【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像出力装置に係り、特に、階調特性の調整などを行うために、出力濃度を目視で測定するためのテストチャートを出力するに好適な画像出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のプリンタは、レーザービームを用いて感光体に電荷を与えることで静電潜像を形成し、この静電潜像を逆の電荷を与えたトナーで中和することにより現像を行なう。
【０００３】
この際、温度、湿度の環境条件によりトナー粒子の電荷量が変化するため、再現画像の濃度は環境条件により変化することになる。例えば、高温高湿条件下では、単位トナー粒子当たりの電荷量は少なくなり、低温低湿条件下では、単位トナー粒子当たりの電荷量は多くなる（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１２８９７４号公報
このため、電子写真方式の一般的傾向として、高温・高湿環境下では、低温・低湿環境に比べ、より多くのトナーが電荷の中和に必要となり、再現画像が高濃度になる問題がある。
【０００５】
また、電子写真方式では、レーザスポット径やレーザ強度感光体特性の組み立て公差により、個々の機械で現像特性がばらつく機差や経時変化が生じることが知られている。
【０００６】
これらのばらつきに対して、小規模事務所や一般ユーザを対象とした低価格指向のカラープリンタの市場では、高度なフィードバック制御や、サービスマンによる高価な測色装置を用いるキャリブレーション方法では、コストアップに繋がるという問題がある。
【０００７】
このような問題に対して、先の特許文献１は、トナー濃度検知器と温湿度センサを用いて現像装置を制御する方法や、予め基準濃度に印刷された参照チャートとの比較によるカラープリンタのキャリブレーション方法などが提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−６５６２号公報
また、印刷したテストチャートをサービスセンターに送付し、サービスセンターで測色して調整値を求めてユーザに送り、受け取ったユーザがプリンタに調整値を入力するという方法も行われている。
【０００９】
近年、カラーレーザプリンタは、パソコンの普及により一般ユーザ向けの普及タイプの需要が高くなっている。従って、この普及タイプのカラーレーザプリンタは、より低価格で、専門知識を持たないより一般的なユーザが、いつでも気軽に使用できる必要がある。
【００１０】
しかしながら先の特許文献１のようなトナー濃度検知器や温湿度センサを取付けることは、高価格に繋がってしまう。また、特許文献２のように、参照チャートと比較してキャリブレーションする方法は参照チャートが退色しないように保存、管理をしなければいけないため一般ユーザにとっては難しい。また、テストチャートをサービスセンターに送付する方法は時間が掛かるため、使いたいときに使えず不便である。
【００１１】
そのため、特別な手段を用いず一般ユーザでも簡単にその場でキャリブレーションする方法として、出力濃度を目視で測定可能なテストチャートをプリンタ自身からその場で印刷して用いる方法が特許文献３に開示されている。
【００１２】
【特許文献３】
特開２００２−４４４５５号公報
具体的には、測定したい階調パターンを用いて階調値を段階的に変化させて塗りつぶした連続領域（測定対象）と、一定の濃度を出すためにそれとは異なるパターンで塗りつぶした参照濃度領域とを併置したテストチャートとし、ユーザが前者の領域のうち後者の領域の濃度と最も差が小さい部分を目で見て探し、前者の領域に併記された階調値を表す数字を読み取り、その読み取った数値から現在の出力濃度を求めてキャリブレーションするというものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献３に開示されているテストチャートでは、目視する人に依存せず安定して読み取る工夫については言及されていなかった。そのため、滑らかな画像を出すためにわずかな濃度差しかない多数の濃度の中から、参照濃度領域との濃度差が最も小さい部分を探し出すことは一般ユーザにとって難しく、人によって読み取る位置に差が生じることがあった。また、わずかな濃度差を見極めようと目を凝らすため、目に負担が掛かるという問題があった。
【００１４】
本発明の課題は、目視する人に依存せずに参照濃度パターンと測定対象パターンとの濃度差を容易に読み取ることができるテストチャートを出力することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、階調に応じた画像データを単色または４色の色データに変換し、この色データに基づいて媒体、例えば、プリンタ、ＣＲＴ上に画像を出力するに際して、複数の画素を含む測定対象のパターンで階調値に応じた濃度を表現する複数の測定対象濃度パターンと、複数の画素を含み前記測定対象濃度パターンとは異なるパターンで特定の階調値の濃度を表現する複数の参照濃度パターンとを一組とするブロックを複数ブロック互いに隣接させてテストチャートとして前記媒体上に出力するとともに、前記複数ブロックのうち同一ブロック内の各測定対象濃度パターンの階調値を同一とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値に階調差を付けるようにしたものである。この場合、各ブロックの参照濃度パターンや測定対象パターンの階調値は画像データによって設定することができる。
【００１６】
具体的には、前記画像データ生成手段は、最小階調値を含むハイライト階調値のテストチャートを前記媒体上に出力するときの画像データを生成するときには、前記複数の参照濃度パターンの階調値を前記最小階調値とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が前記最小階調値から前記最小階調値と最大階調値との間の中間階調値まで段階的に変化する階調値とするための画像データを生成し、最大階調値を含むシャドウ階調値のテストチャートを前記媒体上に出力するときの画像データを生成するときには、前記複数の参照濃度パターンの階調値を前記最大階調値とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が最小階調値と前記最大階調値との間の中間階調値から前記最大階調値まで段階的に変化する階調値とするための画像データを生成し、最小階調値と最大階調値との間の中間階調値を含む中間階調値のテストチャートを前記媒体上に出力するときの画像データを生成するときには、前記複数の参照濃度パターンを網点、万線あるいはランダムドットのうちいずれかのパターンとするとともに、このパターンの階調値を前記中間階調値とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が前記最小階調値から前記最大階調値まで段階的に変化する階調値とするための画像データを生成することによって達成することができる。
【００１７】
前記した手段によれば、ハイライト階調値のテストチャートが出力されたときには、ドットのつき始めの階調値（ハイライトオフセット）を目視で確認することが容易にでき、シャドウ階調値のテストチャートが出力されたときには、階調の飽和する限界階調値を目視によって容易に確認することができる。さらに、中間階調値のテストチャートが出力されたときには、測定対象濃度パターンのうち参照濃度パターンと濃度が一致する中間階調値を目視によって容易に確認することができる。すなわち、レーザプリンタなどの画像出力装置において、階調特性の調整（キャリブレーション）などを行うために、ハイライト階調値のテストチャート、シャドウ階調値のテストチャートおよび中間階調値のテストチャートが出力されたときに、各テストチャートにおける測定対象パターンと参照濃度パターンとの濃度差を目視で容易に確認することができる。
【００１８】
そしてハイライト階調値のテストチャートに対してドットのつき始めの階調値が選択され、シャドウ階調値のテストチャートに対して階調の飽和する限界階調値が選択され、中間階調値のテストチャートに対して測定対象濃度パターンのうち参照濃度パターンと濃度が一致する中間階調値がそれぞれ選択されたときに、各選択された階調値に基づいて媒体に対する色差に関する階調値を推定する演算が行われ、この推定結果にしたがって色データの階調を補正することで、画像出力装置の階調特性を調整（キャリブレーション）することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像出力装置をカラーレーザプリンタに適応したときの一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態におけるカラーレーザプリンタは、２３．６ｄｏｔ／ｍｍ（２５．４ｍｍ当たり６００ｄｏｔ）の解像度で、Ｃｙａｎ（Ｃ）、Ｍａｇｅｎｔａ（Ｍ）、Ｙｅｌｌｏｗ（Ｙ）、ｂｌａｃＫ（Ｋ）の４色を各色面ごとに４回のプロセスで重ね合わせてカラー印刷を行うように構成されている。なお、本発明はこの解像度、色数、重ね合わせ方法にとらわれるものではない。
【００２１】
図１は、カラーレーザプリンタのプリンタ本体をホストＰＣ（パーソナルコンピュータ）に接続したときの実施形態を示す全体構成図である。図１において、ホストＰＣ２０は、複数の画素で構成される画像のデータとして階調に応じた画像データを生成する画像データ生成手段およびテストチャートから得られた階調値に基づいて印刷媒体に対する色差に関する階調特性を推定する推定手段としての機能を備えて構成されており、ＰＣ２０の生成による画像データは各色８ビット（＝２５６階調）ＲＧＢ値の画像データとして画像バッファ１に出力される。
