JP3567182B2 - デジタル画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルプリンタ、デジタル複写機などにおけるデジタル画像形成装置の階調制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルプリンタ、デジタル複写機などにおける電子写真プロセスにおいては、原稿読取濃度（多値のデジタル値）に対応してレーザ発光を変調して画像を再現する。画像再現において、出力画像の濃度は、原稿読取濃度（デジタル値）に比例していることが望ましい。出力画像濃度の原稿読取濃度に対する関係である階調特性は、ピクトリアルな画像の印象を大きく左右する因子である。
そこで、入力される原稿濃度を処理して、形成される画像の濃度が入力原稿濃度に比例するように発光特性を補正する。これを階調補正という。すなわち、カラー画像再現においては、基本的に出力画像が原稿濃度にリニアに変化することが求められ、このために画像の安定化が求められる。
階調特性は、電子写真プロセスの感光体感度、表面電位、現像バイアス電位、現像特性等の変化により微妙に変化してしまう。そこで、自動濃度制御、階調補正などで画像再現を安定化している。
デジタル画像形成装置においては、読み取った原稿濃度は、多値のデジタル値に変換されるが、多値データの非線形変換はルックアップテーブル処理などにより容易であるので、デジタル画像形成装置では、各種安定化制御が可能である（たとえば、本出願人による特開平３−２７１７６４号公報に記載された装置）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現実には、画像安定化は完全ではないため、安定化制御による再現画像の品質は、一部のプロのユーザにとっては満足できないことがある。
また、デジタルイコライザ的機能として、ユーザが階調特性を任意に選択できるようにすると、ユーザは、好みの画調を実現できる。
そこで、階調特性をユーザが積極的に変化できるようにすると、ユーザに満足感を与えることができると考えられる。
かかるユーザによる階調特性の選択は必ずしも容易ではないので、ユーザによる選択を容易にしなければならない。
なお、ユーザによる階調特性の調整を可能にするためには、階調補正と画像安定化システムを連動して動作する必要があり、個々の画像生成プロセスに対応したプロセス制御系が求められる。
【０００４】
本発明の目的は、ユーザが階調特性を調整できるデジタル画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル画像形成装置は、入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係を示す非線形の基礎階調特性を記憶する記憶手段と、使用者が、複数の濃度レベルでそれぞれ独立して出力特性を指定することにより入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係である目標の階調カーブを設定する階調設定手段と、上記記憶手段に記憶された基礎階調特性と、設定された目標の階調カーブとから、入力される画像信号の濃度レベルに対するプリント出力のための出力レベルの関係を示す階調補正データを演算する演算手段と、演算手段で求められた階調補正データに基づいて画像信号を変換して出力する階調補正手段とを備えることを特徴とする。
好ましくは、上記の階調設定手段は、低濃度と高濃度とでのそれぞれの選択レベルに対応して目標階調カーブを設定する。
好ましくは、上記の階調設定手段において、低濃度と高濃度での選択レベルが、それぞれ、０を基準として±Ｎ段階で設定可能である。
好ましくは、上記の階調設定手段において、目標階調カーブの折れ線近似の折れ点座標での濃度の相対値が設定される。
好ましくは、上記の階調設定手段において、折れ線近似の折れ点座標での標準カーブの相対比率が設定される。
好ましくは、上記の階調設定手段は、所定の上限と下限の範囲内で、目標の階調カーブを設定する。
好ましくは、上記の階調設定手段は、所定の濃度範囲で目標の階調カーブを欠落させる。
【０００５】
【作用】
画像形成装置において、使用者が目標の階調特性を設定できる。一方、画像濃度制御系での電子写真画像再現条件（ＶＧ，ＶＢなど）に対応した複数の基本的階調カーブを記憶しておく。画像再現時には、使用者が設定した目標階調特性に対応して、画像安定化システムによる電子写真画像再現条件（ＶＧ，ＶＢなど）変化時に、画像濃度情報に基づいて発光特性データを切り替えできる。発光制御手段は、選択手段により選択された階調カーブに基づいてレーザ露光量の補正を行う。
たとえば、目標カーブの上限、下限の設定を行うことで、任意の入力時でも、それなりの画像出力が可能であり、画像変換操作が簡単であり、かつ、ユーザのイメージどおりの変換を可能にすることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明による実施例について次の順序で説明する。
（ａ）デジタルカラー複写機の構成
（ｂ）画像信号処理
（ｃ）画像安定化
（ｄ）階調制御
（ｅ）目標階調設定法
（ｆ）階調補正データの演算
（ｇ）プリンタ制御のフロー
【０００７】
（ａ）デジタルカラー複写機の構成
図１は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機の全体構成を示す断面図である。デジタルカラー複写機は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１００と、イメージリーダ部で読み取った画像を再現するプリンタ部２００とに大きく分けられる。
イメージリーダ部１００のスキャナ１０は、原稿を照射する露光ランプ１２と、原稿からの反射光を集光するロッドレンズアレー１３、及び集光された光を電気信号に変換する密着型のＣＣＤセンサ１４を備えている。スキャナ１０は、原稿読取時にはモータ１１により駆動されて、矢印の方向（副走査方向）に移動し、プラテン１５上に載置された原稿を走査する。
図３に示すように、イメージリーダ部１００は、イメージリーダ制御部１０１により制御される。イメージリーダ制御部１０１は、プラテン１５上の原稿の位置を示す位置検出スイッチ１０２からの位置信号によって、ドライブＩ／Ｏ１０３を介して露光ランプ１２を制御し、また、ドライブＩ／Ｏ１０３およびパラレルＩ／Ｏ１０４を介してスキャンモータドライバ１０５を制御する。スキャンモータ１１は、スキャンモータドライバ１０５により駆動される。
【０００８】
図１に戻って説明を続けると、露光ランプ１２で照射された原稿面の画像は、ＣＣＤセンサ１４で光電変換される。ＣＣＤセンサ１４により得られた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の多値電気信号は、読取信号処理部２０により、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかの８ビットの階調データに変換され、プリンタ制御部２０１に出力される。図３に示すように、画像制御部１０６は、ＣＣＤカラーイメージセンサ１４および画像信号処理部２０のそれぞれとバスで互いに接続されている。ＣＣＤカラーイメージセンサ１４からの画像信号は、画像信号処理部２０に入力されて処理される。
図２に示すように、画像信号処理部２０においては、ＣＣＤセンサ１４によって光電変換された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１によりＲ，Ｇ，Ｂの多値デジタル画像データに変換され、次に、それぞれ、シェーディング補正回路２２においてシェーディング補正される。このシェーディング補正された画像データは原稿の反射光データであるため、ｌｏｇ変換回路２３によってｌｏｇ変換を行って実際の画像の濃度データに変換される。さらに、アンダーカラー除去・墨加刷回路２４で、余計な黒色の発色を取り除くとともに、真の黒色データＫをＲ，Ｇ，Ｂデータより生成する。そして、マスキング処理回路２５にて、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のデータがＹ，Ｍ，Ｃの３色のデータに変換される。こうして変換されたＹ，Ｍ，Ｃデータにそれぞれ所定の係数を乗じる濃度補正処理を濃度補正回路２６にて行い、空間周波数補正処理を空間周波数補正回路２７において行った後、プリンタ制御部２０１に画像濃度信号として出力する。
【０００９】
図１に戻って説明を続けると、プリンタ部２００において、プリントヘッド部３１は、入力される画像データに対して感光体の階調特性に応じた階調補正を行った後、補正後の画像データをＤ／Ａ変換してレーザダイオード駆動信号を生成して、この駆動信号により半導体レーザ２６４（図４）を発光させる。
