JP4566009B2 - 画像出力装置および画像出力装置の画像出力方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像出力装置および画像出力装置の画像出力方法に関し、特に、２値画像の出力に関し、コピー機、ファクシミリ、プリンタ機器、複合機等に適用して好適である。

近年の画像出力装置においては、画像出力時に１画素当たり多階調で出力することができるものがあり、出力時の高画質化を図っている。また、インクジェットによる記録装置においても、１ドットのインク量を入力値に応じて制御して階調表現できるものがある。

インクジェットによる記録装置においては、インクを射出した後、紙に浸透させ定着させる方法をとることから、インク量が多くなりすぎると紙の裏面までインクが浸透してしまう裏写り等の障害が発生する場合がある。これを防止しようとして、インク量を減らしすぎると反対に文字などの濃度が下がり画質低下してしまう。
そのため、インク量を適宜制御することで、画質と、裏写りのような障害防止とを両立させるように調整がなされるが、特に、両面印字を行うような場合、見ている面の反対側にも印字されるということから、裏写り防止に関しては、片面印字の場合よりも条件が厳しくなる。

さらに、インクという記録材を用いる関係から、インクが付着浸透した部分の紙が伸びてしまうという問題もある。紙の伸びが発生するとしわの発生あるいは搬送性の低下等の問題が発生する。
そのため、特に多くのインクが紙に浸透する両面印字の場合、片面印字のときよりもインク量を少なくする濃度調整が必要となる。

インクジェットによる記録装置における濃度調整は、上記のような１ドット当たりのインク量制御と、画像に対する画像処理を組み合わせて行われる。画像処理は、例えば、誤差拡散やディザ処理等の階調処理であり、入力される多階調画像データ（１ドット当たり複数ビットで表現される画像データ）を処理して、所望の濃度を表現できるように変換を行う。（また、階調処理前にガンマ調整なども行う。例えば、特許文献１参照。）
特開平０５−０３２０２４号公報

上記のような記録装置に対して、例えば、ファクシミリのような２値画像を出力するような場合、画像が２値であるため、そのままでは上記のような多値画像を前提とした印字濃度調整を行うことができない。単純に１ドットのインク量を一律に下げるという方法もとることは可能であるが、インクのドット制御は制御できる段階値（つまり１ドットあたりの階調）が比較的少なく、階調間の差が大きいため、濃度が下がりすぎる等の問題が発生する場合がある。
特許文献１に記載の濃度調整方式は、各ドットのＯＮ／ＯＦＦしかなく、ドット毎に多階調出力可能な印字装置においては、画像劣化が大きかった。

本発明は、上記のような実情を考慮してなされたものであって、簡単な構成で２値画像入力に対して出力濃度調整を行える画像出力装置および画像出力装置の画像出力方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、１ドット当たり多階調の出力が可能な画像出力装置において、２値画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段からの入力値に対応して、１つ以上の出力値の中から選択する選択手段と、前記選択手段からの出力値に応じて、印字出力濃度を決定して両面印字を行う出力手段と、を有する画像出力装置であって、裏写りを防止するため、前記選択手段における前記出力値を設定できるようにすると共に、２値画像から出力値への対応をマトリクスとして保持し、前記選択手段は、前記画像入力手段からの入力値に対応して、前記マトリクス中の出力値を選択するようにしたことを特徴とする。

求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像出力装置において、前記選択手段における出力値のビット幅が、前記出力手段における出力階調段階数を包含するあるいは一致するビット数となっていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像出力装置において、疑似ランダムパターンで出力値を前記マトリクスに配置することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像出力装置において、前記疑似ランダムパターンは、ブルーノイズであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の画像出力装置において、前記マトリクスのサイズを可変としたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像出力装置において、前記マトリクスのサイズは、前記画像入力手段からの入力値の解像度に応じて可変とすることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、１ドット当たり多階調の出力が可能な画像出力装置の画像出力方法において、入力した２値画像に対応して、１つ以上の出力値の中から選択し、該出力値に応じて印字出力濃度を決定して両面印字し、裏写りを防止するため、前記出力値を設定できるようにすると共に、２値画像から出力値への対応をマトリクスとして保持し、前記入力した２値画像に対応して、前記マトリクス中の出力値を選択するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、入力された２値画像データを、画像出力装置の出力可能な階調のうちのいずれかの階調に割り当てるようにしたので、２値画像出力時の濃度調整が可能となる。
また、入力値に対しての出力値の割り当てを可変としたので、様々な出力階調に対応することが可能となる。この入力値と出力値との対応をマトリクス状にしたことにより、より細かい階調設定を行うことが可能となる。さらに、この入力値と出力値との対応を、出力デバイスの特性に応じて設定できる最小限のビット数とすることにより、無駄なハードウェアをなくすことができる。

