JP6282145B2 - 装置、画像処理装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における階調性を安定させる技術に関する。

プリンタや複写機といった画像形成装置に用いられる画像記録方式としては、電子写真方式やインクジェット方式が知られている。電子写真方式は、レーザビームを利用して感光ドラム上に潜像を形成して、帯電した色材（以下、トナー）により現像する方式であり、画像の記録は、現像されたトナーによる画像を転写紙に転写して定着させることにより行う。インクジェット方式は、発熱体または圧電素子により複数の吐出口からインクを吐出し、紙等の記録媒体にそのインクを付着させることで印刷を行う方式である。

画像形成ユニットとして例えば電子写真方式を用いた場合、電子写真プロセスにおけるレーザ露光、感光体上の潜像形成、トナー現像、紙媒体へのトナー転写、熱による定着といった過程が、装置周辺の温度や湿度、経過変化などの影響を受けやすい。そのため最終的に記録媒体上に定着されるトナー量がその都度変化してしまう。このような不安定性は電子写真方式に特有のものではなく、インクジェット方式や感熱転写方式、その他種々の方式でも同様に発生することが知られている。

このような不具合を解消する手法として、画像形成装置からテストパターン画像を出力してその濃度を測定し、その測定結果からルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成して、画像形成ユニットの特性を補正する手法がある。

このＬＵＴを用いた補正では、狙った階調性を満足させるため、装置においてターゲットとなる最大濃度が予め設定され、設定された最大濃度まで滑らかに階調性を出すような補正が行われる。しかしながら、装置の状態によっては設定された最大濃度を超える濃度が出てしまう場合があるので、その際は、オーバーした分をＬＵＴにて抑制する場合がある。この時、濃度の上限値の抑制によって、最大濃度の文字や細線などの部分でジャギーや途切れといった問題が起こり得る。この問題に対しては、最大濃度の入力に対しては最大濃度で出力されることを保証するように上限値を強制的に最大値へ修正するいわゆる終端補正を施したＬＵＴをユーザに選択させることで解決する方法が提案されている（特許文献１を参照）。

一方で、例えばターゲットとする最大濃度を１．５と想定しているとき、ある環境下で１．６の濃度の画像が出力されると、色材量が上限値を超えることになる。このように単位面積当たりの色材量が上限とするある一定量を超えると、色材の定着不良に起因する別の問題が起こり得る。具体的には、電子写真方式であればトナーの飛び散り、インクジェット方式であればインクの滲み、他の色との混合、複数ページ印刷時における裏写りといった問題が起こり得る。特にトナーの飛び散りは画像不良に留まらず、装置本体への損傷にも繋がりかねない。このような問題を回避するため、画像形成時には、単位面積当たりの色材の総量を、予め定められた一定量を必ず下回るようにする制御が行われている。そして、例えば電子写真方式のカラープリンタであれば、過剰な制限とならないよう、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーの組み合わせを変えることで単位面積当たりの総量を減らすといった手法が採られる。具体的にはシアン、マゼンタ、イエローを等量減らす代わりにブラックを増やすことで、色味変化や階調性劣化を最小限に抑える方法を取るのが一般的である。

特開２００１−０９４７８４号公報

上述のとおり、単位面積当たりの色材量の上限が決められている状況下でジャギーを低減させるべく、設定された最大濃度を超える出力を行ってしまうと、色材の定着不良という別の問題が起ってしまう。つまり、濃度上限値の抑制によるジャギーや線途切れと、想定以上の濃度上昇によるトナー飛散やインク滲みとはトレードオフの関係にあるところ、特許文献１の手法では両者のバランスまでは考慮されていなかった。

本発明では、上述のようなトレードオフの関係のバランスを考慮し、画像形成装置の状態に応じて適切に階調制御することを目的としている。

本発明に係る装置は、画像形成部で出力されたテストパターンを読み取って得られたデータを取得する取得手段と、前記取得手段により取得されたデータと前記画像形成部がターゲットとするデータとの差分を用いて階調補正用データを生成する第１の生成手段と、 前記取得手段で取得されたデータに基づいて導出される最大濃度値が、前記画像形成部がターゲットとするデータのうちの最大濃度値を超えている場合に、前記第１の生成手段により生成された階調補正用データのうち所定の入力信号領域に対応する濃度域が濃くなるように前記階調補正用データを調整する調整手段と、前記第１の生成手段により生成された階調補正用データと前記調整手段により調整された調整後階調補正用データとの比率に応じて、前記画像形成部による画像形成時に用いられるトナーの量が少なくなるように画像形成時のレーザ素子の光量を制御する光量制御用データを生成する第２の生成手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、出力濃度の不安定さを吸収しつつ、安定した色再現や階調を実現することができる。

印刷システムの構成例を示すブロック図である。 電子写真方式の画像形成装置の内部構成を示す図である。 実施例１に係る、画像形成部で用いるＣＭＹＫの画像信号が生成されるまでの概要を説明する図である。 中間調処理によって得られたハーフトーン画像の一例を示す図である。 ガンマ補正用の１次元ＬＵＴの更新処理の流れを示すフローチャートである。 テストパターン画像の一例を示す図である。 変換後の濃度値をプロットしたグラフの一例を示す図である。 ガンマ補正用ＬＵＴの特性を示すグラフの一例を示す図である。 ＰＷＭ制御用ＬＵＴの更新処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２に係る、画像形成部で用いるＣＭＹＫの画像信号が生成されるまでの概要を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を好適な実施例に従って詳細に説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

図１は、本実施例に係る、電子写真方式の画像形成装置を含む印刷システムの構成例を示すブロック図である。

画像形成装置１００は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク１３０を介し、印刷指示等の各種指示を行う情報処理装置としてのＰＣ１２０と接続されている。そして画像形成装置１００は、コントローラ１１０、画像読取部１１１、画像形成部１１２、記憶部１１３で構成される。以下、画像形成装置１００の各部について説明する。

