JP2661917B2 - カラー画像処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、標準色パッチを用いて階調補正あるいは色
調補正に用いる補正データを作成するカラー画像処理方
法に関する。 ［従来の技術］ 近年、電気信号等のディジタル信号に応じて画像や、
文字等を出力するディジタルプリンタの出力方式とし
て、例えば電子写真式，感熱式，熱転写式等が実用化さ
れている。これらの出力方式によるプリンタにおいて、
多値信号を有する画像を出力する場合に特に重要になる
のが、信号値に応じた出力画像の階調性である。この階
調性はディザ法などの階調表現方法や、各出力方式にお
ける物理的あるいは化学的特性等に強く依存したもので
あり、必ずしも使用者が望む階調性とは一致しないとい
う問題がある。また、カラープリンタにおいて特にフル
カラーのプリンタにおいては、インクやトナー等の発色
特性の違いにより、同じ入力信号に対しても出力される
色は異なってしまう。また、その際に上述した階調性の
不一致も当然問題となる。 このため、従来のディジタルプリンタでは上述の出力
画像の階調性および出力色を入力信号が表現するものと
できるだけ一致させるために、ディジタル信号のテーブ
ル参照変換等による階調補正や、行列演算に対応する１
次マスキング等による色調補正（出力色補正）が一般に
行なわれてきた。 これらの補正は、プリンタの出力特性が温度・湿度等
の環境変動に依存せずに安定している場合には、製品の
出荷時において必要な補正パラメータをメモリ等に設定
すれば充分である。しかし、プリンタの出力特性がかか
る環境条件にかなり依存する場合には、使用環境に応じ
て補正パラメータもその都度変えなければならない。 後者の場合における補正パラメータの設定方法は次の
２種に大別される。 その第１は、各環境条件に応じた補正パラメータをあ
らかじめ記憶しておき、内蔵された使用環境状態を計測
する各種センサ（例えば温度センサ，湿度センサ等）の
出力値に応じて、パラメータ設定を行う方法である。第
２は階調補正を例にとるとまず最初に異なる複数の入力
信号に対するグレースケールを印刷出力し、固体撮像素
子や光センサ等によりその出力されたグレースケールの
階調特性を測定して、その測定値と基準値との比較によ
り補正パラメータの値を決める方法である。前者の方法
に比べ後者の方法はより直接的であるので、細かい補正
制御が可能である。次に、後者の補正パラメータの設定
方法の従来例として、電子写真式プリンタにおける補正
方法を説明する。 第６図は従来の単色用レーザビームプリンタの概略内
部構成を示す。原稿リーダ等から出力される画像信号に
応じて、半導体レーザ１の出力がON/OFFされる。このよ
うにして半導体１から出力された光ビームがポリゴンミ
ラー（回転多面鏡）,f・θレンズ等からなる光走査ユニ
ット２により感光ドラム３上を軸方向（主走査方向）に
走査され、感光ドラム３上に静電潜像が形成される。こ
の潜像は現像器４でトナー像に変換され、そのトナー像
は転写器５で搬送ベルトユニット６上に給紙された出力
紙に転写され、定着器７で定着される。 この定着器７の近傍に配設した８は、グレースケール
等の試験出力画像の反射率を読み取るための反射率検出
装置の一例を示し、その検出出力を補正パラメータの決
定に用いる。この反射率検出装置８の簡単なものとして
は例えば第７図に示すように、白色光源等の光源９によ
る照明光を出力紙の紙面上に斜め入射させ、その散乱光
をレンズ10でフォトダイオード11上に集光して、フォト
ダイオード11で出力紙上の画像の反射率を光電変換によ
り検出するというような構成のものが考えられる。ま
た、原稿リーダと接続されたプリンタの場合には、出力
紙面上のグレースケール等の試験出力画像の反射率等を
そのリーダで読み取ることも可能である。 第８図は、第６図に示すような従来のプリンタで階調
補正等の補正用に用いられるグレースケールの出力パタ
ーン例を示したものである。本図において矢印のＸ軸方
向は主走査方向を表わし、Ｙ軸方向は副走査方向を表わ
