JP3587016B2 - 階調記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面積階調による中間調再現のための階調記録方法に関し、例えば電子写真式の複写機又はプリンタ装置などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリンタ装置又はデジタル複写機などにおいて、中間調のある画像を記録するために、濃度パターン法、ディザ法など、種々の面積階調による記録方法が提案されている。
【０００３】
濃度パターン法は、原画像の１画素に対してｍ×ｎのマトリックスの各ドット（要素）のしきい値を対応させ、互いに異なる複数の面積パターンで表すものである。
【０００４】
ディザ法は、原画像の１画素に対してｍ×ｎのマトリックスの各ドットのしきい値を１対１に対応させるものであり、中心を核として順次太っていくように構成されたドット集中型（Ｆａｔｔｅｎｉｎｇ型）と、ドットがなるべく分散するように構成されたドット分散型（Ｂａｙｅｒ型）とに分類される。ドット分散型のしきい値マトリックスを用いた場合には、レーザ光の光強度分布の影響で高γ（ガンマ）の記録特性となってしまう。一方、ドット集中型のしきい値マトリックスを用いた場合には、階調数を増大させるためにマトリックスサイズを大きくとると解像度が低下し、解像度を向上させるためにマトリックスサイズを小さくとると階調数が減少してしまう。
【０００５】
また、階調性及び解像度を両立させるための記録方法として、図１５の濃度パターンＰＳＨ１〜４に示すように、ドット集中型のしきい値マトリックスを変形したものとパルス幅変調とを組み合せた方法（ＩＨ法）が提案されている（電子写真学会誌第２５巻第１号１９８６年第３４頁）。このＩＨ法による表現可能な階調数ｒは、パルス幅変調によるドット分割数Ｒとマトリックスサイズｍ×ｍとにより、全白を含めると、ｒ＝ｍ×ｍ×Ｒ×０．５＋１となり、これ以前のディザ法と比べて高画質の出力が得られる。
【０００６】
しかし、ＩＨ法を用いた場合であっても、ドット集中型の場合と同様に、レーザ光の光強度分布の影響による出力特性の高ガンマ化が避けられない。そのため、直線化出力を得るためには、濃度変化が等間隔となるように必要なステップのみを抜き出さなくてはならない。したがって、その場合には、上述の式で計算される階調数ｒに比べて実際の階調数は低下してしまい、それだけ画質が低下する。
【０００７】
このように、従来においては、階調性と解像度との両立が充分に図られているとは言い難い。これは、出力濃度を上げるためには、マトリックス領域内における発光ドット数、即ち合計露光時間（トータル露光時間）を増やさなければならないという前提に立っているためである。例えば上述したＩＨ法の場合に、階調数ｒを増大させるためにはマトリックスサイズｍを大きくするか、又はドット分割数Ｒを増やすことが必要となるが、マトリックスサイズｍの増大は解像度の低下を招き、ドット分割数Ｒの増大は高速化対応が難しいという状況に陥る。
【０００８】
この問題を解決する一手法として、レーザ光を３値以上（多値）で強度変調することが考えられる。３値以上の強度変調を行うことによって、解像度を低下させることなく階調性を高めることができるものの、多値レーザの安定性を確保することが困難であるため、それがコストアップにつながってしまう。
【０００９】
そこで、上述の課題を解決するため、画像を主走査方向及び副走査方向に走査し、前記画像の各画素に対応して照射されるエネルギーの量を制御することによって階調性を得るようにした階調記録方法であって、一定の大きさの領域内における前記エネルギーの総照射量が同一である複数の領域に対して、前記エネルギーを照射する位置を互いに異ならせることによって互いに異なる階調の記録を行う方法が提案されている（特開平７−１１５５３８号）。
【００１０】
例えば回転する感光ドラム上に、レーザ光又はＬＥＤアレイなどの光源によって主走査方向に露光されると、一定以上のエネルギーで露光された部分がトナーによって顕像化される。そのとき、一定の大きさの領域内において、光源による合計露光時間が同一であっても、光源による露光位置が相違する場合には、光源からのエネルギーの加算状態が異なるため、顕像化される面積が異なり、これによって互いに異なる階調の記録が行われる。
【００１１】
