JP2009205010A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来、階調補正用LUTの修正処理中には画像形成処理が行えないため、画像形成が可能となるまでに相当の待ち時間が発生してしまう。
【解決手段】像担持体上における画像形成に並行して、該像担持体上の画像形成領域間に、複数濃度の紙間パッチ401,402を順次形成し、その測定濃度に基づいて、階調補正用LUTを修正する。これにより、LUT修正時に発生する画像形成の待ち時間を削減することができる。
【選択図】 図4

Description

本発明は画像形成装置およびその制御方法に関し、特に、画像の階調特性を補正する画像形成装置およびその制御方法に関する。
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置(特に、複数色のカラートナーを用いたカラー複写機やレーザビームプリンタ等)は、所望の濃度階調性を得るために、画像信号を画像形成エンジンの特性に応じた信号値に変換するためのLUTを有している。このLUTは、例えばカラー複写機の場合、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)の各色についてそれぞれ備えられており、各色の信号をそれぞれのLUTで最適化することで、所望のフルカラー画像を出力することができる。
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、経時変化によってその階調特性が変化してしまう。したがって、階調特性調整用に装置内に保持されているLUTは、例えばその使用が長期間に及んだ場合、該装置の起動時等のタイミングで再作成されることが望ましい(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−238341号公報
一般に、電子写真方式の画像形成装置における階調特性調整用のLUTを作成する際には、感光体ドラム、中間転写体、記録紙等の像但持体上に、濃度測定用のパッチを作成し、該パッチを測定するための時間を要する。したがって、LUTを高精度に作成するには、より多くのパッチの作成および測定を行う必要があるため、LUT作成処理にかかる時間は、パッチ数が増えるほどに増大してしまう。
上記従来のLUTの再作成処理は、画像形成装置の電源投入後や、長期間の放置後、等のタイミングで行われていた。このため、LUT再作成処理中には、画像形成用の処理が行えない、いわゆる待ち時間が発生してしまう、という問題があった。
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、階調特性補正用テーブルの修正時に発生する画像形成の待ち時間を削減する画像形成装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための一手段として、本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。
すなわち、像担持体を用いた画像形成を行う際に、該形成画像の階調特性を、予め作成したテーブルを用いて補正する画像形成装置であって、前記像担持体上において、画像が形成されない領域にパッチを形成するパッチ形成手段と、前記像担持体上に形成されたパッチの濃度を測定する測定手段と、前記測定手段で測定されたパッチの濃度に基づき、前記テーブルを修正する修正手段と、を有し、前記パッチ形成手段は、前記像担持体上における画像形成に並行して、前記パッチを形成することを特徴とする。
例えば、前記パッチ形成手段は、前記像担持体上の画像が形成される領域間にパッチを形成することを特徴とする。
例えば、前記パッチ形成手段は、複数濃度のパッチを順次、画像が形成される毎に前記領域間に形成することを特徴とする。
以上の構成からなる本発明によれば、像担持体上において画像形成処理に並行してパッチを形成することにより、階調特性補正用テーブルの修正時に発生する画像形成の待ち時間を削減することができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
<第1実施形態>
●システム構成
図1は、本実施形態に係る電子写真方式のデジタル複合機のシステム構成例を示すブロック図である。
まず、原稿101の画像が、結像レンズによってCCD102に読み取られる。CCD102は、画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。得られたアナログ画像信号は、増幅器103で所定のレベルまで増幅され、アナログ/デジタル変換機(A/D変換器)104により例えば8ビット(255階調)のデジタル画像信号に変換される。
次に、このデジタル画像信号は、γ変換器105に供給されてγ補正される。本実施形態のγ変換器105は256バイトのデータで構成され、ルックアップテーブル(LUT)方式による濃度変換を行う。すなわち、γ変換器105は予め濃度変換用のLUTを保持しており、本実施形態は、経時変化に対応するためにこのLUTを再作成することを特徴とする。
