JP2608808B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高画質の記録画像を得る
ための画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からパーソナルコンピュータ、ワー
クステーション等の出力端末として、種々の原理のプリ
ンタが提案されているが、特に電子写真プロセスとレー
ザ技術を用いたレーザビームプリンタ(以下ＬＢＰとい
う)は記録速度と印字品質の点で優位性が高く、急速に
普及しつつある。

【０００３】一方、市場ではＬＰＢのフルカラー化に対
する要求が高まってきているが、フルカラーＬＢＰの場
合、従来の文字・線画に加えて、画像データが出力対象
となるため、一般的なＬＰＢの２値データ処理に対し
て、多階調出力を前提とした画像処理を行う必要があ
る。

【０００４】一般にＬＢＰ等の電子写真プロセスを応用
した画像出力機器の場合、電子写真プロセス自体の安定
性に問題があるため、電子写真プロセス自体が有する安
定した階調数は多くみて３，４階調が確保できる程度で
ある。

【０００５】例えばＬＢＰや通常の熱転写プリンタのよ
うに、出力階調数の不十分な画像出力機器で中間調画像
を記録する手段として、２値ディザ法がよく用いられて
いる。しかしながら、この２値ディザ法は十分な階調性
を得るために大きいサイズのディザマトリックスを用い
なければならず、解像力の低下や原稿の網点とディザパ
ターンの干渉によるモアレの発生といった画質劣化が生
じるなどの問題点があった。

【０００６】上記の問題点を改善するために多値ディザ
法が提案されている。この多値ディザ法について図17に
示す画像処理装置の構成を示すブロック図を用いて説明
する。説明を簡単にするため、伝送あるいは蓄積された
画像データは既に画像メモリ１に格納されているものと
する。

【０００７】画像メモリ１には赤Ｒ，緑Ｇ，青Ｂの輝度
データが格納されており、それぞれ１画素あたり８ビッ
ト×３＝24ビットの情報量を有している。これらの画素
データは、主走査方向カウンタ２及び副走査方向カウン
タ３によりアドレス演算部４を介してアクセスされ、前
記輝度データＲ，Ｇ，Ｂは揃って先頭から読み出され
る。

【０００８】このＲ，Ｇ，Ｂは輝度信号であるから、濃
度変換部５で濃度変換を施し濃度信号シアンＣ，マゼン
タＭ，イエローＹ(印刷の３原色)に変換する。この変換
は通常ＲＯＭもしくはＲＡＭ等の記憶デバイスに変換テ
ーブルを設定し、輝度データ値をアドレスとして内容を
アクセスする。実際のテーブル内容は、例えば図18のグ
ラフに示す変換特性(横軸：輝度及びアドレス，縦軸：
濃度及びメモリ内容)に基づく値が書き込まれている。

【０００９】濃度変換された画素データは３色揃って色
補正部６に入力される。この色補正部６では濃度データ
に対して周知の技術である下色除去(ＵＣＲ…Ｕnder Ｃ
olorＲemoval)、墨版生成、及マスキング等が行われ
る。色補正部６によって画像データには墨(ブラック：
Ｂｋ)が追加され、１画素当りの情報量は事実上８×４
＝32ビットになっている。

【００１０】次にこれらの４色データはデータセレクタ
７により、例えば転送先がフルカラープリンタのプリン
トエンジン14であれば、例えばＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順に
データの転送が行われる。

【００１１】一方、主走査方向カウンタ２と副走査方向
カウンタ３のアドレス出力のうち、各々の下位３ビット
はディザ閾値マトリクス格納用の記憶デバイス８に接続
されており、画像の空間座標によって一意に定まる閾値
を出力する。

【００１２】この記憶デバイス８をアクセスするアドレ
スは全部で６ビット、即ち64個のデータにアクセスが可
能である。この場合、記憶デバイス８に格納されるディ
ザ閾値マトリクスは例えば図19に示した８×８のディザ
閾値マトリクス等が考えられる。

【００１３】記憶デバイス８から出力された閾値は、比
較器９に入力されデータセレクタ７から出力された濃度
レベル信号10の濃度データ８ビットのうちの下位６ビッ
トと比較される。比較器９では、濃度データが閾値より
大きいか等しければ、例えば「１」を比較結果11として
出力する。また、濃度データが閾値より小さければ、例
えば「０」を比較結果11として夫々出力する。

【００１４】一方、データセレクタ７から出力される濃
度データのうち上位２ビットは、画素値再決定用の記憶
デバイス12に入力されるように接続されており、比較器
９から出力される比較結果11の１ビットと共に合計３ビ
ットのデータをアクセスし、最終出力値13を出力する。

【００１５】図20に多値ディザ法における出力値の一例
を示し、データセレクタ７の出力の上位２ビットを濃度
レベル信号10、比較器９の比較出力を比較結果11とした
ときの、最終出力値13の例を示す。

【００１６】以上は、多値ディザをバードウェア化する
際にとられる手段であり、図20で示したように最終出力
値13の多値レベル数は０，３Ｆ，７Ｆ，ＢＦ，ＦＦの５
つ、即ち、５値ディザとなる。

【００１７】一般に多値レベルが少ない画像出力機器で
フルカラー画像を出力する場合、ここで示したような、
多値ディザ法等が広く採用されている。例えば画像出力
機器そのものの出力可能階調数が４値であっても、８×
８等の比較的大きなディザ閾値マトリクスを組み合わせ
れば、疑似階調により下式のように

【００１８】

【数１】 ８×８×（４−１）＋１＝１９３

【００１９】階調を得ることができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の技術で説
明したように、ＬＢＰや熱転写プリンタのようにプロセ
スあるいは転写原理そのものの階調数が少ない画像出力
機器には、多値ディザ法を含めて疑似的な画像階調技術
が広く用いられている。

【００２１】これらはディザ閾値マトリクスの網点タイ
プのものを工夫(１つのマトリクス内で複数のドット集
中を発生させ解像度と階調性の両立を狙った閾値マトリ
クスを採用)したり、画像出力機器の最小記録ドットの
解像度向上、あるいは濃度レベルに応じてディザマトリ
クスを変則的に切り換える等によりある程度の画質を得
ることが可能となった。

