JP7087929B2 - 画像形成装置、階調補正方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、階調補正方法およびプログラムに関する。

レーザプリンタ等の画像形成装置において、温湿度ならびに出力紙の種類および品質等の印刷環境、消耗部品等の経時劣化、ならびに個々の装置の出力特性のばらつき等によって濃度の出力濃性が変動する問題がある。その対策として、画像形成装置で各階調のパッチを印刷した用紙をスキャナで読み込み、その各階調のパッチの読込値に応じて、出力階調値をガンマ補正することによって画像品質を保つ自動階調補正機能が知られている。

このようなガンマ補正による自動階調補正機能を利用した技術として、固定のディザパターンに対するガンマ補正を行うものがあり、階調値が連続的に変化するグラデーションで構成された補正パターンの色彩値を取得して階調値に対する変換量を求め、変化量が均等になるように露光量を補正する技術が開示されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、取得した色彩値に基づいて各階層レベルの露光量を変更するものであり、全階調の数箇所部分の測色値を使用し、それ以外の階調は補間し、ディザパターンの特性が滑らかでなかった場合であっても滑らかであることを前提に補間して階調補正値を算出しているので、結果として滑らかではない補正値となってしまうという問題がある。さらに、補正結果によっては、同じ階調が連続する場合があり、有効な階調数が減少してしまうという問題もある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、階調補正によって滑らかな階調性を保ち、かつ、補正後の階調数を維持することができる画像形成装置、階調補正方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ディザマトリクスおよびディザ情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記ディザマトリクスおよび前記ディザ情報に基づいて、各成長ステップ階調のパッチを連結した階調補正用パッチを生成するパッチ生成部と、印刷部に前記階調補正用パッチを印刷媒体に印刷させる印刷制御部と、前記印刷媒体に印刷された前記階調補正用パッチが読取部により読み取られた画像から、前記各成長ステップ階調に対応するパッチに分離するパッチ分離部と、前記パッチ分離部により分離された前記各パッチの特性値を取得する特性値取得部と、前記各成長ステップ階調の前記パッチの特性値と、該各成長ステップ階調の１つ前の成長ステップ階調の前記パッチの特性値との差に基づいて、該各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出するドット特性算出部と、前記各成長ステップ階調における１ドットの成長特性に基づいて、各階調の目標値に近似する前記成長ステップ階調、および、該成長ステップ階調における必要な成長ドット数を算出する階調特性算出部と、前記階調特性算出部の算出結果に基づいて、階調補正を行うための階調補正ディザマトリクスを生成する補正マトリクス生成部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、階調補正によって滑らかな階調性を保ち、かつ、補正後の階調数を維持することができる。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る画像形成装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図４は、ベースマトリクスを説明する図である。 図５は、集約ディザマトリクスの一例を示す図である。 図６は、ペースマトリクスの成長順を示すベースマトリクス順位情報の一例を示す図である。 図７は、成長ステップ階調を説明する図である。 図８は、ディザ濃度特性グラフの一例を示す図である。 図９は、階調補正用の各ステップのパッチの一例を示す図である。 図１０は、階調補正用パッチの一例を示す図である。 図１１は、２列に分離した階調補正用パッチの一例を示す図である。 図１２は、分離した各成長ステップ階調のパッチにおいて除外する領域の一例を示す図である。 図１３は、実施形態に係る画像形成装置の自動階調補正処理の流れの一例を示すフローチャートの一例である。 図１４は、目標値を超過した成長ステップ階調、および当該成長ステップ階調における必要なドット数の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る画像形成装置、階調補正方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。

（画像形成装置の全体構成）
図１は、実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す図である。図１を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１の全体構成について説明する。

図１に示す本実施形態に係る画像形成装置１は、多階調の入力画像に基づいて、複数の濃度値を切り替えて設定可能な画素を用いて階調を表現する多値ディザ法により画像を形成する画像形成装置である。画像形成装置１の作像エンジン部は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための４つの画像形成ユニットを備えている。また、図１に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト１６と、駆動ローラ１７と、ベルトテンションローラ１９と、二次転写ローラ２０と、二次転写対向ローラ２１と、レジストローラ対２２と、定着装置２３と、クリーニングバックアップローラ２７と、ベルトクリーニング装置２８と、を備えている。

４つの画像形成ユニットは、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。なお、４つの画像形成ユニットは、共通の保持体に保持して画像形成装置１本体に対して一体的に脱着されることで、同時に交換されるような構成であってもよい。

ここで、Ｃトナー像を形成するＣ用の画像形成ユニットを例にして、その構成を説明する。Ｃ用の画像形成ユニットは、図１に示すように、感光体ドラム１１Ｃと、帯電ローラ１２Ｃと、書き込みレーザ光１３Ｃと、現像装置１４Ｃと、一次転写ローラ１５Ｃと、ドラムクリーニング装置１８Ｃと、を含む。

感光体ドラム１１Ｃは、潜像担持体として機能するドラムである。感光体ドラム１１Ｃは、図示しない駆動手段によって図１に示す矢印方向に回転駆動され、帯電バイアスが印加された帯電ローラ１２Ｃに接触または近接しながら、帯電ローラ１２Ｃとの間で発生する放電によって、表面が一様に帯電される。なお、感光体ドラム１１Ｃを一様に帯電させる方式としては、帯電ローラ１２Ｃのような帯電部材を感光体ドラム１１Ｃに接触または近接させる方式に代えて、帯電チャージャによる方式を採用するものとしてもよい。

帯電ローラ１２Ｃは、回転駆動する感光体ドラム１１Ｃに対して、帯電バイアスを印加することにより、感光体ドラム１１Ｃの表面を一様に帯電させるローラである。

書き込みレーザ光１３Ｃは、図示しない光書込ユニットから発せられ、帯電した感光体ドラム１１Ｃの表面にＣ用の静電潜像を形成するレーザ光である。この光書込ユニットは、例えば、光源としてレーザダイオードと、レーザダイオードをパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で駆動するレーザ駆動部と、を有し、形成対象の入力画像の画像情報に基づいて制御される。レーザ駆動部は、例えば、後述するプリンタコントローラ１００から送られてくる露光制御ＰＷＭ値と、感光体ドラム１１Ｃ上の１画素分の領域に書き込みレーザ光１３Ｃを照射可能な時間が１周期に設定された所定の画素クロックとに基づいて、レーザダイオードを駆動する。露光制御ＰＷＭ値は、各画素ごとに、画素クロックの１周期にうち１画素分の領域に書き込みレーザ光１３Ｃを照射する時間を指定する値であり、各画素における濃度値に応じて設定される値である。各画素の露光制御ＰＷＭ値は、スキャナコントローラ１１０またはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいて、多値ディザ法により生成される。この光書込ユニットからの書込みレーザ光１３Ｃは、例えば、入力画像の画像情報に基づいて画像部と非画像部とを分けて感光体ドラム１１Ｃの表面の主走査方向に光走査される。

