JP2013546010A - 印刷画像のマーキング材料の量を調節する方法 - Google Patents

Abstract

印刷画素を利用して各々の画像画素を少なくとも２つの印刷画素に関連付けるように構成された印刷プロセスを使用して、２値画像を受像材料に印刷するのに使用されるマーキング材料の量を低減する方法。該方法において、各々の印刷画素に対して、マーキング材料が塗布されるか否かを示す印刷信号が生成される。印刷信号は、関連する画像画素の画素値に関係なく、どの印刷画素に対してマーキング材料が塗布されないかを定義する所定のマスクによってフィルタリングされる。マスクによってブロックされた印刷画素は、規則的なパターンを形成して、印刷画像の粒状感を防ぐ。印刷解像度に応じて、印刷の品質に与える主な影響は画像のコントラストの減少である。使用者は、１組の少なくとも２つのマスクのうちの１つを選択することによって、印刷プロセスで実現される低減の量を選択する。この方法を使用することで、印刷システムは経済的な方法で材料を使用することができる。

Description

本発明は、印刷プロセスを使用して受像材料に画像を印刷するのに使用されるマーキング材料の量を低減する方法に関する。さらに、本発明は、前記方法を実行するように設定された印刷エンジンに関する。

文書や画像を再現するための多くの周知の印刷プロセスは、一定量のマーキング材料が所定の印刷画素に対して塗布されているか否かを示す２値印刷信号を使用して機能するように設計されている。マーキング材料とは、例えば、トナーまたはインクである。印刷画素は、受像材料上に規則的に分布している。カラー印刷プロセスでは、複数のプロセスカラーがフルカラー出力を得るために使用され、プロセスカラーの各々は関連する２値印刷信号によって個々に発現される。

２値画像は、通常、画素の二次元配列であり、各々の画像画素は、画像画素に関連付けられた印刷画素をマーキングすべきか否かを示す２つの値のうちの１つを有する。印刷エンジンにおいて、２値画像は、種々のプロセスカラーに対して印刷信号を生成するのに使用される。２値画像は、印刷ジョブを受け取って、さまざまな画像処理の方法、特に、カラー管理、平滑化および鮮鋭化、輝度およびコントラスト調節、ハーフトーン処理を適用することによって画像を印刷される文書から印刷可能データに変換するコンピュータ装置によって得られ得る。印刷エンジンの２値画像は、プリンタ固有である、つまり、異なる印刷エンジンの同一の２値画像の印刷出力物は異なる場合がある。

画像処理モジュールの種々の設定、例えば、適用される鮮鋭化の量、コントラストの量などの設定と共に、印刷ジョブに対して選択される設定、例えば、ステープルが必要であるか否か、印刷ジョブが片面印刷であるか両面印刷であるかなどを選択することによって、印刷出力物の品質に影響を与えることができる点が有利である。例えば、画像処理モジュールの１つ、例えば、伝達関数またはハーフトーン処理モジュールの明度に影響を与える設定を選択することで印刷出力物をより明るめにすることによって、トナーの使用量を減らすことができる。しかし、２値画像が印刷エンジンに送信されてしまうと、通常は、画像の外観または特徴を変更できなくなる。

いくつかの印刷プロセスでは、受像材料が局所的に塗布されるマーキング材料の最大量を処理できないので、マーキング材料の量を低減する必要がある。これは、画像処理モジュールにおいて行うことができるが、低減量は使用される受像材料に応じて決まる場合もあるので、２値画像が印刷エンジンに送信された後にこの低減を行うことができるのが有利である。このような低減方法としてはさまざまな方法があるが、特に、ドット間引き方法、トナー節約方法、インク量低減方法などがある。また、マーキング材料の低減は、印刷出力のコストを低減するための経済的理由または環境的理由からも必要であると言える。

米国特許第５，２３７，３４４号明細書には、インクジェットプロセスのためのドット間引き方法が記載されている。これは、局部のドット密度が計算されて、記録媒体上に吐出されるドット数を低減するために間引き手段が作動されるものである。間引き情報は、フォントデータと共にメモリに予め記憶されている。米国特許第５，５６３，９８５号明細書では、ドット間引きがカラー印刷にも適用されている。ここでは、間引き手段は、種々のプロセスカラーの間引きパターン間のモアレを防ぐためにＯＦＦに設定される画素をランダムに選択する。米国特許第５，４８３，６２５号明細書では、画像およびテキストから消される特徴が認識できなくなるのを防ぐために、規則的な間引きパターンが横線および縦線の保持と組み合わせて使用される。これらの方法は全て、ある種の選択機構を使用して、他の印刷位置であれば受像媒体に転写されてしまうマーキング材料を使用しないように印刷位置が選択されているか否かを決定する。この選択機構を使用することで、かなり複雑な電子回路になってしまう。

