JP4882426B2 - 画像形成装置およびその画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関し、より詳しくは、レジストレーションコントロールを実施する画像形成装置に関する。

プリンタや複写機等の画像形成装置では、画像形成ユニットに対して用紙等の記録媒体が傾いたり、歪んだりした状態で搬送されると、記録媒体上にはその傾きや歪みに応じて画像がずれて形成されてしまう。また、画像形成ユニット自体の取り付け誤差等によっても同様に、記録媒体に対する画像形成位置（アライメント）のずれが生じてしまう。そこで従来から、このような画像のずれを補正するずれ制御（レジストレーションコントロール）が行われている。

また、今日広く普及しているカラー画像出力用の一般的な画像形成装置として、例えばブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色ごとに設けられた画像形成部が転写対象（中間転写体である転写ベルトや記録材である用紙等）に対向して並べて配置された、いわゆるタンデム型の画像形成装置が存在する。このタンデム型の画像形成装置では、各々の画像形成部で形成される色の異なる画像が、走行する転写対象に順次転写されて多重化され、カラー画像が形成される。

このタンデム型の画像形成装置では、色ごとに形成された画像を重ねてカラー画像を形成するため、画像形成部の各取り付け位置の誤差、各画像形成部の周速誤差、転写対象に対する露光位置の違い、転写対象の線速の変化等により、形成された画像において色ずれが発生する場合がある。したがって、この種の画像形成装置では、これらの色ずれ量を測定し、色ずれの発生を抑制するための色ずれ制御（カラーレジストレーションコントロール）を行うことが不可欠となる。なお、上記のようなタンデム型の画像形成装置の他に、例えば像担持体を複数回転させてカラー画像を形成するサイクル方式や、いわゆるインクジェット方式などの画像形成装置においても、色ずれ等に対して同様な問題がある。

このようなレジストレーションコントロール（カラーレジストレーションコントロールを含む）の対象となる画像のずれ（以下、この種のずれをレジずれと呼ぶ）には、走査ラインの傾き（スキュー）や湾曲（ボウ）、倍率変動などがある。これらのレジずれを補正するための従来技術としては、機構系や光学系におけるメカニズムにより修正を行うものや、レジずれの方向や量に応じて元の画像データを変形させる画像処理によって補正を行うものなど、種々の技術がある。機構系や光学系によるメカニカルな修正は非常に高い精度を要することから、微少な修正に関しては、画像処理による補正の方がコストを抑えることができ、利便性も高い。

上述したレジずれのうちの倍率変動によって生じるずれ（以下、このレジずれを特に倍率ずれと呼ぶ）、特に、主走査方向に現れる倍率ずれ（主走査倍率ずれ）は、各色におけるＲＯＳ（Raster Output Scanner）と感光体との間の光学的距離の誤差のために、画像形成部の感光体上での主走査方向の幅が各色で異なることによって発生する位置ずれである。この主走査倍率ずれを補正する方法として、各色独立にビデオクロック周波数を可変とすることにより主走査倍率ずれの補正を行う従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、画像データに対して画素の挿入または削除（間引き）を適宜行うことにより、電子的に主走査倍率ずれを補正する従来技術がある（例えば、特許文献２参照）。さらに、画像データに対して画素を挿入または削除する従来技術では、スクリーン処理により画像に施されるスクリーンパターンの特性に応じて画素を挿入または削除する位置を決定するものもある（例えば、特許文献３参照）。

特許文献２、３に記載の従来技術のように、画像処理による補正を行う場合、専用のハードウェアを設ける必要がないため（例えば、特許文献１に記載の技術では、露光器に、補正のための専用のハードウェア、すなわち画像信号用の画像クロック発生装置を設ける必要があった）、装置規模の拡大やコストの増加を抑制することができる。しかし、画像データに対して画素の挿入または削除（間引き）を適宜行う場合、画素の挿入または削除のしかた（位置やパターン）によっては、画像にディフェクトが発生してしまう場合があった。

図１０（ａ）、（ｂ）は、主走査倍率ずれの補正により画像データに画素を挿入する様子を示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示す例では、主走査方向の１走査ラインあたり３画素が挿入される。図１０（ａ）には、画素の挿入位置が示されており、図１０（ｂ）には、図１０（ａ）に示された位置の右隣に画素が挿入された様子が示されている。
図示の例では、画像データの主走査方向の画素数が５７画素であるので、図示のように、適当な間隔を開けて画素を挿入（または削除）することにより、画像に大きな影響を与えずに主走査倍率の補正を行うことができる。

しかし、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、各走査ラインの同一箇所に画素を挿入すると、挿入された画素が副走査方向に一直線に並んでしまうために、画像上で巨視的に無視できない構造となり、視覚的に認められるほどの顕著な筋状の画質ディフェクト（以下、単にディフェクトと称す）が生じる場合があった。そこで、主走査ラインごとに画素の挿入位置をオフセットさせて設定したり、画素の挿入間隔を不規則にしたりすることにより、挿入される画素が一直線に並ばないようにして、ディフェクトの視認性を低減することが行われていた。

図１１（ａ）、（ｂ）は、主走査ラインごとに画素の挿入位置をオフセットさせた場合の、画素の挿入位置（図１１（ａ））および画素が挿入された様子（図１１（ｂ））を示す図である。
図１１（ａ）、（ｂ）に示す例では、７走査ライン分の幅（すなわち７画素分の長さ）をパターン周期として、１走査ラインごとに画素の挿入位置が１画素分ずつずれていくパターンが繰り返されている。これにより、挿入画素の並びが一定の長さ以上の直線とならないようにしている。

