(57)【要約】【課題】階調数の増加と、ハイライト部分におけるプロセス安定性の両立をはかる。【解決手段】左ないし右のどちらか一方にパルスが寄ったＰＷＭ変調機構と、ディザ処理において、第二番目に成長するピクセルの成長開始側が第一の成長ピクセルに隣接する様に配置する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一画素において複数の階調表現を行う印字機構を含む構成において、
個別画素の発光量を発光時間の変化させることによって実施する制御手段を保有する印字機構に対応した画処理で、
画素の成長開始点が走査開始端ないし走査終了端のいずれか一方より始まっていることを特徴とする印字機構において、
複数の画素の組み合わせによって階調表現を行う画処理で、
第一の成長画素に隣接する第二の成長画素の配置を、画素内の成長開始位置で第一の成長画素に隣接させることを特徴とする画処理を有する画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一画素においてｎ値の階調表現を行う印字機構を有する電子写真方式の画像出力装置における特許であって、階調画像の出力時のｎ倍化処理の画像変換処理に関する特許である。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器全般およびパーソナルコンピュータ等の普及に伴って、その周辺装置の普及も進んでいる。
【０００３】
周辺装置の一つである処理結果を出力する印字装置においても同様に普及が進んできている。
【０００４】
一般に従来のインクジェットプリンタやレーザープリンタ等の画像出力印字装置は、それ自体にひとつのコンピュータを内蔵している。
【０００５】
ホストコンピュータ等の外部機器と通信を行い、コマンドや印字データ等をホストコンピュータ側から受け取って、ビットマップメモリー上に印字イメージの描画展開を行って印字出力を行う。
【０００６】
コンピュータのハードウェアの向上によって、より複雑なデータを取り扱うことが可能になってきており、ごく普通にカラー画像を取り扱うようになってきている。これに伴って印字出力装置に置いてもカラー化が進んできている。
【０００７】
このため、各種の印字機構に於いては如何に滑らかな階調表現を行うかが重要になってくる。
【０００８】
これはモノクロの印字装置でも同様である。
【０００９】
元データがカラー階調データである時、色情報は失われるとしても、階調表現が十分に出来ない印字装置では満足する出力結果は得られない。
【００１０】
階調印刷において、一般に総ての濃度の顔料を個別に保有し、打ち分けるような印字機構は自然画出力を考慮すると非現実的な量となる。
【００１１】
通常は印字機構における階調表現は原色顔料の印字部と非印字部の面積比によって表現される。
【００１２】
電子写真方式のような幾つかの印刷方式に於いては、印刷物におけるドットゲインに相当する描画部と非描画部の境界の非線系性が大きく、単独画素での階調表現は困難である。
【００１３】
このような印刷方式においては、複数の画素群を単位として単位面積内の打点数によって階調を表現する。
【００１４】
しかし、複数の画素群で階調表現を行う画処理においても画素内の階調表現が無駄にならない。
【００１５】
網掛け等の画処理においては、網掛けの単位面積を小さく取って視覚上目立たなくする必要があり、印字機構の解像度が１０００ｄｐｉ程度からそれ未満の印字機構では、単位面積内に階調表現のための十分な画素数を保持できない。
【００１６】
このため、画素内の階調表現機構が存在する場合は、単位面積内の打点数による階調表現と併用することによって十分な階調を確保する必要性がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
画素内の階調表現にはいくつかの手法があるが、走査型の印字機構において比較的採用しやすい手法の一つとして、画素内でＰＷＭ処理を行う方法がある。
【００１８】
しかしＰＷＭ変調を行った中間値画素は、描画上、孤立した画素となる。
【００１９】
これは上述したように描画部と非描画部の境界領域が広くなり、安定性、線形性に欠ける不安定な印字出力を生み出す事になる。
【００２０】
これを回避するためには、隣接する画素に飽和描画画素、すなわち画素の全領域に渡って描画されている画素と連続して描画すれば良い。
【００２１】
描画部と非描画部の境界領域が小さくなり、安定性、線形性が向上した描画が期待できる。
【００２２】
このような複数の画素に渡って連続した描画を行うには、位相制御手段をＰＷＭ変調部に加えることによって実現できる。
【００２３】
しかし、画素内の階調表現において、位相情報の制御を行った場合には、当然位相制御用の情報を画素毎に用意してやる必要がある。
【００２４】
