JP4670502B2 - 画像形成装置、制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるキャリブレーションを行って画質を補正する画像形成装置に係り、特に、キャリブレーションの精度を向上させるための技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、一定のレベル以上の画質を維持することを目的として種々の画質制御が行われている。例えば、スキャナ等の画像読取装置を備えた画像形成装置、いわゆる複写機や複合機においては、複数のパッチ状の画像を配置してなる補正の基準となる画像（以下、「評価画像」という）を形成し、この評価画像を画像読取装置で読み取ったときの色と本来の評価画像の色とを比較してその差違を補正する画質制御が行われている（以下、この画質制御を特に「キャリブレーション」といい、このキャリブレーションにおいて形成されるパッチ状の画像を「基準パッチ」という）。

上述のように、キャリブレーションとは、“画像形成装置が形成した評価画像の色”と“評価画像本来の色”との差違を補正することによって、画像形成装置がより忠実な色再現を行えるようにするものである。そのため、キャリブレーションにおいては、評価画像がその他の画像と同等の条件で形成されるとともに、形成された評価画像はなるべく正確に読み取られる必要がある。しかし、形成される用紙の下地色の影響を評価画像が受けて、評価画像の読取結果に誤差が生じるという問題があった。特に、画像濃度の低いハイライト領域の基準パッチは用紙の下地色の影響を強く受け、その読取結果に大きな誤差を生じさせる可能性がある。

この問題に対しては、従来、評価画像を形成するための用紙を特定の専用紙に限定させたり、あるいは用紙の下地色を検出して読取結果から下地色の寄与分を除くといった対策が行われてきた（例えば、特許文献２参照）。また、上述の複写機を用いたキャリブレーションとは異なるが、例えば特許文献３には、基準パッチに相当する「基準画像」を読み取る前に、各基準画像の直前にある用紙の下地色部分（白基準パターン）を内部のセンサで読み取り、各基準画像の読取結果を白基準パターンでその都度補正する技術が記載されている。これらの技術を用いることで、用紙の下地色に起因する読取結果の誤差を解消することができる。

ところで、複合機のような画像形成装置においては、画像形成動作に合わせて高速に画像を読み取り、画像データを生成している。そのため、画像データを一時的に保存するためのメモリには高速に読み書きできる性能が求められるが、このようなメモリは一般的に高価であるために限られた記憶容量しか搭載されていないことが多く、取り扱える画像データの１ページ分に満たないこともある。そこで、メモリの記憶容量が画像データの１ページ分に満たない画像形成装置においては、メモリから読み出された領域の画像データを順次削除していき、これから画像を形成する領域の画像データを空いた記憶領域に順次書き込んでいく、という動作が行われている。

このような画像形成装置においてキャリブレーションを行う場合には、評価画像全体分の画像データをメモリに保持することができない。そこで、このような場合には、画像形成装置はメモリに保持可能なだけの基準パッチを読み取って記憶し、読み取られた基準パッチから得られる補正データを生成してから記憶領域を解放し、また新たにメモリに保持可能なだけの基準パッチを読み取る、という動作を繰り返す。つまり、このとき画像読取装置は、評価画像の一部を読み取っては一旦停止し、補正データが生成されたらまた読み取る、という間欠的な動作を繰り返している（以下、このようにして評価画像を読み取る方式を「インチング測定方式」という）。
特開昭６４−０４１３７５号公報 特開平１０−１４５５９８号公報 特開平１０−０６３０４５号公報（段落００２１等）

しかし、インチング測定方式を用いてキャリブレーションを行う場合には、上述した用紙の下地色とは異なる要因によって評価画像の読取結果に誤差が生じるという問題がある。
インチング測定方式を用いてキャリブレーションを行う場合、画像読取装置においては長時間に渡って画像読取動作が行われる。すると、評価画像に光を照射する光源の光量が変動し、評価画像の読取条件が時間的に変化してしまう。その結果、最初に読み取られた基準パッチと最後に読み取られた基準パッチとでは、その読取条件が大きく変化して誤差が生じることとなる。このような光量変動は、特に、蛍光灯等の比較的安価な光源を用いた場合に顕著に認められる。

このような不都合を解消するためには、例えば光源の光量が安定するまで待ってからキャリブレーションを行うか、あるいは基準パッチの読み取りを行うたびに周知のシェーディング補正（内蔵された白色の基準板を読み取ることによる白色レベルの補正）を行うことも考えられる。しかし、いずれの方法も非常に時間を要するため、キャリブレーション全体の所要時間が非実用的なほどに増加してしまい、その他の通常の画像形成を阻害するという問題がある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的安価な構成の画像形成装置においても高精度の画質制御を可能とする技術を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、所定の画像形成条件を適用して記録材に画像を形成する画像形成手段と、読取位置を副走査方向に移動させながら画像を読み取る画像読取手段と、前記画像形成手段により記録材に形成される評価画像であって、色の異なるパッチ領域を主走査方向および副走査方向に複数有するとともに、前記パッチ領域と異なる基準色の基準パッチ領域を少なくとも副走査方向に２以上有する評価画像を記憶する記憶手段と、前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、読み取られた評価画像に含まれる複数の基準パッチ領域の読取結果をそれぞれ参照し、参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の副走査方向における変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正する補正手段と、前記補正手段により補正された前記評価画像の読取結果と、前記記憶手段に記憶された評価画像との差違に基づいて、前記画像形成手段において適用される画像形成条件を当該差違をなくす方向に変更する画質制御手段とを備えることを特徴としている。
かかる画像形成装置によれば、画像読取手段における副走査方向についての光量変動を、複数の基準色のパッチ領域の読取結果に基づいて補正することが可能となる。

