KR20050010888A

KR20050010888A - 임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및프린터 드라이버

Info

Publication number: KR20050010888A
Application number: KR10-2004-7020151A
Authority: KR
Inventors: 히라노마사노리
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-01-28
Also published as: EP1512274A4; WO2003105461A1; CN100474887C; JP2004015674A; EP1512274B1; JP3840144B2; CN1659856A; KR100697788B1; US20050200900A1; EP1512274A1; US7499198B2

Abstract

다레벨 화상 데이터를 이 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨을 이용하여 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터로 변환하는 데 이용되는 임계치 매트릭스는 모든 중간조 레벨에 대하여 항상 동일한 기조를 유지하면서 도트 배치 패턴만으로 도트를 표현하는 임계치를 포함한다.

Description

임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버{THRESHOLD VALUE MATRIX, IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGE FORMING APPARATUS AND PRINTER DRIVER}

프린터, 팩시밀리, 복사기와 같은 종래의 화상 형성 장치(또는 화상 기록 장치)에 있어서, 디지털 화상 출력은 "1"과 "0", 즉 온(ON)과 오프(OFF) 상태를 갖는 점으로 구성되는 2레벨 화상이다. 그려나, 화상 형성 엔진에서 이루어진 진보와 고화질 화상 실현을 위한 필요성으로 인해, 복수의 계조 레벨에서 각 화소를 표현하는 북수 레벨(또는 다레벨) 화상을 형성하는 것이 더 많이 보급되고 있다.

본 명세서에서, "북수 레벨(plural-level)"은 일반적으로 사용되는 용어인 "다레벨"과 "2레벨"와 유사하게 사용되지만, 북수 레벨에 포함되는 정보량은 2레벨 화상 데이터의 것보다는 많고, 다레벨 화상 데이터의 것보다는 적다. 통상, 화상 처리를 행하는 경우, 입력 화상 데이터로서 사용되는 다레벨 화상 데이터는 1 화소당 8비트(256치) 정도의 정보량을 갖는다. 그러나, 입력 화상 데이터에 기초해서 실제로 화상을 형성하는 화상 형성 장치가 1 화소당 1∼3 비트 정도만 표현할 수 있는 경우에, 그 화상 데이터는 "2레벨" 이상의 레벨을 갖지만, "다레벨"로서는 적은 정보량을 갖기 때문에 "북수 레벨 화상 데이터"로서 칭해진다.

예컨대, 잉크젯 프린터에는 현재 주로 잉크의 농도를 변화시키는 농도 변조 방법, 다른 사이즈의 도트를 이용한 도트 사이즈 변조 방법, 및 농도 변조 방법과 도트 사이즈 변조 방법을 모두 이용하는 방법이 현재 주로 사용되고 있다.

잉크젯 프린터에 있어서, 잉크젯 헤드의 압력 발생 수단은, 열전사형 잉크젯의 경우에는 기포를 생성하는 발열 저항체로, 피에조 잉크젯의 경우에는 피에조 소자로, 정전 잉크젯의 경우에는 정전 소자로 형성된다. 도트 사이즈는 그러한 압력 발생 수단의 전극에 인가되는 구동 전압의 크기, 펄스 폭, 펄스 수 등을 제어함으로서 제어된다. 그러나, 잉크의 퍼짐 등이 있기 때문에, 도트 사이즈 제어는 만족할 만한 재현성을 갖는 도트 사이즈로서 기껏해야 대도트, 중도트, 소도트, 무(無)도트의 4개 상태만 실현할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적으로 사용되고 있는 2레벨화 처리 및 북수 레벨화 처리를 수행하는 경우에 이용되는 도트 레이아웃 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 2레벨화 처리를 행한 경우의 도트 재현을 나타내고, 도 1b는 북수 레벨화 처리(농도 변조)를 행한 경우의 도트 재현을 나타내며, 도 1c는 북수 레벨화 처리(도트 사이즈 변조)를 행한 경우의 도트 재현을 나타낸다. 도 1a 내지 도 1c에 있어서, 검정 원형 마크는 도트를 표시하고, 빗금 그어진 원형 마크는 검정 원형 마크가 표시하는 도트보다 농도가 낮은 도트를 나타낸다. 또한, 도 1a 내지 도 1c에 있어서, 좌측의 도트 패턴은 낮은(밝은) 농도를, 중간에 있는 도트 패턴은 중간 농도를, 우측의 도트 패턴은 높은(어둡거나 최대) 농도를 나타낸다.

