JP2009232458A - 画像形成装置およびその画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンモーターの回転数の切り換えが無く、かつ微少変倍モアレの影響が少ないように変倍処理をすることができる画像形成装置およびその画像処理方法を提供する。
【解決手段】第１の画像処理部２１では、読取部１１から入力される画像信号を、濃度変換部３１で最大階調での濃度調整、γ補正等の手法により、画像信号の濃度を変換する。倍率誤差補正部３２で、主走査倍率誤差を補正する。変倍処理部３０で、濃度変換および倍率誤差補正を行った画像信号について、例えば投影法を用いて拡大縮小処理を行う。その後、画像信号を、ページメモリ部１３へ出力する。ページメモリ部１３は、この画像信号について、必要なら回転処理を行い、第２の画像処理部２２へ送る。第２の画像処理部２２で、画像信号に印刷のための前処理を行い、画像記録部１４はこの画像信号を印刷する。このとき、画像記録部１４のポリゴンモーターは、回転数が一定である。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタル複写機等で読み取った画像の画像信号を変倍処理する画像処理装置および画像処理方法に関する。

デジタル複合機やデジタル複写機等のスキャナユニットでは、ＣＣＤセンサ等の光学デバイスを主走査方向に機械的に移動させて原稿を読み取っている。光学デバイスの移動速度は、読取り画像の主走査方向の倍率（以下、単に主走査倍率という）に対応しており、移動速度が変化すると主走査倍率も変化する。このため、光学デバイスの移動速度は、所定の基準速度となるように調整されるが、光学デバイスの駆動が機械駆動である以上、移動速度を基準速度に完全に一致させるのは精度的に困難である。そのため、光学デバイスの移動速度は、例えば誤差0.5%等一定の検査規格内に調整（スキャナユニット単体でのメカ調整）し、調整しきれない部分は後段の処理で補正していた（例えば、特許文献１参照）。光学デバイスの移動速度の誤差は主走査倍率誤差となる。

従来、主走査倍率誤差は、例えばポリゴンモーターの回転数を調整することで補正していた。

特開２００７−８２２２１号公報

ポリゴンモーターの回転数の調整で主走査倍率誤差の補正ができるのは、光学デバイスの主走査方向と、ポリゴンモーターの走査方向とが一致している場合に限られる。

例えば、読取った原稿を縦横変換して印刷する場合、スキャナユニットとポリゴンモーターとの間に設けられるページメモリ部で原稿画像の回転処理を行っている。また、縦横が混在している原稿束を同じ向きになるように印刷する場合にも、ページによって回転処理を行う場合と行わない場合がある。画像回転を行わないとき（即ち、縦横変換がなく、光学デバイスの主走査方向とポリゴンモーターの走査方向とが一致しているとき）は、ポリゴンモーターの回転数を調整することによって主走査倍率誤差の補正を行うことができる。しかしながら、画像回転を行ったとき（縦横変換を行ったとき）は、原稿読取時の主走査方向（倍率誤差の発生する方向）とポリゴンモーターの走査方向とが９０度異なるため、ポリゴンモーターの回転数を調整することによる主走査倍率誤差の補正ができない。よって、ポリゴンモーターの回転数は調整不要である。

このように、画像の回転処理が行われると、その都度ポリゴンモーターの回転数の切り換えが必要となり、機械的制御が複雑化し、処理速度が低下してしまう。

特許文献１には、スキャナーの主走査倍率を故意に大きくずらすように画像処理部で変倍調整をすることによって、網点写真原稿をスキャナユニットで読取るときに生じるモアレを目立たないようにする技術も開示されている。しかしその一方で、画像処理の中のγ（ガンマ）補正等の濃度調整処理を変倍処理の後に行うと、モアレがかえって目立ってしまうという問題も提起されている。

