JP5891746B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。

近年、プリンタなどの画像処理装置を使用するユーザには印刷にかかるコストを削減したいという強い要望がある。そのため、レーザープリンタなど、感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、感光体上の静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段とを備えた画像処理装置においては、トナー消費量を通常モードより節約して印刷するトナーセーブモードを設けることが行われている。

トナーセーブモードにおけるトナー消費量を通常モードよりも削減する手段として、通常モードに対して最適に設定されているＣＭＹＫのγテーブルの出力デジタル値をトナー消費量が少なくなるように低く設定するものがある（特許文献１）。この手段では、ベタ部のトナー消費量を削減するため、ベタ部分にディザを適用することが広く用いられている。

また、トナーセーブモードにおけるトナー消費量を通常モードよりも削減する別の手段として、現像バイアスを通常モードに対して最適に設定されている値よりも低下させ、トナー付着量を下げることによって、トナーセーブモードにおけるトナー消費量を削減することも知られている（特許文献２）。

しかしながら、上述したγテーブルを変更することによるトナーセーブの場合、ベタの細線がディザとの干渉で途切れたり、文字のエッジ部分のジャギーが悪化するなどの副作用が発生したりするという問題がある。

また、現像バイアスを低下させることによるトナーセーブの場合、上述したベタの細線がディザとの干渉で途切れる現象やエッジ部分のジャギーが悪化するなどの副作用を抑制することはできるものの、画像のエッジ部分に非エッジ部分よりも多くのトナーが付着するエッジ効果まで抑制することができない。このため、画像のエッジ部分に多量のトナーが付着してしまい、トナー消費量を十分に削減できないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、トナーセーブモードを備えた画像処理装置において、ベタの細線がディザとの干渉で途切れる現象やエッジ部分のジャギーが悪化するなどの副作用を抑えるとともに、エッジ効果による余分なトナー消費量を低減することである。

本発明の画像処理装置は、感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、該感光体上の静電潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する現像手段と、画像データをディザにより処理する中間調処理手段と、を備え、前記中間調処理手段は、通常印刷モード時よりも露光パワーが低いときに、前記露光パワーの低下により濃度成長に寄与しないディザパターンを排除して処理し、前記通常印刷モード時よりも前記トナーの消費量を節約するトナーセーブモードを備え、前記露光手段は、前記トナーセーブモード時に前記通常印刷モード時の露光パワーよりも低い露光パワーで露光することを特徴とする画像処理装置である。

本発明によれば、トナーセーブモードを備えた画像処理装置において、ベタの細線がディザとの干渉で途切れる現象やエッジ部分のジャギーが悪化するなどの副作用を抑えるとともに、エッジ効果による余分なトナー消費量を低減することができる。

本発明の実施形態の画像処理装置を含む印刷システムを示す図である。 本発明の実施形態の画像処理装置の印刷処理を示すフローチャートである。 露光パワーが強めに設定されているときの感光体上の現像電界強度及びトナー付着量を示す図である。 露光パワーが弱めに設定されているときの感光体上の現像電界強度及びトナー付着量を示す図である。 一般的な小ドット先行型の集中ディザの成長方法を示す図である。 一般的な小ドット先行型の分散ディザの成長方法を示す図である。 露光パワーの変更に伴い、孤立小ドットのディザパターンを排除した集中ディザの成長方法を示す図である。 露光パワーの変更に伴い、孤立小ドットのディザパターンを排除した分散ディザの成長方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈画像処理装置の構成〉
図１は、本発明の実施形態の画像処理装置を含む印刷システムを示す図である。

この印刷システムは、ホストコンピュータ１０と、画像処理装置２０とからなる。ホストコンピュータ１０は、アプリケーションソフトウェア１０１と、プリンタドライバ１０２を備えている。画像処理装置２０は、描画処理部２０１、トナーセーブ判別部２０２、色空間変換部２０３、γ変換部２０４、中間調処理部２０５、画像形成部２０６、画像処理関連パラメータ格納部２０７、及び画像形成制御部２０８を備えている。

ここで、ホストコンピュータ１０ではアプリケーションソフトウェア１０１で作成された印刷データをプリンタドライバ１０２経由で画像処理装置２０へ送信し、画像処理装置２０が受信した印刷データに基づいて画像を形成する。

