JPH09261469A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｍ段階の階調を表現できる多値画像データを
入力してこれを画像処理し、その画像処理された多値画
像データをｎ段階（ｍ＜ｎ）の階調を表現できる多値画
像データに変換する画像処理装置及び画像処理方法を提
供する。 【解決手段】 画像データを入力しその画像データに基
づいて記録媒体上に画像を形成する際、記録媒体上に形
成される階調レベル（ｘ）の画像の濃度をＤ（ｘ）、次
の階調レベル（ｘ＋１）の画像の濃度をＤ（ｘ＋１）と
すれば、その記録媒体上に形成される階調レベル（ｘ）
の画像と階調レベル（ｘ＋１）の画像の濃度差が、Ｄ
（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ）の関係を満たすよ
うに画像を形成する（ここで、Ａ≦０．０８）。また、
所定周期の正弦波を整流したパターン信号を発生し、そ
の信号に基づいて入力画像データをパルス幅変調してビ
ーム光を発生させるためのパルス幅変調信号を発生す
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及び画
像処理方法に関し、特に、例えば、電子写真方式に従っ
て記録媒体上にカラー画像を形成する画像形成装置のた
めの画像処理装置及び画像処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、１画素が８ビット
（２５６階調）の画像データで表現される画像を形成す
る電子写真方式の画像形成装置において、ＬＵＴ（ルッ
ク・アップ・テーブル）を用いてプリンタ特性をリニア
にして画像を形成する方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、電子写真特有のγ特性などもあり、ＬＵＴで強
制的にプリンタ特性をリニアにすると、形成画像のハイ
ライト部（低濃度域）では人間の眼の分解能に対して階
調表現が十分ではなく、その形成画像に擬似輪郭が発生
してしまうことがあった。一方、画像入力信号などの全
ての画像信号の１画素当たりのビット数を増やして階調
表現能力を高めると、処理時間が長くなったり、大容量
のデータを扱わざるを得ないため大容量のメモリが必要
となり装置のコストが高くなるという問題があった。

【０００４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、形成画像のハイライト部の階調表現性を高め、しか
も、装置のコストを抑え、高速に画像形成を行うことが
できる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像処理装置は、次のような構成からなる。

【０００６】即ち、ｍ段階の階調を表現できる多値画像
データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入
力された多値画像データを画像処理する処理手段と、前
記処理手段によって画像処理された多値画像データを前
記ｍ段階よりも多いｎ段階の階調を表現できる多値画像
データに変換する変換手段とを有することを特徴とする
画像処理装置を備える。

【０００７】また他の発明によれば、 ｍ段階の階調を
表現できる多値画像データを入力する入力工程と、前記
入力工程において入力された多値画像データを画像処理
する処理工程と、前記処理工程において画像処理された
多値画像データを前記ｍ段階よりも多いｎ段階の階調を
表現できる多値画像データに変換する変換工程とを有す
ることを特徴とする画像処理方法を備える。

【０００８】以上の構成による本発明は、入力された多
値画像データの階調表現数（ｍ）を増やし、ｎ（ｎ＞
ｍ）とし、ｎ段階の階調を表現できる多値画像データに
変換するよう動作する。

【０００９】ここで、以上の構成に変換手段から出力さ
れた多値画像データを所定周期のパターン信号と比較す
ることによりパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調
手段をさらに含むようにしても良いし、或は、画像形成
のため、その変換手段によって変換されたｎ段階の階調
を表現できる多値画像データに基づいて画像形成を行う
画像形成手段をさらに含むようにしても良い。

【００１０】また、変換手段では、階調レベル（ｘ）に
おける記録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ）、
階調レベル（ｘ）の次の階調レベル（ｘ＋１）における
記録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ＋１）とす
れば、画像形成手段により記録媒体上に形成される階調
レベル（ｘ）の画像と階調レベル（ｘ＋１）の画像の濃
度差が、Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） （Ａ
≦０．０８）の関係を満たすように多値画像データを変
換するようにしても良い。

【００１１】ここで、Ｄ（ｘ）＞０．０８であることが
好ましい。

【００１２】さらに、入力される多値画像データは輝度
データであれば、変換手段がｍ段階の階調をもつ輝度デ
ータをｍ段階の階調をもつ濃度データに変換しても良
い。このような変換手段を用いて、さらに、ガンマ補正
処理や、エッジ強調処理や、スムージング処理が行われ
る。

【００１３】或は、変換手段において、ｍ段階の階調を
もつ濃度データをｎ段階の階調をもつ濃度データに変換
しても良い。このとき、その変換特性は、相対的に低濃
度値をもつ濃度データに対しては階調表現能力が高く、
相対的に高濃度値をもつ濃度データに対しては階調表現
能力が低いようにでき、その変換手段をルックアップテ
ーブルの形式で構成できる。

【００１４】さらに、その変換特性は、入力濃度データ
と出力濃度データとの関係が二次曲線によって表現され
ても良い。

【００１５】さて、上記の画像形成手段により形成され
る画像形成特性は、入力濃度データと出力濃度データと
の関係が二次曲線によって表現されるようにし、その二
次曲線によって表現される特性は、相対的に低濃度値を
もつ濃度データの階調表現性に関し、人間の眼の濃度差
識別能力を考慮して決定されることが好ましい。

