JP4158496B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真原理を用いたカラープリンタの画像形成に用いられる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータやカラープリンタ普及により、オフィスや各家庭でより多くのカラー画像がプリンタによって印刷される機会が取り扱われるようになってきた。
【０００３】
図１２はホストコンピュータ５０とカラープリンタ１の接続形態の説明図である。カラープリンタ１はＩＥＥＥ１２８４などのインターフェース５３、あるいはＬＡＮ５１やインターネット５２などのネットワークを介してホストコンピュータ５０と接続しており、印刷データやプリンタのステータス情報などの送受信を行っている。
【０００４】
図１３は、プリンタの構成図である。２はホストコンピュータ５０から送れれた画像データを解釈し印刷イメージを生成するコントローラ部、３は印字データを電子写真原理を用いて記録媒体上に形成するプリンタエンジンである。
【０００５】
コントローラ部の構成および動作を簡単に説明する。４はホストコンピュータ５０とのデータ送受信をつかさどるインターフェース部、５は印刷データの解釈を行うインタプリタ部、６は印刷画像イメージをメモリ上に形成するラスタライザ部、７は印刷画像イメージを圧縮する圧縮器、８は圧縮印刷画像イメージを伸長する伸長器である。ホストコンピュータ５０から送られてきた画像データは、インターフェース部４を介してインタプリタ部５へ入力される。インタプリタ部５は画像データを解釈し描画データを作成する、ラスタライザ部６は描画データに基いて１ページを複数ライン単位に分割したバンドメモリ（図示せず）上に印刷画像イメージを展開する。展開された印刷画像イメージは膨大なサイズとなるため、一旦圧縮器７によって圧縮メモリ（図示せず）に圧縮保存される。圧縮メモリに１ページ分の印刷画像イメージの蓄積が完了すると、プリンタエンジン３の動作を開始させ、一旦保存された圧縮印刷画像イメージを伸長器８により伸長しながらプリンタエンジン３へ送る。
【０００６】
次にプリンタエンジン３の構成および動作を簡単に説明する。
【０００７】
９はレーザ照射を制御するレーザ駆動装置、１０は多角形に鏡面加工されたポリゴンミラー、１１はレーザによって電子潜像を形成する感光体、１２はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（以下Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋと記述）の各現像器、１６は各現像器１２で形成されたトナー像を転写してＣＭＹＫトナー画像を保持する中間転写体、１７は記録用紙を収めたペーパーカセット、１９は用紙に転写されたトナー像を用紙に加熱定着させる定着器である。レーザ駆動装置９はコントローラ部２から送られてきたデータに従ってレーザの点滅制御しながら高速回転しているポリゴンミラー１０へ向けてレーザ照射を行う。レーザ反射光は感光体１１上へ照射され、感光体１１上に潜像が形成される。このときポリゴンミラー１０の回転により画像の主走査ラインが形成されている。潜像は現像器１２によってＣＭＹＫトナーの像として形成される。各感光体１１上のトナー像は一旦中間転写体１６に転写される。ここで感光体１１、現像器１２は、中間転写体１６の駆動方向に対して直列的に配置されているため、中間転写体は１回の回転で１ページのＣＭＹＫトナーが重なった画像を保持することが出来る。記録用紙１３は中間転写体の動きに同期して用紙カセット１７から搬送さる。転写器１８によってトナー像は中間転写体１６から記録用紙１３上に転写され、その後、定着器１９によって加熱されに定着し、最終的な出力画像を得る。
【０００８】
図１４は、従来の画像処理装置の説明図でる。
【０００９】
なお、図１４の画像処理装置は、図２のインタプリタ部５に含まれ、デバイスカラーへの色変換と、２値化を行う。２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹＫ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部である。次に各部の動作について説明する。ホストコンピュータ５０から送られてくるＲＧＢ画像データは、プリンタのデバイスカラーであるＣＭＹＫのデータに変換する必要があり、色変換部２０によって変換を行っている。ここでＲＧＢ信号、ＣＭＹ信号ともに０から２５５のレベルを持った２５６階調データであり後述するＣＭＹＫの２値信号と区別するために、図１４にはＲ（２５５）のように記述している。色変換部２０ではＲＧＢ信号とＣＭＹＫ信号との対応関係は非線型性が強いため、代表的な色の対応関係をルックアップテーブル（以下ＬＵＴと記述）として持ち、代表点以外については代表点を内挿して求めることでＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換を行っている。なお、ここではＬＵＴを用いてＣＭＹＫ４色の値を求めているが、ＬＵＴでＣＭＹの３色の値を求めた後、下色除去処理によってＣＭＹＫを求めることもある。
【００１０】
色変換部２０の出力であるＣＭＹＫ信号はさらに、ガンマ補正部２１によって補正が行われる。図１５（ａ）は出力濃度特性を示す図、図１５（ｂ）はガンマ補正カーブを示す図である。電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、出力信号と出力画像の濃度が図１５（ａ）のように非線型な関係となり、更にトナーや印刷プロセスに用いられる部材の材質により異なるため、色変換とは独立してＣＭＹＫの出力レベル調整を行う必要がある。図１５（ａ）の逆関数になる図１５（ｂ）をＣＭＹＫの夫々でガンマ補正テーブルとして持ち、ＣＭＹＫを変換することにより、出力の直線性が得られることになる。
【００１１】
次に、スクリーン処理部２２でＣＭＹＫ各プレーン毎に２値化を行う。図１６はスクリーンマトリクスの一例を示す図であり、画像の画素レベルに対する各閾値をマトリクス上に並べている。ＣＭＹＫそれぞれ別々に閾値の並びを変えたものを用い、スクリーンマトリクスの閾値を超える画素を１、閾値を下回る画素を０とすることで、ＣＭＹＫ夫々の２値データを得る。図１４にはＣＭＹＫ２値データであることを示すため、Ｃ（２）又はＣＭＹＫ（２）のように記述している。プリンタエンジン３のレーザ駆動はこの２値データに基づいて行われる。
【００１２】
ところで、ホストコンピュータ５０のＯＳとして広く用いられているＷｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）のオブジェクト描画にＲａｓｔｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎという処理（以下ＲＯＰ処理と記述）がある。ＲＯＰとは２つ以上の描画オブジェクト（ラスター画像）の重ねあわせ時に行われる論理演算処理のことである。ＲＯＰ処理は画像の上下関係をつけた上書きのみでなく、各オブジェクトに対して、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴ、ＸＯＲ等の論理演算処理を行って透かしや反転などの効果を与えることを可能としている。但し、このＲＯＰ処理はＲＧＢ画像に対して定義されたものであり、プリンタのデバイスカラーであるＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋデータに対してはその補色をとって演算処理を行う。しかし、ＣＭＹＫの２値データに対して処理した場合ＲＯＰ処理が正しく行われず不都合を生じることがあるため、色変換においてＫの生成を行わずＣＭＹ２値データを用いる必要があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
図１７は従来の画像処理装置の別な例を示す図である。ＣＭＹ出力とする色変換部２０を備えた画像処理装置を備えており、色変換部２０においてＲＧＢ／ＣＭＹ変換を行い、ＲＯＰ処理を施してＣＭＹの印刷イメージを生成する。しかし、ＣＭＹ２値データをそのままプリンタエンジンへ送りＣＭＹ画像として出力画像を得た場合、黒画像はＣＭＹ３色の量ね合わさった画像として生成されることになるが、３色のトナーを量ね合わせた黒は色づいて見えるといった問題や、各色の印字位置が僅かにずれが生じた場合には黒画像の周囲に色が出てしまうという問題、あるいはトナーの総量が多くなりすぎ印刷プロセスにおいて転写が正常に行われない、定着したトナーが固まりとなって剥がれ落ちる、３倍のトナーが必要であり経済的でない等多くの問題が生じる。
【００１４】
