JP3143484B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP3143484B2
JP3143484B2 JP03028614A JP2861491A JP3143484B2 JP 3143484 B2 JP3143484 B2 JP 3143484B2 JP 03028614 A JP03028614 A JP 03028614A JP 2861491 A JP2861491 A JP 2861491A JP 3143484 B2 JP3143484 B2 JP 3143484B2
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    • H04N1/4078—Control or modification of tonal gradation or of extreme levels, e.g. background level dependent on references outside the picture using gradational references, e.g. grey-scale test pattern analysis
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S347/00—Incremental printing of symbolic information
    • Y10S347/90—Data processing for electrostatic recording

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単色の階調画像又はカ
ラー画像を処理する画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、特性パターンを像担持体上に
形成し、そのパターンの濃度を読み取り、トナー補給量
や画像形成条件にフィードバックさせることにより、画
像の安定性を向上させる手法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、パターンの濃度を読み取り、忠実に画像形成
条件にフィードバックさせた結果、その制御量によって
は、階調の不連続性という悪影響が生じる問題点があっ
た。
【０００４】即ち、階調補正のためのテーブルを作る際
に、低濃度部において、勾配が急すぎると、例えば人物
の肌などの明るい部分に擬似輪郭が生じることがある。
【０００５】本発明は、かかる画質の劣化を防止した画
像処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の画像処理装置は、像坦持体に可視画像
を形成する像形成手段と、所定の階調を有するパターン
画像を表わす画像信号を発生する発生手段と、上記発生
手段により発生される画像信号に基づいて上記像坦持体
に上記パターン画像を形成させるパターン画像形成手段
と、上記像坦持体に形成されたパターン画像の濃度を検
出する濃度検出手段と、上記濃度検出手段により検出さ
れた濃度に基づいて画像信号の入力レベルと出力レベル
との特性を表わす階調補正カーブを作成する作成手段
と、を有し、上記作成手段は、入力レベルに対する出力
レベルの変化率が入力レベルに応じて変動する基準値よ
りも大きくなるような範囲では上記変化率が上記基準値
以下になるように入力レベルに対する出力レベルを補正
することを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【実施例】［実施例１］以下、図面を参照して本発明の
一実施例を詳細に説明する。
【０００９】図１は本実施例の一実施例を示す。本実施
例において、画像信号はレーザドライバおよびレーザ光
源（いずれも図示せず）を介してレーザ光に変換され、
そのレーザ光はポリゴンミラー１およびミラー２により
反射され、感光体ドラム４上に照射される。レーザ光の
走査により潜像が形成された感光ドラム４は、図中に示
す矢印の方向に回転する。すると、回転現像器３により
各色ごとの現像がなされる。（図１は、イエロートナー
による現像を示している）一方、転写紙６は転写ドラム
５に巻き付けられてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、
Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の順番に１回ずつ回転
し、計４回回転して転写が終了する。
【００１０】転写が終了すると、転写紙６は転写ドラム
５から離れ、定着ローラ対７によって定着され、カラー