現像装置１４Ｃは、感光体ドラム１１Ｃに担持（形成）されたＣ用の静電潜像を現像する装置である。

一次転写ローラ１５Ｃは、感光体ドラム１１Ｃに現像されたＣ用のトナー像を中間転写ベルト１６上に一次転写するローラである。一次転写ローラ１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋは、それぞれ、無端移動する中間転写ベルト１６を感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋとの間に挟み込んでいる。これによって、中間転写ベルト１６の表面と、感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋとが当接するＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。一次転写ローラ１５Ｃは、図示しない一次転写バイアス電源によって一次転写バイアスが印加されている。これによって、感光体ドラム１１Ｃ上のＣ用のトナー像と、一次転写ローラ１５Ｃとの間に一次転写電界が形成される。Ｃ用の感光体ドラム１１Ｃの表面に形成されたＹのトナー像は、感光体ドラム１１Ｃの回転に伴ってＣ用の一次転写ニップに進入する。そして、一次転写電界およびニップ圧の作用により、感光体ドラム１１Ｃ上から中間転写ベルト１６上に一次転写される。なお、一次転写ローラ１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋに形成されたトナー像についても、同様に、中間転写ベルト１６に一次転写される。

ドラムクリーニング装置１８Ｃは、一次転写の工程を経た後、感光体ドラム１１Ｃの表面に付着している転写残トナーを除去する装置である。

なお、Ｍ、Ｙ、Ｋ用の画像形成ユニットの構成は、上述のようなＣ用の画像形成ユニットの構成と同様である。

中間転写ベルト１６は、無端状のベルトであって、駆動ローラ１７、ベルトテンションローラ１９、二次転写対向ローラ２１、クリーニングバックアップローラ２７、一次転写ローラ１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋ等によって張架されている。そして、中間転写ベルト１６は、駆動ローラ１７による回転駆動により、無端移動され、上述のように、感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋに形成されたトナー像が一次転写される。具体的には、感光体ドラム１１ＹからＹ用のトナー像が一次転写された後、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過し、感光体ドラム１１Ｙから一次転写されたＹ用のトナー像の上に順次重ね合わせられて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１６上には４色の重ね合わせトナー像が形成される。

二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１６に形成された４色の重ね合わせトナー像を、印刷媒体（用紙等）に二次転写（印刷）するローラである。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１６のループ外側方向に、中間転写ベルト１６を介して加圧されて配設されており、ループ内側の二次転写対向ローラ２１との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。これによって、二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１６または印刷媒体（用紙等）に接触しながら回転し、一次転写ローラ１５の表面と二次転写対向ローラ２１とが当接する二次転写ニップが形成される。二次転写ローラ２０は、接地されているのに対し、二次転写対向ローラ２１は、図示しない二次転写バイアス電源によって二次転写バイアスが印加される。これによって、二次転写ローラ２０と二次転写対向ローラ２１との間に、マイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ２１側から二次転写ローラ２０側へ向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。

レジストローラ対２２は、図示しない給紙カセットから搬送されてきた印刷媒体（用紙等）を上述の二次転写ニップに送り出すローラである。給紙カセットには、用紙が複数枚重ねた紙束の状態で収容されているこの給紙カセットは、紙束の一番上の用紙に図示しない給紙ローラを当接させており、この給紙ローラを所定のタイミングで回転駆動させることにより、用紙が搬送経路２５へ向けて送り出される。レジストローラ対２２は、搬送経路２５の末端付近に配設されており、給紙カセットから送り出された用紙をローラ間に挟み込むと、すぐに両ローラの回転を停止させる。そして、レジストローラ対２２は、挟み込んだ用紙を二次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上に形成された４色の重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで回転駆動を再開して、用紙を二次転写ニップに向けて送り出す。二次転写ニップで用紙に密着された中間転写ベルト１６上の４色の重ね合わせトナー像は、二次転写電界およびニップ圧、ならびに二次転写電界の作用によって、用紙上に二次転写され、用紙の白色と相まってフルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された用紙は、二次転写ニップを通過すると、二次転写ローラ２０および中間転写ベルト１６から曲率分離する。

定着装置２３は、用紙の搬送経路における二次転写ニップの後段側に配設され、用紙に二次転写されたフルカラートナー像に対して、加熱および加圧することによって、トナーを軟化させ、フルカラー画像を用紙上に定着させる装置である。定着装置２３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラと、によって定着ニップを形成する。定着装置２３内に搬送された用紙は、定着ニップにおける加熱および加圧の影響によってフルカラートナー像中のトナーが軟化されて、フルカラー画像が用紙上に定着される。定着装置２３から排出された用紙は、画像形成装置１外へと排紙される。

ベルトクリーニング装置２８は、二次転写ニップを通過した中間転写ベルト１６に付着している残トナーを除去してクリーニングする装置である。

（画像形成装置のハードウェア構成）
図２は、実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成について説明する。

図２に示すように、画像形成装置１は、プリンタコントローラ１００と、スキャナコントローラ１１０と、プリンタ装置１２０（印刷部）と、スキャナ装置１３０（読取部）と、入出力装置１４０と、外部Ｉ／Ｆ１５０と、を備えている。上述の各ユニットは、バス１６０を介して互いに通信可能に接続されている。

プリンタコントローラ１００は、プリンタ装置１２０による印刷動作を制御するコントローラである。プリンタコントローラ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、Ｉ／Ｆ１０４と、記憶装置１０５と、を有する。

ＣＰＵ１０１は、プリンタコントローラ１００の動作全般について制御する演算装置である。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムを実行し、ＲＡＭ１０３をワークエリアとして用いて、プリンタコントローラ１００全体の動作を制御する。

Ｉ／Ｆ１０４は、バス１６０を介して、スキャナコントローラ１１０、プリンタ装置１２０、スキャナ装置１３０、入出力装置１４０、および外部Ｉ／Ｆ１５０と、データ通信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１０４は、例えば、プリンタ装置１２０の印刷制御のための指令の送信、および印刷データの転送、ならびに、スキャナコントローラ１１０を介してスキャナ装置１３０の読取制御、および読取データの受信等を行うために用いられる。また、Ｉ／Ｆ１０４は、入出力装置１４０の表示内容の制御、および入力データの受信等を行うためにも用いられる。

記憶装置１０５は、制御コード、フォントデータ、後述するディザマトリクスのデータ、およびディザパターン情報等を記憶する装置である。記憶装置１０５は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、またはフラッシュメモリ等によって構成される。

スキャナコントローラ１１０は、スキャナ装置１３０による読み取り動作を制御するコントローラである。スキャナコントローラ１１０は、読込データ生成装置１１１と、色変換装置１１２と、Ｉ／Ｆ１１３と、記憶装置１１４と、を有する。

読込データ生成装置１１１は、スキャナ装置１３０により読み取られたＲＧＢの光三原色の測色値を基に、デジタル画像（ＴＩＦＦ（Ｔａｇｇｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）等）（読取画像）を生成する装置である。読込データ生成装置１１１により生成された読取画像のデータは、外部Ｉ／Ｆ１５０を介して外部機器に送信されたり、Ｉ／Ｆ１１３を介してプリンタコントローラ１００に送信される。

色変換装置１１２は、スキャナ装置１３０により読み取られたＲＧＢの光三原色の値をＣＭＹの色三原色およびＫ色のデータ等に変換する処理を行う装置である。この処理は読込データ生成装置１１１による読取画像の生成の際に用いられたり、後述する階調補正用パッチの読み込み値の変換等に用いられる。

