(57)【要約】【課題】安定した濃度再現性を実現可能なガンマ補正を行う画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、階調テストパターンを読み取ることで得られた階調特性曲線における予め定められた範囲内の入力信号値で階調特性曲線の傾きが予め定められた閾値より大きくなる信号値が検出された場合に、予め定められた閾値より大きくなる信号値以上の信号値に対応するガンマ補正テーブルを補正する。【選択図】図１０
2014170119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに示される画素値を示す入力信号値から記録媒体に形成する際に用いる出力信号値に補正するガンマ補正テーブルを用いて画像を形成する画像形成装置であって、
階調テストパターンを読み取る読取手段と、
前記読取手段により読み取ることで得られた階調特性曲線における予め定められた範囲内の入力信号値で前記階調特性曲線の傾きが予め定められた閾値より大きくなる信号値を検出する検出手段と、
前記検出手段により、前記予め定められた閾値より大きくなる信号値が検出された場合に、前記予め定められた閾値より大きくなる信号値以上の信号値に対応する前記ガンマ補正テーブルを補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記読取手段は、前記階調テストパターンが形成された記録媒体、または像担持体から前記階調テストパターンが転写された転写体から前記階調テストパターンを読み取ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予め定められた範囲内は、最小信号値から予め定められた信号値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスやコピーショップにおいて、カラー複合機やカラープリンタなどの画像形成装置が設置されるケースが増加している。
【０００３】
従来より、カラー画像形成装置では、一般的にＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の４色のトナー現像器で構成されている。そして、カラートナー現像器が順次感光体ドラムに対向して各色トナーによる現像を行う。感光体ドラム表面は帯電器によって一様に帯電されている。
【０００４】
次に第１色目（例えばマゼンタ）の画像データに応じてオン／オフ制御された露光装置によってレーザビームを露光走査させることで感光体ドラムに第１色目の静電潜像を形成され、第１色目のマゼンタトナー現像器によって現像、可視化される。
【０００５】
この可視化されたトナー像は、中間転写体に１次転写される。この１次転写は、他のトナー（イエロー、シアン、ブラック）についても同様に繰り返され、給紙ユニットから給紙された記録材６に一括で２次転写され、定着器７による定着工程を経て機外に排出される。
【０００６】
こうした構成を持つ画像形成装置において、画像処理特性を調整する階調補正方法として、次のような方法が知られている。
【０００７】
その方法では、まず１つのある特定の階調テストパターンを出力し、出力された階調テストパターンの濃度を画像読取手段にて読み取る。
【０００８】
そして、画像形成装置のレーザ出力レベルと読み取った濃度の関係をメモリに記憶し、読み取った濃度がその画像形成装置の理想とするターゲットテーブルと一致するようなγルックアップテーブル（以下、「γＬＵＴ」という）を作成する。
【０００９】
この階調補正方法により、画像形成装置に搭載されているパーツの劣化による特性変動量や環境条件による変動量に応じて画像品質を安定させることができる。
【００１０】
また、画像形成動作中に非画像領域に特定のパターンを形成し、そのパターンの濃度を読み取り、その読み取った濃度値に基づいて、画像形成動作毎にγＬＵＴなどの画像形成条件を決定する回路の動作を変更することにより、刻々と変化する画像特性に対して精度よく補正を行う方法も知られている。
【００１１】
階調特性は、階調パターンといった濃度情報を複数もった画像特性である濃度情報を光学的検出手段により検出される。
【００１２】
また近年、カラー、モノクロを問わずランニングコストの低下が求められており、例えば従来の有機感光体に比べ１００倍近い長寿命であるアモルファルシリコンの感光体を採用した画像形成装置も開発されてきている。
