JPH11284856A

JPH11284856A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH11284856A
Application number: JP10083167A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Katori; 健太郎鹿取; Katsuyuki Hirata; 勝行平田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JP3790877B2

Abstract

(57)【要約】【課題】階調再現性をより高精度に一定化し、品質の安
定したプリント出力を実現する。【解決手段】階調数Ｎが２ⁿの入力画像データを、誤差
拡散法を適用して階調数Ｍ（Ｍ＜Ｎ）が２^mの出力画像
データに変換する画像処理装置において、入力画像デー
タのＮ段階の階調レベルと出力画像データのＭ段階の階
調レベルとの対応関係を可変とし、入力画像データの階
調レベルのうちの出力画像データへの変換において誤差
が生じない複数の特定階調レベルのそれぞれに対応した
測定データに基づいて、予め出力画像データの階調レベ
ルに対して定められたプリント出力濃度の目標値に対応
する推定階調レベルを算出し、算出した推定階調レベル
に最も近い入力画像データの階調レベルを新たな特定階
調レベルとして設定する制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多階調の画像デー
タをプリント出力するための画像処理装置に関し、露光
の多値制御を行う電子写真プロセスによる画像再現に好
適である。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機、ページプリンタなど
の画像データをプリント出力する画像形成装置におい
て、画素単位の多値の濃度制御と画素マトリクス単位の
面積階調制御とを組み合わせて多階調の中間調再現が行
われている。画素単位の濃度制御の手法としては、電子
写真プロセスの露光光源のパルス幅変調、強度変調など
がある。また、面積階調制御の手法としては誤差拡散法
が一般的である。

【０００３】通常、画素単位の再現可能な階調数は４
（２ビット）〜８（３ビット）程度であり、原画像デー
タの階調数（一般に２５６：８ビット）よりも少ない。
したがって、画像形成装置では原画像を示す入力画像デ
ータをそれよりビット数の少ない出力画像データに変換
し、そのデータ変換に伴う画素値の誤差を周辺の画素に
振り分ける画像処理が行われる。

【０００４】従来においては、入力画像データの各階調
レベルと出力画像データの各階調レベルとの対応づけは
固定であった。ただし、原画像のエッジ部分の先鋭度を
確保し且つ他の部分の階調再現性を滑らかにするため、
エッジ部分と他の部分とで出力画像データの階調数を変
更するように構成されたものはあった。

【０００５】また、電子写真式の画像形成装置の機能と
して、所定パターンのトナー像を作成し、その濃度測定
値に応じて感光体電位などの作像条件を調整するＡＩＤ
Ｃ機能（自動画像濃度調整）が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像形成装置に
おいては、上述のとおり入力画像データと出力画像デー
タとの階調レベルの対応関係が固定であったので、階調
再現性が温度、湿度、現像剤のトナー比率、感光体の表
面特性などの作像条件に依存してしまい、再現画像の品
質が不安定であるという問題があった。すなわち、入力
画像データの階調数を、これより小さな階調数に誤差拡
散法によって変換するものにおいては、入力画像データ
の階調レベルと出力画像データの階調レベルとの対応関
係は固定であったために、作像条件や環境変動などによ
って出力画像データの階調レベルで再現されるプリント
出力濃度に変動が生じた場合であっても、出力画像デー
タの階調レベルに基づいて誤差拡散が行われるので、入
力画像データの示す濃度と実際にプリントされる濃度と
にずれが生じる。特に、入力画像データの階調レベルと
出力階調レベルとの誤差データを次に入力される入力画
像データに加算して出力画像データの階調レベルに変換
するものにおいては、出力画像データの階調レベルで適
正な出力濃度を得ることができなくなると、画像全体に
濃度のずれが生じてしまうという課題があった。つま
り、入力画像データの示す濃度と実際にプリントされる
濃度とが一定ではなかった。複数色のトナー像を重ね合
わせるカラー画像形成装置では、各色の階調再現性の変
化が再現色の変化となって目立ってしまう。

【０００７】本発明は、階調再現性をより高精度に一定
化し、品質の安定したプリント出力を実現することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、プリ
ント出力手段における少なくとも１箇所での濃度再現状
態の測定値に基づいて、入出力の階調レベルの対応関係
を変更する。その際に、目標濃度と測定値とのズレに対
応する階調数が十分に多く、対応関係の選択肢が多くな
るように、演算における階調数を出力画像データよりも
多くする。

【０００９】請求項１の発明の装置は、階調数Ｎが２ⁿ
（ｎは３以上の整数）の入力画像データを、誤差拡散法
を適用して階調数Ｍが２^m（ｍはｎより小さい２以上の
整数）の出力画像データに変換する画像処理装置であっ
て、前記入力画像データのＮ段階の階調レベルと前記出
力画像データのＭ段階の階調レベルとの対応関係が可変
とされ、前記入力画像データの階調レベルのうちの前記
出力画像データへの変換において誤差が生じない特定階
調レベルに対応したプリント出力濃度の測定データに応
じて、前記階調レベルの対応関係を設定する制御手段を
有し、前記制御手段が、複数の前記特定階調レベルのそ
れぞれに対応した前記測定データに基づいて、予め前記
出力画像データの階調レベルに対して定められたプリン
ト出力濃度の目標値に対応する推定階調レベルを算出
し、算出した推定階調レベルに最も近い前記入力画像デ
ータの階調レベルを新たな特定階調レベルとして設定す
るものである。

