JP2016181825A - 画像処理装置、画像形成装置、画像形成システム、及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用チャートのプリントを必要とせず画像形成に生じる濃度むらを補正する。
【解決手段】第１方向の線状の画像形成を前記第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像を形成する際の画像処理において、画像形成に用いられる出力前画像データと、前記記録媒体上に形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、前記第１方向に異なる複数の領域毎に算出する入出力階調特性算出部と、複数の領域毎の前記入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出する補正データ算出部と、複数の領域毎の前記補正データにより前記出力前画像データを補正して前記第１方向に異なる複数の領域毎の前記入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する画像処理部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置において発生しうる特定方向の濃度むらについて、専用のチャートや特定濃度の画像領域を使用することなく、解消することが可能な画像処理装置、画像形成装置、画像形成システム、及び画像処理方法に関する。

画像形成装置として、画像データに応じた第１方向（主走査方向）の１ライン又は複数ライン毎の露光を、第２方向（副走査方向）に駆動された状態の体感光体ドラム等の像担持体に対して繰り返し行うことで、２次元（１頁分毎）の画像形成を行うものが知られている。

その一例として、電子写真方式の画像形成装置では、画像データに応じて変調した光ビームを、帯電させた感光体ドラム表面上で主走査方向に走査し、これと並行して、感光体ドラムを副走査方向に回転させるよう駆動している。そして、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像器で現像してトナー像に変換し、このトナー像を用紙に転写している。

このような画像形成装置において、感光体ドラム表面の帯電電圧のむら、感光体ドラムの傾き、用紙上のトナー像を定着させる定着器のむら、光ビームを主走査方向に走査する光学系の特性など、各種の要因によって、主走査方向の濃度むらが発生することが知られている。この濃度むらは、主走査方向の中央部に比較して、主走査方向の端部で画像の濃度低下として発生することが多い。

なお、以上のような画像形成装置の主走査方向の濃度むらを解消する手法については、主走査方向に配置された専用のテストチャートを画像形成してからスキャナで読み取って補正を行う手法や、以下の特許文献に記載された手法など、各種の手法が存在している。

特開２００５−１５３１６５号公報

以上のような画像形成の際の主走査方向の濃度むらを解消すべく、テストチャートを用いる手法としては、以下のように実行する。
まず、主走査方向に帯状のパッチ画像を有するテストチャートをプリントする。そして、そのテストチャートがプリントされた用紙をスキャナで読み取って濃度むらを検出する。そして、検出された濃度むらを解消可能な補正データを算出して、画像形成装置内の画像処理部において、画像データに対して補正データを適用する。このようにすることで、主走査方向の濃度むらを解消することが可能になる。

但し、この場合には、補正データを得る前に、以上のようにテストチャートをプリントする必要がある。すなわち、テストチャートを出力する時間により、通常の画像形成が制限されて、生産性が低下することになる。また、用紙やトナーなどを消費する問題もある。

また、通常の画像形成のスケジュールが詰まっている場合には、テストチャートを出力する時間がとれないため、濃度むらの補正ができないという新たな問題も発生する。
一方、以上の特許文献１では、形成する画像中のグラフィック画像に含まれる一定濃度の領域を用いて、以上のテストチャートと同様な濃度むら検出と補正とを実行することが提案されている。

この場合、画像中に、主走査方向に連続して一定濃度の領域が存在することが前提になっている。このため、このような一定濃度であって主走査方向に連続した領域が存在しない限り、濃度むらの検出と補正とを実行することが出来ない問題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、専用のテストチャートのプリントによって画像形成装置の通常動作を妨げることなく、画像中の一定濃度領域の存在も必要とせずに、画像形成に生じる濃度むらを検出して補正することが可能な画像処理装置、画像形成装置、画像形成システム、及び画像処理方法を実現することを目的とする。

上述した課題を解決する本発明の一態様は以下の通りである。
（１）本発明の一側面が反映された画像処理装置は、第１方向の線状の画像形成を前記第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する画像形成装置における画像処理に用いられる画像処理装置であって、前記画像形成装置で画像形成に用いられる出力前画像データと、前記画像形成装置で前記記録媒体上に形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、前記第１方向に異なる複数の領域毎に算出する入出力階調特性算出部と、複数の領域毎の前記入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出する補正データ算出部と、複数の領域毎の前記補正データにより前記出力前画像データを補正して前記第１方向に異なる複数の領域毎の前記入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する画像処理部と、を有する。

また、本発明の一側面が反映された画像形成装置は、以上の画像処理装置と、前記画像処理装置により画像処理された出力前画像データに基づいて画像形成する画像形成部と、前記画像形成部により画像形成された画像を読み取って前記出力後画像データを生成する画像読み取り部と、を有する。

また、本発明の一側面が反映された画像形成システムは、以上の画像処理装置と、前記画像処理装置により画像処理された出力前画像データに基づいて画像形成する画像形成装置と、前記画像形成装置により画像形成された画像を読み取って前記出力後画像データを生成する画像読み取り装置と、を有する。