米国特許第５２３７３４４号明細書 米国特許第５５６３９８５号明細書 米国特許第５４８３６２５号明細書

本発明の目的は、画像の情報量に影響を与えることなく、２値画像からの印刷出力物のトナー量を低減する簡単な方法を提供することである。

本発明によれば、各々の画像画素は、少なくとも２つの印刷画素に関連付けられる。これらの印刷画素の各々は、関連する画像画素の値を取る。関連する画像画素の画素値に関係なく、複数の印刷画素の印刷値を受像材料をマーキングしない値に設定する所定のマスクによって、印刷画素に関連した印刷信号の値をフィルタリングすることで、画像画素に含まれる情報の一部のみを削除してもよい。したがって、情報は変わらずにレンダリングされるが、マスクを使用しない場合よりもマーキング材料が少なくて済む。

一実施形態では、マーキング材料が塗布されない印刷画素は、規則的なパターンで配置される。これは、印刷画像の粒状感を防ぐことができるという利点がある。

一実施形態では、マスク値の反復配列間の画素数であるマスクの反復長さは、３印刷画素である。実験的に、この反復長さでは、２値画像で使用される種々のハーフトーンスクリーンと干渉が生じる可能性が最も少ないことがわかった。

一実施形態では、各々の画像画素に対して、関連する画像画素の画素値に合わせて、関連する印刷画素の少なくとも１つがマーキング材料を塗布する、または塗布しないように設定される。このことにより、画像画素に含まれる情報が常に印刷画素で確実にレンダリングされることになる。

一実施形態では、印刷プロセスは、第１の方向では、単位長さ当たりの印刷画素数に相当する第１の印刷解像度を有し、第２の方向では、第２の印刷解像度を有するように設定され、この２つの方向は互いに垂直であり、２つの印刷解像度は実質的には互いに異なる解像度である。印刷解像度は、一方向では、印刷プロセスにおいてマーキング材料を塗布する物理的要素の構造によって決まる場合が多い。この一方向に垂直な方向の印刷解像度は、物理的要素の印刷信号をリフレッシュする頻度によって決まる。画像画素は、通常、画像の正方形部分を表すので、両方の方向で等しい解像度に関連付けられる。２つの垂直な方向で異なる印刷解像度の場合は、印刷画素は長方形であり、関連する正方形の画像画素内に収まる。

一実施形態では、マーキング材料はトナーである。トナーは、粒子を捕集したもの、例えば、電場のような物理的場に反応するトナー粒子で覆われたロールから発現される。印刷信号の切り替えにより、この物理的場がトナー粒子を引き付ける状態からトナー粒子を引き付けない状態に変化して、画像の一部と一部の間の遷移部をマーキングする。インクに比べて、１印刷画素に塗布されたトナーは別の印刷画素にそれほど容易に広がらない。そのため、トナーは印刷画素に限定されるのが都合がよい場合がある。

一実施形態では、トナーは、トナーを引き付けるまたは引き付けることができない電極を周方向に有する回転シリンダの軸方向に、一列に並んだ印刷画素に塗布され、周方向の単位長さ当たりの印刷画素数に相当する印刷解像度は選択可能である。この実施形態では、印刷信号が電極を作動させ、トナーの発現が次の電極の領域に広がることができないが、電極の方向では、印刷信号はシリンダの回転速度に調節された周波数によって変更されてもよい。印刷信号を変更するために周波数を適切に選択することによって、周方向の印刷解像度を設定することができる。

別の実施形態では、マーキング材料の量を低減する程度は、使用者によって、１組の少なくとも２つの利用可能なマスクのうちの１つを選択することによって選択される。この実施形態では、使用者は、使用されるマーキング材料の量に関連して印刷の品質を制御することができるので、さらに２値画像の画像処理を制御することができる。

本発明は、印刷プロセスによって２値画像を印刷するように設定された印刷エンジンであって、上述の方法のうちの１つに従って印刷プロセスで使用されるマーキング材料の量を低減するマスクによって２値画像に関連付けられた印刷信号をフィルタリングするためのモジュールを備える印刷エンジンで具現化される。

