JP5678602B2 - 画像処理装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも黒の色材（可視波長域の光を一様に吸収する色材）を含む複数の色材を用いて記録媒体上にカラー画像を形成する画像形成装置を対象として、入力画像データに擬似中間調処理を施し各色材の出力レベルに応じた出力画像データを生成する画像処理装置、及び画像処理装置と画像形成装置を有する画像形成システムに関する。

電子写真方式のカラー複写機、カラーレーザービームプリンタ、これら複数の機能を備えた複合機、インクジェット方式のカラープリンタなどの画像形成装置では、異なる分光特性を持つ複数の色材を記録媒体上で重ね合わせることで色再現を行っている。一般的な画像形成装置で用いられている色材の組み合わせはブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色である。記録媒体として白色用紙にカラーレーザービームプリンタを用いて形成した各色の単色画像の分光反射率を、分光光度計で測定した例を図８に示す。図８からＫ色材は可視波長域の光を一様に吸収する特性を持っているのに対して、Ｃ、Ｍ、Ｙ色材は特定の波長域の光を吸収する特性を持っていることが分かる。画像形成装置では、このような分光特性の異なる複数の色材の組み合わせや色材量を変えて記録媒体上で重ね合わせることで様々な色を持つ画像の再現を可能としている。このとき再現できる色の範囲を色再現範囲（色域）などと呼ぶ。入力画像データをより正確に再現するために、再現できる色再現範囲を拡大することが画像形成装置を更に発展させていく上で重要な課題となっている。

一方で色再現を行うにあたり、一般的な画像形成装置では色材量に関する制約が存在する。例えば電子写真方式の画像形成装置では、画像形成に使用する色材量が多すぎると色材が記録媒体に完全に定着されない、ドット密度の高い部分で色材が抜けてしまうなどの画像不良が発生する。インクジェット方式の画像形成装置の場合でも同様に、使用するインク量が多すぎるとインクが滲んでしまうなどの不具合が生じる。そこでこのような色材量過多による画像不良を防ぐために、画像処理の段階で色材量の総量を規制する技術が提案されている。

例えば特許文献１、２では、色材過多による転写不良や定着不良を防ぐ目的で、画像形成装置の状態に応じて画像データの信号レベルを低減する画像処理装置が開示されている。具体的にはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各信号の総和と予め設定した制限値とを比較し、総和が制限値を超えている場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙ信号またはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ信号を同率で低減させる構成となっている。

これらの技術では画像形成装置の状態に応じて設定した制限値を超えないように信号レベルを減少させることで、画像形成に使用する色材量を低減させ、上述したような色材量過多による画像不良を防ぐことができる。しかしながら使用できる色材量に制限をかけるため、色材総量値を越える色材量を必要とする色（特に明度の低い色）が再現できなくなるという問題がある。

この問題について、例としてグリーン（Ｇ）１００％（Ｃ１００％、Ｙ１００％）に対して、Ｋを１０％ずつ加えていった３次色画像（Ｇ０〜Ｇ１０）を、総量規制（２２０％に設定）がある場合とない場合とでそれぞれカラーレーザービームプリンタで、白色用紙上に形成する場合を説明する。総量規制処理前のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色の信号値をＶｃ，Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋ（０〜１００％に規格化）、総量規制処理後の各色の信号値をＶｃ’，Ｖｍ’、Ｖｙ’、Ｖｋ’と表し、色材総量値が２２０％を超える場合には次の総量規制処理を行った。

ｔ＝（２２０−Ｖｋ）／（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ）
Ｖｃ’＝ｔ×Ｖｃ
Ｖｍ’＝ｔ×Ｖｍ
Ｖｙ’＝ｔ×Ｖｙ
Ｖｋ’＝Ｖｋ
すなわちＫの信号値は変化せず、Ｃ、Ｍ、Ｙの信号値を一定割合で低減させることで、色材総量値が２２０％以下になるようにする。総量規制がある場合とない場合のＧ０〜Ｇ１０の各色の信号値は図９のようになる。図９に示すように、Ｇ３〜Ｇ１０で総量規制がかかり、ＣとＹの信号値が減少する。

このとき出力画像の明度Ｌ＊と彩度Ｃ＊を分光測色計で計測した結果を図１０に示す。両者の値を比較すると、総量規制のかからないＧ０〜Ｇ２ではほぼ同等であるが、総量規制が係るＧ３〜Ｇ１０にかけては総量規制ありの場合のラインの方が内側（明度Ｌ＊が高く彩度Ｃ＊が小さい側）になっており、総量規制が係ることで色再現範囲が大きく減少していることが分かる。

このように総量規制処理によって色再現範囲が大きく減少してしまうのは、総量規制処理により色再現に寄与している色材が低減してしまうためである。総量規制が係ると、図９に示したようにＣ、Ｍ、Ｙの信号値が減少し、擬似中間調処理後のＣ、Ｍ、Ｙ色材の面積率が減少する。そうすると各色材による光の吸収量が減少してしまい、その結果、総量規制がない場合のようなダーク側の色再現範囲が再現できなくなる。