コントローラ１１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のハードウェアを備え、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムや画像処理プログラムによって画像形成装置１００全体を制御する。例えば、画像読取部１１１や外部から入力される画像データを含む印刷データを中間データに変換し、変換された中間データに対して濃度補正などの画像補正を行い、記憶部１１３のオブジェクトバッファに格納する。さらに、格納した中間データに基づきビットマップデータを生成し、色空間変換処理、ガンマ補正処理、中間調処理、ＰＷＭ制御処理を施した後、印刷部１１２に印刷を指示する。コントローラ１１０における画像処理の詳細に関しては後述する。

画像読取部１１１は、不図示の原稿台等にセットされた原稿をスキャンして原稿上の画像を読み取り、画像データを取得する。

画像形成部１１２は、紙などの記録媒体にカラー画像を形成して出力する。

記憶部１１３は、ＲＡＭやハードディスク（ＨＤ）などから構成される。ＲＡＭは、データを参照する参照領域やデータの作業領域として主に用いられる。ＨＤは、画像読取部１１１で取得した画像データの保存などに用いられる。

なお、図１には明示されていないが、画像形成装置１００は、様々な情報の表示を行う表示部やユーザからの操作指示を受け取る操作部といった他の構成も備えるものである。また、本実施例においては、画像形成装置の画像記録方式が電子写真方式の場合を例に説明を行なうこととするが、本発明は、インクジェット方式など同様の課題を有する他の画像記録方式にも適用可能である。

図２は、本実施例に係る、電子写真方式の画像形成装置１００の内部構成を示す図である。

画像読取部１１１における原稿台ガラス２０３と原稿圧板２０２との間に原稿２０４が置かれて読み取りが指示されると、原稿２０４はランプ２０５の光に照射される。原稿２０４からの反射光は、ミラー２０６と２０７に導かれ、レンズ２０８によって３ラインセンサ２１０上に像が結ばれる。なお、レンズ２０８には赤外カットフィルタ２３１が設けられている。図示しないモータにより、ミラー２０６とランプ２０５を含むミラーユニットを速度Ｖで、ミラー２０７を含むミラーユニットを速度Ｖ／２で矢印の方向に移動する。つまり、３ラインセンサ２１０の電気的走査方向（主走査方向）に対して垂直方向（副走査方向）にミラーユニットが移動し、原稿２０４の全面を走査する。

３ラインのＣＣＤからなる３ラインセンサ２１０は、入力される光情報を色分解して、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）の各色成分を読み取り、その色成分信号を信号処理部２０９へ送る。なお、３ラインセンサ２１０を構成するＣＣＤはそれぞれ５０００画素分の受光素子を有し、原稿台ガラス２０３に載置可能な原稿の最大サイズであるＡ３サイズの原稿の短手方向（２９７ｍｍ）を６００ｄｐｉの解像度で読み取ることができるものとする。

標準白色板２１１は、３ラインセンサ２１０の各ＣＣＤ２１０−１から２１０−３によって読み取ったデータを補正するためのものである。標準白色板２１１は、可視光でほぼ均一の反射特性を示す白色である。

コントローラ１１０は、３ラインセンサ２１０から入力される画像信号を電気的に処理して、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の各色成分で構成される画像信号を生成し、生成した画像信号を印刷部１１２に送る。この画像信号で表される画像は、ディザなどのハーフトーン処理が行われたＣＭＹＫの画像となっている。

画像形成部１１２は、画像読取部１１１から送られてくるＣＭＹＫの画像信号をレーザドライバ２１２へ送る。レーザドライバ２１２は、入力された画像信号に応じて半導体レーザ素子２１３を変調駆動する。

レーザ素子の変調制御には、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）が用いられ、画素を構成するドットの強さを、レーザ光量を時分割で点消灯することで調整している。こうすることで例えば１画素をフルで点灯させたものに対して点灯時間を８／１６にすることで半分の濃度の１画素を形成することが可能になる。この制御量はＰＷＭの時分割性能によって決定されるが、本実施例においては１画素を１５分割可能で、消灯の０を含めた０〜１５の１６通りの点灯時間、光量の制御が可能であるとする。なお、本実施例では光量制御に専らＰＷＭを用いた例を説明するが、レーザの点灯時間、光量を制御する手法としてはＰＷＭに限られるわけではなく、例えばＰＭ（パワー変調）など他の手法でもよい。

半導体レーザ素子２１３から出力されるレーザビームは、ポリゴンミラー２１４、ｆ−θレンズ２１５およびミラー２１６を介して感光ドラム２１７を走査し、感光ドラム２１７上に静電潜像を形成する。

現像器は、マゼンタ現像器２１９、シアン現像器２２０、イエロー現像器２２１およびブラック現像器２２２から構成される。四つの現像器が交互に感光ドラム２１７に接することで、感光ドラム２１７上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像してトナー像を形成する。記録紙カセット２２５から供給された記録紙が、転写ドラム２２３に巻き付けられ、感光ドラム２１７上のトナー像が記録紙に転写される。

このようにしてＣＭＹＫの四色のトナー像が順次転写された記録紙は、定着ユニット２２６を通過することで、トナー像が定着された後、装置外へ排出される。

次に、本実施例に係る、コントローラ１１０において実行される画像処理について詳しく説明する。上述した画像処理プラグラムがＣＰＵによって実行されることで、以下に述べる、色空間変換処理、ガンマ補正処理、中間調処理、ＰＷＭ処理（色材量制御処理）の各処理が実現される。図３は、本実施例に係る、入力されたＲＧＢの画像信号に対し所定の画像処理が施され、画像形成部１１２で用いるＣＭＹＫの画像信号が生成されるまでの概要を説明する図である。