また、本発明の一側面が反映された画像処理方法は、第１方向の線状の画像形成を前記第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する画像形成装置における画像処理に用いられる画像処理装置の画像処理方法であって、前記画像形成装置で画像形成に用いられる出力前画像データと、前記画像形成装置で前記記録媒体上に形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、前記第１方向に異なる複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の前記入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の前記補正データにより前記出力前画像データを補正して前記第１方向に異なる複数の領域毎の前記入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する。

（２）以上の（１）において、前記入出力階調特性算出部は、複数の領域毎の前記入出力階調特性の平均により前記基準となる入出力階調特性を算出する。
（３）以上の（１）において、前記入出力階調特性算出部は、前記基準となる入出力階調特性として、予め与えられた入出力階調特性を用いる。

（４）以上の（１）において、前記入出力階調特性算出部は、前記出力前画像データと前記出力後画像データが必要量得られた場合には、複数の領域毎の前記入出力階調特性の平均により前記基準となる入出力階調特性を算出し、前記出力前画像データと前記出力後画像データが必要量得られていない場合には、予め与えられた入出力階調特性を前記基準となる入出力階調特性として使用する。

（５）以上の（１）〜（４）において、前記入出力階調特性算出部は、前記出力前画像データと前記出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合には、当該一部の領域又は当該一部の階調のみで前記入出力階調特性を算出し、補正データ算出部は、前記入出力階調特性が存在する一部の領域又は一部の階調において前記補正データを生成する。

（６）以上の（１）〜（５）において、前記画像形成装置が複数色の色材を使用して前記記録媒体上にカラー画像を形成する場合において、前記入出力階調特性算出部は、いずれか１色の色材のみを使用するピクセルにおいて前記入出力階調特性を算出する。
（７）以上の（１）〜（６）において、前記入出力階調特性算出部は、前記第１方向に異なる複数の領域において前記入出力階調特性を算出する際に、前記第１方向の異なる複数の領域の設定が変更可能であり、前記補正データ算出部は、前記入出力階調特性算出部での領域の設定変更に応じて、各領域毎に前記補正データを算出する。

（８）以上の（１）〜（７）において、前記入出力階調特性算出部は、入出力階調特性を算出する際の前記第１方向に異なる複数の領域として、前記第１方向の中央付近では粗く分割された領域、前記第１方向の端部付近では細かく分割された領域とする。

本発明の一側面が反映された画像処理装置、画像形成装置、画像形成システム、及び画像処理方法によると、以下のような効果が得られる。
（１）本発明の一側面が反映された画像処理装置、画像形成装置、画像形成システム、画像処理方法では、第１方向の線状の画像形成を第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する際に、出力前画像データと出力後画像データとの入出力階調特性を、第１方向に異なる複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の補正データにより出力前画像データを補正するよう画像処理する。

このため、専用のテストチャートのプリントも画像中の一定濃度領域の存在も必要とせずに、画像形成に生じる濃度むらを検出して補正することが可能になる。
従って、テストチャートのプリントにより通常の画像形成が制限されて生産性が低下する、といった事態を避けることが可能になる。また、用紙やトナーなどを消費する問題も解消される。更に、通常の画像形成のスケジュールが詰まっている場合であっても、テストチャートが必要ないため、任意のタイミングで濃度むらの補正を実行することができる。

（２）以上の（１）において、複数の領域毎の入出力階調特性の平均により基準となる入出力階調特性を算出することで、複数のそれぞれの領域の濃度むらを少ない補正量で補正することが可能になる。
（３）以上の（１）において、基準となる入出力階調特性として、予め与えられた入出力階調特性を用いることで、出力前画像データと出力後画像データの入力が少なくて十分な蓄積が無い場合であっても、基準となる入出力階調特性を確保することが可能になる。また、複数のそれぞれの領域を予め定めた入出力階調特性に基づいて濃度むらを補正することが可能になる。

（４）以上の（１）において、出力前画像データと出力後画像データが必要量得られた場合には、複数の領域毎の入出力階調特性の平均により基準となる入出力階調特性を算出することで、複数のそれぞれの領域の濃度むらを少ない補正量で補正することが可能になる。

また、出力前画像データと出力後画像データが必要量得られていない場合には、予め与えられた入出力階調特性を基準となる入出力階調特性として使用することで、複数のそれぞれの領域を予め定めた入出力階調特性に基づいて濃度むらを補正することが可能になる。

（５）以上の（１）〜（４）において、出力前画像データと出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合には、当該一部の領域又は当該一部の階調のみで入出力階調特性を算出し、入出力階調特性が存在する一部の領域又は一部の階調において補正データを生成する。このようにすることで、出力前画像データと出力後画像データの入力が少なくて完全な入出力階調特性を生成できない場合であっても、複数のそれぞれの領域において濃度むらを補正することが可能になる。なお、出力前画像データと出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合とは、その一部の領域又は一部の階調のみが補正に必要な領域または階調であるため、問題は生じない。

