JP4958490B2

JP4958490B2 - 画像形成装置の制御方法及び制御装置

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Publication number: JP4958490B2
Application number: JP2006183714A
Authority: JP
Inventors: 正人青柳
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: JP2008015042A

Description

本発明は、外部からの画像情報を入力することによって画像形成することが可能なカラーファクシミリ、カラーインクジェットプリンタ、カラー複写機等の画像形成装置の制御方法および制御装置に関するものである。

特定画像パターンを記録材上に形成し、前記画像パターンの特性を読み取り、濃度補正、階調補正等を行い、画像品質を所望の特性に調整し、安定性を向上させる手法（以下、キャリブレーション）が知られている。
例えば、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置の出力画像を較正する方法として、以下のような手法が知られている。すなわち、画像形成装置を起動させて、或る特定のテストパターンを記録材上に形成した後、形成された記録材上のテストパターンの濃度あるいは色度といった画像情報を画像読み取り手段にて読み取り、その画像情報に基づいて画像形成条件にフィードバックさせることにより、画像品質の安定性を向上させる手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

電子写真方式の画像形成装置の場合を例にとると、最大画像濃度を補正するために潜像および現像コントラスト電圧、帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧を制御し、また階調特性を補正するために階調補正テーブルを変更する画像キャリブレーション手法が知られている。
また、複写機などにおいてはテストパターンの出力は行わずに、感光体や中間転写体上のパターンを読み取ることで画像濃度制御を行う場合が一般的であり、装置内の制御により適宜、所定のタイミングで実行される。この動作はプロセスコントロールと称されることがある。

一方、特許文献１では、ドット単位の再現性を検出することで粒状性に優れた画像形成装置を開示しており、ドット再現性の変動量を演算し、その結果から画像処理方法又は画像プロセス条件を変更する技術が開示されている。
しかしながら、上述したように特定のテストパターンを記録材上または感光体上などに形成した後、形成されたテストパターンの濃度あるいは色度といった画像情報を画像読み取り手段にて読み取り、キャリブレーション（画像濃度制御）を実施する際に問題が生じていた。すなわち、濃度制御を行う際には、濃度以外の画質の良否を考慮していなかった。

例えば、装置内外の何らかの変動要因により、濃度が上昇した場合には、画像を形成する網点など微小ドット周辺にトナーが散ったり、トナー量が増えることで定着不良を引き起こす場合もあり、この場合は画像面が不均一となり、粒状性の悪化につながる。これは、濃度変動と他の画質変動との関連性を示す一例である。
一方では、同じ濃度を再現するのに、その時点でどの擬似中間調パターンを使用するのがより良好か（同時にドット濃度をどの程度とするのがより良好か）という観点で優劣が存在する。
具体的には、或る濃度を再現するのに同じディザの階調パターン群を使用するのであっても、各ドット濃度をより高濃度とした少ないドットを使うのか、あるいは、各ドット濃度をより低濃度とした多くのドットを使うのかなどにおいて優劣が存在する。

これらの優劣は濃度変動や画質変動により変化するものであり、濃度変動や画質変動は、画像形成の各工程における変動や、装置内の各部品の経時変化や変動、装置内外の環境変動などにより発生するものである。
一方、階調補正においても、単にデータ変換で入出力値を合わせたとしても、例えば、中間特性の非線形性が強い場合には、実質的な中間データを使用することができないため、滑らかな階調再現とはならない。これは、非線形性の強い入出力特性を、単純に線形変換することで発生する。
特開２００３−８４５０９公報

しかしながら、以上のように、単に濃度のみあるいは階調のみを調整したとしても良好な画質が得られる訳ではない。また、特許文献１では、画像濃度制御実行時の階調特性については述べられていなかった。すなわち、より適当な階調特性を得る方法が開示されていなかった。以上述べたように、ドット再現、濃度及び階調再現において、一方の観点のみでの制御では十分な結果が得られない場合がある。

そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、濃度制御時のプロセス条件設定において、濃度及び階調の安定だけでなく画質劣化抑制を考慮し、画質評価の高いプロセス条件とし、より具体的には、例えば、ドット再現性あるいは、粒状性のよい条件でプロセス制御を行う画像形成装置の制御方法及び制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像情報を入力することによって画像形成する画像形成装置の制御方法において、階調対濃度特性の濃度範囲が所定の範囲内となる複数の異なる濃度設定でパターン画像を形成するパターン画像形成工程と、前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する評価工程と、該評価工程による評価結果に基づき、評価の最も高い濃度設定を選択する選択工程と、選択された濃度設定で階調補正を実行する階調補正工程とを有することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記パターン画像形成工程において、前記階調対濃度特性が所定の範囲内となる濃度設定が無い場合、前記階調対濃度特性が前記所定の範囲外である濃度設定でパターン画像を形成して再度前記評価工程を実行する請求項１記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記濃度変動の特性の評価は、少なくとも前記パターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果に基づく請求項１又は２記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、濃度設定を選択する前記選択工程は、少なくともパターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、前記パターンを構成するドット位置変動、大きさ変動のうち少なくとも１つの特性の評価結果の双方とから濃度設定を選択する請求項１又は２記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、パターンを構成するドットの濃度の所定の範囲は、少なくとも最大濃度、中間濃度、ハイライトの地汚れの有無や程度のいずれかに基づく請求項３又は４記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、制御を実施するタイミングを複数有し、このタイミングを検出する検出手段を有し、検出されるタイミングのうちの少なくとも１つにおいて、パターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、前記パターンを構成するドット位置変動、大きさ変動のうち少なくとも１つの特性の評価が実施される請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記複数の検出タイミングが、少なくともその起動時、定期的制御時、記録材の増減信号に基づく制御タイミング、入力画像信号に基づく制御タイミングのいずれかを含む請求項６記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記複数の異なる濃度設定が、経時変動または環境変動に基づいて変更される請求項１乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、濃度設定を選択する前記選択工程は、上記算出した評価結果が所定範囲内であればプロセス条件の変更を実施しない請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する前記評価工程は、外部で行われる請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、濃度設定を選択する前記選択工程は、制御実行時点における前記パターンの評価に加えて、経時変動や環境変動が起こった場合の評価を含めて濃度設定を選択する請求項１乃至１０のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、画像情報を入力することによって画像形成する画像形成装置の制御装置において、複数の濃度設定を順次設定する設定手段と、設定された濃度設定でパターンを形成するパターン形成手段と、パターン画像に基づいて前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する特性評価手段と、各々の評価結果を基に前記複数の濃度設定から少なくとも１つを選択する濃度設定選択手段と、前記選択した濃度設定で階調補正を実施する階調補正実施手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、濃度制御時のプロセス条件設定において、濃度及び階調の安定だけでなく画質劣化抑制を考慮し、画質評価の高いプロセス条件とすること、より具体的には、例えば、ドット再現性、あるいは粒状性のよい条件でプロセス制御を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下で、濃度制御方法についての概略を説明する前に、画像形成装置の一連の動作について概略を説明する。なお、以下では、複数ドラムを有する電子写真方式カラー複写機をあげて説明するが、これに限らず、各種方式の電子写真複写機、あるいはプリンタ、モノカラー方式、電子写真以外の画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。

図１は本発明に関わるカラー複写機の実施の形態の構成例を示す概略図である。図１を参照して、カラー複写機Ａのフルカラーの画像形成方法について説明する。原稿台ガラス２上に置かれた原稿１は、光源３によって照射され、光学系４を介してＣＣＤセンサ５に結像される。
ＣＣＤセンサ５は、３列に配置されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にＲ、Ｇ、Ｂの色成分信号を生成する。
これらの読み取り光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。また、原稿台ガラス２面に、ＣＣＤセンサ５の白レベルを決定するためと、ＣＣＤセンサ５の主走査方向のシェーディングを行うための、基準白色板６が配置してある。
スキャナ部ＢのＣＣＤセンサ５により得られた画像信号は、スキャナ画像処理部７にて画像処理された後、プリンタ部Ｃに送られ、プリンタ制御部１５で画像処理される。

次に、プリンタ部Ｃの説明を行う。プリンタ制御部１５に送られた画像信号は、後述するレーザドライバ５０（図２）によりＰＷＭされたレーザビームに変換される。ポリゴンスキャナ８は、前記レーザビームを走査して、画像形成部１４、２３、２７、３１の感光ドラム１７、２４、２８、３２に照射される。
イエロー色（Ｙ）画像形成部１４、マゼンタ色（Ｍ）画像形成部２３、シアン色（Ｃ）画像形成部２７、ブラック色（Ｂｋ）画像形成部３１はそれぞれ対応する色の画像を形成する。
画像形成部１４、２３、２７、３１は略同一なので、以下にＹ画像形成部１４の詳細を説明して、他の画像形成部の説明は省略する。Ｙ画像形成部１４において、感光ドラム１７には、ポリゴンスキャナ８からのレーザビームによってその表面に静電潜像が形成される。

１次帯電器１６は、感光ドラム１７の表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。現像器１８では、感光ドラム１７上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。転写ブレード１９は、転写ベルト９の背面から放電を行い、感光ドラム１７上のトナー画像を転写ベルト９上の記録材等へ転写する。
転写後の感光ドラム１７は、クリーナ２０でその表面を清掃され、補助帯電器２１で除電され、さらに、前露光ランプ２２で残留電荷が消去されて、再び１次帯電器１６によって良好な帯電が得られるようにされる。

また、トナー像が転写された記録材は転写ベルト９によって搬送され、以降、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に、順次それぞれの画像形成部２３、２７、３１にて形成された各色のトナー像が転写され、４色の画像がその表面に形成される。Ｂｋ画像形成部３１を通過した記録材は、転写ベルト９からの分離を容易にするために、除電帯電器１０で除電された後、転写ベルト９から分離される。
記録材が分離された転写ベルト９は、転写ベルト除電帯電器１３で除電され、さらに、ベルトクリーナ３０で清掃されて、再び記録材などを吸着する準備が施される。
他方、分離された記録材などは、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器１１で帯電された後、定着器１２でトナー画像が定着される。図１では、さらに、表面電位計２５、２６、２９、３３を示している。

