JP2013192099A

JP2013192099A - 画像形成装置及び濃度補正処理方法

Info

Publication number: JP2013192099A
Application number: JP2012057726A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakajima; 雄大中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US20130242349A1; US8861036B2

Abstract

【課題】画像形成装置の印字において、濃度補正の実行前後の見た目の濃度差異が大きくなることを軽減する。
【解決手段】像担持体上に濃度補正用の検出パターンを作像し、装置内部のセンサにより該検出パターンを読み取り、その検出値と目標値を用いて濃度補正処理を行う際に、装置の設置環境や動作状況に応じて、濃度補正処理に用いる目標値を固定の設定値もしくは前回の検出値のいずれかに切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカラー複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に経時変化による印字濃度の差異を軽減する濃度補正技術に関する。

画像形成装置の印字において、経時変化による印字濃度の差異を軽減するために、像担持体上に検出パターンを形成し、該検出パターンをセンサによって読取り、補正の目標値と検出値とにより補正値を算出して、以後の濃度変換処理に反映させる方法が既に知られている。しかしながら、従来の方法では、補正の目標値が固定であるため、補正処理実行前後の見た目の濃度差異が大きくなる場合が生じるという問題があった。

例えば、特許文献１には、経時変化に起因する濃度測定誤差の発生やロット変化に起因する濃度測定誤差の発生等を防止する目的で、ディザデータの測定濃度とそのディザデータに対応する予め記憶された目標濃度との関係に基づいて、画像の濃度を補正する技術が記載されているが、補正の目標値が固定であるため、補正処理実行前後の見た目の濃度差異が大きくなる場合があるという問題は解消されない。

本発明は、画像形成装置の印字において、濃度補正前後で濃度差異が大きくなる問題を解決することにある。

本発明は、階調特性毎の濃度補正特性により、入力画像データに対して濃度変換処理を実施する手段を備えた画像形成装置において、複数の面積率の複数の検出パターンを生成する手段と、前記複数の検出パターンを像担持体へ副走査方向に順番に作像する手段と、前記作像された複数の検出パターンを検出する手段と、前記検出された複数の検出パターンに対応する複数の検出値を保持する手段と、補正の目標値として、固定の設定値もしくは前回検出値のいずれかを取得すると共に、補正係数を取得する手段と、前記取得した目標値と前記検出値から、前記検出パターンに対する仮の補正特性を算出する手段と、前記仮の補正特性と前記取得した補正係数から、前記検出パターンに対する補正特性を算出する手段と、階調特性毎の濃度補正特性と前記検出パターンに対する補正特性を合成して、新たに階調特性毎の濃度補正特性とする手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、過度の補正を防ぐことができ、補正処理実行前後で濃度差異が大きくなることが軽減される。

本発明の画像形成装置の一実施形態の機能ブロック図である。画像処理部のハードウエア構成図である。濃度補正処理の全体的フローチャートである。濃度補正処理の詳細フローチャートである。像担持体上の検出パターンの作像の様子を示す図である。検出パターンの補正カーブ生成の概念図である。同じく検出パターンの補正カーブ生成の概念図である。階調特性毎の濃度補正カーブと検出パターンの補正カーブの合成の概念図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の機能ブロック図を示す。図１において、画像形成装置１００は、画像処理部１０、画像形成部２０、及び、ユーザインタフェースとしての操作パネル３０を備えている。画像形成装置１００は画像読取部（スキャナ部）も備えるが、図１では省略してある。さらに、画像形成装置１００にはパソコン等も接続されるが、図１では省略してある。

画像処理部１０は、色変換処理部１１、墨生成処理部１２、濃度変換処理部１３、階調変換処理部１４、検出値保持部１５、補正処理部１６及び補正値保持部１７からなる。ここで、特に補正処理部１６が本発明に係わる。

画像形成部２０は、検出パターン生成部２１、作像部２２、検出部２３及び検出値変換部２４からなる。作像部２２は、タンデム方式の色カラープリンタ等の機構部全体の総称であり、像担持体としての中間転写ベルトを備えている。この中間転写ベルトの主走査方向に１つもしくは複数個のパターン読取りセンサが配置されている。検出部２３は、これらセンサの総称である。