【００２２】
画像バッファ１は、プリンタ本体の一要素として、ホストＰＣ２０からの画像データを順次指定の領域に格納し、格納した画像データを４色分解回路２に出力するようになっている。４色分解回路２は、画像データを単色または４色の色データに変換するデータ変換手段として構成されており、画像データから、例えば黒色（Ｋ）の８ビットの色データを生成するようになっている。ここで、４色分解回路２は、ホストＰＣ２０からの指示により、予め設定された標準の黒色データ合成処理（標準墨置換）と、Ｃ、Ｍ、Ｙの共通量を１００％黒色Ｋで置き換える完全墨置換を選択可能としている。すなわち、黒色のデータを生成する場合でも、合成による黒色のデータを生成するかあるいは単色による黒色のデータを生成するようになっている。またＰＣ２０からの指示により、他の色データを生成するときにも、同様の処理を繰返すことで、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、各色に関する色データを順次生成し、生成した色データを階調補正回路３に出力するようになっている。
【００２３】
階調補正回路３は、４色分解回路２の出力による色データの階調特性を補正する階調補正手段として構成されており、階調特性の補正された色データを階調処理回路４に出力するようになっている。階調処理回路４では、入力された色データを８ビットの２５６階調を１ビットの２値のデータに変換し、変換したデータをプリンタエンジン５に出力するようになっている。プリンタエンジン５は、階調処理回路４からの２値データに基づいて、内部で黒色面の画像を現像し、現像した画像を印刷媒体である紙に画像を印刷するようになっている。ここで、階調補正回路３に関しても、ホストＰＣ２０からの指示により、処理を行わないままデータを通過させることが可能になっている。またホストＰＣ２０から、階調補正に必要なルックアップテーブルデータをダウンロードするための指示があったときには、ルックアップテーブルデータをダウンロードして保持するようになっている。
【００２４】
黒の画像データに関するプロセスが終了したあとは、次の色に関する処理が行われ、４色分解回路２は、画像バッファ１の出力による画像データに対して、Ｃｙａｎの８ビットデータを生成し、先のプロセスにおける処理と同様な処理を繰返す。このような処理を、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙについて４回繰返したあと、プリンタエンジン５は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ４面が紙面上に重ね合わされたフルカラー画像を出力する。
【００２５】
これらのプロセスにおける階調処理回路４における２値化としては、ドットを組にして階調に応じて面積率の変化する網点を構成する方法を採用することができる。
【００２６】
次に、網点画像を構成するときの具体例を図２にしたがって説明する。図２は、
４×４のドット配列で構成された網点画像を概念的に現した拡大図である。
【００２７】
図２において、矢印方向がレーザの走査方向を表しており、斜線部が論理上の印画指示領域１２を表しており、実線で囲まれた実印画領域１３が実際にインクなどで印画される領域を表わしている。また、破線で示した最小の正方形は、プリンタの印画基本単位となるドット幅（論理値）を表している。
【００２８】
この場合の論理上の面積率は、５／１６ （＝３１％）であるが、実印画領域１３に示す様に、レーザスポットが印画指示領域１２を覆う様に走査するため、実印画領域１３は印画指示領域１２より広くなる。このため、実際に得られる濃度値は、階調の指示値５／１６よりも一般的に大きくなる現象が発生する。このような印画面積の拡大現象はドットゲインとして知られている。
【００２９】
ドットゲインの大きさは、レーザスポットの余分な広がりと現像特性の他に、形成される網点の単位面積当たりの周囲長に依存する。
【００３０】
例えば、図３に、３×３のドット配列で構成された網点による階調表現の概念図を示す。
【００３１】
図３の例では、階調の指示値３／９ （＝ ３３％）に対し、面積Ｓ＝３×３＝９の領域中、周長ｌ＝８となる。これに対して、図２に例では、印画指示領域１２の周長（ｌ）は、ドット幅を単位として、面積Ｓ＝４×４＝１６の領域中、周長はｌ＝１０である。従って、単位面積あたりの網点周長ｌ／Ｓは、網点密度の高い図３の例が８／９、図２の例が １０／１６ と、図３の方が大きくなっていることが分かる。
【００３２】
これらの関係を図４のグラフで示す。図４において、横軸が階調指定値に対応する論理上の網点面積率、縦軸が、ドット幅を単位とする網点の周長ｌを、網点を構成する基本配列のドット数Ｓで割った相対値である。○印１４がＳＳ＝４×４ドットを基本配列とする網点の相対周長ｌ／Ｓ、△印１５がＳ＝３×３ドットを基本配列とする網点の相対周長ｌ／Ｓの網点面積率に対する変化を示している。
【００３３】
ドットゲインは、相対周長ｌ／Ｓにおよそ比例すると考えられる。従って、図４からは、実濃度は論理階調に対して、中間階調で濃くなることが分かる。また、粗い網点は密度の高い網点に対して相対周長が短く、温度湿度環境の変化や、劣化にともなう現像特性などの変化のドットゲインに対する影響が小さいことが分かる。
【００３４】
さらに、印画面積率に対して相対周長の短いパターンを用いれば、より現像条件等の変化に対してドットゲイン変化の小さい安定なパターンが得られることがわかる。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、テストチャートのうち基準となる参照濃度パターンを生成するときには、図４に示す特性を考慮することとしている。
【００３６】
図４の■印１６は、次の図５（ａ）のチェックパターン、◆印１７は、図５（ｂ）の万線パターンに対応する点を表している。
【００３７】
次に、これら図５（ａ）、（ｂ）のパターンの安定性を利用して、図５（ａ）、（ｂ）を参照濃度パターンとして用いて中間階調特性を決定する方法を説明する。
【００３８】
なお、図５（ａ）、（ｂ）に示す参照濃度パターンは、後述するように、複数の測定対象濃度パターンと複数の参照濃度パターンとを一組とするブロックのうちの１パターン分を示している。
【００３９】
プリンタに対する階調補正が行われていない場合には、通常、図６に示すような階調特性を示すようになっている。
【００４０】
図６において、８ビット（＝２５６段階）の入力階調値ｘを横軸として、縦軸は、濃度の代わりに国際照明委員会（ＣＩＥ）の定めるＤ５０照明下での紙面の白色に対するＣＩＥ１９７６色差ΔＥとしている。濃度の代わりに色差を採用する理由は、カラーの階調特性を目視により校正する上では、視覚特性を配慮した色差表現が濃度よりも適しているからである。
【００４１】
また、本実施形態における階調処理は、図２に示すような網点処理に加え、１ドットのレーザパルス幅を細分する処理と網点の増大を分散する処理とを併用することで、階調数を増やすこととしている。
【００４２】
図６に示すように、プリンタに対する階調補正を行わないときには、入力階調値が０〜あるＸ０までの範囲では、レーザ露光による電位の変化が現像しきい値を超えないため、全く印画されない（ΔＥ＝０）の領域が存在する。また先に述べたドットゲインのために、入力階調値がＸ０〜Ｘｓの中間階調領域においては、上に凸な特性となり、入力階調値がＸｓ〜２５５までの領域では飽和する特性となる。
【００４３】
この階調特性は、次の（１）式によりモデル化することができる。
【００４４】
【数１】
このモデルにおけるＸ０をハイライトオフセット、Ｘｓを飽和階調値と呼ぶことにする。
【００４５】
（１）式のモデルで階調特性を特徴づけるには、これらのＸ０、Ｘｓの値と、ΔＥの最大値ΔＥｍａｘおよびγの値が決定できれば良い。しかし、Ｘ０、Ｘｓ、γのパラメータは冗長であって、特にγの値はＸｓの値との取り合いで不安定になりやすい。
【００４６】
そこで、本実施形態では、図６に示す参照濃度パターンのΔＥ値（＝ΔＥｒｅｆ）とそれに対応する入力階調値Ｘｒを用いてγを決定することとしている。
【００４７】
γを決定するに際しては、プリンタに対する階調補正を行う前に、画像データに基づいて、プリンタエンジン５により、図７に示すようなテストチャート６を印刷（印画）し、この印刷結果から、テストチャート６におけるハイライトオフセットＸ０、飽和階調値Ｘｓなどの階調値を読み取り、読み取った階調値にしたがって印刷媒体（紙）に対する色差に関する階調特性を推定し、この推定結果にしたがって色データの階調値を補正することとしている。そして図７に示すテストチャート６を印刷するに先立って、本実施形態においては、ホストＰＣ２０において画像データの階調値を設定することとしている。
【００４８】
テストチャート６は、ハイライト校正部１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ、シャドウ校正部１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋ、中間校正部１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋの各部により構成されている。なお、図の記号に含まれるアルファベットＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは各色面Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋを表す。またテストチャート６はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各４色面に対して適応されており、以降、単色の黒（Ｋ）の面への適用を例に説明するが、他の色面も同様である。