このように、露光位置を互いに異ならせることによって互いに異なる階調の記録を行う方法を、本明細書においては拡張ディザ法と呼ぶこととする。
拡張ディザ法においては、総露光量を増加させず、露光位置を異ならせることによって階調数を増大することができるので、解像度の低下などの問題も生じない。
【００１２】
したがって、階調のレベルに応じて濃度を設定し、その濃度を得ることのできるドット配列を自由に組み合わせたものを階調パターン（露光パターン）とし、階調パターンを階調レベル毎に設定しておくことによって階調を表現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡張ディザ法において、隣合う階調レベルの階調パターンにおけるドット配列があまりにかけ離れた形状をしている場合には、例えば階調が連続的に変化する画像であるグラデーション画像を印刷（印字）した際に、白筋（白い線）又は黒筋（黒い線）が現れるおそれがある。
【００１４】
すなわち、グラデーション画像を印刷する際に、設定されたマトリックスサイズの整数倍の単位で画像濃度が変化していけば問題はないのであるが、そうでない場合には、図９に示されるように、画像濃度が変化した境界部分（図９におけるＺアドレスの切り換わりの部分）において異常な濃度変化が発生する可能性があり、これが白筋又は黒筋となって現れてしまうおそれがある。
【００１５】
拡張ディザ法によるときには、ドット配列を異ならせることによって階調レベルを異ならせる部位が存在するので、画像濃度の変化の境界部分に存在するマトリックス内のドット配列は、境界部分の前後の階調パターンを合成することによって得られる別のドット配列となることがあり、その場合には、合計露光時間も前後の階調パターンよりも過大又は過小となるので、上述のような白筋又は黒筋となって現れてしまうのである。
【００１６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、拡張ディザ法を用いたときに、画像濃度が連続的に変化した場合においても、隣合う階調レベルの境界部分に白筋又は黒筋などの不整合が現れない階調記録方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するため、隣合う階調レベルの露光パターン（階調パターン）を比較して露光位置の異なる部分の量に制限をもたせるようにルール付けを行い、そのようなルールにしたがって露光パターンの設定が行われるようにしたものである。
【００１８】
すなわち、請求項１の発明に係る方法は、画像を主走査方向及び副走査方向に走査し、前記画像の各画素に対応して照射されるエネルギーの量を制御することによって階調性を得るようにした階調記録方法であり、ｍ×ｎ個（ｍ，ｎは正の整数）の画素からなるマトリックス内における前記エネルギーの総照射量が同一である複数のマトリックスに対して、前記エネルギーを照射する位置を互いに異ならせることによって互いに異なる階調の記録を行う階調記録方法において、前記マトリックスにおけるＸアドレス（０，１，２…，ｍ−１）の中の任意の値をＡＸ１及びＡＸ２とし、前記マトリックスにおけるＹアドレス（０，１，２…，ｎ−１）の中の任意の値をＡＹ１及びＡＹ２とし、前記マトリックス内における露光位置を示す露光パターンの濃度情報に対応するアドレスの値をＡＺとし、任意のＡＺで指定される露光パターンについて（ＡＸ１，ＡＹ１）から（ＡＸ２，ＡＹ２）の範囲の領域に含まれる黒要素の個数をカウントする関数をＦ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ）とし、αを係数としたとき、少なくとも低濃度の領域において濃度が連続的に変化する境界部分に、次の条件式、
｜Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ） −Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ−１）｜ ≦｜Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ） −Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ−１）＋（ｍ×ｎ×α）｜
が、総てのＸアドレス及びＹアドレスに対して成立するようにした階調記録方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るプリンタ装置１の概略図である。