【００２２】しかし多値ディザの場合でも階調数を増加
させたい場合に解像度の劣化は避けられず、また原理的
に１つの画素内で中間の濃度レベルを用いるために記録
画像の濃度むらが生じやすい。

【００２３】また視覚特性上、低階調部ほど滑らかさが
必要なのにもかかわらず、数個の離散的な濃度レベルし
か持たないため、最低濃度の記録画素が白地に形成され
るときに、ザラツキ感やテクスチャが発生し、特に低階
調部で画質を劣化させている。

【００２４】本発明の目的は上述の問題点を解決し、解
像度の劣化が少なく、テクスチャの発生がなく、全ての
濃度域で階調性に優れた高品位な記録画像が得られる画
像形成装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、入力された画像データに基づき、１つ１つのドット
の大きさを変えることによって階調記録を行う画像形成
装置であって、前記画像データの濃度レベルをドットの
記録を行うための濃度レベルに変換する複数の異なる変
換特性を有し、複数の変換特性は、前記画像データの濃
度レベルが高くなっていく過程において、前記画像デー
タの濃度レベルをこの濃度レベルが最高濃度レベルより
低い第１の濃度レベルに達すると最大の大きさのドット
を記録する濃度レベルに変換する第１の変換特性と、前
記画像データの濃度レベルをこの濃度レベルが低濃度レ
ベルの場合にドットの記録を行わない濃度レベルに変換
するとともに、前記画像データの濃度レベルをこの濃度
レベルが前記第１の濃度レベルより低い第２の濃度レベ
ルに達するとドットの記録を行う濃度レベルに変換する
第２の変換特性とからなる変換処理手段と、１ブロック
が複数の画素数で構成されるよう、前記画像データを記
録する位置において区切ることにより複数のブロツクに
分割するブロック分割手段と、前記ブロック内に置ける
画素の位置に応じて異なる前記変換特性を対応させ、前
記変換特性に従い前記画像データの濃度レベルに応じて
ドットの記録を行うための濃度レベルを定め、この濃度
レベルに応じてドットの大きさを変え記録を行う記録手
段とを備えたものである。

【００２６】

【作用】本発明によれば、画像データの濃度レベルが、
視覚の解像度が高くない低濃度レベルの場合には、ブロ
ック分割手段により分割されたブロック内における第２
の変換特性が対応する位置の画素に対しては、画像デー
タの濃度レベルをドットの記録を行わない濃度レベルに
変換し、ブロック内における第１の変換特性が対応する
位置の画素に対しては画像データの濃度レベルをドット
の記録を行うための濃度レベルに変換するとともに、画
像データの濃度レベルが、視覚の解像度が高い高濃度レ
ベルの場合には、ブロック分割手段により分割されたブ
ロック内における全ての画素に対して画像データの濃度
レベルをドットの記録を行うための濃度レベルに変換す
ることができ、さらに、ブロック内における第１の変換
特性が対応する位置の画素の画像データの濃度レベルが
最大の大きさのドットを記録する濃度レベルに変換され
るレベルに達する前にブロック内における第２の変換特
性が対応する位置の再素の画像データの濃度レベルをド
ットの記録を行う濃度レベルに変換することができる。

【００２７】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装
置の構成を示すブロック図である。図において、15は画
像処理装置であって、濃度変換部15-1，変換テーブル15
-2，墨／ＵＣＲ部15-3，色補正部15-4，データセレクタ
15-5，階調処理部15-6で構成され、入力側には、デジタ
ルデータ出力装置16が、また出力側にはプリントエンジ
ン14が接続される。

【００２８】上記、デジタルデータ出力装置16は、図示
されないイメージスキャナやビデオカメラなどからの画
像信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換や所定の画像処理を施し
たり、画像データを一旦メモリに格納されていてもよい
し、直接通信手段からの画像信号のインターフェースで
あってもよい。

【００２９】次に動作を、図２ないし図８を用いて説明
する。

【００３０】いま、プリントエンジン14が起動するとと
もに、デジタルデータ出力装置16はデジタル画像データ
を画像処理装置15に転送を開始する。画像処理の対象と
なるデータはＲＧＢ各色８ビットの計24ビットである。
この画像処理装置15に入力されたＲＧＢデータは輝度デ
ータであり、濃度変換部15-1で輝度データから濃度デー
タ、すなわち印刷の３原色であるＣ，Ｍ，Ｙ(シアン，
マゼンタ，イエロー)に変換される。

【００３１】一般にこの変換は変換テーブル15-2を構成
するＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶デバイス上に変換テーブル
データを書き込んでおき、例えば入力データ値を適当に
オフセットしてアクセスすれば容易に実現できる。通
常、濃度変換部15-1で入力画像の単色濃度・全体濃度・
コントラスト・下地色制御等(濃度及び色調整)を行うこ
とができる。

【００３２】ＲＧＢ(輝度)データは、濃度変換後、ＣＭ
Ｙ(濃度)データ17，18，19に変換されており、このＣＭ
Ｙデータを用いて次に墨／ＵＣＲ部15-3において、ＵＣ
Ｒ(下色除去)・墨版生成を行う。ＵＣＲはＣＭＹデータ
17，18，19の共通分量に対して一定の割合でデータを削
減する。基本的にはこの削減量を墨版として生成する。
元来ＵＣＲ及び墨版生成の目的は、１画素単位でＣＭＹ
の共通量をブラックＢｋ(墨)で置き換え、色材(トナー)
の節約を行うことである。

【００３３】しかし最近では純粋にトナー節約のために
ＵＣＲ及び墨版生成を行うことはほとんどなく、例えば
高濃度域の階調性劣化防止、コントラストの確保、高濃
度域のグレーバランス確保等を目的としており、ＵＣＲ
及び墨版の量を積極的に変化させ、更に高画質な画像を
出力することが可能である。上記処理によりＵＣＲ・墨
版生成後は、Ｃデータ20，Ｍデータ21，Ｙデータ22及び
Ｂｋデータ23が発生している。

