JP3164961B2

JP3164961B2 - 画像記録装置と画質制御方法

Info

Publication number: JP3164961B2
Application number: JP04823794A
Authority: JP
Inventors: 信也小林; 国雄佐藤; 勝弘小野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: DE19509852A1; JPH07264405A; US5576811A; KR950033715A; DE19509852C2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像記録装置に係り、
特に高画質化を図った画像記録装置及び画質制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】画像記録装置において、出力画像の画質
を自動的に安定に保つためには、何らかの方法で前記画
像の画質劣化をモニタしなければならない。以下のよう
な従来装置が公知となっている。

【０００３】特開昭63−253383号公報および特開平2−9
3667号公報に記載の装置では、感光体上の非画像部に基
準パターンとなるパッチパターンや細線等を現像して、
それをフォトセンサ等で読み取ることにより記録画像の
画質をモニタしていた。特開昭62−145266号公報に記載
の装置では、感光体上の画像部に前記基準パターンを現
像し、用紙に転写後、ライン濃度センサにより用紙上で
画質をモニタしていた。特開昭61−1286865 号公報に記
載の装置では、記録画像を用紙に定着後に前記ライン濃
度センサにより画像を測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭63−253383号公
報および特開平2−93667号公報に記載の装置では、ユー
ザが記録する画像以外に、濃度の異なるパッチパターン
や縦や横の細線等の基準パターンを現像しなければなら
ない。各ページ毎に前記基準パターンを作れば、それに
よるトナー消費量も多くなるし、前記基準パターンを測
定後に拭き取るクリーナの負担も増大しその寿命が短く
なる。また、それら問題を解消するために前記基準パタ
ーンを数ページに一回作るなどしてその回数を減らす
と、今度は制御の応答性が悪くなり、画質が安定しな
い。特開昭62−145266号公報に記載の装置では、現像後
の転写や定着プロセスの特性も含めて画質を安定化でき
る利点があるが、上記欠点に加えて、用紙が無駄になる
し、ユーザの印刷速度も低下する。特開昭61−1286865
号公報に記載の装置では、上記のような基準パターンを
使用しないため、上記欠点はないが、出力画像全体の平
均濃度しか測定できない。濃度の異なるパッチパターン
や縦や横の細線等の画質をモニタできる前記従来の方法
に比べると、画質の制御能力は低い。

【０００５】本発明は、前記基準パターンを作ることな
く、濃度の異なる各色のパッチパターンや縦や横の細線
等の各種画質をモニタし、出力画像の画質を自動的に安
定に保つことのできる、画像記録装置と画質制御方法を
提供することを目的としている。

【０００６】また、前記モニタ結果に基づいて感光体等
の寿命を判定することを他の目的としている。

【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、画像記録装置において、予め各種基準パターンとそ
の濃度等の情報を記憶手段に記録しておき、入力する画
像信号から各種基準パターンの位置を検出するパターン
位置検出手段と，前記位置情報に基づいて出力画像の濃
度を測定する濃度測定手段と，各種基準パターン毎に画
質を判定する画質判定手段と，前記判定結果に基づいて
種々のプロセスパラメータを変更することにより出力画
像の画質を制御する制御手段とを備えた構成としたもの
である。

【０００８】

【作用】入力する画像信号から各種基準パターンの位置
を検出するパターン位置検出手段は、入力する画像と、
予め画像記録装置内に設けた記憶手段に定義されてい
る、濃度や色の異なるパッチパターンや縦や横の細線等
の各種基準パターンと入力する画像信号とを比較し、も
しも、入力する画像全体の中に、各種基準パターンとし
て使うことのできる局所画像が含まれていれば、該当す
る基準パターンの種類及びその局所画像の入力画像中の
位置を検出する。前記位置情報に基づいて出力画像の濃
度を測定する手段は、前記位置情報によって、入力画像
中の前記局所画像が用紙上に記録され、濃度測定装置の
付いた濃度測定位置まで来たことを知る。そこで用紙上
に記録された前記局所画像の光学濃度を測定する。各種
基準パターンごとに画質を判定する手段は、前記測定さ
れた局所画像濃度を、該当する基準パターンの種類に応
じて画像処理して、画質の劣化度合いを判定する。プロ
セスパラメータを変更することにより出力画像の画質を
制御する手段は、出力画像の画質に影響を与える各プロ
セスのパラメータを変更させることにより、劣化した画
質をもとの画質に修復する。さらに、劣化した画質の修
復度合いにより寿命を判断することも可能である。

【０００９】本発明は、記録するための入力画像信号の
中から基準パターンを探し出すものであり、特別に基準
パターンを作る必要がない。そこでトナー，用紙等の浪
費やクリーナの負荷増加はない。また、予め装置内に定
義しておく基準パターンの数に制限はないため、多種画
像の画質評価が可能である。ただ、ユーザが作った入力
画像の中に、ある基準パターンとして使うことのできる
適当な局所画像がないことが連続する場合、その基準パ
ターンによって測定される画像の画質を制御できない。
そのため学習機能等を付加して、使用頻度の高い画像パ
ターンに関しては記憶し、そのパターンをユーザ等に示
し追加パターンとし登録すべきか否を問合せし、追加登
録できるようにすることも可能である。しかし、ユーザ
が多く記録する画像の画質は優先的に制御されるため、
実質的には高画質を維持できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７，表１
〜表３により説明する。図１に、本実施例の装置構成を
示す。本実施例では、画像記録装置としてモノクロレー
ザプリンタを使用した一例を示す。本レーザプリンタで
は、円筒の感光体ドラム１０１の周囲に、帯電器による
一様帯電プロセス１０２，レーザを含む露光光学系によ
る露光プロセス１０３，現像器による現像プロセス１０
４，転写器による転写プロセス１０５，定着器による定
着プロセス１０６が配置されている。ユーザがワープロ
やパソコンで作成した入力画像を構成する入力画像信号
１０７は、露光プロセス１０３に入力され、前記各印写
プロセスにより記録紙１１４上に書かれた出力画像１０
８となる。ここでは、モノクロレーザプリンタを例とし
ているので、入力画像信号１０７は画像内の画素毎に割
り当てられた白黒２値の１bit 信号が、ライン毎に順次
送られてくるものとする。

