JP6512838B2 - 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、電子写真方式を用いた画像形成のための画像処理装置に関する。

従来、露光信号に応じた光ビームを感光体上に照射して静電潜像を形成し、静電潜像に対してトナーを付着させることで現像するレーザビームプリンタや複写機等、いわゆる電子写真方式の画像形成装置が知られている。そして、露光方式として、ＬＥＤ方式が知られている。ＬＥＤ方式では、発光素子である複数のＬＥＤ素子が感光体ドラムの長手方向に配置され、さらに、ＬＥＤ素子が出力する光を感光体ドラム上に集光するレンズも複数設けられる。

このような電子写真方式の画像形成装置において、出力画像の階調性や解像性の向上のために、発光素子の発光強度（露光強度）を変調する方式（以下、強度変調方式）がある（特許文献１）。

特開昭６１−２７７２５８号公報

しかしながら、強度変調方式で潜像を形成した場合には、露光強度に対する感光体上のトナー付着面積の増減が線形にならず、出力画像の濃度の線形性が崩れるなどの画像劣化が生じる場合がある。また、線形性を維持するためには、階調ごとに最適な補正量を求める必要が有るため、手間が掛かる上にスループットが低下するといった問題がある。

本発明に係る画像処理装置は、光ビームの強度変調で感光体を露光することにより記録媒体上に画像を形成する際に用いるハーフトーン画像データを生成する画像処理装置であって、入力画像データに対しディザ法によるハーフトーン処理を行なって所定の階調数のハーフトーン画像データを生成する多値ディザ処理手段と、前記多値ディザ処理手段で生成された前記所定の階調数のハーフトーン画像データの各画素について、前記露光走査方向に隣り合う画素同士の前記露光信号の値の差が前記所定の制限値を超えるかどうかを判定する信号差判定手段と、前記露光信号の値の差が前記所定の制限値を超えると判定された前記隣り合う画素の前記露光信号の値を、前記制限値が超えないように補正する補正手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、光ビームの強度変調で感光体を露光する方式で画像形成を行なう場合において、入力階調値に対する出力画像の濃度の線形性を安定して保つことができる。また、常に安定した記録が可能な露光信号データを生成することができる。

電子写真方式の画像形成装置の構成の一例を示す図である。 露光部の構成の一例を示す図である。 強度変調方式による階調表現の概要と、強度変調方式の場合に生じ得る画質劣化を説明する図である。 トナー境界位置の変化率を示すグラフである。 補正処理の概要とその効果を説明する図である。 トナー境界位置の変化率を示すグラフである。 実施例１に係る、印刷システムの構成の一例を示す図である。 多値ディザ処理部における処理の流れを示すフローチャートである。 補正処理の具体例を示す図である。 実施例２に係る、印刷システムの構成の一例を示す図である。 （ａ）は実施例２における多値ディザ処理で用いるディザマトリクス、（ｂ）は当該ディザマトリクスに対応する閾値マトリクスの一例である。 実施例２におけるハーフトーン処理を行った場合の結果の一例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明を好適な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

［実施例１］
［画像形成装置］
図１は、本実施例に係る、電子写真方式の画像形成装置の構成の一例を示す図である。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１０に沿って、４つの画像形成部１５０ａ〜１５０ｄ、濃度検知部１６０、二次転写部１２０、中間転写ベルトクリーニング部１４０を有する。また、二次転写部１２０の下流側には、定着部１３０が配置されている。

画像形成部１５０ａは、感光体ドラム１５１ａ、帯電部１５２ａ、露光部１５３ａ、現像部１５４ａ、一次転写部１５５ａ、クリーニング部１５６ａを有する。他の画像形成部１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄについても同様である。

以下に、画像形成装置１００の動作を詳細に説明する。

まず、画像形成装置１００が行う電子写真方式による画像形成処理について説明する。

各画像形成部１５０ａ〜１５０ｄは、各色トナーを使用してそれぞれの感光体ドラム１５１ａ〜１５１ｄ上にトナー像を形成し、中間転写ベルト１１０に一次転写する。画像形成装置１００で用いられるトナーは一般に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色である。本実施例では、画像形成部１５０ａはＫトナー、画像形成部１５０ｂはＣトナー、画像形成部１５０ｃはＭトナー、画像形成部１５０ｄはＹトナーを使用するものとする。なお、画像形成部の数や使用するトナーの色は上記の例に限らない。例えば、淡インクやクリアインクがあってもよい。また、各色に対応する画像形成部の順番も本実施例に限定されるものではなく、任意でよい。

以下、Ｋトナーに対応する画像形成部１５０ａを例に画像形成処理の大まかな流れを説明する。

画像形成部１５０ａが有する感光体ドラム１５１ａは、外周面に帯電極性が負極性である有機光導電体層を有し、矢印Ｒ３の方向に回転する。

（帯電）
帯電部１５２ａは、負極性の電圧を印加され、感光体ドラム１５１ａの表面に帯電粒子を照射することにより、感光体ドラム１５１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電する。

（露光）
露光部１５３ａは露光信号に応じて、感光体ドラム１５１ａ上に光ビームを照射し、感光体を露光する。本実施形態において、露光部１５３ａは強度の異なる露光信号を出力可能な形態である。つまり、画像データにおける階調値に応じて、露光信号の強度を変更可能である。

