JP5979900B2

JP5979900B2 - 画像処理装置、その方法およびプログラム

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Publication number: JP5979900B2
Application number: JP2012029672A
Authority: JP
Inventors: 章智福井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: JP2013168728A

Description

本発明は、画像処理装置、その方法およびプログラムに関し、より具体的には、画像の画素の濃度を補正する画像処理装置、その方法およびプログラムに関する。

電子写真技術を用いる印刷装置では、通常、パーソナルコンピュータなどから入力される印刷データをラスタデータに変換し、半導体レーザなどの光出力部に伝送する。光出力部では、伝送されたラスタデータに応じたレーザ光線を帯電された感光体上に照射して、ラスタースキャンすることで静電潜像を形成し、電子写真プロセスにより用紙などの記録材に所望の画像を現像し印刷物が得られる。

ここで、一般に主走査方向mドット×副走査方向nドットの画像データに対し印刷を行ったとすると、画像データが黒となる部分のトナーの載り方は領域により異なる。すなわち、エッジ部である最外殻部に載るトナー量は少なく、中央部に載るトナー量は多くなり、トナーが載った状態を横から見ると、その断面はいわゆる山型になりトナー消費量が多くなる。

トナー消費量が多い領域では以下のような問題がある。
（１）トナーの高さが高いために定着による圧力でつぶれ、印刷された文字のシャープネスが劣化する。
（２）トナーの帯電量が小さいにもかかわらずトナー量が多く載るため、転写電界の影響を忠実に受けにくく、文字回りの飛び散りが発生する。
（３）トナー量が多いため定着の際、溶融しきれなかったトナーが転写材上から定着ローラにはぎとられる、オフセットが発生する。
（４）紙が定着器を通過することにより、紙の中にある水分から水蒸気が発生し、発生した水蒸気が逃げ場を失いトナーがふきこぼれる現象である尾引きが発生する。

上記問題への対策として、黒領域の最外殻部をエッジ部として画像データを補正せず、黒領域の内部を非エッジ部として、デイザＲＯＭやPWM三角波で黒濃度を低減させる技術がある（例えば、引用文献１参照）。

特開平９−８５９９３号公報

特許文献１の技術では、デイザＲＯＭを用いた場合の黒濃度低減処理において、低減させる濃度によっては、高周波のラスター画像データを発生させる可能性がある。ここで、高周波のラスター画像データとは、印刷装置の解像度で白黒ドットが繰り返されるパターンのデータである。また、PWM三角波を使用した黒濃度低減処理では、PWMの調整方法によっては、白黒ドットの繰り返し周期が印刷装置の解像度の周期よりも高くなる可能性がある。

このような解像度やそれよりも小さなドットの白黒が繰り返すデータを印字処理する場合、一般に不要輻射ノイズのエネルギーが増大する。この結果、一般に画像信号による不要輻射ノイズのエネルギーが大きいほど印刷装置から外部に放出されるノイズも大きくなる。

本発明は、画像信号による不要輻射ノイズが小さくなるような、画像パターンを生成することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の画像処理装置は、高濃度領域を含む印刷画像における高濃度領域が予め定めた大きさ以上か否か判断し、予め定めた大きさ以上の場合、高濃度領域の濃度を低減させる濃度低減パターンデータに変換する画像処理装置であって、印刷画像に含まれる注目画素が高濃度領域内の濃度低減対象画素であることを示す補正信号を生成する補正信号生成手段と、画像処理装置の解像度の低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンと、解像度と異なる低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンとの組み合わせが出現する複数のランダムパターンを、格納手段から読み出し、主走査ラインの奇数と偶数とで論理反転して、補正信号に応じ、注目画素に重ね合わせて補正された出力データを生成し出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画像データの一部の領域を低濃度ドットと高濃度ドットとがランダムに出現する画像パターンに変換することで、印刷動作時に発生する不要輻射ノイズを減少させることができる。

