JP3844180B2 - 分割分散ｐｗｍ階調処理装置及びこれを備えたレーザプリンタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファックスなどの画像を点（画素）の集合として印画する画像出力装置に関し、特に、レーザパルス幅変調（ＰＷＭ）と複数の画素の組合せにより連続階調を表現するための画像処理を行なう装置のためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザプリンタの階調性の改善のためには、一画素をさらにレーザパルス幅変調（ＰＷＭ）により、さらに細分する方法が多く用いられていた。
【０００３】
しかし、レーザパルスの幅を短くした場合、感光体やトナーの帯電特性などの製品ばらつきや、温湿度等の環境変化による不安定性の影響を受けやすくなるために、画像濃度の薄いハイライト部分の階調再現が不安定になったり、レーザの立上りや感光体の応答の遅れなどにより、レーザパルス分割数に見合った階調密度が得られない問題を生じていた。
【０００４】
このような問題に対する従来技術として、文献「ハイライト再現を重視した新しいスクリーン技術」（Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ '９５ 論文集 ｐ１４３-ｐ１４６, 織田康弘 他）では、ハイライト部のみ、階調処理を離散的な網点に切替え、孤立点での狭幅のレーザパルスの使用を避ける方法が開示されている。また、特開平９-３３１４４８号公報においては、環境条件の変化などに対応して、ＰＷＭ出力に対してルックアップテーブルにより調整を加えることで、再現画像を安定化する方法が開示されている。さらに、特表平６-５０４００４号公報（ＵＳＰ ５,１３４,４９５）では、画素閾値を越えないレーザ光の多重露光を用い、レーザプリンタの解像度を本来のエンジン性能を越えて増加させる解像度変換を行なう技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術のうち、ハイライト部を網点化する方法は、ハイライト部の階調再現の安定化には効果的であるが、プリンタエンジン本来の最小画素が大きい場合には、目の荒い孤立網点が強調されハイライト部分のノイズ感が問題となる。
【０００６】
また、特開平９-３３１４４８号公報に開示されている様に、ルックアップテーブルにより環境や径時変化に対するフィードバックを行なおう場合、きめ細かい環境変化に対応させるためには大きなルックアップテーブルを用意するか、あるは、環境変化に連続的に対応させるための補間手段を併用しなければ、ルックアップテーブルの切替えの発生する境界環境で、逆に画像の不安定性を強調することになる。もちろん、環境条件によるフィードバックを行なわず、単にルックアップテーブルでＰＷＭ出力値を修正するだけでは、従来から階調処理に対して常識的に施されるγ補正と特徴的な違いはない。
【０００７】
一方で、レーザパルスの細分により静電潜像のポテンシャルが浅くなることに起因するハイライト部分の不安定領域は、潜像電位におけるトナー付着限界付近の不安定な電位領域が広くなることにともなって拡大する。従って、このようなハイライト部分の不安定領域が広くなると、温湿度の他、感光体の個々のばらつきや、感光体上の特性分布なども影響し、ルックアップテーブルを用いたフィードバック補正だけでは十分な安定化は困難となる。このため、不安定な電位領域の発生を抑えた小さくて深い静電ポテンシャルの形成がハイライト画質安定化ための重要な要素となる。
【０００８】
しかし、特表平６-５０４００４号公報に示されるような解像度変換による方法では、「画素格子であって格子解像度が装置解像度と異なる格子を使用する」とあるように、実質的には装置解像度を超える補間画素の画素値情報を必要とする。このため、メモリや回路のコストやデータ転送時間が増大する。
【０００９】
また、解像度変換は感光体などの特性が比較的安定な高級機では有効な手段としても、これらの特性が比較的不安定な普及機の場合には、やはり孤立点の再現は本来のプリンタエンジン解像度のドットに比べて不安定となるため、細線再現などには向かず、結局、網点ディザ処理のような複数ドットを組にする階調表現や、フォントなどのエッジのスムージングのようにドットのクラスタとの関係でしか有効にならない。
【００１０】
本発明の目的は、特性の不安定な普及型のレーザプリンタに対しても、安定にハイライト階調密度を増加させる階調処理を、ＡＳＩＣ内に実装容易な簡易回路により実現し、低コストに高速高画質な画像処理装置を行なうことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題は、プリンタエンジン本来の１画素をさらに細分する ＰＷＭ パルスパターンとして、１画素中を離散的に分割するパルスパターンと、１画素中を連続的に分割するパルスパターンの複数のパルスパターンを設け、ハイライト部と他部で、離散的パルスパターンと連続的パルスパターンをルックアップテーブルにより切替え、かつ、これを複数網点を循環的に成長させる網点ディザによる階調処理と両立させることによって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１2は、本発明を適用した階調処理装置９を搭載したコントローラボード３１を内蔵するカラーレーザプリンタ３０の構成図を示す。図１2では、コントローラボード３１は、機構部と平行して、プリンタ底面に垂直に搭載されているため破線で示している。本発明の階調処理装置は、感光体ベルト３２およびレーザ光学装置３３を制御する水平同期信号および垂直同期信号に同期して、実時間で入力画像信号を展開し、感光体ベルト上に静電潜像を形成する。
【００１３】
なお、以下の実施の形態においてはカラー印刷を例にとって説明するが、本発明の階調処理装置は単色（モノクロ）の印刷にも適用できることは言うまでもない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態における階調処理装置を適用した６００ｄｐｉのカラーレーザプリンタにおける画像処理の流れを示している。印刷対象となる画像データ１は、プリンタの上位装置より送られ、１ページ分のＲＧＢデータとして、入力バッファ２に蓄えられる。プリンタエンジン１３は、ＹＭＣＫの各面毎に現像を行なうため、図１の入力バッファ２以降の処理は、一つのカラー画像に対してＹＭＣＫの４面分４回繰り返される。
【００１５】
最初に４色分解手段５は、ＲＧＢ点順次データからＹｅｌｌｏｗを算出するように必要に応じて内部を初期化する。これに対応して、γ補正手段７はγ補正値テーブル８からＹｅｌｌｏｗに対応した補正値を内部の参照テーブルにロードする。また、ディザ回路１０はＹｅｌｌｏｗに対応した閾値配列及びその配列のサイズデータをテーブル１１からロードし、内部を初期化する。この閾値配列は、図８の閾値配列２７の如く０から２５５以下の８ｂｉｔで表現される値の配列である。
【００１６】
