JP4114801B2 - 画像形成装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電複写機、レーザープリンターなどの電子写真プロセスを用いる画像形成装置において、露光手段（光書き込みユニット）と擬似中間調処理に関する。

図２は、従来の電子写真プロセスを用いる画像形成装置の作像部（プリンタ部）を示す。感光体ドラム１は導体の表面に感光体を塗布することによって形成され、矢印方向に回転する。画像形成装置では次のような手順で画像の形成を行う。

帯電手段２では、感光体の表面を所望の電位に帯電し（工程１）、露光手段３では、感光体を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を感光体上に形成し（工程２）、現像手段４では、露光手段によってつくられた静電潜像を、トナーによって現像し感光体上にトナー像を形成する（工程３）。転写手段５は、感光体上のトナー像を図示しない搬送手段によって搬送される紙などの記録シート６上に転写し（工程４）、クリーニング手段７は、転写手段で記録シート上に転写されず感光体上に残ったトナーを清掃する（工程５）。転写手段５によってトナー像を転写された記録シート６は定着手段８へ搬送され、定着手段８では、トナーが加熱され、記録シート上に定着される（工程６）。

感光体ドラムは図２の矢印方向に回転するため、上記の工程１〜６を繰り返すことによって記録シート上に所望の画像が形成される。

電子写真プロセスでの露光手段は、多くの場合、ＬＤ（レーザーダイオード）を出力画像に対応させて光変調を行う方法が採られる。ＬＤから発光されたレーザー光は、コリメートレンズ、アパーチャー、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズを介して、感光体上に結像する。ポリゴンミラーは、回転する多面鏡であり、この回転によってレーザー光が感光体上を走査（主走査）する。一方、感光体ドラムは感光体駆動手段によりレーザーの走査方向に対して直交方向に駆動（副走査）しているため、レーザー光によって感光体を露光して所望の画像に対応する静電潜像を２次元的に感光体上に形成することができる。

最近の画像形成装置は、複数のＬＤを搭載するタイプが増えてきている（例えば、特許文献１を参照）。これは、プリント枚数の多い装置（例えば、毎分２０枚以上のプリント枚数の装置）では、単独のＬＤのみでは光変調を高速で行うようにしなければならず、さらに、ポリゴンミラーを高速で回転させなくてはならない。このような問題に対して、複数のＬＤを搭載し、ポリゴンミラーで同時走査をすることによって、上述の問題を解決することが可能となる。

図３は、電子写真プロセスを用いる画像形成装置の画像処理部を示す。画像入力部１０は、コンピューターやデジタル複写機などのスキャナーなどに相当し、入力画像データを画像処理部１１に送る。画像処理部１１ではこの入力された画像データに対してＭＴＦフィルタ処理１２、階調補正処理（γ変換処理）１３、擬似中間調処理１４といった各種画像処理を行い、処理結果（出力用画像データ）をビデオ信号処理部１５へ渡す。ビデオ信号処理部１５では、この出力用画像データを画像信号へ変換し、所定のタイミングで上記ＬＤを駆動させる。また、上述のように複数のＬＤを搭載した画像形成装置では、このビデオ信号処理部１５において画像信号を使用するＬＤごとに配分していく。

上記した例は単色の電子写真画像形成装置であり、フルカラー画像形成装置の場合には、ＣＭＹＫ色に対応する電子写真プロセスユニット（図２は１プロセスユニットに対応する）を４つ配置した型のタンデム型電子写真装置が提案されている。この装置では、ＣＭＹＫ各色のトナー像をベルト形状の中間転写体に転写し重ね合わせ、その後に紙などの記録シート上に４色分のトナー像を一括して転写する。記録シート上のトナー像は、定着器において加熱・加圧することにより記録シート上に定着され、画像形成装置機外へと排出される。

フルカラー画像形成装置の形態としては、上記の構成のほかに、中間転写体を持たずに、記録シート上で順次ＣＭＹＫ色成分のトナー像を重ね合わせていく直接転写方式のフルカラー画像形成装置も提案されている。また、１つの感光体ドラムに対してＣＭＹＫ色の現像器が回転可能に支持され、順次対向するように配置されているリボルバー形式のフルカラー画像形成装置も提案されている。

特開平１１−２４０１９８号公報

画像形成装置に入力される画像データは、写真などの階調画像では１ピクセルあたり８〜１２ｂｉｔの多値データを持つ。これに対して、紙上に画像（いわゆるハードコピー）を形成するような画像形成装置（電子写真方式を含む）では、１ピクセルあたりで表現が可能な階調数は実質的には非常に少ない。このような問題を解決するために、ハードコピー機器では、解像度を６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなどと向上させ、複数の画素を使用して画像濃度を面積的に変調して、擬似的に中間調の画像を表示する。この入力画像データを擬似的な中間調画像に変換する工程で施される画像処理が、擬似中間調処理である。

電子写真方式の画像形成装置では、擬似中間調処理法として、ディザ法や誤差拡散法が使用される。ここでは、本発明と関連する誤差拡散法を説明する。誤差拡散法は、誤差拡散マトリクスとよばれる係数値を配置したマトリクスを用いて、注目する画素で発生した誤差（量子化後のデータ値と量子化前のデータ値との差）を周辺画素へと拡散することにより階調表現を行う。誤差拡散法は、ディザ法に比べて解像性を保ちながら階調を再現することができる特徴をもつ。さらに誤差拡散法では、モアレと呼ばれる異常画像が発生しない優れた特徴がある。また、誤差拡散法では、画像データ（出力用画像データ）が周期的な構造をもたないため、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を紙上で重ね合わせることにより、フルカラー画像の形成を行うフルカラー画像形成装置において、４色のトナー像間での干渉によって発生する色モアレという問題が発生しない特徴をもつ。

最近の画像形成装置では、複数の発光点（レーザーダイオード）を搭載した、マルチビーム光学系が主流となってきている。この理由は、装置の解像度が大きくなった場合やプリント速度が大きくなった場合に、１つの発光点でこれに対応しようとするとポリゴンミラーの回転数を上げる必要があるためである。ポリゴンミラーの回転数の増大は、ポリゴンミラーでの騒音の増大、回転軸の強度不足、回転軸からの発熱の増大、駆動電源の大型化などの問題が発生する。また、このとき同時に、画素クロックも速くする必要があるため、高速でのＬＤのスイッチングに対応した電子回路の製作が必要となる。しかしながら、電子回路の駆動周波数が５０ＭＨｚを超えるようになると、安定して電子回路を動作させることが難しくなる。このため、これらの問題を解決するための手段として、複数の発光点を配置して、ポリゴンミラーで同時に走査し、感光体上に複数ライン分の静電潜像を同時に形成することができるマルチビーム方式が提案されている。