本発明はこのような点を考慮してなされたもので、ポリゴンモーターの回転数の切り換えが無く、かつ微少変倍モアレの影響が少ないように変倍処理をすることができる画像形成装置およびその画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、光学センサを具備し、前記光学センサを主走査方向に移動させて原稿を読み取って画像信号を生成する読取部と、前記光学センサの移動速度の誤差に起因する主走査倍率の誤差を、前記画像信号に対する変倍処理によって補正する倍率誤差補正部と、前記倍率誤差補正部で補正した前記画像信号をページ単位で記憶すると共にページ単位で画像の回転処理を行うページメモリ部と、前記ページメモリ部に記憶した前記画像信号を読み出して出力する画像記録部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像処理方法は、光学センサを具備し、前記光学センサを主走査方向に移動させて原稿を読み取って画像信号を生成し、前記光学センサの移動速度の誤差に起因する主走査倍率の誤差を、前記画像信号に対する変倍処理によって補正し、前記倍率誤差補正部で補正した前記画像信号をページ単位で記憶すると共にページ単位で画像の回転処理を行い、前記ページメモリ部に記憶した前記画像信号を読み出して出力することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、ポリゴンモーターの回転数の切り換えが無く、かつ微少変倍モアレの影響が少ないように変倍処理をすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図。 同上の実施形態における画像形成装置の一部について、従来の概略構成を示すブロック図。 同上の実施形態における画像形成装置の一部について、第１の実施形態の概略構成を示すブロック図。 同上の実施形態における画像形成装置の一部について、第２の実施形態の概略構成を示すブロック図。 変倍処理の一例である投影法の説明図。 （Ａ）は同上の実施形態における濃度調整の概念図、（Ｂ）は同上の実施形態におけるγ補正の概念図。 同上の実施形態におけるγ補正の階調補正テーブルを示す図。 （Ａ）は同上の実施形態における入力波形を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の入力波形に対して変倍処理のみ行った場合の出力波形を示す図、（Ｃ）は（Ａ）の入力波形に対して変倍処理とγ補正を行った場合の出力波形を示す図。 （Ａ）は図８（Ｂ）の出力画像の例を示す図、（Ｂ）は図８（Ｃ）の出力画像の例を示す図。 （Ａ）はγ補正を行い、その後に変倍処理を行った場合の出力波形を示す図、（Ｂ）はγ補正を行い、その後に変倍処理を行った場合の出力画像の例を示す図。 同上の実施形態における変倍処理の動作を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１、例えば、デジタルＭＦＰ（Digital Multi-Function Peripheral）のシステム構成例を示す図である。この画像形成装置１は、デジタルカラー複合機として機能するもので、例えば、コピー機能、プリンタ機能、スキャナー機能、ＦＡＸ機能、ストレージ機能等が実現される。

画像形成装置１は、読取部１１、第１の画像処理部２１、第２の画像処理部２２、ページメモリ部１３、画像記録部１４を備え、これらの構成によってコピー機能を実現している。

読取部１１は、原稿を３ラインＣＣＤセンサで主走査方向に移動させて光学的に読み取り、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーデジタル画像信号に変換する。読取部１１は、例えば0.5％程度の主走査倍率誤差を有している。

第１の画像処理部２１は、主走査方向の信号レベルの不均一性を補正するシェーディング補正や、空間フィルタリング処理等の各種画像処理を行う。また、コピー機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色から例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色信号に変換してページメモリ部１３へ出力する一方、スキャナー機能として動作する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色としてページメモリ部１３へ出力する。

ページメモリ部１３は、第1の画像処理部２１から出力された画像信号について、例えばページ単位で一時的に記憶し、再度第２の画像処理部２２へ出力する。また、縦横変換して印刷する原稿について、ページ単位で原稿画像の回転処理を行う。

第２の画像処理部２２は、ページメモリ部１３から出力される画像信号に対して、印刷のための画像処理を行い、画像記録部１４に出力する。

画像記録部１４は、例えば電子写真方式で記録紙に画像を印刷する構成品であり、露光装置、感光ドラム、ポリゴンモーター、現像装置等（いずれも図示せず）等を備えて構成されるものである。

また画像形成装置１は、ストレージ部１５、プリンタコントローラ部１６、ＦＡＸコントローラ部１７、電子データ作成部１８、外部Ｉ／Ｆ部１９、を備えている。これらの構成品は、画像形成装置１をストレージ機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能、スキャナー機能等として動作させる場合に用いられるものである。

ストレージ部１５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）で構成されるものであり、読取部１１で読み取った画像信号や外部のパーソナルコンピュータ等から入力した画像信号を記憶する。ストレージ部１５に記憶された画像信号は必要に応じて読み出され、画像記録部１４で印刷し、或いは、スキャンデータとして外部に出力することができる。

