JP3150163B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階調画像を処理する画
像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、色パターンを感光体上に形成
し、そのパターンの濃度を読み取り、γ補正などの画像
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、センサ感度のバラツキ、センサと測定物との
距離のバラツキといった、機械本体に依存する偏差に関
しては、合わせ込みができないために、機械間差とし
て、画像の安定するレベルが、一致しないという問題点
があった。

【０００４】特に、例えば電子写真方式のコピー機は使
用回数によって、感光体や現像剤等の諸特性が変化する
ことがある。また、他の方式のプリンタに関しても同様
の問題を生じ得る。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みて
なされたものであり、安定した良好な画像を得ることが
できる画像処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明は、操作性、マンマシンイン
ターフエースを考慮した画像処理装置を提供することを
別の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、所定のパターンを媒体上に形成するパター
ン形成手段と、前記パターン形成手段により形成された
パターンの濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検
出手段によって検出された濃度に応じて階調制御を行う
階調制御手段を有する画像処理装置において、前記濃度
検出手段は、前記媒体上に前記パターン形成手段により
形成されたパターンの反射光量を測定し、該反射光量を
濃度に変換する変換手段を有し、該変換手段による変換
のための演算処理のパラメータはマニュアル設定可能で
あることを特徴とする。

【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】以下、電子写真方式を例に説明するが、本
発明はインクジェットプリンタ、銀塩写真方式プリン
タ、あるいは、サーマル転写プリンタ等、他の形式の画
像形成装置にも適用できることは言うまでもない。

【００１０】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）によっ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。

【００１１】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。

【００１２】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用いられるＬＥＤ、９は
感光体ドラム４上に形成されたトナー像を読み取るため
に用いるＣＣＤセンサである。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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
が原画像濃度と出力画像が一致するように、ＬＵＴ（ル
ックアップテーブル）２５にて変換される。

【００１６】ＬＵＴ２５によってγ特性が変換された信
号は、パルス巾変調回路２６において、パルス巾変調さ
れ、ＬＤドライバ２７でレーザ光として出力される。２
８はＣＰＵであり後術の演算結果に基づいてＬＵＴの内
容を書き替える。また３０は、マニュアル調整手段であ
り、フィードバック系によって設定されるＬＵＴ２５の
γ特性をマニュアルにより微調整するものである。

【００１７】図３に階調が再現される様子を４元チャー
トで示す。

【００１８】第Ｉ象限は、原稿濃度を濃度信号に変換す
る読取特性を示し、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の変換特性を示し、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。

【００１９】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。

【００２０】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
性の非線形性を第ＩＶ象限のＬＵＴ２５によって補正し
ている。

【００２１】ＬＵＴ２５のテーブル内容は後に述べる演
算結果により生成される。

【００２２】ＬＵＴ２５にて変換された後、パルス巾変
調回路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
いう過程をへて階調画像が得られる。

【００２３】また、上記の画像形成装置は感光体ドラム
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。

【００２４】図４はセンサ９からの信号を処理する処理
回路を示す。

【００２５】ＬＥＤ８から照射された近赤外光は感光ド
ラム４上にテストパターンジェネレーター２９により形
成された階調パターンに当り、反射してセンサ９に入射
してくる。反射光はセンサ９により反射光量に比例した
電気信号に変換され、さらに電気信号は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により光学濃度に変換される。変換された
濃度信号はＣＰＵ２８に入力され、後述の演算が行われ
る。

【００２６】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。

【００２７】ブラックトナーは上記３色のカラートナー
を混合して形成されている。

【００２８】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。

【００２９】イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックト
ナーの分光特性はこの順に図５〜図８に示す通り、近赤
外光（９６０ｎｍ）の反射率が約８０％以上得られる。

【００３０】これらの関係より、感光体ドラム上のトナ
ー光学濃度、すなわち、トナー量が増加するに従い、反
射光量が多くなることがわかった。

【００３１】なお、センサ９のオフセット調整として、
感光体ドラム上にトナーがのっていない状態における反
射光量信号が１０レベルになるようにしてある。

【００３２】反射光量から濃度に変換するためには、次
式の演算を行なった。

【００３３】 Ｄ＝ ｋlog（Ｉ／I0） ーーーー(１) ここで、ＩφはＬＥＤ８が発光した光の強度、Ｉはセ
ンサ９に届いた光の強度、ｋは係数、Ｄは濃度１．８を
２５５レベルに正規化した光学濃度である。

【００３４】ＬＥＤの発光光量はいつも同じにしている
ので、Ｋを別の係数として、(１)式は次のように変換で
きる。

【００３５】 Ｄ＝ ｋ log I ー Ｋ ----(２) 色によって、若干の反射特性がことなるために、先の
(１)式の係数ｋは、色毎に、イエローは１２５、マゼン
タは９０、シアンは１００、ブラックは１０５に設定し
た。

【００３６】Ｋは I＝１０ の時に、Ｄ＝０にするため
に、イエローは１２５、マゼンタは９０、シアンは１０
０、ブラックは１０５と設定した。

【００３７】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。

【００３８】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、３
２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９
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ＩＩＩ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を知ることができる。

【００３９】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。

【００４０】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の原因によるものである。

【００４１】従って、定期的に、コピー動作前（例えば
電源ＯＮ時）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。

【００４２】しかしながら、以上の制御を行って、濃
度、階調特性を安定化させるにあたり、式(２)の各色の
係数を固定にした場合、センサ９のバラツキを反映し
て、機械間で、濃度および階調特性がばらついてしまう
ことがわかった。