도 1a 내지 도 1c에 나타낸 도트 재현에 따르면, 정보량은 기본적으로 제어 가능한 도트 사이즈에 의해 결정된다. 제어 가능한 도트 사이즈의 수가 증가할수록 정보량도 증대하고, 그에 따라 원화상 데이터에 가까운 고품질의 출력 화상 재생이 가능하다. 그러나, 전술한 바와 같이, 대부분의 잉크젯 프린터의 경우에는 제어 가능한 도트 사이즈의 수가 고작 1∼3(또는 0이 포함되면 4) 정도뿐이다. 도트 사이즈 변조 방법과 농도 변조 방법을 조합함으로써 화질을 어느 정도까지 개선할 수도 있지만, 원하는 화질을 달성하기 위해서는 착색제(염료)와 기록 유닛에 대한 부담이 있다. 그 결과, 화상 형성 장치에 대한 비용이나 사이즈 제약 때문에, 도트 사이즈 변조 방법과 농도 변조 방법을 조합하는 경우일지라도, 화질을 기껏해야 2배 정도로 밖에는 개선할 수 없다.

이러한 1 화소당 정보량 부족을 보충하기 위해서, 일반적으로는 중간조 처리라 불리는 유사 계조 표현을 단위 면적당 도트의 수를 제어하는 기법으로 사용한다. 이 유사 계조 표현은 도트의 밀도를 변경함으로써 다수의 계조 레벨을 표현한다. 중간조 방법으로는 디서(dither)법과 오차 확산법이 있다.

디서법이 유사 계조 표현에 보편적으로 이용되고, 통상의 디서법에는 체계적 디서법과 랜덤 디서법이 있다. 체계적 디서법은 n x n의 임계치(threshold value)로 구성된 서브 매트릭스(또는 디서 매트릭스)를 설정하고, 이 디서 매트릭스와 입력 화상을 오버랩하여 각 화소의 농도 레벨과 디서 매트릭스의 대응 임계치를 비교한다. 2레벨 표현은 입력 화상의 화소값이 대응하는 임계치와 같거나 더 크다면 값 "1"(검은색)을 설정하고, 입력 화상의 화소값이 대응하는 임계치보다 작다면 값 "0"(흰색)을 설정함으로써 행해진다. n x n 화소의 처리가 완료되면, 계속해서 디서 매트릭스를 다음 n x n 화소의 부분으로 이동시키면서 전술한 처리를 반복 수행함으로써 화상이 형성된다.

도 2a 내지 도 2c는 체계적인 디서법을 설명하기 위한 도면이다. 예컨대, 도 2a에 도시한 바와 같이 입력된 다레벨 화상 데이터에 대하여, 도 2b에 도시한 소정의 방법으로 작성된 n x n 디서 매트릭스와 비교한다. 그에 따라, 대응하는 임계치와 같거나 큰 값을 갖는 입력 화상의 화소만이 도 2c에 도시한 바와 같이 도트로 대체된다. 물론, 대응하는 임계치보다 작은 값을 갖는 입력 화상의 화소만 도트로 대체할 수도 있다.

도 2c는 도트가 2레벨, 즉 ON 또는 OFF 상태를 갖는 경우를 나타내고 있다. 그러나, 도트는 도 3에 도시한 바와 같이 재현 가능 계조 영역을 소도트, 중도트, 대도트로 구분함으로써 북수 레벨을 갖게 할 수 있다. 도 3은 사이즈 변조된 도트들 간의 대응과 디서 마스크를 나타내는 도면이다. 이 경우에, 입력 화상 데이터와 비교하여 도트로 대체할 때, 소도트, 중도트 및 대도트 각각에, 도트 사이즈에 따른 임계치 매트릭스를 적용한다. 도 4a 내지 도 4c 각각은 소도트, 중도트, 대도트에 대한 임계치 매트릭스를 나타내는 도면이다.

한편, 랜덤 디서법은 입력 화상의 각 화소에 대하여 랜덤 값을 생성하고 그생성한 값을 임계치로서 이용한다. 그러나, 랜덤 디서법을 이용하여 형성된 화상은 대체로 그다지 원할하지 못하고, 체계적 디서법과 비교할 때 화질 개선용으로는 적합하지 않다.

더욱이, 유사 계조 표현은 오차 확산 방법에 의해서도 행해질 수 있다. 그러나, 오차 확산 방법은 디서법과 비교하면 꽤 복잡한 처리를 요한다.

도 5는 2치 오차 확산 기법을 설명하는 도면이다. 도 5에서, 단계 ST1은 도시된 오차 확산 처리를 수행한다. 검은색 원형 마크는 온 상태의 도트를 갖는 화소를 나타내고, 도트 라인이 표시된 원형 마크는 오프 상태의 도트를 갖는 화소를 나타내며, 숫자는 아직 처리되지 않은 화소를 나타낸다. 단계 ST2는 도시된 임계치 처리를 수행한다. e_xy는 임계치 처리에 의해 생성된 오차를, ※는 다음 오차 확산 처리의 목표가 되는 목표 화소를 나타낸다.

단계 ST3은 오차 가중 매트릭스(EWM)를 처리된 주변 화소의 오차값에 곱하고, 오차 가중 매트릭스(EWM)를 다음 처리 목표 화소의 값에 더함으로써 수정된 화소값을 계산한다. ※는 다음 오차 확산 처리의 목표가 되는 목표 화소를 나타낸다. ST4는 고정(또는 가변) 임계치와 수정된 화소값(CPV)을 비교하고, 도트의 온 상태 및 오프 상태와 오차값(e_xy)을 계산하며, 여기서, 비구분 화상은 "255"로 표시되고, 입체 색상은 "0"으로 표시된다.