電子データ作成部１８は、画像形成装置１をスキャナー機能として動作させる際に、画像信号を所定のデータフォーマットに変換しスキャンデータを生成する。生成されたスキャンデータは、外部Ｉ／Ｆ部１９を介して外部に出力される。

ＦＡＸコントローラ部１７は、画像形成装置１をＦＡＸ機能として動作させるものである。読取部１１で読み取られた画像信号をＦＡＸ用のデータフォーマットに変換し、外部Ｉ／Ｆ部１９を介して外部の電話回線に出力する。また、電話回線から入力されるＦＡＸデータを画像信号に変換して、画像記録部１４で印刷を行うことができる。

プリンタコントローラ部１６は、画像形成装置１をプリンタ機能として動作させる際にプリント機能に必要となる各種制御や各種処理を行う。制御部１０は、画像形成装置１の全体に係る制御を行っている。

＜従来例＞
図１において、一点鎖線で囲んだ、画像信号の読取および処理を行う機能ブロックＡについて注目する。

機能ブロックＡにおける従来の構成例を図２に示す。従来例では、第２の画像処理部２２に変倍処理部３０と濃度変換部３１が含まれている。ページメモリ部１３から出力された画像信号は、変倍処理部３０で拡大縮小処理を行い、その後濃度変換部３１で濃度を変換する。主走査倍率誤差の補正は、後段の画像記録部１４におけるポリゴンモーターの回転数を調整することで行う。

しかしこの従来例では、前述したようにポリゴンモーターの回転数の切り換えが必要となり、処理速度が低下してしまう。

次に、変倍処理部３０と濃度変換部３１の詳細について説明する。変倍処理部３０は、画像信号の拡大、縮小倍率を、例えば投影法を用いて変更する。投影法について図５を参照して説明する。原画像の画素がx方向にx₀、y方向にy₀の間隔で配置しているとして、この原画像に対してx方向とy方向とにそれぞれ変換倍率p’、q’で画素密度変換処理を行うと、変換画像が得られる。変換画像を原画像に投影すると、変換画像の画素間隔は、それぞれx₀/p’、y₀/q’となる。変換画像の画素の濃度は、変換画像の画素に投影される原画素（変換画像の画素の周囲にある画素）の平均濃度である。

濃度変換部３１は、画像信号の濃度を変換する。具体的な手法として、最大階調での濃度調整、γ補正等がある。各々について図６を参照して説明する。

最大階調での濃度調整は、出力された濃度について、図６（Ａ）に示すように、最大階調に対応する濃度が基準濃度に合致するように行う。図６（Ａ）の例において、横軸は8ビットで階調を表現する場合の0から255の範囲の階調となっており、最大の255階調に対応する濃度が１に合致するように調整している。

γ補正は、画像信号の階調特性を補正する。図６（Ｂ)は、γ補正の概念図である。設定階調値と出力された画像信号の濃度が１対１の線形関係であれば、画像信号の階調特性を補正する必要が無いが、実際は図６（Ｂ）の破線で示すように非線形である。そのため、図６（Ｂ）の直線に示すような、変換前と後とで濃度が１対１の線形関係になるように、あるいは近づけるように補正する。例えば、図７に示す階調補正テーブル（階調補正データ）を用いて、設定階調値を補正する。

図７の下方の太線で示す曲線が階調補正テーブルの特性を示す図である。階調補正テーブルの特性の形状は、設定階調値と出力された画像信号の濃度の関係を示す特性と線対称である。このような形状の階調補正テーブルを用いることにより、設定階調値と濃度との関係が線形になるように補正することができる。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態における機能ブロックＡの構成例を図３に示す。第１の実施形態では、従来例の構成のうち、第１の画像処理部２１に倍率誤差補正部３２を含む。倍率誤差補正部３２は、読取部１１で原稿を読み取った際に発生する主走査倍率誤差を、変倍処理（例えば変倍処理部３０と同じく投影法等）によって補正する。つまり、従来例でポリゴンモーターの回転数調整で補正をしていた主走査倍率誤差を、倍率誤差補正部３２で行う。

よって、ページメモリ部１３での画像回転処理の前に、主走査倍率誤差の補正を行うことができるので、画像記録部１４でのポリゴンモーターの回転数を調整する必要がなくなり、処理速度を速めることができる。

