JPH0758955A

JPH0758955A - グレイピクセルハーフトーンエンコーダ

Info

Publication number: JPH0758955A
Application number: JP6136796A
Authority: JP
Inventors: Timothy W Jacobs; ウェインジェイコブスティモシー; Jeffrey D Kingsley; ディーキングズリージェフリー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1995-03-03
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP3428728B2; US5479263A

Abstract

(57)【要約】【目的】ハーフトーン装置と画像装置を総合的に分離
する。【構成】ハーフトーン画像を生成するため、グレイピ
クセルエンコード技術がハーフトーン装置と画像装置と
組み合わせて使用される。グレイピクセルエンコード操
作によって画像装置はそれらをいつでもデコードするこ
とが許されるため、ハーフトーン装置と画像装置を総合
的に分離することができる。グレイピクセルは０幅から
完全なスポット幅まで発達することが許されており、ま
た、スポット内のどの場所からでも開始することが許さ
れている。ピクセルコードは、グレイピクセルの開始位
置と、スポット内のグレイピクセルの場所と、必要とさ
れるグレイピクセル幅を記述する。画像装置は、ハーフ
トーン装置からのエンコードされたグレイピクセルを使
用して最終的なハーフトーン画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グレイピクセルのエン
コード技術における改善に関する。更に言えば、本発明
は、グレイレベルハーフトーン画像を生成するハーフト
ーン画像処理と組み合わせて使用されるグレイピクセル
エンコード技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼログラフッィクプリンタは、原稿から
デジタル画像を生成するためにハーフトーン処理を用い
る。この画像は、完全な黒、完全な白、若しくは異なる
グレイの陰影であるような、複数のピクセルを用いるこ
とによって形成される。これらは明確な(explicit)グレ
イピクセルとして表現される。距離をおいて観察した場
合、ピクセルは混ざり合って画像を形成する。従来の２
進ゼログラフィックプリンタでは、ハーフトーン方法は
２進装置を使用していたため、レーザは２つのレーザ強
度レベル、即ち、ＯＮ（黒）とＯＦＦ（白）しか有して
いない。他の方法は、各ピクセルに関して２つのグレイ
レベル、即ち、黒レベルと白レベルを用いる米国特許第
４，８６８，５８７（Loce等による) である。異なるグ
レイレベルは、レーザ光の強度に基づく。このため、黒
はいずれのグレイレベルよりもより強い光強度を有して
いる。この方法は、黒いピクセルと白いピクセルしか使
用しないことにおける改善である。このシステムの欠点
は、グレイレベルの制御が困難なため、情報を他のプリ
ンタに容易には変換できない点である。

【０００３】２進ゼログラフィックプリンタの品質は、
２つの重要な特性、即ち、直線上１インチあたりのハー
フトーンのセル数であるハーフトーン周波数と、識別可
能なグレイステップ数とに基づく。良質画像における一
般的なハーフトーンセル数は１インチあたり１００〜２
００セルである。通常は、１つのハーフトーンセルにつ
き、四方に９個のピクセルが使用される。グレイステッ
プの最大数は、ハーフトーンあたりのピクセル数に１を
加えた数に制限される。故に、３×３のハーフトーンセ
ルは、約１０個の出力グレイステップを有する。従来技
術では、ハーフトーンセルは、オン若しくはオフのいず
れかに変換されて反射率変更レベルを形成するような複
数のピクセルに分割されていた。少し距離をおけば、人
間の目はグレイレベルと解される約．５％の反射率を検
出できる。良質のプリンタにおいて、区別可能なグレイ
ステップ数は約１００である。ハーフトーン画像は印刷
物で一般的に使用され、原子的に２進であるようなプリ
ンタを用いて連続階調を複写する。従来のデジタルハー
フトーンプロセスは、個々のピクセルをハーフトーンセ
ル内で動作させることによってハーフトーンのドットを
発達(grow)させていた。ピクセルは一般にはプリンタの
解像度にあり、若しくはその幾つかの小さな整数サブ分
割にある。プリンタの解像度は、使用されるスポットの
数に分割される。例えば、４００ＳＰＩプリンタは、１
インチの１／４００のスポットサイズを有する。ピクセ
ルはスポット境界内のデータとして用いられる。

