(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を露光して線を含む画像を形成するプリンタを制御するためのデータの生成方法であって、
前記プリンタにより形成される線の幅を画定する２つのエッヂを数学的に定義するステップと、
前記２つのエッヂ各々について、各エッヂから前記線の外側に複数のピクセル分離れた位置にありかつ各エッヂに沿って延びる境界線を定め、各エッヂについて定められた境界線各々と該境界線に近い側のエッヂとの間にあるピクセルの位置を識別するステップと、
前記識別されたピクセルの位置と該ピクセルに近い側のエッヂとの間の距離を決定するステップと、
前記境界線から該境界線に近い側のエッヂに近づくに従って値が大きくなる基準、前記識別された位置、及び前記決定された距離に基づいて、前記位置が識別されたピクセルの露光の大きさが、前記境界線から該境界線に近い側のエッヂに近づくに従って大きくなるように、該ピクセルの露光の大きさを表すデータを生成するステップと、
前記生成されたデータを記憶するステップと、
を有する、プリンタの制御データの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、超鮮明(hyperacuity) 印刷技術に関する。本出願は、テキストのレンダリング、線画の描出（ラインアートドローイング）または線引き（ラインストローク）に特に適しているので、これらの用途を特に参照しながら説明する。しかし、本技術は、他の分野にも使用できることを理解されたい。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ビットマップのレンダリング及びドローイング技術の場合、ある画像は、それぞれが黒または白である非常に小さなセルからなる矩形のグリッドに分割される。各セルは黒または白であるので、画像（ピクチャー）は、各セルに対して一つのビットが対応する一連のビット、すなわち、画像のビットマップとして記憶することができる。
【０００３】
このビットマップ画像に関する一つの問題は、ビットマップの垂直または水平構造に完全には整合（一致）していない直線のエッヂを生成するときに生じるギザギザな部分（アーチファクト）である。このギザギザな部分は、レンダリングされるエッヂがほぼ水平または垂直であるときに最もハッキリと現れる。このような直線の場合、エッヂは水平または垂直からのずれに依存する距離の間、ピクセル・ラインに沿って走り、それからある距離だけ隣接するピクセル・ラインにステップし（段状になり）、それから再び次の隣接するピクセル・ラインにステップする、等である。このギザギザな部分は得られた画像の画質を著しく低下させる。
【０００４】
ページ分解言語（ＰＤＬ）プログラムのような描画（ドローイング）生成プログラムは、このギザギザな部分を抑制するために、通常、解像度を向上させる。すなわち、一本のライン当たりのビットの数を増やし、１インチ当たりのラインの数を増やす。もちろん、このように解像度を向上させても、ギザギザな部分を除去することはできず、単にそのような画像を人間の目で認識できないようなもっと細かい、もっと小さなギザギザの部分にするだけにすぎない。しかし、一本のライン当たりのビット数が二倍であり、１インチ当たりのライン数が二倍であるビット・サイズを持つ解像度は高価なものになる。すなわち、四倍の情報を必要とし、そのため処理時間が四倍になり、遥かに正確な走査装置および印刷装置が必要となる。
【０００５】
超鮮明プリンタは、全体の解像度を向上させないで、ギザギザな部分を除去または減少させることによって画質を改善する。超鮮明印刷においては、エッヂの印刷が行われる位置に関する情報は、入力データの解像度を向上させなくても、非常に高い精度に維持される。印刷されるテキスト（またはラインアート）の必要な画像のビットマップを使用する代わりに、バイトマップが使用される。各ビット位置の代わりに、グレイ値またはピクセルのようなコード化した情報の多重ビット・バイトが使用される。上記多重ビット・バイト・グレイ・ピクセルに含まれる情報は、エッヂを置く位置を識別するために超鮮明プリンタで、隣接するグレイ・ピクセルと一緒に処理される。次に、この情報は、ギザギザな部分のない直線状のエッヂを作り出すために、最適な方法でプリンタで露光を調整するために使用される。通常、露光パラメータは、（通常、高速走査（ファーストスキャン）方向を横切る方向におけるエッヂの調整に使用される）プリンタ・ドットの全体のサイズを調整するための輝度（強度）、および高速走査方向に沿って、上記ドットの位置を移動させるタイミングを含む。本発明者の米国特許第５，４８５，２８９号が適当な超鮮明プリンタを開示している。