（現像）
現像部１５４ａは、略等速度で回転する現像ローラーを用いて、負極性に帯電させたトナーを静電潜像が形成された感光体ドラム１５１ａへ供給する。負極性に帯電させたトナーは、現像特性に応じて感光体ドラム１５１ａ上の静電潜像に付着する。

（一次転写）
一次転写部１５５ａは、正極性の電荷を印加され、負極性に帯電している感光体ドラム１５１ａ上に担持されたトナー像を、矢印Ｒ１の方向に移動する中間転写ベルト１１０へ一次転写する。

（クリーニング）
クリーニング部１５６ａは、一次転写部１５５ａを通過した感光体ドラム１５１ａ上に残留した残トナー像を除去する。

以上が、画像形成部１５０ａにおける画像形成処理の大まかな流れである。他の画像形成部１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄについても同様である。カラー画像を形成する場合、各色の画像形成部１５０ａ〜１５０ｄは、上述の帯電、露光、現像、一時転写、クリーニングの各工程を所定の時間ずつタイミングをずらして実行する。その結果、中間転写ベルト１１０上には、４色のトナー像が重なった画像が形成される。

（二次転写）
二次転写部１２０は、中間転写ベルト１１０に担持されたトナー像を、矢印Ｒ２の方向に移動する記録媒体Ｐへ二次転写する。

（定着）
定着部１３０は、トナー像が二次転写された記録媒体Ｐに加圧加熱などの処理を施し、画像を定着させる。

（ベルトクリーニング）
中間転写ベルトクリーニング部１４０は、二次転写部１２０を通過した中間転写ベルト１１０上に残留した残トナーを除去する。

以上で、画像形成装置１００における電子写真方式を用いた画像形成が完了する。

[ＬＥＤ＋レンズ群]
本実施例の画像形成装置１００は、ＬＥＤ方式で露光処理を行う。図２は、露光部１５３の構成の一例を示す図である。図２において、ＬＥＤ素子群２０１は複数のＬＥＤ素子から構成される。レンズ群２０２は複数のレンズから構成される。ＬＥＤ素子群２０１からの出力光は、レンズ群２０２を通過して感光体ドラム１５１上に結像され、感光体をＲ３の方向に露光走査する。本実施例では、発光素子が感光体ドラム１５１上を露光走査するＲ３の方向を露光走査方向と称する。

[強度変調方式とその課題]
本実施例に係る画像形成装置１００は、所謂強度変調方式を用いて階調表現を行う。以下では、露光強度を１６段階（０〜１５）に変調する構成を例に、強度変調方式について説明する。前述の通り、強度変調方式で画像形成を行う場合には、露光強度に対する感光体ドラム１５１上のトナー付着面積の増減が線形にならず、出力画像の濃度の線形性が崩れるなどの画像劣化が生じる場合がある。また、感光体ドラム１５１上に付着するトナーが安定せず、画質が劣化する場合がある。

図３は、強度変調方式による階調表現の概要と、強度変調方式の場合に生じ得る画質劣化を説明する図である。図３（ａ）〜（ｅ）には、それぞれ１画素分の強度変調によって階調表現をした場合の、露光信号、露光による光量分布、静電潜像の電位（潜像電位）を示す各グラフが並んでおり、（ａ）〜（ｅ）は階調がそれぞれ異なっている。各グラフの横軸は露光走査方向における位置、縦軸は露光強度を示している。実線３０１〜３０５は露光信号を表しており、各画素における発光素子の発光強度（露光強度）がその上に数値で示されている。数値が大きいほど露光強度が高いことを意味し、最大値は「１５」である。なお発光させない画素の数値は「０」である。この露光信号３０１〜３０５に基づき露光を行なうと、実線３１１〜３１５で示す様な光量分布で感光体ドラム１５１ａ上が露光される。つまり、露光信号３０１〜３０５の各画素に対応した感光体上の位置を通過する間、露光信号３０１〜３０５の数値に応じた強度で発光し、感光体ドラム１５１ａ上が露光走査される。そして、感光体ドラム１５１ａの表面には、露光走査された光量分布３１１〜３１５に応じて、実線３２１〜３２５で示す様な潜像電位を有する静電潜像が形成される。その後、現像プロセスにおいて感光体ドラム１５１ａ表面の静電潜像及び、現像部１５４ａの現像電位に応じてトナーが付着する。つまり、感光体ドラム１５１ａ表面の潜像電位が現像電位よりも低い位置ではトナーが付着し、ドラム表面の潜像電位が現像電位よりも高い位置では殆どトナーが付着しないことになる。

上述の様にして画像形成がなされる画像形成装置１００においては、印刷環境やプロセス状態の変化が原因で、現像電位が変動することが分かっている。現像電位が変動すると、入力の露光信号に応じて感光体ドラム１５１上の、トナーが付着する境界位置の変化率に変動が生じることになる。以下、図３と図４を参照して詳しく説明する。

