JP4359829B2 - 画像処理方法及び装置、プリンタシステム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成技術に関し、特に、レーザビームを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。

カラープリンタやカラーコピー等で用いられる画像形成方式として、電子写真方式が知られている。かかる電子写真方式は、レーザビームを利用して感光体ドラム上に静電潜像を形成し、帯電したトナーにより現像し、現像されたトナーによる画像を転写紙に転写して定着させることにより、画像を形成する。この場合、各画素に対応する潜像形成可能領域（以下、「ドット」と呼ぶ）内において、レーザビームの照射領域（実際に潜像が形成される領域）の位置を種々変更することができるため、単位面積当たりのドット数が少ない場合でも、より高解像度で且つより高い階調のカラー画像を形成することが可能である。

このような電子写真方式では、従来より、ドット内におけるレーザビームの照射領域の位置（以下、「ドット内位置」と呼ぶ）を制御して、画像の高画質化を図る検討がなされてきているが、その多くは、注目画素の階調値（濃度）と該注目画素の前後の隣接画素の階調値とを比較し、その比較結果に基づいて、高階調の隣接画素に近くなるようにドット内位置を決めるという枠組みをベースとしている（特許文献１参照）。
特開平８−３２４０２０号公報

上記のような枠組みをベースとする場合、注目画素についてドット内位置を決定するために、その注目画素の後の画素についても階調値を取得して比較しなければならない点で、処理負担の増加やオーバヘッドの問題が生じることは避けられない。特に、圧縮データを伸長してイメージデータを生成しつつ、その生成されたイメージデータに基づいて画像形成処理を実行する場合、注目画素と後画素とが異なる圧縮データに含まれるような状況では、次の圧縮データに対して伸長処理を施してからでないと注目画素のドット内位置を決定することができないため、上記のオーバヘッドの問題はより大きくなり、更に処理自体も複雑化してしまうことになる。

そこで、本発明は、上記の問題を解決しつつ、高画質な画像を形成する技術を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、イメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成装置であって、イメージデータの各画素について、該画素に対応する潜像形成可能領域内における潜像形成位置を決定する手段を備え、前記決定手段は、潜像形成位置を決定しようとする注目画素の前の画素の潜像形成位置に基づいて、該注目画素の潜像形成位置を決定することを特徴とする。かかる構成によれば、後画素の情報を用いることなく注目画素のドット内位置を決定できるので、ドット内位置を決定する処理を簡略化できるとともに、後画素の情報の取得処理に起因するオーバヘッドを回避することができる。

好適には、前記決定手段は、注目画素及び前の画素が中間階調値をとる場合、前の画素の潜像形成位置が注目画素に寄せた位置であることを少なくとも条件として、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定することを特徴とする。又は、前記決定手段は、注目画素が中間階調値をとる場合、前の画素が所定の閾値より小さい階調値をとりかつその潜像が注目画素の潜像と統合可能な位置に形成されていることを少なくとも条件として、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定すること特徴とする。かかる構成によれば、注目画素の潜像が統合される可能性を高めることができ、静電潜像面積が小さいことによるトナーのノリの不良を回避して、高品質な画像を形成することが可能となる。

本発明の制御装置は、画像形成装置のための制御装置であって、イメージデータの各画素について、該画素に対応する像形成可能領域内における像形成位置を決定する手段を備え、前記決定手段は、像形成位置を決定しようとする注目画素の前の画素の像形成位置に基づいて、該注目画素の像形成位置を決定することを特徴とする。

本発明の画像形成方法は、イメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成方法であって、イメージデータの各画素について、該画素の潜像形成可能領域内における潜像形成位置を決定する際に、該画素の前の画素の潜像形成位置に基づいて、該画素の潜像形成位置を決定することを特徴とする。

本発明の画像形成方法は、コンピュータにより実施することができるが、そのためのコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体メモリ及び通信ネットワークなどの各種の媒体を通じてコンピュータにインストールまたはロードすることができる。また、コンピュータプログラムが、プリンタ用カードやプリンタ用オプションボードに記録されて流通する場合も含む。

