(57)【要約】【課題】より正確な周期、角度で印字出力を行うことができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】１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で、印字画素群が周期的に粗密を繰り返す網処理によって階調処理を行い、印字機構の印字解像度と網処理の周期比が整数比とならない比率を含む画処理において、印字出力対象画素のＸ方向、Ｙ方向の画素の座標情報をそれぞれ周期関数に変換する周期関数回路と、Ｘ方向、Ｙ方向の２つの周期関数から閾値を算出する閾値算出回路と、予め設定された色毎の回転角に基づいて対象画素の座標軸を回転させるために座標軸を変換する座標変換回路から構成されたハードウェアによって印字出力対象画素の印字濃度を決定する。【選択図】図１
2005111947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１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で、印字画素群が周期的に粗密を繰り返す網処理によって階調処理を行い、印字機構の印字解像度と網処理の周期比が整数比とならない比率を含む画処理において、
印字出力対象画素のＸ方向、Ｙ方向の画素の座標情報をそれぞれ周期関数に変換する周期関数回路と、Ｘ方向、Ｙ方向の２つの周期関数から閾値を算出する閾値算出回路と、予め設定された色毎の回転角に基づいて対象画素の座標軸を回転させるために座標軸を変換する座標変換回路から構成されたハードウェアによって印字出力対象画素の印字濃度を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
周期関数として正弦波又は余弦波生成回路を使用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１画素において複数の階調表現を行う印字メカニズムを有し、階調表現として網処理を行う階調出力時の画処理において、正確な網処理の周期と色毎に異なる印字角度を、印字メカニズムに依存することなく生成するためのハードウェアによって画像処理する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器全般及びパーソナルコンピュータの普及に伴って、その周辺装置の普及も進んでいる。周辺機器の１つに印字装置がある。
【０００３】
電子機器全般及びパーソナルコンピュータの処理結果を出力する印字装置も価格の低下、性能の向上により普及は進んでいる。このような印字装置、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１つのコンピュータを内蔵している。
【０００４】
ホストコンピュータ等の機器と通信を行い、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描画展開を行って印字出力を行う。
【０００５】
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おいてもカラー化が進んできている。このため、各種の印字機構にお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。
【０００６】
多色の印刷において、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。
【０００７】
通常は印字機構における階調表現は幾つかの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。
【０００８】
電子写真方式のような幾つかの印刷方式においては、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、微少面積での階調表現には不向きであり、単独画素での階調表現は困難である。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。
【０００９】
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。このために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。
【００１０】
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。
【００１１】
通常カラーの印刷を行う場合には各色毎に角度の異なった網処理を掛けた画像を重ねて印刷していく。同じ角度の網処理を重ねると、印刷工程における紙の伸びが非常に長周期の色むらとなって非常に目立つため、角度を変える必要がある。
【００１２】
一方、異なった角度の網処理画像を重ねることによって、ロゼッタ模様やモアレ等の中短周期の色むらが発生する。
【００１３】
商業印刷においてはこれらの諸要件に配慮し、短周期の色むらが目立ちにくい角度の組み合わせにおいて印刷が行われている。
【００１４】