これにより入力バッファ２から送られるＲＧＢデータは、色補正手段３による色補正、４色分解手段５によるＹｅｌｌｏｗデータへの変換、γ補正手段７による階調補正を受けた後、階調処理部９によりＰＷＭ信号１２としてプリンタエンジン１３に出力される。
【００１７】
Ｙｅｌｌｏｗ１ページ分の処理が終了すると、４色分解手段５、γ補正手段７、ディザ回路１０はそれぞれ必要なパラメータを今度はＭａｇｅｎｔａ用に再ロードして初期化した後、同様の処理によりＭａｇｅｎｔａ １ページ分のＰＷＭ信号１２をプリンタエンジン１３に送出する。
【００１８】
以下同様にＣｙａｎ、Ｂｌａｃｋに対する処理が行なわれる。これらの各色面の切替えは、プリンタエンジンの垂直同期信号に同期して行なわれる。このとき、各色面毎に閾値配列を変更可能なように設定しておいてもよい。
【００１９】
次に、階調処理部９の例を図２に示す。図２の例では、階調処理部９への入力値 ｎｉ を２５６階調（８ｂｉｔ）、またＰＷＭによる１ドットの分割数を４分割、分割パターン指定に３ｂｉｔを使用する。
【００２０】
ここで、図２におけるＯＲ回路１５ 及び ＯＲ回路３５ は、ともに入力４ｂｉｔの全ｂｉｔのＯＲ値をとることで、入力４ｂｉｔ値の零・非零に対応して、０、１ の１ｂｉｔ値を出力する回路である。また、ＯＲ回路１６ は、５ｂｉｔの入力 ｉ０ と１ｂｉｔの入力 ｉ１に対して、ｉ０ の各ｂｉｔ毎に ｉ１ とのＯＲ値をとった ５ｂｉｔ 値を出力する。同様にＮＡＮＤ回路１７は、５ｂｉｔ の入力 ｊ０ と １ｂｉｔ の入力 ｊ１に対して、ｊ０の各ｂｉｔ毎に ｊ１ の否定値との ＡＮＤ値をとった５ｂｉｔ値を出力する回路である。
【００２１】
図２のＮＡＮＤ回路１７含む前半の処理では、まず入力信号ｎｉの階調範囲と、ディザ閾値ｎｃとの差分Δｎ＝ｎｉ−ｎｃを算出する。次いで、差分 Δｎが Δｎ ＜０ の場合には、減算回路１４のアンダーフロー（ｕｎｄｅｒｆｌｏｗ）信号により、ＮＡＮＤ回路１７の出力を全 ｂｉｔ を ０ とする。また、Δｎ≧１６の場合には、まずＯＲ回路１５により減算回路１４のアンダーフロー信号を除く上位４ｂｉｔと、ＯＲ回路１６によりその出力値の全５ｂｉｔが１となる。その他の場合（０≦Δｎ＜１６の場合）にはＯＲ回路１６への入力値５ｂｉｔそのままがＮＡＮＤ回路１７から出力される。これらの動作により、ＮＡＮＤ回路１７の出力までに８ｂｉｔのΔｎは５ｂｉｔの０〜１５（及び全ｂｉｔ＝１, 即ち３１）の値に切り詰められる。
【００２２】
次に、ＮＡＮＤ回路１７の後段では、ＮＡＮＤ回路１７の下位 ２ｂｉｔ を切捨てた上位 ３ｂｉｔ に、ＯＲ回路３５の出力の１ｂｉｔを上位に付加した４ｂｉｔ値をPWM変換テーブル22の選択信号とする。ＰＷＭ変換テーブル２２は、この選択信号に従って、従って４ｂｉｔのＰＷＭパルスパターン値を選択し出力する。最後にＰＷＭ発生回路２３は、PWM変換テーブル22により選択された、パルスパターン値を最終的なＰＷＭ信号として、プリンタエンジンに出力する。
【００２３】
ここで、上記の説明で、差分Δｎのうち、アンダーフロー信号を除いた８ｂｉｔの上位３ｂｉｔは、ＯＲ回路１６に入力される前に切り捨てて５ｂｉｔの信号ｉ０としているが、この上位３ｂｉｔの回路上の切り捨て位置は特に重要ではない。例えば、 ＮＡＮＤ回路１７の出力まで８ｂｉｔのままで処理をし、その後で上位３ｂｉｔ及び下位２ｂｉｔ切り捨てる実装も容易である。
【００２４】
次の図３にはＰＷＭ変換テーブル２２の設定例を示す。図３のＰＷＭ変換テーブル２２の入力値では、下位３ｂｉｔの値が差分値Δｎで決定する第一のｂｉｔ領域、最上位１ｂｉｔが閾値ｎｃの上位４ｂｉｔで決定する第二のｂｉｔ領域になっており、図３のＰＷＭ変換テーブル２２は、第二のｂｉｔ領域が０である２２ａと、第二のｂｉｔ領域が１である２２ｂとから構成されている。
【００２５】
また、これらのパルスパターン値の組合せに対応して印画されるドットの対応関係を図４の（ａ）〜（ｈ）に示す。特に図４では、離散的にドットが成長する孤立ドットの成長パターンを示している。図４の（ａ）〜（ｈ）では、上段の４桁毎に区切られた０,１の列３７ａ〜３７ｈ が、ＰＷＭ発生回路へ入力されるパルスパターン値、中段のパルスパターン３８ａ〜３８ｈ がＰＷＭ発生回路２３からの出力ＰＷＭ信号、下段のドット形状３９ａ〜３９ｈが印画されるドット形状を示している。なお、図４では各信号は左から右へ解釈され、対応するドット３９ａ〜３９ｈも左から右へ成長する。
【００２６】
図４では、プリンタエンジン本来の１ドット分のパルスを４分割しているので、パルスパターン値４桁がプリンタエンジンの１ドット分のＯＮ/ＯＦＦパターンに相当する。この場合図４（ａ）と図４（ｂ）に見られるように、孤立ドットの形成においては、パルスパターン値１０１０に対応するドット３９ａ は、パルスパターン値 １１００に対応するドット３９ｂよりも小さく形成される。また、パルスパターン値１１０１に対応するドット３９ｃ は、パルスパターン値 １１００に対応するドット３９ｂ より大きくパルスパターン値 １１１０に対応するドット３９ｄより小さいちょうど中間的な面積のドットとして形成される。
【００２７】
一方で、孤立するドットのパルスパターン値を１０００とした場合には、パルスパターン値１０１０に対するドット３９ａよりも薄いドットが形成されるが、この場合の画像濃度は極端に薄く、パルスパターン値１１００に対するドット３９ｂに対して、著しく濃度差の開いた不自然な階調となるばかりでなく、温度・湿度などの環境や、機差の影響を敏感に受ける不安定な画像となる。
【００２８】
従って、図３のテーブル２２ａに示したようなテーブル指定により、低階調部の再現に重要な孤立ドットに対する有効な階調密度が従来の倍化する。
【００２９】
しかし、一方で図４の（ｅ）〜（ｈ）のように、プリンタエンジンの１ドットを越えて印画ドットが成長する部分では、印画ドットが十分な大きさに成長しているために、図３のテーブル２２ａに従うよりは、図３のテーブル２２ｂに従う方が自然な階調性が確保される。このため、本実施例のように印画ドットが孤立する場合とその他の場合で、使用されるパルスパターンを切替えることが有効な階調特性改善手段となる。
【００３０】
先の図２の処理の流れを次の図５にフローチャートにより示す。ただし、図5では説明上PWM階調値pを第一のbit領域(図2でのPWM階調値pの下位3bit)の意味で用い、第二のbit領域(図2でのPWM階調値pの上位1bit)の値sと区別する。
【００３１】
処理は各色面毎のページ単位で行なわれる。先ず、ページ処理に先立つ初期化ステップ１００では、ＰＷＭ変換テーブル２２をＰＷＭ補正回路２１にそれぞれロードする。
【００３２】
次のステップ１０１では、入力画素値ｎｉと閾値ｎｃをロードし、ステップ１０２で差分Δｎを算出し、また、入力画素値ｎｉの上位４ｂｉｔをｓ１とする。このステップ１０１の閾値ｎｃは、図１のディザ回路１０により、後で説明する図７に示すような閾値配列２７あるいは、簡略化閾値配列２８に基づいて入力画素値ｎｉと同期して逐次入力される。
【００３３】
