(57)【要約】【課題】多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができ、またテストパターンによる画像濃度制御を簡略化して制御時間を短縮すると共にトナーの消費量を削減することができ、さらにベタ部の濃度を適切に制御することができるようにする。【解決手段】多値の画信号に対して多値スクリーン処理を行う多値スクリーン処理部２３と、この多値スクリーン処理部で取得したスクリーン信号の階調値に基づいて、注目画素を基準とした観測窓内の画素を対象にした周辺濃度レベルを取得する周辺濃度レベル取得部３１と、この周辺濃度レベル取得部により取得した周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって、レーザー変調回路３５に適合する階調数に増やす階調変換処理を行って、画素ごとの露光制御値を求める階調変換処理部３２とを有するものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値の画信号に対して多値スクリーン処理を行う多値スクリーン処理手段と、
この多値スクリーン処理手段で取得したスクリーン信号の階調値に基づいて、注目画素を基準とした観測窓内の画素を対象にした周辺濃度レベルを取得する周辺濃度レベル取得手段と、
この周辺濃度レベル取得手段により取得した周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって、露光制御手段に適合する階調数に増やす階調変換処理を行って、画素ごとの露光制御値を求める階調変換処理手段とを有することを特徴とする画像濃度制御装置。
【請求項２】
前記周辺濃度レベルが、前記観測窓内の各画素ごとの階調値の総和であることを特徴とする請求項１に記載の画像濃度制御装置。
【請求項３】
感光体上に作像された複数のテストパターンごとのトナー像の濃度に基づいてそのテストパターンごとの最適露光制御値を取得するパターン別最適値取得手段と、
このパターン別最適値取得手段にて取得したテストパターンごとの最適露光制御値を基準にして、所定の補間法により前記周辺濃度レベルに応じた変換条件を求める変換条件設定手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像濃度制御装置。
【請求項４】
前記パターン別最適値取得手段において、中間調制御用及びベタ濃度制御用の２つのテストパターンごとの最適露光制御値を取得し、
前記変換条件設定手段において、前記パターン別最適値取得手段で取得した２つのテストパターンごとの最適露光制御値を基準にして、前記周辺濃度レベルに応じた変換条件を求めるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の画像濃度制御装置。
【請求項５】
前記変換条件設定手段において、濃度レベルが最高となるベタ濃度領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する最大露光制御値を、前記ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値とし、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の画像濃度制御装置。
【請求項６】
前記変換条件設定手段において、所定の基準周辺濃度レベルより低い低濃度中間調領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する最大露光制御値を、前記中間調制御用のテストパターンの最適露光制御値とし、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにしたことを特徴とする請求項４若しくは請求項５に記載の画像濃度制御装置。
【請求項７】
前記変換条件設定手段において、所定の基準周辺濃度レベルより高い高濃度中間調領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する周辺濃度レベルごとの最大露光制御値を、前記基準周辺濃度レベルでの最大の階調値に対応する露光制御値である、前記中間調制御用のテストパターンにより取得した最適露光制御値と、ベタ濃度領域での最大の階調値に対応する露光制御値である、前記ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値とから、所定の補間法により求めると共に、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにしたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像濃度制御装置。
【請求項８】
前記ベタ部制御用のテストパターンが、全体が黒で塗りつぶされたベタ黒テストパターンであり、前記中間調制御用のテストパターンが、白領域と黒領域とが混在すると共にトナー像の太り具合の判別精度が向上するように白領域と黒領域との面積比率が設定された白黒テストパターンであることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の画像濃度制御装置。
