JP4974113B2 - キャリブレーション装置、キャリブレーション方法及びキャリブレーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像の入出力処理において、所望の入出力特性を取得し、保持するためのキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法に関する。

従来、プリンタ等の画像形成装置においては、入力される印刷データに基づく画像処理により所定の画像信号を生成し、この画像信号に基づいてトナー濃度を調整することにより、適切な階調を有する画像の印刷出力が行われるようになっている。
このような画像形成装置においては、画像信号と実際に印刷されるトナー濃度とを一致させるために、いわゆるガンマ特性（濃度階調特性）の補正が一般的に行われている。

図１５は、ガンマ補正処理の原理を説明するための説明図である。
図１５（ｃ）に示すように、ガンマ特性は、人間が感じる入力値側と出力値側の変化量が線形であるようにするのが理想的ではあるが(設計者の意図する用に変化をさせることが理想的ではあるが)、実際には、個々の装置毎にバラツキがあり理想の特性を得ることは困難である。
そこで、画像形成装置ではガンマ補正テーブル（図１５（ｂ））を備え、装置完成後の初期設定の段階における固有のガンマ特性（図１５（ａ））を補正することで理想の特性に近づけるようにしている。
すなわち、ガンマ補正テーブルは、画像形成装置のガンマ特性と所望のガンマ特性が決まれば、これらのガンマ特性から逆算することによって容易に求めることができる。

ところが、長年の使用による経年変化等により、印刷出力時に感光体に付着するトナー濃度が、初期設定されたガンマ特性からずれてくることがある。
このため、従来の画像形成装置においては、定期的、あるいは、ガンマ特性のずれがしきい値を超えたとき等のタイミングで、実際のトナー濃度が適正値となるように、ガンマ特性を補正する必要がある。
具体的には、いくつかの階調に応じたトナーを感光体に付着させ、このトナー濃度をセンサにより測定し、その測定値に基づき実際のガンマ特性が理想特性に近づけるようにガンマ補正テーブルを校正するキャリブレーション処理が一般に行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献1によれば、装置が出力しうる実際の最大濃度値が規定の最大濃度値を超える場合には、実際の最大濃度値まで濃度値が滑らかに単調増加するようキャリブレーションが行われている。
また、装置が出力しうる実際の最大濃度値が規定の最大濃度値に満たない場合には、実際の最大濃度値に達した入力値から最大入力値までの範囲は、最大濃度値の出力が行われるようにキャリブレーションを行うようになっている。
このようなキャリブレーション制御を行うことにより、経年変化により生じた濃度値のずれを解消しつつも、一定の階調性を保つことができるようになっている。

特許第３７８９６６２号公報（第１−１５頁、第１０図）

しかしながら、特許文献１に記載されているカラー画像処理装置のキャリブレーション処理においては、一定の範囲に限定した階調性しか考慮されていない。
具体的には、所定の入力値（limit min）から最大入力値（２５５）までの間の階調性しか考慮されていない。
このため、ガンマ特性全体として階調性を損なう場合もあり、却って不自然な画像出力が行われることが問題となっていた。

本発明は、以上のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、出力しうる最大濃度を十分に活用しつつ、特性全体として滑らかな階調性を確保することによって、経年による出力能力の低下を効果的に補うことが可能なキャリブレーション装置、キャリブレーション方法及びキャリブレーションプログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のキャリブレーション装置は、固有の入出力特性を補正するための補正テーブルを有し、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーション装置であって、前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定手段と、前記測定した出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する所望の出力値に対し当該所望出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正手段と、前記測定出力値及び所望出力値に対し、前記所望出力値の範囲にもとづき正規化を行う絶対値的補正手段と、前記相対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記相対値的補正手段により正規化した所望出力値の特性を基準として校正する相対値的校正手段と、前記絶対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正手段により正規化した所望出力値を基準として校正する絶対値的校正手段と、前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正手段と、を備えた構成としてある。

このような構成からなる本発明のキャリブレーション装置によれば、まず、測定を通して現状の入出力特性を把握することとしている。
そして、測定によって得た実際の出力値と理想の出力値とを所定の手段を用いて正規化し、対比できるようにしている。
具体的な正規化手段としては、相対値的補正手段と絶対値的補正手段とがある。
前者は、現状の出力値を実際に出力し得る範囲にもとづき一定の数値に換算するとともに、理想出力値をその出力値の範囲にもとづき一定の数値に換算するものである。
後者は、現状の出力値と理想の出力値とを理想出力値の範囲にもとづき一定の数値に換算するものである。
そして、正規化された測定値と理想値とを対比した上で、相対値的校正手段及び／又は絶対値的校正手段を実行することで所望の入出力特性を実現することができる。
特に、本発明では、相対値的校正手段と絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて融合させて実行するようにしている。
このため、合理的で柔軟なキャリブレーションを実現することが可能となり、出力の質を高めるだけでなく、利便性、信頼性の高いキャリブレーション装置を提供することが可能である。