本発明の実施例１の画像処理装置のブロック図である。本発明の実施例１の最終画像信号出力手段のブロック図である。ランダムパターン出力動作フローチャートの一例である。ランダムパターン生成動作フローチャートの一例である。従来の解像度のみの濃度低減パターンの例である。従来のＰＷＭ三角波を用いた濃度低減パターンの例である。実施例１のランダムパターン生成部のパルス組の一覧表である。実施例１のランダムパターン生成部のパルスパターンの一例を示す図である。実施例１のランダムパターン生成部のパルスパターンの一例を示す図である。実施例１のランダムパターン生成部の濃度低減パターンの一例を示す図である。

［実施例１］
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

図１に本発明の実施例１の画像処理装置１のブロック図を示す。コントローラ部１０は、パーソナルコンピュータ等からの印刷指示を受け取り、印刷用の画像データをラスター画像データに変換し、印刷処理部１６に出力する。コントローラ部１０は、これらの動作を不図示のＣＰＵで統括的に制御する。

ここで、画像処理装置１の印刷指示はパーソナルコンピュータ等からの入力としているが、各種画像読み取り装置で読み取った画像データが入力されたことに基づいて印刷を開始してもよい。画像処理装置に各種画像読み取り装置が付加された複合機でも同じ構成とすることができる。入力部１１は、パーソナルコンピュータ等からの印刷指示を受け取ることができ、ラスター画像データ生成部１２に印刷指示データを出力することができる。印刷指示データの入力I/FはLANのようなNetworkでもよいし、USBでもよく、印刷指示データを入力できればいずれの本技術分野で知られた手法を用いることができる。

ラスター画像データ生成部１２は、入力部１１から入力される印刷指示データに基づいて印刷画像データを作成し、シリアライズしてラスター画像データを生成する。そして、最終画像信号出力部１３と補正信号生成部１４とに画像データを出力することができる。最終画像信号出力部１３は、ラスター画像データ生成部１２から出力される画像データを補正信号生成部１４から出力される補正信号に応じて、画像データに補正をかけ、補正した画像データを最終画像信号として印刷処理部１６に出力する。

本補正方法は、図２を参照して後述する。補正信号生成部１４は、ラスター画像データ生成部１２で生成された画像データにエッジで囲まれた高濃度領域である黒領域の存在確認と、濃度補正の要否とを判定して補正信号を生成し、最終画像信号出力部１３に補正信号を出力する。ここで、本実施例では黒印刷される領域について処理を行うが、これに限られず、高濃度で印刷される領域は同様に対象として処理することができる。

光出力部１５は、半導体レーザなどの光出力部で最終画像信号出力部１３から出力される画像信号を光出力に変換し、印刷処理部１６の感光体上にラスターイメージを形成する。印刷処理部１６は、最終画像信号出力部１３から出力された画像信号に基づいて印刷物を出力する。

上記構成の本実施例１の画像処理装置１の動作を以下に説明する。入力部１１に入力された印刷指示データをラスター画像データ生成部１２でラスター処理し、補正信号生成部１４で補正要否を判断する。補正が必要な場合、補正信号に応じた補正済み画像データを最終画像信号出力部１３で作成および出力して印刷処理部１６で用紙に印刷する。

次に、図２を参照して最終画像信号出力部１３の構成を説明する。ランダムパターン生成部１３１は、COUNTER（FreeRun）１３６のカウンタ値から低高低パルス生成部であるWBWパルス生成部１３２のパルスと、高低高パルス生成部であるBWBパルス生成部１３３のパルスとを組み合わせる。組み合わせた結果生成されたパルスパターンは、ラインメモリ１３４に出力する。