図２は図１のスキャナ部の画像処理部及びプリンタ部のプリンタ制御部における画像信号の流れを示すブロック図である。図１及び図２を参照して、スキャナ部Ｂの画像処理部７及びプリンタ部Ｃのプリンタ制御部１５における画像信号の流れを説明する。
図２に示すように、ＣＣＤセンサ５から出力される画像信号は、アナログ信号処理部３４に入力され、そこでゲイン調整、オフセット調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ３５で、色信号毎に８ビットのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。その後、シェーディング補正部３６に入力され、色ごとに基準白色板６（図１）の読み取り信号を用いた、公知のシェーディング補正が実施される。
ＣＣＤセンサ５の各ラインセンサは、相互に所定の距離を隔てて配置されているため、図２のラインディレイ部３７において、副走査方向の空間的ずれを補正する。入力マスキング部３８は、ＣＣＤセンサ５のＲ、Ｇ、Ｂフィルタの分光特性で決まる読み取り色空間を、ＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、３×３のマトリックス演算を行う。

光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）３９はルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＡＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号がＹ０、Ｍ０、Ｃ０の濃度信号に変換される。
光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）３９からライン遅延メモリ４０を介してマスキング及びＵＣＲ回路４１は、入力されたＹ１、Ｍ１、Ｃ１の３原色信号により黒信号（Ｂｋ）を抽出し、さらに、プリンタ部Ｃでの記録色材の色濁りを補正する演算を施して、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｂｋ２の信号を各読み取り動作の度に順次所定のビット幅（８ビット）で出力する。

空間フィルタ処理部（出力フィルタ）４２は、エッジ強調またはスムージング処理を行う。また、画像メモリ部４３は上記のように処理されたＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｂｋ３をいったん記憶し、プリンタの画像形成に同期してＬＵＴ４４に送り出す。
ＬＵＴ４４は、スキャナ部Ｂにおいてプリンタ部Ｃの理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正を行う。ＬＵＴ４４から出力された信号はプリンタ制御部１５へ順次送られる。
図２には、さらに、外部出力部４６、ＣＰＵ４７、ＲＡＭ４８、ＰＷＭ４９、レーザドライバ５０、ＲＯＭ５１、半導体レーザ５２、５３、５４、５５、外部入力部５６、操作部５７が示してある。

図３はパターンジェネレータに登録されたパターンを示す概略図である。図４はパターンジェネレータに登録された他のパターンを示す概略図である。なお、図１の画像形成装置Ａにはパターンジェネレータ４５（図２）が内蔵されており、ＰＷＭ（パルス幅変調器）４９に直接信号を渡すことができるようになっている。このように処理されたＹ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｂｋ５の画像信号はプリンタ制御部１５に送られる。

図５は第１のキャリブレーションのフローを示すフローチャートである。以下、画像濃度制御について説明する。以下の例においては、従来の制御方法と同様に、画像形成プロセス条件を制御する機能（以下、第１のキャリブレーション）と、画像データの補正条件を制御する機能（以下、第２のキャリブレーション）を有し、テストプリントを出力する例で説明する。
第１のキャリブレーションについては図５に示すフローチャートに従い、図３に示した最大濃度補正画像パターンを使用して行う。以下、第１のキャリブレーションについて説明する。
図１、図２及び５を参照して、制御の開始により、図３のテストプリント（テストパターン）５８を上述した画像形成工程に従い出力する（Ｓ１）。この時、テストプリント５８を形成するために必要な記録材の有無をＣＰＵ４７が判断し、無い場合は警告表示を行う。
また、このテストプリント５８の画像形成時のコントラスト電位（後述）は、環境に応じた標準状態のコントラスト電位を初期値として登録しておき、これを用いる。

テストパターンであるテストプリント５８は、図３に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの４色分の中間階調濃度からなる帯パターン６０とＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色の最大濃度パッチ（濃度信号２５５レベル）からなるパッチパターン６１によって形成される。
出力されたテストプリント５８を原稿台ガラス２に載せて読み取り（Ｓ２）、得られたＲＧＢ値をキャリブレーション変換用のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて光学濃度に換算する（Ｓ３）。前記ＬＵＴには、式（１）を用いて算出した係数が予め設定されている。補正係数（ｋ）は光学濃度が得られるように調整されている。次いで、コントラスト電位を設定する（Ｓ４）。
Ｃ＝−ｋｃ×ｌｏｇ１０（Ｒ／２５５）
Ｍ＝−ｋｍ×ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）
Ｙ＝−ｋｙ×ｌｏｇ１０（Ｂ／２５５）
Ｂｋ＝−ｋｂｋ×ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）・・・（式１）

図６は相対感光ドラム表面電位と演算により得られた画像濃度の関係を示す特性図である。次に、得られた濃度情報から、最大濃度を補正する方法を説明する。図６には、相対感光ドラム表面電位と上述の演算により得られた画像濃度の関係を示している。
図１、図２、図５及びを参照して、図６の関係の時点で用いたコントラスト電位、すなわち現像バイアス電位から１次帯電された後に各色の半導体レ−ザ５２、５３、５４、５５の最大レベルを発光した時の感光ドラム１７、２４、２８、３２の表面電位の差が、ａという設定で得られた最大濃度がＤａであった場合、最大濃度の濃度域では、相対ドラム表面電位に対して画像濃度が実線Ｌに示すようなリニアに対応することがほとんどである。