また、本発明のキャリブレーション装置は、前記入出力特性は、階調数に対応した入力値と、当該入力値に対応する濃度値を出力値とした濃度階調特性を示すものであり、前記相対値的補正手段は、最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’を、DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’を、DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行うようにしてある。

また、本発明のキャリブレーション装置は、前記絶対値的補正手段は、最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’’を、DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’’を、DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行うようにしてある。

このような構成からなる本発明のキャリブレーション装置によれば、キャリブレーションを行う前に理想特性とのズレを全体的又は局所的な観点に基づき数値化して把握することができる。
このため、複数のDCi’からなるカーブの形状を、複数のDRi’からなるカーブの形状に近似させるキャリブレーションを行うことにより理想の階調性を有する入出力特性を容易に取得することができるようになる。
また、DCi’’をDRi’に近似させるキャリブレーションを行うことにより、出力能力の範囲内において、理想の出力値（濃度値）を容易に得ることができるようになる。
つまり、現状の入出力特性に対しての全体的及び／又は局所的な補正が、明確な数値データを基準として実行することが可能となり、ユーザの意向に沿った的確なキャリブレーションを容易に実現することができる。

また、本発明のキャリブレーション装置は、前記DCi’の特性を前記DRi’の特性に近似させるための補正テーブルＡを生成するとともに、前記DCi’’を前記DRi’’に近似させるための補正テーブルＢとを生成する補正テーブル生成手段と、前記補正テーブルＡと前記補正テーブルＢとを、所定の割合にもとづき融合させて補正テーブルＣを生成するハイブリッド補正テーブル生成手段と、を備え、前記補正テーブルＣを介した入出力処理を行うことによって、前記ハイブリッド校正手段を実行するようにしてある。
具体的には、前記ハイブリッド補正テーブル生成手段は、前記補正テーブルＡの配合係数をα、前記補正テーブルＢの配合係数をβ（但し、β＝１−α）とした場合の前記補正テーブルＣを、補正テーブルＣ＝補正テーブルＡ×α＋補正テーブルＢ×βによって求めるようにしている。

このような構成からなる本発明のキャリブレーション装置によれば、相対値的校正手段を実現する補正テーブルＡと絶対値的校正手段を実現する補正テーブルＢとを生成し、これらを融合させたハイブリッド補正テーブルＣを生成するようにしている。
そして、入出力処理の際、ハイブリッド補正テーブルＣを参照することによって、スムーズな階調性及び理想値の再現性のバランスを考慮したキャリブレーションの実行が可能となる。
また、計算式によってハイブリッド補正テーブルを生成することができるため、入力範囲毎の階調性や出力値の重み付けを係数の設定により容易に行うことが可能となる。
このように、本発明によれば、柔軟なキャリブレーションを容易に実現し、ユーザの意向に沿った最適な入出力特性を得ることができるようになる。

また、本発明のキャリブレーション装置は、前記ハイブリッド校正手段は、一定の出力値未満の範囲においては前記絶対値的校正手段を偏重して実行させ、一定の出力値以上の範囲においては前記相対値的校正手段を偏重して実行させるようにしている。

このような構成からなる本発明のキャリブレーション装置によれば、濃度値が低い（明度の高い）階調部では絶対値的校正を重点的に行い、濃度値が高い（明度の低い）階調部では相対値的校正を重点的に行うようにしている。
これは、人間の目は、明度の高い（明るい）色に敏感で、明度の低い（暗い）色には鈍感になるといった視覚特性を利用したものである。
すなわち、濃度値が低い階調部では理想出力値にかけ離れていてもその違いを認識しづらいため階調性を重視するキャリブレーションを行い、濃度値が高い階調部では理想出力値に近似した出力値にキャリブレーションを行えば、全体としてバランスが良く、ユーザである人間にとって好適な入出力特性を実現することができる。

また、本発明のキャリブレーション方法は、固有の入出力特性を補正するための補正テーブルを有し、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーション方法であって、前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定ステップと、前記測定した出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する所望の出力値に対し当該所望出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正ステップと、前記測定出力値及び所望出力値に対し、前記所望出力値の範囲に基づき正規化を行う絶対値的補正ステップと、前記相対値的補正ステップにより正規化した測定出力値を、前記相対値的補正ステップにより正規化した所望出力値の特性を基準として校正する相対値的校正ステップと、前記絶対値的補正ステップにより正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正ステップにより正規化した所望出力値を基準として校正する絶対値的校正ステップと、前記相対値的校正ステップと前記絶対値的校正ステップとを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正ステップと、を有する方法としてある。