【００４９】
ハイライト校正部は、図８に示すように、最小階調値０を含むハイライト階調値のテストチャートとして、何も印画されない紙の白地から中間階調まで段階的に階調が増大する複数の測定対象濃度パターン（文字Ａ〜Ｄで構成されるパターン）からなる階調領域１０と、白地そのままの複数の参照濃度パターンで構成された参照濃度領域１１で構成されている。図８では、４行７列の場合のハイライト校正部の例を示しており、（）内に示した数値は、それぞれの領域に指定されている階調値を示している。階調値０は白に対応し、階調値２５５が最大濃度の黒に対応する。また階調値を示す数値は主な階調領域にのみ示してあり、明細書を印刷するプリンタの印刷特性上、引出線が示す階調領域が印刷されていない場合もある。
【００５０】
ハイライト校正部におけるテストチャートは、各行と各列に対応した領域が１ブロックとして構成されており、１ブロックには複数の測定対象パターンと複数の参照濃度パターンが含まれており、各ブロックが互いに隣接して４行７列に渡って構成されている。そしてハイライト校正部のテストチャートを出力するときの画像データを生成するときには、複数の参照濃度パターンの階調値を最小階調値０とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が、最小階調値０から最小階調値０と最大階調値２５５との間の中間階調値まで段階的、例えば、２段階ごとに変化する階調値とするための画像データが生成されることになる。
【００５１】
階調領域１０の段階は本実施形態では２階調ごとに変化させているが、必要に応じて１階調ごと、あるいは３階調以上ごとにすることもできる。細かい段階程精度は高くなるが、ユーザの読み取り負担は高まる可能性がある。
【００５２】
シャドウ校正部は、図９に示すように、最大階調値２５５を含むシャドウ階調値のテストチャートとして、中間階調から最大階調に向かって段階的に階調が増大する複数の測定対象濃度パターンからなる階調領域１０と、濃度最大黒の複数の参照濃度パターンで構成される参照濃度領域１１から構成されている。このシャドウ校正部も各行と各列に対応した領域が１ブロックに相当し、複数のブロックが４行４列に渡って互いに隣接して配置されている。そしてシャドウ校正部のテストチャートを出力するときの画像データを生成するときには、複数の参照濃度パターンの階調値を最大階調値２５５とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が、最小階調値０と最大階調値２５５との間の中間階調値から最大階調値２５５まで段階的、例えば、２段階ごとに変化する階調値とするための画像データが生成されることになる。
【００５３】
シャドウ校正部における階調領域１０の段階は、本実施形態では２階調ごととしているが、必要に応じて１階調ごと、あるいは３階調以上ごとにすることもできる。細かい段階程精度は高くなるが、ユーザの読み取り負担は高まる可能性がある。
【００５４】
中間校正部は、最小階調値０と最大階調値２５５との間の中間階調値を含む中間階調値のテストチャートとして、例えば、単一の参照濃度領域１１を、図５（ａ）に示す市松模様によるパターンあるいは図５（ｂ）に示す万線パターンを用いて構成することができる。市松模様によるパターンを用いるときには、図１０に示すように、１ブロック分のパターンとして、参照濃度領域１１の小片と階調領域１０の小片を４×４のマトリックスに配置する。この場合、同一ブロック内における階調領域１０の階調は均一（同一）であり、参照濃度領域１１の階調は中間階調値である。そして中間校正部を、５×６ブロックで構成する場合、図１１に示すように、５行６列のブロックをマトリックスに配置する構成とすることができる。すなわち、ブロックは小さすぎると、後述する最小色差（濃度差）のブロックを見極めにくくなるので、５ｍｍ×５ｍｍ程度以上が望ましい。
【００５５】
複数のブロックが並んだ１行が一つの比較エリアであり、図１２に示すように、同一比較エリア内の相隣接するブロック間では、階調領域１０の階調は大きな階調差を有するように設定されている。ここで、大きな階調差とは、２５６階調の場合において、１６階調以上が、目で見て濃度差が分かりやすく適切であり、本実施形態の場合、１６階調差としている。
【００５６】
具体的には、図１１に示すように、１行目（Ａ行）の階調領域１０の階調は、０、１６、３２、…、２４０階調まで段階的（１６段階）に増大し、２行目（Ｂ行）は４シフトして４、２０、３６、…、２４４階調まで段階的に増大し、３行目（Ｃ行）は、８、２４、…、２４８階調まで段階的に増大し、４行目（Ｄ行）は１２〜２５２階調まで１６段階に増大するようになっている。全体では、行ごとの段階は４階調ごとになっている。この行ごとの段階は、必要に応じてシフト値を小さくして行数を増やすことも可能であり、シフト値を大きくして行数を減らすこともできる。また１行の段階を必要に応じて小さくすることもでき、大きくすることもできる。
【００５７】
また本実施形態では、５行目（Ｅ行）にさらに４シフトし、４〜２５６段階まで１６段階に（２５６階調は２５５階調値で代用）増大させた行を設けている。それは、階調領域１０と参照濃度領域１１との色差（濃度差）が二つのブロックで同程度に最も小さくなることがあり、それが最上行および最下行の両方に表れると、最小差ブロックを見極めるのが難しくなるが、１行目と重複する行を最下行に配することで、見極めを容易にすることができるためである。
【００５８】
そして、中間階調値のテストチャートを媒体上に出力するときの画像データを生成するときには、複数の参照濃度パターンを網点、万線あるいはランダムドットのうちいずれかのパターンとするとともに、このパターンの階調値を中間階調値とし、相隣接するブロック間では各測定対象濃度パターンの階調値が最小階調値０から最大階調値２５５まで段階的に変化する階調値とするための画像データを生成することになる。
【００５９】
上記構成による画像データに基づいて印刷媒体上にテストチャート６が印刷されると、テストチャート６を用いて、ユーザは必要な読み取りを行うことができる。
【００６０】
すなわち、ユーザはハイライト校正部の階調領域１０が見え始める位置の座標Ｘ０を読み取り、あとで説明するユーティリティソフトウエアに入力する。ユーティリティソフトウエアは対応する階調値を求めてハイライトオフセットＸ０とする。同様に、ユーザがシャドウ校正部での階調領域１０が参照濃度領域１１に埋没する座標Ｘｓを読み取り、このＸｓをユーティリティソフトウエアに入力すると、ユーティリティソフトウエアが対応する階調値を求めて飽和階調値Ｘｓとする。中間階調値は、中間校正部上でユーザが行ごとに階調領域１０と参照濃度領域１１との色差（濃度差）が最も小さくなるブロック、すなわち、チャックパターンが最も目立たなくなるブロックの座標をユーティリティソフトウエアに入力することで、ユーティリティソフトウエアが行ごとに対応する階調値を求めたあとに、全体の平均値を取る。すなわちＰＣ２０において求めた平均値は全体での最もチェックパターンが目立たなくなる階調値、つまり、飽和階調値ＸｓとハイライトオフセットＸ０との間の中間階調値となる。ただし、階調領域１０に設けた段階の大きさの分の誤差は生じる。
【００６１】
この中間階調値での読み取り値Ｘｒから（１）式のモデルにおけるγの値をＰＣ２０において推定し、この推定結果を基に階調補正が行われることになる。
【００６２】
テストチャートが印刷されたあと、ハイライトオフセットＸ０、飽和階調値Ｘｓ、中間階調値Ｘｒが読み取られ、読み取られた値がＰＣ２０に入力されたときに、ＰＣ２０において入力された値を基に（１）式のモデルにおけるγの値を推定する方法について次に説明する。
【００６３】
図１３の曲線 ｇ１、ｇ２、ｇ３ は、階調補正を行なわない場合での異なる現像条件におけるプリンタの階調特性を示している。ｇ１ が最も高濃度の条件で、この条件に対応する中間校正部の参照濃度領域１１のΔＥ値がΔＥｒｅｆ１である。同様に、標準的な濃度条件ｇ２に対応する中間校正部の参照濃度領域１１のΔＥ値がΔＥｒｅｆ２、標準的な濃度条件ｇ３に対応する中間校正部の参照濃度領域１１のΔＥ値がΔＥｒｅｆ３である。これらのそれぞれの交点から、Ｘｒ読み取り値とΔＥｒｅｆとの関係が得られる。
【００６４】
本実施例のカラーレーザプリンタでは、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色ともＸｒ読み取り値とΔＥｒｅｆ／ΔＥｍａｘ との関係は、図１３に示すように、ほぼ線形となるため、次の（２）式で近似される。
【００６５】
【数２】
この（２）式と先の（１）式をγに関して解くと、次に（３）式が得られる。
【００６６】
【数３】
上記（３）式に上記（２）式を代入すると、γの推定式として、次の（４）式が得られる。
【００６７】
【数４】
ここで、ベタ特性であるΔＥｍａｘは、プリンタエンジン５側の制御により安定化することが比較的容易であるから、（４）式における定数αおよびβは、各色毎に予め実験的にもとめておくことにより、テストチャート６の出力から目視によって得られるＸ０、 Ｘｓ、Ｘｒ ３つの値から（４）式と（１）式からＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色の階調特性が推定される。
【００６８】
そこで、図１の階調処理回路４における階調補正としては、各色毎に求めておいたＸ０、Ｘｓ、Ｘｒ ３つの値からγを求め、このγを基に、次の（５）式にしたがって、階調補正値ｘ’を求め、階調補正値ｘ’にしたがって色データの補正を行うことにより、プリンタエンジン５からの出力画像の階調特性を、最終的に線形化することが可能になる。
