(57)【要約】【課題】画像形成装置において、安定した良好な階調再現を行えるようにする。【解決手段】原画データの単位画素当たりの濃淡情報に基づいてインク吐出量を制御するヘッド制御手段２と、ヘッド制御手段２の駆動波形に応じてインクを吐出して画像走査を行うインクジェットヘッド４と、所定の起動タイミングによりテストパターンデータを発生させるパターンゼネレータ１２と、インクジェットヘッド４から吐出されるインク滴が付着する受容体５とを有し、インクジェットヘッド４はテストパターンデータに応じて受容体５上に画像走査を行うようにする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画データの単位画素当たりの濃淡情報に基づいてインク吐出量を制御するヘッド制御手段と、
前記ヘッド制御手段の駆動波形に応じてインクを吐出して画像走査を行うインクジェットヘッドと、
所定の起動タイミングによりテストパターンデータを発生させるパターン発生手段と、
前記インクジェットヘッドから吐出されるインク滴が付着する受容体とを有し、
前記インクジェットヘッドは前記テストパターンデータに応じて前記受容体上に画像走査を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記テストパターンデータによるテストパッチである濃度テストパターンは前記駆動波形の一画素周期当たりのパルス周期を可変して形成され、当該濃度テストパターンの濃度を検出してこれを基準レベルと比較し、その比較結果から次の駆動パルス周期を決定す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】
濃度データレベルが複数段階に変化したテストパッチである階調テストパターンを形成し、前記階調テストパターンから濃度特性を検出して濃度データレベルと比較し、前記階調テストパターンの濃度特性が前記濃度データレベルに対して直線性を示すように原画データを補正することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記濃度テストパターンおよび前記階調テストパターンを前記容体上に形成するテストパッチは、同一画面上において相互に同列に形成されることを特徴とする請求項１、２または３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特にインクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタにおいてフルカラー画像を表現するための濃度制御に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より画像形成装置に用いられるインクジェットヘッドは、図１９に示すように、インク吐出用のノズルおよびインク収容部に連通しているインク室の壁面の少なくとも一部に設けられ、駆動用信号の波形に応じた圧力を加えてインク室の変形を行う圧力発生部１００、ノズルの先端部のインクを吸引するため圧力を降下させ、次にインクをノズルから吐出させるため圧力を上昇させ、その後、ノズルの先端部のインクを吸引して吐出したインク流の切断を行うため圧力を降下させ、その後、圧力を元に戻すため、圧力を上昇させる指示を行うよう定めた一定の駆動用信号出力部２１０が設けられている。そして、これを１画素周期内で１パルス印加させることでインク小滴が吐出し、所定の用紙上に着弾することでドットが形成される。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドは主走査方向駆動キャリッジ（図示せず）に配設され、１画面の主走査を形成する。また、給紙手段（図示せず）によってキャリッジ走査方向と垂直方向（副走査方向）に用紙が搬送され、画像データに応じた所定の印字形成動作が実行される。
【０００４】
ここで、インク滴が位置当たりで制御できる液滴数は１〜３滴程度であり用紙上のドット径も１画素あたり１〜３種類程度であり、微小領域での濃淡の表現力はかなり制約される。
【０００５】
さて、前述した様な画像形成装置においては、ホストコンピュータ上の原画データが写真画等の階調情報（１画素に２５６値レベルのデータが存在）を良好に再現する必要性から、誤差拡散やディザ等の中間調処理が行われている。これらは、人の目が知覚できない程度に画像制御領域を拡大させ、当該領域で黒ドットと白ドットの面積比を変化させることで、原画像に近い濃淡表現を行うものである。
【０００６】
