(57)【要約】【課題】  画像形成装置において、実際の階調特性を正確に取得し、階調特性に応じた補間処理を行うことにより、ノイズ等に起因した不適切なガンマ補正処理を防ぐ。【解決手段】  固有のガンマ特性を保有し、ガンマ特性に基づいて出力画像に対する濃度制御を行う画像形成装置１０において、パッチ画像の明度を計測するセンサ部３３０と、計測した明度を示すサンプル点を階調値の降順又は昇順に配置させ、各サンプル点区間の中から変曲点区間又は直線区間の検出を試み、変曲点区間が検出された場合と、直線区間が検出された場合と、変曲点区間及び直線区間が検出されなかった場合とで、サンプル点の補間方法を変更することによって一連の階調特性を近似的に取得し、当該階調特性に基づき前記ガンマ特性を補正する処理部３１０とからなるガンマ補正部３００を備えた構成としてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有のガンマ特性を保有し、当該ガンマ特性に基づいて出力画像に対する濃度制御を行う画像形成装置において、
複数の階調値に対応するパッチ画像を所定の媒体上に形成するパッチ画像形成手段と、
形成された前記各パッチ画像の濃度又は明度を計測する計測手段と、
計測した濃度値又は明度値を示すサンプル点をその階調値の降順又は昇順に配置するサンプル点配置手段と、
配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の変曲点区間を検出する変曲点区間検出手段と、
配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の直線区間を検出する直線区間検出手段と、
サンプル点の追加及び／又は削除によって補間処理を行う補間処理手段と、
前記補間処理を介して一連の階調特性を取得する特性取得手段と、
取得した前記階調特性に基づき、前記ガンマ特性を補正する特性補正手段と、を備え、
前記補間処理手段は、
連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、所定の変曲点区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するとともにサンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除し、
前記区間内において所定の直線区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加し、
前記区間内において前記変曲点区間及び前記直線区間が検出されなかった場合、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及び線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+2Ｓn+3の交点からなる三角形の内心を新たにサンプル点として追加することによって補間処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記変曲点区間検出手段は、
連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、線分ＳnＳn+1を基準とした線分Ｓn+1Ｓn+2への回転方向と、線分Ｓn+1Ｓn+2を基準とした線分Ｓn+2Ｓn+3への回転方向が異なる場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の変曲点区間の存在を検出する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変曲点区間検出手段は、
連続する配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+1Ｓn+2との傾きの差分をとったときの正負符号を求め、さらに線分Ｓn+1Ｓn+2と線分Ｓn+2Ｓn+3との傾きの差分をとったときの正負符号を求め、これら２符号の正負がどちらも同じである場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の変曲点区間の存在を検出する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記直線区間検出手段は、
連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及びＳn+2が同一直線上に配置される場合、又は、サンプル点Ｓn+1、Ｓn+2及びＳn+3が同一直線上に配置される場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の直線区間の存在を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補間処理手段は、
計測した一定数のサンプル点のうち、最も階調値の低いサンプル点をＳnとした場合に、当該Ｓnの濃度値と等しく、階調値がさらに低い仮想サンプル点Ｓn-1及びＳn-2を段階的に設けてＳn-2乃至Ｓn+1及びＳn-1乃至Ｓn+2の区間における補間処理を行う請求項１乃至４のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記補間処理手段は、