す。また、図面に付記した数値は画像信号値を表してお
り、64階調の出力プリンタに対して４値ごとに16階調の
グレースケールを出力したことを本図は示している。こ
のグレースケールの各画像が第６図に示すような反射率
検出装置８を順次通過するときに、その各画像の反射率
が測定される。 また、カラープリンタにおいては、各色トナーの階調
特性および不要吸収率の補正のために、単色のカラース
ケールおよび混色の色パッチ（混色パッチ）が試験出力
パターンとして必要であり、反射率検出装置もそれに応
じて色フィルタ等が追加される。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、電子写真方式等のディジタルプリンタ
においては出力画像上に様々な斑（むら）が発生し易
い。一方、上述した従来の反射率検出装置８は出力紙上
の一部分の反射率の測定から階調特性等を算出するの
で、その斑の影響による誤差を避けることができない。 例えば、電子写真方式のディジタルプリンタにおける
出力画像斑の発生の主要因としては、 像露光前帯電の帯電斑がその１つであり、主に主走
査方向に現われる斑 ポリゴンミラーの面倒れ、感光ドラムの回転斑によ
るピッチ斑であり、主に副走査方向に表われる斑 感光ドラムの感度斑 を挙げることができる。 本発明は画像形成における斑が、作成される補正デー
タに与える影響を抑制し、高精度の階調補正あるいは色
調補正に用いる補正データを作成するとができるカラー
画像処理方法を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段及び作用］ 上記目的を達成するために、本発明は、同一色同一階
調につき複数の標準色パッチを予め設定されている位置
に基づき描画し、前記描画された標準色パッチを読み取
り、前記同一色同一階調の複数の標準色パッチを読み取
り得られたデータを平均化し、前記平均化されたデータ
に基づき階調補正あるいは色調補正に用いる補正データ
を作成することを特徴とする。 ここで、前記複数の標準色パッチは感光ドラムの周長
の半分ずれている位置にされるとすることができる。 本発明では、同一色同一階調につき複数の標準色パッ
チを予め設定されている位置に基づき描画し、描画され
た標準色パッチを読み取り、同一色同一階調の複数の標
準色パッチを読み取り得られたデータを平均化し、平均
化されたデータに基づき階調補正あるいは色調補正に用
いる補正データを作成する。従って、本発明によれば、
画像形成における斑が、作成される補正データに与える
影響を抑制し、高精度の階調補正あるいは色調補正に用
いる補正データを作成することができる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第１図は本発明を適用した一実施例のディジタルプリ
ンタの回路構成例を示す。光学系等のその他の構成は、
例えば第６図に示すような従来例と略同様のものが使用
できる。第１図において、101は内部バス202を通じて本
プリンタの全体の演算制御を実行するCPU（中央演算処
理装置）、102はCPU101の制御に必要なデータの一時記
憶や作業領域として用いられるRAM（ランダムアクセス
メモリ）、103はCPU101の制御に必要なデータの常時記
憶を行うROM（リードオンリメモリ）である。 104は外部バス201を通じて入力画像信号（多値のディ
ジタル信号）の入力を行う画像信号入力インタフェース
回路（I/F）、105はI/F104および内部画像信号バス203
を通じて入力した画像信号を処理して階調・色調補正等
を施す画像信号処理回路である。106は後述の第２図に
示すような試験画像パターンを出力する画像パターン発
生回路である。この画像パターン発生回路106を用い
て、後述のように階調補正あるいは色補正に用いる標準
色パッチを１色１階調につき複数ケ所、例えば電子写真
感光体上においても異なる領域に対応する複数ケ所に出
力印刷する。換言すれば、主走査および副走査の両方向
に対して領域の異なる標準色パッチの対が少くとも１組
