JP2015008447A - 画像形成装置、画像形成方法および画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向に分割されたセグメントごとに階調を補正することにより、主走査方向の濃度変動を抑制する。
【解決手段】画像形成部２３は、ＣＭＹＫのビットマップ画像データに基づいて用紙上に画像を形成する。色再現モデル部２１は、画像形成部２３に入力されるＣＭＹＫ値（ｐｒｎＣＭＹＫ）を目標色へ変換し、画像検査部５は出力画像６を測色する。ＴＲＣ補正量決定部１９は、測色値（ｍｅｓＬａｂ）と目標色（ｔａｒｇｅｔＬａｂ）に基づいてＴＲＣの補正量をセグメント毎に決定し、階調補正部１６は、補正前の階調補正曲線に補正量を加算して、セグメント毎に階調を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子画像データに基づくデジタル印刷装置に関する。

大量印刷を前提とした、電子写真方式やインクジェット方式などのデジタル印刷装置では、数百枚、数千枚といった連続出力における出力色の安定性が求められる。特に、数ページ毎に、若干のコンテンツが差し替えられた程度の同種原稿が反復されるようなユースケースや、複数拠点で分散印刷されるようなユースケースでは再現色の安定管理が重要となる。

その一方で、本格的な商用印刷とは異なり、これらのデジタル印刷機が利用される動作環境は、必ずしも厳密に管理されるようなものではない場合も多々ある。また、多様な原稿種の混合印刷による負荷変動も大きく、トナーやインキの供給量やマシンコンディションも刻々と変化する。

このため、出力色をある程度厳密に安定管理する場合には、たびたび機械を停止して、キャリブレーションを行なうことが必要となる。しかし、このようなキャリブレーション動作が度々行なわれると、損紙の発生や、ジョブの停止、作業工数の増大につながる問題を生じる。

そこで、特許文献１などでは、電子写真方式の印刷装置からの出力画像の色をインラインで測色し、測色値と予め保持した基準色との差分が最小となるよう階調補正曲線（ＴＲＣ）を補正するフィードバック制御を施していた。

しかし、上記したような制御方法の場合、主走査方向の印写性能にバラツキの少ない装置や、副走査方向に対する緩やかな再現色変動に対しては効果があるものの、現像剤やトナーの偏りや帯電ムラにより主走査方向の濃度バラツキが生じる場合や、ページ間隔に近い周期を持つ周期変動と測色点の周期の干渉がある場合には、出力画像からのサンプル点に印刷場所による一定の変動偏りが生じるために、十分に対応できない問題があった。

例えば、主走査方向の位置によって、徐々に濃度が濃くなるドリフト傾向を持つ部位と、徐々に濃度が薄くなるドリフト傾向をもつ部位が混在するような場合、特許文献１に開示されているような主走査方向に一様なフィードバック制御を施すことで、却って部位による色むらが強調される問題を生じる。

また、特許文献２や特許文献３は、カラープロファイルを用いて印刷出力した色を、再び測色した色差からフィードバックしている。しかし、これらの方法は、オフラインでカラープロファイルを再構築するものであって、印刷しながら制御するリアルタイムのフィードバック補正には適さない問題がある。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、主走査方向に分割されたセグメントごとに階調を補正することにより、主走査方向の濃度変動を抑制した画像形成装置、画像形成方法および画像形成システムを提供することにある。

本発明は、画像データの入力階調値を階調補正曲線に基づいて出力階調値に補正する階調補正手段と、前記補正された出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置であって、前記階調補正手段は、前記画像形成手段の用紙送りの副走査方向に直交する主走査方向を複数のセグメントに分割したセグメント毎の階調補正曲線を備えていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、主走査方向に分割されたセグメントごとに階調を補正しているので、主走査方向の濃度変動が抑制され、再現色が適正に補正される。

本発明の実施例の画像形成システムの構成を示す。 本発明の画像形成装置の構成を示す。 レーザプリンタの構成を示す。 濃度分布の特徴的傾向を示す。 測色領域を抽出する処理フローチャートを示す。 測色領域とセグメントの関係を示す。 式（６）の重み付けの例を示す。 ＴＲＣ補正量算出の処理フローチャートを示す。 補正前後のＴＲＣを示す。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例の画像形成システムの構成を示す。画像形成システムは、ユーザＰＣ１、ネットワーク２、サーバ７、画像形成装置８により構成されている。本実施例の画像形成装置８は、ネットワーク２を介して入力される原稿データを展開し処理する画像処理部３、印刷そのものを実行する電子写真方式のプリンタエンジン４、プリンタエンジンの制御を行うエンジン制御部９、および、プリンタエンジン４からの出力画像６を出力前にインラインで検査する画像検査部５で構成される。