なお、本発明において、前記評価画像を読み取る場合には、画像全体を連続的に読み取ることが望ましいが、上述したように、画像形成装置に搭載されたメモリの記憶容量等の制約から、画像全体を間欠的に読み取らざるを得ない場合も多い。そこで、このような場合には、前記画像読取手段は、画像全体を間欠的に読み取る第１のモードと、画像全体を連続的に読み取る第２のモードとのいずれかで画像を読み取り、前記評価画像を読み取る場合には、前記第１のモードを用いればよい。
このような構成の場合、第１のモードにおいては、画像全体の読み取りに時間がかかるために、時間的な光量変動も大きくなる。それゆえ、このような構成の場合には、補正の効果がより顕著となる。

また、本発明において、前記画像読取手段は、前記基準パッチ領域を読み取るとき、当該基準パッチ領域と主走査方向について同一の位置にある前記パッチ領域を同時に読み取ることが望ましい。
このような構成とすることにより、パッチ領域と基準パッチ領域が同じタイミングで読み取られるため、補正の精度を向上させることができる。

また、本発明において、前記補正手段は、副走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域である第１の組み合わせの読取結果を平均した第１の平均値と、副走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域であって、前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合わせの読取結果を平均した第２の平均値とを用いて変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正することが望ましい。
このような構成とすることにより、記録材表面の汚れ等に起因する濃度のムラを抑制することができる。

また、本発明において、前記補正手段は、複数の前記基準パッチ領域の読取結果を用いて線形回帰演算を行い、その演算結果を用いて前記パッチ領域の読取結果を補正してもよい。
このような構成とすることにより、基準パッチ領域が全ての行に形成されていない場合であっても、各行のパッチ領域について補正を行うことができる。

また、本発明において、前記評価画像は、前記基準パッチ領域を前記主走査方向に少なくとも２以上有し、前記補正手段は、前記参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の主走査方向における変動量を算出することが望ましい。
このとき、前記補正手段は、主走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域である第１の組み合わせの読取結果を平均した第１の平均値と、主走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域であって、前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合わせの読取結果を平均した第２の平均値とを用いて変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正してもよい。
このような構成とすることにより、画像読取手段の副走査方向についての光量変動だけでなく、主走査方向についての光量変動も補正することができる。

また、本発明において、前記補正手段は、前記パッチ領域の読取結果を補正する際に、そのパッチ領域の濃度に応じた重み付けを行うことが望ましい。
このような構成とすることにより、濃度に依存した光量低下の変動を抑制することができる。

また、本発明において、前記補正手段は、前記画像読取手段において最初に読み取られる行のパッチ領域の読取結果について補正する補正量が０でない値の場合に、全てのパッチ領域の読取結果についての補正量から前記値を差し引くことが望ましい。
このような構成とすることにより、補正結果にオフセットが生じた場合であっても、そのオフセットを相殺することができる。

以上のように、本発明によれば、例えば蛍光灯等の光量変動のある光源を用いた比較的安価な構成の画像形成装置においても、高精度の画質制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
［１．構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の装置構成を示した図である。この画像形成装置１００は、中間転写ベルトを備えたいわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を用紙等の記録材に形成することによってカラー画像を形成する。また、この画像形成装置１００は、スキャナ、プリンタ、コピー機の各機能を備えたいわゆる複合機である。ここでは画像形成装置１００を画像形成部１、画像読取部２、給紙部３および操作部４に大別し、各部の構成を説明する。

画像形成部１は、トナー像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ベルト１１と、駆動ロール１２と、二次転写ロール１３と、バックアップロール１４と、定着装置１５とを備える。なお、トナー像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各符号の末尾に付されたアルファベットは、単にトナーの色を示すだけのものであり、各ユニットの符号は異なっているものの、その構成に大きな違いはない。そこで、以下の説明においては、これらのアルファベットを適宜省略して「トナー像形成ユニット１０」と総称することがある。同様に、トナー像形成ユニット１０の各部についても、そのアルファベットを適宜省略して説明する。

トナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１０１と、帯電器１０２と、露光器１０３と、現像器１０４と、一次転写ロール１０５と、ドラムクリーナ１０６と、除電装置１０７とを備える。感光体ドラム１０１は表面に光導電層の形成された像担持体であり、図中の矢印Ａ方向に回転される。帯電器１０２は感光体ドラム１０１表面に所定の電位差を生じさせ、これを一様に帯電する。露光器１０３はレーザダイオード等のビーム発光源を備えており、帯電された感光体ドラム１０１表面にビーム光を照射させることで照射部分の電荷を消失させ、入力された各色の画像データに応じた静電潜像を形成する。現像器１０４はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナーを備えており、感光体ドラム１０１表面の静電潜像にトナーを付与することでトナー像を作像する。一次転写ロール１０５は中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム１０１と対向し、これらが対向する位置においてトナー像を中間転写ベルト１１に転写する。

ドラムクリーナ１０６は、トナー像を転写された後に感光体ドラム１０１表面に残留している未転写のトナーを回収する。除電装置１０７は感光体ドラム１０１表面を除電する。すなわち、ドラムクリーナ１０６および除電装置１０７は、感光体ドラム１０１から不要なトナーや電荷を除去し、感光体ドラム１０１を次の画像形成プロセスに備えさせるものである。

中間転写ベルト１１は無端のベルト部材である。中間転写ベルト１１は駆動ロール１２により図中の矢印Ｂ方向に回転され、画像形成ユニット１０において作像されたトナー像を二次転写ロール１３により形成されるニップ領域に搬送する。二次転写ロール１３はそのシャフトを介して電気的に接地（アース）されており、図示せぬ電源の接続されたバックアップロール１４との間に電位差を生じさせる。中間転写ベルト１１表面のトナー像はこの電位差によって移動され、給紙部３から供給された用紙の表面に付着する。

定着装置１５は、内部に熱源を備えた定着ロール１５１と加圧パッド１５２とを備え、トナー像を転写された用紙を加熱および加圧することで用紙にトナーを定着させる。これにより、用紙には画像データに応じた画像がトナーによって形成される。画像の形成された用紙は外部に排出される。

画像読取部２は、フルレートキャリッジ２０と、ハーフレートキャリッジ２１と、結像レンズ２２と、ラインセンサ２３と、プラテンガラス２４と、プラテンカバー２５と、白基準板２６とを備える。フルレートキャリッジ２０は蛍光灯等の光源やミラーを備え、副走査方向（図中の矢印Ｃ方向）に移動しながらプラテンガラス２４上面に載置された原稿を読み取る。ハーフレートキャリッジ２１はフルレートキャリッジ２０の半分の速度で副走査方向に移動し、フルレートキャリッジ２０からの原稿の反射光を結像レンズ２２へと導く。結像レンズ２２は、原稿の反射光がラインセンサ２３表面で良好に読み取られるように結像する。ラインセンサ２３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を主走査方向（図１の紙面垂直方向）に多数配列したものであり、受光した原稿からの反射光に基づいて原稿を表す画像データを生成する。プラテンガラス２４は原稿を載置するための透明なガラス板であり、プラテンカバー２５はプラテンガラス２４を覆って外光を遮断する。白基準板２６はプラテンガラス２４の１辺に沿うように設けられた白色の板状部材であり、光源から光が照射されたときにその光の大部分を反射するようになっている。白基準板２６はシェーディング補正を行うために設けられている。

上記構成のもと、画像読取部２はプラテンガラス２４に載置された原稿を読み取って、原稿の画像に応じた画像データを生成する。また、画像読取部２は、原稿を読み取る前の適当なタイミングで周知のシェーディング補正を行う。なお、画像の読み取りに際しては、この画像読取部２は２種類の動作モードを有している。画像形成装置１００が画像読取部２に評価画像以外の原稿を読み取らせる場合には、画像読取部２はプラテンガラス２４の全面を連続的に走査して原稿を読み取る。この動作モードのことを、以下では「ノーマルモード」という。

一方、画像形成装置１００がキャリブレーションを実行中であって、画像読取部２に評価画像を読み取らせる場合には、画像読取部２はプラテンガラス２４に載置された評価画像を読み取り可能な領域だけ読み取って走査を一旦停止し、読み取った領域についての画像処理が終了したら再び走査を行う、というように、評価画像を間欠的に読み取る。すなわち、本実施形態の画像形成装置１００は、キャリブレーションを行うときにはインチング測定方式によって評価画像を読み取っている。この動作モードのことを、以下では「キャリブレーションモード」という。

給紙部３は、複数の用紙トレイ３０と、複数の搬送ロール３１と、レジストロール３２とを備える。複数の用紙トレイ３０はそれぞれ異なる種類の用紙を収容しており、各トレイの用紙はそれぞれサイズや紙質が異なっている。搬送ロール３１は用紙トレイ３０から供給される用紙を画像形成部１へと搬送する。レジストロール３２は用紙が二次転写位置に突入するタイミングを制御する。