これを解決するために、２値化されたＣＭＹデータのうち、同じ画素位置でＣＭＹデータが１となる部分の画素をＫを１とし、ＣＭＹを０に置換える処理を行うという、単純な２値ＣＭＹ／２値ＣＭＹＫ変換が考えられる。
【００１５】
図１８はこの処理を加えた従来の画像処理部の構成図である。２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部、２４はＲＯＰ処理を行うＲＯＰ処理部、５５はＣＭＹ重畳画素をＫに置換えるＫ置換処理部である。
【００１６】
図１９はＫ置換処理部の動作の説明図であり、図１９（ａ）はＣプレーン、図１９（ｂ）はＭプレーン、図１９（ｃ）はＹプレーンを現しており、それぞれの画素を線網掛けして示している。図１９（ｄ）はＣＭＹの３プレーンを重ねて図示したものであり中央の画素がＣＭＹの重なりになっているため、この画素がＫ画素に置換えられる。図１９（ｅ）はＫ置換処理後のＣプレーン、図１９（ｆ）はＫ置換処理後のＭプレーン、図１９（ｇ）はＫ置換処理後のＹプレーン、図１９（ｈ）はＫ置換処理後のＫプレーンである。
【００１７】
電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、小ドットを形成しようとした場合、レーザの点灯時間が短くなることから、潜像形成が十分に行われず、結果として小ドットが縮退し、更に小さくなる、あるいはドットが消滅してしまう場合がある。図１９に示した例では、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｋ置換処理前ではＣ，Ｍは共に３画素の連結として、またＹは２画素の連結として形成されていた画素が、Ｋ置換処理後には図１９（ｅ）〜（ｈ）に示すように、全てが１画素の孤立画素（斜めに並んだ画素は連結性が低く、夫々孤立しているとみなす）となる。Ｋ置換処理前には図１９（ｄ）のようにＣＭＹで構成されていた画像が、それぞれが孤立画素となることにより、印刷出力上では全ての画素が消滅してしまうのである。この現象を広い範囲で見た場合、スクリーンの周期性により、ＣＭＹスクリーンがこの様な重なり方をする部分が大きな周期で現われ、ドット抜けが周期的に発生することになり、単一の色として滑らかに再現されるべき画像においてはテクスチャとなって目に見えるものになるという問題が生じる。ＣＭＹの重なりがＫに置き換わる際に、置換されなかったＣＭＹが周囲画素と連結が保たれてドットの縮退が無い場合であっても、ＣＭＹが重なった位置でのみ黒とする方式ではＫの発生が孤立画素となって生じることが多く、Ｋ孤立画素の縮退は避けられない。また、ＣＭＹの重なりで発生したＫはエンジン特性を補正するためのガンマ補正が全く行われないため、その再現性はプリンタエンジン特性の影響を大きく受けると言った問題も生じる。
【００１８】
一方、ＲＯＰ処理を行った後の２値のＣＭＹ画像に対して、小領域を設定し、小領域の黒濃度を求め、その黒濃度を基いて新たにＣＭＹＫパターンを求めるという方法がある（例えば特許文献１参照）。
【００１９】
このような方法は、例えばある色で塗られた矩形画像が白い背景上にあるとき、小領域を矩形内部に設置する場合と、小領域を矩形のエッジ部分を跨いで設定する場合では、黒濃度が異なり、同じ色に対して黒濃度を正しく検出できない場合が生じてしまう。また、黒濃度を検出するためある程度おおきな領域を設定する必要があるが、この領域に黒で描かれた文字や線画が存在する場合この領域での黒濃度が増加し上記と同様の問題が生じる。さらに、Ｋパターンの発生が必ずしも文字や線画上にならないため、文字や線画が劣化するということがある。
【００２０】
【特許文献１】
特開２０００−３４１５４７号公報
【非特許文献１】
橋詰 隆、宇根 清 ”Ｗｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）に対応したＰＤＬの色処理−Ｒａｓｔｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎの対応 −”、富士ゼロックステクニカルレポート Ｎｏ．１２ １９９８ 特集論文、［平成１４年２月１５日検索］ インターネット ＜ＵＲＬ ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｊｉｘｅｒｏｘ．ｃｏ．ｊｐ／ｒａｎｄｄ／１２／２４＿ｈａｓｉｄ／ｔｒ１０１ｊ．ｈｔｍｌ＞
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの点を改善するものであり、デバイスカラーに対してＲＯＰ処理を正しく行いながらも、画質劣化を与えること無い画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色信号に変換する色変換手段と、前記色信号にガンマ補正を行うガンマ補正手段と、閾値比較により前記色信号を２値化する２値化手段と、前記２値化された色信号のうちブラックの画素をシアン、マゼンタ、イエローの画素との論理和をとってこれらの色信号に重畳し３色の重畳色信号に変換する重畳手段と、予め定義された論理演算を前記重畳色信号に対して行う論理演算手段と、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号のビットパターンがすべて同じである場合は前記ビットパターンをブラックとして出力し前記３色の色信号を０として分離色信号に変換し、一方、前記色信号のビットパターンが異なる場合は、シアン、マゼンタ、イエローがともに１であるときブラックが出力され、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号および前記出力されたブラックそれぞれにおいて起点となる画素から同様のビットパターンが現われる画素までを１周期とし、着目画素の前後の所定周期離れた位置に画素が存在する場合に周期性ありと判定し、前記判定されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの周期性に基づいてブラックの発生およびシアン、マゼンタ、イエローの除去を決定して分離色信号に変換する分離手段とを有する画像処理装置とした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色信号に変換する色変換手段と、前記色信号にガンマ補正を行うガンマ補正手段と、閾値比較により前記色信号を２値化する２値化手段と、前記２値化された色信号のうちブラックの画素をシアン、マゼンタ、イエローの画素との論理和をとってこれらの色信号に重畳し３色の重畳色信号に変換する重畳手段と、予め定義された論理演算を前記重畳色信号に対して行う論理演算手段と、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号のビットパターンがすべて同じである場合は前記ビットパターンをブラックとして出力し前記３色の色信号を０として分離色信号に変換し、一方、前記色信号のビットパターンが異なる場合は、シアン、マゼンタ、イエローがともに１であるときブラックが出力され、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号および前記出力されたブラックそれぞれにおいて起点となる画素から同様のビットパターンが現われる画素までを１周期とし、着目画素の前後の所定周期離れた位置に画素が存在する場合に周期性ありと判定し、前記判定されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの周期性に基づいてブラックの発生およびシアン、マゼンタ、イエローの除去を決定して分離色信号に変換する分離手段とを有する構成を採る。
これにより、３色以下の画像に対して予め定義された論理演算を少なくとも４色の画像に対して正常に実行できるとともに、一旦重畳した画像を画質劣化を招くこと無く分離でき、きれいな出力画像を得ることができる。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、色変換手段の入力信号が無彩色であるときにシアン、マゼンタ、イエローの値を０としてブラックのみを出力する構成を採り、これにより無彩色で描画される画像はすべてブラック単色で印字することができる。
【００２７】
（実施の形態１）
図１〜図１１を用いて説明する。
【００２８】
ホストコンピュータとカラープリンタの接続形態や、カラープリンタの構成や動作は、従来の技術で説明したものと同様であるので省略する。
【００２９】
図１は本発明による画像処理装置の説明図である。
【００３０】
２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹＫ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部、２３はＫ画像をＣＭＹに重畳する重畳処理部、２４はＲａｓｔｅｒＯｐｅｒａｔｉｏｎ処理を行うＲＯＰ処理部、２５はＣＭＹ画像からＫ成分画像を分離しＣＭＹＫ画像を生成する分離処理部である。
