JP3620945B2 - 階調再現装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像についての色成分の各画像データに対し、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う階調再現装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの普及にともなって、電子写真方式のフルカラーのプリンター装置は、業務用のみでなく家庭用としても普及し始めている。電子写真方式のプリンター装置において、階調を表現する方法として一般にディザ法が用いられている。
【０００３】
図１９はディザ法の動作を説明するためのブロック図である。
図１９（Ａ）において、入力された画像情報８１の各画素の濃度値と、階調パターンとしての閾値マトリクスＭＴ１１の各要素の閾値とが、１対１で比較される。各画素の濃度値が各要素の閾値よりも大きい場合に、その要素に対応する位置の値が「１」となり、これとは逆に各画素の濃度値が各要素の閾値よりも小さい場合に、その要素に対応する位置の値が「０」となる。その結果、階調パターン画像８３が得られる。なお、図１９（Ａ）の例においては、画像情報８１の濃度値（レベル）を「４」とした。
【０００４】
また、図１９（Ａ）に示す閾値マトリクスＭＴ１１では、１６階調（レベル）の階調性による画像再現が可能であるが、図１９（Ｂ）に示すように、各要素を２分割し、レーザーの点灯時間を制御することによって階調性を増やすことができる。
【０００５】
また、上述したディザ法の他に、図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）に示すように、各濃度値に対応した出力パターンをルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）として予め作成しておき、画像情報が入力されたときに、その濃度値に応じてルックアップ・テーブルを参照し、画像を出力する方法も用いられている。
【０００６】
これらの階調再現方法をカラーの画像形成に適用し、例えば図２１（Ａ）（Ｂ）に示すように、黒とマゼンダの２色の画像を同じ閾値マトリクスＭＴを用いて重ねた場合に、感光体の回転ムラなどによるピッチムラなどの影響による出力ドット間の距離の不均一さ又は印字位置のばらつきによって、図２１（Ｃ）に示すように２色のドットが完全に重なってしまったり、これとは逆に図２１（Ｄ）に示すように並置されてしまったりする。このとき、図２１（Ｃ）のようにドットが完全に重なった場合には色は黒っぽくなり、図２１（Ｄ）のように並置された場合には色は赤っぽくなる。したがって、本来は濃度の一様な画像であっても、それを印刷した場合に、ドットの重なり方の状態のムラによって色ムラが発生する。
【０００７】
そこで、ドットの重なり方の状態を分散させるため、各色成分毎に階調パターン（濃度パターン又は露光パターンともいう）を準備し、各色成分毎に階調パターンのスクリーン角を異ならせることによって、色ムラの発生を防ぐ工夫がなされている。
【０００８】
例えば、ディザ法において、図２２（Ａ）に示す単位閾値マトリクスＭＴ１３を使用し、当該単位閾値マトリクスＭＴ１３を縦方向及び横方向にそれぞれずらせて配置することにより、階調パターンＰＳＧ１３を作成し、そのスクリーン角を設定することができる。図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、単位閾値マトリクスＭＴ１３を右方向にａ画素、この例では４画素、下方向にｂ画素、この例では１画素ずらせて配置しているので、
ｔａｎθ１ ≒１／４
であり、約１４度のスクリーン角θ１ を有することとなる。
【０００９】
また、図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、図２２（Ａ）の単位閾値マトリクスＭＴ１３を左方向に１画素、下方向に４画素ずらせて配置していることにもなるので、
ｔａｎθ＝４／１
であり、約１０４度のスクリーン角θ２ を有するとも言える。
【００１０】
すなわち、図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、互いに９０度異なる２つのスクリーン角θ１ 、θ２ を有することになる。
また、図２２（Ｂ）に示す階調パターンＰＳＧ１３を用いて出力される画像の解像度（線数）は、隣接する単位閾値マトリクスＭＴ１３の中心を結んだ線分の長さｃ（単位は画素）に反比例し、画像の解像度は各色でほぼ同一となるように設定される。したがって、本明細書においては解像度をｃで表す。また、各色に対応する任意の２つの階調パターンのスクリーン角の差が小さ場合には、例えば図２３に示すように、テクスチャー（ロゼッタ）が目立つようになるので、２色間のスクリーン角の差はできる限り大きくなるように設定する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のディザ法を用いたカラー又は多色の画像形成装置では、単位となる閾値マトリクスを構成する要素の個数が一定の数以下に制限されるため、設定することのできるスクリーン角は有限個の離散的な値に限られてしまう。また、解像度を上げようとすると要素の個数はさらに制限され、取り得るスクリーン角の値もさらに限られることになる。
【００１２】
また、上述したように，従来のディザ法において、階調パターンＰＳＧは互いに９０度異なる２つのスクリーン角θ１ 、θ２ を有しているので、各色成分に対応した階調パターンＰＳＧに対して設定することのできるスクリーン角はさらに制限されることとなる。
【００１３】
従来のカラー又は多色の画像形成装置では、各色成分に対応した階調パターンＰＳＧ毎に異なるスクリーン角を設定したとしても、それらのスクリーン角の間の差を大きく設定することができない。通常、色ムラの発生を抑制するためには、各階調パターンＰＳＧ毎のスクリーン角の差を互いに２０度以上設けることが望ましいのであるが、近年のようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色によってフルカラーを再現する場合には、角度が不足する。そのため、色ズレ又は色ムラの発生を充分に抑制できなかったり、周期的に輪状のテクスチャー（ロゼッタ）が発生したりして、画像品位が低下するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができ、テクスチャの目立ちの少ないカラー画像又は多色画像を形成することのできる階調再現方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る装置は、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う階調再現装置であって、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れる、互いにスクリーン角の９０度異なる２つのパターンが用いられてなる。
【００１８】
請求項２の発明に係る装置は、カラー画像についての４つの色成分の各画像データに対し、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う画像形成装置であって、１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンである第１のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、他の１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンであり、前記第１のパターンとはスクリーン角の９０度異なる第２のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、他の２つの色成分に対して、前記第１のパターン及び前記第２のパターンとはスクリーン角が２０度以上異なり且つ互いにスクリーン角の異なる第３のパターン及び第４のパターンを用いてそれぞれの階調パターン画像を得る手段と、前記第１乃至第４の各パターンを用いて得られた各階調パターン画像を重ねてカラー画像を形成する手段と、を有してなる。
【００１９】
次に、本発明の階調再現装置の原理を図に基づいて説明する。
図４に示す階調パターンＰＳＧ１によると、低濃度の部分において、図５（Ａ）に示すように、階調の微小増加にともなってドットがスクリーン角約１４度の線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に且つ周期的に現れる。また、中濃度の部分において、図５（Ｂ）に示すようにドットが線状に連続し、高濃度の部分において、図５（Ｃ）に示すようにドットの存在しない部分である複数の空白部がライン方向に沿って離散的に且つ周期的に現れる。また、階調パターンＰＳＧ１は、離散的に現れるドット間の最短の距離が、ドットが連なって形成される線（ライン）間の距離（解像度ｃと同値）よりも短くなるように設定される。
【００２０】
