JP2999795B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数の色を重ね合わせてカラー画像を形成す
る装置に関し、特に中間調の再現と記録画像品質の改善
に関する。

［従来の技術］ 例えばデジタル複写機のように静電記録方式を利用し
た記録装置においては、記録画像を構成する各々の画素
の記録濃度を多段に調整することができず、一般に画素
単位では黒（記録）及び白（非記録）の二値記録を採用
している。従ってこの種の記録装置で中間調を表現する
場合には、複数画素中の記録画素数と非記録画素数との
比率、つまり複数画素領域の平均濃度の大きさを調整し
ている。この種の具体的な階調処理方法としては、大き
く分けて２種類の方法が知られている。１つは、ディザ
法や濃度パターン法のように、着目画素のレベルを予め
固定された単数又は複数のしきい値との比較によって決
定する方法であり、もう１つは、平均誤差最小法や誤差
拡散法のように着目画素のレベルの決定に周辺画素の濃
度を反映させる方法である。これらはいずれも長所と短
所を有している。

即ち、ディザ法や濃度パターン法の場合、もとの画像
データとは無関係なしきい値マトリクスをもつので、も
との画像に存在する線などの連続性が失われ文字等の再
現性が非常に悪化するが、反面、もとの画像の内容に左
右されず中間調処理後の画像には規則性が現れるので、
見た目の粒状性が良い。一方、平均誤差最小法や誤差拡
散法の場合には、着目画素のレベルの決定に周辺画素の
濃度レベルが反映されるため、もとの画像に線がある場
合には、その線の連続性は処理後の画像でも保存され文
字等の再現性が良いが、中間調処理後の画像には不規則
なパターンが現れ、見た目の粒状性が悪化する。特に、
カラー画像を再現する場合、平均誤差最小法や誤差拡散
法では、各色独立に着目画素のレベルが決定されるの
で、各色ばらばらな不規則なパターンが記録画像に現
れ、見た目の粒状性は更に悪化する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、カラー画像の中間調を再現する場合に、文
字等の線画の再現性と見た目の粒状性の両方を改善する
ことを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、画像
信号に含まれる各々の画素についてその階調数を入力信
号よりも小さく変換する階調処理回路を含み、互いに異
なる色成分の複数の画像信号を処理して１つの記録画像
を形成するカラー画像形成装置において：前記階調処理
回路に；変換出力の階調レベルの決定に注目画素の周辺
画素の階調の影響が反映する第１の階調変換手段；及び
変換出力の階調レベルが予め固定された１つ又は複数の
しきい値との比較によって決定される第２の階調変換手
段；を備え、複数色の画像信号のうち少なくとも１つは
第１の階調変換手段で処理し、複数色の画像信号のうち
他の少なくとも１つは第２の階調変換手段で処理する。

［作用］ 本発明における第１の階調変換手段としては、例えば
平均誤差最小法や誤差拡散法によって画像信号の階調を
変換する回路が利用でき、第２の階調変換手段として
は、例えばディザ法や濃度パターン法によって画像信号
の階調を変換する回路が利用できる。

本発明によれば、カラー画像信号を構成するＹ（イエ
ロー）,M（マゼンタ）,C（シアン）,BK（ブラック）等
のうち１つ以上が第１の階調変換手段によって処理さ
れ、残りの１つ以上が第２の階調変換手段によって処理
される。従って、例えばY,M,C,BKの合成によって形成さ
れる記録画像においては、第１の階調変換手段の処理の
特徴と第２の階調変換手段の処理の特徴の両方が現われ
る。