しかし、位相制御用の余分な情報量を階調数に回した場合、論理階調数は２倍〜４倍も増加することになる。
【００２５】
画素当たりの情報量はもっばら画像生成部の印字イメージのメモリー容量の実装によって制約される。半導体メモリーのビット単価は一般に低下傾向にあるが、これを相殺する形で印字機構の印字解像度の向上と製品単価の低下が進んでいる。
【００２６】
コストを睨むと印字プロセスの安定性と階調表現力の両立を一画素当りの限られた情報量において、はかるのは容易ではない。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては画素内で成長するＰＷＭ位相として、従来は固定の中央成長型であったか、あるいは位相制御型であったＰＷＭの画素成長を、走査開始または終了位置のいずれか一方に全画素固定する。
【００２８】
そして少なくとも単位面積内で最初に成長する第一の画素と、次に成長する第二の画素が連続して描画される配置を選択する画処理を行う。
【００２９】
網処理の大きさと印字解像度にも依存するが第一の画素および第二の画素が成長する濃度範囲は紙白に近い淡濃度領域である。
【００３０】
例えば６００ｄｐｉの印字機構において２００線程度の網処理を行った場合、第二の画素が成長し切った時点で描画面積的には２０％程度である。
【００３１】
本発明に於いてはこの淡濃度部分の特性の安定を重要視して上述する配置を取る画処理を行う。
【００３２】
網処理を行った際の第一の成長画素と第二の成長画素は連続して成長し、プロセス的に安定する。
【００３３】
これは位相制御を行った場合と同じ安定度であり、かつ、階調数は位相制御を行わないときと同じ階調数を確保できる。
【００３４】
成長方向を片側のみ使うことによって、中央成長の剛パルスと比較して、逆により間隙の大きい状態で中間値パルスが配置されることは当然発生する。
【００３５】
しかし、このような淡濃度表現に描画が連続する配置を選択した以上、このようなプロセス面で不利な配置の発生は描画領域広くなっているの中濃度から高濃度領域に存在することになる。
【００３６】
中濃度から高濃度領域では既に複数の画素が飽和状態で描画されており、このような中間値パルスの濃度寄与は描画領域の面積として相対的に小さい。
【００３７】
また電子写真における中濃度から高濃度領域プロセスの安定度は、このような微細なテクスチャ配置以外の要素が大きく絡んでくるので、画質上問題とはならない。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施形態の構成例を図１に示す。
【００３９】
１００は印字機構である。
【００４０】
２００は画像形成部である。
【００４１】
１１０は光変調部である。
【００４２】
１１１は感光体に潜像を形成するための光源のレーザー素子である。
【００４３】
１１０は入力データ備に従って、光源の駆動信号のパルス幅を画素毎に調整する。
【００４４】
本実施形態に於いては画像変調部の入力は４ｂｉｔであり、制御入力に基づき非発光および全点灯を含む１６値のパルス幅を出力し、１１１に与える。
【００４５】
１１２は光走査系である。
【００４６】
光走査は光軸を走査する。
【００４７】
光源自体を物理的に移動させるよりも、光軸の軌跡を変化させる方が容易なので、物理的接続が必要な光源は固定して、１１２という光軸の移動手段を用意し、光照射位置を移動させることによって走査を行う。
【００４８】
出力用紙自体は搬送され、対応する感光体も回転する。
【００４９】
よって一軸方向のみの走査ができれば良いので１１２はポリゴンミラー等の直線的な走査機構で構成してよい。
【００５０】
１１３は光学系である。
【００５１】
ポリゴンミラー等の走査は直線ではあるが、等速走査では無い。
【００５２】
非等速走査においてそれぞれの走査位置で同じサイズの画素を描画するのは技術的に用意では無い。
【００５３】
よって等速に走査するように補正する系が必要になる。
【００５４】
１１３によって等速走査を実現する。
【００５５】
１１１の出力は１１２によって走査され、さらに１１３によって感光体上を等速で走査するように光軸の誘導と補正が行われる。
【００５６】
１１４は感光体である。
【００５７】
感光体上に光描画された電荷の潜像は本図未図示の現像系でトナーによって現像され、用紙に転写、出力される。
【００５８】
本図においては印字機構の光学系の略図までを示し、現像部、定着部、制御系等は省略する。
【００５９】
２１０はページメモリーである。
【００６０】
物理的な実装上は主記憶メモリーの一部領域等に確保される。
【００６１】
ページメモリーは本実施形態に於いては画素当り４ｂｉｔの情報が割り当てられている。印字機構メカニズムの生成するタイミング信号に合わせてページメモリーの情報は読み出され、印字機構の１１０へとデータを出力する。
【００６２】