図５（Ａ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ａが離散的であるにも係わらず、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが連続的に現れているのは、階調パターン画像ＰＳＦ１Ａによる露光部位が近接しているので、レーザービームの拡がりによって露光部分が重なり合うためである。
【００２１】
また、図７に示す階調パターンＰＳＧ２によると、成長の過程が図４に示す階調パターンＰＳＧ１と同様で、スクリーン角が約１０４度の階調パターン画像ＰＳＦ及び出力画像ＦＧが現れる。つまり、階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１と、階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２とは、スクリーン角が約９０度異なる。
【００２２】
これら２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いてそれぞれ得られた出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａを互いに重ねると、図１６（Ａ）に示すように、出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａは互いに９０度で交差し、互いの位置がズレた場合であっても重なり合う面積は変わらないので、色ズレ又は色ムラは生じない。しかも、スクリーン角が互いに９０度異なっており、その差が大きいので、テクスチャーノイズも発生しない。
【００２３】
また、濃度レベルの途中段階から意図的に各出力画像ＦＧの隣り合うラインの一部が繋がっていくように設定され、これによって一度に総ての空白部が同時に潰れてしまうことが防止され、階調の潰れ（階調の途中段階で濃度が最大レベルに達してしまうこと）が発生し難い。
【００２４】
また、図４の階調パターンＰＳＧ１による出力画像ＦＧ１Ａにおいては、縦方向の最大ドット間距離が長くできるので、縦方向の印字位置ズレに対しても空白部が潰れてしまうことも少なくなる。
【００２５】
このように、高濃度の部分において複数の空白部がスクリーン方向（ライン方向）に離散的に且つ周期的に現れるように階調パターンＰＳＧ１，２を設定することによって、電子写真プロセスの特性の変動又はピッチムラなどによる印字位置ズレが発生した場合であっても、出力画像の変動を少なくすることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るフルカラーの画像形成装置１の全体の構成を示すブロック図、図２は画像形成部１０の構成を示す断面図である。
【００２７】
図１において、画像形成装置１は、電子写真方式によりフルカラーの画像を形成する画像形成部１０、全体を制御するＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ワーキング領域として用いられるＲＡＭ２３、入力される画像データを一時保存するメモリ２４、及び入力部２５からなる。
【００２８】
ＲＯＭ２２には、制御プログラム、及びディザ法による２値化のための閾値マトリクスＭＴなどが格納されている。閾値マトリクスＭＴは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色の各色成分に対してそれぞれ設けられている。それらを、閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫと記載することがある。これらの閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫは、階調パターンでもあり、本発明におけるパターンに相当する。
【００２９】
図２において、画像形成部１０には、有機光導電材料（ＯＰＣ）を表面に塗布した像担持体としての感光体１１が矢印Ａ方向に回転自在に設けられている。感光体１１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ブラシ１２、レーザー露光装置１３、現像装置１４、中間転写部材１５、及びクリーナユニット１６が設けられている。
【００３０】
帯電ブラシ１２の放電によって感光体１１の表面が一定電位に帯電され、レーザー露光装置１３により画像情報に応じて感光体１１の表面にレーザービームが照射され、その帯電領域に静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１４によりトナー像として顕像化される。
【００３１】
現像装置１４は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色の各トナーを備えた現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを有している。これら４つの現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、図示は省略したが、切り換え可能となっている。感光体１１の表面に形成された静電潜像は、これら各色の現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋによって順次現像が行われ、各色の現像が行われる毎にそのトナー像が中間転写部材１５に転写される。したがって、中間転写部材１５において４色のトナー像が重ね合わせられ、フルカラーのトナー像が形成される。
【００３２】
中間転写部材１５で形成されたトナー像は、図示しない用紙に転写された後、図示しない定着装置で熱定着され、その結果、用紙上にフルカラー画像が形成される。また、中間転写部材１５に転写されず感光体１１上に残留したトナーは、クリーナユニット１６によって回収される。
【００３３】
図３はＣＰＵ２１による制御動作を示すフローチャートである。
図３において、まず全体の初期設定が行われた後（＃１１）、メモリ２４に入力されている画像データの中から、１色の色成分に対応した画像情報が読み出される（＃１２）。この画像情報は、６４階調又は２５６階調などの階調性を有した画像情報である。読み出された画像情報と、ＲＯＭ２２に格納された閾値マトリクスＭＴのうちの当該色成分に対応する閾値マトリクスＭＴとが比較され、ディザ法によって画像情報が２値化される（＃１３）。
【００３４】
２値化された画像情報（階調パターン画像）に基づいてレーザー露光装置１３が制御され、画像形成が行われる（＃１４）。これにより、画像形成部１０において１色に対応するトナー像が形成される。そして、４色の各色成分について、ステップ＃１２以降の処理が繰り返される（＃１５）。
【００３５】
以上のようにして、４色の総ての色成分についてトナー像が形成され、これらが合成されてフルカラーの画像が形成される。
次に、ＲＯＭ２２に格納されている閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫについて説明する。
【００３６】
仮に、これらの閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫのうち、例えば２つの閾値マトリクスＭＴＫ，ＭＴＭに互いに同じものを用いたとした場合には、スクリーン角が互いに同じであるから、図２１に示すような色ズレが生じる可能性がある。
【００３７】
また、ドットの重なり方の状態を分散させるため、閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫ毎にスクリーン角を異ならせ、これによって色ズレの発生を抑制することはできる。しかし、その場合に、着目する２色のスクリーン角の差が小さくなるとテクスチャー（ロゼッタ）が目立つようになるため、２色間のスクリーン角の差は２０度以上とするのが好ましい。
【００３８】
例えば、図２２に示した解像度ｃの値が「４」の近辺となる閾値マトリクスによるスクリーン角は、おおよそ表１の（ア）〜（ク）に示したような値となり、それらの中からスクリーン角を選択することとなる。
【００３９】
【表１】
【００４０】
しかし、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色に対応する階調パターン画像を、総て従来の方法で形成した場合には、表１の（ア）〜（ク）の中からどのような組合せで４色分のスクリーン角を選択したとしても、いずれか２色間のスクリーン角の差が小さくなってしまう。これは、上述したスクリーン角の２方向性のためである。したがって、従来の方法による場合には、４色の階調パターン画像のスクリーン角を互いに２０度以上異なるように設定することができず、色ズレ又は色ムラの発生するのが避けられない。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、４色のうちの２色について、図４及び図７に示す階調パターン（閾値マトリクス）ＰＳＧ１，ＰＳＧ２を用いる。