ここで、画像処理部３は、プリンタエンジン４とは別体のＰＣ上のソフトウエアと拡張ボードで構成され、図示していないが独立したユーザインタフェースも備えている。また、画像検査部５は、ＲＧＢラインセンサと紙送り機構で構成された面で画像を測色することが可能なスキャナで構成される。

また、ネットワーク上には、画像形成装置８に対して画像データと印刷要求を送信する１台以上のユーザＰＣ１と、画像処理部３が必要とする色変換に必要な情報を蓄積するためのサーバ７が接続され、これにより画像形成システムが構成されている。

通常、ユーザＰＣ１から印刷要求される原稿データは、ＲＧＢあるいはＣＭＹＫでカラー指定されたビットマップや、テキスト、図形の描画命令を含んだ複雑なデータフォーマットで画像処理部３に送られる。画像処理部３は、描画命令の展開と色処理を含む様々な画像処理を施した後、プリンタエンジン４で出力可能な信号に変換し、最終的にプリンタエンジン４が用紙上に画像を形成する。

図２は、本発明の画像形成装置の構成を示す。図２では、説明が煩雑になるのを避けるため、描画命令やテキストの展開に関する画像処理を省略している。また、ユーザ原稿は、ＲＧＢあるいはＣＭＹＫの特定の印刷デバイス特性（例えばＪａｐａｎＣｏｌｏｒ２００１Ｃｏａｔｅｄ）を想定した画像データとして説明する。

図２に示す原稿色Ｌａｂ変換１０、ＬａｂＣＭＹＫ変換１１、ＣＭＹＫＬａｂ変換１３、スキャナ色Ｌａｂ変換１５、１８、Ｌａｂスキャナ色変換１４は、それぞれの色空間変換のために、カラープロファイルと呼ばれる基礎データを必要とする（このようなカラープロファイルとしては、ＩＣＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｌｏｒ３Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）の定めるＩＣＣプロファイルが広く知られている）。

これらのカラープロファイルの内、原稿色Ｌａｂ変換１０に必要なカラープロファイルは、原稿データに添付されているか、デフォルトとして用意されているものが使用される。また、スキャナ色Ｌａｂ変換１５、１８とＬａｂスキャナ色変換１４に必要なカラープロファイルは、画像処理部３および画像検査部５内に予め固定的に設定されている。

これに対して、ＬａｂＣＭＹＫ変換１１、ＣＭＹＫＬａｂ変換１３に必要なカラープロファイルは、プリンタエンジン４に設定される用紙によって、色再現特性が異なるために、印刷作業の開始に先立って選択された適切なカラープロファイル（以後、用紙プロファイルと呼ぶ）を、サーバ７からダウンロードして設定する。このユーザによる用紙プロファイルの選択は、ユーザＰＣ１あるいは、画像処理部３のユーザインタフェース（図示せず）を介して行われる。

このような、カラープロファイルの設定のもとで、ＲＧＢ、ＣＭＹＫなどで記述されたユーザ原稿は、まず原稿色Ｌａｂ変換１０により、デバイスに依存しない表色値であるＬａｂ値（図２ではｄｏｃＬａｂ）に変換される。ＬａｂＣＭＹＫ変換１１は、ｄｏｃＬａｂをプリンタエンジン４の基本色ＣＭＹＫの各色８ビットのデジタル値に変換する。ユーザ階調変換１２は、デフォルトではこのＣＭＹＫ値を変更せずにそのまま出力する（図２ではｐｒｎＣＭＹＫ）。

これらの色変換は、ベクトルデータやフォント展開と同時に処理され、結果として出力されるＣＭＹＫデータは、ビットマップデータとして出力される。このようにしてＣＭＹＫ値のビットマップとして展開された画像データは印刷原稿単位で、一旦記憶装置（ディスク）２２に保持される。この記憶装置２２に保持されたＣＭＹＫの画像データは、後述する測色領域検出にも利用される。

画像形成部２３は、このＣＭＹＫのビットマップ画像データに基づいて、指定された用紙上に画像を形成する。階調補正部１６は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの色毎に、ｎ個（後述の例ではｎ＝１６）の階調再現補正（ＴＲＣ：Ｔｏｎｅ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を備え、これらを用いてＣＭＹＫそれぞれの値を補正する。通常、階調再現補正は、関数またはＬＵＴで実装される。以下の実施例では、特にＬＵＴによる実装を例として示すが、実装形態は必ずしも本質ではなく、ソフトウエア上は、代表値と補間による関数などで実装される場合もある。以下では階調再現補正を、単にＴＲＣまたは、階調補正曲線と記すことにする。