【００１３】
アモルファスシリコン感光体は従来の有機感光体と比較してよりシャープな潜像を形成することから、入力画像信号に対してより忠実な画像再現を可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３―１９５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した従来技術では、以下のような課題がある。
【００１６】
上記階調補正手段の階調テストパターン出力時に画像形成装置のハイライト部の濃度がないもしくは、非常に薄い場合、生成されたγルックアップテーブルは、ハイライト部が急峻に立ち上がることになる。つまり、ハイライト部の安定性が低下することを意味している。
【００１７】
反射画像濃度におけるハイライトから中間調（約０．１〜０．８）領域における濃度再現性は環境条件の変動や現像剤の使用時間や感光体と現像装置の機械的寸法誤差や本体の振動などが原因により変動しやすい。
【００１８】
特にハイライト部における安定した濃度再現性が得られにくいという問題がある。つまり濃度の立ち上がりポイントは変動しやすい。
【００１９】
ハイライト部が安定しない状態で、従来技術を適用すると、極ハイライト部が急峻に立ち上がるガンマ補正結果となりやすい。さらに濃度再現カーブの傾きが急峻になるため、濃度安定性が損なわれるという課題があった。
【００２０】
本発明の目的は、安定した濃度再現性を実現可能なガンマ補正を行う画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、画像データに示される画素値を示す入力信号値から記録媒体に形成する際に用いる出力信号値に補正するガンマ補正テーブルを用いて画像を形成する画像形成装置であって、階調テストパターンを読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取ることで得られた階調特性曲線における予め定められた範囲内の入力信号値で前記階調特性曲線の傾きが予め定められた閾値より大きくなる信号値を検出する検出手段と、前記検出手段により、前記予め定められた閾値より大きくなる信号値が検出された場合に、前記予め定められた閾値より大きくなる信号値以上の信号値に対応する前記ガンマ補正テーブルを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安定した濃度再現性を実現可能なガンマ補正を行う画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるリーダ画像処理部の概略構成を示す図である。
【図３】図２におけるＰＧにより生成された階調テストパターンの一例を示す図である。
【図４】画像信号が濃度信号に変換された素の階調特性と、理想とするターゲット階調特性と、補正前の階調特性を理想とするターゲット階調特性にするために生成されたγＬＵＴの特性とを示す図である。
【図５】図２のＣＰＵにより実行されるＬＵＴ生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図２における操作パネルに表示される指示画面の一例を示す図である。
【図７】図１のプリンタ部においてγＬＵＴを補正するための構成を示す図である。
【図８】図１における感光ドラムに形成されたパッチパターンの濃度を各色の面積階調により段階的に変えていったときの、フォトセンサの出力と出力画像濃度との関係を示す図である。
【図９】図７におけるＣＰＵにより実行される目標値設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図２におけるＣＰＵにより実行される急峻補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】ハイライトポイントであるか否かの判別を説明するための図である。
【図１２】γＬＵＴを生成するためのターゲットを示す図である。
【図１３】累積色差リニアにおいて出力信号を変えないように入力信号を変更する場合の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す図である。
【００２６】