また特許文献３では、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、総トナー量制限と両立してかつ最大限の色再現域を得ることを目的として、Ｋ信号生成後にＣ、Ｍ、Ｙ信号を調整する構成が開示されている。しかしこの技術についても、Ｃ、Ｍ、Ｙ信号の調整範囲は予め設定された総トナー量制限を越えない範囲で行うため、やはり特許文献１、２同様に総量規制の係る明度の低いダーク側で色再現範囲が減少してしまう。
つまりこれら従来の擬似中間調処理前の段階で色材総量値を規制する画像処理技術では、色材量過多による画像不良は防ぐことができるものの、再現できる色再現範囲が特にダーク側の色で大きく減少してしまうという問題があった。

本願発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、色材量過多による画像不良を発生することなく、かつ従来技術と比較して再現できる色再現範囲を拡大できる画像処理装置及び画像形成システムを提供する。

上記課題を解決するために本願発明に係る画像処理装置及び画像形成システムは、具体的には下記（１）〜（６）に記載の技術的特徴を有する。
（１）：本発明に係る画像処理装置は、少なくとも黒の色材（可視波長域の光を一様に吸収する色材）を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を対象として、入力画像データに擬似中間調処理を施し各色材の出力レベルに応じた出力画像データを生成する画像処理装置であって、擬似中間調処理前の画像データに基づき擬似中間調処理後に黒と重なる色材量の予測値を算出する手段と、この予測値に基づき第１の色材総量値を決定する手段と、擬似中間調処理前の画像データの色材総量値が第１の色材総量値を超えないように各色の信号値を低減させる第１の総量規制手段と、擬似中間調処理後の画像データについて、色材総量値が対象とする画像形成装置の画像形成の能力に基づき予め設定された第２の色材総量値を超えないように、黒と重なる画素の信号値を低減させる第２の総量規制手段とを備えることを特徴とする。
（２）：第１の色材総量値をＴ１、予測値をΔＴ２ｐｒｅ、第２の色材総量値をＴ２としたとき、第１の色材総量値Ｔ１は、Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ２ｐｒｅで求まる値であることを特徴としている。
（３）：擬似中間調処理は、黒と黒以外の色で少なくともスクリーン角度が異なるディザマトリクスを用いて対象とする画像データに擬似中間調処理を施し、かつ予測値ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の黒の信号値をＶｋ’、黒以外の色の信号値をＶｉ’（ｉは各色の色を表す添字）としたとき（信号値は０〜１に規格化）、ΔＴ２ｐｒｅ＝Σ（Ｖｋ’×Ｖｉ’）で算出される値であることを特徴としている。
（４）：擬似中間調処理は、各色について同一のディザマトリクスを用いて対象とする画像データに擬似中間調処理を施し、かつ予測値ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の黒の信号値をＶｋ’、黒以外の色の信号値をＶｉ’（ｉは各色の色を表す添字）としたとき（信号値は０〜１に規格化）、ΔＴ２ｐｒｅ＝Σｍｉｎ（Ｖｋ’、Ｖｉ’）で算出される値であることを特徴としている。
（５）：擬似中間調処理後の画像データの色材総量値は、任意の領域内における各色の信号値の平均を合計した値で表されることを特徴としている。
（６）：本発明に係る画像形成システムは、上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の画像処理装置と、少なくとも黒の色材を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を備えたる画像形成システムであって、画像形成装置は画像処理装置で生成された出力画像データに基づき各画素の色材量を制御し画像形成を行うことを特徴としている。

本発明に係る画像処理装置によれば、疑似中間調処理前に行う第１の総量規制手段に加えて、疑似中間調処理後に黒と重なる画素の信号値を低減させる第２の総量規制手段を備えているため、第２の総量規制後に色材量過多による画像不良が生じないように設定した色材総量値以下となれば良く、第１の色材総量値は第２の総量規制手段で低減できる色材量に応じて従来よりも大きな値に設定することができる。さらに第２の総量規制手段は、色再現への寄与が小さい黒と重なる色材のみを選択的に減少させるため、第１の総量規制手段と比較して色材量低減による色再現範囲の減少が小さくなるというメリットがある。よって、色材量の低減を色再現範囲への影響が小さい第２の総量規制手段で優先的に実施し、色再現範囲への影響が大きい第１の総量規制手段での色材低減量を減らすことで、色再現範囲の減少を抑えることができ、総量規制を満たしながら従来技術と比較して再現できる色再現範囲を拡大することが可能となる。

本発明に係る画像形成システムによれば、上記効果を得られる構成の画像処理装置と、少なくとも黒の色材を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を有し、画像形成装置は画像処理装置で生成された出力画像データに基づき各画素の色材量を制御し画像形成を行うので、色材量過多による画像不良が発生することなく、かつ擬似中間調処理前のみで総量規制を行っていた従来の画像形成システムと比較して広い色再現範囲を持つ画像を再現することができる。

第１から３の実施形態に係る画像処理装置の概略構成を表す図である。 第１から３の実施形態に係る画像処理部の構成と処理の流れを表すブロック図である。 第１から３の実施形態に係る第１の総量規制手段における第１の総量規制処理の流れを示すフローチャートである。 第１から３の実施形態に係る第２の総量規制手段における第２の総量規制処理の流れを示すフローチャートである。 本発明に係る画像形成システムの一形態を示す概略構成図である。 Ｋ色材の画像と、ＫとＣ色材を重ねた画像の分光反射率を表す図である。 擬似中間調処理後の画像データでの色の重なりを表す模式図である。 Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色材の画像を画像形成装置の一形態であるカラーレーザービームプリンタで白色用紙上に形成したときの分光反射率を表す図である。 総量規制がある場合とない場合のＧ０〜Ｇ１０の各色の信号値を表す図である。 総量規制がある場合とない場合の明度Ｌ＊と彩度Ｃ＊を分光測色計で計測した結果を表す図である。