以上あるように、あらかじめ試験画像パターンを画像パ
ターン発生回路106に格納している。なお、標準色パッ
チの用語はグレースケール、カラースケール、混色の色
パッチを包含する上位概念の用語として使用することと
する。 107は画像信号処理回路105からの画像信号と画像パタ
ーン発生回路106からの画像信号のいずれか一方に出力
モードに応じて切換接続するセレクタであり、108はセ
レクタ107で選択された画像信号を基に出力用紙上等の
画像担持体上に画像を出力するプリンタ制御部である。
すなわち、試験モードのときには、プリンタ制御部108
は画像水平同期信号（Hsync）、垂直同期信号（Vsync）
に同期して発生する試験パターン（標準色パッチ）を画
像担持体上の複数ケ所に出力する。 109は試験モード時においてプリンタ制御部108により
出力された画像担持体上の試験パターン画像の反射率測
定（散乱光検出）を行い、RGBやY,M,C濃度・色度値を読
み取って、画像信号処理回路105の画像処理パラメータ
（補正パラメータ）を算出する反射率検出回路であり、
複数の反射光検出部110A,110Bと、演算部111およびトリ
ガ信号発生部112とを有する。反射光検出部110A,110Bは
試験パターン画像の内容に対応して複数設けられ、上述
の第７図に示すようなフォトダイオードやCCDの如き受
光センサ等の他に、例えばA/D（アナログ・ディジタ
ル）変換回路を有し、試験パターン上の所定位置の反射
光（散乱光）を光電変換したディジタル信号を出力す
る。演算部111は反射光検出部110A,110Bで測定された反
射率の値（色度値）を用いて、階調補正あるいは色補正
の補正パラメータ（画像処理パラメータ）を算出し、バ
ス202を通じてRAM102および画像信号処理回路105に出力
するもので、例えば平均反射率を算出する平均化回路、
平均化回路の出力を濃度信号に変換する対数変換回路お
よびメモリを有する。トリガ信号発生部112は反射光検
出部110A,110Bへエッジ信号に応じてトリガ信号を出力
するもので、例えばカウンタを有する。 また、113はモードを切換えるモードスイッチであ
り、通常モードと試験モードの２つのモードが選択でき
る。通常モードのときには、信号は外部バス→画像信号
入力インタフェース部104→内部画像信号バス203→画像
信号処理回路105→セレクタ107→内部画像信号バス203
→プリンタ制御部108へと流れるが、試験モードのとき
には画像パターン発生回路106→バス203→セレクタ107
→プリンタ制御部108→反射率検出回路109→画像信号処
理回路105へと信号が流れる。 第２図は本発明の実施例で採用する試験出力パターン
の一例を特に単色プリンタの場合について示したもので
ある。本図において、Ｘ軸方向は主走査方向に、またＹ
軸方向は副走査方向に対応している。本図中に付記の数
字（４〜64）は上述の第８図と同様の階調数を表わすも
のとする。また、ｌは感光ドラム３（第６図参照）の周
長に対応している。一例として、入力信号レベルが64の
階調数に対応するパッチで説明すると、対応するそのパ
ッチは左上のおよび右中のの２ケ所に位置してお
り、互いに主走査位置および副走査位置とも領域が異な
っている。また、との副走査方向の距離をl/2（感
光ドラムの周長の半分）にとることにより、との両
者は感光ドラム回転中心軸に対して互いに反対側に位置
することになる。 上述の反射率検出回路109の反射光検出部110は、主走
査方向に対して各グレースケール列に対応するようにし
て異なる２ケ所にそれぞれ設置されている。両者は同じ
構成からなり、従来例と同等のものであり、白色光源等
の光源９による照明光が出力紙に斜め入射し、散乱光を
レンズ10で集光し、フォトダイオード11で反射率を検出
する。そして、第１の反射光検出部のセンサ110Aは第２
図の左側のグレースケール列を、また第２の反射光検出
部のセンサ110Bは右側のグレースケール列を順次読み取
るように主走査方向の位置が設定される。 試験出力パターンにおける各パッチの反射率検出は例