画像データに対応して発光強度を変調してプリントヘッド部３１から発生されるレーザビームは、ポリゴンミラーを経て、反射鏡３７を介して、回転駆動される感光体ドラム４１を露光する。感光体ドラム４１は、１複写ごとに露光を受ける前にイレーサランプ４２で照射され、帯電チャージャ４３により一様に帯電されている。この状態で露光をうけると、感光体ドラム４１上に原稿の静電潜像が形成される。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー現像器４５ａ〜４５ｄのうちいずれか一つだけが選択され、感光体ドラム４１上の静電潜像を現像する。一方、複写紙は用紙カセット５０より給紙され、転写ドラム５１上に巻きつけられる。現像されたトナー像は、転写チャージャ４６により複写紙に転写される。
上記印字過程は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色について繰り返して行われる。このとき、感光体ドラム４１と転写ドラム５１の動作に同期してスキャナ１０はスキャン動作を繰り返す。その後、複写紙は、分離爪４７を作動させることによって転写ドラム５１から分離され、定着装置４８を通って定着され、排紙トレー４９に排紙される。
【００１０】
（ｂ）プリンタ制御部と画像信号処理
図３と図４は、デジタルカラー複写機の制御系の全体のブロック図を示す。プリンタ部２００には、プリント動作一般の制御を行うプリンタ制御部２０１が備えられる。
ＣＰＵを備えるプリンタ制御部２０１には、制御用のプログラムが格納された制御ＲＯＭ２０２、各種データ（階調補正データなど）が格納されたデータＲＯＭ２０３およびＲＡＭ２０４が接続される。プリンタ制御部２０１は、これらＲＯＭ、ＲＡＭのデータによってプリント動作の制御を行う。
プリンタ制御部２０１は、Ｖ０センサ４４、ＡＩＤＣセンサ２１０、ＡＴＤＣセンサ２１１、温度センサ２１２、湿度センサ２１３からのアナログ信号や、かぶり入力スイッチ２１４、カラーバランススイッチ２１６、感光体ロットスイッチ２１８からの信号が入力される。ここで、Ｖ０センサ４４は、感光体表面の電位を検出する。また、ＡＩＤＣセンサ２１０は、各色ごとに、標準作像条件（感光体表面電位Ｖ０、現像バイアス電位ＶＢ、露光量）で現像された感光体上の基準トナー像のトナー量を検出し、Ｖ０，ＶＢ，露光量を最適条件に設定する。
また、操作パネル２２１でのキー入力によって、パラレルＩ／Ｏ２２２を介して、プリンタ制御部２０１に各種データが入力される。
同様に、後で詳細に説明するタブレットエディタ２３２での入力値がプリンタ制御部２０１に入力される。
【００１１】
プリンタ制御部２０１は、各種入力データによって、制御ＲＯＭ２０２の内容に従って、複写制御部２３１と操作パネル２２１とを制御し、さらに、パラレルＩ／Ｏ２４１およびドライブＩ／Ｏ２４２を介して帯電チャージャ４３のグリッド電位ＶＧを発生するＶＧ発生用高圧ユニット２４３および現像器４５ａ〜４５ｄの現像バイアス電位ＶＢを発生するＶＢ発生用高圧ユニット２４４を制御する。
プリンタ制御部２０１は、また、イメージリーダ部１００の画像信号処理部２０と画像データバスで接続されており、画像データバスを介して入ってくる画像濃度信号を基にして、後で説明するように、階調補正テーブルが格納されているデータＲＯＭ２０３の内容を参照して発光レベルを定め、ドライブＩ／Ｏ２６１およびパラレルＩ／Ｏ２６２を介して半導体レーザドライバ２６３を制御している。半導体レーザ２６４は半導体レーザドライバ２６３によって、その発光が駆動される。階調表現は、半導体レーザ２６４の発光強度の変調により行う。
【００１２】
図５は、操作パネル２２１の外観を示す。ここで、ＬＣＤ表示部３０１は、操作で設定されたモードの表示、ユーザへの操作手順の説明、ジャム表示やコピー動作中表示等の状態表示を行う。
パネルリセットキー３０２は、全モードの初期化を行うキーである。
キー３０３は、コピー枚数の設定を行うテンキーとクリアを行うクリアキーである。
スタートキー３０４は、コピーの開始を指示するキーである。
画質メニューキー３０５を押すと、ＬＣＤ表示部３０１には、画質調整用のメニューが表示される。ユーザは、これを操作することにより画質調整が可能である。
クリエイトメニューキー３０６を押すと、ＬＣＤ表示部３０１には、各種クリエイト機能の設定メニューが表示される。ユーザは、これを操作することにより様々な機能設定・モード設定が可能である。
エンターキー３０７は、上述の画質メニューおよびクリエイトメニューの各操作画面において、確定キーおよび次画面キーとして使用される。
リバースキー３０８は、キャンセルキー、前画面キーとして使用される。
カーソルキー３０９は、各操作画面において、メニューのカーソル選択およびレベル設定を行うキーである。
マルチファンクションキー３１０は、ＬＣＤ表示部３０１に表示される各選択メニューによって、意味を変えることができるキーである。
このパネルは、ＩＣカード挿入口３１１、３１２を備え、最大で２つまでのＩＣカードが同時に挿入できる。そして、各挿入口に対応して、プログラム呼び出し／登録キー３１３とＩＣカード排出キー３１４を備える。
なお、バーコードリーダペン３１５を用いて、バーコードを読み取って、様々なモード設定を行うことが可能である。
【００１３】
図６は、プリンタ制御部２０１における画像データ処理のブロック図である。ここで、画像信号処理部２０からの画像データ（８ビット）は、インターフェース部２５１を介して、ファーストイン・ファーストアウトメモリ（以下ＦＩＦＯメモリという）２５２に入力される。このＦＩＦＯメモリ２５２は、主走査方向の所定の行数分の画像の階調データを記憶することができるラインバッファメモリであり、イメージリーダ部１００とプリンタ部２００との動作クロック周波数の相違を吸収するために設けられる。ＦＩＦＯメモリ２５２のデータは、次にγ補正部２５３に入力される。データＲＯＭ２０３の各種階調補正データがプリンタ制御ＣＰＵ２５０によりγ補正部２５３に送られ、γ補正部２５３は、入力データを補正して発光レベルをＤ／Ａ変換部２５４に送る。なお、データＲＯＭ２０３には、各種階調補正データが格納されている。Ｄ／Ａ変換部２５４で発光レベル（デジタル値）から変換されたアナログ電圧は、次に、ゲイン切換部２５５において、プリンタ制御部２０１からのゲイン設定値に対応してゲイン切換信号発生回路部２５６によりスイッチＳＷ１，ＳＷ２，…（異なったパワーＰ１，Ｐ２，…に対応）を切り換えて設定されたゲインで増幅された後、ドライブＩ／Ｏ２６１を介して半導体レーザドライバ２６３に送られ、半導体レーザ２６４をその値の光強度で発光させる。
一方、プリンタ制御ＣＰＵ２５０は、クロック切換回路２５７に信号を送って、クロック発生回路２５８又は２５９を選択し、そのクロック発生回路の発生するクロック信号をパラレルＩ／Ｏ２６２を介して半導体レーザドライバ２６３に送り、画像データをそのクロックで変調させる。クロック発生回路の選択により、発光信号のデューティ比（パターン）が変化され（たとえば１００％と８０％）、階調の再現性を選択できる。デューティ比が１００％のときは、通常の発光に相当するが、デューティ比が８０％のときは、通常の発光期間の８０％の期間に発光が行われる。
【００１４】
（ｃ）画像安定化
階調特性は、基本的に、感光体の感度特性、現像特性、および、帯電電位Ｖ０，現像バイアス電位ＶＢ，静電潜像の減衰電位ＶＳの設定によって決定される。カラー画像再現においては、基本的に出力画像が原稿濃度にリニアに変化することが求められ、このために画像の安定化が求められる。本発明は、階調特性をユーザが選択できるようにするものであるが、階調制御システムは、画像安定化システムと連動して動作し、選択された階調特性を常に安定して供給できるものでなければならない。
【００１５】
画像安定化を説明する前に、電子写真プロセスの概略を説明する。図７は、感光体ドラム４１のまわりの帯電チャージャ４３と現像器４５ｒの配置を図式的に示す。ここで、感光体４１には、放電電位ＶＧの帯電チャージャ４３が対向して設置される。帯電チャージャ４３のグリッドには、グリッド電位発生ユニット２４３により負のグリッド電位ＶＧが印加されている。グリッド電位ＶＧと感光体ドラムの表面電位ＶＯとの関係は、ほぼＶＯ＝ＶＧとみなせるので、感光体ドラム４１表面での電位Ｖ０は、グリッド電位ＶＧによって制御できる。なお、表面電位ＶＯは、表面電位計であるＶＯセンサ４４により検知される。
まず、レーザ露光前において、帯電チャージャ４３によって感光体ドラム４１には負の表面電位ＶＯが、また、現像バイアス発生ユニット２４４により現像器４５ｒのローラには、低電位の負の現像バイアス電位ＶＢ（｜ＶＢ｜＜｜ＶＯ｜）が与えられる。すなわち、現像器４５ｒの現像スリーブ電位はＶＢである。
レーザ露光によって感光体ドラム４１上の照射位置の電位が低下して表面電位ＶＯから静電潜像の減衰電位ＶＳへ遷移する。減衰電位ＶＳが現像バイアス電位ＶＢよりも低電位になると、現像器４５ｒのスリーブ表面に運ばれて来た負に帯電したトナーが感光体ドラム４１の上に付着する。
【００１６】