図１のリーダー部２００において、原稿台ガラス１０２に置かれた原稿１０１は光源１０３によって照射され、原稿１０１の画像（以下、「原稿画像」という）は光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。
【００２７】
ＣＣＤセンサ１０５は３列に配列されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサー群により、ラインセンサー毎にレッド、グリーン、ブルー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、原稿画像をライン毎の電気信号データ列に変換する。
【００２８】
また原稿台ガラス１０２には、原稿１０１の位置をつき当てて、原稿１０１の斜め置かれを防ぐつき当て部材１０７と、その原稿台ガラス１０２面にＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定するためと、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための、基準白色板１０６が配置してある。
【００２９】
ＣＣＤセンサ１０５から出力された画像信号は、リーダ画像処理部１０８にて画像処理された後、プリンタ部３００に送られ、プリンタ制御部１０９で画像処理される。
【００３０】
プリンタ部３００において、コロナ帯電器８は、バイアスを印加することで、感光体ドラム４の表面を一様に負極性に帯電させる。
【００３１】
プリンタ制御部１０９に含まれるレーザドライバは、画像信号に基づきレーザ光源１１０を制御し、レーザ光源１１０から出力されたレーザ光はポリゴンミラー１及びミラー２により反射され、一様に帯電された感光体ドラム４に照射される。
【００３２】
レーザ光の走査により潜像が形成された感光体ドラム４は、図中に示す矢印の方向に回転する。回転式現像器３は上記静電潜像を可視像化し、回転式現像器３は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の現像器３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、３Ｋで構成されている。
【００３３】
４つの現像器３Ｍ，３Ｃ，３Ｙ，３Ｋは回転式現像器３に着脱可能に保持されており、画像形成の際には回転式現像器３に保持された状態で回転軸を中心に回転する。例えば現像器３Ｍのスリーブが感光体ドラム４に対して微小間隔（４００μｍ程度）をもって対向し、感光体ドラム４に対して可視像の形成を行う。異なる色のトナー像、例えばシアントナー像やイエロートナー像の現像を行う際には同様に回転駆動の後、感光体ドラム４に対向した位置で停止して現像が行われる。
【００３４】
以上の現像動作が終了すると、回転式現像器３の４つの現像器のスリーブが感光体ドラム４に当接しない位置まで回転式現像器３が離間し、この位置をホームポジションとする。
【００３５】
このようにホームポジションを設定することで、不用意に回転式現像器３のトナーが感光体ドラム４の表面に付着するのを防ぐとともに、回転式現像器３に収納されている他の色の現像器にトナーが混入することを防ぐことができる。
【００３６】
各色の画像信号に基づいて感光体ドラム４に形成されたトナー像は、順次中間転写体５に転写され、フルカラーの場合には、４色のトナーが中間転写体５に転写された後、給紙ユニットから給紙された記録材６に一括で転写され、定着器７による定着工程を経て機外に排出される。
【００３７】
定着器７は、記録材６のトナー像を加熱定着させるものであり、記録材６に熱を加えるための定着ローラと、記録材６を定着ローラに圧接させるための加圧ローラで構成されている。
【００３８】
クリーニング装置９は、回転式現像器３によって可視化された像が記録材に転写された後、感光体ドラム４の残トナーをクリーニングするものであり、廃トナーはクリーニング容器に蓄えられ、満杯になった段階で交換処理される。
【００３９】
また感光体ドラム４に形成されたトナーパッチパターンの反射光量を検出するための、ＬＥＤ光源１０とフォトダイオード１１を設けている。ＬＥＤ光源１０からの光は約９６０ｎｍに主波長をもつ。
【００４０】
図２は、図１におけるリーダ画像処理部１０８の概略構成を示す図である。
【００４１】