【００１０】請求項２の発明の画像処理装置において、
前記推定階調レベルは、前記出力画像データのビット数
ｍよりも大きなビット数の数値演算によって算出され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の適用例としてディジタル
複写機を挙げて説明する。最初に画像データのプリント
出力に係わる構成を一通り説明し、その後に本発明に固
有の構成について詳しく説明する。〔全体構成〕図１は本発明に係る複写機１の全体構成を
示す図である。

【００１２】複写機１はディジタル式カラー複写機であ
り、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０、縮小投影式のイ
メージリーダ部２０、及び電子写真式のプリンタ部３０
から構成されている。また、複写機１は外部機器とのデ
ータ通信のためのインタフェース２７を備えており、イ
メージリーダ部２０で読み取った画像デ−タを外部機器
に出力したり、逆に外部機器からの画像デ−タをプリン
タ部３０へ送ってプリントしたりすることができる。

【００１３】自動原稿送り装置１０は、原稿セットトレ
イ１１にセットされた原稿をイメージリーダ部２０の読
み取り位置に搬送し、読み取り終了後に排出トレイ１３
上に排出する。原稿搬送動作は図示しない操作パネルか
らの指示に従って行われ、排出はイメージリーダ部２０
からの読取り終了信号に呼応して行われる。複数枚の原
稿がセットされている場合には，これらの制御信号が連
続的に発生し、原稿搬送、読み取り、原稿排出の一連の
動作が効率的に行われる。

【００１４】イメージリーダ部２０において、原稿台ガ
ラス２８の上に位置決めされた原稿は下方から露光ラン
プ２１により照射され、原稿からの反射光がミラー群２
２及び結像レンズ２３を経てＣＣＤイメージセンサ２４
に入射する。露光ランプ２１及び第１ミラ−が組付けら
れたスキャナはモータ２９により倍率に応じた速度Ｖで
副走査方向に移動する。これにより原稿を全面にわたっ
て走査することができる。スキャナの移動に合わせて、
第２ミラ−及び第３ミラ−は速度Ｖ／２で同方向へ移動
し、光路長を一定に保つ。スキャナの位置は、ホーム位
置を離れたことをセンサ２６で検出した時点からの移動
量（モ−タのステップ数）の算出値に基づいて制御され
る。イメージリーダ部２０の読取り解像度は例えば４０
０ｄｐｉである。

【００１５】ＣＣＤイメージセンサ２４に入射した光
は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分毎に光電変換される。各色の
光電変換信号に対して、画像処理回路２５によってアナ
ログ信号処理、Ａ／Ｄ変換、デジタル画像処理が行われ
る。画像処理回路２５からプリンタ部３０又はインタ−
フェ−ス２７へ原稿に対応した画像データが送られる。

【００１６】なお、原稿台ガラス２８の原稿読取り領域
の外側にシェーディング補正用の白色板が配置されてお
り，原稿の読み取りに先立って、シェ−ディング補正デ
ータを生成するために白色板の読取りが行われる。

【００１７】プリンタ部３０において、イメージリーダ
部２０から送られてきた画像データは、プリントヘッド
３１のデータ処理系（本発明の画像処理装置に相当す
る）によって、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ
−（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の印字のための画像デ−タ
（印字データ）に変換される。プリントヘッド３１の制
御部は各色の印字データに応じて露光光源である半導体
レーザを発光させる。レーザ光はポリゴンミラーによっ
て主走査方向に偏向され、ミラーによって計４個のイメ
−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３２ｋの感
光体へ導かれる。

【００１８】各イメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，
３２ｙ，３２ｋの内部には、感光体を中心に電子写真プ
ロセスに必要なエレメントが配置されている。図におい
て感光体は時計回りに回転し、帯電→露光→現像→転写
の各プロセスが連続的に行われる。イメ−ジングユニッ
ト３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３２ｋは色毎に独立に一体
化されており、プリンタ部本体に脱着可能な構成になっ
ている。

【００１９】感光体上で潜像を現像することによって得
られるトナ−像は、用紙搬送ベルト３４を挟んで感光体
と対向する位置に配置された転写チャージャ３３ｃ，３
３ｍ，３３ｙ，３３ｋによってＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの順に用
紙に重ねて転写される。ただし、ブラックのイメ−ジン
グユニット３２ｋのみを用いるモノクロコピーの場合に
は、用紙搬送ベルト３４は、図中に鎖線で示すように他
の３色のイメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ
から離れた位置に配置される。感光体の磨耗を防ぐため
である。

【００２０】用紙搬送路におけるイメ−ジングユニット
３２ｋの下流側には、レジスト補正センサ３６、ＡＩＤ
Ｃセンサ３７、クリーナ３８、及び定着ローラ対３９が
配置されている。定着プロセスを経た用紙は排紙トレイ
４９上に排出される。レジスト補正センサ３６は色ずれ
を検出し、その検出信号は描画位置補正や歪み補正に用
いられる。ＡＩＤＣセンサ３７は、本発明に係わるＡＩ
ＤＣパターンの濃度を検出するフォトセンサである。Ａ
ＩＤＣパターンは濃度の再現状態を調べるためのトナー
像であり、用紙搬送ベルト３４における用紙の無い領域
に形成される。クリーナ３８はＡＩＤＣパターンを消去
する。