図２に、画像処理部１０のハードウエア構成図を示す。ＣＰＵ２０１は種々の処理を実行する。ＲＯＭ２０２はＣＰＵ２０１の処理に必要な各種プログラムを記憶している。ＳＤＲＡＭ２０３には、ＣＰＵ２０１での処理途中のデータや画像データ等が一時的に格納される。ＮＶＲＡＭ２０４は不揮発性メモリであり、各種パラメータやテーブル等が格納される。画像読取部２０５はスキャナ部であり、また、通信制御部２０６にはＬＡＮ等を介してパソコン等が接続される。これらＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＳＤＲＡＭ２０３、ＮＶＲＡＮ２０４、画像読取部２０５及び通信制御部２０６はバス２１０で接続される。

ＣＰＵ２０１及びＲＯＭ２０２に格納されたプログラムが協働して、図１の各処理部１１〜１４及び１６として機能する。検出値保持部１５はＳＤＲＡＭ２０３が受け持ち、補正値保持部１７はＮＶＲＡＭ２０４が受け持つ。

画像形成部２０のハードウエア構成も基本的に同様であるので、図示は省略する。なお、図２の構成に、作像部２２、検出部２３、操作パネル３０等をバス２１０に接続すれば、画像処理部１０及び画像形成部２０が一体的に構成される。

図１に戻り、通常の印刷時、パソコンや画像読取部等から入力された画像データは、画像処理部１０の色変換処理部１１、墨生成処理部１２、濃度変換処理部１３、階調変換処理部１４にて所定の処理が実施される。まず、色変換処理部１１で色変換処理（ＲＧＢ→ＣＭＹ等）が行われ、次に、墨生成処理部１２で墨生成処理が行われる。次に、濃度変換処理部１３において、補正値保持部１７内の濃度補正特性（濃度補正カーブ）としての濃度補正テーブルに基づいて濃度変換処理が行われる。補正値保持部１７には、階調特性毎に濃度補正テーブルが保持されている。なお、補正値保持部１７には、補正の目標値及び補正係数も保持されるが、これについては後述する。濃度変換された画像データは、次に、階調変換処理部１４で階調変換処理が行われる。

この階調変換処理まで実施された画像データ（ＣＭＹＫ）が、画像形成部２０の作像部２２に送信される。作像部２２では、画像形成部２０から送られた画像データについて、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー画像を重ね合わせたフルカラー画像の作像が行われ、その印刷結果の記録紙が排出される。

一方、濃度補正テーブルの補正処理時は、操作パネル３０からのユーザ要求もしくは画像形成装置１００の特定の条件に応じて、画像形成部２０の検出パターン生成部２１が検出パターンを生成し、作像部２２が中間転写ベルトのような像担持体上に該検出パターンを作像する。この像担持体上に作像された検出パターンの濃度等を検出部２３が読取る。ここでは、濃度の読取りを例に挙げたが、読取り特性としては、明るさに相当するものを使用してもよい。検出パターン読取り実施後、検出変換部２４において、画像処理部１０にて処理可能な値に変換し、画像処理部１０に検出値を送信する。

画像処理部１０では、画像形成部２０から送られた検出値を、検出値保持部１５に一旦保持する。補正処理部１６は、検出値保持部１５に保持された検出値および補正値保持部１７に保持されている補正の目標値及び補正係数を使用して補正値（補正カーブ）を算出し、補正値保持部１７中の階調特性毎の濃度補正テーブルを補正する。後述するように、目標値には、固定の設定値（固定値）もしくは前回の検出値が使用される。補正処理後の濃度補正テーブルは、補正値保持部１７に保存して、濃度変換処理部１３での以後の画像データに対する濃度変換処理に反映させる。また、補正値の算出に使用した検出値も補正値保持部１７に保持して、以後の補正処理に利用する。

