JPH06291994A - 画像処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 階調性と分解能を向上しつつ、一画素内の階
調を表現する。 【構成】 閾値マトリックスは、全体の階調数を決定す
る親マトリックス１と、分解能を決定する中間マトリッ
クス２と、１画素の階調数を決定する基本マトリックス
３に階層化されて構成されている。階調画像データの一
画素と基本マトリックス３の縦方向または横方向の複数
の閾値とを比較して、縦方向または横方向の線数を増や
す。また、中間マトリックス２の配列を行、列方向で入
れ替えて色毎（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の閾値マトリックスを
作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階調性と分解能を向上
させた画像処理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、カラー電子写真記録装置のブロ
ック構成図を示す。図において、スキャナ２１は、ＣＣ
Ｄカメラなどの光電変換装置を有し、カラー原稿を読み
取ってＲ，Ｇ，Ｂの３色の色分解信号を出力する。入力
データ補正部２２は、スキャナ２１からの入力ＲＧＢを
スキャナの特性に依存しないＲＧＢにγ補正する。フィ
ルタ処理部２３は、絵柄領域に対してはモアレを除去す
るために平滑化処理を施し、文字領域に対してはエッジ
強調処理を施す。

【０００３】色変換部２４は、Ｒ，Ｇ，Ｂのディジタル
信号を濃度変換し、シアン、マゼンタ、イエローの各色
のインクまたはトナーの量を表す信号を出力する。ディ
ザ処理部２５は、シアン、マゼンタ、イエローの各色信
号を２値化処理し、出力データ補正部２６は、ＹＭＣＫ
を例えば出力すべきプリンタの特性に依存するＹＭＣＫ
にγ補正する。画像出力部２７は、例えばレーザビーム
プリンタで構成され、電子写真法によってカラー画像が
再生される。

【０００４】ところで、レーザプリンタやディジタルコ
ピアなどにおいては、２値ディザマトリックスを用いて
２値化処理を行うとき、分解能を高くしようとすると階
調性が低くなって画質劣化が問題となり、階調を重視す
ると分解能が悪化するという相反する問題があった。こ
れは、プリントされる画像の線数とそのプリンタの実際
の性能のギャップによって起きるものと考えられる。

【０００５】例えば、印刷の技術では１２×１２のドッ
ト集中型のマトリックスを使っても、製版機の分解能が
１２００ＤＰＩ（Ｄｏｔｓ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）あれ
ば、１００線の画像をプリントすることができる。とこ
ろが、レーザプリンタの分解能はほとんどのものが４０
０ＤＰＩ程度であるので、８×８のドット集中型のマト
リックスを使った場合でも５０線となる。もちろん、ド
ット集中型でないマトリックスを用いることによって分
解能を向上させることができるが、マトリックスを４×
４よりも小さなサイズに分けると階調性は悪くなる。

【０００６】そこで、上記した点を解決するディザ法と
して、従来から分解能と階調性を両立させたサブマトリ
ックスという手法が提案されているが（例えば、特公平
６４−１９９２号公報、特公平１−３１７５３号公報を
参照）、面積変調の方式としては効果的であるものの、
この手法でも線数を上げていけば前述したと同様の問題
が起こる。

【０００７】また他方、レーザプリンタ等における作像
プロセスにおいては、理論的にドットの面積を加算した
ように印刷したドットの面積が増加することはなく、孤
立したドットが細くなったり、ドットに囲まれていくに
従って、中心にあるはずの白い部分（つまりドットでな
い部分）がなくなる傾向にあるという特徴がある。

【０００８】これを回避するために、マトリックスを分
散配置して分解能を上げたドット分散型のパターンを用
いると、濃度の上昇が緩慢で、ある程度濃度が上がって
いくと濃度上昇が急になり、階調が適切に表現されな
い。一方、ドット集中型のマトリックスを用いた場合
は、分解能の点で問題があるものの、ドットがまとまっ
ているので比較的順調にドットが成長して大きくなるの
で階調が表現しやすい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、レーザプリンタ
の作像プロセス技術が向上するとともに、トナーの小粒
径化も進み、この結果、一画素内における階調表現が可
能となってきた。このような階調表現方法としては、レ
ーザビームのパルス幅を制御する方法（例えば、特公平
３−５９６２２号公報を参照）、レーザビームのエネル
ギーを制御する方法、さらにこれらを組み合わせた方法
があるが、何れも感光体上に形成される電荷量を制御す
ることによってトナー量を制御している。

【００１０】これらの技術によって、レーザプリンタの
表現可能な印刷の線数も向上した。しかし、前述した分
解能と階調性は、従来のものよりもそれぞれそのレベル
が上がったものの、依然としてトレードオフの関係にあ
る。

【００１１】そこで、最近のレーザプリンタやディジタ
ルコピアなどでは、マトリックスサイズを小さくして分
解能を高くし、階調性は一画素内の階調表現（例えば８
ビット）を使って、１×２や２×１のマトリックサイズ
でありながら、２５６階調が表現可能になるように工夫
している。

【００１２】しかし、画像形成プロセスが不安定なとこ
ろがあるため、一画素における階調表現の安定性に欠け
る。また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、温度や湿
度によっても濃度特性のカーブが変化し、濃度特性図
（ａ）と濃度特性図（ｂ）で出力したそれぞれの画像が
相違する。

【００１３】さらに、画像形成プロセスにおいては、感
光体の特性、トナーの粒径、定着などの点から不安定な
状態が多くあり、特にハイライト部分では濃度が不安定
な状態のために画質が荒れて、ザラザラした感じ（これ
を粒状感があるという）の画像となる。

【００１４】これは、トナーの粒径や画像を形成すると
きの最小ドットの大きさなどによって変わる。つまり、
画像を形成するドットの大きさが十分大きければ、トナ
ーがたくさん集まって安定したドットとなることができ
る。しかしながら、ドットの大きさを小さくすると、ト
ナーが少ししか集まらず不安定な状態となり、この結
果、形のよいドットを形成することができなくなった
り、かすれたりして、ザラザラした画像となる。

