(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
網点処理された多値画像データに基づいて階調画像を形成する画像形成装置であって、
前記網点処理の網点パターンに対応して、前記多値画像データの各画素のドットを、前記多値画像データに基づいて形成される画像の走査方向において左側から成長するか、右側から成長させるか、中央から成長させるか、或は当該ドットの両側から成長させるかのいずれかを決定するための制御データを記憶する記憶手段と、
画像形成のための走査に同期して前記記憶手段から前記制御データを読み出す読出し手段と、
前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成すると共に、前記読出し手段により読み出された前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変更するパルス幅変調手段と、
前記パルス幅変調手段より出力される前記パルス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画像形成手段とを有し、
前記制御データは、前記網点パターンで前記走査方向に隣接する成長順位が先のドットがある場合は当該成長順位が先のドットの側から、前記走査方向に隣接する成長順位が後のドットがないときは中央から、前記走査方向の両側に隣接するドットの成長順位がともに先の場合は両側からドットを成長させるデータであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
網点処理された多値画像データに基づいて階調画像を形成する画像形成方法であって、
前記網点処理の網点パターンに対応して、前記多値画像データの各画素のドットを、前記多値画像データに基づいて形成される画像の走査方向において左側から成長するか、右側から成長させるか、中央から成長させるか、或は当該ドットの両側から成長させるかのいずれかを決定するための制御データを予め記憶しておき、
画像形成のための走査に同期して前記制御データを読み出す読出し工程と、
前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成すると共に、前記読出し工程で読み出された前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変更するパルス幅変調工程と、
前記パルス幅変調工程で出力される前記パルス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画像形成工程とを有し、
前記制御データは、前記網点パターンで前記走査方向に隣接する成長順位が先のドットがある場合は当該成長順位が先のドットの側から、前記走査方向に隣接する成長順位が後のドットがないときは中央から、前記走査方向の両側に隣接するドットの成長順位がともに先の場合は両側からドットを成長させるデータであることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値の画素データに基づいて階調画像を形成する画像形成方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。このような周辺機器の一つにプリンタ装置がある。
【０００３】
このようなプリンタ装置では、ホストコンピュータ等の機器と通信を行い、コマンドや印刷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に描画展開を行って印刷出力を行っている。
【０００４】
このような描画展開時、原画像データがカラーの階調データである場合、色情報が多少失われるとしても、階調表現が十分出来ないと、満足する出力結果が得られないことになる。例えば、電子写真方式のような印刷方式においては、印刷物において、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形性が大きくなり、単独画素での階調表現が難しい。そこで、このような印刷方式においては、単位面積内のドット数によって各画素の階調を表現する、所謂、網点等の画像処理が実施されている。このような処理では、網点の面積を小さく取って、網点を視覚上目立たなくする必要がある。よって、記録機構の解像度が１０００ｄｐｉ程度、或はそれ未満の場合には、単位面積内に階調表現のための十分な数のドットを保持できない。そこで、各画素の階調表現を行う手法と、上述した単位面積当りのドットによる階調表現とを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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
