JP6855867B2 - 画像形成装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びキャリブレーション方法に関する。

従来、プリンターや複写機等の画像形成装置では、画像の位置、歪み、濃度、色等を補正するための補正用画像を用紙上に形成し、この用紙面を読み取って生成した読取画像データから各種測定値を取得し、この測定値に基づいて補正値を算出し、補正を行っている。この際、正確な補正値を得るためには、読取画像データ上の補正用画像を位置ズレすることなく抽出する必要がある。

例えば、画像データの複数の濃度値と、主走査方向における複数の位置との組み合わせごとに、目標出力値を得るための補正値を対応付けた補正情報を記憶する画像処理装置において、位置の補正情報を求める際に、複数のトンボパターン（第１のトンボパターン、第２のトンボパターン、・・・）を主走査方向に沿って配置し、これらを読み取って得られた画像データのトンボ間距離と、デザイン上のトンボ間距離から、主走査方向の読取位置を補正する技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、第１マークと第２マークを有するキャリブレーション用チャートをカメラで撮影し、画像から第１マークを抽出し、射影変換により第２マークの概略位置を求め、第２マークの概略位置近傍で第２マークの精密位置を検出し、第２マークの精密位置と、チャートにおける第２マークの位置から、レンズのキャリブレーション補正値を算出するキャリブレーション装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１６−１４７４８１号公報 特開２００３−３０７４６６号公報

しかしながら、補正用画像を読み取る画像読取装置自体の読取歪みや、画像形成時の紙搬送速度ムラ、紙搬送位置ズレ、紙の熱膨張等による歪みで、読取画像データ上の意図した位置に、補正用画像が存在しない場合があった。

特許文献１に記載の発明では、主走査方向の直線的な位置補正のみしか行えず、曲がり、傾きに対する読取歪みには対応できない。そのため、読取画像の歪み方によっては、第２のトンボパターン以降のトンボパターンや、目的とする濃度値を得るための位置を正確に検出することができなかった。また、副走査方向の読取位置の変動には対処できなかった。

また、特許文献２に記載の発明では、第１マークを用いて第２マークを検出しているが、第２マークを利用して補正用画像の位置を検出するものではない。

本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、補正用画像の位置を精度良く検出し、補正機能に反映させることを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、原稿画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を用紙上に形成する画像形成部と、前記原稿画像が形成された用紙面を読み取り、読取画像データを生成する画像読取部と、前記読取画像データに基づいて、前記所定の補正機能に係る補正値を算出するキャリブレーション部と、を備え、前記算出された補正値に基づいて、前記所定の補正機能に係る補正を行う画像形成装置であって、前記原稿画像は、当該原稿画像の四隅の近傍にメイントンボが配置され、前記補正用画像の近傍にサブトンボが配置されたデザインであり、前記キャリブレーション部は、前記読取画像データから用紙の四隅を検出する四隅検出部と、当該検出された四隅の近傍から、メイントンボの代表位置を検出するメイントンボ代表位置検出部と、当該検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定するサブトンボ予測位置決定部と、当該サブトンボの予測位置の近傍から、サブトンボの代表位置を検出するサブトンボ代表位置検出部と、当該検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測し、補正用画像の予測位置を決定する補正用画像予測位置決定部と、当該補正用画像の予測位置に基づいて、当該補正用画像から測定値を取得する測定値取得部と、前記測定値に基づいて、前記補正値を算出する補正値算出部と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記読取画像データは、用紙領域と当該用紙領域以外の背景領域とを含み、前記四隅検出部は、前記読取画像データにおける画素値を閾値と比較することにより、前記用紙領域を抽出し、前記用紙の四隅を検出する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記メイントンボ代表位置検出部は、前記検出された四隅の近傍に、前記メイントンボの全体が含まれる大きさで処理対象領域を設定し、当該処理対象領域内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、前記メイントンボの代表位置を検出する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記サブトンボ代表位置検出部は、前記サブトンボの予測位置に基づいて、前記サブトンボの全体が含まれる大きさで処理対象領域を設定し、当該処理対象領域内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、前記サブトンボの代表位置を検出する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記補正用画像は、当該補正用画像に対応する補正機能に応じて、位置、サイズ又はパターンが決められている。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記補正機能又は用紙のサイズに応じて、前記原稿画像の前記メイントンボと前記サブトンボとの間に第２のサブトンボが配置されており、前記サブトンボ予測位置決定部は、前記検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上の第２のサブトンボの位置を予測し、第２のサブトンボの予測位置を決定し、当該第２のサブトンボの予測位置の近傍から、第２のサブトンボの代表位置を検出し、当該検出された第２のサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおける第２のサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定する。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記サブトンボ予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく射影変換処理により、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、前記補正用画像予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく射影変換処理により、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測する。