【００３１】
なお、図１の画像処理装置は、その各機能部が図１３のインタプリタ部５とラスタライザ部６に別れて存在し、これを表すために点線で囲い、図１３と同様の番号を付している。
【００３２】
次に各部の動作について説明する。ホストコンピュータから送られてくる画像データはＲＧＢ信号であるため、これを印刷に用いるデバイスカラーであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）への色変換を色変換部２０によって行う。ここでＲＧＢ信号、ＣＭＹＫ信号ともに０から２５５のレベルを持った２５６階調データである。ＲＧＢ信号とＣＭＹＫ信号との対応関係は非線型性が強いため、代表的な色の対応関係をルックアップテーブル（以下ＬＵＴと記述）として持ち、代表点以外については代表点を内挿して求めることでＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換を行っている。また色変換部２０におけるＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号レベルが等しいとき、すなわち、無彩色が入力された場合にはＣ，Ｍ，Ｙ出力を０としＫのみを出力するようにしている。Ｒ＝Ｇ＝ＢとなるＬＵＴの白点と黒点を結んだ対角上の格子点の出力が、Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝０、Ｋ＝ｋ（但しｋは０から２５５の値）とするようにし、無彩色ではこの対角上の格子点のみの点を使って内挿を実施するようにすることで、無彩色の入力に対しては常にＫのみの出力となる。
【００３３】
色変換部２０の出力であるＣＭＹＫ信号はさらに、ガンマ補正部２１によって補正が行われる。電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、入力信号と出力画像の濃度が非線型な関係となり、更にトナーや印刷プロセスに用いられる部材の材質により異なるため、色変換とは独立してＣＭＹＫの出力レベル調整を行う必要がある。
【００３４】
入力信号と出力画像の濃度の逆関数に相当する関数をＣＭＹＫの夫々でガンマ補正テーブルとして持ち、ＣＭＹＫを変換することにより、出力の直線性が得られることになる。次に、スクリーン処理部２２でＣＭＹＫ各プレーン毎に２値化を行う。スクリーンマトリクスとしてＣＭＹＫそれぞれ別々に閾値の並びを変えたものを用い、スクリーンマトリクスの閾値を超える画素を１、閾値を下回る画素を０とすることで、ＣＭＹＫ夫々の２値データを得る。
【００３５】
次に、重畳処理部２３により、ＫプレーンをＣＭＹの各プレーンに重畳する。重畳は、ＫプレーンのデータをＣＭＹ各プレーンのデータに対してＯＲ演算を施し、Ｋプレーンの情報をＣＭＹプレーンに重ねる処理である。
【００３６】
なお、Ｋプレーン自体のデータはここで破棄され、ＣＭＹデータのみが、次のＲＯＰ処理部２４に送られる。ＲＯＰ処理部２４はＣＭＹプレーンのデータに対して行われる。ＲＯＰ演算は元来ＲＧＢ系のデータに対して定義されているため、ＣＭＹのデータを一旦補色処理（反転処理）を施し、指定の論理演算を実行し、その結果を反転する処理を行うことで、正常なＲＯＰ演算を実施している。
【００３７】
ＲＯＰ処理されたＣＭＹデータは次に続く分離処理部２５へ入力される。分離処理部２５はＣＭＹ画像に重畳されたＫ画像の成分を分離して、Ｋ画像を再生成し、ＣＭＹ画像はＫ画像成分を除去した画像として再生成する。
【００３８】
ここで、Ｋ分離処理について説明する。
【００３９】
重畳処理部２３においてＫ画像はＣＭＹ各プレーンのデータにＯＲ演算によって含まれているため、ＣＭＹ各プレーンの画素がＯＮのときＫ画素をＯＮとすることで基本的にはＫ画像の生成が行われる。特に、色変換部２０の出力においてＣ，Ｍ，Ｙ成分が０、すなわち無彩色である場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙの各プレーンに元のＫの画像がＯＲされＣ、Ｍ、Ｙプレーンともに同じ画素パターンとなっているため、同じ画素パターンが続く場合には全てがＫ画素に置き換わることになる。黒の文字や線画に対しては本処理が施されることにより、完全にＫ画素のデータに置換えることが出来る。
【００４０】
一方、色変換部２０の出力においてＣ，Ｍ，Ｙ成分が存在する場合、すなわち有彩色である場合には、Ｋ画素が重畳された以外に、元々ＣＭＹスクリーンの重なりにより生ずるＣＭＹの重畳画素もあり、全てをＫ画素として生成した場合、画質が変化してしまう。特にＣＭＹスクリーンの重なりで生じた黒画素は孤立ドットとなることが多く、また黒画素を除去したＣＭＹも孤立ドットとして残る場合が多いため、結果的にドット抜けとなって画質劣化を引き起こすことがある。分離処理部２５はこの様な現象を回避するために、スクリーン処理部で用いたＣＭＹＫの各スクリーン周期性を利用したＫ成分の分離を行っている。
【００４１】
図２は分離処理部２５の構成図である。
【００４２】
２６はＣＭＹの画素パターンを調べて黒画素を検出する黒画素検出部、２７はＣプレーンデータの周期性検出を行うＣプレーン周期性検出部、２８はＭプレーンデータの周期性の検出を行うＭプレーン周期性検出部、２９はＹプレーンデータの周期性検出を行うＹプレーン周期性検出部、３０はＣ，Ｍ，Ｙの論理積をとるＡＮＤ演算器、３１はＫプレーンデータの周期性検出を行うＫプレーン周期性検出部、３２はＫデータを生成すると共にＫ分離を行った後のＣＭＹデータを生成するＣＭＹデータ生成部である。
【００４３】
次に、分離処理部２５の各部の動作について述べる。黒画素検出部２６はＲＯＰ処理が行われた２値のＣＭＹデータを受けとり、これらの各プレーンのパターンを調べ、各プレーンのパターンが等しいときには同パターンをＫとして発生し、Ｃ，Ｍ，Ｙプレーンのデータを０とする。例えば、８ビット毎にパターンを調べる場合、Ｃ，Ｍ，Ｙのパターンがいずれも００１０１１００であるような場合、Ｋのビットパターンを００１０１１００とし、Ｃ、Ｍ、Ｙのビットパターンは００００００００とする。これにより、黒文字などは黒単色で出力されることになる。なお、ＣＭＹの入力ビットパターンが等しい場合には、上記の出力が分離処理部２５の最終出力となるが、ビットパターンが異なる場合には、ＣＭＹＫデータ生成部３２の出力が分離処理部２５の最終出力となる。
【００４４】
次に、Ｃプレーン周期性検出部２６の処理の説明を行う。先ずスクリーン周期について説明を行う。図３はスクリーン周期の説明図であり、（ａ）はＣスクリーン周期、（ｂ）はＭスクリーン周期、（ｃ）はＹスクリーン周期、（ｄ）はＫスクリーン周期を説明する図である。Ｃスクリーン周期を代表して説明する。今、画素Ａを起点とし場合、Ｐｃ画素離れたところに同様のパターンが現われるとき、すなわちこの場合は画素Ｂに現われているため、画素Ａから画素Ｂまでの画素数ＰｃがＣプレーンの周期であるとする。同様に、Ｍ，Ｙ，Ｋスクリーン周期はそれぞれＰｍ，Ｐｙ，Ｐｋとなる。
【００４５】
図４は周期性検出の説明図であり、ＣＭＹＫ各プレーンを代表してＹプレーン周期検出部２９の説明を行う。いま、着目画素ｃに画素が存在する場合、画素ｃを起点として、前後Ｐｙ画素離れた位置、即ち１周期離れた位置である画素ｂおよび画素ｄに画素が存在するか否かを検知することで周期性判定の要因とする。スクリーン閾値の設定や、原画像の階調変化により前後Ｐｙ離れた点だけの検出では周期性を判定できない場合も考慮し、２周期以上離れたの点も検出して周期性を判断することも行い、ここでは２周期離れた点の検出の場合は画素ａおよび画素ｃの画素の有無も周期性判定の要因に含むことにしている。即ち、着目画素ｃに対して前後にスクリーン１周期分離れた位置に画素が存在する場合、または、前方もしくは後方に対してスクリーン１周期分および２周期分離れた位置に画素が存在する場合に着目画素ｃは周期性ありと判定する。
【００４６】
図５は周期性検出（周期性有り）の説明図であり、（ａ）は着目画素の前後１周期離れた位置に画素があるために周期ありとみなされた例、（ｂ）は着目画素の後ろ１周期および２周期離れた位置に画素があるために周期ありとみなされた例を示している。
【００４７】
また、図６は周期性検出（周期性無し）の説明図であり、（ａ）は着目画素の後ろ１周期および２周期離れた位置のいずれにも画素が無く周期性なしとみなされた例、（ｂ）着目画素の前後２周期離れた位置には画素があるが１周期離れた位置には画素が無く周期性なしとみなされた例を示している。
【００４８】
Ｃプレーン周期性検出部２７及びＭプレーン周期性検出部２８の処理については、周期が異なる以外Ｙプレーン周期性検出部２９と同様である。
【００４９】