図３において、横方向の破線Ｖ１とＶ２は、現像電位の変動を示している。そして、縦方向の破線ｗ１１〜ｗ２５は、（ａ）〜（ｅ）の各階調における、現像電位Ｖ１及びＶ２に対応した、感光体ドラム１５１上のトナー付着境界位置を示している。図３（ａ）〜（ｅ）における各右端のグラフをみると、トナー付着境界位置が現像電位によって異なることが分かる。すなわち、現像電位がＶ１の場合には、感光体ドラム１５１表面の潜像電位３２１〜３２５が現像電位Ｖ１よりも低くなる位置（トナー付着境界位置）は、それぞれｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４、ｗ１５となる。一方、現像電位がＶ２の場合には、ドラム表面の潜像電位３２１〜３２５が現像電位Ｖ２よりも低くなる位置は、それぞれｗ２１、ｗ２２、ｗ２３、ｗ２４、ｗ２５となる。図４は、図３（ａ）〜（ｅ）の各階調におけるトナー境界位置の変化率を示すグラフである。図３（ａ）の階調に対応するトナー付着境界位置を０％、図３（ｅ）の階調に対応するトナー付着境界位置を１００％に正規化している。図４のグラフから明らかなように、現像電位がＶ１からＶ２に変動すると、トナー付着境界位置の変化率は、図４中の実線４０１から破線４０２のように変化する。そのため、例えば現像電位がＶ１の状態で露光信号に対する露光強度が線形になるように設定しても、記録動作時のプロセス条件などにより、現像特性が例えばＶ２へと変動する場合には、出力画像における濃度の線形性を維持できず、階調性が安定しないことになる。また、線形性を維持するためには、階調毎に最適な濃度の補正量を測定する必要が有るため、濃度測定チャートの出力等によるスループットの低下や、それに伴うユーザの手間が掛かることも問題となり得る。

本実施例では、強度変調方式を用いて階調表現を行う画像形成装置において生じる上記のような問題の解消を目的としている。

[補正処理の概要]
次に、本実施例における補正処理について説明する。図５は、前述の図３で示した各階調の露光信号を前提とした、本実施例の補正処理の概要とその効果を説明する図である。本実施例における補正処理では、隣合う画素同士の露光信号における強度を示す値の差分（信号差）が制限値を超えないように補正すことで、トナー付着境界位置における潜像電位の傾きが概ね同等になるように制御する。露光強度を１６段階（０〜１５）に変調する構成の本実施例において、例えば信号差の制限値を“８”とすると、図３における露光信号は、図５に示したように、隣接する画素同士の信号差が制限値である“８”を超えないように露光信号の強度を示す値が補正される。例えば図３（ａ）と図５（ａ）とを比較すると、補正前の図３（ａ）では隣接する画素同士の信号差は最大で“１５（（２）と（３）の信号差）”であるが、補正後の図５（ａ）では最大でも信号差が“７（制限値８を超えない）”になるように補正されている。この補正処理を実際にどのように行なうのかについては後述する。そして、この補正後の露光信号に基づき、露光部１５３ａの各発光素子が、感光体ドラム１５１ａ上を露光する。すると、最終的に感光体上を露光する光量の分布は、実線５１１〜５１５に示すように、図５（ａ）〜（ｅ）のどの階調においても略同等の傾きとなる。その結果、実線５２１〜５２５で示すように、感光体ドラム１５１ａ上の静電潜像においても、トナー付着境界位置における潜像電位の傾きが概ね同等となるように形成される。

図５において、横方向の直線Ｖ１とＶ２は、図３と同様、現像電位の変動を示している。そして、縦方向の実線ｗ１１〜ｗ２５は、（ａ）〜（ｅ）の各階調における、現像電位Ｖ１及びＶ２に対応した、感光体ドラム１５１上のトナー付着境界位置を示している。図６は、図５（ａ）〜（ｅ）の各階調におけるトナー境界位置の変化率を示すグラフである。前述の図４のグラフと同様、現像電位がＶ１からＶ２に変動すると、各階調におけるトナー付着境界位置の変化率は、実線６０１から破線６０２へと変化する。図６のグラフでは、現像電位Ｖ１の場合の変化率（ｗ１１→ｗ１２→ｗ１３→ｗ１４→ｗ１５）と、現像電位Ｖ２の場合の変化率（ｗ２１→ｗ２２→ｗ２３→ｗ２４→ｗ２５）とが概ね同等となり、階調によらずトナー付着境界位置の変化率が安定していることがわかる。このように、感光体ドラム１５１表面の静電潜像において、トナー付着境界位置となる付近の潜像電位の傾きが略一定となるように露光強度を補正することで、入力階調値に対する出力画像の濃度の線形性を安定に保つことが可能となる。

[画像処理装置の概要]
次に、上述した露光強度の補正処理を行なう画像処理装置について説明する。図７は、本実施例に係る、印刷システムの構成の一例を示す図である。本実施例では、入力画像データを画像形成装置１００で出力可能な画像データ（多階調のハーフトーン画像データ）に変換するまでの処理を画像処理装置７００が担い、当該画像データに基づいて電子写真方式で記録媒体上に画像を形成する処理を画像形成装置１００が担う構成となっている。この場合、画像処理装置７００と画像形成装置１００とは無線通信等のインタフェース又は回路によって接続されている。なお、画像処理装置７００は、例えば一般的なパーソナルコンピュータにインストールされたプリンタドライバによって実現され得る。その場合、以下に説明する画像処理装置７００の各部は、コンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現されることになる。また、別の構成としては、例えば、画像形成装置１００が画像処理装置７００を含む構成としてもよい。