請求項８に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記サブトンボ予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく位置変倍処理により、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、前記補正用画像予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく位置変倍処理により、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測する。

請求項９に記載の発明は、原稿画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を用紙上に形成する画像形成部と、前記原稿画像が形成された用紙面を読み取り、読取画像データを生成する画像読取部と、を備え、前記読取画像データに基づいて、前記所定の補正機能に係る補正値を算出し、前記算出された補正値に基づいて、前記所定の補正機能に係る補正を行う画像形成装置におけるキャリブレーション方法であって、前記原稿画像は、当該原稿画像の四隅の近傍にメイントンボが配置され、前記補正用画像の近傍にサブトンボが配置されたデザインであり、前記読取画像データから用紙の四隅を検出するステップと、当該検出された四隅の近傍から、メイントンボの代表位置を検出するステップと、当該検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定するステップと、当該サブトンボの予測位置の近傍から、サブトンボの代表位置を検出するステップと、当該検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測し、補正用画像の予測位置を決定するステップと、当該補正用画像の予測位置に基づいて、当該補正用画像から測定値を取得するステップと、前記測定値に基づいて、前記補正値を算出するステップと、含む。

本発明によれば、補正用画像の位置を精度良く検出し、補正機能に反映させることができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 画像形成装置の機能的構成を示すブロック図である。 画像形成装置により実行されるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。 原稿画像の例を示す図である。 一般画像が含まれる原稿画像の例を示す図である。 読取画像データの例を示す図である。 （ａ）は、読取画像データから切り出されたメイントンボ用ウィンドウの例である。（ｂ）は、メイントンボ用ウィンドウに対して作成された主走査方向のプロファイルデータの例である。 メイントンボの代表位置及びサブトンボ用ウィンドウを説明するための図である。 サブトンボの代表位置及び補正用画像用ウィンドウを説明するための図である。 変形例における原稿画像の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図である。図２は、画像形成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。画像形成装置１００は、用紙上に複数色からなる画像を形成する。

図２に示すように、画像形成装置１００は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、通信部１５、画像生成部１６、スキャナー部１７、画像メモリー１８、画像処理部１９、画像形成部２０、画像読取部３０、キャリブレーション部４０等を備えている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成され、記憶部１２から各種プログラムを読み出して実行することにより、各部を制御する。
例えば、制御部１１は、画像生成部１６又はスキャナー部１７により生成され、画像メモリー１８に保持された画像データを、画像処理部１９により画像処理させて、画像処理後の画像データに基づいて、画像形成部２０により用紙上に画像を形成させる。

記憶部１２は、制御部１１により読み取り可能なプログラム、プログラムの実行時に用いられるファイル等を記憶している。記憶部１２としては、ハードディスク等の大容量メモリーを用いることができる。

操作部１３及び表示部１４は、図１に示すように、画像形成装置１００の上部に設けられたユーザーインターフェースである。
操作部１３は、ユーザーの操作に応じた操作信号を生成し、制御部１１に出力する。操作部１３としては、キーパッド、表示部１４と一体に構成されたタッチパネル等を用いることができる。
表示部１４は、制御部１１の指示にしたがって操作画面等を表示する。表示部１４としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＥＬＤ（Organic Electro Luminescence Display）等を用いることができる。

通信部１５は、通信ネットワークに接続された外部装置との間でデータの送受信を行う。例えば、通信部１５は、外部装置から、画像を形成する指示内容がページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）で記述されたデータ（ＰＤＬデータ）を受信する。

画像生成部１６は、通信部１５により受信したＰＤＬデータをラスタライズ処理し、ビットマップ形式の画像データを生成する。この画像データは、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（黒）の４色からなり、各画素が４色の画素値を有する。画素値は、画像の濃淡を表すデータ値であり、例えば、８ｂｉｔのデータ値は０〜２５５階調の濃淡を表す。

スキャナー部１７は、原稿面を読み取って、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の各色の画素値を有するビットマップ形式の画像データを生成する。この画像データは、色変換部等によって、ＣＭＹＫの４色の各色の画像データに変換すればよい。

画像メモリー１８は、画像生成部１６又はスキャナー部１７により生成された画像データを一時的に保持するバッファーメモリーである。画像メモリー１８としては、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等を用いることができる。