画像プリントが完成する。
【００１１】また、８は近赤外光（約９６０ｎｍに主波
長）を出射する照射手段としてＬＥＤ９は感光体ドラム
を読み取るために用いる。
【００１２】図２は本実施例による階調画像を得る画像
信号処理回路を示す。
【００１３】画像の輝度信号がＣＣＤ２１で得られ、輝
度信号はＡ／Ｄ変換回路２２によってデジタルの輝度信
号に変換される。
【００１４】得られた輝度信号は個々のＣＣＤ素子の感
度バラツキがシェーディング回路２３により修正され、
修正された輝度信号は、初期設定時のプリンタのγ特性
に応じて原画像濃度と出力画像が一致するように、階調
補正用のＬＵＴ２５にて変換される。ＬＵＴ２５はＲＡ
Ｍによって構成される。
【００１５】ＬＵＴ２５の変換特性は、階調制御手段２
８によって上述の問題点を解決すべく、後述の様に制御
される。一方２９はパターンジェネレータであり、色毎
にトナーパターンを形成すべくパターン信号を発生す
る。
【００１６】図３に階調が再現される様子を４元チャー
トで示す。
【００１７】第Ｉ象限は、原稿濃度を濃度信号に変換す
るリーダ特性を示し、第ＩＩ象限は濃度信号をレーザ出
力信号に変換するためのＬＵＴ２５を示し、第ＩＩＩ象
限はレーザ出力信号から出力濃度に変換するプリンタ特
性を示し、第ＩＶ象限は原稿濃度から出力濃度の関係を
示すこの画像形成装置のトータルの階調特性を示してい
る。
【００１８】階調数は８ｂｉｔのデジタル信号で処理し
ているので、２５６階調である。
【００１９】この画像形成装置では、第ＩＶ象限の階調
特性をリニアにするために、第ＩＩＩ象限のプリンタ特
性が曲っているフンを第ＩＶ象限のＬＵＴ２５によって
補正している。
【００２０】ＬＵＴ２５は後に述べる演算結果により生
成される。
【００２１】ＬＵＴ２５にて変換された後、パルス巾変
換回路２６により信号がドット巾に対応した信号に変換
され、レーザドライバ２７に送られる。そして、レーザ
走査により感光体ドラム４上にはドット面積変化による
階調特性を有する潜像が形成され、現像、転写、定着と
いう過程を経て階調画像が得られる。
【００２２】上記の画像形成内は感光体ドラム４上に出
力するテストパターンジェネレーター２９を内蔵してい
る。テストパターンジェネレーター２９は例えばＲＯＭ
によって構成され、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、
Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各々について複数階調
のパターンを形成する。
【００２３】図４は感光体ドラム上に形成されたトナー
パターンを読み取るセンサ９からの信号を処理する処理
回路を示す。センサ９に入射された近赤外光は、センサ
９により電気信号に変換され、電気信号はＡ／Ｄ変換回
路４１によりディジタル信号に変換される。そして、濃
度変換回路４２により濃度に変換され、階調制御手段２
８に入力される。階調制御手段は、ＣＰＵと後述のフロ
ーチャートに示されるプログラムを格納するＲＯＭ、Ｒ
ＡＭによって構成される。
【００２４】なお、本実施例で使用したトナーは、イエ
ロー、マゼンタ、シアンの色トナーで、スチレン系共重
合樹脂をバインダーとし、各色の色材を分散させて形成
されている。
【００２５】イエロー、マゼンタ、シアントナーの分光
特性はこの順に図５〜図７に示す通り、近赤外光（９６
０ｎｍ）の反射率が８０％以上得られる。また、これら
の色トナー画像形成において、色純度、透過性に有利な
２成分現像方式を採用している。
【００２６】一方、本実施例では、ブラックトナーはモ
ノクロコピー用としてランニングコストの低減に実績の
ある１成分磁性トナーを使用しており、図８に示す通
り、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率は１０％＆程度で
ある。ブラックは１成分ジャンピング現像方式を採用し
たが、ブラックの２成分トナーであってもかまわない。
【００２７】また、感光ドラム４はＯＰＣドラムであ
り、近赤外光の反射率（９６０ｎｍ）は約４０％であ
り、アモルファスシリコン系ドラム等であってもかまわ
ない。
【００２８】感光ドラム４上の濃度を各色の面積階調に
より段階的に変えていった時の、出力画像濃度とセンサ
９出力の関係を図９に示す。トナーが感光体ドラム４に
付着していない状態におけるセンサ９の出力を２．５Ｖ
に設定した。図９からわかるように、イエロー、マゼン
タ、シアンの色トナーは面積被覆率が大きくなるに従
い、感光ドラム４センサ９出力が大きくなる。一方、ブ
ラックのトナーは面積被覆率が大きくなるに従い、感光
ドラム４単体よりセンサ９出力が小さくなる。