ここで、ＶＯとＶＢの差は，大きすぎると非露光部へのキャリア付着が発生し、小さすぎるとトナーかぶりを生じるため、大きすぎても小さすぎてもよくない。トナー付着量は、現像電位差ΔＶ＝｜ＶＢ−ＶＳ｜が大きいほど多い。一方、減衰電位ＶＳは、同じ露光量であっても表面電位ＶＯが変化するにつれ変化する。そこで、ＶＯとＶＢの差をある程度の範囲内に維持しつつ、たとえば差を一定にしつつ、表面電位ＶＯおよび現像バイアス電位ＶＢを変化すれば、ＶＢとＶＳの差が変化するので、トナー付着量を変えることができ、濃度を制御することができる（たとえば特開平３−２７１７６４号公報参照）。
また、レーザ発光のゲインは、Ｖ０センサ４４により得られた感光体の感度情報によって切り換えられる。
【００１７】
また、電子写真プロセスは、静電気を取り扱うため、環境の影響を受けてしまう。そのため、主に現像特性と感光体特性が変化するので、この補償が必要になる。そこで、４色について、それぞれ、標準作像条件で現像されたトナー量をＡＩＤＣセンサ２１０で検出する。すなわち、感光体ドラム４１上の画像領域外に濃度制御の基本となる基準トナー像を形成し、感光体ドラム４１の近傍に設けられたＡＩＤＣセンサ２１０によってトナー量を検出する。この検出値に対応して、現像バイアス電位ＶＢとグリッド電位ＶＧを変化させ、現像電位差（ΔＶ）を選択して、最大濃度レベルでのトナー付着量を一定に保つ自動濃度制御を行うことができる。また、地肌かぶりも除去しなければならない。
【００１８】
（ｄ）階調制御
次に、入力される画像信号の値と実際にプリントされた画像濃度がリニアな標準の階調補正について説明する。特に、カラー画像においては、基本的にリニアな特性が求められる。図８は、反転現像におけるセンシトメトリの図である。イメージリーダからの画像入力レベルＯＤは、原稿濃度に対してリニアに出力される。この画像入力レベル値Ｌｘに対してレーザ発光量Ｐ（Ｌｘ）を直線的に変化させると、階調特性（出力画像濃度ＩＤの画像入力レベルＯＤに対する関係）は非線形になる。
レーザ発光に対応して、感光体の表面電位ＶＳが減衰する。すなわち、レーザ発光量が増加するにつれ表面電位は徐々に非線形的に減衰していく。また、現像バイアス電位ＶＢは、地肌かぶりを除去するように感光体帯電電位Ｖ０に対して定められ、そして、現像電位差（ＶＢ−ＶＳ（Ｌｘ））に対応して出力画像濃度ＩＤ（ＶＳ）が得られるのであるが、この現像特性は、また非線形性を示す。そこで、レーザの発光量Ｐを直線的に変化させるのではなく、感光体特性と現像特性のそれぞれの非線形性を補正して、出力画像濃度を入力レベルに対してリニアになるように、後述するように発光特性を非線形に補正する。このことにより、出力画像濃度は、画像入力レベルに対してリニアにできる。
【００１９】
図９は、出力画像濃度ＩＤを画像入力レベルＯＤに対してリニアにする標準の階調特性を実現する階調補正データの求め方を示す図である。画像入力データをそのまま無変換で下側に示すようにレーザ露光量にリニアに変換して露光したとき、上側に示す階調カーブ（画像入力レベルに対する出力画像濃度の関係）は、破線のように非線形になる。これを実線で示す目標の階調カーブに変換するための発光特性が、図中下の実線のカーブとなる。すなわち、図中の点線上のＡ点（画像入力レベルＬ１）を実線上のＡ’点に変換するには、Ａ’点と同じ出力画像濃度の破線上のＡ”点のレーザ露光量Ｐ（Ｌ１）を入力画像データＬ１に対応して出力すればよい。同様に、点線上のＢ点を目標の実線上のＢ’点に変換するには、Ｂ’点と同じ出力画像濃度の破線上のＢ”点のレーザ露光量Ｐ（Ｌ２）を出力すればよい。こうして、画像入力レベルに対するレーザ露光量すなわち階調補正データが求められる。
【００２０】
（ｅ）目標階調設定法
以上では、原稿画像に忠実な出力を得るために入力画像データに対してリニアに画像濃度を出力する標準の階調カーブを実現することを説明した。本実施例では、ユーザは、標準のリニアな階調カーブの他に、違った階調カーブを設定できる。しかし、カーブの形状の設定は、ユーザにとって、かならずしも容易でない。そこで、ユーザによる設定を容易にしなければならない。以下では、種々の目標階調設定法を説明する。
図１０に示す例では、階調カーブの形状は、入力画像濃度（ＯＤ）の高濃度側（Ｈ）と低濃度側（Ｌ）とでそれぞれ形状を切り替えることができる。すなわち、低濃度レベルと高濃度レベルというユーザがイメージしやすいレベルの調整を行わせることで、階調特性が容易に選択可能になる。
図１０に示すように、タブレットエディタ２３２において、階調カーブを表示する液晶パネル１４２の下側に高濃度（Ｈ）と低濃度（Ｌ）に対応してそれぞれ設けたダイヤル１４４、１４６を設ける。ダイヤル１４４、１４６を＋（Ｈ），０，−（Ｌ）の３段階のいずれかに設定することにより、階調カーブが選択される。図１１の（ａ）〜（ｉ）は、このダイヤル設定（表１参照）により選ばれる階調カーブを示す。
【表１】
同様に、図１２に示すように、液晶パネル１４２’に、ダイヤルの変わりにレバー１４４’、１４６’を設けてもよい。レバ−１４４’、１４６’を上下して、階調カーブの高濃度と低濃度での段階（＋，０，−）が設定できる。
【００２１】
また、タブレットエディタ２３２に代えて図１３に示すタブレットエディタ１５０を用いても良い。図１３に示した階調カーブ設定法では、タブレットエディタ１５０に、中心、低濃度、高濃度を設定するキー１５２、１５４、１５６が設けられる。中心キー１５２は、階調カーブがリニアな関係を表す破線と交差する濃度（中心点）を左右に移動するキーである。低濃度キー１５４は、中心点より低濃度側でカーブを上下するキーである。高濃度キー１５６は、中心点より高濃度側でのカーブを上下するキーである。ここで、低濃度と高濃度では、０を中心として±Ｎ段階の設定が可能である。
【００２２】
図１４に示した階調カーブ設定法では、液晶パネル１６０の上で、ポイントペン（図示しない）を用いて、階調カーブを自由に設定できる。すなわち、原稿濃度の最高値と０の間の任意の折れ点座標１６２で設定が可能であり、図の例では４点で設定されている。ここで、折れ点とは、折れ線をつなぐ接点をいい、各折れ点（両端を含む）の間は折れ線で近似される。
【００２３】
図１５に示す例では、図の下側に示すように、折れ線近似の折れ点座標の濃度の相対値（＋側と−側）が入力できる。この相対値は、図の上側に示すように、標準の階調カーブ（直線）からの相対値である。
図１６は、この方法での入力装置１７０の一例を示す。任意の座標での相対値が、液晶パネル１７２上でポイントペン１７４を用いて実線のカーブで示すように入力できる。
【００２４】
次に説明する方法では、図１７に示すように、目標の階調カーブは、デジタルエコライザのように、０〜２５５の濃度範囲内における任意の濃度で独立に設定できる。すなわち、数字で示される所定の濃度２，４，８，…にそれぞれ設定されたキー１８２を上下して、標準の階調カーブ（直線的変化）からの濃度の相対的変化を入力できる。ここで、この入力ポイントは、低濃度側（ハイライト部）でピッチを小さくしている。これは、低階調部ほど階調の変化が明瞭に表せるために、微小な設定でも大きな効果が得られるためである。
【００２５】
タブレットエディタなどにより階調カーブを自由に設定することを許すと、ユーザが極端な値を設定する可能性がある。そこで、次に説明するように、上下の許容幅を設定しておき、その幅を越えると、変化しないようにした方がよい。そこで、操作パネルに制限キー（図１６のキー１７６）を設け、ユーザは、この制限キー１７６を押すことによりこの制限を認める。
たとえば図１８に示すように、階調カーブの設定許容範囲（斜線部）を設定しておき、設定許容範囲内でのみ自由に階調カーブを設定できるようにする。この許容変化幅は、入力原稿濃度（ＯＤ）の値により変え、また、不等分ピッチで低濃度側で細かく設定している。設定値が許容幅を越えると、その値は設定されない。このような制限を設けることで、ユーザが任意の値を入力しても、行きすぎた設定は入力されないので、それなりの画像出力が可能になる。
【００２６】
また、任意の中間調濃度を消去したり、その濃度部分のみを再現したりできると、色や画像の濃度変換が可能になる。この場合、目標カーブの設定において、上記の上限、下限の設定は解除される。
図１９は、目標カーブの一部を欠落させることにより特定濃度を消去する例を示す。斜線で示した部分が再現される濃度である。（ａ）では、ほぼ中間の濃度を欠落させる。（ｂ）では、低濃度を欠落させる。（ｃ）では、高濃度を欠落させる。この設定は、キーの押下により設定する。なお、反転キーを設けて、逆に、中間部、低濃度部、高濃度部以外を欠落させることも可能である。
【００２７】
（ｆ）階調補正データの演算
本実施例においては、ＡＩＤＣセンサ２１０が検出するトナー付着量を２８のレベルに階層分けし、このレベルに対応して、現像バイアス電位ＶＢ、感光体表面電位ＶＯ（帯電チャージャ４３のグリット電位ＶＧ）を設定する。従って、ＡＩＤＣセンサ２１０のレベルに応じて作像条件が変更されるため、各レベルに応じた作像条件での階調補正データが必要となる。また、本発明では、ユーザによる多種多様な階調カーブの選択を可能にするため、設定される階調カーブ全てに対して階調補正データが必要となる。
