JP3439236B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、写真画像を含む文書
画像を対象として、誤差拡散法を用いて忠実な階調再現
性を満足する多値化処理を行う画像形成装置、および、
環境変化・経時などの影響による階調特性変動を最小限
に抑え画質を維持するに関する。

【０００２】

【従来の技術】写真画像を含む文書原稿やコンピュータ
などの文書作成、画像編集した画像データを印刷、複
写、または表示する画像形成装置に関し、初期に調整さ
れた画像形成特性、特に階調再現あるいは色再現の特性
は、画像形成装置内外の環境（温度、湿度、気圧、大
気）や放置した上記環境や使用頻度の履歴や像形成手段
の劣化などの経時変化により変動する。

【０００３】そこで、メンテナンスとして部品・材料の
交換、再調整などを行うことにより変動してしまった画
質を維持する作業を行っていた。

【０００４】近年、劣化する部分と比較的劣化しにくい
部分とに分け劣化する部分だけをユニット化して簡単に
交換できるようにした試みがなされている。

【０００５】また、環境の変化などの画像形成の特性変
動に係わる物理量を検出して、作像条件（例えば電子写
真なら帯電量、現像バイアス、露光量、パルス幅など、
熱転写ならヘッド温度など）を画質劣化を減少させるよ
うに変更する提案がなされている。最終的な画像濃度の
変動を検出して、作像条件や画像処理の階調補償手段
（例えばガンマ補正テーブル、色補正テーブルなど）を
変更する提案がなされている。さらに電子写真装置では
感光体上に付着したトナーの量を反射型の検出手段で検
出し、検出結果から作像条件あるいは画像処理の階調補
償手段を変更する提案もなされている。

【０００６】一方、一般に、コード情報だけでなくイメ
ージ情報も扱える文書画像処理装置において、スキャナ
などの読み取り手段で読み取った原稿に対して文字や線
図など強いコントラストのある画像情報は固定しきい値
により単純二値化を行い、写真などの階調を有する画像
情報に対しては、ディザ法などの疑似階調化手段によっ
て二値化を行っている。これは、読み取った画像情報を
固定しきい値により単純二値化処理を行うと、文字、線
画像の領域は解像性が保存されるため画質劣化は生じな
いが、写真画像の領域では階調性が保存されないために
画質は劣化する。一方、読み取った画像情報を組織ディ
ザ法などで階調化処理を行うと、写真画像の領域は階調
性が保存されるため画質劣化は生じないが、文字、線画
像の領域では解像性が低下するため画質は劣化する。す
なわち、読み取った画像情報に対して、単一の二値化処
理では、特徴の異なる各画像種類の領域の画質を同時に
満足することは不可能である。

【０００７】しかしながら、写真画像の領域の階調性を
満足し、文字／線画像の領域の階調性を満足し、文字／
線画像の領域も組織ディザ法に比べ解像性の良い二値化
方法として誤差拡散法が提案されている。誤差拡散法
は、注目画素に、既に多値化（二値化）した周辺画素の
多値化（二値化）誤差に重み係数を乗じた値を加えてか
ら、固定しきい値で多値化（二値化）し、この時発生し
た多値化（二値化）誤差を周辺画素に分配する方法であ
る。即ち、画素単位に対応する出力レベルは所定の多値
（二値）であるが、連続階調を有する原稿画像（多値の
画像データ）の局所領域に対応する出力画像の局所領域
に関する誤差の総和をなくす、または最小にし、階調性
の補償を行う方法である。このため入力画素信号の階調
段数に比べて少ない出力レベル数で入力された階調段数
の表現が可能となる。

【０００８】このように、従来は、作像条件変更により
階調特性維持を試みたとき階調特性変動と補正効果は一
般に非線形な関係であり、単純な単一の作像条件変数を
変更しても高濃度から低濃度までの全領域に関して正確
な補正を実現することは困難である。また、この非線形
性な相関を吸収するため、画像を構成する各画素単位に
補正可能なパルス幅変調特性やガンマ補正あるいは色補
正テーブルの変更を行うためには、高速なメモリを最終
的に表現したい階調段数分以上必要とし、パルス幅変調
については、最終的に発光、あるいは発熱する書き込み
手段の多数の高精度な動作時間分解能と段数を要求され
ることになる。また、ガンマ補正テーブルなどでは、元
々非線形な入出力特性をさらに非線形な変動に対して逆
特性（逆関数）となるような計算を最終的に表現したい
階調段数分以上行う必要が生ずる。

【０００９】また、前述のような誤差拡散処理手段で
は、多値化した信号は、作像系の書き込み段数の番号な
どの所定数のレベルを意味する。これに対して入力され
る信号は、スキャナなどの読み取り信号であったりコン
ピュータなどの作成画像であったりし、反射率や濃度情
報として意味するなど出力される多値化信号とは物理的
にディメンジョンが異なってしまう。このため誤差計算
において物理的に異なるディメンジョンの加減算を行う
といった矛盾を生ずる。

【００１０】また、誤差拡散処理の多値化信号に基づい
て画像形成を行う画像形成装置の出力画像の階調特性
が、環境変化、経時などで変動した場合、上流にガンマ
補正手段または色補正手段、または下流に多値化信号変
換手段などを誤差拡散処理部の外部に設け、階調性変動
の検出結果に対応して補正特性を算出し（例えばテーブ
ル内容）を変更する。しかしながら、仮に階調特性変動
がないとき前述の異なるディメンジョンの計算の矛盾が
無い入出力関係だったとしても、出力画像の階調特性が
変動した場合、ガンマテーブルなどの補正を行っても、
補正された入力画素信号と多値化レベルの関係は変化し
てしまい誤差計算の精度が劣化する。

【００１１】さらに、固定のしきい値による多値化を行
う誤差拡散処理においては、多値化信号の各レベルに対
応する実質的な階調特性、階調数の変動に対しマクロな
階調特性は変化が少ないにいても、解像性の低下やテク
スチャの目立ち易さの増加など画質の劣化を抑制できな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
欠点を除去するもので、作像系による実質的な階調表現
が、面積階調、濃度階調、または両方の特性を有する場
合であっても、環境変化・経時による作像系における階
調特性変動が生じても、さらにその変動のため実質的な
画素当たりの階調段数が減少しても、短時間で正確に階
調性および解像性の変動を最小限に自動補償でき、メン
テナンスの省力化、あるいは削減が可能となりトータル
ランニングコストが低減できる安価な画像処理装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の画像処理装置
は、入力装置からの画像データを誤差拡散を行って多値
化データに変更して、所定のレベル数の出力装置にその
多値化データを出力するものにおいて、上記入力装置か
らの注目画素および周辺画素に対する画素単位に複数ビ
ット数で表される濃度データあるいは反射率データの画
像データを所定のしきい値を用いて、上記出力装置の所
定のレベル数の多値化データに変換する第１の変換手
段、この第１の変換手段からの多値化データを元の画像
データと同じディメンジョンでかつ同じビット数の画像
データに変換する第２の変換手段、この第２の変換手段
で変換された画像データと上記入力装置からの画像デー
タとにより上記画素単位の誤差を算出する第１の算出手
段、この第１の算出手段により算出された注目画素およ
び周辺画素に対する画素単位の誤差により補正量を算出
する第２の算出手段、この第２の算出手段により算出さ
れた補正量で上記入力装置からの注目画素の画像データ
を補正する補正手段、上記第２の変換手段により変換さ
れる各画像データ値と上記第１の変換手段の各しきい値
とを、上記出力装置側の種々の状態に応じて複数記憶し
ている記憶手段、および上記出力装置側の種々の状態に
応じて、上記記憶手段に記憶されている画像データ値で
上記第２の変換手段の各画像データ値を変更し、上記記
憶手段に記憶されているしきい値で上記第１の変換手段
の各しきい値を変更する変更手段から構成されている。

