されたＲＧＢデータは、蓄積手段３３に蓄積される。
また、基準画像生成手段３６は、複数階調からなる階調パッチからなる階調値データ（パッチデータ）を基準画像データとして生成する。また、基準画像保持手段３７は、複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する。なお、基準画像は、蓄積手段３３に蓄積させてもよい。
また、４色分解手段３８は、蓄積手段３３に蓄積されたＲＧＢデータからブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の４色に分解する。ここで、ＲＧＢ（３色）をＫＣＭＹ（４色）に分解する手法は、マシンの能力や作画意図等によって設定を変更することができるが、例えば４色分解手段３８は、ＫＣＭＹに対応して予めＫ［ｉ］、Ｃ［ｉ］、Ｍ［ｉ］、Ｙ［ｉ］（ｉ＝０，・・・，２５５）からなるルックアップテーブルを用意しておき、Ｋ＝Ｋ［ｍａｘ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝］、Ｃ＝Ｃ［Ｒ］、Ｍ＝Ｍ［Ｇ］、Ｙ＝Ｙ［Ｂ］として対応付けることで４色に分解することができる。また、K＝K［ｋ］、Ｃ＝Ｃ［ｃ］、M＝M［m］、Y＝Y［ｙ］、(ただし、ｋ＝ｍｉｎ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝、ｃ＝２５５−Ｒ、ｍ＝２５５−Ｇ、ｙ＝２５５−Ｂ)とすることもできる。
また、網点選択手段３９は、複数の異なる線数（網点パターン）から特定の網点パターンを選択する。網点選択手段３９は、また、ユーザに線数（網点パターン）を選択させるためのユーザインタフェースを提供する。なお、網点選択手段３９におけるユーザインタフェースの詳細については後述する。
また、色選択手段４０は、線数選択信号及び色選択信号、及び４色分解手段３８により分解された信号のうち、どの色について階調補正を行うかが予め設定される。また、色選択手段４０は、選択されたＫ，Ｃ，M，Ｙのうち、どの信号に出力色として選択させるか等の処理を行う。
また、階調補正データ生成手段４１は、階調補正を行うためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を生成する。具体的には、階調補正データ生成手段４１は、送られてきたパッチ画像のパッチのそれぞれに対応する反射輝度信号に基づいて、後述する手法によって、閾値配列テーブルに登録された閾値配列の網点線数のそれぞれに対応した階調補正データを生成する。
また、階調補正データ生成手段４１は、生成した階調補正データを階調補正データテーブルとして蓄積手段３３に蓄積する。なお、生成した階調補正データテーブルは、２５６個の８ｂｉｔのエントリを有するルックアップテーブル（ＬＵＴ）として実装されている。
また、階調補正手段４２は、階調補正データテーブル４０に従って、０〜２５５の１画素８ｂｉｔの画像信号を同じく８ｂｉｔの出力階調値に補正する。ここで、階調補正データは、２５６個の８ｂｉｔのエントリを有するルックアップテーブル（ＬＵＴ）として実装される。
階調処理手段４３は、予め設定される閾値配列を用いて階調補正手段４２から出力される１画素の８ｂｉｔ階調値を、１画素４ｂｉｔのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号として出力する。
具体的には、階調処理手段４３は、まずページ処理に先立つ初期化では、閾値間隔Δｈ及びｂｉｔシフト量ｓをロードする。なお、ｂｉｔシフト量ｓは、ΔｈをＰＷＭによる分割数である４ｂｉｔに切り詰めるのに十分な値として、Δｈに対応して予め設定された値とする。次に、入力画素値ｎｉと閾値ｎｃの差分Δｎを算出する。この閾値ｎｃは、閾値配列或いは簡略化閾値配列に基づいて入力画素値ｎｉと同期して逐次入力される。
次に、ΔｎとΔｈとの比較を行い、ＰＷＭ出力値ｐをΔｎ＜０ならばｐ＝０、Δｎ≧Δｈならばｐ＝ｆ（１６進）、０≦Δｎ＜Δｈならばｐ＝（Δｎ／２＾ｓ）とする（２＾ｓは２のｓ乗を表す）。ただし、Δｎを２＾ｓで除した余りの処理は、切り捨て又は切り上げる。
次に、ＰＷＭ出力値ｐをインデックスとして、閾値配列に従って、最終的なＰＷＭ出力レベル値ｐ'を取得する。なお、上述した処理は、１ページ分の画素の処理が終了するまで反復した後、次ページ或いは次色面の処理として最初から繰り返される。なお、上述した処理は、例えば特許文献１に示されている手法等を用いることができる。
また、濃度検出手段４４は、感光体１１等に付着されたパッチ画像の輝度を検出し、検出した輝度の情報を検出する。また、検出した結果は、蓄積手段３３により蓄積される。なお、濃度検出手段４４は、例えば反射する輝度を検出するセンサ（反射輝度センサ１６）等により構成される。
また、画像形成手段４５は、指示入力された画像や文字データをＹＭＣＫの各面（各色）毎に現像を行い、最終的に用紙等の印刷媒体に印刷する。また、送受信手段４６は、通信ネットワークを介して他の外部装置等からデータを取得したり、画像形成結果等の生成した各種データを外部端末に送信するための通信インタフェースである。
制御手段４７は、画像形成装置１０における各機能構成全体の制御を行う。具体的には、制御手段４７は、入力手段３１により入力されたユーザからの入力情報等に基づいて、画像展開や色補正、基準画像生成、４色分解、網点選択、出力色選択、階調補正データの生成、階調処理、濃度検出、画像形成等の各処理における画面を生成して表示したり、上述したそれぞれの処理で生成された情報を蓄積する等の制御を行う。
＜画像処理手順＞
次に、上述した機能構成における本発明の画像形成装置１０における画像形成処理手順について図を用いて説明する。図３は、本実施形態における画像形成処理手順の一例を示す図である。また、図３における一点鎖線は、信号の流れではなく処理の反復を示している。また、図３の矢印上に示す数値は、出力される情報のビット数の一例を示している。
＜通常印刷時における画像処理手順＞
最初に、通常印刷時における画像処理の流れについて説明する。まず印刷対象となる画像データを入力し（Ｓ０１）、上述した画像展開手段３４により画像の展開処理と（Ｓ０２）、色補正手段３５による色補正処理を行い、入力画像の１ページ分の点順次のＲＧＢデータを取得する（Ｓ０３）。また、取得した結果は、蓄積手段３３としての画像バッファに蓄えられる（Ｓ０４）。
また、コントローラ１７によりユーザ等から選択された色選択信号５１は、例えばプリンタエンジン１０側からの同期信号に従って、各色面の出力が完了する毎に１つずつ自動的にインクリメントされる２ｂｉｔ信号であり、ページ印刷開始時点では０に初期化される。
ここで、線数選択信号５２は、後述するプリンタドライバ１０或いは操作パネル２１による網点選択手段３９としてのユーザインタフェースを通じて選択される０，１，２の何れかの値であり、例えば、０が「階調優先」、１が「標準」、２が「解像度優先」の各モードとして意味付けられている。なお、これらのモードに割り付けられる網点線数の例については後述する。