しかしながら、複数の発光点をもつ画像形成装置では、個々の発光点からの光束が光学系の走査レンズ（ｆ−θレンズ）を通過する際に、特性の異なる部分を通過することなどにより、倍率誤差が発光点ごとに異なってしまうといった問題がある。このような倍率誤差の複数発光点間での偏差により、複数発光点の感光体ドラム上での主走査位置が一致しなくなるといった現象が発生する。この現象を簡単に説明すれば、縦ライン（副走査方向に連なったライン）がすべての主走査方向の位置（全ての像高）に対して、常にまっすぐな縦ラインとなっている状態が崩れ、主走査方向のある場所（ある像高の位置）では複数発光点の位置ズレにより、ラインがガタガタな状態になってしまう。

さらに、複数発光点をもつ場合、発光点間での波長差が１％程度のオーダーで異なるといった問題も発生する。この波長差は、半導体製造時における条件の違いなどが原因となって発生するものである。走査レンズなどの光学素子は、その屈折率が波長によって異なるため、上記の複数発光点での波長差の違いにより、上述の主走査方向への書き込み位置にズレが生じてしまうといった問題が発生する。

このような主走査方向への書き込み位置のズレを完全になくすような改善を光学ユニットの部品精度の向上などで行うことは非常に困難であり、コスト面からも現実的ではないといった背景がある。また、波長差に起因する主走査方向への書き込み位置のズレについては、実際に使用するＬＤの特性によってその程度が異なるため、光学ユニット１台ごとにそのズレ量が異なり、やはりズレ量を完全になくすことは極めて難しい。このような背景により、実際には主走査方向のズレ量を２０〜４０μｍ程度で許容して使用しているのが実情である。

ところで、発明者の行った実験によると、擬似中間調処理として誤差拡散法を用いて、さらに、上記したような倍率誤差の偏差などに起因する主走査方向での書き込み位置精度が低下した状態（主走査方向の書き込み位置がズレた状態）で、画像出力を行った場合には、画像のざらつきを表す指標である「粒状性」が著しく劣化することが明らかになった。粒状性の悪化は、画像の見た目を悪くし、ざらざらした印象を与えるため、画質低下の大きな要因となる。

本発明の目的は、擬似中間調処理として誤差拡散法を用いた場合でも、複数発光点を使用することによって生じる問題（主走査方向に書き込み位置がズレるといった問題）に対して、出力画像の粒状性が悪化することのない画像形成装置および方法を提供することにある。

請求項１および請求項２の構成では、複数ＬＤ間での倍率誤差の偏差により主走査方向の書き込み位置が、複数ＬＤ間でズレてしまうといった問題が発生している状態で、擬似中間調処理として誤差拡散法を用いて擬似中間調処理を行った場合に、粒状性の悪化を防止することを目的としていた。

発明者の行った実験では、請求項１および請求項２の構成にすることにより、誤差拡散処理の際に、従来の構成の誤差拡散処理（発光点との対応に関係なく誤差を拡散する誤差拡散処理）に比べて、ドット発生が遅延するという影響が大きいことが明らかになった。また、このドット発生の遅延に起因して、以下で説明する画質項目が悪化することが明らかになった。悪化する画質項目を具体的にあげると、ハイライト画像においては形状が変形する（ハイライト画像の輪郭が元画像とはかなり異なった形状になってしまう）という問題や、線・文字画像が「途切れ途切れ」になり鮮鋭性が低下してしまうと言う問題である。

請求項３〜８の構成では、擬似中間調処理として上述の誤差拡散法（請求項１〜請求項２の構成の誤差拡散処理）を用いた場合であっても、主走査方向の位置ズレに起因する粒状性の悪化を防止することができ、さらに、ドットが遅延することによるハイライト画像での形状の変形や、線・文字画像での鮮鋭性の低下を防止できる画像形成装置を提案する。

発明者の行った実験では、請求項１および請求項２の構成では、各発光点に対応する複数の誤差拡散マトリクスを同一（請求項１の構成）または、誤差拡散マトリクスが似ている（マトリクスの係数値が近い値をもつ）（請求項項２の構成）などの場合には、ドットの発生が各発光点ごとに、同じような配列となってしまうことが明らかになった。このような場合には、副走査方向に発光点数と同じ画素数だけドットが連なるようになるため、誤差拡散のテクスチャが知覚される（擬似中間調の構造が低周波成分を持つようになった場合に知覚される）ことが明らかになった。このテクスチャは、擬似中間調の構造が空間周波数の大きい成分のみをもつような場合には、目視で知覚されることはない。一方で、擬似中間調の構造が空間周波数の小さい成分を持つようになった場合には、テクスチャとして目視で知覚されるようになる。このようなテクスチャが出力画像に表れた場合には、非常に不自然な印象を与えるため画質低下の要因となる。

請求項９〜１０の構成では、請求項１〜２の構成の誤差拡散処理を行った場合においても、誤差拡散のテクスチャが知覚されることのない画像形成装置を提案する。

複数色のトナー像を重ね合わせて画像出力を行う画像形成装置では、擬似中間調処理を施した画像データに相当するトナー像を重ね合わせた場合に、色モアレと呼ばれるトナー像間の干渉による異常画像が発生しやすいといった特有の問題が存在する。

ディザ法などの周期的な構造をもつ擬似中間調処理の場合には、この色モアレは非常に発生しやすい。一方で、誤差拡散法などの非周期的な構造をもつ擬似中間調処理の場合には、この色モアレが発生するようなことはほとんどなく、色モアレの観点からはカラー画像形成装置では、誤差拡散処理を積極的に使用したい。

請求項１１〜１２の構成では、フルカラー画像形成装置においても、色モアレが発生することことがなく、さらに、複数発光点間での主走査位置にズレが生じている場合でも、粒状性の悪化が発生しない画像形成装置を提案する。

本発明の画像形成装置は、複数の発光点（レーザーダイオード）を持つマルチビーム光学系を搭載し、さらに入力画像に対して擬似中間調処理方法を施す画像形成装置において、使用する発光点に対応して擬似中間調処理方法を調整してある。