様々な角度の網処理を、アナログ処理でなくデジタルイメージで表現するシステムで再現しようとしたときに量子化、その他による様々な問題が発生する。例えば特定の１色の色プレーンのＸ方向、Ｙ方向への周期が整数比にあったとしても、残りの色プレーンは整数比にならないので、正確な線数の網処理を各色において行った場合必然的に近似的な表現となる訳である。即ち、網点間のＸ方向、Ｙ方向への周期にばらつきが発生することになる。
【００１５】
印字解像度の高い処理系においては量子化誤差は問題とならないが、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、この周期のばらつきが容易に視認でき、印字品位を著しく損なう。このため、多くの電子写真プリンタ等従来の印字処理機構では正確な角度、周期の網処理を行っておらず、近似して周期のばらつかない角度、周期で代替して網処理を行っている。
【００１６】
商業印刷と完全に互換性のある網処理出力を得ることができないために本格的な機器導入の妨げとなってきていた。
【００１７】
又、商業印刷におけるデジタル処理は版を作る２値処理であるが、印字解像度の低い印字機構においては、紙に印字する階調性を確保するために、１画素において濃度の異なる印字を行う構成がある。このような画素毎に階調性を設定できる機構にも対応して、より忠実な印字出力を生成する必要がある。
【００１８】
【特許文献１】特開平４−１０５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
商業印刷と完全に互換性のある網処理出力を得るためにソフトウェア演算で正確な座標を計算し、閾値を算出しつつページメモリー上に画像を展開することは理論的には可能である。
【００２０】
しかし、閾値テーブルとの比較による網処理は、全ての画素の各色情報に対して座標変換で複数回の三角関数演算を含み、更に加減乗算を十数回程度行うＣＰＵ負荷の高い処理である。
【００２１】
これをハードウェア処理での代替無しでソフトウェアのみで行うためには可成りの演算パワーが必要となり、印字機構の印刷スピードに見合った処理スピードを生み出すのはコストの点で実用的ではない。
【００２２】
網処理系のハードウェアは閾値テーブルを保有しているが、完全な周期性が無い場合には、閾値テーブルの再利用ができず、大規模高速な記憶素子が必要となり、ハードウェアの実装が非常に困難であった。
【００２３】
周期性のある角度、周期で近似代替を行わないと、閾値テーブルを参照する網処理系のハードウェアでの置き換えが可能にならなかった。
【００２４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、より正確な周期、角度で印字出力を行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明は、１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で、印字画素群が周期的に粗密を繰り返す網処理によって階調処理を行い、印字機構の印字解像度と網処理の周期比が整数比とならない比率を含む画処理において、印字出力対象画素のＸ方向、Ｙ方向の画素の座標情報をそれぞれ周期関数に変換する周期関数回路と、Ｘ方向、Ｙ方向の２つの周期関数から閾値を算出する閾値算出回路と、予め設定された色毎の回転角に基づいて対象画素の座標軸を回転させるために座標軸を変換する座標変換回路から構成されたハードウェアによって印字出力対象画素の印字濃度を決定することを特徴とする。
【００２６】
網処理の角度を色毎に変換するたるに、座標データを直接用いないで周期関数のＸ，Ｙ座標軸を回転させる必要がある。座標軸を回転させるのが座標変換回路である。
【００２７】
演算自体は正弦と余弦を算出する単純なものであるが、演算精度は６００ｄｐｉＡ３を処理することを想定した場合、最終演算段階で１４ｂｉｔより高い必要がある。
【００２８】
印字機構のタイミング信号より各画素の座標情報を算出する。
【００２９】
次に、色に応じて網処理の角度を決定し、プログラマブル或は固定された周期パラメータと、ハードウェアによる三角関数演算ユニットより各印字画素の閾値を描画時にリアルタイムに算出する。
【００３０】
最後に、ページメモリー上の多値画像を読み込み、座標情報に合わせて変換して出力、描画素子の駆動を行うことによって商業出版の印刷線数及び角度を完全にシミュレートする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、商業印刷と同じ網掛けを行うことが可能な印字機器を提供することによって、小型で廉価な印刷機の代替機器を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３３】
本実施の形態においては、印字メカニズムとしてレーザープリンタや複写機型の紙搬送方向と、描画素子の走査方向がほぼ直交している形態の多色の印字処理における構成例について示する。
【００３４】
本発明の実施の形態における閾値処理回路の構成例を図１に示す。
【００３５】
このような印字出力装置においては印字メカニズムの動作タイミングを幾つかのセンサーによって検出し、それに合わせて走査光源を所定の光量で発光させることによって画像を生成する。よって座標情報はセンサーで検出された印字メカニズムの状態から算出することができる。
【００３６】