操作部４はディスプレイや複数のボタン等（いずれも図示しない）を備えており、ユーザに各種情報を報知するとともにユーザからの指示を受け付ける。ユーザは操作部４を用いて、例えば画像形成やキャリブレーションの開始、あるいは画像濃度等の諸条件の変更を入力する。

画像形成装置１００の装置構成は以上のようになっている。この画像形成装置１００は、図示せぬ制御部によって各部の動作を制御されている。
図２は、制御部５の構成を示したブロック図である。制御部５は、中央処理部５１と、主記憶部５２と、補助記憶部５３と、画像処理部５４と、通信部５５とにより構成されている。以下、これらの機能について説明する。

中央処理部５１はＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置であり、画像形成装置１００各部の動作に係る基本的な演算処理を実行する。主記憶部５２はＲＡＭ（Random Access Memory）等のいわゆるメモリであり、中央処理部５１のワーキングエリアとして各種データを一時的に記憶する。

主記憶部５２には、画像読取部２により生成された画像データを一時的に記憶するイメージメモリが含まれる。イメージメモリは中央処理部５１に読み出された画像データを順次削除し、その空き領域に順次新たな画像データが書き込まむことができるように構成されている。このようにすることで、イメージメモリ単体で記憶できる容量以上の画像データを高速に取り扱うことが可能となっている。

補助記憶部５３はＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置であり、中央処理部５１により実行されるプログラムやキャリブレーションに用いられる評価画像データＤ１が記憶されている。画像処理部５４はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路であり、解像度変換やスクリーン処理等の画像形成に特化した演算処理（以下、「画像処理」という）を実行する。画像処理部５４が行う画像処理には、ルックアップテーブルを利用した階調補正処理が含まれる。通信部５５は図示せぬ外部装置とデータの送受信を行うインターフェース装置である。

ここで、補助記憶部５３に記憶された評価画像データＤ１について説明する。評価画像データＤ１は、キャリブレーションにおいて画像形成され、比較される参照用の画像データであり、複数のパッチ領域を含んでいる。
図３（１）は本実施形態の評価画像データＤ１の一例を示した図である。また、図３（２）は従来のキャリブレーションを行うための評価画像データを比較のために示した図である。なお、評価画像データＤ１は、画像読取部２において図中の矢印Ｓ方向に移動されながら読み取られる評価画像を示すデータである。すなわち、配置された基準パッチの行方向が画像読取部２における主走査方向であり、列方向が画像読取部２における副走査方向である。

同図に示したように、評価画像データＤ１は７行１４列の基準パッチにより構成されている。ここにおいて、第２〜４列はイエロー（Ｙ）、第５〜７列はマゼンタ（Ｍ）、第８〜１０列はシアン（Ｃ）、第１１〜１３列はブラック（Ｋ）の基準パッチであり、第１列と第１４列は補正処理用の無色の基準パッチと載置ミス検知用の基準パッチである。ここにおいて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の基準パッチはそれぞれ、０〜１００％の間で段階的に入力画像濃度が変化していくようにその値が定められている。図中の基準パッチ内部に示されたアルファベットと数字は、それぞれ、基準パッチの色と入力画像濃度を示している。つまり、第３行第１列の「Ｙ３５」と記載された基準パッチは、入力画像濃度が３５％のイエローの基準パッチであることを意味している。なお、ここでいう「入力画像濃度」とは、トナーの被覆率を示す入力値（input coverage）のことである。

補正処理用の基準パッチＲ１２〜Ｒ１６およびＲ２２〜Ｒ２６は、第１列と第１４列の第２〜６行に形成されている。この基準パッチの色（基準色）は用紙の下地色、すなわち無色であるため、実際にはこの基準パッチに相当する領域に対して画像濃度は指定されていない。つまり、本実施形態においては、補正処理用の基準パッチの画像濃度は、データ上は０％である。

載置ミス検知用の基準パッチＤ１〜Ｄ４は、所定の色および形状を有する基準パッチであり、ユーザがキャリブレーションを実行する場合に、ユーザにより画像読取部２に載置された評価画像の載置方向が正しいか否かを検知するためのものである。基準パッチＤ１〜Ｄ４は、例えば、それぞれを異なる色にしたり、あるいはそれぞれを異なる形状にしたりすることによって、その載置方向を主走査方向および副走査方向に認識できるようになっている。

続いて、本実施形態における階調補正処理について説明する。本実施形態の階調補正処理は、ルックアップテーブルを用いて入力画像濃度の値を補正するものである。具体的には、本実施形態のルックアップテーブルは入力画像濃度の０〜１００％の各階調についての補正値であり、画像処理部５４が画像形成装置１００の形成する画像が所望の階調性を示すように入力画像濃度を補正する。各階調の補正値、すなわち目標画像濃度は、キャリブレーションの前後において変化し得る。例えば、形成される画像の階調性が画像形成装置１００自体の経時変化や温湿度等の環境変化によって変化したときには、キャリブレーションによる基準パッチの読取結果に応じて目標画像濃度が更新される。この場合、中央処理部５１がルックアップテーブルの補正値を各階調について算出し、新たな目標画像濃度として画像処理部５４に供給する。