以下、濃度補正テーブル（濃度補正特性）の補正処理について詳しく説明する。

図３に、補正処理の全体的フローチャートを示す。処理の開始は、操作部３０から手動による動作要求または、画像形成装置１００の特定の条件による自動動作がある。自動動作の条件としては、画像形成装置１００の主電源を入れた直後、画像形成装置１００の省エネ状態からの復帰直後、画像形成装置１００の印字動作中の印字直後、画像形成装置１００の部品／ユニットの交換直後などがある。また、所定の印字枚数や主電源を入れてからの所定時間経過といった条件を含めてもよい。

処理開始後、画像形成部２０の検出パターン生成部２１にて検出パターンを生成する（ステップ１００１）。具体的には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー毎に、予め設定された複数の面積率（階調値）に対応した複数の検出パターンを生成する。該検出パターン用のデータ（サンプル画像データ）は、ＮＶＲＡＭ２０４（図２）などにあらかじめ保持されている。

検出パターン生成部２１で生成された検出パターンを、作像部２２にて中間転写ベルトのような像担持体上に、例えば、面積率が低いパターンから面積率が高いパターンの順に副走査方向に作像する（ステップ１００２）。この検出パターンの作像では、ブラックトナーのみ、シアントナーのみ、マゼンタトナーのみ、シアントナーのみを使用して作像を行い、通常印刷時のように、複数のトナー画像を重ね合わせて検出パターンを作像することは実施しない。

検出パターンの配置や大きさは、検出部２３の読取りセンサの数や特性に依存するが、ここでは、中間転写ベルトのような像担持体の主走査方向に複数個の読取りセンサが配置されている構成を前提とする。図５に、検出部２３が３個の読取りセンサ２３−１，２３−２，２３−３で構成されている場合の、中間転写ベルト５００上に検出パターンが作像される様子を示す。

像担持体上への検出パターン作像後、検出部２３としての読取りセンサにより検出パターンの特性値を検出する（ステップ１００３）。特性値は濃度／付着量でもよいし、Ｌａ＊ｂ値のような明度でもよい。

特性値の検出後、検出値変換部２４において、画像処理部１０にて取り扱いが可能な値に変換する（ステップ１００４）。具体的には、同じ色材のトナーにおいて、同一の面積率（同一の階調値）のパターンを複数作像した場合は（図５の例では３つ）、読取り結果の平均化もしくは正規化の処理を行う。

検出値変換部２４での処理結果が検出値として画像処理部１０に送信される。検出値は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー毎に、複数の面積率に対応して複数の検出値だけ存在する。

画像形成部２０から送信された検出値は、一担、検出値保持部１５に保持される（ステップ１００５）。その後、補正処理部１６において、検出値保持部１５に保持された検出値と補正値保持部１７に既に保持されている目標値及び補正係数を使用して補正処理が実行される（ステップ１００６）。

図４に、補正処理部１６の詳細処理フローを示す。図４の処理フローはブラック、シアン、マゼンタ、イエロー毎に繰り返されるが、以下の説明では、説明の簡単化のために色については特定しないことにする。

補正処理部１６では、検出値保持部１５から検出値を取得する（ステップ２００１）。検出値は、複数の面積率（階調値）に対応して複数の検出値が存在する。

検出値の取得後、該検出値の正当性の判断を行う（ステップ２００２）。検出値の正当性には、（１）読取り値の範囲のチェック、（２）読取り値に対する反転／逆転のチェック、（３）最も濃い階調値の範囲チェックなどが挙げられる。

検出値が正当と判断された場合、補正値保持部１７から補正処理に必要な目標値を取得する（ステップ２００３）。取得する目標値は、画像形成装置１００の設計時にあらかじめ設定しておいた基準値としての固定値と、前回の補正処理で得られた検出値（前回値）のいずれかかとなる。

