JP2013098802A - 画像形成装置、画像形成方法、画像形成プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体上に形成された階調パターンのパッチの濃度の測定値に基づき階調特性を推定し、推定された階調特性と目的の階調特性から階調補正データを生成する画像形成装置で、該階調パターンの階調特性を推定する第一階調推定手段と、目的の階調パターンの階調特性を推定する第一階調パターン間推定手段と、同面積率の目的の階調パターンの濃度を推定する第二階調パターン間推定手段と、目的の階調パターンの推定濃度から、該階調パターンの階調特性を推定する第二階調推定手段と、第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値を加重加算し、該目的の階調パターンの階調特性の推定値とする加重加算手段とを備える。
【選択図】図2
Description
特許文献1では、測定した濃度値に対してスプライン補間を施し、全体の階調特性を推定する。また、特許文献2では、特定の面積率からの事前に生成した対応関係(数式、モデル)を用いて他の階調を推定し、その推定値間を線形補間や二次曲線補間で補間し、全体の階調特性を推定する。また、階調パターン数の低減については次のような従来技術が存在する。
特許文献3では、階調幅の広いパターン(2×2網点)の階調特性を補正して、階調幅の狭いパターン網点(1×1網点)の階調特性を推定することにより、処理工数を低減する手法が開示されている。
また、特許文献4では、階調特性をパラメータ付きのモデル(関数)で表現し、測定した階調パターンで得たパラメータから、他の測定していない階調パターンのパラメータを推定することで、測定に要する階調パターン数を低減している。
さらに、特許文献5では、異なる階調パターンの同一面積率のパッチ間の回帰モデルを用いて、一つの階調パターンの測定値から他の階調パターンの濃度を推定し、測定に要する階調パターン数を低減している。
また、本発明は、請求項3に記載の通り、請求項1に記載の画像形成装置において、推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出手段をさらに備え、前記加重加算手段が第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値のうち、前記適合度が高い方の重みを1、他方を0として加重加算を行うことを特徴とする。
また、本発明は、請求項5に記載の通り、請求項3又は請求項4に記載の画像形成装置において、前記適合度算出手段において、前記適合度が、階調特性の単調増加性、滑らかさ、過去測定データに基づく出現確率のいずれかまたはその組み合わせによって算出されることを特徴とする。
さらに本発明は、請求項8に記載の通り、請求項6に記載の画像形成方法において、推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出ステップをさらに備え、前記加重加算ステップが第一階調パターン間推定ステップで算出された階調特性の推定値と第二階調推定ステップで算出された階調特性の推定値のうち、適合度が高い方の重みを1、他方を0として加重加算を行うことを特徴とする。
さらに、本発明は、請求項10に記載の通り、請求項8又は請求項9に記載の画像形成方法において、前記適合度算出ステップにおいて、前記適合度が、階調特性の単調増加性、滑らかさ、過去測定データに基づく出現確率のいずれかまたはその組み合わせによって算出されることを特徴とする。
図1は、本実施形態の画像形成装置の装置構成例の一構成例を示す図である。なお、以下に示す画像形成装置の一例として、例えば600dpiカラーレーザプリンタの構成概要を示すものとするが、本発明としての画像形成装置はこれに限定されるものではない。図1に示す画像形成装置としてのプリンタエンジン10は、感光体(感光部材)11と、中間転写体12と、現像器13と、帯電器14と、露光器15と、反射輝度センサ16、コントローラ17と、転写ローラ18と、カセット部19と、定着器20と、操作パネル(操作手段)21とを有するよう構成されている。
中間転写体12は、感光体11上に順次1色ずつ形成した異なる4色のトナー画像を、1回転毎に1色ずつ転写する。つまり、中間転写体12は、一例として4回転で1枚のカラー画像を形成する中間転写体方式を採用している。
帯電器14は、感光体11の表面を均一に帯電させる。
露光器15は、帯電した感光体11の表面にレーザ光を照射することで像露光し、静電潜像を形成する。
反射輝度センサ16は、感光体11の所定領域に対して輝度検出用の光を発光し、その反射光を検出(受光)する。なお、反射輝度センサ16による輝度検出信号は、このコントローラ17に予め蓄積(搭載)されている換算テーブル等により画像出力の濃度値に換算される。この意味では、反射輝度センサ16は、濃度検出手段としての機能を有している。このように、反射輝度センサ16により感光体11における像可視化剤の付着量を検出することで、画像形成の精度を把握することができる。