【００６９】
【数５】
すなわち、γを求めたあと、（５）式におけるｘに階調値を入力し、各画素に対する階調補正値ｘ’を求め、この階調補正値ｘ’にしたがって色データの階調値を補正する。そして線形階調特性が得られれば、これに任意の特性関数を合成することで、独自の階調特性に変換することは容易である。
【００７０】
図１５には、（５）式に相当する階調補正関数のグラフを示す。図１５において、 実線が（５）式に対応するが、若干の特性変動を考慮するならば、ハイライト校正部及びシャドウ校正部は破線で示すように、鈍らせておくことが有効である。この処理により、ハイライトオフセットＸ０が、プリンタ使用中に小さくなっても色被りが発生するような不具合や、飽和階調値Ｘｓの変動によるシャドウ校正部の階調飛びの発生が防止される。
【００７１】
以上の説明では、単に説明の容易性から黒色のテストチャートに関するキャリブレーションを中心に説明したが、他の色Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様である。
【００７２】
次に、上記テストチャート６を用いて通常のキャリブレーションを行うときの処理手順を図１６のフローチャートにしたがって説明する。
【００７３】
図１６において、最初のステップ１００では、階調補正回路３を無効にし、４色分解回路２は、完全墨置換を指定してテストチャートを印画する。Ｂｌａｃｋは、Ｃ、Ｍ、Ｙの階調値が等しいＣ＝Ｍ＝Ｙのデータで構成されており、この完全墨置換により、これらのデータは、Ｃ’＝Ｍ’＝Ｙ’＝０、Ｋ’＝Ｃ としてＢｌａｃｋ単色により再現される。
【００７４】
ステップ１０１では、出力されたテストチャート６から目視によりＣＭＹＫ各色のハイライト校正部、シャドウ校正部、中間校正部の座標を読み取り、各座標をＰＣ２０のユーティリティソフトウエアに入力されると、各座標は、ユーティリティソフトウエアの処理によりハイライトオフセットＸ０、 飽和階調値Ｘｓ、 中間階調値Ｘｒに変換される。
【００７５】
ステップ１０３でユーティリティソフトウエアは、ＣＭＹＫ各色のＸ０、Ｘｓ、 Ｘｒ値から予めＣＭＹＫ各色ごとに実験的に定められた定数α、βを用いて（４）式によりＣＭＹＫ各色のγ値を算出する。
【００７６】
次いでユーティリティソフトウエアは、ステップ１０４で、ＣＭＹＫ各色毎にのＸ０、Ｘｓ、γ値を用いて、ｘ＝０〜２５５の各値に対する（５）式の階調補正値ｘ’を算出することで、ＣＭＹＫ各色の階調補正ルックアップテーブルを生成し、ステップ１０５でこれを階調補正回路３にダウンロードする。
【００７７】
ステップ１０６では、階調補正回路３にダウンロードした値に基づいて階調補正を行ない、４色分解回路２へは完全墨置換指定のまま再度テストチャートを印画する。
【００７８】
この印画結果に対して、特にハイライトに被りがないか、あるいはハイライトオフセットが残っていないかと、シャドウの角（２５５レベル）近傍までチェックパターンが見えているか、逆にシャドウが２５５レベルに達しないうちに潰れていないかを、ステップ１０７でＣＭＹＫそれぞれの色に対して確認し、必要に応じて必要な色に対するハイライトオフセット値Ｘ０および飽和階調値Ｘ１を修正し、ステップ１０２からの処理を繰り返す。ステップ１０７においてハイライトとシャドウが適正になったことが確認されたら、ステップ１０８で、階調補正に加えて、４色分解回路２に対する墨置換を標準墨置換に指定してテストチャートを印画する。
【００７９】
ステップ１０９では、特にＢｌａｃｋの中間校正部に注目する。本実施形態における墨置換は、標準墨置換においても、黒色フォントを単色で印画するために、Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝２５５の入力値に対しては、Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝０、Ｋ＝２５５を出力するよう設定されている。このため、Ｂｌａｃｋの中間校正チャート９における階調領域１０は、ＣＭＹＫの混色で再現され、参照濃度領域１１はＫの単色で再現される。これからカラーバランスのずれがステップ１０８のテストチャートの出力におけるＢｌａｃｋの中間校正部で容易に観察される。
【００８０】
ステップ１０９では、この観察を行う。例えば、かりに混色の黒が青みがかって見えたならば、ステップ１１１でＢｌｕｅの補色であるＹｅｌｌｏｗが不足していると判断し、ステップ１０２で指定したＹｅｌｌｏｗの中間階調値Ｘｒの値を小さく修正する。逆にＹｅｌｌｏｗが過剰の場合には、Ｘｒの値を大きく修正し、ステップ１０２からの処理を繰り返す。ただし、今度の場合の修正ではハイライト・シャドウの適正化は済んでいるので、ステップ１０７は繰り返す必要はほとんどない。他の色関係に関して同様の微調整により、グレーバランスの詳細な微調整を行なうことができる。
【００８１】
以上のプロセスに基づいて、目視テストチャートによるカラーキャリブレーションが達成されたら、最後のステップ１１２により階調補正テーブル値を階調補正回路３の不揮発メモリへとダウンロードしてキャリブレーションを終了する。
【００８２】
このような構成により、テストチャートの印刷結果から、それぞれの色ごとにハイライト校正部におけるドットのつき始めの階調値（ハイライトオフセット）とシャドウ校正部において階調の飽和する限界階調値（飽和階調値）および中間校正部において参照濃度パターンと目視上もっとも濃度の一致する階調値（中間階調値）の３つの特徴的な階調値を目視によって容易に、かつ、人に依存せず安定して得ることができる。
【００８３】
そして、ＰＣ２０は、これら３つの特徴的な階調値によって、印刷媒体（多くの場合紙）に対する色差ΔＥに関する階調特性を推定し、階調補正値を決定する。
【００８４】
これにより高度な測色機械を持たない一般ユーザに対しても、テストチャートの容易な目視による簡便な階調特性のキャリブレーションが、カラープリンタからその場で印刷されるテストチャートを用いて行えるようになる。
【００８５】
本実施形態によれば、ユーザは大きな濃度差のある階調パターンの中から参照濃度領域の濃度と最も近いものを選べばよいためわずかな濃度差を見分ける必要がなく、目を凝らさずに濃度測定ができるのでユーザの負担を軽減する効果がある。
【００８６】
また、わずかな濃度差を見分ける必要がないため、人によらず安定した濃度測定が可能という効果もある。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、測定対象パターンと参照濃度パターンとの濃度差を目視で容易に確認することができるテストチャートを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である画像出力装置の全体構成を示すブロック構成図である。
【図２】網点階調処理に伴うドットゲインの概念図である。
【図３】網点階調処理に伴うドットゲインの概念図である。
【図４】網点面積率に対する単位面積当たりの網点周長の変化を説明するための特性図である。
【図５】（ａ）は市松模様によるチェックパターンの構成図、（ｂ）は万線パターンの構成説明図である。
【図６】入力階調値に対する色差階調特性を説明するための特性図である。
【図７】本発明を適用したカラーレーザプリンタの出力によるテストチャートの構成説明図である。
【図８】ハイライト校正部の拡大構成図である。
【図９】シャドウ校正部の拡大構成図である。
【図１０】中間校正部の１ブロック分の構成を説明するための図である。
【図１１】中間校正部の詳細構成図である。
【図１２】中間校正部のブロックごとの階調領域の階調値の例を説明するための図である。
【図１３】階調特性変化と中間読み取り値との関係を説明するための図である。
【図１４】中間読み取り値とΔＥｒｅｆ／ΔＥｍａｘとの関係を説明するための図である。
【図１５】階調特性を線形化するための階調補正関数の特性図である。
【図１６】本発明を適用したカラーレーザプリンタのキャリブレション方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 画像バッファ
２ ４色分解回路
３ 階調補正回路
４ 階調処理回路
５ プリンタエンジン
６ テストチャート
１０ 階調領域
１１ 参照濃度領域
２０ ホストＰＣ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image output device, and more particularly to an image output device suitable for outputting a test chart for visually measuring output density in order to adjust gradation characteristics and the like.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic printer forms an electrostatic latent image by applying an electric charge to a photoreceptor using a laser beam, and develops the electrostatic latent image by neutralizing the electrostatic latent image with a toner having an opposite electric charge. .