つまり、第１の階調変換手段で処理した色成分につい
ては、線画の連続性が良好である反面、不規則なパター
ンが生じ、第２の階調変換手段で処理した色成分につい
ては、規則的なパターンであるため見た目の粒状性が良
好である反面、線画の連続性が失われる。しかしなが
ら、カラー画像全体としてみた場合、第１の階調変換手
段で処理された少なくとも１つの色成分については線画
の連続性が確保されるために、文字等の判読が容易にな
り、また第２の階調変換手段で処理された不規則なパタ
ーンの現われない色成分も存在するので、粒状性の劣化
は比較的小さい。従って、第１の階調変換手段単独でカ
ラー画像処理を実施する場合や第２の階調変換手段単独
でカラー画像処理を実施する場合に比べると、本発明に
よる総合的な画質の改善は著しい。

ところで、複写機等においてカラー処理を行なう場合
には、Y,M,C,BK等の色が順次に重ね合わされてカラー画
像が再現される。このような場合、最後に記録される色
成分の画像全体への影響が大きい。そこで本発明の好ま
しい実施例においては、第１の階調変換手段を、最後に
記録される色成分の処理に利用する。これにより、文字
等の判読性が更に向上する。また、文字や線画は無彩色
で記録される場合が多いので、Y,M,C,BK等の色を重ねる
順番については、BK（黒）成分を最後にし、BK成分に対
して第１の階調変換手段で処理する。

［実施例］ 第１図に、一形式の複写機の機構部の構成を示す。第
１図に示す複写機は、デジタルカラー複写機であり、上
方に配置されたイメージスキャナ35とその下方に位置す
るカラーレーザプリンタで構成されている。

イメージスキャナ35は、コンタクトガラス51上に載置
される原稿画像に露光ランプ52の光を照射し、その反射
光を第１ミラー53,第２ミラー54,第３ミラー55及びレン
ズユニット56を介して読取ユニット57に結像する。露光
ランプ52,第１ミラー53,第２ミラー54及び第３ミラー55
は、機械的に走査駆動されるように構成されており、原
稿の全域に渡ってそれを順次に露光し画像全体からの反
射光を読取ユニット57に結像することができる。

この例では、レンズユニット56は分光フィルタを含ん
でおり、分光されたＲ（レッド）,G（グリーン），及び
Ｂ（ブルー）の光を読取ユニット57に導く。読取ユニッ
ト57は、３つの独立した一次元CCDイメージセンサを含
んでおり、各々のイメージセンサがそれぞれR,G,Bの光
を受光する。各々のCCDイメージセンサは、主走査方
向、即ち第１図の紙面に垂直な方向の１ラインの画像を
画素単位で読取ることができる。露光ランプ及びミラー
の機械的な副走査を行ないながら読取ユニット57の読取
を行なうことによって、二次元の画像データを得ること
ができる。

プリンタは、一般の複写機と同様の静電記録方式によ
る記録系を構成している。画像を形成する像担持体とし
ては、感光体ベルト１が用いられている。感光体ベルト
１の表面は、光書込ユニット５によって露光される。光
書込ユニット５に備わった半導体レーザから出るレーザ
光に記録画像情報に応じた変調を与えることによって、
感光体ベルト１の表面に画像の濃淡分布に応じた電位分
布、即ち静電潜像を形成する。感光体ベルト１の表面
は、露光プロセスの前に、帯電コロナチャージャ４によ
って所定の高電位に均一に帯電する。感光体ベルト１上
の静電潜像を現像するために、この例では４つの現像器
7,9,11及び13が設けられている。現像器7,9,11及び13
は、それぞれＹ（イエロー）,M（マゼンタ）,C（シア
ン）及びBK（ブラック）の各色のトナーを含んでおり、
それぞれの色成分を現像する。Y,M,C又はBK色のトナー
で可視化された感光体ベルト上の画像、つまりトナー像
は、給紙カセット14から給紙される１枚の転写紙33に転
写される。フルカラー記録を実施する場合、Y,M,C及びB
K色に対する画像形成及び転写のプロセスを繰り返し実
行し、４回のプロセスで１つのカラー画像を転写紙に転
写する。複数色の画像を転写紙上に重ねるために、この
例では１色分の画像の転写が終了すると、転写紙は右方
向に向かって移動し（前の位置に戻され）、次の色の画
像転写に備える。転写が完了した転写紙は、定着器31を
通ってトナー画像を定着し、排紙トレイ32上に排出され
る。