그러므로, 오차 확산 방법은 각 화소마다 임계치 처리를 수행하여 그 때의 오차를 유지하면서 뒤의 계산에 소정의 비율로 반영한다. 이에 따라, 디서 처리에서는 강제적으로 폐기되는 정보량도 출력 화상에 피드백시킬 수 있어, 해상도 등의 면에서 디서 화상을 웃도는 화질을 얻을 수 있다.

전술한 디서법과 오차 확산법으로 고화질을 달성하면서 해상도를 추가 개선하려는 개발이 이루어지고 있다. 이것은, 해상도가 높아질수록 개개의 도트 사이즈와 도트 간 거리가 작아져, 디서법이나 오차 확산법으로 작성되는 도트 패턴을 분별하기 어렵게 되기 때문이다. 도트 패턴이 사람의 눈에 인식될 수 없다면, 그것은 1 화소로 다레벨 표현을 하는 것과 같다. 최근에 개발된 잉크젯 기록 프린터에서는 2880 dpi의 해상도가 실현되고 있다.

비록 해상도 개선에 따라 화질은 개선되지만, 기록 유닛의 비용이 증가하고 기록(프린팅) 속도가 저하된다. 고해상도를 실현하기 위해서는 종래적으로 사용된 도트보다 더 작은 도트를 형성하는 요건 외에도, 도트 위치 정밀도의 면에서도 보다 고도의 제어가 필요하다. 그 결과, 필연적으로 화상 형성 장치의 비용이 고가가 된다. 또한, 도트당 피복 면적이 고 해상도에 대하여 작아지기 때문에, 동일한 기록 유닛을 이용할 때 고해상 기록에는 시간이 더 걸리게 된다.

그러나, 실제로는 기록 속도나 비용보다 고화질이 요구되는 경우 외에도, 어떤 레벨 이상의 화질을 얻을 수 있다면 속도나 비용을 최우선하는 경우도 있다. 다시 말해서, 반드시 고화질만이 요구되는 것은 아니다.

그러나, 지금까지는 모두, 고해상도를 유지하면서 하드웨어를 수단으로 하여 도트 형성 속도를 더 높이고 기록 유닛의 설치 밀도를 더 높이는 데에 중점을 두었다. 다시 말해, 고화질용으로 설계된 화상 형성 장치의 기록 속도를 상승시키는 데에 중점을 둔 것이며, 저해상도의 저렴한 장치를 이용하는 경우의 화질을 향상시키는 것은 아니다.

고화질용으로 설계된 화상 형성 장치의 기록 속도를 상승시키는 경우에, 비용 제약 및 실장 면적에 대한 제약 때문에, 기록 시퀀스 그 자체를 변경하지 않는 한 대폭적인 속도 향상을 실현할 수 없다. 또한, 기록 시퀀스를 변경한 경우에는, 화상 처리 그 자체가 역시 변경되지 않는 한 고해상도용 화상 처리를 적용할 수 없다. 그 결과, 변경된 기록 시퀀스에 따라 화상 처리를 변경할 필요가 있다. 그러나, 종래의 화상 장치에서는 단순한 화상 처리만이 적용될 뿐이며, 적극적으로 화질을 향상시키려는 시도는 행해지지 않았다.

본 발명은 임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 그러한 임계치 매트릭스를 이용하는 중간조 처리, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버에 이용되는 임계치 매트릭스에 관한 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 2레벨화 처리 및 북수 레벨화 처리를 수행하는 경우에 이용되는 도트 레이아웃 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a 내지 도 2c는 체계적인 디서 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 사이즈 변조된 도트와 디서 마스크 간의 대응을 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 각각 소도트, 중도트, 대도트용 임계치 매트릭스를 나타내는 도면이다.

도 5는 2레벨 오차 확산 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 7은 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 도시하는 측면도이다.

도 8은 기록 헤드의 분해 사시도이다.

도 9는 잉크 챔버의 길이 방향을 따른 기록 헤드의 단면도이다.

도 10은 도 9의 중요 부분을 도시하는 확대도이다.

도 11은 잉크 챔버의 짧은 면을 따른 기록 헤드의 단면도이다.

도 12는 기록 헤드의 노즐판을 나타내는 평면도이다.

도 13은 잉크젯 프린터의 컨트롤러를 전체적으로 나타내는 시스템 블록도이다.

도 14는 컨트롤러의 구동 및 제어부를 나타내는 시스템 블록도이다.

도 15는 헤드 구동 회로를 나타내는 시스템 블록도이다.

도 16은 구동 및 제어부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 17은 본 발명에 따른 화상 처리 장치의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.

도 18a 내지 도 18c는 입력 화상에 대하여 바이어(Bayer)형 디서 처리와 오차 확산 처리를 수행한 후의 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 19a와 도 19b는 입력 화상에 대하여 바이어형 디서 처리를 수행한 후의 화상 데이터를 설명하기 위한 도면이다.