計測した一定数のサンプル点のうち、最も階調値の高いサンプル点をＳnとした場合に、当該Ｓnの濃度値と等しく、階調値がさらに高い仮想サンプル点Ｓn+1及びＳn+2を段階的に設けてＳn-2乃至Ｓn+1及びＳn-1乃至Ｓn+2の区間における補間処理を行う請求項１乃至５のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項７】
固有のガンマ特性を保有し、当該ガンマ特性に基づいて画像データの出力を行う画像形成装置の出力濃度制御に関するガンマ補正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、
複数の階調値に対応するパッチ画像を所定の媒体上に形成するパッチ画像形成手段、
形成された前記各パッチ画像の濃度又は明度を計測する計測手段、
計測した濃度値又は明度値を示すサンプル点をその階調値の降順又は昇順に配置するサンプル点配置手段、
配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の変曲点区間を検出する変曲点区間検出手段、
配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の直線区間を検出する直線区間検出手段、
サンプル点の追加及び／又は削除によって補間処理を行う補間処理手段、
前記補間処理を介して一連の階調特性を取得する特性取得手段、
取得した前記階調特性に基づき、前記ガンマ特性を補正する特性補正手段、として機能させるとともに、
前記補間処理手段を、連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、所定の変曲点区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するとともにサンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除し、前記区間内において所定の直線区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加し、前記区間内において前記変曲点区間及び前記直線区間が検出されなかった場合、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及び線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+2Ｓn+3の交点からなる三角形の内心を新たにサンプル点として追加することによって補間処理を行う手段、
として機能させるためのガンマ補正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機等のトナーによる印刷出力や画像出力を行う画像形成装置に関し、特に、トナー濃度等の出力値を入力階調値に応じた最適な値にするため、ガンマ特性補正機能を備えた画像形成装置とそのガンマ補正プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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いて、画像処理により画像信号を生成し、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を行うようにしている。
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）の補正が行われている。
このようなガンマ特性は、線形、即ち階調が高くなるにつれて、トナー濃度が高くなるのが理想的であるが、実際には、個々の装置毎にバラツキがあることから、装置完成後の初期設定の段階において、装置毎にガンマ特性が線形に補正され、初期設定されている。
【０００３】
ところが、個々の画像形成装置において、使用等による経年変化により、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。
従って、従来の画像形成装置においては、例えば定期的に、あるいはガンマ特性の線形からのずれがしきい値を超えたとき、初期設定されたガンマ特性を補正して、実際のトナー濃度を適正値となるように、いわゆるガンマ補正が行われるようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
このような画像形成装置におけるガンマ補正処理は、一般に、まず補正用のパッチ画像に対応して、トナーを感光体に付着させ、このパッチ画像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を補正するようにしている。
ここで、パッチ画像には少なからずノイズが含まれるため、計測を何度か繰り返し行ったり、サンプルとなるパッチ画像の数を増やしたりしたうえで、計測データの平均値を求めることで、ノイズの影響を軽減することが必要となる。
ところが、計測を繰り返し行ったり、パッチ画像の数を増やしたりすると、パッチ画像の生成や測定に余計に時間がかかり、処理速度の低下につながる。
このため、実際には、任意の数点（例えば８点）の階調をサンプル点とするパッチ画像の濃度を測定し、これらのサンプル点に対する増点等の補間処理を複数回行い、すべての階調に展開することによって、全体のガンマ特性を取得する方法がとられている。
【０００５】
具体的には、図１４のように、８点のサンプル点からガンマ特性を求める場合、連続する４つのサンプル点に注目して補間処理を行う方法が採られる。
例えば、線分Ｓ１Ｓ２、線分Ｓ２Ｓ３、線分Ｓ３Ｓ４を示す直線をＬ１、Ｌ２、Ｌ３とした各直線の方程式を求め、Ｘ軸の値（階調値）ｘ１におけるＹ値（濃度値）をそれぞれＮ１、Ｎ２、Ｎ３とする。