以上、本発明によれば、ドット内位置を決定する処理を簡略化できるとともに、後画素の階調値の取得処理に起因するオーバヘッドを回避することができる。また、注目画素の潜像が統合される可能性を高めることができ、静電潜像面積が小さいことによるトナーのノリの不良を回避して、高品質な画像を形成することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態のプリンタシステム１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１に示すように、プリンタシステム１は、ホスト装置１０と、通信ネットワーク（ＬＡＮ、インターネット、専用線、パケット通信網、それらの組み合わせ等のいずれであってもよく、有線、無線の両方を含む）を介して該ホスト装置１０と通信可能に構成されるプリンタ装置（画像形成装置）２０とを含んでいる。

ホスト装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、ユーザインタフェース等のハードウェアを備えている。また、プリンタ装置２０に印刷を実行させるため必要な通常の制御機能として、図２に示すプリンタドライバ手段１１を備えている。

プリンタドライバ手段１１は、通常のプリンタドライバと同様の機能構成であり、例えば、ホスト装置１０上で動作するアプリケーションプログラムからの印刷要求に応じて、ポストスクリプト等の所定のプリンタ制御言語により記述された印刷対象データに基づいてラスタイメージを生成するＲＩＰ手段１２、ラスタイメージに対して所定の画像処理（ハーフトーン処理など）を施して印刷イメージを作成する画像処理手段１３などを備える（図２参照）。なお、これらの各手段は、ホスト装置１０内のＲＯＭやＲＡＭ、外部の記憶媒体等に格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。

プリンタ装置２０は、プリンタエンジン２１、プリンタコントローラ２２等を備えている。ただし、プリンタコントローラ２２はプリンタ装置２０と別体となされていてもよい。

プリンタエンジン２１は、電子写真方式の通常のプリンタエンジンであり、レーザダイオード、感光体、転写ベルト等とそれらの駆動部などを備えている。

プリンタコントローラ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、ユーザインタフェース、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）ユニット等を備えている。

プリンタコントローラ２２は、通常のプリンタにおけるプリンタコントローラと同様の機能構成であり、例えば、ホスト装置１０から通信インタフェースを介してコマンドやデータを受信してＲＡＭに格納する受信手段２３、プリンタエンジン２１を制御して印刷を実行させるエンジン制御手段２４などを備える。

ただし、本実施形態のプリンタコントローラ２２は、印刷イメージの各画素について、該画素に対応する潜像形成可能領域（ドット）内における潜像形成位置（レーザビームの照射位置）を決定する際に、潜像形成位置を決定しようとする画素（注目画素）の前の画素の潜像形成位置に少なくとも基づいて、該注目画素の潜像形成位置を決定するドット内位置決定手段２５を備えている点で、従来の構成と異なっている（図２参照）。

なお、これらの各手段は、プリンタコントローラ２２のＲＡＭやＲＯＭ、外部の記憶媒体等に格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。

以下、図３等に示すフローチャートや説明図を参照して、プリンタシステム１における印刷処理について説明する。なお、各工程（符号が付与されていない部分的な工程を含む）は処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。

プリンタドライバ手段１１は、外部又はホスト装置１０上で動作しているアプリケーションプログラムから印刷要求を受け付けると、プリンタ装置２０（プリンタコントローラ２２）に対して印刷指示コマンドを送信するとともに、ＲＩＰ手段１２などに対して処理の開始を指示する（図３：ステップＳ１００）。

ＲＩＰ手段１２は、処理開始の指示を受け付けると、アプリケーションプログラムから受け取った、ポストスクリプト等の所定のプリンタ制御言語により記述された印刷対象データに基づいて、ラスタイメージを生成する（図３：ステップＳ１０１）。なお、アプリケーションプログラム等からラスタイメージの形式で印刷対象データを受け取ることができる場合は、ＲＩＰ手段１２による処理は省略できる。

次に、画像処理手段１３は、前記生成されたラスタイメージに対して所定の画像処理（解像度変換処理、ハーフトーン処理、色変換処理など）を施し、印刷イメージを生成する（図３：ステップＳ１０２）。これら解像度変換処理、ハーフトーン処理、色変換処理としては周知の手法を用いることができる。なお、印刷イメージの各画素のビット長（表現ビット数）はハーフトーン処理等に依存し、設計に応じて自由に定めることができるが、本実施形態では１画素あたり２ビット、すなわち４階調で表現されているものとする。