【００１５】ところで、印刷技術においては、異なる色
の網点を重ねたときに発生するモアレを防止するため
に、色毎に異なったディザマトリックスを使用して、網
点のスクリーン角を変えている。このため、ディザマト
リックス用のメモリ容量が大きくなるという問題があっ
た。

【００１６】さらに、網点を形成するときに重要なファ
クターの一つとして、ドットの形状がきれいであること
が挙げられる。ディザマトリックスは、網点を構成する
ドットの形を決定するものであるが、前述したように１
ドット内に階調を表現するためにパルス幅を制御したと
き、網点を構成するドットが割れたりして、安定したき
れいなドットを形成することが難しいという問題があっ
た。

【００１７】本発明の目的は、階調性と分解能を向上し
つつ、一画素内の階調を表現できる画像処理方法および
装置を提供することにある。

【００１８】本発明の他の目的は、カラー画像の低濃度
部における粒状性を軽減し、カラーの再現性を向上させ
た画像処理方法を提供することにある。

【００１９】本発明の更に他の目的は、一つのディザマ
トリックスを用いて、出力画像の変倍処理を行うととも
に色毎にスクリーン角を変えることができる画像処理方
法および装置を提供することにある。

【００２０】本発明の更に他の目的は、網点を構成する
ドットの形状を安定したきれいなドットに形成する画像
処理方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、入力画像から得られる階
調画像データを閾値マトリックスを用いて階調処理し中
間調に表現された出力画像を得る画像処理方法におい
て、第１閾値マトリックスによって出力画像の全体の階
調数を決定し、該第１閾値マトリックスを複数の第２閾
値マトリックスに分割し、該第２閾値マトリックスによ
って出力画像の分解能を決定し、前記第２閾値マトリッ
クスを複数の第３閾値マトリックスによって構成し、該
第３閾値マトリックスによって一画素における階調数を
決定することを特徴としている。

【００２２】請求項２記載の発明では、前記階調画像デ
ータの１画素と前記第３閾値マトリックスの複数の閾値
とを比較して多値の１画素を出力し、縦方向または横方
向の何れか一方、あるいは縦横両方向の線数を増加させ
ることを特徴としている。

【００２３】請求項３記載の発明では、前記階調画像デ
ータの一または複数の画素と、前記第１閾値マトリック
スの一または複数の閾値とを比較して、変倍処理された
２値画像または多値画像を出力することを特徴としてい
る。

【００２４】請求項４記載の発明では、前記第２閾値マ
トリックスの行または列を入れ替えて、または行および
列の両方を入れ替えて色毎の閾値マトリックスを生成
し、該生成されたマトリックスを用いて濃度の薄い部分
で濃度レベルの近い色を重ねることを特徴としている。

【００２５】請求項５記載の発明では、シアン、マゼン
タ、イエローの色材を用いてカラーの中間調を表現する
画像処理方法において、入力された階調画像データの１
画素と閾値マトリックスの縦方向または横方向の複数の
閾値とを比較し、色毎に異なるスクリーン角を形成する
ことを特徴としている。

【００２６】請求項６記載の発明では、多値データに応
じてレーザビームのパルス幅が制御され、１ドット内で
ドットの打ち始め位置が可変であるカラーレーザプリン
タを用い、シアン、マゼンタ、イエローの色材を色重ね
してカラーの中間調を表現する画像処理方法において、
前記色毎にドットの打ち始め位置を可変制御することを
特徴としている。

【００２７】請求項７記載の発明では、前記可変制御
は、色プレーン毎の同期信号をカウントするカウンタに
よって行うことを特徴としている。

【００２８】請求項８記載の発明では、多値データに応
じてレーザビームのパルス幅が制御され、１ドット内で
ドットの打ち始め位置が可変であるレーザプリンタを用
いて中間調を表現する画像処理方法において、網点の周
期に応じて前記ドットの打ち始め位置を制御することを
特徴としている。

【００２９】請求項９記載の発明では、前記ドットの打
ち始め位置の制御は、カウンタを用いて行うことを特徴
としている。

【００３０】請求項１０記載の発明では、入力画像から
得られる階調画像データを閾値マトリックスを用いて階
調処理し中間調に表現された出力画像を得る画像処理装
置において、閾値マトリックスデータを格納する手段
と、階調画像データの一または複数の画素と前記マトリ
ックス内の一または複数の閾値とを比較して２値または
多値データを生成する手段と、該生成された２値または
多値データに応じてレーザビームのパルス幅を制御する
手段とを備えたことを特徴としている。

【００３１】請求項１１記載の発明では、前記比較を行
うとき、各色毎に前記閾値マトリックスデータの参照開
始アドレスを変更制御する手段を備えていることを特徴
としている。

【００３２】

【作用】閾値マトリックスは、全体の階調数を決定する
親マトリックスと、分解能を決定する中間マトリックス
と、１画素内の階調数を決定する基本マトリックスに階
層化されて構成される。この多重構成により、階調性お
よび分解能が向上されるとともに一画素内の階調も表現
され、さらに、閾値マトリックスを格納するメモリなど
のハードウェア量が削減される。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。印刷に使用されるインクなどの色材は、
その色の濃さを連続的に変えることができないので、色
材の付く面積を変えることによって、印刷画像の視覚的
濃さを変えている。基本となる小さい点が複数集まって
できる集合体を網点といい、この網点の中の小さい点の
数を変えることにより、段階的な濃さ（階調）を持った
画像を表現する。いま、正方形の網点がｎ×ｎ個の基本
画素で構成されているものとすれば、表現可能な階調数
は０からｎ×ｎ個のｎ×ｎ＋１階調となる。

【００３４】ところで、アナログ写真のように連続的な
濃度を持つ画像をＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｏｎｅ画像
と呼び、階段状の整数の濃度に量子化して表現された画
像を階調（Ｇｒａｄａｔｉｏｎ）画像または多値画像と
呼び、その画素の値の集合を階調画像データと呼ぶ。さ
らに、階調画像を、前述した網点などを使用して単位面
積当たりの２値の画素数によって疑似的に２値で表現し
た画像をハーフトーン（Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）画像と呼
ぶ。このように、ハーフトーン画像は、視覚的にはＣｏ
ｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｏｎｅ画像または階調画像のよう
に見えるが、実際には２値画像である。