【００１７】

【作用】この発明は、上記のような構成において、入力
装置からの画像データを誤差拡散を行って多値化データ
に変更して、所定のレベル数の出力装置にその多値化デ
ータを出力するものにおいて、上記入力装置からの注目
画素および周辺画素に対する画素単位に複数ビット数で
表される濃度データあるいは反射率データの画像データ
を所定のしきい値を用いて、上記出力装置の所定のレベ
ル数の多値化データに第１の変換手段で変換し、この変
換された多値化データを元の画像データと同じディメン
ジョンでかつ同じビット数の画像データに第２の変換手
段で変換し、この変換された画像データと上記入力装置
からの画像データとにより上記画素単位の誤差を算出す
る第１の算出手段、この第１の算出手段により算出され
た注目画素および周辺画素に対する画素単位の誤差によ
り補正量を算出し、この算出された補正量で上記入力装
置からの注目画素の画像データを補正し、上記第２の変
換手段により変換される各画像データ値と上記第１の変
換手段の各しきい値とを、上記出力装置側の種々の状態
に応じて複数記憶し、上記出力装置側の種々の状態に応
じて、上記記憶手段に記憶されている画像データ値で上
記第２の変換手段の各画像データ値を変更し、上記記憶
手段に記憶されているしきい値で上記第１の変換手段の
各しきい値を変更するようにしたものである。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例について図面
を参照して説明する。

【００１９】この第１の実施例は、例えばＣＣＤスキャ
ナで原稿画像の読取り分解能に応じた画素単位の反射率
にリニアなアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、各画素に対応
した規格化された反射率信号を出力する読取装置からの
入力信号を入力画素信号とし、出力画素信号としての多
値化画像信号に基づいて画素当たりの印字面積を変更す
る面積変調して階調を表現する例えば、電子写真プリン
タ、昇華型熱転写プリンタや網点印刷機などの出力装置
とするシステムの画像処理装置に関する。

【００２０】図１はこの発明の画像処理装置の概略図で
ある。この画像処理装置はＣＣＤスキャナ等の読取装置
にて読取り後、入力された入力画像信号（反射率信号）
を例えば１画素当たり８ビットのデジタルデータとして
入力し、これをこの装置を用いて誤差拡散法により注目
画素の画像データの補正を行うものである。

【００２１】すなわち、画像処理装置は図１に示すよう
に、制御手段１、不揮発性メモリ２、パターンジェネレ
ータ３、セレクタ４、バッファ５、および誤差拡散処理
部６によって構成されている。

【００２２】制御手段１は、全体を制御するものであ
り、後述する初期調整処理や誤差拡散パラメータとして
のしきい値と反射率値の最適化処理が行われるようにな
っている。この制御装置１には種々の操作を指示する操
作パネル（図示しない）が接続されている。この制御手
段１には、出力装置としての面積階調型の電子写真プリ
ンタのトナー付着量を検出する検出手段からの検出信号
が供給されている。

【００２３】不揮発性メモリ２は、２あるいは３のテス
トパターンの反射率データが記憶されているテストパタ
ーンデータメモリ２ａ、後述する多値化手段１１内のし
きい値レジスタ２１ａ、…に記憶されるしきい値の初期
値と多値化信号変換手段１２の反射率メモリ４２ａ、…
に記憶される各レベルに対応する反射率の初期値とが記
憶される初期値メモリ２ｂ、出力レベル（多値化画像信
号）に対応する多値化信号変換値の補正量（△ｇ´）が
記憶される多値化信号変換テーブル（図１９参照）２
ｃ、一番最後に多値化手段１１内のしきい値レジスタ２
１ａ、…に設定されたしきい値と多値化信号変換手段１
２の反射率メモリ４２ａ、…に設定された各レベルに対
応する反射率（変換多値化信号値）とが記憶される現在
値メモリ２ｄ、および良否判定の制御規格値（変更量が
許容範囲内かの）が記憶される２ｅにより構成されてい
る。

【００２４】パターンジェネレータ３は、制御手段１か
らの指示に応じてテストパターンを発生するものであ
る。

【００２５】セレクタ４は、テストパターンの用紙への
印字時、あるいは感光体への描画時、パターンジェネレ
ータ３からのテストパターンを誤差拡散処理部６へ出力
し、通常印字時、スキャナからの画像データを誤差拡散
処理部６へ出力し、調整モード時スキャナからの濃度デ
ータをバッファ５へ出力するものである。

【００２６】バッファ５は、セレクタ４からの濃度デー
タを一時記憶し、制御手段１へ出力するものである。

【００２７】誤差拡散処理部６は、図１に示すように、
補正手段１０、多値化手段１１、多値化信号変換手段１
２、誤差算出手段１３、および誤差補正量算出手段１４
によって構成されている。

【００２８】補正手段１０は、セレクタ４からの複数ビ
ットの反射率データとしての注目画素の入力画像データ
を誤差記憶手段１６から供給される補正量信号で加算す
ることにより、補正するものであり、この補正された補
正画像信号は多値化手段１１と誤差算出手段１３に出力
される。この補正手段１０は、たとえば加算器等で構成
されている。

【００２９】多値化手段１１は、補正された注目画素の
補正画像信号と多値化のしきい値との比較により、たと
えば出力装置としてのプリンタ側の出力段数（レベル
数；４）に対応する多値化データとしての多値化画像信
号を出力するものである。多値化手段１１は、制御手段
１により設定された多値化のしきい値を基準として多値
化を行うものである。多値化手段１１からの多値化画像
信号はプリンタへ出力されるとともに、多値化信号変換
手段１２に出力される。

【００３０】多値化信号変換手段１２は、多値化手段１
１からの多値化画像信号を入力画像データと同じディメ
ンジョンの反射率信号としての変換多値化信号に変換す
るものであり、この変換された多値化信号は誤差算出手
段１３に出力される。

【００３１】誤差算出手段１３は、補正手段１０からの
補正画像信号と多値化信号変換手段１２からの多値化信
号とから注目画素の多値化誤差信号を算出するものであ
り、この算出された多値化誤差信号は誤差補正量算出手
段１４に出力されるようになっている。

【００３２】誤差補正量算出手段１４は誤差算出手段１
３からの注目画素の多値化誤差信号とあらかじめ記憶さ
れている周辺がその多値化誤差とにより、補正量信号を
算出するものであり、この算出された補正量信号は補正
手段１０に出力されるようになっている。

【００３３】この誤差補正量算出手段１４は、図１、図
７に示す、誤差フィルタ手段１５、重み係数記憶手段１
６、および誤差記憶手段１７によって構成されている。

【００３４】重み係数記憶手段１６は、注目画素に対す
る周辺４画素（図８の（ａ）に示すように、注目画素＊
と同じラインの画素と１ライン前の画素とを含む４つの
周辺画素）の重み係数を記憶しているものであり、たと
えば４つのレジスタ１６ａ、…にそれぞれ重み係数Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ（Ａ＝７／１６、Ｂ＝１／１６、Ｃ＝５／１
６、Ｄ＝３／１６）を記憶している。

【００３５】誤差フィルタ手段１５は、誤差算出手段１
３からの多値化誤差信号に重み計数記憶手段１６の重み
係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを各々乗じて、注目画素に対する周
辺４画素の重み誤差を算出するものであり、この算出さ
れた重み誤差は誤差記憶手段１７に出力されるようにな
っている。たとえば、４つの乗算器１４ａ、…、４つの
加算器１４ｂ、…、セレクタ１４ｃ、…によって構成さ
れている。

【００３６】誤差記憶手段１７は、誤差フィルタ手段１
５で算出した４画素分の重み誤差を、図８の（ｂ）に示
すように、注目画素＊に対してそれぞれｅ_A 、ｅ_B 、ｅ
_C 、ｅ_D の領域に加算して記憶することにより、注目画
素に対する補正量信号を算出するものであり、この算出
された補正量信号は補正手段１０に出力されるようにな
っている。たとえばラインバッファにより構成されてい
る。

【００３７】多値化手段１１は、１５個のしきい値レジ
スタ２１ａ、…２１ｏ、１５個の比較器２２ａ、…２２
ｏ、およびエンコーダ２３により構成されている。しき
い値レジスタ２１ａ、…２１ｏには、それぞれ制御手段
１からの変更情報としての変更対象アドレスと読出し／
書込み信号と、変更内容情報とにより、しきい値Ｔh1、
〜Ｔh15 がセットされるようになっている。各しきい値
レジスタ２１ａ、…２１ｏのしきい値Ｔh1、〜Ｔh15
は、それぞれ比較器２２ａ、…２２ｏに供給され、各比
較器２２ａ、…２２ｏには上記補正手段１０からの補正
画像信号が供給されている。各比較器２２ａ、…２２ｏ
の比較結果がエンコーダ２３でエンコードされて多値化
画像信号に変換されて出力される。