以下に、非限定的な実施形態を示した添付図面を参照しながら本発明についてさらに詳述する。

本発明の方法を使用することができる印刷エンジンの概略斜視図である。 マスクを画像データに適用するモジュールの図である。 所定のマスクからバイトマスクを生成する方法を示す図である。 本発明の画像データに適用されるマスクの例を示す図である。 本発明のマスクによって定義される２値パターンの例を示す図である。 本発明のマスクによって定義される２値パターンの例を示す図である。

図１は、２値画像を印刷するための印刷エンジンを示す図である。印刷エンジンは、画像データを印刷信号に変換する変換器１０と、印刷信号に対応するマーキング材料を塗布する画像形成モジュール１１であって、マーキング材料が発現ローラ１３によって接触される画像形成モジュール１１と、マーキング材料を画像定着モジュール２０に転写する転写モジュール１５と、受像材料投入モジュール３０と、出力製品仕上げモジュール４０とを備える。この実施形態では、マーキング材料は、通常のトナーであり、熱で軟化する樹脂を含む。

２値画像データは、データ接続部９によって印刷エンジンに送られる。データ接続部９は、特に、必要な帯域幅に応じて、従来式のＵＳＢもしくはＦｉｒｅｗｉｒｅバスまたは任意の他の適切なデータ接続部とすることができる。変換器１０は、画像の線を画像形成モジュール１１に印加するのに適した印刷信号に変換するプログラマブル回路を含む電子回路を備える。図１では、実質的に円筒形状の要素であるロールの内部に電子装置を備えてロールの外表面の誘電体層の下の導電トラックに電圧を印加する回転画像形成モジュールが示されている。この電圧は、ロールの外側に、発現ローラ１３からトナーを引き付ける局所電場を生成する。このようにして、トナー粒子の画像が、画像形成モジュール１１の表面に形成される。トナーは、トナー供給ユニット１４から供給される。回線クロックによって定義される所定の時間に、発現ローラに平行な印刷画素列の電圧が設定される。この回線クロックが、画像形成モジュールの周方向の印刷解像度を決める。ロールの回転速度に応じて、印刷解像度は、導電トラックの解像度に等しい６００ｄｐｉ、または１２００ｄｐｉもしくは２４００ｄｐｉにしてもよい。

あるいは、画像形成モジュール１１は、ロールの外表面に光伝導層を有するロールを備えてもよい。この実施形態では、光伝導層の表面は、例えば、コロナによって高電圧に帯電され、印刷信号がロールの外側の撮像ユニットに印加される。撮像ユニットは、印刷される画像に合わせて層を局所的に照射するＬＥＤバー、またはレーザ走査モジュールを備えてもよい。層の光伝導性により、局所的に放電する表面が形成される。光伝導層の放電部分は、放電部分と発現ローラ１３のようなトナーローラとの間に電場を形成することでトナーローラからトナーを引き付けるのに使用される。一実施形態では、帯電部分とトナーローラとの間の電場はトナーローラを接地電圧に接続することで形成されてもよい。トナーは、特定色または個々の着色粒子の混合物を有する導電粒子と、個々の粒子を帯電させる担体粒子とを備えて、個々の粒子を発現ローラと画像形成モジュールとの間の電場に反応させることができる。担体粒子の代わりに、トナー粒子を帯電させる接触ローラを発現ローラに加えてもよい。したがって、画像形成モジュールの表面にトナー粒子の具体的画像を形成するには種々の方法がある。画像形成のプロセスにおいて、モジュールは、図１の矢印の方向に回転する。さらに別の実施形態では、画像形成モジュールは複数のローラ上に光伝導層を有するベルトを設置することで形成されてもよいことに留意されたい。

転写モジュール１５は、転写ベルトと２つの案内ロール１６とを備える。転写ベルトは、画像形成モジュールと合致して回転して、画像形成モジュールと転写モジュールとが接触するニップでトナー画像を受像する。トナーの転写は、ベルトの最上層がゴムのような弾性および粘着性の材料を含む場合に生じる機械力の影響を受けて行われてもよいし、画像形成モジュールと転写ベルトとの電圧差から生じる電気力の影響を受けて行われてもよい。さらに、転写モジュールは、図示されていないが、ベルトの温度を制御するための加熱ユニットを備えてもよい。図１には、画像形成モジュールが１つのみ示されているが、転写モジュールの周囲に複数の画像形成モジュールを有する構造にしてもよく、各々がベルト上に捕集されるトナー粒子の異なるプロセスカラー用の画像形成モジュールである。このようにして、例えば、プロセスカラーのシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックによってフルカラー画像が形成される。また、転写モジュールは、種々の着色粒子を捕集する外層を有するドラムとして作られてもよい。