さらに、ランダムパターン生成部１３１は、ページの開始を意味するTOP信号、ページの終了を意味するEND信号、主走査ラインの先頭を意味するBD信号、画像クロックであるVCLK信号を受け取ることができる。TOP信号とBD信号とは、印刷部１６とコントローラ部１０が印刷動作を行うために使用している信号をそのまま利用する。また、VCLK信号もコントローラ部１０がラスター画像データを印刷部１６に出力するために使用するクロック信号をそのまま利用する。END信号は、その印刷ページの終了により、最終画像信号出力部１３が、印刷動作を行っていない時に意味のない最終画像の信号出力を続けないようにするための信号である。ただし、印刷動作を行っていない時に意味のない最終画像信号を出力しても、印刷部１６に影響しない場合は使用しなくてもよい。ここでは、不要な信号出力のための消費電力増加を防止する意味でEND信号を使用する。また、END信号はその印刷ページの終了を意味することができれば、ラスター画像データ生成部１２から出力してもよいし、補正信号生成部１４から出力してもよいし、コントローラ部１０の図示しない統括制御部分で出力してもよい。ここで、END信号はラスター画像データ生成部１２から出力する。

WBWパルス生成部１３２は、低濃度ドットである白ドットの中に、高濃度ドットである黒ドットが交互に配置されるパターン（白黒白のパターンまたは白黒白ドットパターン）のパルスを出力できる。また、1200dpiと600dpiのパルスを３個組み合わせて、８通りのパターンも出力できるものとする。BWBパルス生成部１３３は、黒ドットの中に白ドットが配置されるパターン（黒白黒のパターン）のパルスを出力でき、1200dpiと600dpiのパルスを３個組み合わせて、８通りのパターンを出力できるものとする。ラインメモリ１３４は、ランダムパターン生成部１３１により生成されたランダムなパルスパターンを濃度低減パターンデータであるシリアルデータとして格納でき、セレクタ部１３５に出力することができる。

セレクタ部１３５は、オリジナル画像データであるD_ORGと、ラインメモリ１３４の出力とを補正信号に応じて選択し、D_OUTとして最終画像出力を出力することができる。文字やラインの内部は濃度低減領域として、ラインメモリ１３４のデータを出力し、文字やラインのエッジやイメージ、グラフィックに対しては、オリジナル画像データD_ORGを出力する。COUNTER（FreeRun）１３６は、VCLKに従って、ランダムパターンの組み合わせ総数以上の一定周期でカウンタ値を更新するフリーランカウンタでカウントアップ動作を行い、ランダムパターン生成部１３１にカウント値を通知することができる。

次に、本発明の実施例１の画像処理装置１の最終画像信号出力部１３の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。最終画像信号出力部１３は電源ＯＮ後、スタート状態になり (S101)、TOP信号のTrueパルスを待ち(S102)、注目画素ごとに濃度低減対象画素であるか否かを判定して以下の処理を行う。TOP信号のTrueパルスとなるまで、ループしてS102を実行する。TOP信号のTrueパルスがくると、ランダムパターンの生成を行う(S103)。ランダムパターンを生成すると、VCLKに同期して、補正信号がTrueか否かで動作が異なる（S104）。補正信号がTrue（画素が濃度低減領域にある場合）のとき、ラインメモリ134の出力をD_OUTとして最終画像信号出力を行う(S105)。また、補正信号がTrueではないとき、オリジナル画像データのD_ORGをD_OUTとして最終画像信号出力を行う（S106）。END信号がTrueになったら（S107でYES）、最終画像信号出力動作を終了する（S110）。END信号がTrueではない場合（S107でNO）、BD信号がTrueであるか否かで動作が異なる（S108）。BD信号がTrueのとき、ラインメモリのデータを反転し（S１０９）、次の主走査ラインの最終画像信号出力のためにS104に戻る。この結果、BD信号のTrueを検出するごとに、ラインメモリを論理反転させる。S108で、BD信号がTrueではないときは、現在の主走査ラインにおける次の最終画像信号出力のためにS104へ進む。その後、次のVCLKに同期して、Ｓ１０４ないしＳ１０９の動作を繰り返すが、この動作はS107でEND信号のTrueを検出するまで繰り返され、終了する。