【０００４】

【発明の概要】本発明の利点は、従来のシステムと異な
り、ハーフトーン装置（halftoner)と画像装置 (image
r) とを総合的に分離できることにある。グレイピクセ
ルエンコード技術は、ハーフトーン装置と画像装置を組
み合わせて使用され、グレイレベルのハーフトーン画像
をつくり出す。この方法によれば、従来の欠点を克服す
ることができる。なぜなら、ハーフトーン装置は、画像
装置によってデコードされるエンコードグレイピクセル
を出力するからである。エンコードされたグレイピクセ
ルは明確なグレイピクセルよりも少ないバンド幅しか必
要とせず、また、画像装置によって使用中の特別のプリ
ンタに対する光学方法にデコードされ得る。例えば、黒
プロセス制御は、ピクセルデコードテーブルを変更し、
プリンタの寿命を通して不変であるプリント密度を確実
なものとすることができる。画像装置はスポット境界内
で小さな部分的なピクセルを生成する。生成されたサブ
ピクセルはグレイピクセルと呼ばれる。グレイピクセル
は、０幅から完全なスポット幅まで発達することがで
き、スポット内のいずれの場所でも開始することができ
る。これらのコードは、グレイピクセルの開始位置と、
スポット内のグレイピクセルの場所と、要求されたグレ
イピクセルの幅を記述する。画像装置はハーフトーン装
置からのエンコードされた情報を用いて、最終的なハー
フトーン画像を生成する。

【０００５】ハーフトーン装置によって生成されるエン
コードされたピクセルのリストは、記憶され、後に使用
され、また、プリントアウトを行なう異なる画像装置に
ネットワークを通じて送信され得る。ピクセルコード
は、全てのシステムに対して同一であり、画像装置は、
原稿そのものであるようなコピーを作り出すため、生成
されたハーフトーン画像をプリンタの型とその特性とに
依存して変更する。

【０００６】

【実施例】示した実施例を特に参照して、ここでは本発
明を幾らか詳細に記述したが、この実施例に限定するこ
とを意図したものでないことを理解すべきである。例え
ば、本発明は、どのような数のハーフトーンセル形態に
も使用可能である。更に、本発明は印刷装置を制限する
ものでもない。ハーフトーンを実行するどの画像提供装
置であっても、例えば、ＣＲＴ表示デバイスのようなも
のでも、ここに記述されたハーフトーン方法を使用でき
る。本発明は、一般にラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）と
呼ばれるようなレーザ画像システムを用いるが、ＬＥＤ
システムや同様のシステムにも使用できる。図１は、電
子プリンタ１０の一例である。プリンタ１０は、ゼログ
ラフィック処理部分１２、文書走査部分１３、画像印刷
部分１４を備える。ゼログラフィック処理部分１２は、
駆動ベルト支持ローラ２２とアイドラベルト支持ローラ
２３にわたって伸長されたエンドレスベルト形態の受光
装置２０を有する。画像信号入力を表示することができ
る静電潜像画像装置が、受光装置２０の上に作られる。
ベルト支持ローラ２２、２３は、適当な手段（図示して
いない）によって所定の固定位置に回転可能に取りつけ
られる。ローラ２３は、受光装置２０を実線の矢印によ
って示された方向に移動させるため、適当な駆動モータ
図示していない）から駆動される。受光装置２０も、受
光装置ドラムや他の同様のデバイスであってもよい。