但し、２成分現像系では現像器１８内のトナー濃度が変動して下がってしまった場合、破線Ｎのように最大濃度の濃度域で非線型特性になってしまう場合がある。従って、ここでは最終的な最大濃度の目標値を１．６としているが、０．１のマ−ジンを見込んで、１．７を最大濃度に合わせる制御の目標値に設定して制御量を決定した。なお、ここでのコントラスト電位ｂは次式（２）を用いて求めている。
ｂ＝（ａ＋ｋａ）×１．７／Ｄａ・・・（２）
ここで、ｋａは補正係数であり、現像方式の種類によって値を最適化するのが好ましい（これは図５のステップ（Ｓ３）である）。

図７はグリッド電位と感光ドラム表面電位の関係の一例を示す特性図である。
次にコントラスト電位から、グリッド電位と現像バイアス電位を求める方法について簡単に説明する。
図１、図２、図５及び図７を参照して、グリッド電位を−３００Ｖに設定して、半導体レ−ザ５２、５３、５４、５５の発光パルスレベルを最小にして走査した時の表面電位Ｖｄ、半導体レーザ５２、５３、５４、５５の発光パルスレベルを最大にした時の表面電位Ｖｌを表面電位計２５、２６、２９、３３で測定する。
同様に、グリッド電位を−７００Ｖに設定した時のＶｄ、Ｖｌを測定する。−３００Ｖのデ−タと−７００Ｖのデ−タとを補間、外挿することでグリッド電位と感光ドラム表面電位の関係を求めることができる。この電位データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。

Ｖｄから画像上にかぶりトナーが付着しないように設定されたＶｂａｃｋ（ここでは１５０Ｖに設定）の差を設けて現像バイアスＶｄｃを設定する。コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは現像バイアスＶｄｃとＶｌの差分電圧であり、このＶｃｏｎｔが大きい程最大濃度が大きく取れるのは上述した通りである。
計算で求めたコントラスト電位ｂにするために、必要なグリッド電位及び現像バイアス電位は、図７の関係から、それぞれ何Ｖであるかを計算で求めることができる。
ここでは最大濃度を最終的な目標値より０．１高くなるようにコントラスト電位を求め、そのコントラスト電位が得られるようにグリッド電位および現像バイアス電位を設定する（これは図５のステップ（Ｓ４）である）。

図８は原稿画像の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。図８において、第Ｉ領域は原稿濃度を濃度信号に変換する画像読み取り装置の特性を示し、第ＩＩ領域は濃度信号をレーザ出力信号に変換するためのＬＵＴ４４（図２）の特性を示している。
また、第ＩＩＩ領域はレーザ出力信号から出力濃度に変換するプリンタの特性を示している。また、最大濃度を最終目標値より高めに設定する上記制御により第ＩＩＩ領域（象限）のプリンタ特性図は実線Ｊのようになる。もし仮に、このような制御を行わない時、破線Ｈのような目標濃度１．６に達しないプリンタ特性になる可能性がある。
破線Ｈのプリンタ特性の場合、ＬＵＴ４４をどのように設定しても、ＬＵＴ４４は最大濃度を上げる能力は持ち合わせていないので、濃度ＤＨと１．６の間の濃度は再現不可能となる。第ＩＶ領域は原稿濃度と記録濃度の関係を示しており、この特性は実施の形態のカラー複写機における全体的な階調特性を表している。

図９は第２のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。以下、第２のキャリブレーションについて説明する。ＬＵＴ４４（図２）の役割および階調を補正する方法について説明する。
この画像形成装置（カラー複写機）では、階調特性を線型にするために、プリンタ部の記録特性が曲っている分をＬＵＴ４４によって補正している。ＬＵＴ４４は特性の入出力関係を入れ換えるだけで容易に作成できる。
なお、本実施の形態では、階調数は８ビットのデジタル信号で処理しているので、２５６階調である。次に、テストプリント（テストパターン）５９（図４）を出力する（Ｓ５）。なお、テストプリント５９を出力する際は、ＬＵＴ４４は作用させないで画像形成を行う。

テストプリント５９は、図４に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色、４列１６行の全部で６４階調分のグラデーションのパッチ群により成り立ち、ここでの６４階調パッチは、全部で２５６階調あるうちの、低濃度領域を重点的に割り当てている。このように、ハイライト部における階調特性を良好に調整することができる。
図４において、符号６２は解像度２００ｌｐｉ（ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ）のパッチ、６３は４００ｌｐｉのパッチである。各解像度の画像を形成するためには、各色のパルス幅変調器４９（図２）において、処理の対象となっている画像データとの比較に用いられる三角波の周期を複数用意することによって実現できる。

なお、本画像形成装置は、階調画像は２００ｌｐｉの解像度で、文字等の線画像は４００ｌｐｉの解像度で作成している。この２種類の解像度で同一の階調レベルのパターンを出力しているが、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて先の階調レベルを設定するのがより好ましい。
また、出力したテストプリント５９は、上述した最大濃度補正方法と同様の手順を踏むように、原稿台ガラス２に載せて読み取られる。スキャナ部Ｂ（図１）で読み取って補正された濃度値は、レ−ザ出力レベルと、階調パタ−ンの作成位置とを対応させて、レーザ出力レベルと濃度の関係をメモリに取り込む（Ｓ６）。
この段階で、プリンタ特性を求めることができ、プリンタ特性の入出力関係を入れ換えることにより、このプリンタのＬＵＴ４４を決定することができ、設定を行なう（Ｓ７）。
ＬＵＴ４４を計算で求める際に、パッチパターンの階調パターン数しかデータがないので、濃度信号の０から２５５まで全レベルに対して、レーザ出力レベルが対応できるように、途中の不足しているデータは、補間を行うことにより生成している。上記制御により線型の階調特性を得ることができる。