図２において、ＣＰＵ５０８は、リーダ画像処理部１０８全体を制御する。また、ＣＣＤセンサ１０５により読み込まれた原稿画像の輝度信号は、Ａ／Ｄ変換部５０２に入力されデジタル信号に変換される。このデジタル輝度信号はシェーディング部５０３に送られ、ＣＣＤセンサ１０５個々の素子の感度に関するバラツキによる光量ムラがシェーディング補正される。このシェーディング補正により、ＣＣＤセンサ１０５の測定再現性が向上する。
【００４２】
シェーディング部５０３で補正された輝度信号は、さらにＬＯＧ変換部５０４によりＬＯＧ変換される。続いて、ＬＯＧ変換された信号は、γＬＵＴ５０５（ガンマ補正テーブル）によって、画像形成装置が理想とする濃度特性と、γ特性に従って処理された出力画像濃度特性とが一致するように画像信号が補正される。こうして補正された画像信号は、プリンタ部３００に送信され、画像形成される。このように、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、画像データに示される画素値を示す入力信号値から記録媒体に形成する際に用いる出力信号値に補正するガンマ補正テーブルを用いて画像を形成する。
【００４３】
操作パネル５０７は、ユーザに情報を表示したり、ユーザによる操作が行われる。メモリ５０９には、各種プログラムやデータが記憶される。ＰＧ５０６は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック４色分の６４階調の階調テストパターンを生成するパターンジェネレータである。図３は、図２におけるＰＧ５０６により生成された階調テストパターンの一例を示す図である。
【００４４】
図４は、画像信号が濃度信号に変換された素の階調特性と、理想とするターゲット階調特性と、補正前の階調特性を理想とするターゲット階調特性にするために生成されたγＬＵＴの特性とを示す図である。
【００４５】
図４において、入力信号値を出力信号値に補正するγＬＵＴの特性は、素の階調特性に対してターゲット階調特性で線対称となるような特性となっている。
【００４６】
図５は、図２のＣＰＵ５０８により実行されるＬＵＴ生成処理の手順を示すフローチャートである。
【００４７】
図５において、ＰＧ５０６により生成された階調テストパターンを記録材に形成する（ステップＳ２０１）。次に、図６に示される画面が表示される。図６は、図２における操作パネル５０７に表示される指示画面の一例を示す図である。
【００４８】
この画面に従ってユーザまたはサービスマンにより図３に示した階調テストパターンが形成された記録材が原稿台ガラス１０２に置かれ、読み込み開始ボタンが押下されると階調テストパターンが形成された記録材を読み取る（ステップＳ２０２）。
【００４９】
次いで、読み取られた階調テストパターンは、ＣＣＤセンサ１０５で光量信号に変換され、ＬＯＧ変換され、読み取り濃度データとして、これをメモリ５０９に記憶する（ステップＳ２０３）。
【００５０】
そして、濃度データに示される濃度とレーザ出力レベルとの関係と、レーザ出力レベルとターゲット特性の関係より、γＬＵＴを生成し（ステップＳ２０４）、これをγＬＵＴ５０５として本処理を終了する。
【００５１】
図７は、図１のプリンタ部３００においてγＬＵＴを補正するための構成を示す図である。
【００５２】
図７において、フォトセンサ４０は、図１で説明したＬＥＤ光源１０とフォトダイオード１１をまとめて表現したものである。このフォトセンサ４０は、感光体ドラム４からの正反射光のみを検出するようになっており、図７の構成によって感光体ドラム４に形成されたパッチパターンの濃度を検出するようになっている。このフォトセンサ４０は、後述する階調テストパターンを読み取る読取手段に対応する。
【００５３】
フォトセンサ４０に入射された感光体ドラム４からの近赤外光は、フォトセンサ４０により電気信号に変換され、電気信号はＡ／Ｄ変換回路４１により０〜５Ｖの出力電圧を０〜２５５レベルのデジタル信号に変換される。そして、テーブル４２ａを用いて濃度換算回路４２により濃度に変換され、ＣＰＵ７０８に出力される。
【００５４】
図８は、図１における感光体ドラム４に形成されたパッチパターンの濃度を各色の面積階調により段階的に変えていったときの、フォトセンサ４０の出力と出力画像濃度との関係を示す図である。
【００５５】
図８においては、トナーが感光体ドラム４に付着していない状態におけるフォトセンサ４０の出力を５Ｖとしているので、２５５レベルに設定されていることとなる。
