JP2800117B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、様々な原理のプリ
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(以降ＬＢＰ)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ＬＢＰ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ＬＢＰ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
定した階調数はせいぜい３，４階調が確保できる程度で
ある。

【０００５】今日、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
調画像を記録する方式として、２値ディザ法がよく用い
られている。２値ディザ法の原理について図６を用いて
説明する。図６において、１は入力画像、２は閾値マト
リックス、３はディザ画像マトリックスである。入力画
像１をＮ×Ｍのブロックに分割し、ブロック内の画素レ
ベルをＮ×Ｍの閾値マトリックス２と画素ごとに比較し
て大小関係により２値化する。これを各ブロックごとに
繰り返して行うと、ディザ画像マトリックス３が得られ
る。

【０００６】閾値マトリックス２としては、ドットを集
中させて階調を滑らかにしたドット集中型と、ドットを
分散させて解像力を優先させたドット分散型がある。図
７は２値ディザ法の回路構成であって、４は比較器であ
る。入力画像１(多値)の画素を順次移動していき、これ
に対応させて閾値マトリックス２(多値)の行と列をアド
レッシングし、順次それぞれの閾値を読み出して入力画
像との大小を比較して２値化した出力画像を得る。

【０００７】２値ディザ法は、すべての記録色に同じマ
トリックスを用いると、記録色間の干渉によってモアレ
と呼ばれる縞が生じてしまう。これを回避するために記
録色ごとにディザマトリックスの閾値の配列に角度特性
をもたせたスクリーン角が用いられる。

【０００８】このスクリーン角の手法は、もともと印刷
の分野で伝統的に使用されている技法でありＹ，Ｍ，
Ｃ，ＢＫの４色の版をそれぞれ網点の角度を変えて印刷
するものであり、色の安定性のために適したスクリーン
間の角度関係が知られている。

【０００９】以下にカラー印刷・カラープリンタにおい
て代表的な角度を示すと、下記のとおりである。

【００１０】 （イ） ＢＫ ４５° （ロ） Ｃ ７５° （ハ） Ｍ １５° （ニ） Ｙ ０ ° 図８の(イ)，(ロ)，(ハ)，(ニ)は上記ＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙ
それぞれのスクリーン角のディザマトリックスの例であ
る。

【００１１】しかしながら、上述のスクリーン角の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
・原稿の網点とディザパターンの干渉によるモアレの発
生といった画像劣化が生じるなどの問題点があった。

【００１２】上記の問題を解決するために多値ディザ法
が提案されている。多値ディザ法について記録色間のモ
アレを回避するためにスクリーン角を導入した例を示
す。多値ディザ法について図９〜図13を用いて説明す
る。図９は従来の多値ディザ法の回路構成図を示し、図
中のブロック間の結線上の数字「１」と「８」はビット
数を表わす。なお、説明を簡単にするため、画像データ
は既に画像メモリ５に格納されているものとする。

【００１３】この画像メモリ５にはＲ，Ｇ，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８×３＝
24ビットの情報量を有している。これらの画素データ
は、主走査カウンタ10及び副走査カウンタ11によりアド
レス演算部６でもってアクセスされ、Ｒ，Ｇ，Ｂ揃って
先頭から読み出される。

【００１４】上述したようにＲ，Ｇ，Ｂは輝度信号であ
るから、濃度変換部７で濃度変換Ｂ´，Ｇ´，Ｒ´を施
し、色補正部８で濃度信号Ｃ，Ｍ，Ｙ(印刷の３原色)に
する。

【００１５】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、例えば後述する図２のグラフに示す変換特性
に基づく値が書き込まれている。

【００１６】濃度変換された画素データは３色揃って色
補正部８に入力される。この色補正部８では濃度データ
に対して周知の技術であるＵＣＲ・墨版生成、及びマス
キング等が行われる。

【００１７】そして、色補正部８によって画像データに
は墨(ＢＫ)が追加され、１画素当たりの情報量は事実上
８×４＝32ビットになっている。

【００１８】次にこれらの４色データはデータセレクタ
９により、例えば転送先がフルカラープリンタのエンジ
ンであれば、例えばＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの画順次にデータ
の転送が行われる。

【００１９】階調処理ではスクリーン角を導入するため
に色ごとに回路構成が異なってくる。このため、ＢＫの
場合をまず説明することとし、Ｃ，Ｍ，ＹについてはＢ
Ｋとの回路構成の違いについて説明する。

