JP2018132664A - 画像形成装置及び画像形成装置の出力濃度調整方法 - Google Patents

画像形成装置及び画像形成装置の出力濃度調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より簡単に印刷濃度ムラによる画質劣化を改善することができる画像形成装置及び画像処理方法を提供することである。【解決手段】実施形態の画像形成装置は、画像読取部と、階調補正テーブル生成部とを持つ。画像読取部は、画像を読み取る。階調補正テーブル生成部は、主走査方向に同一の濃度データに基づき形成された画像領域を複数有するテスト画像を画像読取部で読み取り、同一主走査方向において、複数の画像領域の中で画像読み取り部の読み取り濃度が最も低い領域にあわせて主走査方向の出力画像の濃度が近接するように階調補正テーブルを生成する。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、画像形成装置及び画像形成装置の出力濃度調整方法に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置では、均一濃度の画像を印字しても、露光、現像及び転写プロセスユニットの画像形成ユニット等の機構寸法又は電気特性のばらつきによって、均一な印字濃度の画像を得ることは困難であった。機構寸法のばらつきは、フロントからリアへの主走査方向に対する濃度傾きの発生原因となる。濃度傾きを回避するには高い機構寸法精度が求められ、対策は非常に困難である。そこで、濃度傾きを考慮して画像を補正することで濃度を均一にする方法がある。具体的には、主にアナログの露光量補正方式を用い、デジタルのLUT(Look Up Table)方式で補完する方法である。アナログの露光量補正方式で濃度傾きによる面内ムラを滑らかに補正できるが、デジタルのLUT方式で微調整が必要であるため、処理が複雑になる場合があった。
特開2007−053613号公報 特開2004−338367号公報 特開2012−237874号公報 特開2010−134177号公報
本発明が解決しようとする課題は、より簡単に印刷濃度ムラによる画質劣化を改善することができる画像形成装置及び画像形成装置の出力濃度調整方法を提供することである。
実施形態の画像形成装置は、画像読取部と、階調補正テーブル生成部とを持つ。画像読取部は、画像を読み取る。階調補正テーブル生成部は、主走査方向に同一の濃度データに基づき形成された画像領域を複数有するテスト画像を前記画像読取部で読み取り、同一主走査方向において、複数の前記画像領域の中で前記画像読み取り部の読み取り濃度が最も低い領域にあわせて前記主走査方向の出力画像の濃度が近接するように階調補正テーブルを生成する。
実施形態の画像形成装置100の全体構成例を示す外観図。 実施形態の面内ムラ補正処理を行うための機能構成を表す機能ブロック図。 実施形態の階調パッチ画像が4つの領域に配置されたテスト画像の一具体例を表す図。 実施形態の面内ムラ補正テーブルの一具体例を示す図。 実施形態の読み取られたテスト画像の領域毎の階調特性の一具体例をグラフ化した図。 実施形態の図5の階調特性が得られた場合の面内ムラ補正テーブルをグラフ化した一具体例を表す図。 実施形態の面内ムラ補正処理部155による面内ムラ補正処理の一具体例を表す図。 実施形態の画像形成装置における領域1及び領域2の境界において補正をした場合の一具体例を表す図。 画像情報に面内ムラ補正処理を行わずに出力された場合の具体例を表す図。 面内ムラ補正テーブルに基づいて出力した場合の具体例を表す図。 実施形態の面内ムラ補正処理を行った場合の具体例を表す図。 実施形態の面内ムラ補正テーブル作成の処理の流れを表すフローチャート。 実施形態の注目画素に対する面内ムラ補正処理の流れを表すフローチャート。
以下、実施形態の画像形成装置及び画像形成装置の出力濃度調整方法を、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態の画像形成装置100の全体構成例を示す外観図である。画像形成装置100は、例えば複合機である。画像形成装置100は、ディスプレイ110、コントロールパネル120、プリンタ部130、シート収容部140及び画像読取部200を備える。なお、画像形成装置100のプリンタ部130は、トナー像を定着させる装置であってもよいし、インクジェット式の装置であってもよい。
