JP3609022B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画素毎にドットを形成して記録シート上に画像を形成する画像形成装置に関し、とくに画素毎のドットの形成位置および／またはドットサイズを変更することができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像を構成する画素毎に画像データを設定して、この画像データに基づいて記録シート上に画像を形成する画像形成装置には、レーザビームプリンタおよびディジタル複写機などがある。これらの画像形成装置は、いずれも、電子写真プロセスに従って画像形成動作を行うものであり、感光体に静電潜像を書き込み、この静電潜像をトナー像に現像して、このトナー像を記録シート上に転写することによって画像の形成を達成している。感光体への静電潜像の書込みは、画像データに基づいて駆動される半導体レーザを備えたレーザ走査ユニットを用いて行われる。
【０００３】
たとえば直円筒形状の感光体を用いる場合には、この感光体が軸線まわりに定速回転されるとともに、この感光体の表面を、レーザ走査ユニットから発生したレーザビームが感光体の長手方向に沿って繰り返し走査する。レーザビームには、画像データに基づく変調が施されている。したがって、レーザ走査ユニットによる感光体表面の主走査と、感光体自身の回転による副走査とによって、感光体の表面がレーザビームによって走査され、その過程で画像データに対応した静電潜像が形成されることになる。
【０００４】
半導体レーザに与えられる駆動信号は、たとえば、パルス幅変調信号であって、パルス幅の変更により個々の画素内に形成されるドットの大きさを調整することができる。すなわち、個々の画素毎に半導体レーザの点灯時間を制御することによって各画素の領域内に形成されるドットの大きさを変更できる。また、画素内におけるドット形成位置を変更することができる構成が採用される場合もあり、この場合には、半導体レーザの点灯タイミングを変更することによって、ドット形成位置を変更できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような画像形成装置では、黒ベタ領域の再現性を向上するために黒画素を大きなドットで形成すると、トナーの散りが生じ、黒画素に太りが生じる。このため、画像のエッジ部の形状再現性が悪いという問題が生じる。
逆に、黒画素を小さなドットで形成することとすれば、画像エッジ部の形状再現性は向上されるが、黒ベタ領域の中央付近における濃度不足が生じるおそれがある。
【０００６】
階調再現性を向上するために、個々の画素の形成を、２値画像データではなく、３値以上の多値画像データに基づいて行えるようにした画像形成装置も提案されている。この種の画像形成装置では、個々の画素毎に半導体レーザを点灯させる駆動信号のパルス幅を画像データの値に応じて変更することにより、ドットの大きさを画素毎に変更することとしている。
しかし、画素内におけるドット形成位置（特に主走査方向位置）は、すべての画素に関して共通に設定されるため、小さな画像データの画素（たとえば、４値画像データの値「１」の画素）に形成されるドットは、当該画素領域の中央位置に形成されると、隣接する画素に形成されたドットから分離してしまう。特に、ディザ処理または誤差拡散処理に代表される擬似中間調処理では、網点の密度または網点の個々の大きさによって階調表現が達成されている。この場合に、網点を構成すべき個々の画素内のドットが密集していないとすれば、良好な階調再現を期することができない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、画像を形成するドットの集中を促すことができ、これにより画像の形状再現性および階調再現性を向上することができる画像形成装置を提供することである。
この発明の他の目的は、画像のエッジ部の形状を良好に再現することができるとともに、ベタ画像部の濃度再現性にも優れた画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
なお、この項において、括弧内に示す英数字は、後述の実施形態の説明において参照する添付図面（図１〜図１４）中に示された構成要素等の参照符号である。
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、画素毎にドットを形成して記録シート上に画像を形成するとともに、ドットの大きさおよび画素内でのドットの位置を画素ごとに変更することができる画像形成部（２５，３）と、画像を構成する画素の画像データに基づいて、注目画素が画像のエッジ部を形成するエッジ画素か否かを判定するエッジ画素判定手段６２）と、このエッジ画素判定手段によって注目画素がエッジ画素であると判定されたときに、当該画素内のドット位置を画像の中央部寄りに設定するドット位置設定手段（６４）とを含み、上記画像データが３値以上の多値画像データであり、注目画素が、多値画像データの上限値をとり、かつ、この注目画素を中心とした３×３画素のマトリクス内において当該注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて多値画像データの上限値をとる場合に、当該注目画素をベタ部中央画素であると判定し、さもなければその注目画素はベタ部中央画素ではないと判定するベタ部中央画素判定手段（６３）と、多値画像データの値に応じて個々の画素のドットの大きさを設定するとともに、上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素と判定された画素のドットの大きさが、上限値の多値画像データをとるが上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素ではないと判定された画素のドットよりも大きくなるように、上限値の多値画像データをとる画素のドットの大きさを定めるドットサイズ設定手段（６５）とをさらに含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