次に、Ｃ、Ｍ、Ｙの入力データはＡＮＤ演算器３０によりＡＮＤ演算を行う。ＡＮＤ演算を行うことによりＣＭＹとにも１である画素、すなわち黒画素が抽出される。この出力はＫプレーン周期性検出部３１に入力される。Ｋプレーン周期性検出部３１は、検出周期をＰｋとする以外は、先に説明したＹプレーン周期性検出部と同様の動きを行い、周期Ｐｋの周期性の有無を検出する。
【００５０】
次に、ＣＭＹＫデータ生成部３２はＣプレーン周期性検出部２７、Ｍプレーン周期性検出部２８、Ｙプレーン周期性検出部２９およびＫプレーン周期性検出部３１の出力に基いて、Ｋ画素生成及びＣＭＹ画素の除去を行う。この処理は、基本的には、ＣＭＹ画素が重なった画素をＫ画素とするがＣＭＹの全プレーンで周期性ありと判定された画素はＫ発生しないようにする、またＫ画素を発生した画素はＣＭＹ画素の除去を行うがＣＭＹ各プレーンでの周期性判定の結果に応じてＣＭＹ画素の除去を行わないようにするというものである。図１１の表はＣＭＹＫデータ生成部３２の動作を現したものであり、この表に基いてＫの画素発生、ＣＭＹの画素除去を決定する。以上により生成されたＣＭＹＫプレーンの画像データが分離処理部の出力データとなる。
【００５１】
以上動作について、画像の一例を用いて説明する。
【００５２】
図７は２値化画像拡大図である。各桝目は６００ｄｐｉの１画素を１画素を表しており、（ａ）はＣプレーン、（ｂ）はＭプレーン、（ｃ）はＹプレーン及び（ｄ）はＫプレーンを表している。図１のスクリーン処理部２３の出力に対応する。
【００５３】
図８は重畳処理部の出力画像を示す図である。重畳処理部２４によってＫの画像がＣＭＹに重畳され、ＣＭＹのみの画像となっている。ＣＭＹの画像であるから、続くＲＯＰ処理部２５での処理は正常に行うことが出来る。
【００５４】
図９は分離処理部の動作を説明する図である。Ｃ，Ｍ，Ｙ各プレーンともに画素が存在する画素（すなわち黒画素）を太線で囲っている。黒画素は、重畳処理部２４によって発生されたもの及び、重畳前の２値画像のＣ，Ｍ，Ｙ各プレーンデータの重なりによって発生したものの双方を含んでおり、分離処理はこれらの黒画素を対象とする。（ｄ）にもＣＭＹの重なった画素の位置太線でを記している。
【００５５】
画素Ｐ１について説明する。画素Ｐ１は画素パターン（画素Ｐ１を含む周辺のビットパターン）がＣＭＹプレーン間異なるため、分離処理部２５の黒画素検出部２６においては処理が成されず、Ｃプレーン周期性検出部２７、Ｍプレーン周期性検出部２８、Ｙプレーン周期性検出部２９によって、またＫプレーン周期性検出部３１によって各プレーンの周期性を検出する。
【００５６】
検出周期はＣ，Ｍは１０画素周期、Ｙは６画素周期、Ｋは４画素周期を検出するように動作する。
【００５７】
画素Ｐ１はＣ，Ｍ，Ｙプレーンで周期性あり、Ｋプレーンは周期性無しと判断され、ＣＭＹデータ生成部３２は図１１の表に基いて、ＣＭＹプレーンに画素を発生させ、Ｋプレーンに画素を発生させないように働く。
【００５８】
また、別な例として画素Ｐ２について説明する。画素Ｐ２もＰ１と同様に各周期性検出器で周期性の検出が行われる。画素Ｐ２はＣでは周期性ありと判定されるが、Ｍ，Ｙプレーンでは周期性無しと判断され、Ｋプレーンは周期性ありと判断される。ＣＭＹデータ生成部３２は図１９の表に基いて、Ｃプレーン及びＫプレーンに画素を発生させるように働く。
【００５９】
上記の動作を全ての処理対象画素に施した結果を図１０に示す。分離処理部２５によって図７の処理前のＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋスクリーンの状態に近い状態で戻っており、画質劣化をほとんど起こすこと無く、スクリーンが分離されている様子がわかる。
【００６０】
なお、上記の説明において色変換はＬＵＴとその内挿を用いてＣＭＹＫ４色の値を求めているが、ＬＵＴでＣＭＹの３色の値を求めた後、下色除去処理によってＣＭＹＫの４色として求めることも可能である。この場合、下地除去処理は無彩色では全てがＫ単色に成るような処理となっていればグレーは黒単色となる。
【００６１】
また、各プレーンの周期性検出部の説明において、各画素の周期性検出は着目画素に対して主走査方向（水平方向）にある画素の存在の有無に基いて行うように述べたが、着目画素に対して副走査方向にスクリーン周期もしくはその倍数分離れた位置の画素の有無を検出して画素の周期性の判定を行ってもよい。
【００６２】
また、本発明の画像処理装置は専用のハードウェアを用いて実現することも出来るが、一般的なＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭとにより構成して同じ処理を実現することが可能である。
【００６３】
また、本発明の実施の形態では、プリンタエンジンを電子写真を用いたカラープリンタに対して述べているが、プリンタエンジンが必ずしも電子写真を用いたものでなくても構わないことは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
以上の述べたことから明らかなように本発明は、重畳により４色のデバイスカラーを重畳して一旦３色に変換し、これに対してＲＯＰ処理を行っているので、不具合のない演算結果を得ることが出来る。
【００６５】
また、分離部において画像スクリーンの周期性を利用して画像のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているので、画素が孤立点となりにくく画素消滅がほとんど無いことから、テクスチャ発生等の画質劣化を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、スクリーン重畳前であればＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋデータを独立に扱うことが出来、Ｃ、Ｍ、Ｙ成分のみならずＫ成分に対してもガンマ補正を施すことが出来る。
【００６７】
また、色変換において無彩色を黒１色に単色化しているので、グレーの画像が黒単色で印刷されグレーバランスが崩れることが無く、特にガンマ補正によりＣ，Ｍ，Ｙが独立に調整された場合もグレーが変化することが無い、また黒からグレーへの変化および無彩色から有彩色への変化が滑らかになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置の説明図
【図２】分離処理部の構成図
【図３】スクリーン周期の説明図
【図４】周期性検出の説明図
【図５】周期性検出（周期性有り）の説明図
【図６】周期性検出（周期性無し）の説明図
【図７】２値化画像拡大図
【図８】重畳処理部の出力画像を示す図
【図９】分離処理部の動作を説明する図
【図１０】分離処理部の処理結果を示す図
【図１１】ＣＭＹＫデータ生成部の動作表を示す図
【図１２】ホストコンピュータとカラープリンタの接続形態の説明図
【図１３】プリンタの構成図
【図１４】従来の画像処理装置の説明図
【図１５】（ａ）出力濃度特性を示す図（ｂ）ガンマ補正カーブを示す図
【図１６】スクリーンマトリクスの一例を示す図
【図１７】従来の画像処理装置の別な例を示す図
【図１８】従来の画像処理部の構成図
【図１９】Ｋ置換処理部の動作の説明図
【符号の説明】
１ カラーレーザプリンタ
２ コントローラ部
３ プリンタエンジン
４ インターフェース部
５ インタプリタ部
６ ラスタライザ部
７ 圧縮器
８ 伸長器
９ レーザ駆動装置
１０ ポリゴンミラー
１１ 感光体
１２ 現像器
１３ 記録用紙
１６ 中間転写体
１７ ペーパーカセット
１８ 転写器
１９ 定着器
２０ 色変換部
２１ ガンマ補正部
２２ スクリーン処理部
２３ 重畳処理部
２４ ＲＯＰ処理部
２５ 分離処理部
２６ 黒画素検出部
２７ Ｃプレーン周期性検出部
２８ Ｍプレーン周期性検出部
２９ Ｙプレーン周期性検出部
３０ ＡＮＤ演算器
３１ Ｋプレーン周期性検出部
３２ ＣＭＹデータ生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真原理を用いたカラープリンタの画像形成に用いられる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータやカラープリンタ普及により、オフィスや各家庭でより多くのカラー画像がプリンタによって印刷される機会が取り扱われるようになってきた。
【０００３】
図１２はホストコンピュータ５０とカラープリンタ１の接続形態の説明図である。カラープリンタ１はＩＥＥＥ１２８４などのインターフェース５３、あるいはＬＡＮ５１やインターネット５２などのネットワークを介してホストコンピュータ５０と接続しており、印刷データやプリンタのステータス情報などの送受信を行っている。
【０００４】