ところで、今日の画像形成装置では、多階調の画像を表現する標準的な手法として、面積階調方式が用いられることが多い。例えば、出力画像を、まず解像度６００ｄｐｉ、８ｂｉｔ（２５６階調）＋Ｔａｇ（４ビット）などの多値画像として表現し、これにスクリーン処理を施して、解像度２４００ｄｐｉ、１ｂｉｔ（２階調）の２値画像に変換する。すなわち、多値画像における１ドットの階調を、２値の１６ドットの集合で表現する。スクリーン処理では、画像の各部に対し、その部分で表現すべき階調に応じて、規則的なスクリーンパターンを形成する。

特公平６−５７０４０号公報 特開２００１−５２４５号公報 特開２００３−２７４１４３号公報

上述したように、画像形成装置では、画像に対して画素を挿入したり削除したりする画像処理によって、倍率ずれを含むレジずれを補正することが行われている。そして、補正のための画像処理によって生じるディフェクトを抑制するために、主走査ラインごとに画素の挿入位置や削除位置（以下、これらを総括して画素操作位置と称す）をオフセットさせるといった工夫も行われている。

しかし、画素操作位置をオフセットさせる場合であっても、画像に対して上述した面積階調方式等によるスクリーン処理が施されていると、そのスクリーンパターンの特性（周期および角度）と画素操作位置とが同期することにより、画像にディフェクトが生じてしまう場合があった。画素の挿入間隔を不規則にする場合であっても、不規則であるが故に、ディフェクトの視認性が必ずしも低減するとは限らないという問題があった。

図１２は、スクリーンパターンの特性と画素操作位置とが同期している様子を示す図である。図１２において、スクリーンパターンであるドットパターンを構成するドットの並ぶ方向（主走査方向に対する角度）と画素操作位置の並ぶ方向（主走査方向に対する角度）とは一致している。また、各ドットの副走査方向における繰り返しの周期と画素操作位置の並びの副走査方向における繰り返しの周期とが一致している。このような場合には、画素操作位置をオフセットさせていても、スクリーンパターンと画素の挿入あるいは削除パターンとが干渉してしまい、画像に筋状のディフェクトが生じてしまう。

特許文献３に記載された従来技術では、スクリーン処理により画像に施されるスクリーンパターンの特性に応じて画素操作位置を決定することにより、スクリーン処理が施された場合でもディフェクトの視認性を低減させることができる。しかしながら、この従来技術では、スクリーンパターンの画像特性を検出する検出手段や、画素の挿入あるいは削除パターンが検出された画像特性と同期しないように画素操作位置を決定するためのパラメータを作成する手段を画像形成装置に備えることが必要となるため、システム構成が複雑となり、コストも増大するという問題があった。

また、画素操作位置がスクリーン形状に同期していないとしても、画素操作位置の画素値に偏りが存在する場合には、画素の挿入または削除が行われる領域と、行われない領域とができてしまい、ディフェクトの原因となる。
図１３は、画素操作位置の画素値に偏りが存在する場合のスクリーンパターンおよび画素操作位置と、これによって生じるディフェクトを模式的に表した図である。
図１３（Ａ）を参照すると、巨視的に、画素の挿入または削除が行われる画素操作領域と、画素の挿入または削除が行われない画素無操作領域とが、主走査方向に沿って交互に現れていることがわかる。そのため、図１３（Ｂ）に示すように、階調濃度の濃い領域と薄い領域とが現れてしまう。なお、画素が挿入される場合には、階調濃度の濃い領域は画素操作領域に対応し、画素が削除される場合には、反対に階調濃度の濃い領域が画素無操作領域に対応することとなる。

このディフェクトは、画素操作点の存在しない領域の幅がある程度大きくなると、視認されやすくなる。スクリーンが既知であれば、画素操作位置を決定するためのパラメータを適宜設定して、偏りを抑制することも可能であるが、この場合、スクリーンパターンの種類に応じてパラメータを選択しなくてはならない。しかし、一つの画像内の複数のオブジェクトに対して異なる種類のスクリーンパターンが用いられる場合、ハードウェアの制限から、スクリーンパターンの種類に応じてパラメータを切り替えることが難しい。そのため、一つのパラメータで複数種類のスクリーンに対応する必要があり、適切なパラメータを選択することが困難である。また、どのようなパラメータを選択してもディフェクトが発生してしまう場合もある。

なお、以上の説明では、主として主走査倍率の補正として画素が挿入または削除される場合について説明したが、主走査倍率の補正以外にも、画像データの全体または部分的に画素を挿入または削除することにより画像を所望の形状や大きさに変形する補正（例えば、副走査方向の倍率補正や台形補正等）が行われる場合も同様の問題がある。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、スクリーン処理済みの画像に対して倍率ずれを補正するための画像処理を施した場合における画素操作位置の偏りを抑制し、画質欠陥の発生を防止することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、次のように構成された画像形成装置として実現される。この装置は、画像のレジストレーションずれを補正するための補正値を求める補正値設定部と、この補正値に基づいて、画素を挿入または削除する画素操作位置の配列を設定する配列設定部と、設定された画素操作位置の配列に基づいて、画素操作位置が存在する画素操作領域と画素操作位置が存在しない画素無操作領域との割合を求め、この画素操作領域と画素無操作領域との割合に基づいて、画素操作位置をシフトする分散処理部とを備える。

