JPH06311365A

JPH06311365A - 画像入出力装置

Info

Publication number: JPH06311365A
Application number: JP5101035A
Authority: JP
Inventors: Koji Washio; 宏司鷲尾
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】デジタルコピー機やスキャナとプリンタを組
み合わせたシステム等の画像入出力装置において、より
高精度の階調補正を実現することである。【構成】階調補正のためのテストパターンとして、連
続した階調をもつ単一のトーンパッチを含むものを用い
る。トーンパッチは、プリントアウトされた場合に、主
走査方向に伸びる、低周波の濃度むらの周期より小さな
所定の幅を持つ帯状のパターンとする。また、読取りの
基準を与えるために、レジストレーションマークを付加
し、好ましくは、複数画素の画像信号を平滑化して読み
とり濃度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真、サーマル、イ
ンクジェットなどの多階調を表現できるプリンタとコン
ピュータ、イメージスキャナを組み合わせた画像入出力
システムや、デジタルコピー機、ファクシミリなどの画
像入出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の画像入出力装置における階調補正
を適正に行うためには、入出力装置の階調特性を把握
し、それに応じた補正をする必要がある。

【０００３】図７は、そのような階調補正機能を有する
画像入出力装置の概要を示す図である。この装置では、
まず、テストパターンメモリ１００に記憶されているテ
ストパターン（階調パターンＴＳＰ）を画像出力手段２
００から出力し、画像入力手段３００（イメージスキャ
ナなど）で読み取って階調パターンに対応するデータを
得、これによって階調特性を把握する。

【０００４】次に、逆変換処理手段６００によって階調
特性の逆関数として補正カーブを求め、これを階調補正
手段８００内のメモリ７００に記憶させることにより、
階調補正カーブ（ＬＵＴ）を作成している。以上の手順
が、図中、太い点線の矢印で示されている。また、この
ようにして得られた階調補正カーブを用いた、実際の画
像入出力動作の流れが、太い実線の矢印で示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上述の階調
補正の技術について種々の検討を行ったが、その結果、
以下の事項が明らかとなった。

【０００６】（１）現状の階調パターン（テストパター
ン）は通常３〜１０程度の異なる階調のパッチからなっ
ており、各パッチの大きさは機械の変動を考慮してある
程度の大きさ（例えば１ｃｍ角以上）を持っている（図
８（ａ）のパッチ２１〜２５）。

【０００７】一つのパッチ内は同じ記録信号で記録され
ているが機械変動などでパッチ内に濃度むらが生じるこ
とがある。それゆえ、パッチのデータを読み取る際には
パッチの中のある一点（一画素）の値を読み取るのでは
なく、複数の画素における値を読み、それらの平均値あ
るいは中央値をとることによって誤差や機械変動をなる
べく拾わないよう工夫がなされている。

【０００８】（２）ところで、階調特性のあまり優れて
いない（例えば、階調レベルの変化に対して濃度変化が
急峻である）画像出力手段（プリンタ）を用いた場合に
は、次のような問題が生じやすい。

【０００９】図８（ｂ）はその問題を説明するための階
調特性の例である。横軸に本来の階調レベル、縦軸には
画像入出力手段によって測定した濃度値をとってある。
横軸の階調数を２５６とする。図８（ａ）のような５個
のパッチを用いて濃度値を測定した場合の対応点を滑ら
かに結んだ曲線が一点鎖線３１である。５個程度のサン
プルでは、そのサンプル点が、装置の入出力の特徴的な
特性を代表している保証はなく、しかも、その点の間は
あくまで予測値にすぎず、正確な特性が得られない。

【００１０】（３）そこで、本発明者は、図９に示すよ
うに、画像出力手段２００としてレーザプリンタを用い
て、２５６階調のパッチをプリントし、そのプリントア
ウトされたテストパターン（ＴＳＰ）を画像入力手段に
よって読み込み、検出濃度レベルを調べてみた。テスト
パターンは副走査方向（すなわち、記録紙の搬送方向と
垂直の方向）に棒状に伸びている。

