JP6111820B2 - 画像処理装置、画像処理方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、色安定性などを向上させた画像処理装置、画像処理方法および画像形成装置に関する。

一般的に、電子写真の画像安定性はオフセット印刷の画像安定性に比べ劣っている。そのため電子写真の画像安定性をオフセット印刷レベルに近づけるよう、様々な技術革新が試みられている。

電子写真とオフセット印刷で異なる点の一つに階調表現の違いが有る。電子写真は万線型ディザマトリクス、ドット集中型ディザマトリクス、ドット分散型ディザマトリクス、といった画像処理を施すことで階調を表現している（例えば、特許文献１を参照）。

上記したように、電子写真の画像安定性はオフセット印刷に比べ劣り、特に中〜高面積率画像を出力する際に、トナー付着面積のばらつきが大きくなることでその傾向が顕著に現れる。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、トナー付着面積のばらつきの要因である弱い現像電界の領域を小さくするディザマトリクスを使用することで階調性だけでなく色安定性、粒状性なども併せて向上させる画像処理装置、画像処理方法および画像形成装置を提供することにある。

本発明は、入力画像に対してディザ処理を行う画像処理装置であって、前記入力画像に応じて複数のディザマトリクスの中から、現像電界が弱い領域の面積割合が最小となるディザマトリクスを選択する処理手段を備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、新たにコストを発生することなく、階調性や色安定性、粒状度などを向上させることができる。

現像電位と付着面積の関係を説明する図である。 本発明の実施例の画像処理装置の構成を示す。 万線型ディザマトリクス、ドット集中型ディザマトリクスにおける入力デジット値と弱電界面積率の関係の一例を示す。 本発明の画像処理方法のフローチャートである。 弱電界面積の領域割合の算出方法を示す。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

本発明では、印刷する画像に応じて弱電界領域の面積が少なくなるような画像処理パターン（ディザマトリクス）を選択することで、色安定性などを改善する。

まず、電子写真の一般的な画像処理パターン（ディザマトリクス）について説明する。どのパターンも一長一短の特徴を持っており、目的に応じて使い分けて使用されている。

＜ドット集中型マトリクス＞
ドット集中型ディザマトリクスでは、ドット成長順（画像濃度が大きくなるにしたがって、書き込みが行われる画素の順番）は、成長中心とよばれる画素に対して距離的に近い画素から、周辺部の画素へと順位づけが行われる。
このため、ドットの重なる領域を多くすることが可能（ドットが形成する網点の周囲長を短くすることが可能）な配置となる。

ドットの周辺部は、電子写真方式において、理想とするドットの境界よりも外側へ広がってしまうのが実情である（いわゆるドットゲインと呼ばれる現象が発生する）。このドットゲインにより、狙いの画像濃度にくらべて濃度の高い画像が出力され、階調性が低下する。

これに対して、上記のドットの重なりを増やすことが可能なドット集中型のディザマトリクスでは、上述のドットゲインの影響を低減することができる（ドットの重なり部分においては、ドットの広がりが相殺されるためドットの広がりによる悪影響を受けない）。このため、ドット集中型のディザマトリクスでは、階調性、再現性にすぐれた画像の出力を実現することが可能となる。

このような長所を有するドット集中型ディザマトリクスであるが、一方で次のような短所がある。ドット集中型では、成長中心の周期構造をほぼ正方形とする必要があるため、ディザマトリクスの取り得るスクリーン線数とスクリーン角度の自由度が少ないといった問題がある。このことは、複数の異なる色の版を重ね合わせて画像を形成するカラー画像形成装置で使用した場合、色モアレとよばれる異常画像を発生しやすい。

