JP2005176035A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリーン処理時のハーフトーン細線、サイズの小さいハーフトーン文字のジャギー、途切れを防ぎながら、画像部の階調性も良いプリントシステムを簡単な処理構成で実現可能とする。（オブジェクト毎のスクリーンの切替えなしで、階調安定性の高い低線数スクリーンを用いながらジャギー改善も両立可能。）
【解決手段】 画像部は、階調性を重視した濃淡トナー混合比率としながら、ハーフトーン線、文字は、濃度、サイズ、線幅などのパラメータに応じて、ジャギーの目立たない濃淡トナー混合比率に切替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、FAXで用いられる、同色相で複数のインクあるいはトナーで画像形成を行う画像形成装置に対して用いられる画像処理に関する。

濃い色材の色成分からなる画像信号成分を、同系色で濃淡の色材を形成する複数の画像信号成分に変換する色分解手段を備え、同系色で濃淡の色材を、少なくとも1組用いて画像形成を行い出力するプリンタ装置が実現されている。例えば、インクジェットプリンタで、ＣＭＹＫ４色に加えて、淡シアン、淡マゼンダ の計６色でプリントするプリンタや、黒とグレイ（淡い黒）のインクを用いたプリンタなどである。

濃インクもしくはトナーのみを用いたプリンタ装置と比較して、濃淡のインクもしくはトナーを使用した時に得られる効果として、自然画やグラフィックス画像などの階調性向上、ハイライト部の粒状性改善などが広く知られている。

一方、入力階調数よりも少ない出力階調数であるプリンタを用いてプリントする際に、マクロ的に濃度を保存して出力するための画像形成処理方法として、誤差拡散法やスクリーン処理がよく用いられている。

出力階調数が２値のプリンタで、中間調の文字やラインをプリントする場合、上記画像形成処理法を用いることで、２値で階調を表現するために、文字やラインのエッジ部が、がたがたしてしまい、画質が劣化するといった問題がある。
濃淡インクもしくはトナーを用いたプリンタでは、ハイライト部に淡トナーが多めに用いられることで、この問題が低減される階調が存在するが、その効果は十分ではない。

また、濃淡混合比率を変更して、この問題を回避することも考えられるが、本来の目的である、階調性向上が損なわれるといった問題があった。

上記課題を解決するために、同系色で濃淡の色材を、少なくとも1組用いて画像形成を行う画像形成手段と、濃い色材の色成分からなる複数の画像信号成分を、前記同系色で濃淡の色材を形成する複数の画像信号成分に変換する色分解手段と印刷データを入力する印刷データ入力手段と印刷データの２次元画像データの各画素に対応する属性信号生成手段とを備え、該色分解手段は、該属性信号を基にして、入力印刷データの濃淡混合比率を変更することを特徴とする画像処理装置で、該属性信号として、ライン属性を用いるor / and 文字属性を用いるように構成し、ラインや文字と自然画像、ラインを除くグラフィックス画像とで、濃淡混合比率を変更する。

ラインや文字など、画像形成処理法によりがたつきによる画質劣化が重視される属性をもつ画素では、色分解手段は、淡信号の比率が高く、がたつきが目立ちにくい濃淡信号比率を用いて色分解処理を行い、自然画像やライン以外のグラフィックス画像においては、階調性を重視した濃淡混合比率を用いて色分解処理を行う。

以上説明したように、本発明の画像処理装置によれば、同系色の濃淡トナーを用いたプリンタを用いて、文字やラインの属性をもつ画素 と 自然画像とで、濃淡混合比率を変更することにより、自然画像は階調を重視しながら、エッジのがたつきのない文字、ラインを実現することが可能である。

（実施例１）
本実施例では、本発明の好適な実施形態であるレーザビームプリンタ（以後LBPと記す）に適用した例を説明する。

図1は、本発明のLBPを用いた印刷システムのブロック図である。後述のホストコンピュータ１０１とLBP１０２は、適切なインタフェースにより接続されている。また、同図では前記ホストコンピュータ１０１とLBP１０２が直接接続されているが、ネットワーク（図示せず）を介して接続されていてももちろん構わない。

ここではLBP１０２の内部構成、特にコントローラ１０３について詳述する。１０３はコントローラであり、ホストコンピュータから印刷データを受信し、このデータをプリンタエンジン１０４に対して適切な形式及びタイミングにより与える。また必要な信号を発生することによって、所望の印刷を実現する事が出来る。さらに詳細に各ブロックについて説明する。各ブロックは主としてデジタル信号を扱えるIC等により構成され、プリント基板を利用して接続されている。また各ブロックはかならずしも一つのICによって構成されるものでは無く複数個より構成される場合もあれば、複数のブロックが一つのICにより構成される場合もある。