【０００７】コロトロンとして一般に知られるコロナ電
荷装置３０は、電荷ステイション３１に受光装置２０に
隣接して動作可能に配置される。コロトロン３０は適当
な負の高電圧源（−Ｈ．Ｖ）に接続されており、画像処
理の準備中に、受光装置２０上に一様な負電荷を配置す
る。画像印刷部分１４は、受光装置２０全体を走査する
ための可変パルス幅画像光ビーム１６を露光ポイント３
４に有する。画像ビーム１６は、単一の自己変調型Ｉ．
Ｒ．ダイオードレーザ２５から引き出される。適当なレ
ンズ３２が、画像ビーム１６を受光装置２０上に焦合す
る。受光装置上の電荷は、画像ビーム１６が受光装置２
０と交わって掃引する際に選択的に散逸される。受光装
置２０上に形成された静電潜像は原稿に対応する。磁気
ブラシロールとして示された現像サブシステム３７は、
露光ポイント３４の下流に受光装置２０と動作接触して
配置される。比較的小さな染料物質であるトナーが、現
像サブシステムの磁気ブラシロールの上にロードされ
る。帯電された受光装置上の静電力により、静電潜像を
形成する電荷にトナーが引きつけられる。

【０００８】現像サブシステム３７による受光装置２０
上における静電潜像の現像に続いて、転送ステイション
４０において、現像された画像が適当なコピーシート４
１（つまり、紙）に転送される。転送を行なうため、高
電圧源（＋Ｈ．Ｖ．）に接続された転送コロトロン４２
が、受光装置２０上に現像された画像をコピーシート４
１に引きつける。転送に続いて、現像された画像が融着
によって定着される。受光装置３０に残された残りの電
荷および／又は現像物質は、消去ランプ４７とクリーニ
ングブラシ４６により、クリーニングステイション４５
で除去される。文書走査部分１３で、画像データが文書
反射率を表示できる電気信号の形態で発生される。複写
すべき原稿６２は転送プラテン６０に載置される。文書
の位置付けは、手動で若しくは自動文書ハンドラー（図
示していない）のいずれによっても行われる。プラテン
６０の下側で前後に往復移動するよう支持された適当な
キャリジ６４に、少なくとも１つの線型装置アレイ７０
が取りつけられる。アレイ７０は、例えば、ＣＣＤのよ
うな、いずれの適当な走査アレイ形態であればよい。キ
ャリジ６４は、ステップモータ（図示していない）のよ
うな適当な可逆ドライバによって駆動される。レンズ７
２は、原稿６２のライン上のアレイ７０に焦合される。
適当なランプ７４が、アレイ７０によって走査されてい
る文書ラインを照射する。アレイ７０からの出力信号は
プロセッサ８０に伝送される。代替的には、他のソー
ス、つまり、コンピュータから信号を受け取ってこれに
よって文書走査部分１３をバイパスするためにモデム８
２を使用することができる。

【０００９】図２は、ハーフトーン画像９０を発生する
従来のプロセッサ８０のブロック図を示す。連続調画像
８２は、グレイピクセルを表示する連続調画像である。
例えば、グレイの２５６レベルを表示するために、各ピ
クセルに対して８ビットワードが使用される。ハーフト
ーンデザイン８４は画像の２進表示である。ハーフトー
ンデザイン８４は、フィルイン命令とスクリーンデザイ
ンとを命令するような複数の規則からなる。フィルイン
命令は、ハーフトーンセル上のどのピクセルが、最初
に、２番目に、３番目等に、オン状態とされるのかを決
定する。例えば、Ｎ×Ｍ配列は、各ピクセルに対して、
オン若しくはオフのいずれであるかを命令する。スクリ
ーンデザインは、スクリーン上のピクセルの方向であ
る。例えば、ピクセルを０°で整列し、行および列でピ
クセルのグリッドを形成することもできる。ピクセルを
４５°で整列して対角線グリッドを形成することもでき
る。カラープリントでは、ピクセルが０°、４５°、±
１５°に整列される４つの角度が存在する。スクリーン
デザインの他の特徴は、ピクセルにおける切換の命令で
ある。クラスタドットデザインでは、ピクセルがデザイ
ンを開始すると、隣接のピクセルが行、列、および螺旋
形態でオン状態に切り換えられる。散乱ドットデザイン
では、隣接のピクセルがオン状態に開始することなく、
ピクセルがオン状態に切り換えられる。