プリンタ装置１は、走査光学系１１、感光ドラム１２、帯電器１３、現像器１４、及び転写器１５などから構成されている。感光ドラム１２は、図示の矢印方向に定速で回転し、その表面が帯電器１３によって所定の電位に一様に帯電される。走査光学系１１から出力される光ビーム（レーザビーム）が感光ドラム１２上に結像し、感光ドラム１２の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器１４によって現像され顕像化される。顕像化されたトナー像が転写位置に達すると、転写器１５によって記録紙ＰＰに転写され、図示しない定着器によって定着される。
【００２１】
図２は走査光学系１１の概略を示す斜視図である。
半導体レーザ２１は、図示しない制御部の画像メモリなどから読み出した画像情報によって強度変調され、光ビームを出力する。光ビームは、コリメートレンズ２２によりコリメートされ、回転多面鏡２３によって光偏向を受ける。偏光された光ビームは、ｆθレンズと呼称される結像レンズ２４により感光ドラム１２上に像を結び、ビーム走査を行う。このビーム走査に際して、光ビームの各走査ラインの始端部の光をミラー２５により反射させ、ディテクタ２６に導く。ディテクタ２６からの検出信号はＨ方向（水平方向）の走査の同期信号として用いられる。
【００２２】
図３は半導体レーザ２１の変調回路３０のブロック図、図４はアドレス指定のタイミングを示す図である。
図３において、変調回路３０は、パターンＲＯＭ３１、Ｚアドレスカウンタ３２、Ｘアドレスカウンタ３３、Ｙアドレスカウンタ３４、及びドライバ３５からなっている。
【００２３】
パターンＲＯＭ３１は、ｍ×ｎのマトリックスからなる多数の露光パターンＰＳを格納しており、Ｚアドレスカウンタ３２によって指定される露光パターンについて、各要素（セル）の値がＸアドレスカウンタ３３及びＹアドレスカウンタ３４によって順次指定され、それぞれ１ビットのデータＤＥとして読み出される。露光パターンＰＳについては後で詳述する。
【００２４】
Ｚアドレスカウンタ３２は、図示しない画像メモリなどから読み出した画像データＤＧに基づいて、１つの画像データＤＧ毎に、つまり１画素毎に、ＺアドレスＡＺを生成して出力する。画像データＤＧは、例えば１画素について６ビット又は８ビット程度の濃度情報を有したデジタル信号である。
【００２５】
Ｘアドレスカウンタ３３は、画素クロック信号ＳＣをカウントし、そのカウント値をＸアドレスＡＸとして出力する。画素クロック信号ＳＣは、画像クロック信号に対してｋ倍（ｋは分割数）の周波数を有するクロック信号である。つまり、１つの画像データＤＧが入力されている間にｋ個の画素クロック信号ＳＣが入力される。Ｘアドレスカウンタ３３は、後述する露光パターンＰＳの横方向（行方向、水平方向、又は主走査方向）に配列される要素ＥＭの個数に応じて、所定の値の範囲でカウントを繰り返す。例えば、露光パターンＰＳのサイズが１２（横）×３（縦）であれば、図４に示すように、０〜１１の範囲でカウントを繰り返す。
【００２６】
Ｙアドレスカウンタ３４は、水平同期信号ＳＨをカウントし、そのカウント値をＹアドレスＡＹとして出力する。Ｙアドレスカウンタ３４は、後述する露光パターンＰＳの縦方向（列方向、垂直方向、又は副走査方向）の要素ＥＭの個数に応じて、所定の値の範囲でカウントを繰り返す。例えば、露光パターンＰＳのサイズが１２（横）×３（縦）であれば、図４に示すように、０〜２の範囲でカウントを繰り返す。
【００２７】
ドライバ３５は、パターンＲＯＭ３１から読み出されたデータＤＥに基づいて、半導体レーザ２１をオンオフ制御する。
次に、パターンＲＯＭ３１に格納された露光パターンについて説明する。
【００２８】
露光パターンは、縦横共にｍ個のドットＤＴからなる正方マトリックスの各ドットＤＴを横方向にｋ分割し、分割されたそれぞれを要素ＥＭとする（ｍ×ｋ）×ｍのサイズのマトリックスからなる。各要素ＥＭは「０」又は「１」の値をとる。「０」の場合は半導体レーザ２１がオフであり、「１」の場合は半導体レーザ２１がオンである。したがって、半導体レーザ２１のオンに対応する感光ドラム１２上の部分が露光されてその電位が低下し、その部分にトナーが付着し、その結果、記録紙ＰＰのその部分が黒くなる。その逆に、半導体レーザ２１のオフに対応する記録紙ＰＰの部分は白くなる。したがって、「０」の値の要素ＥＭを「白要素（ＥＭＷ）」、「１」の値の要素ＥＭを「黒要素（ＥＭＢ）」ということがある。