印字機構の発生するタイミングに合致して２１０のデータを１１０へ出力できない時には必要に応じてＦＩＦＯ等でバッファリングを行う。
【００６３】
また、メモリー容量の節約の為、２１０全体を同時に展開せずに部分的に展開するような構成の場合もある。
【００６４】
２２０は描画機構である。
【００６５】
外部機器からの制御情報に従って２１０上へ画像情報を展開する。
【００６６】
実際の物理構成としては、ＣＰＵとＲＯＭ、ハードウェア等で構成される。
【００６７】
ただし、ＣＰＵとＲＯＭは描画機構以外の用途でも共用される。
【００６８】
２２１は階調表現の為のハーフトーンセルである。
【００６９】
２１０上に画像情報が展開される時に、このハーフトーンセルが参照される。
【００７０】
２１０上の書き込む画素の座標によって、ハーフトーンセル内で参照される開催群が選択され、濃度情報がパルス幅情報に変換され、２１０上に書き込まれる。
【００７１】
ハーフトーンセル内の開催群はそれぞれ異なる値を有しており、もし均一な濃度情報が広い領域に展開された時には、ページメモリー上の画素情報としてハーフトーンセル周期のくり返しテクスチャが展開される。
【００７２】
図１に於いては２２１は一つしか存在していないが、多色プリンタや複数の印刷モードを有する構成の場合には、複数のハーフトーンセルを使い分ける。
【００７３】
図２は光変調部における入力値とパルス幅の対応である。
【００７４】
光変調部は図２に示すような関係を持つ入力値とパルス幅の対応したパルス変調を行う。
【００７５】
すなわち、本実施形態に於いては、画素開始側から終端側に伸びていくパルス波形となる。
【００７６】
パルス幅は入力値の増加と共に広くなる。
【００７７】
レーザー素子や駆動回路の構成によって、駆動時間とレーザーの発光時間は必ずしも線形に対応せず、補正を行うために各パルスの幅は必ずしも等間隔に増加するわけでは無いが、少なくとも入力値に対してはパルス幅は単調増加する設計とする。
【００７８】
２３１は外部機器とのインターフェースである。
【００７９】
２３２は外部機器からの命令群を解釈し、生成する画像を演算する印字言語解釈部である。
【００８０】
実際の物理的構成では、２２０と同様にＣＰＵとＲＯＭ、ハードウェア等で構成される。
【００８１】
図３にハーフトーンセル内における各画素成長順位を示す。
【００８２】
本実施形態に於いては、ハーフトーンセルのサイズは４×４で示す。
【００８３】
入力濃度値の上昇と共に数値の順に順次描画されていく。
【００８４】
また画像の階調情報は０〜２５５の２５６値を扱うものとする。
【００８５】
個々の画素で表現できる階調の数は１６値である。
【００８６】
入力データを１６備に対応させるために、１５個の開催が画素当り必要になる。
【００８７】
個々の画素の個々のパルス幅が幾つ以上の入力値の時に選択されるかのハーフトーンセルのテーブルを図４に示す。
【００８８】
図４に明らかなように、図３に示した順位で、前の画素が飽和するまでは次の画素の成長は始まらない値が設定されている。
【００８９】
これによって、同一濃度がハーフトーンセル内に与えられた時には、第一の成長画素と第二の成長画素は常に連続して描画されることになり、電子写真のプロセス安定性を確保する。
【００９０】
第四囲の濃度と出力値の対応に従って、図２に示す変調を行った場合、描画テクスチャは図５のように成長する。
【００９１】
ここでは濃度入力値１４〜１８のときの値を示した。これは図４のような変換を行った時の第一の成長画素が全点灯して第二の成長画素の開始が始まる濃度範囲である。
【００９２】
図５に示すように第二の成長画素は成長開始側が第一の成長画素に隣接するように配置されている。
【００９３】
濃度表現の為のテクスチャは表現濃度の増加に従って連続的に広がっていく。
【００９４】
ＰＷＭ変調のパルスの成長開始が中央である従来方式の場合、図６の中央成長に示すように描画領域が分離した状態になる。
【００９５】
また、パルス成長開始点がいずれかの端から始まる印字機構において、本発明のような配置を採用しない場合、やはり図６に示すように淡濃度領域において描画領域が分離した形となる。
【００９６】
レーザー光は実際には光軸に対してガウス分布状の広がりを持つ。このような小面積の描画では感光体がトナーを安定して付着させるに足る十分な帯電が行われない為に定着が不安定な画像となる。
【００９７】
図４に於いては把握しやすいように入力濃度と出力パターンの対応表を示したが、実際の回路処理やプログラムの系においては数値を範囲で処理するのは複雑になるので、（出力値−１）の開催を設定し、その倍以上か未満かで出力値を決定する。
【００９８】
表現しうるテクスチャのパターンは、ハーフトーンセルのサイズと各画素の階調表現数によって決定される。
【００９９】
本実施形態のハーフトーンセルのサイズと各画素の階調表現数でも、表現しうるテクスチャのパターン自体は膨大な物である。