このように、本発明は上述した装置発明だけでなく、方法発明としても実現化することができる。
従って、ハードウェアの構成にとらわれることなく発明を実施することができるため、汎用性、拡張性に優れた方法として提供することが可能である。

また、本発明のキャリブレーションプログラムは、固有の入出力特性を補正するための補正テーブルを有する画像形成装置において、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーションプログラムであって、前記画像形成装置を構成するコンピュータを、前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定手段と、前記測定した出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する所望の出力値に対し当該所望出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正手段、前記測定出力値及び所望出力値に対し、前記所望出力値の範囲にもとづき正規化を行う絶対値的補正手段、前記相対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記相対値的補正手段により正規化した所望出力値の特性を基準として校正する相対値的校正手段、前記絶対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正手段により正規化した所望出力値を基準として校正する絶対値的校正手段、前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正手段、として機能させるためのプログラムとしてある。

このように本発明はプログラムとしても実現化することができる。
これにより、プリンタ等の画像形成装置のみならず、画像形成装置等に接続されたパーソナルコンピュータ等にプログラムをインストールすることによっても本発明を実現することができ、汎用性，拡張性に優れたキャリブレーションプログラムとして提供することができる。

以上のように、本発明のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法によれば、現状の入出力特性に応じたハイブリッド校正処理を実行することによって、所望の入出力特性を効果的に得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図１〜図１４を参照して説明する。
ここで、以下に示す本発明に係るキャリブレーション装置は、プログラム（ソフトウェア）の命令によりコンピュータで実行される処理，手段，機能によって実現される。プログラムは、コンピュータの各構成要素に指令を送り、以下に示すような所定の処理・機能を行わせる。すなわち、本発明のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法における各処理・手段は、プログラムとコンピュータとが協働した具体的手段によって実現される。
なお、プログラムの全部又は一部は、例えば、磁気ディスク，光ディスク，半導体メモリ，その他任意のコンピュータで読取り可能な記録媒体により提供され、記録媒体から読み出されたプログラムがコンピュータにインストールされて実行される。また、プログラムは、記録媒体を介さず、通信回線を通じて直接にコンピュータにロードし実行することもできる。

図１は、本発明のキャリブレーション装置の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
図１に示すとおり、本実施形態の画像形成装置１００は、印刷データ取得部１０と画像処理部２０と記憶部３０とエンジン制御部４０とエンジン部５０とを有しており、これにより本発明のキャリブレーション装置を構成している。
印刷データ取得部１０は、ホストコンピュータ２００から受信した印刷データを取得し、所定の形式に変換して画像処理部２０に出力するものである。
画像処理部２０は、印刷データ取得部１０が取得した印刷データに対して画像処理を行い、ここで得られた描画データを、エンジン制御部４０を介してエンジン部５０へ出力する。
特に、本実施形態においては、この画像処理部２０においてハイブリッド校正処理を実行することによって、目標とする入出力特性が得られるよう画像処理が行われるようになっている。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の画像処理部の内部構成を示したブロック図である。
図２に示すように、画像処理部２０は、出力値測定部２１，相対値的補正部２２，絶対値的補正部２３，相対値的校正部２４，絶対値的校正部２５，ハイブリッド校正部２６及び画像処理制御部２７を有している。
出力値測定部（出力値測定手段）２１は、現状の入出力特性を把握するため所定のパッチ画像等の出力濃度を測定するものである。
具体的には、現像部５１によって現像され、トナーセンサ５３によって検出されたパッチ画像等の濃度を測定するものである。
なお、測定された濃度のデータは、相対値的補正部２２及び絶対値的補正部２３に出力される。

相対値的補正部（相対値的補正手段）２２及び絶対値的補正部（絶対値的補正手段）２３は、出力値測定部２１によって測定されたパッチ画像の濃度を所定の方法により正規化するものである。
具体的には、相対値的補正部２２は、測定濃度値を当該測定濃度値の取り得る範囲にもとづき一定範囲の数値に換算するとともに、対応する設計目標濃度値を当該設計目標濃度値の範囲にもとづき一定範囲の数値に換算するものである。
８bit処理で最大２５６階調の処理を行う本実施形態の画像形成装置においては、任意の設計目標濃度値をDRi、出力０における最小の設計目標濃度値をDRmin、出力２５５における最大の設計目標濃度値をDRmaxとし、任意の測定濃度値をDCi、出力０における最小の測定濃度値をDCmin、出力２５５における最大の測定濃度値をDCmaxとした場合のDRi、DCiの正規化後の値DRi’、DCi’を、
DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×２５５
（但し、i＝0,1,2,…,254,255）
によって求めることとしている。

