JP2925175B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力画像データを処理して多階調画像を形成
する画像処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、中間調画像を表現する手法として良く知ら
れているものには、デイザ法や濃度パターン法等が挙げ
られる。しかし、いずれも場合でも、小さいサイズの閾
値マトリクスでは、十分な階調性が得られない。そこ
で、より大きいサイズの閾値マトリクスを用いることが
考えられるが、この場合、今度は解像度が極端に低下し
てしまうという問題点があった。

一方、これとは別に、比較的簡単な装置構成により、
高解像度を保ったまま、階調性を向上させる手法が、本
願出願人により既に提案されている。その手法とは、デ
ジタル画像信号を２値化して、レーザビームプリンタな
どで画像形成をする際、中間調の階調性を得るために、
デジタル画像信号をアナログ信号に一旦変換し、このア
ナログ信号を、例えば三角波の様な周期的なパターン信
号に比較させることでパルス幅変調をかけた２値化信号
を発生させ、この２値化信号をレーザ光源の駆動信号と
して利用するものである。このときのアナログ信号と三
角波のレベル、及びパルス幅変調された結果発生する２
値化信号の一例を第２図に示す。

この様にして、デジタル画像信号をパルス幅変調する
ことで、高解像と高い階調性を両立させることが可能に
なる。もちろん、この様な変換を行う際に、オリジナル
に忠実な階調を再現しようとした場合、原稿読み取り系
の入力特性、或いはプリンタの出力濃度特性等を考慮し
て補正しなければならない。

第３図は先に説明した本願出願人により既に提案され
ているパルス幅変調方式による、γ補正（階調補正）を
含め画像形成装置の主要ブロツク図である。

不図示の原稿から反射された光学的画像情報はCCD111
によりアナログ電気信号に変換される。CCD111から出力
されたアナログ電気信号は増幅器112によって適当なレ
ベルに増幅され、A/D変換器でもってアナログ信号から
デジタル信号に変換する。このデジタル信号は階調
（γ）補正器114で、画像入力から画像出力までの間の
様な箇所で発生する階調変動を補正する。一般には、シ
ステム全体の階調補正定数を記憶させたROM等を利用す
ることにより、入力された特定の階調信号は、その時の
階調補正定数を書き込んだルツクアツプテーブルを参照
して得られる所定の補正が成された階調信号に変換され
る。補正後のデジタル画像信号は再びD/A変換器115でも
ってアナログ信号に変換され、三角波発生回路117によ
って得られる三角波信号と比較される。116はこのため
の比較器で、比較器116の出力は結果的に濃度に応じて
パルス幅変調された２値化画像信号になる。この２値化
画像信号はプリンタ118へ出力され、例えばレーザ発光
のON/OFFの制御に用いられ、中間調表現による画像を出
力することになる。すなわち、レーザ発光時間を制御し
て中間調の画像を形成するわけである。

ところで、γ特性を決定する主な要因には入力特性
（即ちCCD111からアナログ電気信号に変換するときの特
性）と、出力特性（即ち、プリンタ118のパルス幅変調
量から最終記録画像を形成するときの濃度特性）があ
る。CCD111は一般に光量に対し単調な変化を示す特性を
有しており、またプリンタ118は各装置の方式に応じ、
様々な特性を有する。

第４図に入力特性及び電子写真方式によるレーザビー
ムプリンタを用いた場合の入出力特性の代表例と、この
ときのγ補正テーブルの一例を示す。

図中の第II象限で示される濃度に対して、CCD111の濃
度は第Ｉ象限に示される特性がある。そこで、入力濃度
に対して忠実な出力特性を得るためにはCCD111によって
入力された濃度値に対して第IV象限に示されるγ補正し
なければならない。そこで、第３図の階調（γ）補正器
114に第IV象限に示す補正テーブルを設ければよいこと
がわかる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

ところが、プリンタの内部や周囲の温度，湿度が変化
すると、潜像特性、現像特性、転写特性をはじめとする
様々な特性が変化し、第４図の第III象限に示されるよ
うな出力特性に変動をもたらす。