しかし、このような多数の階調補正データをすべて記憶するには、折れ線近似を用いたとしても、大きな記憶容量を必要とする。そこで、本実施例では、少数の基本的階調カーブ（元階調カーブ）のみを記憶しておき、選択された階調カーブの形状に応じて、そのつど階調補正データを演算する。これにより、全部の階調補正データを記憶しておく必要がなくなり、メモリ容量を小さくできる。これらのデータは、折れ線近似で記憶すれば、さらに記憶容量を小さくできる。
【００２８】
図２０は、本実施例の階調制御の概念を示すための図である。データＲＯＭ２０３において、補正前の元階調カーブが、ＡＩＤＣセンサ２１０の検出レベルに対応してＣ，Ｍ，Ｙ，ＢＫの各色ごとに２８個記憶されている。
尚、本実施例においては、元階調カーブとして、ＡＩＤＣセンサ２１０の各レベルにおいて、入力される画像信号の値をリニアに露光量に変換してプリントを行った場合の階調カーブを記憶している。
まず、（Ａ）ユーザが、操作パネル２２１により階調カーブを設定する。なお、設定は、タブレットエディタ２３２で行うようにしてもよい。
一方、（Ｂ）ＡＩＤＣセンサ２１０の検出値レベル１〜２８に対応する元階調カーブを呼び出す。
次に、（Ｃ）呼び出された元階調カーブと設定された階調カーブとから、図９の標準階調カーブの場合と同様な方法で、階調補正データを演算する。
【００２９】
図２１は、この階調補正データの演算の手順を示すグラフである。図２１において、あるＡＩＤＣレベルでの元階調カーブを▲１▼で示す。▲１▼は、画像入力レベルＯＤに対してレーザ露光量をリニアにした（下側の点線で示す直線）場合の非線形な階調カーブであり、ＲＯＭ２０３より呼び出される。また、▲２▼はオペレータによって操作パネル２２１より設定された階調カーブである。次に、この２つの階調カーブ▲１▼，▲２▼を用いて、設定された階調カーブ▲２▼を実現するための階調補正データ▲３▼の演算手順について述べる。
画像入力レベルＬ１１の場合について説明する。画像入力レベルＬ１１が与えられた場合、設定された階調カーブ▲２▼では、点Ｃ’で示される画像濃度でプリントする必要がある。この点Ｃ’と同じ画像濃度を再現する元階調カーブ▲１▼上の点は点Ｃ”であり、この点Ｃ”は、レーザの露光量Ｐ（Ｌ１１）とすると再現されることが判る。従って、画像入力レベルＬ１１が与えられた時、Ｐ（Ｌ１１）のレーザ露光量でプリントすれば、設定された階調カーブ▲２▼で示された階調特性でプリントが行われることになる。このようにして、他の画像入力レベルについても変換を行い、設定された階調カーブ▲２▼を実現するための、画像入力レベルとレーザ露光量の関係を示す階調補正データ▲３▼を演算する。
（Ｄ）こうして得られた補正カーブは、ＲＡＭ２０４に記憶され、同じ階調の設定が行われるときに再使用される。
【００３０】
なお、本実施例では、階調補正データの計算のため、基本データとして、入力される画像信号の値（画像入力レベルＯＤ）に対する実際のプリント画像濃度（出力画像濃度ＩＤ）のテーブルを用いた。しかし、基本データとして他の種類のデータを用いることもできる。たとえば、画像入力レベルＯＤに対する発光レベルのテーブルを用いても良い。
【００３１】
（ｇ）プリンタ制御のフロー
図２２は、プリンタ制御部２０１のメインフローを示す。まず、初期設定を行った後（Ｓ１）、前述したような方法による階調カーブの入力処理を行い（Ｓ２）、操作パネル２２１のスタートキー３０４が押下されるのを待機する（Ｓ３）。スタートキーが押下されると、センサ入力処理が行われる（Ｓ４）。
次に、操作パネル２２１の各種スイッチからの入力信号がプリンタ制御部２０１内のＲＡＭ内に取り込まれる（Ｓ５）。
次に、ステップＳ４およびＳ５で得た設定値によって、図５のゲイン切換回路２５５のゲインを切換えて、半導体レーザ２６４の光量レベルを設定する（Ｓ６）。
【００３２】
次に、ＡＩＤＣ測定処理が実行され、ＡＩＤＣセンサ２１０によりトナー付着量が得られる（Ｓ７）。このＡＩＤＣ処理においては、検出画像パターンを感光体上に作像して、その画像パターンのトナー付着量により画像再現濃度を、ＡＩＤＣセンサ２１０によって検出し、プリンタ制御部２０１内のＲＡＭ２０４に取り込む。
次に、測定されたトナー付着量に対応する濃度検出レベルに基づいて、このレベルに対応してあらかじめ設定されているグリッド電位補正値と現像バイアス電位補正値と、元階調カーブを選択する（Ｓ８、図２１、図２４参照）。
次に、上記ステップＳ８で選択された元階調カーブとステップＳ２で入力された階調カーブとに基づき、図２１で説明した方法により、階調補正テーブルを求める（Ｓ９）。
次に、上記ステップＳ８にて選択されたグリッド電位ＶＧと現像バイアス電位ＶＢとステップＳ９で演算して得られた階調補正テーブルに基づいて公知の電子写真法による複写動作を、終了するまで実行する（Ｓ１０、Ｓ１１）。
なお、カラー画像の場合には、１回の複写は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順で順次処理される。したがって、上述のメインフローは、各色ごとに繰り返される。
【００３３】
図２３は、ＶＧ，ＶＢ，階調データ選定（図２２Ｓ８）のフローを示す。ＡＩＤＣセンサ２１０の検出値レベルに基づいてグリッド電圧ＶＧ，現像バイアス電圧ＶＢを選定する（Ｓ４１）。そして、（ＶＧ，ＶＢ）に対応した元階調カーブを選定して（Ｓ４２）、リターンする。
【００３４】
【発明の効果】
ユーザが、各種の方法で、複数の濃度レベルで独立して出力特性を指定することにより階調カーブを設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカラー複写機の全体構成を示す断面図である。
【図２】画像信号処理部のブロック図である。
【図３】プリンタ制御部の一部のブロック図である。
【図４】プリンタ制御部の一部のブロック図である。
【図５】操作パネルの斜視図である。
【図６】プリンタ制御部における画像データ処理のブロック図である。
【図７】感光体ドラムのまわりの帯電チャージャと現像器の配置を図式的に示す図である。
【図８】反転現像におけるセンシトメトリの図である。
【図９】標準の階調補正データの求め方を示す図である。
【図１０】低濃度と高濃度でのダイヤル設定による階調カーブの入力装置である。
【図１１】図１０のダイヤル設定により選ばれる階調カーブを示す図である。
【図１２】低濃度と高濃度でのダイヤル設定による階調カーブの入力装置である。
【図１３】中心、低濃度、高濃度を設定するキーを用いた入力装置の図である。
【図１４】任意の折れ点座標で設定が可能である入力法を示す図である。
【図１５】折れ線近似の折れ点座標の濃度の相対値（＋側と−側）の入力法を示す図である。
【図１６】標準カーブからの相対値の入力装置の図である。
【図１７】所定の濃度でキーを上下して、標準カーブ（リニア変化）からの濃度の相対的変化を入力できる入力装置の図である。
【図１８】階調カーブの設定許容範囲を示す図である。
【図１９】目標カーブの一部を欠落させることにより特定濃度を消去する例を示すである。
【図２０】発光データの演算を示す図である。
【図２１】階調カーブの補正を説明するための図である。
【図２２】プリンタ制御部のメインフローの図である。
【図２３】元階調カーブの選択の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０１…プリンタ制御部、 ２０３…データＲＯＭ、
２１０…ＡＩＤＣセンサ、 ２３２…タブレットエディタ、
２５３…γ補正部、 ３２２，３２３…モード設定キー。
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルプリンタ、デジタル複写機などにおけるデジタル画像形成装置の階調制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルプリンタ、デジタル複写機などにおける電子写真プロセスにおいては、原稿読取濃度（多値のデジタル値）に対応してレーザ発光を変調して画像を再現する。画像再現において、出力画像の濃度は、原稿読取濃度（デジタル値）に比例していることが望ましい。出力画像濃度の原稿読取濃度に対する関係である階調特性は、ピクトリアルな画像の印象を大きく左右する因子である。
そこで、入力される原稿濃度を処理して、形成される画像の濃度が入力原稿濃度に比例するように発光特性を補正する。これを階調補正という。すなわち、カラー画像再現においては、基本的に出力画像が原稿濃度にリニアに変化することが求められ、このために画像の安定化が求められる。
階調特性は、電子写真プロセスの感光体感度、表面電位、現像バイアス電位、現像特性等の変化により微妙に変化してしまう。そこで、自動濃度制御、階調補正などで画像再現を安定化している。