そして、上記Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に関して、重み付け処理を行うことにより、内挿補間点を求める。重み付け処理は、予め設定された加重比率｛α，β，γ｝に基づく所定の計算式（α・Ｎ１＋β・Ｎ２＋γ・Ｎ３）によって算出したり、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３相互間の距離比率に応じてその都度算出することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０６２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した補間処理方法では、各補間点は、単純な移動平均処理により算出されるようになっているため、特性が単調な変化を示す場合には有効だが、装置の素特性やノイズの重畳により階調特性に急激な変化を生ずるような場合には、適切な補間点を求めることができない。
例えば、図１５のように配置されるサンプル点Ｓ0〜Ｓ7が補間処理の対象となる場合、従来の補間方法によると各線分区間における補間点は、Ｘ0〜Ｘ6の様に配置される。しかしながら、Ｓ１〜Ｓ２区間における補間点Ｘ１を例にとると、線分Ｓ１Ｓ２の中点のＸ座標に対応した線分Ｓ０Ｓ１、Ｓ１Ｓ２、Ｓ２Ｓ３上の点Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の平均値によって補間点の値は求められるが、Ｎ３がＮ２から極端に離れた位置にあるため、本来の特性からはずれた不適切な配置となってしまう。また、Ｓ６〜Ｓ７区間における補間点Ｘ６についても同様となる。
このように、Ｎ１やＮ３の座標が、Ｎ２の座標から大きく離れている場合、従来の様に、単純に平均値をとって内挿補間点座標を算出したり、固定的に設定された加重比率に基づいて内挿補間点座標を算出すると、いわゆるオーバーシュートが発生して現状のガンマ特性を正確に認識できず、ひいては、正確な補正処理ができなくなっていた。
【０００８】
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、実際の階調特性を正確に取得し、その特性に応じた適切な補間処理を行うことにより、ノイズその他特性の凹凸に起因する不適切なガンマ補正処理を防ぐ画像形成装置及びガンマ補正プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、請求項１に記載するように、固有のガンマ特性を保有し、当該ガンマ特性に基づいて出力画像に対する濃度制御を行う画像形成装置において、複数の階調値に対応するパッチ画像を所定の媒体上に形成するパッチ画像形成手段と、形成された前記各パッチ画像の濃度又は明度を計測する計測手段と、計測した濃度値又は明度値を示すサンプル点をその階調値の降順又は昇順に配置するサンプル点配置手段と、配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の変曲点区間を検出する変曲点区間検出手段と、配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の直線区間を検出する直線区間検出手段と、サンプル点の追加及び／又は削除によって補間処理を行う補間処理手段と、前記補間処理を介して一連の階調特性を取得する特性取得手段と、取得した前記階調特性に基づき、前記ガンマ特性を補正する特性補正手段と、を備え、前記補間処理手段は、連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、所定の変曲点区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するとともにサンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除し、前記区間内において所定の直線区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加し、前記区間内において前記変曲点区間及び前記直線区間が検出されなかった場合、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及び線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+2Ｓn+3の交点からなる三角形の内心を新たにサンプル点として追加することによって補間処理を行う構成としてある。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載するように、前記変曲点区間検出手段は、連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、線分ＳnＳn+1を基準とした線分Ｓn+1Ｓn+2への回転方向と、線分Ｓn+1Ｓn+2を基準とした線分Ｓn+2Ｓn+3への回転方向が異なる場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の変曲点区間の存在を検出する構成としてある。