この構成によれば、エッジ画素については、その画素内でのドット形成位置が画像の中央部寄りに設定される。これによって、ドットを良好に集中させることができるので、形状再現性に優れた画像を記録シート上に形成することができる。
また、網点の密度または大きさによって中間階調を表現する擬似中間調画像を形成する場合に、網点を構成すべきドットが良好に集中するので、中間階調の再現性が良好になる。
さらに、この発明では、ベタ画像部分の中央付近の画素についてはドットの大きさが大きく設定され、ベタ画像部の周縁部を形成する高濃度画素については、ドットの大きさが比較的小さくされる。これによって、ベタ画像部の周縁部におけるドットのはみ出しを防ぐことができるので、ベタ画像部のエッジ部における形状再現性を向上することができる。それとともに、ベタ画像部の中央付近では大きなドットサイズのドットによって良好な濃度再現性が確保される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記ドットサイズ設定手段が、上記エッジ画素判定手段によって注目画素がエッジ画素であると判定されたときには、注目画素がエッジ画素でないと判定されたときよりも、当該注目画素のドットの大きさを大きく設定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
この構成によれば、エッジ画素のドットサイズが大きく設定されるので、画像のエッジ部を強調して、明瞭な画像を形成できる。
【００１２】
請求項３に記載のように、前記ドット位置設定手段は、注目画素の画像データが、多値画像データの上限値および下限値以外の中間値である場合にのみ、注目画素の画素内でのドットの位置を変更するものであることが好ましい。
【００１３】
すなわち、多値画像データの上限値の場合には、ドットは最大の大きさで形成されるため、ドット形成位置の変更は必要ではなく、多値画像データの下限値の画素については、ドットが形成されないので、ドット位置の変更処理は意味を持たない。そこで、請求項３記載の発明では、中間値の画像データを有する画素に関してのみドット位置の変更を行うことによって、処理の簡略化が図られている。
【００１７】
請求項４記載の発明は、記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、画素毎にドットを形成して記録シート上に画像を形成するとともに、ドットの大きさを画素ごとに変更することができる画像形成部（２５，３）と、注目画素が、３値以上の多値画像データの上限値をとり、かつ、この注目画素を中心とした３×３画素のマトリクス内において当該注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて多値画像データの上限値をとる場合に、当該注目画素をベタ部中央画素であると判定し、さもなければその注目画素はベタ部中央画素ではないと判定するベタ部中央画素判定手段（６３）と、このベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素と判定された画素のドットの大きさが、上限値の多値画像データをとるが上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素ではないと判定された画素のドットよりも大きくなるように、上限値の画像データをとる画素のドットの大きさを定めるドットサイズ設定手段（６５）とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
この構成によって、請求項１の発明に関連して述べた効果を達成できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる画像処理装置が適用されたディジタル複写機の電気的構成を説明するためのブロック図である。このディジタル複写機は、原稿画像を光学的に読み取るための読取部１と、この読取部１によって原稿画像を読み取って得られた画像データに対して各種の処理を施すための画像処理部２と、この画像処理部２によって処理された後の画像データに基づき、記録シート上に原稿に対応した画像を形成する画像形成部３とを備えている。
【００２１】
読取部１は、たとえばＣＣＤ等のイメージセンサ１１と、このイメージセンサ１１によって原稿画像を走査するための走査機構（図示せず）とを備えている。この走査機構は、原稿が載置されるコンタクトガラスの下方に設けられたランプと、このランプによる原稿の照明位置を変更するためにコンタクトガラスの下方で移動する移動機構を含むものであってもよい。また、上記走査機構は、定位置で原稿を照明するためのランプと、この原稿による照明位置である読取位置を通して原稿を搬送する原稿搬送機構とを含むものであってもよい。
【００２２】
画像形成部３は、電子写真プロセスによって記録シート上にトナー像を形成する形式のものである。すなわち、画像形成部３は、感光体（図示せず）と、この感光体に静電潜像を書き込むためのレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）３１と、書き込まれた静電潜像をトナー像に現像するための現像装置（図示せず）と、感光体表面のトナー像を記録シートの表面に転写するための転写機構（図示せず）と、記録シートの表面に転写されたトナー像を定着させるための定着装置（図示せず）とを含む。
【００２３】
画像処理部２は、イメージセンサ１１から出力されるたとえば８ビット（２５６階調）の多値画像データに対してフィルタ処理や階調補正処理を施す多値画像処理部２１を備えている。この場合、フィルタ処理とは、たとえば画像データに対して平滑化処理またはエッジ強調処理を施す画像処理である。また、階調補正処理とは、たとえば、画像形成部３における出力エンジンのγ特性を補正するγ補正処理である。
【００２４】