本実施例に係る画像処理装置７００は、入力画像バッファ７１０、色分解処理部７２０、ガンマ補正処理部７３０、多値ディザ処理部７４０で構成される。そして、多値ディザ処理部７４０の内部は、ハーフトーン処理部７４１、ディザマトリクス保持部７４２、信号差判定部７４３、補正処理部７４４で構成される。以下、画像処理装置７００の各処理部について説明する。

入力画像バッファ７１０は、様々なアプリケーション等で生成された或いは外部から入力された多階調の画像データ（例えばＲＧＢ各８ｂｉｔの画像データ）を保持するためのバッファである。入力画像データには、線画、文字画像、写真といった画像の種別（属性）を示す属性情報が付加されている。入力画像バッファ７１０に保持された入力画像データは色分解処理部７２０に送られる。

色分解処理部７２０は、ＲＧＢ色空間の入力画像データを画像形成装置１００の備えるトナーの色に対応したＣＭＹＫ色空間の画像データに変換する。

ガンマ補正処理部７３０は、予め作成し保持している濃度補正テーブルを参照して、色分解処理部７２０で生成されたＣＭＹＫ各色の画像データに対しガンマ補正処理を行う。

多値ディザ処理部７４０は、ガンマ補正処理が施された多階調のＣＭＹＫ各色の画像データから、より階調数の少ないハーフトーン画像データをディザ法によって生成する。多値ディザ処理部７４０を構成する各部の概要は以下の通りである。

ハーフトーン処理部７４１は、ＣＭＹＫ各色の画像データに対し、ディザマトリクス保持部７４２に保持された多値のディザマトリクスを用いてハーフトーン処理を行って、画素データの階調数を削減する。通常、画像形成装置１００はあまり多くの階調数を表現することはできず、例えば２階調、４階調、１６階調などの低階調の画像データのみ入力可能であることが多い。従って、少ない階調数しか再現できない画像形成装置１００においても安定した中間調表現を可能とするために、ハーフトーン処理によって階調数の削減を行う。ここでのハーフトーン処理では、入力画像データの画素値と、その入力画素に対応するディザマトリクスの画素に対応付けられた閾値群（入力画像の階調数より少ない数）との比較を行い、入力画素の画素値が閾値群のいずれの区間に含まれるかを特定する。特定した区間に対応付けられた信号値を出力することで、入力画像より少ない階調数のハーフトーン画像データ（以下、ＨＴ画像データ）を作成する。なお、入力画像データの階調数を削減できればよく、ハーフトーン処理の手法は上述の例に限定されない。本実施例では、ＣＭＹＫ各色のガンマ補正済み画像データに対してハーフトーン処理を行い、各画素４ｂｉｔの多階調のＨＴ画像データを生成する。生成されたＨＴ画像データは、信号差判定部７４３に出力される。このとき、出力されるＨＴ画像データは、横方向の１ラインが画像形成時の露光走査方向に対応する。

信号差判定部７４３は、ハーフトーン処理部７４１から出力されるＣＭＹＫ各色のＨＴ画像データについて、注目画素と当該注目画素に対して露光走査方向に隣接する画素との信号差が、予め設定された信号差の制限値よりも大きいかどうかを判定する。隣接する画素との信号差が制限値を超えると判定された画素（以下、超過判定画素）の情報は、ＣＭＹＫ各色のＨＴ画像データと共に、補正処理部７４４に送られる。

補正処理部７４４は、信号差判定部７４３で信号差が制限値を超えると判定された超過判定画素とその隣接画素に対して補正処理を施す。なお、本実施例では、超過判定画素とその隣接画素の信号値が、信号差の制限値を超えないように補正される。そのため、写真等の階調性を優先する画像においては、良好な階調性を得ることができる。しかしながら、補正処理の対象となる両画素間のコントラストは低減することになるので、解像性については低下する可能性がある。そのため、線画像や文字画像のような解像性を優先する種類の画像についてはこの補正処理に馴染まないので、補正対象から除外するのが好ましい。ただし、線画像や文字画像であっても、印刷品質として階調優先がユーザによって指定されているような場合は処理対象としてよいことはいうまでもない。また、写真等の階調を優先する画像であっても、超過判定画素と隣接画素のうち信号値が小さい方の画素について、露光走査方向に露光画素（露光強度が所定値以上の画素、典型的には所謂フル点灯の画素）が１以上接している場合には、本補正処理によって隣り合う網点同士が繋がってしまう（白の孤立点が消失してしまう）可能性が有るため、補正対象から除外するのが好ましい。また、超過判定画素と隣接画素のうち信号値が大きい方の画素について、露光走査方向に露光画素が１つ以上接していない場合にも、本補正処理によってコントラストが低減し、トナーが付着しなくなる可能性があるため、補正対象から除外するのが好ましい。

次に、画像形成装置１００の各処理部について説明する。

露光信号生成部７５０は、画像処理装置７００から受け取った、必要な補正処理が施されたＣＭＹＫ各色の多階調のＨＴ画像データに基づいて露光信号を生成する。

露光処理部７６０は、露光信号生成部７５０で生成された露光信号に基づいて露光処理を行う。

[多値ディザ処理部７４０の詳細]
次に、上述の多値ディザ処理部７４０における処理の詳細について説明する。図８は、本実施例に係る、多値ディザ処理部７４０における処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、以下に示す手順を記述したコンピュータ実行可能なプログラムをＲＯＭ（不図示）からＲＡＭ（不図示）上に読み込んだ後にＣＰＵ（不図示）によって該プログラムを実行することにより実施される。