【００３５】カラーの印刷画像においても、使用するイ
ンクなどの色材の種類が多いだけで、一種類の色材の範
囲では２値画像であり、複数の２値画像が重畳されてい
ると考えることができる。

【００３６】上記した画像を画素の値としてみると、 １）アナログ画像の画素の値は実数である。 ２）階調画像（多値画像）の画素の値は整数である。 ３）２値画像の画素の値は０か１である。 ４）ハーフトーン画像は、２）の階調画像を疑似的に
３）の２値画像で表現したものである。

【００３７】そして、階調画像の生成において、印刷な
どで最もよく使用されるのはハーフトーン画像の生成で
あり、階調画像を２値の疑似階調画像に変換する方法と
して、ディザ法がある。この方法は、画素の値と閾値行
列（ディザマトリックス）の要素の値とを比較して、画
素の値が小さければ０に、それ以外の場合は１に変換す
る方法である。

【００３８】すなわち、ｎ×ｎサイズの画像データを
〔Ｇ〕とし、そのｘ，ｙ成分をｇ（ｘ，ｙ）とする。ま
た、ｎ×ｎサイズの閾値行列（ディザマトリックス）を
〔Ｍ〕とし、そのｘ，ｙ成分をｍ（ｘ，ｙ）とし、ｎ×
ｎサイズの２値画像〔Ｂ〕のｘ，ｙ成分をｂ（ｘ，ｙ）
とし、演算＞：を次のように定義する。

【００３９】 〔Ｂ〕＝〔Ｇ〕＞：〔Ｍ〕 ｂ（ｘ，ｙ）＝０：ＩＦ ｇ（ｘ，ｙ）＜ｍ（ｘ，ｙ） ｂ（ｘ，ｙ）＝１： Ｅｌｓｅ 〔Ｇ〕の整数倍の画像データを〔〔Ｇ〕〕とすれば、 〔〔Ｂ〕〕＝〔〔Ｇ〕〕＞：〔〔Ｍ〕〕＝〔〔Ｇ〕＞：
〔Ｍ〕〕 〔〔Ｇ〕〕：画像全体で、ｎ×ｎサイズの〔Ｇ〕が複数
個で構成される。 〔〔Ｍ〕〕：〔〔Ｇ〕〕と同じサイズになるように、
〔Ｍ〕を複数個並べて構成される。 〔〔Ｂ〕〕：２値変換結果であり、〔〔Ｇ〕〕と同じサ
イズで〔Ｂ〕が複数個で構成される。

【００４０】このように、変換処理は、ｎ×ｎ画素分だ
けを考えればよく、以下同様の処理を繰返し、サイズが
同じならば、〔Ｂ〕，〔Ｇ〕，〔Ｍ〕だけ考えればよ
い。また、〔Ｍ〕は、正方行列である必要はなく、ｎ×
ｍの行列でもよい。ｎ×ｎのマトリックス〔Ｍ〕の要素
の値は１からｎ×ｎまでの異なる値の正の整数であり、
網点の成長の仕方は、この閾値の並べ方によって決ま
る。

【００４１】ディザマトリックスの例を図５、６に示
す。図５は、サイズが８×８のドット集中型のマトリッ
クスであり、図６は、サイズが８×８のドット分散型の
マトリックスである。何れの図においても、入力データ
によって、マトリックスの閾値「１」から「８」の位置
が黒（網点）として出力されている。

【００４２】また、網点間距離が近い方向がなす角度を
網点角（スクリーン角）という。図１２は、スクリーン
角が４５度の網点を示す。単位長さ当たりの網点数を線
数（Ｌｉｎｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）といい、階調画像の分
解能、つまり細かさを示す単位として重要なものであ
る。そして、単位長さとして１インチをとり、線数はＬ
ＰＩ（Ｌｉｎｅｓ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）で表す。なお、
網点を構成する小さい画素の密度はＤＰＩ（Ｄｏｔｓ
Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）で表す。

【００４３】〈実施例１〉図１は、親マトリックス１、
中間マトリックス２、基本マトリックス３の多重構造を
構成する本実施例のディザマトリックス（閾値マトリッ
クス）を示す。親マトリックス１は、２４×８のディザ
マトリックスであり、これで全体の階調を決定し、この
例では１９２階調となる。中間マトリックス２は、６×
２で構成され（全体で１６個）、これが分解能を決定す
る。そして、基本マトリックス３は、３×１で構成され
ていて（全体で６４個）、これで１画素における階調を
決定する。

【００４４】中間マトリックス２が分解能を決定する理
由は以下のように説明される。すなわち、４×４のドッ
ト集中型のマトリックスにおいては、この４×４のサイ
ズで分解能が決まる。これは、大きな画素数を持った画
像が４×４の桝目に区切られて４×４の単位で白から黒
までが決定されることを意味する。マトリックスサイズ
が８×８の場合、ドット集中型では、画像が８×８の桝
目に区切られて表現されることになるから分解能は４×
４の場合の半分しかないことになる（図５を参照）。

【００４５】これに対して、４×４サイズのドット分散
型マトリックスを４つ組み合わせて作られた８×８のマ
トリックスでは、分解能は４×４と同じである（図６を
参照）。もちろん、２×２のマトリックスを１６個組み
合わせて作れば、８×８のマトリックスでも、２×２と
同じ分解能を持っていることになる。

【００４６】さて、本発明では、１画素内の階調表現が
できることに着目し、ディザマトリックスを、従来の構
造からさらに多重化して３重構造とし、一画素における
階調表現もマトリックスの中に取り込んだ構成としてい
る。これによって、階調性を損なうことなく分解能を向
上させることが可能になった。

【００４７】本実施例の親マトリックス１は、２４×８
のサィズのディザマトリックスであるが、一画素内の階
調を表現する基本マトリックス３のサイズを３×１とし
ているので、従来の８×８のマトリックスの構造と同じ
である。そして、基本マトリックス３では、１入力デー
タに対してマトリックス内の３つの閾値と比較され、入
力データが閾値よりも大きな値であった個数をカウント
し、一画素内の階調（４段階）を決める。従って、１画
素２ビットとなる。濃度特性は、図２に示すようにドッ
トとして打たれる濃度レベルは３段階となる。