このとき、画像処理装置２０におけるトナーセーブモードのオン/オフ、及びトナーセーブモードがオンのときのトナーセーブ量の程度（大小など）はプリンタドライバ１０２で設定し、プリンタドライバ１０２は印刷データとともにトナーセーブモードのオン/オフ及びトナーセーブ量の程度を示すパラメータを画像処理装置２０に通知する。

画像処理装置２０の描画処理部２０１は外部（ここではホストコンピュータ１０）から受け取った印刷データに基づいてビットマップ形式の画像データを生成する。トナーセーブ判別部２０２は印刷データとともに外部から受け取ったパラメータに従って、トナーセーブモードのオン/オフ及びトナーセーブ量の程度を判別し、判別結果を画像処理関連パラメータ格納部２０７に格納する。

色空間変換部２０３は描画処理部２０１で生成されたＲＧＢ形式の画像データに対して所定の色変換処理を行い、カラープリンタ等の画像形成部２０６に適したＣＭＹＫ形式の画像データに変換する。

γ変換部２０４は色空間変換部２０３で変換されたＣＭＹＫ形式の画像データに対して濃淡の補正処理を行う。中間調処理部２０５はスクリーン処理などによって擬似中間調の画像データを生成する。

画像形成部２０６は、感光体、感光体表面を帯電させる帯電手段、画像データに基づいて半導体レーザーやＬＥＤアレイなどを発光させ、光ビームを感光体表面に照射して、感光体表面を露光することで、感光体表面に静電潜像を形成する露光手段、感光体表面に形成された静電潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する現像手段、トナー像を記録用紙などの記録体上に転写する転写手段、記録体上のトナー像を定着させる定着手段などを備えている。画像形成制御部２０８は画像形成部２０６の帯電電位、露光パワーなどの露光条件、現像条件、定着条件を制御して、画像形成部２０６に画像を形成させる。

画像処理関連パラメータ格納部２０７では、トナーセーブモードのオン/オフやトナーセーブ量の程度に関するパラメータを保持しており、画像処理関連パラメータ格納部２０７のパラメータに従い、描画処理部２０１、トナーセーブ判別部２０２、色空間変換部２０４、γ変換部２０４、中間調処理部２０５、画像形成部２０６、画像処理関連パラメータ格納部２０７、及び画像形成制御部２０８はトナーセーブ用の処理パラメータを設定する。

即ち、例えば、画像形成部２０６における露光手段の露光パワー（レーザーなどの発光パワー）を低下させることでトナー消費量を削減するトナーセーブモードが設定された場合、トナーセーブ判別部２０２の判別結果に基づき画像処理関連パラメータ格納部２０７のパラメータのうちトナーセーブモードのオン/オフを制御するパラメータがオンに設定され、トナーセーブ量の程度に関するパラメータも設定される。

中間調処理部２０５ではトナーセーブモードがオンであるという情報に基づき、通常印刷モード用のスクリーンからトナーセーブモード用のスクリーンに切り替える。画像形成制御部２０６においても同様にトナーセーブモードがオンであるという情報に基づき、画像形成部２０６の露光パワーを通常印刷モードよりも弱めに制御する。この露光パワーはトナーセーブモードのオン設定時のトナーセーブ量の程度を表すパラメータに基づき設定される。

〈画像処理装置の印刷処理〉
図２は本発明の実施形態の画像処理装置の印刷処理を示すフローチャートである。
まず、印刷データ及びパラメータを含む印刷指示がホストコンピュータ１０から画像処理装置２０に送られると、描画処理部２０１において描画処理が行われる（ステップＳ１）

次にトナーセーブ判別部２０２は、ホストコンピュータ１０から印刷データとともに送られてきたトナーセーブモードのオン/オフ及びトナーセーブ量の程度を表すパラメータを基にトナーセーブの実行の内容を判別する（ステップＳ２）。この判別結果が画像処理関連パラメータ格納部２０７に送られ、トナーセーブ内容に沿ったパラメータが画像処理関連パラメータ格納部２０７から各部にセットされることになる。

トナーセーブモードのオン/オフが判別された後は、色空間変換部２０３による色空間変換処理（ステップＳ３）、γ変換部２０４により階調補正処理（ステップＳ４）が行われる。この色空間変換処理及び階調補正の内容はトナーセーブモードのオン／オフに関わらず同一である。

