JP5077546B2

JP5077546B2 - 画像形成装置及び画像処理方法

Info

Publication number: JP5077546B2
Application number: JP2007258359A
Authority: JP
Inventors: 功一石井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2009089210A

Description

本発明は、各色材の階調データを各色材用に中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルと比較してスクリーン処理しドットによる中間調の画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

図１０は従来の黒のグラデーションの表現方法を説明する図、図１１はカラー画像用としてスクリーン角度を変えた基本マトリクスの例を示す図、図１２は従来のディザマトリクスの作成法により設定されるスクリーンテーブルの成長順を示す図である。

電子写真において、カラー画像部の黒（グレーを含む無彩色）には、色材の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のコンポジットによる黒と、ブラック（Ｋ）による黒がある。黒のグラデーションは、図１０に示すように低階調から中高階調までをコンポジットスクリーンとして表現し、高階調をプロセスカラーのブラックで表現している（例えば、非特許文献１参照）。

電子写真方式の画像処理装置では、閾値を定義したスクリーンテーブルを持ち、スクリーン処理によりある色材（トナー）における中間調を２値化したドットで表現する。カラー画像の場合は、各色材のスクリーンテーブルによりドット配列の角度をずらし、スクリーン処理された印刷物が人間の目で混色を感じるようにしている。角度が１５°の基本マトリクスの例を示したのが図１１（ａ）であり、これに対し、角度をずらし７５°の基本マトリクスの例を示したのが図１１（ｂ）である。また、図１１（ｃ）は角度が４５°の基本マトリクスの例を、図１１（ｄ）は角度が０°の基本マトリクスの例をそれぞれ示している。スクリーン処理では、スクリーンテーブルの閾値と、印刷する画像データの値とを比較して、エンジンドットのオン／オフを決定し、印刷する画像を２値化する。

中心となるドットから縦横に成長するドット集中型のディザマトリクスの作成は、従来、次のようにして行われている（例えば、特許文献１参照）。まず、基本マトリクスの周期構造を決定する２つのベクトルｍ＾、ｓ＾について
主ベクトル：ｍ＾＝（ｍｘ、ｍｙ）
副ベクトル：ｓ＾＝（ｓｘ、ｓｙ）
を定義する。さらに、基本マトリクスを構成する画素の位置ベクトルＰｉ＾について
Ｐｉ＾＝（Ｐｉｘ、Ｐｉｙ）
（添字ｉは、基本マトリクスを構成するｉ番目の画素）
を定義する。そして、基本マトリクスを構成する画素の範囲を、周期構造を満足するように配置した後に、
Ｐｉ＾⇒Ｐｉ＾＋ｋｍ＾＋ｌｓ＾
（ｋ、ｌは、共に任意の整数で、負の値を含む）
による変換を行う。このＰｉ＾＋ｋｍ＾＋ｌｓ＾を新たな画素位置ベクトルＰｉ＾として配置することにより、新たな基本マトリクス形状へと変換を行った後に、ディザマトリクスの作成を行う。

この従来技術において、スクリーンの成長方向は縦横に一様であり、縦横比を変えるものではない。従来のディザマトリクスの作成法により設定された１２００ｄｐｉの場合における角度２６．６度、線数１７８．９ｌｐｉとなるスクリーンテーブルの成長順を示したのが図１２である。
ＤＰＴＷＯＲＬＤ別冊図解カラーマネージメント実践ルールブック２００３−２００４「印刷の色再現のしくみ」、ｐ３４、株式会社ワークスコーポレーション発行特開２００５−１９２１９５号公報

電子写真において、実際の色材成分が理想の色相と異なるため、Ｃ、Ｍ、Ｙを等量にして混ぜると、赤みをおびたグレー、茶系になってしまう。そこで、その赤みを消すため、図１０に示すように補色のシアンの配合率を、例えばハイライト部で２〜３％、中間で９〜１１％、シャドウ部で７〜８％程度、他の色材より高くしている。そのため、カラー画像において、Ｃ、Ｍ、Ｙの色材の消費量が同じにならず、シアンの色材の使用量が他の色材より多くなっている。色材の消費量が多くなると、それだけ露光部の消費電力も多くなる。

本発明は、上記課題を解決するものであって、コンポジットによる黒時の色の濁りを軽減すると共に、シアンの量を削減してもコンポジットによる黒の階調を自然に見えるようにするものである。