画像処理部１９は、画像メモリー１８から画像データを読み出して、歪み補正処理、濃度補正処理、色補正処理、中間調処理等の各種画像処理を施す。
歪み補正処理は、画像の形成位置が目的の位置となるように画像データを補正する処理である。濃度補正処理は、形成する画像の濃度特性が目的の濃度特性となるように画像データの各画素値を変換する処理である。色補正処理は、画像の色が目的の色となるように、画像データの各色の画素値を変換する処理である。中間調処理は、ディザ法を用いたスクリーン処理や誤差拡散処理等の疑似的な多階調を再現するための処理である。

画像処理部１９では、濃度補正処理及び色補正処理時には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて、画素値の変換を行う。ＬＵＴは、目的の濃度特性又は色を再現できるように、入力値と出力値が対応付けられたテーブルである。

画像形成部２０は、画像処理部１９により画像処理された画像データの各画素の４色の画素値に応じて、ＣＭＹＫの４色からなる画像を用紙上に形成する。
画像形成部２０は、図１に示すように、四つの書込みユニット２１、中間転写ベルト２２、２次転写ローラー２３、定着装置２４、給紙トレイ２５、搬送経路２６を備えている。

四つの書込みユニット２１は、中間転写ベルト２２のベルト面に沿って直列（タンデム）に配置され、中間転写ベルト２２上にＣＭＹＫの各色の画像を形成する。各書込みユニット２１は、形成する画像の色が異なるだけで構成は同じであり、図１に示すように、露光部２ａ、感光体２ｂ、現像部２ｃ、帯電部２ｄ、クリーニング部２ｅ及び１次転写ローラー２ｆを備えている。

画像形成時、各書込みユニット２１では、帯電部２ｄにより感光体２ｂを帯電させた後、画像データに基づいて露光部２ａにより出射した光束で感光体２ｂ上を走査し、静電潜像を形成する。現像部２ｃによりトナー等の色材を供給して現像すると、感光体２ｂ上に画像が形成される。
四つの書込みユニット２１の感光体２ｂ上にそれぞれ形成した画像を、それぞれの１次転写ローラー２ｆにより、中間転写ベルト２２上に順次重ねて転写（１次転写）する。これにより、中間転写ベルト２２上には各色からなる画像が形成される。１次転写後、クリーニング部２ｅにより感光体２ｂ上に残留する色材を除去する。

画像形成部２０は、給紙トレイ２５から用紙を給紙し、２次転写ローラー２３により中間転写ベルト２２から用紙上に画像を転写（２次転写）した後、用紙を定着装置２４により加熱及び加圧して、定着処理を施す。
用紙の両面に画像を形成する場合は、搬送経路２６に用紙を搬送してその表裏を反転した後、再度２次転写ローラー２３へ用紙を搬送する。

画像形成部２０は、記憶部１２に記憶されている原稿画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を用紙上に形成する。補正用画像は、各種補正機能において用いられる画像であり、当該補正用画像に対応する補正機能に応じて、位置、サイズ又はパターンが決められている。例えば、位置補正に対する補正用画像は、用紙の全面に亘って配置される。色補正に対する補正用画像は、安定して形成可能な中央領域に配置される。主走査方向の濃度ムラに対する補正用画像は、主走査方向に沿って各濃度の帯パターンが配置される。また、補正用画像は、補正対象となる色や濃度に応じたパッチパターン、細線等を含む位置ズレ測定パターン等から構成される。

画像読取部３０は、図１に示すように、用紙の搬送路上に配置され、画像形成部２０により画像が形成された用紙面を読み取って、ＲＧＢの各色の画素値を有するビットマップ形式の読取画像データを生成する。画像読取部３０としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のセンサーが１次元に配置されたラインセンサー、２次元に配置されたエリアセンサー等を使用することができる。
画像読取部３０は、原稿画像が形成された用紙面を読み取り、読取画像データを生成する。

キャリブレーション部４０は、画像形成部２０により形成される画像の位置、濃度、階調再現、色再現の少なくとも一つのキャリブレーションを実施する。キャリブレーション部４０は、画像読取部３０により生成された読取画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正値を算出する。補正値は、画像形成部２０における画像形成条件、又は画像処理部１９における画像データの画像処理条件を調整するためのパラメーターである。

