JPH0133073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、所定の階調数を有する入力階調信号
を、その階調数よりも少ない階調数を有する記録
ヘツドにより記録できるように、前記記録ヘツド
の階調数に適応した階調信号に変換する階調記録
方式に関する。

（背景技術） 第１図は、31通りの階調を有する入力階調信号
を感熱紙に16通りの階調で印刷する従来の階調記
録方式を示すブロツク図である。１０１は図示し
ていない画像をラスタースキヤンニングして得た
１行中の第ｉ番目の画素を表わす入力階調信号で
ある。各画素、即ち入力階調信号１０１は、０を
最低濃度、30を最高濃度として量子化されている
階調G_i（＝０〜30）を有し、階調変換回路１０２
に入力されている。階調変換回路１０２は、入力
階調信号１０１を第２図を参照して以下で説明す
るような階調を有する印刷階調信号１０３に変換
するものである。この印刷階調信号１０３は、０
を最低濃度とし、かつ15を最高濃度とした16通り
の階調D_i（＝０〜15）を有する。

第２図は階調変換回路１０２の変換特性を示す
図である。第２図において、「入力階調信号G_i」
の欄は０〜30により示す31通りの階調、即ち階調
G_i＝０〜30を表わし、「印刷階調信号D_i」の欄は
０〜15により示す16通りの階調、即ち階調D_i＝０
〜15を表わしている。

階調変換回路１０２の印刷階調信号１０３は、
印刷濃度制御回路１０４に入力される。印刷濃度
制御回路１０４には、複数の発熱素子を有し、そ
れぞれ階調D_iにより印刷可能なサーマルヘツドが
接続されている。印刷濃度制御回路１０４は、入
力される印刷階調信号１０３に従つてサーマルヘ
ツドの第ｉ番目の発熱素子へ階調D_iに対応した通
電タイミングの電流を流す。これによつて、サー
マルヘツドの発熱素子が発生するジユール熱が制
御されて、感熱紙上に階調D_iによる画素が順次記
録される。

（発明の課題） しかし、このような方法によると、第２図に示
したように、階調G_i即ち31階調を有する入力階調
信号１０１を一意的に16階調の印刷階調信号１０
３に変換しているために、記録された画素は、16
階調の印刷しか得られないという欠点があつた。

このような欠点を解消する方法として、例えば
第１図に示す印刷濃度制御回路１０４への印刷階
調信号１０３も31階調にして、入力階調信号１０
１の階調G_iに対応した31階調の画像を得ることが
できる。しかし、このような従来の階調記録方式
によると、フアクシミリ等の装置が複雑となり、
またその回路素子の動作速度によつては記録速度
を低下させてしまう欠点があつた。

本発明は、前記欠点を除去することを目的とし
てなされたものであり、印刷する印刷ヘツドの階
調数が入力階調信号を有する階調数より少ないも
のであつても、視覚的に入力階調信号の階調数に
対応した階調数の印刷が得られるようにした階調
記録方式を提供することにある。

本発明の階調記録方式は、印刷される画素の印
刷階調としてＭ（Ｍは２以上の整数）段階の濃度
を有するものにおいて、入力階調（Gi）として
（Ｎ×（Ｍ−１）＋１）（Ｍ、Ｎは２以上の整数）通
りの階調レベルを有する入力階調信号を入力する
と共に、前記入力階調信号を、 （ｘ−１）（Ｍ−１）≧Giのときは、 Dxi＝０ ｘ（Ｍ−１）≧Gi＞（ｘ−１）（Ｍ−１）のとき
は、 Dxi＝Gi−（ｘ−１）（Ｍ−１） Gi＞ｘ（Ｍ−１）のときは、 Dxi＝Ｍ−１ （ただし、ｘは１≦ｘ≦Ｎであり、階調変換回路
の番号を表わす。） により表わされる印刷階調（Dxi）の印刷階調信
号に変換するＮ個の階調変換回路と、前記入力階
調信号の画素をカウントするＮ進の画素カウンタ
と、前記入力階調信号の行をカウントするＮ進の
行カウンタと、前記画素及び前記行カウンタの各
出力に基づいて、前記Ｎ個の階調変換回路から出
力される前記印刷階調信号のうちの一つを順次選
択する選択手段とを具備し、前記選択手段を介し
て選択された前記階調変換回路からの前記印刷階
調（Dxi）に従つた濃度により印刷することを特
徴とするものである。

（実施例） 第３図は、本発明の一実施例を示す階調記録方
式のブロツク図である。第３図において、３０１
は第１図の入力階調信号１０１と同様に量子化さ
れた31階調、即ち階調G_i＝０〜30を有する入力階
調信号であり、第１及び第２の階調変換回路３０
５及び３０６に入力されている。