ＰＣ１２０等から入力された又は画像読取部１１１で取得されたＲＧＢで表現される多値の画像データは、まず、色空間変換部３０１に送られる。以下では、多値の最大値を２５５とした８ｂｉｔ信号であるものとして説明するが、当然のことながらこれに限定されるものではない。

受け取った多値の画像データはＲＧＢの色空間で表されていることから、色空間変換部３０１は、これをプリンタデバイスに依存した色空間であるＣＭＹＫの色空間へ変換する。この色空間変換処理は、変換後のＣＭＹＫ値がそれぞれのトナーの濃度に対して線形な関係になるように設定された３次元のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いてなされる。つまり、出力される変換後の画像データが８ｂｉｔ多値の画像データだとすると、出力が０であれば濃度０、出力が２５５であればプリンタがターゲットとしている最大濃度、出力が１２８であればその半分の濃度となるようにＬＵＴは設定されている。なお、ＬＵＴは、特定の間隔で区切られた入力データと該入力データに対応する出力データとが格納されたテーブルであり、演算式では表せない非線形な特性を表現することが可能である。ＣＭＹＫの各色空間に変換された多値の画像データは、ＣＭＹＫそれぞれの色に応じたガンマ補正部３０２に送られる。

ガンマ補正部３０２は、受け取った多値のＣＭＹＫ画像データに対してガンマ補正処理（階調補正処理）を行い、プリンタデバイスに依存した各色の階調の非線形性を吸収し、それぞれの色をターゲットとする階調へ補正する。このガンマ補正処理は、階調補正用データとしての１次元のＬＵＴを用いてなされる。このＬＵＴの作成方法に関しては後述する。ガンマ補正処理がされた画像データ（８ｂｉｔの多値データ）は、中間調部３０３に送られる。

中間調部３０３は、ガンマ補正処理後の多値の画像データに対して、中間調処理を行って二値の画像データ（ハーフトーン画像データ）を生成する。この中間調処理は、ディザ法や誤差拡散法など公知の手法により行なわれる。図４は、中間調処理によって得られたハーフトーン画像の一例を示す図である。図４の（ａ）〜（ｄ）は段階的に濃度の異なる多値画像をそれぞれ示しており、同（ａ’）〜（ｄ’）は各多値画像に対応する二値化後のハーフトーン画像を示している。中間調処理によって多値画像が疑似階調で再現されるため、多値画像の値が最大値（８ｂｉｔであれば２５５）でない限りなんらかのドットの抜けが起こり、入力される画像によってはジャギーや破線となって出力される場合がある。なお、画像の画素値が最大値である領域（以下、ベタ）での出力は、ジャギーや途切れが起こらない最大濃度の出力となる。二値画像データにおける二値の意味は、０であれば白（ドットを打たない）、１であれば色（ドットを打つ）として定義する。中間調処理後の二値の画像データは、レーザ素子制御部３０４に送られる。なお、中間調処理後の画像データは二値の画像データに限定されるわけでなく、例えば４値の画像データであってもよい。

レーザ素子制御部３０４は、中間調処理後の二値の画像データに対して上述のＰＷＭ制御処理を行なう。この処理は、静電潜像の形成時におけるレーザ素子の光量を制御することで、静電潜像に付着するトナー量を制御する処理（色材量制御処理）と言い換えることができる。レーザ素子の変調に用いるＰＷＭの分解能が１６階調だとすると、１画素あたり０〜１５の値を持つ４ｂｉｔのデータへ変換されることになる。具体的には、ガンマ補正処理後の多値データから１次元のＬＵＴを用いて変換された値を中間調処理後の二値画像データに乗じて、４ｂｉｔのデータが生成される。例えば、注目画素のガンマ補正後の値（多値）が２００、中間調処理後の値（二値）が１であった場合には、多値の値（２００）からＬＵＴ変換で得られた値（例えば１４）を中間調処理後の値（１）に乗じるので、出力値として１４が得られる。この時に用いられるＬＵＴは前述のガンマ補正で用いるＬＵＴと連動して生成される。その生成方法の詳細に関しては後述する。ＰＷＭ制御処理後の画像データは、重ね合わせ部３０５に送られる。

重ね合わせ部３０５は、ＣＭＹＫそれぞれについて得られた画像を重ね合わせる処理を行なう。そして、重ね合わせ処理された画像データは画像形成部１１２へ送られ、画像形成部１１２においてフルカラーの画像として出力される。

次に、ガンマ補正用の１次元ＬＵＴの作成・更新の方法について説明する。

前述したように、画像形成装置周囲の温度や湿度、構成部品の経時変化などの影響を受けて紙上のトナー濃度（トナー量）は変化してしまう。この不安定性を吸収するために前述のガンマ補正処理を行うが、階調性を安定に保つためにはガンマ補正値を初期値のままで動作させ続けることはできず、環境によってその変動に追従する形で更新していく必要がある（キャリブレーション）。

図５は、ガンマ補正用の１次元ＬＵＴの更新処理の流れを示すフローチャートである。なお、この一連の処理は、以下に示す手順を記述したコンピュータ実行可能なプログラムをＲＯＭからＲＡＭ上に読み込んだ後に、ＣＰＵによって該プログラムを実行することによって実施される。