次の中間調処理部２０５におけるスクリーン設定処理はトナーセーブモードのオン／オフに応じて内容が異なる。即ち、トナーセーブモードがオンの場合は（ステップＳ２：Yes）、トナーセーブモード用のスクリーンを設定し（ステップＳ５）、トナーセーブモードがオフの場合は（ステップＳ２：No）、通常印刷モード用のスクリーンを設定する（ステップＳ６）。なお、トナーセーブモード用スクリーンの詳細と得られる効果については図５乃至図８を用いて後述する。

次の画像形成制御部２０８における露光パワー設定処理の内容もトナーセーブモードのオン／オフに応じて内容が異なる。即ち、トナーセーブモードがオンの場合は（ステップＳ２：Yes）、トナーセーブモード用の露光パワーを設定し（ステップＳ７）、トナーセーブモードがオフの場合は（ステップＳ２：No）、通常印刷モード用の露光パワーを設定する（ステップＳ８）。

ここで、トナーセーブモード用に設定する露光パワーは通常印刷モード用の露光パワーより低い。また、この、トナーセーブモード用の露光パワーは、ユーザが削減したいトナー消費量の程度に応じて、即ちトナーセーブ量の程度を表すパラメータに基づいて複数段階の設定が可能である。なお、露光パワーを低下させることで得られる効果については、図３及び図４を用いて後述する。

次のステップＳ９では、トナーセーブ実行の有無に応じてステップＳ７又はＳ８で設定された露光パワーを用いて、画像形成部２０６において画像を形成する。

〈露光パワーを低下させることで得られる効果〉
次に露光パワーを低下させることで得られる効果について説明する。

まず比較のために露光パワーが強めに設定されている場合について説明する。図３は露光パワーが強めに設定されているときの感光体上の現像電界強度及びトナー付着量を示す図である。ここで強めの露光パワーとはトナー消費量を削減しない通常印刷モードにおける露光パワーを意味する。

図の横軸は感光体上の現像方向の位置を示しており、図面に向かって左側から右側に順次印字される。図における上段の図は感光体上で画像が形成される領域を示しており、左側の画像領域が１インチ角のベタパッチ（矩形ベタパッチ）を、右側の画像領域が線幅０．３ｍｍの横線パッチを示している。この感光体上の画像領域にレーザーを照射することによって感光体上に潜像が形成される。

図３における中段の図は画像領域における感光体上の現像電界強度を示している。感光体上の現像電界強度は、感光体から現像ロールの方向への電界成分を表している。負帯電のトナーは、現像部に形成される電界によって現像ロールから感光体上の画像領域に形成された潜像部分に移動して付着する。

このとき、左側の１インチ角のベタパッチでは、前後（紙面では左右）両側の画像エッジ部分が電気力線の集中によって電界強度が強められる。このように画像エッジ部分の電界強度が強められる現象をエッジ効果と呼ぶ。右側の線幅０．３ｍｍの横線パッチでは、前後（紙面では左右）両側エッジからのエッジ効果が相乗されるため、さらに強い現像電界になる。

図３における下段の図は感光体上でのトナー付着量を示す。画像エッジ部分では現像電界が強いためトナー付着量が多くなる。左側の１インチ角の矩形ベタパッチでは、トナー付着量が多くなる部分は条件によって異なるが、今回は０．３ｍｍとした。この部分をエッジ部分と呼ぶこととする。

エッジ部分のトナー付着量は、画像内部のトナー付着量の１．２から１．５倍程度となる。右側の線幅０．３ｍｍの横線パッチでは、紙面の左側と右側の両方からのエッジ効果を受け、両側から０．３ｍｍ程度のエッジ効果を受けることで、さらにトナー付着量が増大する。

このエッジ効果による余分なトナー付着量はトナー消費量をできるだけ抑制したレーザープリンタを開発する上で無視できない。そこで、本実施形態の画像処理装置２０では、トナーセーブモード時の露光パワーを弱めに設定することで、エッジ効果によるトナー付着量を低減している。以下、図４を用いて説明する。

図４は、露光パワーが弱めに設定されている場合の感光体上の現像電界強度及びトナー付着量を表した図である。ここで弱めの露光パワーとはトナーセーブモードにおける露光パワーを示しており、通常印刷モードにおける露光パワーに比べて低い露光パワーを意味する。

図４における上段の図、中段の図、下段の図は、それぞれ図３における上段の図、中段の図、下段の図と同様、感光体上で画像が形成される領域、画像領域における感光体上の現像電界強度、感光体上でのトナー付着量を示している。