【００４８】本実施例の中間マトリックス２は、図１に
示すように、網点をかけている単位（６×２）である
（親マトリックス１全体を８×８とみなせば、中間マト
リックスは２×２となる）。このマトリックスを使って
プリントした場合、４００ＤＰＩで２×２のマトリック
スの分解能と等しいから２００線の画像となる。そし
て、全体のマトリックスが２４×８であるから１９２階
調を表現することができる。つまり、これは高い階調表
現と高分解能の両立が可能となることを意味する。

【００４９】しかも、従来の方法では階調性を１画素内
の階調で表現（つまり２５６階調を１画素内の８ビット
で表現）していたために不安定なプロセスの影響を受け
やすかったが、本発明では、不安定な１画素内の階調は
数階調であり、大きな親マトリックスで階調を表現して
いるので、作像プロセスにおける不安定な影響を受けに
くい。また、前述したように、１ドット内の変調レベル
は３ポイントしか使用しないため、濃度の逆転は起こり
得ないし、多少の変動があっても大きなマトリックスで
の階調表現の比重が高いため、全体の階調表現への影響
は少ない。

【００５０】さらに、本発明の多重マトリックスは、従
来のマトリックスに比べて、データ量の点からも有利で
ある。従来の１画素内に２５６階調を表現する方式で
は、１画素８ビットとなるので、４００ＤＰＩでは、Ａ
４サイズのデータ量はモノクロで１６ＭＢとなる。本発
明の多重マトリックス（図１）では、１画素２ビットで
よいので、Ａ４サイズのデータ量はモノクロで４ＭＢと
なり、大幅にデータ量が削減される。

【００５１】〈実施例２〉前述した、図１に示す多重マ
トリックスはサイズが大きいので、説明を簡単にするた
めに、図７に示す小さいサイズのマトリックスを用い
て、本発明の他の実施例を説明する。

【００５２】図７の中間マトリックス［ｍ（ｉ）］；ｉ
＝１，２，３，４は、４×４のマトリックスであるが、
これがさらに横１×縦２の基本マトリックス８個から構
成されているものと考えて、その一つを［ｍｍ（ｊ）］
とすると、［ｍｍ（ｊ）］は要素が２つ縦に並んだマト
リックスであり、その値をｖ１，ｖ２（ｖ１＜ｖ２）と
する。

【００５３】 ［ｍ（ｉ)］＝［［ｍｍ（ｊ)］］；［Ｍ］＝［［ｍ（ｉ)］］＝［［［ｍｍ（ｊ) ］］］， ［ｍ（ｉ)］＝「［ｍｍ（１)］［ｍｍ（２)］［ｍｍ（３)］［ｍｍ（４)］ ［ｍｍ（５)］［ｍｍ（６)］［ｍｍ（７)］［ｍｍ（８)］」 ［ｍｍ（ｊ)］＝「ｖ１ ｖ２」 そして、一つの入力画素の値をｇとして、ｇとｖ１，ｇ
とｖ２を比較すると、次の３通りの場合があり、それぞ
れ変換結果を０，１／２，１と定義する。

【００５４】 ｂ＝ｇ＞：［ｍｍ］ ｂ＝０ ＩＦ ｇ＜ｖ１ ｂ＝１／２ ＩＦ ｖ１≦ｇ＜ｖ２ ｂ＝１ ＩＦ ｖ２≦ｇ 上記した変換結果が１／２の場合は、面積で２値画素の
１／２を出力する。例えば、１／２画素出力として、書
き込みパルス幅を１／２とする。このようにすれば、縦
の網点間隔が半分になり、縦方向の線数を倍にすること
ができる。

【００５５】なお、この場合、［Ｍ］の２つの閾値が一
つの入力画素に対応するので、ｎ×ｎの入力に対しては
ｎ×ｎの［Ｍ］を縦に２個並べる必要があり、従って縦
方向の線数が倍になると考えてもよい。また、［ｍｍ
（ｊ）］として２×２の正方行列をとれば、判定結果は
５値となり、縦横両方の線数を倍にすることができる。

【００５６】〈実施例３〉図８は、本実施例のディザ処
理部２５（図３）のブロック構成図を示す。図におい
て、３１は、ディザマトリックスデータを格納したディ
ザマトリックスデータ用メモリ、３２は、該メモリの参
照開始アドレスを変えるために、アドレスオフセットが
セットされるレジスタ、３３は、カウンタで構成された
アドレス発生器、３４は、入力画像データの各画素とメ
モリ１から読みだされたディザマトリックスの閾値とを
比較して、２値あるいは多値データを出力するコンパレ
ータ、３５は、１ドット内のビームの照射開始点を制御
する位相制御情報が与えられ、２値データ、多値データ
によってパルス幅が制御されるレーザ光変調器である。

【００５７】〈実施例４〉図９（ａ）と図１３は、ディ
ザマトリックスデータ用メモリ３１に格納されたディザ
マトリックスの一例を示す図である。入力画像信号の１
画素データに対して、該画素値とディザマトリックスの
１つの閾値とをコンパレータ３４で比較し（図１３の場
合は、閾値１４と比較）、入力画素値が閾値より大きい
とき、“１”を出力し、そうでないとき“０”を出力す
ることによって、出力画像データの値が決められる。

【００５８】これに対して、本実施例では、上記したデ
ィザマトリックスと同じ閾値を有するディザマトリック
スを用いて、図１０（ａ）あるいは図１１（ａ）に示す
ように、入力画像信号の１画素データと、ディザマトリ
ックスの２つ以上の閾値とをコンパレータ３４で比較し
て、３値以上の出力データを得るようにしたものであ
る。このときの３値以上のデータの作成方法として、種
々の方法があるが、最も簡単な方法としては、前述した
ように、閾値と比較して１となる個数を数える方法があ
る。