蓄積手段３４としての画像バッファに蓄えられたＲＧＢ画像データは、４色分解手段３８により、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色の信号に分解される（Ｓ０５）。また、色選択手段４０により上述にて既に設定された色選択信号５１の値が、０，１，２，３の何れかの値に従って、それぞれＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの出力値を４色分解手段３８の出力から選択する（Ｓ０６）。
また、階調補正手段４２は、階調補正データ５３に従って、０〜２５５の１画素８ｂｉｔの画像信号を同じく８ｂｉｔの出力階調値に補正する（Ｓ０７）。ここで、階調補正データ５３は、２５６個の８ｂｉｔのエントリを有するルックアップテーブル（ＬＵＴ）として実装されている。また、階調処理は、閾値配列５４を用いて階調補正手段４２から出力される１画素の８ｂｉｔ階調値を、１画素４ｂｉｔのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号として出力する（Ｓ０８）。
また、階調補正データ５３の値は、画像バッファからのデータの読み出しに先立って、色選択信号５１及び線数選択信号５２を合成した合成選択信号に従って、階調補正データテーブル５５から対応するＬＵＴを１つ選択し、階調補正データ５３としてロードする。
なお、合成される線数選択信号５２に対して割り付ける網点線数の例については後述する。また同様に、閾値配列テーブル５６からも対応する閾値配列を１つ選択し、閾値配列５４としてロードする。
ここで、階調補正データ５３としてロードされる階調補正テーブル値は、各色毎の階調処理手段４３の入力値に対して出力される画像出力の濃度が、概ね線形になるように補正されるよう、後述するキャリブレーション動作時に、階調補正データ生成手段４１により閾値配列５４に対応付けて生成されるものである。
また、閾値配列テーブル５６に保持される各閾値配列は、正確には配列サイズ及び網点線数の情報を伴って保持されるものであり、閾値配列５４には、これらの情報と共にロードされる。
閾値配列テーブル５６の要素となる多様な線数の網点を形成する閾値配列は、予め設定される基本閾値パターンと、それを用いた閾値配列の構成方法により予め構築した閾値配列値と共に配列サイズ及び網点線数を固定値として保持している。
コントローラ１７は、図３の画像バッファ以降の処理を、自動的に切り替わる色選択信号５１に従って、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４面分（４回）繰り返すことで、プリンタエンジン１０に対するＫＣＭＹの４色分の現像プロセスに必要な、各色面毎のデータを生成する。
プリンタエンジン１０は、これらの色の重ね合わせによるフルカラー画像を形成し（Ｓ０９）、紙面上に形成し、画像として出力する（Ｓ１０）。なお、Ｓ０９の処理では、反射輝度センサ１６から感光体１１上に形成されるパッチ画像を検出した出力値ｒｅｆｉ（ｉ＝１，２，３，４）が制御手段４７であるＣＰＵ等に出力され、この値が上述した階調補正処理等に用いられる。
＜基本閾値パターン例＞
ここで、図４は、基本閾値パターンの一例を示す図である。例えば、図４（ａ）〜（ｅ）に示すような基本閾値パターンと、それを用いた閾値配列の構成方法により予め構築した閾値配列値と共に、配列サイズ及び網点線数を固定値として保持する。なお、上述の基本閾値パターンは、例えば特許文献１における図１０や図１７等に示されている内容を用いることができる。
また、図５は、閾値配列に対応するテーブルエントリの一例を示す図である。なお、図５は、特許文献１における図８の閾値配列に対応するテーブルエントリの一例を示しており、本実施形態においても適用することができる。
ここで、図５に示すアドレスオフセットは、エントリ先頭からのアドレスのオフセット値（１０進）であり、それぞれのアドレスに格納された値は１０進表記の１バイト値である。ｓ値（ｂｉｔシフト量）、ＰＷＭ段数は、共に上述した図４に対応している。
なお、網点線数（ｌｐｉ）は、小数点以下を四捨五入で丸めて整数値としている。また、例えば、図４（ｃ）に示すように最大階調値が２５５を超えてしまう場合、アドレスオフセット＝２のエントリは２５５で止めることになる。
＜キャリブレーション時の動作手順＞
次に、キャリブレーション時の動作について、主に図３の破線で示す流れに従って説明する。キャリブレーション動作は、プリンタの起動時や出力枚数が所定値に達した場合、或いは操作パネル２１（図１）からのユーザ指示により起動される。
キャリブレーション動作時には、図３に示すような画像バッファに対して、基準画像生成手段３６により生成され基準画像保持手段３７等に蓄積された階調値データ（パッチデータ）に基づいて生成したパッチ画像５７を直接書き込む。
一方で、４色分解手段３８は、内部処理をＲＧＢ信号（ｒ，ｇ，ｂ）に対して、（ｋ，ｃ，ｍ，ｙ）＝（ｍｉｎ｛ｃ，ｍ，ｙ｝，２５５−ｒ，２５５−ｇ，２５５−ｂ）のＫＣＭＹ信号に対応付ける処理に切り替える。また、階調補正手段４２の処理は実行することなくスルーされる。
これにより、例えばパッチデータとして、ｇ，ｂをｇ＝ｂ＝２５５に固定して、ｒを振ったデータを用意することで、ｃ＝２５５−ｒの信号値に対応するシアン単色のパッチ画像が、プリンタエンジン１０に送出される。なお、上述の処理は、マゼンタ、イエローに対しても同様に行うことができるが、ブラックについてはｒ＝ｇ＝ｂ＝２５５−ｋのデータを用意することで、ｋの信号値に対応するパッチ画像がプリンタエンジン１０に送出される。
また、キャリブレーション動作モードでは、プリンタエンジン１０は、用紙のピックアップを行わないことと、用紙等の印刷媒体への転写以降のプロセスを実行しないことを除き、上述した通常印刷と同様のプロセスが実行される。
＜感光体上に形成されるパッチ画像例＞
図６は、感光体上に形成されるパッチ画像の一例を示す図である。上述の処理により、図６に示すように、プリンタエンジン１０の感光体１１上の所定の位置（例えば、中間転写体１２と接触しない位置等）にパッチ画像５７を形成することができる。また、プリンタエンジン１０に搭載された反射輝度センサ１６は、このパッチ画像５７の反射輝度信号を検出し、階調補正データ生成手段４１に送信する。これにより、用紙等の印刷媒体への画像出力を行うことなく、パッチ画像の反射輝度信号を検出することができる。
また、階調補正データ生成手段４１は、送られてきたパッチ画像５７のパッチそれぞれに対応する反射輝度信号に基づいて、後述する手法によって、閾値配列テーブル５６に登録された閾値配列の網点線数のそれぞれに対応した階調補正データを生成し、階調補正データテーブル５５に登録する。
本実施形態では、階調補正データの生成をコントローラ１７上に搭載された制御手段４７としてのＣＰＵ及び蓄積手段３３としての周辺メモリと、それに対して予め組み込まれたプログラムによって実現されている。また、図３では、便宜上書き分けているが、閾値配列テーブル５６、階調補正データテーブル５５、及び履歴データ５８は、蓄積手段３３内の周辺メモリの特定のアドレス空間として実現されている。また、基準画像生成処理についても同様にＣＰＵ等に対するプログラムによって実現されている。
＜画像補正データ生成手段４０による階調補正データの生成方法＞