また、請求項３に記載するように、前記変曲点区間検出手段は、連続する配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+1Ｓn+2との傾きの差分をとったときの正負符号を求め、さらに線分Ｓn+1Ｓn+2と線分Ｓn+2Ｓn+3との傾きの差分をとったときの正負符号を求め、これら２符号の正負がどちらも同じである場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の変曲点区間の存在を検出する構成とすることもできる。
さらに、請求項４に記載するように、前記直線区間検出手段は、連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及びＳn+2が同一直線上に配置される場合、又は、サンプル点Ｓn+1、Ｓn+2及びＳn+3が同一直線上に配置される場合、サンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内における所定の直線区間の存在を検出する構成とすることもできる。
【００１１】
このような構成からなる本発明の画像形成装置によれば、まず、所定のパッチ画像を媒体上に形成させたうえで、その明度を計測し、その中から入力階調値の異なる数点のサンプル点を抽出し、所定の座標上に配置する。そして、これらサンプル点に対して新たなサンプル点を補間することによって、すべての階調に対応する特性を取得することができる。
これにより、装置が実際に保有する濃度階調の素特性を正確に把握することができ、的確なガンマ補正処理又はキャリブレーション処理につなげることが可能となる。
そして、特に本発明の画像形成装置によれば、階調値に応じて連続する４つのサンプル点に注目し、通常は、所定のアルゴリズムに従って構成した三角形の内心を補間することでガンマ特性を調整するようにしているが、これらサンプル点間にいわゆる変曲点区間や直線区間といった特徴的な区間が含まれる場合には、ガンマ特性を別の補間方法によって調整するようにしてある。
【００１２】
具体的には、通常は、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及び線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+2Ｓn+3の交点からなる三角形の内心を新たにサンプル点として追加することとしているが、変曲点区間を有する場合、すなわち、所定の線分ＳnＳn+1を基準とした線分Ｓn+1Ｓn+2への回転方向と、線分Ｓn+1Ｓn+2を基準とした線分Ｓn+2Ｓn+3への回転方向が異なる場合には、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するとともに、サンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除するようにしてある。
同様に、所定の直線区間を有する場合、すなわち、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及びＳn+2が同一直線上に配置される場合、又は、サンプル点Ｓn+1、Ｓn+2及びＳn+3が同一直線上に配置される場合には、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するようにしている。
【００１３】
これにより、本発明によれば、ノイズ等による特徴的な特性変化の影響を受けず、装置が実際に保有する素特性をより正確に把握でき、的確なガンマ補正処理の実現が可能となる。
さらに、これらの処理を定期的に行うことにより、経年変化した出力特性に対応しつつ、初期設定されたガンマ特性における濃度階調のバランスを確保することができ、効果的にキャリブレーション処理を行うこともできる。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、請求項５に記載するように、前記補間処理手段は、計測した一定数のサンプル点のうち、最も階調値の低いサンプル点をＳnとした場合に、当該Ｓnの濃度値と等しく、階調値がさらに低い仮想サンプル点Ｓn-1及びＳn-2を段階的に設けてＳn-2乃至Ｓn+1及びＳn-1乃至Ｓn+2の区間における補間処理を行う構成としてある。
また、本発明の画像形成装置は、請求項６に記載するように、前記補間処理手段は、計測した一定数のサンプル点のうち、最も階調値の高いサンプル点をＳnとした場合に、当該Ｓnの濃度値と等しく、階調値がさらに高い仮想サンプル点Ｓn+1及びＳn+2を段階的に設けてＳn-2乃至Ｓn+1及びＳn-1乃至Ｓn+2の区間における補間処理を行う構成としてある。
【００１５】
このような構成からなる本発明の画像形成装置によれば、当初配置したサンプル点の端点近傍に仮想的なサンプル点を配置して、その近傍区間の補間処理を行うようにしている。
このため、端点について特別な補間処理を必要とすることなく、他のサンプル点区間と同様、一律に補間処理ができるようになる。