도 20은 300dpi에서 기록된 오차 확산 패턴과 바이어형 디서 패턴에 대하여 10% 농도 간격으로 측정된 입상도를 나타내는 도면이다.

도 21은 잉크젯 프린터의 기계적인 변동의 영향을 설명하기 위한 도면이다.

도 22a와 도 22b는 잉크젯 프린터의 기계적인 변동과 바이어형 디서 패턴 간의 간섭을 설명하기 위한 도면이다.

도 23a와 도 23b는 본 발명에 따른 임계치 매트릭스의 실시예에 있어서 경사형 기조를 갖는 도트 레이아웃 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 24a와 도 24b는 계조 레벨의 기조 변화와 전자 사진 기록에 사용되는 라인 그룹 기조의 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 25a와 도 25b는 계조 레벨의 기조 변화와 잉크젯 기록에 적용되는 라인 그룹 기조의 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 26a 내지 도 26c는 디서 마스크를 타일링함으로서 형성된 기조를 설명하기 위한 도면이다.

도 27a 내지 도 27c는 마스크가 계조 레벨당 1 도트를 갖는 경우에 타일링과 기조를 설명하기 위한 도면이다.

도 28a 내지 도 28c는 마스크가 계조 레벨당 2 도트를 갖는 경우에 타일링과 기조를 설명하기 위한 도면이다.

도 29a 내지 도 29c는 마스크가 계조 레벨당 3 도트를 갖는 경우에 타일링과 기조를 설명하기 위한 도면이다.

도 30a 내지 도 30f는 기본 매트릭스의 서브 매트릭스로의 분할을 설명하기 위한 도면이다.

도 31a와 도 31b는 기조가 인식될 수 있는 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 32a와 도 32b는 기조가 인식될 수 있는 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 33a와 도 33d는 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실을 설명하기 위한 도면이다.

도 34a 내지 도 34c는 구체적인 경우에 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실을 설명하기 위한 도면이다.

도 35a 내지 도 35c는 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실에 대하여 수행되는 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 36은 임계치 매트릭스를 작성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 37은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 다른 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.

도 38은 열전사형 화상 형성 장치를 전체적으로 나타내는 도면이다.

도 39는 전자 사진형 화상 형성 장치를 전체적으로 나타내는 도면이다.

도 40은 전자 사진형 화상 형성 장치의 처리 카트리지를 전체적으로 나타내는 도면이다.

도 41은 전자 사진형 화상 형성 장치에서의 도트 사이즈 변화를 설명하기 위한 타이밍도이다.

그에 따라, 본 발명의 전반적인 목적은 전술한 문제들이 해결된 참신하고 유용한 임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 특징적인 다른 목적은 저해상도 기록 및/또는 고속 기록을 위한 만족할 만한 화질을 달성할 수 있는, 임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다레벨 화상 데이터를, 이 다레벨 화상 데이터보다 더 작은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터로 변환하는 데 이용되는 임계치 매트릭스를 제공하는 것이며, 이 임계치 매트릭스는 모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴만으로 도트를 재현하는데 이용되는 임계치를 포함한다. 본 발명의 임계치 매트릭스에 따르면, 임계치는 모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조(keytone)를 일정하게 유지하면서 도트 패턴만으로 도트 재현을 가능하게 한다. 이러한 이유에서, 도트 중력 중심 위치 제어 또는 다레벨 표현에 근접한 표현으로 각 화소의 계조 표현을 행하지 않는 저해상도 기록 모드와 고해상도 기록 모드에서 화질을 개선시키는 것이 가능하다.

임계치 매트릭스는 복수의 서브 매트릭스와, 상기 서브 매트릭스를 조합하기 위한 기본 매트릭스를 포함하며, 상기 서브 매트릭스와 기본 매트릭스는 유사한 라인 그룹 기조(line-group keytone)를 갖는다. 적어도 상기 서브 매트릭스는 사이즈 3 ×3이고 경사형 라인 그룹 기조를 가질 수 있다.

임계치 매트릭스는 계조 레벨당 항상 3개 이상의 도트를 동시에 생성하는 데 이용될 있다. 도트 사이즈를 전환하기 직전의 임계치 레벨은 다음 단계의 도트 사이즈에 적용되는 최초의 임계치와 동일한 값을 가질 수 있다. 더욱이, 임계치 매트릭스는 사람의 시각 특성상 기조를 인식할 수 없는 고밀도의 도트 패턴을 단독으로 발생시키는 매트릭스를 배제할 수 있다. 증가한 도트의 밀도 때문에 기조가 쉽게 소실되는 계조 레벨에서는 홀수번의 임계치만이 이용되어 불완전한 도트 세트를 형성할 수 있다. 임계치 매트릭스의 한 변은 항상 8의 배수이어야 한다.