画像形成装置100は、トナー等の現像剤を用いてシート上に画像を形成する。シートは、例えば紙やラベル用紙である。シートは、その表面に画像形成装置100が画像を形成できる物であればどのような物であってもよい。
ディスプレイ110は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の画像表示装置である。ディスプレイ110は、画像形成装置100に関する種々の情報を表示する。
コントロールパネル120は、複数のボタンを有する。コントロールパネル120は、ユーザの操作を受け付ける。コントロールパネル120は、ユーザによって行われた操作に応じた信号を、画像形成装置100の制御部に出力する。なお、ディスプレイ110とコントロールパネル120とは一体のタッチパネルとして構成されてもよい。
プリンタ部130は、画像読取部200によって生成された画像情報又は通信路を介して受信された画像情報に基づいて、シート上に画像を形成する。プリンタ部130は、例えば以下のような処理によって画像を形成する。プリンタ部130の画像形成部は、画像情報に基づいて感光体ドラム上に静電潜像を形成する。プリンタ部130の画像形成部は、静電潜像に現像剤を付着させることによって可視像を形成する。現像剤の具体例として、トナーがある。プリンタ部130の転写部は、可視像をシート上に転写する。プリンタ部130の定着部は、シートに対して加熱及び加圧を行うことによって、可視像をシート上に定着させる。なお、画像が形成されるシートは、シート収容部140に収容されているシートであってもよいし、手指しされたシートであってもよい。
シート収容部140は、プリンタ部130における画像形成に用いられるシートを収容する。
画像読取部200は、読み取り対象の画像情報を光の明暗として読み取る。画像読取部200は、読み取られた画像情報を記録する。記録された画像情報は、ネットワークを介して他の情報処理装置に送信されてもよい。記録された画像情報は、プリンタ部130によってシート上に画像形成されてもよい。
図2は、実施形態の面内ムラ補正処理を行うための機能構成を表す機能ブロック図である。画像形成装置100及び端末300はネットワーク400を介して相互に通信可能に接続される。ネットワーク400はどのようなネットワークで構築されてもよい。例えば、ネットワーク400はLAN(Local Area Network)で構築されてもよい。
画像形成装置100は、通信部101、テスト画像記憶部102、面内ムラ補正テーブル記憶部103、コントロールパネル120、プリンタ部130、制御部150及び画像読取部200を備える。
通信部101はネットワークインタフェースである。通信部101はネットワーク400を介して端末300と通信する。通信部101は、例えばLAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)等の通信方式で通信してもよい。
テスト画像記憶部102は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。テスト画像記憶部102はテスト画像データを記憶する。テスト画像データは、テスト画像の画像形成に用いられるデータである。テスト画像は、CMYK各色の階調パッチ画像を主走査方向に配置された画像である。テスト画像は副走査方向に区切られた1つ以上の領域を有する。テスト画像に主走査方向に配置された階調パッチ画像は、同一の濃度を有する。階調パッチ画像は領域ごとにそれぞれ配置される。階調パッチ画像はシートに付着させる現像剤の現像剤量を調整するための画像である。テスト画像データは予めテスト画像記憶部102に記憶される。
面内ムラ補正テーブル記憶部103は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。面内ムラ補正テーブル記憶部103は面内ムラ補正テーブルを記憶する。面内ムラ補正テーブルは、テスト画像が有する複数の領域のうち、読取値が最も低い領域の階調特性に合わせて出力値を記憶するテーブルである。出力値は領域毎に記憶される。面内ムラ補正テーブルは面内ムラ補正テーブル生成部152によって生成される。面内ムラ補正テーブルは、CMYKの各色に対して生成される。面内ムラ補正テーブルは階調補正テーブルの一態様である。