【００１６】またさらに、入力される多値画像データは
カラー画像データであり、これは、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の多
値データから構成される。

【００１７】またさらに、上記の入力手段は、画像原稿
を読み取り、多値画像データを発生する読み取り手段を
含むように構成しても良い。

【００１８】またさらに、画像形成は、電子写真方式に
従って行うことが好適である。

【００１９】また他の発明によれば、画像データを入力
する入力手段と、前記画像データに基づいて記録媒体上
に画像を形成する画像形成手段とを有し、前記画像形成
手段は、階調レベル（ｘ）における前記記録媒体上に形
成される画像の濃度をＤ（ｘ）、前記階調レベル（ｘ）
の次の階調レベル（ｘ＋１）における前記記録媒体上に
形成される画像の濃度をＤ（ｘ＋１）とすれば、前記画
像形成手段により記録媒体上に形成される前記階調レベ
ル（ｘ）の画像と前記階調レベル（ｘ＋１）の画像の濃
度差が、Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） （Ａ
≦０．０８）の関係を満たすように画像を形成すること
を特徴とする画像処理装置を備える。

【００２０】さらに他の発明によれば、画像データを入
力する入力工程と、前記画像データに基づいて記録媒体
上に画像を形成する画像形成工程とを有し、前記画像形
成工程は、階調レベル（ｘ）における前記記録媒体上に
形成される画像の濃度をＤ（ｘ）、前記階調レベル
（ｘ）の次の階調レベル（ｘ＋１）における前記記録媒
体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ＋１）とすれば、
前記画像形成工程において記録媒体上に形成される前記
階調レベル（ｘ）の画像と前記階調レベル（ｘ＋１）の
画像の濃度差が、Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ
（ｘ） （Ａ≦０．０８）の関係を満たすように画像を
形成することを特徴とする画像処理方法を備える。

【００２１】ここで、Ｄ（ｘ）＞０．０８であることが
好ましい。

【００２２】また、上記の画像形成特性は、入力濃度デ
ータと出力濃度データとの関係が二次曲線によって表現
される。さらに、入力手段には、画像原稿を読み取り、
前記画像データを発生する読み取り手段を含むことが好
ましい。

【００２３】さらにまた、その画像形成は、電子写真方
式に従って行うことが好適である。

【００２４】そして、その画像形成には、所定の周期の
正弦波を整流したパターン信号に基づいて、入力された
画像信号をパルス幅変調する変調手段を用いることが好
適である。

【００２５】ここで言及した画像データはカラー画像デ
ータである。

【００２６】さらにまた他の発明によれば、画像データ
を入力する入力手段と、所定周期の正弦波を整流したパ
ターン信号を発生する発生手段と、前記発生手段により
発生されたパターン信号に基づいてビーム光を発生し、
前記画像データをパルス幅変調してパルス幅変調信号を
発生する変調手段とを有することを特徴とする画像処理
装置を備える。

【００２７】さらにまた他の発明によれば、画像データ
を入力する入力工程と、所定周期の正弦波を整流したパ
ターン信号を発生する発生工程と、前記発生工程におい
て発生したパターン信号に基づいてビーム光を発生し、
前記画像データをパルス幅変調してパルス幅変調信号を
発生する変調工程とを有することを特徴とする画像処理
方法を備える。

【００２８】ここで、パルス幅変調信号に基づいて画像
を形成する画像形成手段をさらに有し、その画像形成特
性に関し、入力濃度データと出力濃度データとの関係が
二次曲線によって表現されるようにしても良い。

【００２９】なお、その画像データはカラー画像データ
である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
好適な実施の形態について詳細に説明する。

【００３１】図１は本発明の代表的な実施形態である電
子写真方式に従って画像形成を行うレーザビームプリン
タを内蔵したカラー複写機の構成を示す側断面図であ
る。

【００３２】図１において、原稿１１０１はランプ１１
０３によって照射され、原稿１１０１からの反射光は、
レンズなどで構成される光学系レンズ１１０４により、
ＣＣＤなどで構成されるラインイメージセンサ（ＣＣＤ
センサ）１１０５に結像する。ここで、ＣＣＤの受光素
子の配列方向（図１の用紙に垂直な方向）を主走査方向
という。なお、ランプ１１０３、光学系レンズ１１０
４、ラインイメージセンサ１１０５などで構成される画
像読取ユニットは、駆動系（不図示）により副走査方向
（図中矢印ａ）に走査されて、原稿１１０１全体の画像
を読取る。

