JP5434819B2 - ディザマトリクス選択装置及びディザマトリクス選択プログラム - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置によりトナーで形成される画像を生成するために用いられるディザマトリクスを選択するディザマトリクス選択装置に関するものである。

従来、多階調の画像データをディザマトリクスで二値化し、二値化した画像データの表す二値画像をトナーで形成する印刷装置が知られている。この種の印刷装置では、入力値の増加に伴い起点となる画素から１つのドットが成長するようにしきい値が設定されたサブマトリクス（基本マトリクス）を複数配置して構成されたドット集中型のディザマトリクスが用いられることが一般的である（特許文献１参照）。

特開２００５−１９２１９５号公報

ところで、こうした印刷装置は、あらかじめ特性が把握されている規定のトナー（通常は印刷装置の製造メーカによって提供される純正品のトナー）を用いることで最大限の性能が発揮されるように設計されている。このため、規定のものでないトナーが用いられると、規定のトナーに比べてドットが安定して形成されにくくなる場合があり、印刷画像に模様が表れたりムラが生じたりするなど、印刷画像の品質が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、規定のものでないトナーが用いられることによる印刷画像の品質の悪化を抑制することを目的としている。

上記目的を達成するためになされた本発明のディザマトリクス選択装置は、印刷装置によりトナーで形成される画像を生成するために用いられるディザマトリクスを選択するものである。そして、このディザマトリクス選択装置は、印刷装置のトナーが規定のものであるか否かの情報を取得する取得手段と、画像を生成するために用いられるディザマトリクスを複数の候補の中から選択する選択手段とを備え、選択手段は、取得手段によりトナーが規定のものでないとの情報が取得された場合には、入力値の増加に伴い起点となる画素から１つのドットが成長するようにしきい値が設定されたサブマトリクスを複数配置して構成され、所定値以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクスを選択する。なお、「ドット」とはオンする画素の集合体のことを指し、「ドットが成長する」とは、ドットを構成する画素数が増加してドットが次第に大きくなることを意味する。なお、オンする画素とは、トナーを付着すべき画素の意味である。

このようなディザマトリクス選択装置によれば、規定のものでないトナーが用いられることによる印刷画像の品質の悪化を抑制することができる。
すなわち、従来のドット集中型ディザマトリクスは、一部のサブマトリクスごとに順にドットが成長するようにしきい値が設定されているため、画素数（形状）の異なるドットが規則的な配置で混在した状態となることが多い。このような状態であっても、規定のトナーによりすべてのドットが正常に形成（表現）されれば問題ないが、トナーが規定のものでない場合にはドットが正常に形成されないことがあるため問題となる。具体的には、ドットの大きさや形状の相違により正常に形成される確率が異なると考えられるため、正常に形成されるドットと正常に形成されないドットとが規則的な配置で混在した状態となりやすく、印刷画像に模様が表れたりムラが生じたりすることの原因となる。

そこで、本発明のディザマトリクス選択装置では、トナーが規定のものでない場合には、所定値以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクスを選択する。これにより、所定値以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同一形状になり、画素数（形状）の異なるドットが混在しなくなるため、印刷画像に模様が表れたりムラが生じたりすることを防ぐことができる。

なお、ここでいう所定値には最大の入力値も含まれる。つまり、すべての入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値を設定することも可能である。一方、所定値が最大の入力値よりも低く設定されている場合には、例えば、同時成長ディザマトリクスは、所定値を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されているとよい。

このような同時成長ディザマトリクスを用いれば、規定のものでないトナーで形成される印刷画像の淡部が過剰に薄くなってしまうことを防ぐことができる。すなわち、ドットを構成する画素数の少ない画像の淡部は特にドットが形成されにくいため、規定のものでないトナーに標準のディザマトリクスを用いると印刷画像の淡部が過剰に薄くなってしまうことが考えられる。この点、同時成長ディザマトリクスは、所定値以下の入力値においてはすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長し、所定値を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されており、画像の淡部でオンする画素の割合が標準のディザマトリクスに比べて高くなる。このため、規定のものでないトナーで形成される印刷画像の淡部が過剰に薄くなってしまうことを防ぐことができる。

また、すべての入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値を設定する場合に比べ、同一階調を表現するために必要なサブマトリクスのサイズを小さくすることができるため、高精細かつ階調性の高い印刷画像を形成することが可能となる。