＜モアレの問題＞
第１の画像処理部２１内の倍率誤差補正部３２で主走査倍率誤差の補正を行った画像信号はページメモリ部１３に送られる。ページメモリ部１３から出力された画像信号は、第２の画像処理部２２に送られる。第１の実施形態における第２の画像処理部２２には、従来例と同様、変倍処理部３０と濃度変換部３１が含まれている。変倍処理部３０で拡大縮小処理した後に濃度変換部３１で濃度の調整を行う。

ところで、一般的に網点写真原稿に対して画像処理による微小変倍（変倍率が100％近傍である変倍）を行った場合、（１）式に示す周期で変倍モアレが発生する。ここで、Tmは変倍モアレ周期、magは変倍率（％）、Fs0はCCDサンプリング周波数、Fsはリサンプリング周波数(=Fs0* mag/100)である。
［数１］
Tm＝1/|Fs0-Fs|＝1/(Fs0*|1-mag/100|) ・・・（１）

変倍処理後にγ補正等の濃度変換処理を行うと、モアレが目立つ可能性がある。図８（Ａ）は、濃度が網点によって周期的に変動する入力画像を１次元で図示した例である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の入力画像に対して変倍処理のみ行った場合の濃度変化を示す図である。（１）式から判るように、CCDサンプリング周波数Fs0とリサンプリング周波数Fsが近接している場合（変倍率が１００％に近い場合）、変倍処理によって発生するモアレの周期（変倍モアレ周期）Tmは画素周期に比べて大きな値となり、人間の目に目立つようになって来る。図８（Ｂ）に示した２つの「モアレ発生部」の間隔が変倍モアレ周期Tmであり、「モアレ発生部」と示した箇所の濃度は高くなり、それ以外の領域の濃度は低くなる。

しかしながら、平均濃度でみると、「モアレ発生部」とそれ以外の領域はほぼ同じであり、人間の目にはそれ程両者の違いが判らない。

一方、図８（Ｃ）は、変倍処理後の画像（図８（Ｂ））に対してγ補正を行った場合の濃度変化を示す図である。γ補正がコントラストを強調するような階調特性であると、濃度が高い領域の階調はそれ程変化させないが、濃度が低い領域の階調はさらに低下されることになる。この結果、図８（Ｃ）に示すように、「モアレ発生部」以外の箇所の濃度が抑圧される。この場合、平均濃度でみても、「モアレ発生部」の領域とそれ以外の領域の差がはっきりと現れ、人間の目にも両者の違いが顕著に判るようになる。

図９（Ａ）は、変倍処理のみを行いまだγ補正を行っていないときの画像例を示す図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の画像に対してさらにγ補正を行ったときの画像例を示す図である。変倍処理を行いまだγ補正を行っていない場合は、図９（Ａ）の画像に見られるように、モアレ発生部と非発生部の平均濃度の差が小さいためモアレが目立たないが、変倍処理を行った後にγ補正を行うと、計算する箇所によって平均濃度の差が大きくなり、図９（Ｂ）の画像に見られるようにモアレが目立ってしまう。

倍率誤差補正部３２で補正する主走査倍率誤差は0.5%程度と微小であるので、微小変倍を行うこととなり、画素周期に比べて長い周期変倍モアレが発生する可能性がある。第１の実施形態の構成では、変倍処理部３０での変倍処理後、濃度変換部３１で濃度変換を行うため、画像記録部１４で印刷される画像にはモアレが目立ってしまう場合がある。よって、この微小変倍モアレが目立たないような構成にする必要がある。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態として、モアレの問題を解消する機能ブロックＡの構成例を図４に示す。

第２の実施形態では、第１の画像処理部２１に、濃度変換部３１、倍率誤差補正部３２、変倍処理部３０が含まれる。読取部１１で読み取られた画像信号は、濃度変換部３１で濃度を変換し、次に倍率誤差補正部３２で主走査倍率誤差を変倍処理により補正し、次に変倍処理部３０で拡大縮小処理を行って、ページメモリ部１３に送られる。

倍率誤差補正部３２および変倍処理部３０では微小変倍を行うが、変倍処理の後では濃度変換を行わないので、モアレがあまり目立たない画像となる。

図１０に、図８（Ａ）で示した入力波形に対して、第２の実施形態での出力波形データ（Ａ）と画像サンプル（Ｂ）を示す。図１０より、図９（Ｂ）の画像よりモアレが目立たないことが判る。