【００３３】詳細は後述するが、ＣＣＤセンサ１１０５
から出力された画像信号は、レーザドライバ１１０６お
よびレーザ光源１１０７により、レーザ光に変換され
る。そして、レーザ光源である半導体レーザ１１０７か
ら出力されたレーザ光は、ポリゴンミラー１００１およ
びミラー１００２により反射され導かれて、感光体ドラ
ム１００４を走査する。感光体ドラム１００４は、図に
示す矢印の方向に回転していて、レーザ光の走査によ
り、その表面に潜像が形成される。感光体ドラム１００
４上に形成された潜像は、回転現像器１００３により、
各色成分ごとに現像される。なお、図１は、イエロ
（Ｙ）トナーによる現像が行なわれている状態を示して
いる。

【００３４】一方、給紙カム１００９と給紙ローラ１０
１０により記録紙カセット１００８から供給された記録
紙は、レジストローラ１１１１により所定のタイミング
で転写ドラム１００５へ送られ、転写ドラム１００５に
巻付けられる。その巻き付けられた記録紙は、転写ドラ
ム１００５が一回転するごとに、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マ
ゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の順に、各色
のトナー像が転写され、転写ドラム１００５が合計四回
転するとトナー像の転写が終了する。

【００３５】トナー像が転写された記録紙は、転写ドラ
ム１００５から剥離され、定着ローラ対１００７により
トナー像が定着されて、カラー画像プリントが完成した
後、装置外へ排出される。なお、この装置が使用するト
ナーは、スチレン系重合樹脂をバインダとし、各色の色
剤を分散して生成したものである。

【００３６】図２は図１が示した装置で階調画像を得る
ための画像信号処理回路の構成を示すブロック図であ
る。尚、図２において、図１と同一の部分には同じ参照
番号を付してある。

【００３７】図２において、ＣＰＵ２１４はＲＯＭ２１
６に予め格納された制御プログラムに従って、装置全体
の制御を行う。ＲＡＭ２１５はＣＰＵ２１４によりワー
クエリアとして利用され、ＲＯＭ２１６には制御プログ
ラムのほかに画像処理パラメータなども格納されてい
る。操作部２１７は、キーボードやタッチパネルおよび
ＬＣＤなどの表示器２１８を有し、オペレータからの指
示をＣＰＵ２１４へ伝えたり、ＣＰＵ２１４によって装
置の動作条件や状態を表示したりする。

【００３８】また、アドレスカウンタ２１２は、クロッ
ク発生部２１１で発生した一画素単位の画像クロック
（ＣＬＫ）を計数して、１ラインの画素アドレスを表す
主走査アドレス信号を出力する。デコーダ２１３は、ア
ドレスカウンタ２１２から出力された主走査アドレス信
号をデコードして、シフトパルスやリセットパルスなど
ライン単位にＣＣＤセンサ１１０５を駆動する信号２１
９や、ＣＣＤセンサ１１０５から出力された１ライン分
の信号中の有効領域を表す信号ＶＥ、ライン同期信号Ｈ
ＳＹＮＣなどを生成する。なお、アドレスカウンタ２１
２は、信号ＨＳＹＮＣでクリアされて、次ラインの主走
査アドレスの計数を開始する。

【００３９】さて、ＣＣＤセンサ１１０５から出力され
たＲＧＢ画像信号は、アナログ信号処理部２０１に入力
されてゲインやオフセットが調整された後、Ａ／Ｄ変換
部２０２で各色成分毎に例えば８ビットのＲＧＢディジ
タル画像信号に変換され、シェーディング補正部２０３
において、各色成分毎に、基準白色板１０６を読取った
信号を用いる公知のシェーディング補正が施される。

【００４０】ラインディレイ部２０４は、シェーディン
グ補正部２０３から出力された画像信号に含まれている
空間的ずれを補正する。この空間的ずれは、ＣＣＤセン
サ１１０５を構成する各色成分に対応するラインセンサ
が、副走査方向に、互いに所定の距離を隔てて配置され
ていることにより生じたものである。具体的には、Ｂ色
成分信号を基準として、ＲおよびＧの各色成分信号を副
走査方向にライン遅延し、三つの色成分信号の位相を同
期させる。

【００４１】補正部１１０８は、詳細は後述するが、ラ
インディレイ部２０４から出力された画像信号に輝度補
正を施すものである。

【００４２】入力マスキング部２０５は、補正部１１０
８から出力された補正された画像信号を、式（１）に示
すマトリクス演算により、ＮＴＳＣの標準色空間に変換
する。つまり、ＣＣＤセンサ１１０５から出力される各
色成分のフィルタの分光特性で定められる各色成分信号
の色空間をＮＴＳＣの標準色空間に変換するのである。

【００４３】 Ｒo 、Ｇo、Ｂo ：出力画像信号 Ｒi 、Ｇi 、Ｂi ：入力画像信号 ＬＯＧ変換部２０６は、例えば、ＲＯＭなどからなるル
ックアップテーブルで構成され、入力マスキング部２０
５から出力されたＲＧＢ輝度信号をＣＭＹ濃度信号に変
換する。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（不
図示）が入力マスキング部２０５の出力から制御信号Ｕ
ＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮなどを生成する期間（ライ
ン遅延）分、ＬＯＧ変換部２０６から出力された画像信
号を遅延する。