【００１１】以下本発明の画質制御装置の部分について
説明する。入力画像信号１０７は、基準パターン位置検
出手段１０９に入力される。基準パターン位置検出手段
109には、べた黒パターン，べた白パターン，ハーフト
ーンパターン，縦単線パターン，横単線パターン等各種
基準パターンを記憶したメモリ（図示していない）を有
している。このメモリは基準パターン検出手段１０９内
に設ける必要はなく、本制御系に設置し信号線またはバ
ス等で基準パターン位置検出手段１０９等と接続されて
いれば良い。なお、前述のように基準パターンを別設し
ていおいた方が、同パターンを比較等他の処理に用いる
場合や、追加記録消去等の作業を行う上で便利である。
基準パターン位置検出手段１０９は、入力画像信号１０
７から、入力画像中にこれらの基準パターンとして使う
ことができる局所画像が存在するかどうか、各画素ごと
にパターン認識により調べていく。もし、ある基準パタ
ーンに相当する局所画像が見つかると、基準パターン位
置検出手段１０９は、その局所画像の種類と位置を基準
パターン位置テーブル１１０として、出力画像濃度測定
手段１１１及び画質判定手段１１２に出力する。

【００１２】図２〜図６に、基準パターン位置検出手段
１０９の詳細な構成を示す。本実施例の、基準パターン
位置検出手段１０９は、パターン認識技術の中のテンプ
レートマッチング技術を応用したものである。

【００１３】図２に、基準パターン位置検出手段１０９
のバッファメモリを示す。レーザプリンタで作られる水
平同期信号２０１は、４つのラインメモリ２０２への画
素アドレスカウンタ２０５のリセット端子ＲＥＳにつな
がれており、画素アドレスＰＡＤをゼロにクリアする。
また、入力画像信号１０７に対する画素同期信号２０３
は、画素アドレスカウンタ２０５のクロック端子ＣＬＫ
および２５個のラッチ回路（Ｄタイプフリップフロッ
プ）２０４のクロック端子（図示せず）につながれてお
り、画素アドレスをカウントすると同じにラッチのタイ
ミング信号として用いられる。入力画像信号１０７は、
図示するようにラインメモリ２０２及びラッチ回路２０
４に、画素毎に入力される。ラインメモリ２０２は、遅
延回路を有しており１ライン分遅延されてから出力され
る。入力画像信号１０７は、通常図３に示すように入力
画像の左上から右向きに、１ライン毎に送られてくる。
図２のバッファメモリからの２５個の出力Ａ１，〜，Ａ
５，Ｂ１，〜，Ｂ５，Ｃ１，〜，Ｃ５，Ｄ１，〜，Ｄ
５，Ｅ１，〜，Ｅ５は、図３に示すように、入力画像の
一部（ここでは局所画像３０１と呼ぶ）となっている。
さらに、局所画像３０１の位置は、入力画像全体を左上
から右向きに１画素ずつ順次スクロールすることにな
る。なお、本実施例では説明簡単のため、局所画像３０
１のサイズを５×５画素としたが、通常は９×９画素以
上とする。局所画像３０１のサイズが小さいと、後述す
る基準パターンのテンプレートの数が、制限される。局
所画像３０１のサイズは図２のラインメモリ２０２とラ
ッチ２０４の数や組合せを変えれば、簡単に大きくでき
るし縦横比も変えられる。

【００１４】図４（１)〜(３）に、本実施例で採用す
る、局所画像３０１と比較する基準パターンのテンプレ
ートの一例を示す。（１）はべた黒画像、（２）は縦単
線、（３）は横単線である。前記（１)，(２)，(３）の
白黒反転画像である図４(４)〜（６）も、それぞれ
（４）は下地（べた白）画像、（５）は白抜き縦単線、
（６）は白抜き横単線の画質を制御する上で重要な基準
パターンのテンプレートであるが、扱いは前記（１)，
(２)，(３）と同様であるため、本実施例では説明簡単
のため省略する。図４（７)，(８）は、単一センサで測
定するときに使う４５度単斜線であり、詳細は後で説明
する。これら基準パターンのテンプレートは、図１の出
力画像濃度測定手段１１１による読み取り位置が、用紙
搬送時の機械的誤差などで上下左右に最大１画素ずれて
も、図１の画質判定手段１１２で誤判定しないような配
慮がされている。詳細は後述する。従って局所画像３０
１のサイズが５×５画素では、このような単純な基準パ
ターンのテンプレートしか作れない。しかし例えば局所
画像３０１のサイズが９×９画素では、前記誤判定しな
いような配慮をしながらでも、いろいろな基準パターン
のテンプレートが作れる。図４（７)〜(９）に、その例
を示す。（７）はハーフトーン画像、（８）は縦２本
線、（９）は横２本線である。本発明ではこのように、
局所画像３０１のサイズを増加させれば、いかなる基準
パターンでも定義することができる。

【００１５】図５に、テンプレートマッチング回路構成
の１例を示す。入力画像の各画素に対応する局所画像３
０１は、前記各基準パターンのテンプレート（１)〜
(３）と、論理回路５０１によって比較され、もしも同
一であれば、一致信号５０２を発生する。ここで、論理
回路５０１の代わりに、ＲＯＭ（Read Only Memory）等
も使用できるし、それらの併用も可能である。論理回路
５０１は高速である反面多く基準パターンを定義できな
い。ＲＯＭは現在はアドレス線が２１本程度しかなく局
所画像３０１のサイズが５×５画素までしか使えないが
その範囲内でいかなる基準パターンでも定義できる。局
所画像３０１は、前記各基準パターンのテンプレート
（１)〜(３）と、同時に２つ以上一致することはありえ
ないので、いま、局所画像３０１がテンプレート（１）
と一致したとする。すると発生した一致信号５０２によ
り、画素同期信号２０３に同期してラッチ信号５０６が
作られ、それにより、その時に一致した基準パターンの
種類と、その時の画素アドレスＰＡＤとがラッチ５０４
に一時ラッチされる。一方、マイクロコンピュータ505
には、垂直同期信号５０３及び水平同期信号２０１が入
力されており、マイクロコンピュータ５０５はそれらを
カウントすることにより、現在入力中の入力画像信号１
０７が何ページの上から何ライン目（ラインアドレスＬ
ＡＤ）の画素の信号であるか分かる。今、仮にｎページ
でｙ１ラインのときに、前記ラッチ信号５０６が入力さ
れたとすると、マイクロコンピュータ５０５は図４の基
準パターンの種類（Ｎｏ．）と、その時の画素アドレス
ＰＡＤとをラッチ５０４から取り込み、表１に示すよう
な基準パターン位置テーブル１１０を作成する。