【００１０】連続調画像８２とハーフトーンデザイン８
４は、ハーフトーン装置８６に入力される。ハーフトー
ン装置８６は、明確なグレイピクセルを形成するビット
を発生する。これらのビットは、画像装置８８に入力さ
れる２進化された画像を表示する。画像装置は、図１の
レーザ２５を動作させるハーフトーン画像９０を形成す
る。図３は、本発明のプロセッサのブロック図を示す。
連続調画像１０２とハーフトーンデザイン１０４がハー
フトーン装置１０６に入力される。ピクセルコード１０
８は、ピクセルをある特定の状態にするよう所定のデコ
ード作業を行なう。例えば、ピクセルを１１個の異なる
状態で表示できる場合には各状態の特性は変わらない。
これらのピクセルコード１０８はハーフトーン１０６に
入力される。エンコードされたグレイピクセル１１０
は、ハーフトーン装置１０６によって３つの信号から発
生される。エンコードされたこれらのグレイピクセル１
１０は、従来の明確なグレイピクセルより少ないバンド
幅（つまり、より少ないビット）しか必要としない。例
えば、この明確なグレイピクセルは８ビットから成るも
のでもよいが、ピクセルコード１０８の標準化された使
用のために、エンコードグレイピクセル１１０を４ビッ
トだけとしてもよい。

【００１１】これらのエンコードグレイピクセル１１０
は、その後直ちに使用されるべく画像装置１１２に配送
される。代替的には、エンコードグレイピクセル１１０
を後の使用のために記憶することもできる。更に、エン
コードグレイピクセル１１０は、画像装置１１２によ
り、プリンターの取り付け形態に依存した光学方法にデ
コードされ得る。画像装置１１２は、その特別なプリン
タに対して特定された暗さ (darkness) を有する。例え
ば、各プリンタは、どれだけそのプリンタの使用時間、
プリンタの使用年数、レーザやレンズの整列等に依存し
て変更できる。標準のエンコードグレイピクセル１１０
を使用することにより、画像装置１１２をこれらの可変
特性に対して補償することができる。本発明の他の利点
は、エンコードグレイピクセル１１０を異なる画像装置
１１２で使用でき、また、それが同一の結果を有するこ
と（これは特に２つ以上のプリンタを有するネットワー
クシステムで有用である）である。本発明のエンコード
操作はグレイピクセルの暗さを特定する。これは、ピク
セルの密度と、グレイ操作が発生するピクセル内での位
置を含む。カラー分離のような、他のピクセル属性もエ
ンコードされ得る。これは、画像装置に対し、異なる色
に色付けされたピクセルを異なる方法で扱うことを可能
とする。それ故、エンコード操作によれば、ハーフトー
ンセルを印刷動作とは独立に定義することができる。な
ぜなら、画像装置はその特別のプリンタに対して特別の
暗さを作り出すためである。

【００１２】エンコード技術を以下に記述する。グレイ
ピクセルは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いた
画像処理ハードウエアによって生成されるだろう。この
ルッックアップテーブルによって単一の可変パルス幅を
ピクセル境界内のどの場所にでも位置付けることができ
る。より好ましい実施例のＬＵＴは、２５６個の要素を
含んでいるが、要素数はどのような数でも使用できる。
ＬＵＴは、グレイピクセルの位置と幅の両方をエンコー
ドする。それ故、位置をエンコードするためにハーフト
ーン装置から出力されたグレイピクセルの幾つかのビッ
トが使用され、また、パルス幅をエンコードするために
それらのビットの幾つかが使用される。例えば、ピクセ
ルは、２つの中間グレイレベルに加えて白および黒を有
していてもよい。白はグレイレベルとして含まれるもの
ではないため、ピクセルは３つのグレイレベルを有する
ものと考えられる。単一の発達規則が使用されてもよ
く、これは例えば、中央から発達する。このため、ピク
セルは、ピクセルの４つのレベルの全てをエンコードす
るために２ビットを使用することができる。２つの発達
規則が使用された場合、つまり、ピクセルの右端若しく
は左端のいずれかから発達する場合には、どちらの発達
規則を用いるかをエンコードするために１ビットが必要
とされる。それ故、２ビットのピクセルは適切ではな
い。グレイピクセルに発達規則を行わせることにより、
位置情報が含有されていることから、エンコードされた
ハーフトーンピクセルビットをより多くのグレイレベル
を表示するために使用することができる。

