JP4106659B2 - 画像処理装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、２値画像データ又は多値画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置に関する。

例えば、特許文献１は、１ページの画像を２値部分と中間調部分に分け、それぞれに異なる画像処理を施す画像処理装置を開示する。また、特許文献２および特許文献３は、２値画像用の回路と多値画像（階調画像）用の回路とを有し、これらの回路を適宜切り換える画像処理装置を開示する。
特開平８−１３９９１７号公報 特開平４−２６１２６８号公報 特開平９−１０２８７０号公報

本発明は、上述した背景からなされたものであり、多様な画像データが入力される場合であっても、高解像度の画像形成を可能にする画像形成装置を提供することを目的とする。

［画像処理装置］
上記目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置は、入力された画像データの解像度及び当該画像データが多値画像データであるか２値画像データであるかを判定する判定手段と、前記判定手段により２値画像データであって解像度が既定値以下であると判定された画像データを多値画像データに変換する変換手段と、前記判定手段により多値画像データであると判定された画像データ又は前記変換手段により変換された多値画像データに対して高解像度化の補正処理を施す補正手段と、前記判定手段により２値画像データであって解像度が既定値を超えると判定された画像データ及び前記補正手段により補正処理を施された画像データのいずれかを選択する選択手段とを有する。

好適には、前記補正手段は、画像のエッジ部分を滑らかにする補正を行う。

好適には、前記変換手段は、２値画像データを、多値画像データを構成する複数の階調値の中から既定された階調値を用いて、多値画像データに変換する。

好適には、前記補正手段は、既定の閾値を用いて多値画像データを２値化し、２値化された画像データに対するパターンマッチングにより画像のエッジ部分を滑らかにする補正を行い、前記変換手段は、前記補正手段により用いられる閾値に応じて、多値化に用いる階調値を設定する。

［画像形成装置］
また、本発明にかかる画像形成装置は、上記いずれかの画像処理装置と、前記画像処理装置から出力された画像データに基づいて、シートに画像を形成する形成手段とを有する。
好適には、前記形成手段は光書込み装置を含み、前記画像処理装置からの出力に応じて、この光書込み装置が制御される。

本発明の画像処理装置および画像形成装置によれば、多様な画像データが入力される場合であっても、処理回路の増加および制御の複雑化を抑えつつ、高解像度の画像形成が可能になる。

まず、本発明の理解を助けるために背景を説明する。
ページプリンタ、ディジタル複写機、またはファクシミリ装置などの画像形成装置は、中間調のある画像（多値画像）が入力された場合に、用紙上に階調表現された画像の形成方法として、ディザ法または誤差拡散法に代表される面積階調法を用いる。面積階調法は、用紙に印字する面積を制御することによって見かけ上の階調をつくる方法である。
人間の視覚特性では、平坦な部分の識別能力が２００dpi〜３００dpi位であるのに対し、エッジ部の識別能力はその６倍〜１０倍程度である。また、人間の目による階調の分別能力が２００階調以上あることも知られている。
したがって、イメージまたはグラフィックス部分では２００階調以上の階調が必要であるが、高い解像力は必要とされず（多くて３００dpi相当）、逆に文字または線部では階調は低くても（数十階調程度）よいが、解像力に関しては高解像度（１２００dpi以上）が要求される。そのため、イメージまたはグラフィックス部分を面積階調法で十分に表現することができても、文字または線画をそのままの面積階調法で十分な画質で表現することが困難であった。

このような課題に対して、イメージ・グラフィックスおよび文字・線画の階調表現を両立する方法として、スムージング法がある。スムージング法は、パターンマッチングを行い、パターンに対応する高解像度パターンを用いて出力画像を補正し、線や文字を滑らかに表現する画像処理方法である。
また、画像形成装置に接続されたクライアント端末（以下、クライアントＰＣ）が、スクリーン処理を実施して高解像度の２値画像データを生成し、生成された高解像度の２値画像データを画像形成装置に送信する場合もある。この場合には、画像形成装置は、クライアントＰＣから受信した２値データをそのまま光書込み装置（ＲＯＳ）に出力することにより高解像度画像を印刷することができる。この方法では、画像形成装置側で特別な画像処理（スムージング処理などの解像度補正）を行う必要がないため、前述したスムージング処理などの画像処理を要しない。
このように、高解像度の２値画像データが入力されることを前提とした場合に、画像形成装置は、多値画像データおよび２値画像データに対応するための画像処理経路（多値データパスおよび２値データパス）をそれぞれ有し、これらのデータパスを切り替えて使用することにより、イメージ・グラフィックおよび文字・線画を十分な階調および解像度で印刷できる。