【請求項９】
前記補間法が、直線補間によるものであることを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の画像濃度制御装置。
【請求項１０】
前記観測窓が、前記多値スクリーン処理手段で行われる多値スクリーン処理でのスクリーンピッチの少なくとも１回分を包含する大きさに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の画像濃度制御装置。
【請求項１１】
スクリーン信号で中間の階調値となるハーフビット画素が、スクリーン信号で最大の階調値となるフル画素に隣接する場合に、そのフル画素の露光長にハーフビット画素の露光長を連結するように、前記階調変換処理手段で取得した露光制御値を変更する処理を行うハーフビット連結処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像濃度制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の画像濃度制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光手段により感光体上に形成された潜像をトナーにより現像することで得られるトナー像の濃度を制御する画像濃度制御装置、及びこの種の画像濃度制御装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置（印字装置、ファクシミリ装置、複写機など）では、感光体の劣化や環境条件が変動することでトナー像の濃度が変化するため、適切な濃度が安定して得られるようにレーザー光量などの画像形成条件を制御する画像濃度制御（画像安定化制御）が行われおり、このような画像濃度制御として、複数種類のテストパターンを用いて画像形成条件を制御する技術が広く利用されている（特許文献１・２参照）。
【０００３】
一方、画像読取部で生成した画信号から露光制御信号を生成するにあたっては、まず多値の画信号（例えば８bit：２５６値）を、装置の特性に応じて所望の画像が得られるようにγ補正を行った後、スクリーン処理して階調数を減らした上で、露光装置の仕様に適合する階調数（例えば８bit）に変換してＰＷＭ制御部に送るようになっているが、スクリーン処理を多値（例えば３bit：８値）で行う多値印刷では、通常、テストパターンの検出濃度に基づいて目標の濃度が得られるようにγ補正の特性カーブを変更して濃度補正を行う技術が採用されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平３−２７９９７１号公報（第３図、第４図）
【特許文献２】特開２００１−８０１１３号公報（第３図、第４図、第５図）
【特許文献３】特開平９−３２９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、このようなテストパターンを用いた画像濃度制御では、感光体の劣化や環境条件の変化に対して適切でかつ安定した画像濃度を得る上で大きな効果を奏するものの、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保する要望を十分に満足するものとは言い難く、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができる構成が望まれる。
【０００５】
特に、前記のγ補正で濃度を制御する技術では、γ補正テーブルが通常２５６×２５６であり、なめらかな補正を行うためには多くの濃度のテストパターンで濃度データを取得する必要があるため、画像濃度制御に長時間を要し、また多くのテストパターンの作像のためにトナーの消費量が増大するという問題が生じる。
【０００６】
また、全体が黒で塗りつぶされたベタ部では、トナー層の厚みが画像濃度に影響することから、トナー層の厚みを最適化する制御が望まれるが、前記のγ補正で濃度を制御する技術では、トナーを付けるか否かの制御となり、トナー層の層厚の制御が難しいため、画像に欠陥（中抜け）が発生する不都合がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができ、またテストパターンによる画像濃度制御を簡略化して制御時間を短縮すると共にトナーの消費量を削減することができ、さらにベタ部の濃度を適切に制御することができるように構成された画像濃度制御装置及びそれを備えた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】
【０００８】