図１３は、プリンタの構成図である。２はホストコンピュータ５０から送れれた画像データを解釈し印刷イメージを生成するコントローラ部、３は印字データを電子写真原理を用いて記録媒体上に形成するプリンタエンジンである。
【０００５】
コントローラ部の構成および動作を簡単に説明する。４はホストコンピュータ５０とのデータ送受信をつかさどるインターフェース部、５は印刷データの解釈を行うインタプリタ部、６は印刷画像イメージをメモリ上に形成するラスタライザ部、７は印刷画像イメージを圧縮する圧縮器、８は圧縮印刷画像イメージを伸長する伸長器である。ホストコンピュータ５０から送られてきた画像データは、インターフェース部４を介してインタプリタ部５へ入力される。インタプリタ部５は画像データを解釈し描画データを作成する、ラスタライザ部６は描画データに基いて１ページを複数ライン単位に分割したバンドメモリ（図示せず）上に印刷画像イメージを展開する。展開された印刷画像イメージは膨大なサイズとなるため、一旦圧縮器７によって圧縮メモリ（図示せず）に圧縮保存される。圧縮メモリに１ページ分の印刷画像イメージの蓄積が完了すると、プリンタエンジン３の動作を開始させ、一旦保存された圧縮印刷画像イメージを伸長器８により伸長しながらプリンタエンジン３へ送る。
【０００６】
次にプリンタエンジン３の構成および動作を簡単に説明する。
【０００７】
９はレーザ照射を制御するレーザ駆動装置、１０は多角形に鏡面加工されたポリゴンミラー、１１はレーザによって電子潜像を形成する感光体、１２はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（以下Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋと記述）の各現像器、１６は各現像器１２で形成されたトナー像を転写してＣＭＹＫトナー画像を保持する中間転写体、１７は記録用紙を収めたペーパーカセット、１９は用紙に転写されたトナー像を用紙に加熱定着させる定着器である。レーザ駆動装置９はコントローラ部２から送られてきたデータに従ってレーザの点滅制御しながら高速回転しているポリゴンミラー１０へ向けてレーザ照射を行う。レーザ反射光は感光体１１上へ照射され、感光体１１上に潜像が形成される。このときポリゴンミラー１０の回転により画像の主走査ラインが形成されている。潜像は現像器１２によってＣＭＹＫトナーの像として形成される。各感光体１１上のトナー像は一旦中間転写体１６に転写される。ここで感光体１１、現像器１２は、中間転写体１６の駆動方向に対して直列的に配置されているため、中間転写体は１回の回転で１ページのＣＭＹＫトナーが重なった画像を保持することが出来る。記録用紙１３は中間転写体の動きに同期して用紙カセット１７から搬送さる。転写器１８によってトナー像は中間転写体１６から記録用紙１３上に転写され、その後、定着器１９によって加熱されに定着し、最終的な出力画像を得る。
【０００８】
図１４は、従来の画像処理装置の説明図でる。
【０００９】
なお、図１４の画像処理装置は、図２のインタプリタ部５に含まれ、デバイスカラーへの色変換と、２値化を行う。２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹＫ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部である。次に各部の動作について説明する。ホストコンピュータ５０から送られてくるＲＧＢ画像データは、プリンタのデバイスカラーであるＣＭＹＫのデータに変換する必要があり、色変換部２０によって変換を行っている。ここでＲＧＢ信号、ＣＭＹ信号ともに０から２５５のレベルを持った２５６階調データであり後述するＣＭＹＫの２値信号と区別するために、図１４にはＲ（２５５）のように記述している。色変換部２０ではＲＧＢ信号とＣＭＹＫ信号との対応関係は非線型性が強いため、代表的な色の対応関係をルックアップテーブル（以下ＬＵＴと記述）として持ち、代表点以外については代表点を内挿して求めることでＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換を行っている。なお、ここではＬＵＴを用いてＣＭＹＫ４色の値を求めているが、ＬＵＴでＣＭＹの３色の値を求めた後、下色除去処理によってＣＭＹＫを求めることもある。
【００１０】
色変換部２０の出力であるＣＭＹＫ信号はさらに、ガンマ補正部２１によって補正が行われる。図１５（ａ）は出力濃度特性を示す図、図１５（ｂ）はガンマ補正カーブを示す図である。電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、出力信号と出力画像の濃度が図１５（ａ）のように非線型な関係となり、更にトナーや印刷プロセスに用いられる部材の材質により異なるため、色変換とは独立してＣＭＹＫの出力レベル調整を行う必要がある。図１５（ａ）の逆関数になる図１５（ｂ）をＣＭＹＫの夫々でガンマ補正テーブルとして持ち、ＣＭＹＫを変換することにより、出力の直線性が得られることになる。
【００１１】
次に、スクリーン処理部２２でＣＭＹＫ各プレーン毎に２値化を行う。図１６はスクリーンマトリクスの一例を示す図であり、画像の画素レベルに対する各閾値をマトリクス上に並べている。ＣＭＹＫそれぞれ別々に閾値の並びを変えたものを用い、スクリーンマトリクスの閾値を超える画素を１、閾値を下回る画素を０とすることで、ＣＭＹＫ夫々の２値データを得る。図１４にはＣＭＹＫ２値データであることを示すため、Ｃ（２）又はＣＭＹＫ（２）のように記述している。プリンタエンジン３のレーザ駆動はこの２値データに基づいて行われる。
【００１２】
ところで、ホストコンピュータ５０のＯＳとして広く用いられているＷｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）のオブジェクト描画にＲａｓｔｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎという処理（以下ＲＯＰ処理と記述）がある。ＲＯＰとは２つ以上の描画オブジェクト（ラスター画像）の重ねあわせ時に行われる論理演算処理のことである。ＲＯＰ処理は画像の上下関係をつけた上書きのみでなく、各オブジェクトに対して、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴ、ＸＯＲ等の論理演算処理を行って透かしや反転などの効果を与えることを可能としている。但し、このＲＯＰ処理はＲＧＢ画像に対して定義されたものであり、プリンタのデバイスカラーであるＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋデータに対してはその補色をとって演算処理を行う。しかし、ＣＭＹＫの２値データに対して処理した場合ＲＯＰ処理が正しく行われず不都合を生じることがあるため、色変換においてＫの生成を行わずＣＭＹ２値データを用いる必要があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
図１７は従来の画像処理装置の別な例を示す図である。ＣＭＹ出力とする色変換部２０を備えた画像処理装置を備えており、色変換部２０においてＲＧＢ／ＣＭＹ変換を行い、ＲＯＰ処理を施してＣＭＹの印刷イメージを生成する。しかし、ＣＭＹ２値データをそのままプリンタエンジンへ送りＣＭＹ画像として出力画像を得た場合、黒画像はＣＭＹ３色の量ね合わさった画像として生成されることになるが、３色のトナーを量ね合わせた黒は色づいて見えるといった問題や、各色の印字位置が僅かにずれが生じた場合には黒画像の周囲に色が出てしまうという問題、あるいはトナーの総量が多くなりすぎ印刷プロセスにおいて転写が正常に行われない、定着したトナーが固まりとなって剥がれ落ちる、３倍のトナーが必要であり経済的でない等多くの問題が生じる。
【００１４】
これを解決するために、２値化されたＣＭＹデータのうち、同じ画素位置でＣＭＹデータが１となる部分の画素をＫを１とし、ＣＭＹを０に置換える処理を行うという、単純な２値ＣＭＹ／２値ＣＭＹＫ変換が考えられる。
【００１５】
図１８はこの処理を加えた従来の画像処理部の構成図である。２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部、２４はＲＯＰ処理を行うＲＯＰ処理部、５５はＣＭＹ重畳画素をＫに置換えるＫ置換処理部である。
【００１６】
図１９はＫ置換処理部の動作の説明図であり、図１９（ａ）はＣプレーン、図１９（ｂ）はＭプレーン、図１９（ｃ）はＹプレーンを現しており、それぞれの画素を線網掛けして示している。図１９（ｄ）はＣＭＹの３プレーンを重ねて図示したものであり中央の画素がＣＭＹの重なりになっているため、この画素がＫ画素に置換えられる。図１９（ｅ）はＫ置換処理後のＣプレーン、図１９（ｆ）はＫ置換処理後のＭプレーン、図１９（ｇ）はＫ置換処理後のＹプレーン、図１９（ｈ）はＫ置換処理後のＫプレーンである。