本発明（請求項１）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素（注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素）へ拡散を行わない、誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項２）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力用画像データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力用画像データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いる、誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項３）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素（注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素）へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項４）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項５）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素（注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素）へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項６）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項７）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素（注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素）へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項８）は、入力画像データに対して、擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、この出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とをもつ画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であり、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを適用した第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、上記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項９）は、前記擬似中間調処理装置のうち、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する上記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する画素ごとに、誤差拡散処理の際に適用する閾値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項１０）は、前記擬似中間調処理装置のうち、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する上記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する誤差拡散処理ごとに、誤差バッファーにセットされる初期値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置である。

本発明（請求項１１）は、複数色の多階調画像のデータに対して、各色ごとに請求項１〜１０に記載の擬似中間調処理装置をもちいて擬似中間調処理をおこない、紙などの記録シート上に複数色の画像を形成する。

本発明（請求項１２）は、前記複数色がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色である。

請求項１、１３では、（１）複数の発光点による書き込みを行う書き込み装置と、（２）誤差拡散処理による擬似中間調処理装置と、（３）注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素（注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素）へ拡散を行わない誤差拡散処理の（１）〜（３）の構成を組み合わせた。

請求項１、１３の構成により、複数発光点間での主走査方向の書き込み位置ズレに起因して、従来の誤差拡散処理を行った場合に、画質項目の１つである粒状性が悪化するという問題が解消され、粒状性の優れた高品質の画像を出力することが可能となる。

請求項１、１３では、複数発光点による書き込みを行うため、高い解像度（例えば１２００ｄｐｉ）や高速のプリントスピードを持つ画像形成装置の実現に寄与する。また、擬似中間調処理装置として誤差拡散処理を使用できるため、解像性に優れ（細線や低コントラスト文字の再現性向上）、濃度の再現性に優れた（モアレが発生しない）高品質の画像を粒状性を悪化させることなく出力することが可能となる。

請求項１、１３に対して、従来の誤差拡散処理では、主走査方向の書き込み位置ズレに起因して、粒状性が悪化する点に関しては、発明者の行った実験結果を実施例１で説明した。この理由については、詳細は必ずしも明らかではないが、以下のように説明される。誤差拡散処理では、注目する画素を量子化したときに発生する誤差を周辺の画素へと、誤差拡散マトリクスの係数に基づき拡散する。このことは、すなわち、注目する画素と周辺部の画素とが特定の相関を持つことを意味していると考えられる（例えば、注目する画素がドットＯＮの状態になった場合には、周辺画素はドットＯＦＦになるような影響を、注目する画素から受ける）。しかしながら、前述したように、複数発光点をもつ書き込み装置の場合には、注目する画素とは異なる発光点による走査では、主走査方向の位置が注目する画素の主走査位置からズレることがしばしばある。このため、誤差拡散処理時には、ドットＯＮとなった画素の周辺部の画素をＯＦＦとするような出力用画像データを作成しても、実際に書き込みが行われる感光体上の位置は、主走査方向の位置ズレによる影響をうけるため、必ずしもドットＯＮとなった周辺部がＯＦＦとはならない。この結果、低周波の濃度むらが発生し、粒状性が悪化してしまう。

これに対して、請求項１、１３では、注目する画素を量子化したときに発生する誤差は、同じ発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散されるために、主走査方向の位置ズレの影響は受けない（同一発光点によって書き込みが行われる走査ライン間での主走査位置ズレは、複数発光点間での主走査位置ズレにくらべて非常に小さいと考えてよい）。このため、前述したようなドットＯＮの画素とドットＯＦＦの画素との位置関係が、実際の感光体上の書き込み位置においても維持されるため、粒状性が悪化することはない。また、誤差拡散処理は特定の周期構造をもたないため、請求項１、１３のような複数発光点ごとに誤差拡散処理を施すような構成であっても、発光点ごとのライン間での量子化データは特定の相関を持たないため、ビートと呼ばれる干渉模様なども発生することがなく、高品質な画像の出力が可能となる。

請求項２、１４では、請求項１、１３の構成に加えて、さらに、複数の発光点に対して、発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いる。

請求項２、１４では、請求項１、１３と同じ効果のほかに、各発光点ごとの入力画像データを、異なる誤差拡散マトリクスを用いて誤差拡散処理するために、それぞれの発光点ごとの量子化データがまったく相関のないものとなる。このため、入力データとして濃度値がまったく同じ値を持つ領域（均一濃度のパッチ）などでも、複数発光点ごとの量子化データが完全に一致（位相のみが異なる同じパターンなども発生することがなくなる）することがないので、請求項１、１３に比べて木目の細かい誤差拡散処理が可能となる。

請求項３、１５では、請求項１、１３の構成に加えて、さらに、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へは拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、この第１、第２の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える。

前述したように、請求項１、１３の構成では、注目する画素で発生した誤差は、別の発光点で書き込みが行われる画素を避けて拡散される。このため、特にハイライト画像（画素のデータ値が小さい値をもつ）などでは、誤差が累積されてドットＯＮの状態となる位置までの距離が大きくなってしまう（これをドット発生の遅延と呼ぶことにする）。とくに、副走査方向には、発光点の数だけドット発生の遅延がある。このドット発生の遅延は、ハイライト画像においては形状が変形し（ハイライト画像の輪郭が元画像とはかなり異なった形状になってしまう）、線・文字画像が「途切れ途切れ」になり鮮鋭性が低下し、画質低下の要因となる。

これに対して、請求項３、１５では、ハイライト画像（画素のデータ値が小さい値をもつ）に対しては、ドット発生の遅延が小さい、「注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う、上記第２の誤差拡散処理」を適用するように切り換える。一方、中濃度画像に対しては、上記第１の誤差拡散処理を適用する。これにより、ハイライト画像においてもドット発生が遅延せず、また、中濃度画像においては請求項１、１３と同じ理由により、主走査方向の位置ズレによる粒状性が低下しない画像形成装置、方法を実現することができる。

ハイライト画像では、ドットの間隔が中濃度部にくらべて大きい（ドットが離れて配置される）ため、主走査方向での位置ズレの影響により粒状性が悪化するものの、中濃度画像に比べると悪化の程度はごくわずかである。請求項３、１５では、この特性に基づきハイライト画像では、重要度が高い、ドット発生の遅延の改善を優先した構成を採ることにより、ハイライト画像〜中濃度画像までを最適に再現する画像形成装置、方法を実現することができる。

請求項４、１６では、請求項２、１４と請求項３、１５とを組み合せた効果が得られる。

請求項５、１７では、請求項１、１３の構成に加えて、さらに、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へは拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、この第１、第２、の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える。