以下、本願発明の実施の形態について図面を説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本願発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本願発明の範囲は以下の説明において本願発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
（第１の実施形態）
本実施形態に係る画像処理装置は、少なくとも黒の色材（可視波長域の光を一様に吸収する色材）を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を対象として、入力画像データに擬似中間調処理を施し各色材の出力レベルに応じた出力画像データを生成する。さらに擬似中間調処理前に色材総量を規制する第１の総量規制手段と、擬似中間調処理後に色材総量を規制する第２の総量規制手段とを備え、第２の総量規制手段で低減できる色材量に応じて第１の色材総量値を設定することで、色材量過多による画像不良が発生することなく、かつ擬似中間調処理前のみで総量規制を行っていた従来の画像処理装置と比較して、広い色再現範囲を再現できる出力画像データを生成することを特徴とする。また擬似中間調処理は、黒（ブラック）と黒以外の色で異なるスクリーン角度をつける処理である。

図１に本実施形態に係る画像処理装置の一構成を示す。この画像処理装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２からネットワークの一形態であるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３を経由して送られてくるなどして外部から入力された画像データを受信する画像データ入力部１０、入力画像データを対して種々の処理を行い対象とする画像形成装置４で出力するための画像形式（出力画像データ）に変換する画像処理部２０、各構成要素を制御する中央演算部であるＣＰＵ３０、制御プログラムを記憶しておく記録部であるＲＯＭ４０、入力データの記憶領域や作業用記憶領域を提供するＲＡＭ５０、画像メモリ６０を備えている。

図２は画像処理部２０で行われる処理の流れを示す。画像処理部２０は、入力画像データに対して色変換処理を行う色変換処理手段２１、墨生成処理を行う墨生成処理手段２２、第１の総量規制処理を行う第１の総量規制手段２３、擬似中間調処理を行う擬似中間調処理手段２４、第２の総量規制処理を行う第２の総量規制手段２５を有し、各部においてそれぞれの処理を施し、対象とする画像形成装置４に応じた出力画像データを出力する。本実施形態において、画像処理部２０は、各画素がＲ、Ｇ、Ｂの３つの信号値で表された入力画像データを、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色の色材で画像形成を行う画像形成装置を対象とした出力画像データに変換するものであり、以下に色変換処理から第２の総量規制処理の各処理の内容について説明する。

色変換処理手段２１による色変換処理では、入力画像データをＲ、Ｇ、Ｂの各データからＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各データへ変換する。本実施形態では色変換の方法として、四面体補間を利用したメモリマップ補間法を用いる。メモリマップ補間法では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号レベルを各々ｎ分割し、各格子点に対応する出力ＣＭＹＫ値を三次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）として予め作成しておき、格子点間に位置する入力ＲＧＢ値については、近傍の格子点に対応するＣＭＹＫ階調値をＬＵＴから読み出して補間により出力ＣＭＹＫ値を算出する。色変化の方法は四面体補間を利用したメモリマップ補間法に限らず、その他公知の変換方法を用いても良い。

墨生成処理手段２２による墨生成処理では、色変換処理手段２１で算出されたＣＭＹ信号値からＣＭＹＫ信号値を求める。Ｋ信号値はＣＭＹ信号値のグレー成分（Ｃ＝Ｍ＝Ｙとなる信号成分）を置き換えることで生成する。ＣＭＹ信号値はＫ信号値に置き換えた分を各信号値から減算した信号値とする。このような墨生成処理については公知の方法で構わない。

第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理は、画像データのＣＭＹＫの色材総量値が第１の色材総量値を超えないように各色の信号値の低減を行う処理である。本実施形態に係る画像処理装置１では、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理の前に色材総量値を規制する第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理に加えて、擬似中間調処理２４後に色材総量値を規制する第２の総量規制手段２５による第２の総量規制処理を備えている。そのため第１の総量規制手段２３における第１の色材総量値は、第２の総量規制手段２５で低減できる色材量だけ大きく設定することが可能である。第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理の流れについて図３を用いて説明する。

図３のステップＳ２３−１では、対象とする画像データに基づき、第１の色材総量値Ｔ１の算出を行う。第１の総量規制処理前のＫ色の信号値をＶｋとしたとき、本実施形態のようにブラックとブラック以外の色で異なるスクリーン角度のディザを適用する場合の第１の色材総量値Ｔ１は、次式で求まる値である（信号値は０〜１に規格化）。

Ｔ１＝（Ｔ２−Ｖｋ＾２）／（１−Ｖｋ） （式１）
ただしＴ２は後述する第２の色材総量値であり、対象とする画像形成装置で画像形成を行った際に色材量過多による画像不良が発生しないように予め設定された値である。例えば電子写真方式の画像形成装置の場合は２．０〜３．０程度の値が用いられる。式１は後述するステップＳ２３−３での処理及び画像データに基づき予測した第２の総量規制手段２５で低減できる色材量に基づき算出された式である。導出方法については本実施形態の最後に記述する。

ステップＳ２３−２では、画像データの色材総量値ＴがステップＳ２３−１で算出した第１の色材総量値Ｔ１を超えているかどうか判定する。色材総量値ＴはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの信号値をそれぞれＶｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋとしたとき次式で求まる値とする。