【００３８】たとえば、階調数が２の場合、しきい値レ
ジスタ２１ａのしきい値Ｔh1のみがセットされ、比較器
２２ａのみがイネーブルとなっている。これにより、補
正画像信号がしきい値Ｔh1よりも大きい場合、比較器２
２ａおよびエンコーダ２３から「１」が出力され、補正
画像信号がしきい値Ｔh1よりも小さい場合、比較器２２
ａおよびエンコーダ２３から「０」が出力される。

【００３９】階調数が４の場合、しきい値レジスタ２１
ａ、〜２１ｃのしきい値Ｔh1、Ｔh2、Ｔh3がセットさ
れ、比較器２２ａ、〜２２ｃがイネーブルとなってい
る。これにより、補正画像信号がしきい値Ｔh1よりも小
さい場合、比較器２２ａ、〜２２ｃから「０」が出力さ
れ、エンコーダ２３から「００」が出力される。補正画
像信号がしきい値Ｔh1とＴh2の間の場合、比較器２２ａ
から「１」が出力され、比較器２２ｂ、２２ｃから
「０」が出力され、エンコーダ２３から「０１」が出力
される。補正画像信号がしきい値Ｔh2とＴh3の間の場
合、比較器２２ａ、２２ｂから「１」が出力され、比較
器２２ｃから「０」が出力され、エンコーダ２３から
「１０」が出力される。補正画像信号がしきい値Ｔh3よ
りも大きい場合、比較器２２ａ、〜２２ｃから「１」が
出力され、エンコーダ２３から「１１」が出力される。
また、階調数が「８」、「１６」の場合も同様に多値化
画像信号が出力されるようになっている。

【００４０】上記比較器２２ａ（２２ｂ、…）を実施す
る一つの例を図３、〜図５に示す。図において、Ａ０〜
Ａ９は補正画像信号の各ビットを表し、Ｂ０〜Ｂ９はし
きい値Ｔh1、〜Ｔh15 の各ビットを表す。１０ビットの
補正画像信号は、図３に示すように、比較器２２ａ、…
により８ビットの各しきい値と比較され、１ビットの比
較結果が各比較器２２ａ、…から出力される。比較器２
２ａの入力側の各ビットは、図４に示すように、アンド
回路３１、インバータ回路３２、３３、および排他的論
理輪回路３４によって構成されている。比較器１０ａの
出力側は、図５に示すように、アンド回路３５、…、オ
ア回路３６、およびインバータ回路３７によって構成さ
れている。

【００４１】多値化信号変換手段１２は、図６に示すよ
うに、デコーダ４１と１６個の反射率メモリ４２ａ、…
４２ｐにより構成されている。反射率メモリ４２ａ、…
４２ｐには、それぞれ多値化画像信号の各レベルに対応
する反射率信号がセットされているものである。反射率
メモリ４２ａ、…４２ｐには、それぞれ制御手段１から
の変更情報としての変更対象レベル（デコーダ４１を介
して供給される）と読出し／書込み信号と、変更内容情
報とにより、しきい値Ｔh1、〜Ｔh15 がセットされるよ
うになっている。

【００４２】ここで、原稿に対する絶対反射率Ｒabs ；
0 〜1 の実数、スキャナ白基準板の絶対反射率ＲabsW；
例0.91、黒基準板の絶対反射率ＲabsB；例0.002 、Ａ／
Ｄ変換された反射率データＲad；0 〜255 の整数、白基
準板に対するＡ／Ｄ変換値ＲadW ；例240 、黒基準板に
対するＡ／Ｄ変換値ＲadB ；例10、シェーディング補正
後の反射率データＲ；0 〜255 の実数、白基準板に対す
るシェーディング補正後の反射率データＲW ；0 、黒基
準板に対するシェーディング補正後の反射率データＲB
；255 、換算した絶対反射率Ｒ´；0 〜1 の実数、白
基準板に対する換算した絶対反射率ＲW ´；例0.91黒基
準板に対する換算した絶対反射率ＲB ´；例0.002 、換
算した濃度Ｄ´；実数、例0.04〜2.7 、白基準板に対す
る換算した濃度ＤW ´；例0.04、黒基準板に対する換算
した濃度ＤB ´；例2.7 、とすると、Ａ／Ｄ変換により
Ｒabs は、区間［ＲabsB、ＲabsW］で以下のように変換
される。

【００４３】 Ｒad＝Ａad＊Ｒabs ＋Ｂad・・・（１） ただし、Ａad＝（ＲadW −ＲadB ）／（ＲabsW−ＲabsB）・・・（２） Ｂad＝ＲadW −Ａad＊ＲabsW・・・（３） シェーディング補正では次の手順で補正を行うとする
と、 Ｘ1 ＝Ｒad−ＲadB ・・・（４） Ｘ２＝ＲadW −ＲadB ・・・（５） Ｘ３＝Ｘ1 ／Ｘ２・・・（６） Ｒ＝２５５＊（１−Ｘ３）・・・（７） 式（４）〜式（７）よりスキャナからの出力される反射
率信号Ｒは、 Ｒ＝２５５＊｛１−（Ｒad−ＲadB ）／（ＲadW −ＲadB ）｝・・・（８） 式（８）より白基準板、黒基準板に対するシェーディン
グ補正後データは、それぞれ Ｒad＝ＲadW →ＲW ＝０・・・（９） Ｒad＝ＲadB →ＲB ＝２５５・・・（10） この実施例では、原稿の反射率に対しリニアに規格化さ
れた反射率信号Ｒを後述する入力画素信号ｆとする入力
する系を例とし、以降、式（８）で表される反射率信号
Ｒと同じディメンジョンを単に反射率と記すことにす
る。

【００４４】すなわち、多値化手段１１からの多値化画
像信号は、出力装置の階調段数の番号を表現する出力レ
ベルＬを表す信号とし、出力装置ではこの出力レベルに
基づき画素当たりの印字面積を変化させることで面積階
調の表現を行う。

【００４５】ここで、環境（温度、湿度、気圧など）の
変化や経時（画像形成材料、書込み系の劣化など）で、
各出力レベルに対応する画素当たりの印字面積が変動す
ると、前述の多値化信号変換手段１２における各出力レ
ベルに対応する各反射率と実際に印字される画素に対す
る反射率に偏差が生じ、この変換多値化信号と補正画素
信号の比較により算出する多値化誤差信号が実際と異な
り、最終的に入力した原稿画像または画像信号に対し出
力画像の希望の階調性が再現されなくなる。

【００４６】そこで、この実施例では、プリンタのトナ
ー付着量を検出する検出手段により画像形成条件の変化
あるいは形成した画像の濃度（反射率）の変化を検出
し、この変化に応じて、前述の階調性変動を少なくする
ため、変動した各出力レベルに対応する画素当たりの反
射率に近い反射率を新たに多値化信号変換手段に設定す
ることで誤差算出をできるだけ正確に行えるようにす
る。

【００４７】図１において、検出手段からの検出信号に
基づいて制御手段１で、変更すべき多値化信号変換手段
１２の変換多値化信号内容と多値化手段１１のしきい値
を算出し、それぞれの変更情報によって、多値化変換手
段１２と多値化手段１１の内容を変更する。

【００４８】図６におけるデコーダ４１は前述の通常の
処理では、多値化手段１からの多値化画像信号が入力さ
れ、内容変更時は、制御手段１からの変更情報８の１つ
の要素である変更対象レベル８ａが入力される。通常の
処理では、多値化画像信号の各レベルに対応する反射率
が格納されている反射率レジスタ４２ａ、…からレベル
に対応するアドレスの反射率を読出し、これを変換多値
化信号として出力する。このとき、読出し／書込み信号
８ｂは、読出し信号のみ入力される。これに対し、内容
変更時は、変更対象レベル８ａでメモリアドレスが指定
され、変更内容情報８ｃの内容を読出し／書込み信号８
ｂを書込み信号にすることで書き換える。