キャリブレーション部４０は、図２に示すように、四隅検出部４１、メイントンボ代表位置検出部４２、サブトンボ予測位置決定部４３、サブトンボ代表位置検出部４４、補正用画像予測位置決定部４５、測定値取得部４６、補正値算出部４７等を備えている。
キャリブレーション部４０の各部の処理内容は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の画像処理回路を用いてハードウェア処理により実現することもできるし、ＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサーがプログラムを読み取って実行するソフトウェア処理によって実現することもできる。

四隅検出部４１は、画像読取部３０により生成された読取画像データから用紙の四隅を検出する。読取画像データは、用紙領域と用紙領域以外の背景領域とを含んでいる。四隅検出部４１は、読取画像データにおける画素値を閾値と比較することにより、用紙領域を抽出し、用紙の四隅を検出する。

メイントンボ代表位置検出部４２は、読取画像データから検出された四隅の近傍から、メイントンボの代表位置を検出する。具体的には、メイントンボ代表位置検出部４２は、読取画像データ上の検出された四隅の近傍に、メイントンボの全体が含まれる大きさで、処理対象領域としてメイントンボ用ウィンドウを設定し、メイントンボ用ウィンドウ内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、メイントンボの代表位置を検出する。メイントンボ用ウィンドウのサイズは、補正用画像に対応する補正機能に応じて、予め定められている。代表位置とは、メイントンボやサブトンボのトンボパターンの位置を表す代表的な位置である。本実施の形態では、トンボパターンの十字の交点の位置を代表位置とする。

サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定する。具体的には、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく射影変換処理により、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測する。なお、サブトンボのサイズは、メイントンボのサイズと比較して、同じサイズである必要はない。

射影変換処理は、或る平面上の座標を別の平面上の座標へと変換する処理である。サブトンボ予測位置決定部４３は、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置（４箇所）が、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置（４箇所）にそれぞれ変換される射影変換処理の変換係数を算出し、この射影変換処理によって、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置のそれぞれが、読取画像データ上のどこに変換されるかを求めることで、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測する。

サブトンボ代表位置検出部４４は、読取画像データ上のサブトンボの予測位置の近傍から、サブトンボの代表位置を検出する。具体的には、サブトンボ代表位置検出部４４は、読取画像データ上のサブトンボの予測位置に基づいて、サブトンボの全体が含まれる大きさで、処理対象領域としてサブトンボ用ウィンドウを設定し、サブトンボ用ウィンドウ内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、サブトンボの代表位置を検出する。サブトンボ用ウィンドウのサイズは、補正用画像に対応する補正機能に応じて、予め定められている。

補正用画像予測位置決定部４５は、読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、読取画像データ上の補正用画像の位置を予測し、補正用画像の予測位置を決定する。具体的には、補正用画像予測位置決定部４５は、読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく射影変換処理により、読取画像データ上の補正用画像の位置を予測する。

測定値取得部４６は、補正用画像の予測位置に基づいて、当該補正用画像から測定値を取得する。具体的には、測定値取得部４６は、読取画像データ上の補正用画像の予測位置に基づいて、処理対象領域として補正用画像用ウィンドウを設定し、当該補正用画像用ウィンドウ内の補正用画像から測定値を取得する。補正用画像用ウィンドウのサイズは、補正用画像に対応する補正機能に応じて、予め定められている。
測定値とは、補正用画像に対応する補正機能において、補正のために取得される値である。例えば、濃度階調補正や色補正では、測定値として、読取画像データのパッチパターン領域から得られる各画素のＲＧＢ値、又はそれをＣＭＹＫ値に変換した値を用いる。位置補正では、測定値として、読取画像データの位置ズレ測定パターン領域から得られた補正用画像の読取位置（座標）を用いる。ＣＭＹＫ間の相互の位置合わせでは、測定値として、読取画像データの位置ズレ測定パターン領域から得られた補正用画像の色ごとの読取位置を用いる。

補正値算出部４７は、測定値に基づいて、所定の補正機能に係る補正値を算出する。例えば、濃度階調補正や色補正では、パッチパターンの濃度や色が目標値となるような補正値を算出する。また、絶対的な位置合わせについては、読取画像データから得られた位置ズレ測定パターンの読取位置と、目標位置（原稿画像データ上の位置）とに基づいて、位置を補正するための補正値を算出する。ＣＭＹＫ間の相互の位置合わせについては、或る色の位置を他の色の位置と合わせる等、相対的な位置を合わせるような補正値を算出する。

次に、画像形成装置１００における動作について説明する。
図３は、画像形成装置１００により実行されるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。

まず、ユーザーが操作部１３からの操作により、補正対象とする補正機能を指定する（ステップＳ１）。例えば、画像の位置、歪み、濃度、色等の中から一又は複数の補正機能が指定される。