次いで、ステップ１０３では ｐｗｍ 出力値 ｐ を、Δｎ ＜ ０ ならば ｐ = ０、 Δｎ ≧ １６ ならば ｐ = ７ （３ｂｉｔ ｆｕｌｌ）、０ ≦ Δｎ ＜ １６ ならば ｐ = （Δｎ / ４）とする。ただし、 Δｎ を ４ で除した余りの処理は切捨てとなる。
【００３４】
このｐをインデックスとして、ｓ１ = ０ の場合には、ステップ１０４ａのＰＷＭ変換テーブル２２ａによるＰＷＭ補正回路２１ａの出力を ｐ'とし、ｓ１ ≠ ０の場合には、ＰＷＭ変換テーブル２２ｂによるＰＷＭ補正回路２１ｂの出力を ｐ'とする。
【００３５】
最後にステップ１０５でＰＷＭ発生回路２３は、ＰＷＭ出力レベルｐ'を、パルス幅変調されたＰＷＭ信号としてプリンタエンジン１３へと出力する。
【００３６】
以上の処理を、１ページ分の画素の処理が終了するまで、ステップ１０１との間で反復した後、次ページあるいは次色面の処理として図５の処理が最初から繰り返される。
【００３７】
次の図６には、図２の回路における入力階調値 ｎｉ と閾値 ｎｃ に対するPWM階調値 ｐ の対応関係を表として示した。図６では入力階調値 ｎｉ = ０ 〜 ２５５ を行とし、４×１０組の 閾値 ｎｃ = {１６ｋ,１６ｋ+１,１６ｋ+２,１６ｋ+３} （ｋ=０,１,２,...,９）を列とする。また、図６に対応する閾値の組の配置例は、後の図８の閾値配列２７に示す。
【００３８】
図6では、ni=0〜3までの入力階調値に対応するPWM階調値pは、p = 0または8で、図3からいずれも対応するパルスパターンは0000であることから、ni=0〜3までは階調表現としては重複している。従って、図６の４０個の閾値の組み合わせによる論理的な出力階調数は１６１階調となっている。
【００３９】
次の図７に、これらの図２に示された階調処理部９との組合せで分割ＰＷＭの分散処理を実現する閾値配列の構成方法を示す。
【００４０】
まず、基本閾値パターン２５をＫとし、閾値間隔ΔhをΔh = 16とする。Ｋから、Ｋ・Δh，Ｋ・Δh＋１，Ｋ・Δh＋２，Ｋ・Δh＋３により生成される４つの閾値パターンにより拡張閾値パターン２６を構成する。次にこの拡張閾値パターン２６を行・列とも周期的に閉じる矩形領域に充填することで図７の閾値配列２７を得る。ディザ回路１０はこの閾値配列２７を周期的に繰り返し使用することで閾値ｎｃを発生するが、この閾値配列２７は、上２行を図中に矢印Ａで示した位置（６列目）で左にシフトしながら下方に１０段積み重ねた構造になっている。従って閾値配列２７全体のかわりに、上２行からなる簡略化閾値配列２８を、プリンタエンジン１３の水平同期信号に同期して入力画像の２行毎に初期の列アドレスを６列づつシフトしながら反復使用することでさらに実装上のメモリを節約することも可能である。
【００４１】
また、図７の例では、基本閾値パターン２５における "１" と "２" の配置をを入れ換えて閾値配列を構成することも可能である。この場合には、基本閾値パターン２５で "１" に対応して出力される印画ドットも、基本閾値パターン２５で "０" に対応して出力される印画ドット同様に図３のパターン１のＰＷＭパルスパターンで出力する方が望ましい。
【００４２】
このような変更に対しては、図２のＯＲ回路３５の入力を閾値ｎｃの上位３ｂｉｔに変更することで、容易に対応することができる。
【００４３】
以上の説明における閾値配列２７は、図７に○で示したように、一様な中間階調値に対して水平方向に対して約１８.４度の角度をなす網点格子を出力する。この網点格子が水平方向に対してなす角はスクリーン角と呼ばれる。通常のカラー印刷では、再現色を安定化させる目的で、各色面毎に異なるスクリーン角が使用される。
【００４４】
次の図８には、種々のスクリーン角θに対応する基本閾値パターンＫ の例を表にまとめて示す。表中の値には、（総階調数） = （セル数）×Δh + １ の関係がある(ここでは、Δh = 16)。
【００４５】
カラー印刷の場合に、これらの閾値パターンを各色に割り付ける例としては、Ｃｙａｎ に 図７、Ｍａｇｅｎｔａ に図８（ａ）、Ｙｅｌｌｏｗ に図８（ｂ）、Ｂｌａｃｋに図８（ｃ）を割り付けると、比較的網点の重ねによるモアレの目立ちにくい再現画像が得られる。もちろん、Ｍａｇｅｎｔａ と Ｃｙａｎ に割り付けるパターンは逆でも良い。
【００４６】
また、図８（ｄ）は網点密度を重視した場合、図８（ｅ）は階調性を重視した場合の閾値パターンの例となっている。ただし図８（ｅ）では、基本閾値パターンの各セルに全て異なる値を割り付けた場合には、総階調数が２５６を越えてしまうため、基本閾値パターンの各セルに割り付ける閾値を一部重複させることで、基本閾値パターンの階調数を１６階調（０階調を含めると１７階調）とし、総階調数を２５６階調としている。
【００４７】
逆に図８（ａ）〜（ｄ）の例では、総階調数は２５６階調に満たない。この場合、入力階調値が総階調数ｎｍａｘ+３を越えた場合には、図６からも類推されるように、出力ドットは全てＯＮとなり、いわゆる高階調部の潰れが発生する。このような場合には、階調処理部９前段のγ補正手段７のγ補正値を、図９に示すように、およそ総階調数ｎｍａｘを越えない値に抑えることで容易に補正される。
【００４８】
図９の例では、さらにハイライト部の入力ｎｉ = ０〜３階調までのつぶれも除くために、γ補正値全体を+３程オフセットしている。
【００４９】
以上の実施例はもっとも簡潔な実装を与えるものであるが、多少の実装の複雑化が問題にならなければ、さらに柔軟な回路構成が可能である。次の図10には、PWM段数が2のべき乗にならない場合にも図2と同様の効果が得られる例を示す。
【００５０】
まず、図2との比較で図10に対して追加・変更された機能について説明する。図2で overflow 処理を行なうOR回路15 は、図10では比較回路44に対応する。図2のOR回路15は、Δn≧16の場合に overflow 信号1を出力するのに対して、図10の比較回路46は、予めレジスタ40に設定された値Δhに基づいて、Δn≧Δhの場合に overflow 信号1を出力する。その結果、図10の AND回路17からの出力は、0以上Δh以下、または、全bit=1の値に制限される。
【００５１】
このNAND回路17からの出力に対して、図2の場合では、下位2bitを固定的に切り捨てていたが、図10の例では、下位2bitの切り捨てと、下位1bitの切り捨てを、選択回路46によって、予めレジスタ41に設定しておいた値に従って選択可能としている。
【００５２】
このNAND回路17の出力の下位bitの切り捨てbit数をsとすると、2^sは、図7の例で見てきたように、階調を分散する網点数に対応する。 図7の例ではs=2のbit切り捨て量に対応して、4つ( = 2^2)の網点間で巡回しながら成長するディザパターンが構成されているが、s=1の場合には、2つ(=2^1)の網点間で交代的に成長するディザパターンが構成できることも容易に類推される。これには、例えば、Δh = (PWM段数)×2^sとして、図7の拡張閾値26の構成におけるΔh・K+ 2のパターンをΔh・Kのパターンで、Δh・K + 3のパターンをΔh・K + 1のパターンで置き換えれば良い。