【００２０】主走査カウンタ(ＢＫ用の主走査方向の８
進カウンタ)10と副走査カウンタ(ＢＫ用の副走査方向の
８進カウンタ)11のアドレス出力の３ビットは、２つの
ディザ閾値マトリックス格納用の記憶デバイス12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
であり、３値ディザ法の下層の閾値と上層の閾値が格納
されており、ディザ閾値マトリックスは、図10に例示し
たＢＫの３値ディザマトリックスのように、２つの８×
８のディザ閾値マトリックスである。

【００２１】ここで、上記アドレス演算部６及び主走査
カウンタ10には画素クロック発生装置13からの画素クロ
ックが入力され、また、さらにアドレス演算部６と副走
査カウンタ11には水平同期信号発生装置14からの水平同
期信号が入力される構成となっている。

【００２２】記憶デバイス12から出力されたＢＫの下
層，上層の両閾値(８ビット)は、下層閾値セレクタ15と
上層閾値セレクタ16により選択され下層比較器17，上層
比較器18に入力される。そしてデータセレクタ９から出
力されたＢＫの濃度データ８ビットとそれぞれ比較され
る。

【００２３】この場合、２つ比較器17，18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」を比較結果として出力する。

【００２４】２つ比較器17，18のそれぞれ１ビットの出
力を３値合成器19で３値にされる。下層及び上層の比較
器17，18がともに「０」のときは「００」を、下層が
「１」で上層が「０」のときは「０１」を、下層及び上
層がともに「１」のときは「１０」を出力する。なお、
下層が「０」で上層が「１」となることは閾値の関係か
らありえない。

【００２５】次にＣ，Ｍのときは主走査カウンタ10，副
走査カウンタ11ともに10進カウンタとなり、Ｙのときは
９進カウンタとなり、それぞれ４ビットのアドレス出力
を出す。

【００２６】このようにして記憶デバイス12には、それ
ぞれ図11〜図13に示したようなＣ，Ｍには10×10の、Ｙ
には９×９のディザマトリックスの閾値が格納され、そ
れぞれの入力画像１は比較器17，18により比較され、３
値合成器19により３値出力される。

【００２７】以上の説明は、多値ディザをハードウェア
化する際に採用される手法であり、図２に示したように
多値レベル数は０，７Ｆ，ＦＦの３つ、即ち３値ディザ
となる。

【００２８】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３値であっても、ＢＫの
場合、８×８等の比較的大きなディザ閾値マトリックス
を組み合わせれば、疑似階調により８×８×(３−１)＋
１＝129階調を得ることができる。同様にＣ，Ｍは201階
調、Ｙは163階調を得ることができる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＬＢ
Ｐ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デバイスには、多値
ディザ法を含めて疑似的な面積階調技術が広く用いられ
ている。

【００３０】これらはディザ閾値マトリックスの網点タ
イプのものを工夫(１つのマトリッ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
トリックスを採用)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
マトリッ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が、多値ディザの場合、
本質的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。

【００３１】また、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
でさえ、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。

【００３２】さらに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、いわゆるツブレに対し
ては、正規ルールとは別のルールを記述したディザマト
リッマスを別途用意する必要がある上、この場合は例え
ば線画・画像として取り扱われる文字品質の劣化等を避
けることが本質的に困難であり、画質改善にも限界があ
った。

【００３３】本発明は、上述の問題点を解決し、解像度
の劣化がなく、画像構造の目立ちにくい高品位な記録画
像が得られる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された画
像データに基づき階調記録を行う画像形成装置であっ
て、画像データの濃度レベルを１つ１つのドットの大き
さを変えドットの記録を行う濃度レベルに変換する変換
テーブルを複数持ち、かつ変換前の濃度レベルに対する
変換後の濃度レベルが変換テーブル各々で異なるととも
に、複数の変換テーブルのうちの１つは画像データの濃
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
いような濃度レベルに変換する特性を持つ変換処理手段
と、複数の変換テーブルを１ライン上の画素に周期的に
対応させるとともにこの対応させるパターンを所定ライ
ンごとに変え、変換テーブルに従い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て記
録を行う記録手段とを備えたものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、入力された画像データに基づき階調記録を行う画像
形成装置であって、画像データの濃度レベルを１つ１つ
のドットの大きさを変えドットの記録を行う濃度レベル
に変換する変換テーブルを複数持ち、かつ変換前の濃度
レベルに対する変換後の濃度レベルが変換テーブル各々
で異なるとともに、複数の変換テーブルのうちの１つは
画像データの濃度レベルが低濃度レベルの場合にドット
の記録を行わないような濃度レベルに変換する特性を持
つ変換処理手段と、複数の変換テーブルを１ライン上の
画素に周期的に対応させるとともにこの対応させるパタ
ーンを所定ラインごとに変え、変換テーブルに従い画像
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
きさを変えて記録を行う記録手段とを備えたものであ
り、この構成により複数の変換テーブルを１ライン上の
画素に周期的に対応させるとともにこの対応させるパタ
ーンを所定ラインごとに変え、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
ができるという作用を有する。