[0003]
At this time, since the charge amount of the toner particles changes depending on the environmental conditions such as temperature and humidity, the density of the reproduced image changes depending on the environmental conditions. For example, under high temperature and high humidity conditions, the amount of charge per unit toner particle decreases, and under low temperature and low humidity conditions, the amount of charge per unit toner particle increases (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-128974
For this reason, as a general tendency of the electrophotographic method, there is a problem that in a high-temperature and high-humidity environment, more toner is required for neutralizing the charge than in a low-temperature and low-humidity environment, and the reproduced image has a high density. .
[0005]
Further, in the electrophotographic system, it is known that the developing characteristics vary from machine to machine or change with time due to the assembly tolerance of laser spot diameter and laser intensity photoconductor characteristics.
[0006]
In the market for low-priced color printers targeting small offices and general users, the cost of these types of variations can be reduced by sophisticated feedback control and calibration methods using expensive colorimeters by service personnel. There is a problem that leads to up.
[0007]
In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a method of controlling a developing device using a toner density detector and a temperature and humidity sensor, and a method of controlling a color printer by comparing a reference chart printed in advance with a reference density. A calibration method and the like have been proposed (see Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-10-6562
There is also a method in which a printed test chart is sent to a service center, colorimetry is performed at the service center, an adjustment value is obtained and sent to a user, and the received user inputs the adjustment value into a printer.
[0009]
2. Description of the Related Art In recent years, color laser printers have become more popular for general users due to the spread of personal computers. Therefore, this popular type of color laser printer needs to be cheaper and more readily available to a more general user without expertise at any time.
[0010]
However, mounting a toner concentration detector or a temperature and humidity sensor as disclosed in Patent Document 1 leads to a high price. Also, as in Patent Literature 2, it is difficult for general users to calibrate by comparing with a reference chart because the reference chart must be stored and managed so as not to fade. Also, the method of sending the test chart to the service center is time-consuming, so it is inconvenient to use it when you want to use it.
[0011]
For this reason, Patent Document 3 discloses a method in which a general user can easily calibrate on-the-fly without using any special means, by printing a test chart on which the output density can be visually measured from the printer itself and using the test chart. Have been.
[0012]
[Patent Document 3]
JP 2002-44455 A
More specifically, a continuous area (measurement object) filled with gradation values gradually changed using a gradation pattern to be measured, and a reference density area filled with a different pattern to obtain a constant density. And a test chart in which the user visually looks for a portion of the former region where the difference between the density of the latter region and the density is the smallest, reads a number representing the gradation value written in the former region, and reads the number. The current output density is obtained from the read numerical value and calibration is performed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the test chart disclosed in Patent Document 3, there is no mention of a device for reading stably without depending on a viewer. For this reason, it is difficult for general users to find a portion where the density difference from the reference density region is the smallest from among a large number of densities with only a slight density difference in order to produce a smooth image, and there is a difference in the reading position by a person. was there. In addition, there is a problem that the eyes are strained in order to determine a slight difference in density, so that the eyes are burdened.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to output a test chart capable of easily reading a density difference between a reference density pattern and a measurement target pattern without depending on a viewer.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention converts image data corresponding to gradation into single-color or four-color data, and outputs an image on a medium, for example, a printer or a CRT, based on the color data. At this time, a plurality of measurement target density patterns expressing a density corresponding to a gradation value by a measurement target pattern including a plurality of pixels, and a specific gradation value including a plurality of pixels and different from the measurement target density pattern A plurality of reference density patterns expressing the density of a set and a plurality of blocks are output on the medium as a test chart adjacent to each other as a plurality of blocks, and the density of each measurement target density pattern in the same block among the plurality of blocks is output. The gradation values are the same, and a gradation difference is given to the gradation value of each density pattern to be measured between adjacent blocks. In this case, the gradation values of the reference density pattern and the measurement target pattern of each block can be set by image data.
[0016]
Specifically, when generating the image data when outputting the test chart of the highlight gradation value including the minimum gradation value on the medium, the image data generation means may include a plurality of reference density patterns. The tone value is the minimum tone value, and the tone value of each density pattern to be measured between adjacent blocks is an intermediate tone value between the minimum tone value and the minimum tone value from the minimum tone value. When generating image data for generating a gradation value that changes step by step until generating a test chart of a shadow gradation value including a maximum gradation value on the medium, The tone value of the reference density pattern of the above is defined as the maximum tone value, and between adjacent blocks, the tone value of each density pattern to be measured is an intermediate tone value between the minimum tone value and the maximum tone value. From the maximum gradation value to Image data for generating a gradation value to be converted into a gradation value, and outputting a test chart of an intermediate gradation value including an intermediate gradation value between the minimum gradation value and the maximum gradation value on the medium. When generating the image data, the plurality of reference density patterns are any one of a halftone dot, a line pattern, and a random dot, and the tone value of this pattern is the intermediate tone value. This can be achieved by generating image data for setting the gradation value of each density pattern to be measured to a gradation value that changes stepwise from the minimum gradation value to the maximum gradation value.
[0017]
According to the above-described means, when the test chart of the highlight gradation value is output, the gradation value (highlight offset) at which dots start to be formed can be easily visually confirmed, and the shadow gradation value of the shadow gradation value can be easily checked. When the test chart is output, the limit gradation value at which the gradation is saturated can be easily confirmed visually. Furthermore, when the test chart of the intermediate tone value is output, the intermediate tone value of the density pattern to be measured whose density matches the reference density pattern can be easily confirmed visually. That is, in an image output device such as a laser printer, a test chart of a highlight gradation value, a test chart of a shadow gradation value, and a test chart of an intermediate gradation value are used to perform adjustment (calibration) of gradation characteristics. Is output, the density difference between the measurement target pattern and the reference density pattern in each test chart can be easily confirmed visually.
[0018]
Then, a tone value at the beginning of dot formation is selected for the test chart of the highlight tone value, and a limit tone value at which the tone is saturated is selected for the test chart of the shadow tone value, and the intermediate tone value is selected. When an intermediate gradation value whose density matches the reference density pattern is selected from the measurement target density pattern for the value test chart, the gradation value relating to the color difference with respect to the medium based on the selected gradation value. Is calculated, and by correcting the gradation of the color data according to the estimation result, the gradation characteristic of the image output apparatus can be adjusted (calibrated).
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which an image output device according to the present invention is applied to a color laser printer will be described with reference to the drawings.