デジタル画像形成装置においては、読み取った原稿濃度は、多値のデジタル値に変換されるが、多値データの非線形変換はルックアップテーブル処理などにより容易であるので、デジタル画像形成装置では、各種安定化制御が可能である（たとえば、本出願人による特開平３−２７１７６４号公報に記載された装置）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現実には、画像安定化は完全ではないため、安定化制御による再現画像の品質は、一部のプロのユーザにとっては満足できないことがある。
また、デジタルイコライザ的機能として、ユーザが階調特性を任意に選択できるようにすると、ユーザは、好みの画調を実現できる。
そこで、階調特性をユーザが積極的に変化できるようにすると、ユーザに満足感を与えることができると考えられる。
かかるユーザによる階調特性の選択は必ずしも容易ではないので、ユーザによる選択を容易にしなければならない。
なお、ユーザによる階調特性の調整を可能にするためには、階調補正と画像安定化システムを連動して動作する必要があり、個々の画像生成プロセスに対応したプロセス制御系が求められる。
【０００４】
本発明の目的は、ユーザが階調特性を調整できるデジタル画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル画像形成装置は、入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係を示す非線形の基礎階調特性を記憶する記憶手段と、使用者が、複数の濃度レベルでそれぞれ独立して出力特性を指定することにより入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係である目標の階調カーブを設定する階調設定手段と、上記記憶手段に記憶された基礎階調特性と、設定された目標の階調カーブとから、入力される画像信号の濃度レベルに対するプリント出力のための出力レベルの関係を示す階調補正データを演算する演算手段と、演算手段で求められた階調補正データに基づいて画像信号を変換して出力する階調補正手段とを備えることを特徴とする。
好ましくは、上記の階調設定手段は、低濃度と高濃度とでのそれぞれの選択レベルに対応して目標階調カーブを設定する。
好ましくは、上記の階調設定手段において、低濃度と高濃度での選択レベルが、それぞれ、０を基準として±Ｎ段階で設定可能である。
好ましくは、上記の階調設定手段において、目標階調カーブの折れ線近似の折れ点座標での濃度の相対値が設定される。
好ましくは、上記の階調設定手段において、折れ線近似の折れ点座標での標準カーブの相対比率が設定される。
好ましくは、上記の階調設定手段は、所定の上限と下限の範囲内で、目標の階調カーブを設定する。
好ましくは、上記の階調設定手段は、所定の濃度範囲で目標の階調カーブを欠落させる。
【０００５】
【作用】
画像形成装置において、使用者が目標の階調特性を設定できる。一方、画像濃度制御系での電子写真画像再現条件（ＶＧ，ＶＢなど）に対応した複数の基本的階調カーブを記憶しておく。画像再現時には、使用者が設定した目標階調特性に対応して、画像安定化システムによる電子写真画像再現条件（ＶＧ，ＶＢなど）変化時に、画像濃度情報に基づいて発光特性データを切り替えできる。発光制御手段は、選択手段により選択された階調カーブに基づいてレーザ露光量の補正を行う。
たとえば、目標カーブの上限、下限の設定を行うことで、任意の入力時でも、それなりの画像出力が可能であり、画像変換操作が簡単であり、かつ、ユーザのイメージどおりの変換を可能にすることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明による実施例について次の順序で説明する。
（ａ）デジタルカラー複写機の構成
（ｂ）画像信号処理
（ｃ）画像安定化
（ｄ）階調制御
（ｅ）目標階調設定法
（ｆ）階調補正データの演算
（ｇ）プリンタ制御のフロー
【０００７】
（ａ）デジタルカラー複写機の構成
図１は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機の全体構成を示す断面図である。デジタルカラー複写機は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１００と、イメージリーダ部で読み取った画像を再現するプリンタ部２００とに大きく分けられる。
イメージリーダ部１００のスキャナ１０は、原稿を照射する露光ランプ１２と、原稿からの反射光を集光するロッドレンズアレー１３、及び集光された光を電気信号に変換する密着型のＣＣＤセンサ１４を備えている。スキャナ１０は、原稿読取時にはモータ１１により駆動されて、矢印の方向（副走査方向）に移動し、プラテン１５上に載置された原稿を走査する。
図３に示すように、イメージリーダ部１００は、イメージリーダ制御部１０１により制御される。イメージリーダ制御部１０１は、プラテン１５上の原稿の位置を示す位置検出スイッチ１０２からの位置信号によって、ドライブＩ／Ｏ１０３を介して露光ランプ１２を制御し、また、ドライブＩ／Ｏ１０３およびパラレルＩ／Ｏ１０４を介してスキャンモータドライバ１０５を制御する。スキャンモータ１１は、スキャンモータドライバ１０５により駆動される。
【０００８】
図１に戻って説明を続けると、露光ランプ１２で照射された原稿面の画像は、ＣＣＤセンサ１４で光電変換される。ＣＣＤセンサ１４により得られた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の多値電気信号は、読取信号処理部２０により、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかの８ビットの階調データに変換され、プリンタ制御部２０１に出力される。図３に示すように、画像制御部１０６は、ＣＣＤカラーイメージセンサ１４および画像信号処理部２０のそれぞれとバスで互いに接続されている。ＣＣＤカラーイメージセンサ１４からの画像信号は、画像信号処理部２０に入力されて処理される。
図２に示すように、画像信号処理部２０においては、ＣＣＤセンサ１４によって光電変換された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１によりＲ，Ｇ，Ｂの多値デジタル画像データに変換され、次に、それぞれ、シェーディング補正回路２２においてシェーディング補正される。このシェーディング補正された画像データは原稿の反射光データであるため、ｌｏｇ変換回路２３によってｌｏｇ変換を行って実際の画像の濃度データに変換される。さらに、アンダーカラー除去・墨加刷回路２４で、余計な黒色の発色を取り除くとともに、真の黒色データＫをＲ，Ｇ，Ｂデータより生成する。そして、マスキング処理回路２５にて、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のデータがＹ，Ｍ，Ｃの３色のデータに変換される。こうして変換されたＹ，Ｍ，Ｃデータにそれぞれ所定の係数を乗じる濃度補正処理を濃度補正回路２６にて行い、空間周波数補正処理を空間周波数補正回路２７において行った後、プリンタ制御部２０１に画像濃度信号として出力する。
【０００９】
図１に戻って説明を続けると、プリンタ部２００において、プリントヘッド部３１は、入力される画像データに対して感光体の階調特性に応じた階調補正を行った後、補正後の画像データをＤ／Ａ変換してレーザダイオード駆動信号を生成して、この駆動信号により半導体レーザ２６４（図４）を発光させる。
画像データに対応して発光強度を変調してプリントヘッド部３１から発生されるレーザビームは、ポリゴンミラーを経て、反射鏡３７を介して、回転駆動される感光体ドラム４１を露光する。感光体ドラム４１は、１複写ごとに露光を受ける前にイレーサランプ４２で照射され、帯電チャージャ４３により一様に帯電されている。この状態で露光をうけると、感光体ドラム４１上に原稿の静電潜像が形成される。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー現像器４５ａ〜４５ｄのうちいずれか一つだけが選択され、感光体ドラム４１上の静電潜像を現像する。一方、複写紙は用紙カセット５０より給紙され、転写ドラム５１上に巻きつけられる。現像されたトナー像は、転写チャージャ４６により複写紙に転写される。
上記印字過程は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色について繰り返して行われる。このとき、感光体ドラム４１と転写ドラム５１の動作に同期してスキャナ１０はスキャン動作を繰り返す。その後、複写紙は、分離爪４７を作動させることによって転写ドラム５１から分離され、定着装置４８を通って定着され、排紙トレー４９に排紙される。
【００１０】
（ｂ）プリンタ制御部と画像信号処理
図３と図４は、デジタルカラー複写機の制御系の全体のブロック図を示す。プリンタ部２００には、プリント動作一般の制御を行うプリンタ制御部２０１が備えられる。