Ｔ＝Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ＋Ｖｋ （式２）
ステップＳ２３−２では、Ｔ＞Ｔ１となった画素について、色材総量値Ｔが第１の色材総量値Ｔ１を超えないように各色の信号値を低減する。第１の総量規制処理後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色の信号値Ｖｃ’、Ｖｍ’、Ｖｙ’、Ｖｋ’（０〜１に規格化）は次式で求まる信号値である。

ｔ１＝（Ｔ１−Ｖｋ）／（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ）
Ｖｃ’＝ｔ１×Ｖｃ
Ｖｍ’＝ｔ１×Ｖｍ
Ｖｙ’＝ｔ１×Ｖｙ
Ｖｋ’＝Ｖｋ （式３）
以上のようにＣＭＹの信号値を低減することで、色材総量値を第１の色材総量値Ｔ１以下にすることができる。なおステップＳ２３−２にてＴ≦Ｔ１となった画素については、第１の総量規制処理前の信号値Ｖｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋをそのまま第１の総量規制処理後の信号値Ｖｃ’、Ｖｍ’、Ｖｙ’、Ｖｋ’として出力する。また本実施形態では、式３によりＣＭＹ信号値の同割合で低減しているが、色材総量値を第１の色材総量値Ｔ１以下にすることができれば別の方法を用いても構わない。その場合でも同様の考え方で、ステップＳ２３−１の第１の色材総量値Ｔ１を導くことで、本発明の目的を達成することができる。

擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理では、第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理後のＣＭＹＫ信号値を所定の閾値と比較することで擬似中間調処理後の信号値（４ｂｉｔ）を決定し、ＣＭＹＫ各色の擬似中間調処理データを生成する。本実施形態ではディザ法による擬似中間調処理を行う。すなわち所定の閾値はディザマトリクスとして予め記憶されており、ＣＭＹＫ各色について対象画像データの信号値を閾値マトリクスと比較することで擬似中間調処理後の信号値を決定し、ＣＭＹＫ各色の擬似中間調処理データを生成する。また本実施形態では、ブラックとブラック以外の色で異なるスクリーン角度を持つディザマトリクスを用いる。なお本実施形態の擬似中間調処理では、処理後の信号値の量子化数を２ｂｉｔ（４値）として説明したが、それ以外の量子化数であっても構わない。例えば１ｂｉｔ、４ｂｉｔ、８ｂｉｔや、３値や５値などの量子化数でも良い。

さらに擬似中間調処理後の画像データに対して第２の総量規制手段２５による第２の総量規制処理では、第２の色材総量値を超えないように各色の信号値を低減し出力画像データを生成する。第２の総量規制手段２５による第２の総量規制処理の流れについて図４を用いて説明する。

図４のステップＳ２５−１では、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理後の画像データに基づき色材総量値Ｔを算出する。このとき色材総量値は、前記画像データを擬似中間調処理で用いたディザマトリクスの大きさ単位で分割した領域ごとに算出し、同一領域内におけるＣＭＹＫ各色の信号値の平均を合計した値で求める。色材総量値は必ずしもディザマトリクスの大きさ単位で算出する必要はなく、より大きい領域ごとに算出するなど他の大きさ単位で求めても構わない。ただし擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理後の画像データは、ディザマトリクスの大きさ単位で階調を表現するため、少なくともディザマトリクスの大きさより大きい領域単位で求めることが望ましい。
ステップＳ２５−２では、ステップＳ２５−１で求めた色材総量値Ｔが、第２の色材総量値Ｔ２より大きいかどうか判定する。ステップＳ２５−３では、ステップＳ２５−２でＴ＞Ｔ２と判定された領域について、色材総量値Ｔが第２の色材総量値Ｔ２を超えないようにブラックと重なるＣＭＹの信号値を低減させる。任意の領域について、Ｋの信号値をＶｋ、領域内の平均値をＥ（Ｖｋ）、Ｋと重なる画素のＣＭＹ信号値をＶｃｋ，Ｖｍｋ、Ｖｙｋ、領域内の平均値をＥ（Ｖｃｋ）、Ｅ（Ｖｍｋ）、Ｅ（Ｖｙｋ）、Ｋと重ならない画素のＣＭＹ信号値をＶｃｐ、Ｖｍｐ、Ｖｙｐ、領域内の平均値をＥ（Ｖｃｐ）、Ｅ（Ｖｍｐ）、Ｅ（Ｖｙｐ）、とする。このとき、
ｔ２＝（Ｔ２−Ｅ（Ｖｋ）−Ｅ（Ｖｃｐ）−Ｅ（Ｖｙｐ）−Ｅ（Ｖｍｐ））
／（Ｅ（Ｖｃｋ）＋Ｅ（Ｖｍｋ）＋Ｅ（Ｖｙｋ）） （式４）
とすると、Ｋと重なる画素の第２の総量規制処理後のＣＭＹ信号Ｖｃｋ’、Ｖｍｋ’、Ｖｍｋ’は、
Ｖｃｋ’＝ｔ２×Ｖｃｋ
Ｖｍｋ’＝ｔ２×Ｖｍｋ
Ｖｙｋ’＝ｔ２×Ｖｙｋ （式５）
Ｋと重ならない画素の第２の総量規制処理後のＣＭＹ信号Ｖｃｐ’、Ｖｍｐ’、Ｖｍｐ’は、
Ｖｃｐ’＝Ｖｃｐ
Ｖｍｐ’＝Ｖｍｐ
Ｖｙｐ’＝Ｖｙｐ （式６）
第２の総量規制処理後のＫ信号Ｖｃｋ’は、
Ｖｋ’＝Ｖｋ （式７）
として求める。

