JP2010030214A - 画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】出力画像の主、副走査方向における濃度ばらつきを抑制する。
【解決手段】発光時間算出方式決定部５０３は、入力画像データの階調値に基づいて、４種類の発光時間算出方式を決定する。発光時間決定部５０６は、決定された算出方式と、中間調処理部５０２からの出力階調値と、注目画素の感光体上の位置に応じて、光源の発光時間（デューティー％）を決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、出力画像の主、副走査方向における濃度ばらつきを抑制する画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体に関し、例えば電子写真方式を用いたプリンタ、複写機などの画像形成装置もしくは画像処理システムに好適な技術に関する。

出力画像の濃度ばらつきを抑制するために、光源の露光量と発光指令信号の出力時間との間の非線形な特性を近似する非線形の換算規則に従って、画素毎の露光量を表す指標値を前記出力時間に換算する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この画像形成装置を用いることで、特に露光量が、定格強度と出力時間の積により求められる値から大きく外れる、低露光量領域において適切なトナー濃度を得ている。

特開２００６−２３５４９４号公報

しかし、特許文献１では、階調値に応じた濃度を得るための制御を低濃度画像に対してのみ行っているため、高濃度部を含む画像に対する濃度ばらつきを補正するためには不十分である。以下、このような現象が起こる要因の一つを説明する。

図１（ａ）は、１画素だけドットオン（低濃度領域）として、デューティー１００％で１画素分走査する時間だけ光源を発光する場合の光強度の遷移を示す。１０１の時点で光源に発光を行うよう指示し、１０２の時点で発光を止めるよう指示する。図１（ａ）の台形に相当する面積が、露光量となる。一般に、図１（ａ）に示すように、発光を指示してもすぐには定格強度にはならず、１０１から１０３の間の立ち上がり状態が存在する。また、発光を止めるよう指示してもすぐには０にはならず、１０２から１０４の間の立ち下がり状態が存在する。

図１（ｂ）は、１画素だけドットオン（低濃度領域）として、デューティーを８０％とした場合の光強度を示す。２０１から２０３は立ち上がり状態、２０２から２０４は立ち下がり状態を示す。

図２（ａ）は、３画素だけドットオン（高濃度領域）として、デューティー１００％で発光する場合の光強度の遷移を示す。３０１の時点で光源に発光を行うよう指示し、３０２の時点で発光を止めるよう指示する。

図２（ｂ）は、３画素だけドットオン（高濃度領域）として、各画素のデューティーを８０％とした場合の光強度を示す。この場合、４０１、４０３、４０５の時点で発光を開始するよう指示し、４０２、４０４、４０６の時点で発光を止めるよう指示する。ここで、立ち上がり、立ち下がりの速度に対して４０２から４０３の間隔が短いと、４０３の時点では光強度が０ではないため、再度光強度が定格値になるまでの時間が短くなる。これにより１画素だけドットオンの時と比較して、デューティーを小さくしてもその影響による光強度の積分値の変化率は、隣接したドットがない場合と比較して少ない。つまり、図１（ｂ）では、デューティー８０％の露光量となるが、図２（ｂ）では、デューティー８０％の露光量とならない。

このように、連続したドットオンの画素数が少ない場合と多い場合とで、デューティーを変化させたときの光強度の積分値の変化率が異なるため、露光量や濃度の変化率も異なることになる。前者は低濃度領域、後者は高濃度領域で発生するドットパターンであることから、デューティーを変化させたときの濃度の変化率は、低濃度領域であるか高濃度領域であるかによって異なる、とも言える。

すなわち、図２（ｂ）に示すように、デューティーを８０％とした場合、各画素の露光量を正確に制御することができないため、濃度のバラツキを抑制できないという問題がある。

本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、
本発明の目的は、出力画像の主、副走査方向における濃度ばらつきを抑制する画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。

