JP4720727B2

JP4720727B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4720727B2
Application number: JP2006311043A
Authority: JP
Inventors: 誠小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: JP2008131114A

Description

本発明は，プリンタ，複写機，ファクシミリなどの画像形成装置に関し，特に，印刷エンジンの特性の経年変化やばらつきに起因する画質低下を防止することができる画像形成装置に関する。

プリンタ，複写機，ファクシミリなどの画像形成装置は，ホストコンピュータや内蔵するスキャナから画素に対応する階調データを有する画像データを供給され，その入力階調値から画像再生データを生成するコントローラユニットと，画像再生データを供給されそれに基づいて画像を形成する印刷エンジンとを有する。

コントローラユニットは，例えば８ビットの入力階調値から画像再生データを出力するハーフトーン処理部を有し，ハーフトーン処理部は，入力階調値の階調を印刷されるドットの面積率で表現するＡＭスクリーンや，印刷されるドットの密度で表現するＦＭスクリーンなどの所定のガンマ特性に基づいて，印刷エンジンに適合した画像再生データを出力する。一方，印刷エンジンは，例えば電子写真の場合は，画像再生データに基づいて帯電した感光体ドラムにエネルギー光を照射して潜像を形成し，その潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し，それを用紙などの印刷媒体に転写する。

このような画像形成装置では，画像データの入力階調と印刷媒体における出力濃度とが一致する理想的なリニアな関係であることが望まれる。設計段階では，印刷エンジンの特性に基づいて入力階調と出力濃度とがリニアな関係になるように，ハーフトーン処理部の入力階調値を画像再生データに変換するための変換テーブルなどが設計される。しかしながら，工場出荷時における印刷エンジンの特性ばらつきに起因して，または経年変化や環境変化による印刷エンジンの特性変動に起因して，上記リニアな関係を維持することができない場合がある。

そこで，パッチ画像を形成するための画像データに基づいて，印刷エンジンの感光体ドラムや中間転写媒体などに複数階調数のパッチ画像を形成し，そのパッチ画像の出力濃度を濃度センサで読み取り，入力階調値と読み取られた出力濃度（正確には紙上出力濃度）との関係を取得し，その関係が理想的なリニア特性になるように補正ガンマテーブルを作成し，それに基づいてハーフトーン処理部の変換テーブルを補正することが提案されている。または，補正ガンマテーブルによって入力階調値を補正し，補正された入力階調値をハーフトーン処理部に供給することが提案されている。

例えば，以下の特許文献１，２，３に記載されるとおりである。
特開２０００−５６５２５号公報特開２００６−３３４０２号公報特開２００４−１０２２３９号公報

上記のとおり，パッチ画像を濃度センサで読み取り，読み取られた出力濃度値とパッチ画像の入力階調値との関係を取得し，その関係に基づいて補正ガンマテーブルを作成するので，そもそも入力階調値と読み取られた出力濃度値との関係が適切でなければ，適切な補正ガンマテーブルを作成することはできない。

ところが，コストダウンの要請からパッチ画像の出力濃度を検出する濃度センサとして精度のよい濃度センサを使用できず、濃度センサに特性ばらつきがあると，取得される入力階調値と読み取られた出力濃度値との関係が現実の印刷エンジンの特性と食い違うことになり，理想的なリニアな特性への補正をすることができなくなる。

特に，低階調領域での出力濃度値と高階調領域での出力濃度値が濃度センサの特性変動により正確でない場合は，それらの２点を結ぶ特性をリニア特性にする補正を行うと，中間階調領域に対する実際の出力濃度がリニア特性からはずれてしまうことが予想される。

そこで，本発明の目的は，上記の課題を解決し，適切な出力濃度の補正制御を行うことができる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面によれば，画像形成装置は，所定のガンマ特性に基づいて入力階調値から画像再生データを生成するハーフトーン処理部を有するコントローラユニットと，前記画像再生データに基づいて前記入力階調値に対応する出力濃度の画像を形成する印刷エンジンとを有する。更に，コントローラユニットは，複数の入力階調値を有するパッチ画像データから画像再生データを生成して印刷エンジンに前記パッチ画像を形成させ，前記印刷エンジン内の濃度センサのセンサ値に基づく前記パッチ画像の出力濃度値を取得し，前記パッチ画像データの入力階調値と前記出力濃度値との関係を示す入力階調・出力濃度特性に基づいて，補正ガンマテーブルを生成する。この補正ガンマテーブルに基づいてハーフトーン処理部は入力階調値から画像再生データを生成して濃度補正を行う。そして，コントローラユニットは，前記入力階調・出力濃度特性を，低濃度領域では前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値によらない所定の初期値を使用し，前記低濃度領域より高い高濃度領域では前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値を使用して生成する。