【００２１】用紙搬送ベルト３４の下方には、給紙カセ
ット４１ａ，４１ｂ，４１ｃが装着されている。択一選
択された給紙カセットから所定サイズの用紙が給紙ロー
ラによって搬送路へ供給され、ローラ群により搬送ベル
ト３４へ送られる。センサ３５が用紙搬送ベルト３４上
の基準マークを検出するのを待って、用紙搬送ベルト３
４による搬送が開始される。そして、定着を含む電子写
真プロセスを経た用紙は排紙トレイ４９上に排出され
る。両面コピ−の場合には定着ロ−ラ−対３９を通過し
た用紙がスイッチバック搬送により表裏反転されて画面
ユニット４８に送り込まれ、画面ユニット４８から用紙
搬送ベルト３４へ再給紙される。〔イメージリーダ部における信号処理〕図２はイメージ
リーダ部２０の画像処理回路２５のブロック図である。

【００２２】画像処理回路２５は、Ａ／Ｄ変換回路２５
１、シェーディング補正回路２５２、ｌｏｇ変換回路２
５３、ＵＣＲ・ＢＰ処理回路２５４、マスキング回路２
５５、濃度補正回路２５６、ＭＴＦ補正回路２５７、及
び図示しない付加機能回路から構成されている。これら
の回路には、イメージリーダ部２０の制御を担う第１の
ＣＰＵ２０１から所定の指示が与えられる。付加機能回
路としては、読取り光学系の色収差を補正する回路、拡
大／縮小を含む各種の画像編集を実現するための回路、
及び紙幣や証券類の偽造を防止するための回路などがあ
る。

【００２３】Ａ／Ｄ変換回路２５１は、ＣＣＤイメージ
センサ２４から入力されるアナログ信号に対してオフセ
ット及びゲインの補正を行い、補正後の信号をＲ，Ｇ，
Ｂの各色毎に８ビット（２５６階調）の画像データに変
換する。シェーディング補正回路２５３は、各色の画像
データに対して、露光ランプ２１の配光ムラ及びＣＣＤ
イメージセンサ２４の画素間の感度のバラツキに応じた
補正を加える。ｌｏｇ補正回路２５３は輝度を表す画像
データを人間の比視感度に則した濃度を表す画像データ
に変換する。ＵＣＲ・ＢＰ処理回路２５４は、ブラック
トナーで再現すべき暗色成分を画像データから抽出し、
抽出値に応じてＲ，Ｇ，Ｂのデータ値を修正する。マス
キング回路２５５は、３色の画像データに基づいてＣ，
Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の画像データを生成する。濃度補正回
路２５６は、Ｃ，Ｍ，Ｙの画像データに所定の係数を乗
じて色補正を行う。そして、ＭＴＦ補正回路２５７は、
スムージングなどの画質改善のための処理を行う。ＭＴ
Ｆ補正回路２５７の出力は印字データとしてプリンタ部
３０へ送られる。

【００２４】ここで、ＭＴＦ補正回路２５７におけるフ
ィルタ処理について説明する。適用するフィルタは、一
般的な１次微分フィルタ及びラプラシアンフィルタであ
る。ＭＴＦ補正回路２５７の入力Ｄと出力ＤＤとの関係
は（１）式で表される。

【００２５】ＤＤ＝Ｄ×〔Ｆ（ΔＶ）×Ｇ（ΔＤ）〕 …（１）式中のΔＶは、ＲＧＢ色空間からＶＨＣ色空間への変換
で得られる明度Ｖのラプラシアンデータであり、Ｆ（Δ
Ｖ）は図５に示される空間周波数の補正関数である。ま
た、ΔＤは濃度補正回路２５６からの入力データ（濃
度）の１次微分値であり、Ｇ（ΔＤ）は図６に示される
エッジ強度出力である。本例では、エッジ強度Ｇが所定
の閾値以上である場合に、注目画素をエッジと見做し、
エッジ信号をアクティブとする。このエッジ信号は、画
像データとともにプリンタ部３０へ送られ、中間調再現
の制御に用いられる。

【００２６】図３はＭＴＦ補正回路２５７の要部のブロ
ック図、図４は図３の各部の出力波形の一例を示す図で
ある。濃度補正回路２５６からの画像データ（Ｄ）は１
次微分フィルタ２５７１によって微分され、得られた微
分値ΔＤを入力とする第１のテーブル２５７２から微分
値ΔＤに応じた値のエッジ強調信号Ｇ（ΔＤ）が出力さ
れる。一方、明度Ｖはラプラシアンフィルタ２５７４に
より微分され、得られた微分値ΔＶは第２のテーブル２
５７５に入力される。テーブル２５７５は微分値ΔＶに
応じた補正関数Ｆ（ΔＶ）を出力する。画像データ
（Ｄ）、エッジ強調信号Ｇ（ΔＤ）、及び補正関数Ｆ
（ΔＶ）は、乗算器２５７８で掛け合わされる。また、
１次微分フィルタ２５７１で得られた微分値ΔＤは比較
器２５７９にも入力される。比較器２５７９は微分値Δ
Ｄが所定の閾値よりも大きい場合にエッジ信号を出力す
る。

【００２７】図４のような環状の原画像をそれを横切る
ラインに沿って読み取ると、４個のエッジが存在するこ
とになる。ラインに沿ったエッジ強度の推移は原画像の
明暗変化と比べてなまっている。