図２０は３値のブルーノイズディザ法と呼ばれる中間調処理の概念を示す説明図であり、同図において、画像データの濃度レベルが低い領域では白ドット（空白）もしくは黒小ドットの２値化処理を行い、所定濃度レベルまでは小ドットで濃度を増加させ、小ドットが制御領域を埋め尽くした後は、黒小ドットと黒大ドットの２値化処理を行う。
【０００７】
以上のような構成および処理により、記録ヘッドを利用した画像形成装置は原画情報を用紙上に可視像化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような従来の画像形成装置では、インク自体の物性値が温度特性をもっていることが知られている。例えば、粘度については環境温度が０〜４０℃の間で８〜２ｃｐ程度の変動が見られる。これによるインクジェットヘッドの吐出特性の変化によりインク吐出量が変動し、用紙上に着弾したドットサイズが変動してしまう。
【０００９】
また、インクジェットヘッドの吐出用ノズルの径も個々にばらつきがあり、さらに、圧力発生器内部のアクチュエータの材料にもばらつきがあることから、同じ駆動波形を印加しても、個々に変位量、共振周波数が異なる。
【００１０】
ここで、当該記録ヘッドを動作させる圧電素子の変位は駆動パルスの印加電圧レベルが同一であれば、変位量が大きいとインクの吐出量は多く、変位量が小さいと吐出量は相対的に少なくなる。つまり、異なった記録ヘッドによる画像形成装置間では濃度変動が発生する。また、前述の駆動波形は、ピエゾの共振波形との位相関係を整合させることで所定量のインクを吐出させるように構成されている。換言すれば、共振波形、共振波形周波数が異なればヘッド間での共振波形と駆動パルス波形の位相関係がばらつくことになり、インク吐出量は変動する。
【００１１】
また、これとは別に、駆動波形自体もハードウエアの構成素子が個々に特性のばらつきがあるため、パルス振幅、パルス形状にばらつきが発生する。その結果、インク吐出量が変動することになる。
【００１２】
すなわち、従来の画像形成装置では、環境温度の変化、装置間のハードウエア、圧力発生部の構成部品精度のばらつきで、インク吐出量が変化し、最終的に用紙上濃度が変動する結果となる。もとより、階調表現、色再現を行う画像形成装置はホストコンピュータ上の各色濃度データレベルに対して常に一義的な濃度再現が絶対不可欠であり、前述したような課題が顕在化すると、ホストコンピュータ上での所定の色指定に対して、正確な色再現ができないという重大な問題に発展する。
【００１３】
そこで、本発明は、安定した良好な階調再現を行うことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の画像形成装置は、原画データの単位画素当たりの濃淡情報に基づいてインク吐出量を制御するヘッド制御手段と、ヘッド制御手段の駆動波形に応じてインクを吐出して画像走査を行うインクジェットヘッドと、所定の起動タイミングによりテストパターンデータを発生させるパターン発生手段と、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴が付着する受容体とを有し、インクジェットヘッドはテストパターンデータに応じて受容体上に画像走査を行うようにしたものである。
【００１５】
これにより、画像形成装置において、安定した良好な階調再現を行うことが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、原画データの単位画素当たりの濃淡情報に基づいてインク吐出量を制御するヘッド制御手段と、ヘッド制御手段の駆動波形に応じてインクを吐出して画像走査を行うインクジェットヘッドと、所定の起動タイミングによりテストパターンデータを発生させるパターン発生手段と、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴が付着する受容体とを有し、インクジェットヘッドはテストパターンデータに応じて受容体上に画像走査を行う画像形成装置であり、安定した良好な階調再現を行うことが可能になるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、テストパターンデータによるテストパッチである濃度テストパターンは駆動波形の一画素周期当たりのパルス周期を可変して形成され、当該濃度テストパターンの濃度を検出してこれを基準レベルと比較し、その比較結果から次の駆動パルス周期を決定する画像形成装置であり、常に安定した濃度再