【００５９】図１０（ａ）は、ディザマトリックスの参
照方法を説明する図で、ディザマトリックスの水平方向
の２つの閾値と比較する場合であり、図１１（ａ）は、
ディザマトリックスの他の参照方法を説明する図で、デ
ィザマトリックスの垂直方向の２つの閾値と比較する場
合である。例えば、図１０（ａ）の閾値１４／２４と比
較した場合、入力画素値が閾値１４未満のとき出力０、
閾値１４以上で２４未満のとき出力０．５、閾値２４以
上のとき出力１となる。

【００６０】上記した２つ以上の閾値との比較のため
に、図８のカウンタ３３には画素クロックのＮ倍のクロ
ックが与えられる。従って、入力画像データに対してＮ
倍の速度でメモリが参照され、例えばメモリの行方向に
ついて、１入力画素値とＮ個の閾値との比較が行われ
る。メモリの列方向についても同様である。

【００６１】このような３値以上の出力データを１ドッ
トで表現可能な出力装置で出力することによって、ドッ
ト内の階調が失われることなく中間調画像を表現するこ
とが可能となる。

【００６２】図１２は、前述したように網点の例を示す
図である。ある値を入力したときに“１”となる個所を
黒丸で示し、“０”となる個所を白丸で示し、マトリッ
クス内の各数字は、その閾値の値である。

【００６３】この図から明らかなように、黒い部分つま
り網点が４５度に並んでいることが分かる。この角度が
所謂スクリーン角である。ところで、規則的な模様を２
つ以上重ねたときに生じる二次的な模様をモアレと呼
び、網点が並ぶ方向が全く同一かまたは大きく異なる場
合にはモアレは少ないが、方向が僅かに異なる場合には
大きなモアレが生じる。

【００６４】従来、印刷技術においては、異なる色の網
点の方向を全く同一にすることは困難なことが多いの
で、各色の網点方向の差をできるだけ大きくとるように
して、モアレの発生を防止している。つまり色毎に異な
ったディザマトリックスを使用して、網点のスクリーン
角を変えている。

【００６５】これに対して、本実施例では、同じディザ
マトリックスを用いながらその参照方法を変えることに
よって、色ごとに網点のスクリーン角を変えるようにし
ている。すなわち、本発明では、図９（ａ）のディザマ
トリックスを用いたときは、そのスクリーン角は図９
（ｂ）に示すように４５度となる。また、図１０（ａ）
は、図９（ａ）に示す同じディザマトリックスを用いな
がら、参照の仕方を水平方向の２つの閾値をペアとし
て、１つの入力に対して２つの閾値と比較参照し、３値
以上のデータが出力されるようにすることによって、図
１０（ｂ）に示すように６３．４度のスクリーン角が形
成される。なお、図１０（ａ）は、ディザマトリックス
の参照方法を説明するとともに、スクリーン角が６３．
４度の網点を示す図である。

【００６６】図１１（ａ）は、同様に垂直方向の２つを
ペアとして処理することを示したもので、図１１（ｂ）
に示すように２６．６度のスクリーン角が形成される。
このように、本実施例では、ディザマトリックスの参照
方法を変えることによって上記したものとは異なるスク
リーン角を形成することができる。従って、１つのディ
ザマトリックスを用いながら、色毎に網点のスクリーン
角を変えて処理することができ、これによってディザマ
トリックスを格納するメモリ３１（図８）のメモリ容量
を削減することができる。

【００６７】〈実施例５〉本実施例は、中間調画像の変
倍処理に係る。図１３、１４は、前述したディザマトリ
ックスを用いて等倍処理を行う場合の図であり、図１３
は、入力画像データ（１画素）とディザマトリックスデ
ータの１つの閾値とを比較して２値の出力画像データ
（１画素）を生成し、図１４は、入力画像データ（１画
素）とディザマトリックスデータの複数の閾値とを比較
して多値の出力画像データ（１画素）を生成している。

【００６８】図１５、１６は、拡大処理を行う場合の図
であり、一つの入力画像データと、ディザマトリックス
データの複数の閾値とを比較して、この結果をそれぞれ
入力データのＮ倍の出力データとして処理する。すなわ
ち、図１５の場合は、入力１画素とディザマトリックス
データの４つの閾値とを比較して、４画素の２値出力デ
ータを出力し、４倍の拡大画像が得られる。図１６で
は、入力１画素とディザマトリックスデータの１６個の
閾値とを比較して、４画素の多値出力データを出力し
（２×２の閾値と多値出力の１画素が対応）、４倍の拡
大画像が得られる。

【００６９】図１７は、縮小処理を行う場合の図であ
る。複数の入力画像データをマトリックステーブルの複
数の閾値と比較して、例えば比較した数だけの２値の結
果を得る。このときの“１”の数をカウンタでカウント
し、該カウント値に対応する値の１画素を出力データと
することにより、１つの多値出力データとなる。この結
果、網点処理における画像の縮小処理ができる。なお、
図１３から図１７において、黒い太枠で囲った部分が、
一回のディザマトリックスの参照範囲の例を示してい
る。

【００７０】〈実施例６〉本実施例は、図１８に示すよ
うに、感光体にレーザビームを照射する際に、図１９、
２０、２１に示すように、パルス幅を制御することによ
って、１ドット内の階調を制御する。図１９は、１ドッ
ト内が１００％デューティのパルス幅であり、図２０
は、１ドット内が３３％デューティのパルス幅であり、
図２１は、１ドット内が６６％デューティのパルス幅で
ある。

【００７１】また、図２２、２３、２４は、パルス幅を
拡げる起点、つまり１ドット内のビームの照射開始点を
制御する図である。図２２は、パルス幅制御の起点（ビ
ームの照射開始点）が左端の場合の図、図２３は、パル
ス幅制御の起点が中央の場合の図、図２４は、パルス幅
制御の起点が右端の場合の図である。図２５は、１ドッ
ト内でのシアン、イエロー、マゼンタの位相制御によっ
て色の重なりを防止する図である。すなわち、１ドット
内でシアン、イエロー、マゼンタのパルス幅をそれぞれ
重ならないように、２５％デューティのパルス幅にした
ものであり、これにより画質が向上する。図２６は、多
値データによって各色のパルス幅が制御され、位相制御
情報によって各色のドットの打ち始め位置が制御される
実施例の構成図で、図８の一部を抜き出した図である。

