(57)【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２ｍ （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、
前記出力画像データを出力する出力手段と、
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、入力画像データの濃度値と出力画像データの再現濃度値が等しい階調レベルである特定階調レベルに対応した前記出力手段の出力した出力画像データにおける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とを有した
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記出力画像データのプリント出力における主走査方向の複数の箇所のそれぞれでの前記プリント出力濃度の測定データに基づいて、当該箇所毎に独立に前記階調レベルの対応関係を設定する
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、誤差拡散法により出力画像データに変換するための閾値を、前記プリント出力濃度の測定データに応じて設定することを特徴とする
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
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２ｍ （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、当該出力画像データを出力する出力手段を有した画像処理装置が行う画像処理の方法であって、
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、入力画像データの濃度値と出力画像データの再現濃度値が等しい階調レベルである特定階調レベルに対応した前記出力手段の出力した出力画像データにおける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
ことを特徴とする画像処理の方法。
【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形成に好適である。
【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疑似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、疑似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、画素単位で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ＡＩＤＣ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、好ましくは複数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。複数箇所での測定値に基づく場合、各箇所に対応した領域に画像を区画して各領域毎に階調レベルの対応関係を変更してもよいし、複数箇所の測定値からこれらの箇所の間の位置での濃度再現状態を推定し、画像を細かく区画した領域毎にきめ細かく階調レベルの対応関係を変更してもよい。
【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２ｍ （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、前記出力画像データを出力する出力手段と、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、入力画像データの濃度値と出力画像データの再現濃度値が等しい階調レベルである特定階調レベルに対応した前記出力手段の出力した出力画像データにおける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とを有したものである。
【００１０】
請求項２の発明の装置において、前記制御手段は、前記出力画像データのプリント出力における主走査方向の複数の箇所のそれぞれでの前記プリント出力濃度の測定データに基づいて、当該箇所毎に独立に前記階調レベルの対応関係を設定する。
請求項３の発明の装置において、前記制御手段は、誤差拡散法により出力画像データに変換するための閾値を、前記プリント出力濃度の測定データに応じて設定する。
請求項４の発明の方法は、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２ｍ （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、当該出力画像データを出力する出力手段を有した画像処理装置が行う画像処理の方法であって、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、入力画像データの濃度値と出力画像データの再現濃度値が等しい階調レベルである特定階調レベルに対応した前記出力手段の出力した出力画像データにおける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。
【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２２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４００ｄｐｉ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，３３ｍ，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、ＡＩＤＣ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ＡＩＤＣパターンの濃度を検出するフォトセンサである。ＡＩＤＣ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３４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両面ユニット４８に送り込まれ、両面ユニット４８から用紙搬送ベルト３４へ再給紙される。
【００２２】
画像処理回路２５は、Ａ／Ｄ変換回路２５１、シェーディング補正回路２５２、ｌｏｇ変換回路２５３、ＵＣＲ・ＢＰ処理回路２５４、マスキング回路２５５、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。ＭＴＦ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（ΔＶ）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度信号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２５７５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）、エッジ強度信号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ΔＤ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（ΔＤ）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，３２ｙ，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５０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２５６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５５０、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Ｄ２０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ＣＰＵ３０１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５３０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５２０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ｔｈ０〜６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１７，５３，９０，１２７，１６４，２０１，２３８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８個の入力階調範囲における入力階調レベル（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】
0004058795.tif 000002
【００４５】
図１０はγ補正・ＰＷＭ制御回路６１のブロック図、図１１はＰＷＭ変調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６０４，６０５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Ｓｒｅｆ１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６０７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変調が行われ、エッジを示す“Ｌ”のときには先鋭化に適した１ｄｏｔ周期のＰＷＭ変調が行われる。光変調方式を自動的に切り換えて画質を向上させるのである。なお、２ｄｏｔ周期のＰＷＭ変調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Ｄ６１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０，３２，６４，９６，１２８，１６０，１９２，２２４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２４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（＃１１）、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Ｙｆj ，Ｙｅj 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 〜Ｙ7 を設定する（＃３１）。先に求めておいた直線Ｙｆj ，Ｙｅj 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 ’，Ｄｅ0 ’〜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、＃５２）。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ｔｈ０〜６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乃至請求項４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。
【００６７】
請求項２の発明によれば、画像全体の階調再現性を一様化することができる。
【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変調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）
３０１  ＣＰＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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