ここでは例えば、主走査方向の画素位置がｘで、画素値がｃのシアンのデータに対しては、シアン用のＴＲＣをｆ（ｎ，ｃ）、ｃ＝０，１，２，．．，２５５、主走査方向の画素数を１６で割った切り捨て値をＮｗ、ｎ＝［ｘ／Ｎｗ＋０．５］，ｓ＝［ｘ／Ｎｗ＋０．５］−ｎとして、

とする。ただし、上記で記号［ｘ］は、ｘを超えない最小の整数を表すガウス記号である。その他Ｍ，Ｙ，Ｋの各色に対しても同様である。

もちろん、上記線形補間以外にも、多項式補間やスプライン補間など滑らかな補間方法を使用しても良い。

階調処理部１７は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの色毎に８ｂｉｔで送られてくるカラー値を、プリンタエンジン４が１ドットで表現可能な階調数に、面積階調法や誤差拡散法などを用いて変換する。プリンタエンジン４は、階調処理部１７で階調数が変換されたＣＭＹＫ信号に基づいて、用紙上に出力画像６を形成する。

一方で、画像形成部２３に入力されるＣＭＹＫ値（ｐｒｎＣＭＹＫ）は、ＣＭＹＫＬａｂ変換１３により、再びＬａｂ値（図２ではｐｒｎＬａｂ）に戻される。このＣＭＹＫＬａｂ変換１３は、前述の画像形成部２３によって、出力される出力画像６の再現色をＬａｂ値としてシミュレートするモデルとなっている。

基本的には、このシミュレートされたＬａｂ値（ｐｒｎ−Ｌａｂ）と、画像検査部５でスキャンされた出力画像６の計測値（ｍｅｓＣｏｌ）を、スキャナＬａｂ変換１８によりＬａｂ値化した測色値（ｍｅｓＬａｂ）を用いて、ＴＲＣ補正量決定部１９により、階調補正部１６に設定されているＴＲＣの補正が行われる。

画像検査部５に設けられているスキャナとしては、一般的なＲＧＢスキャナより分光測色相当の計測が可能なマルチバンドスキャナが理想的ではあるが、実装上の都合やコストの問題から、画像検査部５の測色可能な色域が、プリンタエンジン４の色域全体を網羅できない場合には、Ｌａｂスキャナ色変換１４およびスキャナＬａｂ変換１５を通じてｐｒｎＬａｂをさらに画像検査部５の色域に圧縮する必要が生じる。図２では、これらＣＭＹＫＬａｂ変換１３、Ｌａｂスキャナ変換１４、スキャナＬａｂ変換１５で、再現色モデル部２１を構成している。

これにより、再現色モデル部２１でシミュレートされた印刷色ｐｒｎＬａｂは、画像検査部５で計測されるべき目標色ｔａｒｇｅｔＬａｂへ変換（生成）される。

ＴＲＣ補正量決定部１９では、目標色であるｔａｒｇｅｔＬａｂと、実際に画像検査部５側から得られた計測値ｍｅｓＬａｂ、階調補正部１６への入力値であるｐｒｎＣＭＹＫ、およびエンジン制御部９からのエンジン情報に基づいて、ＴＲＣの補正量（δｃ，δｍ，δｙ，δｋ）を、セグメント毎に決定する（詳細は後述）。

図３（ａ）は、プリンタエンジン４の例であるレーザプリンタの構成を示す。最初に現像ユニット６０ｋの構成と動作から説明する。感光体ドラム５０ｋは、図３の矢印Ａの方向に回転する。この回転位置は、感光体ドラム５０ｋの端部に設けられた回転検出器５７で検出される。この感光体ドラム５０ｋ対し、まず帯電器５２が、クリーニングローラ５１で清掃された感光体ドラム５０ｋの表面に一様な電荷を付与する。次いで、レーザユニット５３から照射されるレーザビーム５５が、露光制御装置１０の信号に従って、明滅しながら感光体ドラム５０の表面を走査することで、感光体ドラム５０上に静電潜像を形成する。

このときのレーザビーム５５の走査方向が主走査方向、感光体ドラム５０ｋの回転方向Ａが副走査方向となる。形成された静電潜像は現像ローラ５４により供給される逆の電位に帯電させたブラック（Ｋ）トナーによって現像されてトナー像となる。現像されたトナー像は、中間転写ベルト６１に転写される。