【００５３】
また、一方で、図2のOR回路35は nc≧16の場合のみ1を出力し、これをPWM変換テーブル22の選択信号の上位bitとしてアドレス切り替えに用いていたが、図10では、比較回路45と選択回路47により、予めレジスタ42に設定した閾値θにたいして、nc≧θの場合にのみ、PWM変換テーブルの選択信号48にアドレスオフセットとしてレジスタ43に設定しておいた値を加算する。
【００５４】
これらの変更に対して、図10の回路は、レジスタ40の値(Δh)を16、レジスタ41の値を0、レジスタ42の値(θ)を16、レジスタ43の値(po)を8、とした場合に図2と同じ動作をすることになる。
【００５５】
これの他に、図10の回路では、レジスタ40の値(Δh)を24、レジスタ41の値を0、レジスタ42の値(θ)を24、レジスタ43の値(po)を7とすることで、PWM段数を6段、網点の分散数を4とすることなどが可能である。この場合に適応するディザ閾値は、図7での構成方法において、基本閾値パターンKへの乗数Δhを24に変更することで容易に構成可能される。
【００５６】
次の図11は、もう一つの実装例である。図11では、レジスタ40 (θ)との比較を入力画素の階調値niとで行う例である。この場合にも図10と同じ効果が選られる。また、図11ではNAND回路17の出力の下位bitは、単純に切り捨てるのでなく、OR回路50および加算回路51,52により、切り上げとして上位bitに加算するようになっている。
【００５７】
この処理により、先の図2に相当する (Δh=16、s=0、θ=16、po=8とした場合)設定に対する図6相当の入出力対応関係は、図6を3行上にずらした関係、即ち入力階調値に整定数3を加えた対応関係と等価となり、図9に関して述べた+3のオフセットを不要にできる。
【００５８】
なお、このことから、例えばこの場合(図11でΔh=16、s=0、θ=16、po=8とした場合)には、選択回路46からの出力信号としてのPWM階調値pは、Δn-3、あるいはΔn+1の下位2bitに依存しない値となることが分かる。特に注目すべきことは、図7に示したような閾値パターン構成法との組み合わせによる網点成長の分散効果の本質は、入力階調値niと閾値ncとの差分Δn = ni - ncの(必要ならばさらに定数を加算した値)下位bitを切り捨てる効果によって得られていることにある。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラスタリングされたスクリーン角付き網点ディザと両立するＰＷＭの分散処理と、ハイライト部での分割されたＰＷＭの出力パターンにより、安定にハイライト階調密度が改善される。また、本発明では上記効果が小規模の回路構成により実現され、高解像度・高階調で安定な階調処理をＡＳＩＣ上に実装することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を含むデータ処理の流れを示す図である。
【図２】本発明の階調処理装置の例を示す図である。
【図３】ＰＷＭパルスパターンの対応表である。
【図４】ＰＷＭパルスパターンと印画ドットの対応図である。
【図５】階調処理装置の動作フローを示す図である。
【図６】入出力対応例を示す図である。
【図７】基本閾値パターンからの閾値配列の構成法を示す図である。
【図８】その他のスクリーン角を実現する基本閾値パターン例を示す図である。
【図９】γ補正の例を示す図である。
【図１０】本発明の階調処理装置のその他の実現例である。
【図１１】本発明の階調処理装置のその他の実現例である。
【図１２】本発明の階調処理装置を搭載したカラーレーザプリンタの例を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ、
２…入力バッファ、
３…色補正手段、
５…４色分解手段、
７…γ補正手段、
８…γ補正データ、
９…階調処理部、
１０…ディザ回路、
１１…閾値配列テーブル、
１２…ＰＷＭ信号、
１３…プリンタエンジン、
１４…減算回路、
１５…ＯＲ回路、
１６…ＯＲ回路、
１７…ＮＡＮＤ回路、
２２…ＰＷＭ変換テーブル、
２３…ＰＷＭ発生回路、
２５…基本閾値パターン、
２６…拡張閾値パターン、
２７…拡張閾値配列、
２８…簡略化閾値配列、
３０…カラーレーザプリンタ、
３１…コントローラボード、
３２…感光体ベルト、
３３…レーザー光学装置、
３５…ＯＲ回路、
３７ａ…ＰＷＭパルスパターン、
３８ａ…ＰＷＭ信号、
３９ａ…印画ドット、
44…比較回路、
45…比較回路、
46…選択回路、
47…選択回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファックスなどの画像を点（画素）の集合として印画する画像出力装置に関し、特に、レーザパルス幅変調（ＰＷＭ）と複数の画素の組合せにより連続階調を表現するための画像処理を行なう装置のためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザプリンタの階調性の改善のためには、一画素をさらにレーザパルス幅変調（ＰＷＭ）により、さらに細分する方法が多く用いられていた。
【０００３】
しかし、レーザパルスの幅を短くした場合、感光体やトナーの帯電特性などの製品ばらつきや、温湿度等の環境変化による不安定性の影響を受けやすくなるために、画像濃度の薄いハイライト部分の階調再現が不安定になったり、レーザの立上りや感光体の応答の遅れなどにより、レーザパルス分割数に見合った階調密度が得られない問題を生じていた。
【０００４】
このような問題に対する従来技術として、文献「ハイライト再現を重視した新しいスクリーン技術」（Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ '９５ 論文集 ｐ１４３-ｐ１４６, 織田康弘 他）では、ハイライト部のみ、階調処理を離散的な網点に切替え、孤立点での狭幅のレーザパルスの使用を避ける方法が開示されている。また、特開平９-３３１４４８号公報においては、環境条件の変化などに対応して、ＰＷＭ出力に対してルックアップテーブルにより調整を加えることで、再現画像を安定化する方法が開示されている。さらに、特表平６-５０４００４号公報（ＵＳＰ ５,１３４,４９５）では、画素閾値を越えないレーザ光の多重露光を用い、レーザプリンタの解像度を本来のエンジン性能を越えて増加させる解像度変換を行なう技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術のうち、ハイライト部を網点化する方法は、ハイライト部の階調再現の安定化には効果的であるが、プリンタエンジン本来の最小画素が大きい場合には、目の荒い孤立網点が強調されハイライト部分のノイズ感が問題となる。
【０００６】