[0020]
The color laser printer according to the present embodiment converts four colors of Cyan (C), Magenta (M), Yellow (Y), and blackK (K) into each color plane at a resolution of 23.6 dots / mm (600 dots per 25.4 mm). It is configured to perform color printing by superimposing in four processes each time. The present invention is not limited to the resolution, the number of colors, and the superposition method.
[0021]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment when a printer main body of a color laser printer is connected to a host PC (personal computer). In FIG. 1, a host PC 20 includes an image data generation unit that generates image data corresponding to a gradation as image data composed of a plurality of pixels, and a color difference with respect to a printing medium based on a gradation value obtained from a test chart. The image data generated by the PC 20 is output to the image buffer 1 as 8-bit (= 256 tones) RGB value image data for each color.
[0022]
The image buffer 1 stores image data from the host PC 20 sequentially in a designated area as one element of the printer main body, and outputs the stored image data to the four-color separation circuit 2. The four-color separation circuit 2 is configured as data conversion means for converting image data into monochrome or four-color data, and generates, for example, 8-bit black (K) color data from the image data. ing. Here, the four-color separation circuit 2 completes a preset standard black data synthesis process (standard black replacement) and completely replaces the common amount of C, M, and Y with 100% black K according to an instruction from the host PC 20. Black replacement is selectable. That is, even when black data is generated, black data is generated by synthesis or black data of a single color is generated. When another color data is generated in accordance with an instruction from the PC 20, the same processing is repeated to sequentially generate color data for each of K, C, M, Y, and the generated color data. The output is output to the correction circuit 3.
[0023]
The gradation correction circuit 3 is configured as gradation correction means for correcting the gradation characteristics of the color data based on the output of the four-color separation circuit 2, and outputs the color data with the corrected gradation characteristics to the gradation processing circuit 4. Output. The gradation processing circuit 4 converts the inputted color data from 256 gradations of 8 bits to binary data of 1 bit, and outputs the converted data to the printer engine 5. The printer engine 5 internally develops an image on a black surface based on the binary data from the gradation processing circuit 4, and prints the developed image on paper as a print medium. Here, the gradation correction circuit 3 can also pass data without performing any processing according to an instruction from the host PC 20. When the host PC 20 issues an instruction to download lookup table data necessary for gradation correction, the lookup table data is downloaded and held.
[0024]
After the process for the black image data is completed, the process for the next color is performed, and the four-color separation circuit 2 generates 8-bit Cyan data for the image data output from the image buffer 1. The same processing as the processing in the above process is repeated. After such processing is repeated four times for K, C, M, and Y, the printer engine 5 outputs a full-color image in which the C, M, Y, and K surfaces are superimposed on the paper.
[0025]
As the binarization in the gradation processing circuit 4 in these processes, a method of forming a halftone dot whose area ratio changes in accordance with the gradation by combining dots can be adopted.
[0026]
Next, a specific example of forming a halftone image will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is an enlarged view conceptually showing a halftone image formed of a 4 × 4 dot array.
[0027]
In FIG. 2, the arrow direction indicates the scanning direction of the laser, the hatched portion indicates the logical print instruction area 12, and the actual print area 13 surrounded by the solid line is the area actually printed with ink or the like. Represents. The smallest square indicated by a broken line represents a dot width (logical value) serving as a printing basic unit of the printer.
[0028]
The logical area ratio in this case is 5/16 (= 31%). However, as shown in the actual print area 13, the laser spot scans so as to cover the print instruction area 12. Is wider than the print instruction area 12. For this reason, a phenomenon occurs in which the actually obtained density value is generally larger than the gradation instruction value 5/16. Such a phenomenon of enlarging the print area is known as dot gain.
[0029]
The size of the dot gain depends on the peripheral length per unit area of the formed halftone dot, in addition to the extra spread of the laser spot and the development characteristics.
[0030]
For example, FIG. 3 shows a conceptual diagram of gradation expression using halftone dots formed by a 3 × 3 dot array.
[0031]
In the example of FIG. 3, the peripheral length 1 = 8 in the area of the area S = 3 × 3 = 9 with respect to the instruction value 3/9 (= 33%) of the gradation. On the other hand, in the example shown in FIG. 2, the circumference (l) of the print instruction area 12 is 1 = 10 in the area of the area S = 4 × 4 = 16 in units of the dot width. Accordingly, the dot perimeter 1 / S per unit area is 8/9 in the example of FIG. 3 having a high dot density and 10/16 in the example of FIG. I understand.
[0032]
These relationships are shown in the graph of FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the halftone dot area ratio on a logical scale corresponding to the designated gradation value, the vertical axis represents the perimeter l of the halftone dot in units of dot width, and the number of dots in the basic array constituting the halftone dot. It is a relative value divided by S. The mark 14 indicates the relative circumference l / S of a halftone dot having SS = 4 × 4 dots as a basic array, and the mark 15 indicates the relative circumference l / S of a halftone dot having S = 3 × 3 dots as a basic array. The change with respect to the dot area ratio is shown.
[0033]
The dot gain is considered to be approximately proportional to the relative circumference l / S. Accordingly, it can be seen from FIG. 4 that the actual density becomes darker at the intermediate tone than the logical tone. Further, it can be seen that a coarse halftone dot has a shorter relative perimeter than a halftone dot having a high density, and that a change in a temperature and humidity environment or a change in development characteristics due to deterioration has a small effect on the dot gain.
[0034]
Further, it can be seen that using a pattern having a shorter relative circumference with respect to the printing screen area factor allows obtaining a stable pattern with a smaller dot gain change with respect to changes in development conditions and the like.
[0035]
Therefore, in the present embodiment, when generating a reference density pattern as a reference in a test chart, the characteristics shown in FIG. 4 are considered.
[0036]
4 indicate points corresponding to the following check pattern in FIG. 5A, and Δ marks 17 indicate points corresponding to the line pattern in FIG. 5B.
[0037]
Next, a method of determining the halftone characteristics by using the stability of the patterns of FIGS. 5A and 5B and using FIGS. 5A and 5B as reference density patterns will be described. .
[0038]
Note that the reference density patterns shown in FIGS. 5A and 5B indicate one pattern of a block that includes a plurality of measurement target density patterns and a plurality of reference density patterns, as described later. ing.
[0039]
When tone correction is not performed on the printer, the tone characteristics are normally shown as shown in FIG.
[0040]
In FIG. 6, the horizontal axis is the input gradation value x of 8 bits (= 256 steps), and the vertical axis is the CIE1976 color difference with respect to white on the paper surface under D50 illumination determined by the International Commission on Illumination (CIE) instead of density. ΔE. The reason why the color difference is used instead of the density is that in calibrating the gradation characteristics of the color visually, the color difference expression in consideration of the visual characteristics is more suitable than the density.
[0041]
In addition, the gradation processing in the present embodiment uses the processing for subdividing the laser pulse width of one dot and the processing for dispersing the increase in the halftone dots in addition to the halftone processing as shown in FIG. The number of tones is to be increased.
[0042]
As shown in FIG. 6, when gradation correction is not performed on the printer, no change is made in the potential in the range of the input gradation value from 0 to X0 because the potential change due to the laser exposure does not exceed the development threshold value. There is a region of (ΔE = 0). In addition, due to the dot gain described above, the characteristics are upwardly convex in the intermediate gradation region where the input gradation value is X0 to Xs, and are saturated in the region where the input gradation value is Xs to 255. Become.
[0043]
This gradation characteristic can be modeled by the following equation (1).
[0044]
(Equation 1)
X0 in this model is called a highlight offset, and Xs is called a saturation gradation value.
[0045]
In order to characterize the gradation characteristics with the model of the equation (1), it is sufficient that the values of X0 and Xs and the maximum values ΔEmax and γ of ΔE can be determined. However, the parameters of X0, Xs, and γ are redundant, and particularly, the value of γ tends to be unstable due to conflict with the value of Xs.
[0046]
Therefore, in the present embodiment, γ is determined using the ΔE value (= ΔEref) of the reference density pattern shown in FIG. 6 and the corresponding input tone value Xr.
[0047]
To determine γ, a test chart 6 as shown in FIG. 7 is printed (printed) by the printer engine 5 based on the image data before performing tone correction on the printer, and a test The tone values such as the highlight offset X0 and the saturation tone value Xs in the chart 6 are read, and tone characteristics relating to a color difference with respect to a printing medium (paper) are estimated according to the read tone values. Is to be corrected. Prior to printing the test chart 6 shown in FIG. 7, in the present embodiment, the host PC 20 sets the gradation value of the image data.
