JP2017129689A - 画像形成装置、階調補正装置、階調補正プログラム、および階調補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少数の色見本であっても正確な階調補正を実現する。
【解決手段】画像形成装置は、画像データが表す画像を形成する画像形成部と、上記画像形成部に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、予め算出された補正関数で上記画像データの階調を補正する階調補正部と、予め決められた目標階調に上記階調変換後の階調が近づくように、その階調変換を、上記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、上記階調変換を経た上記画像形成部に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、上記一連の色見本の濃度を測定する測定器と、上記画像形成部の出力階調が上記目標階調に近づくように上記補正関数を上記測定器による測定値に基づいて算出する算出部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、階調補正装置、階調補正プログラム、および階調補正方法に関する。

従来、画像形成装置の出力階調を補正（キャリブレーション）する階調補正装置、階調補正プログラム、および階調補正方法が知られている。

例えば特許文献１には、キャリブレーション用画像情報に応じてドラム部上に画像形成を行いこの濃度に基づく検出テーブルＤ２と基準テーブルＲとの差分を示すガンマテーブルＣ２を生成して保存し、更に、スキャナ部で読み取った画像情報をガンマテーブルに基づき補正し、更にこの補正した画像情報を基準テーブルに基づいて補正し、この画像情報に基づき印刷する画像形成装置が開示されている。

また、例えば特許文献２には、階調表現の濃度特性を線形にするために、多階調の階調パターンを展開し、この階調パターンのデータに沿ってトナー画像を形成し、形成されたトナー画像の濃度を検知し、検知されたトナー画像の濃度特性をもとに、階調パターンの中から、印刷時における濃度特性が相互に線形になる複数の階調レベルを決定し、その決定された階調レベルのみによって、印刷画像の濃度表現を行う画像形成方法が開示されている。

特開２００４−２６６５４４号公報 特開平１１−２１２３１３号公報

しかしながら、従来の技術では、例えば画像形成領域の間に挟まれた狭い非画像領域などに形成可能な少数の色パッチ（色見本）の階調パターンを用いて階調補正を行うと測定点の相互間で補正が不正確となる虞がある。そして、そのような不正確な階調補正は、例えば、ハイライト領域で濃度階調が再現されないというような画像トラブルの原因となり得る。

本発明は、少数の色見本であっても正確な階調補正を実現することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
画像データが表す画像を形成する画像形成部と、
上記画像形成部に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
予め算出された補正関数で上記画像データの階調を補正する階調補正部と、
予め決められた目標階調に上記階調変換後の階調が近づくように、その階調変換を、上記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
上記階調変換を経た上記画像形成部に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
上記一連の色見本の濃度を測定する測定器と、
上記画像形成部の出力階調が上記目標階調に近づくように上記補正関数を上記測定器による測定値に基づいて算出する算出部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、
上記変更部が、上記階調変換後の階調と上記目標階調との差が、予め与えられた基準よりも大きい場合に、階調変換を変更するものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、
上記形成制御部が、上記一連の色見本を表した画像データであって上記階調補正部による階調補正を経ない画像データを上記画像形成部に与えることでその一連の色見本を形成させるものであることを特徴とする。

請求項４に係る階調補正装置は、
画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
予め算出された補正関数で上記画像データの階調を補正する階調補正部と、
予め決められた目標階調に上記階調変換後の階調が近づくように、その階調変換を、上記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
上記階調変換を経た上記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
上記画像形成機の出力階調が上記目標階調に近づくように上記補正関数を、上記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る階調補正プログラムは、
情報処理装置に組み込まれてその情報処理装置を、
画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
予め算出された補正関数で上記画像データの階調を補正する階調補正部と、
予め決められた目標階調に上記階調変換後の階調が近づくように、その階調変換を、上記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
上記階調変換を経た上記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
上記画像形成機の出力階調が上記目標階調に近づくように上記補正関数を、上記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出部と、
を備えた階調補正装置として動作させることを特徴とする。