γ変換器105でγ変換されたデジタル画像信号は、デジタル/アナログ変換器(D/A変換器)106に入力され、ここで再びアナログ画像信号に変換されて、コンパレータ107の一方の入力に供給される。
コンパレータ107の他方の入力には三角波発生回路108から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、先のアナログ画像信号はこの三角波と比較されパルス幅変調される。このパルス幅変調された2値化画像信号はレーザ駆動回路109に入力され、レーザダイオード110の発行のON/OFF制御信号として使用される。
レーザダイオード110から放射されたレーザ光は周知のポリゴンミラー111によって主走査方向に走査され、fθレンズ112および反射ミラー113を経て、図中矢印方向に回転している像担持体である感光ドラム114上に照射される。この感光ドラム114は、露光器115で均一に除電された後、一次帯電器116により均一に、例えばマイナス帯電されている。この状態で先のレーザ光の照射を受けることにより、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
感光ドラム114上に形成された静電潜像は、現像器117によって現像され、可視画像(トナー像)が得られる。このとき、現像器117には静電潜像形成条件に応じたDCバイアス成分と、現像効率を向上させるためのACバイアス成分が重畳されて印加される。
感光ドラム114上に現像されたトナー像は、2個のローラ118、119間に加張されて図中矢印方向に無端駆動されるベルト状の転写材担持体(転写ベルト)120上に保持された転写材121に、転写帯電器122の作用によって転写される。転写後の転写材121は、定着器123を通過することによって画像を定着させ、本体外へ排出される。
転写後に感光ドラム114上に残っている残留トナーは、クリーナ124で掻き落とされて回収される。また、転写材121が分離された後に残留している転写ベルト120上の残留トナーは、転写ベルト120周囲で、転写材121が定着器123に引き渡される位置の下流に設置されたブレードなどのクリーナ125によって掻き落とされる。
なお、説明を簡単にするために、図1では単一の画像形成ステーション(感光ドラム114、露光器115、一次帯電器116、現像器117等を含む)のみを図示している。一般にカラー形成装置の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色にそれぞれ対応する複数の画像形成ステーションが、転写ベルト120上にその移動方向に沿って順次配列される。また、1つの感光ドラム114の周囲に沿って、各色の現像器117が配列される場合もある。また、回転可能な筐体にイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色の現像器117を配置する場合もある。このように、複数色のそれぞれに応じた現像器117のうち、所望のものを感光ドラム114に対向させることにより、所望の色の現像が行われる。
さらに、潜像の現像によって現像器117内で変化してしまった現像濃度を補正するために、感光ドラム114の表面上で、その回転方向における現像器117と転写ベルト120の対向部との間の位置に、濃度検知手段であるパッチセンサ126が設けられる。

パッチセンサ126によって、感光ドラム114上に現像された濃度検知用現像像(以下、パッチと称する)の濃度を検知し、そのパッチ濃度を一定に維持するように、現像器117の現像材の現像濃度、つまり現像量を制御する。
ここで図2に、パッチセンサ126の構成例を示す。パッチセンサ126は、LED等の光源201と、光源201からの光をパッチに照射した際の反射光を受光する濃度測定用受光素子202、光源201の光量を一定にするために光源201の光量を直接受光する光量調整用受光素子203、で構成される。
このようにパッチセンサ126では、濃度制御用の画像信号によって形成された静電潜像を現像したパッチ状の濃度検知用現像像(以下「パッチ」と称する)の現像濃度を検知する。そして、該検知結果に基づいて補正濃度信号を算出し、さらに該算出結果に基づいてγ変換器105が有するLUTを新たに作成したり、または、補正などを行ったりすることによって、所望の階調特性を維持している。
以上説明した一連の動作は、CPUと、制御プログラム等を格納するROM、プログラムやデータを一次記憶するRAM、等によって構成される制御コントローラ130により制御されている。
●LUT作成処理
以下、本実施形態においてγ変換器105に保持されるLUTの修正処理について、詳細に説明する。
まず図3に、LUTの修正処理に必要となるパッチの概念図を示す。同図に示すLUT修正用パッチ群301は、C,M,Y,Kの各色の濃度レベルが異なるパッチの集合である。302は、LUT修正用パッチ群301を構成する単位となる、一つのパッチである。
図4に、感光ドラム114上の入力画像とパッチの関係を模式的に示す。図3に示した各パッチ302は、感光ドラム114表面において通常の画像形成に用いられる領域以外、すなわち、画像が形成されない領域に順次、濃度レベルを変えて形成される。例えば図4に示すように、、感光ドラム114上で画像が形成される領域間にある、紙間と呼ばれる領域401、402(以下、紙間領域)の位置に、パッチ302が順次形成される。このように本実施形態では、複数濃度レベルのパッチ302が、画像形成中の紙間領域ごとに順次形成されるが、その濃度レベル順については後述する。