ステップ５０１において、ＣＰＵは、テストパターン画像の出力を画像形成部１１２に指示する。指示を受けて画像形成部１１２は、紙等にテストパターン画像を形成して出力する。テストパターン画像は、具体的にはＣＭＹＫ各色について、トナー付着率が０％〜１００％までを例えば８段階（この場合、４×８＝計３２個）に分けた、矩形の印字領域が並んだ画像である。図６は、ＣＭＹＫを各８段階に分けたテストパターン画像の一例を示す図である。ＣＭＹＫのそれぞれについて８段階で表された矩形の印字領域を、それぞれ０〜７番パッチと呼ぶことにする。図６から明らかなように、プリンタ出力信号値が、０番パッチは「０」、１番パッチは「３６」、２番パッチは「７３」、・・・７番パッチは「２５５」となるように、それぞれのパッチが等間隔に配置されている。本ステップでは、予め用意されたこのようなテストパターン画像のデータを記憶部１１３から読み出し、ガンマ補正処理を行なうことなく中間調処理を行って得られたテストパターン画像（二値）を、ＰＷＭ制御を行うことなく出力する。すなわち、「０」であれば「０」、「１」であれば「１５」を出力することで、現在のプリンタの階調性を把握することができる。

ステップ５０２において、ＣＰＵは、テストパターン画像が印刷された紙（以下、パッチシート）の読み取りを読取部１１１に指示する。指示を受けて読取部１１１は、原稿台上のパッチシートを読み取り、画像データ（ＲＧＢ）を取得する。この時、Ｃ（シアン）のパッチはＲの信号として読み取り、Ｍ（マゼンタ）のパッチはＧの信号として読み取り、Ｙ（イエロー）のパッチはＢの信号として読み取る。このように各色のパッチを補色の信号を用いて読み取ることで、高濃度領域からハイライト領域までその階調性を高精度に取得することが可能になる。

ステップ５０３において、ＣＰＵは、各パッチのそれぞれに対応する読取信号値をパッチ面積で平均化し、各パッチの代表読取信号値（パッチ平均値）を求める。

ステップ５０４において、ＣＰＵは、ステップ５０３で得られたパッチ平均値を濃度値へ変換する。読取部１１１からの読取信号は反射率に対してリニアな信号として読みとられるため、濃度への変換は通常、対数変換になる。例えば入力輝度が８ｂｉｔの輝度信号Ｓで表される場合、以下の式（１）を用いて濃度Ｄに変換することができる。
Ｄ＝−２５５＊ｌｏｇ１０（Ｓ／２５５）／１．６ ・・・式（１）

上記式（１）は、原稿濃度が１．６の時、濃度Ｄ＝２５５になるように輝度信号Ｓを正規化した変換式である。上記式（１）によって求められた値が２５５を超える場合には、すべて２５５に制限される。なお、濃度変換は、上記式（１）を用いた計算によって行なってもよいし、輝度を入力、濃度を出力としたテーブルを用いてもよい。

図７は、上述のようにして求めた変換後の濃度値をプロットしたグラフの一例であり、縦軸に濃度、横軸に階調をとっている。グラフ上の○は各パッチの濃度値を示しており、０番パッチの濃度がＤ０、１番パッチの濃度がＤ１といった具合にプロットされている。Ｄ０〜Ｄ７を繋いだ折れ線７０１が画像形成部１１２の特性を示しており、直線７０２は画像形成部１１２のターゲットとなる特性を示している。このグラフから画像形成部１１２でベタを出力した時（＝プリンタ出力信号値が２５５の時）の濃度がＤ７と特定され、このＤ７が画像形成部１１２で出力できる最大濃度値（Ｄｍａｘ）となる。ここで、Ｄ６とＤ７がターゲット最大濃度（ＴＤｍａｘ）を超えているところ、これらＤ６やＤ７の濃度そのままで画像を印刷すると前述したトナーの飛び散りが起こり得る。そこで、次のステップ５０５でこの特性を補正するためのＬＵＴ（ガンマ補正用ＬＵＴ）を作成する。

ステップ５０５において、ＣＰＵは、ステップ５０４で得られた特性（図７における線分７０１で示す特性）の逆の特性を持つガンマ補正用ＬＵＴを作成する。入力値であるＣＭＹＫ値を、このような逆特性を持つＬＵＴを用いて補正し出力することでターゲットとしている階調性を出すことが可能になる。上述の線分７０２示されるターゲットは予め画像形成部１１２（プリンタエンジン）で想定している固定のターゲットであり、このターゲットに向けて補正することで、経年変化により色味や階調性が変化したプリンタであっても同一階調状態が保証される。

図８は、ステップ５０５で作成されるガンマ補正用ＬＵＴの特性を示すグラフである。パッチシートを測定して得られた濃度特性（線分７０１）の逆の特性、すなわち線分７０１をターゲットとなる直線７０２を軸に対称に折り返した特性となっている。ただし、このガンマ補正ＬＵＴ（階調補正テーブル）では、ガンマ補正前に２５５であった入力値が、ガンマ補正後の出力値では２５５よりも小さい値（Wmax）になってしまう。これは、ガンマ補正後の出力値を２５５にすると（ベタを出力すると）画像形成部１１２がターゲットとしている最大濃度を超えてしまうことを意味している。また、このガンマ補正用ＬＵＴを使ってベタを入力（入力信号値を２５５）としたガンマ補正を行うとガンマ補正後の出力が２５５にならないため、中間調処理によってドットが部分的に抜けが起こり得る（前述の図４の説明を参照）。そこで、このような問題が懸念される場合（Ｄｍａｘ＞ＴＤｍａｘ）には、後述のステップ５０７において、ガンマ補正用ＬＵＴの修正を行う。

ステップ５０６において、ＣＰＵは、測定された最大濃度（Ｄｍａｘ）がターゲット最大濃度（ＴＤｍａｘ）を超えているかどうかを判定する。ＤｍａｘがＴＤｍａｘを超えていれば、ステップ５０７に進む。一方、ＤｍａｘがＴＤｍａｘを超えていなければ、本処理を終える。