請求項５、１７では、エッジ画像（画素のデータ値が急峻に変化している箇所で、特徴量が特定の値を示す領域）に対しては、ドット発生の遅延を小さくする処理、つまり「注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う上記第２の誤差拡散処理」を適用するように切り換える。一方で、非エッジ画像（画素のデータ値がそれほど変化しない箇所）に対しては、上記第１の誤差拡散処理を適用する。これにより、エッジ画像においては、ドット発生の遅延によって輪郭部分がガタガタしたり、本来の形状に比べて変形したり、文字画像などが「途切れ途切れ」とならない。また、非エッジ画像においては請求項１、１３と同じ理由により、主走査方向の位置ズレによる粒状性が低下しない画像形成装置、方法を実現することができる。

エッジ画像は、画像の境界や文字などの画像である。このため、このような画像は、粒状性が低下しても画質は低下しない。請求項５、１７では、この特性に基づきエッジ画像では重要度が大きい、ドット発生の遅延の改善を優先した構成を採ることにより、エッジ画像〜非エッジ画像までを最適に再現する画像形成装置、方法を実現することができる。

請求項６、１８では、請求項２、１４と請求項５、１７とを組み合わせた効果が得られる。

請求項７、１９では、請求項１、１３の構成に加えて、さらに、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へは拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、この第１、第２、の誤差拡散処理を、入力画像の画像種に基づいて切り換える。

請求項７、１９では、線・文字画像（画像属性が線・文字である画像）に対しては、ドット発生の遅延が小さい処理、つまり「注目する画素で発生した誤差を、注目する誤差に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う上記第２の誤差拡散処理」を適用するように切り換える。一方、写真・グラッフィクス画像（画像属性が写真・グラフィックスである画像）に対しては、上記第１の誤差拡散処理を適用する。これにより、線・文字画像においては、ドット発生の遅延によって、輪郭部分がガタガタしたり、本来の形状に比べて変形したり、「途切れ途切れ」とならない。また、写真・グラフィックス画像においては請求項１、１３と同じ理由により、主走査方向の位置ズレによる、粒状性が低下しない、すなわちざらつきの少ない画像形成装置、方法を実現することができる。

線・文字画像は、その画像特性として、粒状性が低下しても画質が低下しない。請求項７、１９では、この特性に基づき、線・文字画像で重要度が大きい、ドット発生の遅延の改善を優先した構成を採ることにより、線・文字画像と写真・グラフィックス画像とを両立して最適に再現する画像形成装置、方法を実現することができる。

請求項８、２０では、請求項２、１４と請求項７、１９とを組み合せた効果が得られる。

請求項９、２１では、請求項１、１３または請求項２、１４の構成に加えて、さらに、誤差拡散処理の際に適用する閾値を、複数発光点の各発光点に対応する画素ごとに、異なるような誤差拡散処理を行う。

上記構成により、誤差拡散処理の構造が低周波成分を持つことによるテクスチャーと呼ばれる異常画像の発生を防止することができる。請求項９、２１の構成では、テクスチャの発生しない、高品質の画像出力が可能な画像形成装置、方法を実現する。

請求項１０、２２では、請求項１、１３または請求項２、１４の構成に加えて、さらに、複数発光点の各発光点に対応する誤差拡散処理ごとに、誤差バッファーにセットされる初期値が異なる誤差拡散処理を行う。

請求項１０、２２においても、請求項９、２１と同様に、誤差拡散処理の構造が低周波成分を持つことによるテクスチャーと呼ばれる異常画像の発生を防止することができる。請求項９、２１の構成では、テクスチャの発生しない、高品質の画像出力が可能な画像形成装置、方法を実現する。

請求項１１、２３では、請求項１、１３または請求項２、１４の構成に加えて、さらに、複数色の多階調画像データに対して、請求項１、１３または請求項２、１４に記載の擬似中間調処理を行い、紙などの記録シート上に複数色の画像を形成する。

上記構成により、請求項１、１３や請求項２、１４と同様に、複数発光点間での主走査方向の書き込み位置ズレによる粒状性が悪化せず、ざらつき感の良好な出力画像が得られる。また、請求項１１、２３は、擬似中間調処理が誤差拡散処理であるため、複数色の擬似中間調処理画像を紙上などで重ねた場合であっても、色モアレと呼ばれる異常画像が発生することがない。請求項１１、２３では、このように粒状性と色モアレの防止とを両立させる画像形成装置、方法を実現する。

請求項１２、２４では、請求項１１、２３と同様に、粒状性と色モアレの防止とを両立させるフルカラー画像形成装置、方法を実現する。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

図４は、実施例１の画像形成装置のプリンタ部分（作像部分）の概略図である。実施例１の画像形成装置の作像部分は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色の色成分画像を記録シート上で重ね合わせて画像を形成するフルカラー画像形成装置である。実施例１では、ＣＭＹＫの各色成分に対応して、４つの画像形成ユニットが図４のように配置されている。各画像形成ユニットで形成された各色成分画像は、４つの画像形成ユニットに当接して配置されているベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）へと順次転写される。中間転写体は、図示しない駆動手段によって所定のタイミングで回転しているため、中間転写体上において、各色成分画像が所定の位置で重ね合わさり、形成されるようになっている。中間転写体上で重ね合された各色成分画像は、一括して記録シート上へと転写され、記録シート上の画像となる。

実施例１では、上記の各単色画像形成ユニットは、感光体ドラムとこの感光体ドラムを所望の電位に帯電する帯電器、所望の電位に帯電された感光体ドラムに出力画像用データ（擬似中間調処理を施した画像データ）の書き込みを行うレーザー光学ユニット、レーザー光学ユニットによる書き込みによって感光体ドラム上に形成された静電潜像を各色成分に対応するトナーによって現像する現像器、現像器によって感光体上に現像されたトナー像を、上記の中間転写体上へと転写する転写器、中間転写体へ転写されずに感光体上に残った未転写トナーをクリーニングするクリーナーとから形成される。

紙などの記録シートは、図示しない記録シートバンクから搬送手段によって搬送されたあとに、レジストローラで所定のタイミングを取り、２次転写器へと搬送される。２次転写器では、中間転写体上のトナー像（４色成分のトナー像）が記録シート上の所望の位置に転写される。トナー像が転写された記録シートは、定着器において加熱・加圧され、出力画像として機外へと排出される。

次に、本発明の画像形成装置の画像データ生成・画像データ入力部分を説明する。ここでは、入力画像データに対して画像処理および信号処理を施し、上述のレーザー光学ユニットでのレーザー駆動信号となるまでの概略を説明する。