従って、特性全体を効率よく把握することができ、ひいては、ガンマ補正やキャリブレーションの処理効率の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明のガンマ補正プログラムは、請求項７に記載するように、固有のガンマ特性を保有し、当該ガンマ特性に基づいて画像データの出力を行う画像形成装置の出力濃度制御に関するガンマ補正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、複数の階調値に対応するパッチ画像を所定の媒体上に形成するパッチ画像形成手段、形成された前記各パッチ画像の濃度又は明度を計測する計測手段、計測した濃度値又は明度値を示すサンプル点をその階調値の降順又は昇順に配置するサンプル点配置手段、配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の変曲点区間を検出する変曲点区間検出手段、配置された前記サンプル点の各区間の中から所定の直線区間を検出する直線区間検出手段、サンプル点の追加及び／又は削除によって補間処理を行う補間処理手段、前記補間処理を介して一連の階調特性を取得する特性取得手段、取得した前記階調特性に基づき、前記ガンマ特性を補正する特性補正手段、として機能させるとともに、前記補間処理手段を、連続して配置される４つのサンプル点Ｓn乃至Ｓn+3の区間内において、所定の変曲点区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加するとともにサンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除し、前記区間内において所定の直線区間が検出された場合、線分Ｓn+1Ｓn+2の中点を新たなサンプル点として追加し、前記区間内において前記変曲点区間及び前記直線区間が検出されなかった場合、サンプル点Ｓn、Ｓn+1及び線分ＳnＳn+1と線分Ｓn+2Ｓn+3の交点からなる三角形の内心を新たにサンプル点として追加することによって補間処理を行う手段、として機能させるためのプログラムとしてある。
【００１７】
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、ファクシミリ装置、複写機等、様々な画像形成装置にプログラムをインストールすることによって本発明を実現することができ、汎用性，拡張性に優れたガンマ補正プログラムとして提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の画像形成装置によれば、ノイズ、端点その他特徴的な特性変化の有無に関わらず、実際の濃度階調特性を容易かつ正確に把握することができ、的確なガンマ補正処理及びキャリブレーション処理を効果的に実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の画像形成装置及びガンマ補正プログラムの好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、以下に示す本発明に係る画像形成装置は、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、本実施形態の画像形成装置における各処理・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。
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図１〜図１３を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０は、例えば、プリンタからなり、具体的には、画像形成部１００，制御部２００およびガンマ補正部３００から構成されている。
【００２１】
画像形成部１００は、例えば、外部のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、画像データを生成し、この画像データの印刷出力を行なうようになっている。
また、画像形成部１００は、ガンマ補正部３００から入力されるガンマ補正用のパッチ画像データに基づいて、パッチ画像を印刷出力するようになっており、本発明のパッチ画像形成手段を構成している。
【００２２】
制御部２００は、画像形成部１００を制御して、入力された印刷データに基づいて、印刷出力を行なわせるようになっている。
その際、制御部２００は、ガンマ補正部３００により初期設定または補正されたガンマ特性に基づいて、上記画像形成部１００を制御して、多階調、例えば２５６階調の画像に対応して、トナー濃度を適宜調整することにより、適正な印刷出力を行うようになっている。
ここで、制御部２００およびガンマ補正部３００は、コンピュータ上で動作するプログラムにより動作が制御されるようになっている。
【００２３】
ガンマ補正部３００は、初期設定の際、または定期的に、あるいはガンマ特性の線形からのずれがしきい値を越えたとき、ガンマ補正を行うようになっており、本発明の特性補正手段を構成している。
具体的には、ガンマ補正部３００は、図２に示すように、処理部３１０と、記憶部３２０と、センサ部３３０を備えている。
【００２４】
記憶部３２０は、ガンマ補正用のパッチ画像データが登録されるとともに、ワークメモリとして使用され得るようになっている。
センサ部３３０は、画像形成部１００によりガンマ補正用のパッチ画像データが印刷出力される際に、画像形成部１００の感光ドラム上に形成されたパッチ画像の明度を検出するようになっており、本発明に係る計測手段を構成している。
【００２５】
処理部３１０は、ガンマ補正の際に、記憶部３２０からガンマ補正用のパッチ画像データを読み出して、画像形成部１００に送出する。これにより、画像形成部１００にガンマ補正用のパッチ画像の印刷出力を行なわせることができるようになっている。
そして、この処理部３１０は、センサ部３３０からの検出信号（明度値）に基づいて、以下に示すようにガンマ補正を行ない、補正したガンマ特性を制御部２００に送出するようになっている。
【００２６】