現像ユニット６０ｃ、６０ｍ、６０ｙの構成も同様であり、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像を形成し、逐次、中間転写ベルト６１上に重ねて転写する。

転写ローラ５８は、中間転写ベルト６１上に重ねられたＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナー像を、用紙搬送パス５９上を右側から搬送されてくる用紙の上に一括転写する。定着器５６は用紙上のトナー像を加熱圧着することで、これを紙面上に定着させる。

濃度変動発生のメカニズムは現像ユニットによらないので、以下の説明では、特に現像ユニット６０ｋを例として説明する。前述の一連のプロセスにおける各感光体ドラム５０ｋは、通常、厳密な管理によって位置決めされているが、それでも部品の管理精度内のばらつきにより、ドラム回転軸６６とドラムの中心軸６５に、図３（ｂ）に示すような微小な偏心を生じる（図３（ｂ）では、説明上、誇張して図示している）。

感光体ドラム５０ｋに前述のような偏心があると、現像ローラ５４との間の現像ギャップ（図示せず）に周期変動が生じる。これが、出力画像の周期的濃度変動の大きな要因の一つとなる。

図３（ｂ）の例では、特にドラム左端の回転軸交点６７ａと右端の回転軸交点６７ｂが、ドラム中心軸６５に対して、反対側にあるため、印刷結果としての画像上の濃度変動は、画像の（主走査方向に関する）両端で逆位相となる。

多くの場合は、感光体ドラム５０ｋは、ドラム回転軸６６に対して同じ方向に偏心し、画像両端での濃度変動は同位相になることが多いが、これほど極端ではなくとも、画像両端の濃度変動の位相が異なる場合がある。

さらに、より微細な偏心モードとしては、図３（ｃ）に示すように、感光体ドラム５０ｋがドラム中心軸６５に対して微少に湾曲している曲げモードがある。この場合には、各回転位置での主走査方向（ドラム中心軸６５方向）の現像ギャップの分布が線形ではなくなるので、主走査方向に高次の濃度むらが生じることになる。

また、偏心でなくとも、感光体ドラム５０ｋの回転軸と現像ローラ５４の回転軸も完全に平行に調整できるわけではなく、このため、現像ギャップには主走査方向に微小な隙間勾配を生じる場合もある。

このような現像ギャップ勾配によって生じる主走査方向の濃度勾配の場合は、レーザビームの露光強度分布を主走査方向に調整することで、特定濃度域の勾配（例えばベタ濃度）については解消することができる。しかし、この場合でも、レーザビームで露光されるスポットの電位の深さや直径も変わるため、現像される１点１点のドットの太り、所謂ドットゲインが変化することになり、結果として主走査方向の階調特性の変化の仕方にもばらつきが生じることになる。

図４（ａ）は、主走査方向の濃度分布の特徴的傾向をグラフで示す。横軸は主走査方向位置、縦軸はＣＭＹＫ何れか（例えば、シアン）の濃度である。ただし、説明の都合上、濃度分布の振幅は誇張して表現している。実線は印刷初期の濃度分布例であり、破線は数１０ページの印刷における濃度分布変化である。この例では、初期に現像器内トナー濃度の偏りのために、生じていた矢印Ａ、Ｂ部付近の大きな濃度分布が、印刷を続けるに従って緩やかに緩和されてきた場合に生じる変化である。特に、矢印Ａ部では濃度は緩やかに減少し、逆に矢印Ｂ部では濃度が緩やかに増加するといった濃度の増減傾向が隣り合った主走査位置で逆になる現象が生じる。この場合、Ａ部の測色に基づいて同じ補正をＢ部に施すと、Ｂ部の誤差は、より増大してしまうことになる。

図４（ｂ）は、副走査方向の濃度分布の特徴的傾向をグラフで示す。横軸は５ページに渡る印刷出力の副走査位置を、１ページ目の書き出しを基準として、実際には印刷されない紙間も含めて一つの座標軸で表したものであり、縦軸は濃度である。

副走査方向の濃度変動の特徴は、破線で示したような数ページ間にまたがる緩やかな濃度のドリフト上に、実線で示したような周期変動と、その上に重畳されたランダムな変動からなる。

このような、数ｃｍから数十ｃｍの周期変動は、しばしば感光体ドラム５０や現像ローラ５４に同期して生じる。図４（ｂ）は、下向きの三角印で示した濃度変動の周期と、上向きの矢印で示したサンプリングの周期が微妙にずれているために、黒丸印で示した測色値から推定されるドリフト量（一点鎖線）が、実際のドリフト量（破線）よりも過剰に評価されてしまう例になっている。