또한, 본 발명의 목적은 다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스의 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력하는 처리부와, 모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴으로만 도트를 재현하는데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 유지하는 유지부를 포함하는 화상 처리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 화상 처리 장치에 따르면, 임계치 매트릭스를 사용함으로써 저해상도 기록 모드와 고해상도 기록 모드에서 화질을 개선시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 목적은 복수의 도트로부터 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 출력 화상 데이터를 공급하기 위해, 컴퓨터에 구현되는 프린터 드라이버를 제공하는 것이며, 이 프린터 드라이버는 다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스를 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력 화상 데이터로서 출력하는 처리부와, 모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴으로만 도트를 재현하는 데 사용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 저장하는 테이블을 포함한다. 본 발명의 프린터 엔진에 따르면, 임계치 매트릭스를 사용하여 저해상도 기록 모드 및 고해상도 기록 모드에서 화질을 개선시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 목적은 복수의 도트로부터 기록 매체 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치를 제공하는 것이며, 이 화상 형성 장치는 다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스를 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력하는 처리부와, 모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴으로만 도트를 재현하는 데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 저장하는테이블과, 북수 레벨 화상 데이터에 기초해서 상기 기록 매체 상에 화상을 형성하는 촬상부를 포함한다. 본 발명의 화상 형성 장치에 따르면, 임계치 매트릭스를 사용하여 저해상도 기록 모드와 고속 기록 모드에서 화질을 개선시키는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 목적 및 추가 특징은 첨부하는 도면을 참조하여 설명되는 이하의 내용으로부터 분명해질 것이다.

이하, 도 6 내지 도 41을 참조하여, 저해상도 기록 및/또는 고속 기록에 대하여 만족할 만할 화질을 얻을 수 있는 본 발명에 따른 임계치 매트릭스, 화상 처리 장치, 화상 형성 장치 및 프린터 드라이버(컴퓨터 내에 구현)의 실시예를 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 따른 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 7은 이 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 나타내는 측면도이다. 편의상,도 6과 도 7은 사시도와 측면도에서 실제로 보이지는 않겠지만 중요한 화상 형성 장치의 내부 부품들을 나타낸다. 이 화상 형성 장치의 실시예에 있어서, 본 발명은 잉크젯 프린터에 적용된다.

도 6과 도 7에 도시된 잉크젯 프린터에 있어서, 인쇄 기구부(2)는 프린터 본체(1) 내에 장착된다. 인쇄 기구부(2)는 주 주사 방향으로 이동 가능한 캐리지(13), 이 캐리지에 탑재된 기록 헤드(14), 이 기록 헤드(14)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지(15)를 포함한다. 용지(3)는 급지 카세트(4)나 수동 용지 공급 트레이(5)로부터 공급되고, 인쇄 기구부(2)는 용지(3) 상에 화상을 기록한다. 화상이 기록되는 용지(3)는 주 프린터 본체의 후면 측에 장착된 용지 배출 트레이(6)로 배출된다.

인쇄 기구부(2)에 있어서, 캐리지(13)는 주 주사 방향(도 7에서 지면에 대해 수직 방향)으로 이동 가능하도록 메인 가이드 로드(11)와 서브 가이드 로드(12)에 의해 미끄러지게 지지된다. 이 메인 및 서브 가이드 로브(11, 12)는 프린터 본체(1)의 좌측판과 우측판 사이에 장착된다. 기록 헤드(14)는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M), 블랙(Bk) 잉크를 각각 하향으로 토출하는 잉크젯 헤드로 구성된다. 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M), 블랙(Bk) 잉크를 대응하는 잉크젯 헤드로 공급하는 잉크 카트리지(잉크 탱크)(15)는 캐리지(13) 상측에 교환 가능하게 장착된다.

각 잉크 카트리지(15)는 대기와 통하는 상측 개구와, 대응하는 잉크젯 헤드(14)에 잉크를 공급하는 하부 개구와, 잉크를 충전하기 위해 내부에 장착된 다공질 재료를 갖는다. 잉크 카트리지(15) 내의 잉크는 다공질 재료의 모관력에 의해 약간부압(negative pressure)으로 유지된다. 잉크는 잉크젯 카트리지(15)로부터 대응하는 잉크젯 헤드에 공급된다.

캐리지(13)의 후방측(용지 이송 방향 하류측)은 메인 가이드 로드(11)에 의해 미끄러지게 지지되고, 캐리지(13)의 전방측(용지 이송 방향 상류측)은 서브 가이드 로드(12)에 의해 미끄러지게 지지된다. 이 캐리지(13)를 주 주사 방향으로 이동시키기 위해서, 모터(17)로 회전 구동되는 구동 풀리(pulley)(18)와 종동 풀리(19) 사이에 타이밍 벨트(20)가 있고, 이 타이밍 벨트(20)는 캐리지(13)에 고정된다. 그에 따라, 캐리지(13)는 모터(17)가 정역 방향으로 회전할 때 왕복 이동한다.