【００１７】
電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、小ドットを形成しようとした場合、レーザの点灯時間が短くなることから、潜像形成が十分に行われず、結果として小ドットが縮退し、更に小さくなる、あるいはドットが消滅してしまう場合がある。図１９に示した例では、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｋ置換処理前ではＣ，Ｍは共に３画素の連結として、またＹは２画素の連結として形成されていた画素が、Ｋ置換処理後には図１９（ｅ）〜（ｈ）に示すように、全てが１画素の孤立画素（斜めに並んだ画素は連結性が低く、夫々孤立しているとみなす）となる。Ｋ置換処理前には図１９（ｄ）のようにＣＭＹで構成されていた画像が、それぞれが孤立画素となることにより、印刷出力上では全ての画素が消滅してしまうのである。この現象を広い範囲で見た場合、スクリーンの周期性により、ＣＭＹスクリーンがこの様な重なり方をする部分が大きな周期で現われ、ドット抜けが周期的に発生することになり、単一の色として滑らかに再現されるべき画像においてはテクスチャとなって目に見えるものになるという問題が生じる。ＣＭＹの重なりがＫに置き換わる際に、置換されなかったＣＭＹが周囲画素と連結が保たれてドットの縮退が無い場合であっても、ＣＭＹが重なった位置でのみ黒とする方式ではＫの発生が孤立画素となって生じることが多く、Ｋ孤立画素の縮退は避けられない。また、ＣＭＹの重なりで発生したＫはエンジン特性を補正するためのガンマ補正が全く行われないため、その再現性はプリンタエンジン特性の影響を大きく受けると言った問題も生じる。
【００１８】
一方、ＲＯＰ処理を行った後の２値のＣＭＹ画像に対して、小領域を設定し、小領域の黒濃度を求め、その黒濃度を基いて新たにＣＭＹＫパターンを求めるという方法がある（例えば特許文献１参照）。
【００１９】
このような方法は、例えばある色で塗られた矩形画像が白い背景上にあるとき、小領域を矩形内部に設置する場合と、小領域を矩形のエッジ部分を跨いで設定する場合では、黒濃度が異なり、同じ色に対して黒濃度を正しく検出できない場合が生じてしまう。また、黒濃度を検出するためある程度おおきな領域を設定する必要があるが、この領域に黒で描かれた文字や線画が存在する場合この領域での黒濃度が増加し上記と同様の問題が生じる。さらに、Ｋパターンの発生が必ずしも文字や線画上にならないため、文字や線画が劣化するということがある。
【００２０】
【特許文献１】
特開２０００−３４１５４７号公報
【非特許文献１】
橋詰 隆、宇根 清 ”Ｗｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）に対応したＰＤＬの色処理−Ｒａｓｔｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎの対応 −”、富士ゼロックステクニカルレポート Ｎｏ．１２ １９９８ 特集論文、［平成１４年２月１５日検索］ インターネット ＜ＵＲＬ ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｊｉｘｅｒｏｘ．ｃｏ．ｊｐ／ｒａｎｄｄ／１２／２４＿ｈａｓｉｄ／ｔｒ１０１ｊ．ｈｔｍｌ＞
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの点を改善するものであり、デバイスカラーに対してＲＯＰ処理を正しく行いながらも、画質劣化を与えること無い画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色信号に変換する色変換手段と、前記色信号にガンマ補正を行うガンマ補正手段と、閾値比較により前記色信号を２値化する２値化手段と、前記２値化された色信号のうちブラックの画素をシアン、マゼンタ、イエローの画素との論理和をとってこれらの色信号に重畳し３色の重畳色信号に変換する重畳手段と、予め定義された論理演算を前記重畳色信号に対して行う論理演算手段と、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号のビットパターンがすべて同じである場合は前記ビットパターンをブラックとして出力し前記３色の色信号を０として分離色信号に変換し、一方、前記色信号のビットパターンが異なる場合は、シアン、マゼンタ、イエローがともに１であるときブラックが出力され、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号および前記出力されたブラックそれぞれにおいて起点となる画素から同様のビットパターンが現われる画素までを１周期とし、着目画素の前後の所定周期離れた位置に画素が存在する場合に周期性ありと判定し、前記判定されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの周期性に基づいてブラックの発生およびシアン、マゼンタ、イエローの除去を決定して分離色信号に変換する分離手段とを有する画像処理装置とした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色信号に変換する色変換手段と、前記色信号にガンマ補正を行うガンマ補正手段と、閾値比較により前記色信号を２値化する２値化手段と、前記２値化された色信号のうちブラックの画素をシアン、マゼンタ、イエローの画素との論理和をとってこれらの色信号に重畳し３色の重畳色信号に変換する重畳手段と、予め定義された論理演算を前記重畳色信号に対して行う論理演算手段と、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号のビットパターンがすべて同じである場合は前記ビットパターンをブラックとして出力し前記３色の色信号を０として分離色信号に変換し、一方、前記色信号のビットパターンが異なる場合は、シアン、マゼンタ、イエローがともに１であるときブラックが出力され、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号および前記出力されたブラックそれぞれにおいて起点となる画素から同様のビットパターンが現われる画素までを１周期とし、着目画素の前後の所定周期離れた位置に画素が存在する場合に周期性ありと判定し、前記判定されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの周期性に基づいてブラックの発生およびシアン、マゼンタ、イエローの除去を決定して分離色信号に変換する分離手段とを有する構成を採る。
これにより、３色以下の画像に対して予め定義された論理演算を少なくとも４色の画像に対して正常に実行できるとともに、一旦重畳した画像を画質劣化を招くこと無く分離でき、きれいな出力画像を得ることができる。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、色変換手段の入力信号が無彩色であるときにシアン、マゼンタ、イエローの値を０としてブラックのみを出力する構成を採り、これにより無彩色で描画される画像はすべてブラック単色で印字することができる。
【００２７】
（実施の形態１）
図１〜図１１を用いて説明する。
【００２８】
ホストコンピュータとカラープリンタの接続形態や、カラープリンタの構成や動作は、従来の技術で説明したものと同様であるので省略する。
【００２９】
図１は本発明による画像処理装置の説明図である。
【００３０】
２０はＲＧＢ色信号をＣＭＹＫ色信号に変換する色変換部、２１はエンジン出力特性を補正するためのガンマ補正部、２２はスクリーン閾値マトリクスとの比較を行って画像を２値化するスクリーン処理部、２３はＫ画像をＣＭＹに重畳する重畳処理部、２４はＲａｓｔｅｒＯｐｅｒａｔｉｏｎ処理を行うＲＯＰ処理部、２５はＣＭＹ画像からＫ成分画像を分離しＣＭＹＫ画像を生成する分離処理部である。
【００３１】
なお、図１の画像処理装置は、その各機能部が図１３のインタプリタ部５とラスタライザ部６に別れて存在し、これを表すために点線で囲い、図１３と同様の番号を付している。
【００３２】