上記課題を解決するために本発明は、画像形成装置として、画像データをシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックそれぞれの階調データに色変換して出力する色変換処理手段と、中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルを格納する記憶手段と、前記色変換処理手段から出力されるシアン、マゼンダ、イエロー及びブラックの前記階調データを前記記憶手段に記憶されたスクリーンテーブルと比較してスクリーン処理するスクリーン処理手段と、を備え、前記記憶手段は、シアン用スクリーンテーブル、マゼンタ用スクリーンテーブル、イエロー用スクリーンテーブル、ブラック用スクリーンテーブル、及びコンポジットによる黒部に用いられる、前記シアン用スクリーンテーブルに対してドットの成長方向縦横比を逆にした第２のシアン用スクリーンテーブルを記憶し、前記スクリーン処理手段は、前記色変換処理手段から出力されるシアン、マゼンタ、イエローの前記階調データに基づきカラー部かコンポジットによる黒部かを判定し、判定された結果に基づいて前記シアン用スクリーンテーブルとコンポジットによる黒部に用いられる前記第２のシアン用スクリーンテーブルとを切り替えることを特徴とする。

このようにシアン用スクリーンテーブルに対してドットの成長方向縦横比を逆にした第２のシアン用スクリーンテーブルをコンポジットによる黒部に用いるので、コンポジットによる黒部の場合に他の色材と重なりが小さくなり色の濁りを軽減できる。同時に他の色材と重ならない面積が大きくなるので、シアンの量を削減してもコンポジットによる黒の階調を自然に見えるようにすることができる。

前記コンポジットによる黒部用として備えたシアン用スクリーンテーブルは、前記シアン、マゼンタ、イエローの色材用スクリーンテーブルの成長方向に対してオフセットを持たせたことを特徴とする。このようにすることにより、さらにコンポジットによる黒部の場合に他の色材と重なりが小さくなり色の濁りを軽減できる。同時に他の色材と重ならない面積が大きくなるので、シアンの量を削減してもコンポジットによる黒の階調を自然に見えるようにすることができる。

また、画像形成方法として、画像データをシアン、マゼンダ、イエロー及びブラックそれぞれの階調データに色変換して出力し、出力された階調データに基づいてカラー部かコンポジットによる黒部かを判定し、判定された結果に基づいて、記憶手段に記憶された中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルであるシアン用スクリーンテーブル、マゼンタ用スクリーンテーブル、イエロー用スクリーンテーブル、ブラック用スクリーンテーブル、及びコンポジットによる黒部に用いられる、前記シアン用スクリーンテーブルに対してドットの成長方向縦横比を逆にした第２のシアン用スクリーンテーブルを選択し、前記階調データと選択されたスクリーンテーブルとを比較してスクリーン処理することを特徴とする。

本発明によれば、コンポジットによる黒部に用いられる第２のシアン用スクリーンテーブルのドットの成長方向縦横比をシアン用スクリーンテーブルに対して逆にしたので、コンポジットによる黒部において、シアンが他の色と重ならない面積が大きくなる。したがって、シアンの色材を削減することができる。さらにオフセットを加えることにより、色材の重なりによる色の濁りが軽減でき、色材の載っていない白部と各色のバランスが保て、低階調から中階調の彩度が上がる。また、色材の消費が少ないことで、露光部の消費電力も少なくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説明する図、図２はスクリーンテーブルの切り替え処理部を説明するための図である。図中、１は画像データ出力部、２は色変換処理部、３はスクリーンテーブル、４はスクリーン処理部、５はＩ／Ｆ回路部、６はプリンタエンジン、３１は出力切り替え処理部を示す。

図１において、画像データ出力部１は、光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像データを出力するものである。色変換処理部２は、画像データ出力部１の出力するＲ、Ｇ、Ｂの画像データから印刷出力する色材の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像データに色変換するものである。これらの画像データは、中間調の画像を例えば０〜２５５で階調表現する多値の画像データである。スクリーンテーブル３は、中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルであり、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色材用のものを備えている。また、本実施形態においては、シアン用スクリーンテーブルとして、画像がコンポジットによる黒部のものと、カラー部のものを備えている。