ＣＰＵを備えるプリンタ制御部２０１には、制御用のプログラムが格納された制御ＲＯＭ２０２、各種データ（階調補正データなど）が格納されたデータＲＯＭ２０３およびＲＡＭ２０４が接続される。プリンタ制御部２０１は、これらＲＯＭ、ＲＡＭのデータによってプリント動作の制御を行う。
プリンタ制御部２０１は、Ｖ０センサ４４、ＡＩＤＣセンサ２１０、ＡＴＤＣセンサ２１１、温度センサ２１２、湿度センサ２１３からのアナログ信号や、かぶり入力スイッチ２１４、カラーバランススイッチ２１６、感光体ロットスイッチ２１８からの信号が入力される。ここで、Ｖ０センサ４４は、感光体表面の電位を検出する。また、ＡＩＤＣセンサ２１０は、各色ごとに、標準作像条件（感光体表面電位Ｖ０、現像バイアス電位ＶＢ、露光量）で現像された感光体上の基準トナー像のトナー量を検出し、Ｖ０，ＶＢ，露光量を最適条件に設定する。
また、操作パネル２２１でのキー入力によって、パラレルＩ／Ｏ２２２を介して、プリンタ制御部２０１に各種データが入力される。
同様に、後で詳細に説明するタブレットエディタ２３２での入力値がプリンタ制御部２０１に入力される。
【００１１】
プリンタ制御部２０１は、各種入力データによって、制御ＲＯＭ２０２の内容に従って、複写制御部２３１と操作パネル２２１とを制御し、さらに、パラレルＩ／Ｏ２４１およびドライブＩ／Ｏ２４２を介して帯電チャージャ４３のグリッド電位ＶＧを発生するＶＧ発生用高圧ユニット２４３および現像器４５ａ〜４５ｄの現像バイアス電位ＶＢを発生するＶＢ発生用高圧ユニット２４４を制御する。
プリンタ制御部２０１は、また、イメージリーダ部１００の画像信号処理部２０と画像データバスで接続されており、画像データバスを介して入ってくる画像濃度信号を基にして、後で説明するように、階調補正テーブルが格納されているデータＲＯＭ２０３の内容を参照して発光レベルを定め、ドライブＩ／Ｏ２６１およびパラレルＩ／Ｏ２６２を介して半導体レーザドライバ２６３を制御している。半導体レーザ２６４は半導体レーザドライバ２６３によって、その発光が駆動される。階調表現は、半導体レーザ２６４の発光強度の変調により行う。
【００１２】
図５は、操作パネル２２１の外観を示す。ここで、ＬＣＤ表示部３０１は、操作で設定されたモードの表示、ユーザへの操作手順の説明、ジャム表示やコピー動作中表示等の状態表示を行う。
パネルリセットキー３０２は、全モードの初期化を行うキーである。
キー３０３は、コピー枚数の設定を行うテンキーとクリアを行うクリアキーである。
スタートキー３０４は、コピーの開始を指示するキーである。
画質メニューキー３０５を押すと、ＬＣＤ表示部３０１には、画質調整用のメニューが表示される。ユーザは、これを操作することにより画質調整が可能である。
クリエイトメニューキー３０６を押すと、ＬＣＤ表示部３０１には、各種クリエイト機能の設定メニューが表示される。ユーザは、これを操作することにより様々な機能設定・モード設定が可能である。
エンターキー３０７は、上述の画質メニューおよびクリエイトメニューの各操作画面において、確定キーおよび次画面キーとして使用される。
リバースキー３０８は、キャンセルキー、前画面キーとして使用される。
カーソルキー３０９は、各操作画面において、メニューのカーソル選択およびレベル設定を行うキーである。
マルチファンクションキー３１０は、ＬＣＤ表示部３０１に表示される各選択メニューによって、意味を変えることができるキーである。
このパネルは、ＩＣカード挿入口３１１、３１２を備え、最大で２つまでのＩＣカードが同時に挿入できる。そして、各挿入口に対応して、プログラム呼び出し／登録キー３１３とＩＣカード排出キー３１４を備える。
なお、バーコードリーダペン３１５を用いて、バーコードを読み取って、様々なモード設定を行うことが可能である。
【００１３】
図６は、プリンタ制御部２０１における画像データ処理のブロック図である。ここで、画像信号処理部２０からの画像データ（８ビット）は、インターフェース部２５１を介して、ファーストイン・ファーストアウトメモリ（以下ＦＩＦＯメモリという）２５２に入力される。このＦＩＦＯメモリ２５２は、主走査方向の所定の行数分の画像の階調データを記憶することができるラインバッファメモリであり、イメージリーダ部１００とプリンタ部２００との動作クロック周波数の相違を吸収するために設けられる。ＦＩＦＯメモリ２５２のデータは、次にγ補正部２５３に入力される。データＲＯＭ２０３の各種階調補正データがプリンタ制御ＣＰＵ２５０によりγ補正部２５３に送られ、γ補正部２５３は、入力データを補正して発光レベルをＤ／Ａ変換部２５４に送る。なお、データＲＯＭ２０３には、各種階調補正データが格納されている。Ｄ／Ａ変換部２５４で発光レベル（デジタル値）から変換されたアナログ電圧は、次に、ゲイン切換部２５５において、プリンタ制御部２０１からのゲイン設定値に対応してゲイン切換信号発生回路部２５６によりスイッチＳＷ１，ＳＷ２，…（異なったパワーＰ１，Ｐ２，…に対応）を切り換えて設定されたゲインで増幅された後、ドライブＩ／Ｏ２６１を介して半導体レーザドライバ２６３に送られ、半導体レーザ２６４をその値の光強度で発光させる。
一方、プリンタ制御ＣＰＵ２５０は、クロック切換回路２５７に信号を送って、クロック発生回路２５８又は２５９を選択し、そのクロック発生回路の発生するクロック信号をパラレルＩ／Ｏ２６２を介して半導体レーザドライバ２６３に送り、画像データをそのクロックで変調させる。クロック発生回路の選択により、発光信号のデューティ比（パターン）が変化され（たとえば１００％と８０％）、階調の再現性を選択できる。デューティ比が１００％のときは、通常の発光に相当するが、デューティ比が８０％のときは、通常の発光期間の８０％の期間に発光が行われる。
【００１４】
（ｃ）画像安定化
階調特性は、基本的に、感光体の感度特性、現像特性、および、帯電電位Ｖ０，現像バイアス電位ＶＢ，静電潜像の減衰電位ＶＳの設定によって決定される。カラー画像再現においては、基本的に出力画像が原稿濃度にリニアに変化することが求められ、このために画像の安定化が求められる。本発明は、階調特性をユーザが選択できるようにするものであるが、階調制御システムは、画像安定化システムと連動して動作し、選択された階調特性を常に安定して供給できるものでなければならない。
【００１５】
画像安定化を説明する前に、電子写真プロセスの概略を説明する。図７は、感光体ドラム４１のまわりの帯電チャージャ４３と現像器４５ｒの配置を図式的に示す。ここで、感光体４１には、放電電位ＶＧの帯電チャージャ４３が対向して設置される。帯電チャージャ４３のグリッドには、グリッド電位発生ユニット２４３により負のグリッド電位ＶＧが印加されている。グリッド電位ＶＧと感光体ドラムの表面電位ＶＯとの関係は、ほぼＶＯ＝ＶＧとみなせるので、感光体ドラム４１表面での電位Ｖ０は、グリッド電位ＶＧによって制御できる。なお、表面電位ＶＯは、表面電位計であるＶＯセンサ４４により検知される。
まず、レーザ露光前において、帯電チャージャ４３によって感光体ドラム４１には負の表面電位ＶＯが、また、現像バイアス発生ユニット２４４により現像器４５ｒのローラには、低電位の負の現像バイアス電位ＶＢ（｜ＶＢ｜＜｜ＶＯ｜）が与えられる。すなわち、現像器４５ｒの現像スリーブ電位はＶＢである。
レーザ露光によって感光体ドラム４１上の照射位置の電位が低下して表面電位ＶＯから静電潜像の減衰電位ＶＳへ遷移する。減衰電位ＶＳが現像バイアス電位ＶＢよりも低電位になると、現像器４５ｒのスリーブ表面に運ばれて来た負に帯電したトナーが感光体ドラム４１の上に付着する。
【００１６】
ここで、ＶＯとＶＢの差は，大きすぎると非露光部へのキャリア付着が発生し、小さすぎるとトナーかぶりを生じるため、大きすぎても小さすぎてもよくない。トナー付着量は、現像電位差ΔＶ＝｜ＶＢ−ＶＳ｜が大きいほど多い。一方、減衰電位ＶＳは、同じ露光量であっても表面電位ＶＯが変化するにつれ変化する。そこで、ＶＯとＶＢの差をある程度の範囲内に維持しつつ、たとえば差を一定にしつつ、表面電位ＶＯおよび現像バイアス電位ＶＢを変化すれば、ＶＢとＶＳの差が変化するので、トナー付着量を変えることができ、濃度を制御することができる（たとえば特開平３−２７１７６４号公報参照）。
また、レーザ発光のゲインは、Ｖ０センサ４４により得られた感光体の感度情報によって切り換えられる。
【００１７】
また、電子写真プロセスは、静電気を取り扱うため、環境の影響を受けてしまう。そのため、主に現像特性と感光体特性が変化するので、この補償が必要になる。そこで、４色について、それぞれ、標準作像条件で現像されたトナー量をＡＩＤＣセンサ２１０で検出する。すなわち、感光体ドラム４１上の画像領域外に濃度制御の基本となる基準トナー像を形成し、感光体ドラム４１の近傍に設けられたＡＩＤＣセンサ２１０によってトナー量を検出する。この検出値に対応して、現像バイアス電位ＶＢとグリッド電位ＶＧを変化させ、現像電位差（ΔＶ）を選択して、最大濃度レベルでのトナー付着量を一定に保つ自動濃度制御を行うことができる。また、地肌かぶりも除去しなければならない。