（６）以上の（１）〜（５）において、画像形成装置が複数色の色材を使用して記録媒体上にカラー画像を形成する場合において、いずれか１色の色材のみを使用するピクセルにおいて入出力階調特性を算出することで、他色の色材の影響を受けることなく、目的とする色の濃度むらに起因する入出力階調特性を正確に求めて補正することが可能になる。

（７）以上の（１）〜（６）において、第１方向に異なる複数の領域において入出力階調特性を算出する際に、第１方向の異なる複数の領域の設定を変更可能にし、入出力階調特性算出部での領域の設定変更に応じて各領域毎に補正データを算出することで、濃度むらの存在や不存在に応じて、また、要求される濃度むらの精度に応じて、また、許容される計算量に応じて、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

（８）以上の（１）〜（７）において、入出力階調特性を算出する際の第１方向に異なる複数の領域として、第１方向の中央付近では粗く分割された領域、第１方向の端部付近では細かく分割された領域とすることで、濃度むらが発生しやすい端部において、精度良く、また、最低限の計算量で、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

本発明の実施形態の画像形成装置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の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態の画像処理装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態の画像形成の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態で処理される画像の様子を写真画像で示す説明図である。 本発明の実施形態で処理される画像の様子を写真画像で示す説明図である。 本発明の実施形態における画像処理の特性を示す特性図である。 本発明の実施形態における画像処理の特性を示す特性図である。 本発明の実施形態における画像処理の特性を示す特性図である。 本発明の実施形態における画像処理の特性を示す特性図である。 本発明の実施形態における画像処理の特性を示す特性図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、実施形態）を詳細に説明する。
ここでは、画像処理装置を含む画像形成装置１００を中心にして実施形態を詳細に説明する。

〔全体構成〕
まず、図１〜図２を参照して、本実施の形態に係る画像形成システム１又は画像形成装置１００の構成について説明する。
画像形成装置１００は、制御部１０１と、通信部１０２と、操作表示部１０３と、記憶部１０４と、給紙部１０５と、搬送部１０７と、原稿読取部１１０と、濃度むら検出部１２０と、画像データ記憶部１３０と、画像処理部１４０と、画像形成部１５０と、定着部１６０と、出力物読取部１９０と、を備えて構成されている。

なお、この画像形成装置１００は、第１方向（主走査方向）の線状の画像形成を第１方向と直交する第２方向（副走査方向）に繰り返し実行して、記録媒体上に２次元の画像形成を実行するものである。
ここで、制御部１０１は、画像形成装置１００内の各部を制御すると共に、画像形成システム全体を制御する。通信部１０２は、接続されている他の装置と通信する。操作表示部１０３は、操作者による操作入力に応じた操作入力信号を制御部１０１に通知すると共に、画像形成装置１００の状態表示や報知や警告を行う。記憶部１０４は、制御プログラム及び各種設定データを記憶すると共に、制御プログラムのワークエリアとして使用される。給紙部１０５は、収容されている用紙を画像形成部１５０に向けて給紙する。搬送部１０７は、給紙され画像形成される用紙を所定速度で搬送する。原稿読取部１１０は、原稿をスキャンして画像データを生成する。濃度むら検出部１２０は、用紙上に形成された画像の主走査方向に生じる濃度むらを検出してとその補正データを算出する。画像データ記憶部１３０は、画像形成する際の画像データや各種データを記憶する。画像処理部１４０は、画像形成に必要な各種画像処理を実行する。画像形成部１５０（図２参照）は、画像形成命令と画像処理後の画像データとに基づいて、電子写真方式の作像・転写・定着により印刷（以下、「画像形成」と言う）を実行する。定着部１６０は、用紙上に転写された画像を熱と圧力とにより安定させる。出力物読取部１９０は、画像形成された用紙の画像を読み取る。

また、図３のように、濃度むら検出部１２０と画像処理部１５０とにより、画像処理装置１０００を構成することが可能である。この画像処理装置１０００は、画像形成装置１００内に存在しても良いし、単体の装置として存在しても良い。
ここで、画像処理装置１０００の内部構成を図３に示す。ここで、画像処理装置１０００は、濃度むら検出部１２０と画像処理部１４０とを備えて構成される。

また、濃度むら検出部１２０は、入出力階調特性算出部１２１と、基準階調特性保持部１２２と、補正データ算出部１２３と、を備えて構成される。
なお、この実施形態において、画像形成に使用される画像データを「出力前画像データ」と呼ぶ。また、画像形成された用紙の画像（出力後画像）が原稿読取部１１０または出力物読取部１９０で読み取られて、読み取りの結果として生成される画像データを「出力後画像データ」と呼ぶことにする。