【００３４】この後、無彩色成分であるＢｋデータ23以
外は色補正部15-4に入力される。この色補正部15-4では
マスキング等の処理が彩色成分(ＣＭＹ)に対して施され
る。マスキングは各色色材の不要吸収帯の影響を補正す
るのが目的である。

【００３５】例えばＣ(シアン)色材はＣ以外の波長領域
で不要吸収帯を有する。具体的には例えばＹ(イエロー)
色成分を有する。またＭ(マゼンタ)に対しても同様にＹ
が含まれる。従ってＹを記録する際には、ＣとＭが記録
されるベき濃度に応じてＣとＭに含まれるＹ成分を減じ
る必要がある。通常はＣＭＹのデジタル信号に対して３
×３のマトリクス演算、もしくは演算結果をＲＯＭ等の
記憶デバイスに書き込んでおき、これを各色アクセス
後、加減算しその結果を得る。

【００３６】従来３×３の線形マスキング(１次マスキ
ング)が主流であったが、１次マスキングは効果が不十
分であり最近では２次以上の非線形マスキング、または
色補正自体をブラックボックス内で行う写像と捉え、Ｃ
ＭＹ空間以外で写像関数を求める色補正方式も多数あ
る。

【００３７】次に色補正部15-4により入力データのＣデ
ータ20，Ｍデータ21，Ｙデータ22は夫々Ｃ’データ24，
Ｍ’データ25，Ｙ’データ26に変換される。一方、Ｂｋ
データ23は、無彩色データであるので色補正には関与し
ない。

【００３８】上記、色補正部15-4により色補正を施され
たＣ’データ24，Ｍ’データ25，Ｙ’データ26(以上が
彩色データ)及びＢｋデータ23(無彩色データ)は、デー
タセレクタ15-5により１色のデータのみが選択され、階
調処理部15-6に入力され、本発明に関わる画像信号の階
調処理を行う。階調処理を行った出力画像信号37(図２
参照)はプリントエンジン14に送られ、本発明の目的と
する高画質の記録画像が得られる。

【００３９】ここで本発明に関わる階調処理の内容を図
２を用いて詳細に説明する。この図２は図１における階
調処理部15-6の構成を示すブロック図であり、図中、27
は水平同期信号発生回路であって、画像の水平同期信号
28を出力する。この水平同期信号の発生源としては、例
えばレーザビームプリンタの場合であれば、レーザ走査
光学系(図示せず)からのビームディテクト信号に波形整
形等を施して用いることができる。29は水平２進カウン
タであり、前記水平同期信号28をカウントし、この水平
同期信号28が入力されるごとに水平２進カウンタ出力30
のＯＮ−ＯＦＦが入れ替わる。

【００４０】31は垂直同期信号発生回路であって、画像
の垂直同期信号32を出力する。この垂直同期信号の発生
源としては、例えばデータ転送クロックをそのまま使用
できる。33は垂直２進カウンタであり、垂直同期信号32
をカウントし、この垂直同期信号が入力されるごとに垂
直２進カウンタ出力34のＯＮ−ＯＦＦが入れ替わる。

【００４１】以上の各信号をより詳細に説明するため、
図３に水平同期信号28と垂直同期信号32と水平２進カウ
ンタ出力30と垂直２進カウンタ出力34の各時間軸方向の
変化を示す。即ち、水平同期信号28は１ライン分データ
の転送毎(ライン周期)に１度、ラインデータの先頭で発
生し、垂直同期信号32は１ライン中の個々のデータに対
応(画素周期)して発生し、発生回数は１ライン中に含ま
れる画素の数と等しい。これらの信号をそれぞれの２進
カウンタ29及び33で計数すれば、水平２進カウンタ出力
30と垂直２進カウンタ出力34の状態の組合せは４通りに
なる。

【００４２】すなわち、図３に示すように水平２進カウ
ンタ出力＝０、垂直２進カウンタ出力＝０のときを状態
Ａ、水平２進カウンタ出力＝１、垂直２進カウンタ出力
＝０のときを状態Ｂ、水平２進カウンタ出力＝０、垂直
２進カウンタ出力＝１のときを状態Ｃ、水平２進カウン
タ出力＝１、垂直２進カウンタ出力＝１のときを状態Ｄ
と夫々定めれば、画素の空間的な位置に応じて各カウン
タ出力の状態は一意に対応し、各画素位置に対応するカ
ウンタ出力の状態は図４に示すように状態Ａ，状態Ｂ，
状態Ｃ，状態Ｄに分類される。

【００４３】以下Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの符号を空間に規則的
に配置された画素位置を示す符号として用いれば、画像
全体をＡ位置，Ｂ位置，Ｃ位置，Ｄ位置の画素から成る
２×２画素の画像領域に分割できる。

【００４４】さて、図２にもどり、35は階調変換テーブ
ルであり、入力画像信号36と水平２進カウンタ出力30
と、垂直２進カウンタ出力34をメモリアドレスとしてテ
ーブルに階調変換後の画素レベルをもつ。アドレスライ
ンは10ビットで構成され入力画像信号36はそのうち下位
８ビットに割り付けられ、垂直２進カウンタ出力34は第
９ビット目、水平２進カウンタ出力30は第10ビット目に
割り付けられる。

【００４５】ここで、階調変換テーブル35について図５
と図６を用いてさらに詳細に説明する。図５は階調変換
テーブル35の内容を示したものである。入力画像信号36
を８ビット(256レベル)とすると、１つの画素に対する
階調特性をあらわすにはテーブル内において256アドレ
ス必要であり、本実施例においては、複数の画素を１つ
のブロックとして優先順位を決めるため、例えば、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄに分類された４つの階調特性を持たせている
ので合計1024アドレスとなる。

【００４６】すなわち、図５において、アドレス０００
Ｈ−０ＦＦＨにはＡ位置の画素に対する階調特性を表す
データが、アドレス１００Ｈ−１ＦＦにはＣ位置の階調
特性を表すデータが、アドレス２００Ｈ−２ＦＦＨには
Ｂ位置の階調特性を表すデータが、アドレス３００Ｈ−
３ＦＦＨにはＤ位置の階調特性を表すデータが夫々格納
されている。