しかしながら、画像形成装置に入力される２値画像データは、必ずしも高解像度であるとは限らない。そのため、低解像度（例えば６００dpi以下）の２値画像データが入力される場合も想定して、２値画像データに対してスムージング処理等を行う解像度補正手段を画像形成装置に設ける必要がある。ただし、スムージング処理回路を２値データパスおよび多値データパスの両方に搭載すると、コストアップとなってしまう。

そこで、本発明の画像形成装置は、多値データパス上にスムージング処理手段を設け、低解像度の２値画像データが入力された場合には、入力された２値画像データを多値画像データに変換し、変換された多値画像データを多値データパスで処理することにより、低解像度の２値画像データに対するスムージング処理を行う。
このように、画像形成装置は、２値画像データが入力された場合に、２値データパスと多値データパスとを２値画像データの解像度に応じて選択することにより、回路規模を増大させることなく、良好な画質を得ることが可能となる。

［実施形態］
次に、具体例を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明にかかるプリンタ装置１０の構成を例示する図である。
図１に例示するように、プリンタ装置１０（画像形成装置）は、印刷用紙を収容する用紙トレイ部１２、印刷用紙上にトナー像を形成するプリントエンジン１４、トナー像を印刷用紙上に定着させる定着装置１５、原稿用紙上の画像を読み取るスキャナ１６、ＰＤＬデータなどをＲａｓｔｅｒデータに変換する画像データ変換装置１８、画像データの画質補正などを行う画像処理装置２０、および、ユーザ・インタフェース装置（ＵＩ装置）３０を有する。プリンタ装置１０は、後述するネットワーク４０（図２）を介してクライアントＰＣ５０（図２）に接続しており、ＰＤＬデータなどを受信する。
画像データ変換装置１８は、クライアントＰＣ５０から受信した画像データ（ＰＤＬ）を解析し、印字用の画像データ（Ｒａｓｔｅｒデータなど）を作成し、画像処理装置２０に対して出力する。また、画像データ変換装置１８は、色変換（ＲＧＢ→ＹＭＣＫ）および階調補正も行う。
画像処理装置２０は、画像データ変換装置１８から入力された画像データに対して、スムージング処理およびスクリーン処理などの画質補正処理を行い、パルス信号としてプリントエンジン１４に出力する。
プリントエンジン１４は、画像処理装置２０から入力されたパルス信号に従ってＲＯＳ（光書込み装置）を制御して、あらかじめ初期電位に帯電された感光体にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。続いて、プリントエンジン１４は、レーザ露光によって形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、形成されたトナー像を、用紙トレイ部１２から供給された印刷用紙に転写する。プリントエンジン１４は、上記工程を、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについて繰り返し、用紙上に４層のトナー像を形成する。
定着装置１５は、印刷用紙上に転写されたトナーを加熱して溶融固着させる。

図２は、画像処理装置（図１）を中心に、プリンタ装置１０の機能構成をより詳細に説明する図である。
図２に示すように、画像データ変換装置１８は、ページメモリ１８２およびＣＰＵ１８４を有する。
また、画像処理装置２０は、インタフェース部（Ｉ／Ｆ部）２００、スムージング部２１０、スクリーン部２２０、セレクタ部２３０（パス選択手段）、出力インタフェース部（出力Ｉ／Ｆ部）２４０、テストパターン生成部２５０、タイミング部２６０、およびマシン制御部２７０を有し、Ｉ／Ｆ部２００には、先入先出しのラインバッファであるＦＩＦＯ２０２、解像度判定部２０４（判定手段）および多値化部２０６（変換手段）が含まれる。なお、画像処理装置２０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのように、ハードウェア処理を行う回路装置である。