【０００６】
本発明は、ＰＤＬプログラムおよびその他のプログラムのような描画プログラムにより生成されたライン情報を、超鮮明プリンタ上に表示するのに適切なフォーマットに変換するための新しい改良技術に関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超鮮明プリンタを制御するためのデータを生成するための方法を提供する。エッヂは数学的に定義される。上記エッヂの選択された近傍内のピクセルが識別される。上記の選択された近傍は、上記エッヂの両側に等しく配置されている境界同士の間を延びる。各ピクセルと上記エッヂとの間の距離の決定が行われる。各ピクセルに対して、印刷媒体上に超鮮明プリンタが印刷するエッヂの位置に関する輝度（強度）値が作られる。
【０００８】
本発明をもっと限定した別の観点から見ると、選択された近傍は、この選択された近傍の対向する境界の間のピクセル幅の数値を示すグレイ・スパン値を選択することによって選択される。
【０００９】
本発明をもっと限定した観点から見ると、エッヂは複数の小片からなるエッヂセグメントに分割される。アンギュラ（角度）二等分線が隣接するエッヂセグメントの間に引かれ、中点二等分線が各エッヂセグメントの中点を通って引かれる。このようにして、上記選択した近傍は複数のサブ領域に分割される。
【００１０】
本発明をもっと限定した別の観点からみると、選択した近傍の各ピクセルの大きさは、ピクセルとエッヂとの間の距離によって定義される。上記近傍のサブ領域内の複数の各ピクセルの相対的な大きさから、勾配面が決定される。プリンタ・ドットの輝度（強度）値は、上記勾配面の勾配および対応するプリント・ピクセルの大きさに従って選択される。
【００１１】
本発明を他の観点からみると、本発明は超鮮明印刷用の装置である。一つの手段が一つのエッヂを数学的に定義する。一つの手段が上記エッヂの選択した近傍のピクセルを識別する。一つの手段が、各ピクセルと上記エッヂとの間の距離を決定する。他の手段が、複数の各ピクセルを上記エッヂに対して接線方向に向けるために露光値を生成する。超鮮明プリンタが、米国特許第５，４８５，２８９号に開示されている処理に従って、このピクセル・マップを印刷する。
【００１２】
本発明の一つの利点は、そのエッヂが滑らかであり、ギザギザになっていないことである。
【００１３】
本発明の他の利点は、その速度である。鮮明なエッヂを、比較的低い解像度で描くことができる。
【００１４】
本発明の他の利点は、閉鎖領域を塗りつぶす速度が速いことである。
【００１５】
本発明の他の利点は、メモリの容量が少なくてすむこと、および処理帯域幅が狭くてすむことである。
【００１６】
本発明の他の利点は、上記のギザギザな部分を除去するために、テキストおよびラインアートデータは、通常、自然の画像のようなハーフトーン化用のテキストおよびラインアートデータより、より高度の解像ビットマップを必要とするにも拘らず、本発明を使用すれば、テキストおよびラインアート用のデータをハーフトーン化用のデータと同じ（もっと低い）解像度で記憶することができる。
【００１７】
本発明の他の利点は、記憶フォーマットが、本質的に装置から独立していて、走査周波数、クロック周波数およびスポット・サイズのすべての範囲を使用する超鮮明プリンタ、およびインクジェットからレーザまでの種々のタイプの超鮮明プリンタを駆動することができることである。
【００１８】
当業者なら、好適な実施の形態の下記の詳細な説明を読み理解すれば、本発明のさらに他の利点を理解することができるだろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、種々の構成部材および構成部材の種々の組み合わせにより、また種々のステップおよびステップの種々の組み合わせにより実行することができる。図面は単に好適な実施の形態を説明するためのものであって、本発明を制限するものでないことを理解されたい。
【００２０】
図１について説明すると、ステップ１０は、ＰＤＬプログラムまたは他のソースから受けとった、数学的に定義されたエッヂを表す。次に、ステップ１１で、輝度または高速走査方向におけるオフセットの大きさのような露光値が、エッヂからの各ピクセルの距離および方向により決定される。
【００２１】