【００４７】図６は本実施例における階調変換特性(横
軸：入力画像レベル，縦軸：出力)をグラフで示したも
のである。本実施例ではＡ位置(1)の画素の優先度を最
高に設定し、以下Ｂ位置(2)，Ｃ位置(3)と続き、Ｄ位置
(4)の画素の優先度を最低に設定している。

【００４８】このＡ位置(1)、すなわち優先度が最高の
画素位置に対応した階調特性は、入力画像レベルが００
Ｈから３ＦＨまで出力は連続的に増加するが、入力画像
レベルが３ＦＨを越えた場合の出力はＦＦＨに固定され
る。

【００４９】Ｂ位置(2)、すなわちＡ位置の次に優先度
が高い画素位置に対応した階調特性は、入力画像レベル
が２ＦＨ未満のとき００Ｈを出力し、入力画像レベルが
２ＦＨから７ＦＨまで出力は連続的に増加し、入力画像
レベルが７ＦＨを越えた場合の出力はＦＦＨに固定され
る。

【００５０】Ｃ位置(3)、すなわちＢ位置の次に優先度
が高い画素位置に対応した階調特性は、入力画像レベル
が６ＦＨ未満のとき００Ｈを出力し、入力画像レベルが
６ＦＨからＢＦＨまで出力は連続的に増加し、入力画像
レベルがＢＦＨを越えた場合の出力はＦＦＨに固定され
る。

【００５１】Ｄ位置(4)、すなわち優先度が最低の画素
位置に対応した階調特性は、入力画像レベルがＡＦＨ未
満のとき００Ｈを出力し、入力画像レベルがＢＦＨから
ＦＦＨまで出力は連続的に増加し、ＦＦＨに至る。

【００５２】このように本実施例においては、切り出し
た画像ブロック内の複数の各画素に対して優先度を付与
して画素を成長させるとともに、各優先度の画素が完全
に成長してしまう以前に次の優先度を有する画素の成長
を開始する。言い替えれば、ある優先度の画素がまだ連
続して成長中でも、次の優先度の画素が成長を開始する
よう階調変換テーブル35の特性を設定する。

【００５３】次に前記図６に示す階調変換特性と異なる
図７及び図８に示す階調変換特性Ｉ及びIIについて説明
する。

【００５４】図７及び図８において、優先度が低いドッ
トは、それより優先度が高いドットが連続的に成長を続
ける時点で、成長を開始するよう設定されていることが
共通点である。

【００５５】図７は階調変換特性Ｉをグラフで示したも
のである。図に示す階調変換特性Ｉは、例えばＡ位置
(1)，Ｃ位置(3)等特定の優先度のドットの成長を抑制す
るものである。原則的に優先度の低いドットは、それよ
り優先度の高いドットが疑似的、あるいは本来の飽和領
域に入る前に成長を開始するため、各階調変換特性が切
り替わる部分での階調性は良好に補正される。一方、高
濃度域においては、画素の成長に伴って熱定着後の四方
の隣接ドットが完全に融着する、いわゆるツブレ発生を
効率よく抑制し、この濃度領域での階調性を向上させ
る。

【００５６】図８は階調変換特性IIをグラフで示したも
のである。図に示す階調変換特性IIは、例えばＡ位置
(1)，Ｃ位置(3)等特定の優先度のドットの成長に関し
て、ある入力画像レベルまで画素を連続して成長させ、
その後、疑似的に成長を飽和させるが、入力画像レベル
が非常に高い場合には、ドットを最大出力で記録するよ
うに階調変換テーブルを設定したものである。原則的に
優先度の低いドットは、それより優先度の高いドットが
疑似的、あるいは本来の飽和領域に入る前に成長を開始
するため、各階調変換特性が切り替わる部分での階調性
は良好に補正される。

【００５７】一方、優先度の高い画素の成長を抑制する
過程は、高濃度域で隣接画素のドットが重なり合うツブ
レの現象を効率よく抑制し、この濃度領域での階調性を
向上させる。更に優先度の高い画素の入力画像レベルが
非常に大きいとき最高濃度レベルでドットを記録する過
程は、例えば高濃度のベタ領域で非常に高濃度の再現が
必要な場合のみに対応する。従って各優先度の画素が切
り替わる時点での階調性も向上するうえ、画素の成長に
伴って熱定着後の四方の隣接ドットが完全に融着する、
いわゆるツブレ発生の抑制と、ツブレを積極的に利用し
た高濃度なベタ部分の再現を両立させることが可能とな
る。

【００５８】本実施例では２×２のブロックを設定して
詳細に説明したが、ブロックのサイズにかかわらず適用
できる。しかも優先順位とブロック内画素位置の関係や
ブロック内で優先してドットを成長させる画素の個数等
は容易に変更できる。この変更はブロックの大きさに応
じて(各方向のサイズが異なっていてもよい)カウンタの
カウントビット数を変更し、カウンタの出力状態数分の
階調変換テーブル領域を確保し、各階調変換テーブル内
容を記述・変更するのみで実現できる。

【００５９】次に本発明の他の実施例を図９ないし図13
により説明する。本実施例は２つの画素を１つのブロッ
クとして優先順位を決める場合である。

【００６０】図９は、図１における階調処理部15-6の構
成を示すブロック図であり、前述した図２において、垂
直同期信号発生回路31及び垂直２進カウンタ33を省略
し、水平同期信号発生回路27，水平２進カウンタ29及び
階調変換テーブル35で構成される。

【００６１】上記、水平２進カウンタ29は水平同期信号
28をカウントし、水平同期信号が入力されるごとに水平
２進カウンタ出力30のＯＮ−ＯＦＦが入れ替わり偶数ラ
イン(ＯＦＦ)か、奇数ライン(ＯＮ)かの区別を行なう。
また、階調変換テーブル35は入力画像信号36と水平２進
カウンタ信号30をメモリアドレスとしてテーブルに階調
変換後の画素レベルをもつ。

【００６２】ここで、階調変換テーブル35について図10
と図11を用いてさらに詳細に説明する。図10は階調変換
テーブルの内容を示したものである。入力画像信号を８
ビット(256レベル)とすると、１つの階調特性を表すに
はテーブル内において256アドレス必要であり、本実施
例においては偶数ラインと奇数ラインの２つの階調特性
を持たせているので合計512アドレスとなる。