上記第２の実施形態における処理の動作について、図１１を参照して説明する。

制御部１０は、読取部１１で出力される画像信号を第１の画像処理部２１内の濃度変換部３１に入力する（ステップＳ１０１）。

次に濃度変換部３１は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す最大階調での濃度調整、γ補正等の手法で、画像信号の濃度を変換する（ステップＳ１０３）。

次に倍率誤差補正部３２は、濃度変換した画像信号の主走査倍率誤差を変倍処理で補正する（ステップＳ１０４）。主走査倍率誤差は、例えば0.5％の精度誤差を有している。

次に変倍処理部３０は、ステップＳ１０３，Ｓ１０４で濃度変換および倍率誤差補正を行った画像信号について、投影法を用いて拡大縮小処理を行う（ステップＳ１０５）。

第１の画像処理部２１は、ステップＳ１０５で変倍処理部３０が拡大縮小処理をした画像信号を、ページメモリ部１３へ出力する（ステップＳ１０７）。

ページメモリ部１３は、この画像信号について、縦横変換が必要なページは回転処理を行い、第２の画像処理部２２へ送る（ステップＳ１０９）。第２の画像処理部２２は、画像信号に印刷のための前処理を行い画像記録部１４へ送り（ステップＳ１１１）、画像記録部１４はこの画像信号を印刷する（ステップＳ１１３）。このとき、画像記録部１４のポリゴンモーターは、ステップＳ１０９で画像信号に対し回転処理を行ったか否かに因らず、回転数が一定である。

以上説明したように、本実施形態によれば、読取部における主走査倍率誤差を、第１の画像処理部２１内の倍率誤差補正部で補正する。よって、画像記録部１４のポリゴンモーターの回転数調整で補正を行うよりも高速に処理を行うことができる。また、濃度変換を行った後で変倍処理を行うため、変倍モアレが目立たない画像を出力することができる。

なお、画像記録部１４で出力される画像は、読取部１１で読み取った画像と等倍でなくてもよく、ユーザ所定の倍率による画像を出力するよう補正を行っても良い。

また、倍率誤差補正部３２および変倍処理部３０での変倍処理は、投影法に限らず、バイキュービック法やバイリニア法等、他の変倍処理法を用いても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１…画像形成装置、Ａ…画像信号の読取および処理を行う機能ブロック、10…制御部、11…読取部、21…第1の画像処理部、22・・・第２の画像処理部、13…ページメモリ部、14…画像記録部、15…ストレージ部、16…プリンタコントローラ部、17…ＦＡＸコントローラ部、18…電子データ作成部、19…外部Ｉ/Ｆ部、30…変倍処理部、31…濃度変換部、32…倍率誤差補正部。

Claims (5)

1. 光学センサを具備し、前記光学センサを主走査方向に移動させて原稿を読み取って画像信号を生成する読取部と、
   前記光学センサの移動速度の誤差に起因する主走査倍率の誤差を、前記画像信号に対する変倍処理によって補正する倍率誤差補正部と、
   前記倍率誤差補正部で補正した前記画像信号をページ単位で記憶すると共にページ単位で画像の回転処理を行うページメモリ部と、
   前記ページメモリ部に記憶した前記画像信号を読み出して出力する画像記録部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像記録部はポリゴンモーターを含み、前記ポリゴンモーターは、前記主走査倍率の誤差の大きさ、及び前記ページメモリ部で回転処理される画像の向きにかかわらず回転数が一定である
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 画像の濃度変換処理を行う濃度変換部と、
   指定された拡大率又は縮小率に基づいて画像の拡大縮小処理を行う変倍処理部と、
   をさらに備え、
   前記濃度変換処理は、前記倍率誤差補正部で行われる前記変倍処理、及び前記変倍処理部で行われる前記拡大縮小処理の前に行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記倍率誤差補正部で行われる変倍処理、及び前記変倍処理部で行われる拡大縮小処理は、投影法を用いた処理である、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 光学センサを具備し、前記光学センサを主走査方向に移動させて原稿を読み取って画像信号を生成し、
   前記光学センサの移動速度の誤差に起因する主走査倍率の誤差を、前記画像信号に対する変倍処理によって補正し、
   前記倍率誤差補正部で補正した前記画像信号をページ単位で記憶すると共にページ単位で画像の回転処理を行い、
   前記ページメモリ部に記憶した前記画像信号を読み出して出力する
   ことを特徴とする画像処理方法。

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