【００２９】
ここで注意しなければならないことは、１つの黒要素ＥＭＢによって記録紙ＰＰ上に黒く記録される像の面積は、その黒要素ＥＭＢの位置によって異なるということである。さらに詳しく言えば、その黒要素ＥＭＢに隣接する要素が白要素ＥＭＷであるか黒要素ＥＭＢであるかによって異なり、しかも隣接位置が左右か上下かによっても異なるのである。その理由については後で詳述する。
【００３０】
図５は露光パターンＰＳＡの例を示す図、図６は図５に示す露光パターンＰＳＡに対応する照射エネルギーの状態を示す図、図７は図５に示す露光パターンＰＳＡに対応する記録紙ＰＰ上の記録状態を示す図、図８は光ビームの横方向移動による照射エネルギーの分布状態を示す図である。なお、図６及び図７はシミュレーションにより得られたものであり、図７は５．２ｅｒｇをしきい値として２値化した場合の記録状態である。
【００３１】
図５に示す露光パターンＰＳＡ１〜４は、３×３ドットの正方マトリックスの各ドットＤＴを横方向に４分割して１２×３のマトリックスとし、その各要素ＥＭについて「０」を白で「１」を黒でそれぞれ示したものである。
【００３２】
１つの黒要素ＥＭＢに対応して半導体レーザ２１がオンされ、半導体レーザ２１から光ビームが感光ドラム１２上に照射される。したがって、１つの黒要素ＥＭＢによって、感光ドラム１２に対する単位時間の光ビームの照射、すなわち露光が行われる。黒要素ＥＭＢの合計個数が合計露光時間となる。
【００３３】
なお、ここでは、正方マトリックスの各ドットＤＴが画像データＤＧの１画素に対応しており、各ドットＤＴを４分割することによって、半導体レーザ２１のパルス幅変調を行ったものである。光ビームは、例えば、１つのドットＤＴに対して、静止した状態の半値幅が主走査方向及び副走査方向にともに直径約６０μｍの円形状である。そして、光ビームはその中心部においてエネルギーが高く、周辺に行くほどエネルギーは段々と低くなっている。また、光ビームは、感光ドラム１２上を主走査方向に１ライン分走査した後、次のラインを同様に走査するのであるから、露光パターンＰＳＡの各要素ＥＭに対して、同行の要素ＥＭは連続して走査されるが、列が互いに異なる要素ＥＭに対しては、走査が互いに空間的間隔を置いて離散的に、つまり不連続に行われる。
【００３４】
その結果、黒要素ＥＭＢが横方向に隣接した場合には、光ビームの照射エネルギーが互いに加算されて増大し、その結果、図８に示すように最大照射エネルギーは大きくなる。これに対し、黒要素ＥＭＢが縦方向に隣接した場合には、照射エネルギーの関与が小さいので、最大照射エネルギーは大きくならない。つまり、黒要素ＥＭＢの個数が同じであっても、換言すれば合計露光時間が同じであっても、黒要素ＥＭＢが横方向に連続して並んだ場合には最大照射エネルギーが大きく、黒要素ＥＭＢが縦方向に並んだ場合には最大照射エネルギーはそれよりも小さくなる。したがって、合計露光時間が同じであっても、感光ドラム１２上には、異なる照射エネルギーによる静電潜像が形成される。
【００３５】
そうすると、そのような互いに異なる照射エネルギーで形成された静電潜像を現像すると、感光ドラム１２の感度及び現像バイアスの大きさに応じて、あるしきい値を越えた照射エネルギーを受けた部分のみにトナーが付着して顕像化され、黒い像が形成される。
【００３６】
その結果、黒要素ＥＭＢの個数が同じであっても、その配列位置によって、記録紙ＰＰ上に記録される像の面積が異なることとなる。つまり、黒要素ＥＭＢの合計数が互いに同一である複数の露光パターンＰＳＡに対して、黒要素ＥＭＢの位置を互いに異ならせることによって、互いに異なる階調の記録が行われる。
【００３７】
図５（Ａ）において、露光パターンＰＳＡ１は要素ＥＭの合計数が「４」であり、中央の１つのドットＤＴを黒く記録するものである。この場合には、図６（Ａ）に示すように、照射エネルギーはほぼ同心円を描いて広がっており、しきい値を５．２ｅｒｇとした場合には、図７（Ａ）に示すように、中央部に円形状の黒い像ＦＧ１が記録される。
【００３８】
図５（Ｂ）〜（Ｄ）において、露光パターンＰＳＡ２〜４は、いずれも要素ＥＭの合計数は「５」であり、４分の５ドットを記録するものである。しかし、これらは要素ＥＭの位置（つまりパターン）が相違している。すなわち、露光パターンＰＳＡ２では、５つの黒要素ＥＭＢが横方向に連続して配置されているが、露光パターンＰＳＡ３では、１つの黒要素ＥＭＢが他の４つの黒要素ＥＭＢの上の行に配置され、露光パターンＰＳＡ４では、２つの黒要素ＥＭＢが他の３つの黒要素ＥＭＢの上の行に配置されている。