えば第３図に示すようなシーケンスで行うことができ
る。まず、信号検出の同期をとるために、第２図に示す
ような主走査方向に伸びる一本の線によってセンサ出
力信号のエッジ部検出を行う。このエッジ検出信号をト
リガーとしてトリガ信号発生部112内のカウンタを作
動させ、第２図中の最前列のパッチ，の前エッジ部
が反射光検出用センサ110A,110Bに達するまでカウント
して、エッジ部がセンサの検出位置に達したらセンサの
検出開始およびカウンタの作動のためのトリガ信号を
出力する。この時点から、センサ110A,110Bの出力信号
は有効となり、後のエッジ部が反射光検出用センサ110
A,110Bに達するまでカウントするカウンタ２からのトリ
ガ信号出力によりセンサ出力信号は無効となる。 カウンタの設定によって有効検出時間にマージンを与
えることは可能である。この検出有効時間中のセンサ出
力信号の値は適当な時定数を持った回路（図示せず）に
よってそれぞれ平均化され、反射率信号となる。第２列
以降のパッチについても同様の操作が繰り返され各パッ
チの反射率信号が出力される。そして、第４図に示すよ
うに、これらの反射率信号は、Ａ−Ｄ変換器110C,110D
によってディジタル値に変換され、メモリ111Aに蓄わえ
られる。 以上のようにして検出された反射率信号に対して、さ
らに第４図に示すような処理を施した後、階調補正のた
めの参照テーブルが作成される。まず、第２図中の，
のように等価なパッチからの反射率信号，を用い
て平均化回路111Bによりグレースケールの各々について
平均反射率を算出し、更に対数変換器111Cの対数変換
により濃度信号に変換し、階調特性メモリ102Aに格納
する。こうして得られたプリンタの濃度階調列と階調
特性メモリ103Aにあらかじめ格納した所定の濃度階調列
とをCPU101で比較し、逆関数による補正用の変換テー
ブル102BをRAM102内に作成する。 以上説明した第１の実施例によると、主走査・副走査
両方向に対して領域の異なる複数部分からのデータを基
にしているので、例えば主走査方向に対して起こり易い
像露光前帯電の帯電むら、副走査方向に対して起こり易
いピッチむらの影響による検出反射率の誤差を大幅に軽
減できる。また、感光ドラム上の円周方向について、最
も離れた位置に複数の読取領域を設定するようにしてい
るので感光ドラム表面の感度むらの影響もより大幅に軽
減することが可能となる。 上述の第１実施例は、グレースケールの反射率測定を
出力紙上に定着したトナー画像を用いて行ったが、次に
述べる第２実施例においては、出力紙搬送用のベルト上
に転写した非定着トナー像を用いてグレースケールの反
射率測定を行う。 第５図は、第２実施例における搬送ベルトユニットを
示す。本図において、12は第６図の搬送ベルトユニット
６に対応する平滑な表面をもつ搬送ベルトであり、13お
よび14はこの搬送ベルト12を駆動するためのローラであ
る。搬送ベルト12上の斜線で示した領域には、第２図で
示したものと同等なグレースケール像が感光ドラムから
直接転写される。２列に描画されたこのグレースケール
像を第１図および第４図に示すような反射率検出用セン
サ110A,110Bによって、散乱光検出を行う。なお、グレ
ースケール像は後で専用クリーニングにより除去すれば
よい。 この散乱光検出から参照テーブルの作成までのシーケ
ンスは次の点を除いて第１の実施例に示したものと同じ
である。すなわち、本実施例では画像担持体が搬送ベル
トであり、画像が非定着のトナー像であるので、反射率
測定から求められる階調性はトナー定着後の出力紙上の
階調特性とは異なっている。しかし、この階調特性は一
般に単調増加あるいは単調減少のいずれかで表わせるの
で、搬送ベルト12上における像と出力紙上の像における
階調特性間には一対一の写像関係を与えることができ
る。従って、あらかじめ定着前と定着後に反射率の変化
を測定して相関関係をテーブル化し、その後入力信号を
このテーブルを通した後、参照テーブルを作成するよう
にすれば良い。あるいは、階調特性メモリ103Aの基準の