［２．動作］
上記構成のもと、画像形成装置１００は入力された画像データに基づいたトナー像を作像し、これを用紙に転写および定着させて画像を形成する。画像データは画像読取部２において読み取られた画像に基づいて生成されたものでもよいし、外部装置から通信部５５を介して入力されたものであってもよい。このとき画像読取部２は、「ノーマルモード」で動作している。
また、画像形成装置１００は、ユーザからの指示によってキャリブレーションを実行し、必要に応じて画像形成条件の一部を補正する。このキャリブレーションの具体的な動作は、次のようになっている。

図４は、本実施形態において実行されるキャリブレーションの流れを示したフローチャートである。以下、同図に沿って説明する。はじめに制御部５は、操作部４のボタン等を介してユーザからキャリブレーションの実行指示の入力を受け付ける（ステップＳ１）。この指示が入力されると、制御部５は補助記憶部５３に記憶された評価画像データＤ１を用いて画像形成部１に評価画像を形成させる（ステップＳ２）。評価画像が形成されたら、制御部５は操作部４のディスプレイに評価画像の読み取りを促す画面を表示させるなどしてユーザからの指示の有無を判断する（ステップＳ３）。

ユーザによりスキャンの開始を指示されたら（ステップＳ３；ＹＥＳ）、制御部５は画像読取部２の動作モードを「ノーマルモード」から「キャリブレーションモード」に切り替え、画像読取部２に評価画像を読み取らせる（ステップＳ４）。このとき画像読取部２は、評価画像を１行ずつ読み取っていく。

第１行の基準パッチを読み取ったとき、制御部５は評価画像の載置方向が正しいか否かを判断する（ステップＳ５）。具体的には、制御部５は生成された１行分の画像データの両端にある載置ミス検知用の基準パッチの色または形状を認識することによって載置方向を判断する。載置方向が正しくないと判断された場合には（ステップＳ５；ＮＯ）、制御部５は操作部４を介してユーザに警告等を報知して（ステップＳ６）、再度のスキャンを促す。

一方、載置方向が正しいと判断された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部５は評価画像の基準パッチを読み取ってルックアップテーブルの各値を更新して画像形成条件を変更する（ステップＳ７）。ルックアップテーブルの更新が終了したら、制御部５は操作部４を介してユーザにキャリブレーションの終了を報知する（ステップＳ８）。このとき同時に、制御部５は画像読取部２の動作モードを「キャリブレーションモード」から「ノーマルモード」へと切り替える。

本実施形態におけるキャリブレーションの動作の概要は以上の通りである。続いて、上述のステップＳ７において行われるルックアップテーブルの更新処理について、より詳細に説明する。
図５は、本実施形態において実行されるルックアップテーブルの更新処理を示したフローチャートである。以下、同図に沿って説明する。はじめに、制御部５は画像読取部２による評価画像の読取結果に基づいて、各々の基準パッチの濃度を測定する（ステップＳ７１）。測定値の抽出は評価画像の行単位で行われる。ここでは、測定値は８ビット、すなわち０〜２５５のいずれかの値を示すものとし、０で「白」、２５５でいわゆる「ベタ濃度」を示すものとする。このとき測定された値が、上述の「入力画像濃度」として用いられる。

全ての基準パッチの濃度を測定したら、続いて制御部５は補正処理用の基準パッチの測定結果を用いて、各行の読取結果に対する補正量を算出する（ステップＳ７２）。各行の補正量は、次のようにして算出される。
図６は、読取結果に対する補正量を算出する処理を示したフローチャートである。以下、同図に沿って説明する。はじめに制御部５は、第２〜４行にある補正処理用の基準パッチ（計６個）の読取結果の平均値を求め、これを下地色の平均濃度Ｇ_Ｌとする（ステップＳ７２１）。続いて制御部５は、第４〜６行にある補正処理用の基準パッチ（計６個）の読取結果の平均値を求め、これを下地色の平均濃度Ｇ_Ｈとする（ステップＳ７２２）。

ここで、下地色として平均値を用いるのは、評価画像の用紙の補正処理用の基準パッチに相当する位置に汚れ等があった場合を考慮し、この汚れによる濃度のムラが補正結果に与える影響を小さくするためである。濃度Ｇ_Ｌは第２〜４行の平均であるため、これを仮に第３行の下地色濃度とみなす。同様に、濃度Ｇ_Ｈは第４〜６行の平均であるため、これを仮に第５行の下地色濃度とみなす。なお、画像読取部２の光源の光量は時間とともに低下するため、Ｇ_Ｈ＞Ｇ_Ｌとする。