【００３９】
そのため、図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、５つの黒要素ＥＭＢが横方向に連続している露光パターンＰＳＡ２の照射エネルギーが最も大きくなり、連続数の少ない露光パターンＰＳＡ４の照射エネルギーが最も小さくなる。その結果、図７（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、露光パターンＰＳＡ２による像ＦＧ２が最も大きく、露光パターンＰＳＡ４による像ＦＧ４が最も小さくなる。これを数値で示すと、露光パターンＰＳＡ１〜４における像ＦＧ１〜４のドット面積率〔％〕はそれぞれ「３．７」「７．０」「５．２」「２．１」である。図５乃至図７において、（Ａ）と（Ｄ）との比較から明らかなように、露光パターンＰＳの黒要素ＥＭＢの個数が互いに異なる場合、その配列位置によっては、黒要素ＥＭＢの個数の少ないものの方が記録紙ＰＰ上に記録される像の面積が大きくなることもある。
【００４０】
このように、マトリックスサイズｍ及びドット分割数Ｒが同じであっても、要素ＥＭの位置を変えることによって、階調性を変えることができる。つまり、解像度を低下させることなく階調数を増加させることができる。したがって、要素ＥＭの合計個数と各要素ＥＭの位置との組み合わせによって、直線化された階調特性を得ることができる。しかも、２値以上の強度変調を行なわないので、レーザの安定性の問題を生じることなく、低価格で実施することができる。
【００４１】
次に、拡張ディザ法による白筋又は黒筋などの不整合について説明する。
図９は拡張ディザ法により現れる白筋及び黒筋の例を示す図、図１０は拡張ディザ法により現れる不整パターンＰＳＸ１，２の例を示す図、図１１は拡張ディザ法により現れる不整パターンＰＳＸ３，４の例を示す図である。
【００４２】
上述の図５（Ａ）〜（Ｄ）に示した露光パターンＰＳＡ１〜４をパターンＲＯＭ３１に格納する場合に、それぞれの露光パターンＰＳのＺアドレスＡＺは、上述したドット面積率の値に基づいて、ＰＳＡ４、ＰＳＡ１、ＰＳＡ３、ＰＳＡ２の順に大きくなるように設定されることとなる。なお、無露光の露光パターンＰＳのＺアドレスＡＺは最小であり、全露光の露光パターンＰＳのＺアドレスＡＺは最大である。
【００４３】
ここで、露光パターンＰＳＡ４、ＰＳＡ１、ＰＳＡ３、ＰＳＡ２に対して、この順に、「１」「２」「３」「４」のＺアドレスＡＺを付与してパターンＲＯＭ３１に格納したとする。そして、副走査方向に濃度が変化するグラデーション画像を印刷した場合に、使用中の露光パターンＰＳのＹアドレスＡＹのどの部分を境界として次の露光パターンＰＳに切り換わるかによって、つまりＺアドレスＡＺが切り換わったときの露光パターンＰＳ内の位置に応じて、切り換わった境界部分にその前後の露光パターンＰＳとは黒要素ＥＭＢの配列の異なる不整パターンＰＳＸが発生する可能性がある。次に具体例に基づいて説明する。
【００４４】
図９（Ａ）には、濃度が段階的に低くなるグラデーション画像を印刷した場合の黒要素ＥＭＢの配列の例が示されている。
図９（Ａ）において、ＺアドレスＡＺが「２」のときには、露光パターンＰＳＡ１が読み出されている。ＺアドレスＡＺが切り換わる境界部分の直前においては、既に露光パターンＰＳＡ１の１行目が読み出されており、境界部分の直後においては、ＺアドレスＡＺが「１」に切り換わり、露光パターンＰＳＡ４の２行目から読み出される。その結果、境界部分には、いずれの露光パターンＰＳＡ１，４とも異なる黒要素ＥＭＢの配列からなる不整パターンＰＳＸ１〔図１０（Ｅ）参照〕が発生する。不整パターンＰＳＸ１は、露光パターンＰＳＡ１，４と比較して露光量が少なくなるので、印刷した場合にその部分の濃度が低くなり、図の横方向に白筋となって現れる。
【００４５】
図９（Ｂ）には、濃度が段階的に高くなるグラデーション画像を印刷した場合の黒要素ＥＭＢの配列の例が示されている。