＜ドット分散型マトリクス＞
ドット集中型の対極にあるディザマトリクスであり、個々のドットをできるだけ分散させて配置するようなディザマトリクスである。このため、解像度を高く維持することができる特徴を持つ反面、階調再現性が悪いといったデメリットがある（これは、前述したドットゲインの影響を受けやすいためである）。解像度（〜３００ｄｐｉ）が低い画像形成装置では、解像度を高く維持できるＢａｙｅｒ型ディザマトリクスを使用していた。しかし、最近では画像形成装置の解像度が高く（〜６００ｄｐｉや１２００ｄｐｉ）なった結果、分散型のディザマトリクスを使用して解像度を高く維持する必要は少なく、あまり使用されていない。

＜万線型マトリクス＞
万線型ディザマトリクスでは、ドットの成長順は中心線とよばれる仮想的なライン対して距離的に近い画素からより遠い画素へと順位づけが行なわれる。前述したように、ドット集中型では成長中心の周期構造をほぼ正方形とする必要があるため、ディザマトリクスの取り得るスクリーン線数とスクリーン角度の自由度が少ない。

これに対して、万線型ディザマトリクスでは、成長中心の周期構造が長方形や平行四辺形であっても正方形である場合と何ら変わらないため、取りうるスクリーン線数とスクリーン角度の組み合わせ（選択の自由度）を高めることが可能となる。従って、カラー画像などの複数の異なる色の版を重ね合わせて画像を形成する場合には、万線型ディザは優れた特徴をもっている。カラー画像を作成する際の色重ね時には、組み合わせ方法によっては、色モアレと呼ばれる干渉模様が現れ、異常画像の原因となる。

この色モアレを回避するために、通常は異なる色の版のスクリーン角は離して（少なくとも角度差を２０度以上に）設定される。そして、フルカラー画像の場合には、色モアレを低減するために、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色のスクリーン角を別々に設定して、角度差ができる限り大きくなるように設定する。万線型ディザマトリクスを使用した場合には、上述したようにスクリーン線数と角度の組み合わせ方法が多様になるため、ドット集中型ディザマトリクスを使用するよりも有利である。

次に、弱電界と付着面積について説明する。トナーを付着させるため電界を発生させる際、図１（ａ）に示すようにステップ応答的に狙った場所に発生させることができるわけではなく、実際には裾に弱い電界が発生する。この微弱な現像電界では、トナーが付いたり付かなかったりと安定したトナー付着が行われない。

また、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、現像電界が狙った大きさではない場合、付着面積の増減が生じる。そして、高面積率時は集中型ドットやラインの距離が近いため、互いの電界が干渉し合い、パターンによっては図１（ｄ）に示すように付着面積が増加する。

したがって、弱電界が広いほどトナー付着面積がばらつきやすくなる。そのため、この弱電界が発生する領域（弱電界面積率）を小さくすることがトナー付着面積のばらつき改善、ひいては画像安定性の改善に繋がるといえる。

そこで、本発明では、画像毎に弱電界領域の面積を最小にする画像処理パターン（ディザマトリクス）を選択することにより、トナー付着面積のばらつきを低減し、階調性、色安定性、粒状性を向上させる。

図２は、本発明の実施例の画像処理装置の構成を示す。画像形成装置に搭載される画像処理装置は、画像処理部１、ディザテーブル２、ディザ処理部３、ＰＷＭ４から構成される。

画像データが画像処理部１とディザ処理部３に入力され、画像処理部１は、入力された画像データから弱電界面積率を算出する。ディザテーブル２には、複数のディザマトリクス（万線型ディザマトリクス、ドット集中型ディザマトリクス）が登録されている。画像処理部１は、算出された弱電界面積率情報を基に、ディザテーブル２に登録されたディザマトリクスの中から推奨ディザを決定（選択）し、ディザ処理部３は、選択された推奨ディザを用いてディザ処理を行う。ＰＷＭ４は、ディザ処理された画像データをパルス幅変調（ＰＷＭ）信号へ変換し、パルス幅変調信号に対応してレーザ（ＬＤ）を光変調駆動する。