【００３６】以下、図面を参照して本発明の実施の形態
を詳細に説明する。

【００３７】図１は本発明の一実施形態を説明するため
のカラー画像形成装置の概略を示すブロック図であり、
図１において、20はデジタルデータ出力装置、21は画像
処理装置、22はプリントエンジンである。この画像処理
装置21は、濃度変換部24，変換テーブル25，墨版／ＵＣ
Ｒ生成部29，色補正部34，データセレクタ38及び階調処
理部39で構成される。

【００３８】次に動作を説明すると、デジタルデータ出
力装置20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、画像データをメモリに一旦スト
アされた画像信号、あるいは直接通信手段からの画像信
号のインターフェースを経て直接入力された画像信号の
いずれでもよい。

【００３９】プリントエンジン22が起動するとともに、
デジタルデータ出力装置20はデジタル画像データを画像
処理装置21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(８×８)ビットであ
る。

【００４０】画像処理装置21に入力されたＲＧＢデータ
23は輝度データであり、濃度変換部24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。

【００４１】一般にこの変換は図２に示したような特性
の変換で、変換テーブル25のＲＡＭ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24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。

【００４２】ＲＧＢ(輝度)データは、濃度変換後、ＣＭ
Ｙ(濃度)データ26，27，28に変換されており、ＣＭＹデ
ータを用いて墨版／ＵＣＲ生成部29において、ＵＣＲ
(下色除去)、墨版生成を行う。ＵＣＲはＣＭＹデータの
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。

【００４３】元来、ＵＣＲ及び墨版生成の目的は、１画
素単位でＣＭＹの共通量を墨で置き換え、色材(トナー)
の節約を行うことである。しかし今日では純粋にトナー
の節約のために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、さ
らに高画質な画像を出力することが可能である。

【００４４】上記処理によりＵＣＲ，墨版生成後は、Ｃ
データ30，Ｍデータ31，Ｙデータ32及びＢＫ(ブラック)
データ33が発生している。

【００４５】この後、無彩色成分であるＢＫデータ33以
外は色補正部34に入力される。色補正部34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。

【００４６】このマスキングの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。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。

【００４７】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
るべき濃度に応じてＣとＭに含まれるＹ成分を減じる必
要がある。手法としては、通常、ＣＭＹのデジタル信号
に対して３×３のマトリックス演算、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、加減算して結果を得る。

【００４８】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して
捉え、ＣＭＹ空間以外で写像関数を求める新方式の色補
正方式も多数提案されている。

【００４９】色補正部34により入力データのＣデータ3
0，Ｍデータ31，Ｙデータ32はそれぞれＣ´データ35，
Ｍ´データ36，Ｙ´データ37に変換される。一方、ＢＫ
データ33は、無彩色データであるので色補正には関与し
ない。

【００５０】色補正部34により色補正を施されたＣ´デ
ータ35，Ｍ´データ36，Ｙ´データ37(彩色データ)及び
ＢＫデータ33(無彩色データ)は、データセレクタ38によ
り１色のデータのみが選択され、階調処理部39に入力さ
れ、本発明にかかわる画像信号の階調処理を行う。階調
処理を行った画像信号はプリントエンジン22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。

【００５１】ここで本発明にかかる階調処理の内容を図
３〜図５を用いて詳細に説明する。階調処理においても
記録色間のモアレを回避するために２値ディザ法や多値
ディザ法で用いたスクリーン角の手法を用いる。

【００５２】図３は図１における階調処理部39の構成を
示し、画素クロック発生装置13は画像信号の１画素の時
間間隔を出力する。主走査カウンタ10は画素クロック発
生装置13からの画素クロックを４進でカウントし、２ビ
ットのカウント値を出力する。水平同期信号発生装置14
は、階調処理に要するあらかじめ定められた時間間隔で
水平同期信号を発生する。副走査カウンタ11は水平同期
信号を４進カウントし、２ビットのカウント値を出力す
る。この２つのカウント信号により、現在入力中の画像
信号(データ)が４×４のブロック内のどの位置であるか
の判別を行う。