図９（Ｂ）において、ＺアドレスＡＺが「１」のときには、露光パターンＰＳＡ４が読み出されている。ＺアドレスＡＺが切り換わる境界部分の直前においては、既に露光パターンＰＳＡ４の１行目が読み出されており、境界部分の直後においては、ＺアドレスＡＺが「２」に切り換わり、露光パターンＰＳＡ１の２行目から読み出される。その結果、境界部分には、いずれの露光パターンＰＳＡ１，４とも異なる黒要素ＥＭＢの配列からなる不整パターンＰＳＸ２〔図１０（Ｆ）参照〕が発生する。不整パターンＰＳＸ２は、露光パターンＰＳＡ１，４と比較して露光量が増大するので、印刷した場合にその部分の濃度が高くなり、図の横方向に黒筋となって現れる。
【００４６】
このように、ＺアドレスＡＺが「１」と「２」との間で切り換わる際には、図１０（Ｅ）（Ｆ）に示す不整パターンＰＳＸ１，２が発生する可能性がある。
また、ＺアドレスＡＺが「３」と「４」との間で切り換わる際には、上述と同様に、図１１（Ｇ）（Ｉ）に示す不整パターンＰＳＸ３，４が発生する可能性がある。
【００４７】
すなわち、不整パターンＰＳＸ１〜４のように黒要素ＥＭＢが配列された場合には、照射エネルギーのしきい値を５．２ｅｒｇとして、ドット面積率はそれぞれ「０．０」「７．６」「８．８」「３．７」である。
【００４８】
したがって、図９（Ａ）において、階調の境界部分に発生した黒要素ＥＭＢの配列パターン［ 図１０（Ｅ）に示す不整パターンＰＳＸ１〕のドット面積率が、露光パターンＰＳＡ１のドット面積率に比べてかなり小さくなり（差２．１％） 、画像上に白筋が発生する。さらに図９（Ｂ）において、階調の境界部分に発生した黒要素ＥＭＢの配列パターン〔図１０（Ｆ）に示す不整パターンＰＳＸ２）のドット面積率が、露光パターンＰＳＡ１のドット面積率に比べてかなり大きくなり（差３．９％）、画像上に黒筋が発生する。
【００４９】
これに対して、ＺアドレスＡＺが「３」と「４」とである場合の境界部分では、上述のような白筋又は黒筋は発生しない。これは、階調の境界部分に発生した不整パターンＰＳＸ３と露光パターンＰＳＡ２、及び不整パターンＰＳＸ４と露光パターンＰＳＡ３のそれぞれのドット面積率の差が、１．８％又は１．５％であるので、ＺアドレスＡＺが「１」と「２」との境界部分の場合と比較してドット面積率の差が小さく、顕在化しない。
【００５０】
上述の例では、副走査方向に濃度が段階的に変化するグラデーション画像を取り上げたが、主走査方向についても同様に不整パターンＰＳＸが発生し、白筋又は黒筋などの発生する可能性がある。拡張ディザ法を用いた場合に、階調の境界部分でドット面積率の異なる不整パターンＰＳＸの生じる可能性があることはある程度避けられない問題である。
【００５１】
しかしながら、図９に示したように、階調の境界部分に生じる黒要素ＥＭＢの不整パターンＰＳＸのドット面積率が、前後の露光パターンＰＳとあまりに異なる場合には、上述のような白筋又は黒筋が発生するため、階調の境界部分に生じるであろう不整パターンＰＳＸについても留意して露光パターンＰＳを設定する必要がある。経験的には、不整パターンＰＳＸとその前後の露光パターンＰＳとのドット面積率の差が、低濃度領域においては２％以上、高濃度領域においては３％以上となると、白筋又は黒筋が発生する。
【００５２】
したがって、本実施形態においては、白筋又は黒筋の発生を防止するために、隣合う露光パターンＰＳにおいて、階調を異ならせるために位置を変える黒要素ＥＭＢの個数を制限することとしたのである。
【００５３】
隣合うＺアドレスＡＺをもった露光パターンＰＳにおいて、黒要素ＥＭＢの配列が異なる理由として、目標の濃度に上げるために必要があって黒要素ＥＭＢの総数を増やした場合と、目標の濃度にするために黒要素ＥＭＢの位置を移動させた場合との２通りがある。本実施形態においては、後者の場合について着目し、次の条件式に示す規則に基づいて露光パターンＰＳの設定を行う。
【００５４】
｜Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ）−Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ−１）｜≦｜Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ）−Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ−１）＋（ｍ×ｎ×α）｜