すなわちＫと重ならない画素のＣＭＹ信号はそのまま出力し、Ｋと重なる画素のＣＭＹ信号についてのみ第２の総量規制処理後の色材総量値が第２の色材総量値を超えないように低減させる。ただし式５で求めたＶｃｋ’、Ｖｍｋ’、Ｖｍｋ’及び式６で求めたＶｃｐ’、Ｖｍｐ’、Ｖｍｐ’が４ｂｉｔの信号値では取ることができない値の場合は、一つ下のレベルの信号値に置き換える。この第２の総量規制処理を施して生成された画像データを出力画像データとして出力する。

本実施形態の画像処理装置１で出力される出力画像データは、色材総量値が第２の色材総量値Ｔ２以下である。そのため対象とする画像形成装置４で画像形成を行った際に色材量過多による画像不良が発生することない出力画像データを提供することができる。さらに出力画像データは色再現への影響が小さいＫと重なる画素のＣＭＹ信号値を第２の総量規制処理で優先的に低減させることで、色再現範囲が大きく減少してしまう第１の総量規制処理におけるＣＭＹ信号値の低減を小さくできている。これにより、擬似中間調処理前のみで総量規制を行う従来技術と比較して、より広い色再現範囲を再現できる出力画像データを提供することが可能となる。

すなわち、従来の画像処理装置では、総量規制処理を疑似中間調前の画像データについて行うため、擬似中間調処理後のＣＭＹ色材の面積率が減少し、特に明度の低いダーク側の色で色再現範囲が大きく減少してしまうという問題があった。しかし本形態に係る画像処理装置１では、従来同様疑似中間調処理前に行う第１の総量規制手段２３に加えて、疑似中間調処理後にブラックと重なる画素の信号値を低減させる第２の総量規制手段２５を備えている。そのため第２の総量規制手段２５による第２の総量規制後に色材量過多による画像不良が生じないように設定した色材総量値以下となれば良く、第１の色材総量値は第２の総量規制手段２５で低減できる色材量に応じて従来よりも大きな値に設定することができる。さらに第２の総量規制手段２５は、色再現への寄与が小さいブラックと重なる色材のみを選択的に減少させるため、後述するように第１の総量規制手段２３と比較して色材量低減による色再現範囲の減少が小さくなるというメリットがある。よって色材量の低減を色再現範囲への影響が小さい第２の総量規制手段２５で優先的に実施し、色再現範囲への影響が大きい第１の総量規制手段２３での色材低減量を減らすことで、色再現範囲の減少を抑えることができ、総量規制を満たしながら従来技術と比較して再現できる色再現範囲を拡大することが可能となる。

以下にブラックと重なる色材の色再現への寄与が小さい理由について説明する。図８に示したように、一般的な画像形成装置で用いられるＣＭＹＫ色材はそれぞれ異なる分光特性を持っている。このうちＫ色材は他のＣＭＹ色材とは異なり可視波長域の光を一様に吸収するという特徴を持つ。そのためＫ色材とそれ以外のＣＭＹ色材が重なる画像では、ＣＭＹの色材層を透過した光も結局Ｋの色材層で吸収されることになり、結果検出される分光反射率はＫ色材のみの分光反射率とほぼ同じ形状になる。図６は、Ｋ色材の画像、及びＫ色材とＣ色材が重なった画像をそれぞれ同じ白色用紙（記録媒体Ｐ）上に形成したときの分光反射率を測定した例である。図８よりＣ色材は長波長側の光を吸収し、短波長側の光を透過する特性を持っているが、Ｃの色材層を透過した短波長側の光もＫの色材層で吸収されるため、図６のようにＫ色の画像とＫ色材とＣ色材が重なった画像の分光反射率はほぼ同じ形状となる。すなわち再現される色はほとんど変わらない。そのため例えば図７はＣＭＹＫ各色の信号値がＣ＝５０％、Ｍ＝０％、Ｙ＝０％、Ｋ＝５０％の画像データに対して万線スクリーン型でＣのスクリーン角度が１５度、Ｋのスクリーン角度が４５度となるような擬似中間調処理を施した場合の模式図であるが、このうちＣの万線スクリーンとＫの万線スクリーンが重なるＣ＋Ｋの部分のＣ色は上述したように色再現への寄与が小さく、取り除いても再現される色はほとんど変化しない。これはＭやＹ色材がＫ色材と重なる場合にも同様に言える。よって擬似中間調処理後の画像データからＣＭＹ色材がＫ色材と重なるかどうかを判定し、Ｋ色材と重なっているＣＭＹ色材を選択的に減らすことで、色再現範囲を狭めることなく効果的に色材量を低減させることができる。
（第１の実施形態における第１の色材総量値Ｔ１の導出方法）
第１の色材総量値Ｔ１（式１）の導出方法について説明する。いま擬似中間調処理後にＫと重なるＣＭＹ色材量の予測値ΔＴ２ｐｒｅを考える。本実施形態の画像処理装置１では、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理において、ブラックとブラック以外の色で異なるスクリーン角度となるディザを適用する。この場合ブラックとブラック以外の色のスクリーンは中間調において完全に重なることはなく、例えば信号値ＶｃのＣ色と信号値ＶｋのＫ色が重なる確率（色材量の期待値）はＶｃ’×Ｖｋ’で予測することができる。よって式３による総量規制処理を施す場合の擬似中間調処理後にブラックと重なるＣＭＹの色材量ΔＴ２ｐｒｅは、次式で表すことができる。