各画素の階調表現にはいくつかの手法があるが、例えば走査型の記録機構において比較的採用し易い手法の一つとして、各画素内でＰＷＭ処理を行う方法がある。しかし、このようなＰＷＭ変調を行った中間値の画素は、描画上孤立した画素となる。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、線形性に欠けた不安定な印刷結果を生み出すことになる。そこでこれを回避するために、隣接する画素に飽和描画画素、即ち、画素の全領域に亙って描画されている画素と連続するように画素を描画すれば良いことになる。
【０００６】
このように、複数の画素に亙って連続した描画を行うには、ＰＷＭ変調された信号の位相を変えることによって実現できるが、各画素の階調表現において、位相情報の制御を行った場合には、その位相制御のための情報を各画素毎に用意する必要が生じる。しかし、このような位相制御用の情報を各画素ごとに記憶すると、特に高解像度の機器の場合にはその情報量は膨大なものとなり、メモリ容量の増大、コストアップを招くことになる。
【０００７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、画像データに応じたパルス幅変調信号の位相を制御する制御データを画像形成の走査に同期して生成し、その制御データに従ってパルス幅変調信号を制御することにより、画像データを記憶するメモリ容量の増大を防止した画像形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明の目的は、画像データを網点処理する網点パターンに対応する制御データを予め設定しておき、画像形成のための画像走査に同期して、その制御データを読み出し、その制御データに応じたパルス幅変調信号の位相制御を行って画像を形成する画像形成方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【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形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
網点処理された多値画像データに基づいて階調画像を形成する画像形成装置であって、
前記網点処理の網点パターンに対応して、前記多値画像データの各画素のドットを、前記多値画像データに基づいて形成される画像の走査方向において左側から成長するか、右側から成長させるか、中央から成長させるか、或は当該ドットの両側から成長させるかのいずれかを決定するための制御データを記憶する記憶手段と、
画像形成のための走査に同期して前記記憶手段から前記制御データを読み出す読出し手段と、
前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成すると共に、前記読出し手段により読み出された前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変更するパルス幅変調手段と、
前記パルス幅変調手段より出力される前記パルス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画像形成手段とを有し、
前記制御データは、前記網点パターンで前記走査方向に隣接する成長順位が先のドットがある場合は当該成長順位が先のドットの側から、前記走査方向に隣接する成長順位が後のドットがないときは中央から、前記走査方向の両側に隣接するドットの成長順位がともに先の場合は両側からドットを成長させるデータであることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の画像形成方法は以下のような工程を備える。即ち、
網点処理された多値画像データに基づいて階調画像を形成する画像形成方法であって、
前記網点処理の網点パターンに対応して、前記多値画像データの各画素のドットを、前記多値画像データに基づいて形成される画像の走査方向において左側から成長するか、右側から成長させるか、中央から成長させるか、或は当該ドットの両側から成長させるかのいずれかを決定するための制御データを予め記憶しておき、
画像形成のための走査に同期して前記制御データを読み出す読出し工程と、
前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成すると共に、前記読出し工程で読み出された前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変更するパルス幅変調工程と、
前記パルス幅変調工程で出力される前記パルス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画像形成工程とを有し、
前記制御データは、前記網点パターンで前記走査方向に隣接する成長順位が先のドットがある場合は当該成長順位が先のドットの側から、前記走査方向に隣接する成長順位が後のドットがないときは中央から、前記走査方向の両側に隣接するドットの成長順位がともに先の場合は両側からドットを成長させるデータであることを特徴とする。
【００１１】