以下、本実施形態に係る画像形成装置１０におけるガンマ補正処理の手順について詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係る画像形成装置１０における前段のガンマ補正処理手順を示すフローチャートであり、図４は、同じく後段のガンマ補正処理手順を示すフローチャートである。
図３に示すように、まず、画像形成装置１０は、画像形成部１００が、所定のパッチ画像をサンプルとして形成させ（ステップＳ１）、センサ部３３０が、その画像の明度を測定する（ステップＳ２）。
【００２７】
具体的には、複数の階調値（色値）に対応するパッチ画像（サンプル点）を、感光体又は紙面上に形成させ、各サンプル点における明度を測定する。
なお、階調全体を２５６階調とした場合、サンプル点は、８点、１７点、３３点等、比較的少ない数で離散して配置する方が処理効率上好ましい。
また、これらサンプル点の測定値を、明度値（例えば、Ｙ軸）と階調値（例えば、Ｘ軸）とからなる直交座標上に、階調値の降順又は昇順に並べることによって、実際のガンマ特性のアウトラインを取得することができる（本発明のサンプル点配置手段）。
【００２８】
次に、ガンマ補正部３００の処理部３１０は、コア処理に相当する補間処理の準備としてステップＳ３〜Ｓ５の前処理を行う。
前処理としては、まず、端点処理Ａを行う（ステップＳ３）。
端点処理Ａを行うことにより、端点の近傍区間において特別な補間処理を必要とすることなく、他のサンプル点区間と同様の補間処理（内挿補間Ａ、内挿補間Ｂ、内挿補間Ｃ）が可能となる。
本実施形態に係る補間処理では、連続する４つのサンプル点を必要とし、そのままではサンプル点の最小側と最大側における処理ができないからであり、具体的には、図５のようにダミーの仮想サンプル点（Ｓa、Ｓb、Ｓc、Ｓd）を設置する処理を行う。
【００２９】
より具体的には、図６に示すように、配置されるサンプル点Ｓ０〜Ｓ７に着目した場合、サンプル点の区間外に仮想サンプル点としての補助データＳ-2、Ｓ-1、Ｓ8、Ｓ9を付加することによって、端点近傍のサンプル点区間（Ｓ-2〜Ｓ1、Ｓ-1〜Ｓ2、Ｓ5〜Ｓ8及びＳ6〜Ｓ9）における内挿補間処理に関し、非端点からなる他区間と同一アルゴリズムを適用させることができる。
なお、仮想サンプル点は、端点のサンプル点の明度（Ｙ座標）と同値に設定し、階調値（Ｘ座標）としてはサンプル画像の入力レンジに対して５〜１０％程度の割合で配置することが望ましい。
【００３０】
次の前処理として、図３に示すように、変曲点区間の検知を行う（ステップＳ４）。
従来の補間処理方法を変曲点区間に適用するとオーバーシュートが発生して不都合が生じてしまう。また、後述する本実施形態の単調変化区間の補間方法（後述する内挿補間Ｃ）によっては変曲点区間の補正処理は行えない。
そこで、本実施形態では、すべてのサンプル点に対して、連続２区間のなす角の回転方向の変化を検出したり、二次微分を利用することによって、このような変曲点区間を予め検出することとしている（本発明に係る変曲点区間検出手段）。
なお、所定の変曲点区間を検出した場合には、後述する内挿補間Ａの処理を施すようにしてある（図３のステップＳ７参照）。
【００３１】
ここで、変曲点区間を検出するための方法（本発明に係る変曲点区間検出手段）について詳細に説明する。
まず、連続２区間のなす角の回転方向の変化に着目して変曲点区間を検出する方法について説明する。
具体的には、連続するサンプル点４点の隣り合う２点からなる各区間（３区間）について、隣り合う区間のなす角度が連続して同じ方向か否かを観察し、かかる角が連続して同じ方向であれば連続４点の中間２点区間に変曲点は存在せず、方向が異なる場合はその区間に変曲点が存在すると判定することができる。
例えば、図７に示されるサンプル点の中のＳ２〜Ｓ５区間に着目し、線分Ｓ２Ｓ３を基準とした線分Ｓ３Ｓ４への回転方向をプラス方向（時計回り）とすると、線分Ｓ３Ｓ４から線分Ｓ４Ｓ５への回転方向はマイナス方向（反時計回り）となり、Ｓ3〜Ｓ4間には変曲点が存在すると判定することができる。
【００３２】
また、二次微分を利用した変曲点検出の方法、すなわち、連続区間の符号変化を観察することにより変曲点を検知する方法について説明する。
具体的には、連続する４点の前３点で構成される２区間における傾きの差分をとったときの正負符号を求め、さらに同連続する４点の後３点で構成される２区間における傾きの差分をとったときの正負符号を求め、これら２符号の正負がどちらも同じであれば変曲点はその区間には存在せず、正負が逆転していれば変曲点が存在すると判定する。
【００３３】
そして、最後の前処理として、ノイズ量の検知を行う（ステップＳ５）。
ステップＳ２で行ったサンプル値の測定値にノイズ量が多く含まれる場合、正確な特性を把握できず、その後の補正処理にも悪影響がでるため、例えば、検知したノイズ量が所定のしきい値を超えるような場合には、処理自体を中止するなどの制御を行う。
【００３４】
次に、処理部３１０は、コア処理であるところの補間処理を行う（ステップＳ６〜Ｓ１０）。
まず、前述の変曲点区間検出手段により、対象となる区間に所定の変曲点が含まれるか否かを確認する（ステップＳ６）。
具体的には、先のステップＳ４での判定を参照し、変曲点区間が存在するのであれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、補間処理手段として内挿補間Ａの処理を行う（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、内挿補間Ａの処理について、図８を参照しながら説明する。