トナーによるパッチ画像が形成されない白を含む低濃度領域では，濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値にばらつきが発生することが発明者らにより見出されている。そこで，本発明の第１の側面では，濃度センサのばらつきが大きい低濃度領域では，濃度センサ出力を採用せず初期値を使用し，低濃度領域以外では濃度センサ出力を採用して入力階調・出力濃度特性を生成する。この入力階調・出力濃度特性に基づいて補正ガンマテーブルを生成するので，適切に理想的なリニア特性に補正することができる。

上記の第１の側面の好ましい態様によれば，前記コントローラユニットは，前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度の取得を，前記濃度センサのセンサ値と前記パッチ画像を印刷媒体上に印刷した時の当該印刷媒体上の出力濃度値との対応関係に基づいて，前記センサ値を前記出力濃度に変換することにより行う。

上記の第１の側面の好ましい態様によれば，前記補正ガンマテーブルは，前記入力階調・出力濃度特性が前記入力階調値に対して出力濃度値がリニアに変化するように前記入力階調値を変換する変換特性を有する。

上記の第１の側面の好ましい態様によれば，前記所定の初期値は，最小入力階調値に対応する理論出力濃度値を含み，前記低濃度領域の前記最小入力階調値以外の低入力階調値に対応する出力濃度値は，前記理論出力濃度値に基づいて求められる。

上記の第１の側面の好ましい態様によれば，前記コントローラユニットは，前記入力階調・出力濃度特性を求める際に，前記センサ値による出力濃度値が理論出力濃度値より高い場合は，前記低濃度領域で前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値によらない所定の初期値を使用し，前記センサ値による出力濃度値が理論出力濃度値より低い場合は，前記所定の初期値を使用しない。

上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面によれば，入力階調値を有する画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置において，
所定のガンマ特性に基づいて前記入力階調値から画像再生データを生成するハーフトーン処理部を有するコントローラユニットと，
前記画像再生データに基づいて前記入力階調値に対応する出力濃度の画像を形成する印刷エンジンとを有し，
前記コントローラユニットは，複数の入力階調値を有するパッチ画像データから画像再生データを生成して印刷エンジンに前記パッチ画像を形成させ，前記印刷エンジン内の濃度センサのセンサ値に基づく前記パッチ画像の出力濃度値を取得し，前記パッチ画像データの入力階調値と前記出力濃度値との関係を示す入力階調・出力濃度特性に基づいて補正ガンマテーブルを生成し，
前記ハーフトーン処理部は，前記補正ガンマテーブルに基づいて前記入力階調値から画像再生データを生成し，
更に，前記コントローラユニットは，前記入力階調・出力濃度特性について，低濃度領域で前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値の少なくとも一つを理論出力濃度値に補正する。

以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

図１は，本実施の形態における画像形成装置の構成図である。図１には，画像形成装置の一例としてプリンタの構成が示される。プリンタ以外には，スキャナ機能を内蔵した複写機，ファクシミリなども同様の画像形成装置である。

プリンタ２０は，ホストコンピュータ１０にネットワークなどを介して接続され，ホストコンピュータ１０にインストールされたプリンタドライバ１２から印刷データを受信する。プリンタ２０は，印刷データに基づいて画像再生データを生成するコントローラユニット２００と，画像再生データに基づいて画像を形成する印刷エンジン２５０とを有する。

コントローラユニット２００は，コントローラユニット全体を制御するＣＰＵ２０２と，画像データなどを格納するメモリ２０６と，印刷データを受信するインターフェースＩＦと，印刷データに基づく画像データをＲＧＢからＣＭＹＫに色変換する色変換部２０８と，色変換されたＣＭＹＫの画像データの入力階調値を所定のガンマ特性に基づいて画像再生データに変換するハーフトーン処理部２１０と，画像再生データをパルス幅変調するパルス幅変調器２１２とを有する。さらに，不揮発性メモリ２１４内には，スクリーンガンマテーブル２１６と，補正ガンマテーブル２１８と，センサ値・紙上濃度値変換テーブル２２０と，初期値としての理論紙白センサ値または理論紙白紙上濃度値データ２２２とが記録されている。ハーフトーン処理部２１０は，ＡＭスクリーンやＦＭスクリーンに対応する特性を有するスクリーンガンマテーブル２１６を参照して，入力階調値を画像再生データに変換する。