【００２８】図５は空問周波数の補正関数Ｆ（ΔＶ）を
示す図である。ラプラシアンフィルタ２５７４による明
度Ｖの微分値ΔＶと補正関数Ｆ（ΔＶ）との関係は次式
で表される。

【００２９】Ｆ（ΔＶ）＝ａ・ΔＶ＋ｂ（ΔＶ＞０） …（２）Ｆ（ΔＶ）＝ａ’・ΔＶ＋ｂ’（ΔＶ＜０） …（２’）すなわち、微分値ΔＶが正（画像部分）であるか負（下
地部分）であるかによって補正関数Ｆ（つまり、画像デ
ータ値ＤＤ）を正又は負にするので、エッジの一方側と
他方側とのコントラストが高まる。

【００３０】図６は１次微分データ（ΔＤ）とエッジ強
度Ｇ（ΔＤ）との関係を示すグラフである。エッジ強度
Ｇが負の部分はハーフトーン部に対応し、正の部分はエ
ッジに対応する。図では３本のラインＡ１，Ａ２，Ａｎ
についての関係が示されている。Ａｎは副走査方向のｎ
番目の主走査ラインの関数Ｇｎ（ΔＤ）を示す。副走査
方向のｎ番目における画素について、その１次微分デー
タΔＤが求まると、関数Ｇｎ（ΔＤ）からその画素にお
けるエッジ強度が求まる。関数Ｇ１（ΔＤ）〜Ｇｎ（Δ
Ｄ）は、ＭＴＦ補正回路２５７内にテーブル２５７２と
してあらかじめ格納しておく。各濃度について、この値
が負値の場合は、その値に応じたスムージングフィルタ
を選択する。スムージングフィルタとしては平均化フィ
ルタやメディアンフィルタを用いる。スムージング処理
は移動平均フィルタで行ってもよい。

【００３１】図６において、１次微分値（ΔＤ）が閾値
より大きくなり、エッジ強度Ｇが正になると、画像デー
タ値ＤＤは画像のエッジ成分を表していることになる。
この場合は上述のとおりエッジ信号をアクティブにす
る。１次微分値（ΔＤ）が大きいほどＧ（ΔＶ）も大き
くなる。この成分は図４に示したように原画像に対しな
まっているのが通常である。〔プリンタ部における信号処理〕プリンタ部３０の構成
は、４個のイメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２
ｙ，３２ｋを同時に使用してカラー画像を形成する“タ
ンデム形式”である。プリンタ部３０には、原稿に対す
る１回のスキャン期間中にイメージリーダ部２０から
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の印字データが同時に転送されて
くる。したがって、プリンタ部３０における信号処理は
基本的には４色の並列処理になる。

【００３２】カラーコピーでは４色のトナー像を用紙に
ずれなく重ねて転写しなければならないが、４個のイメ
−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３２ｋは用
紙搬送方向に沿って等間隔に配置されている。このた
め、用紙上での転写位置を揃えるために、露光から転写
までのプロセスは色毎に所定時間ずつずれたタイミング
で行われる。したがって、同時に入力される４色の印字
データを互いに異なるタイミングで露光制御に用いるた
め、感光体の配列間隔と用紙搬送速度とによって定まる
時間だけ各色の印字データを順に遅延させる必要があ
る。また、１個のポリゴンミラーで４本のレーザビーム
を偏向するので、用紙搬送の上流側の２色（Ｃ，Ｍ）と
下流側の２色（Ｙ，Ｋ）とでは主走査の方向が逆にな
る。さらに主走査方向の露光位置のずれ、主走査倍率歪
み、副走査方向のボー歪み、感光体の軸方向と偏向方向
との平行でないときのスキュー歪みによって色ずれが生
じる。これらのことから、プリンタ部３０には所定容量
の遅延メモリと色ずれを防止するための補正回路とが組
み込まれている。また、プリンタ部３０は両面コピ−時
に片面の画像を記憶しておくためのメモリユニットを備
えている。

【００３３】図７はプリンタ部３０の信号処理系３００
の概略図である。イメージリーダ部２０から転送された
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの画像デ−タＤ２０は、階調再現回路５
０に入力される。階調再現回路５０は、プリンタ部３０
の制御を担うＣＰＵ３０１の指示に従って、後述のよう
に文字分離型の多値誤差拡散形式で８ビットの各色の画
像デ−タＤ２０を３ビットの擬似階調デ−タ（例えば２
５６階調）に変換する。ただし、エッジについては先鋭
度を高めるために多値誤差拡散処理に代えて単純３値化
処理が行われる。この処理の切換えはイメージリーダ部
２０からの階調再現属性信号（ＬＩＭＯＳ信号）に従
う。

【００３４】なお、図示しない画像歪み回路において、
４色を重ねたレジスト検出用テストパターンにおけるＫ
に対するＣ，Ｍ，Ｙのずれ量の検出結果に基づいて、
Ｃ，Ｍ，Ｙ成分の主走査倍率歪みと副走査のボ−・スキ
ュ−歪みを濃度分配形式の補間処理によって補正する。
そして、補正後のデータを紙幣認識結果に基づいて必要
により黒ベタのデータに置き換える。