또한, 이 실시예에서 기록 헤드(14)는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M)와 블랙(Bk) 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드들로 구성된다. 그러나, 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M)와 블랙(Bk) 잉크를 도출하는 단일 기록 헤드를 사용하는 것도 가능하다. 후술하는 바와 같이, 기록 헤드(14)가 잉크 유로의 벽면의 적어도 일부를 형성하는 진동판과, 이 진동판을 변형시켜 잉크를 가압하는 압전 소자를 포함하는 피에조형 잉크젯 헤드를 이용하는 것이 가능하다.

물론, 기록 헤드(14)의 구조는 전술한 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 잉크 유로의 벽면의 적어도 일부를 형성하는 진동판과 이것에 대향하는 전극을 갖는 정전형 잉크젯을 이용할 수 있고, 이 진동판은 잉크를 가압하도록 정전력에 의해 변형된다. 그 외에도, 기포로 잉크를 가압하기 위하여, 발열 저항체를 이용해서 잉크 유로 내에서 잉크를 가열하여 기포를 발생시키는 열전사형 잉크젯을 이용할 수도 있다.

한편, 급지 카세트(4)에 놓인 용지(3)를 기록 헤드(14)의 아래쪽으로 이송하기 위해서 다음과 같은 메커니즘이 제공된다. 즉, 급지 롤러(21) 및 마찰 패드(22)는 급지 카세트(4)로부터 용지 가이드 부재(23)를 향해 각각의 용지(3)를 분리하여 공급하도록 장착된다. 이송 롤러(24)는 용지(3) 면을 뒤집는다. 이송 롤러(25)는 이송 롤러(24)의 주위면을 압박한다. 선단 롤러(26)는 이송 롤러(24)로부터의 용지(3)의 송출 각도를 규정한다. 이송 롤러(24)는 모터(27)에 의해서 기어 메커니즘을 통해 구동된다.

용지 가이드 부재(29)는 주 주사 방향으로, 캐리지(13)의 이동 범위에 대응하여 이송 롤러(24)로부터 송출되는 용지(3)를 기록 헤드(14)의 아래 측에서 안내한다. 용지 가이드 부재(29)의 용지 이송 방향 하류측에는 용지(3)를 용지 배출 방향으로 송출하기 위해서 구동되는 이송 롤러(31)가 롤러(32) 대향 위치에 설치된다. 또한, 용지 배출 롤러와 롤러(34)는 용지(3)를 용지 배출 트레이(6) 상에 배출하는 데 이용되고, 가이드 부재(35, 36)는 용지 배출 경로를 형성하기 위해 배치된다.

기록 시에는, 기록 헤드(14)는 캐리지(13)를 이동시키면서 화상 신호에 따라 구동되어, 움직이지 않는 용지(3)에 잉크를 토출하여 1행을 기록한다. 용지(3)를 용지 이송 방향으로 소정량 이송한 후 다음 행이 기록된다. 기록 종료 신호 또는 용지(3)의 후단이 기록 헤드(14)의 기록 영역에 도달한 것을 나타내는 신호에 응답하여, 기록 동작이 종료되고 용지(3)가 배출된다.

또한, 캐리지(13)의 이동 방향으로 우측 상의 기록 영역을 벗어난 위치에는회복 유닛(37)이 배치된다. 잉크 토출이 불량하거나 만족스럽지 못한 상태에서 기록 헤드(14)를 회복하기 위한 회복 유닛(37)은 캡 수단과 흡인 수단 및 클리닝 수단을 구비한다. 캐리지(13)는 기록 대기 상태 중에 이 회복 유닛(37)의 위치로 이동되어 캡핑 수단으로 기록 헤드(14)를 캡핑하여, 기록 헤드(14)의 토출 노즐이 건조되고 막히는 것을 방지한다. 또한, 기록 도중 등에 기록에 관계하지 않는 잉크에 대하여 제거 동작을 할 때, 흡인 수단은 대응하는 기록 헤드(14)의 잉크 배출 노즐로부터 잉크를 흡인하고 클리닝 수단으로 잉크 배출 노즐을 깨끗하게 하며, 잉크 배출 노출 각각에서 잉크 점도를 일정하게 하여, 안정된 잉크젯 성능을 유지한다.

잉크젯에 불량이 발생한 경우에, 예컨대 흡인 수단은 잉크젯 노즐을 캡핑 수단으로 밀봉한 상태에서 잉크젯 노즐로부터 잉크, 기포 등을 흡인한다. 그 결과, 잉크젯 노즐 부근에 부착된 잉크, 먼지 입자 등이 클리닝 수단에 의해 제거되어, 기록 헤드(14)의 잉크젯 성능이 바람직하게 회복된다. 회복 유닛(37)에 의해 회수된 잉크는 프린터 본체(1)의 하부에 있는 폐잉크통(도시되지 않음)으로 배출되어, 폐잉크통 내부의 잉크 흡수 재료에 의해 흡수된다.