[0048]
The test chart 6 is composed of highlight calibration sections 11C, 11M, 11Y, 11K, shadow calibration sections 12C, 12M, 12Y, 12K, and intermediate calibration sections 13C, 13M, 13Y, 13K. The alphabets C, M, Y, and K included in the symbols in the figures represent the respective color planes C, M, Y, and K. The test chart 6 is applied to the four color planes of C, M, Y, and K. Hereinafter, the application to the black (K) plane of a single color will be described as an example. The same is true.
[0049]
As shown in FIG. 8, the highlight proofreading unit increases the gradation stepwise from a white background of paper on which nothing is printed to an intermediate gradation as a test chart of the highlight gradation value including the minimum gradation value 0. It is composed of a gradation area 10 composed of a plurality of density patterns to be measured (patterns composed of characters A to D) and a reference density area 11 composed of a plurality of reference density patterns on a white background. FIG. 8 shows an example of the highlight correction unit in the case of 4 rows and 7 columns, and the numerical values shown in parentheses indicate the gradation values specified for each area. A gradation value 0 corresponds to white, and a gradation value 255 corresponds to black having the maximum density. Further, the numerical value indicating the gradation value is shown only in the main gradation region, and the gradation region indicated by the leader line may not be printed due to the printing characteristics of the printer that prints the specification.
[0050]
In the test chart in the highlight calibration unit, an area corresponding to each row and each column is configured as one block, and one block includes a plurality of measurement target patterns and a plurality of reference density patterns. Adjacent to each other, they are arranged in four rows and seven columns. When generating image data for outputting a test chart of the highlight calibration unit, the gradation values of the plurality of reference density patterns are set to the minimum gradation value 0, and the level of each measurement target density pattern is set between adjacent blocks. Image data for a tone value that changes stepwise, for example, every two steps, from a minimum tone value 0 to an intermediate tone value between the minimum tone value 0 and the maximum tone value 255 Is generated.
[0051]
In this embodiment, the stage of the gradation region 10 is changed every two gradations, but may be changed every one gradation or every three or more gradations as necessary. The finer the step, the higher the accuracy, but the reading load on the user may increase.
[0052]
As shown in FIG. 9, the shadow proofreading unit generates a test chart of a shadow gradation value including the maximum gradation value 255 as a plurality of measurement objects whose gradations gradually increase from the intermediate gradation to the maximum gradation. It comprises a gradation area 10 composed of a density pattern and a reference density area 11 composed of a plurality of reference density patterns of maximum density black. In the shadow calibration unit, the area corresponding to each row and each column corresponds to one block, and a plurality of blocks are arranged adjacent to each other over four rows and four columns. When generating image data for outputting a test chart of the shadow calibration unit, the tone values of the plurality of reference density patterns are set to the maximum tone value 255, and the tone of each measurement target density pattern is set between adjacent blocks. The image data is set so that the gradation value changes stepwise, for example, every two steps, from an intermediate gradation value between the minimum gradation value 0 and the maximum gradation value 255 to the maximum gradation value 255. Will be generated.
[0053]
In the present embodiment, the gradation of the gradation area 10 in the shadow correction unit is set at every two gradations, but may be set at every one gradation or at least three gradations as necessary. The finer the step, the higher the accuracy, but the reading load on the user may increase.
[0054]
The intermediate proofreading unit, as a test chart of intermediate grayscale values including an intermediate grayscale value between the minimum grayscale value 0 and the maximum grayscale value 255, for example, displays a single reference density area 11 in FIG. ) Or a line pattern shown in FIG. 5B. When a checkerboard pattern is used, as shown in FIG. 10, small pieces of the reference density area 11 and small pieces of the gradation area 10 are arranged in a 4 × 4 matrix as a pattern for one block. In this case, the gradation in the gradation area 10 in the same block is uniform (identical), and the gradation in the reference density area 11 is an intermediate gradation value. When the intermediate calibration unit is composed of 5 × 6 blocks, a configuration in which blocks of 5 rows and 6 columns are arranged in a matrix as shown in FIG. 11 can be adopted. That is, if the size of the block is too small, it is difficult to identify a block having the minimum color difference (density difference) described later.
[0055]
One row in which a plurality of blocks are arranged is one comparison area, and as shown in FIG. 12, between adjacent blocks in the same comparison area, the gray scale of the gray scale area 10 has a large gray scale difference. Is set to Here, the large gradation difference is, in the case of 256 gradations, 16 gradations or more, in which the density difference can be easily visually recognized and appropriate, and in the present embodiment, 16 gradations.
[0056]
Specifically, as shown in FIG. 11, the gradation of the gradation area 10 of the first row (A row) increases stepwise (16 steps) to 0, 16, 32,. , The second row (B row) is shifted by 4 and gradually increased to 4, 20, 36,..., 244 tones, and the third row (C row) is increased to 8, 24,. It increases stepwise, and the fourth row (D row) increases in 16 steps from 12 to 252 gradations. As a whole, the stage for each row is every four gradations. In this row-by-row step, the number of rows can be increased by reducing the shift value as needed, and the number of rows can be reduced by increasing the shift value. Also, the level of one row can be reduced or increased as needed.
[0057]
Further, in the present embodiment, a row is further shifted to the fifth row (row E) by 4 and increased to 16 levels from 4 to 256 levels (256 gray levels are substituted with 255 gray levels). That is, the color difference (density difference) between the gradation area 10 and the reference density area 11 may be the smallest in the two blocks to the same extent, and when it appears in both the top row and the bottom row, the minimum difference block is set. This is because it is difficult to determine, but by arranging the line that overlaps with the first line at the bottom line, the determination can be facilitated.
[0058]
When generating image data for outputting a test chart of an intermediate gradation value on a medium, a plurality of reference density patterns are set to any one of halftone dots, lines, or random dots, and Is used as an intermediate gradation value, and between adjacent blocks, the gradation value of each density pattern to be measured changes gradually from the minimum gradation value 0 to the maximum gradation value 255. Will be generated.
[0059]
When the test chart 6 is printed on the print medium based on the image data having the above configuration, the user can perform necessary reading using the test chart 6.
[0060]
That is, the user reads the coordinates X0 of the position where the gradation area 10 of the highlight correction section starts to be seen, and inputs the coordinates to the utility software described later. The utility software obtains the corresponding gradation value and sets it as the highlight offset X0. Similarly, when the user reads the coordinates Xs at which the gradation area 10 in the shadow calibration unit is buried in the reference density area 11 and inputs this Xs to the utility software, the utility software obtains the corresponding gradation value and saturates. Assume that the gradation value is Xs. The intermediate gradation value indicates the coordinates of the block where the color difference (density difference) between the gradation area 10 and the reference density area 11 is smallest for each row, that is, the block where the chuck pattern is most inconspicuous on the intermediate calibration unit. By inputting to the utility software, the utility software obtains the corresponding gradation value for each row, and then takes the average value of the whole. That is, the average value obtained by the PC 20 is a gradation value at which the entire check pattern is most inconspicuous, that is, an intermediate gradation value between the saturation gradation value Xs and the highlight offset X0. However, an error corresponding to the size of the stage provided in the gradation area 10 occurs.
[0061]
The value of γ in the model of equation (1) is estimated by the PC 20 from the read value Xr at this intermediate gradation value, and gradation correction is performed based on the estimation result.
[0062]
After the test chart is printed, the highlight offset X0, the saturation gradation value Xs, and the intermediate gradation value Xr are read, and when the read values are input to the PC 20, the values are input based on the values input at the PC 20. A method for estimating the value of γ in the model of equation (1) will be described below.
[0063]
Curves g1, g2, and g3 in FIG. 13 show the tone characteristics of the printer under different developing conditions when tone correction is not performed. g1 is the highest density condition, and the ΔE value of the reference density area 11 of the intermediate calibration unit corresponding to this condition is ΔEref1. Similarly, the ΔE value of the reference density area 11 of the intermediate calibration section corresponding to the standard density condition g2 is ΔEref2, and the ΔE value of the reference density area 11 of the intermediate calibration section corresponding to the standard density condition g3 is ΔEref3. . From each of these intersections, the relationship between the Xr reading and ΔEref is obtained.