数学的なエッヂを定義するステップを詳細に説明すると、ＰＤＬタイプ・プログラムは、通常、複数の曲線および直線を引くためのオプションを持つ。曲線を引くためのある技術の場合、ユーザはいくつかの点を選択することができる。その後、このプログラムは、上記点を通過するように、またはほぼ上記点を通過するように滑らかな湾曲を数学的に定義するために、三次スプラインまたは他の補間技術を使用する。好適な実施の形態の場合には、上記三次スプラインまたは他の数学的に定義された曲線は、数学的計算を簡単にするために多数の小さな直線セグメント２０に分割される。図２は、複数の直線エッヂセグメントに分割された閉じた曲線である。図２の直線セグメントは、図面を簡単にするために非常におおまかに表示してある。通常、上記曲線をもっと滑らかに近似するために、遥かに多くのもっと小さな直線セグメントが選択される。もちろん、直線は長い一つのセグメントを持つことができる。
【００２２】
露光を決定するために、最初に、ステップ１２で、エッヂの近くにあると思われるエッヂからの距離が定義される。この距離または幅は「グレイ・スパン」と呼ばれる。このグレイ・スパン２２は、通常ピクセルの幅で測定される。少なくとも一つの部分的輝度(intensity) ピクセルが、一つのエッヂのどちらかの側に確実に発見できるためには２個〜３個のピクセル幅の範囲内のグレイ・スパンが好ましい。
【００２３】
各直線エッヂセグメント２０は、その重心位置２４を見つけることにより、二つのセグメント２０ａおよび２０ｂに分割される。線２６は、重心位置を通ってグレイ・スパン境界２４まで引かれる。好適な実施の形態の場合には、線２６は、直線セグメント２０が（水平方向に引かれた）高速走査方向から４５度以内にある場合は、（垂直に引かれた）低速走査方向に引かれ、ライン・セグメントが低速走査方向から４５度以内にある場合には、高速走査方向に引かれる。このようにして、エッヂセグメント２０が、セグメント二等分線２６に平行であった場合に起こる可能性がある、不連続を避けることができる。低速走査方向、および高速走査方向のセグメント二等分線の間の、４５度の分割線により対称になるために、数学的計算が簡単になる。各交点３０において、エッヂセグメント間に、アンギュラ（角度）二等分線３２が引かれる。このライン３２は、それ自身および各隣接ライン・セグメントとの間の角度が同じになるように選択される。このようにして、四つの辺を持つ多角形の領域が決まるが、この領域はエッヂの近くにある。
【００２４】
ピクセル識別ステップ１３においては、各多角形領域内の各ピクセル（ｕ，ｖ）、すなわち、多角形のエッヂの近傍のピクセルの識別が行われる。
【００２５】
図３について説明すると、ピクセルとライン間の高速走査方向および低速走査方向の距離を決定するために、各ピクセル（ｕ、ｖ）がステップ１４で評価される。好適な実施の形態の場合には、ピクセルは、下記の式（１ａ）および（１ｂ）により評価される。
【００２６】
【数１】
0004409636.tif 000002
【００２７】
【数２】
0004409636.tif 000003
【００２８】
但し、数量ｙＥ、ｘＥ、ｄｐおよびｄｑは図３に定義する。ｄｐおよびｄｑがさらに下記式により定義されることに留意されたい。
【００２９】
ｄｐ＝ｐ−ｘＥ                （２ａ）
ｄｑ＝ｑ−ｙＥ                （２ｂ）
【００３０】
項「センス（ＳＥＮＳＥ）」は、エッヂセグメントが時計回り方向に評価されたのか、または反時計回り方向に評価されたのかを示す。この項は、決定した勾配の極性、すなわち、黒から白になるのか、白から黒になるのかに影響を与える。
【００３１】
エッヂは、勾配しきい値技術またはステップを使用してプリンタ座標で再び定義される。より詳細に説明すると、各ピクセルの大きさは、グレイ・スパンのエッヂの一つの上に正確に位置しているピクセルが、例えば、２２５の最大値を持つように、また他のエッヂ上に正確に位置しているピクセルが、例えば、０の最小値を持つように相対スケ−ルに基づいて決定される。エッヂの上に正確に位置しているピクセルは、二つの両極の数値の真ん中の数値、例えば、１２８というしきい値ｔを持つ。評価された各多角形領域内においては、各ピクセルの中央の位置の各ピクセルの大きさが勾配面を定義する。同様に、本発明の実施の形態のしきい値の大きさ１２８が第二の面を定義する。これら二つの面は、交差してエッヂを形成する。
【００３２】
