JPH1141464A

JPH1141464A - 画像処理装置および方法

Info

Publication number: JPH1141464A
Application number: JP9191282A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sakamoto; 茂坂本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】多値ディザマトリクス処理する画像処理装置
および方法に関し、低濃度での階調性を改善すること。【解決手段】入力画像をｎ×ｎ（ｎ≧３）のマトリク
スのｍ値閾値画像（ｍ≧３）と比較処理部２により比較
し、この比較結果に応じて生成した２値データに基づい
て入力画像を処理する。閾値メモリ３は、このマトリク
スのうち低階調値の閾値をＭ種（０≦Ｍ＜ｍ）として記
憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置および
方法に関し、特に、ハードコピー装置に好適な多値ディ
ザ処理を用いた画像処理装置および方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、多値ディサ処理装置は図１の様に
構成されていた。

【０００３】同図において１はプリンタ等の出力装置の
非線形性を補正するためのγテーブル（以降第一γテー
ブルと呼ぶ。）であり、２は第一γテーブル１の出力と
後述の閾値を比較してその結果を出力する比較処理部で
ある。３はディザマトリクスで定義された閾値を格納し
ておく閾値メモリであり、４は入力画像の各画素につい
て得られた比較結果から実際の画素変調強度を得るため
のγテーブル（以降、第二γテーブルと呼ぶ。）であ
る。５は画素変調部であり、その出力信号がプリンタ部
６に送られ、実際の出力画像が得られる。更に、７は処
理した画素の水平方向の数と垂直方向の数を数えるカウ
ンタであり、巡回型カウンタとされている。

【０００４】また、図４は従来の多値ディザマトリクス
パターンの一例であり、３×３の画素配列において全て
の画素につき１画素２ビットの階調数を有している場合
を示している。Ｖは垂直座標値、Ｈは水平座標値であ
り、ここでは９画素全てにそれぞれ３レベルずつ計２７
のレベル０，１，…，２６が割り当てられ、（Ｖ，Ｈ）
＝（１，１）の画素が最も低濃度の値をとっている。

【０００５】次に、図１の構成の画像処理装置によりデ
ィザ処理を行う場合について図４を参照して説明する。

【０００６】今、初期状態でカウンタ７の値が（Ｖ，
Ｈ）＝（０，０）に初期化されているものとすると、閾
値メモリ３からはアドレス（０，０）に相当する３個の
閾値が比較処理部２にロードされる。比較処理部２には
３個のコンパレータが並列に配設されており、それぞれ
３個の異なる比較基準値が入力されている。入力画像の
画素値が第一γテーブル１に与えられて変換された後、
比較処理部２に送られる。比較処理部２では、この入力
画像の画素値と先ほど与えられた閾値との比較を、３個
のコンパレータで並列に行う。入力値が比較基準値より
大きい場合に“Ｔｒｕｅ”を出力するように各コンパレ
ータが設定されているとすると、比較処理部２では出力
された“Ｔｒｕｅ”の数を数えて０から３の２ビットの
数値に変換し出力する。

【０００７】比較処理部２から出力された２ビットの数
値は第二γテーブル４ヘ入力され、ｎビット（ｎ≧２）
の画素変調強度信号に変換されて後段の画素変調部５に
送られる。一方、カウンタ７には入力画像信号に同期し
て水平同期信号、および垂直同期信号が入力される。水
平同期信号は１画素入力される毎に発生し、垂直同期信
号は１行の区切り毎に発生する。

【０００８】カウンタ７は垂直同期信号を受け取ると水
平座標を示す値Ｈを０にリセットし、以降水平同期信号
が入力される毎にＨを１ずつインクリメントする。ただ
し、カウンタ７は周期３の巡回型カウンタであり、２を
とると次にＨは再び０をとる。また、垂直座標を示す値
Ｖは垂直同期信号を受け取る毎に、すなわち１行毎に１
ずつインクリメントされ、Ｈと同様に周期３で巡回する
値をとる。したがって、カウンタ７の出力（Ｈ，Ｖ）
は、３×３の閾値マトリクス内部における注目画素の局
所的な座標を表していると考えることが出来る。