第１図の複写機の画像に関する信号を処理する電気回
路の構成を第２図に示す。以下、第２図を参照して電気
回路を説明する。

イメージセンサ150から出力されるR,G,Bの画像信号
（アナログ信号）は、画像処理回路151に印加される。
画像処理回路151は、各色の画像信号をA/D変換によって
８ビットのデジタル信号に変換した後、γ補正，補色生
成，色補正などの画像処理を施して、C,M,Yの画像信号
を生成し出力する。これらの画像信号は、更にマスキン
グ・UCR処理回路152で処理される。この回路は、所定の
マスキング処理を実行するとともに、カラー画像に含ま
れる黒（BK）成分を抽出し、C,M,Yの各色成分から黒成
分を除去し、C,M,Y,BKの４つの信号を出力する。各々の
信号は、４ビットの階調データとして出力される。

この例では、レーザ光の変調をオン／オフの二値信号
によって制御するので、マスキング・UCR処理回路152か
ら出力される画像信号は、次に階調処理によって、二値
信号に変換される。但し、単純な二値化では出力画像上
に中間調が再現できないので、出力画像上に疑似的に中
間調が再現されるような処理を行なっている。具体的に
は、ディザ法と平均誤差最小法の２種類の方法を用いて
中間調の再現を可能にしている。

マスキング・UCR処理回路152から出力される画像信号
C,M,Y,BKは、データセレクト154又は155を介して、ディ
ザ処理回路156と平均誤差最小処理回路157のいずれか一
方に入力され処理される。また、ディザ処理回路156の
出力と平均誤差最小処理回路157の出力のいずれか一方
がデータセレクタ158で選択されてレーザドライバ159に
印加され、半導体レーザLDの付勢状態の変調に利用され
る。各色の画像信号をディザ処理回路156と平均誤差最
小処理回路157のいずれで処理するかは、プロセス制御
ユニット153が決定する。

ディザ処理回路156について説明する。データセレク
タ154から出力される４ビットの階調データは、比較器6
1によって、ROM（読み出し専用メモリ）62から出力され
るしきい値データと比較され、二値信号に変換される。
ROM62の内部には、第3a図に示すように４×４マトリク
スの各々の位置に対応付けて、16個のしきい値データが
予め記憶されており、アドレスの指定に応じて１つのし
きい値を選択的に読み出し、比較器61に印加する。ROM6
2のアドレス入力端子AX及びAYには、それぞれカウンタ6
3及び64の出力が印加される。カウンタ63は、主走査方
向の画素毎のタイミングで現われるクロックパルスを計
数し、第3a図のマトリクスの横方向の位置アドレスを生
成する。カウンタ64は、ライン同期信号Lsyncを計数
し、第3a図のマトリクスの縦方向の位置アドレスを生成
する。従って、ROM62は、その時の画素の走査位置に対
応するマトリクス上の位置から１つのしきい値を選択
し、それを比較器61に印加する。つまり、比較器61にお
いて入力階調データと比較されるしきい値データは、走
査の進行に同期して、周期的に変化する。

これによって、マトリクスに対応する記録領域（４×
４画素）内の黒画素数と白画素数との配分が、入力の階
調に応じて調整され、中間調が再現される。第3b図は、
階調の値が10の均一な濃度の入力画像を処理した時の出
力画像を示している。なおハッチングを施した画素が黒
画素（記録画素）であり、ハッチングのない画素が白画
素（非記録画素）を示している。ディザ処理では、しき
い値が固定されているので、第3b図に示すように、記録
画像上には黒画素と白画素の配分に周期性（規則性）が
現われる。