この発明は、方法のカテゴリで把握することにより、次に示すステップを含む画像処理方法として実現とすることができる。すなわち、この方法は、画像のレジストレーションずれを補正するための補正値を求めるステップと、この補正値に基づいて、画素を挿入または削除する画素操作位置の配列を設定するステップと、設定された画素操作位置の配列に基づいて、画素操作位置が存在する画素操作領域と画素操作位置が存在しない画素無操作領域との割合を求め、この画素操作領域と画素無操作領域との割合に基づいて、画素操作位置をシフトするステップとを含むことを特徴とする。

より詳細には、上記の画像形成装置において、分散処理部は、画素操作位置を複数の走査ラインごとにシフトさせる。または、ｎ（ｎは自然数）番目の走査ラインとｎ＋１番目の走査ラインの間における画素操作位置のオフセット量が、画素操作領域における画素操作位置のシフト方向の長さの整数倍となるように、画素操作位置をシフトする。

また、上記の画像形成装置において、配列設定部は、補正値に加え、画素操作位置がスクリーン処理で用いられるスクリーンパターンと同期しないように設定された配列パラメータに基づいて画素操作位置の配列を設定する構成とすることができる。この場合、分散処理部は、配列パラメータに基づいて設定された画素操作位置の配列単位で、画素操作位置をシフトさせることができる。あるいは、配列パラメータに基づいて設定された画素操作位置の配列の周期に同期させて、画素操作位置をシフトさせることができる。

以上のように構成された本発明によれば、スクリーン処理済みの画像に対して倍率ずれを補正するための画像処理を施した場合における画素操作位置の偏りを抑制することができる。このため、画質欠陥の発生を防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
図１は、本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。
この画像形成装置は、電子写真方式を採用した、いわゆるタンデム型のデジタルカラー機である。図１に示すように、この画像形成装置は、画像を形成する画像形成部１０、印字機能（印字機能）として、画像形成部１０の感光体ドラム１１に対して静電潜像を形成する露光装置１３、感光体ドラム１１に担持されたトナー像を重畳して担持する中間転写体としての転写ベルト２１を備えている。画像形成部１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応させて設けられている。以下、これらを区別する必要がある場合には、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと表記するが、区別する必要がない場合には、単に画像形成部１０と表記する。また、転写ベルト２１の内側で、各画像形成部１０の感光体ドラム１１に対向する位置には、転写ベルト２１上に画像を担持するための一次転写ロール２３が設けられている。さらに、転写ベルト２１に担持されたトナー像を用紙に転写するいわゆる二次転写位置には、二次転写ロール２４と、転写ベルト２１の内側に設けられる対向ロール２５とが配置されている。さらに、記録媒体である用紙を収容する給紙カセット２７と、転写された用紙を定着するための定着器２８とを備えている。また、画像形成装置は、レジずれに対する補正のための画像処理を行う制御装置３０と、転写ベルト２１の所定領域に形成された色ずれ制御用パターンを読み取る色ずれセンサ４０とを備えている。

制御装置３０は、画像読取装置（ＩＩＴ：Image Input Terminal）等の画像データの入力手段から得られた画像のデジタル画像信号や色ずれ制御のためのパターン画像などの画像信号を生成して露光装置１３に供給し、転写ベルト２１への書き込みを行わせる。また制御装置３０は、色ずれセンサ４０から色ずれ制御用パターンの検出結果を取得し、取得した情報に基づいて色のずれ量を解析し、必要な補正を行っている。制御装置３０におけるこれらの機能は、例えばプログラム制御されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等で実現される。また制御装置３０は、メモリとして不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）や読み書き可能なＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。このＲＯＭには、コントローラが実行する画像形成動作や色ずれの検出および補正動作などを制御するためのソフトウェアプログラム、色ずれ制御用パターンの画像情報等が格納されている。ＲＡＭには、各種カウンタ値、ジョブの実行回数、前回の色ずれ検出処理の実行情報（時間情報等）といった、画像形成装置の動作に伴って取得される各種の情報が格納される。

各色別の露光装置１３には、例えば画像読取装置（ＩＩＴ）や外部のパーソナルコンピュータ装置（ＰＣ）等から得られ、画像処理装置（図示せず）によって変換されたデジタル画像信号が、制御装置３０を介して供給される。色ずれセンサ４０は、転写ベルト２１上に形成された色ずれ制御用パターン（ラダー状トナーパッチ、シェブロンパッチ）をＰＤ（Photo Diode）センサ等で構成される検出器上に結像し、パッチの重心線と検出器の中心線とが一致したときにパルスを出力する反射型センサである。この色ずれセンサ４０は、各画像形成部１０で形成されたパッチによる色ずれ制御用パターンの相対色ずれを検出するために、例えば、図１における最下流側の画像形成部１０Ｋの下流側で、かつ主走査方向に沿って２個、配置されている。色ずれセンサ４０の発光部は、例えば赤外ＬＥＤ（波長８８０ｎｍ）が２個用いられ、安定したパルス出力を確保するために、２個のＬＥＤの発光光量を調整（例えば２段階）できるように構成されている。