一方、絶対値的補正部（絶対値的補正手段）２３は、測定濃度値とこれに対応する設計目標濃度値を、設計目標濃度値の範囲にもとづき、一定範囲の数値に換算するものである。
本実施形態においては、任意の設計目標濃度値DRi及び任意の測定濃度値DCiの正規化後の値DRi’’及びDCi’’を、
DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
（但し、i＝0,1,2,…,254,255）
によって求めることとしている。

相対値的校正部（相対値的校正手段）２４は、相対値的補正部２２で正規化された各測定濃度値を、同様に正規化された設計目標濃度値に近似させる処理を行うものであり、本実施形態においては、所定の補正テーブルＡを補正テーブル生成手段２４−１によって生成することによってこれを実現している。
また、絶対値的校正部（絶対値的校正手段）２５は、絶対値的補正部２３で正規化された各測定濃度値を、同様に正規化された設計目標濃度値に近似させる処理を行うものであり、本実施形態においては、所定の補正テーブルＢを補正テーブル生成手段２５−１によって生成することによってこれを実現している。

ハイブリッド校正部（ハイブリッド校正手段）２６は、相対値的校正と絶対値的校正とを融合させるものであり、本実施形態においては、ハイブリッド補正テーブル生成手段２６−１によってハイブリッドガンマ補正テーブルＣを生成することでこれを実現している。
具体的には、補正テーブルＡと補正テーブルＢとを、以下の式にもとづき演算することによって双方を融合したハイブリッドガンマ補正テーブルＣを生成することとしている。
ハイブリッドガンマ補正テーブルＣ＝補正テーブルＡ×α＋補正テーブルＢ×β（但し、α＋β＝１）

なお、画像処理制御部２７は、画像処理部２０の機能を統括制御するものであり、ＣＰＵ、メモリ等によって構成されるものである。

記憶部３０は、メモリ等で構成され、画像処理部２０の補正テーブル生成手段２４−１，２５−１によって生成された補正テーブルＡ及び補正テーブルＢ、並びに、ハイブリッド補正テーブル生成手段２６−１によって生成されたハイブリッドガンマ補正テーブルＣを格納するものである。
なお、印刷データ取得部１０から出力された印刷データにおける濃度値に関するデータは、記憶部３０に格納されている上記補正テーブルを参照することで所定の濃度値に変換されエンジン制御部４０に出力される。

エンジン制御部４０は、画像処理部２０により画像処理された描画データをエンジン部５０へ出力し、印刷処理の実行指示を行うものである。

エンジン部５０は、エンジン制御部４０から描画データが入力されると、そのデータに基づく画像の印刷を行う装置であり、現像部５１、転写部５２及びトナーセンサ５３を有している。
現像部５１は、印刷対象となる描画データの可視化を行うものであるが、本実施形態においては、測定対象とする複数のカラーパッチ画像データの現像処理を実行する。
転写部５２は、エンジン制御部４０による駆動制御によって回転駆動する転写ベルトや転写ドラムによって構成されており、現像部５１により可視化されたカラーパッチ画像のトナー像を担持する。
トナーセンサ５３は、転写部５２付近に対面する形で備えられ、転写ベルト上や転写ドラム上に形成されたトナー画像を読み取る。
なお、トナーセンサ５３は、転写ベルト等に担持された画像に限らず、紙などの印刷媒体に印刷されたパッチ画像を読み取るようにしても良い。
このように、トナーセンサ５３によって読み取られた画像のデータは、エンジン制御部４０を介して画像処理部２０に送られ、出力値測定部２１によってその濃度が測定されることになる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置のキャリブレーション処理の動作手順について図３を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態に係る画像形成装置のキャリブレーション処理の動作手順を示したフローチャートである。
はじめに、現像部５１が、現在の階調特性を示す所定のパッチ画像を、紙又は転写ベルト等に描画する（Ｓ１）。
次に、トナーセンサ５３は、転写ベルト等に転写された描画データの検出を行い、出力値測定部２１が、検出された描画データにおける複数の濃度値を測定する（Ｓ２）。
これにより、画像処理制御部２７は、画像形成装置の現状の濃度階調特性（入出力特性）を把握する。

本実施形態においては、図４に示す現状の入出力特性（実線）を、ステップＳ２の測定により取得したものとする。
図４は、本実施形態に係る画像形成装置の現状の入出力特性（実機曲線：実線）と、理想の設計目標値からなる入出力特性（理想曲線：破線）を示した図表である。
また、図５は、本実施形態に係る画像形成装置に予め備えられているガンマ補正テーブルの特性を示した図表である。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置には、装置固有の入出力特性を補正するため図５の特性を有するガンマ補正テーブルが予め備えられているが、このガンマ補正テーブルを介した入出力処理の結果、現状の入出力特性は図４の実機曲線（実線）に示される形となり、理想曲線（破線）との間には相当のギャップが存在することが確認できる。