【００５６】
図８に示されるように、いずれのトナーにおいても、トナーによる面積被覆率が大きくなり画像濃度が大きくなるに従い、フォトセンサ４０からの出力が小さくなる。
【００５７】
これらの特性から、各色専用のフォトセンサ４０からの出力から濃度信号に変換するテーブル４２ａを持つことにより、各色とも精度良く濃度信号を読み取ることができる。
【００５８】
図９は、図７におけるＣＰＵ７０８により実行される目標値設定処理の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図９における処理は、図５のＬＵＴ生成処理で生成されたＬＵＴを用いた色再現性を安定させるために目標値を設定する処理である。
【００６０】
図９において、パッチパターンを感光体ドラム４に形成し、それをフォトセンサ４０により読み取る（ステップＳ３０１）。次いで、図７で説明した構成により、濃度を検出し（ステップＳ３０２）、上述したγＬＵＴにより得られた値を目標値として設定して（ステップＳ３０３）、本処理を終了する。
【００６１】
図１０、図２におけるＣＰＵ５０８により実行される急峻補正処理の手順を示すフローチャートである。
【００６２】
図１０において、図３に示したパッチパターンが形成された記録紙をを読み取り、濃度を検出する（ステップＳ１０１）。ここでは、γＬＵＴを用いた補正は行われない。
【００６３】
次いで、検出した濃度から階調特性を求め、急峻か否か判別する（ステップＳ１０２）。この判別方法については後述する。ステップＳ１０２の判別の結果、急峻ではないときは（ステップＳ１０２でＮＯ）、図５で生成されたＬＵＴのままとして、本処理を終了する。
【００６４】
一方、ステップＳ１０２の判別の結果、急峻であるときは（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ハイライトポイントを取得し（ステップＳ１０３）、ハイライトポイントから補正したγＬＵＴを生成し（ステップＳ１０４）、信号値を変換して（ステップＳ１０５）、本処理を終了する。
【００６５】
上述したステップＳ１０２の判別処理について説明する。
【００６６】
図１１は、ハイライトポイントであるか否かの判別を説明するための図である。
【００６７】
図１１に示されるように、肌色や階調に敏感なハイライト濃度部から中濃度部にかけての各々のレーザ出力レベルｎにおいて、補正前の階調特性曲線の傾きＦｎを求める。本実施の形態では、ハイライト濃度部から中濃度部を入力信号値０から３２と定義している。
【００６８】
急峻であると言うことは、傾きＦｎが大きいことを示している。そこで、Ｆｎが閾値Ｘを超えるか否かによって、下凸急峻であるか否かを判別する。この判別は、ハイライト部から中濃度部の全てのレーザ出力レベルにおいて行われる。なお、閾値Ｘが小さいほど、生成されるγＬＵＴは急峻になることがわかっている。このように、上述したステップＳ１０２は、フォトセンサ４０により読み取ることで得られた階調特性曲線における予め定められた範囲内（０（最小信号値）〜３２（予め定められた信号値））で階調特性曲線の傾きＦｎが予め定められた閾値Ｘより大きくなる信号値を検出する検出手段に対応する。
【００６９】
次に、ステップＳ１０４の、補正したγＬＵＴを生成する処理について説明する。
【００７０】
図１２は、γＬＵＴを生成するためのターゲットを示す図である。
【００７１】
図１２において、ハイライトポイントをｎ１点とし、ハイライトポイントｎ１点の入力信号値ｎから終端までを結ぶ直線をターゲットＴ１として再設定する。そして、このターゲットになるようにγＬＵＴ＿ｎ１を生成する。このようにステップＳ１０４は、予め定められた閾値Ｘより大きくなる信号値が検出された場合に、予め定められた閾値Ｘより大きくなる信号値以上（Ｆｎ以上）の信号値に対応するガンマ補正テーブルを補正する補正手段に対応する。
【００７２】
ターゲットを変更する理由は、従来のターゲットのままでは、不安定なハイライト領域を使用することになり、傾きを小さくしたとしても、濃度不安定性は改善しにくいためである。
【００７３】
次に、ステップＳ１０５の信号値を変換する処理について説明する。
【００７４】