本発明は、多値の画信号に対して多値スクリーン処理を行う多値スクリーン処理手段と、この多値スクリーン処理手段で取得したスクリーン信号の階調値に基づいて、注目画素を基準とした観測窓内の画素を対象にした周辺濃度レベルを取得する周辺濃度レベル取得手段と、この周辺濃度レベル取得手段により取得した周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって、露光制御手段に適合する階調数に増やす階調変換処理を行って、画素ごとの露光制御値を求める階調変換処理手段とを有する構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって階調変換処理を行うため、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができ、また所定の補間法により周辺濃度レベルに応じた変換条件を求めるため、テストパターンによる画像濃度制御を簡略化して、制御時間を短縮すると共にトナーの消費量を削減することができ、さらに階調変換処理手段での階調変換処理で濃度の補正が行われるため、ベタ部の濃度を適切に制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、多値の画信号に対して多値スクリーン処理を行う多値スクリーン処理手段と、この多値スクリーン処理手段で取得したスクリーン信号の階調値に基づいて、注目画素を基準とした観測窓内の画素を対象にした周辺濃度レベルを取得する周辺濃度レベル取得手段と、この周辺濃度レベル取得手段により取得した周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって、露光制御手段に適合する階調数に増やす階調変換処理を行って、画素ごとの露光制御値を求める階調変換処理手段とを有する構成とする。
【００１１】
これによると、周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって階調変換処理を行うため、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができる。しかも階調変換処理手段での階調変換処理で濃度の補正が行われるため、ベタ部の濃度を適切に制御することが可能になる。
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記周辺濃度レベルが、前記観測窓内の各画素ごとの階調値の総和である構成とする。
【００１３】
これによると、周辺画素の階調を適切に反映した補正を行うことができる。しかも周辺濃度レベル取得のための演算処理が簡単になり、制御時間を短縮することができる。なお、本発明では、このように単純に階調値を加算する他、観測窓内の画素と注目画素との位置関係に応じた重み付けを施して周辺濃度レベルを求めるなどの構成も可能である。
【００１４】
この場合、周辺濃度レベルを所定の単位でグループ化して露光制御値を設定すると良く、これにより処理を簡素化することができる。
【００１５】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、感光体上に作像された複数のテストパターンごとのトナー像の濃度に基づいてそのテストパターンごとの最適露光制御値を取得するパターン別最適値取得手段と、このパターン別最適値取得手段にて取得したテストパターンごとの最適露光制御値を基準にして、所定の補間法により前記周辺濃度レベルに応じた変換条件を求める変換条件設定手段とを有する構成とする。
【００１６】
これによると、実際のトナー像の濃度と露光制御値との関係をテストパターンで検証して露光制御値を求めるので、感光体の劣化や環境条件の変化に影響されることなく適切な濃度を安定して得ることができる。しかも、補間法により変換条件を求めるため、テストパターンの作像処理を簡素化して、制御時間を短縮すると共にトナーの消費量を削減することができる。
【００１７】
前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記パターン別最適値取得手段において、中間調制御用及びベタ濃度制御用の２つのテストパターンごとの最適露光制御値を取得し、前記変換条件設定手段において、前記パターン別最適値取得手段で取得した２つのテストパターンごとの最適露光制御値を基準にして、前記周辺濃度レベルに応じた変換条件を求めるようにした構成とする。
【００１８】
これによると、２つのテストパターンの作像だけで変換条件を求めるため、テストパターンの作像処理が大幅に簡素化され、制御時間の短縮及びトナー消費量の削減を図る上で有効である。
【００１９】
前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記変換条件設定手段において、濃度レベルが最高となるベタ濃度領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する最大露光制御値を、前記ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値とし、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにした構成とする。
【００２０】