ΔＴ２ｐｒｅ＝Ｖｋ’（Ｖｃ’＋Ｖｍ’＋Ｖｙ’）
＝Ｖｋ（Ｔ１―Ｖｋ） （式８）
ここで上述したようにＫと重なるＣＭＹ色材は色再現への寄与が小さく、第２の総量規制処理で低減することができる。そこで第１の総量規制処理における第１の色材総量値Ｔ１は、Ｔ２よりΔＴ２ｐｒｅだけ大きく設定することが可能であり、
Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ２ｐｒｅ （式９）
である。（式８）を（式９）に代入し、Ｔ１について解くと次の式１を導くことができる。

Ｔ１＝（Ｔ２−Ｖｋ＾２）／（１−Ｖｋ） （式１）
すなわち、本形態に係る画像処理装置１では、第１の色材総量値Ｔ１を、擬似中間調処理後にブラックと重なる色材量の予測値ΔＴ２ｐｒｅと第２の色材総量値Ｔ２を用いて、Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ２ｐｒｅ（式９）で求める。つまり第１の色材総量値Ｔ１を、第２の総量規制手段２５で低減できる色材量ΔＴ２ｐｒｅだけ大きく設定するため、色再現範囲への影響が大きい第１の総量規制手段２３での色材低減量を従来に比べて小さくすることができる。これにより総量規制を満たし、かつ最大の色再現範囲を得ることが可能となる。

本形態に係る画像処理装置１では、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理において、ブラックとブラック以外の色で少なくともスクリーン角度が異なるディザマトリクスを用いる。この場合、ブラックとブラック以外の色のスクリーンは中間調において完全に重なることはない。そのため擬似中間調処理後にブラックと重なる色材量ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の信号値を用いて（信号値は０〜１に規格化）、ΔＴ２ｐｒｅ＝Σ（Ｖｋ’×Ｖｉ’）で予測することができる。これは、（式９）を用いることで総量規制を満たし、かつ最大の色再現範囲が得られる第１の色材総量値を設定することができることになる。さらに擬似中間調処理で各色に対して同一のディザマトリクスを用いているため、第１の色材総量値Ｔ１を、第２の総量規制手段２５による第２の総量規制処理で低減できる色材量ΔＴ２ｐｒｅだけ大きく設定する画像処理装置と比較して、擬似中間調処理後にＫと重なるＣＭＹの色材量が増加し、第２の総量規制処理で低減できる色材量が多くなる。このため第１の総量規制処理で低減する色材量をより減らすことが可能となり、より広い色再現範囲を持つ出力画像データの提供が可能である。
（第２の実施形態）
第２の実施形態も第１の実施形態同様、少なくともブラックの色材（可視波長域の光を一様に吸収する色材）を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を対象として、入力画像データに擬似中間調処理を施し各色材の出力レベルに応じた出力画像データを生成する画像形成装置であるが、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理で用いる各色のディザマトリクスが同一であり、第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理におけるステップＳ２３−１の処理が異なる。

第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理におけるステップＳ２３−１の処理ついて以下に説明する。
ステップＳ２３−１では、対象とする画像データに基づき、第１の色材総量値Ｔ１の算出を行う。第１の総量規制処理前のＣＭＹＫ各色の信号値をそれぞれＶｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋとしたとき、本実施形態のように各色に対して同一のディザマトリクスを用いて擬似中間調処理を行う場合の第１の色材総量値Ｔ１は次式で求まる値である（信号値は０〜１に規格化）。

Ｔ１＝（Ｔ２（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ）−Ｖｋ×Ｍ）／（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ−Ｍ）
ただし、
Ｍ＝ｍｉｎ（Ｖｋ，Ｖｃ）＋ｍｉｎ（Ｖｋ，Ｖｍ）＋ｍｉｎ（Ｖｋ，Ｖｙ）
（式１０）
式１０の導出方法については本実施形態の最後に記述する。

画像処理装置１の構成、及び第１の総量規制手段２３による第１の総量規制処理におけるステップＳ２３−１と擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理部以外の処理は第１の実施形態と同様で良く、ステップＳ２３−１で算出した第１の色材総量値に基づき第１の総量規制処理を実行し、各色同一のディザマトリクスによる擬似中間調処理、第２の総量規制処理を施すことで出力画像データを得ることができる。