이어서, 도 8 내지 도 12를 참조해서 이 잉크젯 프린터의 기록 헤드(14)에 대하여 설명한다. 도 8은 기록 헤드의 분해 사시도이다. 도 9는 잉크 챔버의 길이 방향을 따른 기록 헤드의 단면도이고, 도 10은 도 9의 중요부를 나타내는 확대도이다. 도 11은 잉크 챔버의 짧은 면을 따른 기록 헤드의 단면도이다. 또한 도 12는 기록 헤드의 노즐판을 나타내는 평면도이다.

기록 헤드(14), 즉 잉크젯 헤드는 단결정 실리콘 기판으로 형성된 유로 형성기판(유로 형성 부재)(41)과, 이 유로 형성 기판(41)의 하면에 접합된 진동판(42)과, 유로 형성 기판(41)의 상면에 접합된 노즐판(43)을 포함한다. 잉크를 토출하는 잉크젯 노즐(45)이 노즐판에 형성된다. 잉크젯 노즐(45)은 잉크 유로를 형성하는 가압 챔버(46)와 연통한다. 공통 잉크 챔버(48)는 유로 저항부로서 작용하는 잉크 공급로(47)를 통해 잉크를 공급한다. 유기 수지로 구성된 내액성 박막(50)이 유로 형성 기판(41)의 잉크에 접하는 가압 챔버(46), 잉크 공급로(47), 공통 잉크 챔버(48) 각 벽면에 형성된다.

외면측[공통 잉크 챔버(48)에 대향하는 표면 측] 상의 각 가압 챔버(46)에 대응하여 적층형 압전 소자(52)가 설치된다. 또한, 이 압전 소자(52)는 베이스 기판(53) 상에 고정된다. 이 압전 소자(52)의 열 주위에는 스페이서 부재(54)가 설치된다.

이 압전 소자(52)는 도 10에도 도시한 바와 같이, 압전 재료(55)와 내부 전극(56)을 교대로 적층한 것이다. 압전 상수 d33을 갖는 압전 소자(52)의 신축에 의해 대응하는 가압 챔버(46)가 수축 및 팽창된다. 압전 소자(52)에 구동 신호가 인가되어 충전이 이루어지면, 도 10의 화살표 A 방향으로 신장이 이루어지고, 압전 소자(52)에 충전된 전하가 방전되면 화살표 A 방향과 반대 방향으로 수축이 이루어진다. 한편, 압전 소자(52)에 충전된 전하가 방전되는 경우에, 화살표 A 방향과 반대 방향으로 수축이 이루어진다. 베이스 기판(53) 및 스페이서 부재(54)는 외부로부터 공통 잉크 챔버(48)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 개구(49)를 형성하는 관통홀을 갖는다.

헤드 프레임(57)은 사출 성형으로 에폭시계 수지인 폴리페닐렌설파이트로 형성된다. 유로 형성 기판(41)의 외주부 및 진동판(42)의 하면측 외연부가 그 헤드 프레임(57)에 접합된다. 헤드 프레임(57)과 베이스 기판(53)은 접착제 등으로 한 부분(도시 생략)에 서로 고정된다. 또한, 압전 소자(52)에는 구동 신호를 공급하기 위해서 땜납 접합, ACF(이방 도전성 막) 접합 또는 와이어본딩으로 FPC 케이블(58)이 연결된다. 각 압전 소자(52)에 선택적으로 구동 신호(구동 파형)를 인가하기 위한 구동 회로(드라이버 IC)(59)가 FPC 케이블(58)에 연결된다.

여기서, 유로 형성 기판(51)을 형성하는 결정면(110)의 단결정 실리콘 기판이 수산화칼륨 수용액(KOH) 등의 알카리성 에칭액을 이용하여 이방성 에칭됨으로써, 가압 챔버(56)가 되는 관통 구멍, 잉크 공급로(57)가 되는 홈부, 공통 잉크 챔버(58)가 되는 관통 구멍이 형성된다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 진동판(42)은 일렉트로포밍법(electro-forming)으로 니켈과 같은 금속으로 제조된다. 이 진동판(42)은 진동판(42)의 변형을 용이하게 하기 위해 각 가압 챔버(46)에 대응하는 얇은 부분(61), 압전 소자(52)에 접합되는 두꺼운 부분(62), 및 가압 챔버(46) 간의 구획벽에 대응하는 두꺼운 부분(62)을 갖는다. 진동판(42)의 평탄면 측은 접착제로 유로 형성 기판(41)에 접합되고, 진동판(42)의 두꺼운 부분(62, 63)은 접착제로 헤드 프레임(57)에 접합된다. 진동판(42)의 대응하는 두꺼운 부분(63)과 베이스 기판(53) 사이에는 지주부(64)가 설치된다. 이 지주부(64)는 압전 소자(52)와 동일한 구성을 갖는다.