【００６３】すなわち、アドレス００Ｈ−ＦＦＨは偶数
ラインの階調特性を表し、アドレス１００Ｈ−１ＦＦＨ
は奇数ラインの階調特性を表している。

【００６４】図11は本実施例における階調変換特性をグ
ラフで示したものである。ここで偶数ライン、すなわ
ち、優先度の高いラインに対応した階調特性によれば、
入力画像レベルが例えば７ＦＨまで出力は連続的に増加
するが、入力画像レベルが７ＦＨを越えた場合、出力は
ＦＦＨに固定される。

【００６５】一方、奇数ライン、すなわち、優先度の低
いラインに対応した階調特性によれば、入力画像レベル
が例えば７０Ｈ迄は０に固定されており、その後入力レ
ベルが上昇するにつれて、出力は単純に増加し、最終的
には最大出力であるＦＦＨに至る。

【００６６】図12及び図13は、前記図11で示した階調変
換特性と異なる階調変換特性Ａ，Ｂであり、以下、これ
について説明する。

【００６７】図12及び図13において、優先度が低い奇数
ラインのドットは、優先度が高い偶数ラインのドットが
連続的に成長を続ける過程で、成長を開始するよう設定
されているが共通点である。

【００６８】図12は階調変換特性Ａをグラフで示したも
のである。図に示す階調変換特性Ａは、偶数ライン、す
なわち優先度の高いラインのドッドの成長を抑制し、最
大濃度に於けるツブレを防止したものである。一方、優
先度の低い奇数ラインのドットは、優先度の高い偶数ラ
インのドットが疑似的な飽和領域に入る前に成長を開始
するため、同時に中間濃度部の階調性が改善される。

【００６９】図13は階調変換特性Ｂをグラフで示したも
のである。基本的には、画像濃度が低い場合には、優先
度の低い奇数ラインの画素は記録せずに優先度の高い偶
数ラインの画素のドットの大きさを調節して階調再現
し、画像濃度が中〜高の場合には、優先度の高い偶数ラ
インの画素のドットは予め定められた最大出力未満のレ
ベルを保って記録し、優先度の低い奇数ラインの画素の
ドットの大きさを調節して階調再現する。

【００７０】更に画像濃度が非常に高い場合には、優先
度の高い偶数ラインの画素のドットを最大出力で記録す
る。一方、優先度の低い奇数ラインのドットは、優先度
の高い偶数ラインのドットが疑似的な飽和領域に入る前
に開始する。

【００７１】優先度の高い画素の成長を抑制する過程
は、中〜高濃度領域で隣接画素のドットが重なり合うツ
ブレの現象を効率よく抑制し、この濃度領域での階調性
を向上させる。

【００７２】更に優先度の高い画素の入力画像レベルが
非常に大きいとき最高濃度レベルでドットを記録する過
程は、例えば高濃度のベタ領域で非常に高濃度の再現が
必要な場合のみに対応する。

【００７３】一方、優先度の低い奇数ラインのドット
は、優先度の高い偶数ラインのドットが疑似的な飽和領
域に入る前に成長を開始するため、同時に中間濃度部の
階調性が改善される。

【００７４】従って画素の成長に伴って熱定着後の四方
の隣接ドットが完全に融着する、いわゆるツブレ発生の
抑制と、ツブレを積極的に利用した高濃度なベタ部分の
再現を両立させることが可能となるうえ、各優先度のラ
インが切り替わる時点での階調性も向上する。

【００７５】本実施例では簡単のために隣接するライン
中の２画素に優先度を与えて説明したが、これに限定さ
れることなく、任意の大きさに設定することが可能で、
しかも優先してドットを成長させる画素は１つに限るこ
となく複数個であってもよい。

【００７６】また、例えば、４ラインに対し優先度を設
けて階調表現を行う場合、優先度の最も高いドットを完
全に成長させないことも、優先度の最も低いドット以外
のドットを完全に成長させないことも、容易に変更でき
る。更に任意のラインと優先度の関係もテーブルの書換
えで容易に行え、ライン毎に優先度を簡単に設定でき
る。これらの変更はカウンタのビット数とカウンタの出
力ステータス数分のテーブル領域とテーブル内容とを変
更するのみであり非常に容易に行える。

【００７７】また本実施例に従えば優先度の高いドット
と低いドットは結果的にそれぞれ１つずつで、グループ
を形成するため、解像度は殆ど維持されたままである。
仮に４ライン分のラインデータに対して優先度を設けた
としても、視覚的な変調が施されるブロックサイズは１
×４であり解像度は通常のディザ法で４×４のディザマ
トリクスを採用した場合と比較して非常に高く保たれ
る。

【００７８】ところで、電子写真方式のプリンタにおい
ては画素形成に際して各画素のドットを一様に成長させ
るよりも、上述してきたように特定画素に優先度を設
け、特定の画素のドットを優先させて成長させたほうが
感光体上に静電潜像のミクロな領域に強い電界が生じ記
録画像の階調性が向上する。

【００７９】一般に自然画像では隣接する画素画の相関
は非常に高いため、本実施例にしたがえば容易にブロッ
ク内の画素成長に優先度、もしくはライン毎の成長に優
先度、すなわち差異を与えることができ、潜像レベルで
階調性の向上がはかれる。そればかりか結果的に画像に
特定の空間周波数成分を重畳させるめ、例えば駆動系の
発する駆動ムラ等に対する耐性も向上する。

【００８０】このように本実施例は画像に特定の空間周
波数成分を有するノイズを重畳させる新規な手段である
とともに、前記のノイズレベルが例えばディザマトリク
ス等で規定されたような空間的に定められた周期的な閾
値に影響をうけず、画素の持つアナログに近い(例えば2
56階調)濃度レベルそのものに由来することが大きな特
徴であり、これまでのディザ法等の離散的なノイズレベ
ル(例えば４階調)を与える階調再現法と大きく異なる。