多値画像処理部２１によって処理された後の画像データは、擬似中間調生成処理部２２に入力される。この擬似中間調生成処理部２２は、ディザ処理や誤差拡散処理等に代表される擬似中間調処理を行うものであって、多値画像処理部２１から与えられる２５６値の画像データから、０，１，２，３の４値の画像データを生成する。
ディザ処理とは、各マトリクス位置に異なるしきい値を設定したディザマトリクスを用いて多値画像データを量子化レベルの低い画像データに変換する処理である。たとえば、入力画像データを２値化するディザ処理では、ディザマトリクスの各マトリクス位置にそれぞれ１つのしきい値が設定されていて、当該マトリクス位置に相当する画像データがそのしきい値以上か未満かに応じて画像データが２値化されることになる。擬似中間調生成処理の出力データが４値データである場合には、２値化結果は、「０」または「３」となる。４値化のためのディザ処理では、ディザマトリクスの各マトリクス位置にそれぞれ３つのしきい値が設定される。この３つのしきい値と入力画像データを比較することによって、０，１，２，３のいずれかの画像データが入力画像データの大小に応じて生成される。
【００２５】
誤差拡散処理とは、入力画像データを量子化するときに生じた量子化誤差を周辺の画素に予め定める誤差拡散係数を生じて分配するとともに、個々の画素の量子化処理の際には当該画素の画像データに周辺の画素から分配される誤差の累積値である累積誤差を加算した値に対して量子化を行う処理である。２値誤差拡散処理では１つのしきい値が定められ、入力画像データと周辺の画素から分配される誤差の累積値との合計値が２値化しきい値と比較されて、画像データが２値化される。この場合の出力データは、「０」または「３」となる。４値誤差拡散処理では、入力画像データを量子化するための量子化しきい値が３つ用意される。入力画像データと周辺の画素からの累積誤差との合計値はそれら３つのしきい値と比較され、その比較結果に応じて０，１，２，３のいずれかのデータが出力されることになる。
【００２６】
擬似中間調生成処理部２２によって生成される４値画像データは、スムージング処理部２３によるスムージング処理を受ける。スムージング処理とは、画像のエッジ部のジャギーや凹凸を軽減して画像の輪郭を滑らかにするための処理である。この処理の詳細については後述する。
スムージング処理後の４値画像データは、ドット補正処理部２４に入力される。このドット補正処理部２４は、主として画像のエッジ部のはみ出しを抑制するための処理を行う。より具体的には、レーザ走査ユニット３１における個々の画素に対応したレーザ点灯時間を規定するパルス幅データと、個々の画素内のいずれの位置においてレーザを点灯させるかを規定する位置寄せデータとを生成する。このドット補正処理部２４における処理の詳細は後述する。
【００２７】
ドット補正処理部２４からのパルス幅データおよび位置寄せデータは、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２５に入力され、レーザ走査ユニット３１が備える半導体レーザを点灯させるためのレーザ点灯信号に変換される。このレーザ点灯信号がレーザ走査ユニット３１に与えられることにより、個々の画素位置において、位置寄せデータにより規定されるタイミングで、パルス幅データによって規定される時間にわたり、半導体レーザが点灯されることになる。
【００２８】
図２は、スムージング処理部２３の構成を説明するためのブロック図である。スムージング処理部２３は、画像を形成する複数の画素を順次注目画素とし、この注目画素が文字部または線画部のエッジを構成するエッジ画素か否かを判定するためのエッジ画素判定部２３１と、このエッジ画素判定部２３１によってエッジ画素と判定された注目画素に対してスムージング演算を行うことにより、スムージング処理された画像データを出力するスムージング演算部２３２とを備えている。
【００２９】
エッジ画素判定部２３１は、原稿画素を走査する際または記録画像を感光体上に書き込む際の主走査方向に沿った横エッジを形成する画素（横エッジ画素）を検出するための横エッジ判定部２３１Ｈと、主走査方向に直交する方向である副走査方向に沿う縦エッジを形成する画素（縦エッジ画素）を検出する縦エッジ判定部２３１Ｖとを備えている。横エッジ判定部２３１Ｈまたは縦エッジ判定部２３１Ｖによって注目画素が横エッジまたは縦エッジを形成する画素であると判定されれば、この注目画素に対してスムージング演算部２３２によるスムージング処理が施される。横エッジまたは縦エッジのいずれをも形成しない非エッジ画素に対しては、スムージング演算部２３２によるスムージング演算は行われない。
【００３０】
図３は、横エッジ画素を検出するために横エッジ判定部２３１Ｈによって参照される横エッジマッチングパターンを示す図である。また、図４は、縦エッジを構成するエッジ画素を検出するために縦エッジ判定部２３１Ｖによって参照される縦エッジマッチングパターンを示す図である。
横エッジ判定部２３１Ｈによって参照される横エッジマッチングパターンは、主走査方向に５画素の範囲、副走査方向に３ラインの範囲からなる５×３画素のマトリクスパターンを２つ含む。図３(a)に示された第１のマッチングパターンは、注目画素ｃ３を中央に含む５×３画素のマトリクスと照合されて、注目画素ｃ３が画像の下端（副走査方向下流側端）に相当する横エッジ部を形成する画素か否かを判定するためのマッチングパターンである。また、図３(b)には、注目画素ｃ３を中心とする５×３画素のマトリクスの構成画素の画像データと照合されて、注目画素ｃ３が画像の上端（副走査方向上流側端）に相当するエッジ部を形成する画素か否かを判定するための第２の横エッジマッチングパターンが示されている。
【００３１】
図３（ａ）の第１の横エッジマッチングパターンでは、注目画素ｃ３に対して副走査方向上流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に４値画像データの上限値である「３」が設定されている。また、注目画素ｃ３に対して副走査方向下流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置には４値画像データの下限値である「０」が設定されている。