固定値もしくは前回値のどちらを参照するかの判断は、第１の方法としては、前述の検出値正当化判断において、最も濃い階調値（面積率が最も高いパターンの検出値）が閾値の範囲内であると判断された場合は、固定値を使用し、閾値の範囲外であると判断された場合は、前回値を使用するとする。閾値判定にて、目標値の切替を行うことにより、過度の補正を防ぐことができる。第２の方法としては、画像形成装置の特定条件のうち、印刷動作中および印刷直後以外は固定値を使用し、印刷動作中／印刷直後は前回値を使用とする。このように画像形成装置の動作状況に応じて目標値の切替を行うことにより、同様に過度の補正を防ぐことができる。

目標値の取得後、補正値保持部１７から補正係数を取得する（ステップ２００４）。補正係数は、各色材/各入力階調値において同一の値でも良いし、入力階調値において低濃度側／中間濃度側／高濃度側で係数を分けて保持しても良い。また、中間濃度を使用する場合が多い写真画像と、高濃度側を使用する場合が多い文書系画像によって、補正係数を切り替えてもよい。機械の設置環境においては、画像形成装置にて検出可能な室温／湿度を使用し、例えば、色材自体が不安定な状況になりやすい高室温高湿度の環境では補正係数を小さくし、過度な補正を避けるといった係数設定をしてもよい。実際には、読み取りセンサの精度、像担持体の面内の均一性等の要因により、センサの読み取り値がばらつく場合が多い為、補正係数の値は、１.０以下にすることが望ましい。

補正係数の取得後、補正処理に移行する。まず、目標値と検出値から、検出値に対する補正係数を掛ける前の検出パターン用の仮の補正特性（仮補正カーブ）を算出する（ステップ２００５）。次に、仮の補正特性に対して補正係数を掛けることで、検出パターン用の補正特性（補正カーブ）を算出する（ステップ２００６）。そして、新規に取得した検出値、及び、算出した検出パターン用の補正特性（補正カーブ）を補正値保持部１７に保持する（ステップ２００７）。この時、補正値保持部１７にそれまで保持されている旧検出値（前回値）は削除する。次に、補正値保持部１７に保持されている階調毎の濃度補正特性（濃度補正カーブ）と検出パターン用の補正特性（補正カーブ）を合成する（ステップ２００８）。そして、この合成後の階調特性毎の濃度補正特性（濃度補正カーブ）を新たに補正値保持部１７に保持する。なお、一般に、濃度補正特性（濃度補正カーブ）は濃度補正テーブルとして保持される。

一方、ステップ２００２において、検出値が正当でないと判断された場合には、所定の直線を検出パターン用の補正カーブとする（ステップ２００９）。

図６および図７に、補正処理の概念を示す。両図の第一象限には、選択した目標値を、第二象限には、新規に検出した検出値をプロットする。また、第三象限は本実施例においてはバッファ領域としてｙ＝ｘの直線を適用しているが、印字媒体の特性によって変換をかける場合に使用しても良い。第四象限には目標値に対応する入力値と補正係数を掛けた後の出力値の関係を示しており、補正値に相当する。図６および図７は、明度値のように入力階調値が大きくなる（トナーの付着量が増える）に従い、値が小さくなるような傾向を持っている特性値（検出値）を前提としている。

目標値をプロット後、取得した検出値をプロットし、目標値の出力値に対応する検出値の入力値を、第一および第二象限を使用して算出する。検出値を使用して第二象限の入力値を第一象限の出力値から算出する時には、線形補間もしくはスプライン補間を使用する。次に、第四象限の入力値（第一象限の入力値にあたる）と、第三象限の出力値（ここでは第三象限の変換係数を適用しないことから、第二象限の入力値にあたる）の交点を求める。これが、検出パターン用の仮の補正カーブ（仮の補正値）の算出に相当する。図６は目標値よりも検出値が全体的に暗い場合、図７は目標値よりも検出値が全体的に明るい場合を示している。両図中の白い実線が仮の補正値であり、これを繋ぐと仮の補正カーブとなる。仮の補正値と補正係数を掛けることにより、両図中の黒い四角のような補正値が算出される。この黒い四角を繋ぐと、検出パターン用の補正カーブとなる。ここで、検出パターン用の補正カーブを、補正を行わない場合の補正カーブと補正係数を適用する前の仮の補正カーブの双方の範囲内に制限することが好ましい。これにより、更に、過度の補正を防ぐことができる。