請求項６に係る階調補正方法は、
画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換過程と、
予め算出された補正関数で上記画像データの階調を補正する階調補正過程と、
予め決められた目標階調に上記階調変換後の階調が近づくように、その階調変換を、上記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更過程と、
上記階調変換を経た上記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御過程と、
上記画像形成機の出力階調が上記目標階調に近づくように上記補正関数を、上記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出過程と、
を有することを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置、請求項４に係る階調補正装置、請求項５に係る階調補正プログラム、および請求項６に係る階調補正方法によれば、少数の色見本であっても正確な階調補正を実現することができる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、正確な階調補正が自動的に実現される。

請求項３に係る画像形成装置によれば、上記階調補正部による階調補正を経た画像データを用いる場合に較べ正確な階調補正を実現することができる。

画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。 制御部における階調補正に関する機能構成を表した機能ブロック図である。 スクリーンＬＵＴの第１例を示す図である。 スクリーンＬＵＴの第１例が用いられた場合の階調性を示す図である。 スクリーンＬＵＴの第２例を示す図である。 スクリーンＬＵＴの第２例が用いられた場合の階調性を示す図である。 比較例のセットアップで用いられているスクリーンＬＵＴの例を示す図である。 セットアップの比較例を示す図である。 セットアップの比較例で得られる補正後の階調性を示す図である。 本実施形態のセットアップで用いられるスクリーンＬＵＴの例を示す図である。 本実施形態のセットアップの原理を示す図である。 図２に示す制御部で実行されるセットアップの動作手順を表したフローチャートである。 図１２のステップＳ１０６における判定の様子を示す図である。 階調カーブ調整で選択される具体的なスクリーンＬＵＴの例を示す図である。

本発明の実施形態について、以下図面を参照して説明する。

図１は、画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。

このプリンタ１は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では４つ)の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｙ(イエロー)、１０Ｍ(マゼンタ)、１０Ｃ(シアン)、１０Ｋ(黒))を備える。また、このプリンタ１は、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次に転写(一次転写)して保持させる中間転写ベルト２０を具備する。さらに、このプリンタ１は、中間転写ベルト２０に転写されたトナー像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置５０を備える。さらにまた、このプリンタ１は、二次転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０と、プリンタ１の各機構部を制御する制御部３０を有している。

各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)は、使用されるトナーの色を除き、同じ構成を有している。そこで、イエローの画像形成ユニット１０Ｙを例に説明を行う。画像形成ユニット１０は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を具備し、感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２、露光器１３、現像器１４、一次転写ロール１５、およびドラムクリーナ１６が配備されている。

帯電器１２は、感光体ドラム１１を予め定められた電位に帯電し、露光器１３は、帯電された感光体ドラム１１を露光することで感光体ドラム１１の表面に静電潜像を書き込む。帯電器１２として本実施形態では非接触のコロナ放電器が採用されているが、接触式の帯電ロールも採用され得る。また、露光器１３として本実施形態ではレーザ光で感光体ドラム１１の表面を走査する方式が採用されているが、例えばライン状にＬＥＤ素子が並んだＬＥＤアレイで露光する方式も採用されうる。

現像器１４は、画像形成ユニット１０に対応する色のトナー(イエローの画像形成ユニット１０Ｙではイエローのトナー)を収容し、このトナーによって感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。現像器１４にはトナーカートリッジ１８から消費分のトナーが適宜供給される。

一次転写ロール１５は、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。ドラムクリーナ１６は、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物(トナー等)を除去する。

中間転写ベルト２０は、駆動ロール２１、張架ロール２２、バックアップロール２３に張架支持された無端状のベルト部材であり、矢印Ｂ方向に循環移動する。また、駆動ロール２１の上流側には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物(トナー等)を除去するベルトクリーナ２４が配備されている。また、中間転写ベルト２０を挟んで張架ロール２２に対向した位置には、中間転写ベルト２０上のトナー像の濃度を測定する濃度センサ３１が配備されている。この濃度センサ３１による測定で得られた測定値は制御部３０へと送られる。

中間転写ベルト２０を挟んでバックアップロール２３と対向する箇所には二次転写ロール５１が配備されていて、これらバックアップロール２３と二次転写ロール５１が二次転写装置５０として機能する。