１０５はPDL処理部である。PDL処理部は、後述するインターフェース部（１０６）から供給されるPDLデータをラスタ変換することにより、２次元ビットマップデータである画像信号に変換し、また画像信号の各画素に対応する属性信号を発生し、必要な場合は、画像信号及び属性信号を後述するメモリ記憶部（１０７）に記憶する。属性信号は、その画素が、文字かどうかを識別する文字フラグ、ラインかどうかを識別するラインフラグなどの情報を含み、各画素毎に対応した１ビット以上の情報を含むものとする。１０６はインタフェース部である。ホストから（あるいはネットワーク経由で）送られたデータをコントローラ内部で処理可能な適切な信号・形式に変換して内部に伝達する。

１０８は画像処理部である。ここでは前記ホストから送られてきたデータに基づいて、各種画像処理を行い、プリンタエンジン１０４が直接受けられる形式の画像信号を生成する。本実施例においては、プリンタエンジンが持つ２色のトナー色である黒（Bk）、グレイ（Gray）に対応した各６００ｄｐｉ（dots per inch）、１ｂｉｔの画像信号として生成する。後述するプリンタエンジンではこれらの色の出力階調を制御したり、重ね合わせて印刷し、プリントを行う。

次にプリンタエンジンの説明を行う。図2はプリンタエンジンの断面を模式的に示している。本実施例のプリンタは前述のように電子写真方式を採用しているLBPであり、印字解像度は６００ｄｐｉ（dots per inch）である。また本プリンタエンジンは各色ごとに感光ドラムが用意されている２ドラム方式が採用されていて、前述の様にBk、Grayの２色を用いた印刷が可能な様に構成されている。濃トナーであるBkと淡トナーであるGrayを用いることにより、ハイライト部の階調性再現を向上させることが可能である。

各部について説明する。２０１は用紙カセットである。印刷対象となる紙が複数枚積み重なり収容されている。また不図示の給紙機構により1枚1枚取り出されて後述の用紙搬送ベルト２２１に供給される。２０２、２０３はトナーカートリッジである。後述の感光ドラム（２０６，２０７）及び不図示のトナー収容部分・廃トナー収容部が一体化されたものであり、本体より脱着可能な様な構造になっている。２０４，２０５はスキャナユニットである。コントローラからの前記各色に対応する画像信号はそれぞれのスキャナユニットからの同期信号に応じたタイミングで該スキャナユニットに入力され、内部にある不図示のレーザーダイオードのオンオフを画像信号に応じて制御する。発せられたレーザー光線は、不図示のスキャニングミラーおよびf-θレンズ等の光学系により各感光ドラム２０６，２０７に対して、軌跡２０８を通過し表面上を一方の端から他方の端へと走査される。感光ドラム２０６，２０７は不図示の回転機構により回転させられており、走査されたレーザ光線は感光ドラム上に順次潜像を形成してゆく。この時、６００ｄｐｉ、１ｂｉｔの２値画像データの値に応じてレーザの発光のオンオフが制御され、前記値に応じた潜像が形成される。さらに周知の電子写真プロセスにより前記潜像にトナーを吸着させることにより画像が現像され、各色の像が形成される。２０９は用紙搬送ベルトであり、用紙カセット２０１からの用紙が搬送ベルト２０９上に供給されると、搬送ベルト２０９の移動に伴って、用紙自体も搬送ベルト２０９と共に移動して各色の感光ドラム２０６，２０７に到達する。各感光ドラムに到着すると各感光ドラムに付着したトナーが用紙に転写される構造になっており、紙上にトナーによる画像が形成される。用紙が最上部に到達すると、不図示の定着ユニットによって用紙上にトナーが定着する。２１０は排紙ローラーであり。回転運動させることで、上端に達した印刷済み用紙を外部に出力する。

次に、図３に画像処理部の構成を示す。

PDL処理部105で生成された画像信号は、色分解処理手段３０１に入力される。また、PDL処理部１０５で生成された属性信号も同時に入力される。属性信号は、各画素ごとに供給される。図６にラインがかかれた画像データを図示する。ラインの濃度は６０％とする。

属性信号は、ラインであれば１、ライン以外は０となる信号であり、各画素１ビットで構成されるとする。図６の６０％濃度のラインの部分は、属性信号が１が供給され、それ以外の白い下地部分は、０が供給される。属性信号は、文字の識別信号として用いてもよい。また、１ビット以上であればよく、例えば、ライン幅を識別する信号や文字のサイズを識別する信号と組み合わせて複数ビットで構成してもよい。また、これに限るものではない。