次に、画像補正データ生成手段４０による階調補正データの生成方法について説明する。図７は、本実施形態における画像形成装置の階調特性モデルの一例を示す図である。なお、図７において、横軸はレンジを０〜１の範囲に正規化した階調処理手段４３に対する入力階調値を示し、縦軸Ｄは画像出力の紙面からの色差ΔＥをその最大値ΔＥｍａｘで正規化した相対値Ｄ＝ΔＥ／ΔＥｍａｘを示している。なお、以下の説明ではＤを相対濃度と呼ぶことにする。
このとき、入力階調値ｘに対する相対濃度Ｄの階調特性Ｄ（ｘ）は、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色毎に適当なｘ０及びγを用いて、以下に示す式（１）により近似される。
Ｄ（ｘ）＝０ （０≦ｘ＜ｘ０）
Ｄ（ｘ）＝１−｛１−（（ｘ−ｘ０）／（１−ｘ０））γ｝ （ｘ０＜ｘ≦１） …（１）
により近似される。
ここで、相対濃度の立ち上がり階調値ｘ０をハイライトオフセット、γをガンマ値、ハイライトオフセット付近での傾きｇ＝γ／（１−ｘ０）を階調勾配と呼ぶ。上述のモデルにより、中間階調の特性はハイライトオフセットｘ０と階調勾配ｇ、及び、ΔＥｍａｘの３つのパラメータにより特徴付けられることになる。
特に、紙面からの色差の最大値ΔＥｍａｘは、別途プリンタエンジン１０側で一定値になるように制御（例えば現像バイアスの制御）することにより、階調補正データはｘ０とｇの２つのパラメータにより特徴付けられることになる。
また、この場合の階調補正関数は、上述した式（１）を逆に解いて得られる以下に示す式（２）で与えられる
Ｄ−１（ｘ）＝ｘ０＋（１−ｘ０）｛１−（１−ｘ）１／｛（１−ｘ０）ｇ｝｝ …（２）
従って、ｘ０、ｇが与えられれば、上述した式（２）を用いて、階調補正データを生成することができる。
ところが、一般的には、これらのパラメータｘ０、ｇは、共に色毎に異なるドットゲインや、網点線数ｆに依存して変化するため、上述したキャリブレーション動作は、閾値配列テーブル５６の全ての線数の組み合わせに対して実行する必要が生じてしまう。
また、初めから閾値配列テーブル５６の全てのエントリと色の組み合わせに対して、パッチ画像５７を２値化処理済みの画像として基準画像保持手段３７等に蓄積しておき、直接プリンタエンジン１０に送り込む方法をとることも可能であるが、この場合には、基準画像保持手段３７の規模が大きくなる問題と、閾値配列テーブル５６のエントリと蓄積手段３３のエントリの整合を取る管理上の煩雑さが生じ、装置開発における生産性の低下を招く問題を生じる。
しかしながら、網点線数ｆに対するｘ０、ｇの変化を、特定の１つの網点線数の階調パッチから推定することができれば、上述したキャリブレーション動作における階調処理を１つの閾値配列５４に対してのみ実行することで、全ての閾値配列テーブル５６の要素に対応する階調補正データを生成することが可能となり、キャリブレーションプロセスを大幅に低減することが可能となる。
また、基準画像保持手段３７としても、選択色や閾値配列テーブル５６のエントリ内容とは無関係に、評価すべき階調値を数個保持するだけでよいため、記憶領域の大幅な節約になると共に、開発工数が低減される利点が得られる。
次に、これらハイライトオフセットｘ０及び、階調勾配ｇを特定線数ｆ＝ｆ０から推定する方法について説明する。なお、階調特性補正は、各色毎に行われる補正なので、以下の説明では、単色の出力画像を用いて説明する。
図８は、ハイライトオフセットと網点領域面積の関係について説明するための一例の図である。なお、図８（ａ）は、３×３の９画素で１つの網点領域６１を構成した階調処理画像出力の概念図であり、図８（ｂ）は、４×４の１６画素で１つの網点領域６３を構成した階調処理画像出力の概念図である。
図８（ａ）において、斜線のハッチングで示した網点６０に含まれる最小の正方形は、論理的な画素単位を表すものであり、実際には印画されない補助線である。また同様に、３×３画素毎に太線で示した網点領域６１も、隣接する網点の領域の区切りを概念的に示すものであり、実際には印画されない補助線である。
この図８（ａ）の網点６０は、入力階調値が、論理画素１つ分に相当する場合に対して形成される網点を概念的に示している。このときの入力階調値ｘは、網点領域６１の面積Ｓの逆数ｘ＝１／９である。また、入力階調値ｘが増加するに従って、この網点６０の面積は増加し、ｘ＝１で３×３の領域６１全体を埋め尽くすベタ画像となる。
同様に、図８（ｂ）の場合、網点領域６３の面積は、Ｓ＝４×４＝１６であり、論理画素１つ分に相当する階調処理手段４３への入力階調値は、ｘ＝１／１６となる。
一方で、網点６０，６２が何れも、隣接する網点から十分に分離されたものであるならば、図８（ａ）の網点６０も、図８（ｂ）の網点６２も網点１つあたりの印画面積は等しいと考えることができる。従って、仮に網点６０，６２が、画像出力の網点として再現されるぎりぎりの濃度であったならば、ハイライトオフセットｘ０は、図８（ａ）のケースでは、ｘ０＝１／９、図８（ｂ）のケースではｘ０＝１／１６であることになる。
これらの考察から、ハイライトオフセット値ｘ０は、網点領域面積Ｓに反比例することが理解される。一方で、網点領域Ｓの面積は、網点間隔をｄとするとＳ＝ｄ＾２であり、例えばプリンタエンジン１０の解像度が６００（ｄｐｉ）である場合、網点間隔ｄは網点線数ｆにより、ｄ＝６００／ｆと表されることから、Ｓ＝（６００／ｆ）２となる。その結果として、ハイライトオフセットｘ０は、網点線数ｆの二乗に比例することが分かる。
図９は、網点線数ｆとハイライトオフセット値ｘ０との関係をｆの二次関数で近似した一例を示す図である。なお、図９において、「●」がシアン、「▲」がマゼンタ、「■」がイエロー、「◆」がブラックの測定値であり、「●（シアン）」と「■（イエロー）」の近似曲線は重なっている。図９に示すように、各色のハイライトオフセットともｆの二次関数で十分近似されている。
これから、特定の網点線数ｆ０（例えばｆ０＝１５０（ｌｐｉ））に対して各色毎にハイライトオフセット値ｘ０（ｆ０）を求めることで、一般の線数ｆ（ｌｐｉ）は、以下に示す式（３）により推定される。
ｘ０＝ｘ０（ｆ０）・（ｆ／ｆ０）２ ・・・（３）
＜階調勾配ｇの推定方法＞
次に、階調勾配ｇの推定方法について説明する。図１０は、階調処理手段への入力階調値ｘ＝４／１６に対応する４×４網点領域の一例を示す図である。なお、図１０では、上述の図８（ｂ）に示す４×４の網点領域６３のうちの１つを表している。通常、画像出力として実際に形成される網点６４の面積ｓは、対応する論理的網点６５よりやや大きくなるのが一般的である。なお、このドットの太りがドットゲインである。
ここで、ドットゲインは、論理網点６５の周に沿って一定幅εで生じると仮定する。このとき、論理網点６５の面積は、網点領域６３の面積Ｓと、入力階調値ｘにより、ｘＳで与えられることに注意すると、網点６４の面積ｓは、ｓ＝ｘＳ＋４εｌと表される。
従って、この場合の実効網点面積率ａ＝ｓ／Ｓは、ａ＝ｘ＋４ε・Ｓｑｒｔ（ｘ／Ｓ）となる（ただし、Ｓｑｒｔは正の平方根）。更に、ｌ＝Ｓｑｒｔ（ｘＳ）であり、Ｓ＝（６００／ｆ）２であったことを用いると、以下に示す式（４）のように表される。
ａ＝ｘ＋４ε／６００・Ｓｑｒｔ（ｘ）・ｆ ・・・（４）
なお、上述した内容は、図８に示す場合に基づいて単純化したモデルであるが、一般の入力階調値ｘに対してもｘ０のｘ＞ｘ０側の近傍で成立するとし、更に階調勾配ｇは、同近傍内での実効網点面積率ａに一致すると仮定することで、階調勾配ｇは以下に示す式（５）のようにモデル化される。