ここで、ＡＸ１及びＡＸ２は露光パターンＰＳのＸアドレスＡＸ（ＡＸ＝０，１，２…，ｍ−１）の中の任意の値、ＡＹ１及びＡＹ２は露光パターンＰＳのＹアドレスＡＹ（ＡＹ＝０，１，２…，ｎ−１）の中の任意の値、ＡＺは濃度情報に対応するＺアドレスの値、Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ）は任意のＡＺで指定される露光パターンについて（ＡＸ１，ＡＹ１）から（ＡＸ２，ＡＹ２）の範囲の領域に含まれる黒要素の個数をカウントする関数、αは係数である。係数αとして、例えば０．０３が用いられる。
【００５５】
上述の条件式の左辺は、隣合うＺアドレスＡＺをもった露光パターンＰＳの黒要素ＥＭＢの配列の差異を評価する部分であり、黒要素ＥＭＢの配列が異なる程値が大きくなる。右辺の絶対値記号の中の第１項及び第２項は、ＺアドレスＡＺの増加により増加する黒要素ＥＭＢの個数を表わす。第３項は、目標の濃度とするために位置を移動させる黒要素ＥＭＢの個数に制限を加えるための部分である。
【００５６】
上述の条件式は、少なくとも低濃度の領域において満足するように、露光パターンＰＳが設定される。低濃度の領域において黒筋が目立つからである。
図５に示す例では、露光パターンＰＳＡ３と露光パターンＰＳＡ２との関係において、つまりＺアドレスＡＺが「４」の場合に、総てのＸアドレスＡＸ及びＹアドレスＡＹに対して上述の条件式が成立する。しかし、露光パターンＰＳＡ４と露光パターンＰＳＡ１との関係において、つまりＺアドレスＡＺが「２」の場合に、ＡＸ１＝０、ＡＹ１＝０、ＡＸ２＝６、ＡＹ２＝０としたとき、条件式の左辺は「２」右辺は「０．０８」となり、条件式は成立しない。したがって、露光パターンＰＳＡ４又は露光パターンＰＳＡ１のいずれかの内容を設定し直す必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態においては、ＺアドレスＡＺが「１」の露光パターンＰＳとして、図５（Ｄ）に示す露光パターンＰＳＡ４に代えて図１２（Ｊ）に示す露光パターンＰＳＡ５を用いる。この露光パターンＰＳＡ５と露光パターンＰＳＡ１との間においては、図１３（Ｋ）（Ｌ）に示す不整パターンＰＳＸ５，６が生じる。
【００５８】
不整パターンＰＳＸ４，５，６のドット面積率は、５．２ｅｒｇをしきい値として、それぞれ「１．５」「５．２」「０．０」である。露光パターンＰＳのドット面積率の変化が大きくなり多少階調はジャンプすることとなるが、境界部分とパターン部分のドット面積率の差は２％未満となるため、白筋又は黒筋などの画像ノイズは現れない。
【００５９】
図１４はパターンＲＯＭ３１に格納される他の露光パターンＰＳＢの例を示す図である。
図１４において、露光パターンＰＳＢは、４×４ドットの正方マトリックスの各ドットＤＴを横方向に４分割して１６×４のマトリックスとし、その各要素ＥＭについて「０」を白で「１」を黒で示したものである。
【００６０】
これらの露光パターンＰＳＢ１，ＰＳＢ２−１，ＰＳＢ２−２，ＰＳＢ２−３，ＰＳＢ３のドット面積率は、５．２ｅｒｇをしきい値として、それぞれ「３０．２」「３１．０」「３１．３」「３０．９」「３２．２」である。
【００６１】
そこで、パターンＲＯＭ３１に、露光パターンＰＳＢ１，ＰＳＢ２，ＰＳＢ３の順にＺアドレスＡＺを１つずつ異ならせ、例えばＺアドレスＡＺを「３０」「３１」「３２」として格納する。このとき、露光パターンＰＳＢ２として、露光パターンＰＳＢ２−１，ＰＳＢ２−２，ＰＳＢ２−３のいずれかをそれぞれ用いた場合について説明する。
【００６２】
まず、露光パターンＰＳＢ２−１を用いた場合には、上述の条件式は、ＺアドレスＡＺが「３２」の場合に、例えばＡＸ１＝０、ＡＹ１＝０、ＡＸ２＝８、ＡＹ２＝０で成立しなくなる。また、副走査方向に濃度が段階的に変化するグラデーション画像を印刷した場合に、ＺアドレスＡＺが「３２」と「３１」である場合の境界部分に生じると考えられる不整パターンＰＳＸのドット面積率は最大で「４０．８」、最小で「２１．８」となり、白筋又は黒筋が発生してしまう。
【００６３】
次に、露光パターンＰＳＢ２−２を用いた場合には、上述の条件式は、総てのＸアドレスＡＸ、ＹアドレスＡＹ、及びＺアドレスＡＺについて成立し、ＺアドレスＡＺが「３２」と「３１」である場合の境界部分に生じると考えられる不整パターンＰＳＸのドット面積率は、最大で「３４．２」、最小で「３０．７」となり、その差はそれぞれ「２．０」「０．６」と小さくなって白筋又は黒筋は発生しない。
【００６４】
