JP2010066504A - 画像形成装置及びその階調補正特性制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置において、テストパターン画像の総量を増やさずに、ユーザーが重視する濃度部分の階調補正特性を向上させる。
【解決手段】印刷媒体１に、作像部１０がテストパターン画像９を形成し、検出部２がその濃度を検出する。制御部３は、検出された濃度に基づいて、画像データのプリンタγ変換用のγテーブルを補正する。テストパターン生成部１１は、印刷データの濃度ヒストグラムに基づいて決定された、ユーザーが重視する濃度部分に多くの階調を割り当てたテストパターン画像データを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置及びその階調補正特性制御方法に関し、さらに詳しくは、テストパターン画像の印刷濃度を検出して、印刷データの階調補正特性の制御を行うようにした画像形成装置及びその階調補正特性制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、電源投入時や、大量印刷後に濃度変動等が発生する。そこで、電源投入時や、大量印刷後に、図１２Ａに示されているような段階的な階調を有するテストパターン画像１０２、或いは図１２Ｂに示されているような連続的な階調を有するテストパターン画像１０３を中間転写体１０１に印刷してその濃度を測定し、その測定値に基づいて階調補正特性の制御（γテーブルの補正等）を行い、精度の高い階調補正を実現している（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置では、テストパターン画像の階調が固定されているため、例えばトナーセーブ印刷を行うユーザーのようなハイライト部分の階調補正精度を重視したいユーザーの要求に応えることができない。テストパターン画像１０２の場合は段階数を増やし、テストパターン画像１０３の場合は階調の変化率を小さくすれば補正精度を向上させることはできるが、いずれの場合もテストパターン画像の総量が多くなるため、トナーの使用量が増えるとともに、中間転写体１０１上に配列することが困難になるという問題がある。

特開２００５−３１６２４２号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置において、テストパターン画像の総量を増やさずに、ハイライト部分などのようなユーザーが重視する濃度部分の階調補正特性を向上させることである。

本発明は、印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、所定の階調を有するテストパターン画像を形成するテストパターン画像形成手段と、形成されたテストパターン画像の濃度を検出する濃度検出手段と、検出された濃度に応じて印刷データの階調補正特性を制御する階調補正特性制御手段と、前記テストパターン画像の階調を定めるテストパターン画像設定手段とを有し、前記テストパターン画像設定手段は、印刷データの性質に応じて前記テストパターン画像の階調を定めることを特徴とする画像形成装置である。
また、本発明は、印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置の階調補正特性制御方法であって、印刷データの性質に応じてテストパターン画像の階調を設定するステップと、その設定された階調を有するテストパターン画像を形成するステップと、形成されたテストパターン画像の濃度を検出するステップと、検出された濃度に基づき、印刷データの階調補正特性を制御するステップとを有することを特徴とする画像形成装置の階調補正特性制御方法である。

本発明によれば、印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置において、テストパターン画像の総量を増やさずに、ユーザーが重視する濃度部分の階調補正特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の画像形成装置において、階調補正特性の制御を行うための構成を示すブロック図である。

この図において、印刷媒体１は、階調補正用のテストパターン画像９などが印刷される感光体や中間転写体や紙などである。検出部２は、テストパターン画像９の濃度を検出する手段である。制御部（コントローラ）３は、検出された濃度に基づいて後述するγテーブルの補正等を行う手段である。作像部（プリンタエンジン）１０は、テストパターン画像９などの画像を印刷する手段である。検出部２及び作像部１０は画像形成装置の本体側に設けられている。

制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５と、それぞれがＣＰＵ５に接続されたＡ／Ｄ変換部４、濃度補正部６、ＲＯＭ（Read Only Memory）７、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile ＲＡＭ）８、テストパターン生成部１１、及びパネル制御部１２を備えている。

Ａ／Ｄ変換部４は、検出部２で検出された濃度値をデジタル化する手段である。ＣＰＵ５は、装置全体を制御する演算制御装置である。濃度補正部６は、デジタル化された濃度値から後述するγテーブルの補正を行う手段であり、そのためのアルゴリズム等を含んでいる。ＲＯＭ７は、プログラムや固定的なデータを格納しておくメモリである。ＮＶＲＡＭ８は、テーブルデータなどを格納しておく不揮発性のメモリである。テストパターン画像９は、ある階調（濃度）で印刷された階調補正用のテストパターン画像である。テストパターン生成部１１は、テストパターン画像９に対応する画像データを生成する手段である。パネル制御部１２は、プリンタパネル（ＵＩ：User Interface）１３とのインタフェースである。プリンタパネル１３は、各種キーや液晶パネルなどからなる操作／表示手段である。

