JP2016175245A - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成対象の画像データにおいて、網点スクリーンの中階調における画像の安定性を向上させること。【解決手段】入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する画像判断部１０１と、前記階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成するスクリーン生成部１０２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関するものである。

従来、一般的に電子写真の画像安定性はオフセット印刷に比べ劣っている。そのため電子写真の画像安定性をオフセット印刷レベルに近づけるよう、種々の技術が試みられている。電子写真とオフセット印刷で異なる点の一つとして階調表現の違いが有る。電子写真はラインスクリーン、網点スクリーン、ＦＭスクリーンといった画像処理を施すことで階調を表現している。網点スクリーンは、他のスクリーンと比べ、オフセット印刷ライクの画像を出力している。

例えば、特許文献１には、ドットスクリーン、ラインスクリーンの優れた点を利用するため、中階調値の範囲ではラインスクリーンを使用し、高階調値の範囲では白抜きドットスクリーンを使用している。ラインスクリーンは階調値が高くなるに従って、トナーの非付着領域（すなわち、ラインとラインの間）の幅は狭くなり、非付着領域のトナー付着状態が不安定になる。このため、特許文献１では、ラインスクリーンから白抜きドットスクリーンへ切り替えて、中階調から高階調の階調性を向上させている。

しかしながら、従来の技術にあっては、網点スクリーンは中階調での画質の安定性が優れないという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、網点スクリーンの中階調の画像安定性を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する画像判断部と、前記階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成するスクリーン生成部と、を備えることを特徴とする。

本発明は、網点スクリーン画像の中階調での画像安定性を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 図２は、画像処理部の機能を含む構成を示すブロック図である。 図３は、スクリーン生成部の機能構成を示すブロック図である。 図４は、ドット形状と白抜きドット形状例を示す説明図である。 図５は、網点形状から白抜きドット形状への移行例を示す説明図である。 図６は、ドット間距離が５０μｍ以下になるまでのドットの成長法の一例を示す説明図である。 図７は、網点形状から白抜きドット形状へのドットの成長法の一例を示す説明図である。 図８は、網点形状とスクリーン角の関係を示す説明図である。 図９は、スクリーン生成処理例を示すフローチャートである。 図１０は、従来の網点スクリーン処理と本実施の形態の網点スクリーン処理とにおける画像安定性を示すグラフである。 図１１は、ドット間距離と不安定なトナー付着領域の関係を示す説明図である。 図１２は、従来における網点スクリーン成長方法を示す説明図である。 図１３は、入力面積率５０％付近でのドット間距離を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムの一実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。画像形成装置は、例えば、複写装置、レーザプリンタなどの印刷装置、ファクシミリ装置、または複写機能、印刷機能、ファクシミリ機能の少なくとも一つの機能を備えた複合機などが該当する。また、画像形成装置は、単色またはＹ（イエロー）,Ｍ（マゼンタ）,Ｃ（シアン）,Ｋ（ブラック）の各トナーの重ね合わせによるカラーのいずれであってもよい。画像形成装置は、画像処理部１００、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、画像形成部１２０を備える。

画像処理部１００は、画像形成装置のコントローラ基板等に搭載され、入力される画像データに対して画像処理を行って、画像形成部１２０に出力する。画像処理部１００は、例えば、後述する図２のように構成され、ＣＰＵ１１０がＲＯＭ１１１に格納されている制御プログラムに従って、ＲＡＭ１１２をワーキングメモリとして後述する所定の制御を実行する。

画像形成部１２０は、レーザプリンタであれば、レーザ光学系、書込み制御部を含む光書込み部を有し、画像処理部１００から送られる画像信号にしたがって、レーザ変調して露光する。この露光により、帯電後の感光体上にドット画像の潜像を形成し、一般的な電子写真装置に知られているように現像、転写、定着のプロセスを経て、記録紙に所望の画像が形成される。

図２は、画像処理部１００の機能を含む構成を示すブロック図である。画像処理部１００は、画像判断部１０１、スクリーン生成部１０２、ディザ処理部１０３、ディザテーブル１０４、ＰＭＷ部１０５を備える。

画像判断部１０１は、入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する。すなわち、画像判断部１０１は、入力された画像データから、ハーフトーン領域（中階調領域）の画像情報（階調値）を読み取る。

スクリーン生成部１０２は、階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成する。このスクリーン生成部１０２の詳細な具体例については後述する。