次に、画像形成装置(プリンタエンジン)10における機能構成例について図を用いて説明する。図2は、本発明における画像形成装置のプリンタエンジンとしての機能構成の一例を示す図である。図2に示す画像形成装置10は、入力手段31と、出力手段32と、蓄積手段33と、画像展開手段34と、色補正手段35と、基準画像生成手段36と、基準画像保持手段37と、4色分解保持手段38と、階調パターン選択手段39と、色選択手段40と、階調補正データ生成手段41と、階調補正手段42と、階調処理手段43と、濃度検出手段44と、画像形成手段45と、送受信手段46と、制御手段47とを有するように構成されている。
送受信手段46は、通信ネットワークを介して他の外部装置等からデータを取得したり、画像形成結果等の生成した各種データを外部端末に送信するための通信インタフェースである。
次に、上述した機能構成における本発明の画像形成装置10における画像形成処理手順について図を用いて説明する。図3は、本実施形態における画像形成処理手順の一例を示す図である。また、図3における一点鎖線は、信号の流れではなく処理の反復を示している。
最初に、通常印刷時における画像処理の流れについて説明する。まず印刷対象となる画像データを入力し(S01)、上述した画像展開手段34により画像の展開処理と(S02)、色補正手段35による色補正処理を行い、入力画像の1ページ分の点順次のRGB画像データを取得する(S03)。また、取得した結果は、蓄積手段33としての画像バッファに蓄えられる(S04)。
また、色選択手段40により既に設定された色選択信号に従って、それぞれK,C,M,Yの4色の出力値を4色分解保持手段38の出力から選択する(S06)。
階調処理は、例えば特許文献4(特開2008−244644号公報)に示されている手法等を用いることができる。閾値配列N(上記特許文献4に記載の手法により生成することができる。)を用いて階調補正手段42から出力される1画素の8bit階調値を、ON/OFFのドットによる中間調のパターンに置き換える(S08)。
キャリブレーション動作は、プリンタの起動時や出力枚数が所定値に達した場合、或いは操作パネル21(図1)からのユーザ指示により起動される。
キャリブレーション動作時には、図3のS04に示すような蓄積手段33における画像バッファに対して、基準画像生成手段36により生成され基準画像保持手段37等に蓄積された階調値データ(パッチデータ)DEに基づいて生成したパッチ画像を直接書き込む。
一方で、4色分解保持手段38は、内部処理をRGB信号(r,g,b)に対して、(k,c,m,y)=(min{c,m,y},255−r,255−g,255−b)のKCMY信号に対応付ける処理に切り替える。また、階調補正手段42の処理は実行することなくスルーされる。これにより、例えばパッチデータPとして、g,bをg=b=255に固定して、rを振ったデータを用意することで、c=255−rの信号値に対応するシアン単色のパッチ画像が、プリンタエンジン10に送出される。なお、上述の処理は、マゼンタ、イエローに対しても同様に行うことができるが、ブラックについてはr=g=b=255−kのデータを用意することで、kの信号値に対応するパッチ画像がプリンタエンジン10に送出される。
また、キャリブレーション動作モードでは、プリンタエンジン10は、用紙のピックアップを行わないことと、用紙等の印刷媒体への転写以降のプロセスを実行しないことを除き、上述した通常印刷と同様のプロセスが実行される。
図4は、感光体上に形成されるパッチ画像の一例を示す図である。上述の処理により、図4に示すように、プリンタエンジン10の感光体11上の所定の位置(例えば、中間転写体12と接触しない位置等)にパッチ画像57を形成することができる。また、プリンタエンジン10に搭載された反射輝度センサ16は、このパッチ画像57の反射輝度信号を検出し、階調補正データ生成手段41に送信する。これにより、用紙等の印刷媒体への画像出力を行うことなく、パッチ画像の反射輝度信号を検出することができる。
本実施形態では、階調補正データDFの生成をコントローラ17上に搭載された制御手段47としてのCPU及び蓄積手段33としての周辺メモリと、それに対して予め組み込まれたプログラムによって実現されている。 また、階調補正データテーブルTA及び履歴データDCは、蓄積手段33内の周辺メモリの特定のアドレス空間として実現されている。 また、基準画像生成処理についても同様にCPU等に対するプログラムによって実現されている。
