(57)【要約】      （修正有）【課題】  印字装置における正確な網周期と傾斜角のスクリーン処理を行った印字出力をより安価に提供し、オンデマンド印刷の支援を行う。【解決手段】  ｎ値印字を行う機構の一画素に対して、必要最小限であるｎ−１個の副次画素に仮想的に分割し、それぞれの副次画素の閾値算出座標が、相互にｘ軸ないしｙ軸において重複しないような位置をとり、副次画素の累積値によってｎ値印字の値を決定する。【効果】  副次画素の座標が重複しない配置を取ることによって、閾値関数の形状によって複数の副次画素が同時に閾値に達することが生じにくく、階調とびや周期的な階調むらが発生しにくくなり、閾値処理画素の密度を高めた効果が効率的に得られる。【選択図】  図１
2007129440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値画像信号、描画値の記憶手段のいずれか一方又は双方を有し、
n値印字機能を有する印字機構、
描画画素の出力値決定を画素の座標情報から生成することを特徴とする出力値決定手段を有し、
上記出力値決定手段のn値生成において、
描画画素の座標情報からn−１個の副次座標を生成し、
副次座標のそれぞれにおいて座標関数から生成された閾値と多値画像信号の比較２値化処理を行い、
n−１個の副次座標の２値化率によりn値の出力値決定を行うことを特徴とする多値画像信号をn値印字出力信号へ変換する画像処理装置。
【請求項２】
上記副次座標の座標生成において、個々の座標情報のx値およびy値は相互に異なり、重複しないことを特徴とする多値画像信号をn値印字出力信号へ変換する画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中間調を含む小領域の描画面積比によって画像の濃淡階調を表現する画処理を行う印字出力装置の画像補正手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷という処理は基本的に用紙の表面の各領域を顔料で覆うか、覆わないかの作業である。中間調を表現したいときには
微細な領域の中に、顔料で被覆されている領域と用紙が露出している領域を作り、その面積比によって中間濃度を表現している。
【０００３】
このような処理は網処理と呼ばれる。微細領域の繰り返しが一インチ長につき１７５回行われた画像は175線スクリーンと呼ばれる。
【０００４】
デジタルデータとしての処理の場合、この覆うか覆わないかを２値に対応させたビットマップイメージの生成処理として扱われる。
【０００５】
カラーの商業印刷においては、色版間の版ずれ、網模様同士の干渉等の諸条件を押さえるために、同じ線数の網処理を各色に対して行い、ただし色毎の網の傾斜角をそれぞれ異なった所定の相対角になるような手法が伝統的に用いられてきていた。
【０００６】
印刷の版をデジタル処理によって生成する場合も最終的に紙に顔料を含むインクを固定させるという事情はかわらない。
【０００７】
印字画素群と非印字画素群を微細な領域に交互に生成し、網処理を模倣する。
さて、このような伝統的な印刷手法では、商業印刷の各色の網点の傾斜角には４５°、１５°等それぞれ異なったいくつかの傾斜角が要求される。
【０００８】
ビットマップイメージの生成における各画素の描画、非描画の判断は画素の位置に対応する印字される元画像の濃度情報と、閾値の比較処理によって実行される。
【０００９】
網処理のような周期的な閾値処理を行う場合は、閾値を生成する手続きは、画素座標を入力とする適当な周期関数によって実現できる。
【００１０】
周期関数の性質によって、網点の形状は変化する。
【００１１】
例えば代表的な周期関数の一つである正弦波関数を周期関数として閾値の生成を行う場合を考える。
【００１２】
入力される元画像の濃度情報をバイトで処理する実装系の場合０〜２５５の範囲となる。
【００１３】
閾値は０〜２５４の範囲とする。
【００１４】
このとき、式の形は
func(θ)＝254×(sinθ＋1)÷２
といった形となる。正弦波関数の出力範囲は＋１〜−１なので、＋１して÷２までは０〜１の範囲に規格化で、バイトサイズにスケーリングして、閾値を生成している。
【００１５】
もしも印字装置の印字密度がＰ、生成したい網処理の線密度がＮ、印字座標がｉの時には、この式は
func(ｉ)＝254×(sin（2π×Ｎ／Ｐ×ｉ）＋1)÷ ２
となる。この閾値関数は一軸しか対応していないが、平面上の画素座標情報（ｉ，ｊ）に閾値関数を拡張させると、例えば
func（ｉ，ｊ）＝
254×（sin(2π×Ｎ／Ｐ(y×sinθ+ｉ×cosθ))+sin(2π×Ｎ／Ｐ(y×cosθ−ｉ×sinθ))＋２）÷４
といった形になる。ここで、θは網点の傾斜角を示す。