Ｘ，Ｙ方向の座標情報は、走査線のカウント数と、同期信号からの画素数によって算出される。ここでは、描画素子の主走査方向をＸとし、画素数カウンタからの出力値とする。
【００３７】
１００は画素数カウンタである。画素数カウンタは画素クロックの同期信号３００によってリセットされ、画素クロック３０１によってカウントアップされる。
【００３８】
用紙の搬送方向をＹ座標系とし、副走査方向のカウンタをＹとし、走査線カウンタの出力値を使用する。１０１は走査線カウンタである。
【００３９】
紙センサは用紙が所定の位置まで搬送されてきたことを検出したときに出力を変化させる。基本的にはこれを紙搬送方向の印字開始位置の同期信号とする。
【００４０】
正確な同期信号の構成はハードウェアによって異なる。
【００４１】
印字メカニズムが単色印刷の場合は給紙センサ出力を直接同期信号とするが、印字メカニズムで光描画系が色毎に独立した４色連続印刷を行う場合には給紙センサ出力を適宜遅延させた信号を各色の同期信号として使用し、印字メカニズムの光描画系が共通で、順次色を重ねていく逐次４色印刷を行う系の場合には、色毎の現像イメージを重ねていく転写体の位置を検出し紙位置の代わりに使用する。
【００４２】
走査線カウンタは、紙センサ出力３０２によって用紙検出したときにリセットされ、走査線の数をカウントアップしていく。走査線のカウントには同期信号３００を利用する。
【００４３】
本実施の形態においては、逐次印刷系の印字メカニズムにおける構成であるから、実際には３０２は転写体の位相を検出するセンサーの入力である。
【００４４】
１０２，１０３は座標変換回路である。印字色毎に網処理の回転角を変更するために、実際の座標情報を回転させた座標情報に変換する必要がある。
【００４５】
角度設定値入力３０３，３０４の値に従って正弦値、余弦値を算出し、１０１，１０２の出力値に対してそれぞれ正弦値、余弦値を係数として掛け合わせて出力する。
【００４６】
印字時の網処理の回転角が常に固定の場合には、単純に係数テーブルとの積を取る回路で１０１，１０２は実現できる。
【００４７】
印字色が切り替わった時点で、３０３，３０４の値は再設定され、異なった印字角の網処理で印字出力が行われる。
【００４８】
１０４，１０５の加算回路によって、１０３，１０４の正弦余弦値より回転した座標を算出する。
【００４９】
１０６，１０７は周期関数回路であり、回転した座標情報を周期関数に変換する。
【００５０】
後段に補正回路が入っているので周期を任意に調整できる周期関数ならば任意の関数で良いが、補正を容易にするためには関数の出力値範囲や連続性、対称性が良い関数を採用した方が有利であるし、座標回転系で何れにせよ正弦波演算回路が必要になることを考え共通の回路構成使用し、開発の手間を低減できるように、本実施の形態においては、正弦波関数を使用して閾値ポテンシャルを算出している。
【００５１】
１０８の論理回路が座標情報（ｘ，ｙ）に対して、１０６，１０７の和によって閾値ポテンシャルＺを算出する場合には、
Ｚ＝ｓｉｎ（２π［線数］／［印字機構の解像度］（ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ））
＋ｓｉｎ（２π［線数］／［印字機構の解像度］（ｙｃｏｓθ−ｓｓｉｎθ））
といった形の演算処理を行って求められる。
【００５２】
先ず、座標を回転させるために、
（ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ）、（ｙｃｏｓθ−ｘｓｉｎθ）
という座標変換を各座標に行う。
【００５３】
求める線数と印字メカニズムの印字解像度によって座標に対する周期を決定し、閾値のポテンシャルを算出する。
【００５４】
正弦関数、余弦関数の周期は２πであるから、例えば網点の周期が１７５線になるように６００ｄｐｉのプリンタで印字しようとした場合には、
２π×１７５／６００×座標
という形を正弦関数、余弦関数に入力すれば目的の周期パターンが生成される。
【００５５】
三角関数を周期関数として使用するメリットとしては、出力範囲が±１の範囲であるために後段における規格化が容易であり、補正が行い易い。更に、これらのメリットの他に、出力値が連続であるために後段の補正や合成が実施し易い点もある。
【００５６】
例えば、本実施の形態の場合は、閾値ポテンシャルの合成として単純にＸ方向の周期関数とＹ方向の周期関数の和を取っているが、出力値の範囲は±２の範囲で連続しており、規格化、補正等の後段の設計が容易である。
【００５７】
θは色毎に異なる設定角度を与える回転角パラメータであり、上述した形の閾値ポテンシャルにおいては網点の回転角を示す。例えば、回転角０で、網処理の線数が１７５線で印字機構の印字解像度が６００ｄｐｉの場合には前記式は、
Ｚ＝ｓｉｎ（２π・１７５／６００・ｘ）＋ｓｉｎ（２π・１７５／６００・ｙ）
となり、およそ６００／１７５≒３．４３画素の周期をＸ軸方向及びＹ軸方向に有する閾値ポテンシャル関数が生成される。
【００５８】
１０８は閾値算出回路であり、１０６，１０７の出力の和や積等の演算から該当座標の閾値を算出する。
【００５９】
１０９は階調補正回路であり、周期関数や閾値算出回路、エンジンの印字特性等の非線形性を補正し、閾値ポテンシャルから実際の印字濃度を得て所望の階調特性を得るための閾値の変換補正を行う。閾値ポテンシャルから入力濃度に対する印字濃度を決定し、出力する。