ｇ＝ｘ−ｘ０（ｆ）＋Ａ・Ｓｑｒｔ（ｘ−ｘ０（ｆ））・ｆ ・・・（５）
ただし、ｘ＞ｘ０で、Ａは適当な定数である。また、特に階調勾配計測のための測定パッチ階調値をｘ１で固定すれば、階調勾配ｇは以下に示す式（６）となる。
ｇ＝ｘ１−ｘ０（ｆ）＋Ａ・Ｓ（ｘ１−ｘ０（ｆ））・ｆ ・・・（６）
ここで、ｆ＝ｆ０での階調勾配ｇ（ｆ０）が分かれば定数Ａは、上述した式（６）を以下に示す式（７）に示すようにＡについて解くことで、決定される。
Ａ＝｛ｇ（ｆ０）−（ｘ１−ｘ０（ｆ０））｝／｛Ｓｑｒｔ（ｘ１−ｘ０（ｆ０））・ｆ０｝ ・・・（７）
ここで、図１１は、網点線数ｆと階調勾配ｇとの関係を、関数モデルで近似した一例を示す図である。ただし、関数モデルとしては、式（６）を用いている。また、式（６）において、ｘ１＝０．２としている。なお、図１１において、「●」がシアン、「▲」がマゼンタ、「■」がイエロー、「◆」がブラックの測定値を示しており、この場合、各色の階調勾配とも式（６）のモデルにより十分近似されている。
このことから、階調勾配ｇも、特定の網点線数ｆ０（例えば、ｆ０＝１５０ｌｐｉ）に対して、上述した定数Ａの値を各色毎に求めることで、上述した式（６）から推定できることが分かる。
＜パッチ画像５７について＞
次に、上述した図６に示すパッチ画像５７について具体的に説明する。図１２は、感光体上に形成するパッチ画像の一例を示す図である。本実施形態におけるキャリブレーション動作に先立って、図３に示される閾値配列テーブル５６には、予め定めた中庸な線数ｆ０（例えば、ｆ０＝１５０ｌｐｉ）の網点に対応する閾値配列がロードされているものとする。
パッチ画像５７は、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの現像プロセス毎に基準画像保持手段３７等に保持されたパッチデータに基づいて、基準画像生成手段３６により生成される単色画像である。
また、図１２の矢印で示した方向が、感光体１１の送り方向である。マーカー７０は、パッチ書き出し位置を検出するためのベタパターンであり、これに続くパッチ画像７１ａ〜７４ｄの反射率が上述した図１に示す反射輝度センサ１６等により順次８ｂｉｔデジタル値として検出される。
ここで、パッチ画像７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、何れも入力階調値ｘ１＝２／１６に対応して、感光体１１上に形成された線数ｆ０の網点画像である。これらに対応する４点分の反射輝度センサ１６の出力値の平均をｘ１に対する出力値ｒｅｆ１とする。
同様に、パッチ画像７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、入力階調値ｘ２＝３／１６に対応し、パッチ画像７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄは、入力階調値ｘ２＝４／１６に対応し、パッチ画像７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄは、入力階調値ｘ２＝１６／１６に対応している。これらに対応する反射輝度センサ１６の出力値をそれぞれ平均することにより、ｒｅｆ２，ｒｅｆ３，ｒｅｆ４が得られる。
ただし、上述のｘ１，ｘ２，ｘ３として具体的に選択した値は、これから求めようとする特徴量であるハイライトオフセットｘ０及び階調勾配ｇを推定するのに適切な値として選択されたものであれば、必ずしも上記値に限られるものではない。
次に、各色毎に予め求めておいた紙面からのΔＥ値への換算テーブルを用いて、それぞれのｉ＝１，２，３，４に対する輝度値ｒｅｆｉをΔＥｉに変換し、最後に最大値ΔＥ４で正規化することで相対濃度Ｄｉ＝ΔＥｉ／ΔＥ４が得られる。
ここで、本実施形態における換算テーブルの例について説明すると、反射輝度センサのアナログ出力値は、感光体地面の反射輝度を基準値（最大値＝１２８）として各色毎８ｂｉｔレンジ０〜２５５の整数値に符号化される。なお、基準値を１２８としているのは、電源変動を考慮して１２８を超える信号入力を許容するためである。この反射輝度を濃度に換算する換算テーブルは、各色毎に２５６エントリで８ｂｉｔ値出力の配列、Ｄｋ［ｉ］，Ｄｃ［ｉ］，Ｄｍ［ｉ］，Ｄｙ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・・，２５５）として与えられ、符号化された反射輝度をインデックスとして直ちに濃度値として変換できるようになっている。なお、本実施形態の場合は、紙面との色差ΔＥを、濃度を表現する量として使用するため、ΔＥの小数点以下をまるめて整数値として扱うことで、実際の出力レンジは０〜１００程度の値となっている。
図１３は、入力階調と相対濃度との関係の一例を示す図である。図１３に示すように、求めた点７５＝（ｘ１，Ｄ１）、点７６＝（ｘ２，Ｄ２）、点７７＝（ｘ３，Ｄ３）についての最小２乗解として得られる近似直線７９のｘ切片及び傾きから、それぞれハイライトオフセットｘ０、及び階調勾配ｇが求められる。
＜階調補正データ生成手段４１における階調補正データ生成処理手順＞
次に、上述した図１２及び図１３の説明と、上述した図３の全体の処理手順とを踏まえて、階調補正データ生成手段４１に関連する階調補正データ生成処理の流れについて説明する。図１４は、階調補正データ生成処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１４に示す全体の処理は、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色分のプロセスに対応して４回反復される。
まず、上述したように、キャリブレーション動作として前述したように閾値配列５４への線数ｆ＝ｆ０（例えば、ｆ０＝１５０ｌｐｉ等）に対応する閾値配列のロードや、上述した図１０の説明で述べた反射輝度センサ値からΔＥへの変換テーブルの初期化等の各種パラメータの初期化を、対応する現像プロセスの色毎に対応して行う（Ｓ１０１）。
次に、蓄積手段３３により蓄積されているパッチデータに基づいて基準画像生成手段３６で生成したパッチ画像５７を感光体１１上に形成するパッチ生成を行う（Ｓ１０２）。
また、プリンタエンジン１０の反射輝度センサ１６から感光体１１上に形成されるパッチ画像を検出した出力値ｒｅｆｉ（ｉ＝１，２，３，４）を取得する（Ｓ１０３）。また、センサ出力値ｒｅｆｉから上述した本実施形態に係る手法で、相対濃度Ｄｉを取得し、相対濃度化を行う（Ｓ１０４）。更に、図１３に示すように相対濃度Ｄｉ（ｉ＝１，２，３）の近似直線を取得する（Ｓ１０５）。次に、Ｓ１０５の処理により得られた近似直線のｘ切片と傾きから、ハイライトオフセットｘ０と、階調勾配ｇを取得する（Ｓ１０６）。
更に、Ｓ１０６の処理により得られたハイライトオフセットｘ０及び階調勾配ｇを、今までに取得した過去のハイライトオフセットｘ０及び階調勾配ｇとを比較し（Ｓ１０７）、比較した結果、Ｓ１０６の処理により得られたｘ０及びｇが異常値であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。