【００３５】階調再現回路５０で低値化された各色の画
像データは、遅延メモリ５９ａ〜５９ｆで上述のように
適切に遅延され、各色毎に設けられたγ補正・ＰＷＭ制
御回路６１，６２，６３，６４に入力される。遅延にお
いては、画像データが３ビットに低値化されているの
で、８ビットの場合と比べて必要メモリ容量が少ない。
γ補正・ＰＷＭ制御回路６１〜６４は、電子写真プロセ
スによるγ特性による階調の歪みを補正し、補正後のデ
ータ値に応じたデューティ比のＰＷＭパルスを生成す
る。生成されたＰＷＭパルスによって感光体８１〜８４
の露光光源である半導体レーザ７１〜７４のオンオフ制
御が行われる。

【００３６】図８は階調再現回路５０のブロック図であ
る。Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のそれぞれに対応する回路構
成は同一であるので、ここでは１色分の回路構成を図示
してある。

【００３７】階調再現回路５０には画素クロックに同期
して画像データＤ２０が入力される。ラッチされた画像
データＤ２０は、単純３値化回路５１と本発明に係わる
多値誤差拡散処理回路５２とに共通に送られ、各回路に
おいて並行して所定の処理を受ける。そして、単純３値
化回路５１の出力と多値誤差拡散処理回路５２の出力の
どちらかがセレクタ５５によって選択され、画像データ
Ｄ５０として１ビットの階調再現属性信号と合わせて後
段へ出力される。セレクタ５５の選択制御信号はエッジ
判別信号（階調再現属性信号に対応する）である。すな
わち、注目する画素がエッジに対応する場合は、入力ダ
イナミックレンジ「０〜２５５」の最小値「０」、中央
値「１２８」、又は最大値「２５５」のいずれかの値を
とる単純３値化回路５１の出力が選択され、他の場合に
は次に説明する多値誤差拡散処理回路５２の出力が選択
される。なお、階調再現回路５０には有効画像領域信号
に従うセレクタ５３，５４が設けられており、原稿の周
囲にマージンをとった有効画像領域の外側を走査してい
るときには、画像データＤ２０及びエッジ判別信号がそ
れぞれ無効領域を示す一定値のデータに置き換えられ
る。

【００３８】多値誤差拡散処理回路５２は、疑似階調再
現の手法として周知の誤差拡散法を適用して階調数を低
減する回路であって、低値化回路５２０、誤差検出テー
ブル（ルックアップテーブル）５３０、セレクタ５５
０、誤差拡散マトリクス５６０、除算器５７０、及び加
算器５８０を有している。多値誤差拡散処理回路５２の
機能の概要は次のとおりである。

【００３９】加算器５８０は、注目画素の画像データＤ
２０に周辺画素から振り分けられた誤差分を加算する。
低値化回路５２０は、加算器５８０の出力とＣＰＵ３０
１が設定した閾値とを比較し、２５６段階から８段階へ
の階調変換を行う。この階調変換に伴う誤差の値は予め
算出することができる。２５６段階の各入力階調レベル
に対応する誤差を示すデータ集合が誤差検出テーブル５
３０である。ここで実際の誤差は正負の値をとるが、誤
差拡散処理の便宜を図るため、誤差検出テーブル５３０
のデータ作成に際して負の最大誤差に相当するオフセッ
ト値の加減算が行われる。まず、入力値（Ｄｉｎ）から
オフセット値（＝３２）を差し引き、次に低値化回路５
２０で用いる閾値に対応した階調範囲での誤差を求め
る。そして、最後にオフセット値を加算する。この一連
の演算はＣＰＵ３０１が行い、演算結果が誤差検出テー
ブル５３０としてテーブル用メモリにダウンロードされ
る。

【００４０】加算器５８０の出力は、次の画素に対する
誤差を求めるために誤差検出テーブル５３０に入力され
る。その入力値に応じた誤差が誤差検出テーブル５３０
から出力される。セレクタ５５０は、有効画像領域以外
において誤差を一定値（例示は３２）に固定するために
設けられている。

【００４１】誤差拡散マトリクス５６０は、階調変換の
誤差を周辺画素に重み付けをして振り分ける機能要素で
ある。ここでも簡便化のために重みが整数とされてお
り、除算器５７０によって誤差拡散マトリクス５６０の
出力を重みの総和で除す演算が行われる。上述のように
誤差検出テーブル５３０の内容設定の段階で誤差が必ず
正となるようにオフセットの減算及び加算が行われるの
で、誤差拡散マトリクス５６０内での負数の演算が不要
となる。これにより、回路構成が簡単で小規模になり、
動作が高速になる。誤差拡散では注目画素の画像データ
Ｄ２０が入力されるまでに加算すべき誤差分を算出して
おく必要があるので、誤差拡散の処理時間が画像データ
の転送速度を規定することになる。したがって、誤差拡
散マトリクス５６０の高速化によってコピー速度の向上
が可能になる。

【００４２】図９は低値化回路５２０のブロック図であ
る。低値化回路５２０は、閾値設定レジスタ５２１、７
個の比較器５２２ａ〜ｇ、及び７個のセレクタ５２３ａ
〜ｇから構成されている。閾値設定レジスタ５２１には
ＣＰＵ３０１によって７個の閾値ｔｈ０〜６がロードさ
れる。各比較器５２２ａ〜ｇには誤差の振り分けられた
画像データＤ５８０が共通に入力されるとともに、閾値
設定レジスタ５２１から閾値ｔｈ０〜６のうちの対応す
る１つが個別に入力される。セレクタ５２３ａ〜ｇは、
比較器５２２ａ〜ｇによる画像データＤ５８０と閾値ｔ
ｈ０〜６との大小判別の結果に応じて、２つの選択肢
（出力階調レベル）の一方を選択して出力する。