図５は、実施例１の画像形成装置のシステム構成を示す。図５では、ホストコンピュータ２０１には、文書や画像を作成するアプリケーション２０２と、プリンタ２０４において形成する画像（ハードコピー）をプリンタが解釈可能な形式に変換してプリンタに転送するドライバ２０３が設けられている。アプリケーション２０２で作成された原稿は、記録媒体（紙）上への画像形成が必要になったときドライバ２０３に転送される。このときドライバ２０３では、原稿は例えばページ記述言語（ＰＤＬ）に変換される。このページ記述言語による記述の中には、実際に形成すべき画像（オブジェクト）の情報とともにそのオブジェクトの属性情報が付加されている。

ホストコンピュータ２０１からプリンタ２０４に送られてくるデータはＰＤＬなどで記述されたデータに限らず、画像読み取り装置などで読み取られたファイルに格納されたラスタ画像などであってもよい。なお、ラスタ画像の場合には、それぞれの描画オブジェクトの属性を示す情報をホストコンピュータ２０１から送るかあるいはプリンタ２０４においてラスタ化処理手段の代わりにラスタ画像解析手段を設けて属性情報を生成するように構成すればよい。以下の説明では、ホストコンピュータ２０１からプリンタ２０４に送られるデータは一例としてＰＤＬであるものとしている（デジタル複写機などの場合には、原稿を読み取るスキャナが付加され、このスキャナ部から入力データが送られてくると考える）。

次に、実施例１の画像形成装置の画像処理部について、図５を参照して説明する。ＰＤＬで記述されたデータが入力データとして入力されると、ラスタ化処理部２０５において解釈され、ラスタイメージが形成される。このとき、それぞれのオブジェクトについて、例えば文字・線、写真、グラフィックスなどの種別や属性信号を生成し、ＭＴＦフィルタ処理部２０６、色・階調補正処理部２０７および中間調処理部２０８などへ出力する。ＭＴＦフィルタ処理部２０７では、ラスタ化処理部２０５から送られてくる属性の信号にしたがって各属性に対して最適なフィルタを選択して、強調処理が行われる。ＭＴＦフィルタ処理２０６については従来の技術と同一であるので、ここでは詳細の説明は省略する。ＭＴＦフィルタ処理２０６を行ったあとの画像データは次工程である色・階調補正処理部２０７に渡される。色・階調補正処理部２０７では、ラスタ化処理部２０５から送られてくる属性の信号にしたがって各属性に最適な色補正係数を用いて、アプリケーション２０２から入力されたＰＤＬの色空間であるＲＧＢ色空間からプリンタエンジン部で用いる色材の色からなる色空間であるＣＭＹＫ色空間への色変換を行い、さらに階調補正処理などの各種の補正処理を行う。色・階調補正処理２０７における処理後、画像データは、擬似中間調処理部２０８へ渡される。色・階調補正処理２０７についても従来技術と同じであるので、ここでは詳細の説明を省略する。擬似中間調処理部２０８では、擬似中間調処理を行ない、出力画像用データを生成する。実施例１では、色・階調補正処理を施されたデータに対して、あらかじめ記憶されたディザマトリクスとの比較参照を行うことにより量子化を行う、ディザ法により擬似中間調処理を行う。またこのとき、ラスタ化処理部２０５から送られてくる属性の信号にしたがって、最適な線数とスクリーン角に設定されたディザマトリクスが選択され、最適な擬似中間調処理が施されるようになっている。

上述のようにして画像処理部において処理を施された結果は、出力画像用データとして次工程であるビデオ信号処理部２０９へと送られる。ビデオ信号処理部２０９では前述の出力画像用データを受け取り、発光点数（実施例１では４チャンネルＬＤ）分のデータをラインメモリ上に記憶し、ポリゴンミラーの回転に同期した信号（いわゆる同期信号で後に詳しく説明）に合せて、各画素に対応する上記ラインメモリ状のデータを所定のタイミング（画素クロック）で、ＰＷＭ制御部２１０へ渡す。ＰＷＭ制御部２１０では、このデータがパルス幅変調（ＰＷＭ）信号へと変換され、ＬＤドライバ２１１へ渡される。ＬＤドライバ２１１では、このパルス幅変調信号に対応して所定の光量でＬＤ素子を光変調駆動する。実施例１では、この画素クロックは３９．２ＭＨｚであり、３９．２ＭＨｚの周波数でＬＤを光変調を行う。また、実施例１では、１画素あたり２５６（８ｂｉｔ）階調の階調表現が可能な、いわゆる８ｂｉｔ書き込みができるように、ＬＤのパルス幅を２５６段階で変化させことができる構成を採っている。

次に、実施例１での光学ユニットを説明する。実施例１では、光学ユニットは２つのＬＤ（レーザーダイオード）を搭載している。２つのＬＤからのビームはハーフミラーを使用して重ね合ねせるようになっている。ＬＤからのレーザー光は、いわゆるコリメートレンズ、ＮＤフィルタ、アパ−チャ−、シリンドリカルレンズを介して、ポリゴンミラーへと照射される。実施例１ではポリゴンミラーは、５面タイプであり、３４７２４ｒｐｍの回転数で回転している。ポリゴンミラーで反射されたレーザー光は、折り返しミラー、ｆ−θレンズを介して、感光体上で結像するようになっている。実施例１では、レーザ−ビームの感光上でのいわゆるビーム径は、４０ｕｍ（主走査方向）×４０ｕｍ（副走査方向）になるように調整されている。また、レーザー光はポリゴンミラーが回転することによって、２ＬＤ同時に感光体上を走査する。実施例１では、解像度６００ｄｐｉの画像形成装置であり、１ピクセルの大きさは、４２．３ｕｍ×４２．３ｕｍである。実施例１では、１ピクセルあたり２５．５ｎｓｅｃの時間で移動しながら、感光体にレーザービームを照射していく。

また、実施例１では、上述のようにレーザー光がポリゴンミラーの回転によって感光体上を走査するが、非画像領域にレーザー光が位置するときに、非画像領域にあらかじめ配置された同期検知板に、レーザー光が入射するようになっている。この同期検知板は、レーザービームの入射によって基準信号である主走査同期信号が発生するような機構を有し、この主走査同期信号に基づいて、画像書き出し位置のタイミング、いわゆる画素クロックを形成するクロック信号のリセットを行うようになっている。これにより、感光体上の主走査方向の所定の位置に光変調されたレーザー光が入射される。