図８（ａ）は線分Ｓn+1Ｓn+2間に変曲点を有する典型的な例であり、図８（ｂ）は、その補間処理後の特性を示した図である。
内挿補間Ａは、図８（ａ）に示すように、連続するサンプル点４点（Ｓn、Ｓn+1、Ｓn+2、Ｓn+3）について中間線分（線分Ｓn+1Ｓn+2）に変曲点が検出された場合に、図８（ｂ）に示すように、中間線分（線分Ｓn+1Ｓn+2）の中点Ｃn+1を内挿補間点として増点するとともに、サンプル点Ｓn+1及びＳn+2を削除する処理を行う。
特に、図９で示す例のように変曲点区間が多く含まれる場合に有効である。なお、本例の場合、いわゆる単調変化区間は線分Ｓ５Ｓ６のみであり、他の線分区間はすべて変曲点を有する。
【００３６】
ステップＳ６の結果、対象区間に所定の変曲点が含まれないと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、次に、直線区間検出手段により、同区間において所定の直線区間が存在するか否かを判定する（ステップＳ８）。
直線区間検出手段は、具体的には、図１０に示すように、連続するサンプル点４点のうち、後尾３点が直線上に配置されるか、先頭３点が直線上に配置される場合、その中間の線分が所定の直線区間であると判定する。
この結果、対象区間に所定の直線区間が存在すると判定された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、補間処理手段として内挿補間Ｂの処理を行う（ステップＳ９）。
【００３７】
内挿補間Ｂは、連続する４点（Ｓn、Ｓn+1、Ｓn+2、Ｓn+3）のうち、後尾３点（Ｓn+1、Ｓn+2、Ｓn+3）が直線上に配置される場合（図１０（ａ））、先頭３点（Ｓn、Ｓn+1、Ｓn+2）が直線上に配置される場合（図１０（ｂ））のいずれにおいても、中間線分（線分Ｓn+1Ｓn+2）の中点Ｃn+1を内挿補間点として増点する処理を行う。
これにより、いわゆる単調変化区間でもなく、変曲点区間にも該当しない区間の補間処理を適切に行うことができるようになる。
【００３８】
一方、ステップＳ８の結果、対象区間に所定の直線区間が存在しないと判定された場合（ステップＳ８：ＮＯ）、補間処理手段として内挿補間Ｃの処理を行う（ステップＳ１０）。
内挿補間Ｃは、所定の変曲点区間や直線区間に該当しない、いわゆる単調変化区間における補間処理を行うものである。
具体的には、図１１に示すように、連続するサンプル点４点（Ｓn、Ｓn+1、Ｓn+2、Ｓn+3）において、先頭区間である線分ＳnＳn+1のＳn+1方向への延長線と後尾区間である線分Ｓn+2Ｓn+3のＳn+2方向への延長線との交点Ｃn+1を求め、三角形Ｓn+1Ｓn+2Ｃn+1の内心Ｉn+1を内挿補間点として増点する処理を行う。
内心Ｉn+1は、三角形Ｓn+1Ｓn+2Ｃn+1の内角の二等分線が交わる点、すなわち、線分Ｓn+1Ｃn+1と線分Ｓn+1Ｓn+2の為す角の二等分線ないし、線分Ｃn+1Ｓn+2と線分Ｓn+1Ｓn+2の為す角の二等分線ないし、線分Ｓn+1Ｃn+1と線分Ｃn+1Ｓn+2の為す角の二等分線のうち、いずれか２直線の交点で表される。
【００３９】
図１２は、単調変化区間が多く含まれる例を示したものであり、本例の場合、交点Ｃn+1は、Ｃ0〜Ｃ２及びＣ4〜Ｃ6をとり、非単調変化区間は、線分Ｓ３Ｓ４の区間のみとなる。
この点、上述した従来技術の補間方法では、図１３に示すように、Ｎ１とＮ２とＮ３の平均値をとるため、補間点Ｘ１は特性から突出した配置となってしまい滑らかな階調曲線を得られなくなるが、本実施形態の内挿補間Ｃによればこのような不都合は生じなくなる。
以上のように、状況に応じて各補間処理手段を選択して実行する制御を行うことによって、ノイズの有無、その他特性変化の如何に関わらず、実際のガンマ特性を正確に取得することが可能となる。
【００４０】
次に、処理部３１０は、事後処理として、図４に示すようなステップＳ１１〜Ｓ１４により後処理を行う。
この後処理では、まず、内挿補間（Ａ、Ｂ及びＣ）によって増点されたサンプル点を計数したり、内挿補間の回数を計数するなどして（ステップＳ１１）、予め設定されたサンプル数に達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の結果、サンプル数が所定値に達していなければ（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ４からの処理を再度繰り返し行う。
一方、ステップＳ１２の結果、サンプル数が所定値に達していれば（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、内挿補間Ｄの処理を行う（ステップＳ１３）。
【００４１】
内挿補間Ｄとは、単純な線形比率補間でも誤差が無視できる位にサンプル点が増点された後、簡単な内挿補間計算によりサンプル点を増点する方法に切り替えるための処理である。また、簡単に移動平均処理等によりスムージングを行う処理を追加しても良い。
なお、内挿補間Ｄは、コア処理における負荷軽減や処理速度の向上を図る場合にのみ用いても良く、内挿補間Ｄを行わない場合、所望のサンプル点数に達するまで内挿補間Ａ、内挿補間Ｂ、内挿補間Ｃの処理が行われる。
次に、端点処理Ｂとして、ステップＳ３で仮想的に増点した端点処理用の補助データ及び補助データ間のデータを除去する。
【００４２】
以上、ステップＳ１４までの処理によって、画像形成装置１０の実際のガンマ特性を近似的に、かつ、詳細に取得できたこととなる（本発明に係る特性取得手段）。