図２は、本発明の実施形態の画像形成装置における入力から出力までのカラーパス構成を示す図である。この図において、アプリケーション１５は、印刷を要求する応用プログラムである。カラーマッチングモジュール１６は、アプリケーション１５からのＲＧＢ信号を印刷用のＣＭＹＫ信号に変換する手段である。プリンタγ変換モジュール１７は、作像部１０の特性に応じてＣＭＹＫ信号のγ変換を行う手段である。総量規制モジュール１８は、γ変換されたＣＭＹＫ信号に対して総量規制値２４を用いた補正を行う手段である。階調変換モジュール１９は、総量規制されたＣＭＹＫ信号を、ディザパターンデータ２５を用いて、作像部１０で処理可能なＣＭＹＫの階調データに変換する手段である。

カラープロファイル部２０は、カラーマッチングを行うためのプロファイルを保持する手段であり、ＬＵＴ（Look Up Table）２１と、INPUT/OUTPUTテーブル２２を備えている。ＬＵＴ２１は、カラープロファイルのルックアップテーブルであり、INPUT/OUTPUテーブル２２は、入出力用のカラープロファイルテーブルである。γテーブル２３は、プリンタγ変換モジュール１７がγ変換を行う際に利用するγ変換特性を保持したテーブルである。γテーブル２３及びディザパターン２５は、画像データの解像度別、モード別に設けられている。

図２において、アプリケーション１５から送出されたＲＧＢ信号はカラーマッチングモジュール１６によりＣＭＹＫ信号に変換され、プリンタγ変換モジュール１７に入力される。プリンタγ変換モジュール１７では、γテーブル２３を用いてＣＭＹＫ信号のγ変換を行う。γ変換されたＣＭＹＫ信号は、総量規制モジュール１８にて総量規制値２４を用いた処理を受け、階調変換モジュール１９にて、ディザパターン２５を用いて階調データに変換され、作像部１０へ送られる。作像部１０は、入力された階調データに基づいて印刷媒体に画像を印刷する。

図３及び図４は、印刷媒体１の一例である転写ベルト１ａに形成したテストパターン画像を示している。図３、図４ともに、転写ベルト１ａの回転方向（図の矢印の方向）に配列された２個のテストパターン画像を示している。各テストパターンはＣＭＹＫ４色の小画像からなる。図３のテストパターン画像９ａ，９ｂでは、４色の画像が転写ベルト１ａの回転方向（図の矢印の方向）に配列されているのに対し、図４のテストパターン画像９ｃ，９ｄでは、４色の画像が転写ベルト１ａの回転方向と直交する方向に配列されている。テストパターン画像９ａ，９ｂの同色の画像、テストパターン画像９ｃ，９ｄの同色の画像は、それぞれ異なる階調（濃度）を持っている。つまり、図３、図４ともに、２階調分の４色のテストパターン画像を示している。

各テストパターン画像は、転写ベルト１ａに対向する検出部２の濃度センサ２ａにより読み取られ、その濃度が検出される。図３の場合、濃度センサ２ａの中央部で順次に４色を読み取る。一方、図４の場合は、濃度センサ２ａの中央部及び両端部で同時に４色を読み取るため、読み取り速度が速いが、中央部及び両端部の分解能が異なる場合は補正が必要となる。つまり、図４のパターンは、図３のパターンと比べると、生産性は高いが精度は低い。

次に、ユーザーが重視する濃度部分の階調補正特性を向上させるようにテストパターン画像の階調を決定する方法について説明する。
図５に示すように、毎回の印刷データの濃度ヒストグラムを平均化することで、ユーザーが重視する濃度部分を求める。この図の場合、平均化した濃度ヒストグラムでは、印刷データの大部分が中濃度以下に存在するから、ユーザーが重視する濃度部分が中濃度以下であることが分かる。

そこで、図６に示されているような、ハイライト（低濃度）からシャドー（高濃度）まで、階調を均等に配置した標準の補正パターンに代えて、図７に示されているような、中濃度以下に多くの階調を配置することで、ユーザーが重視する濃度部分に最適化した補正パターンとする。なお、ユーザーが重視する濃度部分がハイライト部分、シャドー部分の場合は、それぞれ図８、図９に示されている補正パターンを採用する。

