JP2006254404A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿の情報を読み取る際の読取条件に拘わりなく、要求される任意の解像度において好適な濃度階調性を再現可能な画像処理装置および画像処理方法を提供する。
【解決手段】この発明の画像処理装置（１）を含む画像形成装置においては、プリント出力時に、入力画像の入力解像度（読取解像度）と出力画像を出力可能な解像度との間で、濃度階調性に再現性の差がある場合においても、出力画像の濃度階調性の再現性に差が生じることを低減できる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば静電複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に組み込まれる画像処理装置に係り、特に、２値化された画像データに基づいて画像出力を出力する画像形成装置において、入力解像度と出力画像を出力可能な解像度との間で、濃度階調性に再現性の差がある場合においても出力画像の濃度階調性の再現性を高めることのできる画像処理装置および画像処理方法に関する。

電子写真方式の複写装置やプリンタ装置もしくはファクシミリ装置においては、所定の電位に帯電された感光体の電位を２値化された網点状の光により選択的に変化されることで感光体表面に静電像が形成される。静電像は、現像剤（トナー）が供給されることで可視化され、被転写材（出力媒体）に転写される。

ところで、２値データ（２値化されたスキャン画像）をプリントアウトする場合、同一の画像であっても、スキャン時の解像度（入力解像度）の違いにより、媒体へ出力された出力画像（プリントアウト）の濃度階調性が変動する。この濃度階調の変動は、ファクシミリ装置において、送信側の解像度と受信側の解像度が異なる場合にも発生する。

例えば、スキャン（またはファクシミリ送信）のために任意の解像度で入力された画像（多値データ）は、画像データを減少することを重視した場合、誤差拡散法やディザ法等に代表される擬似階調処理により２値化され、例えばハードディスクに代表される記憶手段に保存される。

ハードディスクに保存された２値画像データは、プリンタ装置や受信先のファクシミリにより出力画像（プリントアウト）として出力される。このとき、入力時あるいは送信側における読み取り時とは異なる解像度が設定された場合、用紙（出力媒体）に出力された出力画像の網点の位置および密度が異なる。

入力解像度の差によって出力時の濃度階調性が異なることを抑止するため、画像データを２値化する前段で用いる濃度変換テーブル（ＬＵＴ）を、入力時の（入力される可能性の高い）解像度に対応させて複数用意し、入力画像の解像度情報に応じて異なる濃度変換テーブルを用いることが既に提案されている。

この方法では、予め複数の階調性の出力画像を用意し、その出力画像を評価した結果に基づいて、入力される可能性のある入力解像度毎の出力階調性（濃度階調性）を勘案した複数の（多くの）濃度変換テーブルを用意しなければならない。また、複数の（多くの）濃度変換テーブルを用意する方法に換えて、ＬＵＴから読み出す階調再現性を入力解像度に応じて変化させるパラメータを用いることも可能である。

なお、出力階調性を調整する処理ブロックとして、例えば「文字モード」や「写真モード」等に代表される濃度階調性の特徴を示すテーブルパラメータを切り替える「濃度調整処理」ブロックが用意される。

また、濃度調整ＬＵＴパラメータを作成するためには、濃度階調性の特性（モード、すなわち「文字モード」や「写真モード」）毎に、設定可能な入力解像度においてスキャンされた（読み込まれた）画像データに基づいて出力画像を出力し、それぞれの出力画像において濃度階調性が同一になるよう、パラメータが設定される（濃度調整処理）。

しかしながら、「濃度調整処理」により出力時の濃度階調性が補正された場合であっても、モード毎に、画像出力可能な解像度のそれぞれにおいて、出力画像の濃度階調を調整する必要がある。すなわち、モード数×解像度の数の「濃度調整パラメータテーブル」が必要となる。この場合、必要数の「濃度調整パラメータテーブル」を作成するために要求される調整時間は、非常に多くなる。また、パラメータ数が増えることに起因して、ＮＶＲＡＭ等のパラメータデータを記憶するために要求される記憶領域も、増加する。