そして、最後に、入出力特性、すなわち装置に予め設定されている固有のガンマ特性の補正を行う（ステップＳ１５）。
なお、このガンマ特性に従って、トナーの噴出量等が制御されており、出力画像における濃度又は明度を調節することができるようになっている。従って、実際に把握したガンマ特性に基づいて、固有のガンマ特性を修正・更新することによって装置の出力特性を理想的な特性に近づけることが可能である。
【００４３】
具体的には、ステップＳ１４までで得られたすべての階調（例えば、２５６階調）に対応して表されるガンマ特性を参照し、手動又は自動的に固有のガンマ特性の補正を行うか、予め準備された補正テーブルの更新等を行うことでトナー噴出量等が制御される。
なお、トナー噴出量の調整手段としては、例えば、潜像を形成するための露光量（パワー又は露光時間）を変更したり、露光面積（ドットの数等）を変更することで実現することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１０（及びガンマ補正プログラム）によれば、画像形成部１００が補正用のパッチ画像の形成を行った後、センサ部３３０がこのパッチ画像の明度を測定し、処理部３１０により複数個の階調に対するサンプル点を選定して、明度−階調の座標上に配列する。
そして、処理部３１０は、その配列によって得られた各区間に着目し、適切な補間処理を適用していくことによって、実際のガンマ特性を効果的に取得できるようになっている。
【００４５】
このため、画像形成装置１０がもつ実際のガンマ特性を正確に、かつ、効率よく把握することが出来るようになり、ガンマ補正処理において効果的に利用することができる。
また、必要時又は定期的にガンマ特性の補正を行う等のキャリブレーション処理を行うことによって、継続的に理想のガンマ特性を保持することができるようになり、経年変化や使用環境等により誤差を生ずるようになったトナーの噴出量等を適切に制御できるようになる。
【００４６】
以上、本発明の画像形成装置及びガンマ補正プログラムについて、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明にかかる画像形成装置は、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、上述した実施形態では、本発明の画像形成装置としてプリンタの場合を例にとって説明したが、本発明を適用可能な画像形成装置としては、プリンタに限らず、ファクシミリ装置、複写機、複合機等の画像形成処理が行われる各種の装置、機器であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ガンマ補正機能を備えた画像形成装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置におけるガンマ補正部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における前段のガンマ補正処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における後段のガンマ補正処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置による前処理における端点処理の概要を説明するための説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像形成装置による前処理における端点処理の詳細を説明するための説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像形成装置による前処理における変曲点区間判定を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像形成装置によるコア処理における内挿補間処理（変曲点区間）を説明するための説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において変曲点区間が多く含まれる例を示す特性図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る画像形成装置によるコア処理における内挿補間処理（直線区間）を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置によるコア処理における内挿補間処理（単調変化区間）を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において単調変化区間が多く含まれる例を示す特性図である。
【図１３】従来のガンマ補正における補間の不具合を示す説明図（Ｙ軸は明度値）である。
【図１４】従来の画像形成装置のガンマ補正における補間方法を示す説明図である。
【図１５】従来のガンマ補正における補間の不具合を示す説明図（Ｙ軸は濃度値）である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  画像形成装置
１００  画像形成部
２００  制御部
３００  ガンマ補正部
３１０  処理部
３２０  記憶部
３３０  センサ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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