現を行うことが可能になるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、濃度データレベルが複数段階に変化したテストパッチである階調テストパターンを形成し、階調テストパターンから濃度特性を検出して濃度データレベルと比較し、階調テストパターンの濃度特性が濃度データレベルに対して直線性を示すように原画データを補正する画像形成装置であり、個々の画像形成装置間での濃度変動がなくなり、正確な色再現が可能になるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３記載の発明において、濃度テストパターンおよび階調テストパターンを容体上に形成するテストパッチは、同一画面上において相互に同列に形成される画像形成装置であり、受容体として用紙を使用した場合における省資源化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１８を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態による画像形成装置の機能構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態による画像形成装置のテストパターン形成用の受容体周辺の構成を示す説明図、図３は本発明の一実施の形態による画像形成装置の制御機構を示すブロック図、図４は本発明の事前実験での知見の内容を示す概念図、図５は本発明の一実施の形態による画像形成装置における駆動パルス波形とインクジェットヘッドの共振波形の整合関係を示す概念図、図６は本発明の一実施の形態による画像形成装置における駆動パルス周期とインク吐出量との関係を示すグラフ、図７は本発明の一実施の形態による画像形成装置における濃度補正テストパターンとパターン発生タイミングを示す説明図、図８は本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の発生回路を示すブロック図、図９は本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の形成動作を示すタイミングチャート、図１０は本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の波形生成用参照テーブルを示す説明図、図１１は本発明の一実施の形態による画像形成装置の濃度補正パターンの設定駆動パルス周期とテストパッチ検出濃度との関係を示すグラフ、図１２は本発明の一実施の形態による画像形成装置における濃度補正パターンの濃度認識アルゴリズムを示す概念図、図１３は本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターンの発生回路を示すブロック図、図１４は本発明の他の実施の形態による画像形成装置のγ特性取得を示す概念図、図１５は本発明の他の実施の形態による画像形成装置のγ補正を示す概念図、図１６は本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターン配置を示す説明図、図１７は本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターン情報に基づくγ補正を示す概念図、図１８は本発明の実施の形態による画像形成装置の濃度補正パターンおよび階調補正パターンのテストパッチの画面配置を示す説明図である。
【００２２】
図１において、画像データの生成および画像形成装置へのデータ送出を行うホストコンピュータ１、インクジェットヘッド４を画像データに応じてスイッチングし、原画データの単位画素当たりの濃淡情報に基づいてインク吐出量を制御するヘッド制御手段２、ヘッド制御手段の駆動波形に応じてインクを吐出して画像走査を行うインクジェットヘッド４、インクジェットヘッド４の内部に設けられたアクチュエータを駆動するための増幅器３、非実印字期間に画像走査されて所定のタイミングで走査されるテストパターン画像６が形成されるベルト状の受容体５、テストパターン画像６の濃度を検出するための濃度検出手段７、濃度情報を所定タイミングで取り込むための入出力（Ｉ／Ｏ）ポート８、画像形成装置の印字動作を制御するためのＣＰＵ９、ＣＰＵ９における制御動作の手順情報が格納されたＲＯＭ１０、印字動作制御に必要なデータの読み出しおよび書き込みを行うためのＲＡＭ１１、所定の起動タイミングでテストパターンデータを発生させるためのパターンゼネレータ（パターン発生手段）１２を有している。