画像定着モジュール２０は、移送ロール２１と案内手段２２とによって加圧ローラ２３に受像材料を移送することができる。加圧ローラ２３は、受像材料を転写ベルトに接触させる。熱と圧力を加えることによって、トナーは紙などの受像材料上に載せられ、受像材料はさらに溶融ロール２４の方向に移送される。画像定着モジュールは、裏面を印刷することができるように受像材料を回転させる経路を備えてもよい。溶融ロール２４は、印刷画像の画質を向上させるために出力製品の温度を上げる。加圧ローラ２３の温度が十分に高い場合、溶融ロールは必要でない。

出力製品仕上げモジュール４０は、さまざまなシートを上に重ねられるトレイ４１として示されているが、ホチキスや穴あけパンチなどを備えてもよい。種々のモジュールは、制御ユニットによって、これらのモジュールの動作が協働するように制御される。この制御ユニットは、種々のモジュールのページ開始信号および行開始信号を発生させる。

図２には、変換器１０の一部とすることができる本発明のマスクモジュールが示されている。このモジュールでは、マスクは画像データから得られた印刷信号に適用される。画像データは画素列を含む。これらの列は、印刷行データ５９を構成するために、少なくとも２回、行開始信号５２の時にアドレス指定される。各々の印刷行は、整数のバイト数を含む。ページ開始信号５１の時に、ｉｎｉｔｉａｌ＿ｍａｓｋまたはページマスク（ｐａｇｅ ｍａｓｋ）が制御ユニットからマスク生成ユニット５４、６４にロードされる。この実施形態では、印刷行データに２つの異なるマスクが並行して適用される。マスク生成ユニット５４、６４は、生成される各々の新規行のマスクをシャッフルして、印刷行のデータバイトごとにｂｙｔｅ＿ｍａｓｋを提供する。ｂｙｔｅ＿ｍａｓｋとデータバイトは、ＡＮＤフィルタ５５、６５に渡されて、そこで印刷データの操作が行われる。選択ユニット５６は、印刷行データ５９からの画像データバイトか、または画像形成モジュール１１（図１）に渡されるｍａｓｋｅｄ＿ｄａｔａ６０としてフィルタから得られたデータのうちの１つのいずれかを選択する。

図３には、マスク生成ユニット５４、６４によって実行される２つのシャッフルプロセスが示されている。一方は４×４マスクのシャッフルに関するプロセスであり、他方は３×３マスクのシャッフルに関するプロセスである。各々のマスクは、図４に示されるように、印刷画素に対応した０か１の値を有する要素を備える。値０は、関連する画像画素の値に関係なく、対応する印刷画素に対してマーキング材料が塗布されないことを示し、値１は、関連する画像画素の画素値に合わせて、対応する印刷画素に対してマーキング材料が塗布される、あるいは塗布されないことを示している。２バイトの文字にマスクの要素の値を配置することで、マスクは２バイトに対応する数値で定義することができる。

図３では、マトリクス７０は、４×４マスクの要素に対応する２バイトの文字のビット位置を示している。ページマスクは、新規ページの開始時に制御ユニットによってマスク生成ユニット６４に渡される所定のマスクの定義を示す。新規行の開始時に、行マスクの列は、マトリクス７２に示されるように入れ替えられる。マトリクス７２の上列は、バイトマスクを形成するのに使用され、上列は互いに２回繰り返して列７４に配置される。示されているマトリクス要素で構成されるバイトは、図２のＡＮＤフィルタ６５に渡される。

同様に、マトリクス７１は、３×３マスクの要素に対応する２バイト文字のビット位置を示している。ページの開始時に、所定のページマスクが制御ユニットによってマスク生成ユニット５４に渡される。新規行の開始時に、行マスクの列は、マトリクス７３に示されるように入れ替えられる。マトリクス７３の上列は、バイトマスクを形成するのに使用され、バイトマスクは、３つのバイトマスク７５、７６、７７で示されるように、印刷行の印刷データのバイトの位置に応じて決まる。示されているマトリクス要素で構成されるバイトは、図２のＡＮＤフィルタ５５に渡される。