ステップ８０１において、多値ディザ処理部７４０は、ガンマ補正処理部７３０から、ガンマ補正処理がなされたＣＭＹＫ各色の画像データを取得する。取得したＣＭＹＫ各色の画像データは、ハーフトーン処理部７４１に入力される。

ステップ８０２において、ハーフトーン処理部７４１は、ＣＭＹＫ各色の画像データに対しハーフトーン処理を施して、多値４ｂｉｔのＨＴ画像データを生成する。

ステップ８０３において、信号差判定部７４２は、信号差判定処理の前処理として、入力画像データに付加された属性情報に基づいて、画像種別を判定する。判定の結果、画像種別が線画や文字画像といった解像性を優先する画像である場合は、補正の必要がないので本処理を抜ける。一方、画像種別が写真等の階調性を優先する画像である場合は、ステップ８０４に進む。

ステップ８０４において、信号差判定部７４２は、各色のＨＴ画像データ内の注目画素を決定し、決定した注目画素と、当該注目画素と露光走査方向に隣接する隣接画素との信号差ｄを導出する。

ステップ８０５において、信号差判定部７４２は、ステップ８０４で導出した注目画素と隣接画素との信号差ｄが、所定の制限値（閾値）Ｔ以下であるか判定する。ここで、制限値Ｔには、例えば、露光部１５３が変調する最大強度の略半分の強度となる信号値の値が設定される。本実施例では、最大信号が“１５”であるため、最大強度の略半分の強度とする場合には制限値Ｔは“８（＝ｒｏｕｎｄ（１５／２））”に設定される。ここで、「ｒｏｕｎｄ」は小数点第一位を四捨五入する関数である。導出された信号差ｄが制限値Ｔ以下である場合は、補正処理を行わずステップ８０８に進む。一方、導出された信号差ｄが制限値Ｔよりも大きい場合は、注目画素を超過判定画素と決定して、ステップ８０６に進む。

ステップ８０６において、信号差判定部７４２は、超過判定画素と決定された注目画素とその隣接画素について、補正処理の除外対象であるかどうかを判定する。具体的には、以下の２つの条件に該当するかどうかが判定される。
条件１：超過判定画素とその隣接画素のうち露光信号の値が小さい画素について、露光走査方向に露光画素が１以上接している。
条件２：超過判定画素とその隣接画素のうち露光信号の値が大きい画素について、露光走査方向に露光画素が１以上接していない。
上記いずれかの条件に該当する場合には、超過判定画素と決定された注目画素とその隣接画素を補正処理の対象から除外することになるため、ステップ８０８に進む。一方、上記いずれの条件にも該当しない場合には、補正処理を行うべくステップ８０７に進む。

ステップ８０７において、補正処理部７４４は、超過判定画素と決定された注目画素とその隣接画素との信号差ｄが、制限値Ｔ以下となるように、両画素の露光信号の値を補正する。この場合において、信号差ｄが制限値Ｔと略同等となるように補正することが望ましい。

ステップ８０８において、多値ディザ処理部７４０は、ＨＴ画像データの全画素に対する処理が終了したか判定する。未処理の画素があればステップ８０４に戻り、次の画素（例えば、ここまでの処理で隣接画素であった画素）を新たな注目画素として、処理を続行する。一方、全ての画素についての処理が完了したと判定された場合には、本処理を終える。

以上が、多値ディザ処理部７４０における処理の内容である。

[補正処理の具体例]
図９は、本実施例に係る、補正処理部７４４における補正処理の具体例を示す図である。本実施例に係る補正処理では、露光走査方向の露光信号に対して補正処理を行うことから、ここでは、露光走査方向に並んだ５つの画素９０１〜９０５の露光信号に対する補正処理を例に説明するものとする。図９（ａ）は、補正処理開始前のＨＴ画像データを示しており、画素９０１〜９０５の露光信号の濃度値は、それぞれ“１５”、“１５”、“４”、“０”、“０”となっている。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す露光信号に対して処理１〜処理４の順に注目画素を移行させていった結果を時系列で示しており、列９０１に信号差判定部７４３における処理結果、列９２０に補正処理部７４４における処理結果を示している。

まず、「処理１」では、画素９０１が注目画素ｐ１、露光走査方向に隣接する画素９０２が隣接画素ｐ２となる。この場合、信号差判定部７４３では、画素９０１と画素９０２との信号差ｄが導出され、その処理結果は“ｄ＝０”となる。そして、導出された信号差ｄが制限値Ｔ（ここでは“８”）以下であるか判定される。いま、信号差ｄ（＝０）は制限値Ｔ以下であるため、列９２０に示すように補正処理部７４４での補正処理は行われない。