次に、制御部１１は、画像形成部２０を制御して、原稿画像データに基づいて、用紙上に、指定された補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を形成させる（ステップＳ２）。

図４に、原稿画像の例を示す。
図４に示すように、原稿画像５０は、原稿画像５０の四隅の近傍にメイントンボ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄが配置され、補正用画像５３の近傍にサブトンボ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄが配置されたデザインとなっている。

例えば、原稿画像の全面に補正用画像が配置されてもよいし、一般画像（画像形成装置１００においてジョブとして出力される画像）が中央領域に配置され、空き領域に補正用画像が配置されてもよい。

図５に、一般画像が含まれる原稿画像の例を示す。
図５に示す例では、原稿画像５０の中央領域に一般画像５４が配置され、原稿画像５０中の余白や裁断予定の空き領域にメイントンボ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ、サブトンボ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ及び補正用画像５３が配置されている。１枚の用紙に全ての補正用画像５３を配置できないときは、補正用画像５３を複数枚の用紙に分けて形成することができる。

次に、制御部１１は、画像読取部３０を制御して、原稿画像が形成された用紙面を読み取らせ、読取画像データを生成させる（ステップＳ３）。

次に、四隅検出部４１は、画像読取部３０により生成された読取画像データから用紙の四隅を検出する（ステップＳ４）。

図６に、読取画像データの例を示す。画像読取部３０の読取範囲は用紙のサイズより大きいため、図６に示すように、読取画像データには、用紙領域６１と、用紙領域６１以外の背景領域６２と、が含まれている。四隅検出部４１は、読取画像データにおける画素値を閾値と比較することにより、用紙領域６１と背景領域６２を分ける座標を検出して用紙領域６１を抽出し、用紙の四隅７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄの座標を検出する。用紙領域６１と背景領域６２を分ける閾値は、予め固定値として設定されていてもよいし、読取画像データ全体の平均値を用いてもよい。なお、図６においては、主走査方向をｘ、副走査方向をｙと表している。以下の図面においても同様とする。
用紙の四隅７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄは、用紙領域６１と背景領域６２との境界として検出された複数の座標から、直線近似を行った交点から求めてもよいし、検出された用紙領域６１の４辺の最外座標を用いてもよい。

次に、メイントンボ代表位置検出部４２は、読取画像データ上の検出された四隅の近傍に、メイントンボの全体が含まれる大きさでメイントンボ用ウィンドウを設定する（ステップＳ５）。
例えば、図６に示すように、読取画像データ上の用紙領域６１の四隅７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄの近傍において、四隅７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄを一つの頂点とする矩形領域のそれぞれに、メイントンボ用ウィンドウ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを設定する。

次に、メイントンボ代表位置検出部４２は、読取画像データ上に設定されたメイントンボ用ウィンドウ内で、主走査方向のプロファイルデータ及び副走査方向のプロファイルデータを作成する（ステップＳ６）。
図７（ａ）は、読取画像データから切り出されたメイントンボ用ウィンドウ７１Ａの例である。図７（ｂ）は、メイントンボ用ウィンドウ７１Ａに対して作成された主走査方向ｘのプロファイルデータの例である。主走査方向ｘのプロファイルデータは、メイントンボ用ウィンドウ７１Ａ内の主走査方向ｘのそれぞれの位置に対し、副走査方向ｙに並ぶ各画素の画素値を平均することで、作成される。

次に、メイントンボ代表位置検出部４２は、主走査方向のプロファイルデータ及び副走査方向のプロファイルデータに基づいて、各メイントンボの代表位置（４箇所）を検出する（ステップＳ７）。
具体的には、メイントンボ代表位置検出部４２は、主走査方向ｘのプロファイルデータ上からピーク値を検出し、このピーク値の座標（主走査方向ｘの位置）を、トンボパターンの十字の交点の位置として検出する。同様に、メイントンボ代表位置検出部４２は、副走査方向ｙのプロファイルデータ上からピーク値を検出し、このピーク値の座標（副走査方向ｙの位置）を、トンボパターンの十字の交点の位置として検出する。

次に、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、読取画像データ上のサブトンボの位置を射影変換処理により予測し、サブトンボの予測位置を決定する（ステップＳ８）。
例えば、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置のそれぞれが、図８に示す読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄに変換される射影変換処理により、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置のそれぞれが、読取画像データ上のどこに変換されるかを予測する。