特に、例えば、同時成長ディザマトリクスが、すべての入力値に対応するしきい値が設定されているものであれば、階調飛びのない高い階調表現を実現することができる。

また、本発明のディザマトリクス選択プログラムによれば、前述のディザマトリクス選択装置としてコンピュータを機能させることができ、これにより前述した効果を得ることができる。

印刷システムの概略構成を表すブロック図である。 標準ディザマトリクスの説明図である。 感光ドラムの表面の電圧変化についての説明図である。 同時成長ディザマトリクスの説明図である。 同時成長ディザマトリクスのドットの成長を示す説明図である。 ディザ切替処理のフローチャートである。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．全体構成］
図１は、パーソナルコンピュータ１とプリンタ２とがデータ通信可能に構成された印刷システムの概略構成を表すブロック図である。

パーソナルコンピュータ１は、汎用の情報処理装置であり、制御部１１、記憶部１２、通信部１３、操作部１４及び表示部１５を備えている。
制御部１１は、パーソナルコンピュータ１の各部を統括制御するものであり、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２及びＲＡＭ１１３を備えている。

記憶部１２は、記憶データの書換えが可能な不揮発性の記憶装置であり、本実施形態ではハードディスク装置が用いられている。そして、記憶部１２には、オペレーティングシステム（ＯＳ）１２１、グラフィックツール等のアプリケーションプログラム１２２、パーソナルコンピュータ１からプリンタ２を利用可能とするためのソフトウェア（プログラム）であるプリンタドライバ１２３などがインストールされている。

通信部１３は、プリンタ２との間でデータ通信を行うためのインタフェースである。
操作部１４は、ユーザからの外部操作による指令を入力するための入力装置であり、本実施形態ではキーボードやポインティングデバイス（マウスやタッチパッド等）が用いられている。

表示部１５は、各種情報をユーザが視認可能な画像として表示するための出力装置であり、本実施形態では液晶ディスプレイが用いられている。
一方、プリンタ２は、電子写真方式の印刷装置（画像形成装置）であり、制御部２１、記憶部２２、通信部２３、操作部２４、表示部２５及び画像形成部２６を備えている。

制御部２１は、プリンタ２の各部を統括制御するものであり、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２及びＲＡＭ２１３を備えている。なお、ＲＯＭ２１２には、後述するディザ切替処理（図６）をＣＰＵ２１１に実行させるためのプログラムが記憶されている。

記憶部２２は、記憶データの書換えが可能な不揮発性の記憶装置であり、本実施形態ではフラッシュメモリが用いられている。そして、記憶部２２には、二値化処理に用いるディザマトリクス（以下「使用ディザマトリクス」という。）の選択候補として、標準ディザマトリクス２２１及び同時成長ディザマトリクス２２２が記憶されている。このうち、標準ディザマトリクス２２１は、図２に示すように従来のドット集中型ディザマトリクスであり、あらかじめ特性が把握されている純正品のトナー（印刷装置の製造メーカによって提供される純正品のトナー。以下「純正トナー」ともいう。）が用いられた場合に最高の画像表現ができるようにしきい値が設定されている。一方、同時成長ディザマトリクス２２２は、純正品以外のトナー（サードパーティ製トナー）に用いるためのものであり、詳細については後述する。

通信部２３は、パーソナルコンピュータ１との間でデータ通信を行うためのインタフェースである。
操作部２４は、ユーザからの外部操作による指令を入力するための入力装置であり、各種操作ボタンを備えている。

表示部２５は、各種情報をユーザが視認可能な画像として表示するための出力装置であり、小型の液晶ディスプレイが用いられている。
画像形成部２６は、記録媒体としての用紙にトナーを定着させることでモノクロ画像を形成するものである。具体的には、一様に帯電させた感光ドラムの表面を二値画像データに基づきレーザを照射して露光することで二値画像の静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを付着させることによってトナー像を形成する。そして、そのトナー像を用紙に転写し、更に定着器で熱定着させることにより、用紙に画像を形成（印刷）する。

本実施形態のプリンタ２では、トナーを収容するトナーカートリッジが装置本体に対して着脱可能に構成され、ユーザにより交換可能となっている。また、純正品のトナーカートリッジにはＩＣチップが取り付けられており、純正品であることを示す情報が記憶されている。このため、プリンタ２の制御部２１は、装着されたトナーカートリッジに取り付けられたＩＣチップに記憶されている情報を読み出すことにより、そのトナーカートリッジが純正品であることを判別することができる。