本実施形態の画像処理装置１で出力される出力画像データは、第１の実施形態同様、色材総量値が第２の色材総量値Ｔ２以下である。そのため対象とする画像形成装置４で画像形成を行った際に色材量過多による画像不良が発生することない出力画像データを提供することができる。さらに出力画像データは色再現への影響が小さいＫと重なる画素のＣＭＹ信号値を第２の総量規制処理で優先的に低減させることで、色再現範囲が大きく減少してしまう第１の総量規制処理におけるＣＭＹ信号値の低減を小さくできている。これにより擬似中間調処理前のみで総量規制を行う従来技術と比較して、より広い色再現範囲を再現できる出力画像データを提供することが可能となる。さらに擬似中間調処理で各色に対して同一のディザマトリクスを用いているため、第１の実施形態と比較して擬似中間調処理後にＫと重なるＣＭＹの色材量が増加し、第２の総量規制処理で低減できる色材量が多くなる。このため第１の総量規制処理で低減する色材量をより減らすことが可能となり、より広い色再現範囲を持つ出力画像データの提供が可能である。
（第２の実施形態２における第１の色材総量値Ｔ１の導出方法）
第１の実施形態同様に、擬似中間調処理手段２４による擬似中間調処理後にＫと重なるＣＭＹ色材量の予測値ΔＴ２ｐｒｅを考える。本実施形態の画像処理装置では、各色で同一のディザマトリクスを用いて擬似中間調処理を行う。よって例えばＣ色が擬似中間調処理後にＫ色と重なる確率（色材量の期待値）はｍｉｎ（Ｖｋ’、Ｖｃ’）で予測できる（Ｘ、Ｙの最小値をｍｉｎ（Ｘ，Ｙ）で表す）。Ｍ、Ｙについても同様であり、式３による総量規制処理を施す場合のΔＴ２ｐｒｅは次式で求められる。
ΔＴ２ｐｒｅ＝ｍｉｎ（Ｖｋ’，Ｖｃ’）＋ｍｉｎ（Ｖｋ’，Ｖｍ’）
＋ｍｉｎ（Ｖｋ’，Ｖｙ’）
＝（Ｔ１−Ｖｋ）／（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ）×Ｍ （式１１）
（式１１）を（式９）に代入してＴ１について解くと、次の（式１０）が得られる。

Ｔ１＝（Ｔ２（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ）−Ｖｋ×Ｍ）／（Ｖｃ＋Ｖｍ＋Ｖｙ−Ｍ）
（式１０）
つまり、本形態に係る画像処理装置１では、擬似中間調処理で各色について同一のディザマトリクスを用いるため、擬似中間調処理後の各色スクリーンは信号値が同一であれば完全に一致する。このときかつ擬似中間調処理後にブラックと重なる色材量ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の信号値を用いて（信号値は０〜１に規格化）、ΔＴ２ｐｒｅ＝Σｍｉｎ（Ｖｋ’、Ｖｉ’）で予測することができる。この式を用いることで総量規制を満たし、かつ最大の色再現範囲が得られる第１の色材総量値を設定することが可能となる。

本形態に係る画像処理装置１では、色材総量値を任意の領域内における各色の信号値の平均を合計した値で求める。実際の印刷処理において上述したように色材量過多による画像不良は、画素単位の色材量よりも、ある程度の面積を有する領域内において使用される色材量が問題となることが多い。例えばディザマトリクスを用いた擬似中間調処理では、画像データの信号値とディザマトリクスに格納された値とを比較して各画素にドットを打つかどうか決めるため、画素単位で見た場合はＣＭＹＫが重なる４００％の画素も存在することがある。ただしこのように１つの画素の色材量が規定の色材総量値を超えていても、その周囲にある画素の色材量が少ない場合には、総量規制を行わなくても画像不良は発生しにくい。一方周囲の画素も同様に色材量が多い場合には、総量規制がない場合には定着不良などの画像不良が発生しやすくなる。よって適切な領域内における各色の信号値の平均を合計した値を色材総量値として扱うことで、過剰な色材量の低減を抑えることができる。
（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態に記載の画像処理装置１と、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の色材で画像を形成する画像形成装置４を備えた画像形成システムを示す。

画像処理装置１の構成は第１の実施形態又は第２の実施形態と同様で良い。画像形成装置４としてはフルカラーレーザービームプリンタを適用した例で説明する。図５に画像形成装置４の概略図を示す。画像形成装置４は、主要構成として書込みユニット１００、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色の色材に対応する感光体ユニット１１０−Ｙ、１１０−Ｃ、１１０−Ｍ、１１０−Ｋ、１次転写手段となる１次転写ローラ１２０−Ｙ、１２０−Ｃ、１２０−Ｍ、１２０−Ｋ、中間転写体となる中間転写ベルト１３０、２次転写手段となる２次転写ローラ１４０、定着ユニット１５０、給紙ユニット１６０、及び制御手段となるエンジンコントローラ１７０を備えている。

感光体ユニットは、画像形成プロセスの上流側から１１０−Ｙ、１１０−Ｃ、１１０−Ｍ、１１０−Ｋの順に設置されている。各感光体ユニットは潜像担持体である感光体ドラムと、感光体ドラムを所望の電位に帯電する帯電器、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーによって現像する現像器、感光体ドラム上に残った転写残トナーを回収するクリーナー等で構成されている。ただし各色の感光体ユニットはこの並びである必要はなく、任意の並びで構わない。

エンジンコントローラ１７０は、画像処理装置１から入力された出力画像データに基づき、画像形成装置４の作像動作を制御する役割を持つ。エンジンコントローラ１７０は、図１の画像処理部２０から入力された出力画像データに基づき書込みユニット１００の制御を行う書込み制御部、給紙や搬送動作を制御する駆動制御部、帯電部や現像部、転写部などの作像プロセスを統括的に制御する作像プロセス制御部、これら各構成要素を制御するＣＰＵ、制御プログラムを記憶しておくＲＯＭ、作業用記憶領域と提供するＲＡＭ等を備えている。