すなわち、図４は本発明に係る階調パターンＰＳＧ１を示す図、図５は図４の階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１Ａ〜Ｃの例を示す図、図６は図５の階調パターン画像ＰＳＦ１Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１Ａ〜Ｃを示す図、図７は本発明に係る他の１つの階調パターンＰＳＧ２を示す図、図８は図７の階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２Ａ〜Ｃの例を示す図、図９は図８の階調パターン画像ＰＳＦ２Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ２Ａ〜Ｃを示す図である。
【００４２】
また、図１０は比較のための従来の階調パターンＰＳＧ１１を示す図、図１１は図１０の階調パターンＰＳＧ１１による階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａ〜Ｃの例を示す図、図１２は図１１の階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１１Ａ〜Ｃを示す図、図１３は従来の他の１つの階調パターンＰＳＧ１２を示す図、図１４は図１３の階調パターンＰＳＧ１２による階調パターン画像ＰＳＦ１２Ａ〜Ｃの例を示す図、図１５は図１４の階調パターン画像ＰＳＦ１２Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１２Ａ〜Ｃを示す図である。
【００４３】
そして、図１６は、本発明に係る階調パターンＰＳＧ１，２と従来の階調パターンＰＳＧ１１，１２との比較を示す図である。
なお、各階調パターンＰＳＧについての３つの階調パターン画像ＰＳＦにおいては、それぞれ、画像情報の濃度レベルが「４」「１６」「２４」の場合の例が示されている。
【００４４】
まず、図４に示す階調パターンＰＳＧ１によると、低濃度の部分において、図５（Ａ）に示すように、階調の微小増加にともなってドットがスクリーン角約１４度の線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に且つ周期的に現れる。また、中濃度の部分において、図５（Ｂ）に示すようにドットが線状に連続し、高濃度の部分において、図５（Ｃ）に示すようにドットの存在しない部分である複数の空白部がライン方向に沿って離散的に且つ周期的に現れる。
【００４５】
また、図４に示す階調パターンＰＳＧ１において、離散的に現れるドット間の最短の距離は、ドットが連なって形成される線（ライン）間の距離（解像度ｃと同値）よりも短くなるように設定されている。
【００４６】
図５（Ａ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ａが離散的であるにも係わらず、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが連続的に現れているのは、階調パターン画像ＰＳＦ１Ａによる露光部位が近接しているので、レーザービームの拡がりによって露光部分が重なり合うためである。
【００４７】
また、図７に示す階調パターンＰＳＧ２によると、成長の過程が図４に示す階調パターンＰＳＧ１と同様で、スクリーン角が約１０４度の階調パターン画像ＰＳＦ及び出力画像ＦＧが現れる。つまり、階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１と、階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２とは、スクリーン角が約９０度異なる。
【００４８】
これら２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いてそれぞれ得られた出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａを互いに重ねると、図１６（Ａ）に示すように、出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａは互いに９０度で交差し、互いの位置がズレた場合であっても重なり合う面積は変わらないので、色ズレ又は色ムラは生じない。しかも、スクリーン角が互いに９０度異なっており、その差が大きいので、テクスチャーノイズも発生しない。
【００４９】
これに対して、図１０に示す階調パターンＰＳＧ１１によると、濃度レベルが「１６」の場合には図１１（Ｂ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１１Ｂが得られ、これは図５（Ｂ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ｂと同等である。しかし、濃度レベルが「４」程度の低濃度レベルの場合には、図１１（Ａ）に示すようにドット状の階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａが得られ、これによりドット状の出力画像ＦＧ１１Ａが得られる。この出力画像ＦＧ１１Ａがドット状であることは、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが線状であることと大きく異なっている。
【００５０】
したがって、図１０及び図１３に示す２つの階調パターンＰＳＧ１１，１２を用いて低濃度レベルにおいてそれぞれ得られる出力画像ＦＧ１１Ａ，１２Ａを互いに重ねると、図１６（Ｂ）に示すように、出力画像ＦＧ１１Ａと出力画像ＦＧ１２Ａとは、位置がズレた場合に重なり合う面積が変化するので、色ズレ又は色ムラが生じる。
【００５１】
また、図１０及び図１３に示す２つの階調パターンＰＳＧ１１，１２を用いて高濃度レベルにおいてそれぞれ得られる出力画像ＦＧ１１Ｃ，１２Ｃは、いずれも空白部がライン状に繋がっており、且つドットによるライン間の距離はほぼ一律である。そのため、電子写真プロセスの現像特性又は感光体特性のふれにより、条件によっては一気にすべての空白部が同時に潰れてしまうため、階調の潰れが発生してしまう。
【００５２】
また、図１０の階調パターンＰＳＧ１１による出力画像ＦＧ１１Ｃにおいては、ピッチムラなどによる縦方向（副走査方向又は天地方向）の印字位置ズレによっても空白部が潰れてしまうことも考えられる。
【００５３】
そこで、本実施形態の階調パターンＰＳＧ１，２では、濃度レベルの途中段階から意図的に各出力画像ＦＧの隣り合うラインの一部が繋がっていくように設定されており、これによって一度に総ての空白部が同時に潰れてしまうことが防止され、階調の潰れが発生し難い。
【００５４】
また、図４の階調パターンＰＳＧ１による出力画像ＦＧ１Ａにおいては、縦方向の最大ドット間距離が長くできるので、縦方向の印字位置ズレに対しても空白部が潰れてしまうことも少なくなる。
【００５５】
このように、高濃度の部分において複数の空白部がスクリーン方向（ライン方向）に離散的に且つ周期的に現れるように階調パターンＰＳＧ１，２を設定することによって、電子写真プロセスの特性の変動又はピッチムラなどによる印字位置ズレが発生した場合であっても、出力画像の変動を少なくすることが可能となる。
【００５６】
以上述べたように、図４及び図５に示す階調パターンＰＳＧ１，２を用いることにより、色ズレ又は色ムラが発生せず、テクスチャノイズが無く、階調再現性の安定した２色の色成分によるカラー画像を形成することができる。次に、４色の色成分によるフルカラーの画像を形成するための階調パターンＰＳＧについて説明する。
【００５７】
図４及び図５に示す階調パターンＰＳＧ１，２によると、ライン状にドットを成長させることによって、スクリーン角が互いに９０度異なるように、つまり一方向のみにスクリーン角を有するようにすることができる。
【００５８】
すなわち、従来のドット形状で成長する階調パターンＰＳＧを用いたときには、例えば上述の表１の（イ）に対して１つの階調パターン画像ＰＳＦしか形成できなかったが、本実施形態の階調パターンＰＳＧ１，２によると、スクリーン角が１４度のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ１Ａと、スクリーン角が１０４度のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ２Ａとの２つの階調パターン画像を形成することができる。
【００５９】
したがって、４色の色成分のうちの２色に対応して階調パターンＰＳＧ１，２を用い、残りの２色に対応する階調パターンＰＳＧ３，４を、表１の（ア）又は（ウ）〜（ク）の中から２つ選択して用いればよい。例えば、（オ）と（ク）のような組み合わせで２色分の階調パターンＰＳＧ３，４を設定することにより、４つの階調パターン画像ＰＳＦのスクリーン角のいずれの２つの間の差をとっても、２０度より大きくなるように設定することができる。
【００６０】
因みに、従来の階調パターンＰＳＧによると、１色の色成分に対応する階調パターンＰＳＧを（ア）のパラメータの組合せで設定すると、残りの３色の色成分に対応する階調パターンＰＳＧを（イ）〜（ク）の中から３つ選択して設定する必要があるので、どのように選択しても、いずれかの間のスクリーン角が２０度よりも小さくなってしまう。
【００６１】
このように、本実施形態においては、２色については互いに９０度異なるスクリーン角に設定することができるので、その２色を除く他の色のスクリーン角の選択の自由度が増すのである。