本発明は、光源を発光させることで感光体を露光して静電潜像を作成する画像形成装置であって、階調数ｐ（ｐ＞２）の第１画像データに対して、中間調処理により階調数ｑ（ｐ＞ｑ≧２）の第２画像データを得る中間調処理手段と、前記第１画像データの注目画素の階調値に基づきｒ（ｐ＞ｒ≧２）種類の発光時間算出方式を決定する発光時間算出方式決定手段と、前記決定された発光時間算出方式と前記第２画像データの注目画素の階調値と前記注目画素の前記感光体上の位置に応じて、画素毎に光源の発光時間を決定する発光時間決定手段とを有することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、濃度が均一になるよう、感光体上の領域毎および入力画像の階調域毎に光源の発光時間を制御可能であるので、出力画像の主、副走査方向における濃度ばらつきを抑制することができる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。以下の説明では、入力階調値、出力階調値とも０以上２５５以下の整数値を取り、値が大きいほど濃度が高いものとする。

実施例１
図３は、本発明の実施例１に係る画像処理装置の構成を示す。画像入力部５０１は、カラー複写機においてスキャナで読みとった画像データを、濃度補正処理、周波数補正処理を行い、ＣＭＹＫ各版毎の画像に変換した画像を入力して、入力階調値を画素毎に順次後段の処理に送る。

中間調処理部５０２は、図４の閾値マトリクスを用いて閾値を決定し、入力階調値と閾値とを比較して出力階調値を決定する。本実施例では、出力階調値は０、８５、１７０、２５５のいずれかの値を取るものとし、図４の閾値マトリクス６０１が出力階調値８５に相当するドットを出すか否かを決定するための閾値Ａ、図６の閾値マトリクス６０２が出力階調値１７０に相当するドットを出すか否かを決定するための閾値Ｂ、図４の閾値マトリクス６０３が出力階調値２５５に相当するドットを出すか否かを決定するための閾値Ｃとする。

まず、閾値マトリクスを用いて閾値を決定する方法について説明する。閾値マトリクス上で注目画素に対応する位置は、出力画像に閾値マトリクスをタイル状に繰り返し敷き詰めたとき、注目画素が閾値マトリクス中のどの位置に相当するかにより決定する。

すなわち、閾値マトリクスのサイズが横ｗ画素、縦ｈ画素である場合、出力画像座標で横Ｘ（主走査方向）、縦Ｙ（副走査方向）の注目画素に対しては、閾値マトリクス座標で横軸（Ｘ ｍｏｄ ｗ）、縦軸（Ｙ ｍｏｄ ｈ）に示す位置の閾値を用いる。ここで、ｍｏｄは剰余演算子であり、（Ｘ ｍｏｄ ｗ）はＸをｗで割った時の余りを示す。例えば図４の閾値マトリクスはｗ＝ｈ＝１２であるため、出力画像座標で（Ｘ，Ｙ）＝（１３，２６）の画素に対しては、閾値マトリクス座標で（ｘ，ｙ）＝（１，２）の位置の閾値を用いることとなる（閾値マトリクスの基点の座標値は（０，０）である）。この場合、出力階調値８５、１７０、２５５に相当するドットを出すか否かを決定するための閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃはそれぞれ閾値マトリクス６０１、閾値マトリクス６０２、閾値マトリクス６０３の当該位置の値から、２３１、２３５、２４０となる。