【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を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（レーザビームプリンタ）の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図において、１００は記録部を示し、本実施の形態においては電子写真方式により画像記録を行う。１１０は光変調部で、画像データ生成部１５０から送られてくるイメージデータ２０２を入力し、半導体レーザ素子１１１を駆動するためのパルス幅変調信号を生成してレーザ素子１１１に供給している。半導体レーザ素子１１１は、この光変調部１１０から出力される変調信号により駆動されてレーザ光を発光し、不図示の感光体に電位潜像を形成する。また光変調部１１０は、イメージデータ２０２以外に、信号発生部２００から制御データ２０１を入力して、これに応じてレーザ素子１１１に供給するパルス幅変調信号の位相を変化させる。尚、この光変調部１１０に入力されるイメージデータ２０２は、例えば４ビットの画像データで、この制御データ２０１に基づき非発光、及び全点灯を含む１６値のパルス幅の信号（図２参照）を出力して半導体レーザ素子１１１に供給している。信号発生部２００は、この制御データ２０１を発生する信号発生部で、その詳細は図３を参照して詳しく後述する。
【００１４】
尚、この記録部１００には、レーザ素子１１１からのレーザ光を走査するための走査系、光学系、現像系等が設けられているが、これらは本実施の形態の説明上、重要ではないので、それらを省略して示している。またＢＤは、レーザ素子１１１から放出されて走査されるレーザ光を、１ラインの走査端で検出するビームディテクタ（ＢＤ）の出力を示し、レーザ光の一走査ごとにレーザ光を検知して水平同期信号を出力している。
【００１５】
次に、この記録部１００にイメージデータ２０２を出力して画像の記録を制御する画像データ生成部１５０の構成を説明する。
【００１６】
この画像データ生成部１５０は、外部機器からの指令やデータに従って記録すべき画像データを生成する。１５１は、ホストコンピュータ等の外部機器とのインターフェース部分（Ｉ／Ｆ）である。１５２はＣＰＵで、ＲＯＭ１５３に記憶されている制御プログラムに従って、このプリンタ全体の動作を制御している。このＲＯＭ１５３には、ＣＰＵ１５２の制御プログラムや各種データなどが格納されている。この制御プログラムには、最終的なビットイメージ展開以外にも記録データの解釈、変換、記録部１００のコントロール等、及びマンマシン・インターフェース制御などの多くの処理プログラムが存在する。また、このＲＯＭ１５３には、文字のフォントデータなどが格納されている。主記憶（ＲＡＭ）１５４は、外部機器から受信したデータのバッファリング、演算時のパラメータ格納。中間処理データの一時処理領域等に使用される。ＣＰＵ１５２は、ＲＯＭ１５３に格納された制御プログラムに基づいて、インターフェース部１５１で受信したコマンドやデータ等を処理し、最終的にページメモリ１６０にイメージデータとして展開する。
【００１７】
インターフェース部１５１で受信されたプリントデータは、ＲＯＭ１５３に登録されているディザマトリックス１５５やフォントデータなどを基にイメージデータ（ここでは４ビット／画素）に展開され、ページメモリ１６０に記憶される。このイメージデータ２０２は、光変調部１１０の入力データ（４ビット）となる。１６１はＦＩＦＯメモリで、ページメモリ１６０から読み出された４ビットのイメージデータ２０２を順次保持し、ファーストイン・ファーストアウトで記録部１００に出力している。
【００１８】
ここでページメモリ１６０には、イメージデータ２０２の書き込みと、記録部１００から要求されるイメージデータ２０２の読み出し要求に基づくデータ読み出しとの、２系統の独立したメモリアクセスが発生する。ここで２つのメモリアクセスが競合すると、イメージデータ２０２が正常に読み出されて記録部１００に送出されず、正常な記録が行われないことになる。物理的にはページメモリ１６０が専用の個別素子ではなく、他のメモリと共用されている場合には、更に、画像処理以前のデータ処理のために、より膨大なメモリアクセスが発生し、この問題は更に深刻になる。
【００１９】
従って、本実施の形態では、ページメモリ１６０へのメモリアクセスの競合を避け、記録タイミングに合致した形でイメージデータ２０２を記録部１００に送りだすことができるように、イメージデータ２０２を一旦ＦＩＦＯ１６１に貯えている。こうしてＦＩＦＯ１６１によって、記録部１００へのイメージデータ２０２の転送タイミングをずらし、イメージデータ２０２が画素やビーム走査の同期信号に合わせて、確実に記録部１００に出力されるようにしている。
【００２０】
図２は、前述した２ビットの制御データ２０１及び４ビットのイメージデータ２０２に対応するパルス幅変調信号の波形の模式図である。
【００２１】