ここで、画像処理制御部２７は、取得した入出力特性を分析し、ベタ濃度の値が設計目標値より薄いか濃いかを判定する（Ｓ３）。
ステップＳ３において、取得したベタ濃度値が設計目標値より薄い場合、相対値的補正部２２は、測定した濃度値を所定の方法により正規化する（Ｓ４）。
本実施形態における図４の例の場合、実際のベタ濃度値は設計目標値より薄いためステップＳ４にすすむこととなる。

ステップＳ４では、相対値的補正部２２は、以下の計算式によって測定値と設計目標値の正規化を行う。
DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×２５５
（i＝0,1,2,…,254,255）
（ただし、任意の設計目標値をDRi、出力０における最小の設計目標値をDRmin、出力２５５における最大の設計目標値をDRmax、とし、対応する任意の測定濃度値をDCi、出力０における最小の測定濃度値をDCmin、出力２５５における最大の測定濃度値をDCmaxとし、DRi及びDCiの正規化後の値をそれぞれDRi’及びDCi’とする。）

これにより、図４に示される各入出力特性は、図６のように表すことができる。
図６は、図４に示す各入出力特性を相対値的補正手段によって正規化した後の各入出力特性（実線：設計目標値、破線：プリンタ出力値）を示した図表である。
図６に示すとおり、理想曲線と実機曲線とは始点及び終点は一致しているが、その傾きが異なっており、階調性の相違を認識することができる。

次に、相対値的校正部２４は、図６における実機曲線の形状（実線）を理想曲線の形状（破線）に近似させる校正を行うべく、所定のガンマ補正テーブルの生成を行う（Ｓ５）。
ここで、図８は、図６に示す各入出力特性を対比しながら現状の入出力特性の形状を所望の入出力特性の形状に近似させた様子を説明するための図表であり、図９は、図８に示す入出力特性の校正を実現するためにガンマ補正テーブルの特性を変更する様子を説明するための図表である。
すなわち、相対値的校正部２４は、入出力特性の形状を考慮しつつ、図９に示すように、現在のガンマ補正テーブルの特性（実線）を所定位置（一点鎖線）までずらす処理を行うことで、図８に示すように、現状の入出力特性（実線）は一定の改善を得ることができる（同図一点鎖線参照）。

次いで、絶対値的補正部２３は、以下の計算式によって測定値と設計目標値の正規化を行う（Ｓ６）。
DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×２５５
（i＝0,1,2,…,254,255）
（ただし、任意の設計目標値をDRi、出力０における最小の設計目標値をDRmin、出力２５５における最大の設計目標値をDRmaxとし、対応する任意の測定濃度値をDCiとし、DRi及びDCiの正規化後の値をそれぞれDRi’’及びDCi’’とする。）
これにより、図４に表される各入出力特性は、図７のように表すことができる。
図７は、図４に示す各入出力特性を絶対値的補正手段によって正規化した後の各入出力特性を示した図表である。
図７において、実線は正規化後の設計目標値を示し、破線は正規化後のプリンタ出力値を示すものである。

次に、絶対値的校正部２５は、図７における実機曲線を理想曲線に近似させる校正を行うため、所定のガンマ補正テーブルの生成を行う（Ｓ７）。
ここで、図１０は、図７に示す各入出力特性を対比しながら現状の出力値を所望の出力値に近似させた様子を説明するための図表であり、図１１は、図１０に示す入出力特性の校正を実現するためにガンマ補正テーブルの特性を変更する様子を説明するための図表である。
ただし、図７に示すとおり、現状の画像形成装置の出力性能として、０乃至３０の濃度値を実現することは不可能である。
従って、絶対値的校正部２５は、この点を考慮しつつ、図１１に示すように、現在のガンマ補正テーブルの特性（実線）を所定位置（一点鎖線）までずらす処理を行うことで、図１０に示すように、現状の濃度値（実線）をその出力能力の範囲で理想値に近似させることができるようになる（同図二点鎖線参照）。

ここで、ステップＳ５及びステップＳ７において生成した補正テーブルＡ及び補正テーブルＢによって改善された入出力特性について、図表を参照しながら説明する。
図１２は、現状の入出力特性及び理想の入出力特性並びに相対値的校正後の入出力特性及び絶対値的校正後の入出力特性を表した図表である。
図１２に示すとおり、補正テーブルＡによる相対値的校正によれば、目標設計濃度値とは大きくかけ離れているが階調カーブの形状を同じにでき理論上階調表現を滑らかにすることができる。
一方、同図に示すとおり、補正テーブルＢによる絶対値的校正によれば、出力可能な濃度値までは設計目標濃度値と同じにできるが、それ以降は出力可能な濃度値になってしまい、階調表現が一定となり画像がつぶれることとなる。