階調性としてあらかじめ判明している階調特性間の相関
データを考慮したものを用いてもよい。なお、本実施例
では階調特性の検出方法として、反射光を用いたが、透
明の搬送ベルトを用いることによって透過光による検出
も可能である。 このように、本発明の第２実施例では出力紙搬送用ベ
ルト上に非定着トナー像を直接転写するようにしている
ので、無駄な紙を使用しないで済み、また操作者の人手
をわずらわせずに自動操作が可能となる利点がある。 以上説明した実施例はカラープリンタに対しても応用
でき、その場合に出力する色パッチは各トナーのカラー
スケール、混色パッチ等が考えられ、各トナーの階調補
正および色濁りを除去するためのマスキング補正のパラ
メータを決めるのに用いることができる。 また、実施例では反射率検出装置としてはプリンタ内
に内蔵したものを用いたが、複写機等のように画像読取
系が接続されている場合は、この画像読取系を用いるこ
ともできる。 さらに、グレースケールの数および配置等については
上述の実施例に限定されるものではなく、様々なものが
可能である。反射率検出装置の構成についても読みとる
色の種類や光源の種類あるいはセンサの種類などに応じ
て変えることができる。また、本発明は電子写真式のデ
ィジタルプリンタに限らず、インクジェットプリンタや
熱転写式プリンタ等の他のディジタルプリンタにも適用
できる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、画像形成にお
ける斑が、作成される補正データに与える影響を抑制
し、高精度の階調補正あるいは色調補正に用いる補正デ
ータを作成することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の回路構成を示すブロック図、 第２図は本発明実施例で用いるグレースケールの出力パ
ターンの一例を示すパターン構成図、 第３図は本発明実施例におけるグレースケールの反射率
検出のシーケンスを示すタイミングチャート、 第４図は本発明実施例の参照テーブル作成のアルゴリズ
ムを示す機能ブロック図、 第５図は本発明の第２実施例における搬送ベルト部分の
構成を示す斜視図、 第６図は従来例のプリンタの内部構成例を示す概略断面
図、 第７図は第６図の反射率検出装置の光学系の詳細を示す
概略配置構成図、 第８図は従来例におけるグレースケールの出力パターン
を示すパターン構成図である。 １……半導体レーザ、 ２……走査ユニット、 ３……感光ドラム、 ４……現像器、 ５……転写器、 6,12……搬送ベルトユニット、 ７……定着器、 ９……光源、 10……レンズ、 11……フォトダイオード、 101……CPU、 102……RAM、 102B……参照テーブル、 103……ROM、 106……画像パターン発生回路、 108……プリンタ制御部、 109……反射率検出回路、 110A,110B……反射光検出部（センサ）、 111……演算部、 110C,110D……A/D変換器、 111A……メモリ、 111B……平均化回路、 111C……対数変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保坂 昭仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 土井 健 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．同一色同一階調につき複数の標準色パッチを予め設
   定されている位置に基づき描画し、 前記描画された標準色パッチを読み取り、 前記同一色同一階調の複数の標準色パッチを読み取り得
   られたデータを平均化し、 前記平均化されたデータに基づき階調補正あるいは色調
   補正に用いる補正データを作成することを特徴とするカ
   ラー画像処理方法。 ２．前記複数の標準色パッチは感光ドラムの周長の半分
   ずれている位置にされることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のカラー画像処理方法。