さて、上記第１のキャリブレーションは最大濃度を補正するものであり、第２のキャリブレーションは階調を補正するものである。本実施の形態の電子写真方式のカラー複写機おいては最大の濃度の変化と階調特性の変化は同様に生じるものではない。
最終的な最大濃度の目標値を、例えば、１．６として、最大濃度を合わせる制御の目標値に０．１のマージンを見込んで１．７に設定する。これによって、例えば、他の環境に応じた標準状態のコントラスト電位等を設定する環境制御、現像剤のトナー濃度制御等によって最大濃度は目標値近傍にほぼ制御される。

しかしながら、かなり長期的には現像剤の耐久劣化、画像形成プロセスに係わる各種ユニットの機械的な変化等によって、あるいは現像剤の交換、その他各種ユニットの交換等により上記他の制御とのミスマッチが生じ、目標の最大濃度が得られなくなる場合が生じる。このような場合に、第１のキャリブレーションが有効となる。
また、前述した階調特性に関しても、上記他の制御等によりほぼ安定に推移するものであるが、環境の急峻な変化、感光ドラムの光減衰特性の感度変化等によっては、その変化が許容範囲を超える場合が、前記最大濃度の変化に対して比較的短期的に発生し得る。
とくに、本実施の形態であるカラー複写機に代表されるカラー画像形成装置においては、僅かな階調特性の変化であってもグレーバランスが崩れ、その使用目的によっては画像品質が不十分となる場合が有り得る。このような場合に、第２のキャリブレーションが有効となる。

上記の実施の形態では、上記第１のキャリブレーションと第２のキャリブレーションをシーケンシャルに動作する構成となっている。実際の操作と上記キャリブレーション動作の構成を以下に説明する。上記キャリブレーションは使用者が任意に実施可能である。
前述のように第１のキャリブレーションを実施した後には、画像形成プロセス条件が制御されるため、第２のキャリブレーションを併せて実施する必要がある。上記の例では、第１のキャリブレーションと第２のキャリブレーションをシーケンシャルに自動的に実施するオートキャリブレーション工程を有している。

図１０はオートキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。図１１は操作パネルの表示を示す図である。図１０において、先ず、テストプリント５８（図３）を出力する（Ｓ１１）。テストプリント５８を原稿台ガラス２（図１）に載せて読み取る（Ｓ１２）。所定の目標濃度とのずれ量からコントラスト電位を算出する（Ｓ１３）。
次にコントラスト電位を設定する（Ｓ１４）。テストプリント５９（図４）を出力する（Ｓ１５）。テストプリント５９を原稿台２に載せて読み取る（Ｓ１６）。得られた階調情報からＬＵＴ４４（図２）の内容を作成しかつ設定する（Ｓ１７）。

図１１に示すように、操作部５７（図２）の操作パネルの１表示画面に「オートキャリブレーション」ボタンが表示され、使用者がボタンを押すことにより、上述したオートキャリブレーションが実行される。
上述したように、本実施の形態においては、上記オートキャリブレーションを実施することにより短期的、長期的、その他さまざまな画像濃度、階調再現性の変動を有効に補正することが可能である。

図１２は本実施の形態のカラー複写機に外部コントローラを介してコンピュータを接続した構成を示す概略図である。次に、外部からの濃度制御方法についての概略を説明する。
外部コントローラ６５を介して接続されたコンピュータ６４により、前記濃度制御方法についての概略と同様のキャリブレーションが実施可能な構成例を、図１２を参照して説明する。
本発明にかかる実施の形態のカラー複写機の構成例は前記画像形成装置の動作についての概略と同様である。また、フルカラーの画像形成方法についても前記画像形成装置の動作についての概略と同様であるので説明を省略する。

外部接続したコンピュータ６４から送られた画像データは、コントローラ６５へ送られ、ラスタライズ（走査線画像化）される。ラスタライズされた画像データは外部入力部５６（図２と同様）へ送られる。その後、プリンタ制御部１５（図１と同様）へ送られ前記画像形成装置の動作についての概略と同様に画像形成が行われる。
上記の実施の形態においては画像形成プロセス条件を制御する第１のキャリブレーション機能と、画像データの補正条件を制御する第２のキャリブレーション機能を有し、それぞれ独立に実施可能な構成となっている。
以上、濃度制御方法の概略を説明した。以下には、濃度制御時のプロセス条件設定において、濃度の安定だけでなく画質劣化抑制を考慮し、画質評価の高いプロセス条件を設定する方法について実施例をあげる。

上述したように、画像形成プロセス条件の制御及び画像データの補正条件の制御を行う。以下、本実施例では、図３及び図４に示したテストプリント５８、５９を出力せずに装置内でパターンを形成し、読み取る方式について主として説明する。
図１３は濃度制御時のプロセス条件設定における動作フローを示すフローチャートである。初めに、最大濃度調整を行い、次に、パターンのドット特性について評価値を算出し、その後に、最適なプロセス条件を選択する。ここにおいて、最大濃度設定時の濃度判定は階調特性の評価の１つである。
画像形成装置において、絵柄や文字などの複数の出力画像モードを持つ場合には、出力モードごとに予め必要な濃度の上下限幅が決められるため、その設定濃度範囲内でプロセス条件の変更を行う。