また、実施例１では、副走査方向の記録開始位置（縦レジスト）が次のようにして決定される。実施例１では、中間転写ベルトの内側に印字されたパターンを読み取る光学センサによって、中間転写ベルト位置を検知する。そして、この検知信号に基づいて記録開始信号生成手段で生成された記録開始信号にもとづいてＬＤの駆動が始まり、感光体への光書込みが開始される。

以上の説明は、原稿画像の画像データからプリンタでのハードコピー出力画像を得るまでの工程の概略説明である。このような手順を経ることにより、紙などの記録媒体上に所望の画像を形成することができる。

次に、実施例１の擬似中間調処理工程を詳述する。実施例１では、誤差拡散法により擬似中間調処理を施し、出力用画像データを生成するため、まず誤差拡散処理法を説明する。

図６は、誤差拡散処理部の構成を示す。誤差拡散処理部は、加算部３０１、量子化部３０２、誤差演算部３０３、誤差記憶部３０４、補正値演算部３０５とを含む。図７は、図６に示す補正値演算部における演算で用いられるウェイトマトリクスを示す。ここで、図７に示す数値は対応する画素における誤差の重みを表し、＊は注目画素を表す。なお、ウェイトマトリクスは様々な構成があり、本発明は図７に示す構成（ウェイトマトリクスＢ）に限定されない。また、上記ウェイトマトリクスは補正値演算部３０５内の記憶部に予め記憶されている。

まず、補正値演算部３０５は誤差記憶部３０４から量子化済み画素の誤差ｅ（ｘ＋ｊ、ｙ＋ｊ）を読み出し、この誤差に対応するウエイトマトリクスを内蔵された上記記憶部から読み出す。そして、以下のようにこの誤差ｅ（ｘ＋ｊ、ｙ＋ｊ）と対応するウェイトマトリクスとを画素毎に積算し、この画素毎の積を加算するともにウェイトマトリクスの重みの和で除算して補正値Ｅ（ｘ、ｙ）が算出される。

ここで、補正値Ｅ（ｘ、ｙ）は、例として図７に示されたウェイトマトリクスを用いて展開すると次式のように表すことができる。

E(x、y)=(7e(x-1,y)+5e(x-2,y)+3e(x+2,y-1)+7e(x+1,y-1)
+9e(x,y-1)+5e(x-1,y-1)+2e(x-2,y-1)+e(x+2,y-2)
+3e(x+1,y-2)+5e(x,y-2)+3e(x-1,y-2))/50
次に、入力画像データ（フィルタ処理、色・階調補正処理を施した後のデータで、実施例１では８ｂｉｔデータ）ｄ（ｘ、ｙ）と補正値Ｅ（ｘ、ｙ）が加算部３０１で加算され、補正画素データＤ（ｘ、ｙ）が出力される。

次に、量子化部３０２によって補正画素データＤ（ｘ、ｙ）が量子化される。実施例１では量子化数は２であり、出力用画像データＯ（ｘ、ｙ）は０または１の値をとる。このとき、量子化部３０２では、補正画素データＤ（ｘ、ｙ）を閾値Ｔｈと比較することにより出力用画像データＯ（ｘ、ｙ）を０または１に決定する。

量子化部３０２での量子化の結果を受けて、誤差演算部３０３は補正画素データＤ（ｘ，ｙ）と出力用画像データＯ（ｘ、ｙ）および予め定められた値Ｂ（実施例１では量子化数が２であるため、２５５）に応じて注目画素における誤差ｅ（ｘ、ｙ）が次式により算出される。

e(x、y)=D(x、y)-O(x、y)×B
実施例１では、量子化数は２であるが別の値でもよい。通常の多値誤差拡散法では、Ｂの値は、０から入力画像データの最大値（実施例１では８ｂｉｔ＝２５５）の間で出力画像データＯ（ｘ、ｙ）の量子化数に応じて等分された値とされるが、任意の値としてもよい。その場合には出力画像画像データＯ（ｘ、ｙ）に応じた値を予め定めて、記憶させておいたルックアップテーブルなどが用いられる。

このようにして、算出された誤差ｅ（ｘ、ｙ）が新たに誤差記憶部３０４へと記憶されていき、後の補正値算出の計算時に使用されていく。誤差拡散処理では、このような手順を入力画像データの各画素に対して順次施していくことにより、出力画像用データ（量子化を施されたデータ）を算出していく。

次に、図１を参照して、実施例１の誤差拡散処理方法をより詳細に説明する。実施例１では、図１のように入力画像データ１０１（ここでは、スキャナーなどからの本来の入力データ対して、ＭＴＦフィルタ処理、色・階調補正処理を施したデータのことで、実施例１では、１画素あたり８ｂｉｔのデータ）に対して、入力画像データ１０１の偶数行のデータからのみ作成される画像データ（画像Ｅ）１０２を生成する。ここで、「行」は感光体上をレーザーで走査する際の同一の走査に対応する画素の連なりであり、図１では横方向に連なった画素である。すでに明らかな通り、入力データの２ｎ行目（ｎは任意の整数）のデータが、画像Ｅのｎ行目の画像データになる（このため、入力データに比べて副走査方向に０．５倍の大きさを、画像Ｅは持つことになる）。

実施例１では、このようにして生成した画像Ｅ（１０２）に対して、誤差拡散マトリクスＡ（１０３）を使用して、上述した誤差拡散処理と同じ手順による誤差拡散処理を実施する。なお、この誤差拡散処理時には閾値としては、すべての画素で同じ閾値とし、閾値＝３２として、誤差拡散処理（１ｂｉｔ誤差拡散処理）を実施している。このようにして、量子化後の画像として画像ＥＱ（１０４）が生成される。なお、実施例１はＬＤの数が２であるため、この画像ＥＱ（１０４）のデータは２つのＬＤのどちらか一方でのみ書き込みが行われることになる。

また、同様にして、実施例１では、入力データの奇数行のデータのみから作成される画像データ１０５（画像Ｏ）を生成する。この場合には、入力データの２ｎ＋１行目のデータが、画像Ｏのｎ行目の画像データとなる。そして、上記したと同様に、この画像Ｏに対して、図７に示す誤差拡散マトリクスＢ（１０６）を用いた誤差拡散処理を実施する。なお、この場合にも実施例１では、閾値＝２２４として誤差拡散処理（１ｂｉｔ誤差拡散処理）を実施している。このようにして、同様に画像ＯＱ（１０７）が生成される。