【００４９】図２の多値化手段１１においては、前述の
通常の処理では、補正手段１０からの補正画素信号と比
較するしきい値が記憶されているしきい値レジスタ２１
ａ、…に関し、しきい値レジスタ２１ａ、…の内容を反
射率しきい値として出力する。このとき読出し／書込み
信号７ｂは、読出し信号のみ入力される。これに対し内
容変更時は、変更対象アドレス７ａで指定されたレジス
タに、対応する変更内容情報７ｃの内容を読出し／書込
み信号７ｂを書込み信号にすることで対象のしきい値を
書き換える。

【００５０】図９に変動の様子を説明するため原稿濃度
Ｄｉ、反射率Ｒ、出力レベルＬ、出力濃度Ｄｏの関係を
示した。出力装置の出力レベル数が４値（L0,L1,L2,L3
）とし、出力装置による各レベルに対応する濃度Ｄｏ
（Ｌ）とする。原稿濃度と出力画像濃度の階調特性いわ
ゆるガンマ特性を再現することを目標に各レベルに対応
する多値化信号変換手段１２における変換多値化信号を
Ｒ（Ｌ）と設定してあるとする。このとき各レベルＬに
対応するＤｏ(L) 、Ｄｉ(L) 、Ｒ(L) は、直線のガンマ
（γ）を通り保存される（短破線）。

【００５１】今、環境変化、経時などにより画素当たり
の濃度に変動が発生したとする。図９の例では画像濃度
の変動がＤｏ(L1)、Ｄｏ(L2)が、それぞれＤｏ'(L1) 、
Ｄｏ'(L2) のように変化したとする。すると、Ｌ２、Ｌ
３に対応する濃度が変動したため、ガンマ特性はγ１、
γ２の点を通る非線形特性へと変化してしまう。

【００５２】図１０に同様の原稿濃度Ｄｉ、反射率Ｒ、
出力レベルＬ、出力濃度Ｄｏの関係を示した。ここで、
前述の濃度変動が発生したのに対し、Ｒ'(L1) 、Ｒ'(L
2) のように多値化信号変換手段における変換多値化信
号を変更することで、ガンマ特性の変動を生じずに階調
特性再現維持が可能となる（長破線）。

【００５３】絶対反射率Ｒabs と絶対反射濃度Ｄの関係
は、よく知られている次式で表される。

【００５４】Ｄ＝−ｌｏｇ（Ｒabs ）・・・（１９） したがって、式（１９）と上記式（８）により濃度に対
する反射率Ｒが得られる。

【００５５】Ｒ'(L1) 、Ｒ'(L2) は、画素当たりの出力
濃度Ｄｏ'(L1) 、Ｄｏ'(L2) を入力濃度Ｄｉ'(L1) 、Ｄ
ｉ'(L2) としたとき、不時変なＤｉ・Ｒ特性により変換
される値であることが理想である。したがって、許され
る分解能で上記値に一番近い値を対応するＲ値とする。

【００５６】図１１の（ａ）〜（ｃ）に画素当たりの変
換多値化信号値と実際に印字される各画素の反射率の一
例を示す。この例では、設定されている変換多値化信号
値と実際に印字される濃度の換算値が、図１１の（ａ）
では初期設定によって一致している場合、図１１の
（ｂ）は実際印字した濃度が変動して変換多値化信号値
と不一致となった場合、図１１の（ｃ）は、多値化信号
の各レベルに対応した変換多値化信号をそれぞれ対応す
る変動した濃度の換算値に変更した場合である。説明を
単純化させるため変換多値化信号が広域に渡って全て’
１００’という値で入力があったと仮定し、図１１の
（ａ）における初期の変換多値化信号値も同じ’１０
０’であったとする。

【００５７】図１１の（ａ）において、入力画素信号に
対する多値化信号の選択されたレベルで印字された濃度
の換算値は、同じ’１００’となり入力画素信号と変換
多値化信号の差、即ち多値化誤差は’０’となる。した
がって、誤差は拡散されず一様に’１００’の濃度換算
値が印字されることになり画素当たりの平均値は入力画
素信号と等しい’１００’となる。

【００５８】ここで実際に印字される濃度の変換値が’
１００’から’８０’に変動する図１１の（ｂ）の例で
は、変換多値化信号値は、図１１の（ａ）と同じ（初期
設定のまま）であるため多値化誤差の計算上は誤差’
０’となる。このため誤差の拡散は行われず同じ多値化
信号が一様に出力される。しかしながら実際の画素当た
りの濃度は変動しているため各画素の濃度の換算値およ
びその平均値は’８０’となってしまう。そこで、この
実施例では変換多値化信号値を変動に基づいて変更す
る。

【００５９】図１１の（ｃ）では、’８０’に変動した
実際に印字される濃度の換算値と等しい’８０’の値
を’１００’であったレベルに対して変更する。同様に
隣のレベル（この場合一つ上のレベル）も変動後の濃度
換算値’１２０’だったとして、設定変更する。これに
より、入力画素信号’１００’が多値化されその多値化
信号に対応する変換多値化信号が’１２０’であると、
その多値化誤差は’−２０’となり周辺画素に拡散させ
ることになる。今、簡単化のため右隣と下の画素に二分
の一で分配させたとすると、次の入力画素信号に対し前
の誤差分が’−１０’であり補正誤差信号は、’９０’
となる。仮にしきい値が’１００=(120+80)/2 ’とすれ
ば、’８０’のレベルが選択され、対応する変換多値化
信号は’８０’であり、多値化誤差は、’−１０’とな
り伝搬されていく。これを繰り返すことによって、この
例では’１２０’と’８０’で打たれる確立は二分の一
となり画素当たりの平均値は入力画素信号’１００’に
近づく。

【００６０】即ち、画素当たりの濃度変動が発生して
も、その状態に会わせて変換多値化信号値を変更するこ
とで局所領域での平均濃度（反射率）が補償される。

【００６１】一方、しきい値に関しては、この実施例で
は、隣会うレベルに対応する変換多値化信号の平均値を
それぞれのレベルに対応する多値化信号の比較に用いる
ことにしてある。

【００６２】 Ｔｈ（ｌ）＝（Ｒｏ（ｌ）＋Ｒｏ（ｌ＋１））／２・・・（２０） ただし、ｌ＝０，１、２、・・・、Ｌｍａｘ−１ Ｌｍａｘ；多値化信号レベル数 これは、入力される画素信号が反射率のディメンジョン
であり、多値化信号変換手段１２で出力装置の画素当た
りの出力濃度に対応する反射率に変換される統一デメン
ジョンでの加算計算により誤差算出が行われるとする
と、入力された反射率に対し、多値化したレベルに対応
した出力される反射率との誤差が最小になるからであ
る。

【００６３】図１２の（ａ）（ｂ）にしきい値による出
力した画素に対応する反射率の違いを示した。図１２の
（ａ）がしきい値を前述の隣接するレベルの平均値、図
１２の（ｂ）が適当に選んだ例である。入力画素信号は
画素当たりで出力可能な値として全て２００とした。

【００６４】図１２の（ａ）では、しきい値は、２００
の出力値に対しその隣の２４０や１２０の間に平均した
しきい値１６０、２２０がそれぞれ設定されている。こ
のため入力が１６０以上２２０以下であれば出力レベル
２として多値化され出力値２００相当の面積印字を行
う。したがって２００の入力は当然２００の出力とな
り、誤差０の全ての画素で２００となる。これに対し図
１２の（ｂ）では、出力値は図１２の（ａ）同様２００
が印字可能でありながら、しきい値が適当に選んである
ため、誤差フィードバックにより補正画素信号が２００
から上下に変動する。このため複数のレベルに対応する
出力値を選択してしまう。

【００６５】このため、一様濃度の場合、広域の平均濃
度（反射率）の影響はないが、希望する濃度を再現でき
る面積は増大して、連続階調するような画像の場合階調
性が低下し、解像性も劣化することになる。また入力隣
接するレベルの濃度差が大きい場合などテクスチャなど
が発生する場合もある。

【００６６】したがって、変更すべき変換多値化信号値
に連動して、隣接するレベルに対応する変換多値化信号
の平均値をしきい値とすることによって、階調性、解像
性の低下を抑制できる。