これによると、スクリーン信号の階調値が増大するのに応じて次第に大きくなるように露光制御値を設定することができ、適切な制御を行うことができる。しかも、ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値に基づくため、ベタ濃度領域に適した露光制御値を得ることができる。
【００２１】
前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記変換条件設定手段において、所定の基準周辺濃度レベルより低い低濃度中間調領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する最大露光制御値を、前記中間調制御用のテストパターンの最適露光制御値とし、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにした構成とする。
【００２２】
これによると、スクリーン信号の階調値が増大するのに応じて次第に大きくなるように露光制御値を設定することができ、適切な制御を行うことができる。しかも、中間調制御用のテストパターンの最適露光制御値に基づくため、低濃度中間調領域に適した露光制御値を得ることができる。
【００２３】
前記課題を解決するためになされた第７の発明は、前記変換条件設定手段において、所定の基準周辺濃度レベルより高い高濃度中間調領域の前記変換条件として、前記スクリーン信号の最大の階調値に対応する周辺濃度レベルごとの最大露光制御値を、前記基準周辺濃度レベルでの最大の階調値に対応する露光制御値である、前記中間調制御用のテストパターンにより取得した最適露光制御値と、ベタ濃度領域での最大の階調値に対応する露光制御値である、前記ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値とから、所定の補間法により求めると共に、前記スクリーン信号の最小の階調値に対応する最小露光制御値を０とし、前記スクリーン信号の中間階調値に対応する露光制御値を、前記最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求めるようにした構成とする。
【００２４】
これによると、ベタ部分と中間調部分とで画像濃度が逆転する現象を避けて、周辺濃度レベルが増大するのに応じて次第に大きくなる、あるいは次第に小さくなるように、露光制御値を設定することができ、適切な制御を行うことができる。
【００２５】
この場合、基準周辺濃度レベルは、略中心の周辺濃度レベルに設定すると良い。
【００２６】
前記課題を解決するためになされた第８の発明は、前記ベタ部制御用のテストパターンが、全体が黒で塗りつぶされたベタ黒テストパターンであり、前記中間調制御用のテストパターンが、白領域と黒領域とが混在すると共にトナー像の太り具合の判別精度が向上するように白領域と黒領域との面積比率が設定された白黒テストパターンである構成とする。
【００２７】
これによると、ベタ黒テストパターンでトナー層の厚さを的確に評価することができるため、ベタ部に適した露光制御値を得ることができる。また白黒テストパターンでトナー像の太り具合を的確に評価することができるため、中間調に適した露光制御値を求めることができ、特に白領域と黒領域との面積比率を適切に設定することで、トナー像の太り具合が高精度に判別され、より一層適切な露光制御値を得ることができる。
【００２８】
前記課題を解決するためになされた第９の発明は、前記補間法が、直線補間によるものである構成とする。
【００２９】
これによると、補間のための演算処理が簡単になり、制御時間を短縮することができる。
【００３０】
前記課題を解決するためになされた第１０の発明は、前記観測窓が、前記多値スクリーン処理手段で行われる多値スクリーン処理でのスクリーンピッチの少なくとも１回分を包含する大きさに設定された構成とする。
【００３１】
これによると、注目画素とスクリーン線との位置関係に応じて周辺濃度レベルが大きく変化して適切な制御ができなくなる不具合を避けることができる。
【００３２】
前記課題を解決するためになされた第１１の発明は、スクリーン信号で中間の階調値となるハーフビット画素が、スクリーン信号で最大の階調値となるフル画素に隣接する場合に、そのフル画素の露光長にハーフビット画素の露光長を連結するように、前記階調変換処理手段で取得した露光制御値を変更する処理を行うハーフビット連結処理手段を有する構成とする。
【００３３】