画像データ変換装置１８は、スキャナ１６またはクライアントＰＣ５０から入力された画像データに対して、データ変換（ＰＤＬ→Ｒａｓｔｅｒ）、色変換（ＲＧＢ→ＹＭＣＫ）または階調補正を行ってページメモリ１８２に記憶し、タイミング部２６０からの要求に応じて画像データをＩ／Ｆ部２００に対して出力する。

Ｉ／Ｆ部２００は、画像データ変換装置１８から入力された画像データをＦＩＦＯ２０２に記憶し、画像データの種類（２値画像または多値画像）および画像データの解像度に応じて、画像データを出力すべきデータパスを選択し、選択されたデータパスに画像データを出力する。本実施形態におけるＩ／Ｆ部２００は、画像データを２値データパスおよび多値データパスの両方に出力し、それぞれのデータパスから出力された画像データをセレクタ部２３０が選択することにより、解像度等に応じたデータパスの選択を行う。
なお、本例の２値データパス（第１のデータパス）は、Ｉ／Ｆ部２００からセレクタ部２３０に直接接続する経路であり、多値データパス（第２のデータパス）は、Ｉ／Ｆ部２００からスムージング部２１０などを介してセレクタ部２３０に接続する経路である。また、２値画像とは、それぞれの画素について、とりうる階調数が２つの画像であり（例えば、「０」または「１」）、多値画像とは、それぞれの画素について、とりうる階調数が３以上の画像である（例えば、０〜２５５）。

解像度判定部２０４は、画像データ変換装置１８から入力された画像データの解像度を判定する。また、解像度判定部２０４は、入力された画像データが多値画像データであるか２値画像データであるかを判定する。
解像度判定部２０４は、画像処理装置２０がＡＳＩＣなどで実現される場合に、このＡＳＩＣの外部端子論理によって判定する。また、解像度判定部２０４は、双方向通信ラインなどを介して画像データ変換装置１８によりＡＳＩＣ内部に設定されたレジスタの値を用いて、解像度を判定してもよい。さらに、解像度判定部２０４は、双方向通信ラインなどを介して画像データ変換装置からＬＳＩの外部端子に設定されたポート信号を用いて、解像度などを判定してもよい。

多値化部２０６は、画像データ変換装置１８から入力された２値画像データ（低解像度）を多値画像データに変換する。本例の多値化部２０６は、多値画像データを構成する階調の中から、予め定められた２階調（例えば、多値画像データの最小値「０」および最大値「２５５」）を用いて、２値画像データ（「０」または「１」）を多値画像データ（「０」または「２５５」）に変換する。
なお、多値化部２０６は、後述するスムージング部２１０の２値化部２１２が多値画像データを２値化する場合に用いる閾値に応じて、多値化に用いる階調を動的に選択してもよい。例えば、多値化部２０６は、２値化部２１２が多値画像データを２値化する場合に用いる閾値に応じて、後述する２値画像テストパターンを多値画像データに変換してもよい。

スムージング部２１０は、Ｉ／Ｆ部２００から入力された多値画像データに対して、パターンマッチングによる解像度補正を行う。
図３は、スムージング部２１０の構成をより詳細に説明する図である。また、図４は、スムージング処理を説明する図である。
図３に例示するように、スムージング部２１０は、多値画像データを２値画像データに変換する２値化部２１２、２値画像データに対してパターンマッチングを行うパターンマッチング部２１４、および、パターンマッチングの結果に応じて補正を行う出力パターン補正部２１６を有する。