なお、Ｓ１０７において、過去のｘ０及びｇとは、例えば各色毎に図３に示すような履歴データ５８に保持されている過去数回分（例えば、３回分等）のｘ０，ｇのそれぞれの平均値からの偏差等を用いることができる。また、Ｓ１０８の処理については、Ｓ１０６の処理により得られたｘ０及びｇと過去数回分のｘ０及びｇの平均値の偏差との比較を行い、予め設定された許容値を超える場合に、Ｓ１０６の処理により得られる算出値を異常値と判定する。なお、Ｓ１０８の処理における異常値であるか否かの判断としては、例えばＳ１０６の処理により得られる算出値が、予め設定された許容範囲外の場合に不正値であるとして異常値と判断してもよい。
Ｓ１０８の処理において、異常値でないと判断された場合（Ｓ１０８において、ＮＯ）、上述したＳ１０５の処理におけるｘ０及びｇの値を、履歴データ５８に蓄積されている過去のｘ０及びｇのうち最も古いデータと入れ替える更新処理を行う（Ｓ１０９）。また、閾値配列テーブル５６に登録されている各々の閾値配列の線数ｆに対して、上述した式（２）等に基づいて階調補正データの生成を行い（Ｓ１１０）、生成した階調補正データテーブル５５に対する階調補正データの更新を行う（Ｓ１１１）。
ここで、全ての線数ｆに対して階調補正データの更新が完了したか否かを判断し（Ｓ１１２）、全ての線数ｆに対して階調補正データの更新が完了していない場合（Ｓ１１２において、ＮＯ）、Ｓ１１０に戻り階調補正データの生成及び更新を全線数分行う。また、Ｓ１１２の処理において、全ての線数ｆに対して階調補正データの更新が完了している場合（Ｓ１１２において、ＹＥＳ）、次に、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの全色について処理が完了しているか否かを判断する（Ｓ１１３）。
ここで、Ｓ１１３の処理において、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの全色について処理が完了していない場合（Ｓ１１３において、ＮＯ）、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの現像プロセスに従ってＳ１０１〜Ｓ１１３の一連の処理を反復して行う。
また、上述したＳ１０８の処理において、異常値と判定された場合（Ｓ１０８において、ＹＥＳ）、上述した図１に示す操作パネル２１や、印刷命令を実行したＰＣ等のコンピュータ側に継続の可否の判断を促すメッセージと共に警告出力を行い（Ｓ１１４）、更にユーザからの指示される指示信号が継続であるか否かを判断する（Ｓ１１５）。
ここで、Ｓ１１５の処理において、ユーザからの指示信号が継続である場合（Ｓ１１５において、ＹＥＳ）、階調補正データの更新に関わるＳ１０９〜Ｓ１１２の処理をスキップしてＳ１１３の処理へと継続する。
また、Ｓ１１５の処理において、ユーザからの指示信号が継続でない場合（Ｓ１１５において、ＮＯ）、異常終了処理として、サービスコールや、別方法によるキャリブレーションの実行をユーザに促すメッセージの発行等を行い（Ｓ１１６）、処理を終了する。また、Ｓ１１３の処理において、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの全色について処理が完了した場合（Ｓ１１３において、ＹＥＳ）、処理を終了する。
上述したように発明によれば、全ての線数の網点パターンに対応する階調補正データは、特定の線数の網点パターンから生成され、１色あたりパッチ画像の形成は１回で完了するため、最小の工数でキャリブレーションが実現される。
また、階調補正データは、基準となる階調補正データからの差分ではなく、階調特性パラメータと所定の関数モデルによる演算で生成されるため、最も使用頻度の高い中庸の線数の網点パターンの階調特性から、これよりも低い線数や高い線数の任意の線数の網点パターンの階調特性のキャリブレーションが可能となり、使用頻度の高い線数の階調補正精度を優先しつつ、サポートされる線数全域でのキャリブレーション精度の誤差を小さくすることができる。
特に、階調特性パラメータとして、上述したように、ハイライトオフセット、階調勾配、最大濃度の必要最小限の３つのパラメータで階調特性を特徴付けることにより、最小限の数のパラメータで階調特性が近似されるため、これらを決定するために必要な階調パッチ数も軽減され、キャリブレーション工数及び印刷目的以外に消費される色材量の軽減効果が向上することになる。
更には、階調特性パラメータを、各色毎の階調処理手段への入力階調値に対する画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、及び階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを含む構成とすることで、少ないパラメータ数による階調特性のモデル化が実現される。
＜他の実施形態＞
ここで、本発明における画像形成装置において、画像形成手段の印刷出力を読み取り可能な画像読み取り手段を備える場合には、画像読み取り手段が濃度検出手段を兼ねることにより、ユーザの手作業による手間が増加する代わりに、より精度の高い階調補正が可能となる利点が得られる。上述の内容を以下に説明する。
＜画像形成システム：システム構成例＞
ここで、図１５は、本実施形態における画像形成システムのシステム構成の一例を示す図である。なお、図１５には、本実施形態としての画像形成装置であるプリンタエンジン１０に画像読み取り手段としてのスキャナユニット８１を一体化し、更にＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）８２を接続してシステム構築した例を示している。なお、図１５に示すシステム構成例における操作パネル２１は、スキャナユニット８１側のインタフェースと統合している。
また、操作パネル２１は、タッチパネルと一体化された液晶表示画面であり、操作パネル２１を通じて、上述した図１４に示す階調補正データ生成処理手順に示すように、警告出力等のシステムメッセージの表示や、網点線数の指定等、ユーザからのパラメータ指定が可能となっている。
この場合、操作パネル２１、或いはＰＣ８２のプリンタドライバによりモニタ８３に表示されるユーザインタフェースが、ユーザに対する網点選択手段となる。また、上述した実施形態では、濃度検出手段として、プリンタエンジン１０内の反射輝度センサ１６を用いた例を説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば印刷出力された印刷媒体等をスキャナユニット８１で読み取った値を相対濃度Ｄとして換算することでスキャナユニット８１を濃度検出手段として使用することも可能である。
スキャナユニット８１を濃度検出手段として使用する場合には、ユーザによりスキャナユニット８１に画像を読み込ませる等の手作業による手間が増加する反面、印画出力全面を評価することができるため、より多くの階調パッチを計測することができ、より精度の高い階調補正が可能となる利点がある。
＜網点選択手段のユーザインタフェース例＞
次に、網点選択手段のユーザインタフェース例について図を用いて説明する。図１６は、網点選択手段のユーザインタフェースの表示例を示す図である。図１６において、ユーザインタフェース８４には、一例として「基本設定」、「画質モード」、「濃度設定」等の各種設定を行うための表示画面に移動するためのタグ８５と、選択手段の一形態としてのラジオボタン８６が表示されている。ラジオボタン８６は、排他的なオンオフスイッチとして機能し、図１６の例では、画質モードについて「階調優先」、「標準」、「解像度優先」の何れかのモードが選択可能となっている。