【００７２】〈実施例７〉図２６に示す実施例の構成で
は、１ドット毎に位相制御情報を与えなければならず、
メモリ容量が増加したりあるいは処理が繁雑化する。そ
こで、本実施例では、図２７に示すように、レジスタを
設け、色毎の書き込み前に、１ドット毎にシアン、イエ
ロー、マゼンタの位相制御情報を設定するものである。

【００７３】また、１フレームの処理（感光ドラムの１
回転）で１色分のデータを書き込む方式である場合は、
図２８のように、感光ドラムが１回転毎に発生する色プ
レーン毎の同期信号をカウンタでカウントし、そのカウ
ンタの下位２ビットを位相制御情報として与えて（つま
り、例えば、下位２ビットが“００”のときシアン、
“０１”のときイエロー、“１０”のときマゼンタ）、
１ドット内のビームの照射開始点を制御するものであ
る。

【００７４】〈実施例８〉図２９（ａ）は、入力データ
の１画素値と、マトリックスの枠内の２つの閾値とを比
較して得られた３値の網点出力である。ここで、３値と
は、“０”、“０．５”、“１”である。この“０．
５”は、パルス幅制御を用いて５０％デューティのパル
スで表現される。このとき、矢印で示した注目行の出力
パルスの様子を示したものが図２９（ｂ）である。図の
場合、パルス幅制御の起点を左端と固定しているので、
真中の部分でパルスがパルスＰ１とパルスＰ２に割れて
いる。

【００７５】これに対して、図２９（ｃ）の場合は、パ
ルス幅制御の起点を網点の核となる部分（図中の黒い部
分）の周期に合わせて制御しているので、隣の網点のド
ットと接触して真中の部分でパルスＰ２とＰ３が一つに
なっている。すなわち、パルスＰ１（５０％デューテ
ィ）は、制御の起点を左端にして、左から右にパルス幅
を制御し、パルスＰ２（５０％デューティ）は、制御の
起点を右端にして、右から左にパルス幅を制御し、パル
スＰ３（１００％デューティ）は、制御の起点を左端に
して、左から右にパルス幅を制御し、パルスＰ４（５０
％デューティ）は、制御の起点を右端にして、右から左
にパルス幅を制御している。

【００７６】図２９（ｂ）の場合は、レーザプリンタの
プロセスではあまりきれいなドットを形成することがで
きないのに対し、図２９（ｃ）の場合では、安定したき
れいなドットを形成することができる。これは、画質を
高める上で重要なファクターの一つである。

【００７７】図３０は、図２９（ｃ）を実現する実施例
の構成である。すなわち、画素同期のクロック（ドット
クロック）をカウンタでカウントすることによって、網
点の核となる部分の周期を検出し、この周期に合わせて
自動的に１ドット内のビームの照射開始点を変更制御す
る位相情報として、レーザ光変調器３５（図８）に入力
することで、上記した実施例と同等の効果が得られる。

【００７８】〈実施例９〉図３１は、マトリックスが８
×８の多重構造を構成する本実施例のディザマトリック
スを示す。図３１において、前述した実施例と同様に、
１は、階調を決める８×８の親マトリックスであり、こ
の例では６４階調となる。２は、分解能を決める４×４
の中間マトリックスであり、４個の中間マトリックスか
らなる。図３２は、行方向に２個の中間マトリックス
（＃１，＃２），（＃３，＃４）が配列され、列方向に
２個の中間マトリックス（＃１，＃３），（＃２，＃
４）が配列された図を示す。３は、１画素における階調
を決める１×１の基本マトリックスである（この例で
は、１×１であるので、階調は２値となる）。

【００７９】図３３から図３６は、図３１のディザマト
リックスから作成される色毎のマトリックスを示す（た
だし、図３１と図３３は、同一のマトリックスであ
る）。すなわち、図３４のシアン成分用マトリックス
は、図３１のディザマトリックスを４段下げることによ
り作成され（つまり、図３２において、中間マトリック
ス＃１と＃３に対して、その行位置を入れ替え、また中
間マトリックス＃２と＃４に対して、その行位置を入れ
替える）、図３５のマゼンタ用マトリックスは、図３１
のディザマトリックスを４列ずらすことにより作成され
（図３２において、＃１と＃２の列の入れ替え、＃３と
＃４の列の入れ替え）、図３６のイエロー用マトリック
スは、図３１のディザマトリックスを４段下げて４列ず
らすことにより作成される（図３２において行、列の入
れ替え、つまり図３４において列の入れ替え）。

【００８０】なお、図３１のディザマトリックスは、図
８に示すＲＯＭなどで構成されたメモリ３１に格納さ
れ、ＲＯＭから順次読みだされる閾値と入力画像の各画
素値とを比較しているので、上記した行、列の入れ替え
は、ＲＯＭの参照開始点を変えることによって達成され
る。また、参照開始点は、色毎に図８のレジスタ３２に
セットされるオフセット値に応じて、メモリ３１を参照
する開始アドレスが変えられる。

【００８１】〈実施例１０〉図３７から図４０は、図３
３〜図３６の色毎のマトリックスを用いた低濃度時の網
点の例を示す。図３７のブラック網点において、入力デ
ータによってマトリックスの「１」，「２」，「３」の
位置が黒として出力されている。図３８から図４０につ
いても同様である。図４１は、これら４色を重ねたとき
の網点を示し、黒い部分が入力データによって“１”と
なったところである。

【００８２】以下、従来の技術と対比して本発明によっ
てもたらされる効果を説明する。図４２から図４５は、
従来の色毎のマトリックスを用いた低濃度時の網点の例
を示す。図４２は、ブラック成分の網点の例を示し、図
４３は、シアン成分の網点の例を示し、図４４は、マゼ
ンタ成分の網点の例を示し、図４５は、イエロー成分の
網点の例を示す。図４２から図４５において、枠の中が
黒くなっている個所は入力データによって“１”となっ
た部分である。