上記４色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各々には、像担持体である感光体ドラム１１の周りに、画像形成のための各種ユニットが同様に形成されている。即ち、感光体ドラム１１を帯電させる帯電装置、露光装置１３により露光された感光体ドラム１１にトナー像を現像する現像装置、転写ベルト２１へのトナー像の転写後に感光体ドラム１１に残る残留トナーを除去するクリーナ等の各種ユニットが備えられている。なお、画像形成部１０の構成としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいわゆる常用色の他、通常のカラー画像形成には用いられない、例えばコーポレートカラーなどの特殊な画形材に対応させた特定色画像形成部を設けることも可能である。また、上述したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の他に、ダークイエローなどを含めた５色以上を常用色として用いることもできる。なお、本実施形態では、像担持体である感光体ドラム１１の軸方向を主走査方向、感光体ドラム１１の回転による移動方向を副走査方向としている。

転写ベルト２１としては、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、その両端を溶着等の手段によって接続することによって、無端ベルト状に形成したものが用いられる。この転写ベルト２１は、駆動ロールとバックアップロールとによって、少なくとも一部を略直線的にしたループ状に張られる。そして、この転写ベルト２１の略直線的な部分に対して、略水平方向に一定間隔を隔てて、４色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋおよび対向する一次転写ロール２３が配列されている。図１に示す例では、転写作業を行う際の転写ベルト２１の移動方向に対して上流側から下流方向に順に、イエローの画像形成部１０Ｙ、マゼンタの画像形成部１０Ｍ、シアンの画像形成部１０Ｃ、ブラックの画像形成部１０Ｋが配列されている。画像形成部１０によって形成された各色の画像が、転写ベルト２１の動きにしたがってベルト上で順に重ね合わされることにより、転写ベルト２１上にカラートナー画像が形成される。そして、転写ベルト２１の移動と用紙搬送とのタイミングが合わされ、二次転写ロール２４と対向ロール２５を含む位置で、転写ベルト２１上に形成されたカラートナー画像が用紙に転写される。この後、カラートナー画像が転写された用紙は、定着器２８に搬送され、定着器２８においてカラートナー画像が用紙に定着されて、画像形成装置の筐体外部に設けられた排出トレイに排出される。
なお、図１には、電子写真方式による画像形成装置の構成例を示したが、本実施形態は、インクジェット方式やサーマル方式等の種々の方式による画像形成装置に対して適用することが可能である。

さて、上記のように構成された画像形成装置において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応する各露光装置１３のＲＯＳ（Ｙ用ＲＯＳ、Ｍ用ＲＯＳ、Ｃ用ＲＯＳ、Ｋ用ＲＯＳ）と感光体との間の光学的距離に誤差がある場合、各色の感光体ドラム１１に形成される画像は主走査方向の幅が異なることとなる。そのため、転写ベルト２１において各色の画像が重畳されると、各色の画像に主走査倍率ずれが生じてしまう。そこで、制御装置３０の制御により、各色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが形成する画像に対して、画素の挿入または削除が適宜行われて主走査倍率の補正が実施される。以下、制御装置３０の機能および本実施形態による倍率ずれに対する補正について、主走査倍率ずれに対して行う場合を例として詳細に説明する。

図２は、本実施形態における制御装置３０の機能構成を示す図である。
図２を参照すると、本実施形態の制御装置３０は、スクリーン処理を行うスクリーン処理部３１と、レジずれ検出部３２と、補正値設定部３３と、レジずれに対する補正のために画素の挿入または削除を行う画像補正部３４およびパラメータ記憶部３５と、画像補正部３４により補正された画像を画像形成ユニット（ＩＯＴ）へ送出する出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３６とを備える。これらの構成のうち、スクリーン処理部３１、レジずれ検出部３２、補正値設定部３３および画像補正部３４は、例えば、上述した不揮発性のＲＯＭに格納されたソフトウェアプログラムに制御されたＣＰＵにより実現される。また、パラメータ記憶部３５は、例えば、上述したＲＯＭで実現され、後述する、画素操作位置を計算するためのパラメータを記憶している。

制御装置３０には、処理対象として、印刷しようとする画像のデータが入力される。入力される画像には、多階調（多値）のデータと、単階調（２値）のデータとがある。スクリーン処理部３１は、入力画像が多値データである場合に、この入力画像に対して、特定の色、特定のオブジェクト（例えば写真、文字などの別）ごとにスクリーン処理を施して、画像を２値データに変換する。また、スクリーン処理部３１は、テキスト／イメージ分離（Ｔ／Ｉ分離）処理を実行し、各オブジェクトに対して表現する階調に応じた適切なスクリーンパターンを選択する。そして、各種のスクリーンパターンを格納した記憶手段（上述した制御装置３０に搭載されるＲＯＭ等）から選択したスクリーンパターンを読み出してスクリーン処理に用いる。スクリーン処理が施された画像は、画像補正部３４に送られる。入力画像が２値データである場合は、スクリーン処理部３１によるスクリーン処理が行われることなく、直接、画像補正部３４に入力される。

レジずれ検出部３２は、図１を参照して上述したように、色ずれセンサ４０による色ずれ制御用パターンの検出結果を取得して解析し、色ずれの有無およびずれ量を求める。
補正値設定部３３は、レジずれ検出部３２により検出された色ずれのずれ量に応じて、これを相殺するために要する補正値を算出する。例えば、主走査倍率ずれに対する補正の場合、主走査方向に並ぶ画素列に対して、何ドットおきに画素を挿入または削除するか、といった値を計算する。