これらの主走査方向の濃度分布の傾向と、ランダムな変動と数ｍｍオーダーのごく短周期の周期変動を除いて、数ｃｍから数十ｃｍの緩やかな周期変動の影響を回避して、数ページに渡るドリフト（濃度変動）の影響を補正することが、本発明の目的である。

次に、ＴＲＣ補正量決定部１９によるＴＲＣ補正量の決定アルゴリズムについて説明する。まず、メインの処理に先立って、印刷対象となる記憶装置に保存されているＣＭＹＫビットマップ化されたユーザ原稿の測色領域を抽出する処理フローチャートを図５に示す。

図５のステップ１００では、記憶装置２２から印刷対象となる原稿データの１ページ分のＣＭＹＫビットマップ化された画像データをページバッファに読み込む。

次いで、ステップ１０１で、画像データから測色対象とする測色領域を抽出する。具体的な抽出方法としては、例えば特許文献１に開示されているような、平坦度の高い変化の緩やかな固定サイズ（例えば４００ｄｐｉで４１×４１ 画素）の小領域を複数抽出する方法を使用する。

このとき、抽出された測色領域は、画素単位の中心座標（ｘ，ｙ）で記述される。ｘが主走査方向位置、ｙが副走査方向（紙送り方向）位置である。特に本実施例では、主走査方向を均等に１６のセグメントに分割し、ｘが属するセグメント番号に従って、（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）と表記する。ここで、ｉ＝１，２，．．，１６はセグメント番号、ｊ＝１，２，．．．，Ｎｉは、セグメント番号ｉに対応するセグメントに属するセグメント毎のサンプル番号である。もちろん、ここでセグメント数を１６としたが、実際には適用対象とする出力装置に合わせて適切な分割数を選択する。

図６は、測色領域とセグメントの関係（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）を示す。図６には、出力画像６とセグメントおよび測色領域の関係を示す。実施例では、出力画像６の領域を第１セグメントから第１６セグメントの１６個のセグメントに分割している。図６では、説明の便宜上、セグメント上部にセグメント番号を記載している（セグメント番号は実際に印刷されるわけではない）。また、簡単のために、第７セグメント３２と第１２セグメント３３にのみ、抽出された測色領域を四角枠で例示している。測色領域の中心座標は、セグメント毎に副走査方向の出現順ｙ座標の昇順に番号づけられている。例えば、第７セグメントでは、最初に検出された測色領域３５の中心座標３４を（ｘ_７，１，ｙ_７，１）と表記している。

また、ここで想定しているユースケースは、同種原稿が反復されるような印刷での再現色の安定化管理であるので、抽出する測色領域のサンプルは、反復単位となる単一あるいは複数のページにまたがるものである。従って、副走査座標ｙは反復されるページ数を一纏めとして、第１ページの書き出し位置を原点とする紙間も含めた連続した座標で既述される。なお、「副走査座標ｙは反復されるページ数を一纏めとして」としているので、この反復単位をｔとする。

ステップ１０２で、印刷サイクルページ分の測色抽出が完了していなければ、ステップ１００からの処理を反復し、印刷サイクルページ分の測色抽出が完了していれば処理を終了する。

次に、第ｉセグメントの測色領域｛（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）｝ｊ＝１，２，．．．，Ｎｉの測色値に基づいてＴＲＣ補正量を決定する方法について説明する。測色領域の測色値からＴＲＣ補正量を算出する方法も、特許文献１とほぼ同様の方法による。即ち、測色領域（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）に対応する図２のｐｒｎＣＭＹＫ値を（ｃ_ｉｊ，ｍ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ，ｋ_ｉｊ）、ｔａｒｇｅｔＬａｂ値を、

離散化された時刻ｔにおけるｍｅｓＬａｂ値を、

とするとき、第ｉセグメントの測色値に対する評価関数Ｊ_ｉを、

とし、Ｊ_ｉを最小化する

を時刻ｔにおける第ｉセグメントのＴＲＣ補正量とする。

評価関数（２）式は、ＴＲＣ補正量

に関する評価関数である。

は、要素数２５６の１次元配列であり、（２）式の第１項が、ｍｅｓＬａｂ値の補正後の線形近似による予測値とｔａｒｇｅｔＬａｂの誤差を評価する主要な項、第２項が、曲線としての、