【００１３】図４を参照すれば、１つの発達規則だけを
用いるグレイピクセルが示されている。この規則は、中
央から満たすことである。故に、この１つの規則に関し
て５つの独自の状態が存在する。この第１の例は、グレ
イピクセルパルスをピクセルの中央で開始させて全てを
満たすよう制限する。１つの規則が示されれば、ピクセ
ル中に情報がエンコードされる必要はない。グレイレベ
ルをエンコードするために必要とされる状態数は以下の
通りである。Ｓ＝Ｇ＋１（１）ここで、Ｓはグレイレベルをエンコードするために必要
とされる状態数であり、Ｇはそのピクセルに対して許さ
れたグレイレベルの数であり、「１」は白ピクセル状態
に対するものである。図５では、２つの規則が用いられ
ている。１つの規則は、ピクセルを右から満たすことを
許可し、第２の規則は、ピクセルを左から満たすことを
許可する。それ故、２つの規則を用いる８つの独自の状
態が存在する。独自の状態数は、以下の式によって決定
され得る。Ｓ＝Ｇ＋（Ｇ−１）＋１＝２Ｇ（２）ここで、Ｓは状態の数であり、Ｇはそのピクセルに対し
て許されたグレイレベルの数である。

【００１４】図６では、１０個の独自の状態を許す３つ
の規則が存在する。これらの規則は、右からの発達、左
からの発達、中央からの発達である。独自の状態数は、
以下の式によって決定される。Ｓ＝Ｇ＋（Ｇ−１）＋（Ｇ−２）＋１＝３Ｇ−２（３）式（１）、（２）と同様に、ＳとＧは同一の関数を表示
する。一般に、独自の状態数は、どの所定の規則数に対
しても、以下の式によって決定される数だけ必要とされ
る。

【００１５】

【数１】ここで、Ｓはグレイレベルをエンコードするために必要
とされる状態数であり、Ｇはそのピクセルに対して許さ
れたグレイレベルの数であり、Ｒは規則の数であり、
「１」は白ピクセルの状態を表示する。全ての可能なパ
ルス幅と位置状態とをエンコードするのに必要とされる
状態数を決定するため、以下の式が用いられる。

【００１６】

【数２】この式を用いてフィルイン規則の最大数を発見すること
により、セル内のどのピクセルも、どのようにでも許さ
れるパルスでも持つことができる。図７には、１１個の
可能な状態を形成するための４つのグレイレベル（Ｇ＝
４）が存在する。式５によって与えられる状態の数は、
ピクセルに対してどのような発達規則をエンコードする
場合にも適している。これは「Ｎ規則」ケースと呼ばれ
る。例えば、ラインスクリーンは、その中央から外に向
かうような発達を命令するような１つの発達規則だけを
用いることによって成される。より古いハーフトーンデ
ザインは、左からの発達、右からの発達、および中央か
らの発達といった３つの規則を必要とする。全ての状態
をエンコードするのに必要とされるビット数は、簡単
で、Ｂ＝ｌｏｇ₂（Ｓ）（６）であ
る。ここで、Ｂはビットの数であり、Ｓは状態の数であ
る。