図1に示すパッチセンサ126は、感光ドラム114上の紙間領域401、402に形成されたパッチ302(以下、紙間パッチ401、402と称する)の濃度を読み取る。その後、感光ドラム114上に形成された画像部分は記録紙等の転写材に転写されるが、紙間パッチ401、402はクリーナ124によって掻き消される。
ここで図5に、本実施形態における紙間パッチ測定により得られた濃度値と、LUT特性の関係を示す。同図において、曲線501は、入力画像信号と出力濃度の関係がリニアになる理想的な階調特性であるとする。曲線502は、紙間パッチ測定で得られた特性曲線である。曲線503は、紙間パッチの測定値に基づいて修正されたLUTの特性曲線である。曲線503に、曲線502と逆の特性を持たせることによって、入力画像信号を当該LUTで変換することで、理想的な特性曲線501に近づけることができる。
図6は、本実施形態におけるLUT修正処理を示すフローチャートである。ここでは、LUTの記憶および修正に係わる演算は、制御コントローラ130において行われるものとし、8ビットの画像信号が入力され、LUTのレベル数は256点であるとする。本実施形態のLUTは、レベル毎に出力される補正値Out_k(kはレベルを示す)と、そのレベルの補正値がパッチ測定によって所定期間内に修正されたか否かを示す修正フラグFkを保持している。すなわち、Fk=0で補正値Out_kが修正されていない旨を示し、Fk=1で補正値Out_kが修正されている旨を示す。例えば、画像処理装置の電源投入直後などは、LUTが長期間修正されていないため、全レベルにおいてFk=0である。なお、電源投入直後のLUTにおける補正値Out_kとしては、入出力の関係がリニアな理想特性を呈する値であっても、前回修正された値であっても構わない。
以下、説明を簡易にするために、トナー色を単色であるとして、図6のフローチャートを説明する。
まず、LUTの全レベルについて、修正フラグFkが0であるか否かを判断する(S601)。全レベルがFk=0である場合、形成対象となる画像の出力とともに、最大レベル255と最小レベル0のパッチを作成し、紙間領域401、402に形成し、パッチセンサ126で測定する。そして、それら2つのパッチの測定値に基づいて、LUTの最大レベルと最小レベルに対する出力補正値Out_maxとOut_minを修正し、さらに修正フラグFmaxとFminを1に書き換える(S605)。そして、LUTにおいて最大レベルと最小レベルを除いた全中間レベルの補正値Out_midについては、階調反転を起こさないようにOut_maxとOut_minの間の範囲に収めるべく、線形圧縮もしくは線形伸張を行う(S606)。これにより、LUTにおいて全レベルの補正値Outの関係性が維持される。
次に、補正値が修正されているレベルのちょうど中間にあたるレベルについて紙間パッチ形成を行い、その測定値に基づいて該中間レベルの補正値を修正し、その修正フラグを1に書き換える(S602)。例えばステップS605,S606を経ることによって、修正されているレベルが最大値255と最小値0の2点であった場合には、その中間値127について、紙間パッチを形成して補正値Out_127を修正し、修正フラグF127に1を立てる。なおステップS602において、修正した補正値Out_kが、他の既に修正された点(例えば、Fk+n=1である点)と階調反転を起こした場合には、クリッピング処理等によって補正値Out_kを階調反転の起こらない範囲に制限する必要がある。なおこの場合、Out_kと他の点との補間によって、Out_k+nの値を修正しても良い。
次に、ステップS606と同様に、修正済みであるFk=1のレベル間にある、Fk=0である未修正レベルについて、階調反転が起こらないように線形変換を施すことによって、修正レベル間における補正値の関係性を保つ(ステップS603)。
そして最後に、全レベルについての修正フラグFkが1になっているか否かを判断する。全レベルがFk=1であれば処理を終了するが、Fk=0であるレベルが残っていれば、ステップS602へ戻って処理を続行することにより、修正済みレベルの中間点についての補正が行われる。
ステップS602において例えば、既に修正されているレベルが0、127、255の3点であった場合には、レベル1〜126および128〜255が未修正(Fk=0)である。したがってこの場合、それぞれの未修正レベルの中間点であるレベル63とレベル191を、順次修正していくことになる。このように、LUTの修正候補となるレベルが複数個あった場合、その処理の順序については特に限定しない。
このように本実施形態における紙間パッチの濃度は、最初の数点でLUTにおける全階調間を均等にカバーし、徐々にパッチ濃度の間隔が細かくなっていくことにより、並行して行われている画像形成に与える影響を極力小さいものとしている。
●階調補正の選択