【００１６】

【表１】

【００１７】入力画像内に基準パターンとなる局所画像
３０１がほぼ同一場所に集中する場合、入力画像内に適
当に分散するように適当に間隔をおいて基準パターン位
置テーブル１１０を作成する。本実施例では、マイクロ
コンピュータ５０５が最後に検出した各基準パターンの
位置を記憶しており、その位置から主走査方向または副
走査方向にある程度の距離をおいた各基準パターンでな
ければ、基準パターン位置テーブル１１０に書き込まな
いようにしている。１ページ分の基準パターン位置の検
出を終了すると、基準パターン位置テーブル１１０を、
出力画像濃度測定手段１１１及び画質判定手段１１２に
出力するか、または出力画像濃度測定手段１１１及び画
質判定手段１１２が基準パターン位置テーブル１１０を
参照できるようにする。

【００１８】図１に戻り、本実施例の装置構成を引き続
き説明する。出力画像濃度測定手段１１１は、本実施例
の場合、定着プロセス１０６の後の用紙上を測定する。
露光プロセス１０３で露光されたｎページ目の画像が、
現像転写定着され、本測定位置まで到達するまでにはお
よそ１ページ程度の時間差がある。そこでｎページ目の
画像の先頭が本測定位置に到達する頃には、基準パター
ン位置検出手段１０９は、ｎページ全体のパターンマッ
チングを既に終えて、図６の基準パターン位置テーブル
は完成している。出力画像濃度測定手段１１１は、基準
パターン位置テーブルの基準パターン位置情報に従っ
て、出力画像１０８の中から局所画像301に該当する出
力画像領域を検索し、その部分の画像濃度情報を局所画
像読み取り信号１１６として、画質判定手段１１２に出
力する。

【００１９】図６に、出力画像濃度測定手段１１１の詳
細な構成を示す。光源と受光部からなる紙先端検出セン
サ６０１により、定着プロセス１０６から出たｎページ
目の出力画像１０８の先端が検知されると、読み取りラ
インカウンタ６０２がクリアされる。読み取りラインカ
ウンタ６０２は、水晶発信器等の基準クロックから作っ
た読み取りライン同期信号６０３をカウントし読み取り
ラインアドレスRLADを得る。読み取りライン同期信号６
０３は、同時に読み取り画素カウンタ６０４をクリアす
る。読み取り画素カウンタ６０４は、水晶発信器等の基
準クロックから作った読み取り画素同期信号６０５をカ
ウントし読み取り画素アドレスＲＰＡＤを得る。比較器
６０６は、ＲＬＡＤ及びＲＰＡＤと、基準パターン位置
テーブル１１０からのＬＡＤ及びＰＡＤとを比較し、も
しも同じであれば、画像濃度測定装置６０８から局所画
像３０１に該当する出力画像領域の濃度データをバッフ
ァメモリ６０７に読み込む。画像濃度測定装置６０８
は、ここでは、一例として図示するような公知の縮小光
学系のＣＣＤリニアアレイセンサ６０８であるとする。
ＣＣＤセンサ６０８には、読み取りライン同期信号６０
３及び読み取り画素同期信号６０５が入力されており、
出力画像濃度を８bit ２５６レベルで読み込む。読み取
り幅は出力画像の前幅でもよいし、その一部でもよい。
一部の時は表１の基準パターン位置テーブル１１０を作
成するときに、読み取り可能の位置にある局所画像３０
１だけ、前記基準パターン位置テーブル１１０に書き込
むようにすればよい。また、ＣＣＤセンサ６０８の読み
取り解像度は、画像記録装置よりも高解像度であること
が望ましい。本実施例では、４００ドット／インチのレ
ーザプリンタに対し、１２００ドット／インチで読み取
る例を示す。

【００２０】図７に、局所画像読み取り信号１１６の構
成を示す。局所画像３０１のサイズは５×５画素なの
で、局所画像３０１に該当する出力画像領域７０１を３
倍の解像度で読み取れば、図示するように１５×１５の
微小画素７０２の領域となる。ここで一般の画像記録装
置では、入力画像信号１０７上の局所画像３０１と、用
紙上の出力画像１０８に記録された局所画像３０１に該
当する出力画像領域701とでは、どうしても位置ずれが
発生する。本実施例では、主走査方向及び副走査方向に
最大１画素程度の位置ずれが発生しても、後述する画質
判定手段１１２で誤判定しないようにするため、５×５
画素の局所画像３０１の内部の３×３画素の部分のみ
を、測定対象とし、する。従って、図７中の微少画素７
０２のうち、ｄ１１，〜，ｄ９９の８１個の濃度データ
のみバッファメモリ６０７に読み込み、局所画像読み取
り信号１１６として、画質判定手段１１２に出力する。
なお、本実施例では画像濃度測定装置６０８を縮小光学
系のＣＣＤリニアアレイセンサとしたが、密着型のＣＣ
Ｄリニアアレイセンサでもよいし、または、ポリゴンミ
ラーで走査されたレーザ光でもよい。また、単一のレー
ザやＬＥＤを光源とし、フォトディテクタで反射光を受
光する単一センサを主走査方向に移動できるように取付
け、読み取る場所に移動させて測定するようにしてもよ
い。単一センサが移動できない場合はユーザが高頻度で
記録する、画像左側が測定できるようにセットするとよ
い。この場合、副走査方向の線幅しか測れなくなるた
め、縦線幅（図４基準パターンの（２)，(５)，(８））
を直接に測定することはできなくなるが、図１５に示す
ように横線幅の副走査方向の広がりＤｓと、図４（７）
または（８）に示す水平方向と４５度傾いた斜線幅の副
走査方向の広がりＤｓｓとを測定すれば、縦線幅の副走
査方向の広がりＤｍを計算（Ｄｍ＝Ｄｓｓ−Ｄｓ）ある
いは実験結果により推定できる。