制御部150は、画像形成装置100の各部の動作を制御する。制御部150は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びRAM(Random Access Memory)を備えた装置により実行される。制御部150は、画像形成プログラムを実行することによって、テスト画像生成部151、面内ムラ補正テーブル生成部152、RIP(Raster Image Processor)処理部153、画像変換処理部154、面内ムラ補正処理部155及びハーフトーン処理部156として機能する。
テスト画像生成部151は、テスト画像記憶部102に記憶されるテスト画像データを取得する。テスト画像生成部151は、テスト画像データに基づいてテスト画像を生成する。テスト画像生成部151は、生成されたテスト画像をプリンタ部130に出力し、画像形成させる。
面内ムラ補正テーブル生成部152は、画像読取部200が読み取ったテスト画像の階調特性に基づいて面内ムラ補正テーブルを生成する。面内ムラ補正テーブル生成部152は、ベタ濃度の最も薄い領域の階調特性に近接するように面内ムラ補正テーブルを生成する。ベタ濃度が最も薄いとは、階調特性の読取値(以下「入力値」という。)が最も低いことである。面内ムラ補正テーブル生成部152は、画像データの濃度を薄くすることはできる。しかし、プロセスエンジンで決定されるベタ濃度は濃くできないため、ベタ濃度が最も薄い領域を基準とし、ベタ濃度が濃い階調領域の画像を画像データで補正する方法が採用される。ベタ濃度以外であれば各領域の階調は画像データにて濃薄が調整される。
面内ムラ補正テーブル生成部152は、入力値に基づいて感光体ドラムに対する露光の出力値を決定する。露光の出力値に応じて感光体ドラムに形成される静電潜像の電位が定められる。電位に応じてシートに付着するトナーの量が調整される。ベタ濃度はシートに付着するトナーの量に応じて定められる。面内ムラ補正テーブル生成部152は階調補正テーブル生成部の一態様である。
RIP処理部153は、端末300から受信したプリントジョブをラスタ形式の画像データに変換する。ラスタ形式は、画素単位で色及び濃度の情報を記録する画像形式である。RIP処理部153は、画像データから属性情報を生成する。属性情報は、例えば写真などのイメージ、円や三角形等の図形を表すグラフィックス又は文字列を表すテキストなどの、画像データに含まれる画像情報である。RIP処理部153は、画像データ及び属性情報を画像変換処理部154に出力する。プリントジョブは、画像形成装置100に与えられる画像形成命令である。プリントジョブには、画像形成される画像データが含まれる。
画像変換処理部154は、RIP処理部153から受け付けた画像データに対して、色変換及びフィルタ処理を行う。色変換は、例えば画像データの色や階調の再現を改善させる処理である。フィルタ処理は、例えば平滑化フィルタ又はガウシアンフィルタである。色変換及びフィルタ処理は公知の方法であればどのような方法であってもよい。画像変換処理部154は、画像データを面内ムラ補正処理部155に出力する。
面内ムラ補正処理部155は、受け付けた画像データと面内ムラ補正テーブルとに基づいて画像データの各画素に対して面内ムラ補正処理を行う。面内ムラ補正処理は、面内ムラ補正テーブルと所定の方法とに基づいて入力値を補正し、出力値を決定する。面内ムラ補正処理部155は、主走査方向の座標値に応じて、面内ムラ補正テーブルの領域を決定する。所定の方法については、後述の図7にて説明する。
ハーフトーン処理部156は、面内ムラ補正された画像データをプリンタ部130で印字可能な画像データに変換する。ハーフトーン処理部156は、所定の階調を有する複数画素の画素値を組合せることで多階調を表現する。ハーフトーン処理部156は、例えば誤差拡散法、ディザ法又は濃度パターン法を用いて画像データを変換する。