図４における中段の図では、露光パワーを弱めたことにより、左側の１インチ角のベタパッチでは非エッジ部分における帯電電位が図３の場合よりも小さくなったことで、現像電界強度が弱くなっている。これによって、トナー濃度を低下させることができ、画像全体の露光パワーを強めにした場合と比べ薄くすることができ、トナー消費量を削減することができる。

例えば、通常印刷モード時の露光パワーにおいて左側の１インチ角のベタパッチを印刷した場合、それぞれＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋなどの単色のベタ濃度が１．４程度であった場合、１．０程度になるように露光パワーを弱めに制御することによって、トナー消費量を抑制してトナーセーブを行うことができる。これによりベタ部分を網点状に表現することなく濃度低下ができるため、細線が途切れたり文字のジャギー等を悪化させたりすることがない。

露光パワーを低下させることはエッジ効果を抑制する上でも有効である。即ち図４における中段の図に示されているように、左側の１インチ角のベタパッチのエッジ部分は図３における１インチ角のベタパッチのエッジ部分に比べて、その現像電界強度が強められていないことが分かる。

このように露光パワーを弱めることでエッジ効果を弱めることができるので、図４における下段の図に示すように、エッジ部分における余分なトナーの付着を避けることができ、ライン部分（横線パッチ）におけるトナーの過剰な付着を防止することができる。

つまり、トナーセーブモードにおける露光パワーを通常印刷モードよりも低下させることで、ベタ部分の濃度を下げることができるとともに、エッジ効果による余分なトナーの消費も抑えることができるので、効率的にトナー消費量を削減することができる。

〈孤立ドットの再現性の低下を抑制する処理〉
上述のとおり、トナーセーブモードにおける露光パワーを通常モードよりも低下させることで、トナー消費量を抑制することができる。しかし、露光パワーを低下させると、孤立ドットの再現性が低下するという問題がある。

特にレーザーの発光パルス幅を変調することにより大ドット、中ドット、小ドットのようにドットの大きさを複数段階に制御する電子写真装置の場合、通常モードの露光パワーでは孤立ドットで再現が保証されていたドット(この場合は小ドットと呼ぶこととする)が露光パワーを弱めた場合、再現されないことがある。

そこで、本実施形態の画像処理装置ではディザの成長方法を工夫することで、孤立ドットの再現性の低下を防止している。本実施形態におけるディザの成長方法について説明する前に、一般的なディザの成長方法においては、露光パワーの低下に伴って、孤立ドットの再現性が低下することについて説明する。

図５は一般的な小ドット先行型の集中ディザの成長方法を示す図であり、図６は一般的な小ドット先行型の分散ディザの成長方法を示す図である。
通常印刷モード時の露光パワーでは孤立小ドットの再現性が保障されている場合でも、露光パワーを低下させた場合、孤立小ドットもしくは孤立中ドットが保障されない場合がある。仮に孤立小ドットが再現されなかった場合、図５に示す集中ディザでは、図５（１）のようなハイライト部の孤立小ドットを使用したディザパターンが再現されないため、ハイライト部分の再現性が損なわれることになる。また、図６に示す分散ディザでは、図６（１）、（４）、（７）、（１０）のような孤立小ドットを使用したディザパターンでは濃度成長効果がなくディザの円滑さが失われ階調段差が生じてしまう。

次にこれらの問題点を解決した本実施形態のディザの成長方法を示す。図７は露光パワーの変更に伴い、孤立小ドットのディザパターンを排除した集中ディザの成長方法を示す図であり、図８は露光パワーの変更に伴い、孤立小ドットのディザパターンを排除した分散ディザの成長方法を示す図である。

ここで、図７（１）〜（１１）はそれぞれ図５（２）〜（１２）と同じである。つまり、図７に示すディザの成長方法は、図５に示すディザの成長方法から、再現性が保障されない孤立ドットを使用した図５（１）に示すディザパターンを排除したものである。

また、図８（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）はそれぞれ図６（２）、（３）、（５）、（６）、（８）、（９）、（１１）、（１２）と同じである。つまり、図８に示すディザの成長方法は、図６に示すディザの成長方法から、ディザの階調の滑らかさを失わせる孤立小ドットを使用した図６（１）、（４）、（７）、（１０）に示すディザパターンを排除したものである。