また、特開平９-３３１４４８号公報に開示されている様に、ルックアップテーブルにより環境や径時変化に対するフィードバックを行なおう場合、きめ細かい環境変化に対応させるためには大きなルックアップテーブルを用意するか、あるは、環境変化に連続的に対応させるための補間手段を併用しなければ、ルックアップテーブルの切替えの発生する境界環境で、逆に画像の不安定性を強調することになる。もちろん、環境条件によるフィードバックを行なわず、単にルックアップテーブルでＰＷＭ出力値を修正するだけでは、従来から階調処理に対して常識的に施されるγ補正と特徴的な違いはない。
【０００７】
一方で、レーザパルスの細分により静電潜像のポテンシャルが浅くなることに起因するハイライト部分の不安定領域は、潜像電位におけるトナー付着限界付近の不安定な電位領域が広くなることにともなって拡大する。従って、このようなハイライト部分の不安定領域が広くなると、温湿度の他、感光体の個々のばらつきや、感光体上の特性分布なども影響し、ルックアップテーブルを用いたフィードバック補正だけでは十分な安定化は困難となる。このため、不安定な電位領域の発生を抑えた小さくて深い静電ポテンシャルの形成がハイライト画質安定化ための重要な要素となる。
【０００８】
しかし、特表平６-５０４００４号公報に示されるような解像度変換による方法では、「画素格子であって格子解像度が装置解像度と異なる格子を使用する」とあるように、実質的には装置解像度を超える補間画素の画素値情報を必要とする。このため、メモリや回路のコストやデータ転送時間が増大する。
【０００９】
また、解像度変換は感光体などの特性が比較的安定な高級機では有効な手段としても、これらの特性が比較的不安定な普及機の場合には、やはり孤立点の再現は本来のプリンタエンジン解像度のドットに比べて不安定となるため、細線再現などには向かず、結局、網点ディザ処理のような複数ドットを組にする階調表現や、フォントなどのエッジのスムージングのようにドットのクラスタとの関係でしか有効にならない。
【００１０】
本発明の目的は、特性の不安定な普及型のレーザプリンタに対しても、安定にハイライト階調密度を増加させる階調処理を、ＡＳＩＣ内に実装容易な簡易回路により実現し、低コストに高速高画質な画像処理装置を行なうことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題は、プリンタエンジン本来の１画素をさらに細分する ＰＷＭ パルスパターンとして、１画素中を離散的に分割するパルスパターンと、１画素中を連続的に分割するパルスパターンの複数のパルスパターンを設け、ハイライト部と他部で、離散的パルスパターンと連続的パルスパターンをルックアップテーブルにより切替え、かつ、これを複数網点を循環的に成長させる網点ディザによる階調処理と両立させることによって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１2は、本発明を適用した階調処理装置９を搭載したコントローラボード３１を内蔵するカラーレーザプリンタ３０の構成図を示す。図１2では、コントローラボード３１は、機構部と平行して、プリンタ底面に垂直に搭載されているため破線で示している。本発明の階調処理装置は、感光体ベルト３２およびレーザ光学装置３３を制御する水平同期信号および垂直同期信号に同期して、実時間で入力画像信号を展開し、感光体ベルト上に静電潜像を形成する。
【００１３】
なお、以下の実施の形態においてはカラー印刷を例にとって説明するが、本発明の階調処理装置は単色（モノクロ）の印刷にも適用できることは言うまでもない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態における階調処理装置を適用した６００ｄｐｉのカラーレーザプリンタにおける画像処理の流れを示している。印刷対象となる画像データ１は、プリンタの上位装置より送られ、１ページ分のＲＧＢデータとして、入力バッファ２に蓄えられる。プリンタエンジン１３は、ＹＭＣＫの各面毎に現像を行なうため、図１の入力バッファ２以降の処理は、一つのカラー画像に対してＹＭＣＫの４面分４回繰り返される。
【００１５】
最初に４色分解手段５は、ＲＧＢ点順次データからＹｅｌｌｏｗを算出するように必要に応じて内部を初期化する。これに対応して、γ補正手段７はγ補正値テーブル８からＹｅｌｌｏｗに対応した補正値を内部の参照テーブルにロードする。また、ディザ回路１０はＹｅｌｌｏｗに対応した閾値配列及びその配列のサイズデータをテーブル１１からロードし、内部を初期化する。この閾値配列は、図８の閾値配列２７の如く０から２５５以下の８ｂｉｔで表現される値の配列である。
【００１６】
これにより入力バッファ２から送られるＲＧＢデータは、色補正手段３による色補正、４色分解手段５によるＹｅｌｌｏｗデータへの変換、γ補正手段７による階調補正を受けた後、階調処理部９によりＰＷＭ信号１２としてプリンタエンジン１３に出力される。
【００１７】
Ｙｅｌｌｏｗ１ページ分の処理が終了すると、４色分解手段５、γ補正手段７、ディザ回路１０はそれぞれ必要なパラメータを今度はＭａｇｅｎｔａ用に再ロードして初期化した後、同様の処理によりＭａｇｅｎｔａ １ページ分のＰＷＭ信号１２をプリンタエンジン１３に送出する。
【００１８】
以下同様にＣｙａｎ、Ｂｌａｃｋに対する処理が行なわれる。これらの各色面の切替えは、プリンタエンジンの垂直同期信号に同期して行なわれる。このとき、各色面毎に閾値配列を変更可能なように設定しておいてもよい。
【００１９】
次に、階調処理部９の例を図２に示す。図２の例では、階調処理部９への入力値 ｎｉ を２５６階調（８ｂｉｔ）、またＰＷＭによる１ドットの分割数を４分割、分割パターン指定に３ｂｉｔを使用する。
【００２０】
ここで、図２におけるＯＲ回路１５ 及び ＯＲ回路３５ は、ともに入力４ｂｉｔの全ｂｉｔのＯＲ値をとることで、入力４ｂｉｔ値の零・非零に対応して、０、１ の１ｂｉｔ値を出力する回路である。また、ＯＲ回路１６ は、５ｂｉｔの入力 ｉ０ と１ｂｉｔの入力 ｉ１に対して、ｉ０ の各ｂｉｔ毎に ｉ１ とのＯＲ値をとった ５ｂｉｔ 値を出力する。同様にＮＡＮＤ回路１７は、５ｂｉｔ の入力 ｊ０ と １ｂｉｔ の入力 ｊ１に対して、ｊ０の各ｂｉｔ毎に ｊ１ の否定値との ＡＮＤ値をとった５ｂｉｔ値を出力する回路である。
【００２１】
図２のＮＡＮＤ回路１７含む前半の処理では、まず入力信号ｎｉの階調範囲と、ディザ閾値ｎｃとの差分Δｎ＝ｎｉ−ｎｃを算出する。次いで、差分 Δｎが Δｎ ＜０ の場合には、減算回路１４のアンダーフロー（ｕｎｄｅｒｆｌｏｗ）信号により、ＮＡＮＤ回路１７の出力を全 ｂｉｔ を ０ とする。また、Δｎ≧１６の場合には、まずＯＲ回路１５により減算回路１４のアンダーフロー信号を除く上位４ｂｉｔと、ＯＲ回路１６によりその出力値の全５ｂｉｔが１となる。その他の場合（０≦Δｎ＜１６の場合）にはＯＲ回路１６への入力値５ｂｉｔそのままがＮＡＮＤ回路１７から出力される。これらの動作により、ＮＡＮＤ回路１７の出力までに８ｂｉｔのΔｎは５ｂｉｔの０〜１５（及び全ｂｉｔ＝１, 即ち３１）の値に切り詰められる。