【００２３】
なお、符号１０１はＲＧＢデータ（輝度データ）を色材特有の物理的、化学的特性に対応したＣＭＹＫデータ（濃度データ）に変換するためにマスキング補正およびＵＣＲを行うための画像処理ブロック、符号１０２はさらにγ補正を行うための画像処理ブロック、つまりγ補正部である。
【００２４】
図２（Ａ）において、受容体５の周辺には、受容体５の表面に付着したテストパターン印字でのインク液滴を裏面から照射して濃度検出手段７へ受光させるための発光手段２０、濃度検出後の受容体５上のテストパターン画像６を掻き取るためのゴムブレード２１、受容体５上の残液滴を吸い取るためのスポンジローラ２３、ゴムブレード２１およびスポンジローラ２３により受容体５から除去された排インクを貯蔵するためのタンク２２が配置されている。なお、符号２４は実印字時に用紙が通過する経路である。
【００２５】
ここで、テストパターン画像６は、図２（Ｂ）に示すように実際の用紙上に形成することも可能である。この場合は、受容体としての用紙２４上に所定のテストパッチを印字形成し、発光手段２５からの光を該テストパッチ上に照射し、反射光量を受光手段７により検出することになる。
【００２６】
以上のように構成された画像形成装置において、印字濃度が安定となる動作概念を説明する。
【００２７】
まず、ホストコンピュータ１から出力される画像データを印字出力する実印字期間以外の所定起動タイミングでＣＰＵよりトリガ信号が発せられ、パターンゼネレータ１２よりテストパターンデータが出力される。このテストパターンデータは出力画面に対するテストパッチの配置情報であり、実際の画像走査のために時系列信号に変換される。
【００２８】
図３はテストパターンデータによりインクジェットヘッドが駆動されるまでの処理を示している。
【００２９】
図３において、テストパターンデータ（パラレル）を転送のタイミング調整のために一時的に格納してラスタデータに変換するバッファメモリ３１、ＣＰＵ９よりの主走査書き込み開始のタイミング信号（Ｍｔ）および副走査書き込みタイミング信号（Ｓｔ）に基づいてテストパターンデータをラスタ走査可能な時系列の画像信号に展開するラスタイメージ処理部３２、インクジェットヘッド４の駆動パルス波形情報が格納されたパルス周期制御部３３、時間とレベル（デジタル値）で管理された波形情報信号Ｐｔを保持するレジスタ３４、当該波形情報のレベルに応じた電流を出力するＤ／Ａ変換機３５、インクジェットヘッド４がインク吐出可能なレベルに電圧を増幅するアンプ３６、シリアル画像データ（Ｖｉｄｅｏ）のＨ／Ｌ（黒／白）に基づいて駆動パルス波形ＶａをＯＮ／ＯＦＦするアナログスイッチ３７を備えている。
【００３０】
ここで、本発明者は、本明細書で開示する発明に至る過程において、実験により以下の知見を得た。
【００３１】
すなわち、インクジェットヘッド４へ印加する駆動パルスの周期を変化させると、飛翔するインクの液滴量（以下、「吐出量」という。）が変化し、受容体５へ着弾した結果のドットサイズも変化するというものである。
【００３２】
これについて、図４および図５を用いて説明する。
【００３３】
ここで、図４は一画素周期当たりのパルス数は同じでパルス周期を３段階（Ｔ１〜Ｔ３）に変化させたときのドットサイズが変化する様子を表している。
【００３４】
図５はこのメカニズムを表したものであり、同図において、インクジェットヘッドへの駆動パルス波形ＩＮＰＵＴ１、ＩＮＰＵＴ２に対するピエゾの変位応答波形ＯＵＴ１、２との位相関係を示している。
【００３５】
ピエゾ方式のインクジェットヘッドにおいては、ピエゾの電気機械特性からもたらされる固有の共振モード波形が存在し、印加する駆動パルス波形は、この固有共振波形の振幅、周期、形状に整合するように予め設定される。つまり、入力波形（駆動パルス波形）と出力波形（共振波形）が所定の位相関係になったときに狙いのインク吐出量を得ることができる。逆に言えば、所定の位相関係をずらせば、すなわち駆動パルス周期をずらせば、ピエゾの共振モードが変化し（つまり、インクジェットヘッドのインク吐出特性が変化し）、結果的にインク吐出量も変化する。
【００３６】
そして、本発明者の実験によれば、図６に示すような駆動パルス周期の変化に対する吐出量の変化特性を得ることができた。
【００３７】