端末300は、メインフレームやワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置を用いて構成される。端末300は、バスで接続されたCPU、メモリ及び補助記憶装置などを備える。端末300は、印刷データ生成プログラムを実行することによって、通信部301及び印刷制御部302を備える装置として機能する。なお、端末300の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。印刷データ生成プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM、半導体記憶装置(例えばSSD)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。
通信部301はネットワークインタフェースである。通信部301は画像形成装置100と通信する。通信部301は、例えばLAN、Bluetooth等の通信方式で通信してもよい。印刷制御部302は、ユーザの操作に応じて画像形成装置100にプリントジョブを送信する。印刷制御部302は、例えばプリンタドライバである。
図3は、実施形態の階調パッチ画像が4つの領域に配置されたテスト画像の一具体例を表す図である。副走査方向に濃度データ0(ゼロ)から濃度データ255の間で、階調を有する画像が形成される。このテスト画像には、濃度データ255に対応して形成された複数のベタ画像部も含まれる。図3の場合、主走査方向に沿って、4つのテスト画像領域が形成され、それぞれのテスト画像領域はCMYKの4色で形成される。主走査方向の濃度データは同一である。テスト画像が有する領域の数は4つに限定されない。例えば、領域の数は5つであってもよい。以下、領域の数は4つであるとして説明する。
図4は、実施形態の面内ムラ補正テーブルの一具体例を示す図である。面内ムラ補正テーブルは、面内ムラ補正レコードを有する。面内ムラ補正レコードは、領域毎の入力値及び出力値の値を有する。領域はテスト画像が有する領域を表す。入力値は、面内ムラ補正処理部155の入力画像データの画素値を表す。出力値は、入力値に面内ムラ補正処理を行った場合の面内ムラ補正処理部155の出力値を表す。ベタ濃度はトナーがシートに付着した状態における色の濃度を表す。面内ムラ補正テーブルは、CMYK各色に対してそれぞれ生成される。
図4に示される例では、面内ムラ補正テーブルの最上段のレコードは、領域1の入力値が“0”、領域1の出力値が“0”、領域2の入力値が“0”、領域2の出力値が“0”、領域3の入力値が“0”、領域3の出力値が“0”、領域4の入力値が“0”及び領域4の出力値が“0”である。従って、面内ムラ補正テーブルの最上段のレコードによると、読み取られた画像データの入力値がすべて0の場合、出力値はすべて0となるように画像形成される。なお、図4に示される面内ムラ補正テーブルは一具体例に過ぎない。そのため、図4とは異なる態様で面内ムラ補正テーブルが構成されてもよい。例えば、面内ムラ補正テーブルは、CMYKすべての色を1つのテーブルで表してもよい。
図5は、実施形態の読み取られたテスト画像の領域毎の階調特性の一具体例をグラフ化した図である。横軸は、テスト画像のデータ階調値を表す。ベタは、8bitの画像データでは255を現わす。縦軸はテスト画像の印字階調に対して読み取られた読取値である。面内ムラ補正テーブル生成部152は、読取値に基づいて面内ムラ補正テーブルを算出する。面内ムラ補正テーブル生成部152は、ベタの読取値が最も低い領域の階調特性を目標の階調特性とする。図5の場合、面内ムラ補正テーブル生成部152は、領域4を目標の階調特性とする。目標の階調特性は、他の領域の出力値の目標値である。出力値は、面内ムラ補正テーブルを生成する際に、目標の階調特性に近接するように生成される。
図6は、実施形態の図5の階調特性が得られた場合の面内ムラ補正テーブルをグラフ化した一具体例を表す図である。ベタの読取値が最も小さい領域4は入力値及び出力値が同じ値である。したがって、領域4はリニアで表現される。それ以外の領域は、入力値に対して出力値が領域4に近接するようにカーブ形状で表現される。これにより、全ての領域が領域4に近接するため画像形成時の濃度ムラが解消される。