また、入力値と出力値との対応をマトリクス状にした場合、配置する濃度値を一律あるいは一定のパターンで行わないようにしたので、濃度変更時の画質劣化への影響を比較的少なくすることが可能となる。濃度値の配置をブルーノイズの特性により行うようにして、視認されやすい低周波ノイズ（周期性）を排除することができ、画質劣化をより抑えることができる。
さらに、入力画像の解像度に応じてマトリクスサイズを変更するようにして、システム負荷を低減させるとともに、出力画像に対しては適切な濃度調整を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の画像出力装置に好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像出力装置の構成を示すブロック図である。同図において、画像出力装置は、制御手段１０１、メモリ１０２、ＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）１０３、画像入力手段１０４、画像処理手段１０５、出力手段１０６とからなり、これらはデータバス１０７で接続される。

制御手段１０１は、画像出力装置全体の制御を行う機能を持つ部分であり、ＣＰＵ、プログラムＲＯＭ等から構成される。
画像入力手段１０４は、入力機器から入力画像データを入力するためのインタフェースであり、入力機器がＰＣ（コンピュータ）である場合には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やパラレル（ＩＥＥＥ１２８４）が用いられることが多い。しかし、本画像出力装置がコピー機などのシステム中に組み込まれる場合もあるため、ＰＣインタフェースのみを指すわけではない。

画像入力手段１０４を介して入力された画像データは、ＤＭＡＣ１０３によって制御されつつメモリ１０２に記憶される。
ここで、入力された画像データがＰＤＬ（Page Description Language：ページ記述言語）で記述されている場合などは、一旦メモリ１０２に展開された後（あるいはメモリ１０２に展開されながら）、制御手段１０１によって画像データに変換が行われメモリ１０２内に出力される。

メモリ１０２に記憶された画像データに対して、出力特性に合わせた変換処理を画像処理手段１０５で行って、出力手段１０６の出力速度に対して十分なだけの出力画像データが用意できた時点で、ＤＭＡＣ１０３の制御下で出力画像データが出力手段１０６に対して出力される。

本発明における主要な出力手段１０６としては、インクジェットを考えているが、原理的には、１ドットを複数階調で打ち分けることのできる印字手段であれば、熱転写、電子写真などにも応用可能である。

画像入力手段１０４で、１ビット画像からなる画像データを入力した場合、値としては「０」または「１」のみで表されている。しかし、出力手段１０６は、多値で打ち分けることのできる印字手段であるから、入力値に出力値を対応させる必要がある。
本実施形態では、図２に示すように入力した画像と印字手段との対応付けを選択手段１０８で行うことにする。

前述のように、画像入力手段１０４が入力した画像データはメモリ１０２に記憶されるが、この記憶した画像データを選択手段１０８によって、出力手段１０６の多値画像データに対応付けてメモリ１０２に記憶させる。あるいは、入力された画像データがＰＤＬで記述されている場合などは、一旦メモリ１０２に展開された後（あるいはメモリ１０２に展開されながら）、選択手段１０８によって対応付けたデータがメモリ１０２へ記憶される。

例えば、選択手段１０８では、出力値が２ビット／画素程度の階調を持つとすると、入力されたデータ「０」または「１」（ここでは「０」を白、「１」を黒と定義する）を、出力値の「０」、「１」、「２」、「３」（「３」が最大濃度と定義する）のいずれかに対応付けを行う。