【００４４】マスキング・ＵＣＲ部２０８は、ライン遅
延メモリ２０７から出力されたＣＭＹ画像信号から黒成
分信号Ｋを抽出し、さらに、記録色材（トナー）の色濁
りを補正するマトリクス演算を、ＹＭＣＫ画像信号に施
して、画像読取ユニットの各読取動作ごとにＭ、Ｃ、
Ｙ、Ｋ順に、例えば、８ビットの色成分画像信号を出力
する。なお、マトリクス演算に使用するマトリクス係数
は、ＣＰＵ２１４によって設定されるものである。

【００４５】ガンマ補正部２０９は、画像信号をレーザ
ビームプリンタの理想的な階調特性に合わせるために、
マスキング・ＵＣＲ部２０８から出力された画像信号に
濃度補正を施す。出力フィルタ（空間フィルタ処理部）
２１０は、ＣＰＵ２１４からの制御信号に従って、ガン
マ補正部２０９から出力された画像信号にエッジ強調ま
たはスムージング処理を施す。

【００４６】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２５は、
詳細は後述するが、原画像の濃度と出力画像の濃度とを
一致させるために用いられ、例えば、ＲＡＭなどで構成
され、その変換テーブルは、ＣＰＵ２１４によって設定
される。パターンジェネレータ２９は、後述するテスト
プリントを発生するものである。パルス幅変調器（ＰＷ
Ｍ）２６は、入力された画像信号のレベルに対応するパ
ルス幅のパルス信号を出力し、そのパルス信号はレーザ
光源である半導体レーザ１１０７を駆動するレーザドラ
イバ１１０６へ入力される。従って、この装置はパルス
幅変換処理による階調再現をしていると言える。

【００４７】図３は階調が再現される様子を示す四限チ
ャートである。

【００４８】図３において、第一象限は画像読取ユニッ
トの読取特性が反映される原稿濃度を濃度信号に変換す
る変換特性を、第二象限は濃度信号をレーザ出力信号に
変換するためのＬＵＴ２５の変換特性を、第三象限はレ
ーザ出力信号から出力濃度に変換するレーザビームプリ
ンタの記録特性を、第四象限は原稿濃度と出力濃度の関
係つまり装置のトータルな階調再現特性を、それぞれ示
している。なお、本実施形態では、階調数は、８ビット
のディジタル処理をしているものとしているので、“２
５６”である。

【００４９】次に、パルス幅変換処理について説明す
る。

【００５０】図４はパルス幅変調器（ＰＷＭ）２６とレ
ーザドライバ１１０６の詳細な構成を示すブロック図で
ある。図４に示すように、例えば、解像度２００ｄｐｉ
と４００ｄｐｉとに対応したパルス幅変調信号を生成す
るために、各々の解像度に対応した三角波発生部２６
２、２６３を備え、発生した２００ｄｐｉの解像度と４
００ｄｐｉの解像度に対応した三角波（Ｔｒｉ２００、
Ｔｒｉ４００）各々を、入力したデジタル画像信号（Ｉ
ＤＡＴＡ）をＤ／Ａ変換器２６１によって変換されたア
ナログビデオ信号（ＶＤ）とコンパレータ２６４、２６
５を用いて比較し、パルス幅変調信号（ＰＷＭ２００、
ＰＷＭ４００）を生成する。そして、それらの変調信号
を入力画像信号の画素周期単位でスクリーンデータの値
に対応してスイッチ２６６で選択し、選択された信号を
アンプ２６７で増幅して、これをパルス幅変調信号とし
てレーザドライバ１１０６に出力している。

【００５１】図５は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２６で
扱う信号のタイムチャートである。図５には各信号を区
別するために、図４で参照した信号を表わす記号を記し
ている。

【００５２】通常、１画素（各色成分毎に）を８ビット
で表現し、２５６段階の階調表現能力を有するプリンタ
で、濃度１．７を２５５に正規化して、最大濃度（Ｄｍ
ａｘ）を合わせた場合、図６に実線で示すような濃度値
とレーザ出力との関係を示すプリンタ特性によれば、濃
度値の小さいハイライト部では濃度値が変化してもそれ
程レーザ出力は変化せず、一方、濃度値の大きいシャド
ウ部では濃度値のわずかな変化に対してレーザ出力が大
きく変化する。従って、このようなプリンタ特性を、Ｌ
ＵＴ２５（図２参照）でリニアにしようとすると、図６
に点線で示すような特性のＬＵＴをそのプリンタ特性に
乗ずることになる。このＬＵＴ曲線は、画像のハイライ
ト部では、わずかな濃度変化に対してレーザ出力を大き
く増し、画像の高濃度（シャドウ）部では濃度の大きな
変化に対してもあまりレーザ出力が変動しないような特
性となっている。

【００５３】図７は、図６に示した点線で囲まれたハイ
ライト部を拡大したプリンタ特性を示す図である。ま
た、図８は、図６に示した点線で囲まれたハイライト部
を拡大したＬＵＴ特性を示す図である。ここで実際に扱
う画像信号は１画素８ビットのデジタル信号なので、そ
の画像信号を考慮して生成されるＬＵＴは、図８に示す
ように、異なるレーザ出力に対して同じ濃度値がいくつ
かならんだ階段状になる特性をもつ。