【００１６】
ただし、正弦波関数を周期関数とした場合、濃度入力と出力面積の線形性は無いので、実機実装時には印字特性の修正をも含む適当な補正テーブル通すことが更に必要になる。
【００１７】
周期関数の出力値範囲や、周期関数の関数値の形状によって規格化係数やオフセットは異なるが、いくつかの適切な補正によって適当な周期関数から閾値の生成は可能である。
【００１８】
周期関数の選択によって網点の成長パターン形状を選択することが可能になる。
【００１９】
伝統的なカラー商業印刷のそれぞれの網点の周期と傾斜角度の組み合わせは、印字装置の画素周期に対して整数比にはならない色を必ず含む。このため均一濃度をレンダリングしても網点毎に含まれる画素数にはばらつきが必ず生じる。
【００２０】
画素数がばらつけばまた顔料の被覆面積比もばらつくことになり、濃度もばらつくはずである。
【００２１】
しかしながら、実際の商業印刷の印刷用の版の生成においては、印刷出力の網点の周期がインチあたり１５０〜１７５程度なのに対して版の印字機構の画素の密度はインチあたり数千と網点と画素密度比は一桁以上高い。
【００２２】
個々の網点を構成する画素数のばらつきによる濃度変動は数百分の一となり、画素数のばらつきによる濃度差はインクの付着量などのアナログ的なばらつきに埋もれてしまう。
【００２３】
特にばらつきを比較的知覚しやすいのは網点を構成する画素が少なく、画素数のばらつきの影響が相対的に大きく出るハイライト側であるが、画素解像度の高い商業印刷物用の版の生成装置においては、これはインクの安定付着最小面積よりさらに小さい領域に追いやられる。
【００２４】
孤立した印字画素があってもインクは付着せず、複数の印字画素が集合してやっとインクが付着する面積となるわけである。
【００２５】
よって商業印刷用の版を作成する装置においては画素数ばらつきの問題は人間の知覚ではあまり認識されない。
【００２６】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００２−５１２１４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかし同様な画像処理を各種民生品として普及している印字装置用に実行し、オンデマンド印刷を目指した場合には事情が異なる。
【００２８】
一般に民生品として普及している印字装置の印字解像度はハードウェアコスト、画像処理ロジックの動作スピードのコスト等の問題で、商業印刷機器の画処理密度に対して非常に荒いものである。
【００２９】
商業印刷と同等の網密度の印字を実行した場合、網点の周期と画素密度にはせいぜい数倍の開きしか与えられないことになる。よって網点を構成する画素のばらつき量は十数分の一となり面積差からくる濃度差は容易に知覚できてしまう。
【００３０】
特に水平垂直方向の繰り返しパターンはビットイメージの画素境界の並びと一致して大きなばらつきを生み出すことがある。
【００３１】
濃度閾値の境界の形状が水平、垂直になる。
【００３２】
これらの周期性を含む４５°傾斜角の墨版のばらつきは知覚されやすい。
【００３３】
また、同時に正確な網処理の演算のハードウェアロジックコストは回路規模と動作速度の面で高くつく。
【００３４】
このため、民生品として普及している印字装置においては商業印刷と全く同一の網処理を実現することは諦め、簡易的な階調処理によって出力表現を行ってきた。
【００３５】
低解像度の印字装置においては、誤差拡散処理等の網処理とは異なった階調表現方式を採用するか、あるいは網処理を使用していたとしても、網処理の周期が画素の整数周期とになるような商業印刷とは異なる印刷角度、網周期のスクリーンを使用していた。
【００３６】
網処理の周期が整数の場合、ディザ処理と呼ばれるテーブル参照型の単純でローコストなハードウェアロジック実装で階調の表現が可能だからである。
【００３７】
しかし、このようなテーブル参照型の網処理でカラー処理を行った場合、４色総てに同じ網周期で、異なった角度の網処理をつくり出すことは出来ない。
【００３８】
このため、ラインスクリーンを使用したり、網点の周期が商業印刷より荒い網処理や、角度の組み合わせが異なる網処理、色毎に網処理の線数が異なる網処理などの商業印刷とは似て異なる網点処理などが代替使用されてきていた。
【００３９】
このように実際の印刷イメージが異なっているために本格的な印刷物の置換品としては敬遠され、オンデマンド印刷の普及の妨げになっていた。
【００４０】
電子回路技術の進歩には著しいものがある。このため、機械的な精度を向上させるよりも、電子回路上の操作で代替処理を行った方がコスト的に有利になることが多い。
【００４１】