本実施の形態によれば、２ビットの制御データ２０１に要するメモリ量をページメモリ１６０から節約した形となる。この制御データ２０１に対応するそれぞれの波形は、中央成長パルスとその反転波形、左寄せ波形、右寄せ波形の４つの設定とする。ここで生成される波形はそれぞれ異なっているが入力されるイメージデータ２０２の増大に合わせてパルスは太く成長していく。
【００２２】
図２を参照すると、「1pixel」は１画素の幅を示し、制御データ２０１が“００”の時は左寄せ波形（左側からドットが成長する波形）を示し、制御データ２０１が“０１”の時は右寄せ波形（右側からドットが成長する波形）を示し、また制御データ２０１が“１０”の時は中央成長波形（画素の中央からドットが成長する波形）を示し、そして制御データ２０１が“１１”の時は、両側からドットが成長する波形（画素の両側からドットが成長する波形、即ち、中央成長パルスの反転波形）を示している。
【００２３】
図３は、この制御データ２０１を発生する信号発生部２００の詳細構成を示すブロック図である。
【００２４】
図において、２１０、２１１のそれぞれは、主走査周期レジスタ及び副走査周期レジスタである。ここでは、それぞれ最大値Ｋ、最大値Ｍまでの周期が設定される。ここで例えば、画像データ生成部１５０の網点処理の周期に合わせて、主走査周期レジスタ２１０、副走査周期レジスタ２１１に周期が設定される。２１２及び２１３は共にｎ進カウンタで、クロック入力を、進数入力に設定された値に従ってカウントする。即ち、ｎ進カウンタ２１２のクロック入力には、画素クロックＶＤＯが入力され、主走査方向の繰り返し周期を生成する。またｎ進カウンタ２１３には、走査同期信号ＢＤが入力され、副走査方向の繰り返し周期を生成する。この走査同期信号ＢＤは、前述したように、記録部１００内でレーザ光の一走査を検出する毎に生成されて供給される。また画素クロックＶＤＯは、画像データ生成部１５０からイメージデータ２０２を送出するための画素同期信号である。
【００２５】
２１４、２１５のそれぞれは、ｎ進カウンタ２１２及びｎ進カウンタ２１３のそれぞれの出力値に応じて、制御データ２０１を格納しているレジスタ群２５０のレジスタの行及び列を選択するデマルチプレクサである。これらデマルチプレクサ２１４，２１５の出力に応じて、レジスタ群２５０の中から列と行の双方がアクティブになった唯一のレジスタの出力が選択され、このレジスタの値が制御データ出力部２１６に供給され、制御データ２０１として光変調器１１０に出力される。このレジスタ群２５０は、それぞれに制御データ２０１が設定されている合計Ｋ×Ｍ個のレジスタで構成される。
【００２６】
尚、このレジスタ群２５０には、行及び列の選択線と、制御データ２０１の出力線以外に各種設定用の書き込み信号線等が存在するが、ここでは簡単のため、それらを省略して示している。
【００２７】
本実施の形態においては、光変調部１１０の制御データ２０１の入力が２ビットであるため、レジスタ群２５０の各レジスタは２ビットのレジスタとなっている。
【００２８】
本実施の形態に係るレーザビームプリンタでは、記録動作を行う前に、予めレジスタ群２５０のそれぞれに制御データ２０１の値を設定して初期化を行っている。
【００２９】
ｎ進カウンタ２１２及び２１３によって、各画素毎に、Ｋ×Ｍ個存在するレジスタ群２５０の中から一つのレジスタが選択され、その選択されたレジスタの設定値が制御データ２０１として光変調部１１０に出力される。これによって光変調部１１０は、パルス信号の位相を変化させる。
【００３０】
画像データ生成部１５０における網点処理パターンと、レジスタ群２５０に設定されるレジスタ値の対応例を図４（Ａ）（Ｂ）に示す。
【００３１】
本実施の形態によれば、網点処理のマトリックスのサイズを４×４とし、このパターンは濃度値の増加に従って成長を開始し、成長しきった時点で次の順位の画素の成長が開始される。
【００３２】
制御データ２０１を出力する信号発生部２００には、イメージデータの処理と同じ周期、位相が設定され、網点処理に対応するそれぞれの画素の位相設定が図４（Ａ）（Ｂ）に示すような配置となる。
【００３３】
本実施の形態に示した網点処理の成長順位は単純なので、図４（Ｂ）に示す属性設定は、各走査列とも同じ数値順になっている。
【００３４】
また人間の視覚特性を考慮して網点に傾斜がかかっている場合や、カラー印刷処理において、色版ごとに網点の角度をかえる場合には、より複雑な配置となる。
【００３５】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すような画素の成長順位と属性配置で、各成長画素が飽和してから次の画素を成長させるという法則を適用することによって、網点は孤立した画素パルスを含むことなく成長する。
【００３６】
図５は、各成長画素が飽和してから次の画素を成長させるという法則を満たすための、画素データの入力に対する閾値テーブルの例を示す図である。
【００３７】