【００２１】図１に戻り、本実施例の装置構成を引き続
き説明する。画質判定手段１１２は、基準パターン位置
検出手段１０９からの基準パターン位置テーブル１１
０、及び出力画像濃度測定手段１１１からの局所画像読
み取り信号１１６をもとに、各基準パターンの画質を判
定し、その結果である画質判定結果１１５をプロセス制
御手段１１３に出力する。

【００２２】表２に、表１の結果に局所画像読み取り信
号１１６と画質判定結果１１５を加えた表を示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】本実施例では、画質判定結果１１５を以下
のように定義する。

【００２５】図４の基準パターン(１)：平均画像濃度Ｊ１＝(ｄ１
１＋〜＋ｄ９９)／８１図４の基準パターン(２)：平均線幅Ｊ２＝(Ｊ２
１＋〜＋Ｊ２９)／９但し、Ｊ２ｉ：ｄｉｊの数、ｄｉｊ＞Ｔ、ｊ＝１，〜，
９Ｔ：線幅を決めるしきい値濃度図４の基準パターン(３)：平均線幅Ｊ３＝(Ｊ３１＋
〜＋Ｊ３９)／９但し、Ｊ３ｊ：ｄｉｊの数、ｄｉｊ＞Ｔ、ｉ＝１，〜，
９Ｔ：線幅を決めるしきい値濃度画質判定結果１１５としては、これ以外に、基準パター
ン（１）の濃度むら，基準パターン（２）及び（３）の
線中心位置，濃度等が適用できる。

【００２６】本実施例では、５×５画素の局所画像３０
１の内部の３×３画素の部分のみを、測定対象としてい
る。従って、図１の出力画像濃度測定手段１１１による
読み取り位置が上下左右に最大１画素ずれても図１の画
質判定手段１１２で誤判定しないようになっている。例
えば、図４(１)では５×５画素がべた画像となっている
から、中心の３×３画素の測定部分の位置が上下左右に
最大１画素ずれてもやはりべた画像の測定結果が得られ
る。図４(２)でも、上下左右に最大１画素ずれても縦単
線を捕らえることができるし、また３×３画素の測定部
分に他の画像が入り込むことはないため、上記判定手法
により正しい線幅が得られる。図４(３)も、同様であ
る。

【００２７】図１に戻り、本実施例の装置構成を引き続
き説明する。プロセス制御手段113は、画質判定手段１
１２からの画質判定結果１１５をもとに、レーザプリン
タの各プロセスパラメータを変更する。変更できるプロ
セスパラメータとしては、主に以下のようなものがあ
る。

【００２８】帯電プロセス１０２：コロナワイヤ電圧，電流，グリッ
ド電圧露光プロセス１０３：光量振幅，パルス幅，スポット径現像プロセス１０４：トナー補給量，現像バイアス電圧
（ＡＣ，ＤＣ）転写プロセス１０５：コロナワイヤ電圧（ＡＣ，ＤＣ）定着プロセス１０６：ローラ温度，速度，押し圧本実施例では、これらのプロセスパラメータを可変範囲
で振りながら予め印写実験を行い、上記画質判定出力１
１５（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３）が、それらの目標値（Ｊ１re
f，Ｊ２ref，Ｊ３ref）からずれた場合、それらの目標
値（Ｊ１ref，Ｊ２ref，Ｊ３ref）に戻すためには、上
記プロセスパラメータをいくつにするかというテーブル
をマイクロコンピュータのメモリの中に作成しておく。
本実施例ではテーブルの一例として、表３に示すような
制御行列の形で格納されており、画質判定結果１１５と
画質目標値との偏差に基づいてプロセスパラメータを逐
次変更していく。

【００２９】

【表３】

【００３０】この時感光体１０１の位置に同期した、プ
ロセスパラメータを格納できるラインメモリやぺージメ
モリを持てば、感光体１０１上の各位置ごとにプロセス
パラメータを独立して制御することが可能になる。この
時、主走査方向の制御に関しては、露光プロセス１０３
のみプロセスパラメータの変更が可能である。

【００３１】本実施例によれば、定着後の最終画像を測
定し、各基準パターン毎に、かつ感光体１０１上の記録
位置毎にも画質制御できるため、安定した画質の出力画
像が得られる。また、専用の基準パターンを形成する前
記技術による画質測定を、電源立ち上げ時や所定枚数印
刷毎に行い、本実施例をその間常に実施し、これらを組
み合わせれば、ユーザがめったに印刷しない画像パター
ンは、前記技術により長期間隔で正確に画質補正され、
ユーザがよく印刷する画像パターンは、本実施例により
常に微調整され、また異常も検知できるため、合理的な
制御系が構築できる。

【００３２】なお、図には示していないが、基準パター
ン検出手段１０９で既に登録してある基準パターンが見
つからない場合は、画像濃度検出手段で全画面を検出
し、最も多く用いられているパターンを前記基準パター
ン検出部で抽出し、そのパターンを仮の基準パターンと
して仮登録する、この仮登録状態はもし記録装置側に表
示装置等を付加してあればそれに表示して、仮登録を本
登録にすべきか否かユーザ等に示し、操作者が本登録指
示（キーボードや登録設定ボタン等を記録装置に設けて
おき、それら入力端末から行う）することによって本登
録され、次の検出から利用できるようにすることもでき
る。

【００３３】更に、画質測定結果に基づいて各種プロセ
スパラメータを変更して制御しても画質が所定の状態以
上に良くならない場合は、プロセスの一部が寿命である
との判定を行う寿命判定手段を付加することにより、現
像剤の劣化や不足，感光体の劣化を早期に検出し利用者
等に報知手段により知らせることにより、むだな印刷を
防ぎ利用効率を上げることもできる。