【００５４】従って、このような特性のＬＵＴによって
変換された画像信号（プリンタ入力濃度）とプリンタ出
力濃度との関係を示すハイライト部における最終的なプ
リンタ特性は、図９に示すように、いくつかの入力濃度
値に対して出力濃度値が同じレベルになり、ある値から
その次の値への変化で、急に出力濃度レベルが増加して
しまうようなプリンタ特性になってしまう。このような
プリンタ特性では、実質的にハイライト部を表現する階
調の数が低下し、画像上もっとも重要であるハイライト
の表現能力が貧弱になり、さらには擬似輪郭が発生して
しまう。

【００５５】さて、図１０は人間の眼の感度特性を示す
図である。

【００５６】図１０において、横軸には濃度を縦軸には
その濃度からどの位濃度が異なると人間が濃度差を認識
できるかを示す濃度差をとっている。ここでの濃度差
は、２つの濃度の異なるパッチを互いに接するようにし
たものを人間が眺め、その２つのパッチの間に境界線
（擬似輪郭）が認められたときの濃度差をいう。つま
り、この濃度差とは人間が濃度の違いを感知できる最小
濃度差であると言える。

【００５７】図１０が示すように、人間の眼は画像濃度
の濃いところより淡いところ（ハイライト部）のほうが
感度が高い。例えば、濃度が“０．１”程度のハイライ
ト部では濃度差が約０．００５になると、人間の眼はか
すかではあるがその濃度差を感知し、グラデーションの
ある画像などには擬似輪郭が存在するように感じる。

【００５８】前述したように、１画素を８ビットで表現
し、２５６段階の階調表現能力を有するプリンタで、濃
度１．７を２５５に正規化して最大濃度（Ｄｍａｘ）を
合わせ、プリンタの出力特性をリニアにした場合、図１
１に示すように、階調１レベル毎の濃度差は約1.7/255
≒0.0067（＞0.005）となる。従って、濃度が“０．
１”程度のハイライト部では人間の眼は擬似輪郭を知覚
する。このような擬似輪郭の発生を防ぐためには、ハイ
ライト部でのグラデーション表現を止めるしかなく、こ
れは、例えば、肌色のような微妙な色の再現ができなく
なるという問題を招く。

【００５９】一方、通常の電子写真方式に従うプリンタ
特性は、既に説明した図６の実線で示すようなものであ
り、ハイライト部での階調表現性が悪く、高濃度部での
階調表現性が高いといった、人間の眼の視覚特性とは逆
の傾向となっている。このような特性をもつプリンタ
で、ＬＵＴを用いて階調変換を施しプリンタの出力特性
をリニアとしても、グラデーションをもった画像には、
図１２に示すように、そのハイライト部では擬似輪郭が
発生する。

【００６０】この実施形態では、このような擬似輪郭の
発生を防ぐために、図１３に示すような２次曲線で表わ
されるような出力特性となるようにする。図１３の縦軸
（ｙ）と横軸（ｘ）とは、図６のそれと同じ意味であ
る。図１３の場合、濃度１．７が２５５に正規化される
ので、示されている２次曲線はｙ＝１．７・（ｘ／２５
５）²という関数で表現される。これによって、特に、
ハイライト部において表現可能な階調数が増える。

【００６１】このことを実現するために、図２に示すＬ
ＵＴ２５、ＰＷＭ２６、及び、レーザドライバ１１０６
における信号処理を１画素当たり１０ビットで行うよう
にする。このため、ＬＵＴ２５に入力される１画素各色
成分８ビットを画像信号を図１４に示すような構成のＬ
ＵＴを用いて１０ビットの画像信号に変換する。このよ
うな階調変換により、１０ビットの画像信号はハイライ
ト部での階調表現性が高く、一方、高濃度部でのそれは
低くなり、以下のようなプリンタ出力特性をもつことが
できるようになる。

【００６２】Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） ここで、Ａ≦０．０８（望ましくは、Ａ≦０．０５）、
Ｄ（ｘ）＞０．０８、ｘはレーザ出力値、Ｄ（ｘ）は出
力濃度である。

【００６３】このように階調表現数を２５６（８ビッ
ト）より１０２４（１０ビット）に増やすことにより、
図７に示した場合（階調数が２５６）と比較して、図１
５に示すように、４倍の階調数が得られる。さらに、両
者の階調表現能力を、ハイライト部の濃度が１０〜２０
の領域で比較して検討してみると、図７に示した場合に
は、レーザ出力として５段階の階調表現しかできない
が、図１５に示す場合には約１０段階の階調表現が得ら
れるようになる。これに対応したＬＵＴの特性も、階段
状の特性ではなくなり滑らかな曲線（直線）となる。
従って、このような特性のＬＵＴによって変換された画
像信号（プリンタ入力濃度）とプリンタ出力濃度との関
係を示すハイライト部における最終的なプリンタ特性
は、図１６に示すように、階調レベルに飛びがない理想
的な直線になる。