この処理は、ターゲットが変更になっているために、従来のターゲット信号域から新たなターゲット信号域への変換する処理である。すなわち入力信号値Ｓに対して、Ｓ’への変換を行う。入出信号が１０ｂｉｔである本件の場合、Ｓ’は以下の式で表せる。
【００７５】
Ｓ’＝（２０４６−Ｓ）／１０２３＊Ｓ
この変換式は、ターゲットがリニアな場合に適用できる。一方、印刷で使用されている累積色差リニアと呼ばれる下凸ターゲットの場合も、適当な変換式で対応できる。
【００７６】
図１３は、累積色差リニアにおいて出力信号を変えないように入力信号を変更する場合の一例を示す図である。
【００７７】
図１３においては、出力信号値Ｏｓのまま、入力信号値ＳをターゲットＴ１においてＳ’に変換されていることが示されている。
【００７８】
以上説明したステップＳ１０４で生成されたγＬＵＴは、新たなγＬＵＴ５０５となる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態では、図５の処理で、ユーザまたはサービスマンが階調テストパターンが形成された記録材を原稿台ガラス１０２に置くなど、人による作業が発生している。
【００８０】
そこで、中間転写体５に階調テストパターンを転写し、それをフォトセンサ４０で読み取るようにしてもよい。
【００８１】
すなわち、図５のステップＳ２０１で実行される記録材への階調パターンの形成に代えて、記録材には形成せずに、中間転写体５に階調パターンを形成する処理とする。そして、ステップＳ２０２で、記録材から読み取ることに代えて、中間転写体５から階調パターンを読み取るようにする。
【００８２】
ステップＳ２０２の後に実行されるステップＳ２０３，２０４の処理をそのまま実行し、また図１０の処理もそのまま適用できる。
【００８３】
このように、本実施の形態では、読取手段をＣＣＤセンサ１０５とするときは、階調テストパターンが形成された記録媒体から階調テストパターンを読み取る。一方、読取手段をフォトセンサ４０とするときは、像担持体から階調テストパターンが転写された中間転写体５から階調テストパターンを読み取るようになっている。
【００８４】
さらに、上述した実施の形態では、反射型のセンサが用いられたが、中間転写体５、転写ベルトなどに、透過性の高い材料を用いれば、透過型センサによる構成も当然適用可能である。
【００８５】
また、図５の処理が実行されない場合、本体設置時に出荷段階で仮のγＬＵＴを暫定的に設定しておき、実際の運用時に、図１０の処理が実行されることで、補正されたγＬＵＴが生成されることとなる。
【００８６】
上述した実施の形態では、予め設定された枚数（例えば１０００枚）ごとに画像形成装置の階調特性の検出を行うようにしている。また、本実施の形態では、記録材の階調パターンを読み取ることによって階調特性を検知しているため、転写や定着、記録材などによる階調特性への影響を加味した画像形成装置全体での階調特性の形状を反映した補正が可能となる。
【００８７】
本実施の形態による効果として、ハイライトポイントが１６であったときの入力信号２０での濃度安定性が従来約ΔＤ０．１５（Ｘｒｉｔｅ５０４を用いて測定）であったものが、約ΔＤ０．０９とすることができた。
【００８８】
以上説明した実施の形態により、画像形成装置１００に搭載されているパーツの劣化や環境変動に依らず画像形成装置の階調特性に応じた補正がリアルタイムで可能となる。
【符号の説明】
【００８９】
５  中間転写体
１００  画像形成装置
１０５  ＣＣＤセンサ
１０８  リーダ画像処理部
２００  リーダ部
３００  プリンタ部
５０５  γＬＵＴ
５０６  ＰＧ
５０８  ＣＰＵ
５０９  メモリ
【図１】
2014170119.tif 000003
【図２】
2014170119.tif 000004
【図４】
2014170119.tif 000005
【図５】
2014170119.tif 000006
【図６】
2014170119.tif 000007
【図７】
2014170119.tif 000008
【図８】
2014170119.tif 000009
【図９】
2014170119.tif 000010
【図１０】
2014170119.tif 000011
【図１１】
2014170119.tif 000012
【図１２】
2014170119.tif 000013
【図１３】
2014170119.tif 000014
【図３】
2014170119.tif 000015