Ｉ／Ｆ１１３は、バス１６０を介して、プリンタコントローラ１００、プリンタ装置１２０、スキャナ装置１３０、入出力装置１４０、および外部Ｉ／Ｆ１５０と、データ通信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１１３は、例えば、スキャナ装置１３０の読取制御のための指令の送信、および読み取りデータの受信等を行うために用いられる。また、Ｉ／Ｆ１１３は、入出力装置１４０の表示内容の制御、入力データの受信、外部装置への画像データの送信、および機器の状況の伝達等にも用いられる。

記憶装置１１４は、読込データ生成装置１１１により生成さた読取画像等を記憶する装置である。記憶装置１１４は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、またはフラッシュメモリ等によって構成される。

プリンタ装置１２０は、プリンタコントローラ１００からの指令に従って、印刷媒体（用紙等）への印刷動作（画像形成処理）を行う装置である。プリンタ装置１２０は、印刷装置１２１と、Ｉ／Ｆ１２２と、を有する。

印刷装置１２１は、外部装置またはプリンタコントローラ１００から転送された印刷データに基づいて、印刷媒体へ印刷処理を行う装置である。

Ｉ／Ｆ１２２は、バス１６０を介して、プリンタコントローラ１００、スキャナコントローラ１１０、スキャナ装置１３０、入出力装置１４０、および外部Ｉ／Ｆ１５０と、データ通信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１２２は、例えば、外部装置またはプリンタコントローラ１００からの印刷データの受信等を行うために用いられる。

スキャナ装置１３０は、スキャナコントローラ１１０からの指令に従って、スキャナトレイに配置された画像が印刷された印刷媒体を読み込む装置である。スキャナ装置１３０は、読取装置１３１と、Ｉ／Ｆ１３２と、を有する。

読取装置１３１は、画像が印刷された印刷媒体を読み込みＲＧＢの光三原色の値を取得する装置である。

Ｉ／Ｆ１３２は、バス１６０を介して、プリンタコントローラ１００、スキャナコントローラ１１０、プリンタ装置１２０、入出力装置１４０、および外部Ｉ／Ｆ１５０と、データ通信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１３２は、例えば、スキャナ装置１３０により読み取られた読取データを、スキャナコントローラ１１０へ送信する。

入出力装置１４０は、データを入出力するための装置である。入出力装置１４０は、入力装置１４１と、出力装置１４２と、Ｉ／Ｆ１４３と、を有する。

入力装置１４１は、例えば、テンキーまたは専用キー等のユーザが操作入力およびデータ入力を行うための装置である。出力装置１４２は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置である。なお、入力装置１４１および出力装置１４２は、双方の機能を併せ持つタッチパネルディスプレイで実現されるものとしてもよい。

Ｉ／Ｆ１４３は、バス１６０を介して、プリンタコントローラ１００、スキャナコントローラ１１０、プリンタ装置１２０、スキャナ装置１３０、および外部Ｉ／Ｆ１５０と、データ通信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１４３は、例えば、入力装置１４１により入力されたデータの送信、および、出力装置１４２に表示させるための表示データの受信等を行うために用いられる。

外部Ｉ／Ｆ１５０は、画像形成装置１の外部の装置との間でデータ通信を行うためのインターフェースである。外部Ｉ／Ｆ１５０は、例えば、外部装置から印刷データを受信し、プリンタコントローラ１００へ転送する。

なお、図２に示した画像形成装置１のハードウェア構成は一例を示すものであり、その他の構成要素を含むものとしてもよい。

（画像形成装置の機能ブロックの構成）
図３は、実施形態に係る画像形成装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図３を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１の機能ブロックの一例について説明する。

図３に示すように、画像形成装置１は、パターン情報取得部２０１（情報取得部）と、階調数算出部２０２と、パッチサイズ算出部２０３（サイズ算出部）と、パッチ生成部２０４と、パッチ印刷制御部２０５（印刷制御部）と、読込制御部２０６と、パッチ分離部２０７と、特性取得部２０８と、ドット特性算出部２０９と、階調特性算出部２１０と、補正マトリクス生成部２１１と、記憶部２１２と、入力部２１３と、通信部２１４と、を有する。

パターン情報取得部２０１は、後述する成長ステップ階調の数、階層レベル数、ベースマトリクス数、集約ディザマトリクス（ディザマトリクス）およびディザサイズ等を含むディザパターン情報（ディザ情報）を取得する機能部である。パターン情報取得部２０１は、例えば、記憶部２１２に記憶されたディザパターン情報を取得、または、通信部２１４を介して外部からディザパターン情報を取得する。なお、ディザパターン情報（ディザ情報）は、上述の情報をすべて含むものとは限らず、例えば、集約ディザマトリクス（ディザマトリクス）は、ディザパターン情報とは別の情報として取得されるものとしてもよい。

ここで、上述のベースマトリクスおよび階層レベル数について、図４を参照しながら説明する。図４は、ベースマトリクスを説明する図である。

図４に示すそれぞれ異なるハッチングで示された領域は、プリンタ装置１２０が印刷媒体（以下、単に用紙として説明する）に印刷する場合に疑似的に濃度の濃淡を疑似的に表現するためのドットを作り出す元となるディザパターンを構成する単位領域であり、これをベースマトリクスと称するものとする。図４に示す各ベースマトリクスを構成するドット内に記載された番号は、当該ベースマトリクス全体としての濃度を濃くする場合に、ドットの階調を変更する順番を示す成長順位を示す。図４に示す例では、各ベースマトリクスは、３２個のドットで構成されているので、上述の成長順位として０～３１が割り当てられている。また、図４に示すように、各ペースマトリクスを構成する各ドットの成長順位は、共通である。すなわち、特定のベースマトリクス内の特定の位置のドットの番号と、異なるベースマトリクス内の同一の位置のドットの番号とは同一となる。また、ドットの階調を変更するためには、例えば、１ドットの露光量を１ビット、２ビットまたは４ビット等で表現することにより、段階的な露光量の変更によってドットの濃淡表現が可能となる。そして、この濃淡（露光量）の各段階を階層レベルと称し、各ドットで表現可能な階層レベルの数を階層レベル数と称するものとする。例えば、１ビットの場合は１段階、２ビットの場合は最大で３段階、４ビットの場合は最大で１５段階の階層レベル数で濃淡表現が可能となる。また、例えば、階層レベル数が３（すなわち２ビット）の場合、図４に示す１つのベースマトリクスが表現可能な濃度の階調数は、（ベースマトリクス内のドット数）×（階層レベル数）＝３２×３＝９６［階調］となる。

次に、上述の集約ディザマトリクスおよびディザサイズについて、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、集約ディザマトリクスの一例を示す図である。図６は、ペースマトリクスの成長順を示すベースマトリクス順位情報の一例を示す図である。

図５に示すように、図４に示すベースマトリクスを周期的に配置したものが集約ディザマトリクスである。図５に示す例では、ベースマトリクスを３２個含む集約ディザマトリクス５０１を示している。この集約ディザマトリクスを単位として、濃淡の階調が段階的に切り替えて表現される。この集約ディザマトリクスのサイズを、ディザサイズと称するものとする。

また、上述の成長順位についてはドットに対するものだけではなく、図６に示すように、ベースマトリクス単位でも成長順位が割り当てられている。この集約ディザマトリクスにおける各ベースマトリクスに割り当てられた成長順位の情報を、ベースマトリクス順位情報と称するものとする。図６に示すベースマトリクス順位情報５０２は、図５に示した集約ディザマトリクス５０１に対応するベースマトリクス順位情報である。図５に示す集約ディザマトリクス５０１では、３２個のベースマトリクスで構成されているので、図６に示すように、ベースマトリクスの成長順位として０～３１が割り当てられている。