【００１８】
（ｄ）階調制御
次に、入力される画像信号の値と実際にプリントされた画像濃度がリニアな標準の階調補正について説明する。特に、カラー画像においては、基本的にリニアな特性が求められる。図８は、反転現像におけるセンシトメトリの図である。イメージリーダからの画像入力レベルＯＤは、原稿濃度に対してリニアに出力される。この画像入力レベル値Ｌｘに対してレーザ発光量Ｐ（Ｌｘ）を直線的に変化させると、階調特性（出力画像濃度ＩＤの画像入力レベルＯＤに対する関係）は非線形になる。
レーザ発光に対応して、感光体の表面電位ＶＳが減衰する。すなわち、レーザ発光量が増加するにつれ表面電位は徐々に非線形的に減衰していく。また、現像バイアス電位ＶＢは、地肌かぶりを除去するように感光体帯電電位Ｖ０に対して定められ、そして、現像電位差（ＶＢ−ＶＳ（Ｌｘ））に対応して出力画像濃度ＩＤ（ＶＳ）が得られるのであるが、この現像特性は、また非線形性を示す。そこで、レーザの発光量Ｐを直線的に変化させるのではなく、感光体特性と現像特性のそれぞれの非線形性を補正して、出力画像濃度を入力レベルに対してリニアになるように、後述するように発光特性を非線形に補正する。このことにより、出力画像濃度は、画像入力レベルに対してリニアにできる。
【００１９】
図９は、出力画像濃度ＩＤを画像入力レベルＯＤに対してリニアにする標準の階調特性を実現する階調補正データの求め方を示す図である。画像入力データをそのまま無変換で下側に示すようにレーザ露光量にリニアに変換して露光したとき、上側に示す階調カーブ（画像入力レベルに対する出力画像濃度の関係）は、破線のように非線形になる。これを実線で示す目標の階調カーブに変換するための発光特性が、図中下の実線のカーブとなる。すなわち、図中の点線上のＡ点（画像入力レベルＬ１）を実線上のＡ’点に変換するには、Ａ’点と同じ出力画像濃度の破線上のＡ”点のレーザ露光量Ｐ（Ｌ１）を入力画像データＬ１に対応して出力すればよい。同様に、点線上のＢ点を目標の実線上のＢ’点に変換するには、Ｂ’点と同じ出力画像濃度の破線上のＢ”点のレーザ露光量Ｐ（Ｌ２）を出力すればよい。こうして、画像入力レベルに対するレーザ露光量すなわち階調補正データが求められる。
【００２０】
（ｅ）目標階調設定法
以上では、原稿画像に忠実な出力を得るために入力画像データに対してリニアに画像濃度を出力する標準の階調カーブを実現することを説明した。本実施例では、ユーザは、標準のリニアな階調カーブの他に、違った階調カーブを設定できる。しかし、カーブの形状の設定は、ユーザにとって、かならずしも容易でない。そこで、ユーザによる設定を容易にしなければならない。以下では、種々の目標階調設定法を説明する。
図１０に示す例では、階調カーブの形状は、入力画像濃度（ＯＤ）の高濃度側（Ｈ）と低濃度側（Ｌ）とでそれぞれ形状を切り替えることができる。すなわち、低濃度レベルと高濃度レベルというユーザがイメージしやすいレベルの調整を行わせることで、階調特性が容易に選択可能になる。
図１０に示すように、タブレットエディタ２３２において、階調カーブを表示する液晶パネル１４２の下側に高濃度（Ｈ）と低濃度（Ｌ）に対応してそれぞれ設けたダイヤル１４４、１４６を設ける。ダイヤル１４４、１４６を＋（Ｈ），０，−（Ｌ）の３段階のいずれかに設定することにより、階調カーブが選択される。図１１の（ａ）〜（ｉ）は、このダイヤル設定（表１参照）により選ばれる階調カーブを示す。
【表１】
【００２１】
また、タブレットエディタ２３２に代えて図１３に示すタブレットエディタ１５０を用いても良い。図１３に示した階調カーブ設定法では、タブレットエディタ１５０に、中心、低濃度、高濃度を設定するキー１５２、１５４、１５６が設けられる。中心キー１５２は、階調カーブがリニアな関係を表す破線と交差する濃度（中心点）を左右に移動するキーである。低濃度キー１５４は、中心点より低濃度側でカーブを上下するキーである。高濃度キー１５６は、中心点より高濃度側でのカーブを上下するキーである。ここで、低濃度と高濃度では、０を中心として±Ｎ段階の設定が可能である。
【００２２】
図１４に示した階調カーブ設定法では、液晶パネル１６０の上で、ポイントペン（図示しない）を用いて、階調カーブを自由に設定できる。すなわち、原稿濃度の最高値と０の間の任意の折れ点座標１６２で設定が可能であり、図の例では４点で設定されている。ここで、折れ点とは、折れ線をつなぐ接点をいい、各折れ点（両端を含む）の間は折れ線で近似される。
【００２３】
図１５に示す例では、図の下側に示すように、折れ線近似の折れ点座標の濃度の相対値（＋側と−側）が入力できる。この相対値は、図の上側に示すように、標準の階調カーブ（直線）からの相対値である。
図１６は、この方法での入力装置１７０の一例を示す。任意の座標での相対値が、液晶パネル１７２上でポイントペン１７４を用いて実線のカーブで示すように入力できる。
【００２４】
次に説明する方法では、図１７に示すように、目標の階調カーブは、デジタルエコライザのように、０〜２５５の濃度範囲内における任意の濃度で独立に設定できる。すなわち、数字で示される所定の濃度２，４，８，…にそれぞれ設定されたキー１８２を上下して、標準の階調カーブ（直線的変化）からの濃度の相対的変化を入力できる。ここで、この入力ポイントは、低濃度側（ハイライト部）でピッチを小さくしている。これは、低階調部ほど階調の変化が明瞭に表せるために、微小な設定でも大きな効果が得られるためである。
【００２５】
タブレットエディタなどにより階調カーブを自由に設定することを許すと、ユーザが極端な値を設定する可能性がある。そこで、次に説明するように、上下の許容幅を設定しておき、その幅を越えると、変化しないようにした方がよい。そこで、操作パネルに制限キー（図１６のキー１７６）を設け、ユーザは、この制限キー１７６を押すことによりこの制限を認める。
たとえば図１８に示すように、階調カーブの設定許容範囲（斜線部）を設定しておき、設定許容範囲内でのみ自由に階調カーブを設定できるようにする。この許容変化幅は、入力原稿濃度（ＯＤ）の値により変え、また、不等分ピッチで低濃度側で細かく設定している。設定値が許容幅を越えると、その値は設定されない。このような制限を設けることで、ユーザが任意の値を入力しても、行きすぎた設定は入力されないので、それなりの画像出力が可能になる。
【００２６】
また、任意の中間調濃度を消去したり、その濃度部分のみを再現したりできると、色や画像の濃度変換が可能になる。この場合、目標カーブの設定において、上記の上限、下限の設定は解除される。
図１９は、目標カーブの一部を欠落させることにより特定濃度を消去する例を示す。斜線で示した部分が再現される濃度である。（ａ）では、ほぼ中間の濃度を欠落させる。（ｂ）では、低濃度を欠落させる。（ｃ）では、高濃度を欠落させる。この設定は、キーの押下により設定する。なお、反転キーを設けて、逆に、中間部、低濃度部、高濃度部以外を欠落させることも可能である。
【００２７】
（ｆ）階調補正データの演算
本実施例においては、ＡＩＤＣセンサ２１０が検出するトナー付着量を２８のレベルに階層分けし、このレベルに対応して、現像バイアス電位ＶＢ、感光体表面電位ＶＯ（帯電チャージャ４３のグリット電位ＶＧ）を設定する。従って、ＡＩＤＣセンサ２１０のレベルに応じて作像条件が変更されるため、各レベルに応じた作像条件での階調補正データが必要となる。また、本発明では、ユーザによる多種多様な階調カーブの選択を可能にするため、設定される階調カーブ全てに対して階調補正データが必要となる。
しかし、このような多数の階調補正データをすべて記憶するには、折れ線近似を用いたとしても、大きな記憶容量を必要とする。そこで、本実施例では、少数の基本的階調カーブ（元階調カーブ）のみを記憶しておき、選択された階調カーブの形状に応じて、そのつど階調補正データを演算する。これにより、全部の階調補正データを記憶しておく必要がなくなり、メモリ容量を小さくできる。これらのデータは、折れ線近似で記憶すれば、さらに記憶容量を小さくできる。
【００２８】
図２０は、本実施例の階調制御の概念を示すための図である。データＲＯＭ２０３において、補正前の元階調カーブが、ＡＩＤＣセンサ２１０の検出レベルに対応してＣ，Ｍ，Ｙ，ＢＫの各色ごとに２８個記憶されている。
尚、本実施例においては、元階調カーブとして、ＡＩＤＣセンサ２１０の各レベルにおいて、入力される画像信号の値をリニアに露光量に変換してプリントを行った場合の階調カーブを記憶している。
まず、（Ａ）ユーザが、操作パネル２２１により階調カーブを設定する。なお、設定は、タブレットエディタ２３２で行うようにしてもよい。
一方、（Ｂ）ＡＩＤＣセンサ２１０の検出値レベル１〜２８に対応する元階調カーブを呼び出す。
次に、（Ｃ）呼び出された元階調カーブと設定された階調カーブとから、図９の標準階調カーブの場合と同様な方法で、階調補正データを演算する。
【００２９】