【００６２】
次に、これまで説明した内容に基づいて種々実施した具体例の検討結果を、次に示す表２〜表５にしたがって説明する。
表２〜表５において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色を示す。ａ、ｂ、ｃ、θ１ 、θ２ は、図２２において定義されたものである。また、パターン形状の欄の「網点」は、従来の網点を発生させる方法で形成した階調パターン画像であることを示し、同欄の「ライン」は、上述の実施形態で説明したライン状に成長させた階調パターンＰＳＧ１，２で形成した階調パターン画像であることを示している。本具体例においては、それぞれ表に示した条件のもとで、各階調パターン画像を作成してそれぞれ重ね合わせることにより、カラー画像を形成して評価した。ここで、表２及び表３は、従来の階調再現方法又は画像形成方法により形成したカラー画像であり、表４及び表５は、本発明に係る階調再現方法又は画像形成方法により形成したカラー画像である。
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
【表４】
【００６６】
【表５】
【００６７】
表２及び表３から明らかなように、従来の階調再現方法による場合には、色ムラ及びテクスチャノイズの双方を満足させることはできないことが分かる。これに対して、表４及び表５から明らかなように、本発明の階調再現方法によるときには、色ムラ及びテクスチャノイズの双方とも満足させることができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態においては、低濃度の部分において階調の微小増加にともなってドットが線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に現れる互いにスクリーン角の９０度異なる２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いるので、印字位置にバラツキがあった場合でも、当該２色のドットの重なる面積の変化を少なくすることができ、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができる。
【００６９】
しかも、２色に対応するこれら第１と第２の階調パターンＰＳＧ１，２による階調パターン画像ＰＳＦ１，２が、スクリーン角が互いに直交するライン状のパターンにより形成されているので、残りの２色に対応する第３と第４の階調パターン画像ＰＳＦ３，４のスクリーン角を設定する自由度が増える。そして、残りの２色については、第１と第２のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ１，２に対し、スクリーン角の差がそれぞれに対して２０度以上となるような網点状又はライン状の階調パターン画像に形成することができ、テクスチャーノイズの発生を抑えることができる。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、色ズレ、色ムラ、及びテクスチャーノイズのない多色画像又はフルカラー画像を得ることができる。
上述の実施形態においては、第１と第２の階調パターン画像ＰＳＦ１，２を、それぞれ、スクリーン角１４度とスクリーン角１０４度のライン状のパターンで形成したが、本発明はこれに限られることなく、同一サイズの階調パターンＰＳＧによってドットの成長方向を９０度異ならせたものとすればよい。そのような他の例を次に説明する。
【００７１】
図１７及び図１８は本発明に係る他の例の階調パターンＰＳＧ５，６及びそれによる階調パターン画像ＰＳＦ５，６を示す図である。
階調パターン画像ＰＳＦ５，６は、画像情報の濃度レベルが「１２」の場合の例を示す。これらの階調パターンＰＳＧ５，６によると、スクリーン角がそれぞれ１３５度又は４５度の階調パターン画像ＰＳＦ５，６が得られる。
【００７２】
階調パターン画像ＰＳＦ５，６は、それぞれ１３５度又は４５度の方向に延びるライン形状となっている。図示は省略したが、濃度レベルが「３」の場合には、階調パターン画像ＰＳＦはそれぞれ１３５度又は４５度の方向に連なる点線形状となる。濃度レベルが「２６」の場合には、隣り合うラインと最初に接触し、濃度レベルが「２７」以上になると、それぞれ１３５度又は４５度の方向に空白部が点在する形状となる。
【００７３】
このように、２色に対応して、ライン状の階調パターン画像のスクリーン角を１３５度及び４５度に設定したときには、残りの２色については、表１の（ア）（イ）（ク）の中から２つを選んでドット形状の階調パターンＰＳＧを設定するか、又は（ア）（イ）（ク）の中から１つを選んでライン状に直交する階調パターンＰＳＧを設定すればよい。
【００７４】
また階調パターンＰＳＧとして閾値マトリクスを用いることなく、入力された画像情報の各濃度レベルに対して個別に出力パターン（濃度パターン）を用いる方法つまりルック・アップ・テーブルを用いる方法においても、その出力パターンのうちの２つの出力パターンを、上述のように設定することによって同様の効果を得ることができる。
【００７５】
上述の実施形態において、３色によってフルカラーの画像を形成する場合には、いずれか２色について上述の階調パターンＰＳＧ１，２を用い、他の１色についての階調パターンＰＳＧ３のスクリーン角をそれと２０度以上異ならせればよい。階調パターンＰＳＧのサイズ、閾値の配置などは、上述した以外に適宜変更することができる。また、画像形成部１０又は画像形成装置１の全体又は各部の構造、形状、個数、材質などは、上述した以外の種々のものとすることができる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２の発明によると、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができ、テクスチャの目立ちの少ないカラー画像又は多色画像を形成することができる。
【００７８】
請求項２の発明によると、印字位置のバラツキによる画像の重なる部分の面積の変化を少なくすることができ、且つ各色成分に対応した階調パターンの間のスクリーン角の差を大きく設定することができるので、４色の色成分によるフルカラー画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフルカラーの画像形成装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】画像形成部の構成を示す断面図である。
【図３】ＣＰＵによる制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る階調パターンを示す図である。
【図５】図４の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図６】図５の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図７】本発明に係る他の１つの階調パターンを示す図である。
【図８】図７の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図９】図８の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１０】比較のための従来の階調パターンを示す図である。
【図１１】図１０の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図１２】図１１の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１３】従来の他の１つの階調パターンを示す図である。
【図１４】図１３の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図１５】図１４の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１６】本発明に係る階調パターンと従来の階調パターンとの比較を示す図である。
【図１７】本発明に係る他の例の階調パターン及びそれによる階調パターン画像を示す図である。
【図１８】本発明に係る他の例の階調パターン及びそれによる階調パターン画像を示す図である。
【図１９】ディザ法の動作を説明するためのブロック図である。
【図２０】ルックアップ・テーブルの例を示す図である。
【図２１】２色の画像の重なり状態の例を示す図である。
【図２２】階調パターンのスクリーン角を説明するための図である。
【図２３】テクスチャーの例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
ＰＳＧ１ 階調パターン（パターン、第１のパターン）
ＰＳＧ２ 階調パターン（パターン、第２のパターン）
ＰＳＧ５ 階調パターン（パターン、第１のパターン）
ＰＳＧ６ 階調パターン（パターン、第２のパターン）