【００４３】閾値ｔｈ０〜６のデフォルト値は順に１
７，５３，９０，１２７，１６４，２０１，２３８であ
って、画像データＤ５８０のダイナミックレンジをほぼ
７等分するように設定されている。デフォルト状態にお
ける入力階調レベルと出力階調レベルとの対応関係は表
１のとおりである。そして、閾値ｔｈ０〜６で区画され
る計７個の入力階調範囲のそれぞれにおける中央付近の
入力階調レベル（３２，６４，９６，１２８，１６０，
１９２，２２４）が、階調変換に際して誤差が零となる
特定入力階調レベルである。

【００４４】

【表１】

【００４５】図１０はγ補正・ＰＷＭ制御回路６１のブ
ロック図、図１１はＰＷＭ制御の一例を示す波形図であ
る。Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色に対応するγ補正・ＰＷＭ制
御回路６１〜６４の構成は同一であるので、ここでは代
表例としてＣに対応するγ補正・ＰＷＭ制御回路６１を
説明する。

【００４６】階調再現回路５０からの画像データＤ５０
は、γ補正テーブル６０１で補正されるとともに８ビッ
トのデータに変換される。そして、Ｄ／Ａ変換器６０２
を経てアナログの濃度データとなって２個の比較器６０
４，６０５に共通に入力される。一方の比較器６０４に
は２画素周期の三角波信号がリファレンス信号Ｓｒｅｆ
１として入力され、他方の比較器６０５には１画素周期
の三角波信号がリファレンス信号Ｓｒｅｆ２として入力
される。各比較器６０４，６０５は、濃度データとリフ
ァレンス信号Ｓｒｅｆ１，２との大小判別信号をＰＷＭ
データ（パルス幅変調データ）としてセレクタ６０６へ
出力する。すなわち、濃度データの値に応じて各画素の
露光パターンを決める。セレクタ６０６は、階調再現属
性信号に応じて比較器６０４と比較器６０５のどちらか
の出力を選択して第２のセレクタへ送る。階調再現属性
信号が連続階調部を示す“Ｈ”のときには階調再現性を
より滑らかにするために２ｄｏｔ周期のＰＷＭ制御が行
われ、エッジを示す“Ｌ”のときには先鋭化に適した１
ｄｏｔ周期のＰＷＭ制御が行われる。光変調周波数を自
動的に切り換えて画質を向上させるのである。なお、２
ｄｏｔ周期のＰＷＭ制御では画像の粒状性が向上するよ
うに４５度方向のスクリ−ン角を設けるため、ライン毎
にリファレンス信号Ｓｒｅｆ１の位相を半周期ずつずら
す。

【００４７】一方、階調再現回路５０からの画像データ
Ｄ５０は強度変調回路６１０にも入力され、信号レベル
が濃度に応じて変化する強度変調データに変換される。
セレクタ６０７は、セレクタ６０６からのパルス幅変調
データと強度変調回路６１０から強度変調データの一方
をＣＰＵ３０１の指示に従って選択し、ＬＤ駆動信号Ｄ
６１として出力する。このＬＤ駆動信号Ｄ６１を用いて
半導体レーザ７１の発光制御が行われる。〔本発明を適用したデータ処理〕本実施形態の複写機１
においては、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色の濃度再現性を一定
に保つために、ＡＩＤＣパターンを作成し、その濃度測
定の結果を階調再現回路５０における入力階調レベル
（２５６段階）と出力階調レベル（８段階）との対応関
係に反映させる。具体的には、低値化回路５２０に与え
る閾値ｔｈ０〜６を変更するとともに、誤差検出テーブ
ル５３０を書き換えて上述した特定入力階調レベルを変
更する。電子写真プロセスは温度や湿度などの環境条件
に左右される。また、複写機１の内部環境が不均一にな
ることもある。そこで、感光体７１〜７４における主走
査方向の複数箇所でＡＩＤＣパターンを作成し、画像全
体の再現性を均一化する。

【００４８】図１２はＡＩＤＣパターン９０の配置の一
例を示す模式図である。ＡＩＤＣパターン９０は、Ｃ，
Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のそれぞれについて、用紙搬送ベルト
３４における主走査方向の一端部と他端部の２箇所に作
成される。本例では各色毎に濃度の異なるＡＩＤＣパタ
ーン９０が６個ずつ副走査方向に並べて配置され、１回
の動作設定に際して形成されるＡＩＤＣパターン９０の
総数は４８（＝６×４×２）である。１個のＡＩＤＣパ
ターン９０の大きさは１ｃｍ角程度である。ＡＩＤＣセ
ンサ３７は各箇所に４個ずつ配置され、１つのＡＩＤＣ
センサ３７は１色の６個のＡＩＤＣパターン９０の濃度
を順に検出する。