階調変換回路３０５は、入力階調信号３０１
を、16通りの階調D1_iを有する印刷階調信号に変
換するものである。入力階調信号３０１の階調G_i
と、階調変換回路３０５の印刷階調信号の階調
D1_iとの対応関係を第５図に示す。

第５図において、「入力階調信号G_i」の欄はG_i
＝０〜30により入力階調信号３０１が31通りの階
調G_iを有することを示し、「印刷階調信号D1_i」の
欄はD1_i＝０〜15により階調変換回路３０５の印
刷階調信号が16通りの階調D1_iを有することを示
す。

同様に、階調変換回路３０６は、入力階調信号
３０１を、16通りの階調D2_iを有する印刷階調信
号に変換するものであり、入力階調信号３０１の
階調G_iと、階調変換回路３０６の印刷階調信号の
階調D2_iとの対応関係を第６図に示す。

第６図において、「入力階調信号G_i」の欄はG_i
＝０〜30により入力階調信号３０１が31通りの階
調G_iを有することを示し、「印刷階調信号D2_i」の
欄はD2_i＝０〜15により階調変換回路３０６の印
刷階調信号が16通りの階調D2_iを有することをこ
とを示す。

３０２は現在処理中の入力階調信号３０１によ
り示される画素の行が偶数番目のものであるか、
奇数番目のもであるかを示す行フリツプ・フロツ
プであり、その出力信号の論理レベルは偶数及び
奇数番目の行に対応して反転する。

３０３は現在処理中の入力階調信号３０１によ
り示される画素が偶数番目のものであるか、奇数
番目のもであるかを示す画素フリツプ・フロツプ
であり、その出力信号の論理レベルは偶数及び奇
数番目の画素に対応して反転する。

３０４は行フリツプ・フロツプ３０２及び画素
フリツプ・フロツプ３０３の出力信号間で排他的
論理和をとる排他的論理和ゲートであり、両出力
信号の論理レベルが一致したときにのみ、その排
他的論理和結果の出力信号を０にする。

３０７は、階調変換回路３０５及び３０６から
印刷階調信号D1_i及びD2_iを入力し、かつ排他的論
理和ゲート３０４の出力信号を入力したマルチプ
レクサである。マルチプレクサ３０７は、排他的
論理和ゲート３０４の出力信号が論理レベル
“１”のときは階調変換回路３０５の印刷階調信
号を選択し、またその出力信号が論理レベル
“０”のときは階調変換回路３０６の印刷階調信
号を選択して印刷階調信号３０８として出力させ
る。従つて、マルチプレクサ３０７の印刷階調信
号３０８は、第４図に非斜線領域及び斜線領域で
示すように、階調変換回路３０５及び階調変換回
路３０６の各印刷階調信号を交互に選択したもの
であり、印刷濃度制御回路３０９に入力される。

印刷濃度制御回路３０９は、既に説明した印刷
濃度制御回路１０４と同様の構造を有し、階調D_i
＝０〜15の印刷階調信号３０８を入力し、これに
よつて指定される階調に従つてサーマルヘツド３
１０に駆動電流を供給し、図示なしの感熱紙上に
印刷する画素の濃度を決定する。

次に、前記構成による具体的な動作を説明す
る。第７図は、説明を簡単にするために、画素位
置ｉに対応して入力階調信号３０１の階調G_iが０
〜30まで、２画素位置毎に階調レベルが１ステツ
プづつ単純に増加する場合を示す図である。この
ような入力階調信号３０１に対して、階調変換回
路３０５及び３０６は、入力階調信号３０１を第
８図にそれぞれ実線及び破線により示すような階
調D1_i及びD2_iの印刷階調信号に変換して出力す
る。マルチプレクサ３０７は、排他的論理和ゲー
ト３０４の出力信号により、階調変換回路３０５
及び３０６の印刷階調信号を交互に選択して第９
図に示すような印刷階調信号３０８を出力する。

第９図において、横軸は画素位置ｉを示し、ま
た縦軸は印刷階調信号３０８の階調D_iを示す。例
えば、画素位置ｉ＝Ａ（２画素位置）では、印刷
階調信号３０８の階調D_iが１（D1_i）及び０（D2_i）
である。更に、画素位置ｉ＝Ｂ（２画素位置）で
は、印刷階調信号３０８の階調D_iが15（（D1_i＝最
大）及び１（D2_i）である。

ここで、印刷濃度制御回路３０９は、サーマル
ヘツド３１０により印刷される図示なしの感熱紙
の記録特性と人間の視覚特性を考慮して、行フリ
ツプ・フロツプ３０２及び画素フリツプ・フロツ
プ３０３を選択することにより、階調D_iに対して
感熱紙上に実際に記録される階調P_iが比例するよ
うに設定されている。このようにして、サーマル
ヘツド３１０の感熱素子には、印刷階調信号３０
８に対応した電流が供給される。