本実施形態のプリンタ１には、記録材としての用紙Ｐを搬送経路Ｒに沿って搬送する用紙搬送系８０が備えられており、この用紙搬送系８０には、用紙トレイＴ、ピックアップロール８１、搬送ロール８２が配備されている。

本実施形態では用紙トレイＴに記録材として用紙Ｐが積み重ねて収容されるが、記録材としては用紙の他にＯＨＰシートやプラスチック紙や封筒なども収容される場合がある。そのような記録材が収容された場合であっても、プリンタ１の基本動作は同様である。

ピックアップロール８１は用紙トレイＴから用紙Ｐを取り出すものであり、搬送ロール８２は取り出された用紙Ｐを搬送経路Ｒに沿って搬送するものである。

搬送経路Ｒ上には、加熱ロール６１と加圧ロール６２とを有した定着器６０が配備されており、通過する用紙Ｐ上の画像を熱と圧力で用紙Ｐに定着させる。

定着後の用紙Ｐは搬送経路Ｒに沿って機外の積載トレイ（図示省略）に送り出される。搬送経路Ｒにおける定着器６０の下流側には、用紙Ｐ上の画像の濃度を測定するインラインセンサ３２が備えられている。このインラインセンサ３２による測定で得られた測定値は、制御部３０に送られる。

次に、このプリンタ１の基本的な作像プロセスについて説明する。

例えばＰＣ(パーソナルコンピュータ)等というような外部装置からプリンタ１に画像データが送られてくると、制御部３０によって受け取られ、４色(Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色)の画像データに対し、制御部３０が、階調補正処理やスクリーン処理などを施して各色の画像信号を生成する。そして、制御部３０から各画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の露光器１３に、対応する色の画像信号が入力されて感光体１１上に静電潜像が形成される。そして現像によって各色のトナー像が感光体１１上に形成され、一次転写ロール１５によって中間転写ベルト２０の表面に順次に一次転写されることでカラーのトナー画像が形成される。

中間転写ベルト２０上のカラーのトナー画像は、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写位置へと搬送され、用紙搬送系８０によって送られてきた用紙Ｐと重ね合わされる。このように用紙Ｐと重ね合わされたトナー画像は、二次転写装置５０における転写電界の作用で用紙Ｐに転写される。

トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置６０へと搬送され、定着装置６０で、用紙Ｐ上のトナー像が定着され、その後、機外に送り出される。

制御部３０が、本発明の階調補正装置の一実施形態に相当し、制御部３０から画像信号を得る各画像形成ユニット１０が、本発明にいう画像形成部および画像形成機の一例に相当する。また、濃度センサ３１が、本発明にいう測定器の一例に相当する。

図１に示すプリンタ１は、外部装置から送られてきた画像データが表す画像を形成するいわゆるジョブの動作の他に、プリンタ１における出力階調を目標階調に調整するためのいわゆるセットアップの動作も行う。本明細書では、セットアップのことを画質調整と称する場合もある。このセットアップでは、調整用のパッチ画像を形成し、上述した濃度センサ３１やインラインセンサ３２でパッチ画像の濃度を測定して現状の出力階調を確認し、必要な調整を行う。

インラインセンサ３２を用いたセットアップは精度が高いものの用紙Ｐを消費するので、プリンタ１が設置されたときなど限られた場合にのみ実行される。

一方、濃度センサ３１を用いたセットアップは用紙Ｐを消費しない方式が一般に採用され、本実施形態では、用紙に転写される画像相互間の非画像領域でパッチ画像を形成することにより、ジョブ動作と並行して頻回に実行される。非画像領域に形成されるパッチ画像はパッチ数が少ないので、後述するように、セットアップの精度を高めるための工夫が施されている。

なお、濃度センサ３１を用いたセットアップとしては、画像領域も使って多数のパッチを形成するセットアップも実行されるが、このセットアップは多数のパッチを形成するので上述した工夫が不要であり、従来同様のセットアップであるため、以下では説明を省略する。