スクリーン処理部４は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの階調表現された多値の画像データを各色材毎にスクリーンテーブル３と比較して対応したエンジンドットのオン／オフに変換する。スクリーン処理部４では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色材毎に色変換処理部２で変換された画像データとスクリーンテーブル３とを順次選択してスクリーン処理を実行する。出力切り替え処理部３１は、色変換処理部２で色変換されたＣ、Ｍ、Ｙの濃度が同値か否かを判定してシアン用スクリーンテーブルを選択する。Ｃ、Ｍ、Ｙの濃度が同値の場合には、コンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルを選択し、同値でない場合には、カラー部のシアン用スクリーンテーブルを選択する。なお、色変換処理部２では、グレーバランスを保つためシアンの階調を他の色材の階調より高くしている場合があるが、その場合には、シアンの階調値を高くした分だけ補正した値により判定する。

Ｉ／Ｆ回路部５は、スクリーン処理部４により生成されたエンジンドットのオン／オフ信号をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色材に応じて分配するものである。プリンタエンジン６は、Ｉ／Ｆ回路部５を通して分配された各色材のエンジンドットのオン／オフ信号によりＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色材の中間調の画像を順次印刷出力するものである。

次に、コンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルについて説明する。図３はシアンのドットと他の色のドットとの重なりを説明する図、図４は成長順の設定処理を説明するための図、図５は基本マトリクスの形状及び重心のラベリング処理を説明するための図、図６は基本マトリクスの各ドットにおける重心からの距離を示す図、図７は基本マトリクスの成長順の設定例を示す図である。

シアン、マゼンタ、イエローの色材からなるコンポジットによる黒を実現する場合、より黒くみせるために、従来は図１０に示すようにシアンの配合率を他の色材より高くしていた。ドットを円形で成長させシアンの配合率を高くした例を示したのが図３（ａ）であり、同じ縦方向優先にドットを成長させシアンの配合率を高くした例を示したのが図３（ｂ）である。これに対し、本実施形態では、図３（ｃ）に示すようにシアンのドットの成長方向の縦横比を他の色材のドットと逆になるようにする。このようにすると、他の色と重ならないシアンの面積が大きくなるので、シアンの配合率を他の色より高くしなくても黒の階調を自然に見えるようにすることができる。したがって、シアンの量を削減することができ、露光部の消費電力も少なくなる。さらに、シアンと他の色との重なり部分の面積が小さくなり、シアンと他の色とが混ざることによる色の濁りを軽減することができる。さらに、色材の載っていない白部と各色のバランスが保て、低階調から中階調の彩度が上がる。

また、本実施形態では、図３（ｄ）に示すようにシアンのドットを他の色材のドットに対してオフセットしてドットの位置をずらす。このようにすると、他の色と重ならないシアンの面積が大きくなるので、シアンの配合率を他の色より高くしなくても黒の階調を自然に見えるようにすることができる。したがって、シアンの量を削減することができ、露光部の消費電力も少なくなる。さらに、シアンと他の色との重なり部分の面積が小さくなり、シアンと他の色とが混ざることによる色の濁りを軽減することができる。さらに、色材の載っていない白部と各色のバランスが保て、低階調から中階調の彩度が上がる。

このようにシアンのドットの成長方向の縦横比を他の色材と逆になるようにし、オフセットすると、シアンの成長レベルを他の色よりもさらに図３（ｅ）の破線に示すように下げることができる。その結果、さらにシアンと他の色との重なり部分の面積が小さくなり、シアンと他の色とが混ざることによる色の濁りを軽減することができる。色材の載っていない白部と各色のバランスも保てる。また、ドットの成長レベルを下げるので、色材の使用量を少なくすることになり、露光部の消費電力も少なくなる。１ドットでは、使用する色材の量に大きな差はなくても、Ａ４やＡ３などの実際の印刷サイズになると、色材の削減効果、消費電力の削減効果は大きい。

ドットが円形に成長する図３（ｂ）や成長方向が同じ図３（ｃ）に示す従来技術では、シアンと他の色との重なりが縦長になるので認識されやすい。しかし、本実施形態によれば、シアンと他の色との重なりが円形に近づくので、シアンと他の色とが混ざることによる色の濁りを認識されにくくすることができる。