印刷エンジン２５０は，エンジンコントローラ２５２と，レーザダイオードまたはライン状発光素子などからなる発光手段２５４と，感光体ドラム２５６と，図示しない現像ユニット，転写ユニット，定着ユニットなどを有する。そして，エンジンコントローラ２５２は，コントローラユニット２００が生成する画像再生データに基づいて，発光手段２５４からビームを照射させて，感光体ドラム２５６上に潜像を形成し，現像ユニットにより潜像をトナー像に現像し，転写ユニットによりトナー像を印刷媒体，例えば用紙に転写し，定着ユニットにより用紙上にトナー画像を定着する。

印刷エンジン２５０は，さらに内蔵する濃度センサ２６０により，感光体ドラム上にまたは図示しない中間転写媒体上に形成されたトナー像の濃度を検出し，コントローラユニット２００内のセンサインターフェースＳ−ＩＦにそのセンサ値を出力させる。

［自動画像濃度制御］
プリンタのコントローラユニット２００は，自動画像濃度制御プログラム２０４を有し，このプログラムを実行することで，入力階調値に対する印刷エンジンによる出力画像濃度が最適な特性を維持するように自動的に制御を行う。この自動画像濃度制御の概略は次の通りである。

まず，プリンタの電源起動時や，感光体ドラムや現像ユニットの置き換え時などの所定のタイミングで，低濃度から高濃度まで所定の階調ステップを有するパッチ画像を印刷エンジン２５０により形成する。具体的には，コントローラユニット２００がパッチ画像データから画像再生データを生成し，印刷エンジン２５０がその画像再生データに対応するパッチ画像２５８を感光体ドラム２５６上に形成する。このパッチ画像２５８は前述のトナー像であり，図示しない中間転写媒体上に形成されてもよい。そして，濃度センサ２６０がパッチ画像２５８の濃度を測定しそのセンサ値がコントローラユニット２００に供給される。

自動画像濃度制御プログラム２００は，このセンサ値に基づいて出力濃度値を求め，パッチ画像データの入力階調値と出力濃度値との関係を示す入力階調・出力濃度特性を求める。そして，この入力階調・出力濃度特性が理想的なリニアな関係になるように，入力階調値を補正するための補正ガンマテーブル２１８を生成し，不揮発性メモリ２１４に記録する。そして，ハーフトーン処理部２１０は，この補正ガンマテーブル２２０に基づいてスクリーンガンマテーブル２１６を補正した補正スクリーンガンマテーブル２１６を参照して，入力階調値データを画像再生データに変換する。または，ハーフトーン処理部２１０は，補正ガンマテーブル２１８を参照して入力階調値データを補正し，補正された入力階調値データをスクリーンガンマテーブル２１６を参照して画像再生データに変換する。

図２は，自動画像濃度制御プログラムによる制御手順を示すフローチャート図である。そして，図３〜図５は自動画像濃度制御において生成される各種のグラフを示す図である。これらを参照して自動画像濃度制御について詳述し，その後，その問題点と本実施の形態による自動画像濃度制御を説明する。

図２において，前述のとおり自動画像濃度制御プログラムはパッチ画像を生成する（Ｓ１０）。パッチ画像は，通常印刷時に使用するスクリーンガンマテーブルを用いて，印刷可能な２５６階調をパッチ階調数Ｐｍａｘに応じて２５５／（Ｐｍａｘ−１）の等間隔に区分した入力階調値を有するパッチパターンからなる。

次に，印刷エンジン内の感光体ドラム２５６内のパッチ画像についてセンサ値を取得する（Ｓ１２）。図３（Ａ）は，パッチパターンの入力階調値に対するセンサ値を示すグラフ例である。図３（Ａ）の横軸は０〜２５５の入力階調値，縦軸は０〜１０２３のセンサ値を示す。

ここで本明細書において，センサ値は規格化されたセンサ値を意味する。規格化センサ値とは，検出したセンサ値（電圧値）をセンサの規格化電圧（例えば５Ｖ）と受光光がない時の電圧（センサオフセット電圧）との間で１０ビット（０〜１０２３）に規格化した値である。従って，センサの規格化電圧は１０２３に，センサオフセット電圧は０に規格化され，感光体上にトナーが付着していない状態（紙白，最小濃度に対応）は１０２３側の高い値に，トナーの面積率が１００％のベタ状態（最大濃度に対応）は０側の低い値に規格化される。よって，規格化センサ値は，センサの出力電圧つまりセンサ値と実質的に同じ絶対的な値として使用することができる。例えば，規格化センサ値が２００なら紙上濃度は１．４２，規格化センサ値が１２０なら紙上濃度は１．６３，２４０なら１．３８などに対応する。以下，規格化センサ値を単にセンサ値と称する。