画像補正部３４は、スクリーン処理部３１により２値化された画像または元々２値データであった入力画像を入力し、倍率ずれを補正するための画像処理を行う。図２に示すように、画像補正部３４は、画像に対して画素を挿入または削除する画素操作位置を設定する画素操作位置配列設定部３４１と、設定された画素操作位置をさらにシフトして分散させる画素操作位置分散処理部３４２とを備える。

画素操作位置配列設定部３４１は、補正値設定部３３によって算出された補正値およびパラメータ記憶部３５に記憶されているパラメータに基づいて、画素操作位置の配列を設定する。画像データに対して画素を挿入したり削除したりすることにより主走査倍率ずれを補正する場合、元の画像に対する影響（画像の変形による画質の低下）をできるだけ小さくするために、画素操作位置が各走査線上で適当な間隔を開けるように設定されることが好ましい。例えば、図１０、１１に示したように、画像データにおける主走査方向の画素数が５７画素であり、１走査線あたり３画素を挿入するならば、１９（＝５７／３）画素ごとに１画素が挿入される。また、挿入画素が隣接して一直線に並ぶことにより、画素挿入後の画像において視認されるほどの顕著な筋状のディフェクトが発生することを防ぐため、図１１に示したように、上述した画素操作位置を計算するためのパラメータに基づいて、各主走査線の画素操作位置をオフセットさせることが行われる。

ここで用いられるパラメータは、画素操作位置をオフセットさせて一定の配列を形成させるパラメータである。具体的には、例えば、二つの画素操作位置を結ぶ直線と画像データの走査方向（主走査方向あるいは副走査方向）とのなす角度（以下、単に角度と記す）と、画素操作位置の配置パターンの繰り返し周期（以下、単に周期と記す）との組を用いたり、二つの画素操作位置の間のオフセット値（以下、単にオフセット値と記す）と、画素操作位置の配置パターンの繰り返し周期との組を用いたりすることができる。

図３は、画素操作位置を計算するためのパラメータとして角度と周期を用いる場合のパラメータの構成例を示す図である。
図３に示す例を参照すると、画素操作位置は、一定の走査線分の幅（画素数）を周期として画素操作位置の配置パターンが繰り返される。そして、１周期における画素操作位置の配置パターンとしては、画素操作位置が主走査方向に対して角度αをなして並ぶように配置される。なお、この角度αは、

tan α＝１／オフセット値

と表すことができる。

図４は、画素操作位置を計算するためのパラメータとしてオフセット値と周期を用いる場合のパラメータの構成例を示す図である。
図４に示す例を参照すると、画素操作位置は、一定の走査線分の幅（画素数）を周期として画素操作位置の配置パターンが繰り返される。そして、１周期における画素操作位置の配置パターンとしては、１走査線ごとに画素操作位置を主走査方向に一定量（オフセット値）だけずらしながら配置される。

しかしながら、上記のように画素操作位置をオフセットさせても、挿入または削除される画素の数等の条件によっては、画素操作領域と画素無操作領域とが巨視的に区分けされてしまう。そして、スクリーン処理された画像において、画素操作領域に対応する領域と画素無操作領域に対応する領域とが階調濃度の差として視認されるというディフェクトが生じる場合がある。
そこで、本実施形態では、上記のパラメータに基づいて設定された画素操作位置をさらにシフトして分散させ、画素無操作領域を縮小させる。画素無操作領域を縮小させることで、画像のスクリーン処理された部分が、階調濃度の異なる領域が交互に並んで視認されるほどの巨視的な構造を持つことを抑制することができる。

画素操作位置分散処理部３４２は、画素操作位置配列設定部３４１により設定された画素操作位置を、主走査方向の画素操作領域の幅および画素無操作領域の幅に基づいて、シフトする。画素操作位置のシフトは、所定の画素操作領域からその隣の画素操作領域までの領域（すなわち、１つの画素操作領域と１つの画素無操作領域とを含む領域）全体に、できるだけ均等に画素操作位置が分散されるように行われる。また、分散後の画素操作位置が、上記のパラメータが表す画素操作位置の配列の特性、すなわち、角度あるいは周期成分、またはその両方を保持するようにシフトされる。これにより、シフト後の画素操作位置がスクリーンパターンと同期してしまい、新たなディフェクトが発生することを防止する。

本実施形態における具体的な画素操作位置の分散手法について詳細に説明する。
画素操作位置を分散させる手法は、例えば、主走査ラインごとに（すなわち、個々の画素操作位置単位で）シフトする手法と、パラメータによって特定される画素操作位置配列を単位としてシフトする手法とが考えられる。

主走査ラインごとにシフトする手法では、例えば、画素操作位置の副走査方向位置をｎ、画素操作位置が取る範囲の主走査方向の幅（画素操作領域幅）をＸ₁、その他の領域における主走査方向の幅（画素無操作領域幅）をＸ₂として、次式によりシフト量を計算することができる。