以下、制御部３０における階調補正の詳細について説明する。

図２は、制御部における階調補正に関する機能構成を表した機能ブロック図である。

制御部３０は、階調補正部３０１と、スクリーン調整部３０２と、画質調整部３０３と、レベル変更部３０４を備えている。

階調補正部３０１とスクリーン調整部３０２はジョブ動作中に機能する要素である。

階調補正部３０１は、セットアップ（画質調整）によって算出された階調補正ＬＵＴを用いて画像データに階調補正を施す。この階調補正部３０１が、本発明にいう階調補正部の一例に相当する。

スクリーン調整部３０２は、画像データが表す画像をラスターイメージに変換する際に用いられるスクリーンにおけるスクリーン成長を、予め与えられているスクリーンＬＵＴを用いて調整する。このスクリーン調整部３０２が、本発明にいう階調変換部の一例に相当する。

スクリーンは、線数、角度、形状などが異なる複数の種類が存在するが、いずれも、入力された画像データが表す画素値（Ｃｉｎ）の増加に伴って面積率が増加する構造を有している。このスクリーンが用いられるスクリーン処理によって、多値データで表された画像が２値データで表されたラスターイメージに変換される。

しかし、画素値（Ｃｉｎ）の増加とラスターイメージの画像濃度の増加との関係（即ち階調性）は一般的には線形関係にならない。そこで、画素値に対するスクリーン成長を調整するためにスクリーンＬＵＴが用いられる。

図３は、スクリーンＬＵＴの第１例を示す図である。

図３のグラフの横軸は、スクリーンＬＵＴに入力される画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は、スクリーンＬＵＴによって変換されて出力される画素値（Ｃｏｕｔ）を表している。

図３のグラフで表されたスクリーンＬＵＴは、単純に入力値をそのまま出力する線形のスクリーンＬＵＴである。

図４は、スクリーンＬＵＴの第１例が用いられた場合の階調性を示す図である。

図４のグラフの横軸は、入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は、スクリーン処理で得られたラスターイメージにおける画像濃度を表している。

図４のグラフは、Ｓ字状の曲線を示しており、階調性が線形からずれていることが分かる。ここに示されたような階調性を有すると、一般的には、入力の画像データから形成される画像の画質が本来の画質から変化して、望ましくない影響を受けることになる。

図５は、スクリーンＬＵＴの第２例を示す図である。

図５のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は出力画素値（Ｃｏｕｔ）を表している。

図５のグラフで表されたスクリーンＬＵＴは、図４に示す階調性を望ましい階調性に変換するスクリーンＬＵＴであり、逆Ｓ字状の曲線となっている。

図６は、スクリーンＬＵＴの第２例が用いられた場合の階調性を示す図である。

図６グラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は画像濃度を表している。

図４に示す階調性に図５に示すスクリーンＬＵＴの変換特性が加わった結果として、入力画素値（Ｃｉｎ）から出力画素値（Ｃｏｕｔ）を経て画像濃度に至る階調性は、図６に示すように線形に近い階調性となる。

スクリーンＬＵＴは、このような線形に近い階調性等のように望ましい階調性を得るために用いられるものである。

図２に戻って説明を続ける。

画質調整部３０３とレベル変更部３０４は、セットアップ（画質調整）中に機能するものである。

画質調整部３０３は、パッチ画像の濃度の測定値に基づいて、目標の出力階調が得られるような階調補正ＬＵＴを算出する。この画質調整部３０３が、本発明にいう形成制御部と算出部とを兼ねた一例に相当する。

レベル変更部３０４は、後で詳述するように、必要に応じてスクリーンＬＵＴを変更する。このレベル変更部３０４が、本発明にいう変更部の一例に相当する。

上述したように、スクリーンＬＵＴは、スクリーン処理を経て得られるラスターイメージの階調性が望ましい階調性となるように用いられるものである。しかしながら、図１に示す画像形成ユニット１０の出力特性は常に安定している訳ではなく、時間の経過や環境の変化などによって階調性が変化する。このため、定期的なセットアップによって現状の階調を確認し、所望の階調性に補正する必要がある。階調補正ＬＵＴは、現状の階調と目標の階調との差分を補正するためのものである。

上述したように、図１に示す濃度センサ３１を用いたセットアップは頻回に実行されるので、画像形成ユニット１０の出力特性の変化による階調性の変化が直ちに補正されることになる。しかしながら、非画像領域に形成されるパッチ数は少ないので従来のセットアップでは画像トラブルを生じる虞がある。