スムージング部２１０において、２値化部２１２は、入力された多値画像データを既定の閾値と比較して２値化し、パターンマッチング部２１４に出力する。
パターンマッチング部２１４は、２値化部２１２から入力された２値画像データに対して、パターンマッチング処理を行う。パターンマッチング部２１４は、マッチングパターン２１４ａ（後述）と、そのパターンにマッチした場合の出力パターンとを予めテーブルとして記憶しており、注目画素について周辺画素を参照してマッチング処理を行い、全画素について逐次処理を行う。パターンマッチング部２１４は、図４（Ｂ）に例示するように、白（０）、黒（１）、Ｄｏｎ'ｔ Ｃａｒｅ（２）からなるマッチングパターン２１４ａを有し、入力された２値画像データ（図４（Ａ））およびマッチングパターン２１４ａ（図４（Ｂ））について、白および黒部分のＥＸＯＲ（排他的論理和）をもとめて、すべての画素が０になったら、マッチしたと判断する。
出力パターン補正部２１６は、パターンがマッチしたと判定された場合に、図４（Ｃ）に例示するように、マッチングパターン２１４ａに対応する出力パターンを読み出し、画像データを変更する。図４（Ｃ）に例示する出力パターンは、入力された画像データ（図４（Ａ））よりも高解像度であることを特徴としている。
このように、スムージング部２１０は、画像データの一部が既定のパターンと一致した場合に、この画像データの一部をこれよりも高解像度で表現された出力パターンに置換することにより、画像データの解像度を例えば１２００dpi以上に向上させる。

スクリーン部２２０（図２）は、スクリーン処理を行う。
図５は、スクリーン処理を説明する図である。スクリーン部２２０は、大小比較の閾値で構成されたセルテーブル２２０ａを有する。
例えば、図５（Ａ）に例示する画像データが入力された場合に、スクリーン部２２０は、セルテーブル２２０ａを用いて大小比較し、入力された画像データの画素値が大きい場合には２値データ「１」を出力し、入力された画像データの画素値が小さい場合には２値データ「０」を出力する。なお、スクリーン部２２０は、あらかじめ３次元のＬＵＴ（Look Up Table）として、セル毎に出力値（例えば、０〜２５５の数値）を記憶しており、大小比較の結果に応じてそのセル毎の出力値を出力してもよい。

セレクタ部２３０（図２）は、多値データパス（スムージング部２１０およびスクリーン部２２０）を介して入力された画像データ、または、２値データパス（Ｉ／Ｆ部２００から直接）を介して入力された画像データを選択し、出力Ｉ／Ｆ部２４０に対して出力する。また、セレクタ部２３０は、パターマッチングの結果に応じて、スムージング部２１０から入力された画像データを採用するか、スクリーン部２２０から入力された画像データを採用するかを選択する。
出力Ｉ／Ｆ部２４０は、選択された画像データに基づいて、パルス信号を生成し、プリントエンジン１４（図１）に設けられたＲＯＳ１４２（図２）に出力する。

テストパターン生成部２５０は、多値画像データおよび２値画像データのテストパターンを生成し、Ｉ／Ｆ部２００に出力する。テストパターン生成部２５０により生成された２値画像データのテストパターンは、多値化部２０６により多値画像データに変換され、多値データパス（スムージング部２１０など）を経由して、ＲＯＳ１４２に出力される。
このように、２値画像データのテストパターンを多値化することにより、２値／多値の判定回路を設ける必要もなくなり、画像処理装置２０の回路構成を簡素化することができる。

タイミング部２６０は、ＲＯＳ１４２からのＳＯＳ信号などに基づいて、ＲＯＳ１４２の書出しタイミングを規定するPage-Sync，Line-Sync信号などの同期信号を生成し、画像データ変換装置１８、Ｉ／Ｆ部２００およびテストパターン生成部２５０に対して出力する。したがって、画像処理装置２０は、生成されたPage-Sync，Line-Sync信号に応じて、画像データを画像データ変換装置１８から読み出し、読み出された画像データを２値データパスおよび多値データパスに対して出力する。
マシン制御部２７０は、画像処理装置２０の各構成を制御する。

［全体動作］
次に、プリンタ装置１０の全体動作を説明する。
図６は、プリンタ装置１０の動作を示すフローチャートである。
図６に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、画像データ変換装置１８（図２）は、スキャナ１６またはクライアントＰＣ５０から画像データを受け取ると、受け取った画像データ（ＰＤＬ）に対して、ラスタライズ処理、色変換処理または階調補正処理を行い、タイミング部２６０からの同期信号に同期して画像データをＩ／Ｆ部２００に出力する。
また、画像データ変換装置１８は、画像データが２値画像データであるか多値画像データであるかを示すデータ属性情報と、画像データの解像度を示す解像度情報とを、画像処理装置２０のレジスタに設定する。