前述した共振波形は個々のインクジェットヘッドによりバラツキがあり、インク吐出量が所望値となる駆動パルス周期はヘッド毎に異なるが、狙いの吐出量は周期を変化させることで必ず探索できることが実験により確認された。ここで、吐出量が変化すればドットサイズが変化し、濃度も変化する。つまり、駆動パルス周期を可変とすることにより、画像形成装置の出力画像濃度を変化させることができ、安定した良好な階調再現を行うことが可能になる。
【００３８】
本発明はこの実験結果を基に説明をする。
【００３９】
（最適濃度補正動作の説明）
本発明の目的である安定した良好な階調再現を行うためには、インクジェットヘッドに印加する駆動パルス波形周期の最適値を探索することが必要である。
【００４０】
そのために、まず駆動パルスの周期を数段階に変化させ、各々の周期に対応したテストパッチ（以下、「濃度補正パターン」という。）をインクの受容体であるエンドレスベルトや用紙上に形成する。
【００４１】
図７（ａ）は濃度補正パターンの画面上での配置の概念を示している。同図において、Ｆ０〜Ｆ３は副走査方向の画面先端からの位置を表し、Ｔ０〜Ｔ３は各テストパッチを形成するときの駆動パルス周期を表している。図７（ｂ）は濃度補正パターンを画像走査するためのタイミングを示している。
【００４２】
図７（ａ）の副走査方向位置は、副走査速度が決まればＣＰＵの時間管理で位置が決定できる。すなわち、前述したように副走査書き込みタイミング信号ＳｔのトリガがＦ０〜Ｆ３に対応しており、このタイミングで駆動パルス周期が切り換えられる。なお、詳細については後述する。また、画像形成装置の所定のシーケンスに基づいて濃度補正パターンが時系列信号（Ｖｉｄｅｏ）に変換されて主走査が実行され、この主走査に同期して副走査が実行されることで、所定の大きさ、配置のパッチが画面上に形成される。
【００４３】
ここで、前述したように、時系列信号ＶｉｄｅｏがＡｃｔｉｖ状態（黒）のときに駆動パルス波形がアナログスイッチを通過してインクジェットヘッドに印加されるため、各パッチは所望の駆動パルス周期により形成されることになる。
【００４４】
次に、インクジェットヘッドの駆動パルス波形の形成動作を説明する。
【００４５】
図８において、レジスタ３４−１，３４−２にセットされたレベル（デジタル値）に応じてＤ／Ａコンバータ３５−１，３５−２は所定電流Ｉａ、Ｉｂをそれぞれ出力する。なお、Ｉａは正、Ｉｂは負である。コンデンサ４０にはこれらの出力電流が充電（ＩａがＡｃｔｉｖｅ時）、もしくは放電され（ＩｂがＡｃｔｉｖｅ時）、コンデンサ４０の電位ＶＩは出力電流の値、コンデンサ容量、充放電時間、過去の電圧履歴で決定される。
【００４６】
図９において、ＣＰＵによって管理されたタイマが起動すると、予め決められた時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・・のタイミングで所定の電流値に対応したデジタル値Ｄａ１、Ｄｂ１がレジスタにセットされる。例えば、ｔ０ではＤＩａ、ＤＩｂは０がセットされ、Ｄ／Ａコンバータの出力電流は０のため、その時点での電位が保持される。時刻ｔ１ではＤＩｂはＤｂ１がセットされるため、Ｄ／Ａコンバータの出力電流は−Ｉｂとなりコンデンサの電荷が放電されるため、電位Ｖ１は時間の経過とともに低下していく。このようなシーケンス動作を所定時刻のタイミングで実行することで、駆動パルス波形の波高値、立ち上がり、立ち下り時間を任意に設定できる。そして、電流値のセット時刻ｔ０、ｔ１・・・と電流値を可変にすることで駆動パルス周期Ｔの時間幅が一画素周期内で可変とされることになる。なお、この時刻とセットされる電流値の関係は参照テーブルとして図３のパルス周期制御部３３内に格納される。濃度補正パターンが５種類のテストパッチで構成される場合は、パルス周期の種類も５種類が参照テーブルとして予め記憶されている（図１０参照）。
【００４７】
また、テストパッチの印字密度は１００％（ベタ）で構成されている。
【００４８】
図１０において、各設定駆動パルス周期に対応する時刻は比例関係が成り立つように決定される。例えば、パルス周期Ｔ１（ｔ０１，ｔ１１，ｔ２１・・・）とＴ２（ｔ０２，ｔ１２、ｔ２２・・・）との間には、Ｔ１／Ｔ２＝ｔ０１／ｔ０２＝ｔ１１／ｔ１２＝・・・が成り立つ。すなわち、各々の駆動パルス波形は振幅が同じで、時間軸が比例的に伸縮した形状となる。
【００４９】
以上のような濃度補正パターンの印字シーケンス動作によりインクの受容体に画像が形成され、前述した濃度検出手段７がテストパッチの反射濃度、透過光濃度を検出し、ＣＰＵがその濃度情報を所定タイミングでサンプリングし、各テストパッチの濃度を認識する。そして、これらの濃度情報とそれに対応する駆動パルス周期の関係がＣＰＵ内のＲＡＭ上に展開される（図１１参照）。