すると、第II象限で示される、入力濃度に対する出力
濃度が変化してしまい、結果的に温度，湿度の変化に対
して、同一原稿でも違った出力画像を形成することにな
る。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、温度，湿度等
の環境条件の変化に対応して出力特性の補正を調整する
ことを可能にし、安定した画像を出力することができる
画像処理装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明は、入力画像データを階調
処理する画像処理装置であって、前記入力画像データの
特性変換を行い特性の変換された画像データを出力する
特性変換手段と、前記特性変換手段により出力された画
像データに対し階調処理を行う階調処理手段と、装置の
絶対湿度を検出する湿度検出手段と、この湿度検出手段
により所定の時間にわたり検出した測定値から、前記所
定の時間以下の異なる時間に対する夫々の平均値を求め
る手段とを有し、 前記湿度検出手段による所定の時間以下の異なる時間
に対する夫々の平均値と、前記異なる時間に対応して予
め設定された所定値とを比較して湿度の変化を予測し、
この予測値に基づいて、前記特性変換手段の特性変換の
ためのパラメータを直接選択して画像を形成するための
出力を設定するものである。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

（主要構成の説明（第１図）） 第１図は、本実施例を適用る画像処理装置のブロツク
構成図であり、本実施例ではレーザビームプリンタに応
用した場合を説明する。すなわち、原稿の読み込みに同
期して感光ドラム上にレーザ光を走査して画像を形成す
る場合を説明する。

まず、原稿９をCCD1により読み込み、得られたアナロ
グ画像信号は増幅器２でもって所定レベルまで増幅さ
れ、A/D変換器３により８ビツト（０〜255階調）のデジ
タル画像信号に変換される。次に、このデジタル画像信
号はγ変換器（256バイトのRAMで構成されたルツクアツ
プテーブル）10を通過する。11は環境センサであり、温
度センサと湿度センサで構成され現像器24の吸湿状態が
よく反映される位置に配されている。

γ変換器10に格納されるγ補正値（γ′とする）は環
境センサ11によって検知された温度・湿度データに従い
CPU13によって書き込まれる。つまりCPU13は環境センサ
11の出力を演算し、補正テーブル30₁〜30_n内にある補正
データΔγ₁,…，Δγ_ｎ（ｎは後述するコントラストフ
ラツグの数）のうちいずれかを選択し、これと基準γ変
換テーブル29内に格納された基準のγデータを加算した
値をγ変換器10に書き込むものである。なお、CPU13は
セレクタ12を制御することにより補正データΔγ_１〜Δ
γ_ｎのいずれかをセレクトするものである。

すなわち、γ変換器10は基準γ＋Δγ_ｎ（＝γ′とし
ている）の補正値でもって画像データの特性変換処理す
るものである。

さて、デジタル画像信号は、γ変換器10を通過しγ補
正されて、D/A変換器14に入力される。このデジタル信
号は再びアナログ信号に変換されて、コンパレータ16で
三角波発生回路15から発生する所定周期の三角波信号と
比較し、パルス幅変調される。このパルス幅変調された
２値化画像信号はレーザ駆動回路17にそのまま入力さ
れ、レーザダイオード18の発光のオン・オフ制御用信号
に用いられる。このレーザダイオード18から出射された
レーザ光は、周知のポリゴンミラー19により主走査方向
に走査され、f/θレンズ20及び反射ミラー21を経て矢印
方向に回転している感光ドラム22上に照射され、静電潜
像を形成することになる。感光ドラム22は露光器28で均
一に除電を受けた後に帯電器23により、均一にマイナス
に帯電される。その後、前述したレーザ光を受けて、表
面に画像信号に応じた静電潜像を形成する。また、本実
施例では、現像を行う部分（黒画素）を露光する、いわ
ゆるイメージスキヤン方式を行うので、現像器24では周
知の反転現像方式により、感光ドラム22のレーザにより
除電を受けた部分にマイナスの帯電特性を有するトナー
を付着し、これを顕像化する。そして、感光ドラム22上
に形成された顕像（マイナス電荷を有するトナー像）は
転写帯電器25により、転写材（一般には紙を用いる）26
上に転写される。また感光ドラム22上に残った残留トナ
ーは、その後クリーナー27でかき落とされ、再び前述の
一連のプロセスを繰り返すことになる。

（湿度検知手段と、γ変換器の説明） 第５図は、同一画像形成条件にて画像形成したときの
湿度に対する画像濃度と階調性を示す。図で示すように
同一画像形成条件では、低湿側で濃度が低下、高湿側で
濃度が向上している。また、低湿側でハイライトの画像
が良く、高湿側でハイライトの再現が困難となってい
る。