図４、５に濃淡混合比率のデータの一例を図示する。濃淡混合比率データは、濃淡混合比率記憶部３０２に記憶されており、色分解処理手段が、濃淡混合比率データを変更して読み出して処理することになる。図４，５は、横軸が入力濃度信号で、０%〜100%であり、０％は白、１００％は黒を表している。入力濃度信号に対して、濃トナー、淡トナー用の出力信号が用意されている。この濃淡混合比率データに基づいて、該色分解処理手段は、各画素の入力濃度信号に応じた、濃トナーの出力濃度信号、淡トナーの出力濃度信号の２つの出力濃度信号を出力する。太線が濃トナー出力信号をプロットしたもので、細線が淡トナー出力濃度信号をプロットしたものである。図４は、自然画像やライン以外のグラフィックス画像に用いられる濃淡混合比率データを表している。図５は、ラインand/or 文字用の濃淡混合比率データを表している。図４に比べて、淡トナーが大きい信号として出力されるように設計されていることがわかる。

該色分解処理手段は、以上説明してきたとおりかつ図３で示しているように、１つの画像信号の入力濃度信号に対して、濃トナー信号１と淡トナー信号１を出力する。濃トナー信号１と淡トナー信号１は、スクリーン処理手段３０３、３０４にそれぞれ入力され、エンジン１０４で出力可能な出力ビット数に制限された信号、濃トナー信号２、淡トナー信号２を出力し、エンジンがこれを紙に印字することになる。ここで、本実施例では、エンジンの出力可能なビット数はドットのオンオフすなわち２値として説明を続けるが、これに限るものではなく、出力可能なビット数が２ビット、４ビットなどの多値出力であっても、本発明の効果は有効である。また、エンジンの出力可能ビット数になるような画像形成法、擬似中間調処理であれば、例えば、誤差拡散法であってもよいことはいうまでもない。

スクリーン処理は、広く公知な技術であるため、詳しい説明は割愛するが、本実施例では、３０３，３０４ともに、図９のようなマトリクスを用いている。４ｘ４個の閾値マトリクスで構成され、12.5%刻みで閾値が大きくなり、同じ閾値が２つ存在する。ある入力画像信号が、閾値以下である場合に、ドットオンとなり、閾値よりも大きい場合は、ドットオフとなる。

本発明の特徴である濃淡混合比率を切替えず、階調性を重視した図４の濃淡混合比率のみを用いて処理された場合、すなわち従来の技術で処理した場合を図７に示す。図４からラインの部分の入力濃度信号は６０％であるため、該色分解処理手段から出力される濃トナー信号１は、37.5％となる。また、淡トナー信号１は、12.5%となる。図９のマトリクスを用いてそれぞれスクリーン処理を施された結果、濃トナーは、37.5%の閾値以下の箇所でドットがオンされることになり、１６画素中、６画素ドットがオンされることになる。図７では、図示したようになる。淡トナーは、12.5%以下の閾値の箇所でドットがオンされることになり、１６画素中、２画素ドットがオンされることになる。図７では、図示したようになる。

図８に、本発明の特徴である属性情報に応じて、濃淡混合比率を変更した場合を示す。該色分解処理手段は、属性情報、ここでは、ライン識別信号が１の場合、図５の濃淡混合比率データを用いて濃淡信号を出力し、ライン識別信号が０の場合、図４の濃淡混合比率データを用いて濃淡信号を出力することになる。

よって、入力画像データ図６のラインが描画されている箇所は、属性情報が１となっており、図５の濃淡混合比率が用いる。ここで重要なのは、図示はされていないが、自然画像など階調性が重視される画像に対応する属性情報は、０であり、図４の濃淡混合比率が用いるように構成されていることである。従来同様に階調性のよい濃淡混合比率を用いることで、よい画質が実現できる。

ここで、図５の濃淡混合比率からラインの部分の入力濃度信号は６０％であるため、該色分解処理手段から出力される濃トナー信号１は、25％となる。また、淡トナー信号１は、100%となる。図９のマトリクスを用いてそれぞれスクリーン処理を施された結果、濃トナーは、25%の閾値以下の箇所でドットがオンされることになり、１６画素中、４画素ドットがオンされることになる。図８では、図示したようになる。淡トナーは、100%以下の閾値の箇所でドットがオンされることになり、１６画素中、１６画素ドットがオン（この場合全画素ドットオン）されることになる。図８では、図示したようになる。ここで、濃トナー出力信号２に隠れて図示できていないが、淡トナー出力信号２も同時にドットがうたれていることになる。

階調性を重視した濃淡混合比率を用いた図７では、幅５画素のハーフトーンラインのエッジ部が白く出力される箇所がでてくるため、エッジ部が、がたがたし、目立ってしまうため、画質が劣化してしまっていることがわかる。図８では、濃淡混合比率を変更したことから、エッジ部が白く抜けることなく、ハーフトーンラインのがたつきが目立つことなく、画質劣化が防げていることがわかる。