【００４３】この濃度および階調性のバラツキを抑える
ために、本発明では、上記の係数を機械本体の操作パネ
ル（マニュアル調整手段３０）から、入力設定できるよ
うにした。

【００４４】図１０は、本実施例を行った時の濃度の変
化の様子を示すものである。

【００４５】図１０の（Ａ）は、例えばイエローの係数
ｋを１２５に設定した時に、フィードバック系による階
調制御を行っても上述の理由から目標濃度であるＤ＝
１．５０に対して、機械αはＤ＝１．３０、機械βはＤ
＝１．５０、機械γはＤ＝１．７０とばらついてしまう
ことが考えられる。

【００４６】そこで、機械αの係数ｋを１２０に、機械
γの係数ｋを１３５に、操作パネルより、マニュアルで
入力設定することにより、図１０の（Ｂ）のように、す
べての機械を目標濃度１．５±０．０５に抑え込むこと
ができる。

【００４７】［実施例２］実施例１においては、感光体
ドラム上の特定パッチの反射光量から、光学濃度に変換
する手段として、演算式を用いて実施したが、実際の画
像形成装置においては、ＬＵＴ作成のためのウェイト時
間を短くするために処理速度の向上が望まれる。

【００４８】一般のＣＰＵは対数のような、数値演算式
は処理速度が遅く、実行速度をアップさせるためには、
数値演算のためのコプロセッサを追加することが必要と
なるが、コストアップになり、設計上好ましくない。

【００４９】従って、本実施例では、図１１のように、
８ｂｉｔにＡ／Ｄ変換された反射光量信号を２５５レベ
ルを光学濃度１．８に対応させた８ｂｉｔ信号の濃度信
号に変換するための、ＬＵＴを用いた。

【００５０】色毎に、反射特性が異なるので、このＬＵ
Ｔによる濃度変換を行う前に、反射光量信号に係数を乗
じている。

【００５１】この場合の係数は、イエローが１．５０、
マゼンタが１．１０、シアンが１．２０、ブラックが
１．２５というところが、機械の平均的な値であった。

【００５２】この係数を実施例１と同様に、階調制御後
の濃度バラツキに応じて、その機械に対して適切な値
に、操作パネルを用いて設定することにより、処理スピ
ードをアップさせるとともに、機械毎の濃度、階調性の
バラツキを減少させることができる。

【００５３】［実施例３］実施例１および実施例２にお
いて、係数をダイレクトに入力設定するのは、作業者に
とって、濃度のずれ量との対応がわかりにくく、１回の
設定で、合わせ込むのは、困難である。

【００５４】そこで、本実施例では、作業性を向上する
ために、濃度変動巾に換算したスケールを色毎に別途用
意した。

【００５５】図１２に示すように、あらかじめ、機械の
平均の係数を０をデフォルトとして、設定しておき、そ
この設定から、濃度のステップが０．０５に対応するよ
うに、係数の巾を決め、さらに、デフォルトの状態か
ら、係数を変えた結果、画像濃度が増加する方向に向か
う方をプラス側とした、対応表を設定した。

【００５６】さらに、図１３に示す、操作パネルを、用
意しておき、各色プラス側、マイナス側に図１２の対応
表の設定の範囲で、入力設定できるようにしておく。

【００５７】このような、マン−マシンのインターフェ
イスを持つことにより、画像形成装置の操作性を向上す
ることができる。また、色毎に調整可能なので、微妙な
色あいの調整も簡単に行うことができる。

【００５８】以上説明したように、本発明の実施例によ
れば、像担持体上に形成された特定パターンの反射光を
測定し、その測定量から演算処理を行い光学濃度に変換
し、その光学濃度に応じて階調制御を行う階調制御手段
を有する画像形成装置において、その演算に使用する係
数を、画像形成装置の操作パネルから、入力あるいは選
択して設定することにより、機械本体間の濃度バラツキ
および、階調性のバラツキを少なくする効果がある。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、階
調制御を行うために、形成された所定パターンの濃度を
検出する際に、所定のパターンの反射光量を測定し、該
反射光量を濃度に変換し、該変換手段による変換のため
の演算処理のパラメータはマニュアル設定可能としたの
で、センサの特性調整を行うことによりセンサ感度によ
るバラツキを考慮した階調制御を行うことが可能とな
り、階調制御の精度が向上し、安定した良好な画像を得
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】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１０】機械間の濃度の差を示す図

【図１１】反射光量信号から濃度信号に変換するための
ＬＵＴを示す図

【図１２】各色係数の対応を示す図

【図１３】操作パネル上のディスプレイ例を示す図

【符号の説明】

８ ＬＥＤ ９ ＣＣＤセンサ ２５ ＬＵＴ ２８ ＣＰＵ ２９ パターンジェネレータ ３０ マニュアル調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/407 G03G 15/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンを媒体上に形成するパタ
   ーン形成手段と、前記パターン形成手段により形成され
   たパターンの濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度
   検出手段によって検出された濃度に応じて階調制御を行
   う階調制御手段を有する画像処理装置において、 前記濃度検出手段は、前記媒体上に前記パターン形成手
   段により形成されたパターンの反射光量を測定し、該反
   射光量を濃度に変換する変換手段を有し、該変換手段に
   よる変換のための演算処理のパラメータはマニュアル設
   定可能であることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記演算処理は、複数の色成分のうち、
   それぞれの色成分毎に設定されることを特徴とする請求
   項１記載の画像処理装置。