上述した図５に示す集約ディザマトリクス５０１では、９６階調の濃度表現が可能なベースマトリクスを３２個含むので、集約ディザマトリクス５０１全体として表現可能な濃度の階調数は、（ベースマトリクスが表現可能な濃度の階調数）×（ベースマトリクス数）＝９６×３２＝３０７２［階調］となる。なお、上述のベースマトリクス順位情報は、集約ディザマトリクスの情報に含まれるものとしてもよく、または、集約ディザマトリクスとは別の情報として管理されるものとしてもよい。

次に、上述の成長ステップ階調について、図７を参照しながら説明する。図７は、成長ステップ階調を説明する図である。

図７では、階層レベル数を３（すなわち２ビット）とし、３２個のベースマトリクスを周期的に配置した上述の集約ディザマトリクス５０１を用いて、すべてのベースマトリクスについて一様に成長させた場合の濃度の状態を示している。実際には、上述のように各ベースマトリクスにも成長順位が割り当てられているわけだが、図７では、すべてのベースマトリクスにおいて同位置のドットが一様に成長した場合の階調を示しており、この場合の階調を成長ステップ階調と称するものとする。すなわち、各成長ステップ階調における１ドットの成長は同一である。この成長ステップ階調の数（ステップ数）は、上述したベースマトリクスが表現可能な濃度の階調数と同じであり、９６ステップである。すなわち、図７では、１～９６ステップの各成長ステップ階調の状態を示している。

ここで、階調の変更による濃度特性について、１ステップ、２ステップ、３ステップのように、同じドットについての露光量の変更では、階層レベルによって露光量が異なる等の理由で、０ステップ（紙白）→１ステップ、１ステップ→２ステップ、２ステップ→３ステップ間の成長特性が異なる場合がある。また、２ステップ、５ステップ、・・・、８９ステップ、９２ステップ、９５ステップのように、同じ階層レベルの成長でも、周囲のドットの埋められ方の違いによって周囲のドットの帯電の影響、および、隣接するドットのトナー潰れの影響等を受けて、各成長ステップ階調で成長特性が異なる場合もある。

ここで、集約ディザマトリクスを用いた場合における各成長ステップ階調の濃度特性について説明する。図８は、ディザ濃度特性グラフの一例を示す図である。ディザ濃度特性グラフは、集約ディザマトリクスを用いた場合における各成長ステップ階調において測色した場合の濃度のグラフである。図８に示すグラフにおいて、横軸は各成長ステップ階調（ステップ）であり、縦軸は濃度を示す。このうち、図８（ａ）は、０ステップ（紙白）から９６ステップまでの濃度のグラフを示し、図８（ｂ）は、このうち０ステップ～１２ステップの範囲を拡大したグラフである。図８（ｂ）に示すように、各成長ステップ階調において濃度特性にばらつきがあることがわかる。

従来の自動階調補正では、１枚の用紙に印字できるパッチ数が限られているので、例えば、６ステップおきの間隔で階調補正用のパッチを配した階調補正シートを用い、各パッチ間の階調の濃度特性については、図８（ｂ）に示す破線のグラフのように補間して求めるものとしていた。しかし、実際には、図８（ｂ）に示すように、各成長ステップ階調において濃度特性にばらつきがあるため、補間した濃度特性も実際の濃度特性とは異なっている場合がある。そのため、自動階調補正の結果に影響を与えてしまい、階調性が悪くなる場合がある。この階調性への悪影響を解消するための本実施形態の自動階調補正についての詳細は、後述する。

図４に戻り、画像形成装置１の機能ブロックの説明を続ける。

階調数算出部２０２は、パターン情報取得部２０１により取得されたディザパターン情報を用いて、成長ステップ階調の数を算出する機能部である。例えば、ディザパターン情報に成長ステップ階調の数が含まれる場合、階調数算出部２０２は、ディザパターン情報から成長ステップ階調の数を抽出するものとすればよい。一方、ディザパターン情報に成長ステップ階調の数が含まれておらず、ペースマトリクスのドット数が含まれる場合、階調数算出部２０２は、ベースマトリクスのドット数に、階層レベル数を乗じることによって、成長ステップ階調の数を算出することができる。階調数算出部２０２により算出された成長ステップ階調の数は、後述する階調補正用パッチに含まれるパッチ数となる。

パッチサイズ算出部２０３は、印刷媒体である用紙のサイズまたは印刷可能範囲と、階調数算出部２０２により算出された成長ステップ階調の数とから、各成長ステップ階調に対応するパッチのサイズを算出する機能部である。

パッチ生成部２０４は、パッチサイズ算出部２０３により算出された各成長ステップ階調のパッチのサイズにより当該各成長ステップ階調の濃度のパッチを生成し、生成した各パッチを連結した階調補正用パッチの印刷データを生成する機能部である。

パッチ印刷制御部２０５は、パッチ生成部２０４により生成された階調補正用パッチの印刷データにより、プリンタ装置１２０に対して用紙に印刷させる機能部である。

ここで、上述の各成長ステップ階調のパッチ、および階調補正用パッチについて、図９～図１１を参照しながら説明する。図９は、階調補正用の各ステップのパッチの一例を示す図である。図１０は、階調補正用パッチの一例を示す図である。図１１は、２列に分離した階調補正用パッチの一例を示す図である。

図９に示す各パッチ６０１は、上述の図７に示した各成長ステップ階調の有効ドットを反映したパッチの画像であり、パッチサイズ算出部２０３により算出された同一のサイズとなっている。パッチ生成部２０４は、図９に示す各成長ステップ階調のパッチ６０１を連結して、図１０に示すような階調補正用パッチ６１１を生成する。この階調補正用パッチ６１１の印刷データが、実際にプリンタ装置１２０により印刷されることになる。また、パッチ生成部２０４は、図１０に示すように、階調補正用パッチ６１１の濃度が濃い側に隣接してダミーパッチ６１２を生成し、印刷データに含める。ダミーパッチ６１２は、パッチサイズ算出部２０３により算出されたサイズのパッチであり、濃度を取得するためのパッチではないダミーのパッチである。このダミーパッチ６１２は、後述する読込制御部２０６により生成された階調補正用パッチ６１１の読込画像から、パッチサイズ算出部２０３により算出されたサイズでパッチ分離部２０７により各成長ステップ階調のパッチを分離するために、階調補正用パッチ６１１の下端を検出するために利用される。すなわち、パッチ分離部２０７は、後述するように、まず、階調補正用パッチ６１１の下端に隣接するダミーパッチ６１２を検出することによって、階調補正用パッチ６１１の分離開始位置を検出する。また、ダミーパッチ６１２の濃度は、例えば、１００％とすればよい。

また、各成長ステップ階調が多く、階調補正用パッチに含まれる各パッチのサイズが規定のサイズより下回る場合、すなわち、パッチサイズ算出部２０３により算出された各成長ステップ階調に対応するパッチのサイズが規定のサイズより下回る場合、パッチ生成部２０４は、図１１に示すように、連結した階調補正用パッチを２列に分離して、階調補正用パッチ６２１ａ、６２１ｂを生成するようにしてもよい。この場合、階調補正用パッチ６２１ａの濃度が濃い側（下端）に隣接してダミーパッチ６２２ａを生成し、階調補正用パッチ６２１ｂの濃度が濃い側（下端）に隣接してダミーパッチ６２２ｂを生成すればよい。