【００５０】
そして、予め定められた基準濃度レベルに対応する駆動パルス周期が図１１の関係表から探索される。例えば、基準濃度レベルがＤｒｅｆであれば、座標（Ｔ４，Ｄ４）、（Ｔ３，Ｄ３）が既知であるから、線形補間を行うことで、Ｔｄ＝Ｔ４＋（Ｔ３−Ｔ４）（Ｄｒｅｆ−Ｄ４）／（Ｄ３−Ｄ４）としてＤｒｅｆに対応する駆動パルス周期Ｔｄが決定される。周期が決定されれば、これに対応する駆動パルス波形については、前述したように、波形の立ち上がり、立ち下り時刻はＴ０〜Ｔ４間で比例関係が成り立つ。つまり、この時点で決定された駆動パルス周期に対する時刻ｔ０ｄ、ｔ１ｄ、ｔ２ｄはＴ１／Ｔｄ＝ｔ０１／ｔ０ｄ＝ｔ１１／ｔ１ｄ＝・・・の関係より導出することができる。
【００５１】
ここで、ＣＰＵの濃度認識の手法を次に述べる。
【００５２】
まず、当該濃度補正パターンを受容体５上に形成する場合は、受容体５上のテストパッチ濃度が検出されることになるが、本来的には実際の用紙上濃度が認識される必要がある。そこで、実際の用紙上の濃度をＣＰＵが認識する手順について説明する。
【００５３】
図１に示した濃度検出手段７はフォトダイオード等の光電変換素子で構成されており、本発明ではインク液滴の透過光量から濃度を検出することになる。つまり、インク液滴の付着量が多くなるほど透過光量は低くなり、比例的に光電流は小さくなる。この付着量と光電流の関係は一義的に決まるため、予め実験データとして採取される。そして、ベルトである受容体５のインク付着量と用紙上濃度との関係については、予め同様のテストパターンを用紙上にも印字し、専用の濃度測定器で実測する。この操作により、用紙上濃度とインク付着量との関係が導出できるため、最終的に用紙上濃度と光電流との関係を得ることができる。
【００５４】
これらの相関を図１２に示す。この相関表はＣＰＵが理解できる正規化データの形でＲＡＭ１１に変換テーブルとして蓄積されている。
【００５５】
この構成により、ＣＰＵ９は濃度検出手段７からの透過光量情報を当該変換テーブルを参照することで、用紙上パッチ濃度を認識することが可能となる。
【００５６】
これらの内容は、用紙上へ濃度補正パターンを形成し、用紙上のテストパッチ濃度を検出する場合も同様の考え方が成り立つ。すなわち、予め実験により得られた用紙上反射濃度と濃度検出手段７の光電流の相関データが画像形成装置内に格納され、濃度検出時にＣＰＵ９により当該相関データが参照される。
【００５７】
以上述べた動作シーケンスにより、最適駆動パルス周期、駆動波形が選定され、次回の画像形成でのインクジェットヘッドの駆動条件となる。これにより、常に安定した濃度再現を行うことが可能になる。
【００５８】
（階調補正動作の説明）
前述したインクジェットプリンタを含めた画像形成装置は一般的に非線形システムであり、入力（画像濃度データ）に対する出力（画像濃度）はγ特性を示すことが知られている。そのため、周知のγ補正により、出力濃度を線形化することが行われている。ホストコンピュータ１内の原画データは１画素当たり、例えば８ｂｉｔの濃度情報を持つが、実際に画像形成装置で印字する場合には、１画素当たりの印字モードは白／黒（非吐出／吐出）の２値印字が一般的である。
【００５９】
このような画像形成方式において視覚的に中間調表現が可能となるように、前述のように、誤差拡散やディザ法等の階調処理が提案されている。
【００６０】
これらのデータ処理概念を図１３に示す。同図において、ホストコンピュータ１の原画情報（８ｂｉｔ／１画素）はγ補正部１０２によりγ補正され、誤差拡散等の中間調２値化処理が中間調処理部５０で実行され、１画素当たり２値の画像データとしてヘッド制御手段２に送られる。これらのデータ処理により最終的な印字形成においては１画素当たりでは白か黒の画像が出力される。
【００６１】
次に、γ補正の手順について説明する。
【００６２】
予め、実験により、濃度データレベルが複数段階（例えば８段階）に変化したテストパッチ（以下、「階調テストパターン」という。）を発生させ、γ補正を実行せずに、直接、原画８ｂｉｔデータの２値化処理を行い印字形成動作を行う。この動作により得られた出力画像の８個のテストパッチである階調テストパターンから濃度特性を計測し、濃度データレベルとの相関図を作成する。前述したように、この特性はγ特性と呼ばれ、画像形成装置固有の特性形状を成す（図１４参照）。そして、このγ特性を補正して出力画像を線形とするために、逆変換カーブを作成する（図１５参照）。逆変換カーブは、補正後の直線カーブを基準にして線対称として定義される。すなわち、この逆変換カーブを原画データの補正データとして予めγ補正部１０２内のＲＡＭ上に変換テーブル（以下、「γ補正テーブル」という。）として格納しておく。そして、実印字において、原画８ｂｉｔデータはＲＡＭ上の変換テーブルを参照することで原画データは補正され、最終印字出力は濃度データレベルに対して良好な直線性を有する。