入力値「０」に対して出力値「０」、入力値「１」に対して出力値「３」を対応付けると、入力が黒「１」である場合には、その出力は出力手段１０６における最大濃度に対応付けたことになる。また、選択手段１０８による対応付けを、入力値「１」に対する出力値を「２」とすると、出力の濃度が落ちることになる。

このように選択手段１０８を設けることにより、入力された２値画像データを、出力デバイスの出力可能な階調のうちのいずれかの階調に割り当てて出力することが可能となり、２値画像出力時の濃度調整が可能となる。

また、選択手段１０８で入力値と出力値との対応付けを設定可能としてもよい。この対応付けは、ユーザに入力させたり、または予め定められた条件によって変更設定する。
これにより、必要に応じて、入力値に対する出力濃度を様々に変更することができる。

さらに、選択手段１０８を、上述のように入力値と出力値とを１対１に対応させるのではなく、マトリクス状の配置（図４（Ａ）参照）とするようにしてもよい。
例えば、図３に示した画像を入力画像とした場合、マトリクスを図４（Ａ）に示したものとする。この場合、図３の入力値「１」を、その値が存在する位置に対応するマトリクス上の出力値と置き換えるようにする。すると、出力画像は、図４（Ｂ）に示すように、入力値「０」に対応する部分の出力値は「０」であり、入力値「１」に対応する出力値はすべて「３」になる。

また、マトリクスを、図５（Ａ）に示したように市松状に「３」と「２」を配置するようにしてもよい。この場合、図３に示した入力画像に対応する出力は、図５（Ｂ）に示したものになり、図４に示したものに比較して濃度が低下していることが分かる。
同様に、マトリクスを、図６（Ａ）に示したようにすべて「２」に配置するようにした場合には、図６（Ｂ）に示すようにさらに濃度が低下した出力となる。

すなわち、マトリクス中に、必要な濃度に対応するパターンを書くことにより、画像全体の濃度を調整することが可能になる。また、濃度階層の中から一つだけを選択する場合に比較して、画像全体としては多段階に濃度調整をすることが可能になる。

尚、上述した例では、入力画像とマトリクスのサイズが同じとしたが、入力画像のサイズの方が大きいのが一般的であり、このような場合はマトリクスを入力画像のサイズ分だけ左右上下方向に繰り返し配置するようにして適用することになる。

上述した選択手段１０８では、入力値に対応する出力値を保持するための記憶領域のサイズは、出力手段１０６における１ドット当たりの打ち分け可能な階調値を記憶できるビット幅とする。１対１に対応する場合には、１ドット当たりのビット幅であるが、マトリクスの場合は、（マトリクスの要素数）×（１ドット当たりのビット幅）の記憶領域が必要となる。

例えば、４階調を打ち分けることができる出力手段１０６では、出力値を記憶するために必要なビット幅は２ビットであるから、選択手段１０８において対応値を記憶するための記憶領域のビット数は２ビット（あるいは、マトリクスの場合には要素数×２ビット）となる。もちろん、これを３ビット以上、例えば８ビットとしても問題ないが、ハード化した場合は無駄なビット数が増えるため、出力階調の段階を表現できる最小ビット分だけあれば十分である。

図５（Ａ）に示したマトリクスのように規則的に配置した場合、斜め４５度の１ドットの線があると、位置によっては濃度が変わるような画像劣化が発生することがある。
このため、マトリクスを、図７（Ａ）に示すように出力値「３」と「２」を擬似ランダムパターンで配置することによって、結果として出力された画像の濃度が落ちるが（図７（Ｂ）参照）、図５（Ａ）のマトリクスに比べて劣化が軽減される。

このように、マトリクスへの濃度変更のための設定を一律あるいは一定のパターンで行わないようにして、濃度変更時の画質劣化への影響を比較的少なくすることができる。

また、ブルーノイズの特性をもとに上記のランダム配置を行うようにしてもよい。このブルーノイズは、周波数成分の分布が高周波側に偏ったノイズであり、網点画像のように目に見える低周波のノイズが少なく、人間の視覚特性から、比較的認識しやすいノイズが出にくくすることができる。
このようにブルーノイズの特性を用いることにより、視認されやすい低周波ノイズ（周期性）を排除することができ、画質劣化をより抑えることができる。