次に、「処理２」では、注目画素が更新され、画素９０２が注目画素ｐ１、画素９０３が隣接画素ｐ２となる。この場合、信号差判定部７４３では、画素９０２と画素９０３との信号差ｄが導出され、その処理結果は“ｄ＝１１”となる。そして、導出された信号差ｄが制限値Ｔ以下であるか判定される。いま、信号差ｄ（＝１１）は制限値Ｔ（＝８）よりも大きいため、注目画素ｐ１である画素９０２は超過判定画素となる。そして、超過判定画素である画素９０２とその隣接画素である画素９０３が除外対象であるかどうかが上述の２つの条件に基づいて判定される。いま、信号値が大きい方の画素９０２（画素ｐ１）は、画素９０１（信号値＝１５の露光画素）と隣接し、信号値が小さい方の画素９０３は、画素９０４（信号値＝０の非露光画素）と隣接している。そのため、超過判定画素である画素９０２とその隣接画素である画素９０３のどちらも補正除外の対象とはならない。そして、補正処理部７４４では、以下の式（１）及び式（２）に従って、補正後の注目画素ｐ１’及びその隣接画素ｐ２’の信号値が決定される。
ｐ１＞ｐ２の場合：
ｐ１’＝ｒｏｕｎｄ（（ｐ１＋ｐ２＋Ｔ）/２−０．５）
ｐ２’＝ｐ１＋ｐ２−ｐ１’ ・・・式（１）
ｐ１＜ｐ２の場合:
ｐ１’＝ｒｏｕｎｄ（（ｐ１＋ｐ２−Ｔ）/２＋０．５）
ｐ２’＝ｐ１＋ｐ２−ｐ１’ ・・・式（２）
上記式（１）及び式（２）によれば、信号値が大きい方の画素の信号値を低減し、信号値が小さい方の画素の信号値を上記低減量と同程度増大することになる。その結果、総露光量を変えずに信号差が制限値Ｔを超えないように補正することができる。なお、信号値を決定するための算出式は、注目画素とその隣接画素の信号差が制限値よりも小さく設定できる式であればよく、上記式（１）及び式（２）に限定されない。

次に、「処理３」では、さらに注目画素が更新され、画素９０３が注目画素ｐ１、露光走査方向に隣接する画素９０４が隣接画素ｐ２となる。そして、信号差判定部７４３では、画素９０３と画素９０４との信号差ｄが導出され、その処理結果は“ｄ＝０”となる。そして、導出された信号差ｄが制限値Ｔ以下であるか判定される。いま、信号差ｄ（＝０）は制限値Ｔ以下であるため、列９２０に示すように補正処理部７４４での補正処理は行われない。
さらに、「処理４」では、さらに注目画素が更新され、画素９０４が注目画素ｐ１、露光走査方向に隣接する画素９０５が隣接画素ｐ２となる。そして、信号差判定部７４３では、画素９０４と画素９０５との信号差ｄが導出され、その処理結果は“ｄ＝０”となる。そして、導出された信号差ｄが制限値Ｔ以下であるか判定される。信号差ｄ（＝０）は制限値Ｔ以下であるため、列９２０に示すように補正処理部７４４での補正処理は行われない。

上述のような処理を以下繰り返し行うことによって、ＨＴ画像データに対し必要な補正処理が施される。なお、図９（ａ）に示す露光信号の例では、補正除外の対象となることはないが、例えば画素９０１〜９０５の露光信号の濃度値が以下のような値であった場合には、それぞれ補正除外の対象となる。
＜条件１によって補正除外の対象となる場合の画素９０１〜９０５の濃度値＞
（９０１：１５、９０２：１５、９０３：０、９０４：１５、９０５：１５）
＜条件２によって補正除外の対象となる場合の画素９０１〜９０５の濃度値＞
（９０１：０、９０２：０、９０３：１５、９０４：０、９０５：０）
そして、条件１に該当するような画素を補正処理から除外することで白の孤立点を維持することができ、条件２に該当する画素を補正処理から除外することで黒の孤立点を維持することができる。

なお、本実施例では、露光信号に対して補正処理を施す場合に、注目画素とその隣接画素の露光信号の差を算出することで補正箇所を特定し、関数を用いて補正する方法を説明した。これ以外にも、例えばパターンマッチングやＬＵＴ（Look Up Table）を用いて、補正後の露光信号の値を直接生成するようにしてもよい。

また、本実施例では、ＨＴ画像データに対し算出式を用いて補正後の信号値を決定していたが、予め画素間の信号差が制限値よりも小さく設定された階調違いのパターンを保持しておき、注目画素と隣接画素に置換処理を行う方法であってもよい。

また、本実施例のディザ法によるハーフトーン処理では、露光走査によって最終的に感光体上を露光する光量の分布が所定の傾きを超えないように、露光走査方向の信号差に制限値を設けることで、発光素子の露光強度を制御している。一方で、露光走査方向と直交する方向にはＬＥＤ素子群の各発光素子が個別に露光するため、信号差の制限値を設けていない。これにより、直交方向には急峻な露光分布を形成することが可能となり、ディザパターンのドットのボケを最低限に留めることができる。

以上のとおり本実施例によれば、複数のＬＥＤ素子毎に強度変調画素及び周辺画素の強度を決定し、露光強度に対する出力画像濃度の非線形性を抑制する様に制御を行う。これにより、強度変調方式により潜像形成する場合であっても、安定して入力階調値に対する出力画像の濃度の線形性を保つことができ、常に安定した記録が可能な露光信号を生成することができる。