【００３２】
図３（ｂ）に示された第２の横エッジマッチングパターンでは、注目画素ｃ３に対して副走査方向上流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に「０」が設定されている。そして、注目画素ｃ３に対して副走査方向下流側に隣接するラインにおいては、主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に「３」が設定されている。
図４（ａ）に示されている第１の縦エッジマッチングパターンは、主走査方向に３画素、副走査方向に５ラインの３×５画素のマトリクスで構成されている。この第１の縦エッジマッチングパターンでは、マトリクスの中央に位置する注目画素ｃ３の主走査方向上流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置に、４値画像データの上限値である「３」が共通に設定されている。また、注目画素ｃ３の主走査方向下流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には、４値画像データの下限値である「０」が共通に設定されている。
【００３３】
図４（ｂ）に示す第２の縦エッジマッチングパターンも同様に３×５画素のマトリクスからなっている。そして、マトリクスの中央に位置する注目画素ｃ３の主走査方向上流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には、「０」が設定されていて、注目画素ｃ３の主走査方向下流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には共通に値「３」が設定されている。
【００３４】
エッジ画素判定部２３１は、図５に示すように注目画素ｃ３を中心とした５画素×５ラインのマトリクスを構成する画素ａ１〜ａ５，ｂ１〜ｂ５，ｃ１〜ｃ５，ｄ１〜ｄ５，ｅ１〜ｅ５の画像データに注目して、注目画素ｃ３がエッジ画素か否かを判定する。具体的には、横エッジ判定部２３１Ｈにおいては、画素ｂ１〜ｂ５がいずれも値「３」をとり、画素ｄ１〜ｄ５がいずれも値「０」をとる場合に、図３（ａ）に示す第１の横エッジマッチングパターンに適合するものとして、注目画素ｃ３を横エッジ画素と判定する。同様に、横エッジ判定部２３１Ｈは、画素ｂ１〜ｂ５がいずれも値「０」をとり、画素ｄ１〜ｄ５がいずれも値「３」をとる場合に、注目画素ｃ３を横エッジ画素と判定する。
【００３５】
縦エッジ判定部２３１Ｖにおいても同様に、画素ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２がいずれも値「３」をとり、かつ画素ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４がいずれも値「０」をとる場合に、図４（ａ）に示す第１の縦エッジマッチングパターンに該当するものとして、注目画素ｃ３を縦エッジ画素と判定する。また、縦エッジ判定部２３１Ｖは、画素ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２がいずれも値「０」をとり、かつ、画素ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４がいずれも値「３」をとる場合に、図４（ｂ）に示す第２の縦エッジマッチングパターンに該当するものとして、注目画素ｃ３を縦エッジ画素と判定する。
【００３６】
スムージング演算部２３２は、図２に示されているように、縦エッジ合計値演算部５０Ｖと横エッジ合計値演算部５０Ｈとを備えている。縦エッジ合計値演算部５０Ｖは、注目画素ｃ３を中央に含んで副走査方向に整列した５つの画素ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３の画像データの合計値を演算する。これに対して、横エッジ合計値演算部５０Ｈは、注目画素ｃ３を中央に含んで主走査方向に整列した５つの画素ｃ１〜ｃ５の画像データの合計値を演算する。
【００３７】
縦エッジ合計値演算部５０Ｖおよび横エッジ合計値演算部５０Ｈによって求められた合計値は、セレクタ５１によりいずれか一方が選択され、この選択された合計値が合計値判定部５２に入力されるようになっている。セレクタ５１は、エッジ画素判定部２３１によって注目画素ｃ３が縦エッジ画素であると判定されたときには縦エッジ合計値演算部５０Ｖによって演算された合計値を選択して合計値判定部５２に与える。これに対して、エッジ画素判定部２３１により、注目画素ｃ３が横エッジ画素であると判定されたときには、セレクタ５１は、横エッジ合計値演算部５０Ｈが演算した合計値を合計値判定部５２に与える。
【００３８】
合計値判定部５２の機能は下記の通りである。
（Ａ）０≦合計値≦２のとき 出力値＝０（白）とする。
（Ｂ）３≦合計値≦７のとき 出力値＝１とする。
（Ｃ）８≦合計値≦１２のとき 出力値＝２とする。
（Ｄ）１３≦合計値≦１５のとき 出力値＝３（黒）とする。
すなわち、合計値判定部５２は、合計値の大小に応じて、０，１，２，３の４値画像データを出力する。
【００３９】
合計値がとり得る値の下限値は「０」であり、上限値は「１５」である。この合計値がとり得る全区間が、４つの区間に区分されており、合計値がいずれの区間に属するかに応じてスムージング処理後の画像データ値が定められるようになっている。
この実施形態では、４値画像データの値０，１，２，３に対して合計値がとり得る全区間が均等に区分されているわけではない。すなわち、０〜１５の区間を均等に区分すれば、０〜３，４〜３，８〜１１，１２〜１５のように出力値０，１，２，３にそれぞれ対応する区間が定められるべきである。この実施形態ではこのような均等に分割された区間を採用するのではなく、画像データの下限値「０」および上限値「３」に対応する区間が小さく、中間値「１」および「２」に対応した区間が大きくなるように、合計値の全区間が区分されている。これにより、注目画素ｃ３の画像データが中間値「１」または「２」に補正される確率を高くして、スムージング処理を効果的に達成するようにしている。