【００２２】
次に、ＮＡＮＤ回路１７の後段では、ＮＡＮＤ回路１７の下位 ２ｂｉｔ を切捨てた上位 ３ｂｉｔ に、ＯＲ回路３５の出力の１ｂｉｔを上位に付加した４ｂｉｔ値をPWM変換テーブル22の選択信号とする。ＰＷＭ変換テーブル２２は、この選択信号に従って、従って４ｂｉｔのＰＷＭパルスパターン値を選択し出力する。最後にＰＷＭ発生回路２３は、PWM変換テーブル22により選択された、パルスパターン値を最終的なＰＷＭ信号として、プリンタエンジンに出力する。
【００２３】
ここで、上記の説明で、差分Δｎのうち、アンダーフロー信号を除いた８ｂｉｔの上位３ｂｉｔは、ＯＲ回路１６に入力される前に切り捨てて５ｂｉｔの信号ｉ０としているが、この上位３ｂｉｔの回路上の切り捨て位置は特に重要ではない。例えば、 ＮＡＮＤ回路１７の出力まで８ｂｉｔのままで処理をし、その後で上位３ｂｉｔ及び下位２ｂｉｔ切り捨てる実装も容易である。
【００２４】
次の図３にはＰＷＭ変換テーブル２２の設定例を示す。図３のＰＷＭ変換テーブル２２の入力値では、下位３ｂｉｔの値が差分値Δｎで決定する第一のｂｉｔ領域、最上位１ｂｉｔが閾値ｎｃの上位４ｂｉｔで決定する第二のｂｉｔ領域になっており、図３のＰＷＭ変換テーブル２２は、第二のｂｉｔ領域が０である２２ａと、第二のｂｉｔ領域が１である２２ｂとから構成されている。
【００２５】
また、これらのパルスパターン値の組合せに対応して印画されるドットの対応関係を図４の（ａ）〜（ｈ）に示す。特に図４では、離散的にドットが成長する孤立ドットの成長パターンを示している。図４の（ａ）〜（ｈ）では、上段の４桁毎に区切られた０,１の列３７ａ〜３７ｈ が、ＰＷＭ発生回路へ入力されるパルスパターン値、中段のパルスパターン３８ａ〜３８ｈ がＰＷＭ発生回路２３からの出力ＰＷＭ信号、下段のドット形状３９ａ〜３９ｈが印画されるドット形状を示している。なお、図４では各信号は左から右へ解釈され、対応するドット３９ａ〜３９ｈも左から右へ成長する。
【００２６】
図４では、プリンタエンジン本来の１ドット分のパルスを４分割しているので、パルスパターン値４桁がプリンタエンジンの１ドット分のＯＮ/ＯＦＦパターンに相当する。この場合図４（ａ）と図４（ｂ）に見られるように、孤立ドットの形成においては、パルスパターン値１０１０に対応するドット３９ａ は、パルスパターン値 １１００に対応するドット３９ｂよりも小さく形成される。また、パルスパターン値１１０１に対応するドット３９ｃ は、パルスパターン値 １１００に対応するドット３９ｂ より大きくパルスパターン値 １１１０に対応するドット３９ｄより小さいちょうど中間的な面積のドットとして形成される。
【００２７】
一方で、孤立するドットのパルスパターン値を１０００とした場合には、パルスパターン値１０１０に対するドット３９ａよりも薄いドットが形成されるが、この場合の画像濃度は極端に薄く、パルスパターン値１１００に対するドット３９ｂに対して、著しく濃度差の開いた不自然な階調となるばかりでなく、温度・湿度などの環境や、機差の影響を敏感に受ける不安定な画像となる。
【００２８】
従って、図３のテーブル２２ａに示したようなテーブル指定により、低階調部の再現に重要な孤立ドットに対する有効な階調密度が従来の倍化する。
【００２９】
しかし、一方で図４の（ｅ）〜（ｈ）のように、プリンタエンジンの１ドットを越えて印画ドットが成長する部分では、印画ドットが十分な大きさに成長しているために、図３のテーブル２２ａに従うよりは、図３のテーブル２２ｂに従う方が自然な階調性が確保される。このため、本実施例のように印画ドットが孤立する場合とその他の場合で、使用されるパルスパターンを切替えることが有効な階調特性改善手段となる。
【００３０】
先の図２の処理の流れを次の図５にフローチャートにより示す。ただし、図5では説明上PWM階調値pを第一のbit領域(図2でのPWM階調値pの下位3bit)の意味で用い、第二のbit領域(図2でのPWM階調値pの上位1bit)の値sと区別する。
【００３１】
処理は各色面毎のページ単位で行なわれる。先ず、ページ処理に先立つ初期化ステップ１００では、ＰＷＭ変換テーブル２２をＰＷＭ補正回路２１にそれぞれロードする。
【００３２】
次のステップ１０１では、入力画素値ｎｉと閾値ｎｃをロードし、ステップ１０２で差分Δｎを算出し、また、入力画素値ｎｉの上位４ｂｉｔをｓ１とする。このステップ１０１の閾値ｎｃは、図１のディザ回路１０により、後で説明する図７に示すような閾値配列２７あるいは、簡略化閾値配列２８に基づいて入力画素値ｎｉと同期して逐次入力される。
【００３３】
次いで、ステップ１０３では ｐｗｍ 出力値 ｐ を、Δｎ ＜ ０ ならば ｐ = ０、 Δｎ ≧ １６ ならば ｐ = ７ （３ｂｉｔ ｆｕｌｌ）、０ ≦ Δｎ ＜ １６ ならば ｐ = （Δｎ / ４）とする。ただし、 Δｎ を ４ で除した余りの処理は切捨てとなる。
【００３４】
このｐをインデックスとして、ｓ１ = ０ の場合には、ステップ１０４ａのＰＷＭ変換テーブル２２ａによるＰＷＭ補正回路２１ａの出力を ｐ'とし、ｓ１ ≠ ０の場合には、ＰＷＭ変換テーブル２２ｂによるＰＷＭ補正回路２１ｂの出力を ｐ'とする。
【００３５】
最後にステップ１０５でＰＷＭ発生回路２３は、ＰＷＭ出力レベルｐ'を、パルス幅変調されたＰＷＭ信号としてプリンタエンジン１３へと出力する。
【００３６】
以上の処理を、１ページ分の画素の処理が終了するまで、ステップ１０１との間で反復した後、次ページあるいは次色面の処理として図５の処理が最初から繰り返される。
【００３７】
次の図６には、図２の回路における入力階調値 ｎｉ と閾値 ｎｃ に対するPWM階調値 ｐ の対応関係を表として示した。図６では入力階調値 ｎｉ = ０ 〜 ２５５ を行とし、４×１０組の 閾値 ｎｃ = {１６ｋ,１６ｋ+１,１６ｋ+２,１６ｋ+３} （ｋ=０,１,２,...,９）を列とする。また、図６に対応する閾値の組の配置例は、後の図８の閾値配列２７に示す。
【００３８】
図6では、ni=0〜3までの入力階調値に対応するPWM階調値pは、p = 0または8で、図3からいずれも対応するパルスパターンは0000であることから、ni=0〜3までは階調表現としては重複している。従って、図６の４０個の閾値の組み合わせによる論理的な出力階調数は１６１階調となっている。
【００３９】
次の図７に、これらの図２に示された階調処理部９との組合せで分割ＰＷＭの分散処理を実現する閾値配列の構成方法を示す。
【００４０】
まず、基本閾値パターン２５をＫとし、閾値間隔ΔhをΔh = 16とする。Ｋから、Ｋ・Δh，Ｋ・Δh＋１，Ｋ・Δh＋２，Ｋ・Δh＋３により生成される４つの閾値パターンにより拡張閾値パターン２６を構成する。次にこの拡張閾値パターン２６を行・列とも周期的に閉じる矩形領域に充填することで図７の閾値配列２７を得る。ディザ回路１０はこの閾値配列２７を周期的に繰り返し使用することで閾値ｎｃを発生するが、この閾値配列２７は、上２行を図中に矢印Ａで示した位置（６列目）で左にシフトしながら下方に１０段積み重ねた構造になっている。従って閾値配列２７全体のかわりに、上２行からなる簡略化閾値配列２８を、プリンタエンジン１３の水平同期信号に同期して入力画像の２行毎に初期の列アドレスを６列づつシフトしながら反復使用することでさらに実装上のメモリを節約することも可能である。