図４について説明すると、少なくとも三つのピクセル（ｕ、ｖ）の大きさ４０が一定の多角形内で定義されると、この大きさが傾斜面４２を定義する。任意の一定および再度のサンプルまたはライン・セグメントにおいて、三つの大きさの三つの数値が上記面を決定する。再度サンプルした各点で作られた、この一組の傾斜面は採取した入力データの小さな直線部分を再構成したものと理解できる。露光および現像プロセスを決定するしきい値は、高速走査軸および低速走査軸が、しきい値、例えば、１２８を通っている場合の平行面４４と定義することができる。三つ（またはそれ以上の）大きさにより定義された面４２としきい値面４４との交点が、ライン４６である。このライン４６は、元の入力データがしきい値と交差し、ｘ，ｙ面上に投影されたとき、再度サンプルしたｘ，ｙ位置（図５）から種々の角度θおよび距離ｄを持つことができる位置の小さな直線推定値である。これらの小さな直線的な推定値の空間精度は、入力平方アレイの空間（周期）によって示される入力データの解像度より実質的に大きい。
【００３３】
図５について説明すると、線の交点の面４４への投影距離ｄおよび投影角度θを定義する式は下記の通りである。
【００３４】
【数３】
0004409636.tif 000004
【００３５】
【数４】
0004409636.tif 000005
【００３６】
但し、ｄは二つの面が交差する線への現在の再度サンプルからの垂直線の半径方向の距離であり、θは、ｘ軸に対しこの垂直線のｘ，ｙ面の角度である。上式のａｒｃｔａｎは逆タンジェントである。再サンプル頻度ｄｐは、レーザ走査装置の光学的機械的解像度、例えば、１インチ当たり６００に設定される。数値ｆおよびｐは、それぞれ高速走査、すなわち、ｘ方向、および低速走査、すなわち、ｙ方向の入力データの解像度である。エッヂｄへの距離は、（四角な再度のサンプルとみなす）両方および高速走査方向および低速走査方向の、両方の走査の単位を持つ割り当てられた数値である。＋ｄはその点（スポット）が露光された領域であることを示し、−ｄはまだ露出されていない領域を示す。θ＝０は、垂直なエッヂが移動する点の前にあることを示し、θ＝９０度はそのエッヂが移動ラインに平行であることを示す。例えば、高速の走査方向に対して４５度のエッヂは、正であるが、θ＝４５度のところでｄの値が減少することを示す。点の中心がエッヂ上を通過すると、ｄ値は負の方向に減少し、角度は−１３５度に変化する。
【００３７】
閉じた領域を取り囲む傾斜したエッヂを決定した後で、その領域の内側にピクセルを挿入するために走査アルゴリズムが使用される。勾配（スロープ）が運河の土手または湖の岸辺としての領域内に延びるように、その領域が故意に形成されていることを観察すれば、走査ラスタ・アルゴリズムにより、勾配が下降および上昇する場所を単にチェックするだけで内部を満たすことができることを容易に理解できるだろう。テキストの場合によく起こるように、これら領域が他の類似の領域に重ならない限り、このアルゴリズムはこの業界で現在使用されているもう一つの「卷き(Winding) ルール」より遥かに速い。
【００３８】
ソースの解像度ｆおよびｐがしばしば３００ｄｐｉ以下である場合に、滑らかでギザギザな部分が比較的少ないテキストや線画を印刷するには、３−４ビットの数字の精度でサンプルした画像で、一般的に十分である。
【００３９】
図６に示し、上記米国特許第５，４８５，２８９号に非常に詳細に開示されているように、しきい値決定装置６８には、ｘ、すなわち、高速走査方向勾配、およびｙ、すなわち、低速走査方向の勾配を、また大きさの数値、すなわち、画像発生装置５１により上記のように計算されたエッヂからの距離ｄが送られる。しきい値決定装置６８は、好適にはルックアップテーブルであることが好ましいしきい値関数ブロック１６８を含む。リサンプリング用補間回路６０が、画像発生装置の解像度から、例えば、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ等のプリンタの解像度への補間を行う。ルックアップテーブル１６８は、対応する輝度Ｃおよび速い走査方向のオフセットを検索するために、二つの勾配数値および大きさの数値によりアドレスされる（１６）。ルックアップテーブルにプログラムされている数値は、可能な各勾配および大きさの組み合わせをチェックし、適当な露光、すなわち、輝度およびオフセットを決定することにより作られる。シフト・レジスタ１６２には、輝度値がロードされ、高速走査方向のオフセットが行われるようにクロックされる。ディジタル−アナログ変換器（Ａ／Ｄ）７６は、シフト・レジスタから輝度値を受けとり、低速走査方向のオフセットを行うためにプリンタのレーザ・ダイオード７８を制御する。