ここで、図６〜図９に示されているような各補正パターンを作成するためのデータは、制御部３内のＮＶＲＡＭ８に格納される。図示しないWebブラウザから設定するように構成してもよい。各補正用のテストパターン画像９として、プリンタ処理に対応したディザパターン画像を形成する。即ちＣＰＵ５の制御により、ＮＶＲＡＭ８からプリンタ処理に対応したディザパターン（ＣＭＹＫ）を読み出し、テストパターン生成部１１でディザパターンの画像データを生成し、作像部１０に送出する。

図１０は、図２のγテーブル２３を補正する動作の詳細を説明するための図である。検出部２で検出されたテストパターン画像９の濃度を黒丸で示している。この検出濃度が、目標濃度Ｄ0の上下に設定されている補正実行範囲Ｄ1，Ｄ2に存在する場合のみ、γテーブルを補正する。その理由は、目標濃度との差分が殆どない場合はあえてγテーブルの補正を行わないことで処理速度の向上が望めること、及び濃度センサは固体差が大きく、センサの誤差も大きくなる場合があるため、検出濃度に補正範囲を設けることで、過度な補正も防げることである。この図の場合、５個の検出濃度値のうち、階調レベルの低い方から２、４、５番目の検出濃度値が目標濃度値Ｄ0となるようにγテーブル２３が補正される。

図１１は、図１の制御部３が図２のγテーブル２３を補正する制御を行うときのフローチャートである。このフローは、電源投入、指定枚数印刷、ユーザー要求などをトリガとしてスタートする。

まずステップＳ１で、補正用パターンを最適化するか否かを判断する。ここで、最適化するか否かは、ユーザーにより予めプリンタパネル１３から設定され、ＮＶＲＡＭ８に記憶されているので、それを参照して判断する。補正用パターンを最適化しない場合は（Ｓ１：NO）、ステップＳ５で、ＮＶＲＡＭ８から標準の補正用パターンを作成するためのデータを読み出し、テストパターン生成部１０で標準の補正用パターンの画像データを作成する。

補正用パターンを最適化する場合は（Ｓ１：YES）、ステップＳ２で、ユーザー指定の補正用パターンを用いるか、又は印刷データの濃度ヒストグラムなどから補正用パターンを作成するかを判断する。どちらを選択するかについては、予めユーザーによりプリンタパネル１３又は図示しないWebブラウザから設定されている。

ユーザー指定の補正用パターンを形成する場合は（Ｓ２：YES）、ステップＳ３で、ＮＶＲＡＭ８からユーザー指定の補正用パターンを作成するためのデータを読み出し、テストパターン生成部１０でユーザー指定の補正用パターンの画像データを作成する。また、印刷データの濃度ヒストグラムなどから補正用パターンを作成する場合は（Ｓ２：NO）、ステップＳ４で、ＣＰＵ５が印刷データの濃度ヒストグラムに適合した補正用パターンを求め、テストパターン生成部１０でその補正用パターンの画像データを作成する。ここで、印刷データの濃度ヒストグラムは、過去の印刷データから予め作成し、保存しておいたものがあればそれを用いるが、ない場合は新たな印刷データから作成する。

ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５のいずれかを実行した後、ステップＳ６に進み、テストパターン画像を紙に印刷するか否かを判断する。紙に印刷する場合は、補正精度は高いが、紙の給排紙等で時間はかかる。一方、像担持体上に印刷する場合は、紙を使用しない分速度は速いが、紙への転写特性が考慮されていないため精度は落ちる。どちらに印刷するかについては、予めユーザーによりプリンタパネル１３又は図示しないWebブラウザから設定されている。

紙に印刷する場合は（Ｓ６：YES）、図示しない給紙部が給紙を行い、作像部１０がテストパターン画像を紙に印刷し、検出部２が印刷されたテストパターン画像の濃度検出を行い、図示しない排紙部が排紙を行う（ステップＳ７〜Ｓ１０）。転写ベルトなどの像担持体に印刷する場合は（Ｓ６：NO）、作像部１０がテストパターン画像を像担持体に印刷し、検出部２が印刷されたテストパターン画像の濃度検出を行う（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。