それぞれの曲率を押さえるために追加された項、第３項が、補正量そのものの大きさを押さえるための項である。

ただし、上記の各δの、入力値０，２５５に対応する値は０とする。また、α，βは、システム全体が安定するように、予め実験に基づいて定める正の定数であり、Ｄ_ｊは（ｃ_ｊ，ｍ_ｊ，ｙ_ｊ，ｋ_ｊ）における色再現モデル部２１のなすＣＭＹＫ→Ｌａｂ関数のＪａｃｏｂｉ行列、

である。特に、スキャナ色域が十分で、ＣＭＹＫＬａｂ変換１３のカラープロファイルが、ＩＣＣプロファイル（ＩＳＯ１５０７６−１：２００５）に規定されているような、ＣＭＹＫ入力Ｌａｂ出力の多次元ＬＵＴで実装されている場合には、実装されている多次元ＬＵＴの（ｃ_ｉｊ，ｍ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ，ｋ_ｉｊ）に最も近い配列要素で、Ｊａｃｏｂｉ行列Ｄ_ｊを代用することが可能である。

このように、主走査方向を複数のセグメントに分割し、セグメント毎にフィードバックを掛けることにより、主走査位置毎の濃度変動の傾向の違いの問題は解消されるが、その反面、セグメントを分割したことにより測色領域の確保が困難なセグメントが生じたり、セグメント毎の配色の偏りにより、セグメント間で極端なＴＲＣの差異が生じ、セグメント境界で疑似輪郭を生じやすくなる問題が発生する。

この問題を軽減するため、最初に全セグメントの測色領域の測色値に基づいて、

により、

を最小化する全体補正量

と置いて基準ＴＲＣ補正量とし、先の（２）式のＪ_ｉに、この基準ＴＲＣ補正量からの差を抑制する項を追加した

これにより、測色領域の少ない（あるいは存在しない）セグメントでも、全体的なＴＲＣ変動に追随した補正が行なわれるため、ＴＲＣ補正量が不安定になることが抑制され、また、セグメント間のＴＲＣ補正量の極端な乖離が緩和される。

なお、ベージ全体で測色領域が不足する場合は、そもそもＴＲＣ補正を行なわないとする不安定回避手段を設けることは容易である。ここで問題になるのは、セグメント間での測色領域でサンプリングされる色分布の格差により、隣接間で補正の方向性に大きな隔たりが起こる場合である。

例えば、第ｉセグメントには、シアン階調を補正するに十分な測色領域があるものの、第ｉ＋１セグメント目には、特定階調の周りの僅かのシアンが使用されていない場合、第ｉセグメントの第ｉ＋１セグメント近傍色が、ＴＲＣのセグメント間の補間（（１）式）により第ｉ＋１セグメント目のシアンの階調誤差に引っ張られて、色むらを生じるような問題が生じる。上記の対策は、このような問題を回避する手段となる。

上記した方式では、測色領域全体による全体補正量を基準ＴＲＣ補正量として、そこからの差を抑制したが、測色領域が十分にある場合には、測色領域の全体を利用するよりも、ある程度、注目セグメントに近いセグメントに制限した方が、主走査方向のＴＲＣ変化の不均一性への追従性が良くなる。

その場合、最初に第ｉセグメントに対する各セグメントの重みを、ｗ_ｉｒと重み付けて上式を拡張し、

により、

を決定することで、セグメント間のＴＲＣ補正量の極端な乖離が緩和される。

ここで、上記の重みｗ_ｉｒについては、図７に一例を示す。図７では、第１、第８、第１６セグメントに対応する重み係数ｗ_ｉｒの分布を分かりやすく実線で示し、その他のセグメントに関する重み分布は破線で示している。従って、例えば、第１セグメントに対しては、左端の実線で示した曲線ｗ_１，ｒを重みとして（６）式で決定される

を基準ＴＲＣ補正量として、（７）式から第１セグメントのＴＲＣ補正量

を決定する。

これにより、第１セグメントのＴＲＣ補正量を、ほぼ第１セグメント〜第４ セグメントまでの測色領域で決定できるようになる。他のセグメントに関しても、同様である。

上記（６）（７）式では、（４）（５）式の考え方にならって、セグメント毎に基準ＴＲＣ補正量を求めてから、セグメント内のＴＲＣ補正量を算出する２ 段階の処理手順を取っているが、セグメント間の変動傾向に大きな乖離がなければ、（６）式による各セグメントの基準ＴＲＣ補正量を、そのままそのセグメントのＴＲＣ補正量とすることで、計算負荷が軽減される。