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像についての色成分の各画像データに対し、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う階調再現装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの普及にともなって、電子写真方式のフルカラーのプリンター装置は、業務用のみでなく家庭用としても普及し始めている。電子写真方式のプリンター装置において、階調を表現する方法として一般にディザ法が用いられている。
【０００３】
図１９はディザ法の動作を説明するためのブロック図である。
図１９（Ａ）において、入力された画像情報８１の各画素の濃度値と、階調パターンとしての閾値マトリクスＭＴ１１の各要素の閾値とが、１対１で比較される。各画素の濃度値が各要素の閾値よりも大きい場合に、その要素に対応する位置の値が「１」となり、これとは逆に各画素の濃度値が各要素の閾値よりも小さい場合に、その要素に対応する位置の値が「０」となる。その結果、階調パターン画像８３が得られる。なお、図１９（Ａ）の例においては、画像情報８１の濃度値（レベル）を「４」とした。
【０００４】
また、図１９（Ａ）に示す閾値マトリクスＭＴ１１では、１６階調（レベル）の階調性による画像再現が可能であるが、図１９（Ｂ）に示すように、各要素を２分割し、レーザーの点灯時間を制御することによって階調性を増やすことができる。
【０００５】
また、上述したディザ法の他に、図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）に示すように、各濃度値に対応した出力パターンをルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）として予め作成しておき、画像情報が入力されたときに、その濃度値に応じてルックアップ・テーブルを参照し、画像を出力する方法も用いられている。
【０００６】
これらの階調再現方法をカラーの画像形成に適用し、例えば図２１（Ａ）（Ｂ）に示すように、黒とマゼンダの２色の画像を同じ閾値マトリクスＭＴを用いて重ねた場合に、感光体の回転ムラなどによるピッチムラなどの影響による出力ドット間の距離の不均一さ又は印字位置のばらつきによって、図２１（Ｃ）に示すように２色のドットが完全に重なってしまったり、これとは逆に図２１（Ｄ）に示すように並置されてしまったりする。このとき、図２１（Ｃ）のようにドットが完全に重なった場合には色は黒っぽくなり、図２１（Ｄ）のように並置された場合には色は赤っぽくなる。したがって、本来は濃度の一様な画像であっても、それを印刷した場合に、ドットの重なり方の状態のムラによって色ムラが発生する。
【０００７】
そこで、ドットの重なり方の状態を分散させるため、各色成分毎に階調パターン（濃度パターン又は露光パターンともいう）を準備し、各色成分毎に階調パターンのスクリーン角を異ならせることによって、色ムラの発生を防ぐ工夫がなされている。
【０００８】
例えば、ディザ法において、図２２（Ａ）に示す単位閾値マトリクスＭＴ１３を使用し、当該単位閾値マトリクスＭＴ１３を縦方向及び横方向にそれぞれずらせて配置することにより、階調パターンＰＳＧ１３を作成し、そのスクリーン角を設定することができる。図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、単位閾値マトリクスＭＴ１３を右方向にａ画素、この例では４画素、下方向にｂ画素、この例では１画素ずらせて配置しているので、
ｔａｎθ１ ≒１／４
であり、約１４度のスクリーン角θ１ を有することとなる。
【０００９】
また、図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、図２２（Ａ）の単位閾値マトリクスＭＴ１３を左方向に１画素、下方向に４画素ずらせて配置していることにもなるので、
ｔａｎθ＝４／１
であり、約１０４度のスクリーン角θ２ を有するとも言える。
【００１０】
すなわち、図２２（Ｂ）の階調パターンＰＳＧ１３は、互いに９０度異なる２つのスクリーン角θ１ 、θ２ を有することになる。
また、図２２（Ｂ）に示す階調パターンＰＳＧ１３を用いて出力される画像の解像度（線数）は、隣接する単位閾値マトリクスＭＴ１３の中心を結んだ線分の長さｃ（単位は画素）に反比例し、画像の解像度は各色でほぼ同一となるように設定される。したがって、本明細書においては解像度をｃで表す。また、各色に対応する任意の２つの階調パターンのスクリーン角の差が小さ場合には、例えば図２３に示すように、テクスチャー（ロゼッタ）が目立つようになるので、２色間のスクリーン角の差はできる限り大きくなるように設定する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のディザ法を用いたカラー又は多色の画像形成装置では、単位となる閾値マトリクスを構成する要素の個数が一定の数以下に制限されるため、設定することのできるスクリーン角は有限個の離散的な値に限られてしまう。また、解像度を上げようとすると要素の個数はさらに制限され、取り得るスクリーン角の値もさらに限られることになる。
【００１２】
また、上述したように，従来のディザ法において、階調パターンＰＳＧは互いに９０度異なる２つのスクリーン角θ１ 、θ２ を有しているので、各色成分に対応した階調パターンＰＳＧに対して設定することのできるスクリーン角はさらに制限されることとなる。
【００１３】
従来のカラー又は多色の画像形成装置では、各色成分に対応した階調パターンＰＳＧ毎に異なるスクリーン角を設定したとしても、それらのスクリーン角の間の差を大きく設定することができない。通常、色ムラの発生を抑制するためには、各階調パターンＰＳＧ毎のスクリーン角の差を互いに２０度以上設けることが望ましいのであるが、近年のようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色によってフルカラーを再現する場合には、角度が不足する。そのため、色ズレ又は色ムラの発生を充分に抑制できなかったり、周期的に輪状のテクスチャー（ロゼッタ）が発生したりして、画像品位が低下するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができ、テクスチャの目立ちの少ないカラー画像又は多色画像を形成することのできる階調再現方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る装置は、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う階調再現装置であって、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れる、互いにスクリーン角の９０度異なる２つのパターンが用いられてなる。
【００１８】
請求項２の発明に係る装置は、カラー画像についての４つの色成分の各画像データに対し、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う画像形成装置であって、１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンである第１のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、他の１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンであり、前記第１のパターンとはスクリーン角の９０度異なる第２のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、他の２つの色成分に対して、前記第１のパターン及び前記第２のパターンとはスクリーン角が２０度以上異なり且つ互いにスクリーン角の異なる第３のパターン及び第４のパターンを用いてそれぞれの階調パターン画像を得る手段と、前記第１乃至第４の各パターンを用いて得られた各階調パターン画像を重ねてカラー画像を形成する手段と、を有してなる。
【００１９】
次に、本発明の階調再現装置の原理を図に基づいて説明する。
図４に示す階調パターンＰＳＧ１によると、低濃度の部分において、図５（Ａ）に示すように、階調の微小増加にともなってドットがスクリーン角約１４度の線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に且つ周期的に現れる。また、中濃度の部分において、図５（Ｂ）に示すようにドットが線状に連続し、高濃度の部分において、図５（Ｃ）に示すようにドットの存在しない部分である複数の空白部がライン方向に沿って離散的に且つ周期的に現れる。また、階調パターンＰＳＧ１は、離散的に現れるドット間の最短の距離が、ドットが連なって形成される線（ライン）間の距離（解像度ｃと同値）よりも短くなるように設定される。
【００２０】
図５（Ａ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ａが離散的であるにも係わらず、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが連続的に現れているのは、階調パターン画像ＰＳＦ１Ａによる露光部位が近接しているので、レーザービームの拡がりによって露光部分が重なり合うためである。
【００２１】