【００８１】上記本実施例では、ブロック内の画素に対
して厳密に成長する順番が保証される訳ではない。例え
ば１つのブロック内で、最高優先度の画素が完全に成長
しない場合でも、最低優先度の画素が成長する場合があ
る。特にデータに起伏のある画像、例えば文字・線画等
画像のエッジが急峻な部分では、ブロックのとりかたに
よって画素の成長順位が逆転する場合がある。

【００８２】すなわち、本実施例における優先度とは画
素の成長順位を定めるものではなく、各画素が成長する
入力濃度レベルを規定しているにすぎない。しかし一般
的な自然画では隣接画素の相関は非常に高いから、ある
程度空間的にマクロな領域の入力濃度レベルに応じて階
調再現にかかわる(成長段階にある)画素が選択され、結
果的に成長順位が規定されたのと同じ効果が得られる。

【００８３】また完全に画素成長の順序が決まっていな
いことは、解像度の劣化を最小に抑制する。例えば何等
かの方法で、ブロック内の画素データを処理し、データ
を各画素位置に優先度をつけて再配置するような手段に
おいては、実際には画像データが存在しない(或はその
値が小さい)場所にデータの重み付けが行われる可能性
を有し、解像度は確実に劣化する。しかし本実施例で
は、例えば線画等であっても画素値がある程度大きく高
濃度であれば(文字や線画は最大濃度で出力する場合が
殆どである)、対象となる画素は確実に成長するため解
像度は全く劣化しないことになる。

【００８４】また本実施例では、全ての濃度領域で視覚
特性上殆どアナログ的な濃度制御ができるから、白地に
突然高濃度の記録ドットが現れることはなく、特に自然
画等の滑らかな画像に対して低階調部のザラツキ感を抑
制し、かつ低階調部の階調性を大幅に改善することが可
能である。

【００８５】すなわち、滑らかな画像に対しては、特に
低階調部で階調性を重視した特性を示し、文字や線画等
の通常高濃度で表される部分に対しては解像度を重視し
た特性を示すのである。

【００８６】また他の実施例は、各優先度のドットの成
長過程において、偶数ライン、すなわち優先度の高いド
ットが成長途上にある段階で、次の奇数ライン、すなわ
ち優先度のドットの成長を開始するのが大きな特徴にな
っている。

【００８７】原理的には優先度の高いドットの成長が終
了した直後に、優先度の低いドットの成長を開始すれば
良いが、一般にある程度の高濃度域を確保すべく階調特
性を設定した場合、高濃度部では隣接ドット相互の重な
りが進んでくるため視覚上認知される濃度は高濃度部に
なるほど鈍化する。従って優先度の高いドットが成長を
終える濃度領域と、優先度の低いドットが成長を開始す
るつなぎの部分で階調性が劣化するものである。

【００８８】しかし、本実施例では前述したように優先
度の高いドットが成長途上にある段階で、次の優先度の
ドットの成長を開始することで、優先度の高いドットが
成長を終える濃度領域と優先度の低いドットが成長を開
始するつなぎの部分の階調性を滑らかに補正することが
できる。

【００８９】次に、本実施例に記載した階調処理を採用
したレーザビームプリンタ(ＬＢＰ)について図14ないし
図16を用いて詳細に説明する。

【００９０】電子写真プロセス技術を応用したカラー画
像を形成するＬＢＰは、感光層を有する感光体上へ各色
に対応した光線を選択的に照射して結像し、複数の所定
のカラー成分の中の特定の成分にそれぞれ対応する複数
の静電潜像をそれぞれの所定のトナーで現像し、それら
の単色にトナー像を重ね合わせることにより１枚の転写
材にカラー画像を形成する方法を採用している。

【００９１】図14はＬＢＰの要部構成を示す側面断面
図、図15は感光体基準検知機構の要部斜視図、図16は中
間転写体基準検知機構の要部斜視図である。

【００９２】図14において、38はベルト状の感光体で、
継ぎ目38aを有する閉ループ状の樹脂等のベルト基材の
外周面上に、セレン（Ｓe)あるいは有機光導電体(ＯＰ
Ｃ)等の感光層が薄膜状に塗布されている。このベルト
状の感光体38は２本の感光体搬送ローラ39a，39bによっ
て垂直平面を形成するように支持され、駆動モータ(図
示せず)によって感光体搬送ローラが回転し、ベルト状
の感光体38を矢印Ａ方向に周回動する。

【００９３】ベルト状の感光体38の周面には矢印Ａで示
す感光体回転方向の順に帯電器40、露光光学系41，ブラ
ック(Ｂｋ)，シアン(Ｃ)，マゼンタ(Ｍ)，イエロー(Ｙ)
の各色の現像器42Ｂｋ，42Ｃ，42Ｍ，42Ｙ、中間転写体
ユニット43、感光体クリーニング装置44、除電器45及び
感光体基準検知センサー46が設けられている。

【００９４】ここで、各色現像器42Ｂｋ〜42Ｙはそれぞ
れ各色に対応したトナーを収納している。トナーの色の
選択は、それぞれ各色に対応し回動自在に両端を機体本
体に軸支された離接カム48Ｂｋ，48Ｃ，48Ｍ，48Ｙが色
選択信号に対応して回転し選択された現像器例えば42Ｂ
ｋをベルト状の感光体38に当接させることにより行われ
る。選択されていない残りの現像器42Ｃ，42Ｍ，42Ｙは
ベルト状の感光体38から離間している。

【００９５】上記帯電器40はタングステンワイヤ等から
なる帯電線40aと金属板からなるシールド板40b及びグリ
ッド板40cによって構成されている。帯電線40aへ高電圧
を印加することによって帯電線40aがコロナ放電を起こ
しグリッド板40cを介してベルト状の感光体38を一様に
帯電する。

【００９６】47は露光光学系41から発射される画像デー
タの露光光線である。ＬＢＰでは、この露光光線47は階
調変換装置から画像信号をレーザドライブ回路(図示せ
ず)により光強度変調あるいはパルス幅変調された画像
信号を半導体レーザ(図示せず)に印加することによって
得られ、ベルト状の感光体38上に複数の所定のカラー成
分の中の特定の成分にそれぞれ対応する複数の静電潜像
を形成する。