図８は、ＴＲＣ補正量算出の処理フローチャートを示す。まず、ステップ２０１およびステップ２０２を各セグメント番号ｉ＝１から１６までに対して実行する。

ステップ２０１では、第ｉセグメントを中心として、第ｉ−ｓセグメントから第ｉ＋ｓセグメントまでの測色領域数Ｎｉの総和が、予め定めた基準値Ｎｏを超えるような最小の整数ｓを０から順に探索する。図示していないが、探索の範囲が全セグメントを超えた場合には、そこで探索を終了する。

ステップ２０２では、ステップ２０１で決定したｓに基づいて、（６）式の重み係数をステップ２０２に示した式で決定する。ここでは、簡単に一様な重みを与えている。

次に、求められた重み係数を用いて、ステップ２０３およびステップ２０４の処理を各セグメント番号ｉ＝１から１６に対して実行する。ステップ２０３では、（６）式から基準ＴＲＣ補正量を決定し、ステップ２０４では、基準ＴＲＣ補正量とセグメント内の測色領域の測色値を用いて、セグメントに対応するＴＲＣ補正量を決定する。

図８のフローチャートの説明は、上記（６）式の重み係数ｗ_ｒｊのもう一つ別の決定方法の例になっている。図８の例の場合、ｗ_ｒｊの取る値は｛０，１｝のみで、注目セグメントを中心にその近傍セグメントを加えて測色領域の個数が基準値Ｎｏに達するに十分な近傍セグメントの範囲を与える。これによって制限される注目セグメントを含めた周辺セグメントの範囲で、各セグメントのＴＲＣ補正量を（７）式で決定するための、基準ＴＲＣ補正量を決定している。

図２との関係では、ｐｒｎＣＭＹＫデータが、印刷原稿単位の画像データであり、このデータに基づいて、ＴＲＣ補正量決定部１９は、測色領域の中心座標（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）を決定する。基準ＴＲＣ補正量は（６）式により、測色領域のＣＭＹＫ値（ｐｒｎＣＭＹＫ）、および、目標のＬａｂ値（ｔａｇｅｔＬａｂ）から決定される。

ここで、ｐｒｎＣＭＹＫ値とｔａｒｇｅｔＬａｂ値はページデータなので、その測色領域での値を参照するインデックスとして、測色領域の中心値（ｘ_ｉｊ，ｙ_ｉｊ）が使用される。決定された補正量は、対応するセグメント番号（図２では、ｉｄ）と関連づけられて、階調補正部１６に送られる。

最後にステップ２０５で、セグメント毎に得られたＴＲＣ補正量を階調補正部１６のＴＲＣに加算してＴＲＣ補正を終える。

図９は、シアンの階調補正を例として、補正前後のＴＲＣの関係を示す。図９は、横軸をシアンの入力階調値ｖｃ（（４）式などでは、測色領域に対応付けてｃ_ｉ，ｊなどで表記される）、縦軸をシアンの出力階調値Ｖ’ｃとして、入出力の対応関係の例を示す。実線３１が補正前のシアンの階調補正曲線（ＴＲＣ）、破線３０が補正後のＴＲＣであり、実線３１から破線３０への変化量δｃ（ｖｃ）が、ＴＲＣ補正量である。

以上説明したセグメント毎のＴＲＣ補正により、図４（ａ）で説明したような主走査方向の画素位置で濃度変動傾向が異なる場合であっても、それぞれのセグメントに適したＴＲＣ補正が施されるため、適正にページ間の濃度変動が補正される。

しかし、上述したような測色領域の評価法のままでは、図４（ｂ）で説明したような副走査方向の周期変動とドリフトが分離されない問題が残される。これを回避するためには、主要な周期変動の位相と測色領域の関係を把握する必要がある。

同じ測色領域がサンプリングされる周期と、機構系で決まる主要な副走査方向の周期変動の位相は、予め図４（ｂ）の紙間を調整することにより、ある程度調整することは可能である。例えば、最大振幅の変動周期が、ＣＭＹＫ全色共通で１８０ｍｍの場合、同一測色領域のサンプリング周期が２７０ｍｍとなるよう紙間を調整することにより、サンプリング毎に９０°濃度振幅の位相がずれた測色値が得られる。

従って、この場合、数ページ間の測色値のバッファリングを行い、偶数ページ毎の測色値の組み合わせ測色領域の測色値を平均化することにより、測色値に対する最大周期変動の影響が除かれる。あるいは、サンプリング周期が３００ｍｍとなるように紙間を調整した場合には、毎サンプリング毎に６０°濃度振幅の位相がずれた測色値が得られるので、３の倍数ページ毎の測色値を組み合わせて平均化すればよい。同様に、ある程度の測色枚数の平均化で一つの周期変動を相殺するような調整は用紙間隔の調整との組み合わせで実現される。