【０００９】こうして１ページ分の処理が終了すると、
プリンタ部６から１ページの出力画像が印刷により得ら
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来例の装置では、ディザマトリクスを構成する全
ての画素が等しい階調数を有するとして処理していた。
このため、例えば画素形成の安定性が悪いハードコピー
装置に用いた場合には、入力値が低い場合に孤立した画
素が正確に再現されず、階調性が悪化するという課題が
あった。この課題は、例えば電子写真方式を用いたハー
ドコピー装置の様に濃度制御のための物理量が画素単位
で独立していない装置において顕著に現れる。

【００１１】電子写真方式のプリンタ装置を例にとり、
この課題について詳細に説明する。電子写真方式プリン
タ装置は通常、感光ドラム等の回転感光体に与える露光
量を制御して階調を表現する。

【００１２】図５（ａ）は光源の出力を一定にして露光
時間を制御する変調方式において各画素が受ける光の露
光パワーの一例を表している。また図５（ｂ）は、図５
（ａ）に示すように露光制御したときの各画素の感光ド
ラム上の電位分布を模式的に表したものであり、横軸の
距離が図５（ｂ）の横軸の時間に対応する。

【００１３】感光ドラム上の電位は、周知の通り、受け
た光のエネルギに対して単調に増加し、あるところで飽
和する特性を示す。光のエネルギは露光パワーを時間に
対して積分することで得られることから判るように、感
光ドラムの電位変化の応答特性は露光時間に対して時間
遅れを伴う。このため、図５（ａ）の様な矩形波を与え
て光源の発光を制御しても、感光ドラム上の電位変化は
図５（ｂ）の様になまった形となってしまう。電子写真
方式のプリンタ装置においては、感光ドラム上の電位分
布により形成される静電潜像がトナーによって現像され
ることで実像が形成され、記録媒体に転写されて可視像
が得られる。

【００１４】トナーが感光ドラムに飛翔する条件は、感
光ドラムの電位が図５（ｂ）に示した閾値電位を超えて
いることであり、ある画素に飛翔するトナーの量は、図
５（ｂ）において閾値電位を超えた部分の面積が大きい
ほど多くなる。また、記録媒体に得られる出力画像の濃
度はトナー量に概略比例するものと考えることが出来る
ので、画素に与える閾値電位幅で階調制御を行っている
と言うことが出来る。図５において画素１、画素３、画
素４に与えられた露光エネルギは全て等しいが、その電
位分布が図５（ｂ）の様に等しくはならないため、画素
３にはトナーが飛翔するのに対し、画素１および画素４
には飛翔しないことになる。すなわち、与えたエネルギ
が等しくても、隣接画素の影響を受けて、最終的な画素
の濃度が異なってしまうのである。

【００１５】今、図４に示したディザマトリクスを図５
に示した特性を持っているプリンタ装置に適用して出力
画像を印刷した場合を考えてみる。隣接画素が形成され
ない孤立画素においては、その出力がＭＡＸの時のみ感
光ドラム電位が閾値を超える（例えば図５の画素２）と
すると、その階調特性は図６に示したものとなりレベル
２以下の入力に対しては応答しない。このために、特に
低濃度部での階調性が悪化する。

【００１６】そこで、本発明は上述の点に鑑みて成され
たものであって、本発明の目的は、ディザマトリクスが
持つ全体の階調数をそれ程落とすことなく、低濃度画像
入力時の階調性が改善される多値ディザ処理を用いた画
像処理装置および方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明の装置では、入力画像をｎ
×ｎ（ｎ≧３）のマトリクスのｍ値閾値画像（ｍ≧３）
と比較手段により比較し、当該比較結果に応じて生成し
た２値データに基づいて画像処理手段により前記入力画
像を処理する画像処理装置において、前記マトリクスの
うち低階調値の閾値をＭ種（０≦Ｍ＜ｍ）として記憶す
る記憶手段を備えたことを特徴とする。

【００１８】ここで、請求項２に記載の本発明の装置で
は、前記比較手段により、前記Ｍ種の閾値を互いに異な
るｍ個の比較基準値により入力画像の対応する画素値と
比較することもできる。

【００１９】ここで、請求項３に記載の本発明の装置で
は、前記画像処理手段により、前記２値データに基づい
た画素変調信号を生成し、当該生成した画素変調信号に
基づいて光源の発光を制御して像担持体に潜像を形成す
ることもできる。