続いて制御部５は、濃度Ｇ_ＨおよびＧ_Ｌを用いて１行あたりの光量変動の平均値ΔＧを算出する（ステップＳ７２３）。上述の説明において、濃度Ｇ_Ｌを第３行の下地色濃度とみなし、濃度Ｇ_Ｈを第５行の下地色濃度とみなしているため、１行あたりの光量変動ΔＧは、
ΔＧ＝（Ｇ_Ｈ−Ｇ_Ｌ）／２
で求められる（式１）。

式１を用いて１行あたりの光量変動ΔＧを求めたら、制御部５はこのΔＧの値を用いて各行における読取結果の補正基準値Ｇ_ｉを算出する（ステップＳ７２４）。ここにおいて、ｉは行数を示す１〜６の値である。すなわち、第ｉ行の補正基準値Ｇ_ｉは、
Ｇ_ｉ＝（Ｇ_Ｌ−２×ΔＧ）＋（ｉ−１）×ΔＧ
で求められる（式２）。この式において、（Ｇ_Ｌ−２×ΔＧ）は第１行の下地色濃度の予測値である。上述の式２を変形すると、
Ｇ_ｉ＝Ｇ_Ｌ＋（ｉ−３）×ΔＧ
となる（式３）。

補正量を算出する処理は以上の通りである。なお、ここで求められる補正基準値Ｇ_ｉは、あくまでも各行における補正量の基準値であり、実際の補正量とは必ずしも一致しない。これは、実際の補正量は基準パッチの濃度に応じて異なるからである。以下では具体的な補正の方法について説明する。

ここで図５の説明に戻る。続いて制御部５は、式３を用いて算出した補正基準値Ｇ_ｉに基づいて各基準パッチの入力画像濃度を補正する（ステップＳ７３）。具体的には、ベタ濃度の基準パッチの入力画像濃度をｄ_ｍａｘ、第ｉ行第ｊ列の基準パッチの入力画像濃度をｄ_ｉｊとしたとき、制御部５は補正後の第ｉ行第ｊ列の画像濃度Ｄ_ｉｊを、
Ｄ_ｉｊ＝ｄ_ｉｊ−［Ｇ_ｉ×（ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｉｊ）／｛ｄ_ｍａｘ−（Ｇ_Ｌ−２×ΔＧ）｝］
によって求める（式４）。

つまり、制御部５は、入力画像濃度ｄ_ｉｊからその濃度に応じた値を減算する処理を行っている。式４からも明らかなように、制御部５は、基準パッチがベタ濃度に近い、すなわち高濃度であるほどその補正量を小さくし、反対に低濃度であるほどその補正量を大きくなるように重み付けを行っている。これは、低濃度の基準パッチほど光源の光量低下の影響を強く受けるからである。このような重み付けを行った場合には、同一行にあった基準パッチであっても、入力画像濃度の補正量が異なることとなる。

入力画像濃度の補正を行ったら、制御部５はこの値を画像処理部５４に供給する（ステップＳ７４）。画像処理部５４においてはこの値に基づいてルックアップテーブルが更新され、階調補正処理において適用される。以上でルックアップテーブルの更新処理は終了する。

続いて、上述のようにして入力画像濃度を補正する処理を行った場合の効果について、具体的な例を挙げながら説明する。
図７は、本実施形態と同様の要領、すなわちインチング測定方式にてある色（ブラックとする）の基準パッチを読み取った場合の、入力画像濃度の実測値と補正値および補正処理用の基準パッチの入力画像濃度の実測値を示した図である。なお、このとき画像形成装置１００の画像読取部２に用いた光源は、通常のスキャナにおいて用いられる蛍光灯である。また、説明を容易にするため、ここでは基準パッチの測定結果を１列のみ示す。

同図からわかるように、補正処理用の基準パッチの入力画像濃度はほぼ線形に増加している。本来同じ色であるはずの下地色の濃度が増加しているということは、画像読取部２の光量が時間とともに低下し、読み取られた濃度が相対的に濃く（黒く）なっていることを意味している。光量の低下に伴う誤差は、測定時間、すなわち光源の連続点灯時間が増加するほど大きくなるので、本実施形態のように長時間に渡って原稿を走査する場合には、その誤差が顕著に読取結果に表れる。特に、本実施形態のように、原稿がキャリブレーションに用いられる評価画像である場合などには、キャリブレーションの実行結果が誤差の影響を受け、その後に形成される画像のカラーバランスが崩れるなどの画質低下をもたらす。

しかし、本実施形態において説明したように、下地色を参照しながら画像を読み取り、下地色の読取結果を用いて光源の光量低下を補正することにより、読み取られた濃度に含まれる誤差を除去することが可能となる。この結果、画像を複写する際により忠実な色再現を行うとともに、より高精度なキャリブレーションを行うことが可能となる。

［３．変形例］
なお、本発明は、その実施において上述した態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下ではその変形例の一部を説明する。
まず、評価画像の変形例について説明する。上述の実施形態においては、評価画像には載置ミス検知用の基準パッチが形成されていたが、評価画像は載置ミス検知用の基準パッチを備えないものであってもよい。載置ミス検知用の基準パッチの位置に補正処理用の基準パッチを備えていてもよい。また、各色の基準パッチについても、その数や配置パターンは上述の図３（１）と異なったものであってもよい。