次に、プリンタドライバ手段１１は、印刷イメージに対して所定の圧縮処理（例えば、ＪＢＩＧなど）を施して圧縮データを生成し（図３：ステップＳ１０３）、該圧縮データをプリンタ装置２０（プリンタコントローラ２２）に対して送信する（図３：ステップＳ１０４）。

プリンタコントローラ２２は、受信手段２３が印刷指示コマンドを受信した場合、エンジン制御手段２４によりプリンタエンジン２１を制御して印刷の準備を整える。また、受信手段２３が圧縮データを受信した場合、圧縮処理に応じた伸長処理を施して印刷イメージを生成してＲＡＭに格納するとともに、ドット内位置決定手段２５等に対して処理の開始を指示する。

ドット内位置決定手段２５は、処理開始の指示を受け付けると、ＲＡＭに格納されている印刷イメージについて、副走査方向の順に走査ラインを選択する（図４：ステップＳ２００）。

次に、ドット内位置決定手段２５は、前記選択した走査ラインにおいて、走査方向の順に画素を選択する（図４：ステップＳ２０１）。

次に、ドット内位置決定手段２５は、前記選択した画素（以下、「注目画素」と呼ぶ）が走査ラインの開始画素であるかどうかを判断する（図４：ステップＳ２０２）。

そして、走査ラインの開始画素である場合、注目画素のドット内位置を”右寄せ”に決定し、該ドット内位置の情報を該画素に対応するＲＡＭの所定領域に記憶する（図４：ステップＳ２０３）。なお、本実施形態では、走査ラインが左から右へ水平に走査されることを前提として、左右という概念を用いている。従って、”左寄せ”とは自分より前の画素に寄せた位置を指し、”右寄せ”とは自分より後の画素に寄せた位置を指す。

一方、走査ラインの開始画素でない場合、注目画素の階調値、注目画素の直前の画素（すなわち、注目画素に対して左に隣接する画素）の階調値、直前画素のドット内位置をＲＡＭから読み出す（図４：ステップＳ２０４）。

そして、例えば図５（ａ）に示すようなテーブルとしてＲＡＭ等に記憶される位置決定ルールに、前記読み出した注目画素の階調値、直前画素の階調値、直前画素のドット内位置を当てはめて、注目画素のドット内位置を決定し、該ドット内位置の情報をＲＡＭの該画素に対応する所定領域に記憶する（図４：ステップＳ２０５）。

ドット内位置決定手段２５は、前記選択した走査ラインについて未選択の画素がある場合はＳ２０１へ戻り（図４：ステップＳ２０６）、そうでない場合であって未選択の走査ラインがある場合は、次の走査ラインを選択すべくＳ２００に戻る（図４：ステップＳ２０７）。

ここで、図５（ａ）に示す位置決定ルールについて説明する。該ルールは、注目画素及び直前画素が中間階調値１又は２をとりかつ直前画素のドット内位置が”右寄せ”である場合に、注目画素のドット内位置を”左寄せ”に決定し、そうでない場合に、注目画素のドット内位置を”右寄せ”に決定するように構成されている。すなわち、注目画素及び直前画素が中間階調値である場合、直前画素のドット内位置が”右寄せ”であることを少なくとも条件として、注目画素のドット内位置を”左寄せ”に決定するよう構成されている。ただし、階調値が０又は最大階調値となる場合は潜像が形成されないか又はドット全てに潜像が形成されるため、ドット内位置の情報は原則として意味を持たない。そのため、階調値が０又は最大階調値となるケースについては位置決定ルールから省略してもよい。

この位置決定ルールは、注目画素が中間階調値をとる場合、直前画素が閾値３より小さい階調値をとりかつ直前画素の潜像が注目画素の潜像と統合可能（連結可能）な位置に形成されていることを少なくとも条件として、注目画素のドット内位置を”左寄せ”に決定するルールであると解釈することもできる（図５（ｂ））。このように解釈した場合、上記閾値はトナーをのせるのに十分な潜像面積を与える階調値と意味づけることができる。また、そのような閾値を設けた理由として、直前画素の階調値が閾値以上、すなわちトナーをのせるのに十分な潜像面積をもつ場合には、注目画素を”左寄せ”にして統合させる必要性が低いからであると意味づけることができる。なお、本実施形態に上記解釈を当てはめた場合、閾値＝最大階調値３であることから、ドット全面積＝トナーをのせるのに十分な潜像面積のように設定していることになる。