平均誤差最小処理回路157について説明する。データ
セレクタ155から出力される４ビットの階調データＸ
は、加算器71に入力される。加算器71は、誤差演算回路
74の出力ＥとＸを加算した結果Ｘ′を出力する。しきい
値発生回路73は、Ｘ′に基づいてしきい値Ｔを生成しそ
れを比較器72の一方の入力端子に印加する。比較器72
は、入力データＸ′をしきい値Ｔと比較し、その結果を
二値信号Ｙとして出力する。減算器76は、入力データ
Ｘ′から出力Ｙを引いた結果Ｆ、即ち入力と出力との誤
差を検出し、それをRAM（読み書きメモリ）75に書込
む。誤差演算回路74は、走査位置にある着目画素に対し
その周辺に位置する周辺画素の誤差データＦをRAM75か
ら読み出し、重み付け演算し正規化した値Ｅを加算器71
に出力する。

この例では、誤差演算回路74は第4a図に示す重み付け
パターンを使用している。第4a図において、ハッチング
で示す画素が着目画素を示し、その他の画素が周辺画素
を示す。第4a図の例では、４つの周辺画素に各々「１」
の重みが付けられている。

平均誤差最小処理回路157においては、しきい値Ｔと
比較される値Ｘ′が、周辺画素の誤差分Ｆを反映した差
分Ｅの補正を受けているので、入力Ｘと出力Ｙの間の実
質上のしきい値は、一定ではなく、周辺画素の影響に応
じてダイナミックに変化する。第4b図は、階調の値が10
の均一な濃度の入力画像を処理した時の出力画像を示し
ている。なおハッチングを施した画素が黒画素（記録画
素）であり、ハッチングのない画素が白画素（非記録画
素）を示している。平均誤差最小処理では、しきい値が
一定でないので、第4b図に示すように、記録画像上には
黒画素と白画素とが不規則に現われる。

この実施例で二種類の階調処理を行なうのは、カラー
画像において記録画像品質を改善するためである。即
ち、ディザ処理のようにしきい値が固定された処理方法
を利用する場合には、ドット分布に規則性が現われるの
で記録画像の見た目の粒状性は良くなるが、解像度の劣
化は著しく、特に文字等の線画については、その線がマ
トリクスの大きさに比べて充分に小さくない限り、それ
を再現することはできない。また平均誤差最小処理のよ
うにしきい値が周辺画素に応じて変化する処理方法を利
用する場合には、解像度の劣化が小さいので線画を再現
できるが、ドット分布に規則性がないので、記録画像の
見た目の粒状性は悪い。

そこでこの実施例では、カラー画像を処理する場合に
おいて、解像度と見た目の粒状性の両方を良好にするた
め、色成分の変化に応じて階調処理の処理方法を切換
え、二種類の階調処理を組合せて使用している。具体的
には、C,M,Yの色成分を記録する時には、ディザ処理回
路156で処理した結果に応じてレーザ光を変調し、BKの
色成分を記録する時には、平均誤差最小処理回路157で
処理した結果に応じてレーザ光を変調している。従っ
て、BK色については線画の再現ができ、C,M,Yの各色成
分については、好ましい粒状性が得られる。

フルカラー記録においては、C,M,Y,BKの各色のトナー
画像を１枚の転写紙上で重ね合わせて１つのコピー画像
を形成するので、仮にBK色の成分に線画の成分が全て含
まれているとすれば、他のC,M,Yで線画を再現できなく
ても、BK色の画像だけで文字等の線画を認識することが
できる。また、全ての色成分を平均誤差最小処理回路15
7で処理する場合には、色毎にばらばらな不規則パター
ンでドットが記録されるので、記録画像の粒状性の悪化
が著しくなるが、BKの１色だけであれば、カラー画像全
体としての粒状性の悪化はあまり目立つことがない。