【００６３】
ここで、γ特性は画像形成装置の物理特性に起因しているため、装置の個体差、環境変動、経時変化により、特性が変動することが知られている。
【００６４】
そして、γ補正部１０２のＲＡＭ上に展開されたγ補正テーブルは、所定の画像形成装置の所定環境でのγ特性から導出されたものであり、これらの条件が変動すれば、当初の変換テーブルによりγ補正を実行すると、出力画像の階調性が変化してしまうという問題が発生する。
【００６５】
また、インクジェットヘッドの駆動条件が変われば、インク吐出特性が変化するため、一般的にγ特性も変化する。このことは、前述した濃度補正動作によりその時点での最適駆動パルス波形が更新されるとγ特性が変化することを意味する。
【００６６】
そこで、この問題に対処するため、前述の濃度補正動作の実行後、引き続きγ補正テーブルの更新動作（以下、「階調補正動作」という。）を行う必要がある。
【００６７】
階調補正動作の具体的な内容を以下に述べる。
【００６８】
まず、前述した濃度補正動作において決定した駆動パルス波形によりインクジェットヘッド４がインク吐出動作を行い、新たに階調補正のためのテストパターン（以下、「階調補正パターン」という。）を印字する。この階調補正パターンは８ｂｉｔ／１画素の画像データ形式の濃度データレベルを８段階（２５５／２５５、２２４／２５５、・・・３２／２５５）に変化させたテストパッチで構成され、図１に示すパターンゼネレータ１２に予め格納される。そして、階調補正動作の起動開始により発生されて中間調処理部２０に入力され、誤差拡散２値化処理により２値画素に変換されて、最終的にインクジェットヘッド４のインク吐出によりベルトや用紙などの受容体５，２４に印字形成がなされる（図１６参照）。
【００６９】
当該階調補正パターンは濃度補正動作と同様に濃度検出手段７により各テストパッチの濃度が検出され、ＣＰＵ９により前述のアルゴリズムに基づいた濃度認識が成される。そして、前述した８個のテストパッチの画像データレベルと検出濃度との相関関係がＣＰＵ９により掌握される。
【００７０】
図１７に相関関係のグラフを示す。この相関関係は階調補正動作が起動される時点での画像形成装置のγ特性であり、前述したような操作手順により、ＣＰＵ９は、このγ特性から得られる逆変換カーブを基にγ補正部１０２内のＲＡＭ上に新たなγ補正テーブルの作成を実行する。この時点で前回のγ補正テーブルは更新され、次回の画像形成の準備が完了する。
【００７１】
以上により、個々の画像形成装置間での濃度変動がなくなり、正確な色再現が可能になる。
【００７２】
（テストパッチの配置の説明）
前述した濃度補正動作および階調補正動作において発生される濃度テストパターンおよび階調テストパターンであるテストパッチは受容体５の同一の画面上に配置されることが用紙を使用した場合の省資源化が図れるため有効である（図１８参照。なお、同図において、Ｋｄ〜Ｙｄは濃度補正テストパターン、Ｋγ〜Ｙγは階調補正パターンを表している）。
【００７３】
また、カラーの画像形成装置にあっては、濃度検出手段７の簡素化のために各色のテストパッチは、図１８に示すように、副走査方向に相互に同列に形成される方が望ましい。
【００７４】
（濃度補正、階調補正の起動タイミング）
テストパターン発生動作の起動をどのようなタイミングで行うかについては、画像形成装置での濃度変動要因を予め把握しておき、例えば、環境変化や、ヘッド、インクカートリッジの交換時に実行させれば良い。
【００７５】
環境変化については、装置内に温度センサを設け、濃度と温度の相関性を実験により掌握し、テストパターン印字が必要な環境温度を決定し、起動制御シーケンスとしてＲＯＭ１０に記憶させておく。
【００７６】