低解像度の印字装置の解像度の低さについては、個々の印字画素を回路技術によって多値化することによって高解像度の印字装置に近い階調表現力を与えることが可能である。
【００４２】
また、ディザ処理で無い正確な角度および周期の網点算出回路の実装もコスト的に不可能では無くなってきた。
【００４３】
しかし、印字解像度と同じ密度で２値処理用の閾値を生成するならばともかく、正確な角度と線数の多値の閾値生成を行う場合、それぞれの閾値の生成回路を並列に実行させるような回路規模が大きな実装か、ないしは印字解像度よりも高い解像度で２値化処理をおこなってからそのイメージデータを印字解像度の多値イメージデータに変換するような処理を印字機構の動作速度内で実行する実装が確実であるが、ロジックの動作速度や回路規模的なコスト負荷は存在する。
【００４４】
たとえば印字装置の印字解像度の２倍の密度で閾値処理を行うために、座標カウンタを１ビット増加させ、高速で動作させる方法は、ロジックの動作速度要求によりこり高価なデバイスを使用し、電力を消費するが回路設計上は容易である。
【００４５】
しかし、単純にハードウェアの規模を高速化、倍化させて階調情報を生成させた場合、必要な階調情報と合致せず、階調が滑らかに変化しない原因となる。
【００４６】
印字装置の印字解像度の２倍の密度で閾値処理を行った場合、印字画素に対応する閾値処理の画素は４つとなり、描画面積率は少なくとも５種類生成されるが、
ページメモリーの情報格納効率や、それにあわせた印字機構の階調設定値は多く２のべき乗で設計される。
【００４７】
４値あるいは８値が要求されたときに、階調の不足ないし過多により階調とびが生じてしまう。
【００４８】
また、印刷などで多く使用されている網点形状の等閾値面は傾斜角の設定によっては水平部や垂直部が含まれることがあり、単純に閾値処理の解像度を上げたロジックでは複数画素が同時に閾値に達する条件が生じやすくなる。
【００４９】
これはやはり階調とびや周期的な階調むらを生じさせることになり、閾値処理画素の密度を高めた効果が薄い。
【００５０】
例えば図３に示すように、画素を均等４分割した場合を想定したときに、閾値形状が各段階で図３に示すような形状の場合、閾値K領域と閾値K＋１領域の間で、複数の画素に同じ閾値が割り当てられることになる。これらの画素は同時に閾値に達し、階調段差を生みやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
そこで本発明においては閾値生成の演算負荷量を抑え、かつ費用対効果の高い演算座標の設定によって民生品の印字装置における正確な網周期と傾斜角のスクリーン処理を行った印字出力をより安価に提供し、オンデマンド印刷の支援を行う。
【００５２】
n値印字を行う機構の一画素に対して、必要最小限であるn−１個の副次画素に仮想的に分割し、それぞれの副次画素の閾値算出座標が、相互にx軸ないしy軸において重複しないような位置をとる。
【００５３】
副次画素の累積値によってn値印字の値を決定する。
【００５４】
副次画素の座標が重複しない配置を取ることによって、閾値関数の形状によって複数の副次画素が同時に閾値に達することが生じにくく、階調とびや周期的な階調むらが発生しにくくなり、閾値処理画素の密度を高めた効果が効率的に得られる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によって、近似的な出力でなく本格的に商業印刷を模倣する低解像度の印字装置において、
必要十分である最小限の動作速度のロジックによって生成する中間調データの階調とびを押さえた中間調を含む網処理イメージデータを生成し、丸めテクスチャの無い良好な印字出力結果を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
［第一の実施例］
第一の実施例においては印字機構の制御値が４値の場合の実装機構を示す。
【００５７】
図１は本発明の第一の実施例の構成図である。
【００５８】
１０１は元の多値画像を保持するイメージメモリーである。データ読みだし等の処理時に、各色の処理系において共有される。
【００５９】
本実施例は４色を行う印字機構に対応し処理系を４つ備える構成である。
【００６０】
２００，３００、４００，５００はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を処理する為の処理系を示す。各処理系は同じ構成なので、詳細はシアン色処理系の２００〜のみ示す。
【００６１】
カラーの印字機構における描画機構は複数色分の機構を用意しなければならないのでコストがかさむ。
【００６２】
そこで、設計思想によって描画機構の共有性を高めた逐次印刷方式と、スピードを優先し、各色毎に独立に描画機構を設けた連続印刷方式の２つのタイプがある。