図４（Ａ）に示す成長順の成長画素は、各濃度について、図５に示すような閾値テーブルを保有する。この閾値テーブルに従って入力濃度値をパルス幅に変換することによって、網点処理マトリックスの全てに同じ濃度が入力されていた場合は、網点は連続した描画のみによって生成される。
【００３８】
このような描画領域が密に固まった形で描画されることによって、階調安定性の高い描画が実施できる。
【００３９】
ページメモリ１６０に生成されたイメージデータ２０２は、一旦ＦＩＦＯ１６１に列単位で貯えられる。こうして貯えられた画素のパルス幅情報の更新と、属性情報のカウントアップは同じタイミングで実行され、同期した状態で光変調部１１０に入力され、描画出力される。
【００４０】
図６は、本実施の形態に係る画像データ生成部１５０のＣＰＵ１５２による制御処理を示すフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１５３に記憶されている。
【００４１】
まずステップＳ１で、インターフェース部１５１を介してプリントデータを入力し、ステップＳ２で、その受信したプリントデータを主記憶１５４の受信バッファに記憶する。次にステップＳ３に進み、そのプリントデータの画データを処理するための網点パターンを設定し、その網点パターンに対応する制御データをレジスタ群２５０の各レジスタに格納する（ステップＳ４）。尚、このステップＳ４における、レジスタ群２５０の各レジスタへの制御データの設定は、ＣＰＵ１５２から、図３に示すデマルチプレクサ２１４，２１５を介して各レジスタを選択し、その各レジスタに不図示のデータ線及び制御線を介してデータを書込むことにより行われる。
【００４２】
次にステップＳ５に進み、入力したプリントデータに基づいて、その主走査及び副走査方向の画素数に対応する主走査及び副走査レジスタの設定値を求め、それを各レジスタ２１０，２１１にセットする。そしてステップＳ６に進み、受信バッファに記憶されているプリントデータをイメージデータに展開してページメモリ１６０に記憶し、ステップＳ７でプリント動作を開始する。
【００４３】
この後は、画素クロックＶＤＯに同期してページメモリ１６０から４ビットの画素データがページメモリ１６０から読み出されてＦＩＦＯ１６１に格納され、この画素クロックＶＤＯに同期して光変調部１１０に転送される。光変調部１１０は、この入力される４ビットの画素データと、その画素位置に応じて信号発生部２００から供給される２ビットの制御データ２０１とに基づいて、半導体レーザ素子１１１を駆動するためのパルス幅変調信号を発生して半導体レーザ素子１１１を駆動する。
【００４４】
なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００４５】
また本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４６】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４７】
以上説明したように本実施の形態によれば、階調数に応じたビット数の画素データを記憶するページメモリの容量の増大を抑え、この画素データの位相情報などの制御情報を含むプリントデータを生成して格納することができる。
【００４８】
これによって同じページメモリ構成でも、描画領域が密になって印刷の安定性を高める描画処理が可能になり、印刷出力した画像の画質が改善される。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像データに応じたパルス幅変調信号の位相を制御する制御データを画像形成の走査に同期して生成し、その制御データに従ってパルス幅変調信号を制御することにより、画像データを記憶するメモリ容量の増大を防止できる。
【００５０】
また本発明によれば、画像データを網点処理する網点パターンに対応する制御データを予め設定しておき、画像形成のための画像走査に同期して、その制御データを読み出し、その制御データに応じたパルス幅変調信号の位相制御を行って画像を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る光変調部において、入力画素データと制御データに応じて出力されるパルス幅変調信号の波形図である。
【図３】本実施の形態に係る信号発生部の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態における網点処理パターン（Ａ）と、レジスタ部に設定されるレジスタ値（Ｂ）との対応を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る画素値に対応した閾値テーブルの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る画像形成装置のＣＰＵによる制御処理を示すフローチャートである。
【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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