また、図７に示す階調パターンＰＳＧ２によると、成長の過程が図４に示す階調パターンＰＳＧ１と同様で、スクリーン角が約１０４度の階調パターン画像ＰＳＦ及び出力画像ＦＧが現れる。つまり、階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１と、階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２とは、スクリーン角が約９０度異なる。
【００２２】
これら２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いてそれぞれ得られた出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａを互いに重ねると、図１６（Ａ）に示すように、出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａは互いに９０度で交差し、互いの位置がズレた場合であっても重なり合う面積は変わらないので、色ズレ又は色ムラは生じない。しかも、スクリーン角が互いに９０度異なっており、その差が大きいので、テクスチャーノイズも発生しない。
【００２３】
また、濃度レベルの途中段階から意図的に各出力画像ＦＧの隣り合うラインの一部が繋がっていくように設定され、これによって一度に総ての空白部が同時に潰れてしまうことが防止され、階調の潰れ（階調の途中段階で濃度が最大レベルに達してしまうこと）が発生し難い。
【００２４】
また、図４の階調パターンＰＳＧ１による出力画像ＦＧ１Ａにおいては、縦方向の最大ドット間距離が長くできるので、縦方向の印字位置ズレに対しても空白部が潰れてしまうことも少なくなる。
【００２５】
このように、高濃度の部分において複数の空白部がスクリーン方向（ライン方向）に離散的に且つ周期的に現れるように階調パターンＰＳＧ１，２を設定することによって、電子写真プロセスの特性の変動又はピッチムラなどによる印字位置ズレが発生した場合であっても、出力画像の変動を少なくすることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るフルカラーの画像形成装置１の全体の構成を示すブロック図、図２は画像形成部１０の構成を示す断面図である。
【００２７】
図１において、画像形成装置１は、電子写真方式によりフルカラーの画像を形成する画像形成部１０、全体を制御するＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ワーキング領域として用いられるＲＡＭ２３、入力される画像データを一時保存するメモリ２４、及び入力部２５からなる。
【００２８】
ＲＯＭ２２には、制御プログラム、及びディザ法による２値化のための閾値マトリクスＭＴなどが格納されている。閾値マトリクスＭＴは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色の各色成分に対してそれぞれ設けられている。それらを、閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫと記載することがある。これらの閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫは、階調パターンでもあり、本発明におけるパターンに相当する。
【００２９】
図２において、画像形成部１０には、有機光導電材料（ＯＰＣ）を表面に塗布した像担持体としての感光体１１が矢印Ａ方向に回転自在に設けられている。感光体１１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ブラシ１２、レーザー露光装置１３、現像装置１４、中間転写部材１５、及びクリーナユニット１６が設けられている。
【００３０】
帯電ブラシ１２の放電によって感光体１１の表面が一定電位に帯電され、レーザー露光装置１３により画像情報に応じて感光体１１の表面にレーザービームが照射され、その帯電領域に静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１４によりトナー像として顕像化される。
【００３１】
現像装置１４は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色の各トナーを備えた現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを有している。これら４つの現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、図示は省略したが、切り換え可能となっている。感光体１１の表面に形成された静電潜像は、これら各色の現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋによって順次現像が行われ、各色の現像が行われる毎にそのトナー像が中間転写部材１５に転写される。したがって、中間転写部材１５において４色のトナー像が重ね合わせられ、フルカラーのトナー像が形成される。
【００３２】
中間転写部材１５で形成されたトナー像は、図示しない用紙に転写された後、図示しない定着装置で熱定着され、その結果、用紙上にフルカラー画像が形成される。また、中間転写部材１５に転写されず感光体１１上に残留したトナーは、クリーナユニット１６によって回収される。
【００３３】
図３はＣＰＵ２１による制御動作を示すフローチャートである。
図３において、まず全体の初期設定が行われた後（＃１１）、メモリ２４に入力されている画像データの中から、１色の色成分に対応した画像情報が読み出される（＃１２）。この画像情報は、６４階調又は２５６階調などの階調性を有した画像情報である。読み出された画像情報と、ＲＯＭ２２に格納された閾値マトリクスＭＴのうちの当該色成分に対応する閾値マトリクスＭＴとが比較され、ディザ法によって画像情報が２値化される（＃１３）。
【００３４】
２値化された画像情報（階調パターン画像）に基づいてレーザー露光装置１３が制御され、画像形成が行われる（＃１４）。これにより、画像形成部１０において１色に対応するトナー像が形成される。そして、４色の各色成分について、ステップ＃１２以降の処理が繰り返される（＃１５）。
【００３５】
以上のようにして、４色の総ての色成分についてトナー像が形成され、これらが合成されてフルカラーの画像が形成される。
次に、ＲＯＭ２２に格納されている閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫについて説明する。
【００３６】
仮に、これらの閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫのうち、例えば２つの閾値マトリクスＭＴＫ，ＭＴＭに互いに同じものを用いたとした場合には、スクリーン角が互いに同じであるから、図２１に示すような色ズレが生じる可能性がある。
【００３７】
また、ドットの重なり方の状態を分散させるため、閾値マトリクスＭＴＹ，ＭＴＭ，ＭＴＣ，ＭＴＫ毎にスクリーン角を異ならせ、これによって色ズレの発生を抑制することはできる。しかし、その場合に、着目する２色のスクリーン角の差が小さくなるとテクスチャー（ロゼッタ）が目立つようになるため、２色間のスクリーン角の差は２０度以上とするのが好ましい。
【００３８】
例えば、図２２に示した解像度ｃの値が「４」の近辺となる閾値マトリクスによるスクリーン角は、おおよそ表１の（ア）〜（ク）に示したような値となり、それらの中からスクリーン角を選択することとなる。
【００３９】
【表１】
しかし、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色に対応する階調パターン画像を、総て従来の方法で形成した場合には、表１の（ア）〜（ク）の中からどのような組合せで４色分のスクリーン角を選択したとしても、いずれか２色間のスクリーン角の差が小さくなってしまう。これは、上述したスクリーン角の２方向性のためである。したがって、従来の方法による場合には、４色の階調パターン画像のスクリーン角を互いに２０度以上異なるように設定することができず、色ズレ又は色ムラの発生するのが避けられない。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、４色のうちの２色について、図４及び図７に示す階調パターン（閾値マトリクス）ＰＳＧ１，ＰＳＧ２を用いる。
すなわち、図４は本発明に係る階調パターンＰＳＧ１を示す図、図５は図４の階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１Ａ〜Ｃの例を示す図、図６は図５の階調パターン画像ＰＳＦ１Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１Ａ〜Ｃを示す図、図７は本発明に係る他の１つの階調パターンＰＳＧ２を示す図、図８は図７の階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２Ａ〜Ｃの例を示す図、図９は図８の階調パターン画像ＰＳＦ２Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ２Ａ〜Ｃを示す図である。