ここで、セットアップにおける階調補正ＬＵＴの算出原理とセットアップの比較例について説明する。

図７は、比較例のセットアップで用いられているスクリーンＬＵＴの例を示す図である。図７のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は出力画素値（Ｃｏｕｔ）を表している。

図７のグラフが示すスクリーンＬＵＴも、図３のグラフが示すスクリーンＬＵＴと同様に、単純に入力値をそのまま出力する線形のスクリーンＬＵＴである。但し、ここでは、このような単純なスクリーンＬＵＴで所望の階調性が得られていたものとする。その所望の階調性が得られていた状態から時間経過や環境変化によって状態が変化した結果、階調性も変化したものとする。セットアップでは、そのように変化した階調性を階調補正ＬＵＴによって所望の階調性に戻す。

図８は、セットアップの比較例を示す図である。

図８のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は画像濃度を表している。但し、グラフで示された入力範囲はハイライト側の一部の範囲である。

図８のグラフ中の太い実線３１１は、再現が求められている目標階調を表していて、入力値が５％未満のハイライトを除いて線形の階調性となっている。

図８のグラフ中の細い実線３１２は、現状の装置が実際に有する階調性を表していて、目標階調よりも階調が立っている。

図８のグラフ中の丸印３１３は、セットアップ用のパッチ画像に相当する位置を表しており、ここに示す例では、０％、６％、１３％のパッチが形成されている。そして、それらのパッチに相当する丸印３１３を繋いだ点線３１４が、パッチ画像の測定によって認識される階調性であり、特にハイライト側では、細い実線３１２が表した実際の階調性から大きくずれている。

そして、このようなグラフに示された階調性の関係に基づいて、階調補正ＬＵＴは、以下の手順で算出される。

即ち、補正前の入力画素値（Ｃｉｎ）に対し目標階調の太い実線３１１で対応した出力濃度を求め、その濃度を実際の階調性で実現する入力画素値（Ｃｉｎ）を補正後の値（出力値）として求める。例えば１０％の入力画素値（Ｃｉｎ）であれば、目標階調の太い実線３１１で対応した出力濃度は「０．１」である。そして、細い実線３１２が示す実際の階調性でこの出力濃度を実現する入力画素値（Ｃｉｎ）は５％である。しかしながら、パッチ画像の測定によって認識される点線３１４の階調性では３％となり、大きな誤差を生じることとなる。

図９は、セットアップの比較例で得られる補正後の階調性を示す図である。

図９のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は画像濃度を表している。

図９のグラフ中の太い実線３１１は、図９にも示した、再現が求められている目標階調を表す曲線である。

図９のグラフ中の細い実線３１５は、補正後の階調性を表しており、上述したような大きな誤差を生じた結果、目標階調から大きくズレて、ハイライト領域での再現性が悪い。

このような比較例のセットアップに対する本実施形態でのセットアップの原理について先ず説明する。

図１０は、本実施形態のセットアップで用いられるスクリーンＬＵＴの例を示す図である。

図１０のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は出力画素値（Ｃｏｕｔ）を表している。

図１０のグラフには下側に凸の曲線が示されており、このグラフで示されたスクリーンＬＵＴは階調性を寝かせるものとなっている。また、後で説明するように、図１０のグラフで示されたスクリーンＬＵＴは、複数種類のスクリーンＬＵＴから選択されたものである。

図１１は、本実施形態のセットアップの原理を示す図である。

図１１のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は画像濃度を表している。

図１１のグラフ中の太い実線３１１は、図８にも示された実線であり、再現が求められている目標階調を表している。

図１１のグラフ中の細い実線３１６は、現状の装置が実際に有する階調性を表している。本実施形態では、図１０のグラフが示すスクリーンＬＵＴが用いられているため、細い実線３１６が表した実際の階調性は、比較例における実際の階調性に較べ、目標階調に近い階調性となっている。