なお、両図において、第四象限のｙ＝−ｘにあたる直線は、検出値が正当でないと判断された場合の検出パターン用の補正カーブである。

このようにして算出された検出パターン用の補正カーブを使用し、階調特性毎の濃度補正カーブと、該検出パターン用の補正カーブを合成して、新たに階調特性毎の濃度補正カーブ（濃度補正テーブル）とする。図８に合成処理の概略を示す。（ａ）と（ｂ）が既存の階調特性毎の濃度補正カーブ、（ｃ）が算出された検出パターン用の補正カーブである。（ａ）の階調特性の濃度補正カーブと（ｃ）の検出パターン用の補正カーブを合成することで、（ｄ）のような濃度補正カーブが生成される。また、（ｂ）の階調特性の濃度補正カーブと（ｃ）の検出パターン用の補正カーブを合成することで、（ｅ）のような濃度補正カーブが生成される。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、検出部の読取りセンサは一つでもよく、この場合には、検出値変換部での検出値の平均化処理は不要である。また、先に述べたように、読取りセンサにより検出する検出パターンの特性値は濃度に限らず、明度でもよい。

１００画像処理装置
１０画像処理部
１５検出値保持部
１６補正処理部
１７補正値保持部
２０画像形成部
２１検出パターン生成部
２２作像部
２３検出部
２４検出値変換部

特許第４２９７１６８号

Claims

階調特性毎の濃度補正特性を備えて、入力画像データに対して濃度変換処理を実施する手段を備えた画像形成装置において、
複数の面積率の複数の検出パターンを生成する手段と、
前記複数の検出パターンを像担持体へ副走査方向に順番に作像する手段と、
前記作像された複数の検出パターンを検出する手段と、
前記検出された複数の検出パターンに対応する複数の検出値を保持する手段と、
補正の目標値として、固定の設定値もしくは前回検出値のいずれかを取得すると共に、補正係数を取得する手段と、
前記取得した目標値と前記検出値から、前記検出パターンに対する仮の補正特性を算出する手段と、
前記仮の補正特性と前記取得した補正係数から、前記検出パターンに対する補正特性を算出する手段と、
階調特性毎の濃度補正特性と前記検出パターンに対する補正特性を合成して、新たに階調特性毎の濃度補正特性とする手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記検出値が正当かどうか判断する手段と、
前記検出値が正当でない場合には、予め定めた直線を検出パターンに対する補正特性とする手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記目標値は、面積率が高い検出パターンの検出値が所定の閾値の範囲内であるか否かの条件により、固定の設定値もしくは前回検出値とする、
ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の画像形成装置。
前記目標値は、印刷動作中及び印刷直後に補正処理が実施されるか否かの条件により、固定の設定値もしくは前回検出値とすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の画像形成装置。
前記補正係数は、各色材および各入力階調値において同一もしくは個別の係数のいずれとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検出パターンに対する補正特性は、補正を行わない場合の特性と補正係数を適用する前の仮の補正特性の双方の範囲内に制限されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
階調特性毎の濃度補正特性により、入力画像データに対して濃度変換処理を実施する機能を備えた画像形成装置において、
複数の面積率の複数の検出パターンを生成するステップと、
前記複数の検出パターンを像担持体へ副走査方向に順番に作像するステップと、
前記作像された複数の検出パターンを検出するステップと、
前記検出された複数の検出パターンに対応する複数の検出値を保持するステップと、
補正の目標値として、固定の設定値もしくは前回検出値のいずれかを取得すると共に、補正係数を取得するステップと、
前記取得した目標値と前記検出値から、前記検出パターンに対する仮の補正特性を算出するステップと、
前記仮の補正特性と前記取得した補正係数から、前記検出パターンに対する補正特性を算出するステップと、
階調特性毎の濃度補正特性と前記検出パターンに対する補正特性を合成して、新たに階調特性毎の濃度補正特性とするステップと、
を実行することを特徴とする濃度補正処理方法。