また、図１７は、網点線数の割付けの一例を示す図である。なお、図１７は、具体的には、図１６に示すラジオボタンにより選択される各モードに対する実際の網点線数の割付けの一例を示している。ここで、図１７の選択信号は、上述した図３に示す階調補正データテーブル５５及び閾値配列テーブル５６の生成時に入力される選択信号に対応している。
図１７の例では、選択信号において、上位２ｂｉｔが線数選択信号５２に対応し、下位２ｂｉｔが色選択信号５１に対応している。また、変位ベクトルは、隣接する網点間の変位量に対応するベクトルであり、画素単位で示している。この場合、変位ベクトルをｖ、網点線数をｆ（ｌｐｉ）とすると、６００（ｄｐｉ）解像度の画像形成装置の場合、ｆ＝６００／｜｜ｖ｜｜であり、（スクリーン角）＝（ｖの偏角）、また網点領域の面積は｜｜ｖ｜｜２となる。
したがって、上述した画像形成装置の構成を有することにより、高精度な階調補正を実現することができる。したがって、高精度な画像を形成することができる。
＜画像形成プログラム＞
ここで、上述した画像形成装置１０は、上述した専用の装置構成等を用いて本発明における画像形成を行うこともできるが、各構成における処理をコンピュータに実行させるための実行プログラムを生成し、例えば汎用のパーソナルコンピュータ、サーバ、もしくは画像形成装置のコントローラ等の制御手段等にそのプログラムをインストールすることにより、本発明に係る画像形成を実現することができる。
＜ハードウェア構成＞
ここで、本発明における画像形成処理が実行可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。図１８は、本発明における画像形成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。
図１８におけるコンピュータ本体には、入力装置９１と、出力装置９２と、ドライブ装置９３と、補助記憶装置９４と、メモリ装置９５と、各種制御を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９６と、ネットワーク接続装置９７とを有するよう構成されており、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。
入力装置９１は、ユーザ等が操作するキーボード及びマウス等のポインティングデバイスや音声入力デバイス等を有しており、ユーザ等からのプログラムの実行指示等、各種操作信号、音声信号を入力する。出力装置９２は、本発明における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイやスピーカ等を有し、ＣＰＵ９６が有する制御プログラムにより実行経過や結果等を表示又は音声出力することができる。
ここで、本発明において、コンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の記録媒体９８等により提供される。プログラムを記録した記録媒体９８は、ドライブ装置９３にセット可能であり、記録媒体９８に含まれる実行プログラムが、記録媒体９８からドライブ装置９３を介して補助記憶装置９４にインストールされる。
また、ドライブ装置９３は、本発明に係る実行プログラムを記録媒体９８に記録することができる。これにより、その記録媒体９８を用いて、他の複数のコンピュータに容易にインストールすることができ、容易に画像形成処理を実現することができる。
補助記憶装置９４は、ハードディスク等のストレージ手段であり、本発明における実行プログラムや、コンピュータに設けられた制御プログラム等を蓄積し必要に応じて入出力を行うことができる。また、補助記憶装置９４は、上述した本発明に係る各種データ等を蓄積する蓄積手段として用いることもできる。
メモリ装置９５は、ＣＰＵ９６により補助記憶装置９４から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、メモリ装置９５は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなる。
ＣＰＵ９６は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム、及び補助記憶装置９４から読み出されメモリ装置９５に格納されている実行プログラム等に基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して、画像形成における各処理を実現することができる。また、プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置９４から取得することができ、また格納することもできる。
ネットワーク接続装置９７は、電話回線やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブル等の通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムを通信ネットワークに接続されている他の端末等から取得したり、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本発明における実行プログラムを他の端末等に提供することができる。
上述したようなハードウェア構成により、特別な装置構成を必要とせず、低コストで画像形成処理を実現することができる。また、プログラムをインストールすることにより、ソフトウェアとして容易に画像形成処理を実現することができる。
これにより、画像形成プログラムと、各種データをメモリ装置９５にロードし、ＣＰＵ９６により、そのデータを用いてプログラムを実行させ、本実施形態に係る画像形成処理を行う。したがって、高精度な階調補正を実現することができる。また、高精度な画像を形成することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のパーソナルコンピュータ等で本発明における画像形成を容易に実現することができる。
上述したように本発明によれば、高精度な階調補正を実現することができる。また、高精度な画像を形成することができる。具体的には、保持された基準画像データに対して、１つの特定線数の網点パターンによる階調処理を施して画像形成手段によりパッチ画像を形成し、形成されたパッチ画像の濃度検出手段の検出値による画像濃度特性から、階調補正データ生成手段により、階調補正手段の階調特性パラメータが抽出される。更に、階調補正データ生成手段は、抽出された階調特性パラメータで特徴付けられる所定の関数モデルに基づいて、演算により網点選択手段により選択される全ての網点線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成する。これにより、全ての線数の網点パターンに対応する階調補正データは、特定の線数の網点パターンから生成され、１色あたりパッチ画像の形成は１回で完了するため、最小の工数でキャリブレーションが実現される。