【００１７】式６のＳの代わりに式５を用いてＧを解く
ことにより、所定のピクセル深さ（pixel depth)（ビッ
ト／ピクセル）に対するピクセル毎のグレイレベルの最
大数と、いづれかの特別なハーフトーンセルデザインに
必要とされる規則の数を計算できる。図８に示された表
を参照して、この計算は、ピクセルあたりの１ビット〜
８ビットに関して、および１、２、３およびＮ発達規則
に関して行われる。例えば、ピクセルあたり１ビットが
存在し且つ１つの発達規則が使用された場合、１ピクセ
ルあたりでエンコードされるグレイレベルは１つのみ、
つまり、黒である。故に、１つのピクセルは、黒若しく
は白のいずれかの状態だけを有することができる。も
し、ピクセルあたり２つのビットが存在し且つ発達規則
が１つだけであるとすれば、ピクセルあたりでエンコー
ドされるグレイレベルは３つ、つまり、黒、白、および
２つのグレイレベル、存在する。図９を参照すれば、９
つのピクセル２０２〜２１８からなるハーフトーンセル
２００が示されている。最初、ハーフトーンセル２００
は、ピクセル２１０における半分のグレイセルで始ま
り、残りのピクセルは白である。エンコードされたピク
セルは１／４グレイが必要とされるような状態にあるコ
ードを有するため、ピクセルコードは、画像装置におい
て、左若しくは右に進む中央が必要とされていると判断
する。エンコード操作は、ピクセルのフィル作業をハー
フグレイとなるよう拡張できる。エンコード操作は、ピ
クセル２１０の全体を満たす必要はないが、隣接ピクセ
ル２１２を左側から始まってピクセル２１２の中央に向
かって移動するような１／４グレイで満たすことを開始
するだろう。同様に、上側および下側のピクセルを用い
て、ハーフトーンセル２００のグレイ要素を増加させる
ことができる。この方法はクラスタドットデザインと呼
ばれ、ラスタ出力スキャナで使用できる。

【００１８】散乱ドットデザインでは、右から部分的に
満たすようにピクセル２０４をエンコードすることが可
能であり、また、左から部分的に満たすようにピクセル
２１２をエンコードすることができる。この結果が図１
０のハーフトーンセルである。この発明の１つの利点
は、ハーフトーン１０６と画像装置１１２を総合的に分
離できる点にある。従来例では、それらは常にリンクさ
れていた。本発明では、ハーフトーン装置１０６が、ピ
クセルコード１０８を用いることによってエンコードさ
れたピクセル１１０のリストを生成することが可能であ
る。このエンコードされたピクセル１１０を記憶して後
に使用することができ、また、プリントアウトを行なう
異なる画像装置へネットワークを通じて伝送することが
できる。ピクセルコード１０８は、システムに不変のも
のであり、どの画像装置であっても、元の画像コピーを
繰返し作り出すためにプリンタの型やその特別な特性に
依存してその絵画を変更できるだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子プリンタの一例である。

【図２】従来の方法を使用するハーフトーン画像を生成
するプリンタのブロック図。

【図３】本発明の方法を使用するハーフトーン画像を生
成するプリンタのブロック図。

【図４】１つの発達規則を使用することによって生成さ
れたグレイピクセルを示す。

【図５】２つの発達規則を使用することによって生成さ
れたグレイピクセルを示す。

【図６】３つの発達規則を使用することによって生成さ
れたグレイピクセルを示す。

【図７】４つのグレイレベルを有した１つのピクセルに
関しての可能なパルス幅と位置状態とを示す。

【図８】１つのピクセル内でエンコードされ得るグレイ
レベル数を異なる発達規則に対して表示する表。

【図９】クラスタドットデザインの幾つかのエンコード
グレイピクセルを有するハーフトーンセル。

【図１０】散乱ドットデザインの幾つかのエンコードグ
レイピクセルを有するハーフトーンセル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 4226−5ＣＨ０４Ｎ 1/40 １０３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】元の画像からハーフトーン画像を発生す
る方法において、元の画像から連続調画像を生成する段階と、元の画像からハーフトーンデザインを生成する段階と、連続調画像、ハーフトーンデザイン、およびピクセルコ
ードに基づいて、エンコードされたグレイピクセルを発
生する段階と、前記エンコードされたグレイピクセルと前記ピクセルコ
ードとに基づいて、ハーフトーン画像を発生する段階
と、を備えることを特徴とする方法。