【００９７】図15に示すように、感光体基準検知センサ
ー46は感光体38の継ぎ目38aの位置を検出するものであ
り、該ベルト状の感光体38の一端部で継ぎ目38aに対し
て予め定められた位置に配置されたスリット等の感光体
基準マーク38bを検知する。

【００９８】49は感光体クラッチ機構であり、駆動源
(図示せず)からの動力をＯＮ−ＯＦＦして感光体の回動
を制御するものであり、感光体搬送ローラ39bの駆動軸
に設けられている。

【００９９】次に図14にもどり、中間転写体ユニット43
は導電性の樹脂等からなる継ぎ目のないループベルト状
の中間転写体43Ａと、この中間転写体を支持している２
本の中間転写体搬送ローラ43Ｂ，43Ｃと、中間転写体43
Ａへベルト状の感光体38上のトナー像を転写するため中
間転写体43Ａを間に挟んでベルト状の感光体38に対向し
て配置される中間転写体転写ローラ43Ｄとを有してい
る。

【０１００】ここでベルト状の感光体38の表面周長Ｌ１
は中間転写体43Ａの表面周長Ｌ２と名目上等しいが、そ
のばらつきの範囲において常にＬ１≦Ｌ２の関係が成り
立つ様に設定されている。

【０１０１】次に図16に示すように、43Ｅは中間転写体
43Ａの基準位置を検出する中間転写体基準検知センサー
であり、中間転写体43Ａの一端部に配置されたスリット
等の中間転写体基準マーク43aで基準位置を検知する。

【０１０２】次に図14にもどり、43Ｆは中間転写体43Ａ
上の残留トナーを掻き取るための中間転写体クリーニン
グ装置であり、中間転写体43Ａ上に合成像を形成してい
る間は中間転写体43Ａから離間しており、クリーニング
に供するときのみ当接する。

【０１０３】50は転写材51を収納している転写材カセッ
トである。この転写材51は転写材カセット50から半月形
をした給紙ローラ52によって１枚ずつ用紙搬送路53へ送
り出される。

【０１０４】54は転写材51と中間転写体43Ａ上に形成さ
れた合成像の位置を一致させるため一次的に転写材51を
停止待機させるためのレジストローラであり、従動ロー
ラ55と圧接している。56は中間転写体43Ａ上に形成され
た合成像を転写材51に転写するための転写ローラであ
り、合成像を転写材51に転写するときのみ中間転写体43
Ａと接触回動する。

【０１０５】57は内部に熱源を有するヒートローラ57a
と加圧ローラ57bとからなる定着器であり、転写材51上
に転写された合成像をヒートローラ57aと加圧ローラ57b
の挾持回転に伴い圧力と熱によって転写材51に定着させ
カラー画像を形成する。

【０１０６】以上のように構成されたＬＢＰについて、
以下その動作について説明する。

【０１０７】ベルト状の感光体38と中間転写体43Ａは、
それぞれ駆動源(図示せず)により駆動され、互いの周速
が同一の一定速度になるように制御される。更に中間転
写体43Ａは基準位置を決定するための中間転写体基準マ
ーク43aを検知する中間転写体基準検知センサー43Ｅに
より予め画像形成領域を設定してあり、この領域内にお
いてベルト状の感光体38の継ぎ目38aが中間転写体転写
ローラ43Ｄで重ならないように位置調整をし、同期をと
られ駆動されている。

【０１０８】この状態で先ず高圧電源に接続された帯電
器40内の帯電線40aに高圧を印加しコロナ放電を行わ
せ、感光体38の表面を一様に−700Ｖ〜−800Ｖ程度に帯
電させる。

【０１０９】次にベルト状の感光体38を矢印Ａ方向に回
転させ一様に帯電された該感光体38の表面上に複数のカ
ラー成分の中の所定の例えばブラック(Ｂｋ)に相当する
レーザビームの露光光線47を照射すると、感光体38上の
照射された部分は電荷が消え静電潜像が形成される。こ
のとき、この静電潜像は中間転写体43Ａの基準位置を検
出する中間転写基準検知センサー43Ｅからの信号により
予め設定されている中間転写体43Ａ上の画像領域内の位
置にベルト状の感光体38の継ぎ目38aを避けて形成され
る。

【０１１０】一方、現像に寄与するブラックトナーの収
納されている現像器42Ｂｋは色選択信号による離接カム
48Ｂｋの回転により矢印Ｂ方向に押されベルト状の感光
体38に当接する。この当接に伴い該感光体38上に形成さ
れた静電潜像部にトナーが付着してトナー像を形成し現
像が終了する。現像が終了した現像器42Ｂｋは離接カム
48Ｂｋの180度回転により、ベルト状の感光体38との当
接位置から離間位置へ移動する。

【０１１１】現像器42Ｂｋによりベルト状の感光体38上
に形成されたトナー像は中間転写体43Ａに各色毎にベル
ト状の感光体38と接触配置された中間転写体転写ローラ
43Ｄに高圧印加することにより転写される。そして、ベ
ルト状の感光体38から中間転写体43Ａへ転写されなかっ
た残留トナーは感光体クリーニング装置44により除去さ
れ、さらに除電器45により残留トナーが掻き取られた感
光体38上の電荷は除去される。

【０１１２】次に例えばシアン(Ｃ)の色が選択される
と、離接カム48Ｃが回転し今度は現像器42Ｃをベルト状
の感光体38の方向へ押し該感光体38へ当接させシアン
(Ｃ)の現像を開始する。４色を使用する複写機あるいは
プリンタの場合は上記現像の動作を４回順次繰り返し行
い中間転写体43Ａ上に４色Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのトナー像
を重ね合成像を形成する。

【０１１３】このようにして形成された合成像は今まで
離間していた用紙転写ローラ56が中間転写体43Ａに接触
し、転写ローラ56に高圧を印加すると共に圧力によって
転写材カセット50から用紙搬送路53に沿って送られてき
た転写材51に一括転写される。続いてトナー像が転写さ
れた転写材51は定着器57に送られ、ここでヒートローラ
57aの熱と加圧ローラ57bの挟持圧によって定着されカラ
ー画像として出力される。