ディザ処理部１０３は、入力された画像情報から適用するディザを決定し、ディザテーブル１０４に格納されているディザパターンデータを読み出し、このディザパターンデータに従ったディザ処理を実行する。なお、ディザテーブル１０４は、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）といった記憶装置に、複数の異なるディザパターンデータが格納されている。

ＰＭＷ部１０５は、ディザ処理部１０３によってディザ処理を施された画像データを元に、画像形成部１２０が、レーザプリンタであればＰＭＷ（パルス幅変調方式）を行う。その後、ＬＤ（レーザーダイオード）を変調出力するための信号を画像形成部１２０の光書込み部（不図示）に送る。

なお、画像処理部１００の機能の一部または全部をソフトウェアまたはハードウェアで構成してもよい。

図３は、スクリーン生成部１０２の機能構成を示すブロック図である。スクリーン生成部１０２は、網点生成部２００、白抜きドット形成処理部２０１、ドット生成部２０２を備える。これらの各機能については後述する。

なお、スクリーン生成部１０２の機能の一部または全部をソフトウェアまたはハードウェアで構成してもよい。

次に、網点スクリーンのドット成長方法について説明する。電子写真方式を用いた画像形成では、ドット間の距離が近い場合、隣り合うドット同士の露光分布の端同士が重なることで非画像部（地肌部）にある程度の露光強度が生まれる。すなわち、露光強度が生じると帯電直後の感光体上にトナー付着が付着する微小な潜像電位が生じることになる。このような場合には、図１１に示すように、トナーを付ける予定ではない場所にトナーが付く、つまり、本来の画像形成位置以外（非付着領域、地肌部）にトナーが付着するという現象が存在する。この現象は、入力されるドット画像のドット間距離が小さいほど現われやすい（後述の図１３ｄｌ参照）。そのため、電子写真特有の不安定性により、ある特定のドット間距離ではトナーを付ける予定ではない場所にトナーが付いたり付かなかったり、という現象が発生し、地肌汚れといった画像品質の低下が発生する。

まず、従来の網点スクリーンの成長方法について説明する。なお、以下、ドットの成長はドットに大きさを変えて白と黒の比率を変化させて擬似的にハーフトーン（中階調）に見せる画像処理であり、ドットの成長またはドットの生成は同一意味をなす。このため適宜、生成または成長と記述する。

図１２は、従来における網点スクリーン成長方法を示す説明図である。網点スクリーンは、図１２に示すように、ドット成長順（画像濃度）が大きくなるに従い、ドット画像の書き込みが行われる。画素の順番は、成長中心（ドット生成中心に相当する）とよばれる画素（図１２左上参照）に対して距離的に近い画素から、周辺部の画素へと順位づけが行われる。

すなわち、図１２に示すように、成長中心（左上参照）を基準にドットを大きく生成することで階調を表現している。そのため、階調が大きくなるに従いドット間距離が小さくなり、中階調になると上記画像品質の低下が頻繁に起き、トナー付着が不安定となる。以上のことから網点スクリーンの中階調の画像安定性を高めるには、ドットの成長方法を変更する必要がある。

ドット成長方法では、どのようなドット成長方法でもドット間距離が小さくなり、画像安定性が悪くなる階調は存在してしまう。一方で、ドット成長方法は、ドットの成長方法次第でその階調数を減らすことは可能である。従来のドットスクリーン成長法は、非トナー付着部の画像安定性が悪くなるドット間距離となる階調が中階調で多く見られるため、中階調での画像安定性が優れない。ここで図１３に示すように、網点画像を構成する１ドットの画素と画素との距離、いわゆるドット間距離ｄｌが５０μｍ以下になると、前述した画像品質の低下が頻繁に起きることが確認されている。

そこで、本実施の形態のスクリーン生成部１０２では、下記に説明するように、中階調の画質の安定性の向上を図る。まず、網点生成部２００は、ドット間距離が５０μｍ付近になるまでは網点形状で成長させる。白抜きドット形成処理部２０１は、ドット間距離が５０μｍ付近になった場合、白抜きドット形状への移行を開始する。白抜きドット形状への移行は、画像欠陥が出現すると確認されている入力面積率値４０％前後までに終える。ドット生成部２０２は、白抜きドット形成処理部２０１により白抜きドット形状への移行が完了した後は、白抜き部を埋めるようにドットを生成していく。

また、網点生成部２００は、ドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が≦４０％のスクリーンにおいて、網点パターンのドット画像をドット間距離が５０μｍ付近まで大きくし、それ以降のドットを接続するように生成する（後述する図６参照）。