【００４９】図１３は階調変換の設定変更の要領を説明
するための図である。上述のとおり電源投入直後の初期
状態において、０〜２５５の２５６段階の入力階調レベ
ルのうち、８段階への変換に際して誤差を生じない特定
入力階調レベルは０，３２，６４，９６，１２８，１６
０，１９２，２２４である。これら８つの特定入力階調
レベルのうちの０及び２２４を除いた６つの特定入力階
調レベルについてＡＩＤＣパターン９０を作成し、その
濃度を測定する。特定入力階調レベルの場合には誤差拡
散処理において周辺画素に振り分ける誤差が０であるの
で、１つのＡＩＤＣパターン９０を構成する所定数の画
素（４００ｄｐｉで約１６０²個）の露光パターンは全
て同一になる。特定入力階調レベルは、疑似階調手法を
適用しない場合における出力階調レベル（０〜７）と見
ることができる。

【００５０】複写機１の設計段階で各特定入力階調レベ
ルに対する再現濃度（目標値）が定められており、設計
上の階調再現特性は線型特性である。例えば、特定入力
階調レベル３２に対する再現濃度の目標値は０．２であ
る。しかし、動作環境の変化や部品の経年変化に因り、
実際の再現濃度（測定値）が目標値とずれる場合があ
る。図１３では主走査方向の一端側（例えば複写機１の
前面側）の測定値が黒丸「●」で示され、他端側（背面
側）の測定値が黒三角「▲」で示されている。前面側で
は総じて“濃いめ”に再現され、背面側では総じて“淡
いめ”に再現されている（ただし、これは説明のための
仮想の例示であって、必ずしも実際にこの特性が現れる
とは限らない）。

【００５１】複写機１は、濃度の測定値に基づいて特定
入力階調レベル間の実際の階調再現特性を例えば直線近
似し、目標値に対応する推定階調レベルを求める。そし
て、求めた推定階調レベルを新たな特定入力階調レベル
に設定する。図の横軸における丸「○」（前面側）又は
三角「△」（背面側）で示される位置の階調レベルが推
定階調レベルである。例えば、目標値０．２に対応する
前面側の入力階調レベルが２４であったとすると、出力
階調レベル１に対する特定入力階調レベルを３２から２
４に変更する。なお、前面側と背面側とで独立に特定入
力階調レベルを設定してもよいし、前面側及び背面側の
測定値の平均を求め、平均値に基づいて特性を近似して
目標値に対応する特定入力階調レベルを算定してもよ
い。

【００５２】新たな特定入力階調レベルについて改めて
ＡＩＤＣパターン９０を作成し、その濃度を測定する。
目標値と測定値との差が許容範囲内になるまで、又は一
定回数に達するまで、濃度測定に基づく特定入力階調レ
ベルの修正を繰り返す。これにより、再現特性を理想に
近づけることができる。

【００５３】このような階調変換の設定変更において重
要な点は、実際の再現特性を近似し、近似特性から目標
値に対応する入力階調レベルを求める一連の演算に係わ
る数値（階調レベル及び再現濃度）のビット数を、出力
階調データのビット数（本例では３）より多くすること
である。仮にＡＩＤＣパターン９０で測定する階調レベ
ルを出力階調データと同じ３ビットの数値（０〜７）と
すると、特定入力階調レベルの変更の余地が無くなって
しまう。数値演算のビット数が多いほど、特性の近似及
び目標値に対応する階調レベルの算定の精度が高まる。
例えば階調レベルを０．１刻みで表すようにした場合
は、推定階調レベルの演算値が２３．５〜２４．４のと
きは２４を特定入力階調レベルとし、２４．５〜２５．
４のときは２５を特定入力階調レベルとするといった設
定が可能になる。

【００５４】以下、フローチャートに基づいて、本発明
に係るプリンタ部３０のＣＰＵ３０１の動作を説明す
る。図１４は画像安定化処理ルーチンのフローチャート
である。

【００５５】このルーチンは、電源投入時、電源投入後
の最初のコピー終了時、一定枚数のコピーを行った時、
一定時間が経過した時、設定時刻など、あらかじめ定め
られた条件と一致する時に実行される。

【００５６】ＣＰＵ３０１は、ＡＩＤＣパターン作成
（＃１）、再現特性の測定（＃２）、階調レベル設定
（＃３）、及びその他の安定化（＃４）の各処理を実行
する。その他の安定化処理では、トナー補給や帯電チャ
ージャの出力制御などを行う。

【００５７】図１５はＡＩＤＣパターン作成サブルーチ
ンのフローチャートである。階調レベルメモリ３０２
（図８参照）から主走査方向の一端側についての現時点
の特定入力階調レベルＤｆ₀〜Ｄｆ₇を読み出し（＃１
１）、続いて他端側についての現時点の特定入力階調レ
ベルＤｅ₀〜Ｄｅ₇を読み出す（＃１２）。そして、図
１２で説明したように主走査方向の２箇所にＡＩＤＣパ
ターン９０を作成する（＃１３）。

【００５８】図１６は再現特性の測定サブルーチンのフ
ローチャートである。各ＡＩＤＣセンサ３７の出力を周
期的に取り込み、２箇所に作成された各色のＡＩＤＣパ
ターン９０の濃度を測定する（＃２１）。測定結果に基
づいて、主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれにつ
いて、各階調レベル間の再現特性を近似する直線Ｙ
ｆ_j，Ｙｅ_jを求める（＃２２）。