本発明における画像形成処理が実行可能なコンピュータのハードウェア構成例について図5を用いて説明する。図5は、本発明における画像形成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。図5におけるコンピュータ本体には、入力装置91と、出力装置92と、ドライブ装置93と、補助記憶装置94と、メモリ装置95と、各種制御を行うCPU(Central Processing Unit)96と、ネットワーク接続装置97とを有するよう構成されており、これらはシステムバスBUSで相互に接続されている。
出力装置92は、本発明における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイやスピーカ等を有し、CPU96が有する制御プログラムにより実行経過や結果等を表示又は音声出力することができる。
メモリ装置95は、CPU96により補助記憶装置94から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、メモリ装置95は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等からなる。
CPU96は、OS(Operating System)等の制御プログラム、及び補助記憶装置94から読み出されメモリ装置95に格納されている実行プログラム等に基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して、画像形成における各処理を実現することができる。また、プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置94から取得することができ、また格納することもできる。
上述したようなハードウェア構成により、特別な装置構成を必要とせず、低コストで画像形成処理を実現することができる。また、プログラムをインストールすることにより、ソフトウェアとして容易に画像形成処理を実現することができる。これにより、画像形成プログラムと、各種データをメモリ装置95にロードし、CPU96により、そのデータを用いてプログラムを実行させ、本実施形態に係る画像形成処理を行う。したがって、高精度な階調補正を実現することができる。また、高精度な画像を形成することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のパーソナルコンピュータ等で本発明における画像形成を容易に実現することができる。
以下、階調補正データ生成手段41の具体例を説明する。面積率xに対する濃度値f(x)を「階調特性」と呼ぶことにする。また、ある階調パターンの特定の面積率のパッチの濃度値から他の階調パターンの同一面積率のパッチの濃度値を推定することを「階調パターン間推定」、ある階調パターンにおける有限個の面積率と濃度値の組から、その階調パターンの全体の階調特性を推定することを「階調推定」と呼ぶことにする。
本実施例では、測定した中間転写ベルト上のパッチの濃度を用いて、階調パターン間推定を行ってから階調推定したものと、階調推定してから階調パターン間推定を行ったものを平均化することにより、少ない測定パッチから階調特性を高精度で推定する例を示す。
本実施例における機能ブロック図を図6に示す。階調補正データ生成手段41は測定部101、階調パターン間推定部102、階調推定部103、階調推定部104、階調パターン間推定部105、平均化部106、階調テーブル修正部107から構成される。
本実施例における処理フローを図7に示す。また、この処理の具体例を図8に示す。
処理ステップS102では、階調パターン間推定部102が、反射輝度センサ16を通じて、前記測定したパッチの濃度から、異なる階調パターンの同面積率のパッチの濃度を推定する。具体例では、網点の面積率0.25、0.50、0.75、1.00の4パッチの濃度から、万線の面積率0.25、0.50、0.75、1.00の4パッチの濃度を推定する。ここでは、面積率をx、面積率xの網点のパッチの濃度をf(x)、面積率xの万線のパッチの濃度をg(x)、補正項をh(x)として、次式で推定するものとする。
処理ステップS103では、階調推定部103が、前記推定した階調パターンにおける濃度を補間し、階調全体に渡る濃度の推定値を得る。具体例では、網点の4パッチから推定された万線の面積率0.25、0.50、0.75、1.00の4パッチの濃度を補間し、任意の面積率の濃度の推定値を得る。この補間には線形補間、スプライン補間、線形回帰などの種々の方法を取ることができる。
処理ステップS104では、階調推定部104が、処理ステップS101で測定したパッチの濃度を補間し、階調全体に渡る濃度の推定値を得る。具体例では、網点の面積率0.25、0.50、0.75、1.00の4パッチの濃度を補間し、任意の面積率の濃度の推定値を得る。この補間には線形補間、スプライン補間、線形回帰などの種々の方法を取ることができる。