これによると、フル画素に続けてハーフビット画素分だけレーザーが連続点灯するため、レーザー点灯が細いパルス状になることを避けることができ、これによりトナーの付着不良による階調反転を防止して、適切な階調特性を得ることができる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本発明による画像形成装置を示す模式的な断面図である。この画像形成装置は、感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の作像面を均一に帯電させる帯電ローラ２と、感光体ドラム１の作像面に対して露光用のレーザー光を走査して静電潜像を形成するＬＳＵ（レーザー・スキャニング・ユニット、露光手段）３と、感光体ドラム１の作像面上の静電潜像をトナーで現像する現像ローラ４を備えた現像器５と、感光体ドラム１の作像面上に形成されたトナー像を記録紙上に転写する転写ローラ６と、感光体ドラム１の作像面を清掃するクリーニングブレード７とが設けられており、給紙部８の記録紙が感光体ドラム１と転写ローラ６との間に送り込まれた後、定着器９を経て排紙部１０に排出される。さらにこの画像形成装置は、上部に複写やファクシミリ送信のための原稿読取部１１を備えている。
【００３６】
図２は、図１に示した画像形成装置における画像濃度制御部の概略構成を示すブロック図である。この画像濃度制御部（画像濃度制御装置）２１は、γ補正部２２と、多値スクリーン処理部（多値スクリーン処理手段）２３と、画像メモリ２４と、多値ビット化変換部２５と、パターン別最適値取得部（パターン別最適値取得手段）２６と、変換条件設定部（変換条件設定手段）２７と、変換テーブル記憶部２８とを有している。
【００３７】
パターン別最適値取得部２６では、感光体ドラム１上に形成された複数のテストパターンごとのトナー像の濃度を検出するフォトセンサ（濃度検出手段）２９の検出結果に基づいてテストパターンごとの最適露光制御値を取得する処理が行われる。変換条件設定部２７では、パターン別最適値取得部２６にて取得した最適露光制御値を基準にして、所定の補間法により周辺濃度レベルに応じた変換条件を求める処理が行われ、その周辺濃度レベルに応じた変換条件に関する情報が変換テーブルとして変換テーブル記憶部２８に記憶される。
【００３８】
γ補正部２２では、多値の画信号（例えば８bit：２５６値）を、装置の特性に応じて所望の画像が得られるようにγ補正を行うものである。このγ補正部２２では、特性カーブを固定値として補正を行えば良いが、従来通りに装置特性に応じて変更するようにしても良い。多値スクリーン処理部２３では、入力される多値の画信号に対する多値スクリーン処理（例えば３bit化）が行われ、これにより得られた画素値が、所要のライン数の画素値を記憶する画像メモリ２４に記憶される。
【００３９】
多値ビット化変換部２５は、周辺濃度レベル取得部（周辺濃度レベル取得手段）３１と、階調変換処理部（階調変換処理手段）３２と、ハーフビット連結処理部（ハーフビット連結処理手段）３３とを有している。
【００４０】
周辺濃度レベル取得部３１では、画像メモリ２４から画素値を読み出して、注目画素を基準とした所定の観測窓内の画素ごとの階調値に基づいて当該注目画素の周辺濃度レベルを取得する処理が行われる。階調変換処理部３２では、周辺濃度レベル取得部３１により取得した周辺濃度レベルに応じた変換条件にしたがって、レーザー変調回路（露光制御手段）３５に適合する階調数に増やす階調変換処理を行って、画素ごとの露光制御値（例えば８bit）を求める処理が行われる。
【００４１】
多値ビット化変換部２５から出力される画素単位の露光制御信号は、レーザー変調回路３５に入力され、これに応じてレーザー変調回路３５から出力される制御信号に応じてレーザー駆動回路３６にてＬＳＵ３でのレーザーの露光動作が制御される。レーザー変調回路３５では、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御、すなわち多値ビット化変換部２５により取得された露光制御値に応じて画素単位の光源点灯時間を制御する。
【００４２】
図３は、図２に示した画像濃度制御部２１で用いられるテストパターンを示している。ここでは、中間調制御用及びベタ部制御用の２種類のテストパターンが用いられる。
【００４３】
低濃度中間調領域では、感光体の生地の露出面とトナー像との割合に応じて画像濃度が変化し、トナー層の太り具合が画像濃度に影響する。この場合、図３（Ａ）に示す中間調制御用のテストパターンにより、トナー像の太り具合を的確に評価することができるため、中間調に適した露光制御値を求めることができる。
【００４４】
この中間調制御用のテストパターンは、白領域と黒領域とが混在する白黒テストパターンであり、ここでは、２×２画素からなる正方領域の３画素が黒画素となる黒領域と白領域とが規則的に交互に並び、黒領域が斜め方向でのみ隣接する状態となっており、トナー像の太り具合の判別精度が向上するように白領域と黒領域との面積比率が設定されている。
【００４５】
高濃度中間調領域では、低濃度中間調領域と同様に、トナー層の太り具合が画像濃度に影響するが、図３（Ａ）に示す中間調制御用のテストパターンによりトナー像の太りを制御しただけでは、トナー層の厚さが過大となり、ベタ部分と中間調部分とで画像濃度が逆転する現象が発生する。このため、以下に詳述するように、中間調制御用のテストパターンによる最適露光制御値から、図３（Ｂ）に示すベタ部制御用のテストパターンによる最適露光制御値に向けて滑らかに変化するように露光制御値を設定する。
【００４６】