【００２９】これらの関係を利用すると、センサ出力か
ら複写用紙に転写して定着することなしに、出力画像濃
度を正確に求めることができる。
【００３０】通常のコピー動作を行う前に、特定階調パ
ターン（本実施例ではレーザ出力信号として、１６レベ
ル、３２レベル、４８レベル、６４レベル、８０レベ
ル、９６レベル、１１２レベル、１２８レベル、１４４
レベル、１６０レベルの１０階調のパターンを出力し
た）を図１０に示す通り、ドラムの周方向に連続的に形
成し、適正なタイミングでＬＥＤ８、センサ９で測定
し、一連の濃度値群より階調特性すなわち図３の第ＩＩ
Ｉ象限のプリンタ特性を複写用紙に転写して定着するこ
となしに正確に求めることができる。
【００３１】このプリンタ特性を補正するためのＬＵＴ
２５は、プリンタ特性から簡易に求めることができる。
すなわち、ＬＵＴ２５はプリンタ特性の入出力関係を逆
転させることによって求めることができる。
【００３２】一般に電子写真方式のコピー機は、使用コ
ピー枚数によって、諸特性が変化することが知られてい
る。これは、感光体が光疲労を起こしたり、感光体の表
層が当接しているクリーニングブレードによって削れた
りして、感光特性が変化することや、現像剤のトリボ付
与能力が変化する等が知られている。
【００３３】従って、定期的に、コピー動作前に上記動
作を行いＬＵＴ２５を逐次作成することにより、いつも
最適な階調再現特性が得られる。
【００３４】しかしながら、以上の制御を行って、階調
特性を安定化させるにあたり、階調制御量を過度にかけ
た場合、疑似輪郭という画像欠落が生じることがある。
【００３５】この疑似輪郭とは、階調性に不連続性が起
こったときに生じる画像欠陥であり、ＬＵＴの一部を拡
大した図１１で説明すると、濃度信号１０レベルにはレ
ーザ出力信号１０レベルが対応し、濃度信号１１レベル
にはレーザ出力信号１３が対応しており、その段差は３
レベルあるので、レーザ出力１１レベルと１２レベルは
この条件では出力されることがないことを意味する。こ
のような、段差が大きくなると、階調の不連続性が生じ
てしまい、画像としてはある特定濃度領域だけが目立っ
てしまい、その結果あたかも疑似的な輪郭を発生してし
まう。
【００３６】ＬＵＴの変換特性と疑似輪郭の関係につい
て、本発明者が解明した結果を図１２に示す。横軸に濃
度信号レベル、縦軸にＬＵＴにおける段差でプロットし
てある。
【００３７】○は疑似輪郭が目視で認められなかったも
ので、△は注意して観察すると疑似輪郭が認められるも
の、×は容易に疑似輪郭がわかるものであった。
【００３８】これらのデータより、疑似輪郭発生境界線
を実線で記入しておいた。
【００３９】このグラフからわかるように、シャドー側
よりもハイライト側において、ＬＵＴにおける段差（勾
配）を小さくするように設計する必要がある。
【００４０】本実施例における、ＬＵＴ作成のフローチ
ャートを図１３に示す。
【００４１】まずステップＳ１において、センサ９から
入力され演算によって得られた濃度データに基づき、Ｌ
ＵＴデータが作成される。ここで、前述の１０階調の濃
度以外の濃度部分は例えば１次補間などの補間方法を用
いることによってデータを作成する。
【００４２】ステップＳ２において、作成されたＬＵＴ
データを微分して、入力濃度値に対する出力濃度値の変
化率αすなわち先の段差の情報を演算によって求める。
ステップＳ３においてこの変化率αが所定のしきい値Ｔ
ｈよりも小さいか否かが比較され、小さい場合には、ス
テップＳ４において、ＬＵＴデータがＬＵＴ２５のＲＡ
Ｍに転送され記憶される。大きい場合には、ステップＳ
５において入力濃度値に対する出力濃度値を補正し、再
度ステップ２を繰り返す。
【００４３】先の１０階調の特定パターンの濃度から作
成したＬＵＴを微分して、入力濃度に対する出力濃度の
変化率αすなわち先の段差の情報に変換し、図１４の疑
似輪郭発生境界線を越えてしまう領域に限って、特定パ
ターンの感光ドラム上反射光量から変換した読み取り濃
度を１レベル上げて再度ＬＵＴを作成し、疑似輪郭発生
境界線を越えたかどうかの判断を行う。このようにし
て、全ての濃度領域について、疑似輪郭が発生しない条
件になるまで補正が繰り返される。
【００４４】このようにフィードバック系によって作成
したＬＵＴを使用することにより、画像全体としては、
致命的欠陥である階調の疑似輪郭といった不連続性は発
生せず良好な画像品質を得ることができる。
【００４５】［実施例２］図１４において、疑似輪郭が
発生する領域に関しては、濃度を強制的に出す補正が、
疑似輪郭の発生原因であるので、疑似輪郭発生領域に関
して、図１５に示すようにレーザ出力を濃度信号によっ