【００１１】その結果が、図８（ｂ）の点線３２であ
り、副走査方向に生じる低周波の濃度むらＬＮ（図９の
左側に示される）の影響を受けてぎざぎざの形状をして
いる。これを平均化したのが実線３３である。

【００１２】低周波の濃度むらＬＮは、記録紙の搬送の
ための機械（ギヤ等）のステップ的な動きや、感光体ド
ラムの回転むら等に起因してパッチの大きさよりもかな
り長い周期で周期的に生じる、画像出力時のプリント濃
度むらに起因している。したがって、２５６個の階調の
パッチを用いて階調補正カーブを作成しても、誤差をか
なり含むこともあり、精度の面で問題がある。なお、電
気的なノイズに起因して生じる高周波濃度むらＨＮもあ
るが、各パッチがある程度の幅を有しているため、前述
のように各パッチ内で平均化することによりマスクさ
れ、特に問題は生じないと考えられる。

【００１３】また、２５６個のパッチを配列するために
は、例えばＡ４サイズ一杯のスペースが必要であり、そ
の他のテストパターンを盛り込む場合等には問題とな
る。本発明は以上の検討結果に基づいてなされたもので
あり、その目的は、感光体ドラムや記録紙の搬送といっ
た機械的な変動によって必然的に生じる低周波の濃度む
らの影響を軽減し、かつ、テストパターンの配列スペー
スも削減し、より正確な階調補正を行える画像入出力装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の代表例の特徴
は、以下のとおりである。（１）各階調の独立したパッチの集合によりテストパタ
ーンを構成することをやめ、連続した階調の単一のトー
ンパッチを用いる。連続した階調とは、各階調にはっき
りとした境がなく、濃度が連続的に移っていくことをい
う。

【００１５】（２）そして、低周波濃度むらの周期より
十分小さい縦幅を持つテストパターンを記録媒体の搬送
方向と垂直な方向（すなわち、主走査方向）に配置す
る。（３）また、テストパターンの読取り位置の基準とする
ために、テストパターンにはレジストレーションマーク
を付加しておく。

【００１６】（４）また、テストパターンの１画素の画
像信号は、隣接画素の画像信号を含めた平滑化処理によ
って求める。

【００１７】

【作用】（１）連続階調のパターンであるため、各階調
を圧縮してプリントアウトができ、パターンを小型化で
きる。

【００１８】（２）副走査方向に配列されたパターンの
縦の幅は低周波ノイズの周期に比べて十分に小さいため
に低周波濃度むらの影響を受けにくく、また、各階調は
同じ副走査位置に横並びになっているため、濃度むらに
よる誤差はどの階調についてもほぼ同様である。したが
って、各階調について相対的な差がなく、結果的に入出
力装置の特徴的な特性を把握できる。

【００１９】（３）連続階調のトーンパッチは区切りが
ないため、そのままでは、画像入力の際、画像入力装置
はどこから濃度の読取りを始めてどこで終わるのかを把
握できない。そこで、主走査方向，副走査方向それぞれ
に、読取り領域を指定するマークを付すことにより、機
械はそのマークを基準に読取りを行える。

【００２０】（４）低周波の濃度むらの影響は受けにく
いが、連続階調のトーンパッチは、各階調が微小に圧縮
されているため、主走査方向の電気的な高周波濃度むら
の影響を受けて誤差が生じ易い。そこで、隣接画素を考
慮した平滑化処理を施すことにより、高周波の濃度むら
による誤差を軽減する。

【００２１】これらにより、より精度の高い階調補正処
理を実現できる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の画像入出力装置の一実施例
（ここではデジタル複写機）によってプリントアウトさ
れたトーンパッチ（テストパターン）の一例を示す図で
ある。

【００２３】テストパターンは、テストパターンメモリ
１００に記憶されていて、デジタル複写機をキャリブレ
ーションモードとした後、画像出力手段（レーザ光の変
調を利用した画像形成手段）２００によって記録紙上に
形成されるものである。