【００２０】ここで、請求項４に記載の本発明の装置で
は、前記像担持体は回転感光体であり、前記画像処理手
段により前記回転感光体を前記光源からのレーザ光で露
光して前記潜像を形成することもできる。

【００２１】ここで、請求項５に記載の本発明の装置で
は、前記潜像に基づいて、記録媒体に前記入力画像に応
じた出力画像を可視像化する像形成手段を備えることも
できる。

【００２２】ここで、請求項６に記載の本発明の装置で
は、前記Ｍの値は１とすることもできる。

【００２３】ここで、請求項７に記載の本発明の装置で
は、前記光源は半導体レーザとすることもできる。

【００２４】上記目的を達成するために、請求項８に記
載の本発明の方法では、入力画像をｎ×ｎ（ｎ≧３）の
マトリクスのｍ値閾値画像（ｍ≧３）と比較する比較ス
テップと、当該比較結果に応じて生成した２値データに
基づいて前記入力画像を処理する画像処理ステップとを
含む画像処理方法において、前記比較ステップを、前記
マトリクスのうち低階調値の閾値をＭ種（０≦Ｍ＜ｍ）
として記憶した記憶手段を参照して行うことを特徴とす
る。

【００２５】ここで、請求項９に記載の本発明の方法で
は、前記比較ステップにおいて、前記Ｍ種の閾値を互い
に異なるｍ個の比較基準値により入力画像の対応する画
素値と比較することもできる。

【００２６】ここで、請求項１０に記載の本発明の方法
では、前記画像処理ステップにおいて、前記２値データ
に基づいた画素変調信号を生成し、当該生成した画素変
調信号に基づいて光源の発光を制御して像担持体に潜像
を形成することもできる。

【００２７】ここで、請求項１１に記載の本発明の方法
では、前記像担持体は回転感光体であり、前記画像処理
ステップにおいて前記感光ドラムに前記光源からのレー
ザ光で露光して前記潜像を形成することもできる。

【００２８】ここで、請求項１２に記載の本発明の方法
では、前記Ｍの値は１とすることもできる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００３０】本発明に係る画像処理装置の構成は図１に
示したものと同様に構成される。ただし、閾値メモリ３
の記憶内容が従来例とは異なる。つまり、例えば３×３
のうち最も低階調値をとるアドレスに相当する３個の閾
値には、全て重複した等しい数が予め格納されている。
なお、プリンタ部６は電子写真方式によるレーザビーム
プリンタであり、周知の通り、光源として例えば半導体
レーザを、像担持体である回転感光体として感光ドラム
を備える他に、トナー現像器、転写装置、定着装置、記
録媒体の搬送装置等を備えている。

【００３１】図２は本発明の実施の形態において用いら
れるディザマトリクスパターンの一例を示す説明図であ
る。Ｖは垂直座標値、Ｈは水平座標値である。

【００３２】同図は、従来例と同じく３×３のサイズを
有するマトリクスパターンを示し、構成される画素の階
調数を基本的には１画素２ビットとしたときを示してい
る。ただし、同図から明らかな様に、最も低階調値のア
ドレス（Ｖ，Ｈ）＝（１，１）の画素に割り当てられた
閾値はただ一個（０）だけであり、この画素のみ１ビッ
トの階調数となっている。ここでは、最も低階調値の画
素にレベル０、それ以外の８画素にそれぞれ３レベルず
つ２４のレベル１，２，…，２４，すなわち計２５の階
調数が割り当てられている。

【００３３】したがって、（１，１）のアドレスに相当
する画素の比較処理の結果は、“０”または“３”の２
種類のいずれかになる。したがって、従来例の装置にみ
られた様な課題は生じず、図３に示したように低濃度部
からレベル２５まできれいに階調が再現される良好な階
調特性の出力画像が得られることになる。

【００３４】このように本実施の形態によれば、ディザ
マトリクスを構成する画素のうち、小さい閾値を割り当
てられた１つ以上の画素の階調数を落とすことにより、
低濃度における画素の孤立形成を防ぎ、安定した画素形
成を行って階調性を改善できる効果がある。

【００３５】なお、本実施の形態で説明した処理手法は
上記した以外の任意のマトリクスサイズ、パターンに適
用することが可能であり、設定される画素の階調数、画
素数もまた任意に決めることができる。また、上記の実
施の形態では多値（３値）に対して低階調においてこの
値よりも少ない種類の重複した閾値が割り当てられてい
ると考えることもできるので、例えば１０値に対して１
種類乃至９種類の閾値を割り当てることでも同様の効果
が得られる。また、光源は半導体レーザに限らない。