複数のプロセス条件候補を選出するためには、例えば、５段階の設定濃度値に対して、それぞれ対応するプロセス条件を求める。選出された候補の中でドット特性の良い条件を選択する。
ここでプロセス条件は、従来技術での濃度制御にならって目標濃度値となるようなプロセス条件を各々順次求める（Ｓ２１）。他の方法として、簡単には、予め設定した濃度に対して用意されたプロセス条件をそのまま使用するなどもある。装置の初期状態においては、その特性は所定の範囲内であることが予想されるため、予め用意されたプロセス条件候補であっても有効である。
上記で求められたプロセス条件を順次設定し、以下、ステップＳ２６までを所定回数、繰り返し実行する。例えば、設定濃度段階が５段階であれば、５回繰り返し実行する（Ｓ２２）。

用意されたプロセス条件に従って、パッチ画像（パターン画像）を形成する（Ｓ２３）。ここで、パッチ画像は、最大濃度を形成するためのパターンだけでなく、中間濃度パターンの数階調を同時に形成する。
最大濃度は上記ステップ（Ｓ２１）で求めてあるため最大濃度パッチの形成は省略することもできる。形成された中間階調のパターンを使用して階調補正及びドット特性の評価を行う。ドット特性の評価パターンは、評価用に予め用意したパターンでもよいし、階調補正を行うために用いるパターンを兼用してもよい。
階調補正に用いるパターンは、画像形成装置の各出力モードの中間調パターンを使用してもよいし、特開２００４−６９８３２号公報に記載された技術のように、画像形成装置の各出力モードの中間調パターンを使用せずに行うこともできる。上記にあるように、これらのパターンをパターンジェネレータ４５（図２）からのデータにより作成する。

パッチ画像形成後にパターンの濃度およびドット特性に関する量（ここでは具体的にはドット再現性（後述）に関する量）を測定する（Ｓ２４）。ここで測定されるパターン画像は、特許文献１（段落番号００２５〜００２６）に記載のように感光体や転写体上の画像をセンサなどで読み取る方式でもよいし、上記濃度制御方法についての概略で述べたように記録材上の画像をスキャナなどで読み取る方式でもよい。
各々の測定後に、ドット再現性に関する量を基に評価値を算出し（Ｓ２５）、濃度およびプロセス条件とともに記憶していく。あるいは、一通り画像形成と測定が終了した後にプロセス条件とともに保存する（Ｓ２６）。
上述したステップを所定回数行なったかどうかを判断する（Ｓ２７）。所定回数行なったならば、ドット再現性評価値の比較を行い、評価の高いプロセス条件を最適プロセス条件として選択する（Ｓ２８）。

ドット再現性に関する評価方法および評価量は、特許文献１及び２に記載されている方法などを用いる。より具体的には、パターン画像の検出で、平均濃度の算出と、空間的な濃度変動を算出し、粒状度を求める。
さらに、例えば、幾つかの階調での粒状度を平均し、各々のプロセス条件における平均値の比較から、値の低いプロセス条件を選択する（粒状度は、特許文献２の段落番号０００６に記載のショウ・アンド・ドゥーリー（Ｓｈａｗ＆Ｄｏｏｌｅｙ）の式、又は特開２００４−６４６８９公報に記載の改良式などで求める）。
あるいは、前記濃度測定のパターン画像とは別に、ドット再現性検知用のパターン画像を形成し、ドットの大きさ、周期、濃度などについて検知し、ドット位置変動、ドットの大きさ変動、濃度変動などを求めて、それらからドット再現性の評価を行う。

ドット位置変動は、より具体的には、主または副走査方向に隣接するドット間距離の標準偏差であり、また、ドットの大きさ変動は、パターン内の各ドット面積の標準偏差などである。
次に、選択したプロセス条件での階調補正テーブルを作成する（Ｓ２９）。選択したプロセス条件での階調特性は、先に階調の異なるパターンごとに測定された濃度から入出力特性が求められる。階調補正テーブルは、第２のキャリブレーションの説明で記述したような、いわゆる、γテーブル又はＬＵＴなどで実現する。

図１４は図１３のステップＳ２５の前に入るフローを示す図である。図１４を用いて実施例２について説明する。それぞれのプロセス条件において、入力階調値対出力濃度の関係が得られるが（上記ステップＳ２４）、その関係において、それぞれの階調値がある設定範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあるプロセス条件を選択する。
例えば、目標とした最大濃度が所定の範囲内で形成されているか、中間濃度が所定の濃度以上であるか、ハイライトのパターンや地肌部の測定結果が所定の濃度以上であるかなどである。地汚れの良否の判定については、地肌部の濃度を測定してその濃度の比較で行うほかに、地肌部の粒状性の比較などで実施する。

この実施例２では、階調性の評価（図１４のステップＳ２４’）とドット再現性の評価（図１３のステップＳ２５）を行い、両方の結果からプロセス条件を選択するか、あるいは、階調性の評価で範囲内となるプロセス条件を複数選択後にその中から、ドット再現性の評価の最も高い条件を選択する。
これにより、階調特性が所定の範囲内にあるか否かの判定結果に基づいてより良好な画質とすることができる。また、階調特性が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、ドット特性の評価結果に基づいてより良好な画質とすることができる。さらに、最大濃度、中間濃度が必要な範囲を満たし、ハイライトで地汚れのより少ない画像とすることができる。