図２１は、この階調補正データの演算の手順を示すグラフである。図２１において、あるＡＩＤＣレベルでの元階調カーブを▲１▼で示す。▲１▼は、画像入力レベルＯＤに対してレーザ露光量をリニアにした（下側の点線で示す直線）場合の非線形な階調カーブであり、ＲＯＭ２０３より呼び出される。また、▲２▼はオペレータによって操作パネル２２１より設定された階調カーブである。次に、この２つの階調カーブ▲１▼，▲２▼を用いて、設定された階調カーブ▲２▼を実現するための階調補正データ▲３▼の演算手順について述べる。
画像入力レベルＬ１１の場合について説明する。画像入力レベルＬ１１が与えられた場合、設定された階調カーブ▲２▼では、点Ｃ’で示される画像濃度でプリントする必要がある。この点Ｃ’と同じ画像濃度を再現する元階調カーブ▲１▼上の点は点Ｃ”であり、この点Ｃ”は、レーザの露光量Ｐ（Ｌ１１）とすると再現されることが判る。従って、画像入力レベルＬ１１が与えられた時、Ｐ（Ｌ１１）のレーザ露光量でプリントすれば、設定された階調カーブ▲２▼で示された階調特性でプリントが行われることになる。このようにして、他の画像入力レベルについても変換を行い、設定された階調カーブ▲２▼を実現するための、画像入力レベルとレーザ露光量の関係を示す階調補正データ▲３▼を演算する。
（Ｄ）こうして得られた補正カーブは、ＲＡＭ２０４に記憶され、同じ階調の設定が行われるときに再使用される。
【００３０】
なお、本実施例では、階調補正データの計算のため、基本データとして、入力される画像信号の値（画像入力レベルＯＤ）に対する実際のプリント画像濃度（出力画像濃度ＩＤ）のテーブルを用いた。しかし、基本データとして他の種類のデータを用いることもできる。たとえば、画像入力レベルＯＤに対する発光レベルのテーブルを用いても良い。
【００３１】
（ｇ）プリンタ制御のフロー
図２２は、プリンタ制御部２０１のメインフローを示す。まず、初期設定を行った後（Ｓ１）、前述したような方法による階調カーブの入力処理を行い（Ｓ２）、操作パネル２２１のスタートキー３０４が押下されるのを待機する（Ｓ３）。スタートキーが押下されると、センサ入力処理が行われる（Ｓ４）。
次に、操作パネル２２１の各種スイッチからの入力信号がプリンタ制御部２０１内のＲＡＭ内に取り込まれる（Ｓ５）。
次に、ステップＳ４およびＳ５で得た設定値によって、図５のゲイン切換回路２５５のゲインを切換えて、半導体レーザ２６４の光量レベルを設定する（Ｓ６）。
【００３２】
次に、ＡＩＤＣ測定処理が実行され、ＡＩＤＣセンサ２１０によりトナー付着量が得られる（Ｓ７）。このＡＩＤＣ処理においては、検出画像パターンを感光体上に作像して、その画像パターンのトナー付着量により画像再現濃度を、ＡＩＤＣセンサ２１０によって検出し、プリンタ制御部２０１内のＲＡＭ２０４に取り込む。
次に、測定されたトナー付着量に対応する濃度検出レベルに基づいて、このレベルに対応してあらかじめ設定されているグリッド電位補正値と現像バイアス電位補正値と、元階調カーブを選択する（Ｓ８、図２１、図２４参照）。
次に、上記ステップＳ８で選択された元階調カーブとステップＳ２で入力された階調カーブとに基づき、図２１で説明した方法により、階調補正テーブルを求める（Ｓ９）。
次に、上記ステップＳ８にて選択されたグリッド電位ＶＧと現像バイアス電位ＶＢとステップＳ９で演算して得られた階調補正テーブルに基づいて公知の電子写真法による複写動作を、終了するまで実行する（Ｓ１０、Ｓ１１）。
なお、カラー画像の場合には、１回の複写は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順で順次処理される。したがって、上述のメインフローは、各色ごとに繰り返される。
【００３３】
図２３は、ＶＧ，ＶＢ，階調データ選定（図２２Ｓ８）のフローを示す。ＡＩＤＣセンサ２１０の検出値レベルに基づいてグリッド電圧ＶＧ，現像バイアス電圧ＶＢを選定する（Ｓ４１）。そして、（ＶＧ，ＶＢ）に対応した元階調カーブを選定して（Ｓ４２）、リターンする。
【００３４】
【発明の効果】
ユーザが、各種の方法で、複数の濃度レベルで独立して出力特性を指定することにより階調カーブを設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカラー複写機の全体構成を示す断面図である。
【図２】画像信号処理部のブロック図である。
【図３】プリンタ制御部の一部のブロック図である。
【図４】プリンタ制御部の一部のブロック図である。
【図５】操作パネルの斜視図である。
【図６】プリンタ制御部における画像データ処理のブロック図である。
【図７】感光体ドラムのまわりの帯電チャージャと現像器の配置を図式的に示す図である。
【図８】反転現像におけるセンシトメトリの図である。
【図９】標準の階調補正データの求め方を示す図である。
【図１０】低濃度と高濃度でのダイヤル設定による階調カーブの入力装置である。
【図１１】図１０のダイヤル設定により選ばれる階調カーブを示す図である。
【図１２】低濃度と高濃度でのダイヤル設定による階調カーブの入力装置である。
【図１３】中心、低濃度、高濃度を設定するキーを用いた入力装置の図である。
【図１４】任意の折れ点座標で設定が可能である入力法を示す図である。
【図１５】折れ線近似の折れ点座標の濃度の相対値（＋側と−側）の入力法を示す図である。
【図１６】標準カーブからの相対値の入力装置の図である。
【図１７】所定の濃度でキーを上下して、標準カーブ（リニア変化）からの濃度の相対的変化を入力できる入力装置の図である。
【図１８】階調カーブの設定許容範囲を示す図である。
【図１９】目標カーブの一部を欠落させることにより特定濃度を消去する例を示すである。
【図２０】発光データの演算を示す図である。
【図２１】階調カーブの補正を説明するための図である。
【図２２】プリンタ制御部のメインフローの図である。
【図２３】元階調カーブの選択の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０１…プリンタ制御部、 ２０３…データＲＯＭ、
２１０…ＡＩＤＣセンサ、 ２３２…タブレットエディタ、
２５３…γ補正部、 ３２２，３２３…モード設定キー。
Claims (7)
- 入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係を示す非線形の基礎階調特性を記憶する記憶手段と、
使用者が、複数の濃度レベルでそれぞれ独立して出力特性を指定することにより入力される画像信号の濃度レベルと実際にプリント出力される画像の濃度との関係である目標の階調カーブを設定する階調設定手段と、
上記記憶手段に記憶された基礎階調特性と、設定された目標の階調カーブとから、入力される画像信号の濃度レベルに対するプリント出力のための出力レベルの関係を示す階調補正データを演算する演算手段と、
演算手段で求められた階調補正データに基づいて画像信号を変換して出力する階調補正手段と
を備えることを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項１に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段は、低濃度と高濃度とでのそれぞれの選択レベルに対応して目標階調カーブを設定する
ことを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項２に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段において、低濃度と高濃度での選択レベルが、それぞれ、０を基準として±Ｎ段階で設定可能であることを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項１に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段において、目標階調カーブの折れ線近似の折れ点座標での濃度の相対値が設定されることを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項１に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段において、折れ線近似の折れ点座標での標準カーブの相対比率が設定されることを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項１に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段は、所定の上限と下限の範囲内で、目標の階調カーブを設定することを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 請求項１に記載されたデジタル画像形成装置において、
上記の階調設定手段は、所定の濃度範囲で目標の階調カーブを欠落させることを特徴とするデジタル画像形成装置。
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