次に、ランダムパターンの生成動作を図４のフローチャートで説明する。図３のフローチャートのS102でTOP信号のTrueを検出すると、ランダムパターンの生成を開始する（S103）。ランダムパターン生成部131でCOUNTER(FreeRun)136のカウンタ値Ｃを取得する（S201）。カウンタ値Ｃの値に合わせて、WBWパルス生成部132とBWBパルス生成部133のパルス組み合わせを選択する（S202）。選択した組み合わせパルスをラインメモリ134に格納すると（S203）、ランダムパターンの生成動作が終了するので図３のフローチャートのS104に戻る（Ｓ２０４）。

S202のパルス組み合わせ動作では、WBWパルス生成部132とBWBパルス生成部133の内部で1200dpiと600dpiのパルスの組みを８パターンずつ使用するが、1200dpiのパルスのみのパルス組は、高周波になることから禁止する。したがって、S202のパルス組み合わせ動作は、残りの７パターンのパルス組でカウンタ値Ｃに各種演算を施して得られた数値から選択して、順に並べて決定していく。具体的には、Ｃが偶数の場合、最初のパルス組をWBWパルス生成部132で生成することとし、Ｃを７で除算しその剰余の数値に対応付けてパルス組の番号を選択する。次に選択したパルス組の最後の３パルス目が1200dpiであるか、600dpiかであるかにより、BWBの選択すべきパルス組に重み付けを行う。1200dpiであれば、600dpiが出現しやすくなるようにBWBの１パルス目が600dpiとなるパルス組の確率を上げ、600dpiであれば１パルス目が1200dpiとなるパルス組の確率を上げるようにする。そして、演算確率を変化させたうえで、次のＣへの演算を施し、その結果からBWBパルス生成部133のパルス組を決める。同様に、３パルス目が1200dpiであるか、600dpiであるかにより次のWBWパルス組に対する重みづけを行って、次のＣへの演算を施しパルス組みを決める。以上の動作を全パルス組みが決まるまで実行してラインメモリへ格納するパルスパターンを生成する。

本実施例では、このようにパルス組の決定に際して600dpiパルスと1200dpiパルスの連続する確率を、フリーランカウンタでカウント動作し続けるCOUNTER(FreeRun)136のカウンタ値Ｃに依存させる。これにより、低高低パターンであるWBWパルスパターンの７つと、高低高パターンであるBWBパルスパターンの７つとの組み合わせをランダムにすることが可能となる。本動作により、600dpiの連続パルスの出現確率および1200dpiの連続パルスの出現確率を小さくしている。ただし、上記組み合わせ動作に限定するものではなく、パルス組の２つ以上を一度にチェックして、含まれる周波数成分を確認しながら、パルス組み合わせを決定しても良い。

さらに、最初のパルス組みを、WBWかBWBかのいずれにするかを決定する際に、ある値の上か下かで決めても良いし、演算結果で選択するプロセスをＬＵＴを用いてＣの値で一意に決まるプロセスにしてもよい。また、COUNTER(FreeRun)136を使わずに公知の乱数生成するランダム値生成プログラムなどを利用してＣを取得しても良い。この場合はCOUNTER(FreeRun)136が削減できる。また、ランダムパターン生成部１３１に、パルス組の組み合わせ番号情報を保持する機能と、主走査ラインの偶数奇数で出力データを反転させる機能とを備えることで、ラインメモリ１３４を使用しない構成も可能である。この場合は、ラインメモリが削減できる。