次に、サブトンボ代表位置検出部４４は、読取画像データ上のサブトンボの予測位置に基づいて、サブトンボの全体が含まれる大きさでサブトンボ用ウィンドウを設定する（ステップＳ９）。
例えば、図８に示すように、読取画像データ上のサブトンボの予測位置（代表位置）を中心として、サブトンボの全体を含むように、サブトンボ用ウィンドウ７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄを設定する。

次に、サブトンボ代表位置検出部４４は、読取画像データ上に設定されたサブトンボ用ウィンドウ内で、主走査方向のプロファイルデータ及び副走査方向のプロファイルデータを作成する（ステップＳ１０）。

次に、サブトンボ代表位置検出部４４は、主走査方向のプロファイルデータ及び副走査方向のプロファイルデータに基づいて、サブトンボの代表位置を検出する（ステップＳ１１）。サブトンボの代表位置の検出については、ステップＳ７におけるメイントンボの代表位置の検出と同様である。

次に、補正用画像予測位置決定部４５は、読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、読取画像データ上の補正用画像の位置を射影変換処理により予測し、補正用画像の予測位置を決定する（ステップＳ１２）。補正用画像の予測位置としては、補正用画像に含まれる１点を示す位置であってもよいし、補正用画像の一部又は全部を含む領域を示す位置であってもよい。
例えば、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置のそれぞれが、図９に示す読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄに変換される射影変換処理により、原稿画像データにおける補正用画像のそれぞれが、読取画像データ上のどこに変換されるかを予測する。

次に、測定値取得部４６は、読取画像データ上の補正用画像の予測位置に基づいて、補正用画像用ウィンドウを設定する（ステップＳ１３）。
例えば、図９に示すように、読取画像データ上の補正用画像の予測位置を含むように、補正用画像用ウィンドウ７５を設定する。図９では、補正用画像用ウィンドウとして、一つのパッチパターンを検出する際に用いるウィンドウを図示しているが、実際は、各補正用画像に対して、それぞれ補正用画像用ウィンドウが設定される。

次に、測定値取得部４６は、補正用画像用ウィンドウ内の補正用画像から測定値を取得する（ステップＳ１４）。

次に、補正値算出部４７は、測定値に基づいて、所定の補正機能に係る補正値を算出する（ステップＳ１５）。

次に、制御部１１は、補正値算出部４７によって算出された補正値を、画像形成部２０における画像形成条件、又は画像処理部１９における画像データの画像処理条件に反映させる（ステップＳ１６）。
以上で、キャリブレーション処理が終了する。

キャリブレーション処理が行われた後には、補正値算出部４７によって算出された補正値が反映された状態で、画像形成が行われる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、原稿画像の歪みに影響を受けにくい位置にメイントンボが配置され、補正用画像の近傍にサブトンボが配置されているので、まず、読取画像データ上でメイントンボの位置からサブトンボの位置を検出し、サブトンボの位置から補正用画像の位置を精度良く検出することができる。これにより、画像読取部３０における読取歪みや、画像形成時の歪みによる位置ズレがあっても、補正用画像の位置を精度良く検出することができる。そのため、補正用画像から取得された測定値により、適切な補正値を算出することができ、補正機能に反映させることができる。

また、読取画像データから用紙領域を抽出することで、用紙の四隅を正確に検出することができる。
また、メイントンボやサブトンボを検出する際に、処理対象領域（メイントンボ用ウィンドウ、サブトンボ用ウィンドウ）を設定し、処理対象領域内で作成したプロファイルデータに基づいて、トンボパターンの代表位置を検出するので、メイントンボやサブトンボを精度良く検出することができる。

また、補正用画像に対応する補正機能に応じて、補正用画像の位置、サイズ、パターンが決められているので、適切な補正用画像を原稿画像に付加することができる。

また、射影変換処理により、読取画像データ上のサブトンボの位置や、補正用画像の位置を予測するので、読取画像データ上から検出すべき位置の近傍座標を得ることができる。

〔変形例〕
上記実施の形態の変形例として、原稿画像のメイントンボとサブトンボとの間に第２のサブトンボが配置されている場合について説明する。以下、上記実施の形態と異なる部分のみを説明する。

図１０に、変形例における原稿画像の例を示す。
図１０に示すように、原稿画像８０の四隅の近傍にメイントンボ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄが配置され、補正用画像８３の近傍にサブトンボ８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄが配置されている。また、補正機能又は用紙のサイズに応じて、メイントンボ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄとサブトンボ８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄとの間に第２のサブトンボ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄが配置されている。第２のサブトンボ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄは、サブトンボ８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの検出に用いるトンボパターンである。