図7及び図8は、実施形態の面内ムラ補正処理部155による面内ムラ補正処理の一具体例を表す図である。領域500は、面内ムラ補正処理される画像データの一部分を表す。吹出し501は、画像情報の座標原点を表す。座標原点の値は0である。吹出し502は、領域1及び領域2の境界となる座標点を表す。領域1及び領域2の境界となる座標点の値をX12とする。吹出し503は、領域2及び領域3の境界となる座標点を表す。領域2及び領域3の境界となる座標点の値をX23とする。矢印504は、領域1を含む座標点を表す。領域1の座標点の値は、0以上X12未満である。矢印505は、領域2を含む座標点を表す。領域2の座標点の値は、X12以上X23未満である。矢印506は、X12から所定の画素数以内に含まれる領域1の座標点を表す。矢印507は、X12から所定の画素数以内に含まれる領域2の座標点を表す。図7では、所定の画素数を255とする。所定の画素数は、255に限らず、どのような値であってもよい。
面内ムラ補正処理部155が行う所定の方法を説明する。面内ムラ補正処理の対象となる画素(以下「注目画素」という。)の座標値をXとする。注目画素の補正前の濃度値をdとする。補正前の濃度値dに対する面内ムラ補正テーブルの領域1の補正濃度値をL1(d)とする。補正前の濃度値dに対する面内ムラ補正テーブルの領域2の補正濃度値をL2(d)とする。面内ムラ補正処理部155は、これらの値と所定の画素数とに基づいて計算し出力値Loutを決定する。
具体的には、面内ムラ補正処理部155は、以下の計算式に基づいて、領域1及び領域2の出力値Loutを決定する。座標値Xが、X<(X12−255)の場合、Lout=L1(d)とする。座標値Xが、(X12+255)<Xの場合、Lout=L2(d)とする。座標値Xが(X12−255)≦X≦(X+255)の場合、Loutは数(1)によって求められる。
結果、境界から領域1又は領域2までの255画素までは、面内ムラ補正処理部155は、境界からの画素位置に応じて数(1)に基づいて、面内ムラ補正処理を行う。
図9は、画像情報に面内ムラ補正処理を行わずに出力された場合の具体例を表す図である。図9では、全体が均一な濃度データを印字した画像である。図9では、画像は補正されていないため、同じ均一な濃度にならず、ムラのある状態で画像形成される。
図10に示す処理例は、面内ムラ補正テーブルの領域の境界の処理が行われない場合の例を示す。単純に面内ムラ補正テーブルを適用するだけだと、境界部では入力値が同じであっても出力値が異なる。したがって、面内ムラ補正テーブルで補正されると、領域の境界に濃度差が表れ、アナログの露光量補正方式のように滑らかな出力値にならない。
図11は、実施形態の面内ムラ補正処理を行った場合の具体例を表す図である。図11では、領域の境界は、注目画素を含む領域の面内ムラ補正テーブルと注目画素に近接する領域の面内ムラ補正テーブルとに基づいて補正される。したがって、実施形態のようなデジタルの面内ムラ補正処理であっても面内ムラを滑らかに補正できる。
図12は、実施形態の面内ムラ補正テーブル作成の処理の流れを表すフローチャートである。コントロールパネル120は、ユーザから面内ムラ補正処理の指示を受け付ける(ACT101)。テスト画像生成部151は、テスト画像記憶部102からテスト画像を取得する(ACT102)。テスト画像生成部151は、プリンタ部130にテスト画像を出力する。プリンタ部130はテスト画像を画像形成する(ACT103)。
画像読取部200はテスト画像を読み取る(ACT104)。面内ムラ補正テーブル生成部152は、読み取られたテスト画像の画像データに基づいて面内ムラ補正テーブルを生成する(ACT105)。面内ムラ補正テーブル生成部152は、面内ムラ補正テーブルを面内ムラ補正テーブル記憶部103に記憶させる(ACT106)。
図13は、実施形態の注目画素に対する面内ムラ補正処理の流れを表すフローチャートである。図13では、領域1及び領域2の画素を例にして説明する。図13では、所定の画素数は255とする。面内ムラ補正処理部155は、注目画素の濃度値dを取得する(ACT201)。面内ムラ補正処理部155は、注目画素の座標値Xを取得する(ACT202)。面内ムラ補正処理部155は、Xが(X12−255)未満か否か判定する(ACT203)。Xが(X12−255)未満である場合(ACT203:YES)、面内ムラ補正処理部155は、L1(d)を出力値として出力する(ACT204)。