【００４０】
合計値がとり得る全区間を４つの区間に区分しているのは、４値画像データを取り扱っているからであって、この区分数は取り扱うべき画像データの量子化レベルに応じて定めればよい。
図６、図７および図８にスムージング処理部２３による処理結果を示す。図６には、図６（ａ）に示す単純２値画像データに対してスムージング処理を行った後のデータが図６（ｂ）に示されている。図７（ａ）には図６（ａ）の単純２値画像データに対して２値誤差拡散処理を施した画像データが示されている。この２値誤差拡散処理後の画像データに対してスムージング処理部２３による処理を施すことにより、図７（ｂ）に示すデータが得られる。
【００４１】
図８（ａ）には、図６（ａ）の単純２値画像データに対して４値誤差拡散処理を施した画像データが示されている。この図８（ａ）の画像データに対してスムージング処理部２３によるスムージング演算を施すと、図８（ｂ）に示す画像データが得られる。
図６、図７および図８から理解されるように、いずれの場合にも、画像中のジャギーまたは凹凸が軽減され、エッジ部を滑らかに再現できる画像データが得られる。
【００４２】
なお、この実施形態では、主走査方向または副走査方向に整列する５つの画素からなる画素列に注目して、画像の縦エッジ部または横エッジ部を形成するエッジ画素を抽出することとしているが、エッジ画素判定処理の際の判定領域を６×６画素または７×７画素等のより大きなマトリクス範囲に広げ、主走査方向または副走査方向に整列する６画素以上の画素列に注目して、エッジ判定を行うこととしてもよい。これにより、より確実に文字部または線画部のエッジを形成する画素に対してのみスムージング処理を選択的に施すことができる。すなわち、誤差拡散表現によるドット分散表現部やスクリーン表現によるドット集中表現部に代表される階調表現部に対しては、スムージング処理を施さないようにすることができ、階調再現に与える悪影響を低減することができる。このような効果を確実に得るためには、、エッジ判定の際に参照される画素列の長さは、文字部および線画部のエッジを選択的に抽出することができるように定められることが好ましい。
【００４３】
図９は、ドット補正処理部２４の構成を説明するためのブロック図である。ドット補正処理部２４は、４値画像データである入力データＤｉｎが、０，１，２，３のいずれの値をとるかを判定する入力データ判定部６１と、入力データＤｉｎに対応する注目画素が主走査方向に関するエッジ画素か否かを判定するエッジ判定部６２と、注目画素がベタ画像部の中央部を形成するベタ部中央画素か否かを判定するベタ中央判定部６３とを備えている。さらに、ドット補正処理部２４は、入力データ判定部６１およびエッジ判定部６２における判定結果に基づいて１つの画素内におけるドット形成位置を表わす位置寄せデータＰＯＳを出力するドット位置設定部６４を備えている。さらに、入力データ判定部６１、エッジ判定部６２およびベタ中央判定部６３における判定結果に基づいて、個々の画素に形成されるドットサイズを規定することになるパルス幅データＷＤを生成するドットサイズ設定部６５が備えられている。
【００４４】
ドットサイズ設定部６５には、レジスタＤＯＴＡＪ０ないしＤＯＴＡＪ６が接続されていて、ドットサイズ設定部６５は、これらの７つのレジスタのいずれかに設定されたパルス幅データをパルス幅データＷＤとして出力するようになっている。７つのレジスタＤＯＴＡＪ０ないしＤＯＴＡＪ６のうち１つのレジスタＤＯＴＡＪ５の設定値は、モード切換部７０によって２種類の値に切り換えられるようになっている。モード切換部７０は、通常モードとトナーセーブモードとを切り換えるためのものであって、たとえばディジタル複写機の上面の前方部に備えられる切換操作部としてのモード切換キーを含むものである。
【００４５】
図１０は、ドット位置設定部６４によって出力される位置寄せデータＰＯＳの値を説明するための図である。位置寄せデータＰＯＳは０，１，２の３種類の値をとり得る。位置寄せデータＰＯＳ＝０は、画素内において主走査方向中央位置にドットを形成すべきことを表わし、位置寄せデータＰＯＳ＝１は、画素内において主走査方向下流側にドットを寄せて形成すべきことを表わし、位置寄せデータＰＯＳ＝２は、画素内において主走査方向上流側にドットを寄せて形成すべきことを表わす。
【００４６】
後述するように、注目画素が画像の左側エッジ（主走査方向上流側のエッジ）を形成するエッジ画素である場合には、位置寄せデータＰＯＳ＝１とされて、ドットの右寄せ処理が行われる。同様に、注目画素が画像の右側エッジ（主走査方向下流側のエッジ）を形成するエッジ画素であると判定されると、位置寄せデータＰＯＳ＝２とされて、ドットの左寄せ処理が行われる。エッジ画素以外については、位置寄せデータＰＯＳ＝０とされて、ドットの右寄せ処理または左寄せ処理が行われることはない。
【００４７】
下記表１−１，１−２には、レジスタＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６におけるパルス幅データの設定例が示されている。通常モード時には、ＤＯＴＡＪ０≦ＤＯＴＡＪ１≦ＤＯＴＡＪ２≦ＤＯＴＡＪ３≦ＤＯＴＡＪ４≦ＤＯＴＡＪ６≦ＤＯＴＡＪ５なる関係が成立するようにレジスタＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６の設定値が定められている。これに対して、トナーセーブ時には、表１−２に示されている通り、レジスタＤＯＴＡＪ５とレジスタＤＯＴＡＪ６との間でパルス幅データの大小関係が逆転している。
【００４８】
【表１】

【００４９】