変形例では、図３に示したキャリブレーション処理において、ステップＳ８に代えて、以下の処理が行われる。
サブトンボ予測位置決定部４３は、まず、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、読取画像データ上の第２のサブトンボの位置を予測し、第２のサブトンボの予測位置を決定する。具体的には、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく射影変換処理により、読取画像データ上の第２のサブトンボの位置を予測する。

例えば、図１０に示す例では、読取画像データ及び原稿画像データにおけるメイントンボ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄの代表位置から、読取画像データにおける第２のサブトンボ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄの予測位置がそれぞれ決定される。

次に、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データ上の第２のサブトンボの予測位置の近傍から、第２のサブトンボの代表位置を検出する。具体的には、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データ上の第２のサブトンボの予測位置に基づいて、第２のサブトンボの全体が含まれる大きさで、処理対象領域として第２のサブトンボ用ウィンドウを設定し、第２のサブトンボ用ウィンドウ内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、第２のサブトンボの代表位置を検出する。

次に、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出された第２のサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおける第２のサブトンボの代表位置から、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定する。具体的には、サブトンボ予測位置決定部４３は、読取画像データから検出された第２のサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおける第２のサブトンボの代表位置に基づく射影変換処理により、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測する。

例えば、図１０に示す例では、読取画像データ及び原稿画像データにおける第２のサブトンボ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄの代表位置から、読取画像データにおけるサブトンボ８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの予測位置がそれぞれ決定される。
ステップＳ９以降の処理については、上記実施の形態と同様である。

変形例によれば、原稿画像のメイントンボとサブトンボとの間に第２のサブトンボを配置することで、より精度良く補正用画像の位置を検出することができる。特に、長尺の用紙に画像形成を行う画像形成装置に対して、効果的である。
さらに、原稿画像に、第Ｎのサブトンボ（Ｎ≧２）の検出に用いる第（Ｎ＋１）のサブトンボが配置されている場合には、同様の処理を順次繰り返して、補正用画像の位置を検出すればよい。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る画像形成装置の例であり、これに限定されるものではない。装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

上記実施の形態及び変形例では、読取画像データ上のサブトンボや補正用画像の位置を予測する際に、射影変換処理を用いる場合について説明したが、読取画像データ上のトンボパターンの位置と、狙った位置（原稿画像データ上の位置）とのズレから、読取画像データ上でサブトンボや補正用画像の位置がどこになるかを予測可能であれば、他の方法を用いることとしてもよい。

例えば、サブトンボ予測位置決定部４３が、読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく位置変倍処理（直線的な変倍処理）により、読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、補正用画像予測位置決定部４５が、読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく位置変倍処理により、読取画像データ上の補正用画像の位置を予測することとしてもよい。
具体的には、原稿画像データ上の基準となる複数の位置（メイントンボやサブトンボの代表位置）のそれぞれが、読取画像データ上のどの位置で検出されたかに基づいて、主走査方向、副走査方向のそれぞれに対して、線形補間することにより、原稿画像データ上のサブトンボや補正用画像の座標から、読取画像データ上のサブトンボや補正用画像の座標を算出する。
この方法においても、読取画像データ上から検出すべき位置の近傍座標を得ることができる。

また、メイントンボやサブトンボとして用いるトンボパターンは、十字パターンに限らず、カギ状パターンであってもよいし、点状パターンであってもよい。
また、上記実施の形態及び変形例では、メイントンボやサブトンボの代表位置として、トンボパターンの十字の交点の位置を用いたが、代表位置として、トンボパターンの重心位置や、カギ状パターンの角部の位置を用いることとしてもよい。

各処理を実行するためのプログラムを格納するコンピューター読み取り可能な媒体としては、ハードディスクの他、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）を適用することとしてもよい。

１１ 制御部
１２ 記憶部
２０ 画像形成部
３０ 画像読取部
４０ キャリブレーション部
４１ 四隅検出部
４２ メイントンボ代表位置検出部
４３ サブトンボ予測位置決定部
４４ サブトンボ代表位置検出部
４５ 補正用画像予測位置決定部
４６ 測定値取得部
４７ 補正値算出部
５０ 原稿画像
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ メイントンボ
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ サブトンボ
５３ 補正用画像
６１ 用紙領域
６２ 背景領域
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ 四隅
７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ メイントンボ用ウィンドウ
７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ メイントンボの代表位置
７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄ サブトンボ用ウィンドウ
７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄ サブトンボの代表位置
７５ 補正用画像用ウィンドウ
８０ 原稿画像
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ メイントンボ
８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ サブトンボ
８３ 補正用画像
８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄ 第２のサブトンボ
１００ 画像形成装置