ステップ５０７において、ＣＰＵは、ステップ５０５で作成されたガンマ補正用ＬＵＴに対して終端点補正（図８の例では、ガンマ補正用ＬＵＴの特性を示す線分８０１の終端点Ａを点Ａ’に引き上げる補正）を行う。これにより、入力値２５５（入力信号の最大階調レベル）に対して、出力値が２５５（出力信号の最大階調レベル）になることが保証される。具体的には、任意の入力値Ｗｉに対応する出力値Ｗｏの点（Ｗｉ，Ｗｏ）から入出力の最大値の点（２５５，２５５）へ線形に結ぶ線（図８における破線８０２）で示される特性を持つようなＬＵＴを作成し、これを新たなガンマ補正用ＬＵＴとする。この場合において、点（Ｗｉ，Ｗｏ）の位置は可能な限り点（２５５，２５５）に近い方が望ましいが、近過ぎると今度はターゲットとする階調からの乖離（トーンジャンプ）という別の問題が生じるので、そのバランスを考慮して決定される。このように終端点の補正を行うことで、階調性がターゲットから部分的には離れるものの階調の連続性を保持しつつ終端点の補正が可能になる。

上述のとおり終端点補正は、測定された最大濃度（Ｄｍａｘ）がターゲット最大濃度（ＴＤｍａｘ）を超えている場合にのみ行われる。したがって、例えば図７において、Ｄ７がターゲット最大濃度を超えていない場合にはこの終端点補正は行われず、ステップ５０５の時点でガンマ補正用ＬＵＴは完成することになる。

以上が、ガンマ補正用ＬＵＴの更新処理の内容である。上述したような終端点補正が行われたガンマ補正用ＬＵＴを用いて階調補正を行うことで、あらゆるオブジェクトをベタ画像として出力することができ、例えば、ラインや文字のドットが部分的に抜けてしまうという弊害をなくすことができる。

そして、この処理をＣＭＹＫ各色について行い、計４種類のガンマ補正用ＬＵＴを作成してガンマ補正に用いることで、装置の状態変動を吸収しターゲットとしている階調や色味が常に出力できるようになる。

なお、作成されたガンマ補正用ＬＵＴは画像処理装置内の記憶部１１３に保存され、次にその内容が更新されるまでガンマ補正処理において用いられるものとする。また、終端点補正が施された場合には、当該終端点補正後のガンマ補正ＬＵＴ（終端点がＡ’）に加え、当該終端点補正前のガンマ補正用ＬＵＴ（終端点がＡ）も、後述のＰＷＭ制御に用いるＬＵＴの導出に用いるため併せて保存しておく。

次に、ＰＷＭ制御で用いる１次元ＬＵＴの作成・更新について説明する。ＰＷＭ制御で用いるＬＵＴは、上述したガンマ補正用の１次元ＬＵＴの作成処理において保存された終端点補正後のＬＵＴと終端点補正前のＬＵＴとに基づいて作成される。前述のように、終端点補正後のＬＵＴにおける階調性は、ターゲットからの一部乖離（入力値がＷｉより大きい高濃度領域では、ターゲットとする濃度よりも高濃度の値が出力）が発生してしまう。そこで、この乖離度合いに応じてＰＷＭ制御時に用いるゲインを下げ、１画素の発光時間を短く、光量を少なくする様にしたＰＷＭ制御用のＬＵＴを求める。これにより静電潜像に付着するトナー量が減り、高濃度領域における濃度を適切に制御することができる。

図９は、ＰＷＭ制御用ＬＵＴの更新処理の流れを示すフローチャートである。なお、この一連の処理も、以下に示す手順を記述したコンピュータ実行可能なプログラムをＲＯＭからＲＡＭ上に読み込んだ後に、ＣＰＵによって該プログラムを実行することによって実施される。

ステップ９０１において、ＣＰＵは、終端点を補正する前のＬＵＴと終端点を補正した後のＬＵＴを記憶部１１３から取得する。

ステップ９０２において、ＣＰＵは、取得した終端点補正前のＬＵＴ及び終端点補正後のＬＵＴにおける対応関係にあるテーブル値を、注目するテーブル値（以下、注目テーブル値）としてそれぞれ決定する。

ステップ９０３において、ＣＰＵは、終端点補正前のＬＵＴにおける注目テーブル値を、終端点補正後のＬＵＴにおける注目テーブル値で割り、終端点補正による調整後に濃度がどれくらい上昇したのかを示す比率（濃度上昇比）を導出する。

ステップ９０４において、ＣＰＵは、ステップ９０３で導出した濃度上昇比が１．０未満であるかどうかを判定する。導出された濃度上昇比が１．０を下回る（終端点を補正した結果、濃度が濃くなる）値を持つ画素は、ＰＷＭ制御を使って濃度を抑える必要があることから、ステップ９０５に進む。一方、導出された濃度上昇比が１．０を下回らない場合はその必要がないことから、ステップ９０６に進む。

ステップ９０５において、ＣＰＵは、ステップ９０３で導出された濃度上昇比に応じてＰＷＭ値を調整する。例えば、終端点の補正前には１８０であった注目テーブル値が終端点補正により２００に上昇したとすると、ガンマ補正の結果として出力値が２００となる画素に対しては出力濃度を０．９倍にすることでターゲット濃度になることが予想される。そこで、ＰＷＭ制御で用いるＬＵＴにおいてガンマ補正後に出力値が２００となる画素に対しては、０．９倍のゲインをかけることに相当する１５×０．９＝１４がＰＷＭ値として設定される。前述したようにＰＷＭの分解能が１５分割である場合には、この画素の発光時間は１４／１５になるため、濃度もおよそ９割程度になる。このような処理によって、例えば、以下の表１に示すようにＰＷＭ値が調整される。

ステップ９０６において、ＣＰＵは、終端点補正後のＬＵＴにおける注目テーブル値に対応するＰＷＭ値を決定する。すなわち、濃度上昇比が１．０未満の場合であればステップ９０５で調整された後のＰＷＭ値が、導出された濃度上昇比が１．０であれば未調整のＰＷＭ値が、ＰＷＭ制御用のＬＵＴにおけるテーブル値として決定される。