ドットサイズ設定部６５は、入力データ判定部６１における判定結果に基づき、注目画素のデータＤｉｎ＝０のときには、レジスタＤＯＴＡＪ０の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、入力データ判定部６１によって注目画素の入力データＤｉｎ＝１と判定されたときには、エッジ判定部６２における判定結果を参照し、注目画素がエッジ以外の画像部分を形成する画素（すなわち非エッジ画素）であれば、レジスタＤＯＴＡＪ１に設定された値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、入力画像データＤｉｎ＝１であってかつエッジ判定部６２が注目画素をエッジ画素であると判定している場合には、ドットサイズ設定部６５は、レジスタＤＯＴＡＪ２の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。
【００５０】
注目画素の画像データＤｉｎ＝２であって、この注目画素がエッジ判定部６２によって非エッジの画素であると判定されると、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ３の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、注目画素の画像データＤｉｎ＝２であって、エッジ判定部６２がこの注目画素をエッジ画素であると判定していれば、ドットサイズ設定部６５は、レジスタＤＯＴＡＪ４の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。
【００５１】
入力データ判定部６１によって注目画素の画像データＤｉｎ＝３であると判定されているときには、ドットサイズ設定部６５は、エッジ判定部６２の判定結果は参照せずに、ベタ中央判定部６３における判定結果を参照する。すなわち、入力データＤｉｎ＝３であって、かつベタ中央判定部６３によって注目画素がベタ部中央画素であると判定されると、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ５の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。入力画像データＤｉｎ＝３であって、ベタ中央判定部６３が注目画素をベタ部中央画素であると判定していなければ、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ６の設定値をパルス幅データＷＤとして出力することになる。
【００５２】
図１１は、エッジ判定部６２の働きを説明するための図である。エッジ判定部６２には入力データ判定部６１における判定結果が与えられていて、このエッジ判定部６２は注目画素の画像データＤｉｎが上限値「３」または下限値「０」以外の中間値「１」または「２」である場合にのみ、注目画素が画像のエッジ部を形成する画素であるか否かの判定を行う。エッジ画素の判定に際し、エッジ判定部６２は、注目画素と、この注目画素に対して主走査方向上流側および下流側にそれぞれ隣接する２画素との合計３画素を参照し、この３つの画素とエッジ判定パターンＥＪ１，ＥＪ２とのパターンマッチングを行う。
【００５３】
エッジ判定パターンＥＪ１は、画像の右エッジ部を形成するエッジ画素を抽出するための判定パターンである。またエッジ判定パターンＥＪ２は、画像の左エッジ部を検出するための判定パターンである。すなわち、「＊」で示す注目画素の主走査方向上流側に隣接する画素の画像データが上限値「３」であって、注目画素に対して主走査方向下流側に隣接する画素の画像データが下限値「０」である場合に、注目画素は画像の右側エッジを形成するエッジ画素であるものと判定される。このとき、位置寄せデータＰＯＳ＝２とされてドットの左寄せ処理が行われることになる。また、パルス幅データＷＤには、画像データＤｉｎ＝１であればレジスタＤＯＴＡＪ２の値が設定され、画像データＤｉｎ＝２であればレジスタＤＯＴＡＪ４の値が設定される。
【００５４】
また、注目画素を含む上記３画素がエッジ判定パターンＥＪ２に適合する場合、すなわち注目画素に対して主走査方向上流側の画素の画像データが下限値「０」であって、注目画素に対して主走査方向下流側に隣接する画素の画像データが上限値「３」である場合には、注目画素は画像の左側エッジを形成するエッジ画素であるものと判定される。この場合には、位置寄せデータＰＯＳ＝１とされてドットの右寄せ処理が行われるとともに、パルス幅データＷＤには、画像データＤｉｎ＝１であればレジスタＤＯＴＡＪ２の設定値が与えられ、画像データＤｉｎ＝２であればレジスタＤＯＴＡＪ４の値か与えられる。
【００５５】
エッジ判定パターンＥＪ１，ＥＪ２のいずれにも適合しない場合には、注目画素は非エッジ画素であると判定される。この場合、位置寄せデータＰＯＳ＝０とされてドットの位置寄せ処理は行われない。また、パルス幅データＷＤには、画像データＤｉｎ＝１のときにはレジスタＤＯＴＡＪ１の値が設定され、画像データＤｉｎ＝２のときにはレジスタＤＯＴＡＪ３の値が設定される。
このようにして、画像のエッジを形成する画素については、この画素の画像データが中間値をとる場合に、その画素内において画像の中央部の方向に寄せてドットが形成されることになる。レジスタＤＯＴＡＪ１，ＤＯＴＡＪ２；ＤＯＴＡＪ４，ＤＯＴＡＪ３の間には、表１−１，１−２に示されている通り、ＤＯＴＡＪ１≦ＤＯＴＡＪ２，ＤＯＴＡＪ３≦ＤＯＴＡＪ４なる関係が成立している。したがって、エッジ画素については非エッジ画素よりも大きなサイズのドットが形成される。これによって、画像のエッジ部の明確化が図られている。
【００５６】