【００６７】次に、この実施例の動作を図１３〜図１５
に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

【００６８】図１３はこの発明に係わる画像形成装置の
電源投入後のフローチャートを示している。

【００６９】まず、コントロールパネル（図示しない）
を所定のボタンを押しながら電源投入すると、制御手段
１は調整モードを判断し、初期調整処理を行い、待機状
態となる。

【００７０】また、コントロールパネルに触れずに電源
投入すると、制御手段１は、不揮発性メモリ２の現在値
メモリ２ｄにあらかじめ記憶してある各しきい値をしき
い値レジスタ２１ａ、…に設定し、各レベルごとの反射
率を反射率メモリ４２ａ、…に設定各パラメータを所定
レジスタなどに設定を行い、他に周辺装置の初期化も行
う。

【００７１】その後、ウォーミングアップ動作に続い
て、誤差拡散パラメータの最適化処理を行い、待機状態
となる。

【００７２】図１４は、待機状態でコントロールパネル
からのコピーボタンまたは外部からの印字開始信号を検
知した場合の処理のフローチャートを示している。

【００７３】すなわち、コントロールパネルからのコピ
ーボタンまたは外部からの印字開始信号を検知した場
合、制御手段１は設定済みのパラメータで、画像処理を
実行して印字動作を行う。このとき、誤差拡散処理部６
での前述の誤差拡散処理を行い、原稿読取りデータある
いは外部からの入力画像データを処理し、プリンタに処
理済みデータを出力し、プリンタにおいて上記データに
基づきプリントアウトする。

【００７４】また、前回の誤差拡散パラメータの最適化
処理を終了してから所定時間経過した際、あるいは所定
枚数印字後、または、外部からの開始命令信号が入力さ
れたとき、誤差拡散パラメータの最適化処理を実行す
る。上記通常印字動作または誤差拡散パラメータ最適化
処理が終了すると再び待機状態となる。

【００７５】次に、誤差拡散パラメータの最適化処理を
図１５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

【００７６】まず、誤差拡散パラメータの最適化処理
時、まず、検出手段からの検出信号（画像形成条件変動
信号、画像濃度変動信号、または、トナー付着量変動信
号など）に基づいて、不揮発性メモリ２の現在値メモリ
２ｄに記憶している現在の変換多値化信号値を変更すべ
きかどうかを制御手段１において判定する。

【００７７】すなわち、制御手段１は、不揮発性メモリ
２のテストパターンデータメモリ２ａに記憶されている
テストパターンの反射率データをパターンジェネレータ
３に出力するとともに、セレクタ４の入力をパターンジ
ェネレータ３側に切換える。これにより、パターンジェ
ネレータ３からのテストパターン画素信号がセレクタ４
を介して誤差拡散処理部６内の補正手段１０に供給され
る。この際、多値化手段１１内のしきい値レジスタ２１
ａ、…に記憶され多値化信号変換手段１２の反射率メモ
リ４２ａ、…にそれぞれ初期値メモリ２ｂから読出した
初期値が記憶される。

【００７８】前述と同様の誤差拡散処理を得て多値化信
号に変換されたデータに基づいてテストパターンが印字
される。そして、制御手段１は、この濃度、またはトナ
ー付着量などの検出手段の値Ｑと初期調整処理時の値Ｑ
Ｔ（不揮発性メモリ２に記憶されている）とを比較して
変動量（偏差）△Ｑを算出し、この変動量△Ｑが規格値
メモリ２ｅに記憶されている制御規格値外か否かで、誤
差拡散パラメータの良否を判定する。この判定の結果、
変動量△Ｑが制御規格値内の場合、制御手段１は初期調
整処理を終了し、待機状態となる。

【００７９】また、上記が判定の結果、変動量△Ｑが制
御規格値外の場合、制御手段１は多値化信号変換テーブ
ル２ｃを参照して補正量△ｇ´を算出し、現在値メモリ
２ｄに記憶されている変換多値化信号値としての反射率
データｇ´にその算出した補正量△ｇ´を加えて、新た
な反射率データｇ´を算出する。

【００８０】また、制御手段１はその算出した反射率デ
ータｇ´の２つのレベルごとの反射率データの平均値を
新たなしきい値Ｔｈｎｅｗとして算出する。この実施例
では算出した値を、それぞれ多値化信号変換手段１２の
反射率メモリ４２ａ、…、多値化手段１１のしきい値レ
ジスタ２１ａ、…に設定するとともに、現在値メモリ２
ｄに更新記憶する。

【００８１】次に、初期調整処理を図２０に示すフロー
チャートを参照しつつ説明する。

【００８２】すなわち、制御手段１は、不揮発性メモリ
２のテストパターンデータメモリ２ａに記憶されている
２つの濃度に対応するテストパターンの反射率データを
パターンジェネレータ３に出力するとともに、セレクタ
４の入力をパターンジェネレータ３側に切換える。これ
により、パターンジェネレータ３からのテストパターン
画素信号がセレクタを介して誤差拡散処理部６内の補正
手段１０に供給される。この際、多値化手段１１内のし
きい値レジスタ２１ａ、…、多値化信号変換手段１２の
反射率メモリ４２ａ、…にそれぞれ初期値メモリ２ｂか
ら読出した初期値が記憶される。

【００８３】前述と同様の誤差拡散処理を得て多値化信
号に変換されたデータに基づいてテストパターンが印字
される。そして、制御手段１は、トナー付着量センサ等
の検出手段からの濃度、またはトナー付着量などの検出
値（目標値ＱＴ）が不揮発性メモリ２に記憶される。こ
れにより、前述した図９、図１０のＲ(L) やＴｈ(L)が
あらかじめ不揮発性メモリ２に格納される。

【００８４】また、図１において、通常印字動作時、セ
レクタ４がスキャナなどからの入力画像信号を選択し補
正手段１０に転送する。転送された入力画像信号に等し
い入力画像信号に対して、周辺画素の誤差を分配された
値、即ち補正量信号を加算し、この補正された補正画素
信号は多値化手段１１および誤差算出手段１３に転送さ
れ設定済みのしきい値に基づいて多値化され多値化画像
信号としてプリンタに転送される。

【００８５】一方、出力された多値化信号に対応する設
定済みの変換多値化信号値に基づいて多値化信号変換手
段１２において変換多値化信号が出力され誤差算出手段
１３に転送される。誤差算出手段１３において前述の補
正画素信号に対する変換多値化信号の誤差を算出し、重
み係数記憶手段１４にあらかじめ記憶されている所定の
重み係数に基づき誤差フィルタ手段１５を通り周辺画素
の誤差記憶手段１７に格納され、対象画素が注目画素と
なると前述の操作を繰り返す。この通常印字動作中、ス
キャナによる読取りまたはプリンタの書込みサイクルな
どに同期し、画素あたりの処理スピードは高速処理され
る。

【００８６】したがって、上記セレクタ４、補正手段１
０、多値化手段１１、多値化信号変換手段１２、誤差算
出手段１３、誤差フィルタ手段１５、誤差記憶手段１７
はいづれも高速動作する。

【００８７】図１６、図１７は、環境・経時で多値化信
号レベルに対応する画素当たりの濃度の変化を示した例
である。図１６は環境による画像濃度の例でＭＭが常温
常湿、ＨＨが高温多湿、ＬＬが低温低湿における各レベ
ル（レベル数４）に対応する画素当たりの濃度である。
最小、最大レベルは、それぞれ、印字しないため、濃度
飽和領域であるため変化が少ないが、中間濃度は温室度
の環境変化の影響で変化している。一方、図１７は、印
字枚数による濃度変化を示している。Ｎｐ１、Ｎｐ２、
Ｎｐ３と印字枚数が多くなっている。

【００８８】これらの環境（温度あるいは湿度）や経時
（印字枚数、動作時間、運転日数）などにより、比較的
再現性がある場合、または、図１３に示したように濃度
変動そのものあるいはその変動要因となる作像条件変動
を検出することで前述したように局所領域の階調特性変
化を最小限に抑えることができる。