図３（Ａ）の横軸の入力階調値について，パッチパターンの階調値Ｐｉ（０≦ｉ＜Ｐｍａｘ）は，以下の式により求められる。この式でＩＮＴは切り捨て処理であり，この式により階調数がＰmaxのパッチパターンの入力階調値が０〜２５５階調レンジに等間隔に配置される。
P_i= INT((i * 255.) / (Pmax - 1) + 0.5)
図３（Ａ）に示されるとおり，最小濃度に対応する入力階調値０では，センサ値は約７２０，最大濃度に対応する入力階調値２５５では，センサ値は約１６０になっている。

次に，センサ値を紙上濃度値に変換する（Ｓ１４）。すなわち，あらかじめ求めておいたセンサ値・紙上濃度値変換テーブルを使用して，各パッチパターンの紙上濃度値（出力濃度値）を求める。図３（Ｂ）はセンサ値・紙上濃度値変換テーブルの一例である。横軸は，０〜１０２３のセンサ値を０〜２５５のセンサ値に変換した値で，縦軸が紙上濃度値である。この変換テーブルは，事前にパッチ画像を印刷媒体の紙上に形成しその紙上濃度を測色器で測定し，取得した紙上濃度とパッチパターンのセンサ値とから生成される。

図４（Ａ）は，図３（Ａ）（Ｂ）から，センサ値を紙上濃度値（出力濃度値）に変換して，パッチパターンの入力階調値と紙上濃度値との対応にしたグラフである。図４（Ａ）では，図３のセンサ値・紙上濃度変換テーブルを用いて、センサ値を変換した出力濃度値（黒丸）と，パッチ画像を測色器で実測した濃度値（白丸）が重ねて示されている。この黒丸のプロットが，入力階調値とセンサ値に基づく出力濃度値の関係を示す入力階調・出力濃度特性であり，理想的にはリニアな関係であることが望ましい。

ただし，印刷エンジンに内蔵される濃度センサ２６０は，コスト削減のために精度が高くないセンサを使用せざるを得ない。そのためセンサ値にはばらつきや誤差が含まれ，それを紙上濃度値に変換すると，入力階調値に対して紙上濃度値が上下にばらつき濃度値の逆転状態が生じることがある。例えば図４（Ｂ）で、実測の白丸のプロットが単調増加しているのに対し、黒丸のプロットで入力階調値の増加に対応して、出力が単調に増加していないところがある。つまり，入力階調値ＩＮ１，ＩＮ２（＞ＩＮ１）に対応する紙上濃度値Ｄ１，Ｄ２がＤ１＞Ｄ２に逆転する現象である。そこで，紙上濃度値Ｄｉ（０≦ｉ＜Ｐｍａｘ）を補正して，紙白濃度Ｄ_０〜ベタ濃度Ｄ_{Ｐｍａｘ−１}に逆転状態が発生しないようにすることが望ましい。

この補正は，具体的には，第１逆転補正として，低階調側の濃度Ｄｉが高階調側の濃度Ｄｉ＋１より高ければ、高階調側の濃度Ｄｉ＋１を低階調側濃度Ｄｉに置き換える。つまり，Ｄｉ＋１＝Ｄｉとする。

次に，第２逆転補正として，ある階調xの濃度Ｄｘと同一濃度がｎ個連続していた場合，階調(x - n/2)から階調(x + n)までの濃度を直線補間により置き換える。すなわち，以下の式による演算を行う。これにより，同一濃度Ｄｘが連続することがなくなり，階調(x - n/2)から階調(x + n)までの濃度Ｄをなだらかに増加させることができる。

最後に，平滑化処理として，上記の２つの逆転補正した濃度値Ｄｉについて，前後７点による重み付け平均化を行う。具体的な演算式は，以下の通りである。３つの式のうち，下の２つの式は最小濃度と最大濃度近傍の濃度値に対する演算式である。

図４（Ｂ）には，上記の第１の逆転補正と第２の逆転補正と平滑化処理を行った後のそれぞれの値をプロットしたグラフが示されている。検出されたセンサ値から変換された濃度（黒丸）のばらつきは，これらの処理により単純増加する紙上濃度値（破線と黒菱形）に補正されている。図５（Ａ）が，図４（Ａ）の紙上濃度値を補正した結果に対する入力階調値と紙上濃度値との関係を示すグラフ図である。図５（Ａ）には，センサ値から変換され逆転補正された濃度値（黒丸）に，パッチ画像を測色器で実測した濃度値（白丸）が重ねて示されている。この例では，センサ値から変換した紙上濃度値を信号処理した結果，実測濃度値とほぼ一致している。図５（Ａ）には，理想的なリニアな特性ＩＤＥＡを一点鎖線で示している。このリニアな特性ＩＤＥＡに比較すると，実際の出力濃度が低めにつまり淡い画像が形成されていることが理解できる。