【００４１】
また、図７の例では、基本閾値パターン２５における "１" と "２" の配置をを入れ換えて閾値配列を構成することも可能である。この場合には、基本閾値パターン２５で "１" に対応して出力される印画ドットも、基本閾値パターン２５で "０" に対応して出力される印画ドット同様に図３のパターン１のＰＷＭパルスパターンで出力する方が望ましい。
【００４２】
このような変更に対しては、図２のＯＲ回路３５の入力を閾値ｎｃの上位３ｂｉｔに変更することで、容易に対応することができる。
【００４３】
以上の説明における閾値配列２７は、図７に○で示したように、一様な中間階調値に対して水平方向に対して約１８.４度の角度をなす網点格子を出力する。この網点格子が水平方向に対してなす角はスクリーン角と呼ばれる。通常のカラー印刷では、再現色を安定化させる目的で、各色面毎に異なるスクリーン角が使用される。
【００４４】
次の図８には、種々のスクリーン角θに対応する基本閾値パターンＫ の例を表にまとめて示す。表中の値には、（総階調数） = （セル数）×Δh + １ の関係がある(ここでは、Δh = 16)。
【００４５】
カラー印刷の場合に、これらの閾値パターンを各色に割り付ける例としては、Ｃｙａｎ に 図７、Ｍａｇｅｎｔａ に図８（ａ）、Ｙｅｌｌｏｗ に図８（ｂ）、Ｂｌａｃｋに図８（ｃ）を割り付けると、比較的網点の重ねによるモアレの目立ちにくい再現画像が得られる。もちろん、Ｍａｇｅｎｔａ と Ｃｙａｎ に割り付けるパターンは逆でも良い。
【００４６】
また、図８（ｄ）は網点密度を重視した場合、図８（ｅ）は階調性を重視した場合の閾値パターンの例となっている。ただし図８（ｅ）では、基本閾値パターンの各セルに全て異なる値を割り付けた場合には、総階調数が２５６を越えてしまうため、基本閾値パターンの各セルに割り付ける閾値を一部重複させることで、基本閾値パターンの階調数を１６階調（０階調を含めると１７階調）とし、総階調数を２５６階調としている。
【００４７】
逆に図８（ａ）〜（ｄ）の例では、総階調数は２５６階調に満たない。この場合、入力階調値が総階調数ｎｍａｘ+３を越えた場合には、図６からも類推されるように、出力ドットは全てＯＮとなり、いわゆる高階調部の潰れが発生する。このような場合には、階調処理部９前段のγ補正手段７のγ補正値を、図９に示すように、およそ総階調数ｎｍａｘを越えない値に抑えることで容易に補正される。
【００４８】
図９の例では、さらにハイライト部の入力ｎｉ = ０〜３階調までのつぶれも除くために、γ補正値全体を+３程オフセットしている。
【００４９】
以上の実施例はもっとも簡潔な実装を与えるものであるが、多少の実装の複雑化が問題にならなければ、さらに柔軟な回路構成が可能である。次の図10には、PWM段数が2のべき乗にならない場合にも図2と同様の効果が得られる例を示す。
【００５０】
まず、図2との比較で図10に対して追加・変更された機能について説明する。図2で overflow 処理を行なうOR回路15 は、図10では比較回路44に対応する。図2のOR回路15は、Δn≧16の場合に overflow 信号1を出力するのに対して、図10の比較回路46は、予めレジスタ40に設定された値Δhに基づいて、Δn≧Δhの場合に overflow 信号1を出力する。その結果、図10の AND回路17からの出力は、0以上Δh以下、または、全bit=1の値に制限される。
【００５１】
このNAND回路17からの出力に対して、図2の場合では、下位2bitを固定的に切り捨てていたが、図10の例では、下位2bitの切り捨てと、下位1bitの切り捨てを、選択回路46によって、予めレジスタ41に設定しておいた値に従って選択可能としている。
【００５２】
このNAND回路17の出力の下位bitの切り捨てbit数をsとすると、2^sは、図7の例で見てきたように、階調を分散する網点数に対応する。 図7の例ではs=2のbit切り捨て量に対応して、4つ( = 2^2)の網点間で巡回しながら成長するディザパターンが構成されているが、s=1の場合には、2つ(=2^1)の網点間で交代的に成長するディザパターンが構成できることも容易に類推される。これには、例えば、Δh = (PWM段数)×2^sとして、図7の拡張閾値26の構成におけるΔh・K+ 2のパターンをΔh・Kのパターンで、Δh・K + 3のパターンをΔh・K + 1のパターンで置き換えれば良い。
【００５３】
また、一方で、図2のOR回路35は nc≧16の場合のみ1を出力し、これをPWM変換テーブル22の選択信号の上位bitとしてアドレス切り替えに用いていたが、図10では、比較回路45と選択回路47により、予めレジスタ42に設定した閾値θにたいして、nc≧θの場合にのみ、PWM変換テーブルの選択信号48にアドレスオフセットとしてレジスタ43に設定しておいた値を加算する。
【００５４】
これらの変更に対して、図10の回路は、レジスタ40の値(Δh)を16、レジスタ41の値を0、レジスタ42の値(θ)を16、レジスタ43の値(po)を8、とした場合に図2と同じ動作をすることになる。
【００５５】
これの他に、図10の回路では、レジスタ40の値(Δh)を24、レジスタ41の値を0、レジスタ42の値(θ)を24、レジスタ43の値(po)を7とすることで、PWM段数を6段、網点の分散数を4とすることなどが可能である。この場合に適応するディザ閾値は、図7での構成方法において、基本閾値パターンKへの乗数Δhを24に変更することで容易に構成可能される。
【００５６】
次の図11は、もう一つの実装例である。図11では、レジスタ40 (θ)との比較を入力画素の階調値niとで行う例である。この場合にも図10と同じ効果が選られる。また、図11ではNAND回路17の出力の下位bitは、単純に切り捨てるのでなく、OR回路50および加算回路51,52により、切り上げとして上位bitに加算するようになっている。
【００５７】
この処理により、先の図2に相当する (Δh=16、s=0、θ=16、po=8とした場合)設定に対する図6相当の入出力対応関係は、図6を3行上にずらした関係、即ち入力階調値に整定数3を加えた対応関係と等価となり、図9に関して述べた+3のオフセットを不要にできる。
【００５８】