【００８９】図１８、図１９を用いて、この第１の実施
例で採用したテーブル型の補正方法について説明する。
初期調整された多値化信号変換手段の変換多値化信号を
基準に、中間の濃度のレベル例えば図１３の１または２
レベルの一様画素データをテストパターンとして印字す
る。あらかじめ出力画像の検出濃度を初期値（目標値）
として取り込んでおく（図２０）。前述の図１３のフロ
ーチャートに従い変動検出ステップにおいて、再度読み
込んだ検出値と前述の初期値との偏差を複数段階に分類
する。この分類に対応して、例えば図１８の（ａ）〜
（ｅ）に対応する図１９に示すような変換値補正量をあ
らかじめテーブル（多値化信号変換テーブル２ｃ）に用
意しておいて、該当する補正量を各レベルに対応して初
期の多値化信号変更手段１２の変換多値化信号値（初期
値メモリ２ｂに記憶されている各レベルごとの反射率の
初期値）に加える。新たな多値化変更手段から前述の式
（２０）により対応するしきい値を算出し、変更した変
換多値化信号値（反射率データ）およびしきい値を、そ
れぞれ多値化信号変換手段１２の反射率メモリ４２ａ、
…、多値化手段１１内のしきい値レジスタ２１ａ、…に
記憶する。

【００９０】この第１の実施例での検出手段は、図１３
にも一例を示したように例えば温湿度検出手段、コピー
枚数カウンタ、カレンダ・タイマー、ヘッド温度検出手
段など階調変動を相関がとれる検出手段であれば前述の
出力画像濃度の検出手段に限らない。

【００９１】上記したように、第１の実施例によれば、
環境・経時による作像系の画素当たりの階調特性変動を
生じても、さらにその変動のため実質的な画素当たりの
階調段数が減少しても局所領域での階調特性を維持する
ことが可能となり、また、階調性維持のための出力部分
解能・段数が少なくて済み、さらに階調性維持のための
高速メモリが少なくて済む。

【００９２】また、作像系による階調表現が、濃度階調
特性が支配的である場合、濃度のディメンジョンに統一
して誤差計算をすることで、正確な階調特性補償が可能
となる。

【００９３】また、しきい値も連動して変更しているた
め、変更した出力値に対応した多値化処理が可能なた
め、各画素当たりの誤差発生を小さくすることができ、
階調性および解像性を良好な状態に保てる。

【００９４】また、隣接する出力値の平均をしきい値と
することにより、誤差算出と多値化のしきい値が同じデ
ィメンジョンであるため、平均値にしきい値設定する
と、画素当たりの誤差発生が最小になり、階調性および
解像性を良好な状態に保てる。また、出力値の算出方法
として、テーブルを選択するようにした場合、変更値算
出手段が簡略化でき、安価な装置が提供でき、変更値算
出時間が短縮できる。

【００９５】次に、第２の実施例について説明する。入
力装置のスキャナは第１の実施例同様の手段、または、
対数変換手段により反射率／濃度変換された規格化され
た濃度信号（以降単に濃度信号）で提供される画素信号
を入力し、熱転写型の強度変調や銀塩写真などの濃度階
調による階調性再現を行うプリンタなど出力装置とし
て、前述の入力装置が反射率のディメンジョンで入力さ
れたときは、所定の反射率／濃度変換手段により、濃度
ディメンジョンで入力されたときは、そのまま多値化さ
れて多値化信号として出力装置に転送され、出力装置
は、前述の多値化信号に基づいて画素当たりの濃度を変
化させることで階調表現を行う。

【００９６】図２１にこの第２の実施例に関する画像処
理装置のブロック図を示す。スキャナは第１の実施例の
スキャナと同様に式（８）で表される反射率のディメン
ジョンで入力されるものとする。また、不揮発性メモリ
２やレジスタ２１ａ、…やメモリ４２ａ、…に記憶され
るデータは反射率の代わりに濃度に対応したデータとな
る。たとえば、変換多値化信号値として濃度データが記
憶される。また、反射率メモリ４２ａ、…は、濃度値メ
モリとなる。

【００９７】ところで、反射率と濃度の関係は以下の考
え方で定義できる。

【００９８】入力画素信号Ｒ（＝ｆ）を［０，１］に規
格化する。

【００９９】ここで、規格化された反射率をＲと区別す
るためＲref とすると Ｒref ＝１−Ｒ／２５５・・・（11） また式（９）〜（11）により白基準板、黒基準板に対す
る規格化された値は、それぞれ ＲW ＝０ →ＲrefW＝１・・・（12） ＲB ＝２５５ →ＲrefB＝０・・・（13） したがって、式（11）で表されるＲref は、白、黒基準
板の反射率で規格化された相対反射率を意味する。ま
た、元となったシェーディング補正後のデータＲは、Ｒ
ref を区間［０，２５５］に規格化した値と解釈でき
る。白基準板、黒基準板の濃度が測定可能なときそれぞ
れＤW 、ＤB とするとそれぞれに対応する換算した絶対
反射率は、 ＲW ´＝１０＾（−ＤW ）・・・（14） ＲB ´＝１０＾（−ＤB ）・・・（15） よって、Ｒから絶対反射率を換算すると Ｒ´＝Ａabs ＊Ｒref ＋Ｂabs ・・・（16） ただし、Ａabs ＝（ＲW ´−ＲB ´）／（ＲrefWーＲrefB） ＝（ＲW ´−ＲB ´）／（１−０） ＝ＲW ´−ＲB ´・・・（17） Ｂabs ＝ＲB ´−Ａabs ＊ＲrefB ＝ＲB ´−Ａabs ＊０ ＝ＲB ´・・・（18） 式（14）〜（18）より Ｒ´＝｛１０＾（−ＤW ）−１０＾（−ＤB ）｝＊Ｒref ＋１０＾（−ＤB ） ・・・（19） よって、ＤW 、ＤB が既知であれば、濃度換算値Ｄ´
は、次式により求められる。

【０１００】Ｄ´＝−ｌｏｇ（Ｒ´）・・・（20） ここで、式（20）により白、黒基準板については以下の
関係が成立する。

【０１０１】 ＤW ´＝−ｌｏｇ（ＲW ´）・・・（21） ＤB ´＝−ｌｏｇ（ＲB ´）・・・（22） Ｄ´を［０、２５５］で規格化し新たにこれをＤとする
と、 Ｄ＝ＡD ＊Ｄ´＋ＢD ・・・(23) ただし、ＡD ＝（ＤB ´−ＤW ´）／２５５・・・(24) ＢD ＝−ＡD ＤB ´・・・(25) したがって、画素信号Ｒを白基準、黒基準の濃度で規格
化するには式(11)〜(23)を満たす変換手段であればよ
い。この第２の実施例ではあらかじめ画素信号Ｒに対応
する濃度Ｄをリードオンリ高速メモリに記録し、ルック
アップテーブル（以下ＬＵＴ）として濃度変換手段１８
を構築している。

【０１０２】これに合わせて、多値化信号変換手段１２
では、変換する変換多値化信号のディメンジョンは、前
述の濃度変換手段１８と同じにしなければならない。即
ち、多値化信号の各レベルに対応する画素当たりのプリ
ンタ出力濃度が設定されている。これによって、濃度の
統一ディメンジョンで誤差算出が行える。本第２の実施
例においては、前述の第１の実施例で説明した図６の反
射率レジスタ４２ａ、…の内容である反射率が濃度で、
同様に図２のしきい値レジスタ２１ａ、…の内容である
しきい値も反射率ディメンジョンから濃度ディメンジョ
ンとなるように設定される。

【０１０３】ここで、出力装置の階調特性変動が発生し
た場合、前述の濃度変換手段については、変更せず、第
１の実施例同様、多値化信号変換手段を変動した多値化
信号の各レベルに対応する画素当たりの出力濃度を変更
することで局所領域での階調性維持が可能となり少ない
書換可能高速メモリで、また少ない算出時間で補正でき
る。

【０１０４】次に、第３の実施例について説明する。

【０１０５】第３の実施例は、コンピュータなどの画像
作成、編集、記録、転送などのデータ生成手段からの比
較的少ないレベル数の入力レベル信号を入力し、所定条
件下では、入力された各レベル信号をそのままプリンタ
などの出力装置に転送して、画素信号に基づいて印字す
るプリンタから出力画像が出力される画像処理システム
で、出力装置が階調特性変動を生じたとき、入力画素信
号と対応する出力画像の局所領域で階調特性を補償する
画像形成装置に関する。入力と出力の段数が同数の系で
ある。