図１１のグラフ中の丸印３１７は、セットアップ用のパッチ画像に相当する位置を表しており、本実施形態でも比較例と同様に、０％、６％、１３％のパッチが形成されるものとする。そして、それらのパッチに相当する丸印３１７を繋いだ点線３１８が、パッチ画像の測定によって認識される階調性であるが、比較例とは異なり、細い実線３１６が表した実際の階調性に近いものとなっている。

このように示された階調性の関係に基づいて比較例と同様の手順で階調補正ＬＵＴが求められると、例えば１０％の入力画素値（Ｃｉｎ）に対し、補正後の画素値として１２％という値が得られる。このように求められる補正後の画素値は、グラフ中の細い実線３１６でも点線３１８でも同様の値となり、誤差が小さいことが分かる。

このように誤差が小さいため、本実施形態では精度のよい階調補正ＬＵＴが算出され、目標階調が精度よく実現されることとなる。このように精度のよい階調補正ＬＵＴの算出のためには、スクリーンＬＵＴとして適切なスクリーンＬＵＴを選択する必要がある。

なお、スクリーンＬＵＴを選択する以外にも、例えば、図１に示す画像形成ユニット１０における帯電器１２の帯電電位や現像器１４の現像バイアスを調整することでも図１１のグラフの細い実線３１６が示すような階調性は得られる。従って、スクリーンＬＵＴの選択に替えて、画像形成ユニット１０における電位調整が行われてもよいし、スクリーンＬＵＴの選択と電位調整の両方が行われてもよい。このようなスクリーンＬＵＴの選択や電位調整によって図１１のグラフの細い実線３１６が示すような階調性を得ることを以下では階調カーブ調整と称する。

適切な階調カーブ調整と精度のよい階調補正ＬＵＴの算出を実現する具体的な実行手順について以下説明する。

図１２は、図２に示す制御部３０で実行されるセットアップの動作手順を表したフローチャートである。

図１２のフローチャートが表す動作は、図１に示すプリンタ１の電源オンによって開始され、ステップＳ１０１で、ジョブの開始に先立つ画像形成ユニット１０の立ち上げ（ＣｙｃｌｅＵｐ）が確認されると、ステップＳ１０２に進み、階調カーブ調整フラグの値が確認される。階調カーブ調整フラグの値が「０」を示している場合には、階調カーブ調整が不要であることを意味していてステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、図２に示す画質調整部３０３によってセットアップ用のパッチ画像を表した画像データがスクリーン調整部３０２に入力され、スクリーンＬＵＴによる調整を経て、スクリーン処理によるラスターイメージの形成が行われる。さらに、そのラスターイメージが用いられてトナー画像としてのパッチ画像が画像形成ユニット１０によって形成される。

パッチ画像の画像濃度は濃度センサ３１によって測定され、その測定による測定値が画質調整部３０３に入力される。画質調整部３０３には予め目標階調のデータが記憶されており、濃度センサ３１から測定値が得られることで、図１１のグラフに示すような階調性の関係が画質調整部３０３で確認される。そして、この階調性の関係に基づいて、上述した手順によって階調補正ＬＵＴが算出される。算出された階調補正ＬＵＴは階調補正部３０１に送られ、実行中のジョブに適用される。

次に、ステップＳ１０４では、このように算出された階調補正ＬＵＴにおける入力画素値（Ｃｉｎ）と出力画素値（Ｃｏｕｔ）との乖離量（ΔＬＵＴ＝Ｃｉｎ−Ｃｏｕt）がレベル変更部３０４で算出される。乖離量（ΔＬＵＴ）の算出は階調補正ＬＵＴが算出される度に実行され、階調補正ＬＵＴの算出はジョブの動作と並行に繰り返し実行されるので、ステップＳ１０５では乖離量（ΔＬＵＴ）のＮ回分の移動平均値がレベル変更部３０４によって算出される。この移動平均値は、現状の階調性と目標の階調性との差分の大きさを指標しており、この差分が大きくなると階調補正ＬＵＴの算出誤差が大きくなる。

そこで、ステップＳ１０６ではレベル変更部３０４によって乖離量（ΔＬＵＴ）の移動平均値が閾値と比較される。閾値としては、階調が立つ方向の閾値（Ｈｉｇｈ−γ閾値）と、階調が寝る方向の閾値（Ｌｏｗ−γ閾値）が用いられ、いずれかの閾値を移動平均値が超えると、算出誤差が大きく階調カーブ調整が必要と判定される。