本実施形態の画像処理装置２０では、通常印刷モードからトナーセーブモードに切り換えたとき、図５、図６に示す成長過程を有する成長方法から図７、図８に示す成長過程を有する成長方法に切り換えることで、露光パワーの変更に低減に伴い、ハイライト部の再現性、ディザの階調の滑らかさが保障されるようになる。

即ち、ハイライト部の孤立小ドットを用いたディザパターンを排除したディザパターン（図７）を用いることで、ハイライト部の再現性が損なわれないようにすることができ、ハイライト部だけでなく中間濃度のディザパーンにおいても孤立小ドットを用いたディザパターンを除外したディザパターン（図８）を用いることで、ディザの濃度成長を円滑にすることができる。

なお、ディザパターンを排除することでディザの階調数が減るが、実際に使用するディザパターンは、図７、図８のような基本ディザパターンを二次元方向に複数組み合わせることでサイズを拡大し、２５５以上の階調数を確保することが一般的であるため、特定のディザパターンを削除しても２５５以上の階調数を確保することは可能である。従って、２５５以上の階調数を確保した上でトナーセーブモード時の狙いの濃度特性が得られるようにディザの閾値もしくはγテーブルを調整することで、高い階調数が確保された滑らかな濃度特性を得ることができる。

なお、以上の説明では小ドット、中ドット、大ドットで構成される２ビットの多値ディザで孤立小ドットが再現されない場合を前提にしたが、孤立小ドットだけでなく孤立中ドットや連続する孤立小ドットが再現されない場合などにおいても、濃度成長に寄与しないディザパターンをディザの成長過程から削除するものとする。

また、４ビットの多値ディザなど２ビット以外の多値ディザを使用した場合でも露光パワーの変更に伴い、濃度成長に寄与しないディザパターンをディザの成長過程から削除することものとする。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態の画像処理装置によれば、トナーセーブモードにおける露光パワーを通常モードよりも低下させることで、ベタ部分の濃度を下げることができるとともに、エッジ効果による余分なトナーの消費も抑えることができるので、効率的にトナー消費量を削減することができる。

また、濃度成長に寄与しないディザパターンをディザの成長過程から排除することにより、ハイライト部分に全くドットがつかなくなることや、ディザの成長過程で濃度成長の停滞を防ぐことができるので、ハイライト部の再現性、及びディザの階調の滑らかさを保障することができる。

２０…画像処理装置、２０２…トナーセーブ判別部、２０５…中間調処理部、２０６…画像形成部、２０８…画像形成制御部。

特開２００３−２９５７０１号公報 特許第４０５３２１４号公報

Claims (6)

1. 感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   該感光体上の静電潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する現像手段と、
   画像データをディザにより処理する中間調処理手段と、を備え、
   前記中間調処理手段は、通常印刷モード時よりも露光パワーが低いときに、前記露光パワーの低下により濃度成長に寄与しないディザパターンを排除して処理し、
   前記通常印刷モード時よりも前記トナーの消費量を節約するトナーセーブモードを備え、
   前記露光手段は、前記トナーセーブモード時に前記通常印刷モード時の露光パワーよりも低い露光パワーで露光することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載された画像処理装置において、
   前記露光手段は、前記トナーの消費量の節約度合いに応じた露光パワーで露光することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載された画像処理装置において、
   前記濃度成長に寄与しないディザパターンは、前記画像データを形成するドットの大きさに基づいたものであることを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載された画像処理装置において、
   前記濃度成長に寄与しないディザパターンは、孤立ドットであるか否かに基づいたものであることを特徴とする画像処理装置。
5. 感光体を露光して静電潜像を形成する露光工程と、
   該感光体上の静電潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する現像工程と、
   画像データをディザにより処理する中間調処理工程と、を備え、
   前記中間調処理工程は、通常印刷モード時よりも露光パワーが低いときに、前記露光パワーの低下により濃度成長に寄与しないディザパターンを排除して処理し、
   前記通常印刷モード時よりも前記トナーの消費量を節約するトナーセーブモードを備え、
   前記露光工程は、前記トナーセーブモード時に前記通常印刷モード時の露光パワーよりも低い露光パワーで露光することを特徴とする画像処理方法。
6. コンピュータに、請求項５に記載された画像処理方法の各工程の制御を実行させるためのプログラム。

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