ベタ部では、トナー層の厚みが画像濃度に影響し、トナー層の厚さに応じて画像濃度が変化し、この場合、図３（Ｂ）に示すベタ部制御用のテストパターンにより、トナー像の濃度を的確に評価することができるため、ベタ部に適した露光制御値を得ることができる。このベタ部制御用のテストパターンは、全体が黒で塗りつぶされたベタ黒テストパターンである。
【００４７】
これらのテストパターンは、フォトセンサ２９により全体の平均濃度が検出され、このとき、テストパターンの作像が、露光制御値を段階的に変化させて複数回行われ、各テストパターンごとの露光制御値の異なる複数のトナー像の濃度をフォトセンサ２９で検出する。これで取得したセンサ出力値は、パターン別最適値取得部２６にて所定の出力目標値と比較され、この出力目標値を実現することができる最適露光制御値が各テストパターンごとに求められる。
【００４８】
図４は、図２に示した画像濃度制御部２１で行われる処理の要領を説明する模式図である。周辺濃度レベル取得部３１では、周辺濃度レベルとして、注目画素を中心とした観測窓内の各画素ごとの階調値の総和を求める処理が行われ、階調変換処理部３２において変換テーブルを参照して周辺濃度レベル（階調総和値）から露光制御値を求める処理が行われる。
【００４９】
パターン別最適値取得部２６では、図３に示した中間調制御用のテストパターン及びベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値を取得する処理が行われ、これらのテストパターンごとの最適露光制御値に基づいて変換条件設定部２７において変換テーブルが作成される。
【００５０】
変換テーブルでは、周辺濃度レベルを低濃度中間調領域、高濃度中間調領域、ベタ濃度領域の３領域に分けて周辺濃度レベル（階調総和値）ごとの露光制御値が設定される。また、周辺濃度レベルは所定の単位でグループ化されて、同一グループ内の周辺濃度レベルでは露光制御値が同一に設定されている。
【００５１】
まず、ベタ濃度領域、すなわち観測窓内の全てあるいは殆どの画素が黒画素で、周辺濃度レベルが最高となる領域では、スクリーン信号の最大の階調値（Ｄ７）に対応する最大露光制御値を、ベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値（dutyＢ）とし、スクリーン信号の最小の階調値（Ｄ０）に対応する最小露光制御値を０とし、スクリーン信号の中間の階調値（Ｄ１〜Ｄ６）に対応する露光制御値を、スクリーン信号の階調値が増大するのに応じて次第に大きくなるように、最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求める。
【００５２】
また、所定の基準周辺濃度レベルより低い低濃度中間調領域では、スクリーン信号の最大の階調値（Ｄ７）に対応する最大露光制御値を、中間調制御用のテストパターンにより取得した最適露光制御値（dutyＡ）とし、スクリーン信号の最小の階調値（Ｄ０）に対応する最小露光制御値を０とし、スクリーン信号の中間の階調値（Ｄ１〜Ｄ６）に対応する露光制御値を、スクリーン信号の階調値が増大するのに応じて次第に大きくなるように、最大露光制御値及び最小露光制御値から所定の補間法により求める。したがって、低濃度中間調領域に属する周辺濃度レベルでは、周辺濃度レベルの高さに関係なく一律に同一の露光制御値となる。
【００５３】
一方、基準周辺濃度レベルより高い高濃度中間調領域では、スクリーン信号の最大の階調値（Ｄ７）に対応する最大露光制御値を、基準周辺濃度レベルでの最大の階調値（Ｄ７）に対応する露光制御値、すなわち中間調制御用のテストパターンにより取得した最適露光制御値（dutyＡ）と、ベタ濃度領域での最大の階調値（Ｄ７）に対応する露光制御値、すなわちベタ部制御用のテストパターンの最適露光制御値（dutyＢ）とから、所定の補間法により求める。さらに、スクリーン信号の中間の階調値（Ｄ１〜Ｄ６）に対応する露光制御値を、スクリーン信号の最大の階調値（Ｄ７）に対応する露光制御値と、スクリーン信号の最小の階調値（Ｄ０）に対応する露光制御値（０）とから、所定の補間法により求める。
【００５４】
図５は、図２に示した変換条件設定部２７で作成される変換テーブルの一例を示している。ここでは、観測窓が注目画素を中心とした５×５画素の領域となり、またスクリーン信号（3bit）の階調値が０〜７の値をとるため、周辺濃度レベル（階調総和値）は、最大で７×２５＝１７５となり、０〜１７５の値をとり、これを５あるいは６単位でグループ化して露光制御値が設定されており、露光制御値は３２段階に分かれている。
【００５５】
ここでは、高濃度中間調領域と低濃度中間調領域とを区分する基準周辺濃度レベルが、略中心（最大レベルの約５０％）の１６としており、低濃度中間調領域が周辺濃度レベルグループ番号（NO.）の１〜１６の範囲、高濃度中間調領域が周辺濃度レベルグループ番号の１７〜３１の範囲となる。
【００５６】
またここでは、周辺濃度レベルごとの露光制御値が、直線補間により算出されている。なお、２次関数などによる補間式により、曲線補間とすることも可能である。
【００５７】