次に、従来の濃度補正技術で、主走査ライン数１０となる罫線に対する濃度低減パターンを図５および図６に示す。ここで、1200dpi、１画素のクロック周波数は60MHzとする。図５は、解像度のみの濃度低減パターンであり、濃度低減を施した箇所には30MHzの画像信号が周期的に出現する。用紙サイズがA4の場合、１ライン14032dotの画素であり先頭および後端部分の３dotはエッジとして補正しない場合、１ラインに7013回の30MHz信号が発生する。すなわち、
(14032 - 3 - 3) / 2 = 7013となる。

不要輻射ノイズの測定では、ノイズエネルギーが単位時間内にどの程度放射されているかが問題になる。単位時間を1μsとすると、30MHzの画像データのON/OFFが7013回連続する場合は、以下のノイズエネルギーが発生することになる。
30MHzのノイズ周期： 33.33ns
1μs当たりの30MHzノイズ発生回数：30回(1000ns/33.33ns)
1μs当たりのノイズエネルギー(図５の場合)： 30回

実際に画像処理装置の外部に放出されるのは、この30回分のエネルギーの一部になる。しかし、ここでは図７〜図１０を参照して後述するように、本実施例のほかのパターンのノイズエネルギーと比較するため、図５のパターンの場合のノイズエネルギーは単に３０回とする。不要輻射ノイズである電波の強度を表す単位としては、一般にμV/mやdB表記などがあるが、特定の周波数で観測した場合の量である。不要輻射ノイズは発生源の電気信号の高調波であり、ｎ次の逓倍波すべてのエネルギー量をあらわすものではないため、ｎ次の高調波の周波数をすべて観測して比較するのは、現実的ではなく、潜在エネルギーとして単に電気信号の動作回数表記とする。

図６は、従来の濃度補正技術で、ＰＷＭ三角波を用いた濃度低減パターンを作成したときのパターンを示す図である。図６を参照すると、濃度低減処理を施した箇所には60MHzの周波数が14026回出現する。したがって、１ラインのノイズエネルギーは、以下のようになる。
1μs当たりの60MHzノイズ発生回数：60回(1000ns/16.66ns) 1μs当たりのノイズエネルギー（図６の場合）： 60回
よって、図６のノイズエネルギーは60回となる。

次に、本実施例のパターンによるノイズエネルギーの分散を図７〜図１０を参照して説明する。図７は、本実施例のランダムパターン生成部131のパルス組の一覧表である。ランダムパルス生成部131内のWBWパルス生成部132と、BWBパルス生成部133とのパルス組を番号付けして、ＷＢＷ０やＢＷＢ３などのパルス組の番号と1200dpiのラスターデータ状に並べたときのデータ列との対応を示している。

図７の一覧表のパルス組を図４のフローチャートのＳ202の処理で組み合わせたパターンの例が図８および図９である。図８では、54dotの中に、30MHzが3回、画像処理装置20MHzが12回、15MHzが6回の周波数パターンが出現することが理解できる。図９では、30MHzが4回、画像処理装置20MHzが10回、15MHzが7回の周波数パターンとなり、周波数のパターンはランダムパターンの組み合わせ方により変わるが、特定の周波数に固定されずに分散されていることが理解できる。

図１０は、図８のパターンで主走査１０ラインの罫線への濃度低減処理を施した際の濃度低減パターンを示している。濃度低減処理を施した箇所には30MHzが3回、画像処理装置20MHzが12回、15MHzが6回の周波数パターンで出現する。図１０に示す場合は54dotのパターンの繰り返しとなるので、１ラインのノイズエネルギーは、以下のようになる。
（14032 - 3 - 3）/ 54 = 259.74
1μs当たりの30MHzノイズ発生回数： 3.3回(1000ns/899.66ns×3)
1μs当たりの20MHzノイズ発生回数： 13.2回(1000ns/899.66ns×12)
1μs当たりの15MHzノイズ発生回数： 6.6回(1000ns/899.66ns×6)
1μs当たりのノイズエネルギー（図１０の場合）： 23.1回