今、注目画素のドット内位置に依存して注目画素の潜像を統合できるか否かが変わる４８のパターンについて検討してみる（図６、図７参照）。図に示す各パターンは、３画素（前画素、注目画素、後画素）の潜像の様子を示しており、斜線部分が潜像、各画素の下の数字は階調値を示す。また、各パターンの右に付記した○、△、×は、常に注目画素の潜像が統合されるパターン、注目画素の２つ後の画素しだいで統合可否が決まるパターン（図では統合される場合を示している）、常に注目画素の潜像が統合されないパターンであることを示す。

図６は、従来技術（注目画素の潜像形成位置を高階調の隣接画素側に寄せる手法）を適用した場合の様子を示している。図からわかるように、４８パターンのうち、常に注目画素の潜像が統合されるのは２８パターン、注目画素の２つ後の画素しだいで統合可否が決まるのは８パターンである。ただし、左右の隣接画素が同じ階調値の場合は”左寄せ”としている。

図７に、本実施形態の上記ルールを適用した場合の様子を示す。図からわかるように、４８パターンのうち、常に注目画素の潜像が統合されるパターンは４０パターン存在し、従来技術よりも多くパターンで統合できることがわかる。

このように、上記ルールを適用した場合、統合できるパターンが多くなることから、注目画素に関して統合できる可能性が高まり、その結果、静電潜像面積が小さいことによるトナーのノリの不良を回避して、高品質な画像を形成することが可能となる。

一方、プリンタコントローラ２２は、所定数の走査ライン（例えば１バンド分）についてドット内位置決定手段２５の処理が終了した段階で、エンジン制御手段２４に対してプリンタエンジン２１への信号送出処理の開始を指示する。

エンジン制御手段２４は、処理開始の指示を受け取ると、ＲＡＭから走査順に各画素の階調値及びドット内位置を読み出し（図８：ステップＳ３００）、階調値に応じたパルス幅値、ドット内位置に応じたパルス位置を決定し（図８：ステップＳ３０１）、パルス幅値及びパルス位置の情報を対にしてＰＷＭユニットに供給する（図８：ステップＳ３０２）。ＰＷＭユニットは、パルス幅値及びパルス位置に応じてパルス幅変調されたレーザ駆動パルスを生成し（図８：ステップＳ３０３）、プリンタエンジン２１からの同期信号に応じて該レーザ駆動パルスをプリンタエンジン２１へ送出する（図８：ステップＳ３０４）。

プリンタエンジン２１では、受け取ったレーザ駆動パルスに基づきレーザダイオードを駆動し、レーザビームを感光ドラムに照射する。これにより、一つ一つの画素に対応したドット内の、パルス位置によって定められた右側または左側に、パルス幅値によって定められた面積領域だけにレーザビームが照射され、トナーが付着される。そして、印刷用紙への転写、定着が行われて画像形成が行われることになる。

かかる構成によれば、後画素の階調値との比較を行うことなく、前画素の情報のみに基づいて注目画素のドット内位置を決定しているため、ドット内位置を決定する処理を簡略化できるとともに、後画素の階調値の取得処理（例えば後画素が含まれる圧縮データの伸長処理）に起因するオーバヘッドを回避することができる。また、前画素のドット内位置に基づいて注目画素のドット内位置を決定することで、注目画素の潜像が統合される可能性を高めることができ、静電潜像面積が小さいことによるトナーのノリの不良を回避して、高品質な画像を形成することが可能となる。

（その他）
本発明は、上記実施の形態例に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。

例えば、上記実施形態に示したルールは、閾値＝最大階調値３、すなわちドット全面積＝トナーをのせるのに十分な静電潜像面積のように解釈できることを説明したが、閾値として必ずしも常に最大階調値を設定する必要はない。例えばプリンタエンジン２１の性能によって、最大階調値より小さい中間階調値の静電潜像面積（ドットより小さい面積）であってもトナーを十分にのせることができる場合には、そのような中間階調値を閾値として定めればよい。