Claims (9)

1. 原稿画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を用紙上に形成する画像形成部と、前記原稿画像が形成された用紙面を読み取り、読取画像データを生成する画像読取部と、前記読取画像データに基づいて、前記所定の補正機能に係る補正値を算出するキャリブレーション部と、を備え、前記算出された補正値に基づいて、前記所定の補正機能に係る補正を行う画像形成装置であって、
   前記原稿画像は、当該原稿画像の四隅の近傍にメイントンボが配置され、前記補正用画像の近傍にサブトンボが配置されたデザインであり、
   前記キャリブレーション部は、
   前記読取画像データから用紙の四隅を検出する四隅検出部と、
   当該検出された四隅の近傍から、メイントンボの代表位置を検出するメイントンボ代表位置検出部と、
   当該検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定するサブトンボ予測位置決定部と、
   当該サブトンボの予測位置の近傍から、サブトンボの代表位置を検出するサブトンボ代表位置検出部と、
   当該検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測し、補正用画像の予測位置を決定する補正用画像予測位置決定部と、
   当該補正用画像の予測位置に基づいて、当該補正用画像から測定値を取得する測定値取得部と、
   前記測定値に基づいて、前記補正値を算出する補正値算出部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記読取画像データは、用紙領域と当該用紙領域以外の背景領域とを含み、
   前記四隅検出部は、前記読取画像データにおける画素値を閾値と比較することにより、前記用紙領域を抽出し、前記用紙の四隅を検出する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記メイントンボ代表位置検出部は、前記検出された四隅の近傍に、前記メイントンボの全体が含まれる大きさで処理対象領域を設定し、当該処理対象領域内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、前記メイントンボの代表位置を検出する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記サブトンボ代表位置検出部は、前記サブトンボの予測位置に基づいて、前記サブトンボの全体が含まれる大きさで処理対象領域を設定し、当該処理対象領域内で主走査方向及び副走査方向のプロファイルデータを作成し、当該プロファイルデータに基づいて、前記サブトンボの代表位置を検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記補正用画像は、当該補正用画像に対応する補正機能に応じて、位置、サイズ又はパターンが決められている請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記補正機能又は用紙のサイズに応じて、前記原稿画像の前記メイントンボと前記サブトンボとの間に第２のサブトンボが配置されており、
   前記サブトンボ予測位置決定部は、
   前記検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上の第２のサブトンボの位置を予測し、第２のサブトンボの予測位置を決定し、
   当該第２のサブトンボの予測位置の近傍から、第２のサブトンボの代表位置を検出し、
   当該検出された第２のサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおける第２のサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定する請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記サブトンボ予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく射影変換処理により、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、
   前記補正用画像予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく射影変換処理により、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測する請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記サブトンボ予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置に基づく位置変倍処理により、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、
   前記補正用画像予測位置決定部は、前記読取画像データから検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置に基づく位置変倍処理により、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測する請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 原稿画像データに基づいて、所定の補正機能に係る補正用画像を含む原稿画像を用紙上に形成する画像形成部と、前記原稿画像が形成された用紙面を読み取り、読取画像データを生成する画像読取部と、を備え、前記読取画像データに基づいて、前記所定の補正機能に係る補正値を算出し、前記算出された補正値に基づいて、前記所定の補正機能に係る補正を行う画像形成装置におけるキャリブレーション方法であって、
   前記原稿画像は、当該原稿画像の四隅の近傍にメイントンボが配置され、前記補正用画像の近傍にサブトンボが配置されたデザインであり、
   前記読取画像データから用紙の四隅を検出するステップと、
   当該検出された四隅の近傍から、メイントンボの代表位置を検出するステップと、
   当該検出されたメイントンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるメイントンボの代表位置から、前記読取画像データ上のサブトンボの位置を予測し、サブトンボの予測位置を決定するステップと、
   当該サブトンボの予測位置の近傍から、サブトンボの代表位置を検出するステップと、
   当該検出されたサブトンボの代表位置と、前記原稿画像データにおけるサブトンボの代表位置から、前記読取画像データ上の補正用画像の位置を予測し、補正用画像の予測位置を決定するステップと、
   当該補正用画像の予測位置に基づいて、当該補正用画像から測定値を取得するステップと、
   前記測定値に基づいて、前記補正値を算出するステップと、
   含むキャリブレーション方法。

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