図５は、出力前画像データにより形成されるべき、濃度むらが存在しない画像（出力前画像）を、主走査方向に５領域（AREA_1〜AREA_5）に分けた状態を模式的に示している。ここで、白破線が領域の区分を模式的に示している。
図６は、出力前画像データにより画像形成された、主走査方向の濃度むらが存在する画像（出力後画像）を、主走査方向に５領域（AREA_1〜AREA_5）に分けた状態を模式的に示している。ここで、白破線が領域の区分を模式的に示している。

また、図５と図６では、主走査方向に均等に５領域に分けた具体例を示すが、これに限定されるものではない。
すなわち、主走査方向に異なる複数の領域の設定が可能である。例えば、主走査方向の濃度むらを正確に検出するため、更に多くの領域、例えば、主走査方向に１０領域を設定することが可能である。

また、主走査方向の中央付近では濃度むらが発生しにくいため粗く分割された領域を設定し、主走査方向の端部付近では濃度むらの変化が大きいため細かく分割された領域を設定する、といったことも可能である。
このような設定や設定変更は、製造時の工場での設定や、画像形成装置１００の操作表示部１０３を介したユーザによる設定など、各種の手法が可能である。また、後述するように入出力階調特性を算出した結果から、自動的に領域数を設定することも可能である。

ここで、入出力階調特性算出部１２１は、画像形成に用いられる出力前画像データと、画像形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて、対応する同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、第１方向に異なる複数の領域毎に算出する。

すなわち、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_1と図６の領域AREA_1とで、同一ピクセルの、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより入出力階調特性を生成する。同様に、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_2と図６の領域AREA_2とで、図５の領域AREA_3と図６の領域AREA_3とで、図５の領域AREA_4と図６の領域AREA_4とで、図５の領域AREA_5と図６の領域AREA_5とで、同一ピクセルの、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより入出力階調特性を生成する。

なお、画像形成部１５０が複数色の色材を使用して記録媒体上にカラー画像を形成する場合において、入出力階調特性算出部１２１は、いずれか１色の色材のみを使用するピクセルにおいて以上の入出力階調特性を算出する。これにより、他色の色材の影響を受けることなく、目的とする色の濃度むらを正確に求めることが可能になる。

入出力階調特性算出部１２１は、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られた場合には、複数の領域毎の入出力階調特性の平均により、基準となる入出力階調特性を算出する。この基準となる入出力階調特性は、基準階調特性保持部１２２に保持される。

また、入出力階調特性算出部１２１は、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られていない場合には、予め与えられた入出力階調特性、または、主走査方向の中央付近の領域の入出力階調特性を、基準となる入出力階調特性として、基準階調特性保持部１２２に保持させる。なお、ここで、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られていない場合とは、グラフ上のデータを結ぶことで、最低濃度から最高濃度までの特性曲線を生成できる状態を意味する。

補正データ算出部１２３は、複数の領域毎の入出力階調特性について、基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを、複数の領域毎に算出し、画像処理部１４０に通知する。なお、この補正データについては、後に詳しく説明する。
画像処理部１４０は、複数の領域毎の補正データにより、出力前画像データを補正して、第１方向に異なる複数の領域毎の入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する。すなわち、複数の領域で、入出力階調特性が一致する状態になるように、上記補正データに基づいて画像処理部１４０が画像処理する。そして、このような画像処理により、結果として濃度むらが解消される。

また、以上の図１と図２では、画像形成装置１００を示したが、これに限定されるものではない。例えば、出力物読取部１９０が後処理装置内や別装置内に設けられた状態の、画像形成システムとすることも可能である。また、画像処理装置１０００と画像形成装置１００とを別に構成した画像形成システムとすることも可能である。

〔実施形態の動作〕
以下、図４のフローチャート、図７以降の入出力階調特性の具体例を示す特性図を用いて、本実施形態の動作説明を行う。ここでは、画像形成装置１００が画像処理装置１０００を含むものとして動作説明を行う。

画像形成装置１００においてプリント処理の動作開始時に制御部１０１は各部の初期設定を行う（図４中のステップＳ１０１）。
画像形成指示と原稿画像データとが与えられる（図４中のステップＳ１０２）と、制御部１０１は、必要に応じて原稿画像データを画像データ記憶部１３０に記憶し、必要に応じて画像処理部１４０で画像処理を実行する（図４中のステップＳ１０３）。

なお、この画像処理の際に、後述する補正データ（図４中のステップＳ１０３の破線入力）が既に生成されている場合には、当該補正データによる画像処理も併せて実行する。
制御部１０１は、画像処理部１４０による画像処理が行われた画像データにを用いて画像形成部１５０に画像形成を実行させる（図４中のステップＳ１０４）。