【００４０】
図７に示すように、レーザ・プリンタが、例えば、ラスタ・ラインに沿って走査し、閉じた領域の最初のエッヂで勾配または急激に立ち上がるグレイ・スケール値に遭遇した場合には、白い領域から離れるのを中止し、フォトレセプタ（例えば感光体）の露光をスタートする。露光の大きさは、最大、すなわち、黒に到達するまで勾配に沿って増大する。ラスタは、閉じた領域の他のエッヂでグレイ・スパン勾配に到達するまで、黒のモードを維持する。ラスタが異なる方向の勾配を追随している間に、すべて白、すなわち、ゼロ露光モードに戻ると、露光は減少する。
【００４１】
図８について説明すると、この図においては、エッヂに対してラインがアナログ的に定義される。通常、ＰＤＬタイプ・プログラムは、（１）ラインの中心８０および（２）ラインの幅８２を定義する。このようにして、二つのエッヂが、線の両側に一つずつ定義される。すなわち、二つのエッヂ８４ａ、８４ｂが定義され、線の幅８２による相互間のオフセットが定義される。上記二つのエッヂは、ラインの一方のエッヂ上に白から黒への勾配を形成し、他方のエッヂ上に黒から白への勾配を形成する。このようにして、閉じたループのように線が「充填される」。ラインの一方の端部８６は、好適には、幅の間の端部を横切る垂直な線により定義されることが好ましい。幅の広い線の場合には、領域を形成している他方のエッヂは、その線の端部に沿って定義される。
【００４２】
場合によっては、ピクセルが二つのエッヂの近くに存在することがあることを理解されたい。このピクセルの距離および勾配は、最も近いエッヂに基づいて評価される。
【００４３】
固定のマージンを使用しないで、グレイ・スパン領域のマージンの位置を、好適には、下記のように定義することが好ましい。
【００４４】
【数５】
0004409636.tif 000006
【００４５】
【数６】
0004409636.tif 000007
【００４６】
その低速走査方向および高速走査方向の座標によりグレイ・スパン空間のマージンを定義すると、どのピクセルがグレイ・スパン領域内に存在するのか存在しないのかについてのより正確な決定を容易に行うことができる。さらに、各ピクセルの大きさが、グレイ・スパン領域のエッヂと、グレイ・スパン領域の対向するエッヂとの間の距離に従って重み付けされる。それ故、低速走査方向および高速走査方向のグレイ・スパンのマージンを正確に決定すれば、低速走査方向および高速走査方向の勾配の正確な決定を容易に行うことができる。
【００４７】
本発明を好適な実施の形態を参照しながら説明してきた。上記の詳細な説明を読んで理解すれば、当然種々の修正および変更を思いつくだろう。そのようなすべての修正および変更が添付の特許請求の範囲またはそれに相当するものの範囲に含まれる限り、それら修正および変更はすべて本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明によるエッヂ決定の略図である。
【図３】図２のセグメントの一つの詳細図である。
【図４】勾配しきい値技術である。
【図５】図４で決定したテキストまたはラインアートエッヂを、極座座標により完全に定義することができる方法である。
【図６】生成したデータの超鮮明プリンタによる処理である。
【図７】図２の閉じた多角形のエッヂに関するピクセル輝度の変化である。
【図８】選択された幅の直線のエッヂ決定の略図である。
【符号の説明】
１２，１３，１４    ステップ
２０    セグメント
２４    境界
２６    線
３０    交点
３２    ライン
４２，４４    面
４６    ライン４６
７８    レーザ・ダイオード
８０    ラインの中心
８２    ラインの幅
８４ａ，８４ｂ    エッヂ
８６    端部
１６０    ルックアップテーブル
１６２    シフト・レジスタ
【図１】
0004409636.tif 000008
【図２】
0004409636.tif 000009
【図３】
0004409636.tif 000010
【図４】
0004409636.tif 000011
【図５】
0004409636.tif 000012
【図６】
0004409636.tif 000013
【図７】
0004409636.tif 000014
【図８】
0004409636.tif 000015