また、階調補正データは、基準となる階調補正データからの差分ではなく、階調特性パラメータと所定の関数モデルによる演算で生成されるため、最も使用頻度の高い中庸の線数の網点パターンの階調特性から、これよりも低い線数や高い線数の任意の線数の網点パターンの階調特性のキャリブレーションが可能となり、使用頻度の高い線数の階調補正精度を優先しつつ、サポートされる線数全域でのキャリブレーション精度の誤差を小さくすることができる。
特に、階調特性パラメータとして、ハイライトオフセット、階調勾配、最大濃度の必要最小限の３パラメータで階調特性を特徴づけることにより、最小限の数のパラメータで階調特性が近似されるため、これらを決定するために必要な階調パッチ数も軽減され、キャリブレーション工数及び印刷目的以外に消費される色材量の軽減効果が向上することになる。また、本発明では、基準画像保持が必要な場合に、基準画像のデータ容量を小さくできるため、装置実装上の負荷を軽減することができる。
更には、階調特性パラメータを各色毎の前記階調処理手段への入力階調値に対する画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、及び階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを含む構成とすることで、少ないパラメータ数による階調特性のモデル化が実現される。
また、画像形成装置が、画像形成手段の印刷出力を読み取り可能な画像読み取り手段を備える場合には、画像読み取り手段が、濃度検出手段を兼ねることにより、より精度の高い階調補正が可能となる利点が得られる。
本発明の画像形成装置、画像形成方法、及び画像形成プログラムは、複数の網点線数をサポートする複写機及びプリンタ等のデジタル網点により階調表現を行う画像形成処理の分野に提供することができる。特に、本発明は、画像再現に多数の原色の重ね合わせを行うカラー画像形成装置のキャリブレーションの工数低減と低コスト化に有効である。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
本実施形態の画像形成装置の一構成例を示す図である。 本発明における本発明における画像形成装置の機能構成の一例を示す図である。 本実施形態における画像形成処理手順の一例を示す図である。 基本閾値パターンの一例を示す図である。 閾値配列に対応するテーブルエントリの一例を示す図である。 感光体上に形成されるパッチ画像の一例を示す図である。 本実施形態における画像形成装置の階調特性モデルの一例を示す図である。 ハイライトオフセットと網点領域面積の関係について説明するための一例の図である。 網点線数ｆとハイライトオフセット値ｘ０との関係をｆの二次関数で近似した一例を示す図である。 階調処理手段への入力階調値ｘ＝４／１６に対応する４×４網点領域の一例を示す図である。 網点線数ｆと階調勾配ｇとの関係を、関数モデルで近似した一例を示す図である。 感光体上に形成するパッチ画像の一例を示す図である。 入力階調と相対濃度との関係の一例を示す図である。 階調補正データ生成処理手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態における画像形成システムのシステム構成の一例を示す図である。 網点選択手段のユーザインタフェースの表示例を示す図である。 網点線数の割付けの一例を示す図である。 本発明における画像形成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。
符号の説明
１０ プリンタエンジン（画像形成装置）
１１ 感光体（感光部材）
１２ 中間転写体
１３ 現像器
１４ 帯電器
１５ 露光器
１６ 反射輝度センサ（輝度検出手段）
１７ コントローラ（制御手段）
１８ 転写ローラ
１９ カセット部
２０ 定着器
２１ 操作パネル（操作手段）
３０ 画像形成装置
３１ 入力手段
３２ 出力手段
３３ 蓄積手段
３４ 画像展開手段
３５ 色補正手段
３６ 基準画像生成手段
３７ 基準画像保持手段
３８ ４色分解手段
３９ 網点選択手段
４０ 色選択手段
４１ 階調補正データ生成手段
４２ 階調補正手段
４３ 階調処理手段
４４ 濃度検出手段
４５ 画像形成手段
４６ 送受信手段
４７ 制御手段
５１ 色選択信号
５２ 線数選択信号
５３ 階調補正データ
５４ 閾値配列
５５ 階調補正データテーブル
５６ 閾値配列テーブル
５７，７１，７２，７３，７４ パッチ画像
５８ 履歴データ
６０，６２，６４ 網点
６１，６３ 網点領域
６５ 論理的網点
７０ マーカー
８１ スキャナユニット
８２ ＰＣ
８３ モニタ
８４ ユーザインタフェース
８５ タグ
８６ ラジオボタン（選択手段）
９１ 入力装置
９２ 出力装置
９３ ドライブ装置
９４ 補助記憶装置
９５ メモリ装置
９６ ＣＰＵ
９７ ネットワーク接続装置
９８ 記録媒体

Claims (13)

  1. 階調補正された画像を形成する画像形成装置において、
    予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択手段と、
    前記網点選択手段により得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、
    前記階調処理手段による出力に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、
    前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
    前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段と、
    複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持手段とを有し、
    前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成装置。
  2. 階調補正された画像を形成する画像形成装置において、
    予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択手段と、
    前記網点選択手段により得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、
    前記階調処理手段による出力に基づいて、複数階調の階調パッチで構成される基準画像の画像形成を行う画像形成手段と、
    前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
    前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段とを有し、
    前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記階調特性パラメータは、
    前記階調処理手段への入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
  4. 少なくとも３色以上の画像形成による色の重ね合わせにより、カラー画像を形成する画像形成装置において、