したがって、図１０のパターンの場合のノイズエネルギーは、23.1回となる。図５のパターンの場合の30回、図６のパターンの場合の60回より低いエネルギーとすることができた。

以上説明したように、本実施例のノイズエネルギー低減処理を実装することにより、従来必要とされた最終画像信号出力部13のD_OUT信号へのフィルターを省くことが可能となる。また、D_OUT信号を光出力部15まで到達させる経路にノイズ遮蔽用板金を使用する必要もなくなる。よって、本実施例により画像処理装置のノイズ対策を実現することができる。

［その他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。また、本発明は、複数のプロセッサが連携して処理を行うことによっても実現できるものである。

Claims

高濃度領域を含む印刷画像における該高濃度領域が予め定めた大きさ以上か否か判断し、該予め定めた大きさ以上の場合、高濃度領域の濃度を低減させる濃度低減パターンデータに変換する画像処理装置であって、
前記印刷画像に含まれる注目画素が前記高濃度領域にある濃度低減対象画素であることを示す補正信号を生成する補正信号生成手段と、
前記画像処理装置の解像度の低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンと、解像度が異なる低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンとの組み合わせが出現する複数のランダムパターンを、格納手段から読み出し、主走査ラインの奇数と偶数とで論理反転して、前記補正信号に応じ、前記注目画素に重ね合わせて補正された出力データを生成し出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
前記画像処理装置の解像度の高濃度ドットを２つの低濃度ドットの間に配置する低高低のパルス、および解像度に準ずる大きさの高濃度ドットを２つの低濃度ドットの間に配置する低高低のパルスを生成する低高低パルス生成手段と、前記解像度の低濃度ドットを２つの高濃度ドットの間に配置する高低高のパルス、および解像度に準ずる大きさの低濃度ドットを２つの高濃度ドットの間に配置する高低高のパルスを生成する高低高パルス生成手段とを含み、各々で生成されるパターンを組み合わせて前記複数のランダムパターンを生成するランダムパターン生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記ランダムパターン生成手段は、前記パターンをランダムに組み合わせて前記複数のランダムパターンを生成するための、ランダムパターンの組み合わせ総数以上の数値をカウントできるカウンタ手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記ランダムパターン生成手段は、前記パターンをランダムに組み合わせて前記複数のランダムパターンを生成するための、乱数生成手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記低高低パルス生成手段と、高低高パルス生成手段とで生成されるパターンに番号を割り当て、前記ランダムパターン生成手段で前記低高低パルス生成手段と高低高パルス生成手段とで生成されるパターンを組み合わせるときに、先に選択した低高低パターンまたは、高低高パターンの最後の３ドットめのパルスのドットの大きさに応じて、次に選択するパルスパターンに割り当てられた番号に重みづけをした値に基づいてパルスパターンを選択してランダムパターンを生成することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の画像処理装置。
前記ランダムパターン生成手段で生成され前記格納手段から読み出したランダムパターンを主走査ラインの奇数と偶数とで論理反転してデータを出力するラインメモリをさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の画像処理装置。
前記高濃度ドットは黒ドットであり、前記低濃度ドットは白ドットであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像処理装置。
高濃度領域を含む印刷画像における該高濃度領域が予め定めた大きさ以上か否か判断し、該予め定めた大きさ以上の場合、高濃度領域の濃度を低減させる濃度低減パターンデータに変換する画像処理方法であって、
前記印刷画像に含まれる注目画素が前記高濃度領域にある濃度低減対象画素であることを示す補正信号を生成する補正信号生成ステップと、
前記印刷画像を印刷する画像処理装置の解像度の低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンと、解像度が異なる低濃度ドットと高濃度ドットとのパターンとの組み合わせが出現する複数のランダムパターンを、格納手段から読み出し、主走査ラインの奇数と偶数とで論理反転して、前記補正信号に応じ、前記注目画素に重ね合わせて補正された出力データを生成し出力する出力ステップと
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。