図４に戻り、画像形成装置１の機能ブロックの説明を続ける。

読込制御部２０６は、パッチ印刷制御部２０５の制御に基づいてプリンタ装置１２０により印刷された階調補正用パッチの用紙をスキャナ装置１３０により読み込ませる機能部である。読込制御部２０６は、図２に示すスキャナコントローラ１１０により実現（スキャナコントローラ１１０で実行されるプログラムにより実現）される。

パッチ分離部２０７は、読込制御部２０６の制御に基づいてスキャナ装置１３０により読み込まれた階調補正用パッチの読取画像について、階調補正用パッチに隣接するダミーパッチ（例えば図１０に示すダミーパッチ６１２）を検出することによって分離開始位置を検出し、当該位置からパッチサイズ算出部２０３により算出されたサイズごとに各パッチに分離する機能部である。

ここで、パッチ分離部２０７により分離されたパッチは、理想的には、各成長ステップ階調に対応したパッチとなるが、正確に各成長ステップ階調のパッチの境界で分離できていない可能性を考慮し、分離した各パッチの縦横の両端部分の数画素を除去する動作を、図１２を参照しながら説明する。図１２は、分離した各成長ステップ階調のパッチにおいて除外する領域の一例を示す図である。

例えば、図１２に示す分離パッチ６３１が、パッチ分離部２０７によって分離されたパッチであるものとすると、パッチ分離部２０７は、分離パッチ６３１における縦横の両端部分の数画素の領域６３１ａを除去して、新たに分離後のパッチとする。これによって、各成長ステップ階調に対応するパッチとしての精度の高い特性値を取得することが可能となる。なお、図１２に示すように、分離パッチ６３１の縦および横の双方の両端部分の領域を除去することに限定されるものではなく、パッチの境界で正確に分離できていない可能性があるのは縦方向での境界であるため、縦方向の両端部分の数画素のみを除去するものとしてもよい。

特性取得部２０８は、パッチ分離部２０７により分離された各成長ステップ階調に対応するパッチの画像から、特性値としての濃度を取得する機能部である。なお、特性値としては濃度に限定されるものではなく、例えば、明度であったり、または、独自のデジタル値等であってもよい。または、最も濃度が高いパッチの値を１００、紙白のパッチの値を０とした場合の濃度または明度の割合を特性値として取得するものとしてもよい。

ドット特性算出部２０９は、各成長ステップ階調のパッチの特性値と、１つ前の成長ステップ階調のパッチの特性値との差を算出し、当該差を、集約ディザマトリクスに含まれるベースマトリクスの数で割ることにより、各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出する機能部である。ここで、上述の差、および各成長ステップ階調における１ドットの成長特性の例を、下記の（表１）に示す。

特性取得部２０８により取得された各成長ステップ階調に対応するパッチの特性値が、（表１）における「成長ステップ階調特性値」に相当する。ドット特性算出部２０９により算出される各成長ステップ階調のパッチの特性値と、１つ前の成長ステップ階調のパッチの特性値との差が、（表１）における「成長ステップ階調成長値」に相当する。そして、ドット特性算出部２０９により当該差を、集約ディザマトリクスに含まれるベースマトリクスの数（（表１）の例では３２）で割ることにより算出された各成長ステップ階調における１ドットの成長特性が、（表１）における「成長ステップ１ドット特性値」に相当する。

階調特性算出部２１０は、本実施形態に係る自動階調補正処理により補正する各階調の特性値（濃度等）についての目標値を満たす成長ステップ階調、および、当該成長ステップ階調における必要なドット数を算出する機能部である。各階調の目標値は、例えば、画像形成装置１のメーカにより予め定められているものとすればよい。以下、この目標値を満たす（目標値を超過する）成長ステップ階調、および、当該成長ステップ階調における必要なドット数を、「階調特性」と称する場合がある。ここで、自動階調補正処理により補正する各階調の特性値（濃度等）についての目標値、上述の階調特性、および、階調特性を求めるために必要となる値等をまとめたものを、下記の（表２）に示す。

（表２）における「目標値」は、本実施形態に係る自動階調補正処理により補正する各階調の特性値（濃度等）についての目標値である。本実施形態に係る自動階調補正処理により補正する階調の数は２５６（０階調～２５５階調）であるものとして説明する。なお、当該階調の数は、２５６に限定されるものではなく、その他の階調の数であってもよい。

（表２）における「目標値超過成長ステップ階調」とは、階調特性のうち、目標値を満たす（目標値を超過する）成長ステップ階調のことを示す。また、（表２）における「目標値超過前成長ステップ階調特性値」とは、「目標値超過成長ステップ階調」の１つ前の成長ステップ階調の特性値を示す。例えば、「目標値超過成長ステップ階調」が３ステップである場合の「目標値超過前成長ステップ階調特性値」は、１つ前の成長ステップ階調である２ステップでの特性値である「０．９１０」となる。

（表２）における「目標値超過成長ステップ１ドット特性値」とは、「目標値超過成長ステップ階調」に対応する「成長ステップ１ドット特性値」を示す。例えば、「目標値超過成長ステップ階調」が４ステップである場合、対応する「成長ステップ１ドット特性値」は（表１）から「０．０００６２５」であるので、これが「目標値超過成長ステップ１ドット特性値」となる。

（表２）における「目標値超過成長ステップ必要ドット数」とは、「目標値超過成長ステップ階調」の１つ前の成長ステップ階調の状態から、対応する階調の特性値が「目標値」を超えるのに必要な成長ドット数を示し、これは、階調特性のうち、上述した、目標値を満たす（目標値を超える）成長ステップ階調における必要なドット数に相当する。この「目標値超過成長ステップ必要ドット数」の算出方法については、後述の図１３および図１４で詳述する。

（表２）における「予想特性値」とは、階調特性算出部２１０により算出された階調特性から予想される対象の階調の特性値を示す。また、（表２）における「予想特性値と目標値との差分」は、「予想特性値」と「目標値」との差である。

補正マトリクス生成部２１１は、階調特性算出部２１０により算出された階調特性、および、パターン情報取得部２０１により取得されたディザパターン情報に基づいて、階調補正ディザマトリクスを生成する機能部である。階調補正ディザマトリクスについては、後述の図１３で詳述する。

上述のパターン情報取得部２０１、階調数算出部２０２、パッチサイズ算出部２０３、パッチ生成部２０４、パッチ印刷制御部２０５、パッチ分離部２０７、特性取得部２０８、ドット特性算出部２０９、階調特性算出部２１０および補正マトリクス生成部２１１は、例えば、図２に示すプリンタコントローラ１００のＣＰＵ１０１により実行されるプログラムにより実現される。なお、パターン情報取得部２０１、階調数算出部２０２、パッチサイズ算出部２０３、パッチ生成部２０４、パッチ印刷制御部２０５、パッチ分離部２０７、特性取得部２０８、ドット特性算出部２０９、階調特性算出部２１０および補正マトリクス生成部２１１の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア回路によって実現されてもよい。