次に，自動画像濃度制御プログラムは，図５の入力階調・出力濃度特性がリニアな特性ＩＤＥＡになるような補正ガンマテーブルを生成する（Ｓ１８）。この補正ガンマテーブルは，図５（Ａ）の得られた紙上濃度値を，所望の濃度値に補正するためのテーブルであり，ここでは入力階調値に応じて出力濃度がリニアとなるように補正を行うためのテーブルを作成する。図５（Ｂ）が補正ガンマテーブルの例である。その後の通常印刷では，この補正ガンマテーブルに基づいて入力階調が補正される（Ｓ２０）。

この補正ガンマテーブルは，補正前の入力階調値64は，補正後の入力階調値56.73で使用するようにすれば，出力濃度56.73を得ることができることを意味している。つまり，補正前では，ある入力階調値に対して得られる紙上濃度値が，図５（Ａ）の入力階調・出力濃度特性によれば理想値よりも低くなり出力画像が淡く印刷されることが判明したため，入力階調値56.73を補正ガンマテーブルにより64に補正変換し，その補正変換した入力階調値64をハーフトーン処理部に入力することで，より濃い画像を出力させることができるようになる。

図６は，補正ガンマテーブルを使用したハーフトーン処理部を示す図である。このハーフトーン処理部２１０は，補正後入力階調値ＩＮａ＝56.73を補正ガンマテーブル２１８で補正前入力階調値ＩＮｂ＝64に変換し，それをスクリーンガンマテーブル２１６で変換して画像再生データを生成する。この画像再生データにより印刷された出力濃度Ｄが56.73になり，補正後入力階調値と同じ階調値になりリニアな特性になっている。

ハーフトーン処理部２１０は，補正ガンマテーブル２１８に基づいてスクリーンガンマテーブル２１６を補正し，補正されたスクリーンガンマテーブルにより，補正後入力階調値ＩＮａを画像再生データに変換してもよい。

図７は，上記の自動画像濃度制御についてまとめたグラフ図である。図７（Ａ）がパッチ画像に基づく入力階調値に対するセンサ値のグラフ図であり，図３（Ａ）と同じである。横軸の入力階調値は，図６における補正前入力階調値ＩＮｂに対応する。図７（Ｂ）がセンサ値と紙上濃度値のグラフ図であり，図３（Ｂ）と同じである。そして，図７（Ｃ）が理想的な入力階調値と紙上濃度値（出力濃度値）のグラフ図であり，センサ値から変換した紙上濃度値の最大値（Ｄ＝１．６）と紙上濃度値の最小値（Ｄ＝０．１）との間でリニアな関係になっている。

そして，図７（Ｄ）が，理想的なリニアな関係の入力階調値と紙上濃度値になるように，補正前入力階調値ＩＮｂと補正後入力階調値ＩＮａとの関係を示す補正ガンマテーブルである。図６で説明したとおり，補正後入力階調値ＩＮａは補正ガンマテーブルにより補正前入力階調値ＩＮｂに変換され，スクリーンガンマテーブルで画像再生データに変換される。図７（Ｄ）にも，補正前入力階調値ＩＮａ＝５６．７３と補正後入力階調値ＩＮｂ＝６４との関係が示される。

［濃度センサの問題点］
前述の図５（Ａ）に示した入力階調・出力濃度特性では，センサ値から求めた紙上濃度値（黒丸）と実測した出力濃度値（白丸）とはほぼ一致している。しかしながら，濃度センサのセンサ値にはばらつきが含まれる場合がある。特に，感光体にトナーが付着しない低濃度領域でのセンサ値には誤差が含まれやすい。この理由は，感光体表面には凸凹があり感光体表面のどの位置の濃度を測定したかに依存してセンサ値がばらつくことが考えられる。更に，低コストの濃度センサ自体にセンサ値のばらつきを含むことが考えられる。

図８（Ａ）は，入力階調・出力濃度特性を示すグラフ例であり，センサ値から変換された紙上濃度が紙白（最小入力階調値）で濃くなった例である。図８（Ａ）の紙上濃度値に対して前述の逆転濃度補正した結果が，図８（Ｂ）に示される。図８（Ｂ）の低濃度階調領域については，グラフの左側に拡大図を示している。白丸が実測した出力濃度値であり，黒丸がセンサ値から変換した紙上濃度値である。このように，最小入力階調値に対してセンサ値から得た紙上濃度値（黒丸）は０．１６となっているが，最小入力階調値に対応する紙白紙上濃度の実測値（白丸）は０．１であり，センサ値のほうが高い濃度に検出されている。これはセンサ値のばらつき（誤差）によるものと思われる。