ステップ９０７において、ＣＰＵは、取得した終端点補正前のＬＵＴ及び終端点補正後のＬＵＴにおけるすべての注目テーブル値について、ＰＷＭ値が決定したかどうかを判定する。ＰＷＭ値が未決定の部分があれば、ステップ９０２に戻り、次の注目テーブル値を決定する。すべてのＰＷＭ値が決定していれば、本処理を終える。

以上のような処理により、終端点補正後の値をインデックス、ＰＷＭ値をテーブル値としたＰＷＭ制御用のＬＵＴを得ることができる。本実施例の場合、このＬＵＴによって、ガンマ補正前の入力値がＷｉよりも大きい終端点付近ではＰＷＭ値は１５未満（１．０未満のゲイン）となり、逆にガンマ補正前の入力値がＷｉより小さい領域ではＰＷＭ値は１５（１．０倍のゲイン）となる。また、プリント濃度がターゲット濃度を超えておらず、終端点補正が行われていないガンマ補正用ＬＵＴの場合におけるＰＷＭ制御用のＬＵＴでは、すべてのテーブル値（ＰＷＭ値）は１．０倍のゲインを意味する１５になる。

以上が、ＰＷＭ制御用ＬＵＴの更新処理の内容である。そして、上述の処理を、ガンマ補正用ＬＵＴが更新されるタイミングで行って、常にガンマ補正用ＬＵＴの更新の内容をＰＷＭ制御用ＬＵＴへフィードバックするようにする。つまり、キャリブレーションの処理では、ガンマ補正用ＬＵＴの更新とＰＷＭ制御用ＬＵＴの更新は連続的に行われ、双方のＬＵＴにおけるテーブル値がそれぞれ更新される。

なお、本実施例では、ガンマ補正用ＬＵＴの更新時にパッチシートを出力し、リーダーや濃度計を用いてパッチシートを読み取って全濃度域についてキャリブレーションを行なう例について説明した。しかし、このような態様に限定されるものではなく、例えば装置内のセンサを用いて特定の濃度域のみを対象にガンマ補正用ＬＵＴを更新するようにしてもよい。

また、本実施例では、ＣＭＹＫ全色を対象にガンマ補正用ＬＵＴ及びＰＷＭ制御用ＬＵＴを更新したが、終端点補正処理を行わないことによるジャギーや細線の途切れが問題になる色にのみ適用させることも可能である。例えば、全体への影響が少なく、ジャギーや途切れの影響が大きいブラックのみを対象に行うようにしてもよい。色が異なる複数の色材のうち、適用する色を１色に限定すれば、それにより減算されるトナー量制限値は小さいものになり階調性や色味をより優先することが可能になる。

また、ガンマ補正用ＬＵＴの作成時にはＰＷＭ制御を行わずにパッチシートを出力していたが、パッチシート出力用に別途用意したＰＷＭ制御用ＬＵＴを用いてガンマ補正用ＬＵＴを作成してもよい。すなわち、予想されるプリンタエンジンの特性に応じてＰＷＭ値を調整（例えば、“１５”を“１４”に変更）した専用のＰＷＭ制御用ＬＵＴ（以下、初期ＬＵＴ。）を予め用意しておき、当該初期ＬＵＴを用いてパッチシートを出力するようにしてもよい。このような初期色材量補正用データとしての初期ＬＵＴを用いてパッチシートを出力することにより、当初からターゲットとの乖離が少ない特性を持つガンマ補正用ＬＵＴを得ることでき、その後の終端点補正のレベル（頻度及び程度）を小さくすることができる。この場合は、ＰＷＭ制御用ＬＵＴの更新処理のステップ９０５での基準となる値が、予め用意された初期ＬＵＴにおけるＰＷＭ値となることに留意が必要である。例えば、終端点補正前には１９０であったテーブル値が終端点補正により２２０に上昇したとき、ガンマ補正の結果（出力値）が２２０となる画素に対しては出力濃度を０．８６倍にすることでターゲット濃度になることが予想される。そこで、ＰＷＭ制御用ＬＵＴでガンマ補正後に出力値が２２０となる画素に対しては、０．８６倍のゲインをかけることに相当するＰＷＭ値を設定することになるが、その際、初期ＬＵＴで“１５”を“１４”に調整していたことを反映させる必要がある。具体的には、“１５×０．８６＝１３”ではなく“１４×０．８６＝１２”を求め、これをＰＷＭ値として設定することになる。このような処理を可能にするため、初期ＬＵＴを使用してパッチシートを出力する際には、初期ＬＵＴにおけるテーブル値毎の差分（“１５”を“１４”に調整していた場合には「１」など）の情報を保持しておく必要がある。これにより、予め用意された初期ＬＵＴを用いたＰＷＭ制御を行ってパッチシートが出力される場合、当該パッチシート出力時におけるレーザ光量の調整を考慮したＰＷＭ制御用ＬＵＴを生成することができる。

なお、本実施例では、ステップ５０２におけるパッチ濃度を取得する手段として画像処理装置の画像読取部１１１（スキャナ）を用いたが、濃度計など他の手段で濃度値を取得する構成でもよい。

以上のとおり本実施例によれば、濃度制御に用いるテーブルを、多値の画像データに対するガンマ補正時に用いるガンマ補正用ＬＵＴと、中間調処理を行った後の二値の画像データに対するＰＷＭ制御時に用いるＰＷＭ制御用ＬＵＴとに分離している。これにより、ラインや文字を構成するドットが部分的に抜けることによる画質劣化を防ぐことができると同時に、想定以上の濃度が出てしまうことによるトナー飛散等の弊害の無い階調制御が可能になる。