【００６４】このようなプリンタ出力特性で、図１２に
示したグラデーション画像を出力するために用いた画像
信号を用いて画像を出力すると、図１７に示すような擬
似輪郭のないグラデーション画像が得られる。また、図
１２と図１７とを比較すれば、ハイライト部における階
調表現性が高まっていることが分かる。

【００６５】従って、以上説明した実施形態に従えば、
画像信号を装置に入力する時点では１画素８ビットのま
まとし、内部の画像信号処理回路におけるＰＷＭ幅変調
器２６への最終的に画像信号を出力する直前の処理で、
階調表現数を１０２４（１０ビット）に増やすよう処理
し、レーザ出力の階調表現性を高めることで、特に、ハ
イライト部における階調表現能力を高めることができ
る。これによって、形成画像における擬似輪郭の発生が
防止され、階調再現性が飛躍的に改善される。

【００６６】なお、以上の実施形態では、レーザ出力に
よる階調表現数を増やすことによって形成画像のハイラ
イト部の再現性向上を図ったが、本発明はこれによって
限定されるものではない。人間の目は、一般に、ハイラ
イト部ではその感度が高く、シャドウ部では鈍く、例え
ば、濃度値“２００”での感度は濃度値“１０”での感
度の１／５以下である。従って、画像形成において、ハ
イライト部の階調表現能力が重要であり、シャドウ部の
それは比較的その重要度が低い点に着目し、パルス幅変
調の三角波の形を変更することによって、シャドウ部の
階調表現数を削り、一方、ハイライト部の階調表現数を
増やすようにしても良い。

【００６７】図１８は、ＰＷＭ幅変調器２６において三
角波信号の代わりに、正弦波を整流した波形をもつ信号
３０１を用いてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号
３０２を生成する場合の各種信号のタイムチャートであ
る。

【００６８】このようにしてパルス幅変調した場合、Ｐ
ＷＭ幅変調器２６への出力濃度とレーザ出力レベルとの
関係を示すプリンタ特性は、図１９に示すような、下に
凸の曲線になる。このようなプリンタ特性を、ＬＵＴで
リニアにしようとすると、ＬＵＴは図２０に示すように
ハイライト部で階調表現能力が高く、シャドウ部（高濃
度部）で階調表現能力が低いような特性を示すようにな
る。これによって、画像の最も重要なハイライト部の階
調数が増え、擬似輪郭の発生を防ぎ、ハイライト部の階
調再現性が向上する。

【００６９】また、以上の実施形態では、カラー複写機
を代表的な実施形態として説明したが、本発明はこれに
よって限定されるものではなく、例えば、図２１に示す
ような構成のモノクロ複写機にも適用し、ハイライトの
階調表現性が優れたモノクロ画像を形成することができ
る。

【００７０】図２１に示す装置構成は、基本的には、図
１のそれと共通であるので、共通の要素には同じ参照番
号を付している。しかし、モノクロ画像の形成には、ト
ナー像の多重転写の必要性がないので、図２１に示す構
成には転写ドラムがない。なお、１１０２はプラテン、
１０２２はカラー画像形成以外は図２に示したのとほぼ
同じ構成をもつ画像信号処理回路である。

【００７１】さらに、以上の実施形態では、カラー複写
機或はモノクロ複写機を代表的な実施形態として説明し
たが、本発明はこれによって限定されるものではない。
例えば、画像データを画像原稿を読み取って得るのでは
なく、ホストコンピュータで生成した画像データを受信
するインタフェースを備え、その受信データに基づいて
画像形成するようなプリンタ装置にも本発明は適用でき
る。

【００７２】また、本発明は、『ホストコンピュータ、
インタフェース、プリンタ等の』複数の機器から構成さ
れるシステムに適用しても、『複写機等の』１つの機器
からなる装置に適用しても良い。また、本発明はシステ
ム或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いうまでもない。この場
合、本発明を達成するためのソフトウェアによって表さ
れるプログラムを格納した記憶媒体から、該プログラム
を該システム或は装置に読み出すことによって、そのシ
ステム或は装置が、本発明の効果を享受することが可能
となる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力された多値画像データの階調表現数（ｍ）を増やし、
ｎ（ｎ＞ｍ）とし、ｎ段階の階調を表現できる多値画像
データに変換するので、例えば、その変換された画像デ
ータを用いて画像形成を行えば、形成画像のハイライト
部（低濃度部）も十分な階調で表現され、擬似輪郭の発
生などが防止されるようになり、より高品位な画像形成
が可能となるという効果がある。

【００７４】さらに、入力画像データの階調表現数を増
やすのではなく、画像形成の前に内部的にその階調表現
数を増やすだけなので、装置全体としては大量のデータ
を扱うことがなく、従って、処理速度の低下やメモリ容
量の増大を招く事はないという利点もある。

【００７５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態である電子写真方式
に従って画像形成を行うレーザビームプリンタを内蔵し
たカラー複写機の構成を示す側断面図である。