図５は、入力階調値と閾値の関係から出力階調値を決定する、中間調処理部５０２の処理フローチャートである。入力階調値が閾値Ｃより大きければ（ステップ７０１でＹｅｓ）、２５５を出力階調値とする（ステップ７０２）。入力階調値が閾値Ｃより大きくない場合は（ステップ７０２でＮｏ）、入力階調値と閾値Ｂとの大小関係を比較する。入力階調値が閾値Ｂより大きければ（ステップ７０３でＹｅｓ）、１７０を出力階調値とする（ステップ７０４）。入力階調値が閾値Ｂより大きくない場合は（ステップ７０３でＮｏ）、入力階調値と閾値Ａとの大小関係を比較する。入力階調値が閾値Ａより大きければ（ステップ７０５でＹｅｓ）、８５を出力階調値とする（ステップ７０６）。入力階調値が閾値Ａより大きくない場合は（ステップ７０５でＮｏ）、０を出力階調値とする（ステップ７０７）。例えば、閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃがそれぞれ２３１、２３５、２４０となる画素位置において、入力階調値が２３７である場合は、１７０を出力階調値とすることになる。

図６は、入力階調値から発光時間算出方式を決定する発光時間算出方式決定部５０３の処理フローチャートである。入力階調値が閾値Ｐより大きければ（ステップ８０１でＹｅｓ）、算出方式Ｐを発光時間算出方式とする（ステップ８０２）。入力階調値が閾値Ｐより大きくない場合は（ステップ８０１でＮｏ）、入力階調値と閾値Ｑとの大小関係を比較する。入力階調値が閾値Ｑより大きければ（ステップ８０３でＹｅｓ）、算出方式Ｑを発光時間算出方式とする（ステップ８０４）。入力階調値が閾値Ｑより大きくない場合は（ステップ８０３でＮｏ）、入力階調値と閾値Ｒとの大小関係を比較する。入力階調値が閾値Ｒより大きければ（ステップ８０５でＹｅｓ）、算出方式Ｒを発光時間算出方式とする（ステップ８０６）。入力階調値が閾値Ｒより大きくない場合は（ステップ８０５でＮｏ）、算出方式Ｓを発光時間算出方式とする（ステップ８０７）。

ここで、閾値Ｐ、閾値Ｑ、閾値Ｒは、それぞれ１９１、１２７、６３とする。例えば、入力階調値が２３７である場合は、算出方式Ｐとすることになる。

画像蓄積部５０４は、中間調処理部５０２が決定した出力階調値と、発光時間算出方式決定部５０３が決定した発光時間算出方式を対にしてメモリに蓄積する。画像出力部５０５は、画像蓄積部５０４が蓄積した出力階調値と発光時間算出方式を、出力時の画像の走査順序になるよう、後段の処理に出力する。

発光時間決定部５０６は、画像出力部５０５から受け取った出力階調値と発光時間算出方式に基づいて、図７に示す換算表９０１、９０２、９０３を用いて発光時間を決定する。換算表９０１、９０２、９０３の決定方法は後述する。

まず、処理対象の画素（注目画素）が感光体上のどの領域に位置するかにより、左端から１／３までの領域にある場合は図７の換算表９０１、１／３より右で、２／３までの領域にある場合は換算表９０２、２／３より右の領域にある場合は換算表９０３を用いる。なお、出力画像の座標と感光体上の座標は同一である。また、感光体の回転方向が副走査方向であり、回転方向に垂直な方向が主走査方向である。

ここで、例えば左端から１／３の領域をまたいだところで急激に発光時間が変化しないために、徐々に発光時間を変化させても良い。上記した例では、感光体の領域を３分割したが、本発明はこれに限定されず、細かく分割（ｎ分割）してもよい。

図８は、出力階調値２５５、算出方式Ｐとしたときの感光体上の位置と徐々に発光時間を変化させたときの関係を示す。図７の換算表９０１、９０２、９０３に基づいて、処理対象画素が感光体上の左から右に（主走査方向に）行くにつれて、デューティーを７０％、８０％、７４％と徐々に変化させるために、画像の左端から１／６までの領域は７０％のデューティーとし、１／６より右で中央までの領域は補間により７０％から８０％に徐々に変化させ、中央より右で左端から５／６までの領域は補間により８０％から７４％に徐々に変化させ、左端から５／６より右の領域では７４％とする。

