(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間調領域とそれよりも高解像度の２値領域とが混在する画像を、画像メモリ上でビット数が３以上の仮想描画単位データの集合によって表現するための画像データ処理方法であって、
前記仮想描画単位データの数値範囲内の２２個以上のｍ個のデータ値と、複数個の２値濃度画素で構成された互いに異なるｍ個の画像パターンとを対応づけ、前記数値範囲内の他のデータ値と、前記画像の中間調領域の濃度とを対応づける
ことを特徴とする画像データ処理方法。
【請求項２】
ビット数が３以上の仮想描画単位データの集合によって表現された画像を可視化するための画像処理装置であって、
特定のデータ値の前記仮想描画単位データに対して、その画像メモリ上における２以上のビットを判別して複数個の２値濃度画素で構成された画像パターンを対応づける２値領域処理部と、
前記データ値以外の前記仮想描画単位データに対して、階調再現処理を行う中間調領域処理部と、
前記２値領域処理部及び前記中間調領域処理部からそれぞれ出力された画像データを合成するデータ合成部と、
を有してなることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、画像を仮想的に描画するための画像データ処理方法、および仮想的に描画された画像をプリント又は表示するための画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ページプリンタ、ディジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、ビットマップメモリと呼称される画像メモリ上で、プリント対象の画像が仮想的に描画される。すなわち、プリントによる用紙上での可視化に先立って、画像が画素単位の濃度データ（所定ビット数のデータ）の集合として表現される。そして、画像メモリから画素の配列順に濃度データが読み出され、１ページの画像がプリントされる。なお、各種のディスプレイデバイスによる画面表示に際しても、同様に仮想描画が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ページプリンタにおいては、画質を高める上で、文字や線画などの２値画像については６００ｄｐｉ以上の高解像度が要求され、写真などの中間調画像については６４階調以上の多階調再現が要求されている。
【０００４】
解像度を高めるには、１ページの画素数を増やす必要がある。また、階調性を高めるには、各画素の濃度データのビット数を増やす必要がある。
このため、２値領域と中間調領域とが混在する複合画像の画質を高めようとすると、ビットマップメモリの必要データ容量が膨大になるので、コスト面及びメモリ制御系の能力の面で画質の向上が困難であった。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、画像メモリのデータ容量の増大をできるだけ抑えつつ、２値領域と中間調領域とが混在する複合画像の画質を高めることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の方法は、中間調領域とそれよりも高解像度の２値領域とが混在する画像を、画像メモリ上でビット数が３以上の仮想描画単位データの集合によって表現するための画像データ処理方法であって、前記仮想描画単位データの数値範囲内の２２個以上のｍ個のデータ値と、複数個の２値濃度画素で構成された互いに異なるｍ個の画像パターンとを対応づけ、前記数値範囲内の他のデータ値と前記画像の中間調領域の濃度とを対応づける方法である。
【０００７】
請求項２の発明の装置は、ビット数が３以上の仮想描画単位データの集合によって表現された画像を可視化するための画像処理装置であって、特定のデータ値の前記仮想描画単位データに対して、その画像メモリ上における２以上のビットを判別して複数個の２値濃度画素で構成された画像パターンを対応づける２値領域処理部と、前記データ値以外の前記仮想描画単位データに対して、階調再現処理を行う中間調領域処理部と、前記２値領域処理部及び前記中間調領域処理部からそれぞれ出力された画像データを合成するデータ合成部と、を有してなる。
【０００８】
【作用】