次に、基本マトリクスの成長順の設定について説明する。基本マトリクスの成長順を設定する場合には、例えば図４に示すようにまず、基本マトリクスの格納エリアを確保する（ステップＳ１１）。次に、基本マトリクスの全エリアのドットにラベル「−１」を書き込んで初期化する（ステップＳ１２）。さらに、基本マトリクスの形状を確定してそのエリアのドットに図５（ａ）に示すようにラベル「１」を書き込む（ステップＳ１３）。基本マトリクスの形状は、スクリーン線数と角度の指定により決まる。

しかる後、基本マトリクスの重心を求める（ステップＳ１４）。重心Ｃｇの座標（ｘ_Cg、ｙ_Cg）は、ラベル「１」のドットの総数Σ１とｘ座標値の総和Σｘ、ｙ座標値の総和Σｙを求めて、
〔数１〕
ｘ_Cg＝Σｘ／Σ１
ｙ_Cg＝Σｙ／Σ１
により算出される。例えば図５（ａ）において、左上隅のドットの中心座標を（１、１）とすると、Σ１＝４５、Σｘ＝２３４、Σｙ＝２０７となる。したがって、重心Ｃｇの座標（ｘ_Cg、ｙ_Cg）は、（５．２、４．６）となり、図５（ｂ）に示すラベル「１」のドットの中心位置より０．２右方、０．４上方の位置になる。

次に、重心のあるドットの成長番号を「０」として（ステップＳ１５）、重心のあるドットからの各ドットの距離を求め（ステップＳ１６）、距離が最も小さくなるドットから成長順を設定する（ステップＳ１７）。

ドットが円形に成長する、つまり成長するドットの縦横比を同一にしたドット集中型のスクリーンテーブルは、成長中心のドット（０，０）から各ドット（ｘ，ｙ）までの距離Ｌを、
〔数２〕
Ｌ＝√（ｘ²＋ｙ²）
として、このＬの小さい順にドットを成長させる。つまり、成長中心からの距離の近いドットから順に成長するように閾値が定義される。

ここで、縦横比Ｒ_vを導入して、これを距離Ｌの計算における縦への重みつけにすると、ドットの成長方向を自由に選択、設定し変えることができる。例えば０．２５〜４．０の値を縦横比Ｒ_vとして設定すると、縦方向優先（０．２５）〜縦横均等（１．０）〜横方向優先（４．０）にドットの成長方向を選択できる。このように成長方向の縦横比Ｒ_vを縦への重みとした場合、成長中心のドット（０，０）から各ドット（ｘ，ｙ）までの距離Ｌは
〔数３〕
Ｌ＝√｛ｘ²＋（Ｒ_vｙ）²｝
となる。

ドットの成長方向は、縦への重みとなるＲ_vを１より小さくすると縦方向優先になり、Ｒ_vを１より大きくすると横方向優先になる。例えばＲ_vを２にすると、縦方向への重みが２倍になるが、Ｒ_vを０．５にすると、縦方向への重みが半分、縦方向に対して相対的に横方向への重みが２倍になる。そして、Ｒ_vを１にすると、ドットの成長方向は縦横同一になり縦横の優先無しとなる。

縦方向への重みだけでなく、横方向への重みもＲ_hとして加えると、成長中心からの距離Ｌは、
〔数４〕
Ｌ＝√｛（Ｒ_hｘ）²＋（Ｒ_vｙ）²｝
となる。ここで、Ｒ_hを１とすれば、Ｒ_vだけの上記説明と同じになる。また、Ｒ_hに対してもＲ_vと同様に、例えば０．２５〜４．０の値を設定してもよい。

Ｒ_hとＲ_vの重み付けは、
〔数５〕
Ｌ＝√（Ｒ_hｘ²＋Ｒ_vｙ²）
としてもよい。また、
〔数６〕
Ｌ＝√｛（Ｒ_h＋ｘ）²＋（Ｒ_v＋ｙ）²｝
としてもよい。

重心のあるドットからの距離Ｌは、上記のように〔数１〕〜〔数５〕を適用して算出し、既に設定された成長順の周囲にある全てのドットに対する距離から次の成長順を求める。図５に示した形状の基本マトリクスに対して、求めた重心の位置Ｃｇ、及び〔数３〕を適用し、重心のあるドットからの各ドットの距離Ｌをそれぞれのドットの位置に示したのが図６である。〔数３〕、図６において、Ｒ_h、Ｒ_vを１にすることにより縦横の優先指定無しで作成したスクリーンの成長順を示したのが図７（ａ）である。これに対し、Ｒ_hを１、Ｒ_v＜１にすることにより縦方向優先で作成したスクリーンの成長順を示したのが図７（ｂ）であり、逆にＲ_hを１、Ｒ_v＞１にすることにより横方向優先で作成したスクリーンの成長順を示したのが図７（ｃ）である。