少なくとも階調特性が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、ドット特性の評価結果の双方とからプロセス条件を選択することにおいて、狭義には、階調性の評価で所定範囲内に入るプロセス条件が無い場合にも、その中でよりドット再現性のよい条件を選択することを含んでいる。以上のように実施例２においては、階調補正前の階調性についても十分良好な条件を選択することができる。

図１５は外部装置を使って、あるいは人手を介して行なう評価の実施を説明するフローチャートである。実施例２における第１の変形態様であるこの評価の実施は、外部装置を使って、あるいは人手を介して行ってもよい。
外部装置で評価を実行する場合は、プロセス条件を変えて装置から画像を出力し（Ｓ３０）、出力した画像を外部装置で評価し（Ｓ３１）、評価結果データを通信などで装置本体に渡す（Ｓ３２）ことで実現する。
このようにすれば、内部に評価装置を持たないことで、装置の簡易化や複数の装置での共通使用などを実現することができる。また、目視による評価を行うことで、装置の簡易化、低価格化などを実現することができる。また、評価をユーザが行うことができる。
人手による場合は、例えば、記録材上の画像パターンの粒状性を目視で評価し、より良好であったサンプルのプロセス条件を形成装置に付属のテンキーなどから入力あるいは送信する。例えば、条件１から５で出力したサンプルにパターンとともに条件ナンバーを出力しておき、その中から条件２が良ければ２をキー入力するなどである。

図１６は目標設定濃度の設定幅を、経時変化や環境変化により、狭めたり広げたりする場合のフローを示すフローチャートである。「プロセス条件対ドット再現性評価値」は経時や環境変動により変化する。
経時変動下や環境変動下における、複数のプロセス条件での「プロセス条件対ドット再現性評価値」を実測またはシミュレーションにより予め求めておき、装置特性情報として保持して、制御時に使用する。

実施例２における第２の変形態様としてこれを実施すれば、経時変動や環境変動に対応した制御を行うことができる。また、制御実行時点の評価に加えて先の変動を含めて、より良好なプロセス条件を選択することができる。
より具体的には、経時変動や環境変動により、目標となる濃度値を実現するための各プロセス条件が異なるため、それらの変動項目に対する設定プロセス条件を予め求めておき、それらの関係を設定プロセス条件表（テーブル）として用意しておき、所定の経時や環境変動を検出した際には、環境情報及び経時情報を入力し（Ｓ３３）、設定値を変更する（Ｓ３４）。

これは、階調特性範囲（ここでは目標濃度値）を満たし、かつ、ドット再現性の良いプロセス条件を選択するための候補を、上記テーブルを参照して選出するものである。
あるいは、上記実施例１のステップ（Ｓ２１）に記載の目標設定濃度の設定幅を、経時変化や環境変化により、狭めたり広げたりする。これは、予めドット再現性に影響が予測され、ドット再現性の良い設定濃度範囲が狭い場合や広い場合があるためである。
これらの場合、経時変化であれば、出力枚数カウントや感光体の回転数などを参照するなどし、環境変化であれば、温湿センサなど備えておき、それらの出力値が通常の温湿度からどの程度変化しているかにより求める。

図１７は評価結果が所定範囲内であれば、プロセス条件を変更しない場合のフローを示すフローチャートである。例えば、初期状態から使用回数が少ない場合や経過時間が僅かな場合であれば、ドット再現性に関して大きな変動は少ないと考えられる（Ｓ３５）。従って、算出したドット再現性の評価結果が所定範囲内であれば、制御動作を終了する（Ｓ３６）。
このため、実施例２における第３の変形態様として、階調補正テーブルの調整のみを実施し、プロセス条件変更に掛かる時間などを省略しながら目的を達成することができる。また、プロセス条件を変更しない場合は、階調補正テーブルの調整を行わない場合も含む。

次に、実施例３として、他の中間濃度制御の例について説明する。最大濃度制御および中間濃度制御を実行し、階調補正制御を行う例を挙げる。上述の最大濃度調整後に階調補正を行う方式では、中間濃度はγテーブルなどのデータ変換で調整されるが、ここでは、中間濃度制御を実行する例を挙げる。
中間濃度制御は、例えば、ＰＷＭやＰＭ変調を行う出力の変換テーブルの設定変更で行う。１ビットの信号を基にした変換テーブルでは、１画素の出力調整に加えて、出力画像データの各点における周囲画素を見て出力ドットの粗密の程度により、通常密度／粗／密に場合分けし、各状態でテーブルの設定値を変更するなどとすることによって、中間濃度の制御を行うことができる。

この場合は、周辺画素の粗密を検出する工程などが必要となる。あるいは、中間調処理をディザ処理で行って出力画像データを作成する場合には、ディザの出力レベルごとに出力変換テーブルでの値を設定、調整を行うことで実現することもできる。また、２ビット以上の信号を基にした変換テーブルでは、その中間濃度設定テーブルの入出力値を調整することで実現することができる。
実施例１、２においては、最大濃度を制御する例を挙げているが、出力モードによっては、中間濃度がより重要である場合などもあり、必要とされる階調特性はそれぞれ異なっている。それら、必要とされる階調が十分であるようにプロセス条件の設定を行う。