図６は、図４に示した観測窓の大きさを設定する要領を示している。観測窓は、多値スクリーン処理部２３で行われるスクリーン処理でのスクリーンピッチの少なくとも１回分を包含する大きさに設定されており、解像度に応じたスクリーン線数の違いに伴って観測窓の大きさが異なり、ここでは、６００dpi／１５０lpiで注目画素を中心とした５×５画素、１２００dpi／２００lpiで注目画素を中心とした９×９画素としている。
【００５８】
スクリーン処理では、スクリーン線数に応じて線状に黒画素（階調値が０とならない画素）を集合させて多値画像を作成し、スクリーン線数に応じて黒画素が偏在するため、観測窓が小さいと、注目画素とスクリーン線との位置関係、すなわち注目画素が線状の黒画素領域の内か外かに応じて、周辺濃度レベル（階調総和値）が大きく変化して、適切な制御ができなくなるが、観測窓の大きさを１スクリーンピッチよりも広い範囲とすることで、スクリーン線数に応じて黒画素が偏在することによる影響をなくすことができる。
【００５９】
図７は、図２に示したハーフビット連結処理部３３で行われる処理の概要を示す模式図である。多値スクリーン処理部２３で生成するスクリーン信号（3bit）は、８段階の値（0/7〜7/7）をとり、スクリーン信号が最大値（7/7）となるフル画素と、スクリーン信号が中間値（1/7〜6/7）となるハーフビット画素とがあるが、階調変換処理部３２での処理により、フル画素でも図４に示したように露光制御値（8bit）が最大値（255）より小さくなるため、レーザー点灯が断続的になり、これによりハーフビット画素のレーザー点灯が細いパルス状になり、トナーの付着不良を起こして適切な画像濃度が得られなくなる場合が生じる。
【００６０】
そこで、ハーフビット連結処理部３３では、スクリーン信号で中間の階調値となるハーフビット画素が、スクリーン信号で最大の階調値となるフル画素に隣接する場合に、そのフル画素の露光長にハーフビット画素の露光長を連結するように露光制御値を変更する処理が行われる。これによりフル画素に続けてハーフビット画素分だけレーザーが連続点灯するため、レーザー点灯が細いパルス状になることを避けることができる。
【００６１】
このハーフビット連結処理では、画像の形態に応じて、図７（Ａ）〜（Ｃ）に一例を示すように種々の態様がある。
【００６２】
図７（Ａ）に示す例では、フル画素Ａ・Ｂ・Ｃに比較的低階調（1/7）のハーフビット画素Ｄが続く場合であり、フル画素Ａは、中央位置から両側に広がるように露光位置が設定され、フル画素Ｂ・Ｃ及びハーフビット画素Ｄは、左端から右側に広がるように露光位置が設定されており、この場合、ハーフビット画素Ｄの露光長を隣接するフル画素Ｃに連結し、ハーフビット画素Ｄの露光長に相当する分だけフル画素Ｃの露光長が長くなる。
【００６３】
図７（Ｂ）に示す例では、フル画素に比較的高階調（6/7）のハーフビット画素が続く場合であり、フル画素Ａは、中央位置から両側に広がるように露光位置が設定され、フル画素Ｂ・Ｃ及びハーフビット画素Ｄは、左端から右側に広がるように露光位置が設定されており、この場合、ハーフビット画素Ｄの露光長を隣接するフル画素Ｃの右端に連結し、このときフル画素Ｃの露光長が最大値を超えて余りが発生しても、左寄せのまま残す。
【００６４】
図７（Ｃ）に示す例では、前記の例とは逆に、ハーフビット画素Ａにフル画素Ｂ・Ｃ・Ｄが続く場合であり、ハーフビット画素Ａ及びフル画素Ｂ・Ｃは、右側から左端に広がるように露光位置が設定され、フル画素Ｄは、中央位置から両側に広がるように露光位置が設定されており、この場合、ハーフビット画素Ａの露光長を隣接するフル画素Ｂの左端に連結し、このときフル画素Ｂの露光長が最大値を超えて余りが発生しても、右寄せのまま残す。
【００６５】
図８は、図２に示した画像濃度制御部２１で行われる制御前後のガンマ特性の変化状況を示している。ここでは、現像器の状態などに応じて同一の露光制御値で作像しても画像濃度が高くなる高濃度状態と画像濃度が低くなる低濃度状態との２つの状態で、電子データ上の階調を変化させながら、実際に作像された画像の濃度（マクベス濃度）を測定した。
【００６６】
制御前と制御後とを比較すると、全体的に画像濃度が低下する方向に変化するものの、高濃度域での目立った階調反転もなく、また装置の状態が濃いか薄いかに関係なく、一定した濃度特性を確保することができ、安定した画像形成が可能である。
【００６７】
図９は、図２に示したハーフビット連結処理部３３で行われる処理の有無によるガンマ特性の変化状況を示しており、（Ａ）にハーフビット連結処理を実施しない場合を、（Ｂ）にハーフビット連結処理を実施した場合をそれぞれ示している。ここでは、電子データ上の階調を変化させながら、実際に作像された画像の濃度（マクベス濃度）を測定した。
【００６８】
図８（Ａ）に示したハーフビット連結処理を実施しない場合には、階調反転が発生しているのに対して、図８（Ｂ）に示したハーフビット連結処理を実施した場合には、階調反転が発生しておらず、適切な階調特性を得ることができる。
【００６９】