また、露光パターンＰＳＢ２−３を用いた場合にも、上述の条件式は、総てのＸアドレスＡＸ、ＹアドレスＡＹ、及びＺアドレスＡＺについて成立し、ＺアドレスＡＺが「３２」と「３１」である場合の境界部分に生じると考えられる黒要素ＥＭＢの配列は、露光パターンＰＳＢ２−３又は露光パターンＰＳＢ３と同一となり、不整パターンＰＳＸは生じない。したがって白筋又は黒筋は発生しない。
【００６５】
このように、露光パターンＰＳＢ１と露光パターンＰＳＢ３との間の露光パターンＰＳＢ２として、条件式を満足しない露光パターンＰＳＢ２−１を採用することなく、条件式を満足する露光パターンＰＳＢ２−２又は露光パターンＰＳＢ２−３を採用することにより、白筋又は黒筋などの不整合が発生することを防止することができる。
【００６６】
上述の実施形態においては、半導体レーザ２１を用いた走査光学系１１を例にとって説明したが、ＬＥＤアレイ、液晶、ＰＬＺＴなどを用いた光学系であってもよい。本発明は、電子写真法以外の方法によって画像を記録し、又は画像を可視化して記録（表示）する場合にも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、拡張ディザ法を用いたときに、画像濃度が連続的に変化した場合においても、隣合う階調レベルの境界部分に白筋又は黒筋などの不整合が現れない階調記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリンタ装置の概略図である。
【図２】走査光学系の概略を示す斜視図である。
【図３】半導体レーザの変調回路のブロック図である。
【図４】アドレス指定のタイミングを示す図である。
【図５】露光パターンＰＳＡの例を示す図である。
【図６】図５に示す露光パターンに対応する照射エネルギーの状態を示す図である。
【図７】図５に示す露光パターンに対応する記録紙上の記録状態を示す図である。
【図８】光ビームの横方向移動による照射エネルギーの分布状態を示す図である。
【図９】拡張ディザ法により現れる白筋及び黒筋の例を示す図である。
【図１０】拡張ディザ法により現れる不整パターンの例を示す図である。
【図１１】拡張ディザ法により現れる不整パターンの例を示す図である。
【図１２】本実施形態において図５（Ｄ）に示す露光パターンに代えて用いられる露光パターンを示す図である。
【図１３】拡張ディザ法により現れる不整パターンの例を示す図である。
【図１４】パターンＲＯＭに格納される他の露光パターンの例を示す図である。
【図１５】ＩＨ法に用いられる濃度パターンの例を示す図である。
【符号の説明】
１ プリンタ装置
ＰＳ，ＰＳＡ，ＰＳＢ 露光パターン
ＰＳＸ 不整パターン
ＥＭＢ 黒要素

Claims (1)

1. 画像を主走査方向及び副走査方向に走査し、前記画像の各画素に対応して照射されるエネルギーの量を制御することによって階調性を得るようにした階調記録方法であり、ｍ×ｎ個（ｍ，ｎは正の整数）の画素からなるマトリックス内における前記エネルギーの総照射量が同一である複数のマトリックスに対して、前記エネルギーを照射する位置を互いに異ならせることによって互いに異なる階調の記録を行う階調記録方法において、
   前記マトリックスにおけるＸアドレス（０，１，２…，ｍ−１）の中の任意の値をＡＸ１及びＡＸ２とし、前記マトリックスにおけるＹアドレス（０，１，２…，ｎ−１）の中の任意の値をＡＹ１及びＡＹ２とし、前記マトリックス内における露光位置を示す露光パターンの濃度情報に対応するアドレスの値をＡＺとし、任意のＡＺで指定される露光パターンについて（ＡＸ１，ＡＹ１）から（ＡＸ２，ＡＹ２）の範囲の領域に含まれる黒要素の個数をカウントする関数をＦ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ）とし、αを係数としたとき、少なくとも低濃度の領域において濃度が連続的に変化する境界部分に、次の条件式、
   ｜Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ） −Ｆ（ＡＸ１〜ＡＸ２，ＡＹ１〜ＡＹ２，ＡＺ−１）｜ ≦｜Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ） −Ｆ（０〜ｍ−１，０〜ｎ−１，ＡＺ−１）＋（ｍ×ｎ×α）｜
   が、総てのＸアドレス及びＹアドレスに対して成立するようにした階調記録方法。

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