Xが(X12−255)未満でない場合(ACT203:NO)、面内ムラ補正処理部155は、Xが(X12+255)未満か否か判定する(ACT205)。Xが(X12+255)未満である場合(ACT205:YES)、面内ムラ補正処理部155は、L2(d)を出力値として出力する(ACT206)。Xが(X12+255)未満でない場合(ACT205:NO)、面内ムラ補正処理部155は、数(1)の結果を出力値として出力する(ACT207)。
このような構成をとることにより、面内ムラ補正処理部155は、領域の境界では注目画素を含む領域の面内ムラ補正テーブルと注目画素に近接する領域の面内ムラ補正テーブルとに基づいて面内ムラ補正処理を行う。これによって、面内ムラ補正処理部155は、各領域に濃度差が現れる現象を防ぐことができる。したがって、面内ムラ補正処理によって印刷濃度ムラが解消され、画質劣化を改善できる。なお、上述の実施形態では、メモリの容量削減の観点から、階調パッチ画像が4つの領域に配置されるテスト画像を形成した。これは4つの領域の濃度データをそれぞれ別々のメモリに記憶することが可能となるようにするためである。しかし、必ずしもテスト画像を複数の領域に分割する必要はなく、同一濃度データに基づいて形成された画像の中で最も低い濃度を有する領域にあわせて、画像濃度が調整されればよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、面内ムラ補正処理部155を持つことにより、より簡単に印刷濃度ムラによる画質劣化を改善することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100…画像形成装置、101…通信部、102…テスト画像記憶部、103…面内ムラ補正テーブル記憶部、110…ディスプレイ、120…コントロールパネル、130…プリンタ部、140…シート収容部、150…制御部、151…テスト画像生成部、152…面内ムラ補正テーブル生成部、153…RIP処理部、154…画像変換処理部、155…面内ムラ補正処理部、156…ハーフトーン処理部、300…端末、301…通信部、302…印刷制御部

Claims (5)

  1. 画像を読み取る画像読取部と、
    主走査方向に同一の濃度データに基づき形成された画像領域を複数有するテスト画像を前記画像読取部で読み取り、同一主走査方向において、複数の前記画像領域の中で前記画像読取部の読み取り濃度が最も低い領域にあわせて前記主走査方向の出力画像の濃度が近接するように階調補正テーブルを生成する階調補正テーブル生成部と、
    を備える、
    画像形成装置。
  2. 前記テスト画像は、主走査方向に同一の濃度データに基づき形成されたベタ画像部を有し、前記階調補正テーブル生成部は、同一主走査方向において、複数のベタ画像領域の中で前記画像読み取り部の読み取り濃度が最も低い領域にあわせて、前記主走査方向の出力画像の濃度が近接するように階調補正テーブルを生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. 複数の前記画像領域の読み取り結果に基づいて生成される階調補正テーブルに対し、各画像領域に対応する補正テーブル間の相違を小さくするように所定の計算式により補正を行う面内ムラ補正処理部をさらに備える、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記面内ムラ補正処理部は、前記画像の注目画素の座標値が領域の境界から所定の画素数以内にある場合と前記画像の注目画素の座標値が領域の境界から所定の画素数以内にない場合とで、前記所定の計算式が異なる、
    請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 主走査方向に同一の濃度データに基づき形成された画像領域を複数有するテスト画像を画像読取部で読み取るステップと
    同一主走査方向において、複数の前記画像領域の中で前記画像読取部の読み取り濃度が最も低い領域にあわせて前記主走査方向の出力画像の濃度が近接するように階調補正テーブルを生成するステップとを有する
    画像形成装置の出力濃度調整方法。
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