また、インクジェットプリンタでは、種々の要因でインクの不吐出現象が発生する。このとき、ピンの不具合を確認する意味でピンチエックパターンをテスト印字させる必要が生じる。そして、テスト印字でインクの不吐出があれば、正常印字になるまで、パージ、強制吐出の画像回復動作が実行される。このようなテスト印字動作が実行された場合、結果的に装置の濃度変化を誘発したした可能性がある。よって、画像回復動作直後に本発明のテストパターン印字を実行させれば、実印字での濃度変動を未然に防ぐことが可能になる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、濃度変動に対しても常に最適のヘッド駆動条件で印字でき、機械間ばらつきや環境変化、インクカートリッジの交換等が発生しても、安定した良好な階調再現を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【００７８】
また、本発明によれば、常に安定した濃度再現を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【００７９】
さらに、本発明によれば、個々の画像形成装置間での濃度変動が抑制でき、正確な色再現が可能になるという有効な効果が得られる。
【００８０】
そして、本発明によれば、受容体として用紙を使用した場合における省資源化を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による画像形成装置の機能構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態による画像形成装置のテストパターン形成用の受容体周辺の構成を示す説明図
【図３】本発明の一実施の形態による画像形成装置の制御機構を示すブロック図
【図４】本発明の事前実験での知見の内容を示す概念図
【図５】本発明の一実施の形態による画像形成装置における駆動パルス波形とインクジェットヘッドの共振波形の整合関係を示す概念図
【図６】本発明の一実施の形態による画像形成装置における駆動パルス周期とインク吐出量との関係を示すグラフ
【図７】本発明の一実施の形態による画像形成装置における濃度補正テストパターンとパターン発生タイミングを示す説明図
【図８】本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の発生回路を示すブロック図
【図９】本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の形成動作を示すタイミングチャート
【図１０】本発明の一実施の形態による画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動パルス波形の波形生成用参照テーブルを示す説明図
【図１１】本発明の一実施の形態による画像形成装置の濃度補正パターンの設定駆動パルス周期とテストパッチ検出濃度との関係を示すグラフ
【図１２】本発明の一実施の形態による画像形成装置における濃度補正パターンの濃度認識アルゴリズムを示す概念図
【図１３】本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターンの発生回路を示すブロック図
【図１４】本発明の他の実施の形態による画像形成装置のγ特性取得を示す概念図
【図１５】本発明の他の実施の形態による画像形成装置のγ補正を示す概念図
【図１６】本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターン配置を示す説明図
【図１７】本発明の他の実施の形態による画像形成装置の階調補正パターン情報に基づくγ補正を示す概念図
【図１８】本発明の実施の形態による画像形成装置の濃度補正パターンおよび階調補正パターンのテストパッチの画面配置を示す説明図
【図１９】従来の画像形成装置を概略的に示すブロック図
【図２０】中間調処理の概念を示す説明図
【符号の説明】
１　ホストコンピュータ
２　ヘッド制御手段
３　アンプ
４　インクジェットヘッド
５　受容体
６　テストパターン
７　濃度検出手段
８　Ｉ／Ｏ
９　ＣＰＵ
１０　ＲＯＭ
１１　ＲＡＭ
１２　パターンゼネレータ（パターン発生手段）
２０　発光素子
２１　ブレード
２２　排インク貯蔵庫
２３　スポンジローラ
３１　バッファメモリ
３２　ラスタイメージ処理部
３３　パルス周期制御部
３４　レジスタ
３５　Ｄ／Ａ変換機
３６　アンプ
３７　アナログスイッチ
４０　コンデンサ
５０　中間調処理部
１００　圧力発生部
１０１　色補正ブロック
１０２　γ補正部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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