この発明の目的は、原稿の情報を読み取る際の読取条件に拘わりなく、要求される任意の解像度において好適な濃度階調性を再現可能な画像処理装置および画像処理方法を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、２値スキャン画像データをプリントする際、あるいはファクシミリ送信画像データを受信出力する際の入力解像度（／送信解像度）によって異なる濃度階調再現性を調整するために、画像データに適用する濃度変換テーブルパラメータを入力解像度（／送信解像度）に応じて切り替える濃度変換テーブル切替手段と、スキャン画像入力時、あるいはファクシミリ送信時に前記濃度変換テーブルパラメータを濃度変換テーブルに設定する濃度変換テーブル設定手段と、を有することを特徴とする画像処理装置、を提供するものである。

この発明の画像処理装置／画像処理方法においては、プリント出力時に、入力画像の入力解像度（読取解像度）と出力画像を出力可能な解像度との間で濃度階調性に再現性の差がある場合においても、出力画像の濃度階調性の再現性に差が生じることが低減される。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、この発明の実施の形態が適用される画像処理装置の一例を示している。

図１に示されるように、画像処理装置１は、読み取り対象物すなわち原稿の画像情報を光の明暗として読み取るスキャン部１０、スキャン部１０により読み取られた画像情報を、以下に説明する規則に従って処理する画像処理部２０、および画像処理部２０により処理された画像情報を保持する画像データ記憶部３０を有する。なお、画像処理装置１は、主制御部（ＣＰＵ）１１１および図示しない画像メモリを含む。

スキャン部１０は、読み取り対象物の画像情報を読み取る際の読み取り解像度（倍率）や予め決められたパターンを設定する条件指示部（コントロールパネル）１１を含み、条件指示部１１により入力された読み取り解像度あるいは特定のパターンは、ＣＰＵ１１１に接続されたＲＡＭ（メモリ部）１１３に記憶される。ＣＰＵ１１１にはまた、階調データを保持する不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）１１５も接続されている。なお、特定のパターンは、例えば任意の濃度変換条件として決められた濃度変換パラメータを含む。

画像読み取り、すなわちスキャン部１０による原稿の画像情報の読み取りにおいては、読み取りに際して条件指示部１１により指示（入力）された解像度（Ｘｄｐｉ）に対応し、入力された解像度に対応する倍率が設定される（読み取り画像が変倍処理される）。

スキャナ部１０において設定された読み取り解像度が、例えば６００ｄｐｉであれば、主走査方向および主走査方向と直交する副走査方向のそれぞれが、Ｘ／６００倍に、変倍される。なお、主走査方向は、スキャナ（複写装置）またはファクシミリ装置において、ラインセンサが延びる方向と平行な方向とする。但し、副走査方向については、スキャナ部の図示しないキャリッジ（あるいは原稿をラインセンサが延びる方向と直交する方向に移動させるファクシミリ装置においては、原稿が移動される）速度が変倍率に応じて変化される場合もある。

変倍処理された画像データ（読み取られた画像データ）は、周知の画像処理装置と同様に、画像データを２値化する前段において、濃度調整部１２３において、濃度変換調整データを保持する不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）１１７に保持された濃度変換テーブル（ＬＵＴ）１７１が参照されて、入力画像の解像度に応じて濃度変換される（濃度調整処理）。

濃度調整部１２３で濃度調整処理された画像データは、γ補正部（画像処理部）１２５において「γ補正」され、後段の２値化処理部１２７で２値化される。なお、２値化処理部においては、例えば誤差拡散法やディザ法等に代表される擬似階調処理により２値化される。

ところで、入力画像の解像度（読取後）と出力画像を出力する際の出力装置により出力される画像の解像度とが異なる場合、例えば、入力解像度が６００ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）の画像データを６００ｄｐｉで出力する場合には問題がないが、例えば３００ｄｐｉで出力される場合は、解像度変換により、縦（主走査）方向／横（副走査）方向ともに、２倍に引き伸ばされ、かつ４画素で「１つの塊」として出力される。

すなわち、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、用紙上での１つの網点の大きさ、すなわち「１つの塊」のトナー像の大きさが、網点のゲイン（ドットゲイン）の違いに起因して、本来の解像度により規定される網点の大きさ（図３（ｂ）参照）よりも大きくなると、非画素部（網点が形成されない画素）に、周囲の画素からトナーが回り込むことが多い。このことは、非画素部が、周囲の画素に供給されるトナーにより潰れる（非画素部の面積が、周囲の画素からのトナーに埋もれて少なくなる）ことを示す。