仮想描画単位データは、画像における中間調領域の画素に相当する大きさの部分（ここでは、これを描画単位という）の濃度情報として、画像メモリに格納される。ただし、仮想描画単位データの取り得るデータ値が２組に分けられ、データ値の組によって意味内容の異なる濃度情報が格納される。描画単位が中間調領域である場合は量子化された濃度を示し、２値領域である場合はｍ個の２値濃度画素の組合せを示す。つまり、中間調領域については１つの画素の多値濃度が仮想描画単位データによって示され、２値領域については複数個の画素の２値濃度が１つの仮想描画単位データによって示される。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明に係るページプリンタ１の構成を示すブロック図である。
ページプリンタ１は、外部のホストから入力されたプリントデータ（画像情報及びコマンド）Ｄ０を解析して出力イメージデータＤ２を出力するデータ処理系１００と、出力イメージデータＤ２に対応した画像を用紙上にプリントするエンジン（作像系）２００とから構成されている。
【００１０】
データ処理系１００は、これを制御するＣＰＵ１１０を中心として、プログラムを格納したＲＯＭ１２０、各種データを一時的に記憶するためのＤＲＡＭ１３０、ホストとの通信のためのホストインタフェース１４０、データ転送用のラインバッファ１５０、画像の再現性を高めるための画像処理部１６０、エンジン２００との通信のためのエンジンインタフェース１７０、データバスＢＤ、及びアドレスバスＢＡなどから構成されている。なお、ＣＰＵ１１０は、ページプリンタ１の動作全体を管理するプリントコントローラの役割を担う。また、ＤＲＡＭ１３０は、受信バッファ及びビットマップメモリ（フレームバッファ）などとして用いられる。
【００１１】
ＣＰＵ１０１は、受信バッファからプリントデータＤ０を逐次読み出して解析し、例えばページ記述言語によるプリント指示内容を解釈し、ＤＲＡＭ１３０内のビットマップエリア上で、キャラクタコードを文字パターンに変換したり、ホストにより指定された座標領域に中間調画像を配置したりする仮想描画（ビットマップ展開）を行う。
【００１２】
１ページ分の仮想描画が終わると、ＣＰＵ１０１は、ＤＲＡＭ１３０から画像データＤ１を読み出して画像処理部１６０へ送る。画像処理部１６０は、後述のように画像データＤ１に対して階調再現処理などを行い、処理後の２値の出力イメージデータＤ２をエンジンインタフェース１７０へ出力する。出力イメージデータＤ２はエンジンインタフェース１７０介してエンジン２００へ転送される。
【００１３】
一方、エンジン２００は、電子写真プロセスを担う作像ユニットと用紙（記録紙）の搬送を担う用紙搬送系とを有しており、フルカラーのプリントが可能に構成されている。データ処理系１００から出力イメージデータＤ２が入力されると、潜像形成（露光）が開始され、その後の作像プロセス（現像、転写、定着）の進行に合わせて用紙が転写位置から定着位置を経て排出口へ順に搬送される。フルカラー画像を出力する場合には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各現像色のトナー像が１色ずつ順に形成され、用紙上で４色のトナー像が重ねられる。
【００１４】
図２はビットマップメモリＢＭのデータ構成を示す図である。
ビットマップメモリＢＭにおいては、８ビットを描画単位として指定サイズの画像Ｇ１が仮想的に描画される。つまり、プリント対象の画像Ｇ１が８ビット単位のディジタルデータの集合によって表現される。なお、このときの描画単位は、解像度３００ｄｐｉのプリントにおける１画素に対応する。
【００１５】
このような画像Ｇ１の仮想描画に際しては、８ビットのデータの数値範囲である０〜２５５（１０進表示）の内、０〜２３９（１６進表示では００Ｈ〜ＥＦＨ）の範囲の２４０個のデータ値が中間調領域Ｅ１に割り当てられ、残りの２４０〜２５５（１６進表示ではＦ０Ｈ〜ＦＦＨ）の範囲の１６個のデータ値が２値領域Ｅ２に割り当てられる。そして、後述のデータ変換によって、中間調領域Ｅ１については、描画単位毎に濃度（２４０階調）を示すデータがビットマップメモリＢＭの適切なアドレスに格納され、２値領域Ｅ２については、６００ｄｐｉ対応の２値濃度の画像パターンを示すデータが格納される。なお、中間調領域Ｅ１と２値領域Ｅ２とを区別するために、領域指定情報がホストから与えられる。