また、画像形成部２６は、トナーカートリッジが装置本体に装着されたことを検出する装着センサ２６１を備えている。
［２．処理の概要］
次に、本実施形態の印刷システムで実行される処理の概要について説明する。

パーソナルコンピュータ１においてグラフィックツール等のアプリケーションプログラム１２２の実行中に印刷開始操作が行われると、パーソナルコンピュータ１は、プリンタドライバ１２３の処理として、印刷対象の画像を表す印刷データ（本実施形態では２５６階調の画像データ）の印刷命令である印刷ジョブをプリンタ２へ送信する。

一方、プリンタ２は、パーソナルコンピュータ１から印刷ジョブを受信すると、その印刷ジョブに係る印刷データをディザマトリクスで二値化する二値化処理を行い、二値画像データの表す二値画像をトナーで形成して用紙に印刷する。

ところで、プリンタ２は、純正トナー（本実施形態では重合トナー）が用いられることで最大限の性能を発揮するように設計されている。このため、特性を把握していないサードパーティ製トナーが用いられると、トナーの帯電不良や定着不良が生じやすくなるなど、良好な印刷結果を得ることが困難となる。

特に、サードパーティ製トナーが粉砕トナーである場合、粉砕トナーは粒径のばらつきが大きくドットが安定して形成されにくいため、純正トナーを基準に設計された標準ディザマトリクス２２１を用いると印刷画像の品質が悪化してしまう。また、サードパーティ製トナーが粉砕トナーである場合において、画像の淡部（低い入力値）では定着性が悪いのに対し、ある入力値を越えると定着性が急に向上する場合がある。これは、ドットの集合を構成する画素数が多くなるほどトナーが定着しやすくなるからであると考えられる。

図３（ａ）は、画素１つ分のドットが孤立して配置された場合の感光ドラム表面の電圧変化を示すグラフ（縦軸が電圧、横軸が感光ドラム軸方向のレーザ照射位置）である。横軸に沿った境界線は、トナーが多く付着するか否かの目安となるものであり、感光ドラム表面の電圧がこの境界線を上回っているほどトナーが付着しやすいことを意味する。このグラフに示すように、サードパーティ製トナーは純正トナーに比べて境界線の電圧が高く、境界線を越える部分が小さくなるため、トナーが付着しづらい。

一方、図３（ｂ）は、感光ドラム軸方向に複数の画素が連続するドットが配置された場合の感光ドラム表面の電圧変化を示すグラフである。このグラフに示すように、ドットを構成する画素が連続することで、感光ドラムに照射されるレーザパワーが一定になり電圧変化が安定するため、画素１つ分のドット（図３（ａ））に比べて境界線を越える部分が大幅に広がり、サードパーティ製トナーであってもトナーが安定して付着しやすくなる。

このため、ドットを構成する画素数の少ない画像の淡部はサードパーティ製トナーが特に付着しにくく、サードパーティ製トナーに標準ディザマトリクス２２１を用いると印刷画像の淡部が過剰に薄くなってしまう。

加えて、標準ディザマトリクス２２１は、一部のサブマトリクスごとに順にドットが成長するようにしきい値が設定されているため、画素数（形状）の異なるドットが規則的な配置で混在した状態となることが多い。例えば、図２で色の付いている画素は、入力値４３でオンする画素であり、画素４つ分のドットと画素５つ分のドットとが規則的な配置で混在している。このような状態であっても、純正トナーによりすべてのドットが正常に形成（表現）されれば問題ないが、サードパーティ製トナーは純正トナーとは特性が異なり、純正トナーを用いる想定で設計された制御と整合が取れないため、オンすべき画素が必ずしもオンされない。具体的には、画素数の少ないドットは、画素数の多いドットに比べて正常に形成されない確率が高くなるため、正常に形成されるドットと正常に形成されないドットとが規則的な配置で混在した状態となりやすく、印刷画像に模様が表れたりムラが生じたりすることで印刷画像の品質が悪化してしまう。

そこで、本実施形態のプリンタ２は、サードパーティ製トナーが用いられている場合には、標準ディザマトリクス２２１に代えて、図４に示す同時成長ディザマトリクス２２２を用いる。