エッジ部のがたつきは、プリントシステムによっては、文字のサイズがある程度大きい場合やライン幅が大きい場合に目立たなくなる場合があるため、文字のサイズの大きさを識別する属性情報（例えば、７ポイント以上なら０、7ポイント未満は０）や、ライン幅の大きさを識別する属性情報（例えば、ライン幅が５画素以上なら０、未満なら１）などを持って、該色分解処理手段が、濃淡混合比率を変更するように構成されてもよい。

（実施例２）
属性情報が、文字やラインのエッジ（境界）部であった場合の例を本実施例では説明する。

図１０は、図６に描画されたラインのエッジ（境界）部を示している。黒い画素が、属性信号は１でエッジ部を示しており、白い画素がエッジでない画素を示し、属性信号は０であるとする。

実施例１と同様に、属性信号が１だった場合に図５の濃淡混合比率を用いて、属性信号が０の時は、図４の濃淡混合比率を用いるとする。

図１１が、本実施例での処理結果である。図１０で黒い画素は、図５の濃淡混合比率が用いられるため、淡トナー信号１は100%、濃トナー信号１は、25%で出力される。スクリーン処理手段３０３，３０４でスクリーン処理された結果エッジ部は、淡トナー信号２で全画素がドットオンとなり、濃トナー信号は、閾値信号が37.5%もしくは75%となるために、全てドットオフとなる。

エッジ部以外のライン描画部では、図４の濃淡混合比率が用いられ、図７と同様の結果となっている。

図７と比較すると、エッジ部で白く抜ける画素は、なく、エッジ部のがたつきのない良好な画像を実現できていることがわかる。また、エッジ部以外では、階調性を重視した濃淡混合比率が用いられることから、実施例１の時よりも更に画質の向上が得られる。

（実施例３）
濃淡混合比率を該属性信号に応じて変更する／しない 属性信号の種別に応じた濃淡混合比率を操作者が指定できるように、操作手段を設ける。これは、ホストコンピュータ上のプリンタドライバのユーザインターフェースによって実現してもよいし、LBP本体の操作パネル上で切替えを実現してもよく、該色分解処理手段が、属性信号に応じて濃淡混合比率を変更するという動作を禁止するように作用すれば、実現手段はこの限りではない。属性信号の種別は、実施例１、２などで説明したライン識別信号や文字識別信号などであり、複数のビットを用いた属性信号に対して、濃淡混合比率を選択可能とする。

操作者が意識的に、濃淡混合比率を制御可能とすることで、プリンタの使い勝手向上が果たせる。

プリンタの内部ブロック図。 プリンタエンジンの構造を示す図。 画像処理部構成例を示す図。 濃淡混合比率データの1例。 濃淡混合比率データの1例。 実施例１、２の説明で用いる入力画像信号の図。 実施例１，２の説明で用いる出力画像信号の図。 実施例１，２の説明で用いる出力画像信号の図。 スクリーンマトリクスの１例。 エッジ属性信号を説明する図。 実施例２の説明で用いる出力画像信号の図。

Claims (8)

1. 同系色で濃淡の色材を、少なくとも1組用いて画像形成を行う画像形成手段と、
   濃い色材の色成分からなる複数の画像信号成分を、前記同系色で濃淡の色材を形成する複数の画像信号成分に変換する色分解手段と
   印刷データを入力する印刷データ入力手段と
   印刷データの２次元画像データの各画素に対応する属性信号生成手段とを備え、
   該色分解手段は、該属性信号を基にして、入力印刷データの濃淡混合比率を変更することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１において、
   該色分解手段の濃淡混合比率を制御するための該属性信号は、ラインオブジェクトかどうかを識別する信号であることを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１において、
   該色分解手段の濃淡混合比率を制御するための該属性信号は、文字オブジェクトかどうかを識別する信号であることを特徴とする画像処理装置。
4. 前記画像形成手段は、電子写真式プリンタであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかのカラー画像形成装置。
5. 請求項１において、濃淡混合比率を該属性信号に応じて変更する／しない
   および、属性信号の種別を操作者が指定できるように、操作手段を設ける。
6. 請求項２において、
   該色分解手段の濃淡混合比率を制御するための該属性信号は、ラインの幅を識別する信号も持ち、ラインの幅に応じて濃淡混合比率を変更することを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項３において、
   該色分解手段の濃淡混合比率を制御するための該属性信号は、文字のサイズを識別する信号も持ち、文字のサイズに応じて濃淡混合比率を変更することを特徴とする画像処理装置。
8. 請求項１において、
   該色分解手段の濃淡混合比率を制御するための該属性信号は、文字及びラインオブジェクトのエッジ（境界）部分を識別する信号であることを特徴とする画像処理装置。

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