【図２】階調画像を得るための画像信号処理回路の構成
を示すブロック図である。

【図３】階調が再現される様子を示す四限チャートであ
る。

【図４】パルス幅変調器（ＰＷＭ）２６とレーザドライ
バ１１０６の詳細な構成を示すブロック図である。

【図５】パルス幅変調器（ＰＷＭ）２６で扱う信号のタ
イムチャートである。

【図６】１画素８ビットで表現した濃度値とレーザ出力
との関係を示すプリンタ特性とＬＵＴ特性を示す図であ
る。

【図７】図６に示すプリンタ特性の拡大図である。

【図８】図６に示すＬＵＴ特性の拡大図である。

【図９】１画素８ビットで表現した場合の最終的なプリ
ンタ特性を示す図である。

【図１０】人間の眼の感度特性について示す図である。

【図１１】プリンタの出力特性をリニアにした場合の階
調１レベル毎の濃度差を示す図である。

【図１２】図１１に示すような出力特性のプリンタに出
力したグラデーション画像の例を示す図である。

【図１３】２次曲線で表現されるプリンタの出力特性を
示す図である。

【図１４】８ビット表現から１０ビット表現への階調変
換を行うためのＬＵＴを示す図である。

【図１５】１画素１０ビットで表現した濃度値とレーザ
出力との関係を示すハイライト部におけるプリンタ特性
を示す図である。

【図１６】１画素１０ビットで表現した場合の最終的な
プリンタ特性を示す図である。

【図１７】図１３に示すような出力特性のプリンタに出
力したグラデーション画像の例を示す図である。

【図１８】正弦波を整流した波形をもつ信号を用いてパ
ルス幅変調を行いパルス幅変調信号を生成する場合の各
種信号のタイムチャートである

【図１９】図１８に示すパルス幅変調を行なった場合の
出力濃度とレーザ出力レベルとの関係を示すプリンタ特
性を示す図である。

【図２０】ハイライト部で階調表現能力が高く、シャド
ウ部（高濃度部）で階調表現能力が低いような特性をも
つＬＵＴを示す図である。

【図２１】モノクロ複写機の概略構成を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

１００１ ポリゴンミラー １００２ ミラー １００３ 現像器 １００４ 感光ドラム １００５ 転写ドラム １００７ 定着ローラ １１０３ ランプ １１０４ 光学系レンズ １１０５ ＣＣＤセンサ １１０６ レーザドライバ １１０７ 半導体レーザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本保 綱男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 渥美 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍ段階の階調を表現できる多値画像デー
   タを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された多値画像データを画像
   処理する処理手段と、 前記処理手段によって画像処理された多値画像データを
   前記ｍ段階よりも多いｎ段階の階調を表現できる多値画
   像データに変換する変換手段とを有することを特徴とす
   る画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記変換手段から出力された多値画像デ
   ータを所定周期のパターン信号と比較することによりパ
   ルス幅変調信号を発生するパルス幅変調手段をさらに有
   す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】 前記変換手段によって変換されたｎ段階
   の階調を表現できる多値画像データに基づいて画像形成
   を行う画像形成手段をさらに有することを特徴とする請
   求項１に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記変換手段は、 階調レベル（ｘ）における記録媒体上に形成される画像
   の濃度をＤ（ｘ）、前記階調レベル（ｘ）の次の階調レ
   ベル（ｘ＋１）における前記記録媒体上に形成される画
   像の濃度をＤ（ｘ＋１）とすれば、前記画像形成手段に
   より記録媒体上に形成される前記階調レベル（ｘ）の画
   像と前記階調レベル（ｘ＋１）の画像の濃度差が、 Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） （Ａ≦０．０
   ８） の関係を満たすように前記多値画像データを変換するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 Ｄ（ｘ）＞０．０８であることを特徴と
   する請求項４に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 前記入力手段によって入力される多値画
   像データは輝度データであり、 前記処理手段は、前記ｍ段階の階調をもつ輝度データを
   ｍ段階の階調をもつ濃度データに変換することを特徴と
   する請求項１に記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】 前記処理手段は、ガンマ補正処理を行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 前記処理手段は、エッジ強調処理を行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
9. 【請求項９】 前記処理手段は、スムージング処理を行
   うことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
10. 【請求項１０】 前記変換手段は、前記ｍ段階の階調を
    もつ濃度データを前記ｎ段階の階調をもつ濃度データに
    変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
    置。
11. 【請求項１１】 前記変換手段による変換特性は、相対
    的に低濃度値をもつ濃度データに対しては階調表現能力
    が高く、相対的に高濃度値をもつ濃度データに対しては
    階調表現能力が低いことを特徴とする請求項１０に記載
    の画像処理装置。
12. 【請求項１２】 前記変換手段は、ルックアップテーブ