【００１６】
図３は仮想描画におけるデータ変換の内容を示す模式図、図４は２値の画像パターンの一例を示す図である。
２値領域Ｅ２については、２行２列の４個の２値濃度画素ｇ２を１つのブロックとし、このブロックにおける２値濃度の組合せ、すなわち図４に示す１６通りの画像パターンＰ１〜１６を、８ビットの描画単位データＤＵの下位４ビットで表す。例えば、図においてアルファベットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示すように、２値濃度画素ｇ２に１ビットを割り当てる。これにより、６００ｄｐｉ対応の２値領域Ｅ２を３００ｄｐｉ対応の描画単位データＤＵによって表現することができる。なお、上述のように２値領域Ｅ２の数値範囲はＦ０Ｈ〜ＦＦＨであるので、描画単位データＤＵの上位４ビットは全て「１」である。また、図４における括弧内の文字は、各画像パターンＰ１〜１６に対応した描画単位データＤＵのデータ値（１６進表示）を示している。
【００１７】
一方、中間調領域Ｅ１については、３００ｄｐｉの画素ｇ１の濃度（階調数）を圧縮する必要がある。それは、描画単位データＤＵの数値範囲の一部を２値領域Ｅ２に割り当てたので、画素ｇ１に割り当てることのできるデータ値の個数が２５６個から２４０個に減ったからである。
【００１８】
圧縮によって階調数が減少するももの、減少の割合が６．２５％程度であるので、画質への影響はほとんどない。また、後述のディザ法などの面積階調法の階調数が６４〜１２８程度である場合は、圧縮の影響はない。
【００１９】
図５は階調数の圧縮の一例を示す図である。
階調数を圧縮する場合、元の濃度範囲の全体にわたって均等に圧縮する方法と、濃度範囲の一部について集中的に圧縮する方法とが考えられる。しかし、人間の視覚感度が低濃度のときに敏感であることを考慮すると、図５の例のように、高濃度の部分で集中的に圧縮する方法が好ましい。
【００２０】
図６は仮想描画におけるデータ変換の具体例を示す図である。
図６（Ａ）は画像Ｇ１を示している。図６（Ａ）において、中間調領域Ｅ１については、各画素ｇ１の濃度を１６進数で示し、２値領域Ｅ２については、各画素ｇ２の濃度を白抜きの四角と黒塗りの四角とで示してある。図６（Ｂ）はビットマップメモリＢＭに格納された描画単位データＤＵのデータ値を示している。
【００２１】
図６の例では、中間調領域Ｅ１の低濃度（００Ｈ，３５Ｈ）のデータ値はそのままビットマップメモリＢＭに格納されている。これに対して、高濃度（Ｂ１Ｈ，ＦＦＨ）のデータ値は、上述の圧縮によって若干小さい値に置き換えられている。
【００２２】
以上のように生成された描画単位データＤＵは、１つずつ順にビットマップメモリＢＭから読み出されて画像処理部１６０へ送られる。
図７は画像処理部１６０のブロック図、図８は画像処理部１６０による画像復元処理の内容を示す模式図である。
【００２３】
画像処理部１６０は、データ分離部６２０、２値化処理部６３０、中間調処理部６４０、及びデータ合成部６５０を有している。
データ分離部６２０は、ビットマップメモリＢＭから入力された描画単位データＤＵを、データ値に応じて２値化処理部６３０と中間調処理部６４０とに振り分ける。具体的には、「Ｆ０Ｈ〜ＦＦＨ」の描画単位データＤＵが、２値領域データＤＵａとして２値化処理部６３０へ送られ、「００Ｈ〜ＥＦＨ」の描画単位データＤＵが、中間調領域データＤＵｂとして中間調処理部６４０へ送られる。
【００２４】
２値化処理部６３０は、図８のように、描画単位データＤＵの下位４ビットに注目し、４ビットの組合せに応じて、４つの２値濃度画素ｇ２で構成される画像パターンＰ１〜１６のいずれかを示す画像データＤ６３０を出力する。なお、２値化処理部６３０は、必要に応じて２値画像の品質を高めるスムージング処理をも行う。
【００２５】
中間調処理部６４０は、ドット集中型ディザマトリックスによる疑似階調再現を行うように構成されており、多値の中間調領域データＤＵｂを２値の画像データＤ６４０に変換して出力する。
【００２６】
データ合成部６５０は、２値化処理部６３０及び中間調処理部６４０からそれぞれ出力された画像データＤ６３０，Ｄ６４０の論理和データを、エンジン２００の露光制御のための出力イメージデータＤ２として出力する。