【００３４】なお、画像濃度測定装置６０８の取付け位
置はこのほかにも数通り実施可能である。図１４に、画
像濃度測定手段６０８の他の装置構成を示す。定着プロ
セス１０６直後の記録紙１１４上（１４０１）や現像プ
ロセス１０４直後の感光体１０１上(１４０２)の他、転
写プロセス１０５直後の感光体１０１上(１４０３)およ
び記録紙１１４上（１４０４），定着プロセス１０６直
後のヒートロール上（１４０５）に取り付けられる。ま
た、画像濃度測定装置６０８の代わりに高解像度の表面
電位測定装置を使うこともできる。その際の取付け位置
は感光体101上の（１４０２）及び（１４０６）であ
る。表面電位測定装置は解像度が低いのが問題で、著者
等が実施した例でも解像度は１００μｍ程度であり、基
準パターンがべた（黒，白，ハーフトーン）画像であれ
ば使用可能であるが細線等のパターンには使えない。

【００３５】以下、本発明の他の一実施例を図８〜図１
１により説明する。図８に、本実施例の装置構成を示
す。本実施例では、画像記録装置として公知のカラーレ
ーザプリンタ８０１を使用した一例を示す。本カラーレ
ーザプリンタ８０１が、図１に示すモノクロレーザプリ
ンタと主に異なる点は、現像機１０４がシアン用104ｃ,
マゼンタ用１０４ｍ，イエロ用１０４ｙ，ブラック用１
０４ｋの４台ある点、及び転写体８０２がある点であ
る。入力画像信号８０２には、通常シアンＣ，マゼンタ
Ｍ，イエロＹ，ブラックＫの４色の信号がモノクロ４ペ
ージ分として順次送られてくる。カラーレーザプリンタ
８０１は、これに基づき現像機１０４を順次切り替えな
がら、感光体１０１上で各色トナー画像を形成し、それ
を転写体802上で位置ずれのないように重ねる。４色分
重ね終わると転写プロセス１０５で記録紙１１４に４色
分一度に記録紙１１４上に転写し、最後に定着プロセス
１０６で定着し、カラーの出力画像１０８を得る。

【００３６】基準パターン位置検出手段１０９および出
力画像濃度測定手段１１１については前実施例と同様の
操作を単色ごとに４回行う。画質判断手段１１２による
画質判定結果１１５を以下のように定義する。

【００３７】図４の基準パターン(１)：平均画像濃度Ｊ１＝(ｄ１
１＋〜＋ｄ９９)／８１図４の基準パターン(２)：平均線幅Ｊ２＝(Ｊ２
１＋〜＋Ｊ２９)／９但し、Ｊ２ｉ：ｄｉｊの数、ｄｉｊ＞Ｔｋ、ｊ＝１，
〜，９Ｔｋ：線幅を決めるしきい値濃度。測定色毎に異なる。

【００３８】ｋ＝ｃ（シアン），ｍ（マゼンタ），ｙ
（イエロ）図４の基準パターン(３)：平均線幅Ｊ３＝(Ｊ３１＋
〜＋Ｊ３９)／９但し、Ｊ３ｊ：ｄｉｊの数、ｄｉｊ＞Ｔｋ、ｉ＝１，
〜，９Ｔｋ：線幅を決めるしきい値濃度。測定色毎に異なる。

【００３９】ｋ＝ｃ（シアン），ｍ（マゼンタ），ｙ（イエロ）プロセス制御手段１１３では、露光プロセス１０３，現
像プロセス１０４のプロセスパラメータについては各色
毎のプロセスパラメータを格納するメモリをもち、各色
毎にプロセスパラメータを変更するようになっている。

【００４０】但し、本実施例の場合の出力画像濃度測定
手段１１１では、図示するように前実施例で示した定着
器１０６直後の画像濃度測定装置６０８の他に現像機１
０４直後の感光体１０１上にも画像濃度測定装置８０３
を設ける。これは、転写体８０２や記録紙１１４上で
は、多色のトナー画像が重なりあってしまっていて、前
実施例で示した単色ごとの画質測定技術は適用できない
からである。現像機１０４直後の感光体１０１上では、
単色ごとに測定できる。ただし、黒のトナー像は、感光
体表面が低反射率であるため測定できない。この場合は
黒単色で印刷したときに定着器１０６直後の画像濃度測
定装置６０８で測定すればよい。黒単色で印刷する機会
はかなり多いし、カラーレーザプリンタ８０１でも転写
体802を１回しか回さずに記録紙１１４に転写するた
め、黒単色印刷であることを検知できる。

【００４１】本実施例によれば、フルカラープリンタの
画質制御が可能であり、しかも予め記録順序が分かって
いるため画像濃度測定装置８０３はモノクロのセンサで
よく経済的ある。

【００４２】以下、本発明の他の一実施例を説明する。
図９に、本実施例の装置構成を示す。本実施例では、画
像記録装置として、前実施例の図８で示したような公知
のカラーレーザプリンタ９０１を使用した一例を示す。
本実施例の出力画像濃度測定手段１１１では、前実施例
の図８に示すような感光体１０１表面上の画像濃度測定
装置８０３は備えておらず、定着器１０６直後の画像濃
度測定装置６０８ですべての色の基準パターンに相当す
る局所画像を測定しようとするものである。従って、既
に多色のトナー画像が混色した後の画像を測定しなけれ
ばならない。プリンタのコントローラ９０２からの入力
画像信号１０７は、前記したように、通常シアンＣ，マ
ゼンタＭ，イエロＹ，ブラックＫの４色の信号がモノク
ロ４ページ分として順次送られてくる。本実施例では、
コントローラ９０２からカラーレーザプリンタ９０１及
び基準パターン位置検出手段１０９に送られてくる画像
信号線９０３を従来の１本から４本に増やし、最初の色
（例えばシアンＣ）を記録中に、シアンＣの入力画像信
号１０７だけが、カラーレーザプリンタ９０１及び基準
パターン位置検出手段１０９に送られるのではなく、同
時に他の３色（マゼンタＭ，イエロＹ，ブラックＫ）の
入力画像信号９０３も送られるようにしている。カラー
レーザプリンタ９０１内部の露光プロセス１０３では、
その中から記録する色の画像信号を１つ選択して露光す
る。基準パターン位置検出手段１０９では従って同時に
４色分の画像信号が扱えるようになっている。基準パタ
ーン位置検出手段１０９では、図２に示したバッファメ
モリをＣＭＹＫ４色分持っており、図３に示した局所画
像３０１はＣＭＹＫ情報を持つＣＭＹＫ局所画像1101と
して、図１１に示すようにテンプレートマッチング回路
に入力される。基準パターンのテンプレートも、これに
対応して４色分用意されている。本実施例では形状３通
り（べた画像，縦単線，横単線）、色４色（Ｃ，Ｍ，
Ｙ，Ｋ）で合計１２通りの基準パターンのテンプレート
が、図１１に示す回路中に組み込まれている。図１０
（１)〜(３）に一例を示す。図１０（１）はＣのべた画
像、（２）はＭの縦単線、（３）はＹの横単線である。
本実施例では基本的な基準パターンの画質制御を目的と
したため、基準パターンはすべて単色であるが、赤Ｒ，
緑Ｇ，青Ｂ等の混色の基準パターンの作成も、テンプレ
ートを変更するだけで容易にできる。これにより、フル
カラーの入力画像９０３の中からカラー情報を含んだ基
準パターンを検出することができ、その結果カラー情報
を含んだ基準パターン位置テーブル１１０が得られる。