【００６３】
本実施例においては各色毎に独立の描画機構を有する印字装置における構成における実装を示す。
【００６４】
印字機構の構成が各色独立で、各色毎に描画機構が存在するスピード優先の印字機構の場合、画像の処理機構もまた並列４構成をとる。
【００６５】
印字機構の構成として描画系のメカニズムが共通で、顔料を交換して同じ機構上で色を変えた印刷を重ねるような場合には、２００〜５００の並列４構成とはならず、単独の一構成となり、２００のみで、同じ処理系で各色の処理を行う。
本実施例は、イメージメモリー上の多値情報を印字機構の動作タイミングに合わせてリアルタイムに網処理化して印字機構に出力する構成例における機構を示す。
【００６６】
本実施例とは異なり、構成によっては、印字機構の描画制御情報を格納するページメモリーに書き込むときに網処理を行い、印字機構に出力時にはページメモリー上のデータを単純に書き出す機構も存在する。
【００６７】
１０２，１０３は各色共通の座標情報の生成手段である。それぞれ画像信号の同期信号によってリセットされるカウンターである。
【００６８】
１０５，１０６は本発明に特徴的な副次画素座標生成用の加算器である。
【００６９】
１０５，１０６によって小数点未満の端数座標情報を付加し、副次画素の座標情報として使用する。
【００７０】
本実施例においてはn＝４であるから副次座標として３点が必要となる。
１０７はクロックジェネレータである。
【００７１】
主走査方向画素クロックのn−１倍すなわち３倍の周波数のクロックを生成する。
【００７２】
クロックは印字機構からの主走査の位相同期情報１５４と同期を取った信号が出力される。
【００７３】
１０８はn−１進カウンタである。
【００７４】
１０８の出力は通常の画素座標情報生成および、副次画素選択情報として使用される。
【００７５】
カウントされた値が副次画素選択情報として使用され、n−１進カウンタがリセットされるタイミングがすなわち画素座標のクロック１５３として使用される。
【００７６】
N−１進カウンタがリセットされる毎に、すなわちn−１分周されたクロックが主走査方向の画素カウンタに送られ画素座標情報としてカウントアップされる。
１０９は１０８の出力のエンコーダーである。
【００７７】
１０７の生成するn−１倍クロックをカウントした値によって、副次画素のオフセット情報テーブルの選択用に使用される。
【００７８】
１１０はオフセットテーブルである。
【００７９】
１１０はアドレス情報毎に２つの補助座標情報を保持する。
【００８０】
１０９によって選択されたオフセット値を、x座標分、y座標分それぞれについて読み出される。
【００８１】
読み出されたオフセット情報は１０５，１０６によってアドレス情報に加算されて副次座標が生成される。
【００８２】
画素内部の副次画素は１未満の座標情報であるから、小数点以下の情報として用意される。
【００８３】
１０５，１０６は加算機表現であるが、実際には画素情報の整数部と、副次画素情報として１１０から読み出された小数点情報の結合を行っているだけである。
【００８４】
印字機構からの副走査方向の画素発生のタイミング信号１５２と生成された１５３に合わせて座標情報は生成される。
【００８５】
座標情報２６１，２６２は座標変換手段２０１，２０２に入力される。
【００８６】
２０１、２０２は網点の傾斜を制御する座標変換手段である。それぞれは２つの乗算回路２０３，２０４および２０５，２０６と乗算値の加算回路２０７，２０８から構成され、あらかじめ設定された網点の回転角のsinθ、cosθ係数テーブル２０９，２１０および２１１，２１２と座標情報の積をとり、加算して変換座標として出力する。
【００８７】
それぞれの座標変換手段は２つの座標入力２５１，２５２および２５３，２５４と係数への書き込み入力２５５，２５６を有し、１０２，１０３の出力値である座標入力値は印字機構の動作と共にリアルタイムに入力値を変える。
【００８８】
変換された座標情報２５７，２５８は周期関数発生回路２１３，２１４に入力される。
【００８９】
２つの周期関数の出力値は加算回路２１５によって加算され閾値関数の二次元ポテンシャル曲面が生成される。
【００９０】
使用した周期関数の特性、印字機構の印字特性を補正するための線形性補正テーブル２１６を通り、濃度線形性と数値範囲の補正を行う。
【００９１】
２１６を通った閾値情報とイメージメモリー上の元の多値画像を２１７の比較器によって比較し描画／非描画が決定される。
【００９２】
印字機構の一画素の描画時間タイミングに対して、１０７で生成されたクロックによって本実施例の実装においては閾値データは３回生成され、それぞれの閾値と画素濃度が比較され、描画、非描画の情報が生成される。