次の画像形成システムの動作及び処理の流れについて説明する。
画像処理装置１における処理は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様であり、入力画像データに対して色変換処理、墨生成処理、第１の総量規制処理、擬似中間調処理、第２の総量規制処理を施し、対象とする画像形成装置４に応じた出力画像データを出力する。ただしここで用いる第２の色材総量値は、画像形成装置４で画像形成を行った際に色材量過多による画像不良が発生しない値に設定する。本実施形態では第２の色材総量値を２．２（各色の信号値を０〜１に規格化した場合）に設定している。第２の色材総量値はこの値に限らず、対象とする画像形成装置に応じて適切な値を設定すれば良い。

得られる出力画像データは色材総量値が第２の色材総量値Ｔ２以下であり、また色再現への影響が小さいＫと重なる画素のＣＭＹ信号値を第２の総量規制処理で優先的に低減させることで、色再現範囲が大きく減少してしまう第１の総量規制処理におけるＣＭＹ信号値の低減量を減少させた処理が施された画像データとなっている。

画像形成装置４ではエンジンコントローラ１７０で取得したこの出力画像データに基づき以下の動作を行う。
まず感光体ユニット１１０−Ｙ、１１０−Ｃ、１１０−Ｍ、１１０−Ｋにおける感光体ドラムが帯電器によって所望の電位に一様に帯電される。書込み制御部の指示に基づき書込みユニット１００は出力画像データの信号値に応じて帯電された各感光体ドラムを露光し、表面に静電潜像を形成する。この静電潜像に基づいて現像器により各色のトナーが現像され、中間転写ベルト１３０上の感光体ドラムと１次転写ローラ１２０−Ｙ、１２０−Ｃ、１２０−Ｍ、１２０−Ｋとの間でベルト側からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの順に重ねて転写される。中間転写ベルト１３０上に転写された画像は２次転写ローラ１４０との間で給紙ユニット１６０から供給された例えば白色用紙などの記録媒体Ｐ上に転写される。その後、定着ユニット１５０において熱及び圧力が加えられ、記録媒体上にトナーが定着される。定着された画像は排紙トレイに排出され、画像を得ることができる。

本実施形態に係る画像形成システムでは、画像形成装置４で画像形成した際に色材量過多による画像不良が発生しない値を第２の色材総量値とした画像処理装置１で出力画像データを生成し、この出力画像データに基づき画像形成装置４で画像形成を行っている。これにより色材量過多による画像不良が発生することなく、かつ擬似中間調処理前のみで総量規制を行っていた従来の画像形成システムと比較して広い色再現範囲を持つ画像を再現ことが可能である。

１ 画像処理装置
４ 画像形成装置
２０ 画像処理部
２１ 色変換処理手段
２２ 墨生成処理手段
２３ 第１の総量規制手段
２４ 擬似中間調処理手段
２５ 第２の総量規制手段
Ｐ 記録媒体

特許第３６１８８３７号公報 特開２００５−１０１９３４号公報 特開２００５−３３３４８号公報

Claims (6)

1. 少なくとも黒の色材（可視波長域の光を一様に吸収する色材）を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置を対象として、入力画像データに擬似中間調処理手段で擬似中間調処理を施し各色材の出力レベルに応じた出力画像データを生成する画像処理装置であって、
   前記擬似中間調処理前の画像データに基づき擬似中間調処理後に黒と重なる色材量の予測値を算出する手段と、前記予測値に基づき第１の色材総量値を決定する手段と、
   前記擬似中間調処理前の画像データの色材総量値が前記第１の色材総量値を超えないように各色の信号値を低減させる第１の総量規制手段と、
   前記擬似中間調処理後の画像データについて、色材総量値が対象とする画像形成装置の画像形成の能力に基づき予め設定された第２の色材総量値を超えないように、黒と重なる画素の信号値を低減させる第２の総量規制手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の色材総量値をＴ１、前記予測値をΔＴ２ｐｒｅ、前記第２の色材総量値をＴ２としてとき、第１の色材総量値Ｔ１は、
   Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ２ｐｒｅで算出される値であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記擬似中間調処理は、黒と黒以外の色で少なくともスクリーン角度が異なるディザマトリクスを用いて対象とする画像データに擬似中間調処理を施し、
   かつ前記予測値ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の黒の信号値をＶｋ’、黒以外の色の信号値をＶｉ’（ｉは各色の色を表す添字）としたとき（信号値は０〜１に規格化）、
   ΔＴ２ｐｒｅ＝Σ（Ｖｋ’×Ｖｉ’）で算出される値であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記擬似中間調処理は、各色について同一のディザマトリクスを用いて対象とする画像データに擬似中間調処理を施し、
   かつ前記予測値ΔＴ２ｐｒｅは、第１の総量規制処理後の黒の信号値をＶｋ’、黒以外の色の信号値をＶｉ’（ｉは各色の色を表す添字）としたとき（信号値は０〜１に規格化）、
   ΔＴ２ｐｒｅ＝Σｍｉｎ（Ｖｋ’、Ｖｉ’）で算出される値であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記擬似中間調処理後の画像データの色材総量値は、任意の領域内における各色の信号値の平均を合計した値で表されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像処理装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像処理装置と、少なくとも黒の色材を含む複数の色材を用いて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置とを備えた画像形成シシステムであって、
   前記画像形成装置は前記画像処理装置で生成された出力画像データに基づき各画素の色材量を制御し画像形成を行うことを特徴とする画像形成システム。

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