【００６０】
１０８は１０６，１０７の出力からの閾値を算出し、濃度入力に対して閾値処理を行い、これに１０９で補正を掛けて該当画素の閾値処理を行い、印字濃度を決定する。入力濃度３０５と補正を掛けた閾値との数値比較によって印字濃度を決定し、レーザー駆動信号３０６として駆動回路へと出力される。
【００６１】
図１に示した本発明の実施形態は、印字出力装置の描画制御段にシステムの一部として組み込まれる。
【００６２】
図２に印字機構の構成と図１に示した本発明の接続形態を示す。
【００６３】
２００は画像生成部、２０１はＣＰＵ、２０２はＣＰＵ２０１を動作させるプログラムやデータを記憶しておく記憶素子、２０３は画像イメージを展開したり、一時的なデータを蓄える一時記憶素子、２０４は印字指令を授受したり、画像イメージを取り込むための外部機器とのインターフェース、３５０は画像生成部のバスライン、２０６は印字機構制御やセンサー情報同期信号を受け取るための内部とのインターフェースである。
【００６４】
又、２０７は図１に示した閾値生成機構、２１０は印字メカニズムである。本実施の形態では、単色又は各色を順次描画作成していく印字メカニズム構成を示した。複数色を同時に描画する場合は、幾つかの構成要素が複数必要になる。
【００６５】
２１１は感光体であり、感光体２１１上に光走査と発光タイミングの調整によって潜像が形成される。
【００６６】
２１２はポリゴンミラーであり、感光体２１１上に光走査を行う。２１３は紙センサーであり、搬送系によって送られてきた用紙が所定の位置まで到達したか否かの確認を行う。
【００６７】
２１４は光走査の同期を取るためのセンサーであり、走査タイミングを検出する。２１５は光源である。描画情報によって光量を変化させ、光走査と合わせ２１１上に電気的な潜像を形成する。
【００６８】
２０４からのイメージ情報や描画コマンドに基づいて、２９３上に印字イメージが描画され、或は補正処理が行われて展開される。展開されたイメージを出力するべく、印字メカニズムの駆動処理が行われ、センサー出力のタイミングに合わせて画像を送出するための機構の設定が行われる。２０３上に生成された画像イメージの多値情報は印字メカニズムの同期信号のタイミングに合わせて２０７に入力され、レーザー駆動信号に変換され、印字画像が出力される。
【００６９】
図３に印字手順を示す。
【００７０】
先ず、外部機器、スキャナ等から印字情報を所得し、ハードウェアの色数に合わせた多値イメージをメモリー上に展開する。イメージの準備ができた時点で画処理用のハードウェアの初期化、設定を行う（ａ４）。そして、印字機構に給紙指令を発行し、印字色に合わせ、網処理の角度を設定し、用紙又は転写体をセンサーで監視し、所定の位置に達したという報知を待つ（ａ７）。
【００７１】
印字メカニズムが所定のタイミングに達した時点で、印字メカニズムの発するタイミング信号に合わせて、２０３上のイメージデータを網処理ハードウェアへと転送する。同時に読み出したイメージデータの画素座標情報から閾値が算出され、両者を照らし合わせて印字濃度が決定される。
【００７２】
決定された濃度情報で、発光素子が駆動され（ａ９）、潜像イメージが２１１の感光体ドラム上に形成され、転写体上に現像されたトナー像が転写される。これを１色分の全イメージデータが転送されるまで繰り返し、１色分の処理が終了した時点で、網処理の角度を再設定し、印字メカニズムの印字色を切り替えて次の色イメージの処理に入る。
【００７３】
全色の処理が終わった時点でトナー画像を紙に転写し、定着器によって転写し、出力を行う。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、正確な網処理の周期と色毎に異なる印字角度を、印字メカニズムに依存することなく生成するためのハードウェアによって画像処理する画像形成装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態の閾値処理の構成例を示す図である。
【図２】印字機構の構成と図１に示した本発明の接続形態を示す図である。
【図３】印字手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
３００  画素クロックの同期信号
３０１  画素クロック
３０２  紙センサ出力
３０３，３０４  角度設定値入力
３０５  画素の濃度情報
３０６  レーザー駆動信号
１００  画素数カウンタ
１０１  走査線カウンタ
１０２，１０３  座標変換回路
１０４，１０５  加算回路
１０６，１０７  周期関数回路
１０８  閾値ポテンシャルの算出回路
１０９  階調補正回路
２００  画像生成部
２０１  ＣＰＵ
２０２  記憶素子
２０３  一時記憶素子
２０４  外部機器とのインターフェース
３５０  画像生成部のバスライン
２０６  インターフェース
２０７  閾値生成機構
２１０  印字メカニズム
２１１  感光体
２１２  ポリゴンミラー
２１３  紙センサー
２１４  光走査の同期を取るためのセンサー
２１５  光源
【図１】
2005111947.tif 000003
【図２】
2005111947.tif 000004
【図３】
2005111947.tif 000005