そこで、画像処理制御部２７は、ステップＳ５及びステップＳ７で生成した補正テーブルＡ及び補正テーブルＢをかけ合わせることによってハイブリッドガンマ補正テーブルＣを生成し（Ｓ８）、このハイブリッドガンマ補正テーブルＣを参照することによって最適な入出力特性を得る仕組みとしている。
具体的には、ステップＳ５において生成したガンマ補正テーブルをTableＡとし、ステップＳ７において生成したガンマ補正テーブルをTableＢとした場合、ハイブリッドガンマ補正テーブルTableＣは、
TableC(i)＝TableA(i)×α(i)＋TableB(i)×β(i)
（i＝0,1,…,254,255 ただし、α＋β＝１とする。）
によって求めることができる。

特に本実施形態においては、図１２に示すように、低濃度部は係数αを１に近づけて絶対値的校正を行いつつ、高濃度部は係数βの重み付けを多くして相対値的校正の配分を大きくするようにしている。
すなわち、この結果、図１３に示すように低濃度部は、ほぼ設計目標値に校正され、高濃度部は、滑らかな階調性を有する入出力特性（点線）を得ることができる。
これは、人間の目は、明度の高い（明るい）色に敏感で、明度の低い（暗い）色には鈍感になるといった視覚特性にも合致するものであり、人間の感性を取り入れた合理的なキャリブレーション手法を示すものである。
実際には、ハイブリッド校正部２６では、ハイブリッド補正テーブル生成手段２６−１が、ある色値Ｘまでは絶対値的校正を行い、それ以降は滑らかな階調を得るために相対値的校正を行うといった設定のもとハイブリッドガンマ補正テーブルを生成する。

ここで、ハイブリッドガンマ補正テーブルを生成する様子について図１４を参照しながら詳細に説明する。
図１４は、本実施形態に係る画像形成装置において、ハイブリッドガンマ補正テーブルを生成する様子を説明するための図表である。
例えば、本実施形態の画像形成装置の場合、図１３等に示すように、補正可能な最大入力値（出力インク量）は１８０であるため、そこから３０を差し引いた１５０までは絶対値的校正を行うこととする。
すなわち、０≦Ｘ≦１５０の色値区間は、α(i)＝０、β(i)＝１でハイブリッドガンマ補正テーブルを生成する。
また、１５０＜Ｘ≦１８４の色値範囲は、α(i)＝（0.5/34）×j（j＝1,2,…33,34）、β(i)＝１−α(i)でガンマ補正テーブルを生成する。
そして、１８４＜Ｘ≦２５５の色値範囲は、α(i)＝β（i）＝0.5でガンマ補正テーブルを生成する。

結果、図１４に示すハイブリッドガンマ補正テーブル（点線）を生成することができ、結果、図１３に示す入出力特性（点線）を実現することができるようになる。
このため、現状の出力性能の範囲において、最大出力濃度を十分に活用しつつ、階調性にも考慮したキャリブレーションを実行することが可能となる。
なお、Ｘの値は任意に設定できるものであり、固定的にしてもよく設定により変更できるようにしても良い。
また、このような切替ポイントを設けずに、全体としてハイブリッドガンマ補正テーブルを割り当てるようにしても良い。

なお、ステップＳ３において、ベタ濃度値が設計目標値に比べて濃い場合、絶対値的補正部２３は、測定した濃度値データの正規化を行い（Ｓ９）、絶対値的校正部２５が正規化された各濃度値をもとに所定のキャリブレーション（絶対値的校正手段）を実行することとなる（Ｓ１０）。
これは、現状の出力性能において表現しうる濃度値に余力があり、出力インク量を抑えることによって所望の入出力特性を実現できるからである。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置によれば、出力値測定部２１が現状の入出力特性を取得し、画像処理制御部２７の指示のもと、相対値的補正部２２、絶対値的補正部２３が現状及び所望の濃度値を正規化するようにしている。
次いで、相対値的校正部２４、絶対値的校正部２５が、現状の入出力特性の校正を行うべく、正規化された濃度値のデータを基準として、補正テーブル生成手段２４−１及び２５−１が補正テーブルＡ及び補正テーブルＢを生成するようにしている。
そして、ハイブリッド補正テーブル生成手段２６−１が、補正テーブルＡ及び補正テーブルＢを所定の割合で融合させることによってハイブリッドガンマ補正テーブルＣを生成するようにしている。
これにより、ハイブリッド校正部２６は、実質的にハイブリッド校正手段を実行することとなる。