【００８３】また、図４７から図５０は、該網点に対応
する色毎のマトリックスを示す。図４７のブラック成分
マトリックスの閾値配列と、図３３に示す本発明のブラ
ック成分マトリックスの閾値配列は同じであるが、他の
色成分についてはその配列が異なっている。

【００８４】この例では、同じマトリックスを用いて低
濃度部で色が重ならないように、分解能を決めるマトリ
ックスのパターンをずらしている。すなわち、図４３の
場合では、図４２のマトリックスを２列ずらして使用
し、図４４の場合では、図４２のマトリックスを２段下
げて使用し、図４５の場合では、図４２のマトリックス
を２段下げて２列ずらして使用している。図４２から図
４５に示す４つの網点は、同じマトリックスでありなが
らどこも重なりがないことが分かる。

【００８５】図４６は、４色を重ねたときの網点を示
し、濃度の薄い部分（ハイライト部分）において色の重
なりがないことを示している。このように、低濃度部に
おいて色が重ならない方が、色の再現性の点から優れて
いると考えられる。

【００８６】しかるに、電子写真における画像形成のプ
ロセスを考えると、ある程度のトナーが集まっていない
と感光体の上では高画質であっても、紙に転写された段
階では、ザラザラした画像となってしまう。つまり、本
発明の網点（図４１）と、従来の網点（図４６）とを比
較すると、本発明では、イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックの如くトナーの種類が異なるものの、ある程度
の量のトナーが集まっているので安定しやすい。図５１
は、図４１の網点を４色のトナーで表した図である。

【００８７】これに対して、図４６では、色毎にドット
がバラバラになってしまうため、トナーが集まらず、孤
立したドットが発生し易く、しかも孤立ドットは細る傾
向にあるので不安定となり、この結果、粒状感のある画
像となり易い。図５２は、図４６の網点を４色のトナー
で表した図である。

【００８８】このように本発明では、低濃度部で色が異
なり濃度レベルが近いドットの位置が離れないように、
色毎のディザマトリックスの閾値を配列しているので、
カラー画像における粒状性の低下と階調性の向上が図ら
れる。

【００８９】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１、２、
１０記載の発明によれば、閾値マトリックスを階層的に
構成しているので、階調性と分解能を向上させることが
できるとともに、一画素内の階調も表現することができ
る。さらに、閾値マトリックスを格納するメモリなどの
ハードウェア量を大幅に削減することができる。

【００９０】請求項３記載の発明によれば、閾値マトリ
ックスを用いて簡単に変倍処理された２値画像あるいは
多値画像を出力することができる。

【００９１】請求項４記載の発明によれば、多重マトリ
ックスにおける中間マトリックスの行または列を入れ替
えて、または行および列の両方を入れ替えて色毎のディ
ザマトリックスを生成し、この生成されたマトリックス
を用いて濃度の薄い部分で濃度レベルの近い色を重ねて
いるので、ハイライト部における孤立したドットの発生
を抑えることができ、この結果、粒状感の少ない画像を
得ることができる。

【００９２】請求項５記載の発明によれば、同一の閾値
マトリックスを用いながら、その参照方法を変えること
によって色毎にスクリーン角を変えることが可能にな
る。

【００９３】請求項６記載の発明によれば、１ドット内
のビームの照射開始点を制御しているので、より画質が
向上する。

【００９４】請求項７記載の発明によれば、ドットの打
ち始め位置を可変制御する方法として、色プレーン毎の
同期信号を利用しているので、カウンタなどの簡単なハ
ードウェアによって１ドット内のビームの照射開始点を
制御することができる。

【００９５】請求項８記載の発明によれば、網点の周期
に合わせて１ドット内のビームの照射開始点を制御して
いるので、網点を構成するドットの形状を安定したきれ
いな形にすることができる。

【００９６】請求項９記載の発明によれば、カウンタな
どの簡単なハードウェアによって１ドット内のビームの
照射開始点を制御することができ、網を構成するドット
の形状を安定したきれいな形にすることができる。

【００９７】請求項１１記載の発明によれば、同一の閾
値マトリックスを用いて、色毎に閾値マトリックスの参
照開始点を変えているので、閾値マトリックス用のメモ
リ容量を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２４×８サイズの多重マトリックス構造を構成
する本発明の閾値マトリックスを示す図である。

【図２】本発明による一画素内の濃度特性図である。

【図３】カラー電子写真記録装置のブロック構成図を示
す。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ異なる濃度特性を
示す図である。