ここで、画像形成装置１００内部に出力物読取部１９０が存在していて、自動読み取りを実行する設定であれば（図４中のステップＳ１０５でＹＥＳ）、画像形成部１５０で画像形成された用紙の画像（出力後画像）を出力物読取部１９０で読み取るように、制御部１０１が制御する（図４中のステップＳ１０６）。なお、出力物読取部１９０で得られた画像データ（出力後画像データ）については、画像データ記憶部１３０に、前述した出力前画像データと関連付けて記憶するよう、制御部１０１が制御する（図４中のステップＳ２０４）。

また、出力物読取部１９０相当の読取装置が後処理装置として配置された画像形成システムであっても、同様にして読取装置によって用紙の画像を読み取って得られた画像データ（出力後画像データ）を、画像データ記憶部１３０に、前述した出力前画像データと関連付けて記憶するよう、制御部１０１が制御する。

一方、画像形成装置１００内部に出力物読取部１９０が存在していない場合や、自動読み取りを実行しない設定であれば（図４中のステップＳ１０５でＮＯ、図４中のステップＳ２０２でＮＯ）、ユーザが原稿読取部１１０または図示されない他の読取装置を用いて画像形成された用紙の画像を読み取って（図４中のステップＳ２０３）、読み取りにより得られた画像データ（出力後画像データ）を、画像データ記憶部１３０に、前述した出力前画像データと関連付けて記憶するよう、制御部１０１が制御する（図４中のステップＳ２０４）。

画像形成装置１００のプリント処理としては、以上と同様な一連を処理を、指示された原稿画像データの全てについて終了するまで繰り返し実行するよう、制御部１０１が各部を制御する（図４中のステップＳ２０８でＮＯ→ステップＳ１０２、または、
図４中のステップＳ２０８でＹＥＳ→エンド）。

一方、濃度むら補正処理として、出力前画像データを主走査方向に複数領域に分け（図５参照）、出力後画像データを主走査方向に複数領域に分ける（図６参照）よう、制御部１０１は画像処理部１４０を制御する（図４中のステップＳ２０５）。なお、ここで、出力前画像データと出力後画像データの複数の各領域とは、主走査方向について複数の領域に分け、副走査方向については開始位置から終了位置までとする。

更に、主走査方向に複数領域に分けた各領域毎に、出力前画像データと出力後画像データについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を算出するよう、制御部１０１が入出力階調特性算出部１２１を制御する（図４中のステップＳ２０６）。
すなわち、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_1と図６の領域AREA_1とで、同一ピクセルについて、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより、AREA_1の入出力階調特性Ｆio_1を生成する。同様に、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_2と図６の領域AREA_2とで、同一ピクセルについて、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより、AREA_2の入出力階調特性Ｆio_2を生成する。同様に、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_3と図６の領域AREA_3とで、同一ピクセルについて、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより、AREA_3の入出力階調特性Ｆio_3を生成する。同様に、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_4と図６の領域AREA_4とで、同一ピクセルについて、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより、AREA_4の入出力階調特性Ｆio_4を生成する。同様に、入出力階調特性算出部１２１は、図５の領域AREA_5と図６の領域AREA_5とで、同一ピクセルについて、出力前画像データの濃度と出力後画像データの濃度とにより、AREA_5の入出力階調特性Ｆio_5を生成する。

なお、これら入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5の一例を示すと図７のようになる。ここでは、横軸は出力前画像データの濃度Ｄ_in、縦軸は出力後画像データの濃度Ｄ_out、である。この図７の例では、主走査方向の端部に相当するAREA_1の入出力階調特性Ｆio_1とAREA_5の入出力階調特性Ｆio_5は、他の入出力階調特性Ｆio_2〜Ｆio_4よりも、出力後画像濃度Ｄ_outが低下した状態であることが分かる。なお、ここに示す特性は一例であって、装置の構成により異なることが予想される。

なお、以上の入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5の算出は、１つの出力前画像データと出力後画像データとから得るのではなく、複数の出力前画像データと出力後画像データとから得ることが、誤差を排除する観点から望ましい。但し、時間が経過すると画像形成部１５０の画像形成特性も変化して入出力階調特性も変化することから、最新の出力前画像データと出力後画像データとに大きな重み付け、古い出力前画像データと出力後画像データほど小さな重み付け、として、複数の出力前画像データと出力後画像データとから入出力階調特性を得ることが望ましい。

また、制御部１０１の制御により、入出力階調特性算出部１２１は、基準となる入出力階調特性として基準階調特性Ｆio_refを算出し、この基準階調特性Ｆio_refが基準階調特性保持部１２２に保持される（図４中のステップＳ２０７）。
なお、入出力階調特性算出部１２１による基準階調特性Ｆio_refの生成は、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られている場合には、複数の領域の入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5の平均により算出される。例えば、図８のように、入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5（破線）を平均して、基準階調特性Ｆio_ref（実線）が算出される。このように、入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5を平均して基準階調特性Ｆio_refを算出することで、複数のそれぞれの領域の濃度むらを少ない補正量で補正することが可能になる。