また、白抜きドット形成処理部２０１は、入力面積率が≧４０％の白抜きスクリーンで使用する白抜きドットパターンにおいて、最大限に短径が大きく、白抜きドット形状の周辺長が短くなるように白抜きドット部周辺のドットを生成させる（後述する図６参照）。

また、白抜きドット形成処理部２０１は、網点パターンから白抜きドット形状へ移行するためのパターンにおいて、架橋構造を用いて白抜きドット部を形成する（後述する図７参照）。

また、白抜きドット形成処理部２０１は、網点パターンから白抜きドット形状へ移行するためのパターンの架橋構造において、スクリーン角の大きい方向を先に架橋構造を形成する（後述する図７参照）。

次に、上述した各機能部の具体例について図面を参照し、説明する。図４は、ドット形状と白抜きドット形状例を示す説明図である。白抜きドット形状とは図４に示すようにドット形状（Ａ）を反転させたような形状である白抜きドット形状（Ｂ）を用いることで、従来のドットスクリーン成長法である網点形状方式に比べ、ドット間距離が小さい階調数を減らすことができる。

そこで、網点生成部２００によりドット間距離が５０μｍ付近になるまでは網点形状で生成させ、以降は白抜きドット形成処理部２０１による白抜きドット形状に切り替えることにする。ただし、図５に示すように網点形状から白抜きドット形状へ移行中は、ドット間距離が小さくなり、画像安定性が優れない。

ここで電子写真方式の画像形成装置に見られる異常画像（画像欠陥）の一つとしてバンディングが存在する。バンディングとは画像のハーフトーン部（中階調部）に出現する帯状の濃度ムラを指し、最も目立つのは入力面積率が５０％前後のときである（前述の図１３参照）。そのため、白抜きドット形状への移行をこの階調付近で行うとバンディングが顕著に現れてしまう。このようなバンディングと呼ばれる画像欠陥の発生を避けるために、白抜きドット形成処理部２０１は、白抜きドット形状への移行を、上記バンディングといった画像欠陥が出現すると確認されている入力面積率４０％前後までに終えることにする。

図６は、ドット間距離が５０μｍ以下になるまでのドット成長法の一例を示す説明図である。網点成長部２００は、図６の左側から順に、ドット間距離が５０μｍ付近になるまで従来の網点形状方式を用いてドットを成長させる。例えば、解像度が６００ｄｐｉの場合は、１ｄｏｔ≒４２μｍであるためドット間距離が１ｄｏｔになるまでドットを生成させる。また、解像度が１２００ｄｐｉの場合は、１ｄｏｔ≒２１μｍであるため、ドット間距離が２ｄｏｔになるまで従来通りの網点形状でドットを生成させる。

ここで、網点形状から白抜きドット形状へ移行している最中はドット間距離が小さくなるため、画像安定性が悪くなりやすい。ゆえに、画質・安定性が悪くなる階調数を減らすため、速やかに移行を完了させる必要がある。そこで、図７に示すような架橋構造を用いる。

図７は、網点形状から白抜きドット形状へのドットの成長法の一例を示す説明図である。また、図８は、網点形状とスクリーン角の関係を示す説明図である。図８に示すように、ドットスクリーンは性質上、スクリーン角が大きい方向と小さい方向、二方向のスクリーン角を持っている。まずはスクリーン角が大きい方から架橋構造を形成する。図７に示すように一方向目の架橋が完成した時点でラインスクリーン形状に似たような形状になっており、ラインスクリーンはスクリーン角が大きいほど画像安定性が高いことがその理由である。スクリーン角が大きい方向の架橋構造が完成した後はスクリーン角が小さい方向の架橋構造を完成させることで、白抜きドット形状への移行を完了とする。

図７に示す例では、網点形状（最大）に対して、網点形状→白抜きドット形状への移行を開始し、一方向目の架橋を完成させ、最終的に、二方向目の架橋を完成して、白抜きドット形状の移行を完了させる。

図９は、実施の形態にかかるスクリーン生成処理例を示すフローチャートである。本スクリーン生成処理は、スクリーン生成部１０２によって行われる。まず、網点生成部２００は、入力画像の階調値に応じ、従来の網点スクリーンと同様の方法でドットを成長させる（ステップＳ１０１）。さらに、網点成長部２００は、ドット間距離が５０μｍより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここでドット間距離が５０μｍより大きい場合（判断、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に移行し、一方、ドット間距離が５０μｍ未満であれば（判断、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻り、同様の処理を実行する。このように、網点生成部２００は、ドット間距離が５０μｍ付近になるまで従来の網点スクリーンと同様の方法でドットを生成する。