【００４２】
また、図１０は比較のための従来の階調パターンＰＳＧ１１を示す図、図１１は図１０の階調パターンＰＳＧ１１による階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａ〜Ｃの例を示す図、図１２は図１１の階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１１Ａ〜Ｃを示す図、図１３は従来の他の１つの階調パターンＰＳＧ１２を示す図、図１４は図１３の階調パターンＰＳＧ１２による階調パターン画像ＰＳＦ１２Ａ〜Ｃの例を示す図、図１５は図１４の階調パターン画像ＰＳＦ１２Ａ〜Ｃにより印刷したときの出力画像ＦＧ１２Ａ〜Ｃを示す図である。
【００４３】
そして、図１６は、本発明に係る階調パターンＰＳＧ１，２と従来の階調パターンＰＳＧ１１，１２との比較を示す図である。
なお、各階調パターンＰＳＧについての３つの階調パターン画像ＰＳＦにおいては、それぞれ、画像情報の濃度レベルが「４」「１６」「２４」の場合の例が示されている。
【００４４】
まず、図４に示す階調パターンＰＳＧ１によると、低濃度の部分において、図５（Ａ）に示すように、階調の微小増加にともなってドットがスクリーン角約１４度の線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に且つ周期的に現れる。また、中濃度の部分において、図５（Ｂ）に示すようにドットが線状に連続し、高濃度の部分において、図５（Ｃ）に示すようにドットの存在しない部分である複数の空白部がライン方向に沿って離散的に且つ周期的に現れる。
【００４５】
また、図４に示す階調パターンＰＳＧ１において、離散的に現れるドット間の最短の距離は、ドットが連なって形成される線（ライン）間の距離（解像度ｃと同値）よりも短くなるように設定されている。
【００４６】
図５（Ａ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ａが離散的であるにも係わらず、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが連続的に現れているのは、階調パターン画像ＰＳＦ１Ａによる露光部位が近接しているので、レーザービームの拡がりによって露光部分が重なり合うためである。
【００４７】
また、図７に示す階調パターンＰＳＧ２によると、成長の過程が図４に示す階調パターンＰＳＧ１と同様で、スクリーン角が約１０４度の階調パターン画像ＰＳＦ及び出力画像ＦＧが現れる。つまり、階調パターンＰＳＧ１による階調パターン画像ＰＳＦ１と、階調パターンＰＳＧ２による階調パターン画像ＰＳＦ２とは、スクリーン角が約９０度異なる。
【００４８】
これら２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いてそれぞれ得られた出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａを互いに重ねると、図１６（Ａ）に示すように、出力画像ＦＧ１Ａ，２Ａは互いに９０度で交差し、互いの位置がズレた場合であっても重なり合う面積は変わらないので、色ズレ又は色ムラは生じない。しかも、スクリーン角が互いに９０度異なっており、その差が大きいので、テクスチャーノイズも発生しない。
【００４９】
これに対して、図１０に示す階調パターンＰＳＧ１１によると、濃度レベルが「１６」の場合には図１１（Ｂ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１１Ｂが得られ、これは図５（Ｂ）に示す階調パターン画像ＰＳＦ１Ｂと同等である。しかし、濃度レベルが「４」程度の低濃度レベルの場合には、図１１（Ａ）に示すようにドット状の階調パターン画像ＰＳＦ１１Ａが得られ、これによりドット状の出力画像ＦＧ１１Ａが得られる。この出力画像ＦＧ１１Ａがドット状であることは、図６（Ａ）に示す出力画像ＦＧ１Ａが線状であることと大きく異なっている。
【００５０】
したがって、図１０及び図１３に示す２つの階調パターンＰＳＧ１１，１２を用いて低濃度レベルにおいてそれぞれ得られる出力画像ＦＧ１１Ａ，１２Ａを互いに重ねると、図１６（Ｂ）に示すように、出力画像ＦＧ１１Ａと出力画像ＦＧ１２Ａとは、位置がズレた場合に重なり合う面積が変化するので、色ズレ又は色ムラが生じる。
【００５１】
また、図１０及び図１３に示す２つの階調パターンＰＳＧ１１，１２を用いて高濃度レベルにおいてそれぞれ得られる出力画像ＦＧ１１Ｃ，１２Ｃは、いずれも空白部がライン状に繋がっており、且つドットによるライン間の距離はほぼ一律である。そのため、電子写真プロセスの現像特性又は感光体特性のふれにより、条件によっては一気にすべての空白部が同時に潰れてしまうため、階調の潰れが発生してしまう。
【００５２】
また、図１０の階調パターンＰＳＧ１１による出力画像ＦＧ１１Ｃにおいては、ピッチムラなどによる縦方向（副走査方向又は天地方向）の印字位置ズレによっても空白部が潰れてしまうことも考えられる。
【００５３】
そこで、本実施形態の階調パターンＰＳＧ１，２では、濃度レベルの途中段階から意図的に各出力画像ＦＧの隣り合うラインの一部が繋がっていくように設定されており、これによって一度に総ての空白部が同時に潰れてしまうことが防止され、階調の潰れが発生し難い。
【００５４】
また、図４の階調パターンＰＳＧ１による出力画像ＦＧ１Ａにおいては、縦方向の最大ドット間距離が長くできるので、縦方向の印字位置ズレに対しても空白部が潰れてしまうことも少なくなる。
【００５５】
このように、高濃度の部分において複数の空白部がスクリーン方向（ライン方向）に離散的に且つ周期的に現れるように階調パターンＰＳＧ１，２を設定することによって、電子写真プロセスの特性の変動又はピッチムラなどによる印字位置ズレが発生した場合であっても、出力画像の変動を少なくすることが可能となる。
【００５６】
以上述べたように、図４及び図５に示す階調パターンＰＳＧ１，２を用いることにより、色ズレ又は色ムラが発生せず、テクスチャノイズが無く、階調再現性の安定した２色の色成分によるカラー画像を形成することができる。次に、４色の色成分によるフルカラーの画像を形成するための階調パターンＰＳＧについて説明する。
【００５７】
図４及び図５に示す階調パターンＰＳＧ１，２によると、ライン状にドットを成長させることによって、スクリーン角が互いに９０度異なるように、つまり一方向のみにスクリーン角を有するようにすることができる。
【００５８】
すなわち、従来のドット形状で成長する階調パターンＰＳＧを用いたときには、例えば上述の表１の（イ）に対して１つの階調パターン画像ＰＳＦしか形成できなかったが、本実施形態の階調パターンＰＳＧ１，２によると、スクリーン角が１４度のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ１Ａと、スクリーン角が１０４度のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ２Ａとの２つの階調パターン画像を形成することができる。
【００５９】
したがって、４色の色成分のうちの２色に対応して階調パターンＰＳＧ１，２を用い、残りの２色に対応する階調パターンＰＳＧ３，４を、表１の（ア）又は（ウ）〜（ク）の中から２つ選択して用いればよい。例えば、（オ）と（ク）のような組み合わせで２色分の階調パターンＰＳＧ３，４を設定することにより、４つの階調パターン画像ＰＳＦのスクリーン角のいずれの２つの間の差をとっても、２０度より大きくなるように設定することができる。
【００６０】
因みに、従来の階調パターンＰＳＧによると、１色の色成分に対応する階調パターンＰＳＧを（ア）のパラメータの組合せで設定すると、残りの３色の色成分に対応する階調パターンＰＳＧを（イ）〜（ク）の中から３つ選択して設定する必要があるので、どのように選択しても、いずれかの間のスクリーン角が２０度よりも小さくなってしまう。
【００６１】
このように、本実施形態においては、２色については互いに９０度異なるスクリーン角に設定することができるので、その２色を除く他の色のスクリーン角の選択の自由度が増すのである。
【００６２】
次に、これまで説明した内容に基づいて種々実施した具体例の検討結果を、次に示す表２〜表５にしたがって説明する。
表２〜表５において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色を示す。ａ、ｂ、ｃ、θ１ 、θ２ は、図２２において定義されたものである。また、パターン形状の欄の「網点」は、従来の網点を発生させる方法で形成した階調パターン画像であることを示し、同欄の「ライン」は、上述の実施形態で説明したライン状に成長させた階調パターンＰＳＧ１，２で形成した階調パターン画像であることを示している。本具体例においては、それぞれ表に示した条件のもとで、各階調パターン画像を作成してそれぞれ重ね合わせることにより、カラー画像を形成して評価した。ここで、表２及び表３は、従来の階調再現方法又は画像形成方法により形成したカラー画像であり、表４及び表５は、本発明に係る階調再現方法又は画像形成方法により形成したカラー画像である。