S(n)=(n-INT{n/(INT{X₂/X₁}+1)}*(INT{X₂/X₁}+1))*X₁ ・・・（１）

上記式（１）によれば、主走査ライン（ｎ＋１）に存在する画素操作位置に対するシフト量は、主走査ラインｎに存在する画素操作位置と比較してＸ₁だけ増加される。そして、シフト量が画素無操作領域幅より大きくなった場合に、初期値（シフト量０）に戻される。なお、画素無操作領域は、画素操作位置のシフト後は画素操作位置が配置されるため、画素無操作領域ではなくなるが、説明の便宜上、画素操作位置のシフト前に画素無操作領域であった領域を、シフト後においても画素無操作領域と呼ぶ（以下の説明において同様）。

図５は、式（１）を用いて、主走査ラインごとにシフトする手法により画素操作位置を分散させた様子を示す図である。画素操作位置配列設定部３４１により図５（Ａ）に示すように設定された画素操作位置が、画素操作位置分散処理部３４２により図５（Ｂ）に示すようにシフトされ、分散される。
図５（Ａ）を参照すると、画素操作領域幅Ｘ₁と画素無操作領域幅Ｘ₂とは、Ｘ₂＝３Ｘ₁の関係を有する。
図５（Ｂ）を参照すると、最上段（１段目の主走査ライン）の画素操作位置のシフト量Ｓ（０）は０（初期値）、２段目の画素操作位置のシフト量Ｓ（１）はパラメータの示す画素操作位置配列幅分のＸ₁、３段目の画素操作位置のシフト量Ｓ（２）は２段目のシフト量にさらにＸ₁だけシフトさせた２×Ｘ₁、４段目の画素操作位置のシフト量Ｓ（３）は同様に３×Ｘ₁となっている。そして、５段目の画素操作位置のシフト量Ｓ（４）は、４×Ｘ₁にしてしまうと、シフト量が画素無操作領域幅を超え、シフト後の画素操作位置が他の画素操作領域に入ってしまうため、これを回避してシフト量は０となっている。

この主走査ラインごとにシフトする手法に関しては、図５を参照して説明した基本的な方法の他に、実施態様において適当な変更を施すことができる。
図６は、主走査ラインごとにシフトする手法の変形例を示す図である。
図５を参照して説明した、画素操作位置のシフト量が一定の値を超えた場合に０に戻す方法では、シフト量が０になった主走査ラインにおける画素操作位置と、その前の主走査ラインにおける画素操作位置との間のオフセット量（シフト量の差）が、他の隣接する主走査ラインにおける画素操作位置の間のオフセット量と比べて大きくなってしまう。図６（Ａ）に示す例では、１段目から４段目までの各画素操作位置は、主走査方向にそれぞれ９画素分ずつ開いているが、４段目とシフト量が０に戻る５段目の画素操作位置は、２７（＝３×９）画素分の間隔が開いている。そして、この画素操作位置間のオフセット量の差のために、スクリーンパターンが大きく変形してしまう場合があり得る。

そこで、図６（Ｂ）に示すように、式（１）で算出されたシフト量が画素無操作領域幅よりも大きくなった場合に、シフト量を０に戻すのではなく、シフト量の計算値の符号を反転することが考えられる。図示の例では、５段目から７段目まで（すなわち、シフト量０の位置と一致するまで）、画素操作位置のシフト方向が主走査方向の逆向きとなっている。このような操作により、いずれの主走査ラインにおける画素操作位置も、隣接する他の主走査ラインの画素操作位置との間のオフセット量が主走査方向に９画素分となる。したがって、スクリーンパターンが大きく変形してしまうことがない。

図７は、主走査ラインごとにシフトする手法の他の変形例を示す図である。
図５を参照して説明した基本的な方法では、画素操作位置配列設定部３４１により設定された画素操作位置の配列の副走査方向における周期と、シフト量が０に戻る周期とが同期していない（画素操作位置の配列が７画素（すなわち、７主走査ラインごとに、主走査方向の同じ位置に画素操作位置が現れる）であるのに対し、シフト量は、４主走査ラインごとに一度、０に戻る）。そのため、図５（Ｂ）を参照すると、画素操作位置配列の境目である７段目と８段目において、画素操作位置が隣接しており、分散に偏りが生じてしまっている。

これを回避するため、図７に示すように、図５に示した基本的な方法に加えて、画素操作位置配列の周期に同期させて、シフト量を０に戻すことが考えられる。図７に示す例では、上位の構造として、画素操作位置配列の周期に同期して、７主走査ラインごとにシフト量が０となっている（図中Ｓ（７）を参照）。そして、下位の構造として、各画素操作位置配列において、式（１）にしたがい５段目のシフト量が０に戻っている（図中Ｓ（４）を参照）。このような操作により、画素操作位置は、１つの画素操作領域および１つの画素無操作領域を含む領域で、より均等に分散されることとなる。

さらに実際には、以上の変形例を適宜組み合わせて用いることもできる。上記の例では、いずれも１主走査ラインごとにシフト量を変化させたが、複数の主走査ラインごとにシフト量を変化させるようにしても良い。また、式（１）によれば、主走査ラインごとの画素操作位置のオフセット量が画素操作領域幅と一致するようにシフト量を設定したが、このオフセット量を画素操作領域幅の倍数としても良い。画素操作位置のオフセット量が、少なくとも画素操作領域幅の倍数であることを確保すれば、パラメータが表す角度以外の角度がシフト後の画素操作位置の配列に生じることを防止できる。