【００５９】図１７は階調レベル設定サブルーチンのフ
ローチャートである。まず、再現濃度の目標値Ｙ₀〜Ｙ
₇を設定する（＃３１）。先に求めておいた直線Ｙ
ｆ_j，Ｙｅ_jと目標値Ｙ₀〜Ｙ₇とから、実際の再現特
性に適合する特定入力階調レベルＤｆ₀’〜Ｄｆ₇’，
Ｄｅ₀’〜Ｄｅ₇’を演算する（＃３２）。そして、得
られた特定入力階調レベルＤｆ₀’〜Ｄｆ₇’，Ｄ
ｅ₀’〜Ｄｅ₇’を新たな特定入力階調レベルＤｆ₀〜
Ｄｆ₇，Ｄｅ₀〜Ｄｅ₇として階調レベルメモリ３０２
に格納する（＃３３）。

【００６０】図１８は印字処理ルーチンのフローチャー
トである。このルーチンは、イメージリーダ部２０から
の原稿画像又は外部入力画像の印字要求に呼応して起動
される。

【００６１】主走査方向の前半部の画像データの印字の
ときには、階調レベルメモリ３０２から一方の特定入力
階調レベルＤｆ₀〜Ｄｆ₇を読み出す（＃５１、＃５
２）。主走査方向の後半部の画像データの印字のときに
は、階調レベルメモリ３０２から他方の特定入力階調レ
ベルＤｅ₀〜Ｄｅ₇を読み出す（＃５１、＃５３）。

【００６２】読み出した特定入力階調レベルに合わせて
閾値ｔｈ０〜６を設定して誤差検出テーブル５３０の内
容を書き換え（＃５４）、閾値設定レジスタ５２１の値
を入れ換える。そして、階調再現回路５０を制御する多
値誤差拡散処理（＃５６）、電子写真プロセスを制御す
る印字制御（＃５７）を実行する。

【００６３】上述の実施形態によれば、低値化の閾値ｔ
ｈ０〜６及び誤差検出テーブル５３０の内容を書き換え
ることにより、濃度再現特性を柔軟に調整することがで
きる。すなわち、上述のようにＡＩＤＣパターンの測定
結果に基づいて濃度再現特性を線型特性に近づけること
ができるだけでなく、例えば原稿のハイライト部分（明
部）の階調再現を他の部分より優先させるといった調整
も可能である。ハイライト側の閾値間隔を狭めるのであ
る。

【００６４】上述の実施形態において、ＡＩＤＣパター
ン９０を３以上の箇所に作成し、主走査方向の濃度傾斜
をより詳しく測定し、結果を階調変換の設定に反映させ
てもよい。

【００６５】階調再現回路５０における入力画像データ
Ｄ２０の階調数Ｎを２５６、出力画像データＤ５０の階
調数Ｍを８として例を挙げたが、Ｎ＞Ｍの関係を満たす
範囲内で画像データのビット数ｎ，ｍを任意に選定する
ことができる。

【００６６】

【発明の効果】請求項１又は請求項２の発明によれば、
階調再現性をより高精度に一定化し、品質の安定したプ
リント出力を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複写機の全体構成を示す図であ
る。

【図２】イメージリーダ部の画像処理回路のブロック図
である。

【図３】ＭＴＦ補正回路の要部のブロック図である。

【図４】図３の各部の出力波形の一例を示す図である。

【図５】空問周波数の補正関数を示す図である。

【図６】１次微分データとエッジ強度との関係を示すグ
ラフである。

【図７】プリンタ部の信号処理系の概略図である。

【図８】階調再現回路のブロック図である。

【図９】低値化回路のブロック図である。

【図１０】γ補正・ＰＷＭ制御回路のブロック図であ
る。

【図１１】ＰＷＭ制御の一例を示す波形図である。

【図１２】ＡＩＤＣパターンの配置の一例を示す模式図
である。

【図１３】階調変換の設定変更の要領を説明するための
図である。

【図１４】画像安定化処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１５】ＡＩＤＣパターン作成サブルーチンのフロー
チャートである。

【図１６】再現特性の測定サブルーチンのフローチャー
トである。

【図１７】階調レベル設定サブルーチンのフローチャー
トである。

【図１８】印字処理ルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

３００データ処理系（画像処理装置）Ｄ２０画像データ（入力画像データ）Ｄ５２０画像データ（出力画像データ）Ｄｆ，Ｄｅ特定入力階調レベル（特定階調レベル）３０１ＣＰＵ（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調数Ｎが２ⁿ（ｎは３以上の整数）の入
力画像データを、誤差拡散法を適用して階調数Ｍが２^m
（ｍはｎより小さい２以上の整数）の出力画像データに
変換する画像処理装置であって、前記入力画像データのＮ段階の階調レベルと前記出力画
像データのＭ段階の階調レベルとの対応関係が可変とさ
れ、前記入力画像データの階調レベルのうちの前記出力画像
データへの変換において誤差が生じない特定階調レベル
に対応したプリント出力濃度の測定データに応じて、前
記階調レベルの対応関係を設定する制御手段を有し、前記制御手段は、複数の前記特定階調レベルのそれぞれ
に対応した前記測定データに基づいて、予め前記出力画
像データの階調レベルに対して定められたプリント出力
濃度の目標値に対応する推定階調レベルを算出し、算出
した推定階調レベルに最も近い前記入力画像データの階
調レベルを新たな特定階調レベルとして設定することを
特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記推定階調レベルは、前記出力画像デー
タのビット数ｍよりも大きなビット数の数値演算によっ
て算出される請求項１記載の画像処理装置。