【００６３】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
表２及び表３から明らかなように、従来の階調再現方法による場合には、色ムラ及びテクスチャノイズの双方を満足させることはできないことが分かる。これに対して、表４及び表５から明らかなように、本発明の階調再現方法によるときには、色ムラ及びテクスチャノイズの双方とも満足させることができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態においては、低濃度の部分において階調の微小増加にともなってドットが線状に成長し且つその成長の過程において１本の線上に複数のドットが離散的に現れる互いにスクリーン角の９０度異なる２つの階調パターンＰＳＧ１，２を用いるので、印字位置にバラツキがあった場合でも、当該２色のドットの重なる面積の変化を少なくすることができ、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができる。
【００６９】
しかも、２色に対応するこれら第１と第２の階調パターンＰＳＧ１，２による階調パターン画像ＰＳＦ１，２が、スクリーン角が互いに直交するライン状のパターンにより形成されているので、残りの２色に対応する第３と第４の階調パターン画像ＰＳＦ３，４のスクリーン角を設定する自由度が増える。そして、残りの２色については、第１と第２のライン状の階調パターン画像ＰＳＦ１，２に対し、スクリーン角の差がそれぞれに対して２０度以上となるような網点状又はライン状の階調パターン画像に形成することができ、テクスチャーノイズの発生を抑えることができる。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、色ズレ、色ムラ、及びテクスチャーノイズのない多色画像又はフルカラー画像を得ることができる。
上述の実施形態においては、第１と第２の階調パターン画像ＰＳＦ１，２を、それぞれ、スクリーン角１４度とスクリーン角１０４度のライン状のパターンで形成したが、本発明はこれに限られることなく、同一サイズの階調パターンＰＳＧによってドットの成長方向を９０度異ならせたものとすればよい。そのような他の例を次に説明する。
【００７１】
図１７及び図１８は本発明に係る他の例の階調パターンＰＳＧ５，６及びそれによる階調パターン画像ＰＳＦ５，６を示す図である。
階調パターン画像ＰＳＦ５，６は、画像情報の濃度レベルが「１２」の場合の例を示す。これらの階調パターンＰＳＧ５，６によると、スクリーン角がそれぞれ１３５度又は４５度の階調パターン画像ＰＳＦ５，６が得られる。
【００７２】
階調パターン画像ＰＳＦ５，６は、それぞれ１３５度又は４５度の方向に延びるライン形状となっている。図示は省略したが、濃度レベルが「３」の場合には、階調パターン画像ＰＳＦはそれぞれ１３５度又は４５度の方向に連なる点線形状となる。濃度レベルが「２６」の場合には、隣り合うラインと最初に接触し、濃度レベルが「２７」以上になると、それぞれ１３５度又は４５度の方向に空白部が点在する形状となる。
【００７３】
このように、２色に対応して、ライン状の階調パターン画像のスクリーン角を１３５度及び４５度に設定したときには、残りの２色については、表１の（ア）（イ）（ク）の中から２つを選んでドット形状の階調パターンＰＳＧを設定するか、又は（ア）（イ）（ク）の中から１つを選んでライン状に直交する階調パターンＰＳＧを設定すればよい。
【００７４】
また階調パターンＰＳＧとして閾値マトリクスを用いることなく、入力された画像情報の各濃度レベルに対して個別に出力パターン（濃度パターン）を用いる方法つまりルック・アップ・テーブルを用いる方法においても、その出力パターンのうちの２つの出力パターンを、上述のように設定することによって同様の効果を得ることができる。
【００７５】
上述の実施形態において、３色によってフルカラーの画像を形成する場合には、いずれか２色について上述の階調パターンＰＳＧ１，２を用い、他の１色についての階調パターンＰＳＧ３のスクリーン角をそれと２０度以上異ならせればよい。階調パターンＰＳＧのサイズ、閾値の配置などは、上述した以外に適宜変更することができる。また、画像形成部１０又は画像形成装置１の全体又は各部の構造、形状、個数、材質などは、上述した以外の種々のものとすることができる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２の発明によると、色ズレ又は色ムラの発生を抑えることができ、テクスチャの目立ちの少ないカラー画像又は多色画像を形成することができる。
【００７８】
請求項２の発明によると、印字位置のバラツキによる画像の重なる部分の面積の変化を少なくすることができ、且つ各色成分に対応した階調パターンの間のスクリーン角の差を大きく設定することができるので、４色の色成分によるフルカラー画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフルカラーの画像形成装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】画像形成部の構成を示す断面図である。
【図３】ＣＰＵによる制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る階調パターンを示す図である。
【図５】図４の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図６】図５の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図７】本発明に係る他の１つの階調パターンを示す図である。
【図８】図７の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図９】図８の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１０】比較のための従来の階調パターンを示す図である。
【図１１】図１０の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図１２】図１１の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１３】従来の他の１つの階調パターンを示す図である。
【図１４】図１３の階調パターンによる階調パターン画像の例を示す図である。
【図１５】図１４の階調パターン画像により印刷したときの出力画像を示す図である。
【図１６】本発明に係る階調パターンと従来の階調パターンとの比較を示す図である。
【図１７】本発明に係る他の例の階調パターン及びそれによる階調パターン画像を示す図である。
【図１８】本発明に係る他の例の階調パターン及びそれによる階調パターン画像を示す図である。
【図１９】ディザ法の動作を説明するためのブロック図である。
【図２０】ルックアップ・テーブルの例を示す図である。
【図２１】２色の画像の重なり状態の例を示す図である。
【図２２】階調パターンのスクリーン角を説明するための図である。
【図２３】テクスチャーの例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
ＰＳＧ１ 階調パターン（パターン、第１のパターン）
ＰＳＧ２ 階調パターン（パターン、第２のパターン）
ＰＳＧ５ 階調パターン（パターン、第１のパターン）
ＰＳＧ６ 階調パターン（パターン、第２のパターン）
Claims (2)
- 階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う階調再現装置であって、
最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れる、互いにスクリーン角の９０度異なる２つのパターンが用いられてなる、
ことを特徴とする階調再現装置。 - カラー画像についての４つの色成分の各画像データに対し、階調に応じてドット面積率の増減するパターンを用いて階調再現を行う画像形成装置であって、
１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンである第１のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、
他の１つの色成分に対して、最も低い濃度レベルからの階調の微小増加にともなうドットの成長において、当初ドットが線状に成長し且つ成長方向に１本の連続線となるまではその線上に複数のドットが離散的に現れるパターンであり、前記第１のパターンとはスクリーン角の９０度異なる第２のパターンを用いて階調パターン画像を得る手段と、
他の２つの色成分に対して、前記第１のパターン及び前記第２のパターンとはスクリーン角が２０度以上異なり且つ互いにスクリーン角の異なる第３のパターン及び第４のパターンを用いてそれぞれの階調パターン画像を得る手段と、
前記第１乃至第４の各パターンを用いて得られた各階調パターン画像を重ねてカラー画像を形成する手段と、
を有してなることを特徴とする画像形成装置。
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