記憶部２１２は、ディザパターン情報、読込制御部２０６により取得された読込画像、ドット特性算出部２０９および階調特性算出部２１０の算出結果（１ドットの成長特性、および階調特性等）、ならびにパッチ生成部２０４により生成された階調補正用パッチの印刷データ等を記憶する機能部である。記憶部２１２は、図２に示すプリンタコントローラ１００の記憶装置１０５により実現される。

入力部２１３は、例えば、テンキーまたは専用キー等のユーザが操作入力およびデータ入力を受け付ける機能部である。入力部２１３は、図２に示す入出力装置１４０の入力装置１４１により実現される。

通信部２１４は、外部装置との間でデータ通信を行う機能部である。通信部２１４は、例えば、上述のディザパターン情報を外部装置から受信して、パターン情報取得部２０１へ送るものとしてもよい。通信部２１４は、図２に示す外部Ｉ／Ｆ１５０により実現される。

なお、図３に示した各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図３で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図３の１つの機能部が有する機能を複数に分離し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

（画像形成装置の自動階調補正処理の流れ）
図１３は、実施形態に係る画像形成装置の自動階調補正処理の流れの一例を示すフローチャートの一例である。図１４は、目標値を超過した成長ステップ階調、および当該成長ステップ階調における必要なドット数の一例を示す図である。図１３および図１４を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１の自動階調補正処理の流れについて説明する。

＜ステップＳ１１＞
パターン情報取得部２０１は、成長ステップ階調の数、階層レベル数、ベースマトリクス数、集約ディザマトリクスおよびディザサイズ等を含むディザパターン情報を取得する。そして、ステップＳ１２へ移行する。

＜ステップＳ１２＞
階調数算出部２０２は、パターン情報取得部２０１により取得されたディザパターン情報を用いて、成長ステップ階調の数を算出する。階調数算出部２０２により算出された成長ステップ階調の数は、階調補正用パッチに含まれるパッチ数となる。そして、ステップＳ１３へ移行する。

＜ステップＳ１３＞
パッチサイズ算出部２０３は、印刷媒体である用紙のサイズまたは印刷可能範囲と、階調数算出部２０２により算出された成長ステップ階調の数とから、各成長ステップ階調に対応するパッチのサイズを算出する。そして、ステップＳ１４へ移行する。

＜ステップＳ１４＞
パッチ生成部２０４は、パッチサイズ算出部２０３により算出された各成長ステップ階調のパッチのサイズにより当該各成長ステップ階調の濃度のパッチを生成し、生成した各パッチを連結した階調補正用パッチの印刷データを生成する。また、パッチ生成部２０４は、階調補正用パッチから各成長ステップ階調のパッチを分離するために用いるダミーパッチを生成し、印刷データに含める。そして、ステップＳ１５へ移行する。

＜ステップＳ１５＞
パッチ印刷制御部２０５は、パッチ生成部２０４により生成された階調補正用パッチの印刷データにより、プリンタ装置１２０に対して用紙に印刷させる。そして、ステップＳ１６へ移行する。

＜ステップＳ１６＞
読込制御部２０６は、パッチ印刷制御部２０５の制御に基づいてプリンタ装置１２０により印刷された階調補正用パッチの用紙をスキャナ装置１３０により読み込まて、階調補正用パッチの読取画像を得る。そして、ステップＳ１７へ移行する。

＜ステップＳ１７＞
パッチ分離部２０７は、読込制御部２０６の制御に基づいてスキャナ装置１３０により読み込まれた階調補正用パッチの読取画像について、階調補正用パッチに隣接するダミーパッチを検出することによって分離開始位置を検出し、当該位置からパッチサイズ算出部２０３により算出されたサイズごとに各パッチに分離する。パッチ分離部２０７により分離されたパッチは、各成長ステップ階調に対応したパッチとなる。また、パッチ分離部２０７は、分離した各パッチにおける縦横の両端部分の数画素の領域を除去して、新たに分離後のパッチとする。そして、ステップＳ１８へ移行する。

＜ステップＳ１８＞
特性取得部２０８は、パッチ分離部２０７により分離された各成長ステップ階調に対応するパッチの画像から、特性値としての濃度を取得するなお、特性値としては濃度に限定されるものではなく、例えば、明度であったり、または、独自のデジタル値等であってもよい。または、最も濃度が高いパッチの値を１００、紙白のパッチの値を０とした場合の濃度または明度の割合を特性値として取得するものとしてもよい。そして、ステップＳ１９へ移行する。

＜ステップＳ１９＞
ドット特性算出部２０９は、各成長ステップ階調のパッチの特性値と、１つ前の成長ステップ階調のパッチの特性値との差を算出し、当該差を、集約ディザマトリクスに含まれるベースマトリクスの数で割ることにより、各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出する。そして、ステップＳ２０へ移行する。

＜ステップＳ２０＞
階調特性算出部２１０は、階調特性として、本実施形態に係る自動階調補正処理により補正する各階調の特性値（濃度等）についての目標値を満たす（目標値を超過する）成長ステップ階調、および、当該成長ステップ階調における必要なドット数を算出する。この算出動作について、図１４を参照しながら具体的に説明する。

例えば、上述の（表２）に示した０～２５５階調のうち、１０階調を例にして説明する。階調特性算出部２１０は、１０階調の目標値は「０．１０８０００」であるので、当該目標値を超過する成長ステップ階調は（表１）に示すように４ステップであり、その特性値は「０．１２００」であることを特定する。そして、階調特性算出部２１０は、４ステップの１つ前のステップである３ステップに着目して当該ステップの特性値は、（表１）に示すように、「０．１０００」であることを特定する。また、４ステップの成長ステップ階調における１ドットの成長特性は、ドット特性算出部２０９により「０．０００６２５」と算出されている。ここで、成長ステップ階調が３ステップである場合の濃淡表現を示した画像（集約ディザマトリクスのサイズに対応する画像）を、図１４（ａ）に示す。

次に、階調特性算出部２１０は、３ステップの特性値「０．１０００」（（表２）では「０．１０００００」と表記）に、４ステップの１ドットの成長特性である「０．０００６２５」を加算していく。ここで、図１４（ｂ）に、３ステップの特性値「０．１０００」に、４ステップにおける１２ドット分の１ドットの成長特性を加算した状態の濃淡表現を示した画像を示す。この状態では、予想特性値（図１４（ｂ）では「予測値」と表記）が、０．１０００＋００００６２５×１２＝０．１０７５００であるので、１０階調の目標値「０．１０８０００」に対して未達である。

そして、図１４（ｃ）に、図１４（ｂ）の状態からさらに１ドットの成長特性を加算、すなわち、３ステップの特性値「０．１０００」に、４ステップにおける１３ドット分の１ドットの成長特性を加算した状態の濃淡表現を示した画像を示す。この状態では、階調特性算出部２１０は、予想特性値を０．１０００＋００００６２５×１３＝０．１０８１２５と算出し、１０階調の目標値「０．１０８０００」に対して超過したことを検出する。そして、階調特性算出部２１０は、１０階調における目標値を超過する成長ステップ階調である４ステップ、および、当該４ステップにおける必要なドット数としての１３ドットを、１０階調における階調特性として算出する。

階調特性算出部２１０は、各階調で算出した階調特性を、記憶部２１２に記憶させる。なお、階調特性に含まれる、補正する各階調の特性値についての目標値を満たす成長ステップ階調としては、目標値を超過する成長ステップ階調としたが、これに限定されるものではなく、目標値を超過する直前の成長ステップ階調であってもよい。そして、ステップＳ２１へ移行する。