換言すると、入力画像の解像度が高いほど、解像度変換の結果、トナー面積率の高い出力画像となる。従って、解像度が高い入力画像を出力する場合には、濃度階調性が高濃度側へシフトする（濃度が高くなる）ことが多い。

このような背景から、γ補正カーブや、ＰＷＭ（pulse width modulation）に用いるテーブルを適正化することにより、原稿の情報を読み取る（スキャンする）際の条件（モード）に拘わりなく、任意の解像度において好適な濃度階調性を再現可能な画像形成装置および画像処理方法を提供することが望まれている。

このことから、γ補正部１２５における「γ補正」においては、詳述しないがＮＶＲＡＭ１１５に予め格納されているＬＵＴ群（ＬＵＴ−１）１５１が参照される。また、「γ補正」は、文字モードや写真モード等に代表される濃度階調性のための「濃度調整処理」とは独立したパラメータである。従って、「γ補正」は、後段に詳述する濃度階調性のための「濃度調整処理（濃度階調性のためのモード）」に支配される『プリンタ出力階調特性』を打ち消すパラメータとして有益である。

図２は、図１に示した画像処理装置により画像処理された画像データから、例えば静電写真プロセス等の可視化方法により可視化し、例えば所定サイズにカットされた普通紙やプロジェクタ向けの透明な樹脂シートあるいはトレース向けの半透明なシート状材料等に出力する画像形成装置の一例を示す。なお、画像形成装置としては、例えば熱転写方式やインクジェット方式にも適用可能である。

画像出力装置（画像形成装置）２０１は、例えば静電写真プロセスを用いる画像形成部２１０と、画像形成部２１０に出力すべき画像データを供給する出力画像処理部２２０とを有する。なお、出力画像処理部２２０には、外部から供給される画像データを保持するハードディスク（画像データ記憶部）２３０が接続されている。なお、画像出力装置が、図１に示したような画像処理装置のスキャン部と一体である場合には、スキャン部により読み取られた画像データに基づいて、出力画像が出力可能であることはいうまでもない。この場合、例えば図１の画像処理装置の画像データ記憶部３０が画像データ記憶部２３０を兼ねることで、スキャン部１０により読み取られた画像データに対応する画像に、以下に説明する「濃度階調性のための『濃度調整処理』」を施すことが可能となる。

すなわち、図２に示した画像形成装置（画像出力装置）２０１に図１に示した画像処理装置を一体化することも可能である。従って、入力画像の解像度と出力画像の解像度が異なる場合に、モード数×解像度の数の大きな記憶容量を必要とする「濃度調整パラメータテーブル」等を用いることなく、解像度が高い入力画像を解像度変換して出力する場合に、濃度階調性が高濃度側へシフトする（濃度が高くなる）ことを抑止できる。

図２に示す画像出力装置２０１において、供給される画像データの解像度は、出力画像処理部２２０の出力解像度変換部２２１により、入力画像の解像であるＸｄｐｉから出力解像度、ここでは６００ｄｐｉとする、に変換される。

解像度変換部２２１により、入力画像の解像度から出力解像度（６００ｄｐｉ）に変換された画像データは、ＰＷＭ（pulse width modulation）回路２２２により画像形成部２１０の露光装置から出力されるレーザ光のエネルギーを変化させるレーザパルス信号に変換される。

以下、出力画像処理部２２０の出力解像度変換部２２１による解像度変換について詳細に説明する。

予め、任意の入力解像度相当に解像度変換し、誤差拡散等の２値化処理を施した階調パターンデータを用意し、その階調パターンデータを用いて、画像形成部２１０において、出力画像を出力する。個々の入力解像度に対応させて出力画像を出力させることで、さまざまな入力解像度に相当する複数の階調画像出力が得られる。

次に、画像形成部２１０により出力された出力画像すなわち階調パターンデータに対応するプリントアウト（出力画像）をスキャン部１０により読み取り、対応する階調における読み取り値を得る。この工程を、入力時の（入力される可能性の高い）解像度に対応する全ての解像度において繰り返すことにより、任意の入力解像度に相当する複数の階調出力画像が得られる。なお、入力される画像は、例えばファクシミリ装置を介して受信された受信データであってもよい。この場合、入力解像度に対応するデータ（条件）は、送信側ファクシミリ装置の読み取り解像度である。