【０１０６】図２２にこの第３の実施例の画像処理装置
の概略ブロック図を示す。前述のデータ手段からの入力
レベル信号とプリンタへの出力レベル信号のレベル数を
ｎ（例えば４値）とする。上記入力レベル信号に対する
出力レベル信号の割り当て方の違いを変更するための画
素信号変換手段１９を設け、また、多値化信号変換手段
１２の変換多値化信号値も前述の画素信号変換手段１９
で変換される値のディメンジョンと同じ例えば反射率と
なるように設定される。例えば、入力レベルがレベルナ
ンバに対して規格化された所定の反射率が定義されてい
るとき、反射率として定義された多値化信号変換手段１
２の変換値は、変更されないため、多値化信号変換手段
１２の反射率メモリ４２ａ、…はルックアップテーブル
（ＬＵＴ）で構成される。また、不揮発性メモリ２に
は、１６レベルのテストパターンの反射率データが記憶
されているテストパターンデータメモリ２ｆ、後述する
多値化手段１１内のしきい値レジスタ２１ａ、…に記憶
されるしきい値の初期値と多値化信号変換手段１２の反
射率メモリ４２ａ、…に記憶される各レベルに対応する
反射率の初期値とが記憶される初期値メモリ２ｇ、各出
力レベルに対応する変換多値化信号値が換算値として記
憶される換算値特性テーブル２ｈ（図２７参照）、多値
化手段１１内のしきい値レジスタ２１ａ、…に設定され
たしきい値と多値化信号変換手段１２の反射率メモリ４
２ａ、…に設定された各レベルに対応する反射率（変換
多値化信号値）とが記憶される現在値メモリ２ｉ、およ
び良否判定の制御規格値（変更量が許容範囲内かの）が
記憶される規格値メモリ２ｊにより構成されている。

【０１０７】したがって、階調変動がない状態の初期調
整直後では、各レベルに対応したプリンタ出力濃度の定
義された反射率換算値と前述の反射率変換値は等しくな
る。また、この時の多値化信号変換手段１２の内容も反
射率変換値と等しい値が書き込まれている。したがっ
て、プリンタの階調変動が発生していない時、入力レベ
ルと等しい出力レベルを出力した場合、その反射率のデ
ィメンジョンにおける誤差は０となりこの第３の実施例
の誤差拡散処理部６は実質的になんの効果も果たさない
（スルーパス）。

【０１０８】一方、プリンタの階調変動が発生した場
合、第１の実施例と同様に変動した画素当たりの濃度変
動を検出し、反射率換算された各出力レベルに対応する
多値化信号変換手段１２の変換多値化信号値を書き換え
ることで、この実施例の画像処理装置が誤差を周辺画素
に拡散することで局所領域での入力レベルで定義された
階調特性が維持される。

【０１０９】第３の実施例では、帯電、露光、現像、転
写、定着を主な作像プロセスとする電子写真方式のプリ
ンタとし、露光においては、前述の出力レベル信号に基
づいて画素当たりの露光時間を変調するパルス幅変調方
式によって階調表現する出力装置とする。

【０１１０】図２３に検出手段の例を示した。この検出
手段としては、現像後のトナー像の付着量を検出するト
ナー付着量検出手段５０ｄの他に、環境変化、経時、出
力画像濃度を検出するものであれば良く。たとえば、湿
度を検出する湿度検出手段５０ａ、温度を検出する温度
検出手段５０ｂ、出力画像濃度を検出する出力画像濃度
検出手段５０ｃ、感光体の表面電位を検出する感光体表
面電位検出手段５０ｅコピー枚数をカウントするコピー
カウンタ５０ｆ、経過時間を計時するためのカレンダタ
イマ５０ｇ等でも良く、これらにより、階調特性変動に
係わる検出値を得ることができる。

【０１１１】なお、上記湿度検出手段５０ａ、温度検出
手段５０ｂ、出力画像濃度検出手段５０ｃ、トナー付着
量検出手段５０ｄ、感光体表面電位検出手段５０ｅの検
出信号はＡ／Ｄ変換器５１を介して制御手段１へ出力さ
れ、コピーカウンタ５０ｆのカウント値や、カレンダタ
イマ５０ｇからの時刻はＩ／Ｏを介して制御手段１へ出
力されるようになっている。

【０１１２】この実施例においては、実際に用紙に転写
しなくても検出でき、出力濃度に対する相関の再現性が
よいトナー付着量の検出手段を用いた検出による変換多
値化信号値およびしきい値の変更を説明する。

【０１１３】図２４に初期調整の調整シーケンスのフロ
ーチャートを示した。標準画素データにより印字された
出力画像を図示しない標準のスキャナまたはキャリブレ
ータで入力する。このときの入力レベル、および反射率
を記録する。同一レベルの値を平均して平均反射率を記
録する。この値を所定の定義による換算式たとえば式
（１６）のような換算反射率を各レベルに対し計算し、
換算値を各レベルに対応するようプリンタ出力濃度（反
射率）として初期の変換多値化信号値として記録する。

【０１１４】この後、しきい値を決定するのであるが、
電子写真など露光により面積変調を行っても面積階調と
濃度階調の両方の階調表現特性を有する系においては、
厳密には反射率の加減算や濃度の加減算のみでは、実際
の局所領域の反射率や濃度と異なることがある。画素当
たりの反射率あるいは濃度の総和がそれぞれ実際の出力
された反射率や濃度と一致、または近い場合、それぞれ
の誤差計算は実際にあったディメンジョンを選ぶべきで
あり、このときはしきい値算出は前述の平均値を採用す
ることで問題ない。

【０１１５】しかし、電子写真の面積変調の場合、潜像
自体も低濃度部では濃度階調特性が強く、中間濃度から
高濃度部にかけて面積階調特性が強くなる。したがっ
て、換算値を出力装置に合ったディメンジョンで行うこ
とも考えられるが非常に複雑となり困難である。

【０１１６】そこで、しきい値に前述の変換多値化信号
で隣会うレベルの平均値を換算値として実際に印字さ
せ、これを誤差計算に用いた換算値と同じディメンジョ
ンに換算し、これをしきい値をすることで非線形な階調
表現特性でも出力レベルに対応する誤差を小さくするこ
とができる。

【０１１７】その後、各レベル（１６レベル）に対応す
るテストパターンを露光、現像し、各レベルに対応する
トナー付着量を検出する。図２６、図２７に各出力レベ
ルに対応する変換多値化信号値ｇ´とトナー付着量Ｑの
一例を示した。図２６は各出力レベルに対応する換算値
特性テーブル２ｈの決定ステップで決定した変換多値化
信号値ｇ´（●）と、各前述の検出によって得られたト
ナー付着量Ｑ（○）をプロットした。これによって、共
通する出力レベルに対応したトナー付着量Ｑに対応する
変換多値化信号値ｇ´（テストパターンのレベル数と同
数の１６レベル分）が図２７のように得られる。この換
算値特性テーブル２ｈに基づいて、変動したトナー付着
量Ｑ´からそのレベルに対応する変更すべき変換多値化
信号値ｇ´が推測できる。このように、検出値からの換
算値をテーブル化するステップを行い、初期化調整を終
了する。

【０１１８】このテーブル化した検出値／変換多値化信
号値によって、前述図１３のオープンループシーケンス
を行う際、所定テストパターンに対する検出値から一義
的に変更すべき変換多値化信号値が得られ、変更値算出
時間、計算のためのハードウエア、またはソフトウエア
が簡略化できる。

【０１１９】次に、誤差拡散パラメータの最適化処理を
図２５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

【０１２０】まず、誤差拡散パラメータの最適化処理
時、まず、検出手段からの検出信号に基づいて、不揮発
性メモリ２の現在値メモリ２ｉに記憶している現在の変
換多値化信号値を変更すべきかどうかを制御手段１にお
いて判定する。

【０１２１】すなわち、制御手段１は、不揮発性メモリ
２のテストパターンデータメモリ２ｅに記憶されている
１６レベル分のテストパターンの反射率データをパター
ンジェネレータ３に出力するとともに、セレクタ４の入
力をパターンジェネレータ３側に切換える。これによ
り、パターンジェネレータ３からのテストパターン画素
信号がセレクタ４を介して誤差拡散処理部６内の補正手
段１０に供給される。この際、多値化手段１１内のしき
い値レジスタ２１ａ、…に記憶され多値化信号変換手段
１２の反射率メモリ４２ａ、…にそれぞれ初期値メモリ
２ｇから読出した初期値が記憶される。