また、上述の実施形態においては、補正処理用の基準パッチは評価画像の両端に形成されていたが、この位置に限定されるものではない。もちろん、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の基準パッチの間にあってもよい。また、補正処理用の基準パッチは２列に限らず、１列であってもよいし、３列以上あってもよい。

なお、補正処理用の基準パッチを複数列形成することにより、画像読取部２の主走査方向についての光量変動を補正することも可能となる。ここでは一例として、補正処理用の基準パッチを評価画像の両端の列と中央の列、すなわち３箇所に設けた場合を例に説明する。このような場合に、例えば中央部の光量低下の度合いが両端のそれよりも大きいのであれば、評価画像の中央に近い列に形成された基準パッチの読取結果についてより大きな補正量を適用すればよい。

また、上述の実施形態においては、補正処理用の基準パッチは１列あたりに５個形成されていたが、もちろんこの数に限定されない。補正処理用の基準パッチが全ての行に形成されていない場合には、その行については補間等の処理を行って補正量を求めればよい。ただし、光量低下を補正する処理を行うためには、列方向に少なくとも２以上の補正処理用の基準パッチが必要である。

なお、上述の実施形態においては、補正処理用の基準パッチの色は、用紙の下地色、すなわち表面色であると説明したが、この限りではない。各々の基準パッチの色が実質的に同等で、光量の低下を検知し得る色であれば、補正処理用の基準パッチはいかなる色であってもよい。

続いて、画像読取部の変形例を説明する。上述の実施形態においては、画像読取部２はプラテンガラス２４を備え、このプラテンガラス２４に載置された原稿をフルレートキャリッジ２０が移動しながら読み取る構成であったが、これに限らず、搬送移動される原稿を固定の撮像素子が撮像するような構成であってもよい。要するに、本発明は、原稿（評価画像）の読取位置を相対的に副走査方向に移動させながら画像を読み取る構成の画像読取部を備えている画像形成装置において適用可能な技術である。

また、上述の実施形態において、画像読取部２は評価画像の基準パッチを１行ずつ読み取る構成であると説明したが、イメージメモリの容量によっては、基準パッチを一度に複数行読み取る構成も採り得る。
また、上述の実施形態においては、画像読取部２は基準パッチの測定値を８ビットで出力すると説明したが、もちろん８ビット以外でもよい。

次に、補正処理に関する変形例を説明する。上述の実施形態においては、式１〜４に示した方法で補正後の画像濃度を算出したが、この方法に限定されない。例えば上述の実施形態であれば、読み取った補正処理用の基準パッチの入力画像濃度を用いて最小二乗法等により回帰直線を求め、この回帰直線から光量の変動を推定してもよい。また、上述の濃度Ｇ_ＬおよびＧ_Ｈの算出においても、複数行の平均とせずに同一行の２箇所の読取結果の平均としてもよい。

また、上述の式３を用いて第１行の補正基準値Ｇ_１を算出した場合、第１行の補正処理用の基準パッチの入力画像濃度と必ずしも一致するとは限らず、多少のオフセットを生じることがある。しかしながら、第１行の基準パッチを読み取る直前にシェーディング補正が行われているのだから、第１行の基準パッチの読取結果には誤差がほとんど含まれていないと考えられる。そこで、このような場合には、補正後の画像濃度から上述のオフセットを差し引く第２の補正処理を行ってもよい。このようにすれば、第１行の補正処理用の基準パッチの入力画像濃度と補正後の画像濃度を一致させることが可能となる。なお、このような処理は、シェーディング補正を行っていない場合においても有効である。

また、上述の実施形態においては、補正の対象をルックアップテーブルとして説明したが、補正対象はルックアップテーブルに限らず、周知のキャリブレーションと同様に、帯電電位、露光量、現像バイアス電位、トナー濃度（トナーとキャリアの混合比）等の画像形成条件を補正対象としてもよい。また、補正対象をルックアップテーブルとした場合においても、上述の実施形態のように入力画像濃度を補正するのではなく、目標画像濃度を補正するような処理を行ってもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の装置構成を示した図である。 同画像形成装置の制御部の構成を示したブロック図である。 評価画像データの一例を示した図である。 同実施形態におけるキャリブレーションの流れを示したフローチャートである。 同実施形態におけるルックアップテーブルの更新処理を示したフローチャートである。 同実施形態における補正量の算出処理を示したフローチャートである。 インチング測定方式にてある色の基準パッチを読み取った場合の、入力画像濃度の実測値と補正値および補正処理用の基準パッチの入力画像濃度の実測値を示した図である。