図１３は、図１２のステップＳ１０６における判定の様子を示す図である。

図１３のグラフの横軸は時間経過を表し、縦軸は乖離量（ΔＬＵＴ）の移動平均値を表している。

グラフ中の点３２１は、時間経過に伴って算出された移動平均値の例を示しており、グラフ中の点線３２２，３２３は、Ｈｉｇｈ−γ閾値とＬｏｗ−γ閾値を表している。Ｈｉｇｈ−γ閾値を表す点線３２２はグラフの横軸に対しプラス側に離れており、Ｌｏｗ−γ閾値を表す点線３２３はグラフの横軸に対しマイナス側に離れている。なお、各点線３２２，３２３がグラフの横軸から離れている距離は同一である必要はない。

移動平均値の点３２１がグラフの横軸上に位置する場合には、現状の階調と目標階調とがほぼ一致していることを表している。そして、図１３に示す移動平均値の点３２１は、時間経過とともに現状の階調が目標階調から離れていったことを表している。このように現状の階調が目標階調から離れていった結果、図中の矢印で示す時点で、移動平均値が閾値（この例ではＨｉｇｈ−γ閾値）に達している。このように移動平均値がプラス側に大きくなって閾値に達する場合だけでなく、移動平均値がマイナス側に大きくなって閾値（この場合はＬｏｗ−γ閾値）に達する場合もある。

図１２のステップＳ１０６で、このように移動平均値がいずれかの閾値に達したと判定された場合には、ステップＳ１０７に進み、階調カーブ調整フラグの値が、階調カーブ調整へのエントリーを表す値「１」に設定される。

その後、ステップＳ１０８で、ジョブの終了による画像形成ユニット１０の動作終了（ＣｙｃｌｅＤｏｗｎ）が確認されると、セットアップ動作が終了し、ＣｙｃｌｅＤｏｗｎに至っていない場合（ステップＳ１０８；Ｎ）には、ステップＳ１０３に戻って一連の動作が繰り返される。

また、階調カーブ調整フラグの値が「１」に設定された場合には、次のＣｙｃｌｅＵｐ後にステップＳ１０２からステップＳ１０９へと進み、レベル変更部３０４によって階調カーブ調整が行われる。この階調カーブ調整では、ステップＳ１０６で移動平均値が達した閾値の方向に応じた調整が行われる。即ち、Ｈｉｇｈ−γ閾値に達した場合には階調を寝かせる調整が行われ、Ｌｏｗ−γ閾値に達した場合には階調を立たせる調整が行われる。ここで、スクリーンＬＵＴの選択による階調カーブ調整における具体的なスクリーンＬＵＴの例について説明する。

図１４は、階調カーブ調整で選択される具体的なスクリーンＬＵＴの例を示す図である。

図１４のグラフの横軸は入力画素値（Ｃｉｎ）を表し、縦軸は出力画素値（Ｃｏｕｔ）を表している。

図１４には、一例として４つのスクリーンＬＵＴを表す４つの曲線３３１，３３２，３３３，３３４が示されている。各曲線３３１，３３２，３３３，３３４が表すスクリーンＬＵＴは、階調を寝かせるように変化させるものであり、階調を寝かせる程度（レベル）が異なっている。最低の第０レベルの曲線３３１は入力と出力が同一で階調は変化しない。次の第１レベルの曲線３３２は、やや下に凸の曲線で、階調をやや寝かせるように変化させる。第２レベルの曲線３３３は、より下に凸の曲線で、階調をより寝かせるように変化させる。そして、最高の第３レベルの曲線３３４は、最も下に凸の曲線で、階調を最も寝かせるように変化させる。

このような４つのスクリーンＬＵＴに対し、階調カーブ調整では、Ｈｉｇｈ−γ閾値に達した場合には、現状よりもレベルが１つ上のスクリーンＬＵＴに変更し、Ｌｏｗ−γ閾値に達した場合には、レベルが１つ下のスクリーンＬＵＴに変更する。このように変更されたスクリーンＬＵＴがレベル変更部３０４からスクリーン調整部３０２に入力され、ジョブ動作中の画像形成やパッチ画像の形成に用いられる。