処理ステップS105では、階調パターン間推定部105が、前記推定した階調全体に渡る濃度の推定値から、異なる階調パターンの対応する面積率の濃度を推定する。具体例では、式(1)を用いて、面積率xの網点の濃度f(x)から面積率xの万線の濃度g(x)を推定する。
処理ステップS106では、平均化部106が、処理ステップS103とS105で推定された二つの階調特性に対して、同面積率の濃度を平均化し、新しく階調特性を得る。
処理ステップS107では、階調補正テーブル修正部107が新しく得られた前記階調特性を用いて、階調補正データテーブルTAを修正する。修正された階調補正データテーブルTAは階調補正手段42に渡される。
ところで、階調パターン間推定は式(1)に限らず、様々な関数形を取ることができる。また、すべての面積率xに対して推定式が作れない場合(例えば離散的にxが0.05刻みで推定式が存在する場合)は、推定可能な面積率で推定を行ってから、その間を線形補間、スプライン補間などの補間手法により補間しても良い。
本実施例では、図10、図11に基いて説明するように、測定した中間転写ベルト上のパッチの濃度を用いて、階調パターン間推定を行ってから階調推定したものと、階調推定してから階調パターン間推定を行ったものの適合度を算出し、より適合度の高い方の推定結果を採用することで、少ない測定パッチから階調特性を高精度で推定する例について示す。
本実施例における機能ブロック図を図10に示す。階調補正データ生成手段41は測定部101、階調パターン間推定部102、階調推定部103、階調推定部104、階調パターン間推定部105、適合度算出部201、選択部202、階調テーブル修正部107から構成される。
処理ステップS201では、適合度算出部201が階調パターン間推定と階調推定の順番の異なる2つの階調特性推定結果の適合度を算出する。適合度は、階調特性の単調増加性、滑らかさ、過去測定データに基づく出現確率のいずれかまたはその組み合わせによって算出する。適合度算出対象の階調特性を面積率xに対してg(x)と表記する。
単調増加性による適合度算出では、「階調の濃度は面積率の増加に対して単調増加する」という事前知識を用いて、この特性が守られていない場合の適合度が小さくなるように適合度算出関数を設定する。具体的な構成の1例を挙げる。まず次のようなペナルティ関数φ(x)を考える。
滑らかさによる適合度算出では、「階調の濃度は面積率に対して滑らかに変化する」という事前知識を用いて、この特性が守られていない場合の適合度が小さくなるように適合度算出関数を設定する。階調特性gの適合度J(g)の具体的な構成例として、次式が挙げられる。
また、過去測定データに基づいて確率モデルを作成し、その確率モデルにおける対象階調特性の出現確率を適合度として用いることもできる。たとえば、確率モデルにガウス分布を用いる場合は、階調特性を適当に離散化し、過去測定データの平均階調特性μ、分散共分散行列Σを算出し、次のように適合度J(g)を算出する。
本実施例の方法によれば、適合度に応じて階調パターン間推定と階調推定の順番の異なる2つの階調特性推定結果を選択するため、前述の階調推定結果の平均化による方法のように推定誤差の増大を防止するのではなく、積極的に推定誤差の小さい結果を得ることができる。
本実施例では、図12、図13に基いて説明するように、測定した中間転写ベルト上のパッチの濃度を用いて、階調パターン間推定を行ってから階調推定したものと、階調推定してから階調パターン間推定を行ったものの適合度を算出し、適合度の比率に応じて二つの推定結果を加重加算することで、少ない測定パッチから階調特性を高精度で推定する例を示す。
本実施例における機能ブロック図を図12に示す。階調補正データ生成手段41は測定部101、階調パターン間推定部102、階調推定部103、階調推定部104、階調パターン間推定部105、適合度算出部201、加重加算部301、階調テーブル修正部107から構成される。
図13には、本実施例における処理フローを示す。以下では、前述の階調推定結果の選択の方法との差分である処理ステップS301について説明する。
処理ステップS301では、適合度の比率に応じて、階調パターン間推定と階調推定の順番の異なる2つの階調特性推定結果g1, g2を加重加算し、最終的な階調特性の推定結果gとする。前述の階調推定結果の選択の方法で述べた適合度Jを用いると、推定式は次の通りである。
Claims (12)
- 像担持体上に形成された階調パターンのパッチの濃度の測定値に基づき階調特性を推定し、推定された階調特性と目的の階調特性から階調補正データを生成する画像形成装置であって、測定した階調パターンのパッチの濃度から該階調パターンの階調特性を推定する第一階調推定手段と、第一階調推定手段で推定された階調パターンの階調特性から前記目的の階調パターンの階調特性を推定する第一階調パターン間推定手段と、
該測定した階調パターンのパッチの濃度から、同面積率の前記目的の階調パターンの濃度を推定する第二階調パターン間推定手段と、