そこで湿度を検知して湿度に対応したコントラスト電
位を求め、出力する動作１と動作１の出力によって階調
補正をする補正テーブルを選択する動作２によりこれら
の値をもとに画像形成条件を設定するようにすれば、環
境条件の変動に対しても安定した画像を得ることが可能
になる。さらにこの構成をイエロー，マゼンタ，シア
ン，ブラツク色を用いて多値のフルカラー画像を形成す
るプリンターに用いることにより、より一層の効果が得
られる。すなわち、色毎に湿度に対する濃度および階調
性が異なる様な場合、各色毎に上記、画像形成条件を可
変にしておけば、色の違いによる画像濃度と階調性の変
動も補正できるようになり、環境の変化に対しても一定
のカラーバランスを保つプリンターが実現する。以上の
動作のうち動作１を説明するのが第６図のフローチヤー
トである。なお、第６図のフローチヤートはCPU13内の
不図示のROMにプログラム化されて格納されている。

本動作の処理を説明する。

割込処理等で、温度と湿度を例えば30分毎に１回、又
は30分間の平均値を測定し、例えば８時間分メモリ32内
のバツフアエリアに格納しておく。本処理ではまずその
データをもとに絶対湿度またはそれに対応する値（例え
ば混合比）を計算する。これは画像濃度が絶対湿度すな
わち水分量に依存すると考えられるからである。

絶対（混合比）湿度の計算を８時間分行った後に、２
時間、４時間、８時間の平均値を求めておく。これは以
下の条件判断を行い又、コントラスト計算時の変数とな
る。まず２時間平均値が混合比16.5g以上かどうかの判
定を行い、そうならフラツグをCONT1にする。これは、
２時間以上高湿状態が続いたと判定される。次に現在値
が16.5g以上かどうかの判定を行い、そうならフラツグ
をCONT2にする。これは２時間低湿であったが、現在高
湿に向かいつつあると判定される。次に８時間の平均値
が9g以上かどうかを判定し、そうならフラツグをCONT3
にする。これにより湿度は８時間以上中湿状態であると
される。次に４時間平均値が9g以上かどうかを比べもし
そうならフラツグをCONT4にする。これで低湿から中湿
に向かっていると判定する。そしてそれ以外すなわち４
時間平均値＜9gなら低湿状態としてフラツグをCONT5に
しておく。

以上の処理は低湿から高湿に向かう場合と高湿から低
湿に向かう場合、トナーの吸湿と除湿の速さが異る為に
行う。画像濃度は絶対湿度に比例するが雰囲気の湿度で
はなくトナーがどれだけ吸湿しているかで決定される。
それ故上述の条件判断が為される。

次に、コントラストフラツグによりコントラスト計算
の変数を決定する。これは例えばCONT1の場合だと高湿
に完全に調湿されている為変数は３時間平均値ｘにな
る。またCONT2の場合は低湿と高湿の中間状態であるか
ら３時間平均値ｘと現在値ｗの平均値ｘ＋w/2となる。

さらに、コントラストフラツグと色情報によりメモリ
内のテーブルから計算式の係数をサーチして読出す。計
算の一般式は1/cont＝a₁−b₁・Ｈであり、ここでＨは上
述の変数、a₁,b₁は上述の係数である。

以上で得られた係数と変数によりコントラスト電位を
計算する。以上を各色毎４色分繰り返す。

第７図は計算式をプロツトしたものである。図で示す
ように各色毎に係数を変えている為、色毎による濃度変
化の違いを吸収して補正することが可能になった。これ
を第８図に示す。以上述べた色ごとのコントラスト設定
と、以下に述べる階調補正手段により、カラーバランス
及び階調は完全なものとなる。

次に湿度に対応したコントラスト電位により補正テー
ブルを選択するCPU13の動作２について説明する。動作
２も動作１と同様不図示のROMにプログラム化されて格
納されている。

第８図から明らかなように、動作１により濃度変化を
補正することは可能であるが、階調性の違いは補正でき
ない。これを補正するのが動作２で、第９図を用いて説
明する。補正テーブルは第８図の濃度軸を規格化してつ
くった逆関数である。第９図において、低湿時の補正テ
ーブルがγ_ｎであり、高湿時のものがγ_１である。