［実施例２］
実施例１では、ハーフトーン処理によって生成されたＨＴ画像データを構成する画素の露光信号に対して補正処理を行なう態様であった。次に、ハーフトーン処理部で多値ディザ処理を行う際に用いるディザマトリクスデータを工夫することで実施例１と同様の効果を得る態様を実施例２として説明する。なお、実施例１と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明するものとする。

図１０は、本実施例に係る、印刷システムの構成の一例を示す図である。図７に示した実施例１と異なり、多値ディザ処理部７４０がハーフトーン処理部７４１とディザマトリクス保持部７４２で構成され、信号差判定部７４３と補正処理部７４４は存在しないのが分かる。各構成要素については、図７で説明したとおりであるので説明を省略する。

[多値ディザ処理]
続いて、本実施例のハーフトーン処理部７４１で行われる多値ディザ処理について説明する。本実施例では、多値ディザ処理によって、ガンマ補正がなされた８ｂｉｔ（２５６階調）のＣＭＹＫ各色の画像データを、画像形成装置１００で出力可能な４ｂｉｔ（１６階調）のＣＭＹＫ各色のＨＴ画像データに変換する場合を例に説明するものとする。ただし、各色に対する多値ディザ処理の方法は、使用するディザマトリクスが異なる以外は共通であるため、以下では１色に対する処理についてのみ説明する。
図１１（ａ）は本実施例における多値ディザ処理で用いるディザマトリクス、同（ｂ）は当該ディザマトリクスの画素位置毎に対応付けられた閾値群を有する閾値マトリクスの一例を示している。本実施例では、４×４の１６画素からなるディザマトリクス１１０１を使用する。図１１（ａ）において各画素に付された数字は、図１１（ｂ）における閾値群と対応付けるための画素位置を示している。図１１（ａ）に示すディザマトリクス１１０１の形状はあくまで一例であり、この形状に限定されるものではない。図１１（ａ）に示すようなディザマトリクスを入力画像データのサイズに応じて繰り返し配置することによって、入力画像データ全体のディザ処理が可能となる。

本実施例のように、入力画像データの階調を２５６階調から１６階調に変換する多値ディザ処理を行う場合、ディザマトリクスの各画素位置には、１５個の閾値が対応付けられている。図１１（ｂ）に示す閾値マトリクス１１０２には、各画素位置に対応付けられた閾値が入っている。これらの閾値は、入力画像データの階調値である２５６階調の取り得る範囲（０〜２５５）で設定され、画像形成装置１００で出力可能な階調数と同じ１６個の区間に分割する。そして、１６個の区間のそれぞれに出力値が対応付けられている。ここで、ディザマトリクスの画素位置ｉにおける、区間の区切りのｊ番目の閾値をＴｈ（ｉ，ｊ）とすると、入力画像データの階調値Ｉｎに対するＨＴ画像データの信号値Ｏｕｔは次のようになる。
ｉｆ（Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１））ならばＯｕｔ＝０
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，２））ならばＯｕｔ＝１
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，２）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，３））ならばＯｕｔ＝２
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，３）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，４））ならばＯｕｔ＝３
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，４）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，５））ならばＯｕｔ＝４
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，５）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，６））ならばＯｕｔ＝５
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，６）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，７））ならばＯｕｔ＝６
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，７）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，８））ならばＯｕｔ＝７
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，８）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，９））ならばＯｕｔ＝８
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，９）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１０））ならばＯｕｔ＝９
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１０）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１１））ならばＯｕｔ＝１０
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１１）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１２））ならばＯｕｔ＝１１
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１２）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１３））ならばＯｕｔ＝１２
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１３）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１４））ならばＯｕｔ＝１３
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１４）＜Ｉｎ≦Ｔｈ（ｉ，１５））ならばＯｕｔ＝１４
ｅｌｓｅｉｆ（Ｔｈ（ｉ，１５）＜Ｉｎ）ならばＯｕｔ＝１５
本実施例では上述のようなディザマトリクスと閾値マトリクスが、ディザマトリクス保持部７４２に保持されている。

ハーフトーン処理部７４１は、入力画像データにおける注目画素の信号値と、当該注目画素に対応するディザマトリクスの画素に対応付けられた閾値との比較を行い、注目画素の信号値が、上述した１６個のいずれの区間に含まれるかを特定する。そして、特定した区間に対応付けられた出力値が、ＨＴ画像データにおける信号値となる。

[補正処理の具体例]
本実施例では、ＨＴ画像データにおいて、注目画素の露光信号の値と、当該注目画素の露光走査方向に隣接する画素の露光信号の値との差が、制限値Ｔ以下となるように多値ディザマトリクスが設計されている。図１２は、図１１に示すディザマトリクス１１０１（対応する閾値マトリクス１１０２を含む）を用いて、階調値が“７５”の入力画像データ１２１０に対してハーフトーン処理を行った場合の結果の一例を示す図である。

図１２において、例えば、ディザマトリクス１１０１内の行１２２１の露光走査方向に隣接する画素位置（９，１，２，７）に対応する出力値は、破線の枠１２３１で示すようにそれぞれ（８、１５、１２、４）となる。このとき隣接する出力値の差は全て制限値Ｔ＝８以下となる。また、ディザマトリクス１１０１内の行１２２２の露光走査方向に隣接する画素位置（５，４，３，１１）に対応する出力値は、破線の枠１２３２で示すようにそれぞれ（１、８、１５、８）となる。このように、隣接する出力値の差は全て制限値Ｔ＝８以下となるのが分かる。