    ルの形式をしていることを特徴とする請求項１１に記載
    の画像処理装置。
13. 【請求項１３】 前記変換手段の変換特性は、入力濃度
    データと出力濃度データとの関係が二次曲線によって表
    現されることを特徴とする請求項１２に記載の画像処理
    装置。
14. 【請求項１４】 前記画像形成手段により形成される画
    像形成特性は、入力濃度データと出力濃度データとの関
    係が二次曲線によって表現されることを特徴とする請求
    項３に記載の画像処理装置。
15. 【請求項１５】 前記二次曲線によって表現される特性
    は、相対的に低濃度値をもつ濃度データの階調表現性に
    関し、人間の眼の濃度差識別能力を考慮して決定される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記入力手段によって入力される多値
    画像データはカラー画像データ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。
17. 【請求項１７】 前記カラー画像データは、Ｒ、Ｇ、Ｂ
    成分の多値データから構成されていることを特徴とする
    請求項１６に記載の画像処理装置。
18. 【請求項１８】 前記入力手段は、画像原稿を読み取
    り、前記多値画像データを発生する読み取り手段を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
19. 【請求項１９】 前記画像形成手段は、電子写真方式に
    従って画像形成を行うことを特徴とする請求項３に記載
    の画像処理装置。
20. 【請求項２０】 画像データを入力する入力手段と、 前記画像データに基づいて記録媒体上に画像を形成する
    画像形成手段とを有し、 前記画像形成手段は、階調レベル（ｘ）における前記記
    録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ）、前記階調
    レベル（ｘ）の次の階調レベル（ｘ＋１）における前記
    記録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ＋１）とす
    れば、前記画像形成手段により記録媒体上に形成される
    前記階調レベル（ｘ）の画像と前記階調レベル（ｘ＋
    １）の画像の濃度差が、 Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） （Ａ≦０．０
    ８） の関係を満たすように画像を形成することを特徴とする
    画像処理装置。
21. 【請求項２１】 Ｄ（ｘ）＞０．０８であることを特徴
    とする請求項２０に記載の画像処理装置。
22. 【請求項２２】 前記画像形成手段により形成される画
    像形成特性は、入力濃度データと出力濃度データとの関
    係が二次曲線によって表現されることを特徴とする請求
    項２０に記載の画像処理装置。
23. 【請求項２３】 前記入力手段は、画像原稿を読み取
    り、前記画像データを発生する読み取り手段を含むこと
    を特徴とする請求項２０に記載の画像処理装置。
24. 【請求項２４】 前記画像形成手段は、電子写真方式に
    従って画像形成を行うことを特徴とする請求項２０に記
    載の画像処理装置。
25. 【請求項２５】 前記画像形成手段は、所定の周期の正
    弦波を整流したパターン信号に基づいて、前記入力手段
    によって入力された画像信号をパルス幅変調する変調手
    段を有することを特徴とする請求項２２に記載の画像形
    成装置。
26. 【請求項２６】 前記画像データはカラー画像データで
    あることを特徴とする請求項２０に記載の画像処理装
    置。
27. 【請求項２７】 画像データを入力する入力手段と、 所定周期の正弦波を整流したパターン信号を発生する発
    生手段と、 前記発生手段により発生されたパターン信号に基づいて
    ビーム光を発生し、前記画像データをパルス幅変調して
    パルス幅変調信号を発生する変調手段とを有することを
    特徴とする画像処理装置。
28. 【請求項２８】 前記パルス幅変調信号に基づいて画像
    を形成する画像形成手段をさらに有し、 前記画像形成手段による画像形成特性に関し、入力濃度
    データと出力濃度データとの関係が二次曲線によって表
    現されることを特徴とする請求項２７に記載の画像処理
    装置。
29. 【請求項２９】 前記画像データはカラー画像データで
    あることを特徴とする請求項２７に記載の画像処理装
    置。
30. 【請求項３０】 ｍ段階の階調を表現できる多値画像デ
    ータを入力する入力工程と、 前記入力工程において入力された多値画像データを画像
    処理する処理工程と、 前記処理工程において画像処理された多値画像データを
    前記ｍ段階よりも多いｎ段階の階調を表現できる多値画
    像データに変換する変換工程とを有することを特徴とす
    る画像処理方法。
31. 【請求項３１】 画像データを入力する入力工程と、 前記画像データに基づいて記録媒体上に画像を形成する
    画像形成工程とを有し、 前記画像形成工程は、階調レベル（ｘ）における前記記
    録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ）、前記階調
    レベル（ｘ）の次の階調レベル（ｘ＋１）における前記
    記録媒体上に形成される画像の濃度をＤ（ｘ＋１）とす
    れば、前記画像形成工程において記録媒体上に形成され
    る前記階調レベル（ｘ）の画像と前記階調レベル（ｘ＋
    １）の画像の濃度差が、 Ｄ（ｘ＋１）−Ｄ（ｘ）≦Ａ×Ｄ（ｘ） （Ａ≦０．０
    ８） の関係を満たすように画像を形成することを特徴とする
    画像処理方法。
32. 【請求項３２】 画像データを入力する入力工程と、 所定周期の正弦波を整流したパターン信号を発生する発
    生工程と、 前記発生工程において発生したパターン信号に基づいて
    ビーム光を発生し、前記画像データをパルス幅変調して
    パルス幅変調信号を発生する変調工程とを有することを
    特徴とする画像処理方法。