なお、この基準階調特性Ｆio_refの生成は、１つの出力前画像データと出力後画像データとから得るのではなく、複数の出力前画像データと出力後画像データとから得ることが、誤差を排除する観点から望ましい。但し、時間が経過すると画像形成部１５０の画像形成特性も変化することから、最新のものに大きな重み付け、古いものほど小さな重み付け、として複数の出力前画像データと出力後画像データとから得ることが望ましい。

一方、入出力階調特性算出部１２１による基準階調特性Ｆio_refの生成は、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られていない場合には、主走査方向の中央付近の領域の入出力階調特性（例えば、Ｆio_3）を、基準となる入出力階調特性として、基準階調特性保持部１２２に保持させても良い。

さらに、入出力階調特性算出部１２１による基準階調特性Ｆio_refの生成は、入出力階調特性を算出するのに必要な出力前画像データと出力後画像データとが十分に得られていない場合や、固定の基準階調特性を望む場合には、予め与えられた入出力階調特性を用いても良い。この場合、ユーザが与える入出力階調特性でも良いし、画像形成装置１００を製造する際に予め特定の入出力階調特性を基準階調特性として基準階調特性保持部１２２に保持させておいても良い。なお、ユーザの指定により、固定の基準階調特性を、上述した複数領域の入出力階調特性の平均に置き換えるようにしても良い。

そして制御部１０１の制御により、補正データ算出部１２３は、複数の領域の入出力階調特性Ｆio_1〜Ｆio_5について、基準階調特性Ｆio_refとの差を解消する補正データを算出する（図４中のステップＳ２０８）。
ここで、領域AREA_1で得られた入出力階調特性Ｆio_1について、基準階調特性Ｆio_refとの差を解消するための補正データの算出について、図９を参照しつつ、以下に手順を説明する。
(1)領域AREA_1で得られた入出力階調特性Ｆio_1において、出力前画像濃度Ｄ_in_aに対応して出力後画像濃度Ｄ_out_aが得られる。
(2)領域AREA_1で得られた入出力階調特性Ｆio_1の代わりに基準階調特性Ｆio_refを適用した場合では、出力前画像濃度Ｄ_in_aに対応して出力後画像濃度Ｄ_out_a_refが得られる。すなわち、出力前画像濃度Ｄ_in_aに対応して、出力後画像濃度Ｄ_out_a_ref相当の濃度が得られると、複数の各領域で入出力階調特性が一致した状態に相当し、濃度むらが解消することになる。
(3)そこで、入出力階調特性Ｆio_1において出力後画像濃度Ｄ_out_a_refが得られる出力前画像濃度Ｄ_in_a'を逆算する。
(4)領域AREA_1においても、出力前画像濃度Ｄ_in_aを出力前画像濃度Ｄ_in_a'に補正してから、入出力階調特性Ｆio_1を適用すれば、理想的な出力後画像濃度Ｄ_out_a_refが得られる。
(5)領域AREA_1の出力前画像濃度Ｄ_in_aにおいて、出力前画像濃度Ｄ_in_aを出力前画像濃度Ｄ_in_a'に補正する補正データを算出する。
(6)同様にして、領域AREA_1の出力前画像濃度Ｄ_in_0〜Ｄ_in_maxにおいて、入出力階調特性Ｆio_1を適用した場合に、出力後画像濃度Ｄ_out_0_ref〜Ｄ_out_max_refが得られるように、出力前画像濃度Ｄ_in_0〜Ｄ_in_maxを出力前画像濃度Ｄ_in_0'〜Ｄ_in_max'に変換する補正データを算出する。

制御部１０１は、以上のようにして補正データ算出部１２３で算出した補正データを、複数の各領域について求め、ルックアップテーブルなどの形式にして、画像処理部１４０に供給する。そして、画像処理部１４０は補正データを用いて画像形成前の画像処理を実行する（図４中のステップＳ１０３）。

このような画像処理により、画像形成部１５０で画像形成されて得られる画像は、主走査方向の複数の領域すべてで基準階調特性と同等な入出力階調特性に合致した状態になる。すなわち、主走査方向の濃度むらが解消された状態で画像形成が実行される。
また、以上の濃度むら補正処理は画像形成と並行して実行されている。従って、専用のテストチャートのプリントを実行する必要がない。従って、テストチャートのプリントにより通常の画像形成が制限されて生産性が低下する、といった事態を避けることが可能になる。また、画像中の一定濃度領域の存在を必要としないため、通常の状態で実行することが可能になっている。更に、通常の画像形成のスケジュールが詰まっている場合であっても、テストチャートが必要ないため、任意のタイミングでも定期的であっても、濃度むらの補正を実行することができる。

図１０は、入出力階調特性Ｆio_xが一部の濃度域でしか得られなかった状態を示している。この場合、複数の領域の入出力階調特性の平均により基準階調特性Ｆio_refを算出することも困難である。このような場合、予め基準階調特性保持部１２２に保持させておいた基準階調特性Ｆio_refを使用することが望ましい。