つまり、二種類の階調処理を組合せてカラー画像を処
理することによって、カラー画像全体としての解像度と
粒状性の両方の要求を同時に満たすことができる。

階調処理の切換えは、プロセス制御ユニット153が行
なっている。即ちこの例では、画像読取，トナー像形
成，及び転写のプロセスをC,M,Y,BKの４色について、順
次に繰り返し処理し、４回のプロセスでフルカラー画像
を形成するが、各回のプロセスにおいて、プロセス制御
ユニット153は信号S1,S2,S3を次の第１表のように設定
して処理を切換えている。

つまりこの例では、C,M,Y,BKの順に各色のトナー像が
転写紙に転写されるので、BKのトナー像は最終的に転写
紙の最上部に転写される。この例ではBK色をカラー画像
全体の解像度を上げるために使用しており、平均誤差最
小処理によって階調処理しているので、BK色を転写紙の
最上部に転写することによって、他の色成分がその上に
重なることがなく、解像度の劣化を避けることができ
る。つまり、平均誤差最小処理で処理する色成分は、デ
ィザ処理で処理する色成分よりも画像の上層に配置され
るように転写することによって解像度を上げることがで
きる。

従って例えば、ドラム上で４色のトナー像を重ね合わ
せた後でそれを転写紙に転写するような装置の場合であ
れば、逆に解像度の高いトナー成分の画像形成を他の色
成分よりも先に行なうことによって、転写紙上の最上部
に、解像度の高いトナー成分を配置し、解像度を上げる
ことができる。

なお上記実施例のディザ処理（156）のかわりに、例
えば濃度パターン法を実行する処理回路を採用しても良
く、また平均誤差最小処理（157）のかわりに、例えば
誤差拡散法を実行する処理回路を採用してもよい。

なお実施例では、解像度を重視する色をBK色として設
定する場合を示したが、画像の種類によっては、文字や
ケイ線が有彩色で印刷される場合もあるので、例えば操
作パネル上のキー操作によって、解像度を重視する色を
C,M,Y等の他の色に任意に切換えできるようにしてもよ
い。その場合、BK色についてはディザ法などしきい値が
固定された処理に切換えた方が良い。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、中間調のカラー画像を
記録する場合に、記録画像上の文字等の判読性が向上
し、しかも画像の見た目の粒状性も良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する一形式のカラー複写機の機
構部の構成を示す正面図である。 第２図は、第１図の複写機の電装部の主要部を示すブロ
ック図である。 第3a図はディザ処理で使用するしきい値マトリクスの配
列を示す平面図、第3b図は第3a図のしきい値を使用しデ
ィザ処理で二値化された画像を示す平面図である。 第4a図は平均誤差最小処理で使用する重みパターンの配
列を示す平面図、第4b図は第4a図の重みパターンを使用
し平均誤差最小処理で二値化された画像を示す平面図で
ある。 1:感光体ベルト 4:帯電コロナチャージャ 5:光書込ユニット 7,9,11,13:現像器 14:給紙カセット 35:イメージスキャナ 57:読取ユニット 150:イメージセンサ 152:マスキング・UCR処理回路 153:プロセス制御ユニット 154,155,158:データセレクタ 156:ディザ処理回路（第２の階調変換手段） 157:平均誤差最小処理回路（第１の階調変換手段）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46,1/60

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号に含まれる各々の画素についてそ
   の階調数を入力信号よりも小さく変換する階調処理回路
   を含み、互いに異なる色成分の複数の画像信号を処理し
   て１つの記録画像を形成するカラー画像形成装置におい
   て： 前記階調処理回路に；変換出力の階調レベルの決定に注
   目画素の周辺画素の階調の影響が反映する第１の階調変
   換手段；及び変換出力の階調レベルが予め固定された１
   つもしくは複数のしきい値との比較によって決定される
   第２の階調変換手段；を備え、複数色の画像信号のうち
   少なくとも１つは第１の階調変換手段で処理し、複数色
   の画像信号のうち他の少なくとも１つは第２の階調変換
   手段で処理する、ことを特徴とする、カラー画像形成装
   置。