結果としてどのようなプリンタ状態においても最適な色再現や階調の安定性を保持しつつベタ画像として出力すべき画像をベタで出力し、その時の濃度もターゲットを保つことが可能になる。またターゲット濃度に沿うことでトナーの消費量やその消費トナーの予測も可能になる。

また、電子写真方式における、レーザ素子の光量制御による潜像に付着するトナー量（潜像の電荷量）の調整は、インクジェット方式では、インクの吐出量を制御することによるドット径の調整に対応し得る。そこで、画像記録方式がインクジェット方式の場合であれば、上述したレーザ素子の光量制御に代えて、インクの吐出量制御を行うことで、同様の効果を得ることができる。すなわち、階調補正用データにおける調整の程度に応じて吐出インク量が少なくなるように調整されたＬＵＴ（色材量補正用データ）を生成し、当該ＬＵＴを用いて吐出インク量を調整してドット径を制御することで、出力画像における濃度を適切に制御できる。

実施例１は、終端点補正を行なったガンマ補正用ＬＵＴをＣＭＹＫ全色について独立に更新し、それに応じてＰＷＭ制御用ＬＵＴを更新して、入力された画像データに対しガンマ補正とそれに応じたＰＷＭ制御を行う態様であった。

しかしながら、ＰＷＭ制御において発光時間、光量と画像濃度の関係が線形で無い場合には、たとえ発光時間を半分にしても濃度が半分にならないことになる。この場合には、結果として、Ｗｉを超える濃度域において想定とは異なる濃度になってしまう。したがって、終端点の補正を行う領域は極力小さい方が望ましいといえる。

ここで、画像データ内の同一座標においてＣＭＹＫの重なりがある場合には、ドットが部分的に抜けていても他の色によってカバーされ得るため、ジャギー等の画質劣化が目立ちにくい。この点に着目し、画素毎に終端点の補正の有無を切り替える態様について、実施例２として説明する。

なお、画像形成装置の基本的な構成等、実施例１と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明するものとする。

図１０は、本実施例に係る、入力されたＲＧＢの画像信号に対し所定の画像処理が施されて、画像形成部１１２で用いるＣＭＹＫの画像信号が生成されるまでの概要を説明する図である。
ＰＣ１２０等から入力された又は画像読取部１１１で取得されたＲＧＢで表現される多値の画像データが、まず、色空間変換部１００１に送られる。

色空間変換部１００１は、受け取ったＲＧＢ多値の画像データをプリンタデバイスに依存した色空間であるＣＭＹＫの色空間へ変換する。ＣＭＹＫの各色空間に変換された多値の画像データは、色重なり判定部１００２に送られる。

色重なり判定部１００２は、ＣＭＹＫ各色の組成に基づいて色抜けが起こり得るかどうかを判定する。判定の手法としては、ＣＭＹＫの各色の濃度値を見て、１色で構成されている画素（例えばＣＭＹの各値が０でＢｋのみ値を持つような画素）の場合には他の色で抜けを補えないので色抜けが起こり得ると特定するような手法が考えられる。この手法の場合、２色以上で構成されている画素については、他の色で抜けを補えるので色抜けが起こらない画素であると判定されることになる。そして、判定の結果を示す判定信号（例えば、色抜けが起こり得る場合には「１」、そうでない場合には「０」の１ｂｉｔの信号）が、ＣＭＹＫそれぞれのガンマ補正部１００３及びレーザ素子制御部１００５に出力される。

ガンマ補正部１００３は、ＣＭＹＫそれぞれの色に応じたガンマ補正処理を行なってターゲットとする階調へ補正する処理を行なう。この場合において、上述の判定信号に応じて使用するＬＵＴを切り替える点で実施例１と異なる。すなわち、本実施例では、終端点補正を含んだ第１のＬＵＴと、終端点補正を含まない第２のＬＵＴとが判定信号に応じて切り替えられる。この２つのＬＵＴは予め記憶部１１３に保持され、判定信号に従って使用する方のＬＵＴ（判定信号が「１」であれば終端点補正を含む第１のＬＵＴ、「０」であれば終端点補正を含まない第２のＬＵＴ）が読み込まれる。それぞれのガンマ補正用ＬＵＴの作成方法は、実施例１で説明したとおりである。ガンマ補正処理がされた画像データ（８ｂｉｔの多値データ）は、中間調部１００４に送られる。

中間調処理部１００４は、ガンマ補正処理後の多値の画像データに対して、擬似中間調処理を行う。中間調処理後の二値の画像データは、レーザ素子制御部１００５に送られる。

レーザ素子制御部１００５は、中間調処理後の二値の画像データに基づいて、ＰＷＭ制御処理を行う。レーザ素子の変調に用いるＰＷＭの分解能が１６階調だとすると、１画素あたり０〜１５の値を持つ４ｂｉｔのデータへ変換されることになる。この変換では、中間調処理後の二値の画像データに対して、ガンマ補正処理後の多値画像データから１次元のＬＵＴを用いて変換された値を乗じる点は実施例１と同じである。本実施例では、判定信号に応じて変調を行うか否かを切り替える点で実施例1と異なっている。つまり、ガンマ補正処理で用いられるＬＵＴと連動して、ＰＷＭ制御を行うか否かが切り替えられる点で実施例１とは異なるものである。なお、ＰＷＭ制御を行わない場合には、中間調処理後の画像データの値が「１」の場合は１倍に相当する「１５」を出力し、画像データの値が「０」の場合には「０」を出力することになる。

重ね合わせ部１００６は、ＣＭＹＫそれぞれについて得られた画像を重ね合わせる処理を行なう。そして、重ね合わせ処理された画像データは画像形成部１１２へ送られ、画像形成部１１２においてフルカラーの画像として出力される。