続いて、白抜きドット形成処理部２０１は、ドット間距離が５０μｍ付近になったら網点形状から白抜きドット形状になるように生成し（ステップＳ１０３）、白抜き部を形成し終えたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで白抜き部を形成し終えた場合（判断、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行し、一方、白抜き部を形成し終えていない場合（判断、Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、同様の処理を行う。このように、白抜きドット形成処理部２０１は、ドットの凸部同士が隣り合うラインに接合し、白抜きドット部が形成されるまでドットを生成する。

ステップＳ１０５では、ドット生成部２０２は、可能な限り短径が大きく、白抜きドット周辺長が短くなるように白抜きドット部周辺のドットを生成する。その後、階調値が最大に達したか否かを判断し（ステップＳ１０６）、階調値が最大の場合（判断、Ｙｅｓ）、本処理を終了し、一方、階調値が最大に達してなければ（判断、Ｎｏ）、ステップＳ１０５に戻る。このように、ドット生成部２０２は、ベタ画像になるまでドットを生成する。

図１０は、従来の網点スクリーン処理と本実施の形態の網点スクリーン処理とにおける画像安定性を示すグラフである。図１０において、横軸は階調値を示し、縦軸は色安定性（良い〜悪い）を示している。図１０に示すように、従来の網点スクリーン処理（破線で示すグラフ）は中階調で色安定性に問題があることが確認できる。また、色安定性が最も悪い部分とバンディングが目立つ階調が重なっていることから、バンディングの程度が悪かった。なお、図１０において、グラフ中央部分（放物線頂部付近）が、画像のハーフトーン部（中階調部）に出現する帯状の濃度ムラを指すバンディングが目立つ領域を示している。

これに対して本実施の形態のスクリーン生成部１０２による処理は、図１０において、実線のグラフに示すように、網点形状→網点形状から白抜きドット形状への移行→白抜きドット形状の３つの画像処理機能を備える。これにより、上記問題点を解決できていることが確認できる。

ところで、本実施の形態の画像処理装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ１１１等に予め組み込まれて提供される。また、上記プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。

さらに、本実施の形態で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

本実施の形態で実行されるプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）１１０が上記ＲＯＭ１１１からプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、上述してきた実施の形態は本発明を実現するための一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ 画像処理部
１０１ 画像判断部
１０２ スクリーン生成部
１０３ ディザ処理部
１０５ ＰＭＷ部
１１０ ＣＰＵ
１１１ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１２０ 画像形成部
２００ 網点生成部
２０１ 白抜きドット形成処理部
２０２ ドット生成部

特開２０１２−３１８０号公報

Claims (9)

1. 入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する画像判断部と、
   前記階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成するスクリーン生成部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記スクリーン生成部は、
   前記網点パターンのドット間距離が所定値付近になるまでは網点形状でドット画像を生成する網点生成部と、
   前記ドット間距離が前記所定値付近になった場合、前記白抜きドット形状への移行を開始し、当該白抜きドット形状への移行は前記入力面積率の前後までに行う白抜きドット形成処理部と、
   前記白抜きドット形状への移行が完了した後、前記白抜きドット形状で生成された白抜き部を埋めるようにドット画像を生成するドット生成部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記ドット間距離の所定値は５０μｍであり、前記入力面積率は≦４０％、また前記白抜きドット形状は≧４０％のスクリーンであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記網点生成部は、入力面積率が≦４０％のスクリーンにおいて、網点パターンのドット画像をドット間距離が５０μｍ付近まで大きくし、それ以降のドットを接続するように生成することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記白抜きドット形成処理部は、前記入力面積率が≧４０％の白抜きスクリーンで使用する白抜きドット形状において、最大限に短径が大きく、白抜きドット形状の周辺長が短くなるように、白抜きドット形状周辺のドットを生成することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記白抜きドット形成処理部は、前記網点パターンから前記白抜きドット形状へ移行するためのパターンにおいて、架橋構造を用いて白抜きドット形状を形成することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記白抜きドット形成処理部は、前記網点パターンから前記白抜きドット形状へ移行するためのパターンの架橋構造において、スクリーン角の大きい方向を先に架橋構造を形成することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
8. 入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する画像判断工程と、
   前記階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成するスクリーン生成工程と、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
9. 入力される画像データに対して所定範囲ごとに階調値を判断する画像判断ステップと、
   前記階調値に対応するドット画像における黒と白との面積比率である入力面積率が、画像欠陥が出現する値より小さいスクリーンの網点パターンの各ドット中心部に、白抜きドット形状を生成するスクリーン生成ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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