次に各部の動作について説明する。ホストコンピュータから送られてくる画像データはＲＧＢ信号であるため、これを印刷に用いるデバイスカラーであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）への色変換を色変換部２０によって行う。ここでＲＧＢ信号、ＣＭＹＫ信号ともに０から２５５のレベルを持った２５６階調データである。ＲＧＢ信号とＣＭＹＫ信号との対応関係は非線型性が強いため、代表的な色の対応関係をルックアップテーブル（以下ＬＵＴと記述）として持ち、代表点以外については代表点を内挿して求めることでＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換を行っている。また色変換部２０におけるＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号レベルが等しいとき、すなわち、無彩色が入力された場合にはＣ，Ｍ，Ｙ出力を０としＫのみを出力するようにしている。Ｒ＝Ｇ＝ＢとなるＬＵＴの白点と黒点を結んだ対角上の格子点の出力が、Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝０、Ｋ＝ｋ（但しｋは０から２５５の値）とするようにし、無彩色ではこの対角上の格子点のみの点を使って内挿を実施するようにすることで、無彩色の入力に対しては常にＫのみの出力となる。
【００３３】
色変換部２０の出力であるＣＭＹＫ信号はさらに、ガンマ補正部２１によって補正が行われる。電子写真の原理を用いたプリンタエンジンでは、入力信号と出力画像の濃度が非線型な関係となり、更にトナーや印刷プロセスに用いられる部材の材質により異なるため、色変換とは独立してＣＭＹＫの出力レベル調整を行う必要がある。
【００３４】
入力信号と出力画像の濃度の逆関数に相当する関数をＣＭＹＫの夫々でガンマ補正テーブルとして持ち、ＣＭＹＫを変換することにより、出力の直線性が得られることになる。次に、スクリーン処理部２２でＣＭＹＫ各プレーン毎に２値化を行う。スクリーンマトリクスとしてＣＭＹＫそれぞれ別々に閾値の並びを変えたものを用い、スクリーンマトリクスの閾値を超える画素を１、閾値を下回る画素を０とすることで、ＣＭＹＫ夫々の２値データを得る。
【００３５】
次に、重畳処理部２３により、ＫプレーンをＣＭＹの各プレーンに重畳する。重畳は、ＫプレーンのデータをＣＭＹ各プレーンのデータに対してＯＲ演算を施し、Ｋプレーンの情報をＣＭＹプレーンに重ねる処理である。
【００３６】
なお、Ｋプレーン自体のデータはここで破棄され、ＣＭＹデータのみが、次のＲＯＰ処理部２４に送られる。ＲＯＰ処理部２４はＣＭＹプレーンのデータに対して行われる。ＲＯＰ演算は元来ＲＧＢ系のデータに対して定義されているため、ＣＭＹのデータを一旦補色処理（反転処理）を施し、指定の論理演算を実行し、その結果を反転する処理を行うことで、正常なＲＯＰ演算を実施している。
【００３７】
ＲＯＰ処理されたＣＭＹデータは次に続く分離処理部２５へ入力される。分離処理部２５はＣＭＹ画像に重畳されたＫ画像の成分を分離して、Ｋ画像を再生成し、ＣＭＹ画像はＫ画像成分を除去した画像として再生成する。
【００３８】
ここで、Ｋ分離処理について説明する。
【００３９】
重畳処理部２３においてＫ画像はＣＭＹ各プレーンのデータにＯＲ演算によって含まれているため、ＣＭＹ各プレーンの画素がＯＮのときＫ画素をＯＮとすることで基本的にはＫ画像の生成が行われる。特に、色変換部２０の出力においてＣ，Ｍ，Ｙ成分が０、すなわち無彩色である場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙの各プレーンに元のＫの画像がＯＲされＣ、Ｍ、Ｙプレーンともに同じ画素パターンとなっているため、同じ画素パターンが続く場合には全てがＫ画素に置き換わることになる。黒の文字や線画に対しては本処理が施されることにより、完全にＫ画素のデータに置換えることが出来る。
【００４０】
一方、色変換部２０の出力においてＣ，Ｍ，Ｙ成分が存在する場合、すなわち有彩色である場合には、Ｋ画素が重畳された以外に、元々ＣＭＹスクリーンの重なりにより生ずるＣＭＹの重畳画素もあり、全てをＫ画素として生成した場合、画質が変化してしまう。特にＣＭＹスクリーンの重なりで生じた黒画素は孤立ドットとなることが多く、また黒画素を除去したＣＭＹも孤立ドットとして残る場合が多いため、結果的にドット抜けとなって画質劣化を引き起こすことがある。分離処理部２５はこの様な現象を回避するために、スクリーン処理部で用いたＣＭＹＫの各スクリーン周期性を利用したＫ成分の分離を行っている。
【００４１】
図２は分離処理部２５の構成図である。
【００４２】
２６はＣＭＹの画素パターンを調べて黒画素を検出する黒画素検出部、２７はＣプレーンデータの周期性検出を行うＣプレーン周期性検出部、２８はＭプレーンデータの周期性の検出を行うＭプレーン周期性検出部、２９はＹプレーンデータの周期性検出を行うＹプレーン周期性検出部、３０はＣ，Ｍ，Ｙの論理積をとるＡＮＤ演算器、３１はＫプレーンデータの周期性検出を行うＫプレーン周期性検出部、３２はＫデータを生成すると共にＫ分離を行った後のＣＭＹデータを生成するＣＭＹデータ生成部である。
【００４３】
次に、分離処理部２５の各部の動作について述べる。黒画素検出部２６はＲＯＰ処理が行われた２値のＣＭＹデータを受けとり、これらの各プレーンのパターンを調べ、各プレーンのパターンが等しいときには同パターンをＫとして発生し、Ｃ，Ｍ，Ｙプレーンのデータを０とする。例えば、８ビット毎にパターンを調べる場合、Ｃ，Ｍ，Ｙのパターンがいずれも００１０１１００であるような場合、Ｋのビットパターンを００１０１１００とし、Ｃ、Ｍ、Ｙのビットパターンは００００００００とする。これにより、黒文字などは黒単色で出力されることになる。なお、ＣＭＹの入力ビットパターンが等しい場合には、上記の出力が分離処理部２５の最終出力となるが、ビットパターンが異なる場合には、ＣＭＹＫデータ生成部３２の出力が分離処理部２５の最終出力となる。
【００４４】
次に、Ｃプレーン周期性検出部２６の処理の説明を行う。先ずスクリーン周期について説明を行う。図３はスクリーン周期の説明図であり、（ａ）はＣスクリーン周期、（ｂ）はＭスクリーン周期、（ｃ）はＹスクリーン周期、（ｄ）はＫスクリーン周期を説明する図である。Ｃスクリーン周期を代表して説明する。今、画素Ａを起点とし場合、Ｐｃ画素離れたところに同様のパターンが現われるとき、すなわちこの場合は画素Ｂに現われているため、画素Ａから画素Ｂまでの画素数ＰｃがＣプレーンの周期であるとする。同様に、Ｍ，Ｙ，Ｋスクリーン周期はそれぞれＰｍ，Ｐｙ，Ｐｋとなる。
【００４５】
図４は周期性検出の説明図であり、ＣＭＹＫ各プレーンを代表してＹプレーン周期検出部２９の説明を行う。いま、着目画素ｃに画素が存在する場合、画素ｃを起点として、前後Ｐｙ画素離れた位置、即ち１周期離れた位置である画素ｂおよび画素ｄに画素が存在するか否かを検知することで周期性判定の要因とする。スクリーン閾値の設定や、原画像の階調変化により前後Ｐｙ離れた点だけの検出では周期性を判定できない場合も考慮し、２周期以上離れたの点も検出して周期性を判断することも行い、ここでは２周期離れた点の検出の場合は画素ａおよび画素ｃの画素の有無も周期性判定の要因に含むことにしている。即ち、着目画素ｃに対して前後にスクリーン１周期分離れた位置に画素が存在する場合、または、前方もしくは後方に対してスクリーン１周期分および２周期分離れた位置に画素が存在する場合に着目画素ｃは周期性ありと判定する。
【００４６】
図５は周期性検出（周期性有り）の説明図であり、（ａ）は着目画素の前後１周期離れた位置に画素があるために周期ありとみなされた例、（ｂ）は着目画素の後ろ１周期および２周期離れた位置に画素があるために周期ありとみなされた例を示している。
【００４７】
また、図６は周期性検出（周期性無し）の説明図であり、（ａ）は着目画素の後ろ１周期および２周期離れた位置のいずれにも画素が無く周期性なしとみなされた例、（ｂ）着目画素の前後２周期離れた位置には画素があるが１周期離れた位置には画素が無く周期性なしとみなされた例を示している。
【００４８】
Ｃプレーン周期性検出部２７及びＭプレーン周期性検出部２８の処理については、周期が異なる以外Ｙプレーン周期性検出部２９と同様である。
【００４９】
次に、Ｃ、Ｍ、Ｙの入力データはＡＮＤ演算器３０によりＡＮＤ演算を行う。ＡＮＤ演算を行うことによりＣＭＹとにも１である画素、すなわち黒画素が抽出される。この出力はＫプレーン周期性検出部３１に入力される。Ｋプレーン周期性検出部３１は、検出周期をＰｋとする以外は、先に説明したＹプレーン周期性検出部と同様の動きを行い、周期Ｐｋの周期性の有無を検出する。
【００５０】
次に、ＣＭＹＫデータ生成部３２はＣプレーン周期性検出部２７、Ｍプレーン周期性検出部２８、Ｙプレーン周期性検出部２９およびＫプレーン周期性検出部３１の出力に基いて、Ｋ画素生成及びＣＭＹ画素の除去を行う。この処理は、基本的には、ＣＭＹ画素が重なった画素をＫ画素とするがＣＭＹの全プレーンで周期性ありと判定された画素はＫ発生しないようにする、またＫ画素を発生した画素はＣＭＹ画素の除去を行うがＣＭＹ各プレーンでの周期性判定の結果に応じてＣＭＹ画素の除去を行わないようにするというものである。図１１の表はＣＭＹＫデータ生成部３２の動作を現したものであり、この表に基いてＫの画素発生、ＣＭＹの画素除去を決定する。以上により生成されたＣＭＹＫプレーンの画像データが分離処理部の出力データとなる。