本実施例では、入力画像データの階調値を増加させていくと、例えばディザマトリクスの画素位置「ｉ＝１」の出力値が入力画像データの階調値の増加に伴って制限値Ｔ＝“８”に達した後に、ディザマトリクスの画素位置「ｉ＝２、９（画素位置ｉ＝１の両隣）」に対応する出力値の増加が開始する。そして、画素位置「ｉ＝２、９」の出力値が入力画像の階調値の増加に伴って制限値Ｔ＝“８”に達する前に、ディザマトリクスの画素位置「ｉ＝７（画素位置ｉ＝２の右隣）」に対応する出力値の増加が開始する。

このように、中間調画素部の階調差が一定以下となるようにディザマトリクスを設計して、ディザパターンの生成を制御することで、少なくとも一様な階調の入力画像の階調値を順次増加させていった場合に、露光走査方向に隣接する画素位置の出力信号差が、制限値Ｔ＝“８”を超えないようにドットを成長させることができる。

これにより、少なくとも露光走査方向に関して均一な階調画像において、画素間の信号差が制限値Ｔ以下となるようにディザパターンが生成されるため、露光分布のエッジ部の傾きのばらつきが制限される。そのため、感光体ドラム１５１ａに形成される静電潜像のエッジ部の傾きも略均一となる。結果として、現像電位が変動しても、中間画素におけるトナー付着面積の増加率の変動を抑制することが可能となる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は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における１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

７００ 画像処理装置
７４０ 多値ディザ処理部
７４１ ハーフトーン処理部
７４２ ディザマトリクス保持部
７４３ 信号差判定部
７４４ 補正処理部
７６０ 露光処理部

Claims (10)

1. 光ビームの強度変調で感光体を露光することにより記録媒体上にトナーを付着させて画像を形成する際に用いるハーフトーン画像データを生成する画像処理装置であって、
   入力画像データに対しディザ法によるハーフトーン処理を行なって所定の階調数のハーフトーン画像データを生成する多値ディザ処理手段と、
   前記多値ディザ処理手段で生成された前記所定の階調数のハーフトーン画像データにおける前記トナーが付着する境界領域において、潜像電位の傾きが略一定となるように、露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、前記露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号の値の差が所定の制限値を超える場合、前記隣り合う画素のうち、露光信号の値が大きい方の画素については、当該露光信号の値を低減し、露光信号の値が小さい方の画素については、当該露光信号の値を前記低減させた量と同程度増大させることで、総露光量を変えずに前記露光信号の値の差が前記制限値を超えないように補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正手段は、前記露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号の値の差が前記所定の制限値を超える場合、前記隣り合う画素のうち露光信号の値が小さい方の画素が、前記露光走査方向に前記露光信号の値が所定値以上の画素と接している場合には、前記補正を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正手段は、前記露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号の値の差が前記所定の制限値を超える場合、前記隣り合う画素のうち露光信号の値が大きい方の画素が、前記露光走査方向に前記露光信号の値が所定値以上の露光画素と接していない場合には、前記補正を行わないことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
5. 前記補正手段は、前記入力画像データが解像性を優先する属性の画像データである場合は、前記補正を行なわないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記所定の制限値は、前記強度変調における最大強度の略半分の強度となるような値であることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 光ビームの強度変調で感光体を露光することにより記録媒体上にトナーを付着させて画像を形成する際に用いるハーフトーン画像データを生成する画像処理装置であって、
   入力画像データに対しディザ法によるハーフトーン処理を行なって所定の階調数のハーフトーン画像データを生成する多値ディザ処理手段を備え、
   前記所定の階調数のハーフトーン画像データを構成する露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号が、当該ハーフトーン画像データにおける前記トナーが付着する境界領域において、潜像電位の傾きが略一定となるように決定される
   ことを特徴とする画像処理装置。
8. 前記ディザ法によるハーフトーン処理で用いる、ディザマトリクスと当該ディザマトリクスの画素位置毎に対応付けられた閾値群を有する閾値マトリクスを保持するディザマトリクス保持手段をさらに備え、
   前記多値ディザ処理手段は、
   前記ディザマトリクス保持手段に保持されたディザマトリクス及び閾値マトリクスを用いて、前記ハーフトーン画像データを構成する各画素における前記露光信号の値を決定し、
   前記ディザマトリクスは、前記入力画像データの階調値を順次増加させていった場合に、前記ハーフトーン画像データにおける前記露光走査方向に隣り合う画素同士の前記露光信号の値の差が、所定の制限値を超えないように構成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 光ビームの強度変調で感光体を露光することにより記録媒体上にトナーを付着させて画像を形成する際に用いるハーフトーン画像データを生成する画像処理における画像処理方法であって、
   入力画像データに対しディザ法によるハーフトーン処理を行なって所定の階調数のハーフトーン画像データを生成するステップと、
   生成された前記所定の階調数のハーフトーン画像データにおける前記トナーが付着する境界領域において、潜像電位の傾きが略一定となるように、露光走査方向に隣り合う画素同士の露光信号の値を補正するステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
10. コンピュータを、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。

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