上述のとおり、同一座標においてＣＭＹＫがそれぞれ値を持つ場合（色の重なりがある場合）には中間調処理後にドットが部分的に抜けても他の色がその抜け部分をカバーすることが期待できる。そのため、あえて終端点補正を入れたガンマ補正をする必要はなく、ＰＷＭ制御も必要ない。逆に同一座標において１色しか値を持たない場合（色の重なりがない場合）はその色が抜けた時点でドットの抜けが白地になってしまいジャギーとして視認できてしまう。そのため、ガンマ補正時に終端点補正を行い、合わせてＰＷＭ制御も行う必要が出てくる。

また、画素単位のＰＷＭ制御では必ずしも濃度に対して線形性が無いため、例えば０．８倍のゲインをかけてもその画素の濃度が想定どおりに応答してくれないことが多い。そうなるとＰＷＭ制御後の階調が、キャリブレーションにおいてターゲットとした階調に沿ったものになりにくい。そこで、ＰＷＭ制御は行なわず、かつ終端点補正を含まないＬＵＴを用いたガンマ補正処理を行うことで、ターゲットとする階調が実現されるようにしている。

上述のした構成を採用することで、画素単位で選択的にガンマ補正とＰＷＭ制御で用いるＬＵＴを切り替えることが可能になり、画像の特性に合わせたジャギーの抑制と階調制御が可能になる。

なお、色重なり判定部１００２における判定方法は上述の例に限られるものではない。通常、写真等の階調性が要求とされる箇所は１色で構成されることは少なく、逆に、ラインや文字の様な必ずしも階調性を重要視しない箇所は１色（特にＢｋ単色）で構成されることが多い。そのため、ＣＭＹＫ各色の濃度をチェックするだけでも、ある程度の色抜けの判断は可能である。そこで、濃度のバランスや、文字／写真等の属性を用いて色の重なりを判定するようにしてもよい。これにより、１色で構成されている画素に対しては終端点補正を行って極力ドット抜けやジャギー等による画質劣化を抑え、２色以上で構成される画素に対してはガンマ補正により確実にターゲットの階調を維持することが可能になる。

（その他の実施例）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (14)

1. 画像形成部で出力されたテストパターンを読み取って得られたデータを取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得されたデータと前記画像形成部がターゲットとするデータとの差分を用いて階調補正用データを生成する第１の生成手段と、
   前記取得手段で取得されたデータに基づいて導出される最大濃度値が、前記画像形成部がターゲットとするデータのうちの最大濃度値を超えている場合に、前記第１の生成手段により生成された階調補正用データのうち所定の入力信号領域に対応する濃度域が濃くなるように前記階調補正用データを調整する調整手段と、
   前記第１の生成手段により生成された階調補正用データと前記調整手段により調整された調整後階調補正用データとの比率に応じて、前記画像形成部による画像形成時に用いられるトナーの量が少なくなるように画像形成時のレーザ素子の光量を制御する光量制御用データを生成する第２の生成手段と、
   を備えたことを特徴とする装置。
2. 前記比率は、前記調整後階調補正用データに対して行われた調整時の濃度上昇比であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記階調補正用データ及び前記光量制御用データは、入力データに対応する出力データが格納されたルックアップテーブルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記光量の制御は、ＰＷＭ制御であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記画像形成部は、色が異なる複数色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成部であり、
   前記階調補正用データ及び前記光量制御用データは、前記複数色のトナーのうち１色について生成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記テストパターンは、前記光量制御用データを用いてトナー量の調整を行なうことなく前記画像形成部から出力されたテストパターンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記テストパターンは、予め用意された初期光量制御用データを用いてトナー量の調整を行なって前記画像形成部から出力されたテストパターンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記テストパターンが前記初期光量制御用データを用いてトナー量の調整を行なって出力されたテストパターンである場合、生成される前記光量制御用データは、当該出力時の調整を考慮してトナーの量が少なくなるように調整されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置を含む画像処理装置であって、
   入力された多値の画像データの色空間を変換する色空間変換手段と、
   色空間が変換された多値の画像データに対し、前記階調補正用データを用いてガンマ補正を行うガンマ補正手段と、
   ガンマ補正がなされた多値の画像データに対して中間調処理を行なってハーフトーン画像データを生成する中間調処理手段と、
   中間調処理がなされたハーフトーン画像データに対し、前記光量制御用データを用いて、当該ハーフトーン画像データの画像形成に用いるトナー量を制御する手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
10. 前記ガンマ補正手段は、前記多値の画像データ内の同一座標において複数の色の重なりがある場合に、前記調整手段により調整された調整後階調補正用データではなく、前記第１の生成手段により生成された階調補正用データを使用して前記ガンマ補正を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記多値の画像データ内の同一座標において複数の色の重なりがあるかどうかを判定し、色の重なりの有無を示す判定信号を生成する色重なり判定手段をさらに備え、
    前記ガンマ補正手段は、前記判定信号に基づいて、使用する階調補正用データを切り替えることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 前記ガンマ補正手段は、前記多値の画像データにおける画素単位に、前記階調補正用データの使用の有無を切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 画像形成部で出力されたテストパターンを読み取って得られたデータを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得されたデータと前記画像形成部がターゲットとするデータとの差分を用いて階調補正用データを生成する第１の生成ステップと、
    前記取得ステップで取得されたデータに基づいて導出される最大濃度値が、前記画像形成部がターゲットとするデータのうちの最大濃度値を超えている場合に、前記第１の生成ステップで生成された階調補正用データのうち所定の入力信号領域に対応する濃度域が濃くなるように調整する調整ステップと、
    前記第１の生成ステップで生成された階調補正用データと前記調整ステップで調整された調整後階調補正用データとの比率に応じて、前記画像形成部による画像形成時に用いられるトナーの量が少なくなるように画像形成時のレーザ素子の光量を制御する光量制御用データを生成する第２の生成ステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
14. コンピュータを、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置、又は請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。