て変えた。
【００４６】このようにレーザ出力を濃度レベルに応じ
て制御することによって、若干のハイライト側の濃度低
下が生じたが、画像全体としては、致命的欠陥である階
調の疑似輪郭といった不連続性は発生せず良好な画像品
質を得ることができた。
【００４７】［実施例３］実施例１において、ＬＵＴを
決定するために、複雑なアルゴリズムとなり、実効速度
や使用メモリーの点で、有利ではない。
【００４８】実際の機械においては、プリンタ特性の変
化はあるレンジに収まっているのが実情であり、本実施
例で使用した機械も、図１６に示す特性のバラツキを持
っている。
【００４９】従って、疑似輪郭が発生しそうな、濃度領
域を限定することが可能である。
【００５０】本実施例では、１６レベルのレーザ出力信
号によって形成されたパターンの感光ドラム上反射光量
から変換した濃度レベルが１２レベルより下になった時
に限り１２レベルにするというリミッタを設定し、３２
レベルのレーザ出力信号によって形成されたパターンの
感光ドラム上反射光量から変換した濃度レベルが２４レ
ベルより下になった時に限り２４レベルにするというリ
ミッタを設定した。
【００５１】このようなリミッタを設定することによ
り、実施例１と同様に、致命的欠陥である階調の疑似輪
郭といった不連続性は発生せず良好な画像品質を得るこ
とができる。
【００５２】以上説明したように、本発明の実施例によ
れば、プリント動作前にプリンタの特性を自己判断さ
せ、それから得られた特性を元に階調制御を行うこと
で、画像品質の安定性を向上させる画像形成装置におい
て、階調制御領域または階調制御量の少なくとも１つを
規制することによって、形成された画像品質に欠陥が起
きないようにするという効果がある。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、階
調補正テーブルを作成する際に傾きを考慮して作成する
ので、擬似輪郭の発生をできるだけ防止することがで
き、良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す図
【図２】ＣＣＤからの電気信号を処理する処理回路を示
すブロック図
【図３】階調再現特性を示す４限チャート図
【図４】センサ９からの電気信号を処理する処理回路を
示すブロック図
【図５】イエロートナー分光特性の一例を示す図
【図６】マゼンタトナー分光特性の一例を示す図
【図７】シアントナー分光特性の一例を示す図
【図８】ブラック（１成分磁性）トナー分光特性の一例
を示す図
【図９】濃度信号レベル対センサ出力の一例
【図１０】特定階調パターンパッチを形成する場所の一
例を示す図
【図１１】ＬＵＴの一部拡大図
【図１２】疑似輪郭発生条件を示す図
【図１３】実施例１におけるＬＵＴを補正するフローチ
ャート図
【図１４】濃度信号レベルとＬＵＴの変化量を示す図
【図１５】濃度信号レベルとレーザパワーの関係の一例
を示す図
【図１６】濃度信号レベルと画像濃度の関係の一例を示
す図
【符号の説明】
２８ 階調制御手段 ２９ パターンジェネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 隆雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 像坦持体に可視画像を形成する像形成手
    段と、 所定の階調を有するパターン画像を表わす画像信号を発
    生する発生手段と、 上記発生手段により発生される画像信号に基づいて上記
    像坦持体に上記パターン画像を形成させるパターン画像
    形成手段と、 上記像坦持体に形成されたパターン画像の濃度を検出す
    る濃度検出手段と、 上記濃度検出手段により検出された濃度に基づいて画像
    信号の入力レベルと出力レベルとの特性を表わす階調補
    正カーブを作成する作成手段と、 を有し、上記作成手段は、入力レベルに対する出力レベ
    ルの変化率が入力レベルに応じて変動する基準値よりも
    大きくなるような範囲では上記変化率が上記基準値以下
    になるように入力レベルに対する出力レベルを補正する
    ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 上記作成手段は、上記濃度検出手段によ
    り検出された濃度に基づいて作成された階調補正カーブ
    に対して変化率を求め、上記基準値との比較結果に基づ
    いて作成済みの階調補正カーブを更に補正することを特
    徴とする請求項１記載の画像処理装置。
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