    各色の画像形成に対して、複数の異なる線数の網点パターンの組み合わせから、ユーザにより指定される網点パターンの組み合わせを選択させる網点選択手段と、
    前記網点選択手段により選択された網点パターンに基づいて、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理手段と、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正手段と、
    前記階調処理手段の出力に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、
    前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
    前記濃度検出手段により得られる検出値に基づいて、各色に対する前記階調補正手段の階調補正データを生成する階調補正データ生成手段と、
    複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持手段とを有し、
    前記階調補正データ生成手段は、前記基準画像を各色毎に特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出手段の検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルを用いた演算により、前記網点選択手段により選択された各色毎の任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記階調特性パラメータは、
    各色毎の前記階調処理手段への入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
  6. 前記画像形成装置の印刷出力を読み取り可能な画像読み取り手段を有し、
    前記画像読み取り手段は、前記画像形成手段により得られる画像の濃度を検出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
  7. 階調補正された画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、
    予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択ステップと、
    前記網点選択ステップにより得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、
    前記階調処理ステップによる出力に基づいて画像形成を行う画像形成ステップと、
    前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、
    前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップと、
    複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持ステップとを有し、
    前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成方法。
  8. 階調補正された画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、
    予め設定された複数の異なる網点パターンから特定の網点パターンを選択する網点選択ステップと、
    前記網点選択ステップにより得られる網点パターンにより、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、
    前記階調処理ステップによる出力に基づいて、複数階調の階調パッチで構成される基準画像の画像形成を行う画像形成手段と、
    前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、
    前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップとを有し、
    前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルとを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成方法。
  9. 前記階調特性パラメータは、
    前記階調処理ステップへの入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成方法。
  10. 少なくとも３色以上の画像形成による色の重ね合わせにより、カラー画像を形成する画像形成装置における画像形成方法において、
    各色の画像形成に対して、複数の異なる線数の網点パターンの組み合わせから、ユーザにより指定される網点パターンの組み合わせを選択させる網点選択ステップと、
    前記網点選択ステップにより選択された網点パターンに基づいて、入力階調値を出力画像の網点の面積率に対応付ける階調処理ステップと、
    前記入力階調値を階調補正データに基づいて補正する階調補正ステップと、
    前記階調処理ステップによる出力に基づいて画像形成を行う画像形成ステップと、
    前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出する濃度検出ステップと、
    前記濃度検出ステップにより得られる検出値に基づいて、各色に対する前記階調補正ステップの階調補正データを生成する階調補正データ生成ステップと、
    複数階調からなる階調パッチで構成される基準画像を保持する基準画像保持ステップとを有し、
    前記階調補正データ生成ステップは、前記基準画像を各色毎に特定線数の前記網点パターンに対する前記濃度検出ステップの検出値に基づいて、階調特性を特徴付ける階調特性パラメータを抽出し、前記階調特性パラメータと所定の関数モデルを用いた演算により、前記網点選択ステップにより選択された各色毎の任意の線数の網点パターンに対応する階調補正データを生成することを特徴とする画像形成方法。
  11. 前記階調特性パラメータは、
    各色毎の前記階調処理ステップへの入力階調値に対する前記画像形成装置の出力画像濃度特性の少なくとも最大値、階調の立ち上がり初めの入力値であるハイライトオフセット値、階調の立ち上がりの傾きである階調勾配の３つのパラメータを有することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方法。
  12. 前記画像形成装置の印刷出力を読み取り可能な画像読み取りステップを有し、
    前記画像読み取りステップは、前記画像形成ステップにより得られる画像の濃度を検出することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項に記載の画像形成方法。
  13. 前記請求項７乃至１２の何れか１項に記載の画像形成方法を実行させるようにコンピュータを動作させることを特徴とする画像形成プログラム。
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