また逆に、閾値＝最大階調値+αのように設定してもよい。この場合、実質的に前画素の階調値に関する条件は外れることとなり、従って、前画素の静電潜像が注目画素の静電潜像と統合可能な位置に形成されている場合に、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定し、そうでない場合に、注目画素の潜像形成位置を後の画素に寄せた位置に決定するというルールに等しくなる。

また例えば、上記実施形態では、直前画素の情報にのみ基づいて注目画素のドット内位置を決定する構成としているが、階調値については前方の複数の画素の情報を用いるように構成してもよい。

また例えば、上記実施形態では、プリンタ装置２０がプリンタコントローラ２２を備える構成としているが、本発明は必ずしもこのような構成に限られない。例えばプリンタコントローラ２２をプリンタ装置２０に接続可能な外部装置として構成することも考えられる。更には、プリンタコントローラ２２を例えばＰＣＩバス等の規格によりホスト装置１０に接続可能な装置として構成してもよく、この場合、ホスト装置１０のＣＰＵによってプリンタコントローラ２２の各機能を実現する構成としてもよい。

最後に、本発明はカラー／モノクロのいずれのプリンタに適用してもよく、またプリンタ以外の画像形成装置に対しても適用することができる。

本発明の実施形態におけるプリンタシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。 プリンタドライバ手段１１及びプリンタコントローラ２２の機能構成図を示すブロック図である。 ホスト装置１０における処理内容を示すフローチャートである。 ドット内位置決定手段２５における処理内容を示すフローチャートである。 位置決定ルールの例を説明するための図である。 従来技術における、注目画素の潜像の統合可否について説明するための図である。 本実施形態における、注目画素の潜像の統合可否について説明するための図である。 エンジン制御手段２４等における処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタシステム、１０ ホスト装置、１１ プリンタドライバ手段、２０ プリンタ装置、２１ プリンタコントローラ、 ２２ プリンタエンジン

Claims (4)

1. イメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成装置であって、
   イメージデータの各画素について、該画素に対応する潜像形成可能領域内における潜像形成位置を決定する手段を備え、
   前記決定手段は、潜像形成位置を決定しようとする注目画素が中間階調値をとり、注目画素の前の画素が、トナーをのせるのに十分な潜像面積を与える階調値として設定した閾値より小さい階調値をとり、かつその潜像が注目画素の潜像と統合可能な位置に形成されている場合に、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定し、そうでない場合に、注目画素の潜像形成位置を後の画素に寄せた位置に決定すること特徴とする画像形成装置。
2. イメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成装置のための制御装置であって、
   イメージデータの各画素について、該画素に対応する潜像形成可能領域内における像形成位置を決定する手段を備え、
   前記決定手段は、潜像形成位置を決定しようとする注目画素が中間階調値をとり、注目画素の前の画素が、トナーをのせるのに十分な潜像面積を与える階調値として設定した閾値より小さい階調値をとり、かつその潜像が注目画素の潜像と統合可能な位置に形成されている場合に、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定し、そうでない場合に、注目画素の潜像形成位置を後の画素に寄せた位置に決定することを特徴とする制御装置。
3. イメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成方法であって、
   イメージデータの各画素について、該画素の潜像形成可能領域内における潜像形成位置を決定する際に、潜像形成位置を決定しようとする注目画素が中間階調値をとり、注目画素の前の画素が、トナーをのせるのに十分な潜像面積を与える階調値として設定した閾値より小さい階調値をとり、かつその潜像が注目画素の潜像と統合可能な位置に形成されている場合に、注目画素の潜像形成位置を前の画素に寄せた位置に決定し、そうでない場合に、注目画素の潜像形成位置を後の画素に寄せた位置に決定することを特徴とする画像形成方法。
4. 請求項３記載の画像形成方法をイメージデータに基づきレーザビームによって感光体上に潜像を形成する画像形成装置のコントローラで実行させるためのプログラム。

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