以上のようにして生成した画像ＥＱ（１０４）および画像ＯＱ（１０７）から、出力用画像データ１０８を生成する。このときの生成方法は、画像ＥＱのｍ行目の画像データ（ｍは任意の整数）を、出力用画像データの２ｍ行目の画像データに対応させて、画像ＯＱのｍ行目の画像データを、出力用画像データの２ｍ＋１行目の画像データに対応させるようにして生成する。このようにして生成した出力用画像データは、次にビデオ信号処理部（図５）へ渡される。ビデオ信号処理以降のデータの流れはすでに説明した通りであり、所定の手順にしたがって画像形成が行われ、出力画像が画像形成装置外へと排出される。

上記した実施例１は、１ｂｉｔ（２値）の誤差拡散処理の実施例であるが、本発明はこれに限定されず、多値の誤差拡散処理にも適用できる。

次に、実施例１（本発明）と比較例１（従来例）との比較実験を実施し、その実験結果を説明する。
（画像出力方法）
画像の出力は、実施例１の構成を備えた実験機をベースにして画像出力実験を行った。実験では、モノクロ画像での粒状性に注目して、縦横１５ｍｍ四方のパッチ（濃度値が一定の値を持つ領域）を２５６階調（８ｂｉｔデータでの全階調）を含むオリジナル画像に対して、擬似中間調処理を施し、出力画像を実験機で作成する方法で評価を行った。

また、上記の実験機はフレームメモリ上にロードした画像データを読み出し、ＬＤ駆動回路へ出力するように改造し、上述の出力用画像データをフレームメモリ上にロードすることにより、上記実験機による出力が可能となっている。

実験では、実施例１の構成（図１に示した擬似中間調処理方法）による擬似中間調処理を上述のオリジナル画像に施し、出力用画像データを作成し、この出力用画像データをＰＣ上で作成した。

また比較例１として、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素に対しても誤差を拡散する誤差拡散処理（具体的な誤差拡散マトリクスは図７を使用し、ＬＤごとに画像を分割することなく誤差拡散処理を実施し、このときの閾値を１２８とした）による擬似中間調処理を適応して出力用画像データを作成して、実施例１の場合と同じように画像出力を行った。

また、実機上で発生する複数発光点間での主走査方向の書き込み位置のズレについては、ＬＤ駆動回路内にディレー回路を付加し、このディレー回路により、複数発光点間での位置ズレの水準を６００ｄｐｉにおいて、０画素相当（約０μｍ）、０．５画素相当（約２１．２μｍ）、１．０画素相当（約４２．３μ相当）、１．５画素相当（約６３．５μｍ）の３段階で付与することにより、実機上での問題を仮想的に再現するという方法により評価した。

（出力画像の評価方法）
出力画像の評価を説明すると、２５６段のパッチの内の予め決定した１７段を使用して、この１７段のパッチをスキャナーで読み込み、下記で説明する方法によって粒状度を計算・導出した。粒状性とは、均一であるべき画像がどれだけざらついているかを表す主観評価値として定義されおり、この主観的な評価値である粒状性を客観的に表した量が粒状性の評価尺度であり、粒状度である。

粒状度に関しては、文献「ファインイメージングとハードコピー」、（社）日本写真学会・日本画像学会合同出版委員会偏、コロナ社 ｐ．５３２〜ｐ５３６において詳しく説明されているので、詳細の説明は省略する。

本発明での粒状度は、次の式によって定義した値を用いている。
粒状度＝exp(aL+b)∫√(WSL(f))VTF(f)df
ここで、Ｌは平均明度、ｆは空間周波数（ｃ／ｍｍ）、ＷＳＬ（ｆ）は明度変動のパワースペクロトラム、ＶＴＦ（ｆ）は視覚の空間周波数特性、ａ、ｂは係数である。

出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化した。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。

図８は、粒状度数値化の一例であり、横軸が明度、縦軸が粒状度である。粒状度は明度ごとに決まり、明度が１７水準（１７段のパッチ）ごとに粒状度が数値化されている。ここでは、これら１７段のパッチのうち、明度値（横軸）が８０、７０、６０、５０、４０にそれぞれ最も近い５パッチを選択し、この５パッチの粒状度の値を算術平均して算出した値を、その画像出力条件での平均粒状度とした。以後、本発明での粒状度は、この算術平均により計算された「平均粒状度」であるとする。

図１５は、実施例１と比較例１における出力画像の粒状度測定結果を示す。図１５から、２ＬＤ間での主走査方向の位置ズレ量が大きくなっても、実施例１の擬似中間調処理では、粒状度の値がほとんど変化しないことが分かる。つまり、「発明の解決しようとする課題」で指摘したような、実機での像高位置に対してズレ量が変化するような状態であっても、粒状性が影響を受けるようなことがなく、一定となることが分かる。これに対して、比較例１の擬似中間調処理では、２ＬＤ間の位置ズレにより粒状度が大きく変化している（位置ズレ量が１画素相当＝約４２．３μｍ程度となることによって、粒状度が０．４０→０．５５へと悪化している）。粒状度０．４０→０．５５の悪化は、目視で容易に知覚できる程の大きな差異である。比較例１の擬似中間調処理では、実機での像高位置に対してズレ量が変化するような状態に対しては、像高位置（主走査方向位置）により粒状性が異なる画像が出力され、ユーザが望む画像品質を得ることが難しい。

図９は、実施例２の画像形成装置を示す。実施例１との相違点は、入力画像を対応するＬＤごとに分割した画像を生成し、各ＬＤごとに量子化を行い、この量子化データから出力画像データをラスタ状に再度形成することなく、直接各ＬＤへのデータとしてビデオ信号処理部へ渡す点である。このような構成により、２つのＬＤごとに独立して（並列して）誤差拡散処理を行えるため、処理時間が大幅に短縮される。

図１０は、実施例３の画像形成装置を示す。実施例３と実施例１との相違点は、実施例３では、実施例１のように画像を使用するＬＤごとに複数の画像に分割することなく、誤差拡散マトリクスの係数値を１ラインおきに０ではない値を配置するような誤差拡散マトリクスとしている。

このような構成によっても、請求項１または請求項２の構成を実現することができる。実施例３では、誤差拡散処理は１つのルーチンで行う（誤差拡散マトリクスのみは、ラインごとに切り換える必要がある）ことができ、分割した画像データなどのためのメモリなども必要ないため、比較的ハードウエア構成が単純で、低コストの画像形成装置を実現することができる。