この最小入力階調値に対するセンサ値からの紙上濃度を利用して理想的なリニア特性になるように補正ガンマテーブルを生成すると，図８（Ｂ）の一点鎖線のような特性ＩＤＥＡ１に補正されてしまう。この補正は，明らかに補正後の出力濃度値が濃くなりすぎることを意味する。

一般に，紙白に対するセンサ値は変動しにくいものであるが，前述の理由によりセンサ値自体がばらついた結果，それに基づいて補正ガンマテーブルを生成すると，行き過ぎた濃度補正を行うことになってしまう。図８（Ｂ）の二点鎖線のようなリニア特性ＩＤＥＡ２になるように濃度補正を行うことが望ましいのである。

図９（Ａ）は，入力階調・出力濃度特性を示すグラフ例であり，センサ値から変換された紙上濃度が紙白（最小入力階調値）でうすくなった例である。図９（Ａ）の紙上濃度値に対して前述の逆転濃度補正した結果が，図９（Ｂ）に示される。図９（Ｂ）の低濃度階調領域については，グラフの左側に拡大図を示している。このように，最小入力階調値に対してセンサ値から得た紙上濃度値（黒丸）は０．０５となっているが，最小入力階調値に対応する紙白紙上濃度の実測値（白丸）は０．１であり，センサ値のほうが低い濃度に検出されている。

このようにセンサ値が最小入力階調値に対してうすくなるようにばらつくと，理想的なリニア特性もうすくなりがちであり，濃度補正が不十分なものになる。

［本実施の形態における自動画像濃度制御］
図１０は，本実施の形態における自動画像濃度制御プログラムによる制御フローチャート図である。図１０のフローチャートは，図２と比較すると，紙上濃度値の低濃度値を初期値に修正する低濃度領域補正工程Ｓ１５が追加されていて，それ以外の手順は図２と同じである。そこで，この新たに追加された低濃度領域補正工程Ｓ１５について詳述する。

この低濃度領域補正工程Ｓ１５では，工程Ｓ１４で求めた入力階調値と紙上濃度値のグラフについて，最小入力階調値に対する紙白の紙上濃度値を，センサ値にかかわらず，常に理論的な紙白の濃度値である初期値に置き換える。そして，置き換えた理論的な紙白の濃度値に基づいて低濃度領域の紙上濃度値を補正する。

図１１は，上記の低濃度領域補正を説明するための図である。図１１（Ａ）（Ｂ）は共に紙白の紙上濃度値が高くばらついた例である。図１１（Ａ）で，センサ値から変換した紙上濃度値（黒丸）は，入力階調値０，１，２において高くばらついている。そこで，これらのセンサ値からの紙上濃度値（黒丸）が，白丸の濃度値に補正される。具体的には，まず，センサ値から得られた紙上濃度値Ｄ_re0を理論的な紙白濃度値Ｄ_th0に置き換える。この理論的な紙白濃度値Ｄ_th0は，センサ値・紙上濃度値変換テーブルを作成するときに得られた紙白濃度値であり，紙白濃度値の初期値である。濃度センサの読み取り精度が高く，感光体裸面の形状が均一であれば，センサ値から変換される紙白濃度は，常に理論的な紙白濃度値Ｄ_th0と一致するはずであるので，このように置き換えることは簡便な方法として有効である。

次に，センサ値に誤差が含まれていると思われる低濃度領域の補正を行う。ここでは，上述のセンサ値の紙白濃度Ｄ_re0と，理論紙白濃度Ｄ_th0を比較し，高い濃度を基準濃度Ｄ_st0とする。そして，低濃度領域の紙上濃度値Ｄ_i（0≦i＜Pmax）について，基準濃度Ｄ_st0よりも濃度が低く且つiが最大となる領域が，低濃度領域においてセンサ値に誤差が含まれている領域と判断する。この時の最大ｉ＝coとすると、理論紙白濃度Ｄ_th0とＤ_co+1の間が直線補間領域ＲＧとなり、Ｄ_i（1≦i≦co）を，理論紙白濃度Ｄ_th0とＤ_co+1の濃度を直線補間した濃度に置き換える。すなわち，以下の演算式により紙上濃度値Ｄｉが直線補間により補正される。