【００５１】
以上動作について、画像の一例を用いて説明する。
【００５２】
図７は２値化画像拡大図である。各桝目は６００ｄｐｉの１画素を１画素を表しており、（ａ）はＣプレーン、（ｂ）はＭプレーン、（ｃ）はＹプレーン及び（ｄ）はＫプレーンを表している。図１のスクリーン処理部２３の出力に対応する。
【００５３】
図８は重畳処理部の出力画像を示す図である。重畳処理部２４によってＫの画像がＣＭＹに重畳され、ＣＭＹのみの画像となっている。ＣＭＹの画像であるから、続くＲＯＰ処理部２５での処理は正常に行うことが出来る。
【００５４】
図９は分離処理部の動作を説明する図である。Ｃ，Ｍ，Ｙ各プレーンともに画素が存在する画素（すなわち黒画素）を太線で囲っている。黒画素は、重畳処理部２４によって発生されたもの及び、重畳前の２値画像のＣ，Ｍ，Ｙ各プレーンデータの重なりによって発生したものの双方を含んでおり、分離処理はこれらの黒画素を対象とする。（ｄ）にもＣＭＹの重なった画素の位置太線でを記している。
【００５５】
画素Ｐ１について説明する。画素Ｐ１は画素パターン（画素Ｐ１を含む周辺のビットパターン）がＣＭＹプレーン間異なるため、分離処理部２５の黒画素検出部２６においては処理が成されず、Ｃプレーン周期性検出部２７、Ｍプレーン周期性検出部２８、Ｙプレーン周期性検出部２９によって、またＫプレーン周期性検出部３１によって各プレーンの周期性を検出する。
【００５６】
検出周期はＣ，Ｍは１０画素周期、Ｙは６画素周期、Ｋは４画素周期を検出するように動作する。
【００５７】
画素Ｐ１はＣ，Ｍ，Ｙプレーンで周期性あり、Ｋプレーンは周期性無しと判断され、ＣＭＹデータ生成部３２は図１１の表に基いて、ＣＭＹプレーンに画素を発生させ、Ｋプレーンに画素を発生させないように働く。
【００５８】
また、別な例として画素Ｐ２について説明する。画素Ｐ２もＰ１と同様に各周期性検出器で周期性の検出が行われる。画素Ｐ２はＣでは周期性ありと判定されるが、Ｍ，Ｙプレーンでは周期性無しと判断され、Ｋプレーンは周期性ありと判断される。ＣＭＹデータ生成部３２は図１９の表に基いて、Ｃプレーン及びＫプレーンに画素を発生させるように働く。
【００５９】
上記の動作を全ての処理対象画素に施した結果を図１０に示す。分離処理部２５によって図７の処理前のＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋスクリーンの状態に近い状態で戻っており、画質劣化をほとんど起こすこと無く、スクリーンが分離されている様子がわかる。
【００６０】
なお、上記の説明において色変換はＬＵＴとその内挿を用いてＣＭＹＫ４色の値を求めているが、ＬＵＴでＣＭＹの３色の値を求めた後、下色除去処理によってＣＭＹＫの４色として求めることも可能である。この場合、下地除去処理は無彩色では全てがＫ単色に成るような処理となっていればグレーは黒単色となる。
【００６１】
また、各プレーンの周期性検出部の説明において、各画素の周期性検出は着目画素に対して主走査方向（水平方向）にある画素の存在の有無に基いて行うように述べたが、着目画素に対して副走査方向にスクリーン周期もしくはその倍数分離れた位置の画素の有無を検出して画素の周期性の判定を行ってもよい。
【００６２】
また、本発明の画像処理装置は専用のハードウェアを用いて実現することも出来るが、一般的なＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭとにより構成して同じ処理を実現することが可能である。
【００６３】
また、本発明の実施の形態では、プリンタエンジンを電子写真を用いたカラープリンタに対して述べているが、プリンタエンジンが必ずしも電子写真を用いたものでなくても構わないことは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
以上の述べたことから明らかなように本発明は、重畳により４色のデバイスカラーを重畳して一旦３色に変換し、これに対してＲＯＰ処理を行っているので、不具合のない演算結果を得ることが出来る。
【００６５】
また、分離部において画像スクリーンの周期性を利用して画像のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているので、画素が孤立点となりにくく画素消滅がほとんど無いことから、テクスチャ発生等の画質劣化を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、スクリーン重畳前であればＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋデータを独立に扱うことが出来、Ｃ、Ｍ、Ｙ成分のみならずＫ成分に対してもガンマ補正を施すことが出来る。
【００６７】
また、色変換において無彩色を黒１色に単色化しているので、グレーの画像が黒単色で印刷されグレーバランスが崩れることが無く、特にガンマ補正によりＣ，Ｍ，Ｙが独立に調整された場合もグレーが変化することが無い、また黒からグレーへの変化および無彩色から有彩色への変化が滑らかになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置の説明図
【図２】分離処理部の構成図
【図３】スクリーン周期の説明図
【図４】周期性検出の説明図
【図５】周期性検出（周期性有り）の説明図
【図６】周期性検出（周期性無し）の説明図
【図７】２値化画像拡大図
【図８】重畳処理部の出力画像を示す図
【図９】分離処理部の動作を説明する図
【図１０】分離処理部の処理結果を示す図
【図１１】ＣＭＹＫデータ生成部の動作表を示す図
【図１２】ホストコンピュータとカラープリンタの接続形態の説明図
【図１３】プリンタの構成図
【図１４】従来の画像処理装置の説明図
【図１５】（ａ）出力濃度特性を示す図（ｂ）ガンマ補正カーブを示す図
【図１６】スクリーンマトリクスの一例を示す図
【図１７】従来の画像処理装置の別な例を示す図
【図１８】従来の画像処理部の構成図
【図１９】Ｋ置換処理部の動作の説明図
【符号の説明】
１ カラーレーザプリンタ
２ コントローラ部
３ プリンタエンジン
４ インターフェース部
５ インタプリタ部
６ ラスタライザ部
７ 圧縮器
８ 伸長器
９ レーザ駆動装置
１０ ポリゴンミラー
１１ 感光体
１２ 現像器
１３ 記録用紙
１６ 中間転写体
１７ ペーパーカセット
１８ 転写器
１９ 定着器
２０ 色変換部
２１ ガンマ補正部
２２ スクリーン処理部
２３ 重畳処理部
２４ ＲＯＰ処理部
２５ 分離処理部
２６ 黒画素検出部
２７ Ｃプレーン周期性検出部
２８ Ｍプレーン周期性検出部
２９ Ｙプレーン周期性検出部
３０ ＡＮＤ演算器
３１ Ｋプレーン周期性検出部
３２ ＣＭＹデータ生成部
Claims (2)
- 入力信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の色信号に変換する色変換手段と、前記色信号にガンマ補正を行うガンマ補正手段と、閾値比較により前記色信号を２値化する２値化手段と、前記２値化された色信号のうちブラックの画素をシアン、マゼンタ、イエローの画素との論理和をとってこれらの色信号に重畳し３色の重畳色信号に変換する重畳手段と、予め定義された論理演算を前記重畳色信号に対して行う論理演算手段と、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号のビットパターンがすべて同じである場合は前記ビットパターンをブラックとして出力し前記３色の色信号を０として分離色信号に変換し、一方、前記色信号のビットパターンが異なる場合は、シアン、マゼンタ、イエローがともに１であるときブラックが出力され、前記論理演算手段の出力であるシアン、マゼンタ、イエローの３色の色信号および前記出力されたブラックそれぞれにおいて起点となる画素から同様のビットパターンが現われる画素までを１周期とし、着目画素の前後の所定周期離れた位置に画素が存在する場合に周期性ありと判定し、前記判定されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの周期性に基づいてブラックの発生およびシアン、マゼンタ、イエローの除去を決定して分離色信号に変換する分離手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
- 前記色変換手段は入力信号が無彩色であるときにシアン、マゼンタ、イエローの値を０としてブラックのみを出力することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
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