【００２７】
図９はデータ分離部６２０の回路図である。
８ビットの描画単位データＤＵは、第１のデータセレクタ６２１に入力される。また、描画単位データＤＵの下位４ビットが第２のデータセレクタ６２２に入力され、上位４ビットが論理判別回路６２３に入力される。
【００２８】
描画単位データＤＵの上位４ビットが全て「１」の場合は、描画単位データＤＵのデータ値は「Ｆ０Ｈ〜ＦＦＨ」の範囲内の値である。この場合には、データセレクタ６２２によって、描画単位データＤＵの下位４ビットがそのまま４ビットの２値領域データＤＵａとして２値化処理部６３０へ送られる。このとき、中間調処理部６４０には、各ビットが全て「０」の白データが中間調領域データＤＵｂとして送られる。
【００２９】
一方、描画単位データＤＵの上位４ビットのいずれかが「０」の場合は、描画単位データＤＵのデータ値は「００Ｈ〜ＥＦＨ」の範囲内の値である。この場合には、データセレクタ６２１によって、描画単位データＤＵがそのまま８ビットの中間調領域データＤＵｂとして中間調処理部６４０へ送られる。このとき、２値化処理部６３０には、４ビットの白データが２値領域データＤＵａとして送られる。
【００３０】
図１０は２値化処理部６３０の要部の回路図である。
４ビットの２値領域データＤＵａはセレクタ６３１に入力される。セレクタ６３１は、セレクト信号Ｓ１，２に従い、２値領域データＤＵａの所定の１ビットを選択して出力する。セレクト信号Ｓ１，２は、Ｄフリップフロップ６３２，６３３によって、６００ｄｐｉ対応の画素クロックＳＹＮＣＫ及び６００ｄｐｉ対応のライン同期信号ＳＨに基づいて生成される。
【００３１】
図１１は中間調処理部６４０の回路図、図１２はアドレス指定のタイミングチャート、図１３はシフトレジスタ６４５の動作のタイミングチャートである。
図１１において、中間調処理部６４０は、パターンＲＯＭ６４１、階調変換部６４２、主走査アドレスカウンタ６４３、副走査アドレスカウンタ６４４、及びシフトレジスタ６４５から構成されている。
【００３２】
階調変換部６４２は、前段から入力された８ビット（２４０階調）の中間調領域データＤＵｂを、６ビット（６４階調）の階調データＤ６４２に圧縮する。ここでのデータ圧縮は、パターンＲＯＭ６４１の必要メモリ容量を低減するために行われる。
【００３３】
パターンＲＯＭ６４１は、各階調レベル及び現像色に応じたｖ×ｗのマトリックスからなる多数の露光パターン（ディザパターン）を格納している。図８に示されるように、１つの露光パターンＰＳを構成するｖ×ｗ個の区画ＴＤは、それぞれｋ個の要素ＥＭから構成されている。ｋは画素（６００ｄｐｉ）の分割数であり、以下ではこれを４（ｋ＝４）として説明する。
【００３４】
階調データＤ６４２によって１つの階調レベルに対応した露光パターン群が指定され、スクリーン角選択信号ＳＣによって現像色に適した露光パターン群が指定される。その結果、１つの露光パターンＰＳが指定される。それと同時に、指定された露光パターンＰＳを構成するｖ×ｗ個の区画ＤＴの内の１つが、主走査アドレスＡＸ及び副走査アドレスＡＹによって指定される。そして、指定された１つの区画ＤＴ内の露光パターンＰＳを示す４ビットの画像データＤ６４１が、画素クロックＳＹＮＣＫに同期して読み出される。
【００３５】
主走査アドレスＡＸは、主走査アドレスカウンタ６４３による画素クロックＳＹＮＣＫのカウント値である。主走査アドレスカウンタ６４３は、露光パターンＰＳの横方向（行方向、水平方向、又は主走査方向）に配列される区画ＤＴの個数に応じて、所定の値の範囲でカウントを繰り返す。例えば露光パターンＰＳのサイズが４（ｖ）×４（ｗ）であれば、図１２に示すように、０〜３の範囲のカウントを繰り返す。
【００３６】
副走査アドレスＡＹは、副走査アドレスカウンタ６４４によるライン同期信号ＳＨのカウント値である。副走査アドレスカウンタ６４４は、露光パターンの縦方向（列方向、垂直方向、又は副走査方向）に配列される区画ＤＴの個数に応じて、所定の値の範囲でカウントを繰り返す。例えば露光パターンＰＳのサイズが４（ｖ）×４（ｗ）であれば、図１２に示すように０〜３の範囲のカウントを繰り返す。
【００３７】