【０１１４】転写ローラ56により転写材51上に完全に転
写されなかった中間転写体43Ａ上の残留トナーは中間転
写体クリーニング装置43Ｆにより、除去される。

【０１１５】また、中間転写体クリーニング装置43Ｆは
１回の合成像が得られるまで、中間転写体43Ａに対して
離間の位置にあり、合成像が得られ合成像が転写ローラ
56により転写材51に転写された後、接触状態になり、残
留トナーを除去される。

【０１１６】以上の動作にて１枚の画像の記録を完了
し、高画質のカラー記録画像が得られる。

【０１１７】なお、プリンタは本実施例のレーザビーム
を用いた電子写真方式に限定されることなく熱転写方式
やインクジェット方式などに実施可能である。また同じ
電子写真方式であるＬＥＤ方式や液晶シャッター方式等
であってもよい。

【０１１８】本実施例では階調再現が重要なフルカラー
プリンタをとりあげたが、もちろん単色のプリンタであ
ってもよい。更に本実施例ではカラー画像を中間転写体
上に重ね合わせるようにしたが、感光体上に重ね合わせ
るか転写紙上に重ね合わせるかいずれであってもよい。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像形成装
置は、画像データの濃度レベルが、視覚の解像度が高く
ない低濃度レベルの場合には、ブロック分割手段により
分割されたブロック内における第２の変換特性が対応す
る位置の画素に対しては、画像データの濃度レベルをド
ットの記録を行わない濃度レベルに変換し、ブロック内
における第１の変換特性が対応する位置の画素に対して
は画像データの濃度レベルをドットの記録を行うための
濃度レベルに変換することで、ブロック内における第２
の変換特性が対応する位置の画素の画像データをブロッ
ク内における第１の変換特性が対応する位置の画素に含
めてこの第１の変換特性が対応する位置の画素に対応し
たドットにより記録を行うので、濃度の低い画像を形成
する場合、全てのドットを濃度に応じて同じ大きさで記
録する画像形成装置に対し、所望の濃度を安定して得る
ことができるとともに、画像データの濃度レベルが、視
覚の解像度が高い高濃度レベルの場合には、ブロック分
割手段により分割されたブロック内における全ての画素
に対して画像データの濃度レベルをドットの記録を行う
ための濃度レベルに変換することで、ブロック内におけ
る全ての画素の位置に対応した複数のドットにより記録
を行うので、濃度の高い画像を形成する場合には解像度
を画像データの解像度と同じにすることができ、高画質
の記録画像が得られる。さらに、ブロック内における第
１の変換特性が対応する位置の画素の画像データの濃度
レベルが最大の大きさのドットを記録する濃度レベルに
変換されるレベルに達する前にブロック内における第２
の変換特性が対応する位置の画素の画像データの濃度レ
ベルをドットの記録を行う濃度レベルに変換すること
で、ブロック内における第２の変換特性が対応する位置
の画素のドットが記録され始める濃度での階調を滑らか
に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の階調処理部の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】図２の各回路の動作を説明する出力波形図及び
カウンタ出力を示す図である。

【図４】図２の各画素位置に対応するカウンタ出力の状
態を示す図である。

【図５】図２の階調変換テーブルの内容を示す図であ
る。

【図６】本実施例における階調変換特性のグラフであ
る。

【図７】本実施例におけ階調変換特性Ｉのグラフであ
る。

【図８】本実施例におけ階調変換特性IIのグラフであ
る。

【図９】本発明の他の実施例に係る階調処理部の構成を
示すブロック図である。

【図１０】図９の階調変換テーブルの内容を示す図であ
る。

【図１１】本実施例における階調変換特性のグラフであ
る。

【図１２】本実施例における階調変換特性Ａのグラフで
ある。

【図１３】本実施例における階調変換特性Ｂのグラフで
ある。

【図１４】本発明が実施されるレーザビームプリンタの
要部構成を示す側面図である。

【図１５】図14の感光体基準検知機構の要部斜視図であ
る。

【図１６】図14の中間転写体基準検知機構の要部斜視図
である。

【図１７】従来の多種ディザ法による画像処理装置の構
成を示すブロック図である。

【図１８】図17の濃度変換部における濃度変換特性を示
すグラフである。

【図１９】従来の８×８のディザ閾値マトリクスの一例
を示す図である。

【図２０】図17により得られる多値ディザ法における出
力値の一例である。

【符号の説明】

14…プリントエンジン、 15…画像処理装置、 15-1…
濃度変換部、 15-2…変換テーブル、 15-3…墨／ＵＣ
Ｒ部、 15-4…色補正部、 15-5…データセレクタ、
15-6…階調処理部、 16…デジタルデータ出力装置、
27…水平同期信号発生回路、 29…水平２進カンウタ、
31…垂直同期信号発生回路、 33…垂直２進カウン
タ、 35…階調変換テーブル。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像データに基づき、１つ１
   つのドットの大きさを変えることによって階調記録を行
   う画像形成装置であって、前記再像データの濃度レベル
   をドットの記録を行うための濃度レベルに変換する複数
   の異なる変換特性を有し、複数の前記変換特性は、前記
   画像データの濃度レベルが高くなっていく過程におい
   て、前記画像データの濃度レベルをこの濃度レベルが最
   高濃度レベルより低い第１の濃度レベルに達すると最大
   の大きさのドットを記録する濃度レベルに変換する第１
   の変換特性と、前記画像データの濃度レベルをこの濃度
   レベルが低濃度レベルの場合にドットの記録を行わない
   濃度レベルに変換するとともに、前記画像データの濃度
   レベルをこの濃度レベルが前記第１の濃度レベルより低
   い第２の濃度レベルに達するとドットの記録を行う濃度
   レベルに変換する第２の変換特性とからなる変換処理手
   段と、１ブロックが複数の画素数で構成されるよう、前
   記画像データを記録する位置において区切ることにより
   複数のブロックに分割するブロック分割手段と、前記ブ
   ロック内における画素の位置に応じて異なる前記変換特
   性を対応させ、前記変換特性に従い前記画像データの濃
   度レベルに応じてドットの記録を行うための濃度レベル
   を定め、この濃度レベルに応じてドットの大きさを変え
   記録を行う記録手段とを備えたことを特徴とする画像形
   成装置。