図１６は、実施例２〜７と従来例とを比較した結果を示す。

図１６は、実施例２〜７と従来例とを比較した結果を示す。

図１６は、実施例２〜７と従来例とを比較した結果を示す。

図１６は、実施例２〜７と従来例とを比較した結果を示す。
図１６は、実施例１の構成で、誤差拡散マトリクスＡと誤差拡散マトリクスＢとを特定の組み合わせに設定し、実施例１で説明した評価実験を実施した結果である。図１６から、実施例４〜実施例７の誤差拡散マトリクスＡと誤差拡散マトリクスＢとの組み合わせでは、複数ＬＤ間での主走査方向の位置ズレが発生している状態であっても、粒状性がほとんど悪化しないことが分かる。

図１６の比較例２および比較例３では、図１６に示す誤差拡散マトリクスを使用して、従来の誤差拡散処理（注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応するＬＤと異なるＬＤによって書き込みが行われる画素に対しても、拡散するような誤差拡散処理）の結果を示す。図１６から、比較例１および比較例２では、複数ＬＤ間での主走査方向の位置ズレが発生している状態では、粒状性が悪化することが分かる。

図１１は、実施例８の画像形成装置における擬似中間調処理部を示す。実施例８では、搭載しているＬＤ数が４である。実施例８では、実施例１の構成の画像形成装置に対して、ＬＤ光源として４チャンネル（発光点が４つ）ＬＤアレイを搭載し、画素クロックを２倍（７８．３ＭＨｚ）にして、光変調駆動が可能なＬＤ駆動ボード（ＬＤ駆動回路）と組み合わせ、これにより、解像度１２００ｄｐｉの画像形成装置を実現した。実施例８の構成により、４ＬＤを使用した場合においても、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応するＬＤと異なるＬＤによって書き込みが行われる画素に対しては、拡散しないような誤差拡散処理を実現することができる。

図１２は、実施例９の画像形成装置における擬似中間調処理部を示す。実施例９では、入力データの濃度値、特徴量（エッジ量）、画像種（線・文字画像や写真・グラフィックス画像など）、使用するＬＤなどにより、使用する誤差拡散マトリクスを切り換えて、擬似中間調処理を施す。このとき、図１２の方法により、本発明の特徴である、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応するＬＤと異なるＬＤによって書き込みが行われる画素に対しては、拡散しないような誤差拡散処理を実現するためには、実施例３（図１０）のような誤差拡散処理のルーチンが１つの構成である方が装置構成が単純である。なお、上記特徴量の導出方法としては、例えば特開２００２−２１８２３９号公報の段落０１１４に記載の方法など公知の方法を用いる。

図１３は、本発明が適用される実施例１０の直接転写・タンデムタイプのフルカラー画像形成装置を示す。

また、図１４は、本発明が適用される実施例１１のリボルバータイプのフルカラー画像形成装置を示す。

実施例１の誤差拡散処理方法を説明する図である。 従来の画像形成装置を示す。 従来の画像処理部の構成を示す。 実施例１の画像形成装置（作像部）の構成を示す。 実施例１の画像形成装置のシステム構成を示す。 誤差拡散処理部の構成を示す。 誤差拡散マトリクスの例を示す。 粒状度を数値化した例を示す。 実施例２の誤差拡散処理方法を説明する図である。 実施例３の誤差拡散処理方法を説明する図である。 実施例８の誤差拡散処理方法を説明する図である。 実施例９の擬似中間調処理部の構成を示す。 実施例１０の画像形成装置を示す。 実施例１１の画像形成装置を示す。 実施例１と従来例とを比較した結果を示す。 実施例２〜７と従来例とを比較した結果を示す。

符号の説明

１０１ 入力画像データ
１０２ 偶数ラインの画像データ
１０３ 誤差拡散マトリクスＡ
１０４、１０７ 量子化画像
１０５ 奇数ラインの画像データ
１０６ 誤差拡散マトリクスＢ
１０８ 出力画像データ

Claims (24)

1. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
2. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力用画像データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力用画像データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
3. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
4. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散をおこなう第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
5. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
6. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
7. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
8. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成する擬似中間調処理装置と、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う書き込み装置とを備えた画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置は、誤差拡散法により擬似中間調処理を行う擬似中間調処理装置であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを適用した第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置の内、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する前記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する画素ごとに、誤差拡散処理の際に適用する閾値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記擬似中間調処理装置の内、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する前記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する誤差拡散処理ごとに、誤差バッファーにセットされる初期値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理装置であることを特徴とする画像形成装置。
11. 複数色の多階調画像のデータに対して、各色ごとに請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の擬似中間調処理装置を用いて擬似中間調処理を行い、紙を含む記録シート上に複数色の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１の画像形成装置において、前記複数色はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色であることを特徴とする画像形成装置。
13. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない誤差拡散処理による擬似中間調処理方法であることを特徴とする画像形成方法。
14. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力用画像データを作成し、前記出力用画像データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いる誤差拡散処理による擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
15. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
16. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの注目する画素の値に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
17. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
18. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを用いた第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの特徴量に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
19. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、それ以外の画素へ拡散を行わない第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成装置。
20. 入力画像データに対して擬似中間調処理を施して出力画像用データを作成し、前記出力画像用データに基づいて複数の発光点を光変調することにより書き込みを行う画像形成方法において、前記擬似中間調処理は、誤差拡散法による擬似中間調処理であって、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散し、各発光点ごとに異なる誤差拡散マトリクスを適用した第１の誤差拡散処理と、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点とは異なる発光点によって書き込みが行われる画素へも拡散を行う第２の誤差拡散処理と、前記２種類の誤差拡散処理を、入力画像データの画像種に基づいて切り換える擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
21. 請求項１３乃至２０のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記擬似中間調処理の内、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する前記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する画素ごとに、誤差拡散処理の際に適用する閾値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
22. 請求項１３乃至２１のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記擬似中間調処理の内、注目する画素で発生した誤差を、注目する画素に対応する発光点と同一の発光点によって書き込みが行われる画素へのみ拡散する前記誤差拡散処理に対しては、複数発光点の各発光点に対応する誤差拡散処理ごとに、誤差バッファーにセットされる初期値が異なる誤差拡散処理を行う擬似中間調処理であることを特徴とする画像形成方法。
23. 複数色の多階調画像のデータに対して各色ごとに請求項１３乃至２１のいずれか一つに記載の擬似中間調処理を用いて擬似中間調処理を行い、紙を含む記録シート上に複数色の画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
24. 請求項２３の画像形成方法において、前記複数色はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色であることを特徴とする画像形成方法。

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