なお、図１４（ｃ）に示したように、予想特性値が目標値を超過した時のドット数を、目標値を超過する成長ステップ階調における必要なドット数としているが、これに限定されるものではなく、予想特性値が目標値を超過する直前のドット数としてもよく、または、超過した時の予想特性値と目標値との差、および、超過する直前の予想特性値と目標値との差のうち小さい方に対応するドット数としてもよい。

＜ステップＳ２１＞
補正マトリクス生成部２１１は、階調特性算出部２１０により算出された階調特性、パターン情報取得部２０１により取得されたディザパターン情報に含まれる集約ディザマトリクスおよびベースマトリクス順位情報に基づいて、階調補正ディザマトリクスを生成する。

階調補正ディザマトリクスの具体的構成としては、例えば、図５に示した集約ディザマトリクス５０１と同様の構成とし、マトリクス内の各ドットは、単一の値ではなく、階層レベル数だけの要素を有するベクトル値を有するものとする。例えば、階層レベル数が３である場合、マトリクスの各ドットは、第１成分、第２成分、第３成分の３つの成分を有するベクトル値を含む。第１成分は、第１段階の階層レベルに対応し、第２成分は、第２段階の階層レベルに対応し、第３成分は、第３段階の階層レベルに対応する。そして、集約ディザマトリクス５０１が示すドットの成長順位、および、ベースマトリクス順位情報５０２が示すベースマトリクスの成長順位に従って、上述の（表２）に示す補正の各階調について、階調が１つ上がった場合に、どのドットがどの段階に成長するか示すために、当該上がった階調の番号を、該当するドットのベクトル値の、該当する成分に格納する。例えば、（表２）の例では、１階調の場合、「目標値超過成長ステップ階調」が１であり、「目標値超過成長ステップ必要ドット数」が２７であるので、ベースマトリクス順位情報５０２におけるベースマトリクスの成長順位が０～２６に対応する各ベースマトリクスにおける、ドットの成長順位が０に対応するベクトル値の第１成分に、階調の番号である「１」を格納する。

次に、１階調から階調が１つ上がった２階調になった場合、「目標値超過成長ステップ階調」が２であり、「目標値超過成長ステップ必要ドット数」が１３であるので、ベースマトリクス順位情報５０２におけるベースマトリクスの成長順位が２７～３１に対応する各ベースマトリクスにおける、ドットの成長順位が０に対応するベクトル値の第１成分に、階調の番号である「２」を格納する。さらに、ベースマトリクス順位情報５０２におけるベースマトリクスの成長順位が０～１３に対応する各ベースマトリクスにおける、ドットの成長順位が０に対応するベクトル値の第２成分にも、階調の番号である「２」を格納する。

また、例えば、２０階調から階調が１つ上がった２１階調になった場合、２０階調での「目標値超過成長ステップ階調」が５であり、「目標値超過成長ステップ必要ドット数」が２７であり、２１階調での「目標値超過成長ステップ階調」が６であり、「目標値超過成長ステップ必要ドット数」が５であるので、以下のように階調の番号を格納する。「目標値超過成長ステップ階調」が５であるということは、ドットの成長順位が１であるドットが第２段階から第３段階への成長段階にあることが分かる。したがって、ベースマトリクス順位情報５０２におけるベースマトリクスの成長順位が２７～３１に対応する各ベースマトリクスにおける、ドットの成長順位が１に対応するベクトル値の第２成分に、階調の番号である「２１」を格納する。さらに、ベースマトリクス順位情報５０２におけるベースマトリクスの成長順位が０～４に対応する各ベースマトリクスにおける、ドットの成長順位が１に対応するベクトル値の第３成分に、階調の番号である「２１」を格納する。以上のようにして、階調補正ディザマトリクスの各ドットに対応するベクトル値の各成分には、各階調の番号（０～２５５）のいずれかが格納されることによって、階調補正ディザマトリクスが生成される。

そして、階調補正ディザマトリクスにより階調補正を行う場合、特定の階調で濃度表現をするとき、各ドットが有するベクトル値の各成分のうち、当該特性の階調以下の成分であってそのうちの最大の成分が示す階層レベルの濃度で表現するものとすればよい。例えば、特定のドットが有するベクトル値が（１，３，５）である場合に、４階調の濃度を表現するとき、４以下の成分である１、３のうちの最大の成分である３に対応する階層レベルである第２段階の濃度で当該特定のドットの濃度表現をするものとすればよい。また、２１０階調の濃度を表現するときは、２１０以下の成分である１、３、５のうちの最大の成分である５に対応する階層レベルである第３段階の濃度で当該特定のドットの濃度表現をするものとすればよい。

なお、以上のような階調補正ディザマトリクスの構成は一例であって、同様の趣旨で濃度を表現することができれば、どのような構成であってもよい。

以後、プリンタコントローラ１００は、この階調補正ディザマトリクスを用いて印刷データに対する階調補正を行ったうえで、プリンタ装置１２０に印刷処理を行わせる。この階調補正ディザマトリクスによる階調補正によって、印刷の濃淡表現を所定の階調数（上述の例では２５６の階調数）で正規化して補正する。例えば、階調数を２５６に正規化する場合は、集約ディザマトリクス全体として表現可能な濃度の階調数は５１２以上であることが望ましい。

以上のステップＳ１１～Ｓ２１の流れで、画像形成装置１の自動階調補正処理が行われる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１は、各成長ステップ階調の濃度のパッチを連結した階調補正用パッチを生成して印刷出力し、印刷出力した階調補正用パッチを読み込んで、階調補正用パッチの画像を各成長ステップ階調に対応するパッチに分離する。そして、画像形成装置１は、分離した各成長ステップ階調のパッチの特性値を取得して、ペースマトリクスの数で割ることにより、各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出する。そして、画像形成装置１は、補正する各階調の目標値に近似する成長ステップ階調、および当該成長ステップ階調での必要なドット数を算出して、これらに基づいて階調補正ディザマトリクスを生成するものとしている。これによって、特定の濃度で表現する場合に、限られた露光量（階層レベル）の範囲で、対応する成長ステップ階調から成長させるドット数の調整することによって、階調補正を行うことができる。この階調補正によって滑らかな階調性を保つことができ、かつ、各階調は階調特性によって区別されるので、補正後の階調数を維持することができる。また、階調の変化を露光量の調整だけで行う場合と比較して、ハード面でのコストを削減することができる。

なお、上述の実施形態において、画像形成装置１（プリンタコントローラ１００）の各機能部の少なくともいずれかがプログラムの実行によって実現される場合、そのプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、上述の実施形態に係る画像形成装置１（プリンタコントローラ１００）で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態に係る画像形成装置１（プリンタコントローラ１００）で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態に係る画像形成装置１（プリンタコントローラ１００）で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述の実施形態の画像形成装置１（プリンタコントローラ１００）で実行されるプログラムは、上述した各機能部のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（ＣＰＵ１０１）が上述の記憶装置（ＲＯＭ１０２等）からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置（ＲＡＭ１０３等）上にロードされて生成されるようになっている。