【０１２２】前述と同様の誤差拡散処理を得て多値化信
号に変換されたデータに基づいてテストパターンが印字
される。そして、制御手段１は、この濃度、またはトナ
ー付着量などの検出手段の値Ｑと初期調整処理時の値Ｑ
Ｔ（不揮発性メモリ２に記憶されている）とを比較して
変動量（偏差）△Ｑを算出し、この変動量△Ｑが規格値
メモリ２ｊに記憶されている制御規格値外か否かで、誤
差拡散パラメータの良否を判定する。この判定の結果、
変動量△Ｑが制御規格値内の場合、制御手段１は初期調
整処理を終了し、待機状態となる。

【０１２３】また、上記が判定の結果、変動量△Ｑが制
御規格値外の場合、制御手段１は換算値特性テーブル２
ｈを参照して検出手段の値Ｑから新たな反射率データｇ
´を算出する。

【０１２４】また、制御手段１はその算出した反射率デ
ータｇ´の２つのレベルごとの反射率データの平均値を
新たなしきい値Ｔｈｎｅｗとして算出する。この実施例
では算出した値を、それぞれ多値化信号変換手段１２の
反射率メモリ４２ａ、…、多値化手段１１のしきい値レ
ジスタ２１ａ、…に設定するとともに、現在値メモリ２
ｄに更新記憶する。

【０１２５】また、上記例では、トナー付着量の検出を
テストパターンの印字を行った後の換算値算出後に行う
場合について説明したが、テストパターンの印字を行う
際、感光体に描かれた像のトナー付着量の検出結果を記
憶しておき、その記憶したトナー付着量を用いて換算値
特性テーブル値を決定するようにしても良い。テストパ
ターンの感光体への描画処理を省くことができる。

【０１２６】上記したように、第３の実施例によれば、
環境・経時による作像系の画素当たりの階調特性変動を
生じても、さらにその変動のため実質的な画素当たりの
階調段数が減少しても局所領域での階調特性を維持する
ことが可能となり、また、階調性維持のための出力部分
解能・段数が少なくて済み、さらに階調性維持のための
高速メモリが少なくて済む。

【０１２７】また、出力値を実際に印字してしきい値を
求めることにより、実際の作像系による階調表現が、濃
度階調と面積階調の両得性を有するとき、実際の印字し
た濃度（反射率）をしきい値とすることで、画素当たり
の誤差発生が最小になり、階調性および解像性を良好な
状態に保てる。

【０１２８】また、出力値算出方法がオープンループ型
のため、変更値算出量が小さく変更値算出時間が短縮で
き、検出手段の個体間差をキャンセルし、均一な品質の
装置を提供できる。

【０１２９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、作像系による実質的な階調表現が、面積階調、濃度
階調、または両方の特性を有する場合であっても、環境
変化・経時による作像系における階調特性変動が生じて
も、さらにその変動のため実質的な画素当たりの階調段
数が減少しても、短時間で正確に階調性および解像性の
変動を最小限に自動補償でき、メンテナンスの省力化、
あるいは削減が可能となりトータルランニングコストが
低減できる安価な画像処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における画像処理装置の全
体の構成を示すブロック図。

【図２】多値化手段の構成を示す図。

【図３】比較器の構成を示す図。

【図４】比較器の構成を示す図。

【図５】比較器の構成を示す図。

【図６】多値化信号変換手段の構成を示す図。

【図７】重み計数記憶手段、誤差フィルタ手段、誤差記
憶手段の構成を示す図。

【図８】重み計数記憶手段の記憶内容と誤差記憶手段の
記憶内容とを説明するための図。

【図９】変動の様子を説明するための原稿濃度Ｄｉ、反
射率Ｒ、出力レベルＬ、出力濃度Ｄｏの関係を示す図。

【図１０】変動の様子を説明するための原稿濃度Ｄｉ、
反射率Ｒ、出力レベルＬ、出力濃度Ｄｏの関係を示す
図。

【図１１】画素当たりの変換多値化信号値と実際に印字
される各画素の反射率の一例を示す図。

【図１２】しきい値による出力した画素に対応する反射
率の違いを示す図。

【図１３】電源投入時の処理を説明するためのフローチ
ャート。

【図１４】レディ後の処理を説明するためのフローチャ
ート。

【図１５】誤差拡散パラメータ最適化処理を説明するた
めのフローチャート。

【図１６】温度と湿度の変化に伴う多値化信号レベルに
対応する画素当たりの濃度の変化例を示す図。

【図１７】印字枚数による多値化信号レベルに対応する
画素当たりの濃度の変化例を示す図。

【図１８】出力レベルに対応する変換多値化信号値の例
を示す図。

【図１９】出力レベルに対応する多値化信号変換値の補
正量が記憶される多値化信号変換テーブルの内容を示す
図。

【図２０】初期調整処理を説明するためのフローチャー
ト。

【図２１】他の一実施例における画像処理装置の全体の
構成を示すブロック図。

【図２２】他の一実施例における画像処理装置の全体の
構成を示すブロック図。

【図２３】種々の検出手段の例を示す図。

【図２４】初期調整処理を説明するためのフローチャー
ト。

【図２５】誤差拡散パラメータ最適化処理を説明するた
めのフローチャート。

【図２６】出力レベルに対応する変換多値化信号値とト
ナー付着量の例を示す図。

【図２７】出力レベルに対応するトナー付着量と変換多
値化信号値とが記憶される多値化信号変換テーブルの内
容を示す図。

【符号の説明】 １…制御手段 ２…不揮発性メモリ ２ａ…テストパターンデータメモリ ２ｂ…初期値メモリ ２ｃ…多値化信号変換テーブル ２ｄ…現在値メモリ ２ｅ…規格値メモリ ３…パターンジェネレータ ４…セレクタ ５…バッファ ６…誤差拡散処理部 １０…補正手段 １１…多値化手段 １２…多値化信号変換手段 １３…誤差算出手段 １４…誤差補正量算出手段 １５…誤差フィルタ手段 １６…重み計数記憶手段 １７…誤差記憶手段 ２１ａ、〜２１ｏ…しきい値レジスタ ４２ａ、〜４２ｐ…反射率レジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−56266（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−34767（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83554（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250638（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−68250（ＪＰ，Ａ) 特許3207012（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力装置からの画像データを誤差拡散を
   行って多値化データに変更して、所定のレベル数の出力
   装置にその多値化データを出力する画像処理装置におい
   て、 上記入力装置からの注目画素および周辺画素に対する画
   素単位に複数ビット数で表される濃度データあるいは反
   射率データの画像データを所定のしきい値を用いて、上
   記出力装置の所定のレベル数の多値化データに変換する
   第１の変換手段と、 この第１の変換手段からの多値化データを元の画像デー
   タと同じディメンジョンでかつ同じビット数の画像デー
   タに変換する第２の変換手段と、 この第２の変換手段で変換された画像データと上記入力
   装置からの画像データとにより上記画素単位の誤差を算
   出する第１の算出手段と、 この第１の算出手段により算出された注目画素および周
   辺画素に対する画素単位の誤差により補正量を算出する
   第２の算出手段と、 この第２の算出手段により算出された補正量で上記入力
   装置からの注目画素の画像データを補正する補正手段
   と、 上記第２の変換手段により変換される各画像データ値と
   上記第１の変換手段の各しきい値とを、上記出力装置側
   の種々の状態に応じて複数記憶している記憶手段と、 上記出力装置側の種々の状態に応じて、上記記憶手段に
   記憶されている画像データ値で上記第２の変換手段の各
   画像データ値を変更し、上記記憶手段に記憶されている
   しきい値で上記第１の変換手段の各しきい値を変更する
   変更手段と、 を具備したことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 上記第１の変換手段の各しきい値が、上
   記第２の変換手段の各画像データ値に基づいて算出され
   るものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処
   理装置。
3. 【請求項３】 上記第１の変換手段の各しきい値が、上
   記第２の変換手段の隣接する２つの画像データ値の平均
   値であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
   置。