同時成長ディザマトリクス２２２は、標準ディザマトリクス２２１と同様、入力値の増加に伴い起点となる画素から１つのドットが成長するようにしきい値が設定されたサブマトリクスを複数配置して構成されたドット集中型のディザマトリクスである。また、いずれのディザマトリクスも、０〜２５５の入力値に対応する面積階調を階調飛びなく表現することができるように、１〜２５５のしきい値が設定されている。

ただし、同時成長ディザマトリクス２２２は、１〜４８のしきい値がすべてのサブマトリクスに共通に設定されている点で標準ディザマトリクス２２１と相違する。つまり、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、４８以下の入力値においては、すべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定されている。なお、図５（ａ）は入力値３０、図５（ｂ）は入力値４８で形成されるドットを示しているが、他の４８以下の入力値においても同様にすべてのサブマトリクスのドットが同一形状となる。

一方、例えば図５（ｃ）に示すように、４８を上回る入力値においては、一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されている。なお、前述したように、サードパーティ製トナーは、画像の淡部では定着性が悪いのに対し、ある入力値を越えると定着性が急に向上する場合がある。このため、本実施形態では、定着性が変化する入力値が４８であるとの前提で、４８以下の入力値においてはすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値を設定しているのであり、入力値４８は一例に過ぎない。

［３．具体的処理手順］
次に、プリンタ２の電源がオンされたこと、又は、プリンタ２の電源がオンにされている状態でトナーカートリッジの装着が装着センサ２６１によって検出されたこと（換言すれば、ユーザによりトナーカートリッジを交換する操作が行われたこと）を契機にプリンタ２の制御部２１（具体的にはＣＰＵ２１１）が実行するディザ切替処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、プリンタ２の電源がオンされた時点では、標準ディザマトリクス２２１が既定（デフォルト）の使用ディザマトリクスとして設定されている。

制御部２１は、このディザ切替処理を開始すると、まずＳ１０１で、現在装着されているトナーカートリッジが純正品であるか否かを判定する。
そして、Ｓ１０１でトナーカートリッジが純正品でない（サードパーティ製トナーである）と判定した場合には、Ｓ１０２へ移行し、使用ディザマトリクスを同時成長ディザマトリクス２２２に切り替えた後、本ディザ切替処理を終了する。なお、ディザ切替処理の終了後は印刷ジョブ待ちの状態となる。

一方、Ｓ１０１でトナーカートリッジが純正品であると判定した場合にはそのまま本ディザ切替処理を終了する。この場合、使用ディザマトリクスは標準ディザマトリクス２２１のままとなる。

［４．効果］
以上説明したように、本実施形態の印刷システムにおいて、プリンタ２は、サードパーティ製トナーが用いられている場合には、４８以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクス２２２を選択する。これにより、４８以下の入力値においてはすべてのサブマトリクスのドットが常に同一画素数かつ同一形状となり、画素数（形状）の異なるドットが混在しなくなるため、定着するドットの大きさがばらつきにくくなり、印刷画像に模様が表れたりムラが生じたりすることを防ぐことができる。

また、同時成長ディザマトリクス２２２は、４８以下の入力値においてはすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長し、４８を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されており、画像の淡部でオンする画素の割合が標準ディザマトリクス２２１に比べて高くなる。このため、サードパーティ製トナーで形成される印刷画像の淡部が過剰に薄くなってしまうことを防ぐことができる。

このように、サードパーティ製トナーに同時成長ディザマトリクス２２２を用いることで、標準ディザマトリクス２２１を用いる場合に比べて印刷画像の品質の悪化を抑制することができる。

しかも、同時成長ディザマトリクス２２２は、すべての入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定されている場合に比べ、同一階調を表現するために必要なサブマトリクスのサイズが小さいものとなる。このため、高精細かつ階調性の高い印刷画像を形成することができる。

加えて、同時成長ディザマトリクス２２２は、すべての入力値に対応するしきい値が設定されているため、階調飛びのない高い階調表現を実現することができる。
［５．特許請求の範囲との対応］
なお、本実施形態では、プリンタ２が印刷装置に相当し、プリンタ２の制御部２１はディザマトリクス選択装置にも相当する。具体的には、Ｓ１０１の処理が取得手段としての処理に相当し、Ｓ１０２の処理が選択手段としての処理に相当する。