第二階調パターン間推定手段で推定された前記目的の階調パターンの推定濃度から、該階調パターンの階調特性を推定する第二階調推定手段と、
第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値を加重加算し、前記目的の階調パターンの階調特性の推定値とする加重加算手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記加重加算手段が、第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値の平均を取ることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出手段をさらに備え、前記加重加算手段が第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値のうち、前記適合度が高い方の重みを1、他方を0として加重加算を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出手段をさらに備え、前記加重加算手段が第一階調パターン間推定手段で算出された階調特性の推定値と第二階調推定手段で算出された階調特性の推定値を、前記適合度に比例した重みで加重加算を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記適合度算出手段において、前記適合度が、階調特性の単調増加性、滑らかさ、過去測定データに基づく出現確率のいずれかまたはその組み合わせによって算出されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の画像形成装置。
- 像担持体上に形成された階調パターンのパッチの濃度の測定値に基づき階調特性を推定し、推定された階調特性と目的の階調特性から階調補正データを生成する画像形成方法であって、
測定した階調パターンのパッチの濃度から該階調パターンの階調特性を推定する第一階調推定ステップと、第一階調推定ステップで推定された階調パターンの階調特性から前記目的の階調パターンの階調特性を推定する第一階調パターン間推定ステップと、
該測定した階調パターンのパッチの濃度から、同面積率の前記目的の階調パターンの濃度を推定する第二階調パターン間推定ステップと、
第二階調パターン間推定ステップで推定された前記目的の階調パターンの推定濃度から、該階調パターンの階調特性を推定する第二階調推定ステップと、
第一階調パターン間推定ステップで算出された階調特性の推定値と第二階調推定ステップで算出された階調特性の推定値を加重加算し、前記目的の階調パターンの階調特性の推定値とする加重加算ステップと、を備えることを特徴とする画像形成方法。 - 前記加重加算ステップが、第一階調パターン間推定ステップで算出された階調特性の推定値と第二階調推定ステップで算出された階調特性の推定値の平均を取ることを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。
- 推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出ステップをさらに備え、前記加重加算ステップが第一階調パターン間推定ステップで算出された階調特性の推定値と第二階調推定ステップで算出された階調特性の推定値のうち、適合度が高い方の重みを1、他方を0として加重加算を行うことを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。
- 推定された階調特性と目的とする階調特性との適合度を算出する適合度算出ステップをさらに備え、前記加重加算ステップが第一階調パターン間推定ステップで算出された階調特性の推定値と第二階調推定ステップで算出された階調特性の推定値を、前記適合度に比例した重みで加重加算を行うことを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。
- 前記適合度算出ステップにおいて、前記適合度が、階調特性の単調増加性、滑らかさ、過去測定データに基づく出現確率のいずれかまたはその組み合わせによって算出されることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の画像形成方法。
- 請求項6乃至10のいずれか1つに記載の画像形成方法を実行させるようにコンピュータを動作で実行させることを特徴とする画像形成プログラム。
- 請求項11に記載の画像形成プログラムを格納したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
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