次に、画素操作位置配列を単位としてシフトする手法について説明する。
この手法では、例えば次式によりシフト量を計算することができる。

S(n)=(F(n)-INT{F(n)/(INT{X₂/X₁}+1)}*(INT{X₂/X₁}+1))*X₁ ・・・（２）
ただし、F(n)=INT{INT{n/Y}}

上記式（２）によれば、パラメータの示す画素操作位置配列の形状は変更せずに、パラメータの適用位置が主走査方向に沿って、パラメータの示す画素操作位置配列幅分のＸ₁ずつ順次シフトされる。そして、シフト量が画素無操作領域幅より大きくなった場合に、初期値（シフト量０）に戻される。

図８は、式（２）を用いて、図５（Ａ）に示した画像を対象として、画素操作位置配列を単位としてシフトする手法により画素操作位置を分散させた様子を示す図である。
図８を参照すると、画素操作位置配列設定部３４１により図５（Ａ）に示すように設定された画素操作位置配列（７画素単位）を、この配列単位でシフトしている。すなわち、最上段の配列（主走査ライン７本分）に含まれる画素操作位置のシフト量Ｓａ（０）は０、２段目の配列に含まれる画素操作位置のシフト量Ｓａ（１）はＸ₁、３段目の配列に含まれる画素操作位置のシフト量Ｓａ（２）は２×Ｘ₁、４段目の配列に含まれる画素操作位置のシフト量Ｓａ（３）は３×Ｘ₁となっている。そして、５段目の配列に含まれる画素操作位置のシフト量Ｓａ（４）は、４×Ｘ₁にしてしまうと、シフト量が画素無操作領域幅を超え、シフト後の画素操作位置が他の画素操作領域に入ってしまうため、これを回避してシフト量は０となっている。

画素操作位置配列を単位として画素操作領域幅の分だけ各画素操作位置をオフセットさせたことにより、図８に示すように各画素操作位置配列が連続することとなり、画素操作位置は、１つの画素操作領域および１つの画素無操作領域を含む領域で、均等に分散されることとなる。
本手法においても、上述した主走査ラインごとにシフトする手法と同様に、実施態様において適当な変形を施すことができる。例えば、図６に示した例のように、シフト量が画素無操作領域幅よりも大きくなった場合に、シフト量を０に戻すのではなく、シフト量の計算値の符号を反転するようにしても良い。これにより、隣接する画素操作位置配列のオフセット量に差が生じなくなり、スクリーンパターンが大きく変形してしまうことを防止できる。また、上記の例では、パラメータ周期ごと（すなわち、１つの画素操作位置配列ごと）に画素操作位置のシフト量を変化させたが、パラメータ周期の倍数（複数の画素操作位置配列ごと）に画素操作位置のシフト量を変化させることも可能である。さらに、シフト量の変化量（オフセット量）を画素操作領域幅の倍数とすることもできる。

以上のようにして、所定のパラメータにより設定された画素操作位置をさらにシフトした後、画像補正部３４は、補正値設定部３３により算出された補正値にしたがって、画素操作位置に対して画素を挿入し、または画素操作位置から画素を削除する。画素操作位置に画素を挿入する場合は、例えば、画素操作位置の画素あるいは主走査方向に隣接する画素をコピーして挿入する。画素の挿入または削除により補正された画像は、出力インターフェイス３６を介して画像形成ユニットへ送出される。

画素操作位置分散処理部３４２により画素操作位置が画像の略全体に分散されたため、画素無操作領域幅が小さくなり、画素操作領域との間で階調濃度に差が生じたとしても、その視認性は低下する。また、上記の分散手法によれば、上記のパラメータにより特定される画素操作位置配列の特性が変化しない。そのため、画素操作位置をシフトした後に、シフト後の画素操作位置がスクリーンパターンと同期して新たなディフェクトが発生することもない。したがって、パラメータの設計および選択の自由度が向上する。

なお、上記の実施形態では、スクリーン処理された画像におけるスクリーンパターンの構造が既知の場合について、このスクリーンパターンの特性に応じたパラメータを用いて画素操作位置配列設定部３４１が画素操作位置を設定することとした。しかしながら、画像に施されたスクリーンパターンの構造が不明な場合（例えば、画像形成装置が出力対象の画像として既にスクリーン処理の施されている画像を入力した場合）、たとえ、画素操作位置配列の特性とスクリーンパターンの特性とが部分的に同期するとしても、画素操作位置が十分に分散されることにより、発生するディフェクトの視認性は低減される。

本実施形態では、カラーレジずれにおける主走査方向の倍率ずれを補正する場合について説明したが、同様の手法を、用紙に対するアライメントのずれによる倍率ずれに対して用いることができることは言うまでもない。また、主走査方向の倍率ずれのみならず、副走査方向のずれを補正する場合に適用することも可能である。さらに、本実施形態は、画像データの全体または部分的に画素を挿入または削除することにより画像を所望の形状や大きさに変形する種々の補正を行う場合にも、同様に適用することが可能である。