上述した図6に示すフロ−チャートは単色用の階調補正処理である。したがって、この処理を全色について行うことにより、全色についてのキャリブレーションが実現される。しかしながら、このような階調補正は、必ずしも全色について行う必要はなく、選択的に行うことによって処理の効率化を図ることができる。
以下、本実施形態における階調補正処理の選択例を示す。
制御コントローラ130は、入力画像を解析し、該解析結果に基づき、画像形成時に使用されないトナー色についてはLUTの修正を行わないように制御する。そして、入力画像のトナー使用比率C:M:Y:Kに応じて、LUTの修正順を決定する。例えば、入力画像のトナー使用比率がC:M:Y:K=3:1:0:2であった場合、まずY色についてはLUT修正を行わないとし、C色についてのLUT修正を優先して行い、次にK色、その次にM色について、LUT修正を行う。このように、入力画像の解析結果に応じてLUT修正の対象色を制御することにより、入力画像に応じた効率的なキャリブレーションを行うことが可能となる。
また、入力されたジョブ全体を解析してトナー色使用比率を求め、その比率に応じてLUT修正の優先順位を決めることも可能である。例えば、入力ジョブのトナー使用比率がC:M:Y:K=3:1:0:2である場合、まずC色について3×n個(nは所定の正の整数)のパッチに基づくLUT修正を行う。その後、K色について2×n個、続いてM色について1×n個のパッチに基づくLUT修正を行うことで、第1フェーズの階調補正を終了する。そして、次に第2フェーズのLUT修正を開始するために、再びC色のLUT修正から開始する。これにより、使用色の重要度に応じたキャリブレーションが可能となる。
なお、ユーザが階調補正処理を選択可能とする選択手段を備えることによって、ユーザの所望するような色、優先順位によるキャリブレーションを行うことも可能である。
また、本実施形態では、全色のLUTについて、その全階調間を均等に修正していく例を示したが、重要な色および重要な階調レベルを予め指定可能とすることも有効である。この場合すなわち、LUTにおいて該指定されたレベルに相当する部分を重点的に修正することで、指定された色を優先して安定化した出力が可能となる。
以上説明したように本実施形態によれば、画像形成毎に感光ドラム114上に紙間パッチを形成することにより、画像形成処理と並行してLUTを修正することが可能である。このため、従来のように画像形成装置の電源投入後や画像出力の間にLUT修正のための待ち時間が発生することがない。また、LUTの更新を画像出力毎に常に行うことができるため、経時変化に対する出力階調特性の変化を抑制し、良好な出力を保つことが可能である。
なお本実施形態では、LUTのグリッド数が入力階調数と同じである例を示したが、レベル数が入力階調数と異なっていた場合でも、補間によって同等の効果を得ることが可能である。
また本実施形態では、線形圧縮・伸張により中間点を求める例を示したが、線形補間やスプライン補間等を行うことによって該中間点を新規に作成することも可能である。
また本実施形態では、LUT修正処理を行うレベル順については制限しない例を示したが、修正前後での乖離度が大きい点、すなわち修正量の多かった点の周辺を集中的に補正することも有効である。
また本実施形態では、LUT修正処理を色毎に行う例を示したが、各色のLUT修正処理を並行して行うことも可能である。
また本実施形態では、LUT修正処理を画像出力と並行して行うため、電源投入直後の最初の数枚の形成画像について、階調補正の精度が悪くなってしまう可能性がある。これは、電源投入直後に、LUT修正処理における最初の数点の処理を、画像の出力に先立って行うように制御することで、従来の階調補正処理と同等の効果を得ることが可能である。
<他の実施形態>
本発明は例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体(記録媒体)等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、撮影装置、webアプリケーション等)から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
本発明は、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を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。なお、この場合のプログラムとは、実施形態において図に示したフローチャートに対応したコンピュータ可読のプログラムである。
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
プログラムを供給するための記録媒体としては、以下に示す媒体がある。例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD-ROM,DVD-R)などである。
プログラムの供給方法としては、以下に示す方法も可能である。すなわち、クライアントコンピュータのブラウザからインターネットのホームページに接続し、そこから本発明のコンピュータプログラムそのもの(又は圧縮され自動インストール機能を含むファイル)をハードディスク等の記録媒体にダウンロードする。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。