次に、図７の換算表９０１、９０２、９０３の決定方法について示す。換算表９０１、９０２、９０３は、図９の原稿１１０１を用いて決定する。原稿１１０１にはパターン１１０２、１１０３、１１０４がそれぞれ感光体の左側、中央、右側に位置するよう配置されている。

パターン１１０２、１１０３、１１０４内にはいずれも入力階調値３２、９６、１６０、２２４の各パッチ画像、および入力階調値が０から２５５に緩やかに変化するグラデーション画像が含まれる。各パッチ画像の入力階調値は発光時間算出方式決定部５０３でそれぞれ、算出方式Ｓ、算出方式Ｒ、算出方式Ｑ、算出方式Ｐが選択される階調値である。

これを、図３の画像入力部５０１に送り、前述同様の処理を行い紙に出力して、同じ入力階調値のパッチが同じ濃度となり、グラデーション画像がなだらかに濃度変化するよう、図７の換算表９０１、９０２、９０３の値を決定する。なお、上記した例では濃度に注目して発光時間を決定しているが、濃度の代わりに露光量に注目しても良い。

その後、光源が画素毎に指示された時間発光することで感光体に潜像を作り、図示しない現像部を通してトナーにより潜像から現像され、さらに感光体上のトナーが紙に転写、定着されて複写機から出力される。

実施例２
図１０は、本発明の実施例２の画像処理装置の構成を示す。画像入力部１２０１は、カラー複写機においてスキャナで読みとった画像データを、濃度補正処理、周波数補正処理を行い、ＣＭＹＫ各版毎の画像に変換した画像を入力して、入力階調値を画素毎に順次後段の処理に送る。

画像判定部１２０２は、注目画素およびその周辺画素の階調値に基づいて、注目画素が文字や線画のようなエッジの多い領域であるか、それ以外であるかを判定して後段の処理に送る。画像判定部１２０２では、例えば一次微分フィルタと注目画素周辺の階調値とに対して積和演算を行い、その演算結果の絶対値が所定の値より大きければエッジ、そうでなければそれ以外と判定する。

中間調処理部１２０３は、注目画素がエッジと判定されている場合は、図１１の閾値マトリクスを用い、それ以外の場合は図４の閾値マトリクスを用いる。ここで、本発明が適用されるカラー複写機の出力解像度が６００ｄｐｉであるとき、図１１の閾値マトリクスはスクリーン線数が２１２線の網点スクリーンを形成し、図４の閾値マトリクスはスクリーン線数が１４１線の網点スクリーンを形成する。すなわち、エッジと判定されやすい文字部分や線画部分などに対しては高い鮮鋭性を得るために高線数スクリーン、それ以外の部分に対しては機械の変動に強い低線数スクリーンを用いる。

図１２は、画像の判定結果と入力階調値とから、発光時間算出方式を決定する発光時間算出方式決定部１２０４の処理フローチャートである。図１２（ａ）において、判定結果がエッジであれば（ステップ１４０１）、高線数の処理１を行い（ステップ１４０２）、判定結果がエッジでなければ（ステップ１４０１でＮｏ）、低線数の処理０を行う（ステップ１４０３）。

図１２（ｂ）に示す、処理１もしくは処理０において、入力階調値と、処理毎に定めた閾値とを比較して算出方式を決定する。

画像蓄積部１２０５は、中間調処理部１２０３が決定した出力階調値と、発光時間算出方式決定部１２０４が決定した発光時間算出方式をセットにしてメモリに蓄積する。画像出力部１２０６は、画像蓄積部１２０５が蓄積した出力階調値と発光時間算出方式を、出力時の画像の走査順序になるよう、後段の処理に出力する。発光時間決定部１２０７は、画像出力部１２０６から受け取った出力階調値と発光時間算出方式に基づいて発光時間を決定する。

前述のように、連続したドットオンの画素数が少ない場合と多い場合とで、デューティーを変化させたときの濃度の変化率は異なるため、閾値マトリクス毎に適切な閾値Ｐ、閾値Ｑ、閾値Ｒおよび、図７に相当する換算表を求めることが望ましい。