図９（ａ）〜（ｄ）は、主走査方向の倍率ずれ及びその補正における種々の態様を示す図である。図９（ａ）には原画像データが示されており、図９（ｂ）〜（ｄ）には補正を行わない場合の出力画像と補正により変形された画像データとが示されている。
図９（ｂ）の例では、出力画像が原画像データに対して主走査方向に全体的に縮小されている。そこで、この変形を相殺するため、主走査方向全体にわたって画素の挿入によりサイズを拡大する補正が行われる。
図９（ｃ）の例では、出力画像の主走査方向のサイズが副走査方向（上から下へ向かう方向）に沿って次第に縮小されている。そこで、この変形を相殺するため、副走査方向に沿って、１走査線あたりの画素の挿入数を次第に増加させることにより主走査方向のサイズを拡大し、全体として台形となるように変形する補正が行われる。
図９（ｄ）の例では、出力画像の左側の領域が主走査方向に縮小されており、右側の領域が主走査方向に拡大されている（全体のサイズは原画像データと同じ）。そこで、この変形を相殺するため、画像データの左側の領域では画素を挿入して主走査方向のサイズを拡大し、右側の領域では画素を削除して主走査方向のサイズを縮小する補正が行われる。

本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。 本実施形態における制御装置の機能構成を示す図である。 画素操作位置を計算するためのパラメータとして角度と周期を用いる場合のパラメータの構成例を示す図である。 画素操作位置を計算するためのパラメータとしてオフセット値と周期を用いる場合のパラメータの構成例を示す図である。 本実施形態による主走査ラインごとにシフトする手法により画素操作位置を分散させた様子を示す図である。 本実施形態による主走査ラインごとにシフトする手法の変形例を示す図である。 本実施形態による主走査ラインごとにシフトする手法の他の変形例を示す図である。 本実施形態による画素操作位置配列を単位としてシフトする手法により画素操作位置を分散させた様子を示す図である。 主走査倍率補正の態様を例示する図である。 主走査倍率ずれの補正により画像データに画素を挿入する様子を示す図である。 主走査ラインごとに画素の挿入位置をオフセットさせた場合の、画素の挿入位置および画素が挿入された様子を示す図である。 スクリーンパターンの特性と画素操作位置とが同期している様子を示す図である。 画素操作位置の画素値に偏りが存在する場合のスクリーンパターンおよび画素操作位置と、これによって生じるディフェクトを模式的に表した図である。

符号の説明

３０…制御装置、３１…スクリーン処理部、３２…レジずれ検出部、３３…補正値設定部、３４…画像補正部、３５…パラメータ記憶部、３４１…画素操作位置配列設定部、３４２…画素操作位置分散処理部

Claims (12)

1. 画像のレジストレーションずれを補正するため挿入または削除する画素の数に関する補正値を求める補正値設定部と、
   前記補正値に基づいて、画素を挿入または削除する画素操作位置の配列を設定する配列設定部と、
   前記画素操作位置の配列に基づいて、当該画素操作位置が存在する画素操作領域と当該画素操作位置が存在しない画素無操作領域との割合を求め、当該画素操作領域と当該画素無操作領域との割合に基づいて、当該画素操作領域内の操作する画素の数が減り当該画素無操作領域内の操作する画素の数が増えるよう前記画素操作位置をシフトする分散処理部と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記分散処理部は、前記画素操作位置を複数のラインごとにシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記分散処理部は、ｎ（ｎは自然数）番目のラインとｎ＋１番目のラインの間における前記画素操作位置のオフセット量が、前記画素操作領域における当該画素操作位置のシフト方向の長さの整数倍となるように、前記画素操作位置をシフトすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記配列設定部は、前記補正値に加え、前記画素操作位置がスクリーン処理で用いられるスクリーンパターンと同期しないように設定された配列パラメータに基づいて前記画素操作位置の配列を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記分散処理部は、前記配列設定部により前記配列パラメータに基づいて設定された前記画素操作位置の配列単位で、当該画素操作位置をシフトさせることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記分散処理部は、前記配列設定部により前記配列パラメータに基づいて設定された前記画素操作位置の配列の周期に同期させて、当該画素操作位置をシフトさせることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の画像処理方法であって、
   画像のレジストレーションずれを補正するため挿入または削除する画素の数に関する補正値を求めるステップと、
   前記補正値に基づいて、画素を挿入または削除する画素操作位置の配列を設定するステップと、
   設定された前記画素操作位置の配列に基づいて、当該画素操作位置が存在する画素操作領域と当該画素操作位置が存在しない画素無操作領域との割合を求め、当該画素操作領域と当該画素無操作領域との割合に基づいて、当該画素操作領域内の操作する画素の数が減り当該画素無操作領域内の操作する画素の数が増えるよう前記画素操作位置をシフトするステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
8. 前記画素操作位置をシフトするステップでは、前記画素操作位置が複数のラインごとにシフトされることを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
9. 前記画素操作位置をシフトするステップでは、ｎ（ｎは自然数）番目のラインとｎ＋１番目のラインの間における前記画素操作位置のオフセット量が、前記画素操作領域における当該画素操作位置のシフト方向の長さの整数倍となるように、前記画素操作位置がシフトされることを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
10. 前記画素操作位置の配列を設定するステップでは、前記補正値に加え、前記画素操作位置がスクリーン処理で用いられるスクリーンパターンと同期しないように設定された配列
    パラメータに基づいて前記画素操作位置の配列が設定されることを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
11. 前記画素操作位置をシフトするステップでは、前記配列パラメータに基づいて設定された前記画素操作位置の配列単位で、当該画素操作位置がシフトされることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
12. 前記画素操作位置をシフトするステップでは、前記配列パラメータに基づいて設定された前記画素操作位置の配列の周期に同期させて、当該画素操作位置がシフトされることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。

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