読み取られた個々の入力解像度毎の出力を、「濃度階調特性（γ補正データ）」として不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２１５等に格納する。

なお、この入力解像度毎の出力を「濃度階調特性（γ補正データ）」として取り込む工程は、図１に示したスキャン部１０を用いた工程である。すなわち、ＬＵＴ群（ＬＵＴ−１）２５１（または１５１）が用意されることになる。

スキャンされた（ＨＤＤに格納されている）画像データに対し、ＮＶＲＡＭ２１５（または１１５）に格納されている濃度階調特性データ（γ補正データ）を用い、「階調特性の差」を補正するためのγ補正テーブルまたはＰＷＭ（pulse width modulation）テーブルを算出し、ＰＷＭ回路２２２（またはγ補正部１２５）に設定する。

このように、階調パターンを入力装置により読み取り、入力可能な解像度毎のプリント出力階調特性を、（自動的に）取得する。このとき、上述した「（γ補正データ）」を用いることで、入力解像度の差によって異なる出力時の濃度階調性の再現性の差を補正するために利用するＬＵＴは、入力解像度の個数（種別）に対応する個数ですむ。

図４Ａは、γ補正部１２５において設定される入力濃度階調と出力濃度との関係を説明している。

図４Ａから明らかなように、例えば出力（プリント）部２１０（図２参照）の出力解像度が６００ｄｐｉである場合、６００ｄｐｉ未満の解像度の画像データを単純に濃度変換すると、入力解像度が高い場合ほど、図３（ｃ）を用いて説明した通り、「非画素部が、周囲の画素に供給されるトナーにより潰れる（非画素部の面積が、周囲の画素からのトナーに埋もれて少なくなる）こと」が顕著になる。従って、（ＰＷＭ）デューティに対する出力濃度も、解像度を示す数値（１００，１５０，・・・，４００，６００）が高いほど全体に濃い特性を示す。

図４Ｂは、ＰＷＭ回路２２２において設定される出力画像を形成するための露光（レーザのデューティ）と出力濃度の関係を説明している。

図４Ｂから明らかなように、例えば出力（プリント）部２１０（図２参照）の出力解像度が６００ｄｐｉである場合、６００ｄｐｉ未満の解像度の画像データを単純に濃度変換すると、入力解像度が高い場合ほど、図３（ｃ）を用いて説明した通り、「非画素部が、周囲の画素に供給されるトナーにより潰れる（非画素部の面積が、周囲の画素からのトナーに埋もれて少なくなる）こと」が顕著になる。従って、（ＰＷＭ）デューティに対する出力濃度も、解像度を示す数値（１００，１５０，・・・，４００，６００）が高いほど全体に濃い特性を示す。

なお、（ＰＷＭ）デューティを制御することは、図５〜図７に示す通り、１つの網点を形成するための露光量（光量すなわち露光エネルギー）と相関の高いレーザパルス幅を、例えばＹ／２５５（８ｂｉｔの場合）で制御することを意味する。

以上説明した通り、この発明の画像処理装置／画像処理方法においては、プリント出力時に、入力画像の入力解像度（読取解像度）と出力画像を出力可能な解像度との間で濃度階調性に再現性の差がある場合においても、出力画像の濃度階調性の再現性に差が生じることが低減される。

また、コントロールパネル（指示部１１）により指定された原稿モードに応じて、濃度調整部１２３に設定される濃度調整ＬＵＴとは独立しており、原稿モードに依存しない各解像度共通の出力階調再現が可能となる。

さらに、出力階調再現は、解像度毎の階調特性データに基づいて生成されたパラメータを用いて濃度変換に用いるテーブルから入力解像度に対応させて規定することから、濃度調整部１２３に設定される濃度調整ＬＵＴパラメータを解像度毎に区別する必要がないため、その記憶に用いられる記憶部の容量も低減される。