図１０は、本発明によるカラー画像形成装置の一例を示すブロック図である。このカラー画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）の各色ごとの複数のプロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄが中間転写ベルト１０２に沿って配列されており、これらのプロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄの各感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄに対してＬＳＵ１０４にて書き込みが行われた後に現像器１０５ａ〜１０５ｄにより現像されることで、各感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄ上に各色ごとのトナー像が作像され、この各色ごとのトナー像が中間転写ベルト１０２に順次転写されて合成されることでカラー画像が得られるようになっており、給紙部の記録紙が中間転写ベルト１０２と２次転写ローラ１０６との間に送り込まれてカラーのトナー像が記録紙に転写される。
【００７０】
このカラー画像形成装置では、各プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄにおいて各色ごとのテストパターンが作像される。このテストパターンの作像は、中間転写ベルト１０２を走行させながら行われ、各感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄ上に作像された各色ごとのテストパターンが中間転写ベルト１０２上に順次転写された後、中間転写ベルト１０２上のテストパターンの濃度が画像濃度センサ１０７で順次検出される。
【００７１】
画像濃度制御部１１１では、画像濃度センサ１０７の出力値に基づいて、前記の例と同様に、テストパターンごとの最適露光制御値が算出され、さらに周辺濃度レベルに応じた変換条件に関する変換テーブルが各色ごとに作成される。そして、画信号が入力されると、注目画素の周辺濃度レベルが各色ごとに求められ、変換テーブルにしたがって注目画素の周辺濃度レベル及びスクリーン信号の階調値から画素ごとの露光制御値が各色ごとに取得され、この露光制御値がレーザー変調回路１１２に入力され、これに応じてレーザー変調回路１１２から出力される制御信号に応じてレーザー駆動回路１１３にてＬＳＵ１０４でのレーザーの露光動作が制御される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかる画像濃度制御装置及びそれを備えた画像形成装置は、多様な形態の画像に対して鮮明で高品質な画質を確保することができ、またテストパターンによる画像濃度制御を簡略化して制御時間を短縮すると共にトナーの消費量を削減することができ、さらにベタ部の濃度を適切に制御することができる効果を有し、露光手段により感光体上に形成された潜像をトナーにより現像することで得られるトナー像の濃度を制御する画像濃度制御装置、及びこの種の画像濃度制御装置を備えた画像形成装置、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明による画像形成装置を示す模式的な断面図
【図２】図１に示した画像形成装置における画像濃度制御部の概略構成を示すブロック図
【図３】図２に示した画像濃度制御部で用いられるテストパターンを示す図
【図４】図２に示した画像濃度制御部で行われる処理の要領を説明する模式図
【図５】図２に示した変換条件設定部で作成される変換テーブルの一例を示す図
【図６】図４に示した観測窓の大きさを設定する要領を説明する図
【図７】図２に示したハーフビット連結処理部で行われる処理の概要を示す模式図
【図８】図２に示した画像濃度制御部で行われる制御前後のガンマ特性の変化状況を示す図
【図９】図２に示したハーフビット連結処理部で行われる処理の有無によるガンマ特性の変化状況を示す図
【図１０】本発明によるカラー画像形成装置の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【００７４】
１  感光体ドラム
３  ＬＳＵ（露光手段）
２１  画像濃度制御部（画像濃度制御装置）
２３  多値スクリーン処理部（多値スクリーン処理手段）
２５  多値ビット化変換部
２６  パターン別最適値取得部（パターン別最適値取得手段）
２７  変換条件設定部（変換条件設定手段）
２８  変換テーブル記憶部
２９  フォトセンサ（濃度検出手段）
３１  周辺濃度レベル取得部（周辺濃度レベル取得手段）
３２  階調変換処理部（階調変換処理手段）
３３  ハーフビット連結処理部（ハーフビット連結処理手段）
３５  レーザー変調回路（露光制御手段）
３６  レーザー駆動回路
【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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