以上、説明したように、本発明では、出力画像の測色値に基づいて、目標色からの色差を最小化するようなＴＲＣ制御を行うシステムにおいて、主走査方向の印写性能とその変動パターンにばらつきが生じる場合や、副走査方向の変動周期とサンプリング周期が干渉するような場合であっても、良好なフィードバック制御を実現することができ、さらには、印刷ジョブを遂行しながら、カラープロファイルで与えられた目標色を最適に近似しつづける制御を実現することができる。

また、本発明によれば、予め色差評価に適した領域で色差比較を行なうので、画像構造により色差評価値が不安定になる問題が回避される。本発明によれば、セグメントによって、抽出領域の分布する色の範囲の違いから、補正されるＴＲＣが著しく乖離してしまうことによるセグメント間のトーンジャンプの発生が防止される。特に、抽出領域が少ないセグメントがあっても安定した補正が可能となる。

また、本発明によれば、互いに近いセグメントどうしの整合を優先してとることができるため、特に主走査方向に不均一性の高い状況に適したセグメント間の整合をとることができ、また、ユーザの好みによるＴＲＣの微調整も可能となる。

また、本発明によれば、副走査方向の周期変動との干渉を受けずに、緩やかなドリフト変動だけを安定して制御することが可能となる。さらに、本発明によれば、サーバからカラープロファイルを取得することで、印刷媒体によって色再現特性が著しく異なる場合であっても、柔軟に再現色制御を行なうことが可能となる。なお、本発明は、プリンタや複写機・印刷機などの画像出力デバイスのカラーマネジメントに好適である。

１ ユーザＰＣ
２ ネットワーク
３ 画像処理部
４ プリンタエンジン
５ 画像検査部
６ 出力画像
７ サーバ
８ 画像形成装置
９ エンジン制御部
１０ 原稿色Ｌａｂ変換部
１１ ＬａｂＣＭＹＫ変換部
１２ ユーザ階調変換部
１３ ＣＭＹＫＬａｂ変換部
１４ Ｌａｂスキャナ色変換部
１５ スキャナ色Ｌａｂ変換部
１６ 階調補正部
１７ 階調処理部
１８ スキャナ色Ｌａｂ変換部
１９ ＴＲＣ補正量決定部

特開２０１２−７０３６０号公報 特開２０１１−１０２３１号公報 特開２０００−２７８５４７号公報

Claims (9)

1. 画像データの入力階調値を階調補正曲線に基づいて出力階調値に補正する階調補正手段と、前記補正された出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置であって、前記階調補正手段は、前記画像形成手段の用紙送りの副走査方向に直交する主走査方向を複数のセグメントに分割したセグメント毎の階調補正曲線を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定媒体上に出力された所定画像の測色値と、前記画像データに基づいて生成された目標色を用いて、前記セグメント毎に前記階調補正曲線の補正量を決定する決定手段を備え、前記階調補正手段は、前記決定されたセグメント毎の補正量に応じて前記階調補正曲線を補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記決定手段は、前記測色値と前記目標色に基づく所定の評価関数を最小化する前記補正量を前記セグメント毎に決定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記所定の評価関数は、前記セグメントに応じて重み付けされていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記所定媒体上に出力された出力画像の測色値を測定する測定手段を備え、前記測定手段は、前記出力画像が複数のセグメントに分割され、分割されたセグメントにおける所定領域を測定領域として測色値を測定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. ユーザによる微調整用のユーザ階調補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記セグメント内の複数ページに渡る前記測定領域のサンプル周期を逆位相で組み合わせて平均化することにより、前記画像形成手段の副走査方向に生じる主要な濃度周期変動を相殺することを特徴とする請求項１または５記載の画像形成装置。
8. 画像データの入力階調値を階調補正曲線に基づいて出力階調値に補正する階調補正工程と、前記補正された出力階調値に基づいて所定媒体上に画像を形成する画像形成工程を備えた画像形成方法であって、前記階調補正工程は、前記画像形成工程の用紙送りの副走査方向に直交する主走査方向を複数のセグメントに分割したセグメント毎の階調補正曲線を備えていることを特徴とする画像形成方法。
9. ネットワークに接続された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置とサーバを備えた画像形成システムであって、前記画像形成装置は、印刷媒体に応じたカラープロファイルを前記サーバから取得すること特徴とする画像形成システム。

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