なお、このことから、例えばこの場合(図11でΔh=16、s=0、θ=16、po=8とした場合)には、選択回路46からの出力信号としてのPWM階調値pは、Δn-3、あるいはΔn+1の下位2bitに依存しない値となることが分かる。特に注目すべきことは、図7に示したような閾値パターン構成法との組み合わせによる網点成長の分散効果の本質は、入力階調値niと閾値ncとの差分Δn = ni - ncの(必要ならばさらに定数を加算した値)下位bitを切り捨てる効果によって得られていることにある。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラスタリングされたスクリーン角付き網点ディザと両立するＰＷＭの分散処理と、ハイライト部での分割されたＰＷＭの出力パターンにより、安定にハイライト階調密度が改善される。また、本発明では上記効果が小規模の回路構成により実現され、高解像度・高階調で安定な階調処理をＡＳＩＣ上に実装することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を含むデータ処理の流れを示す図である。
【図２】本発明の階調処理装置の例を示す図である。
【図３】ＰＷＭパルスパターンの対応表である。
【図４】ＰＷＭパルスパターンと印画ドットの対応図である。
【図５】階調処理装置の動作フローを示す図である。
【図６】入出力対応例を示す図である。
【図７】基本閾値パターンからの閾値配列の構成法を示す図である。
【図８】その他のスクリーン角を実現する基本閾値パターン例を示す図である。
【図９】γ補正の例を示す図である。
【図１０】本発明の階調処理装置のその他の実現例である。
【図１１】本発明の階調処理装置のその他の実現例である。
【図１２】本発明の階調処理装置を搭載したカラーレーザプリンタの例を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ、
２…入力バッファ、
３…色補正手段、
５…４色分解手段、
７…γ補正手段、
８…γ補正データ、
９…階調処理部、
１０…ディザ回路、
１１…閾値配列テーブル、
１２…ＰＷＭ信号、
１３…プリンタエンジン、
１４…減算回路、
１５…ＯＲ回路、
１６…ＯＲ回路、
１７…ＮＡＮＤ回路、
２２…ＰＷＭ変換テーブル、
２３…ＰＷＭ発生回路、
２５…基本閾値パターン、
２６…拡張閾値パターン、
２７…拡張閾値配列、
２８…簡略化閾値配列、
３０…カラーレーザプリンタ、
３１…コントローラボード、
３２…感光体ベルト、
３３…レーザー光学装置、
３５…ＯＲ回路、
３７ａ…ＰＷＭパルスパターン、
３８ａ…ＰＷＭ信号、
３９ａ…印画ドット、
44…比較回路、
45…比較回路、
46…選択回路、
47…選択回路。
Claims (9)
- レーザパルス幅変調（ＰＷＭ）により多段階の階調制御を行い、且つ、入力値の指定により出力されるパルスパターンを選択可能なＰＷＭ発生回路と、
ｔ１ビット（ｔ１≧８）の閾値ｎｃを保持する閾値配列と、
１画素ｔ１ビットの入力階調値ｎｉと前記閾値ｎｃとの差分値Δｎ（＝ｎｉ−ｎｃ）に基づいて決定されるｔ２ビット（ｔ２＜ｔ１）のＰＷＭ階調値ｐを、前記ＰＷＭ発生回路の入力値に対応付けるＰＷＭ変換テーブルと、
を備えたレーザプリンタの階調処理装置において、
前記ＰＷＭ階調値ｐは、ｂｉｔ列と見なした場合に、前記差分値Δｎにのみ依存して値の決まる第一のビット領域と、
前記閾値ｎｃの下位４ｂｉｔまたは５ｂｉｔを除いた各ビットのＯＲ値で決定される第二のビット領域とで構成され、
該第二のビット領域により閾値ｎｃ＜１６（前記第二のビット領域が前記閾値ｎｃの下位４ｂｉｔを除く各ビットのＯＲ値の場合）あるいは閾値ｎｃ＜３２（前記第二のビット領域が前記閾値ｎｃの下位５ｂｉｔを除く各ビットのＯＲ値の場合）と判定される場合に、第一のビット領域の値によっては、前記ＰＷＭ変換テーブルの値として不連続なパルスパターン出力に対応する値が選択されることを特徴とするレーザプリンタの階調処理装置。 - 前記ＰＷＭ変換テーブルは、
前記ＰＷＭ階調値ｐの第一のｂｉｔ領域の値によっては、
前記ＰＷＭ階調値ｐに対応するレーザパルスパターンとして連続なパターンと不連続なパターンを備え、これらを、前記ＰＷＭ階調値ｐの第二のビット領域の値ｓ１の値に基づいて切り替えることを特徴とする請求項１記載のレーザプリンタの階調処理装置。 - 前記ＰＷＭ階調値ｐの第一のｂｉｔ領域は、
前記差分値Δｎと、定数ｄ（＝０，１，２，３）に対して、Δｎ＋ｄの下位２ｂｉｔ、あるいは下位１ｂｉｔの値とは無関係に決まることを特徴とする請求項１記載のレーザプリンタの階調処理装置。 - レーザパルス幅変調（ＰＷＭ）により多段階の階調制御を行い、且つ、入力値の指定により出力されるパルスパターンを選択可能なＰＷＭ発生回路と、
ｔ１ビット（ｔ１≧８）の閾値ｎｃを保持する閾値配列と、
１画素ｔ１ビットの入力階調値ｎｉと前記閾値ｎｃとの差分値Δｎ（＝ｎｉ−ｎｃ）に基づいて決定されるｔ２ビット（ｔ２＜ｔ１）のＰＷＭ階調値ｐを、前記ＰＷＭ発生回路の入力値に対応付けるＰＷＭ変換テーブルと、
を備えたレーザプリンタの階調処理装置において、
閾値θとアドレスオフセット値ｐ０を保持するそれぞれのレジスタと、
前記閾値ｎｃと前記閾値θ、あるいは、前記階調値ｎｉと前記閾値θの比較を行う比較手段と、
該比較手段の出力値に従って、ｎｉ≧θあるいはｎｃ≧θの場合にアドレスオフセット値ｐ０を選択し、それ以外の場合、固定値０を選択するか、あるいは、ｎｉ≧θあるいはｎｃ≧θの場合、固定値０を選択し、それ以外の場合、前記アドレスオフセット値ｐ０を選択する選択手段と、
該選択手段の出力値（ｐ０または０）を前記ＰＷＭ階調値ｐに加算し、ｐ”（＝ｐ＋ｐ０またはｐ）とする加算手段とを備え、
前記ＰＷＭ階調値ｐの値は、前記差分値Δｎにのみ依存して決定することにより、
前記ｐ”により参照される前記ＰＷＭ変換テーブルのアドレスが、ｎｉ＜θとｎｉ≧θの場合とで切り替えられることを特徴とするレーザプリンタの階調処理装置。 - 前記ＰＷＭ変換テーブルによって対応付けられるレーザパルスパターンが、ＰＷＭ階調値ｐによっては、該ＰＷＭ階調値ｐに対応するレーザパルスパターンと、前記ｐ”に対応するレーザパルスパターンとが、一方は連続で、他方は不連続なパルスパターンであることを特徴とする請求項４記載のレーザプリンタの階調処理装置。
- 前記アドレスオフセット値ｐ０が加算される以前のＰＷＭ階調値ｐの値は、前記差分値Δｎと整定数ｄ（＝０，１，２，３）に対して、Δｎ＋ｄの下位２ｂｉｔまたは、下位１ｂｉｔの値とは無関係に決まることを特徴とする請求項５記載のレーザプリンタの階調処理装置。
- 一様入力に対する前記ＰＷＭ階調値ｐは、入力階調値ｎｉの下位２ｂｉｔ値の増加に対応して４画素間で順次巡回しながら増加することを特徴とする請求項３又は請求項６記載のレーザプリンタの階調処理装置。
- 少なくとも３色以上の面順次の印画プロセスにより、多色印刷を行なうカラーレーザプリンタであって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の階調処理装置を備え、前記閾値配列を各色面に対応して備えることを特徴とするカラーレーザプリンタ。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の階調処理装置を備えることを特徴とするモノクロレーザプリンタ。
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