以上を画像形成装置内にて実現してもよいし、ネットワークにより実現してもよい。ネットワークにより実現する場合には、キャリブレーションを実行させるサーバーで、各装置の画像評価部よりドット再現性または粒状性に関する評価結果を取得し、取得した「プロセス条件対ドット再現性評価値」などの情報を基に制御目標を設定する。この場合は各装置個別に評価部を持たずに共通で使用することもできる。
また、外部装置で評価を実行する場合は、プロセス条件を変えて装置から出力した評価画像を外部装置で評価し、評価結果データを装置本体あるいはサーバーに渡すことで実現する。内部に評価装置を持たないことで、装置の簡易化や複数の装置での共通使用などを実現することができる。

本発明に関わるカラー複写機の実施の形態の構成例を示す概略図である。図１のスキャナ部の画像処理部及びプリンタ部のプリンタ制御部における画像信号の流れを示すブロック図である。パターンジェネレータに登録されたパターンを示す概略図である。パターンジェネレータに登録された他のパターンを示す概略図である。第１のキャリブレーションのフローを示すフローチャートである。相対感光ドラム表面電位と演算により得られた画像濃度の関係を示す特性図である。グリッド電位と感光ドラム表面電位の関係の一例を示す特性図である。原稿画像の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。第２のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。オートキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。操作パネルの表示を示す図である。本実施の形態のカラー複写機に外部コントローラを介してコンピュータを接続した構成を示す概略図である。濃度制御時のプロセス条件設定における動作フローを示すフローチャートである。図１３のステップＳ２５の前に入るフローを示す図である。外部装置を使って、あるいは人手を介して行なう評価の実施を説明するフローチャートである。目標設定濃度の設定幅を、経時変化や環境変化により、狭めたり広げたりする場合のフローを示すフローチャートである。評価結果が所定範囲内であれば、プロセス条件を変更しない場合のフローを示すフローチャートである。

符号の説明

Ａカラー画像形成装置、Ｂ評価手段（スキャナ部）、Ｃプリンタ部、７スキャナ画像処理部、１４パターン形成手段（画像形成部）、１５プリンタ制御部、４７ＣＰＵ（設定手段、プロセス条件選択手段、階調補正実施手段）、５６外部入力部、６４コンピュータ、６５コントローラ

Claims

画像情報を入力することによって画像形成する画像形成装置の制御方法において、階調対濃度特性の濃度範囲が所定の範囲内となる複数の異なる濃度設定でパターン画像を形成するパターン画像形成工程と、前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する評価工程と、該評価工程による評価結果に基づき、評価の最も高い濃度設定を選択する選択工程と、選択された濃度設定で階調補正を実行する階調補正工程とを有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
前記パターン画像形成工程において、前記階調対濃度特性が所定の範囲内となる濃度設定が無い場合、前記階調対濃度特性が前記所定の範囲外である濃度設定でパターン画像を形成して再度前記評価工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の制御方法。
前記濃度変動の特性の評価は、少なくとも前記パターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果に基づくことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置の制御方法。
濃度設定を選択する前記選択工程は、少なくともパターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、前記パターンを構成するドット位置変動、大きさ変動のうち少なくとも１つの特性の評価結果の双方とから濃度設定を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置の制御方法。
前記パターンを構成するドットの濃度の所定の範囲は、少なくとも最大濃度、中間濃度、ハイライトの地汚れの有無や程度のいずれかに基づくことを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置の制御方法。
制御を実施するタイミングを複数有し、このタイミングを検出する検出手段を有し、検出されるタイミングのうちの少なくとも１つにおいて、パターンを構成するドットの濃度が所定の範囲内にあるか否かの判定結果と、前記パターンを構成するドット位置変動、大きさ変動のうち少なくとも１つの特性の評価が実施されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法。
前記複数の検出タイミングは、少なくともその起動時、定期的制御時、記録材の増減信号に基づく制御タイミング、入力画像信号に基づく制御タイミングのいずれかを含むことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置の制御方法。
前記複数の異なる濃度設定は、経時変動または環境変動に基づいて変更されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法。
濃度設定を選択する前記選択工程は、上記算出した評価結果が所定範囲内であればプロセス条件の変更を実施しないことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法。
前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する前記評価工程は、外部で行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法。
濃度設定を選択する前記選択工程は、制御実行時点における前記パターンの評価に加えて、経時変動や環境変動が起こった場合の評価を含めて濃度設定を選択することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の画像形成装置の制御方法。
画像情報を入力することによって画像形成する画像形成装置の制御装置において、階調対濃度特性の濃度範囲が所定の範囲内となる複数の異なる濃度設定を順次設定する設定手段と、設定された濃度設定でパターンを形成するパターン形成手段と、パターン画像に基づいて前記パターンの粒状度、前記パターンを構成するドットの位置変動、大きさ変動、濃度変動のうち少なくとも１つの特性を評価する特性評価手段と、各々の評価結果を基に前記複数の濃度設定から少なくとも１つを選択する濃度設定選択手段と、前記選択した濃度設定で階調補正を実施する階調補正実施手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置の制御装置。