【００４３】本実施例によれば、定着後の実際に人が見
る出力画像を測定するため、正確かつ実質的な測定が可
能であるし、ＣＭＹＫのような単色のみならずＲＧＢの
ような混色の画像も画質制御できる。

【００４４】また、フルカラー入力画像から各色（ＣＭ
ＹＫ）のモノクロの縦単線及び横単線等の基準パターン
が検出できるため、出力濃度測定手段１１１で定着後の
フルカラー画像を測定後、画質判定手段１１２で前記各
色のモノクロの縦単線及び横単線の線中心位置を判定
し、それら中心位置に基づき各色画像間の縦方向及び横
方向の位置ずれを測定すれば、露光プロセス１０３にお
いて各色画像の露光位置を調節するなどして、各色画像
間の位置ずれをなくすこともできる。図１６に、その一
例を示す。同一画像内のシアン横線１６１及びマゼンタ
横線１６２の中心位置を、まず図９の基準パターン位置
検出手段１０９によって検出しラインアドレスＬＡＤの
差から理想距離Ｌｓｍを算出する。次に出力濃度測定手
段１１１で実際の距離Ｌｓ検出し、画質判定手段１１２
でその差である副走査方向位置ずれＤｓを算出する。主
走査方向位置ずれＤｍについても同様に同一画像内のシ
アン縦線１６５及びマゼンタ縦線１６６の中心位置から
算出する。プロセス制御手段１１３からは、コントロー
ラに対し、各色の入力画像信号９０２の主走査方向副走
査方向それぞれの読み出し位置を調整するように指示す
る。これにより各色の位置ずれを常に監視し調整でき
る。また、本実施例では画像濃度測定装置６０８はモノ
クロでよいため高解像度低価格である。また、単一のレ
ーザやＬＥＤを光源とし、フォトディテクタで反射光を
受光する単一センサを主走査方向に移動できるように取
付け、読み取る場所に移動させて測定するようにしても
よい。単一センサが移動できない場合はユーザが高頻度
で記録する、画像左側が測定できるようにセットすると
よい。この場合、副走査方向の位置ずれしか測れなくな
るため、主走査方向の位置ずれを直接に測定することは
できなくなるが、図１６に示すように副走査方向の位置
ずれＤｓの他に、図４（７）または（８）に示す水平方
向と４５度傾いた斜線幅の副走査方向の位置ずれＤｓｓ
を測定すれば、主走査方向の位置ずれを推定できる。図
１６にその一例を示す。同一画像内のシアン斜線１６３
及びマゼンタ斜線１６４の中心位置を、まず図９の基準
パターン位置検出手段１０９によって検出しラインアド
レスＬＡＤの差から理想距離Ｌｓｓｍを算出する。次に
出力濃度測定手段１１１で実際の距離Ｌｓｓ検出し、画
質判定手段１１２でその差である副走査方向位置ずれＤ
ｓｓを算出する。主走査方向の位置ずれＤｍは、計算
（Ｄｍ＝Ｄｓｓ−Ｄｓ）あるいは実験結果により推定さ
れる。

【００４５】さらに、画像濃度検出装置６０８を、公知
のカラーＣＣＤ等を用いれば、各基準パターンごとの色
情報が得られるため、各基準パターンごとの色変換やγ
（ガンマ）補正が可能となる。従来の色変換やγ（ガン
マ）補正は、画像のパターンとは関係なく行われてい
た。例えば、ＲＧＢのデータで指示された色を、カラー
プリンタで再現するためには色変換やγ（ガンマ）補正
によってカラープリンタの色材色であるＣＭＹＫのデー
タに変換されなければならない。この時従来技術では、
感光体１０１上にべた画像の基準パターンを設け変換式
は逐次更新されてはいたが、画像のパターンとは関係な
く一意に変換されていた。ところが細線を書く場合とべ
た画像を書く場合とは変換式を変えなければならない。
本実施例により各基準パターンの発色性をチェックし、
各基準パターン毎に色変換やγ（ガンマ）補正の変換式
を更新すれば、より忠実な色再現が実現される。