このような調整の結果、現状の階調が常に目標階調の近くに存在することとなり、階調補正ＬＵＴは常に正確に算出される。

なお、図１４に示すスクリーンＬＵＴには階調を寝かせるように変化させるタイプのスクリーンＬＵＴが例示されているが、階調カーブ調整で選択されるスクリーンＬＵＴは、階調を立たせるように変化させるタイプのスクリーンＬＵＴであってもよいし、両方タイプを含んだ複数のスクリーンＬＵＴであってもよい。

また、本実施形態では、階調カーブ調整は自動的に実行されるが、階調補正ＬＵＴをオフにした場合の階調と目標階調との差をユーザが確認し、その差に応じた階調カーブ調整（レベル変更）を実行させてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置の実施形態としてカラープリンタが例示されているが、本発明の画像形成装置は、複写機やファクシミリや複合機などに応用されてもよいし、モノクロ専用機に応用されてもよい。

また、上記実施形態では、いわゆる電子写真方式で画像を形成する装置が例示されているが、本発明の画像形成装置は、例えばインクジェット方式で画像を形成する装置や熱転写方式で画像を形成する装置に応用されてもよい。

１…画像形成装置、 １０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ…画像形成ユニット、 １１…感光体、 １２…帯電器、 １３…露光器、 １４…現像器、 １５…一次転写器、 １６…感光体クリーナ、 １８……トナーカートリッジ、 ３０…制御部、 ３１…濃度センサ、 ３０１…階調補正部、 ３０２…スクリーン調整部、 ３０３…画質調整部、 ３０４…レベル変更部

Claims (6)

1. 画像データが表す画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
   予め算出された補正関数で前記画像データの階調を補正する階調補正部と、
   予め決められた目標階調に前記階調変換後の階調が近づくように、該階調変換を、前記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
   前記階調変換を経た前記画像形成部に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
   前記一連の色見本の濃度を測定する測定器と、
   前記画像形成部の出力階調が前記目標階調に近づくように前記補正関数を前記測定器による測定値に基づいて算出する算出部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変更部は、前記階調変換後の階調と前記目標階調との差が、予め与えられた基準よりも大きい場合に、該階調変換を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記形成制御部が、前記一連の色見本を表した画像データであって前記階調補正部による階調補正を経ない画像データを前記画像形成部に与えることで該一連の色見本を形成させるものであ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。
4. 画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
   予め算出された補正関数で前記画像データの階調を補正する階調補正部と、
   予め決められた目標階調に前記階調変換後の階調が近づくように、該階調変換を、前記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
   前記階調変換を経た前記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
   前記画像形成機の出力階調が前記目標階調に近づくように前記補正関数を、前記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出部と、
   を備えたことを特徴とする階調補正装置。
5. 情報処理装置に組み込まれて該情報処理装置を、
   画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換部と、
   予め算出された補正関数で前記画像データの階調を補正する階調補正部と、
   予め決められた目標階調に前記階調変換後の階調が近づくように、該階調変換を、前記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更部と、
   前記階調変換を経た前記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御部と、
   前記画像形成機の出力階調が前記目標階調に近づくように前記補正関数を、前記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出部と、
   を備えた階調補正装置として動作させることを特徴とする階調補正プログラム。
6. 画像データが表す画像を形成する画像形成機に、階調の変化が異なる複数の階調変換から選択された１つの階調変換を施す階調変換過程と、
   予め算出された補正関数で前記画像データの階調を補正する階調補正過程と、
   予め決められた目標階調に前記階調変換後の階調が近づくように、該階調変換を、前記複数の階調変換のうちの別の階調変換に変更する変更過程と、
   前記階調変換を経た前記画像形成機に、一連の濃度を有する一連の色見本を形成させる形成制御過程と、
   前記画像形成機の出力階調が前記目標階調に近づくように前記補正関数を、前記一連の色見本の濃度を測定した測定値に基づいて算出する算出過程と、
   を有することを特徴とする階調補正方法。

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