特に、本実施形態の画像形成装置によれば、濃度値が低い（明度の高い）階調部では絶対値的校正が重点的に行われ、濃度値が高い（明度の低い）階調部では相対値的校正を重点的に行われるように、ハイブリッド補正テーブル生成手段２６−１が、ハイブリッドガンマ補正テーブルを生成するようにしている。

このため、キャリブレーションの実行に際し、相対値的校正手段と絶対値的校正手段の双方をバランス良く取り入れた校正を行うことが可能となり、出力能力を最大限に活用しながらも、一定の階調性を保持させることができるようになる。
また、相対値的校正と絶対値的校正との重み付けを係数の変化だけで自由に設定することができるため、人間の視覚特性を活かした校正の他、様々な入出力特性に応じたキャリブレーションを実行することができる。
さらに、このようなキャリブレーション処理を大幅なハードウェアの改造等をすることなく、プログラムの設定だけで実現することが可能である。

従って、本実施形態の画像形成装置によれば、合理的な手法に基づく、信頼性に優れたキャリブレーション処理を簡易な装置構成で実行することが可能となる。
また、これにより、質の高い画像出力を実現するとともに、優れた利便性を提供することが可能になる。

以上、本発明のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明のキャリブレーション装置として、上述した実施形態ではプリンタ装置からなる画像形成装置を例にとって説明したが、本発明に係るキャリブレーション装置は、プリンタ装置に限らず、コピー機、ファクシミリ、スキャナ、デジタル複合機等に適用する形態であってもよい。
また、上述の実施形態に係る画像形成装置においては、階調数を２５６とした場合のキャリブレーション処理について説明をしているが、これに限るものではない。例えば、２^ｎの階調数（ｎビット処理）を有する様々な画像形成装置に容易に適用することが可能である。これによって、より拡張性の高いキャリブレーション装置を実現することができるようになる。

本発明は、ガンマ補正テーブルを備えた画像形成装置等に好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の画像処理部の内部構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る画像形成装置のキャリブレーション処理の動作手順を示したフローチャートである。 本実施形態に係る画像形成装置の現状の入出力特性（実機曲線：実線）と、理想の設計目標値からなる入出力特性（理想曲線：破線）を示した図表である。 本実施形態に係る画像形成装置に予め備えられているガンマ補正テーブルの特性を示した図表である。 図４に示す各入出力特性を相対値的補正手段によって正規化した後の各入出力特性を示した図表である。 図４に示す各入出力特性を絶対値的補正手段によって正規化した後の各入出力特性を示した図表である。 図６に示す各入出力特性を対比しながら現状の入出力特性の形状を所望の入出力特性の形状に近似させた様子を説明するための図表である。 図８に示す入出力特性の校正を実現するためにガンマ補正テーブルの特性を変更する様子を説明するための図表である。 図７に示す各入出力特性を対比しながら現状の出力値を所望の出力値に近似させた様子を説明するための図表である。 図１０に示す入出力特性の校正を実現するためにガンマ補正テーブルの特性を変更する様子を説明するための図表である。 現状の入出力特性及び理想の入出力特性並びに相対値的校正後の入出力特性及び絶対値的校正後の入出力特性を表した図表である。 現状の入出力特性及び理想の入出力特性並びに相対値的校正後の入出力特性、絶対値的校正後の入出力特性及びハイブリッド校正後の入出力特性を表した図表である。 本実施形態に係る画像形成装置においてハイブリッドガンマ補正テーブルを生成する様子を説明するための図表である。 ガンマ補正処理の原理を説明するための説明図である。

符号の説明

２０ 画像処理部
２１ 出力値測定部
２２ 相対値的補正部
２３ 絶対値的補正部
２４ 相対値的校正部
２５ 絶対値的校正部
２６ ハイブリッド校正部

Claims (5)