【００２４】このテストパターンＴＰの特徴は、主走査
方向に伸びる帯状の、連続した階調をもつ単一のパッチ
からなること、および、読取りの基準とするためのレジ
ストレーションマークＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３をもつこ
とである。

【００２５】連続した階調をもつ単一のパッチであるこ
とから専有面積（スペース）を少なくでき、また、主走
査方向に伸びる帯状のパッチであることから、感光体ド
ラムや記録紙の搬送方向（光学系からみれば副走査方
向）に生じる低周波の濃度むらＬＮの影響を受けにく
い。

【００２６】但し、連続階調であり、各階調は微小に圧
縮されていることから、このテストパターンを読取る
と、濃度曲線は、例えば、図４（ａ）のＩ(p) のよう
に、今度は高周波の濃度むらＨＮの影響を受けて、多少
ぎざぎざとした形状となる。そこで、３点ほどの隣接す
る階調を含めて平滑化処理をすることにより、図４
（ａ）のＩ_S(p) のような滑らかな、読取り濃度曲線を
得る。そして、その逆変換を行って図４（ｂ）のような
階調補正カーブを得る。

【００２７】テストパターンは、図１の形状のものに限
定されず、図３のＴＰ−１（副走査方向にも伸びてい
て、副走査方向についての平均化を行えるようにしたパ
ターン）や、これをいくつかに分割したパターンＴＰ−
２等のような、変形も可能である。

【００２８】ここで、本実施例に係るデジタル複写機の
構成について説明する。図６は本発明に係るデジタル複
写機の概略内部構成の一例である。また図５は画像信号
の流れを示した機能ブロック図である。

【００２９】本機は上部に原稿読取り部５１、下部にレ
ーザー書込み部５３、画像形成部、裏側に画像処理部５
２や制御部（ＣＰＵ５２３）などを有する。原稿読取り
部を構成するＣＣＤセンサ５１１により原稿を読み取
り、デジタルの画像信号を出力し、画像処理部５１に供
給する。また、レーザー書込み部５３は画像処理部５２
から出力される画像信号に応じてレーザー露光を画像形
成部の感光体ドラム４６上に行う。画像形成部はレーザ
ー露光された感光体ドラム４６上にトナー画像を現像さ
せ、紙などの記録媒体の上に転写する。

【００３０】本体上部に設けられた操作パネル上にある
スタートキーを押すことにより、まずハロゲンランプが
原稿台ガラス４１上に位置する原稿４０を露光走査し、
その反射光像はキャリッジ内の反射ミラー、可動ミラー
ユニット４３とレンズ４４を通り、ＣＣＤラインセンサ
５１１の受光面に結像される。

【００３１】ＣＣＤラインセンサ５１１は結像した反射
光像を原稿の画像情報として所定ピッチで１ライン毎に
読み取り、これを電気信号に変換する。この電気信号は
Ａ／Ｄ変換器５１２に供給されて８ビットのデジタルの
画像信号（以後、単に画像信号と呼ぶ。）に変換され
る。

【００３２】次に、この画像信号は画像処理部５２に供
給される。ここで画像信号はＬＯＧ変換処理ＬＵＴ５２
１、階調補正ＬＵＴ５２２により信号変換処理が施され
る。この２つのＬＵＴは入出力８ビットのＲＯＭまたは
ＲＡＭである。

【００３３】階調補正ＬＵＴ５２２には階調補正カーブ
が記憶されており、これはキャリブレーションの際にＣ
ＰＵ５２３の計算により作成される。階調補正された信
号はレーザー書き込み部５３のパルス幅変調回路５３１
に供給される。ここでは画像信号はパルス幅変調をう
け、レーザーのＯＮ／ＯＦＦ信号に変換される。さらに
これがレーザー駆動回路５３２に供給されてレーザーを
ＯＮ／ＯＦＦさせる。