【０１００】
しかし特定の濃度にそれぞれ割り当てるテクスチャとして、濃度が増加した時に、ある低い濃度では描画されていた領域が、より濃い濃度で描画された時に描画されないような、テクスチャの移動が生じるパターンの選択を行うと、網点の移動や、濃度の反転現象などが生じやすく、印字品質の劣化の要因となる。
【０１０１】
また、入力濃度を出力値に変換するアルゴリズムも複雑になってしまう。
【０１０２】
これを防ぐために、通常はある濃度ステップに対応するテクスチャは、それより薄い濃度のテクスチャを全て含む、という条件を課す。
【０１０３】
これによって網点の移動や、階調の反転現象などのプロセスの不安定さが生じにくくなるが、使用可能なテクスチャ数は激減する。
【０１０４】
本実施形態に於いてはこのような制約をかけた成長パターンを選択している。
【０１０５】
このような制約を設定した場合、本実施形態における画素当たりの階調表現力とハーフトーンセルによって決定されるテクスチャのパターンは２４１パターンと、２５６に満たないために、幾つかの濃度値に対しては、同じテクスチャを割り当てることになる。
【０１０６】
図４の表では線形な割り当てを行っているが、実際には印字プロセスの諸要因による非線形性を補正するために使用可能なテクスチャの数はさらに低下する。
【０１０７】
これは勿論ハーフトーンセル総てに同じ濃度値が与えられた時の話であって、ハーフトーンセル処理は画素独立でおこなわれるので、ハーフトーンセル内で濃度が変わっている場合には異なったテクスチャが生じることになる。
【０１０８】
画像イメージはページメモリー上に展開される。画素の座標によってハーフトーンセルの開催テーブルが選択される。
【０１０９】
開催との比較によってメモリー上にはパルス幅情報が書き込まれる。
【０１１０】
ここまでで、２５６値の階調情報は網処理が行われている１６値のパルス幅情報に変換される。
【０１１１】
描画が終了した時点で、展開されたパルス幅情報は、印字機構部に順次送信される。
【０１１２】
送信されたパルス幅情報は光出力を変調し、パルス幅情報に合致した光学出力になる。
【０１１３】
光学系によって感光体上に描画された潜像は、現像され出力紙に転写、定着され、印字出力として排出される。
【０１１４】
本実施形態の構成においては最も単純な単色の印字機構を例に取っているが、勿論多色の印字機構においても実現可能である。
【０１１５】
〔第二の実施形態〕
第二の実施形態は、ＬＥＤアレイ電子写真方式におけるハーフトーンセルの配値を示す。
【０１１６】
アレイヘッド系の走査方向は、紙搬送と一致する。
【０１１７】
よって個々の画素の点灯波形は、たとえば図７のようになる。
【０１１８】
本実施形態に於いては、パルスは下から成長するものとする。
【０１１９】
このようなパルス波形を有する印字機構において、ハーフトーンセルのサイズが４×４サイズだった場合には、図８に示すような成長順位を選択する。
【０１２０】
図８の成長順位と、各成長画素の開催が前の成長画素が飽和してから成長が開始されるように値を設定することによって、同じ濃度がハーフトーンセル内に供給された時に、第一の実施形態と同様に、第一の成長画素と第二の成長画素の描画が常に連続することになる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によって、論理階調数に割り当てる情報量を減らすことなく、淡色領域の印字安定性を高めることが可能になり、印字出力の画質が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の構成例である。
【図２】光変調部における入力値とパルス幅の対応である。
【図３】ハーフトーンセル内の画素成長順位を示す。
【図４】濃度とハーフトーンセルの出力変換テーブルである。
【図５】第一の成長画素と第二の成長画素のテクスチャの成長パターン例である。
【図６】従来方式のテクスチャの成長パターン例である。
【図７】アレイ型の印字機構におけるＦＷＭ描画例である。
【図８】第二の実施形態におけるハーフトーンセル内の画素成長順位を示す。
【符号の説明】
１００　印字機構である。
２００　画像形成部である。
１１０　光変調部である。
１１１　感光体に潜像を形成するための光源のレーザー素子である。
１１２　光走査系である。
１１３　光学系である。
１１４　感光体である。
２１０　ページメモリーである。
２２０　描画機構である。
２２１　階調表現の為のハーフトーンセルである。
２３１　外部機器とのインターフェースである。
２３２　言語解釈部である。
【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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