画像入力手段１０４には、種々の解像度の画像データが入力されるが、すべての解像度について同じサイズのマトリクスを使用する必要はない。ここでは、上述の選択手段１０８がマトリクスを用いる場合に、使用するマトリクスの範囲を入力画像に応じて変えても、適切な濃度調整を行えるようにする。

例えば、図８に示すように、入力画像の解像度に応じて、使用するマトリクスサイズを変え、それぞれの解像度に応じてより適合するマトリクスを設定する。これは解像度に応じて網点の網の大きさを変えるのと同じような意味を持つものである。
この場合、解像度が低いとマトリクスサイズが減るので、マトリクス設定のための負荷を軽減することができる。

図８において、例えば、６００ｄｐｉ用のマトリクスは３２×３２程度のマトリクスになるが、３００ｄｐｉ用のマトリクスとしては１６×１６程度のマトリクスとなるので、設定を行っていない残りの部分はマトリクス外となる。したがって、この仕組みを用いる場合には、マトリクスの設定値のある範囲のみを繰り返して、入力画像に適用するように制御される。

本発明の実施形態に係る画像出力装置の構成を示すブロック図である。 入力画像データから出力デバイスで扱える濃度調整を行うときの構成を示す図である。 ２値の入力画像例である。 選択手段がマトリクスの場合、一様に濃度「３」を配置した例と出力画像例である。 選択手段がマトリクスの場合、市松模様に濃度「３」と「２」を配置した例と出力画像例である。 選択手段がマトリクスの場合、一様に濃度「２」を配置した例と出力画像例である。 選択手段がマトリクスの場合、擬似ランダムに濃度「３」と「２」を配置した例と出力画像例である。 解像度に応じたマトリクスサイズを変更する場合を説明する図である。

符号の説明

１０１…制御手段、１０２…メモリ、１０３…ＤＭＡＣ、１０４…画像入力手段、１０５…画像処理手段、１０６…出力手段、１０７…データバス、１０８…選択手段。

Claims (7)

1. １ドット当たり多階調の出力が可能な画像出力装置において、
   ２値画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段からの入力値に対応して、１つ以上の出力値の中から選択する選択手段と、
   前記選択手段からの出力値に応じて、印字出力濃度を決定して両面印字を行う出力手段と、を有する画像出力装置であって、
   裏写りを防止するため、前記選択手段における前記出力値を設定できるようにすると共に、２値画像から出力値への対応をマトリクスとして保持し、
   前記選択手段は、前記画像入力手段からの入力値に対応して、前記マトリクス中の出力値を選択するようにしたことを特徴とする画像出力装置。
2. 請求項１に記載の画像出力装置において、前記選択手段における出力値のビット幅が、前記出力手段における出力階調段階数を包含するあるいは一致するビット数となっていることを特徴とする画像出力装置。
3. 請求項２に記載の画像出力装置において、疑似ランダムパターンで出力値を前記マトリクスに配置することを特徴とする画像出力装置。
4. 請求項３に記載の画像出力装置において、前記疑似ランダムパターンは、ブルーノイズであることを特徴とする画像出力装置。
5. 請求項１に記載の画像出力装置において、前記マトリクスのサイズを可変としたことを特徴とする画像出力装置。
6. 請求項５に記載の画像出力装置において、前記マトリクスのサイズは、前記画像入力手段からの入力値の解像度に応じて可変とすることを特徴とする画像出力装置。
7. １ドット当たり多階調の出力が可能な画像出力装置の画像出力方法において、入力した２値画像に対応して、１つ以上の出力値の中から選択し、該出力値に応じて印字出力濃度を決定して両面印字し、裏写りを防止するため、前記出力値を設定できるようにすると共に、２値画像から出力値への対応をマトリクスとして保持し、前記入力した２値画像に対応して、前記マトリクス中の出力値を選択するようにしたことを特徴とする画像出力装置の画像出力方法。