【００４６】以下、本発明の他の一実施例を図１２，図
１３により説明する。図１２に、図１の定着プロセス１
０６の定着器の構造を示す。定着器は、記録紙１１４上
の未定着トナー１２０１を熱と圧力で溶融させて、記録
紙１１４に固着させる。この時、未定着トナー１２０１
に与える熱量には適正値があり、多過ぎても少なすぎて
もオフセットを引き起こす。オフセットとは、定着時に
溶融したトナーの一部が、内部に熱源を持つヒートロー
ラ１２０１の方に付着する現象である。付着したオフセ
ットトナー１２０２はヒートローラ周囲に取り付けてあ
るクリーナ１２０３で清掃されるが、一部はヒートロー
ラ上を１回転した後再び記録紙１１４上に付着する。オ
フセットが発生すると、ヒートローラ１２０１にトナー
を取られた画像の濃度が低下するばかりでなく、ヒート
ローラからのオフセットトナーの付着により、誤印字と
なるため、プリンタに取って致命的な欠陥である。この
オフセットは、機種によっても異なるが、縦線より横線
がでやすいとか、特定線幅の線がでやすいといったよう
に画像の種類によってでやすさが異なる。そこで図１３
に、オフセットの発生量を測定する装置の構成を示す。
基準パターン検出手段１０９には、最もオフセットがで
やすいパターンを基準パターンとして組み込んである。
基準パターン検出手段１０９は、入力画像信号１０７か
ら前記パターンを検出し、そのパターンの位置を白べた
パターン判定手段１３０１に伝える。白べたパターン判
定手段１３０１は、そのパターンの位置のヒートローラ
の周長だけ下流の位置の局所画像を入力画像信号１０７
から抽出し、もしもその局所画像が白べた画像パターン
であったなら、その位置をオフセット測定部分としてす
る。出力画像濃度測定手段１１１に伝える。出力画像濃
度測定手段１１１は、レーザプリンタ１３０２によって
記録された出力画像１０８のオフセット測定部分濃度を
測定する。画像判定手段１１２では、測定部分の濃度を
平均し、平均濃度が通常の白べた画像濃度よりも濃い場
合、オフセットが発生していると判断する。本実施例に
よれば、他のプロセスの影響を受けずにオフセットだけ
を定量的に測定できる。また同じような現象として、感
光体１０１や転写体８０２のクリーニング不良や感光体
１０１のメモリ効果等がある。前者は、感光体１０１や
転写体８０２上のトナー像が完全に転写されずに残像し
たものが、クリーナによって完全に除去できず、次回プ
ロセス時にその部分が黒べたやハーフトーンのように露
光プロセス１０３で露光される領域となったとき、露光
時に十分露光されずにその部分の濃度が低下する現象で
ある。後者は、感光体１０１上に書かれた静電潜像の影
響が電気的に完全に消去されずに、次の静電潜像中に現
れる現象である。本実施例によれば、これらはヒートロ
ールを感光体１０１や転写体８０２に置き換えれば同様
に測定でき、これをもとに補正したりアラームを発生し
たりすることができる。

【００４７】以下、本発明の他の一実施例を図８，図１
７，図１８により説明する。図８において、前実施例で
は基準パターン位置検出手段１０９は表１に示す基準パ
ターン位置テーブル１１０を発生していた。しかし、図
４（４）に示すような白べたパターンは一般的に記録す
る入力画像１０７内に極めて多数ある。またべた白を評
価するかぶり（本来トナーが付着しない領域に微少のト
ナーが付着する現象）濃度は、通常極めて低濃度である
ため、前実施例のように極所画像３０１を測定すると、
誤差が大きくなり、適切な画質制御を行うことが困難で
ある。これは、大面積の白べた領域を測定し、平均化す
ることによって解決される。しかしながら前実施例のよ
うに、極所画像３０１の位置を一つ一つ基準パターン位
置テーブル１１０に蓄積する手法では能率が悪く処理時
間がかかるし、必要な記憶容量も多くなる。そこで本実
施例では表１の基準パターン位置テーブル１１０のかわ
りに、表４に示すような基準パターン頻度テーブルを作
成する。

【００４８】

【表４】

【００４９】すなわち、図４の各基準パターンごとにそ
の発生頻度を計数し、その結果を画質判定手段１１２に
送るのである。出力画像濃度測定手段１１１においても
一般にヒストグラムと呼ばれる明度または濃度別の頻度
データを作成し、その結果を画質判定手段１１２に送
る。図１７に一例として、測定した画像の基準パターン
頻度テーブルが、白べた領域（面積率８０％）と黒べた
領域（面積率１５％）とが主体で、その他領域の面積率
が例えば５％以下であった場合、１００・（Ｎ１＋Ｎ４)／Ｎｔ＞９５（記号は表
４に示す）出力画像濃度測定手段１１１からの明度別の頻度データ
は、図１７に示すように、頻度は明るい白べた明度の付
近と、暗い黒べた明度の付近とに２極化する。さらに図
中の細線はかぶり濃度の低い高画質な画像を、太線はか
ぶり濃度の高い高画質な画像を示す。画質判定手段１１
２では以下のような手法でかぶり濃度を測定する。

【００５０】画質判定手段１１２では、かぶり濃度を白
べた明度の付近の頻度分布から測定する。本実施例では
明度が１２８以上２５２以下の頻度合計Ｎ(１２８−２
５２)の、明度が１２８以上の頻度合計Ｎ（１２８−２
５５）に対する割合Ｎ(１２８−２５２)／Ｎ(１２８−２５５）によってかぶり濃度を推定する。同様に黒べた内の濃度
むらも、本手法により黒べた明度の付近の頻度分布から
測定される。図１７中の細線は黒べた内の濃度むらがな
い高画質な画像を、太線は黒べた内の濃度むらがある高
画質な画像を示す。濃度むらがない高画質な画像の黒べ
た明度のピーク値は明度２５のところにある。濃度むら
は一般に前記ピーク値よりも高明度の方に分布するた
め、本実施例では明度が２８以上１２７以下の頻度合計
Ｎ(２８−１２７)の、明度が１２７以下の頻度合計Ｎ
(０−１２７）に対する割合Ｎ(２８−１２７)／Ｎ(０−１２７）によって黒べた内の濃度むらを推定する。判定結果１１
５はプロセス制御手段１１３に送られるが、プロセス制
御手段１１３については前実施例と同様であるので説明
を省略する。

【００５１】本実施例によれば、かぶり濃度や黒べた内
の濃度むらのように変化が微少でかつ極所的に現れる現
象に対し画像全体を平均化する測定であるため、高精度
な画質測定が可能になり、これらを利用して高画質化が
図れる。測定対象となる他の基準パターンとしては各色
の黒べた、ハーフトーン等がある。

【００５２】また、入力画像信号１０７の黒画素の個数
を計数して、画像の印刷に使用されるトナーの消費量を
予測する手法がある。しかし、１画素当りに付着するト
ナー量は、画像パターンによって異なるために、前記手
法では正確なトナーの消費量を予測できない。本実施例
の表４に示す基準パターン頻度テーブルを使えば、正確
なトナーの消費量を予測できる。