次にステップＳ１３に進み、ＣＰＵ５は、ステップＳ９又はＳ１２で検出された濃度と目標濃度との差分を計算する。次いでステップＳ１４に進み、差分が補正範囲内か否か、即ち図１０の補正実行範囲Ｄ1，Ｄ2内に存在するか否かを判断する。この判断はＣＭＹＫに対して個別に実行する。

差分が補正範囲内であった場合は（Ｓ１４：YES）、ステップＳ１５に進んで、濃度補正部６がγテーブル２３の補正制御を行った後に処理を終了し、差分が補正範囲内でなかった場合は（Ｓ１４：NO）、そのまま処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態の画像形成装置によれば、ユーザーの重視する階調部分を自動的に判別し、その部分に階調補正用のパッチ（小画像）を多く生成することで、パッチの数を増やさずに補正精度を高めることが出来る。また毎回パッチを自動で変更するか、従来のような固定パッチを印刷するかを簡単に変更することができ、補正パターンの印刷先も紙か像担持体か選択できることで生産性を重視するか、補正精度を重視するかの選択ができる。

なお、本発明は下記（１）〜（３）のような変形が可能である。
（１）図３のような精度の高いレイアウトのテストパターン画像又は図４のような生産性の高いレイアウトのテストパターン画像を、ユーザーがどちらを重視するかにより選択する。
（２）ユーザーの重視する階調部分を自動判別し、テストパターン画像の数を変更する。
（３）画像形成装置がモノクロ専用機の場合は、Ｋのみからなるテストパターン画像を形成する。

本発明の実施形態の画像形成装置において階調補正特性の制御を行うための構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の画像形成装置における入力から出力までのカラーパス構成を示す図である。 転写ベルトに形成したテストパターン画像の例を示す図である。 転写ベルトに形成したテストパターン画像の別の例を示す図である。 印刷データの濃度ヒストグラムを平均化する様子を示す図である。 標準の補正パターンを示す図である。 中濃度以下に多くの階調を配置した補正パターンを示す図である。 ハイライト部分を重視した補正パターンを示す図である。 シャドー部分を重視した補正パターンを示す図である。 図１の濃度補正部が図２のγテーブルを補正する動作を説明するための図である。 図１の制御部が図２のγテーブルを補正する制御を行うときのフローチャートである。 従来のテストパターン画像を示す図である。

符号の説明

１・・・印刷媒体、２・・・検出部、５・・・ＣＰＵ、６・・・濃度補正部、９・・・テストパターン画像、１０・・・作像部、１１・・・テストパターン生成部、１３・・・プリンタパネル、１７・・・プリンタγ変換モジュール、２３・・・γテーブル。

Claims (9)

1. 印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、
   所定の階調を有するテストパターン画像を形成するテストパターン画像形成手段と、形成されたテストパターン画像の濃度を検出する濃度検出手段と、検出された濃度に応じて印刷データの階調補正特性を制御する階調補正特性制御手段と、前記テストパターン画像の階調を定めるテストパターン画像設定手段とを有し、
   前記テストパターン画像設定手段は、印刷データの性質に応じて前記テストパターン画像の階調を定めることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記印刷データの性質は、印刷データの濃度分布であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載された画像形成装置において、
   前記テストパターン画像設定手段は、出現頻度が相対的に高い濃度範囲に相対的に多くの階調を割り当てることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記テストパターン画像設定手段は、ユーザーにより階調を指定されたときは、その指定された階調を設定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記テストパターン画像を像担持体に形成するか用紙に形成するかをユーザーによる指定に応じて選択する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載された画像形成装置において、
   画像形成装置の操作パネル又はWebブラウザから前記ユーザーによる指定が可能であることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記階調補正特性制御手段は、前記濃度検出手段で検出された濃度値とその目標値との差異が所定値以内の場合のみ制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記階調補正はプリンタγ変換であることを特徴とする画像形成装置。
9. 印刷データに階調補正を施し、その階調補正された印刷データに基づいて画像を形成する画像形成装置の階調補正特性制御方法であって、
   印刷データの性質に応じてテストパターン画像の階調を設定するステップと、その設定された階調を有するテストパターン画像を形成するステップと、形成されたテストパターン画像の濃度を検出するステップと、検出された濃度に基づき、印刷データの階調補正特性を制御するステップとを有することを特徴とする画像形成装置の階調補正特性制御方法。

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