従って、画像処理装置のコストが低減される。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。

この発明の実施の形態が適用される画像処理装置の一例を説明する概略図。 この発明の実施の形態が適用される画像出力装置の一例を説明する概略図。 入力画像の解像度と出力画像の解像度とが異なる場合に、濃度階調性の再現性が異なる理由を説明する概略図。 γ補正部において設定される入力濃度階調と出力濃度との関係を説明する概略図。 ＰＷＭ回路において設定される出力画像を形成するための露光（レーザのデューティ）と出力濃度の関係を説明する概略図。 図４Ｂに示した画像処理装置による「ＰＷＭ」パラメータを変化する一例を説明する概略図。 図４Ｂに示した画像処理装置による「ＰＷＭ」パラメータを変化する一例を説明する概略図。 図４Ｂに示した画像処理装置による「ＰＷＭ」パラメータを変化する一例を説明する概略図。

符号の説明

１，２０１…画像処理装置、１０…スキャン部、１１…コントロールパネル（条件指示部）、２０…画像処理部、３０，２３０…画像データ記憶部、１１１，２１１…主制御部（ＣＰＵ）、１１３…ＲＡＭ（メモリ部）、１１５，２１５…［階調データ］不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）、１１７…［濃度調整データ］不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）、１２１…変倍処理、１２３…濃度調整部、１２５…γ補正部（画像処理部）、１２７…２値化処理部、１５１，２５１…ＬＵＴ群（ＬＵＴ−１）、１７１…濃度調整部（濃度変換テーブル（ＬＵＴ））、２１０…プリント部、２１１…出力画像処理部、２２０…出力画像処理部、２２１…出力解像度変換部、２２２…ＰＷＭ（pulse width modulation）回路。

Claims (12)

1. ２値スキャン画像データをプリントする際、あるいはファクシミリ送信画像データを受信出力する際の入力解像度（／送信解像度）によって異なる濃度階調再現性を調整するために、画像データに適用する濃度変換テーブルパラメータを入力解像度（／送信解像度）に応じて切り替える濃度変換テーブル切替手段と、
   スキャン画像入力時、あるいはファクシミリ送信時に前記濃度変換テーブルパラメータを濃度変換テーブルに設定する濃度変換テーブル設定手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記濃度変換テーブル切替手段が参照する濃度変換テーブルのパラメータを保持する記憶装置をさらに有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記濃度変換テーブル設定手段が設定する前記濃度変換テーブルは、電子写真プロセスにおいて潜像を形成するために用いられる露光光のエネルギー量に応じて異なる濃度階調特性を補正する特性を持つテーブルであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. ２値スキャン画像データをプリントする際、あるいはファクシミリ送信画像データを受信出力する際の入力解像度（／送信解像度）によって異なる濃度階調再現性を調整するために、画像データに適用する濃度変換テーブルパラメータを入力解像度（／送信解像度）に応じて切り替える濃度変換テーブル切替手段と、
   プリント出力時、あるいはファクシミリ受信時に前記濃度変換テーブルパラメータを濃度変換テーブルに設定する濃度変換テーブル設定手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
5. 前記テーブルのパラメータは、入力部により指示された原稿モードによらない解像度毎に共通の出力階調補正テーブルが設定されることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
6. 前記テーブルのパラメータは、任意の入力解像度に基づいて規定される「γ補正」パラメータであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
7. 前記テーブルのパラメータは、任意の入力解像度に基づいて規定される「ＰＷＭ（pulse width modulation）」パラメータであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
8. 任意の入力解像度に基づいて規定される前記パラメータを格納する記憶装置をさらに有することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。。
9. ２値スキャン画像データをモニタ表示する際の入力解像度によって異なる濃度階調再現性を調整するために、画像データに適用する濃度変換テーブルパラメータを入力解像度に応じて切り替える濃度変換テーブル切替手段と、
   スキャン画像入力時、前記濃度変換テーブルパラメータを濃度変換テーブルに設定する濃度変換テーブル設定手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
10. 出力装置が出力可能な任意数の解像度に変換した階調パターンを出力装置により出力した後、読取装置により読み込み、
    解像度毎の階調特性データを算出し、
    算出された解像度毎の階調特性データに基づいて、濃度変換に用いるテーブルのパラメータを生成し、
    算出されたパラメータを濃度変換テーブルに設定し、入力解像度に対応する濃度階調再現性を補正する
    ことを特徴とする画像処理方法。
11. 前記濃度変換に用いるパラメータは、入力可能な読取解像度毎に予め設定されていることを特徴とする請求項１０記載の画像処理方法。
12. 前記濃度変換に用いるパラメータは、所定の記憶部に格納されることを特徴とする請求項１０記載の画像処理方法。

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