実施例２の処理０の場合の閾値Ｐ０、Ｑ０、Ｒ０は、実施例１と同様に、それぞれ１９１、１２７、６３である。また、実施例２の処理１の場合の閾値Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１は、それぞれ１５９、１２７、９５である。

算出方式Ｐ０、Ｑ０、Ｒ０、Ｓ０に対応する換算表は、図４の閾値マトリクスを用いて作成する。図１３は、図１１の閾値マトリクスを用いて作成された、算出方式Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１に対応する換算表である。

また、本発明は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した各実施例の機能を実現することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施例の機能が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施例の機能が実現される場合も含まれる。また、本発明の実施例の機能等を実現するためのプログラムは、ネットワークを介した通信によってサーバから提供されるものでも良い。

従来の課題を説明する図である。 従来の課題を説明する図である。 本発明の実施例１に係る画像処理装置の構成を示す。 実施例１で用いる閾値マトリクス例を示す。 中間調処理部の処理フローチャートである。 実施例１の発光時間算出方式決定部の処理フローチャートである。 実施例１の発光時間を決定する換算表を示す。 出力階調値２５５、算出方式Ｐとしたときの感光体上の位置と徐々に発光時間を変化させたときの関係を示す。 換算表の作成に用いる原稿例を示す。 実施例２に係る画像処理装置の構成を示す。 実施例２で用いる閾値マトリクス例を示す。 実施例２の発光時間算出方式決定部の処理フローチャートである。 実施例２の発光時間を決定する換算表を示す。

符号の説明

５０１ 画像入力部
５０２ 中間調処理部
５０３ 発光時間算出方式決定部
５０４ 画像蓄積部
５０５ 画像出力部
５０６ 発光時間決定部

Claims (7)

1. 光源を発光させることで感光体を露光して静電潜像を作成する画像形成装置であって、階調数ｐ（ｐ＞２）の第１画像データに対して、中間調処理により階調数ｑ（ｐ＞ｑ≧２）の第２画像データを得る中間調処理手段と、前記第１画像データの注目画素の階調値に基づきｒ（ｐ＞ｒ≧２）種類の発光時間算出方式を決定する発光時間算出方式決定手段と、前記決定された発光時間算出方式と前記第２画像データの注目画素の階調値と前記注目画素の前記感光体上の位置に応じて、画素毎に光源の発光時間を決定する発光時間決定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光時間決定手段は、前記決定された発光時間算出方式と前記第２画像データの注目画素の階調値と前記注目画素の前記感光体上の位置と前記中間調処理の方式に応じて、画素毎に光源の発光時間を決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記発光時間決定手段は、前記第２画像データの同一の階調値に対応する濃度が、前記感光体の位置によらず一定になるよう光源の発光時間を決定することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記感光体を回転させながら露光し、前記発光時間決定手段は、前記決定された発光時間算出方式と前記第２画像データの注目画素の階調値と前記感光体の回転方向に対してほぼ垂直の座標軸上の注目画素の位置に応じて、光源の発光時間を決定することを特徴とする請求項１、２または３記載の画像形成装置。
5. 光源を発光させることで感光体を露光して静電潜像を作成する画像形成方法であって、階調数ｐ（ｐ＞２）の第１画像データに対して、中間調処理により階調数ｑ（ｐ＞ｑ≧２）の第２画像データを得る中間調処理工程と、前記第１画像データの注目画素の階調値に基づきｒ（ｐ＞ｒ≧２）種類の発光時間算出方式を決定する発光時間算出方式決定工程と、前記決定された発光時間算出方式と前記第２画像データの注目画素の階調値と前記注目画素の前記感光体上の位置に応じて、画素毎に光源の発光時間を決定する発光時間決定工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項５記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
7. 請求項５記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images