１ 画像形成装置
１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２Ｃ 帯電ローラ
１３Ｃ 書込みレーザ光
１４Ｃ 現像装置
１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋ 一次転写ローラ
１６ 中間転写ベルト
１７ 駆動ローラ
１８Ｃ ドラムクリーニング装置
１９ ベルトテンションローラ
２０ 二次転写ローラ
２１ 二次転写対向ローラ
２２ レジストローラ対
２３ 定着装置
２５ 搬送経路
２７ クリーニングバックアップローラ
２８ ベルトクリーニング装置
１００ プリンタコントローラ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ Ｉ／Ｆ
１０５ 記憶装置
１１０ スキャナコントローラ
１１１ 読込データ生成装置
１１２ 色変換装置
１１３ Ｉ／Ｆ
１１４ 記憶装置
１２０ プリンタ装置
１２１ 印刷装置
１２２ Ｉ／Ｆ
１３０ スキャナ装置
１３１ 読取装置
１３２ Ｉ／Ｆ
１４０ 入出力装置
１４１ 入力装置
１４２ 出力装置
１４３ Ｉ／Ｆ
１５０ 外部Ｉ／Ｆ
１６０ バス
２０１ パターン情報取得部
２０２ 階調数算出部
２０３ パッチサイズ算出部
２０４ パッチ生成部
２０５ パッチ印刷制御部
２０６ 読込制御部
２０７ パッチ分離部
２０８ 特性取得部
２０９ ドット特性算出部
２１０ 階調特性算出部
２１１ 補正マトリクス生成部
２１２ 記憶部
２１３ 入力部
２１４ 通信部
５０１ 集約ディザマトリクス
５０２ ベースマトリクス順位情報
６０１ パッチ
６１１ 階調補正用パッチ
６１２ ダミーパッチ
６２１ａ、６２１ｂ 階調補正用パッチ
６２２ａ、６２２ｂ ダミーパッチ
６３１ 分離パッチ
６３１ａ 領域

特開２０１３－２４０９５２号公報

Claims (10)

1. ディザマトリクスおよびディザ情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された前記ディザマトリクスおよび前記ディザ情報に基づいて、各成長ステップ階調のパッチを連結した階調補正用パッチを生成するパッチ生成部と、
   印刷部に前記階調補正用パッチを印刷媒体に印刷させる印刷制御部と、
   前記印刷媒体に印刷された前記階調補正用パッチが読取部により読み取られた画像から、前記各成長ステップ階調に対応するパッチに分離するパッチ分離部と、
   前記パッチ分離部により分離された前記各パッチの特性値を取得する特性値取得部と、
   前記各成長ステップ階調の前記パッチの特性値と、該各成長ステップ階調の１つ前の成長ステップ階調の前記パッチの特性値との差に基づいて、該各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出するドット特性算出部と、
   前記各成長ステップ階調における１ドットの成長特性に基づいて、各階調の目標値に近似する前記成長ステップ階調、および、該成長ステップ階調における必要な成長ドット数を算出する階調特性算出部と、
   前記階調特性算出部の算出結果に基づいて、階調補正を行うための階調補正ディザマトリクスを生成する補正マトリクス生成部と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記情報取得部は、ベースマトリクスごとのドットの成長順位を示す前記ディザマトリクス、および、少なくともドットにおける階層レベルの数を示す情報を含む前記ディザ情報を取得し、
   前記パッチ生成部は、前記ディザマトリクスおよび前記ディザ情報に基づいて、前記各ベースマトリクスで同位置のドットが一様に成長した階調である前記成長ステップ階調それぞれの前記パッチを生成し、該パッチを連結することによって前記階調補正用パッチを生成する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ディザ情報に基づいて、前記成長ステップ階調の数を算出する階調数算出部と、
   前記印刷媒体の印刷可能範囲と、前記階調数算出部により算出された前記成長ステップ階調の数とから、前記パッチのサイズを算出するサイズ算出部と、
   をさらに備え、
   前記パッチ生成部は、前記成長ステップ階調それぞれの前記パッチを、前記サイズ算出部により算出されたサイズとなるように生成する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記パッチ生成部は、前記階調補正用パッチと共に、前記パッチと同じ大きさであって該階調補正用パッチに隣接するダミーパッチを生成し、
   前記印刷制御部は、前記印刷部に前記階調補正用パッチおよび前記ダミーパッチを印刷媒体に印刷させ、
   前記パッチ分離部は、前記印刷媒体に印刷された前記階調補正用パッチが前記読取部により読み取られた画像について、前記ダミーパッチを検出することによって分離開始位置を検出し、該分離開始位置から前記各成長ステップ階調に対応する前記パッチに分離する請求項１～３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記パッチ分離部は、分離した前記パッチから少なくとも他のパッチの境界近傍の部分を除去する請求項１～４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記印刷制御部は、前記補正マトリクス生成部により生成された前記階調補正ディザマトリクスを用いて印刷データに対する階調補正を行い、該印刷データを前記印刷部に印刷させる請求項１～５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記特性値は、前記各成長ステップ階調に対応する前記パッチの濃度または明度である請求項１～６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記特性値は、前記各成長ステップ階調に対応する前記パッチの濃度割合または明度割合である請求項１～６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. ディザマトリクスおよびディザ情報を取得する情報取得ステップと、
   取得した前記ディザマトリクスおよび前記ディザ情報に基づいて、各成長ステップ階調のパッチを連結した階調補正用パッチを生成するパッチ生成ステップと、
   印刷部に前記階調補正用パッチを印刷媒体に印刷させる印刷制御ステップと、
   前記印刷媒体に印刷された前記階調補正用パッチが読取部により読み取られた画像から、前記各成長ステップ階調に対応するパッチに分離するパッチ分離ステップと、
   分離した前記各パッチの特性値を取得する特性値取得ステップと、
   前記各成長ステップ階調の前記パッチの特性値と、該各成長ステップ階調の１つ前の成長ステップ階調の前記パッチの特性値との差に基づいて、該各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出するドット特性算出ステップと、
   前記各成長ステップ階調における１ドットの成長特性に基づいて、各階調の目標値に近似する前記成長ステップ階調、および、該成長ステップ階調における必要な成長ドット数を算出する階調特性算出ステップと、
   前記階調特性算出ステップの算出結果に基づいて、階調補正を行うための階調補正ディザマトリクスを生成する補正マトリクス生成ステップと、
   を有する階調補正方法。
10. ディザマトリクスおよびディザ情報を取得する情報取得ステップと、
    取得した前記ディザマトリクスおよび前記ディザ情報に基づいて、各成長ステップ階調のパッチを連結した階調補正用パッチを生成するパッチ生成ステップと、
    印刷部に前記階調補正用パッチを印刷媒体に印刷させる印刷制御ステップと、
    前記印刷媒体に印刷された前記階調補正用パッチが読取部により読み取られた画像から、前記各成長ステップ階調に対応するパッチに分離するパッチ分離ステップと、
    分離した前記各パッチの特性値を取得する特性値取得ステップと、
    前記各成長ステップ階調の前記パッチの特性値と、該各成長ステップ階調の１つ前の成長ステップ階調の前記パッチの特性値との差に基づいて、該各成長ステップ階調における１ドットの成長特性を算出するドット特性算出ステップと、
    前記各成長ステップ階調における１ドットの成長特性に基づいて、各階調の目標値に近似する前記成長ステップ階調、および、該成長ステップ階調における必要な成長ドット数を算出する階調特性算出ステップと、
    前記階調特性算出ステップの算出結果に基づいて、階調補正を行うための階調補正ディザマトリクスを生成する補正マトリクス生成ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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