また、本発明のプログラムを暗号化してCD-ROM等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせることも可能である。すなわち該ユーザは、その鍵情報を使用することによって暗号化されたプログラムを実行し、コンピュータにインストールさせることができる。
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボ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き込まれた後、実行されることによっても、前述した実施形態の機能が実現される。すなわち、該プログラムの指示に基づき、その機能拡張ボ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うことが可能である。
本発明に係る一実施形態における画像形成装置のシステム構成例を示すブロック図である。 本実施形態における濃度センサの断面概略図である。 本実施形態におけるLUT修正用パッチの概念図である。 本実施形態におけるパッチ形成処理の様子を模式的に示す図である。 本実施形態におけるLUTの概念を示す図である。 本実施形態におけるLUT修正処理を示すフローチャートである。

Claims (12)

  1. 像担持体を用いた画像形成を行う際に、該形成画像の階調特性を、予め作成したテーブルを用いて補正する画像形成装置であって、
    前記像担持体上において、画像が形成されない領域にパッチを形成するパッチ形成手段と、
    前記像担持体上に形成されたパッチの濃度を測定する測定手段と、
    前記測定手段で測定されたパッチの濃度に基づき、前記テーブルを修正する修正手段と、を有し、
    前記パッチ形成手段は、前記像担持体上における画像形成に並行して、前記パッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記パッチ形成手段は、前記像担持体上の画像が形成される領域間にパッチを形成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記パッチ形成手段は、複数濃度のパッチを順次、画像が形成される毎に前記領域間に形成することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記パッチ形成手段は、前記テーブルの全階調間において均等な間隔となるように、前記複数濃度のパッチを順次形成することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記パッチ形成手段は、前記テーブルの全階調間における均等な間隔が、徐々に細かくなるように前記複数濃度のパッチを順次形成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. 前記パッチ形成手段は、前記修正手段で修正されたテーブルにおける修正前後の乖離度に基づいて、前記複数濃度のパッチを順次形成することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  7. さらに、形成対象となる画像を解析する解析手段を有し、
    前記パッチ形成手段は、前記解析手段における該解析結果に応じて、パッチ形成の対象色を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 像担持体を用いた画像形成を行う画像形成装置において、該形成画像の階調特性を、予め作成したテーブルを用いて補正する制御方法であって、
    前記像担持体上において、画像が形成されない領域にパッチを形成するパッチ形成ステップと、
    前記像担持体上に形成されたパッチの濃度を測定する測定ステップと、
    前記測定ステップにおいて測定されたパッチの濃度に基づき、前記テーブルを修正する修正ステップと、を有し、
    前記パッチ形成ステップにおいては、前記像担持体上における画像形成に並行して、前記パッチを形成することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
  9. 前記パッチ形成ステップにおいては、前記像担持体上の画像が形成される領域間にパッチを形成することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置の制御方法。
  10. 前記パッチ形成ステップにおいては、複数濃度のパッチを順次、画像が形成される毎に前記領域間に形成することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置の制御方法。
  11. コンピュータを請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
  12. 請求項11に記載のプログラムを記録したコンピュータ可読な記録媒体。
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