【００５３】このブロック内で先に成長させる画素と、
後で成長させる画素との２つの画素に分ける。両者の分
け方は、図４(1)〜(4)に示したように、記録色Ｙ，Ｍ，
Ｃ，ＢＫごとに異ならせ、Ｙ０°，Ｍ26.4°，Ｃ63.4
°，ＢＫ45°のスクリーン角を形成し、記録色間の干渉
によるモアレを回避する。

【００５４】先に成長する画素と、後で成長する画素の
データ値は、記録色ごとにそれぞれのアドレスごとに階
調変換テーブル40により、実際にレーザを駆動するレベ
ル信号、例えばパルス幅データに変換される。変換手法
としては、例えばＲＯＭやＲＡＭにデータを書き込んで
おき、ブロックの位置情報と入力画像信号のレベルをア
ドレスとしてコールする方法が最も簡単で信頼性が高
い。

【００５５】次に図３における先に成長する画素(例え
ば偶数ライン)、及び後で成長する画素(例えば奇数ライ
ン)データについての階調変換テーブル40の特性を図５
に示す。

【００５６】以上のようにしてブロック内のアドレスご
とに実際のレーザ駆動データに変換された画像データ
は、メモリに一旦格納される。

【００５７】以上の実施形態の装置では、画像データの
空間的な位置を先に成長させる画素と、後で成長させる
画素に分離し、先に成長させる画素にデータの集中を強
制的に行わせるため、感光体上の静電潜像のミクロ領域
に強い電界を生じさせる効果が非常に大きく、階調性の
向上に寄与する。

【００５８】また、本実施形態の装置では、ブロックの
大きさを主走査方向の４画素，副走査方向の４画素で説
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あり、しかも、ブロック内の優先
してドット成長させる画素はいくつあってもよい。ま
た、ブロックの大きさを記録色ごとに異なるようにして
記録色間のモアレを回避することもできる。

【００５９】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明の画像形成
装置は、複数の変換テーブルを１ライン上の画素に周期
的に対応させるとともにこの対応させるパターンを所定
ラインごとに変え、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、同じ大
きさのドットが記録される位置を、例えば図４（２），
（３），（４）に示すように分散させることができ、す
べ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、目視に画像構造が目立つことなくモア
レの発生を少なくすることができるとともに階調性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を説明するためのカラー画
像形成装置の概略を示すブロック図である。

【図２】図１の濃度変換部で用いる変換テーブルの特性
図である。

【図３】図１の階調処理部の構成図である。

【図４】記録色ごとの先に成長させる画素の配置図であ
る。

【図５】階調変換テーブル特性図である。

【図６】２値ディザ法の原理を説明する図である。

【図７】２値ディザ法の回路構成図である。

【図８】２値ディザスクリーン角のディザマトリックス
の例を示す図である。

【図９】従来例の多値ディザ法の回路構成図である。

【図１０】ＢＫの３値ディザマトリックスを示す図であ
る。

【図１１】Ｃの３値ディザマトリックスを示す図であ
る。

【図１２】Ｍの３値ディザマトリックスを示す図であ
る。

【図１３】Ｙの３値ディザマトリックスを示す図であ
る。

【符号の説明】

10…主走査カウンタ、 11…副走査カウンタ、 12…記
憶デバイス、 13…画素クロック発生装置、 14…水平
同期信号発生装置、 20…デジタルデータ出力装置、
21…画像処理装置、 22…プリントエンジン、 24…濃
度変換部、 25…変換テーブル、 26〜28…ＣＭＹ(濃
度)データ、 29…墨版／ＵＣＲ生成部、30…Ｃ(シア
ン)データ、 31…Ｍ(マゼンタ)データ、 32…Ｙ(イエ
ロー)データ、 33…ＢＫ(ブラック)データ、 34…色
補正部、 35…Ｃ´データ、 36…Ｍ´データ、 37…
Ｙ´データ、 38…データセレクタ、 39…階調処理
部、 40…階調変換テーブル。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/52 B41J 2/44 B41J 2/525 H04N 1/403 H04N 1/60

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１つ１つのドットの大きさを変えドットの記録を
   行う濃度レベルに変換する変換テーブルを複数持ち、か
   つ変換前の濃度レベルに対する変換後の濃度レベルが前
   記変換テーブル各々で異なるとともに、複数の前記変換
   テーブルのうちの１つは前記画像データの濃度レベルが
   低濃度レベルの場合にドットの記録を行わないような濃
   度レベルに変換する特性を持つ変換処理手段と、複数の
   前記変換テーブルを１ライン上の画素に周期的に対応さ
   せるとともにこの対応させるパターンを所定ラインごと
   に変え、前記変換テーブル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べルを
   定め、この濃度レベルに応じてドットの大きさを変えて
   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。