【図５】ドット集中型のマトリックス例を示す。

【図６】ドット分散型のマトリックス例を示す。

【図７】本発明の多重マトリックス（８×８サイズ）を
示す。

【図８】本発明のディザ処理部のブロック構成図であ
る。

【図９】（ａ）はディザマトリックスの一例を示す図、
（ｂ）はそのスクリーン角を示す図である。

【図１０】（ａ）はディザマトリックスの参照方法を説
明する図、（ｂ）はそのスクリーン角を示す図である。

【図１１】（ａ）はディザマトリックスの他の参照方法
を説明する図、（ｂ）はそのスクリーン角を示す図であ
る。

【図１２】スクリーン角が４５度の網点の例を示す。

【図１３】ディザマトリックスを用いて等倍処理を行う
図である。

【図１４】ディザマトリックスの複数の閾値を参照して
多値処理を行う図である。

【図１５】ディザマトリックスを参照して２値画像の拡
大処理を説明する図である。

【図１６】ディザマトリックスを参照して多値画像の拡
大処理を説明する図である。

【図１７】ディザマトリックスを用いて縮小処理を行う
図である。

【図１８】感光体にレーザビームを照射した図である。

【図１９】１００％デューティのパルス幅を示す図であ
る。

【図２０】３３％デューティのパルス幅を示す図であ
る。

【図２１】６６％デューティのパルス幅を示す図であ
る。

【図２２】パルス幅制御の起点が左端の場合の図であ
る。

【図２３】パルス幅制御の起点が中央の場合の図であ
る。

【図２４】パルス幅制御の起点が右端の場合の図であ
る。

【図２５】１ドット内の位相制御によって色の重なりを
防止した図である。

【図２６】多値データによって各色のパルス幅が制御さ
れ、位相制御情報によって各色のドットの打ち始め位置
が制御される本実施例の構成図である。

【図２７】位相を制御する他の実施例の構成である。

【図２８】位相を制御する更に他の実施例の構成であ
る。

【図２９】（ａ）は、３値の網点出力、（ｂ）は、パル
ス幅制御の起点を左端に固定した図、（ｃ）は、パルス
幅制御の起点を網点の周期に合わせた図である。

【図３０】網点の周期に合わせて位相を制御する本実施
例の構成である。

【図３１】本発明の多重マトリックス（８×８サイズ）
の他の例を示す。

【図３２】行、列方向に配列された４個の中間マトリッ
クスである。

【図３３】本発明のブラック成分用のマトリックスであ
る。

【図３４】本発明のシアン成分用のマトリックスであ
る。

【図３５】本発明のマゼンタ成分用のマトリックスであ
る。

【図３６】本発明のイエロー成分用のマトリックスであ
る。

【図３７】低濃度時のブラック網点の例を示す。

【図３８】低濃度時のシアン網点の例を示す。

【図３９】低濃度時のマゼンタ網点の例を示す。

【図４０】低濃度時のイエロー網点の例を示す。

【図４１】４色を重ねたときの網点を示す。

【図４２】従来のマトリックスを用いた低濃度時のブラ
ック網点の例を示す。

【図４３】従来のマトリックスを用いた低濃度時のシア
ン網点の例を示す。

【図４４】従来のマトリックスを用いた低濃度時のマゼ
ンタ網点の例を示す。

【図４５】従来のマトリックスを用いた低濃度時のイエ
ロー網点の例を示す。

【図４６】従来の４色を重ねたときの網点を示す。

【図４７】従来のブラック成分用のマトリックスであ
る。

【図４８】従来のシアン成分用のマトリックスである。

【図４９】従来のマゼンタ成分用のマトリックスであ
る。

【図５０】従来のイエロー成分用のマトリックスであ
る。

【図５１】本発明の網点を４色のトナーで表した図であ
る。

【図５２】従来の網点を４色のトナーで表した図であ
る。

【符号の説明】

１ 親マトリックス ２ 中間マトリックス ３ 基本マトリックス ２１ スキャナ ２２ 入力データ補正部 ２３ フィルタ処理部 ２４ 色変換部 ２５ ディザ処理部 ２６ 出力データ補正部 ２７ 画像出力部 ３１ ディザマトリックスデータ用メモリ ３２ レジスタ ３３ カウンタ ３４ コンパレータ ３５ レーザ変調器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像から得られる階調画像データを
   閾値マトリックスを用いて階調処理し中間調に表現され
   た出力画像を得る画像処理方法において、第１閾値マト
   リックスによって出力画像の全体の階調数を決定し、該
   第１閾値マトリックスを複数の第２閾値マトリックスに
   分割し、該第２閾値マトリックスによって出力画像の分
   解能を決定し、前記第２閾値マトリックスを複数の第３
   閾値マトリックスによって構成し、該第３閾値マトリッ
   クスによって一画素における階調数を決定することを特
   徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】 前記階調画像データの１画素と前記第３
   閾値マトリックスの複数の閾値とを比較して多値の１画
   素を出力し、縦方向または横方向の何れか一方、あるい
   は縦横両方向の線数を増加させることを特徴とする請求
   項１記載の画像処理方法。
3. 【請求項３】 前記階調画像データの一または複数の画
   素と、前記第１閾値マトリックスの一または複数の閾値
   とを比較して、変倍処理された２値画像または多値画像
   を出力することを特徴とする請求項１記載の画像処理方
   法。
4. 【請求項４】 前記第２閾値マトリックスの行または列
   を入れ替えて、または行および列の両方を入れ替えて色
   毎の閾値マトリックスを生成し、該生成されたマトリッ
   クスを用いて濃度の薄い部分で濃度レベルの近い色を重
   ねることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
5. 【請求項５】 シアン、マゼンタ、イエローの色材を用
   いてカラーの中間調を表現する画像処理方法において、
   入力された階調画像データの１画素と閾値マトリックス
   の縦方向または横方向の複数の閾値とを比較し、色毎に
   異なるスクリーン角を形成することを特徴とする画像処
   理方法。
6. 【請求項６】 多値データに応じてレーザビームのパル
   ス幅が制御され、１ドット内でドットの打ち始め位置が
   可変であるカラーレーザプリンタを用い、シアン、マゼ
   ンタ、イエローの色材を色重ねしてカラーの中間調を表
   現する画像処理方法において、前記色毎にドットの打ち
   始め位置を可変制御することを特徴とする画像処理方
   法。
7. 【請求項７】 前記可変制御は、色プレーン毎の同期信
   号をカウントするカウンタによって行うことを特徴とす
   る請求項６記載の画像処理方法。
8. 【請求項８】 多値データに応じてレーザビームのパル
   ス幅が制御され、１ドット内でドットの打ち始め位置が
   可変であるレーザプリンタを用いて中間調を表現する画
   像処理方法において、網点の周期に応じて前記ドットの
   打ち始め位置を制御することを特徴とする画像処理方
   法。
9. 【請求項９】 前記ドットの打ち始め位置の制御は、カ
   ウンタを用いて行うことを特徴とする請求項８記載の画
   像処理方法。
10. 【請求項１０】 入力画像から得られる階調画像データ
    を閾値マトリックスを用いて階調処理し中間調に表現さ
    れた出力画像を得る画像処理装置において、閾値マトリ
    ックスデータを格納する手段と、階調画像データの一ま
    たは複数の画素と前記マトリックス内の一または複数の
    閾値とを比較して２値または多値データを生成する手段
    と、該生成された２値または多値データに応じてレーザ
    ビームのパルス幅を制御する手段とを備えたことを特徴
    とする画像処理装置。
11. 【請求項１１】 前記比較を行うとき、各色毎に前記閾
    値マトリックスデータの参照開始アドレスを変更制御す
    る手段を備えていることを特徴とする請求項１０記載の
    画像処理装置。