そして、以上の(1)〜(6)のようにして、領域AREA_xで得られた入出力階調特性Ｆio_xにおいて、出力前画像濃度Ｄ_in_bに対応して基準階調特性Ｆio_refを適用して出力後画像濃度Ｄ_out_b_refが得られる出力前画像濃度Ｄ_in_b'を逆算し、出力前画像濃度Ｄ_in_bを出力前画像濃度Ｄ_in_b'に補正する補正データを算出する。同様にして、入出力階調特性Ｆio_xが存在する範囲内で補正データを算出する。なお、出力前画像データと出力後画像データが一部の階調のみで得られている場合とは、その一部の階調の範囲のみが補正に必要な階調であるため、問題は生じない。

また、以上の説明では、主走査方向に分けた複数の領域すべてで入出力階調特性が得られたことを前提としているが、これに限定されるものではない。例えば、全てのページにおいて写真画像が主走査方向の右半分にのみ存在しており、全てのページの左半分は文字のみ存在している場合がある。すなわち、出力前画像データと出力後画像データが一部の領域のみで得られている場合には、その一部の領域の範囲のみで入出力階調特性を算出し、予め定められた基準階調特性を基準にして補正データを生成すれば良い。この場合も、その一部の領域の範囲のみが補正に必要な領域であるため、問題は生じない。

また、以上の説明において、主走査方向の複数の領域において入出力階調特性を算出して補正データを生成する際に、主走査方向に均等に５領域に分けた具体例を示すが、これに限定されるものではなく、主走査方向の異なる複数の領域の設定を変更可能とすることが望ましい。

例えば、主走査方向の複数の領域として、主走査方向の中央付近では粗く分割された領域、主走査方向の端部付近では細かく分割された領域とすることで、濃度むらが発生しやすい端部において、精度良く、また、最低限の計算量で、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

また、濃度むら検出部１２０の計算能力に余裕がある場合には、５領域より多くの細かな領域としても良い。これにより、細かく適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。また、濃度むらの分布状況（濃度むらの空間周波数）に応じて、主走査方向に分ける領域の数を増減しても良い。この場合の濃度むらの分布状況、すなわち、濃度むらの空間周波数については、画像処理で求めても良いし、ユーザの判断に基づいても良い。これにより、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

また、以上のようにして求めた各領域の補正データについて、予め想定された範囲を超える場合には、制御部１０１は画像形成部１５０に何らかの異常が発生したと判断することができる。この場合には、画像形成の停止や、コールセンターへの通知など各種の対応を取ることも望ましい。

〔実施形態により得られる効果〕
（１）主走査方向の線状の画像形成を主走査方向と直交する副走査方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する際に、出力前画像データと出力後画像データとの入出力階調特性を、主走査方向に異なる複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出し、複数の領域毎の補正データにより出力前画像データを補正するよう画像処理する。このため、専用のテストチャートのプリントも画像中の一定濃度領域の存在も必要とせずに、画像形成に生じる濃度むらを検出して補正することが可能になる。従って、テストチャートのプリントにより通常の画像形成が制限されて生産性が低下する、といった事態を避けることが可能になる。また、用紙やトナーなどを消費する問題も解消される。更に、通常の画像形成のスケジュールが詰まっている場合であっても、テストチャートが必要ないため、任意のタイミングで濃度むらの補正を実行することができる。

（２）複数の領域毎の入出力階調特性の平均により基準となる入出力階調特性を算出することで、複数のそれぞれの領域の濃度むらを少ない補正量で補正することが可能になる。
（３）基準となる入出力階調特性として、予め与えられた入出力階調特性を用いることで、出力前画像データと出力後画像データの入力が少なくて十分な蓄積が無い場合であっても、基準となる入出力階調特性を確保することが可能になる。また、複数のそれぞれの領域を予め定めた入出力階調特性に基づいて濃度むらを補正することが可能になる。

（４）出力前画像データと出力後画像データが必要量得られた場合には、複数の領域毎の入出力階調特性の平均により基準となる入出力階調特性を算出することで、複数のそれぞれの領域の濃度むらを少ない補正量で補正することが可能になる。また、出力前画像データと出力後画像データが必要量得られていない場合には、予め与えられた入出力階調特性を基準となる入出力階調特性として使用することで、複数のそれぞれの領域を予め定めた入出力階調特性に基づいて濃度むらを補正することが可能になる。

（５）出力前画像データと出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合には、当該一部の領域又は当該一部の階調のみで入出力階調特性を算出し、入出力階調特性が存在する一部の領域又は一部の階調において補正データを生成する。このようにすることで、出力前画像データと出力後画像データの入力が少なくて完全な入出力階調特性を生成できない場合であっても、複数のそれぞれの領域において濃度むらを補正することが可能になる。なお、出力前画像データと出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合とは、その一部の領域又は一部の階調のみが補正に必要な領域または階調であるため、問題は生じない。