［６．他の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

例えば、図２に示した標準ディザマトリクス２２１及び図４に示した同時成長ディザマトリクス２２２はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
また、上記実施形態では、純正トナーを規定のトナーとしているが、これに限定されるものではなく、純正品ではないが推奨されるものがあれば規定のトナーに含めることは可能である。例えば、印刷装置の製造メーカとは異なるメーカによって提供されるあらかじめ特性が把握されているトナーを推奨トナーとして扱うことが考えられる。なお、この場合には推奨トナーのトナーカートリッジに規定のトナー（推奨トナー）であることを示す情報が記憶されたＩＣチップが取り付けられることが好ましい。

また、上記実施形態では、規定のトナー（純正トナー）として重合トナーを例示しているが、これに限定されるものではなく、あらかじめ特性が把握されているトナーであれば粉砕トナーであっても規定のトナーとすることは可能である。

また、上記実施形態では、１〜４８のしきい値がすべてのサブマトリクスに共通に設定されており、４８を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクス２２２を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、すべてのサブマトリクスのすべてのしきい値を共通にすることも可能である。つまり、すべての入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定されたものも本発明の同時成長ディザマトリクスに含まれる。このようなディザマトリクスは、すべての入力値に対し、定着性が悪いサードパーティトナーを用いて印刷を実行する場合に有効である。

また、上記実施形態では、モノクロ画像を形成するプリンタ２を例示したが、これに限定されるものではなく、本発明はカラー画像を形成する印刷装置にも適用することができる。

また、上記実施形態では、印刷システムを構成するパーソナルコンピュータ１及びプリンタ２のうち、プリンタ２が本発明のディザマトリクス選択装置として機能する構成を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、前述したディザ切替処理をパーソナルコンピュータ１側で（例えばプリンタドライバ１２３の処理として）実行することも可能である。ただし、処理に必要な情報をプリンタ２から取得する処理が必要となる。この場合、パーソナルコンピュータ１が本発明のディザマトリクス選択装置に相当する。

１…パーソナルコンピュータ、２…プリンタ、１１…制御部、１２…記憶部、１３…通信部、１４…操作部、１５…表示部、２１…制御部、２２…記憶部、２３…通信部、２４…操作部、２５…表示部、２６…画像形成部、２２１…標準ディザマトリクス、２２２…同時成長ディザマトリクス、２６１…装着センサ

Claims (3)

1. 印刷装置によりトナーで形成される画像を生成するために用いられるディザマトリクスを選択するディザマトリクス選択装置であって、
   前記印刷装置のトナーが規定のものであるか否かの情報を取得する取得手段と、
   前記画像を生成するために用いられるディザマトリクスを複数の候補の中から選択する選択手段と、
   を備え、
   前記選択手段は、前記取得手段によりトナーが規定のものでないとの情報が取得された場合には、入力値の増加に伴い起点となる画素から１つのドットが成長するようにしきい値が設定されたサブマトリクスを複数配置して構成され、所定値以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクスを選択し、
   前記同時成長ディザマトリクスは、前記所定値を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とするディザマトリクス選択装置。
2. 前記同時成長ディザマトリクスは、すべての入力値に対応するしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１に記載のディザマトリクス選択装置。
3. 印刷装置によりトナーで形成される画像を生成するために用いられるディザマトリクスを選択するディザマトリクス選択装置としてコンピュータを機能させるためのディザマトリクス選択プログラムであって、
   前記印刷装置のトナーが規定のものであるか否かの情報を取得する取得手段と、
   前記画像を生成するために用いられるディザマトリクスを複数の候補の中から選択する選択手段としてコンピュータを機能させ、
   前記選択手段は、前記取得手段によりトナーが規定のものでないとの情報が取得された場合には、入力値の増加に伴い起点となる画素から１つのドットが成長するようにしきい値が設定されたサブマトリクスを複数配置して構成され、所定値以下の入力値においてすべてのサブマトリクスのドットが同時にかつ同一形状に成長するようにしきい値が設定された同時成長ディザマトリクスを選択し、
   前記同時成長ディザマトリクスは、前記所定値を上回る入力値においては一部のサブマトリクスごとにドットが成長するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とするディザマトリクス選択プログラム。