図４には、４×４マスクと３×３マスクの両方の例が示されている。黒い正方形で示されているマスク要素は論理１を表し、白い正方形で示されているマスク要素は論理０を表している。ＰＣ＿ＥＭ＿ＭＡＳＫは、マスクを定義するために制御ユニットによって使用される論理変数である。要素８０は、４×４マスクの１２番目のビットで、その値は１であり、黒い正方形８２で示され、１６進値０×９で表される。３×３マスクの場合、上右の要素８１は８番目のビットで、その値は０であり、白い正方形８３で示され、１６進値０×６で表される。白の入力が印刷画素に対する画像データをブロックして、マーキング材料が塗布できないようにする。

図５Ａには、図４の４×４マスクでフィルタリングされた画像のブロックパターンが示されている。白い長方形は、関連する画像画素の値に関係なく、画像データがブロックされてマーキング材料が塗布されないようにされた印刷画素を示している。パターンの右上の角には、画像画素９１が示されている。この実施形態では、各々の画像画素は４倍とする。画像画素列９２、および印刷行９３が示されている。示されているように、画像画素列は４つの印刷行を含む。

図５Ｂには、図４の３×３マスクのブロックパターンが示されている。各々の画像画素９４に対して４つの印刷画素があり、画像画素列９５は４つの印刷行９６を含む。このパターンでは、３つの印刷画素のうちの１つが、マーキング材料が印刷されないようにブロックされている。

添付の請求項の範囲にある本発明のさらに別の実施形態も容易に想定できるであろう。

Claims (9)

1. マーキング材料が塗布されることを示す第１の値とマーキング材料が塗布されないことを示す第２の値とから選択された画素値をそれぞれ有する画像画素を含む画像を、印刷プロセスを使用して受像材料に印刷するのに使用されるマーキング材料の量を低減する方法にして、印刷プロセスは印刷画素を利用するように構成され、各々の画像画素は少なくとも２つの印刷画素に関連付けられる方法であって、各々の印刷画素に対して、対応する画素値に基づいてマーキング材料が塗布されるか否かを示す印刷信号を生成するステップを含み、印刷信号を生成するステップは、関連する画像画素の画素値とは関係なく、どの印刷画素に対してマーキング材料が塗布されないかを定義する所定のマスクを使用して印刷画素をフィルタリングすることを含む、方法。
2. マーキング材料が塗布されない印刷画素が、規則的なパターンで配置される、請求項１に記載の方法。
3. マスク値の反復配列間の画素数であるマスクの反復長さが、３印刷画素である、請求項２に記載の方法。
4. 各々の画像画素に対して、関連する印刷画素の少なくとも１つが、関連する画像画素の画素値に合わせて、マーキング材料を塗布するか、あるいは塗布しないかに設定される、請求項１に記載の方法。
5. 印刷プロセスが、第１の方向では、単位長さ当たりの印刷画素数に相当する第１の印刷解像度を有し、第２の方向では、第２の印刷解像度を有するように構成され、２つの方向は互いに垂直であり、２つの印刷解像度は実質的には互いに異なる解像度である、請求項１に記載の方法。
6. マーキング材料がトナーである、請求項１に記載の方法。
7. トナーが、トナーを引き付けるまたは引き付けることができない電極を周方向に有する回転シリンダの軸方向に、一列に並んだ印刷画素に塗布され、周方向の単位長さ当たりの印刷画素数に相当する印刷解像度は選択可能である、請求項６に記載の方法。
8. マーキング材料の量を低減する程度が、使用者によって、１組の少なくとも２つの利用可能な所定のマスクのうちの１つを選択することによって選択される、請求項１〜７のうちのいずれかに記載の方法。
9. マーキング材料が塗布されることを示す第１の値とマーキング材料が塗布されないことを示す第２の値とから選択された画素値をそれぞれ有する画像画素を含む画像を印刷プロセスによって印刷するように構成された印刷エンジンにして、印刷プロセスは印刷画素を利用するように構成され、各々の画像画素は少なくとも２つの印刷画素に関連付けられる印刷エンジンであって、各々の印刷画素に対して、対応する画素値に基づいてマーキング材料が塗布されるか否かを示す印刷信号を生成するモジュールを含み、モジュールは、関連する画像画素の画素値とは関係なく、どの印刷画素に対してマーキング材料が塗布されないかを定義する所定のマスクを使用して印刷画素をフィルタリングするフィルタリングユニットを含む、印刷エンジン。

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