ステップ１０５（Ｓ１０５）において、多値化部２０６は、入力された画像データが２値画像データである場合に、この画像データを既定の階調値を用いて多値画像データに変換する。Ｉ／Ｆ部２００は、２値データパスを介して、入力された画像データをセレクタ部２３０に出力し、多値化された画像データをスムージング部２１０に出力する。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、スムージング部２１０は、Ｉ／Ｆ部２００から入力された画像データに対して、スムージング処理を施し、セレクタ部２３０に出力する。
ステップ１１５（Ｓ１１５）において、スクリーン部２２０は、スムージング部２１０から入力された画像データに対して、スクリーン処理を施し、セレクタ部２３０に出力する。

ステップ１２０（Ｓ１２０）において、Ｉ／Ｆ部２００の解像度判定部２０４は、画像データ変換装置１８によりレジスタに設定されたデータ属性情報に基づいて、画像データが２値画像データであるか多値画像データであるかを判定する。
画像処理装置２０は、画像データが２値画像データである場合にＳ１２５の処理に移行し、これ以外の場合にＳ１３０の処理に移行する。

ステップ１２５（Ｓ１２５）において、解像度判定部２０４は、画像データ変換装置１８によりレジスタに設定された解像度情報に基づいて、２値画像データの解像度を判定する。
画像処理装置２０は、画像データの解像度が既定値以下の場合にＳ１３０の処理に移行し、これ以外の場合にＳ１３５の処理に移行する。
なお、本例における既定値は１２００dpiである。

ステップ１３０（Ｓ１３０）において、マシン制御部２７０は、解像度判定部２０４の判定結果に基づいて、多値データパス（スムージング部２１０およびスクリーン部２２０）を介して入力された画像データを選択するようセレクタ部２３０を制御する。
セレクタ部２３０は、マシン制御部２７０の制御に応じて、多値データパスを介して入力された画像データを選択し、出力Ｉ／Ｆ部２４０に出力する。
ステップ１３５（Ｓ１３５）において、マシン制御部２７０は、解像度判定部２０４の判定結果に基づいて、２値データパスを介して入力された画像データ（Ｉ／Ｆ部２００から直接入力された画像データ）を選択するようセレクタ部２３０を制御する。
セレクタ部２３０は、マシン制御部２７０の制御に応じて、２値データパスを介して入力された画像データを選択し、出力Ｉ／Ｆ部２４０に出力する。

ステップ１４０（Ｓ１４０）において、出力Ｉ／Ｆ部２４０は、セレクタ部２３０から入力された画像データに基づいて、パルス信号を生成し、ＲＯＳ１４２に出力する。
ＲＯＳ１４２は、出力Ｉ／Ｆ部２４０から入力されたパルス信号に応じて、レーザ光を感光体に照射して静電潜像を形成する。そして、プリントエンジン１４の現像装置と定着装置とが協働して印刷用紙上のトナー像を形成し定着させる。

以上説明したように、本実施形態におけるプリンタ装置１０によれば、２値画像データおよび多値画像データのいずれが入力される場合であっても、処理回路の増加および制御の複雑化を抑えつつ、高解像度（１２００dpi以上）の画像形成が可能になる。
また、本プリンタ装置１０によれば、スキャナ１６などの性能またはプリンタ装置１０に設定された動作モードに応じて、入力された２値画像データを２値データパスで処理するか多値データパスで処理するかを選択することができる。
さらに、本プリンタ装置１０は、低解像度の２値画像データに対しては多値データパスでの処理を行うことで、動作毎に異なるタイミング制御を行う必要がなくなり、制御を簡素化できる。

［変形例］
上記実施形態では、プリンタ装置１０は、２値画像データ／多値画像データ、画像データの解像度、および、プリンタ装置１０の動作モードなどに応じて、２値データパスおよび多値データパスを切り換えて画像形成を行う。この場合、以下に説明するように、タイミング制御が煩雑になるので、プリンタ装置１０は、常に多値データパスを適用することにより、タイミング制御を簡素化してもよい。