主走査アドレスカウンタ６４３及び副走査アドレスカウンタ６４４におけるカウントの最大値は、スクリーン角選択信号ＳＣに応じて変更される。これにより、現像色に応じて露光パターンＰＳのマトリックスサイズ及びスクリーン角の一方又は両方を変更し、色再現性を高めることができる。
【００３８】
パターンＲＯＭ６４１から読み出された４ビットの画像データＤ６４１は、画素クロックＳＹＮＣＫに同期してシフトレジスタ６４５に入力される。
シフトレジスタ６４５は、画素クロックＳＹＮＣＫに同期して画像データＤ６４１をラッチし、シフトクロック４ＳＹＮＣＫに同期して画像データＤ６４１をデータシフトする。そして、図１３のように画像データＤ６４１を１ビットずつシリアルに画像データ６４０として出力する。
【００３９】
シフトクロック４ＳＹＮＣＫは、画素クロックＳＹＮＣＫに対して４倍の周波数を有する２４００ｄｐｉ対応のパルス信号である。つまり、中間調処理部６４０においては、出力側のデータ転送周期が入力側のデータ転送の１／４である。
【００４０】
上述の実施例においては、描画単位データＤＵのビット数が８である例を示したが、原理的にはビット数が３以上であれば、２値領域Ｅ２に２個以上のデータ値を割り当て、且つ中間調領域Ｅ１に３個以上のデータ値を割り当てることができる。ただし、実際には６４〜１２８階調程度の階調性が要求されることから、ビット数を６以上とするのが望ましい。また、描画単位データＤＵの数値範囲の内、２値領域Ｅ２に割り当てるデータ値として、「Ｆ０Ｈ〜ＦＦＨ」以外の任意の値を選定することができる。そのとき、必ずしも連続した値を割り当てる必要はない。
【００４１】
上述の実施例において、２値領域Ｅ２の解像度を中間調領域Ｅ１の３倍以上としてもよい。３倍とする場合には、描画単位データＤＵに９（＝３×３）個の２値濃度画素ｇ２からなる画像パターンを対応づける。主走査方向と副走査方向の解像度が異なってもよい。その他、画像処理部１６０の各部の回路構成、階調再現方法、処理の内容などは種々変更することができる。例えば、階調再現に際して、露光パターンＰＳの区画ＴＤを分割せずに通常のディザ法によって出力イメージデータを生成してもよい。
【００４２】
なお、本発明は、ディスプレイデバイスを用いて画像を表示する場合にも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、画像メモリの利用効率が高まるので、画像メモリのデータ容量の増大することなく、２値領域の高解像度化と中間調領域の多階調化を図ることができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、２値領域の高解像度の２値領域と多階調の中間調領域とが混在した画像を容易に可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るページプリンタの構成を示すブロック図である。
【図２】ビットマップメモリのデータ構成を示す図である。
【図３】仮想描画におけるデータ変換の内容を示す模式図である。
【図４】２値の画像パターンの一例を示す図である。
【図５】階調数の圧縮の一例を示す図である。
【図６】仮想描画におけるデータ変換の具体例を示す図である。
【図７】画像処理部のブロック図である。
【図８】画像処理部による画像復元処理の内容を示す模式図である。
【図９】データ分離部の回路図である。
【図１０】２値化処理部の要部の回路図である。
【図１１】中間調処理部の回路図である。
【図１２】アドレス指定のタイミングチャートである。
【図１３】シフトレジスタの動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１６０  画像処理部（画像処理装置）
６３０  ２値化処理部（２値領域処理部）
６４０  中間調処理部（中間調領域処理部）
６５０  データ合成部
ＢＭ  ビットマップメモリ（画像メモリ）
Ｄ６３０，Ｄ６４０  画像データ
ＤＵ  描画単位データ（仮想描画単位データ）
Ｅ１  中間調領域
Ｅ２  ２値領域
Ｇ１  画像
ｇ２  ２値濃度画素
Ｐ１〜１６  画像パターン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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