図１１（Ａ）の例では，領域ＲＧ内のセンサ値による紙上濃度値（黒丸）が，理論紙白濃度値を基準にした直線補間により白丸の紙上濃度値に補正されている。上記の補正アルゴリズムによれば，センサ値の紙白濃度が０．１６，理論紙白濃度が０．１であるので，基準となる紙白濃度は０．１６となる。この基準紙白濃度０．１６より低い濃度値Ｄｉが入力階調値２まで発生し，入力階調値３の濃度Ｄ_co+1で初めて基準紙白濃度より大きくなる。そこで，理論紙白濃度Ｄ_th0と入力階調値３の濃度Ｄ_co+1の間を直線補間した濃度（白丸）に置き換えられる。

図１１（Ｂ）の例では，最小入力階調値に対する紙上濃度値Ｄ_re0だけが理論紙白濃度値Ｄ_th0に置き換えられ，それ以外はセンサ値による紙上濃度値が採用されている。

上記のように，パッチ画像の形成とセンサによる濃度測定の結果得られた入力階調・出力濃度特性のグラフを，低濃度領域においては，センサ値に基づく紙上濃度値にかかわらず，理論紙白濃度値などの所定の初期値を利用して補正することで，センサ値に含まれる誤差の影響を抑えることができる。よって，そのようにして補正した入力階調・出力濃度特性に基づいて補正ガンマテーブルを生成することで，適切な濃度補正を行うことができる。

図１２（Ａ）は，紙白の紙上濃度値が低くばらついた例である。この場合の低濃度領域の補正も，センサ値から得られた紙上濃度値Ｄ_re0を理論的な紙白濃度値Ｄ_th0に置き換え，それに対応して入力階調値１の濃度は上記と同様の直線補間により求めた濃度に置き換える。

上記の説明では，最小入力階調値０に対する紙白の紙上濃度値を理論値に置き換えているが，最小入力階調値０に隣接するいくつかの低入力階調値１，２に対する紙上濃度値（出力濃度値）もあらかじめ定められている理論値（初期値）に置き換えるようにしてもよい。

または，図１２（Ｂ）に示した低濃度領域の別の補正方法では，前述のアルゴリズムによらず，入力階調値０に対応する紙白濃度であってセンサ値による紙白濃度Ｄ_re0を，理論紙白濃度値Ｄ_th0よりも濃度が低く且つiが最大となる(この時のｉ＝coとする)領域で得られたセンサ値による濃度値の平均の補正値Ｄ_corに補正し、Ｄ_i（1≦i≦co）を，補正紙白濃度Ｄ_corとＤ_co+1の濃度を直線補間した濃度に置き換える。これにより，センサ値による紙白濃度に含まれるセンサ値の誤差を抑制することができると共に，センサ値に誤差が含まれない場合から大きく乖離してしまうことも抑制できる。紙白に対するセンサ値は，ばらつきにより高い濃度になる可能性よりも，低い濃度になる可能性が小さいからである。

図１３は，本実施の形態の低濃度領域の補正を行った場合の入力階調値と紙上濃度値（出力濃度値）との関係を示す図である。図１３（Ａ）が図８に対応し，低濃度領域の紙上濃度値（出力濃度値）のうち，最小入力階調値０に対する紙白濃度値を理論紙白濃度値からなる初期値に置き換え，その濃度値を利用して残りの紙上濃度値（出力濃度値）を直線補間により補正した結果，黒丸の紙上濃度値は白丸の実測濃度値とほぼ一致している。この入力階調・出力濃度の特性に基づいて，理想的なリニアな特性ＩＤＥＡになるように，補正ガンマテーブルを生成すれば，全体にわたって紙上濃度（出力濃度）が高くなる（濃くなる）補正ではなく，適切な補正を行うことができる。

図１３（Ｂ）は図９に対応し，この場合も黒丸の紙上濃度値は白丸の実測濃度値とほぼ一致している。よって，この入力階調・出力濃度の特性に基づいて，理想的なリニアな特性ＩＤＥＡになるように，補正ガンマテーブルを生成すれば，全体にわたって紙上濃度（出力濃度）が低くなる（うすくなる）補正ではなく，適切な補正を行うことができる。

このように，本実施の形態によれば，プリンタのコントローラユニット２００は，自動画像濃度制御プログラム２０４を実行して，所定の入力階調値を有するパッチ画像データから画像再生データを生成して印刷エンジンにパッチ画像を形成させ，印刷エンジン内の濃度センサ２６０のセンサ値に基づくパッチ画像の出力濃度値を取得し，パッチ画像データの入力階調値とその出力濃度値との関係を示す入力階調・出力濃度特性に基づいて，補正ガンマテーブル２１８を生成する。そして，コントローラユニットは，上記の補正ガンマテーブルを生成する基となる入力階調・出力濃度特性を生成する際に，低濃度領域では濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値によらない所定の初期値（上記では理論紙白濃度値）を使用し，低濃度領域より高い高濃度領域では濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値を使用して生成する。これにより，補正ガンマテーブルの生成の基になる入力階調・出力濃度特性から濃度センサの持つ誤差の影響を抑えることができ，より適切な濃度補正を行うことができる。