次に基準γテーブルを設定し、入力データに対しての
補正量を求め、Δγ₁,Δγ₂,…，Δγ_ｎとして補正テー
ブルとする。ｎは動作１のフラツグ数と同じにする。補
正テーブルの例を第10図に示す。

画像出力する場合には、動作１で求めたフラツグによ
り補正テーブルΔγ₁,…，Δγ_ｎのうち１つを選択す
る。例えばCONT1のときはΔγ_１、CONT2のときはΔγ_ｎ
とする。これを基準γテーブル29に加算したテーブル
γ′がγ変換器10に入り、これによって変換された出力
データを用いる。基準γテーブルのデータは任意に設定
することができる。一例として低湿時のγテーブルγ_ｎ
を基準テーブルのデータとする。（低湿時は、現像特性
により、スルーからの補正量が最も少ない。）すると、
補正テーブルの数は（ｎ−１）個で済む。

別の例としては、公知の方法を用いてブレンドγを作
成し、これを基準γテーブルとする。ブレンドγは見か
け上ドツト集中を行う方法で、１ライン分の入力画像毎
にγ変換の変換テーブルあるいは出力画像を形成すると
きのパルス幅変調を決定する三角波等のパターン信号を
切換えることにより、出力画像形成時に階調性の安定再
現が可能となる。一方、補正テーブルΔγ_ｎは入力デー
タに対しての各環境での階調（濃度）補正テーブルとす
る。すなわち、基準テーブルでドツト集中を、補正テー
ブルで階調補正を行うようにすることもできる。

又、第１図の回路では複数のテーブルからγ補正テー
ブル10の内容を作成する構成としたが、γ補正テーブル
10内に複数種類のテーブルを持たせ、これらをセレクト
する様に構成しても良い。

尚、本実施例では、イメージスキヤンによる反転現像
法の場合について述べたが、背景の白地部を光走査する
バツクグラウンドスキヤンによる正規像法に於いても本
実施例を全く同様に適用可能である。更にまた、他の方
式のプリンタ、例えば熱転写式のサーマルプリンタにお
いても、ヘツドの発熱時間をパルス幅変調により制御す
ることで、全く同様の作用効果を達成できることは説明
するまでもないであろう。即ち、本発明は面積変調が可
能なプリンタ全てに適用することができるものである。

また、本発明は、白黒プリンタ、モノカラー・プリン
タ、フルカラー・プリンタを問わず、全く同様に用いる
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、機械内外の環境
（温度及び湿度）で画像出力が変化しても、各環境に応
じた特性変換手段、例えば補正テーブルを設けることに
より、安定した濃度及び階調の再現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例を適用るる画像処理装置のブロツク構
成図、 第２図はパルス幅変調動作を説明するための図、 第３図はパルス幅変調回路とγ補正回路を含む画像処理
装置のブロツク図、 第４図はレーザビームプリンタの入出力特性図、 第５図は湿度に対する画像濃度を表わす特性図、 第６図は動作１のフローチヤートを示す図、 第７図は湿度に対する現像コントラストの特性図、 第８図は湿度に対する階調性の特性を表わす図、 第９図は動作２の説明図、 第10図は補正テーブルの内容を表わす図である。 １はCCDイメージセンサ、２は増幅器、３はA/D変換器、
10はγ変換器、11は環境センサ、13はCPU、14はD/Aコン
バータである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像データを階調処理する画像処理装
   置において、 前記入力画像データの特性変換を行い特性の変換された
   画像データを出力する特性変換手段と、 前記特性変換手段により出力された画像データに対し階
   調処理を行う階調処理手段と、 装置の絶対湿度を検出する湿度検出手段と この湿度検出手段により所定の時間にわたり検出した測
   定値から、前記所定の時間以下の異なる時間に対する夫
   々の平均値を求める手段と を有し、 前記湿度検出手段による所定の時間以下の異なる時間に
   対する夫々の平均値と、前記異なる時間に対応して予め
   設定された所定値とを比較して湿度の変化を予測し、こ
   の予測値に基づいて、前記特性変換手段の特性変換のた
   めのパラメータを直接選択して画像を形成するための出
   力を設定することを特徴とする画像処理装置。