1. 階調数に対応した入力値と、当該入力値に対応する濃度値を出力値とした入出力特性を補正するための補正テーブルを有し、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーション装置であって、
   前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定手段と、
   前記測定で得た測定出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する設計目標出力値に対し当該設計目標出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正手段と、
   前記測定出力値及び前記設計目標出力値に対し、前記設計目標出力値の範囲にもとづき正規化を行う絶対値的補正手段と、
   前記相対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記相対値的補正手段により正規化した設計目標出力値に近似させる相対値的校正手段と、
   前記絶対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正手段により正規化した設計目標出力値に近似させる絶対値的校正手段と、
   前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正手段と、を備え、
   前記相対値的補正手段は、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’を、
   DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’を、
   DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行い、
   前記絶対値的補正手段は、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’’を、
   DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’’を、
   DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行い、
   前記ハイブリッド校正手段は、
   前記DCi’を前記DRi’に近似させる補正テーブルＡと、前記DCi’’を前記DRi’’に近似させる補正テーブルＢとを、所定の割合にもとづき融合した補正テーブルＣを介した入出力処理を行うことによって、前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させる
   ことを特徴とするキャリブレーション装置。
2. 前記補正テーブルＣを、
   前記補正テーブルＡの配合係数をα、前記補正テーブルＢの配合係数をβ（但し、β＝１−α）とした場合に、
   補正テーブルＣ＝補正テーブルＡ×α＋補正テーブルＢ×βによって求めることを特徴とする請求項１記載のキャリブレーション装置。
3. 前記ハイブリッド校正手段は、
   一定の出力値未満の範囲においては前記絶対値的校正手段を偏重して実行させ、一定の出力値以上の範囲においては前記相対値的校正手段を偏重して実行させることを特徴とする請求項１又は２記載のキャリブレーション装置。
4. 階調数に対応した入力値と、当該入力値に対応する濃度値を出力値とした入出力特性を補正するための補正テーブルを有し、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーション方法であって、
   前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定ステップと、
   前記測定で得た測定出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する設計目標出力値に対し当該設計目標出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正ステップと、
   前記測定出力値及び前記設計目標出力値に対し、前記設計目標出力値の範囲に基づき正規化を行う絶対値的補正ステップと、
   前記相対値的補正ステップにより正規化した測定出力値を、前記相対値的補正ステップにより正規化した設計目標出力値に近似させる相対値的校正ステップと、
   前記絶対値的補正ステップにより正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正ステップにより正規化した設計目標出力値に近似させる絶対値的校正ステップと、
   前記相対値的校正ステップと前記絶対値的校正ステップとを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正ステップと、を有し、
   前記相対値的補正ステップは、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’を、
   DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’を、
   DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行い、
   前記絶対値的補正ステップは、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’’を、
   DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’’を、
   DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行い、
   前記ハイブリッド校正ステップは、
   前記DCi’を前記DRi’に近似させる補正テーブルＡと、前記DCi’’を前記DRi’’に近似させる補正テーブルＢとを、所定の割合にもとづき融合した補正テーブルＣを介した入出力処理を行うことによって、前記相対値的校正ステップと前記絶対値的校正ステップとを、所定の割合に応じて実行させるキャリブレーション方法。
5. 階調数に対応した入力値と、当該入力値に対応する濃度値を出力値とした入出力特性を補正するための補正テーブルを有する画像形成装置において、前記補正テーブルを介して得られる現状の入出力特性を所望の入出力特性に校正するためのキャリブレーションプログラムであって、
   前記画像形成装置を構成するコンピュータを、
   前記現状の入出力特性を示す画像の出力値を測定する出力値測定手段、
   前記測定で得た測定出力値に対し当該測定出力値の取り得る範囲にもとづき正規化を行うとともに、前記測定出力値に対応する設計目標出力値に対し当該設計目標出力値の範囲にもとづき正規化を行う相対値的補正手段、
   前記測定出力値及び前記設計目標出力値に対し、前記設計目標出力値の範囲にもとづき正規化を行う絶対値的補正手段、
   前記相対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記相対値的補正手段により正規化した設計目標出力値に近似させる相対値的校正手段、
   前記絶対値的補正手段により正規化した測定出力値を、前記絶対値的補正手段により正規化した設計目標出力値に近似させる絶対値的校正手段、
   前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させるハイブリッド校正手段、として機能させるとともに、
   前記相対値的補正手段に、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’を、
   DRi’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’を、
   DCi’＝((DCi−DCmin)／(DCmax−DCmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行わせ
   前記絶対値的補正手段に、
   最大の入力値をＮ、最小の所望濃度値をDRmin、最大の所望濃度値をDRmaxとした場合の任意の所望濃度値DRiに対する正規化濃度値DRi’’を、
   DRi’’＝((DRi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めるとともに、
   最小の測定濃度値をDCmin、最大の測定濃度値をDCmaxとした場合の任意の測定濃度値DCiに対する正規化濃度値DCi’’を、
   DCi’’＝((DCi−DRmin)／(DRmax−DRmin))×Ｎによって求めることによって前記正規化を行わせ、
   前記ハイブリッド校正手段に、
   前記DCi’を前記DRi’に近似させる補正テーブルＡと、前記DCi’’を前記DRi’’に近似させる補正テーブルＢとを、所定の割合にもとづき融合させて生成した補正テーブルＣを介した入出力処理を行うことによって、前記相対値的校正手段と前記絶対値的校正手段とを、所定の割合に応じて実行させるキャリブレーションプログラム。

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