図１２は、ベタ中央判定部６３の働きを説明するための図である。このベタ中央判定部６３は、入力データ判定部６１による判定結果を受けて、画像データＤｉｎ＝３の注目画素に関してのみベタ中央部の構成画素か否かを判定する。具体的には、注目画素を中心とした３×３画素のマトリクスの構成画素の画像データを参照して、それらの画像データが図１２に示されているベタ部中央画素判定パターンＳＪに適合しているかどうかを調べるためのパターンマッチング処理が行われる。ベタ部中央画素判定パターンＳＪは「＊」で示す注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて画像データの上限値「３」をとるパターンである。したがって、画像データの上限値「３」をとる注目画素が上限値「３」の８個の画素によって取り囲まれているときに、この注目画素はベタ部中央画素であると判定され、さもなければ、その注目画素はベタ部中央画素ではないと判定される。ベタ部中央画素に対しては、ドットサイズ設定部６５の働きによって、レジスタＤＯＴＡＪ５の設定値がパルス幅データＷＤとして設定される。ベタ部中央画素ではないが、上限値「３」の画像データを有する注目画素については、パルス幅データＷＤにレジスタＤＯＴＡＪ６の設定値が当てはめられる。
【００５７】
通常モード時には、表１−１に示されている通り、ＤＯＴＡＪ５＞ＤＯＴＡＪ６なる大小関係が成立しているから、ベタ部中央画素はベタ部中央画素以外の画素であって画像データ「３」を有する画素よりも大きなサイズのドットで再生されることになる。これに対して、モード切換部７０によってトナーセーブモードが設定されていれば、表１−２から理解されるとおり、ＤＯＴＡＪ５＜ＤＯＴＡＪ６である。したがって、ベタ部中央画素はベタ画像部の周縁にあって画像データ「３」を有する画素よりも小さなサイズのドットで再生されることになる。
【００５８】
図１３は、通常モード時におけるドット形成イメージおよびパルス幅変調器２５（図１参照）によって出力されるＰＷＭ出力パルス信号の一例を示す図である。格子配列された個々の画素領域に形成されるドットが円または縦長の楕円で表わされており、それらの内部に各画素の画像データの値が記されている。また、ラインＬ１ないしＬ６に対応したＰＷＭ出力パルス信号が、ドット形成イメージ図に対して主走査方向位置を整列させて表わしてある。
【００５９】
ドット形成イメージ図において最も大きな円で表わされたベタ部中央画素に対しては、１００％のパルス幅が設定されている。この場合、記録シート上におけるトナーの散りに起因して、ドットは個々の画素領域内に留まらず、その隣接画素の領域まではみ出して形成されることになる。ベタ画像部の周縁にあって上限値「３」をとる各画素に対しては、１００％よりも小さなパルス幅が設定されている。これによって、ドットが個々の画素の領域からはみ出さないように調整されていて、エッジ部における形状再現性の向上が図られている。
【００６０】
中間値「１」または「２」の画素については、それらの値に応じてパルス幅が小さく設定され、その結果として主走査方向に関して縮小されたドットが各画素の領域内に形成されている。そして、主走査方向に関してエッジを形成する画素については、画像の中央部側に寄せてドットが形成されていることが理解される。
このような処理によって、ドットを効率的に集中させることができるので、特に、中間階調の表現のための網点画像領域において、良好な網点を形成することができる。これにより、中間階調の再現性を向上することができる。
【００６１】
図１４は、トナーセーブモード時におけるドット形成イメージ図およびＰＷＭ出力パルスの波形図である。トナーセーブモード時には、画像データが「３」である画素のうちベタ部中央画素のドットが比較的小さくされ、ベタ部中央画素以外の画素のドットが比較的大きく形成される。したがって、ベタ部中央画素に対応したパルス幅は１００％よりも小さく定められることになる。このような処理の結果、画像の周縁部の形状再現性を良好に保持しつつ、トナー消費量の節減を図ることができる。
【００６２】
以上のようにこの実施形態によれば、スムージング処理のために４つのエッジ検出パターンを用意し、縦エッジまたは横エッジを形成する画素に関しては、その周辺の画素との画像データの合計値に応じて画像データの値を補正することにより、スムージング処理を達成している。したがって、少ない個数のエッジ検出パターンで良好なスムージング処理を行えるので、構成が複雑になることがなく、また処理内容も簡単になる。それに応じて、コストの削減を図ることができる。
【００６３】
さらに、スムージング処理後の４値画像データに対してドットの位置寄せ処理およびドットサイズの調整処理をドット補正処理部２４で行うことにより、画像のエッジ部における形状再現性の向上を図りつつ、ベタ画像部の濃度再現性の向上またはトナー消費量の節減が併せて図られている。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、スムージング処理とドット補正処理とは必ずしも組合わせる必要がない。たとえば、スムージング処理を行いドット補正処理を行わないとすれば、スムージング処理の結果として得られた４値画像データに応じたパルス幅データを生成するとともに、ドット位置を中央位置に固定した位置寄せデータ（ＰＯＳ＝０）を生成してパルス幅変調器２５に与えるようにしてもよい。スムージング処理を省いてドット補正処理のみを行う場合には、擬似中間調生成処理部２２によって生成された４値画像データに対してドット補正処理部２４によるドット補正処理を行えばよい。
【００６４】
また、上記の実施形態では、この発明がディジタル複写機に適用された例について説明したが、この発明はレーザビームプリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に広く適用できるほか、画素毎にドットサイズの変更が可能な形態の他の方式による画像形成装置に対しても適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる画像処理装置が適用されたディジタル複写機の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図２】スムージング処理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】横エッジ画素を検出するために横エッジ判定部によって参照される横エッジマッチングパターンを示す図である。
【図４】縦エッジを構成するエッジ画素を検出するために縦エッジ判定部によって参照される縦エッジマッチングパターンを示す図である。