【００９３】
２１８によって３つの演算結果を累積カウントすることにより、０〜３までの４値が生成される。
【００９４】
２１８は閾値比較結果が描画のときのみ、n−１倍クロックをカウントする。
【００９５】
カウント値は２１９のラッチに保持され、印字出力装置への多値制御信号として保持される。
【００９６】
２１８および２１９は１５３によってクリアおよびロード動作を行う。
【００９７】
この４値データを印字描画機構の駆動信号２６０として出力する。
【００９８】
２６０は本図未図示の印字機構の対応色の駆動回路へと出力される。
【００９９】
副次座標の座標情報は図２に示す座標である。
【０１００】
図２（a）において、オリジナルの画素を３分割するレイアウトを示す。
【０１０１】
X方向およびY方向について、分割領域形状が対称になるように（Y＝X軸対称になるように）領域の分割を行う。
【０１０２】
一辺が１／√３の正方形の面積は元の面積の１／３である。
【０１０３】
残ったL型の領域を、角でそれぞれ２分割する。
【０１０４】
それぞれの副次画素の閾値算出座標が、相互にx軸ないしy軸において重複しないようなサンプリング点を取ることを目標とするが、この場合、それぞれの領域の中心点（例えば重心）をサンプリング座標とすることで目標は達せられる。
【０１０５】
図形の重心は代表点としても有意である。
【０１０６】
１／√３の正方形の中心点は図２（ｂ）に示す位置になる。
【０１０７】
すべての領域の重心位置を計算すると、図２（ｃ）に示すような座標になる。
【０１０８】
すなわち、
(1／2√3,1／2√3)＝（0.28867...，0.28867...）
(1-√3／9,1／2-√3／18)＝（0.80754...， 0.40377...）
(1／2-√3／18,1-√3／9)＝（0.40377...，0.80754...）
となる。
【０１０９】
これらの副次画素の閾値算出座標は、相互にx軸ないしy軸において重複しないような位置となっており、閾値界面が水平ないし垂直な形状を持っているときに、サンプリング点の配置として効果的である。
【０１１０】
副次画素の座標が重複しない配置を取ることによって、閾値関数の形状によって複数の副次画素が同時に閾値に達することが生じにくく、階調とびや周期的な階調むらが発生しにくくなり、閾値処理画素の密度を高めた効果が効率的に得られる。
【０１１１】
これらの算出値を座標演算の印字機構の解像度と印字精度によって異なる演算回路の有効精度に合わせて、１１０上に格納しておき、副次座標値として１１２，１１３によって座標情報に付加する。
【０１１２】
２１８に生成された副次画素の累積値によってn値印字の値を決定する。
【０１１３】
本実施例においては４値構成例を示したが、例えば８値構成の場合は副次画素への分割を、例えば図４に示すようにとり、各副次画素の主副座標が重ならないような配置を選択する。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第一の実施例の構成図である。
【図２】３分割時の副次画素の画素分割配置と代表点の座標位置についての説明図を示す。
【図３】複数画素が同時に閾値に達してしまう状況の説明図を示す。
【図４】７分割構成例を示す。
【符号の説明】
【０１１５】
１０１  元画像を保持するイメージメモリー
１０２，１０３  各色共通の座標情報の生成手段
１０４  データ読み出し回路
１０５，１０６  副次画素座標生成用の加算器
１０７  クロックジェネレータ
１０８  n−１進カウンタ
１０９  １０８の出力のエンコーダー
１１０  オフセットテーブル
１５１  画像メモリーから読み出された多値の画像情報
１５２  主走査方向のタイミング信号
１５３  生成された副走査方向のクロック信号
１５４  副走査方向のタイミング信号
２００  シアン処理系
２０１、２０２  網点の傾斜を制御する座標変換手段
２０３，２０４，２０５，２０６  乗算回路
２０７，２０８  加算回路
２０９，２１０，２１１，２１２  係数テーブル
２１３，２１４  周期関数発生回路
２１５  加算回路
２１６  線形性補正回路
２１７  比較器
２１８  カウンタである。副次座標の比較結果を累積カウント
２１９  ラッチであり、２１８の値を保持
２６０  印字描画機構の駆動信号
３００  マゼンタ処理系
４００  イエロー処理系
５００  ブラック処理系
【図１】
2007129440.tif 000003
【図２】
2007129440.tif 000004
【図３】
2007129440.tif 000005
【図４】
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