一般に、人間の視覚は、画像の空間周波数にお
いて低周波及び高周波領域で共にレスポンスが低
下する特性があり、視角1゜当り数サイクルの画像
に対してレスポンスが最高となるといわれてい
る。この実施例では、行フリツプ・フロツプ３０
２及び画素フリツプ・フロツプ３０３によりマル
チプレクサ３０７を制御して、階調変換回路３０
５，３０６の印刷階調信号を順次交互に選択する
ようにしているので、マルチプレクサ３０７の切
換周期は、画像の横方向（主走査）及び縦方向
（副走査）に対して共に２画素となる。例えば、
画素密度を横方向及び縦方向に対して共に８画
素／mmとし、記録画像を250mmの明視距離で見る
と、マルチプレクサ３０７の切換速度ｆは、ｆ＝
１／arctan（（2/8）÷250）≒17（サイクル／度）と
なるので、視覚のレスポンスが低下する高周波領
域の速度であることが解る。視覚は２次元空間に
対するレスポンスであるが、以下では説明を簡単
にするために、視覚を１次元に対するレスポンス
とみなして説明する。更に、記録階調P_iに対する
視覚のレスポンスR_iは次式のような低域通過形フ
イルタのレスポンスを有するものとする。

R_i＝0.25P_i-1＋0.5P_i＋0.25P_i+1 ……(1) 従つて、第９図に示した階調D_iに対して、視覚
のレスポンスR_iは、第１０図に示すように高周波
成分がカツトオフされたレスポンスを示すものと
なる。第１０図において、横軸は画素位置ｉを示
し、縦軸は視覚のレスポンスR_iを示す。第１０図
から明らかなように、視覚のレスポンスR_iによ
り、サーマルヘツド３１０の印刷の階調P_iは、印
刷階調信号３０８が16階調のものであつても、視
覚上では31階調により印刷したものと等価とな
る。

以上の説明では、視覚を非常に簡単にモデル化
したが実験の結果、前記説明のように本発明によ
り記録された画像は良好な画品質を有することが
確認された。

更に、８画素／mmの分解能の場合でも、第５図
及び第６図に示したように、階調変換回路３０５
及び３０６の印刷階調信号の階調D1_i及びD2_i間に
おける差をできるだけ同きくなるように設定すれ
ば、前述の視覚のレスポンスR_iにより良好な画品
質が得られる。

これは、階調変換回路３０５及び３０６の印刷
階調信号の階調D1_i及びD2_iを以下のように設定す
ることにより達成される。ここでは、入力階調信
号３０１の階調G_iがほぼ画像の反射にほぼ比例し
ており、かつ階調G_i＝15のときにその反射率が
0.5であるとする。

まず、第５図に示すように、反射率が0.5以下
の階調G_iでは、即ち即ち15≦G_i≦30の範囲では、
対応する階調D1_iを15に設定する。また、反射率
が0.5を超える階調G_iの範囲では、対応する階調
D1_iを階調G_iにほぼ比例するように設定する。

一方、15≦G_i≦30の範囲では、階調D2_iを０に
設定する。また、15≦G_i≦30の範囲では、階調
D2_iをG_i−15に設定する。このようにすると、マ
ルチプレクサ３０７の印刷階調信号３０８は、第
９図に示すように、階調差のある階調変換回路３
０５及び３０６の印刷階調信号を２次元的に交互
に選択したものとなる。

一般に、階調変換回路の数をＮ個とし、ｘを１
≦ｘ≦Ｎとして階調変換回路の番号を表わすもの
とすると、その印刷階調信号の階調Dxi（０≦Dxi
≦Ｍ−１）は次の式により与えられる。

(a) （ｘ−１）（Ｍ−１）≧Giのときは、 Dxi＝０ (b) ｘ（Ｍ−１）≧Gi＞（ｘ−１）（Ｍ−１）のと
きは、 Dxi＝Gi−（ｘ−１）（Ｍ−１） (c) Gi＞ｘ（Ｍ−１）のときは、 Dxi＝Ｍ−１ 以上、第２図に示したように、２画素を１周期
として２つの階調変換回路３０５及び３０６の出
力をマルチプレクサ３０７により順次選択するよ
うにした実施例を説明した。しかし、例えば発熱
素子の分解能が前記第１の実施例の２倍、即ち16
画素／mm場合には、以下第１１図を参照して説明
する第２の実施例のように構成することにより、
階調数が視覚的に第１の実施例より更に多くなつ
たような効果が得られる。