【００５３】まず事前に各基準パターン毎に１画素当り
に付着するトナー量を測定しておく。黒べた画像の１画
素当りに付着するトナー量Ｋ（mg／画素）を１として、
他の基準パターンの１画素当りに付着するトナー量をそ
の比率Ｔｃｉ（ｉは図４の基準パターン番号）で表現す
る。一般に黒べた画像では少なく、線画では多くなる。
トナーの１画像当りの消費量Ｔ（mg）はＴ＝Ｎｔ・Ｋ・(Ｒ１＋Ｒ２・Ｔｃ２＋Ｒ３・Ｔｃ３＋
・・・）但しＲｉ＝Ｎｉ／Ｎｔとなる。これにより、画像ごとに正確なトナーの消費量
を予測でき、適切なトナー補給を通して高画質な画像を
得ることができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、画質を測定評価するた
めの基準パターンをトナー像で作成することなく、ほぼ
任意のパターンの画質を測定評価できるのでトナー，用
紙，クリーナ等の負担や測定のための特別な時間が不要
である。また、カラー画像の測定も可能で、色ずれや位
置ずれも検出補正できる。また、基準パターン検出後、
さらにパターン認識を行うことにより定着プロセスにお
けるオフセットや感光体のメモリ効果の測定も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置構成。

【図２】バッファメモリの構成。

【図３】入力画像上のバッファメモリデータの位置。

【図４】基準パターンのテンプレート。

【図５】テンプレートマッチング回路。

【図６】出力画像濃度測定手段の構成。

【図７】局所画像読み取り信号。

【図８】装置構成。

【図９】装置構成。

【図１０】基準パーンのテンプレート。

【図１１】テンプレートマッチング回路。

【図１２】定着器の構成。

【図１３】オフセット測定装置。

【図１４】他の画像濃度測定手段装置構成。

【図１５】斜線利用法（線幅）。

【図１６】斜線利用法（位置ずれ）。

【図１７】明度別頻度データ。

【符号の説明】

１０１…感光体、１０２…帯電プロセス、１０３…露光
プロセス、１０４…現像プロセス、１０５…転写プロセ
ス、１０６…定着プロセス、１０７…入力画像信号、１
０８…出力画像、１０９…基準パターン位置検出手段、
１１０…基準パターン位置テーブル、１１１…出力画像
濃度測定手段、１１２…画質判定手段、１１３…プロセ
ス制御手段、１１４…記録紙、１１５…画質判定結果、
１１６…局所画像読み取り信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野勝弘東京都千代田区大手町二丁目６番２号日立工機株式会社内 (56)参考文献特開平５−303254（ＪＰ，Ａ) 特開平５−100532（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−158573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 - 1/62 G03G 15/00 G06T 1/00 B41J 2/52 - 2/525

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を構成する画像信号を順次入力し、記
録媒体に可視像を記録する画像記録装置において、入力
する画像信号から各種基準パターンを検出する基準パタ
ーン検出手段と，出力画像の濃度を測定する画像濃度測
定手段と，前記画像濃度検出手段の出力から各種基準パ
ターン毎の画質を判定する画質判定手段と，前記画質判
定手段の出力に基づいて各種プロセスパラメータを決定
し、それを用いて出力画像の画質を制御するプロセス制
御手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】請求項１において、前記基準パターン検出
手段は、入力する画像信号から各種基準パターンを検出
し、各基準パターンの画像内の位置を出力し、前記画像
濃度測定手段は、前記各基準パターンの画像内の位置情
報に基づいて出力画像内の局所画像の濃度を測定するこ
とを特徴とする画像記録装置。
【請求項３】請求項１において、前記基準パターン検出
手段は、入力する画像信号から各種基準パターンを検出
し、各種基準パターンの画像内の出現頻度を出力し、前
記画像濃度測定手段は、出力画像内全域の濃度を測定
し、濃度別ヒストグラムを出力することを特徴とする画
像記録装置。
【請求項４】請求項３において、前記画質判定手段は、
前記各種基準パターンの画像内の出現頻度によって、測
定対象となる基準パターンの種類を選定するパターン選
定手段を有し、前記選定された基準パターンに対応する
濃度付近の前記濃度別ヒストグラムの分布から画質を判
定することを特徴とする画像記録装置。
【請求項５】数色のカラー画像信号を入力し、記録媒体
に可視像を記録するフルカラー画像記録装置において、
入力する各色のカラー画像信号から各色の単色基準パタ
ーンの位置を検出する基準パターン検出手段と，前記位
置情報に基づいて単色の現像画像の濃度を測定する画像
濃度測定手段と，各種基準パターン毎に画質を判定する
画質判定手段と，前記画質判定手段の出力に基づいてプ
ロセスパラメータを決定し、前記プロセスパラメータを
用いて出力画像の画質を制御するプロセス制御手段と、
を備えたことを特徴とするカラー画像記録装置。
【請求項６】請求項５において、前記基準パターン検出
手段は、入力する数色のカラー画像信号から各色の縦単
線及び横単線の単色基準パターンの位置を検出し、前記
画質判定手段は、前記各色縦単線及び横単線の横方向及
び縦方向の線幅を検出することを特徴とするカラー画像
記録装置。
【請求項７】請求項６において、前記基準パターン検出
手段は、入力する数色のカラー画像信号から各色の横単
線及び単斜線の単色基準パターンの位置を検出し、前記
位置情報に基づいて単色の現像画像の濃度を一つの濃度
測定手段で測定することを特徴とするカラー画像記録装
置。
【請求項８】請求項１において、前記基準パターン検出
手段を２つ設け、第１の基準パターン検出手段設置位置
から一定距離または時間離れた位置に第２の基準パター
ン検出手段を設けたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項９】請求項８において、第１の基準パターン検
出手段で用いる各種基準パターンは定着のオフセットや
クリーニング不良，感光体のメモリ効果を検出するパタ
ーンであり、前記第２の基準パターン検出手段で用いる
基準パターンは白べたであることを特徴とする画像記録
装置。
【請求項１０】外部から順次画像信号を受信し、記録媒
体に可視画像を記録する画像記録装置の画質制御方法に
おいて、前記画像信号から各種基準パターンを抽出し、
抽出した基準パターン部分の画像濃度から、画質を判断
し、その判断結果に基づいて各種プロセスを制御するこ
とを特徴とする画質制御方法。