符号の説明

１００…画像形成装置、１…画像形成部、１０、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ…トナー像形成ユニット、１０１…感光体ドラム、１０２…帯電器、１０３…露光器、１０４…現像器、１０５…一次転写ロール、１０６…ドラムクリーナ、１０７…除電装置、１１…中間転写ベルト、１２…駆動ロール、１３…二次転写ロール、１４…バックアップロール、１５…定着装置、２…画像読取部、２０…フルレートキャリッジ、２１…ハーフレートキャリッジ、２２…結像レンズ、２３…ラインセンサ、２４…プラテンガラス、２５…プラテンカバー、２６…白基準板、３…給紙部、３０…用紙トレイ、３１…搬送ロール、３２…レジストロール、４…操作部、５…制御部、５１…中央処理部、５２…主記憶部、５３…補助記憶部、５４…画像処理部、５５…通信部

Claims (11)

1. 所定の画像形成条件を適用して記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   読取位置を副走査方向に移動させながら画像を読み取る画像読取手段と、
   前記画像形成手段により記録材に形成される評価画像であって、色の異なるパッチ領域を主走査方向および副走査方向に複数有するとともに、前記パッチ領域と異なる基準色の基準パッチ領域を少なくとも副走査方向に２以上有する評価画像を記憶する記憶手段と、
   前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、読み取られた評価画像に含まれる複数の基準パッチ領域の読取結果をそれぞれ参照し、参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の副走査方向における変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された前記評価画像の読取結果と、前記記憶手段に記憶された評価画像との差違に基づいて、前記画像形成手段において適用される画像形成条件を当該差違をなくす方向に変更する画質制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像読取手段は、
   画像全体を間欠的に読み取る第１のモードと、画像全体を連続的に読み取る第２のモードとのいずれかで画像を読み取り、前記評価画像を読み取る場合には、前記第１のモードを用いる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像読取手段は、
   前記基準パッチ領域を読み取るとき、当該基準パッチ領域と主走査方向について同一の位置にある前記パッチ領域を同時に読み取る
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、
   副走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域である第１の組み合わせの読取結果を平均した第１の平均値と、副走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域であって、前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合わせの読取結果を平均した第２の平均値とを用いて変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、
   複数の前記基準パッチ領域の読取結果を用いて線形回帰演算を行い、その演算結果を用いて前記パッチ領域の読取結果を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記評価画像は、
   前記基準パッチ領域を前記主走査方向に少なくとも２以上有し、
   前記補正手段は、
   前記参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の主走査方向における変動量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記補正手段は、
   主走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域である第１の組み合わせの読取結果を平均した第１の平均値と、主走査方向に連続する複数の前記基準パッチ領域であって、前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合わせの読取結果を平均した第２の平均値とを用いて変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段は、
   前記パッチ領域の読取結果を補正する際に、そのパッチ領域の濃度に応じた重み付けを行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記補正手段は、
   前記画像読取手段において最初に読み取られる行のパッチ領域の読取結果について補正する補正量が０でない値の場合に、全てのパッチ領域の読取結果についての補正量から前記値を差し引く
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 所定の画像形成条件を適用して記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    読取位置を副走査方向に移動させながら画像を読み取る画像読取手段と、
    前記画像形成手段により記録材に形成される評価画像であって、色の異なるパッチ領域を主走査方向および副走査方向に複数有するとともに、前記パッチ領域と異なる基準色の基準パッチ領域を少なくとも副走査方向に２以上有する評価画像を記憶する記憶手段と、
    前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、当該評価画像の読取結果と、前記記憶手段に記憶された評価画像との差違に基づいて、前記画像形成手段において適用される画像形成条件を当該差違をなくす方向に変更する画質制御手段と
    を有する画像形成装置の画質を制御する制御装置であって、
    前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、読み取られた評価画像に含まれる複数の基準パッチ領域の読取結果をそれぞれ参照し、参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の副走査方向における変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正し、補正した読取結果を前記画質制御手段に供給する補正手段
    を備えることを特徴とする制御装置。
11. 所定の画像形成条件を適用して記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    読取位置を副走査方向に移動させながら画像を読み取る画像読取手段と、
    前記画像形成手段により記録材に形成される評価画像であって、色の異なるパッチ領域を主走査方向および副走査方向に複数有するとともに、前記パッチ領域と異なる基準色の基準パッチ領域を少なくとも副走査方向に２以上有する評価画像を記憶する記憶手段と、
    前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、当該評価画像の読取結果と、前記記憶手段に記憶された評価画像との差違に基づいて、前記画像形成手段において適用される画像形成条件を当該差違をなくす方向に変更する画質制御手段と
    を有する画像形成装置の画質を制御する制御装置のコンピュータを、
    前記画像読取手段が前記評価画像を読み取った場合に、読み取られた評価画像に含まれる複数の基準パッチ領域の読取結果をそれぞれ参照し、参照した複数の読取結果から前記画像読取手段による読取結果の副走査方向における変動量を算出し、算出された変動量に基づいて前記パッチ領域の読取結果を補正し、補正した読取結果を前記画質制御手段に供給する補正手段
    として機能させるためのプログラム。

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