（６）複数色の色材を使用して記録媒体上にカラー画像を形成する場合において、いずれか１色の色材のみを使用するピクセルにおいて入出力階調特性を算出することで、他色の色材の影響を受けることなく、目的とする色の濃度むらに起因する入出力階調特性を正確に求めて補正することが可能になる。

（７）主走査方向に異なる複数の領域において入出力階調特性を算出する際に、主走査方向の異なる複数の領域の設定を変更可能にし、入出力階調特性算出部での領域の設定変更に応じて各領域毎に補正データを算出することで、濃度むらの存在や不存在に応じて、また、要求される濃度むらの精度に応じて、また、許容される計算量に応じて、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

（８）入出力階調特性を算出する際の主走査方向に異なる複数の領域として、主走査方向の中央付近では粗く分割された領域、主走査方向の端部付近では細かく分割された領域とすることで、濃度むらが発生しやすい端部において、精度良く、また、最低限の計算量で、適切な濃度むらの算出と補正とが可能になる。

１００ 画像形成装置
１０１ 制御部
１０２ 通信部
１０４ 記憶部
１０３ 操作表示部
１０５ 給紙部
１０７ 搬送部
１１０ 原稿読取部
１３０ 画像データ記憶部
１４０ 画像処理部
１５０ 画像形成部
１９０ 出力物読取部

Claims (11)

1. 第１方向の線状の画像形成を前記第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する画像形成装置における画像処理に用いられる画像処理装置であって、
   前記画像形成装置で画像形成に用いられる出力前画像データと、前記画像形成装置で前記記録媒体上に形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、前記第１方向に異なる複数の領域毎に算出する入出力階調特性算出部と、
   複数の領域毎の前記入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出する補正データ算出部と、
   複数の領域毎の前記補正データにより前記出力前画像データを補正して前記第１方向に異なる複数の領域毎の前記入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する画像処理部と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記入出力階調特性算出部は、複数の領域毎の前記入出力階調特性の平均により前記基準となる入出力階調特性を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記入出力階調特性算出部は、前記基準となる入出力階調特性として、予め与えられた入出力階調特性を用いる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記入出力階調特性算出部は、前記入出力階調特性を算出するのに必要な前記出力前画像データと前記出力後画像データが必要量得られた場合には、複数の領域毎の前記入出力階調特性の平均により前記基準となる入出力階調特性を算出し、
   前記出力前画像データと前記出力後画像データが必要量得られていない場合には、予め与えられた入出力階調特性を前記基準となる入出力階調特性として使用する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記入出力階調特性算出部は、前記出力前画像データと前記出力後画像データが一部の領域又は一部の階調のみで得られている場合には、当該一部の領域又は当該一部の階調のみで前記入出力階調特性を算出し、
   補正データ算出部は、前記入出力階調特性が存在する一部の領域又は一部の階調において前記補正データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記画像形成装置が複数色の色材を使用して前記記録媒体上にカラー画像を形成する場合において、
   前記入出力階調特性算出部は、いずれか１色の色材のみを使用するピクセルにおいて前記入出力階調特性を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記入出力階調特性算出部は、前記第１方向に異なる複数の領域において前記入出力階調特性を算出する際に、前記第１方向の異なる複数の領域の設定が変更可能であり、
   前記補正データ算出部は、前記入出力階調特性算出部での領域の設定変更に応じて、各領域毎に前記補正データを算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
8. 前記入出力階調特性算出部は、入出力階調特性を算出する際の前記第１方向に異なる複数の領域として、前記第１方向の中央付近では粗く分割された領域、前記第１方向の端部付近では細かく分割された領域とする、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置により画像処理された出力前画像データに基づいて画像形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により画像形成された画像を読み取って前記出力後画像データを生成する画像読み取り部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置により画像処理された出力前画像データに基づいて画像形成する画像形成装置と、
    前記画像形成装置により画像形成された画像を読み取って前記出力後画像データを生成する画像読み取り装置と、
    を有することを特徴とする画像形成システム。
11. 第１方向の線状の画像形成を前記第１方向と直交する第２方向に繰り返し実行して記録媒体上に２次元の画像形成を実行する画像形成装置における画像処理に用いられる画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記画像形成装置で画像形成に用いられる出力前画像データと、前記画像形成装置で前記記録媒体上に形成された画像をスキャンして得られた出力後画像データとについて同一ピクセルの濃度の対応関係を示す入出力階調特性を、前記第１方向に異なる複数の領域毎に算出し、
    複数の領域毎の前記入出力階調特性について基準となる入出力階調特性との差を解消する補正データを複数の領域毎に算出し、
    複数の領域毎の前記補正データにより前記出力前画像データを補正して前記第１方向に異なる複数の領域毎の前記入出力階調特性の差を解消するよう画像処理する、
    ことを特徴とする画像処理方法。