【００３４】一方、感光体ドラム４６は一定の角速度で
回転しており、また、帯電器４７は感光体ドラム上を一
様に帯電する。画像信号に対応したレーザービームは回
転するポリゴンミラー４５に反射されて、帯電した感光
体ドラム上を走査する。これにより画像信号に対応する
静電潜像が形成される。次にトナーを収容する現像器４
８に現像バイアス電圧を印加することによってこの静電
潜像は現像され、トナー像が形成される。

【００３５】現像工程が終了したのち、転写極には電圧
が印加され、これにより感光体ドラム上のトナー像は給
紙部により給送されてくる紙やＯＨＰシートなどの記録
媒体に転写される。更にトナー像が転写された記録媒体
は定着器５０によりトナー像が熱定着されたあと、排紙
される。本発明の画像入出力装置は例えばこのようなデ
ジタルコピー機として応用することが可能である。本実
施例において画像形成部は電子写真方式を用いている
が、これは階調画像を形成できるのもであれば何であっ
てもかまわない。

【００３６】次に、図５の画像処理部５２が、階調補正
カーブを生成して階調補正ＬＵＴ５２２を作成するまで
の過程を説明する。まず、操作パネル上のボタン操作な
どによりキャリブレーションモードに入る。テストパタ
ーンメモリ５２６からはテストパターン用の信号が出力
され、これがレーザー書き込み部５３、画像形成部へと
送られ、図２に示すテストパターンＴＰ（図１のものと
同じもの）が白紙上に出力される。

【００３７】次にこれを原稿台上の所定の位置に置き、
スタートキーを押すとテストパターンＴＰのライン走査
が行われる。これにより画像読取り部５１から画像信号
が出力され、画像処理部５２に供給される。その画像信
号はＬＯＧ変換された後、ＣＰＵ５２３に供給される。
なお、図３においてライン走査は光学系の移動により上
から下へ移動するものとする。

【００３８】画像信号の始めは白紙の地肌部分に対応す
るので、信号の変化は起こらないが、光走査がレジスト
レーションマークＰＧ１，ＰＧ２を横切る一点鎖線の
位置になると６５，６６のような１ライン分の信号が現
れる。このときＣＰＵ５２３は信号上の二つの山（ＲＧ
１，ＲＧ２に相当）の立ち上がり位置を記憶する。

【００３９】これにより横方向のサンプリング範囲を把
握する。位置を記憶した後、ＣＰＵは左側の山の立ち上
がりよりも更に明らかに左側に山があるかどうかを以後
のライン走査でチェックする。ライン走査がレジストレ
ーションマークＲＧ３を横切る一点鎖線の位置にさし
かかると、７０，７１のような１ライン分の信号が現れ
る。

【００４０】ＣＰＵはサンプリングを始め、さきほどの
２つの山６５，６６の立ち上がりから立ち上がりまでの
間の画像信号を画像メモリ５２４に記憶する。記憶は複
数ラインにわたって行われる。ライン走査が一点鎖線
の位置を通過すると左側の山７０が消え、サンプリング
はもう行われない。

【００４１】ここまでの過程で、画像メモリ５２４には
複数ラインのサンプリングデータが記憶されたことにな
る。次にＣＰＵ５２３は複数ライン分のサンプリングデ
ータを画素毎に平均化して１ライン分のサンプリングデ
ータを生成する。サンプリングデータ１ライン分の長さ
［画素］をＬ、階調数をＰ、ｎ画素目のサンプリングデ
ータをＤ（ｎ）とすると、ある階調レベルｐにおける画
素データＩ（ｐ）は、Ｉ（ｐ）＝Ｄ（Ｌ＊ｐ／Ｐ）となる。図４（ａ）はＩ（ｐ）をグラフに表したもので
ある。

【００４２】このときＩ（ｐ）はギザギザしており、こ
れを平滑化する。平滑化された値をＩｓ（ｐ）とすれば
それは例えば次のような式で表される。Ｉｓ（ｐ）＝［Ｉ（ｐ−ｎ）＋Ｉ（ｐ−（ｎ−１））
＋．．．＋Ｉ（ｐ−１）＋Ｉ（ｐ）＋Ｉ（ｐ＋１）
＋．．．＋Ｉ（ｐ＋（ｎ−１））＋Ｉ（ｐ＋ｎ）］／
（２ｎ＋１）ここで、ｎ＝１〜３程度である。