第１１図はこの発明の第２の実施例を示すブロ
ツク図である。１１０１は61通りの階調G_i＝０〜
60に量子化されている入力階調信号であり、階調
変換回路１１０５〜１１０８に入力されている。
階調変換回路１１０５は、入力階調信号１１０１
の階調G_iに対して第１３図Ａ及びＢに示すような
変換特性を有し、この変換特性に従つそれぞれ階
調D1_i〜D4_iの印刷階調信号を出力する。１１０２
は現在階調変換処理中の入力階調信号１１０１の
画素の行を４行周期で計数する４進の行カウンタ
である。１１０３は現在階調変換処理中の入力階
調信号１１０１の画素を４行周期で計数する４進
の画素カウンタである。１１０４は行カウンタ１
１０２及び画素カウンタ１１０３の出力信号を交
互に選択して、選択信号Ｓを出力する選択信号発
生回路である。

１１０９は選択信号発生回路１１０４の選択信
号Ｓ、及び階調変換回路１１０５〜１１０８の印
刷階調信号（階調D1_i〜D4_i）を入力しているマル
チプレクサであり、選択信号Ｓが０、１、２、３
のときは、それぞれ階調変換回路１１０５〜１１
０８の印刷階調信号を選択して印刷階調信号１１
１０として出力する。印刷階調信号１１１０は印
刷濃度制御回路１１１１に入力されている。印刷
濃度制御回路１１１１は印刷濃度制御回路３０９
と同様の構成を有し、サーマルヘツドに第１３図
Ａ及びＢに示すような16階調の駆動電流を供給す
る。

このような構成の第２の実施例は、印刷階調信
号が16階調なので、Ｍ＝16であり、また４つの階
調変換回路１１０５〜１１０８が設けられている
ので、Ｎ＝４である。このような構成では、前記
第１の実施例の説明、及び第１３図Ａ及びＢから
明らかなように、入力階調信号１１０１の階調G_i
＝０〜60に対応して視覚的に61階調と同様の効果
を有する印刷が得られる。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したような構成を有するの
で、入力階調信号が有する階調数がサーマルヘツ
ドを有する階調数よりも多くでも、これを視覚的
な特性を十分利用できる形式の階調信号に変換し
て印刷するので、入力階調信号が有する階調に対
応した階調の表現が得られ、フアクシミリ等、中
間調画像を印刷するハードコピー装置の印刷品質
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の階調記録方式を説明するブロツ
ク図、第２図は第１図における階調変換回路の変
換特性を示す図、第３図は本発明による階調記録
方式による第１の実施例を示すブロツク図、第４
図は第４図におけるマルチプレクサの切換え動作
を説明する図、第５図及び第６図は第４図に示す
階調変換回路の変換特性を示す図、第７図は第３
図の階調変換回路に入力される入力階調信号の階
調を示す図、第８図は第７図に示す入力階調信号
に対する第３図の階調変換回路の動作を説明する
図、第９図は第８図に示す印刷階調信号に対する
マルチプレクサの動作を説明する図、第１０図は
第９図は示すマルチプレクサの印刷階調信号に対
するモデル化した視覚のレスポンスを示すグラ
フ、第１１図は本発明の階調記録方式による第２
の実施例のブロツク図、第１２図は第１１図に示
すマルチプレクサの切換え動作を説明する図、第
１３図は第１１図に示す各階調変換回路の変換特
性を示す図である。 ３０２，１１０２……行フリツプ・フロツプ、
３０３，１１０３……画素フリツプ・フロツプ、
３０４……排他的論理和ゲート、３０５，３０
５，１１０５〜１１０８……階調変換回路、３０
７，１１０９……マルチプレクサ、３０９，１１
１１……印刷濃度制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 印刷される画素の印刷階調としてＭ（Ｍは２
   以上の整数）段階の濃度を有する階調記録方式に
   おいて、 入力階調（Gi）として（Ｎ×（Ｍ−１）＋１）
   （Ｍ、Ｎは２以上の整数）通りの階調レベルを有
   する入力階調信号を入力すると共に、前記入力階
   調信号を （ｘ−１）（Ｍ−１）≧Giのときは、 Dxi＝０ ｘ（Ｍ−１）≧Gi＞（ｘ−１）（Ｍ−１）のとき
   は、 Dxi＝Gi−（ｘ−１）（Ｍ−１） Gi＞ｘ（Ｍ−１）のときは、 Dxi＝Ｍ−１ （ただし、ｘは１≦ｘ≦Ｎであり、階調変換回路
   の番号を表わす。） により表わされる印刷階調（Dxi）の印刷階調信
   号に変換するＮ個の階調変換回路と、 前記入力階調信号の画素をカウントするＮ進の
   画素カウンタと、 前記入力階調信号の行をカウントするＮ進の行
   カウンタと、 前記画素カウンタ及び前記行カウンタの各出力
   に基づいて、前記Ｎ個の階調変換回路から出力さ
   れる前記印刷階調信号のうちの一つを順次選択す
   る選択手段とを具備し、 前記選択手段を介して選択された前記階調変換
   回路からの前記印刷階調（Dxi）に従つた濃度に
   より印刷することを特徴とする階調記録方式。