図３は、万線型ディザマトリクス、ドット集中型ディザマトリクスにおける入力デジット値と弱電界面積率の関係の一例を示す。

横軸は、入力デジット値（０（黒）〜２５５（白））、縦軸は、弱電界面積率を示す。弱電界面積率とは弱電界を現像電界：−１．０Ｅ＋５〜１．０Ｅ＋５［Ｖ／ｍ］と定義し、弱電界が発生する領域が全体の領域（例えば、ディザマトリクスのサイズ（８×８ピクセルなど））に占める割合を表している。

図３は、何れの型のディザでも入力デジット値に応じて弱電界面積率が異なっていることを示す。例えば、万線型は高明度で弱電界が発生する領域は狭いが、低明度で弱電界が発生する領域が広くなる傾向がある。一方、ドット型は中明度で弱電界が発生する領域が最大となる傾向がある。

この特性は使用しているディザ情報（線数やスクリーン角など）やトナー、用紙、現像・転写バイアスなど様々な要因が複雑に作用して決定されるため、大まかな傾向はあるものの、詳細な特徴を得るためには画像形成装置毎に調べる必要がある。

図４は、画像安定性に優れた推奨ディザを使用した、本発明の画像処理方法のフローチャートである。図５は、弱電界面積率の計算方法を示す。

ステップＳ１において、画像処理部１は、画像データ（１ページ）を読み込み、画像を文字部・ライン部・イメージエリア部に分ける。

ステップＳ２において、画像処理部１は、ページ内のイメージエリア部を構成するピクセル情報を解析する。図５に示すように、デジット値とピクセル数の対応関係を表すイメージエリア情報を作成する。

ステップＳ３において、画像処理部１は、ページ内のイメージエリア部のピクセル情報と「入力デジット値−弱電界面積テーブル」を用いて各ディザを施した際の弱電界発生領域を計算する。

ステップＳ４において、画像処理部１は、弱電界発生領域の合計値が最も小さい（つまり、階調性、色安定性、粒状性に優れている）ディザをこの画像データにおける推奨ディザとする。図５の例では、万線型ディザマトリクス、線数が異なるドット集中型ディザマトリクスＡ、Ｂが登録されたディザテーブル２から、弱電界発生領域の合計値が最小のドット集中型ディザマトリクスＢが推奨ディザとして選択されている。ステップＳ５において、ディザ処理部３は、イメージエリア部を推奨ディザでディザ処理する。

以上、説明したように、本発明では、色変動の原因となるトナー付着面積のばらつきを発生させやすい弱い現像電界（弱電界）領域の面積に着目し、画像ごとに複数のディザマトリクスの中から弱電界の発生する領域の面積が最小となるディザ（推奨ディザ）を選択、適用することで、色安定性を向上させる。

１ 画像処理部
２ ディザテーブル
３ ディザ処理部
４ ＰＷＭ

特開２００７−８２０１１号公報

Claims (6)

1. 入力画像に対してディザ処理を行う画像処理装置であって、前記入力画像に応じて複数のディザマトリクスの中から、現像電界が弱い領域の面積割合が最小となるディザマトリクスを選択する処理手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記複数のディザマトリクス毎に、前記入力画像の入力デジット値に対して現像電界が弱い領域の面積割合を記憶させたテーブルを設け、前記処理手段は前記テーブルを参照して現像電界が弱い領域の面積割合の合計値を計算し、前記合計値が最小のディザマトリクスを選択することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記処理手段は、前記入力画像の１ページ毎に、現像電界が弱い領域の面積割合の合計値が最小となるディザマトリクスを選択することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
4. 前記処理手段は、前記ページ内のイメージエリア部毎に、現像電界が弱い領域の面積割合が最小となるディザマトリクスを選択することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 入力画像に対してディザ処理を行う画像処理方法であって、前記入力画像に応じて複数のディザマトリクスの中から、現像電界が弱い領域の面積割合が最小となるディザマトリクスを選択する処理工程を備えたことを特徴とする画像処理方法。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。