【００３６】本発明方法は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明方法はシステム或いは装置に
プログラムを供給することによって達成される場合にも
適用できることは言うまでもない。この場合、本発明方
法を達成するためのソフトウエアによって表されるプロ
グラムを格納した記憶媒体をシステム或いは装置に読み
出すことによって、そのシステム或いは装置が、本発明
方法の効果を享受することが可能になる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、入力画像をｎ×ｎ（ｎ≧３）のマトリクスのｍ値閾
値画像（ｍ≧３）と比較し、この比較結果に応じて生成
した２値データに基づいて入力画像を処理する際に、マ
トリクスのうち低階調値の閾値をＭ種（０≦Ｍ＜ｍ）と
して記憶した記憶手段を参照して比較を行うので、階調
値の小さな画素画素の階調数をｍからＭに減らすことに
より、低濃度での画素の孤立形成を防ぐことができ、全
体の階調数をそれ程落とすことなく階調性を改善できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】多値ディザ処理装置の一般的な構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態で用いる閾値マトリクスの
一例を示す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態による階調特性を示す特性
図である。

【図４】従来用いられていた多値ディザマトリクスの一
例を示す説明図である。

【図５】電子写真方式のハードコピー装置における露光
量と感光ドラム電位の関係を表す特性図である。

【図６】従来例による階調特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１第一γテーブル２比較処理部３閾値メモリ４第二γテーブル５画素変調部６印字部７カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像をｎ×ｎ（ｎ≧３）のマトリク
スのｍ値閾値画像（ｍ≧３）と比較手段により比較し、
当該比較結果に応じて生成した２値データに基づいて画
像処理手段により前記入力画像を処理する画像処理装置
において、前記マトリクスのうち低階調値の閾値をＭ種
（０≦Ｍ＜ｍ）として記憶する記憶手段を備えたことを
特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記比較手段により、前記Ｍ種の閾値を
互いに異なるｍ個の比較基準値により入力画像の対応す
る画素値と比較することを特徴とする請求項１に記載の
画像処理装置。
【請求項３】前記画像処理手段により、前記２値デー
タに基づいた画素変調信号を生成し、当該生成した画素
変調信号に基づいて光源の発光を制御して像担持体に潜
像を形成することを特徴とする請求項１または２に記載
の画像処理装置。
【請求項４】前記像担持体は回転感光体であり、前記
画像処理手段により前記回転感光体を前記光源からのレ
ーザ光で露光して前記潜像を形成することを特徴とする
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記潜像に基づいて、記録媒体に前記入
力画像に応じた出力画像を可視像化する像形成手段を備
えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の画像処理装置。
【請求項６】前記Ｍの値は１であることを特徴とする
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】前記光源は半導体レーザであることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像処理装
置。
【請求項８】入力画像をｎ×ｎ（ｎ≧３）のマトリク
スのｍ値閾値画像（ｍ≧３）と比較する比較ステップ
と、当該比較結果に応じて生成した２値データに基づい
て前記入力画像を処理する画像処理ステップとを含む画
像処理方法において、前記比較ステップを、前記マトリ
クスのうち低階調値の閾値をＭ種（０≦Ｍ＜ｍ）として
記憶した記憶手段を参照して行うことを特徴とする画像
処理方法。
【請求項９】前記比較ステップにおいて、前記Ｍ種の
閾値を互いに異なるｍ個の比較基準値により入力画像の
対応する画素値と比較することを特徴とする請求項８に
記載の画像処理方法。
【請求項１０】前記画像処理ステップにおいて、前記
２値データに基づいた画素変調信号を生成し、当該生成
した画素変調信号に基づいて光源の発光を制御して像担
持体に潜像を形成することを特徴とする請求項８または
９に記載の画像処理方法。
【請求項１１】前記像担持体は回転感光体であり、前
記画像処理ステップにおいて前記回転感光体を前記光源
からのレーザ光で露光して前記潜像を形成することを特
徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】前記Ｍの値は１であることを特徴とす
る請求項８乃至１１のいずれかに記載の画像処理方法。