図７は、２値データパスおよび多値データパスを切り換えて画像形成する場合のタイミングを示す図である。
図７に示すように、同一の画像データについて２値データパスおよび多値データパスを切り換えて使用する場合に、プリンタ装置１０は、ＲＯＳ１４２の書出しのタイミングを揃える必要がある。しかしながら、多値データパスは、スムージング処理などを行うため、２値データパスよりも遅延量が大きい。そのため、プリンタ装置１０は、多値データパスについて、２値データパスよりも先行して画像データをＦＩＦＯ２０２から読み出し、多値データパスに出力する必要がある。

そこで、本変形例のプリンタ装置１０は、同一の画像データについて多値データパスおよび２値データパスを切り換える必要がある場合には、全ての画像データを多値データパスに出力させる。
このように、全ての画像データについて多値データパスを選択することにより、画像処理装置２０における遅延量が同一になり、ＲＯＳ１４２の書出しを揃えるためのタイミング制御が容易になる。
なお、本変形例では同一の画像データについて多値データパスのみを選択する形態を説明したが、これに限定されるものではなく、複数の画像データについて２値データパスおよび多値データパスを切り換える必要がある場合にも本変形例を適用できる。

また、上記実施形態では、電子写真方式に本発明を適用する例を示したが、インクジェット方式または感熱方式などに本発明を適用してもよい。

本発明にかかるプリンタ装置１０の構成を例示する図である。 画像処理装置（図１）を中心に、プリンタ装置１０の機能構成をより詳細に説明する図である。 スムージング部２１０の構成をより詳細に説明する図である。 スムージング処理を説明する図である。 スクリーン処理を説明する図である。 プリンタ装置１０の動作を示すフローチャートである。 ２値データパスおよび多値データパスを切り換えて画像形成する場合のタイミングを示す図である。

符号の説明

１０・・・プリンタ装置
１４・・・プリントエンジン
１４２・・・ＲＯＳ
１５・・・定着装置
１６・・・スキャナ
１８・・・画像データ変換装置
１８２・・・ページメモリ
１８４・・・ＣＰＵ
２０・・・画像処理装置
２００・・・インタフェース部
２０２・・・ＦＩＦＯ
２０４・・・解像度判定部
２０６・・・多値化部
２１０・・・スムージング部
２１２・・・２値化部
２１４・・・パターンマッチング部
２１６・・・出力パターン補正部
２２０・・・スクリーン部
２３０・・・セレクタ部
２４０・・・出力インタフェース部
２５０・・・テキストパターン生成部
２６０・・・タイミング部
２７０・・・マシン制御部
５０・・・クライアントＰＣ

Claims (6)

1. 入力された画像データの解像度及び当該画像データが多値画像データであるか２値画像データであるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により２値画像データであって解像度が既定値以下であると判定された画像データを多値画像データに変換する変換手段と、
   前記判定手段により多値画像データであると判定された画像データ又は前記変換手段により変換された多値画像データに対して高解像度化の補正処理を施す補正手段と、
   前記判定手段により２値画像データであって解像度が既定値を超えると判定された画像データ及び前記補正手段により補正処理を施された画像データのいずれかを選択する選択手段と
   を有する画像処理装置。
2. 前記補正手段は、画像のエッジ部分を滑らかにする補正を行う
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記変換手段は、２値画像データを、多値画像データを構成する複数の階調値の中から既定された階調値を用いて、多値画像データに変換する
   請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正手段は、既定の閾値を用いて多値画像データを２値化し、２値化された画像データに対するパターンマッチングにより画像のエッジ部分を滑らかにする補正を行い、
   前記変換手段は、前記補正手段により用いられる閾値に応じて、多値化に用いる階調値を設定する
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置からの出力に応じて、シートに画像を形成する形成手段と
   を有する画像形成装置。
6. 前記形成手段は光書込み装置を含み、
   前記画像処理装置からの出力に応じて、この光書込み装置が制御される
   請求項５に記載の画像形成装置。

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