上記の実施の形態では，パッチ画像を利用した入力階調・出力濃度特性において，センサ値による出力濃度値のうち低濃度領域では理論出力濃度値を採用した。この場合，図１の不揮発性メモリ２１４内の理論紙白濃度データ２２２を利用することもできるし，理論紙白センサ値を利用することもできる。理論紙白センサ値を利用する場合は，それをセンサ値・紙上濃度変換テーブル２２０により紙上濃度値に変換する必要がある。

本実施の形態における画像形成装置の構成図である。自動画像濃度制御プログラムによる制御手順を示すフローチャート図である。自動画像濃度制御において生成される各種のグラフを示す図である。自動画像濃度制御において生成される各種のグラフを示す図である。自動画像濃度制御において生成される各種のグラフを示す図である。補正ガンマテーブルを使用したハーフトーン処理部を示す図である。自動画像濃度制御についてまとめたグラフ図である。入力階調・出力濃度特性を示すグラフ図である。入力階調・出力濃度特性を示すグラフ図である。本実施の形態における自動画像濃度制御プログラムによる制御フローチャート図である。低濃度領域補正を説明するための図である。低濃度領域補正を説明するための図である。本実施の形態の低濃度領域の補正を行った場合の入力階調値と紙上濃度値（出力濃度値）との関係を示す図である。

符号の説明

２０：プリンタ２００：コントローラユニット
２０４：自動画像濃度制御プログラム２１０：ハーフトーン処理部
２１６：スクリーンガンマテーブル２１８：補正ガンマテーブル
２２２：初期値（理論紙白紙上濃度値データ）

Claims

入力階調値を有する画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置において、
所定のガンマ特性に基づいて前記入力階調値から画像再生データを生成するハーフトーン処理部を有するコントローラユニットと、
前記画像再生データに基づいて前記入力階調値に対応する出力濃度の画像を形成する印刷エンジンとを有し、
前記コントローラユニットは、複数の入力階調値を有するパッチ画像データから画像再生データを生成して印刷エンジンに前記パッチ画像を形成させ、前記印刷エンジン内の濃度センサのセンサ値に基づく前記パッチ画像の出力濃度値を取得し、前記パッチ画像データの入力階調値と前記出力濃度値との関係を示す入力階調・出力濃度特性に基づいて、補正ガンマテーブルを生成し、
前記ハーフトーン処理部は、前記補正ガンマテーブルに基づいて前記入力階調値から画像再生データを生成し、
更に、前記コントローラユニットは、前記入力階調・出力濃度特性を、低濃度領域では前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値によらない所定の初期値を使用し、前記低濃度領域より高い高濃度領域では前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度値を使用して生成し、
前記所定の初期値は、最小入力階調値に対応する、予め求められた理論的な紙白の濃度値である理論出力濃度値を含み、前記最小入力階調値に対応する前記出力濃度値は前記理論出力濃度値に置き換えられ、前記センサ値に基づく出力濃度値が、前記理論出力濃度値と前記最小入力階調値に対する前記センサ値に基づく出力濃度値のいずれか高い値よりも低い、前記低濃度領域における領域が、前記低濃度領域において前記センサ値に誤差が含まれている領域と判断され、当該低濃度領域において前記センサ値に誤差が含まれている領域の入力階調値に対応する出力濃度値は、前記最小入力階調値と、前記センサ値に誤差が含まれる領域における最大入力階調値よりも、前記入力階調値についての前記各パッチ画像間の間隔分大きい入力階調値との間で、前記理論出力濃度値と前記最大入力階調値よりも前記間隔分大きい入力階調値に対応する前記センサ値に基づく出力濃度値と前記センサ値に誤差が含まれている領域の入力階調値を用いた直線補間を行うことにより求められることを特徴とする画像形成装置。
請求項１において、
前記コントローラユニットは、前記濃度センサのセンサ値に基づく出力濃度の取得を、前記濃度センサのセンサ値と前記パッチ画像を印刷媒体上に印刷した時の当該印刷媒体上の出力濃度値との対応関係に基づいて、前記センサ値を前記出力濃度に変換することにより行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１において、
前記補正ガンマテーブルは、前記入力階調・出力濃度特性が前記入力階調値に対して出力濃度値がリニアに変化するように前記入力階調値を変換する変換特性を有することを特徴とする画像形成装置。