[0064]
In the color laser printer of this embodiment, the relationship between the Xr read value and ΔEref / ΔEmax for each of the colors C, M, Y, and K is almost linear as shown in FIG. Approximated.
[0065]
(Equation 2)
When this equation (2) and the above equation (1) are solved for γ, the following equation (3) is obtained.
[0066]
[Equation 3]
When the above equation (2) is substituted into the above equation (3), the following equation (4) is obtained as an estimation equation of γ.
[0067]
(Equation 4)
Here, it is relatively easy to stabilize ΔEmax, which is the solid characteristic, by controlling the printer engine 5, and thus the constants α and β in the equation (4) are experimentally obtained in advance for each color. Thus, the gradation characteristics of each of the colors C, M, Y, and K are estimated from the three values X0, Xs, and Xr visually obtained from the output of the test chart 6 from the expressions (4) and (1).
[0068]
Therefore, as gradation correction in the gradation processing circuit 4 of FIG. 1, γ is obtained from three values of X0, Xs, and Xr obtained for each color, and based on this γ, the following equation (5) is used. Therefore, the tone characteristic of the output image from the printer engine 5 can be finally linearized by obtaining the tone correction value x 'and correcting the color data according to the tone correction value x'. become.
[0069]
(Equation 5)
That is, after obtaining γ, a gradation value is input to x in Expression (5), a gradation correction value x ′ for each pixel is obtained, and the gradation value of the color data is calculated according to the gradation correction value x ′. to correct. If a linear gradation characteristic is obtained, it can be easily converted to a unique gradation characteristic by synthesizing this with an arbitrary characteristic function.
[0070]
FIG. 15 shows a graph of a tone correction function corresponding to the equation (5). In FIG. 15, the solid line corresponds to the equation (5), but it is effective to make the highlight calibrating unit and the shadow calibrating unit blunt, as shown by the broken lines, in consideration of slight characteristic fluctuation. With this processing, it is possible to prevent a problem that color fogging occurs even when the highlight offset X0 is reduced during use of the printer, and to prevent a gradation jump of the shadow calibration unit due to a change in the saturation gradation value Xs.
[0071]
In the above description, the calibration for the black test chart has been mainly described for the sake of simplicity, but the same applies to the other colors C, M, and Y.
[0072]
Next, a procedure for performing a normal calibration using the test chart 6 will be described with reference to a flowchart of FIG.
[0073]
In FIG. 16, in the first step 100, the gradation correction circuit 3 is invalidated, and the four-color separation circuit 2 prints a test chart specifying complete black replacement. Black is composed of C = M = Y data having the same gradation values of C, M, and Y. With this complete black replacement, these data are represented by C ′ = M ′ = Y ′ = 0, K Reproduced by Black single color as' = C.
[0074]
In step 101, the coordinates of the highlight calibration unit, the shadow calibration unit, and the intermediate calibration unit of each color of CMYK are read from the output test chart 6 visually, and the coordinates are input to the utility software of the PC 20. Are converted into a highlight offset X0, a saturation gradation value Xs, and an intermediate gradation value Xr by processing of utility software.
[0075]
In step 103, the utility software calculates the γ value of each of the CMYK colors from the X0, Xs, and Xr values of each of the CMYK colors by using the constants α and β that are experimentally determined in advance for each of the CMYK colors according to equation (4).
[0076]
Next, the utility software calculates the gradation correction value x ′ of the expression (5) for each value of x = 0 to 255 using the X0, Xs, and γ values for each of the CMYK colors in step 104. , CMYK are generated, and are downloaded to the gradation correction circuit 3 in step 105.
[0077]
In step 106, tone correction is performed based on the value downloaded to the tone correction circuit 3, and the test chart is printed again on the four-color separation circuit 2 with the complete black replacement designation.
[0078]
Regarding the print result, in particular, whether the highlight is not covered or the highlight offset remains, whether the check pattern is visible near the corner (255 level) of the shadow, or conversely, the shadow reaches the 255 level In step 107, it is checked whether or not the colors are crushed beforehand. For each of the CMYK colors, the highlight offset value X0 and the saturation gradation value X1 for the necessary colors are corrected if necessary. repeat. If it is confirmed in step 107 that the highlight and shadow are proper, in step 108, in addition to the gradation correction, the black replacement for the four-color separation circuit 2 is designated as the standard black replacement and a test chart is printed. .
[0079]
In Step 109, attention is paid particularly to the Black intermediate calibration unit. In the black replacement in the present embodiment, even in the standard black replacement, in order to print a black font in a single color, for an input value of C = M = Y = 255, C = M = Y = 0 and K = 255. Is set to output. Therefore, the gradation area 10 in the Black intermediate calibration chart 9 is reproduced with CMYK mixed colors, and the reference density area 11 is reproduced with K single color. From this, the deviation of the color balance is easily observed in the Black intermediate proofreading unit in the output of the test chart in step 108.
[0080]
In step 109, this observation is performed. For example, if the mixed color looks bluish in color, it is determined in step 111 that Yellow, which is the complementary color of Blue, is insufficient, and the value of the intermediate gray scale value Xr of Yellow specified in step 102 is corrected to be small. . On the other hand, when Yellow is excessive, the value of Xr is largely corrected, and the processing from step 102 is repeated. However, since the highlight / shadow has been optimized in the modification in this case, step 107 need not be repeated. Similar fine adjustments can be made for the other color relationships to make fine adjustments to the gray balance in detail.
[0081]
When the color calibration based on the visual test chart is achieved based on the above process, the tone correction table value is downloaded to the nonvolatile memory of the tone correction circuit 3 in the last step 112, and the calibration is completed.
[0082]
With such a configuration, based on the print result of the test chart, the tone value (highlight offset) at the start of dot formation in the highlight calibration unit and the limit gradation value at which the tone is saturated in the shadow calibration unit for each color. (Saturated tone value) and three characteristic tone values (intermediate tone values) that visually match the reference density pattern with the reference density pattern in the intermediate calibration unit easily and visually. It can be obtained stably without dependence.
[0083]
Then, the PC 20 estimates a tone characteristic relating to the color difference ΔE with respect to a print medium (in many cases, paper) based on these three characteristic tone values, and determines a tone correction value.
[0084]
As a result, even a general user who does not have an advanced colorimetric machine can easily calibrate the gradation characteristics by easily observing the test chart using the test chart printed on the spot from the color printer. become.
[0085]
According to the present embodiment, the user only has to select the tone pattern closest to the density of the reference density area from among the tone patterns having a large density difference, so that there is no need to distinguish a slight density difference, and the density can be determined without distracting the eyes. Since measurement can be performed, there is an effect of reducing the burden on the user.
[0086]
In addition, since there is no need to distinguish a slight density difference, there is an effect that a stable density measurement can be performed regardless of a person.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to output a test chart in which a density difference between a measurement target pattern and a reference density pattern can be easily confirmed visually.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an image output apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a dot gain associated with halftone gradation processing.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a dot gain associated with halftone gradation processing.
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining a change in a dot perimeter per unit area with respect to a dot area ratio.
FIG. 5A is a configuration diagram of a check pattern using a checkerboard pattern, and FIG.
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining a color difference gradation characteristic with respect to an input gradation value.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of a test chart based on an output of a color laser printer to which the present invention has been applied.
FIG. 8 is an enlarged configuration diagram of a highlight correction unit.
FIG. 9 is an enlarged configuration diagram of a shadow calibration unit.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of one block of an intermediate calibration unit.
FIG. 11 is a detailed configuration diagram of an intermediate calibration unit.
FIG. 12 is a diagram for describing an example of a gradation value of a gradation region for each block of the intermediate calibration unit.
FIG. 13 is a diagram for explaining a relationship between a gradation characteristic change and an intermediate read value.
FIG. 14 is a diagram for explaining a relationship between an intermediate read value and ΔEref / ΔEmax.
FIG. 15 is a characteristic diagram of a tone correction function for linearizing tone characteristics.
FIG. 16 is a flowchart illustrating a calibration method for a color laser printer to which the present invention has been applied.
[Explanation of symbols]
1 Image buffer
2 4 color separation circuit
3 Tone correction circuit
4 gradation processing circuit
5 Printer engine
6 Test chart
10 gradation area
11 Reference density area
20 Host PC