【図５】エッジ画素判定部によって参照される５画素×５ラインのマトリクスを示す図である。
【図６】単純２値画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図７】２値誤差拡散処理を施した画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図８】４値誤差拡散処理を施した画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図９】ドット補正処理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】ドット位置設定部によって出力される位置寄せデータの値を説明するための図である。
【図１１】エッジ判定部の働きを説明するための図である。
【図１２】ベタ中央判定部の働きを説明するための図である。
【図１３】通常モード時におけるドット形成イメージおよびＰＷＭ出力パルス信号の一例を示す図である。
【図１４】トナーセーブモード時におけるドット形成イメージおよびＰＷＭ出力パルス信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 読取部
２ 画像処理部
３ 画像形成部
１１ イメージセンサ
２１ 多値画像処理部
２２ 擬似中間調生成処理部
２３ スムージング処理部
２４ ドット補正処理部
２５ パルス幅変調器
３１ レーザ走査ユニット
５０Ｈ 横エッジ合計値演算部
５０Ｖ 縦エッジ合計値演算部
５１ セレクタ
５２ 合計値判定部
６１ 入力データ判定部
６２ エッジ判定部
６３ ベタ中央判定部
６４ ドット位置設定部
６５ ドットサイズ設定部
７０ モード切換部
２３１ エッジ画素判定部
２３１Ｈ 横エッジ判定部
２３１Ｖ 縦エッジ判定部
２３２ スムージング演算部
ＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６ レジスタ
ＥＪ１ エッジ判定パターン
ＥＪ２ エッジ判定パターン
ＳＪ ベタ部中央画素判定パターン
ＰＯＳ 位置寄せデータ
ＷＤ パルス幅データ

Claims (4)

1. 記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、
   画素毎にドットを形成して記録シート上に画像を形成するとともに、ドットの大きさおよび画素内でのドットの位置を画素ごとに変更することができる画像形成部と、
   画像を構成する画素の画像データに基づいて、注目画素が画像のエッジ部を形成するエッジ画素か否かを判定するエッジ画素判定手段と、
   このエッジ画素判定手段によって注目画素がエッジ画素であると判定されたときに、当該画素内のドット位置を画像の中央部寄りに設定するドット位置設定手段とを含み、
   上記画像データが３値以上の多値画像データであり、
   注目画素が、多値画像データの上限値をとり、かつ、この注目画素を中心とした３×３画素のマトリクス内において当該注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて多値画像データの上限値をとる場合に、当該注目画素をベタ部中央画素であると判定し、さもなければその注目画素はベタ部中央画素ではないと判定するベタ部中央画素判定手段と、
   多値画像データの値に応じて個々の画素のドットの大きさを設定するとともに、上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素と判定された画素のドットの大きさが、上限値の多値画像データをとるが上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素ではないと判定された画素のドットよりも大きくなるように、上限値の多値画像データをとる画素のドットの大きさを定めるドットサイズ設定手段とをさらに含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 上記ドットサイズ設定手段は、上記エッジ画素判定手段によって注目画素がエッジ画素であると判定されたときには、注目画素がエッジ画素でないと判定されたときよりも、当該注目画素のドットの大きさを大きく設定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ドット位置設定手段は、注目画素の画像データが、多値画像データの上限値および下限値以外の中間値である場合にのみ、注目画素の画素内でのドットの位置を変更するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、
   画素毎にドットを形成して記録シート上に画像を形成するとともに、ドットの大きさを画素ごとに変更することができる画像形成部と、
   注目画素が、３値以上の多値画像データの上限値をとり、かつ、この注目画素を中心とした３×３画素のマトリクス内において当該注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて多値画像データの上限値をとる場合に、当該注目画素をベタ部中央画素であると判定し、さもなければその注目画素はベタ部中央画素ではないと判定するベタ部中央画素判定手段と、
   このベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素と判定された画素のドットの大きさが、上限値の多値画像データをとるが上記ベタ部中央画素判定手段によってベタ部中央画素ではないと判定された画素のドットよりも大きくなるように、上限値の多値画像データをとる画素のドットの大きさを定めるドットサイズ設定手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。

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