〔実施例〕
図８はスクリーンの成長方向として各色とも縦横の優先方向を変えず同じにして色を重ねた例を示す図、図９はシアンのスクリーンの成長方向に対して他の色のスクリーンの成長方向の縦横比を逆にして３色を重ねオフセットを加えた例を示す図である。コンポジットによる黒を作成するため、Ｃ、Ｍ、Ｙを同じスクリーンレベル８８（２５６階調中の８８階調目）で重ねた例を示したのが図８である。この例では、重なりが大きいため、従来はさらにシアンを増加させている。シアンのスクリーンの成長方向を横方向優先とし、マゼンタとイエローの成長方向を縦方向優先にし、さらにオフセットを加えて縦と横にそれぞれ半周期ずらした例を示したのが図９である。図８と比較して図９に示す例の方が平均的に色材が散らばり重なり部分が軽減されている。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説明する図スクリーンテーブルの切り替え処理部を説明するための図シアンのドットと他の色のドットとの重なりを説明する図成長順の設定処理を説明するための図基本マトリクスの形状及び重心のラベリング処理を説明するための図基本マトリクスの各ドットにおける重心からの距離を示す図基本マトリクスの成長順の設定例を示す図スクリーンの成長方向として各色とも縦横の優先方向を変えず同じにして色を重ねた例を示す図シアンのスクリーンの成長方向に対して他の色のスクリーンの成長方向の縦横比を逆にして３色を重ねオフセットを加えた例を示す図従来の黒のグラデーションの表現方法を説明する図カラー画像用としてスクリーン角度を変えた基本マトリクスの例を示す図従来のディザマトリクスの作成法により設定されるスクリーンテーブルの成長順を示す図

符号の説明

１…画像データ出力部、２…色変換処理部、３…スクリーンテーブル、４…スクリーン処理部、５…Ｉ／Ｆ回路部、６…プリンタエンジン、３１…出力切り替え処理部

Claims

画像データを色材の３原色であるシアン、マゼンタ、イエローとブラックの各色材の階調データに色変換して出力する色変換処理手段と、
各色材用に中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルを格納する記憶手段と、
前記色変換処理手段から出力される各色材の階調データを前記各色材のスクリーンテーブルと比較してスクリーン処理するスクリーン処理手段と
を備えると共に、前記スクリーンテーブルとして、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色材用と、さらにコンポジットによる黒部用としてシアン用スクリーンテーブルを備え、
前記コンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルは、前記シアン、マゼンタ、イエローの色材用スクリーンテーブルに対してドットの成長方向の縦横比を逆にし、
前記スクリーン処理手段は、前記色変換処理手段から出力されるシアン、マゼンタ、イエローの階調データに基づきカラー部かコンポジットによる黒部かを判定して前記シアンの色材用スクリーンテーブルとコンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルとを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
前記コンポジットによる黒部用として備えたシアン用スクリーンテーブルは、前記シアン、マゼンタ、イエローの色材用スクリーンテーブルの成長方向に対してオフセットを持たせたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
各色材用に中心となるドットから縦横に成長する閾値を定義したドット集中型のスクリーンテーブルとして、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色材用と、さらにコンポジットによる黒部用としてシアン用スクリーンテーブルを用いると共に、前記コンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルは、前記シアン、マゼンタ、イエローの色材用スクリーンテーブルに対してドットの成長方向の縦横比を逆にし、画像データを色材の３原色であるシアン、マゼンタ、イエローとブラックの各色材の階調データに色変換し、前記色変換したシアン、マゼンタ、イエローの階調データに基づきカラー部かコンポジットによる黒部かを判定して前記シアンの色材用スクリーンテーブルとコンポジットによる黒部のシアン用スクリーンテーブルとを切り替え、前記各色材の階調データを前記各スクリーンテーブルと比較してスクリーン処理しドットによる中間調の画像を形成することを特徴とする画像形成方法。