【００４３】次に、Ｉｓ（ｐ）の逆関数Ｃ（ｉ）（図４
（ｂ））を求める。逆関数の求め方は一般によく知られ
ているのでここでは特に説明しない。求めた逆関数Ｃ
（ｉ）を階調補正カーブとして階調補正ＬＵＴ（ＲＡ
Ｍ）に格納する。

【００４４】また、ＲＡＭは電源が切れたときに情報が
失われてしまうので、不揮発性ＳＲＡＭ５２５にも階調
補正カーブを記憶させておき、電源投入時にはここから
階調補正ＬＵＴ５２２に転送する。尚、以上の説明にお
ける数値演算はすべてＣＰＵ５２３が行う。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
従来より正確な階調特性カーブが得られるのでこれをも
とに、より正確な階調補正処理が可能となり、それゆえ
原稿に忠実なプリントアウトが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像入出力装置の一実施例（ここでは
デジタル複写機）によってプリントアウトされたトーン
パッチ（テストパターン）の一例を示す図である。

【図２】図５の画像処理部５２が、階調補正カーブを生
成して階調補正ＬＵＴ５２２を作成するまでの過程を説
明するための図である。

【図３】本発明に係るテストパターン（トーンパッチ）
の変形例を示す図である。

【図４】（ａ）はテストパターンの読取り濃度曲線Ｉ
（ｐ）と、これを平滑化した曲線Ｉ_s(p) の例を示す図
であり、（ｂ）はＩ_s(p) を逆変換して得られる階調補
正カーブの例を示す図である。

【図５】図６の装置における画像信号の流れを説明する
ためのブロック図である。

【図６】本発明に係るデジタル複写機の概略内部構成の
一例を示す図である。

【図７】画像入出力装置におけるキャリブレーションや
実際の画像形成の一般的な手順を説明するための図であ
る。

【図８】従来技術を説明するための図であり、（ａ）は
従来のテストパターンの例を示し、（ｂ）は読取り濃度
値をプロットして得られる特性曲線を示す。

【図９】従来のテストパターンを用いた場合の問題点を
説明するための図である。

【符号の説明】

１００テストパターンメモリ２００画像出力手段ＴＰ連続した階調をもつテストパターン（トーンパッ
チ）ＰＧ１〜ＰＧ３レジストレーションマーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿を読み取って画像信号を得る画像入力
手段と、前記画像信号を階調補正カーブにより階調補正して補正
後の信号を出力する階調補正手段と、前記補正後の信号に基づいて画像を形成する画像出力手
段と、前記階調補正カーブの作成の基礎となるテスト用の、連
続する階調を有するトーンパッチを記憶しているテスト
パターンメモリと、このテストパターンメモリに記憶されている前記トーン
パッチを前記画像出力手段にて出力してこれを前記画像
入力手段で読み取って得られるテストパターンの画像信
号に基づき、前記階調補正カーブを作成する階調補正カ
ーブ作成手段とを有することを特徴とする画像入出力装
置。
【請求項２】階調補正カーブ作成手段は、前記テストパ
ターンの１画素分の画像信号を、その１画素に隣接する
他の画素の画像信号を参照してそれらを含めて平滑化処
理することにより求め、そのようにして得られた各画素
についての画像信号により階調特性曲線を得、その階調
特性曲線を逆変換して前記階調補正カーブを得ることを
特徴とする請求項１記載の画像入出力装置。
【請求項３】連続する階調を有するトーンパッチには、
画像入力処理の際の目印となるレジストレーションマー
クが付加されていることを特徴とする請求項１記載の画
像入出力装置。
【請求項４】連続階調を有するトーンパッチは、画像出
力手段によって出力された場合、画像記録媒体が搬送さ
れる方向と垂直の方向に伸びる、所定の幅を持つ単一の
形態をしていることを特徴とする請求項１記載の画像入
出力装置。