노즐판(43)은 가압 챔버(46)에 대응하는 부분에서, 직경이 약 10∼30 ㎛인잉크젯 노즐(45)을 형성한다. 노즐판(43)은 유로 형성 기판(41)에 접착제로 접합된다. 복수의 잉크젯 노즐(45)은 복수의 도트 형성 수단을 형성한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 노즐(45)의 열(노즐 열)을 주 주사 방향에 대하여 직교 배치된다. 노즐(45)의 각 열에서, 노즐(45) 간의 피치는 2 ×Pn이다. 또한, 노즐(45) 열과 인접한 노즐(45) 열은 부 주사 방향을 따라 서로 피치 Pn만큼 변위되어 노즐(45)이 지그재그형으로 배치된다. 따라서, 피치 Pn을 갖는 화상이 1회의 주 주사와 부 주사로 형성될 수 있다.

이 노즐판(43)은 스테인레스 스틸, 니켈 등의 금속, 금속과 폴리이미드 수지로 구성된 수지막의 조합, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 것을 이용할 수 있다. 또한, 노즐면[잉크가 토출되는 노즐(45)을 갖는 노즐판(43)의 잉크 토출면]에는 잉크의 발수성을 확보하기 위해서, 잉크 발수층이 도금 및 발수제 코팅 등의 주지된 방법으로 형성된다.

전술한 구성을 갖는 잉크젯 헤드에 있어서, 압전 소자(52)에는 선택적으로 약 20∼50 V의 구동 펄스 전압이 인가되고, 구동 펄스 전압이 인가된 각 선택된 압전 소자는 압전 소자(52) 층이 적층된 방향으로 변위된다. 그 결과, 각 선택된 압전 소자(52)가 대응하는 진동판(42)을 노즐(45) 쪽으로 변형시켜, 대응하는 가압 챔버(46)의 체적에 변화를 일으킨다. 그에 따라, 가압 챔버(46) 내의 잉크가 가압되어, 노즐(45)로부터 잉크 방울이 토출된다.

노즐(45)로부터 잉크 방울이 토출됨에 따라 가압 챔버(46) 내의 잉크 압력이 저하되고, 이 때의 잉크 흐름의 관성에 의해서 가압 잉크 챔버(46) 내에는 약간의부압이 발생한다. 이 상태에서, 압전 소자(52)에 인가된 구동 펄스 전압이 턴 오프되는 경우에, 대응하는 진동판(42)이 원래의 위치로 되돌아가고, 대응하는 가압 챔버(46)가 원래의 형상(체적)으로 되돌아가기 때문에, 가압 챔버(46) 내에 추가로 부압이 발생한다. 이 상태에서, 잉크가 잉크 공급 개구(49)에서부터 공급되어, 유로 저항부를 형성하는 잉크 공급로(47)를 거쳐 가압 잉크 챔버(46) 내로 공급된다. 그래서, 노즐(45)의 잉크 메니스커스(meniscus)면의 진동이 감쇠되어 안정된 후, 다음 잉크 방울 토출을 위해 압전 소자(52)에 구동 펄스 전압이 인가된다.

이어서, 이 잉크젯 프린터의 컨트롤러에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다. 도 13은 전체적으로 잉크젯 프린터의 컨트롤러를 나타내는 시스템 블록도이다.

도 13에 도시하는 컨트롤러는 잉크젯 프린터 전체를 제어하는 마이크로 컴퓨터(CPU)(80)와, 필요한 고정 정보를 저장한 ROM(81)과, 작업 영역으로서 이용되는 RAM(82)과, 호스트 유닛으로부터 전송되는 화상 데이터(도트 데이터 또는 도트 패턴 데이터)를 저장하는 화상 메모리(래스터 데이터 메모리)(83)와, 병렬 입출력(PIO) 포트(84)와, 입력 버퍼(85)와, 병렬 입출력(PIO) 포트(86)와, 파형 생성 회로(87)와, 헤드 구동 회로(88) 및 드라이버(89) 등을 포함한다.

여기서, PIO 포트(84)에는 호스트 유닛(100)의 프린터 드라이버(101) 측으로부터 전송되는 화상 데이터 등의 각종 정보 및 데이터와, 각종 센서로부터의 검출 신호 등이 입력된다. 또한 이 PIO 포트(84)를 통해 호스트 유닛(100)과 조작 패널(도시 생략)에 대하여 소정의 정보가 출력된다.

또한, 파형 생성 회로(87)는 기록 헤드(14)의 압전 소자(52)에 인가되는 구동 파형을 생성한다. 후술하겠지만, CPU(80)로부터 출력된 구동 파형 데이터를 D/A 변환하는 D/A 변환기를 이용함으로써, 간단한 구성으로 원하는 구동 파형을 생성할 수 있다.

헤드 구동 회로(88)는 PIO 포트(86)를 통해 수신된 각종 데이터 및 신호에 기초하여, 파형 생성 회로(87)로부터의 구동 파형을 기록 헤드(14)의 선택된 채널의 압전 소자(52)에 인가한다. 또한, 드라이버(89)는 PIO 포트(86)를 통해 수신된 구동 데이터에 기초해서 모터(17, 27)를 구동 및 제어함으로써, 캐리지(13)를 주 주사 방향으로 이동시키고, 이송 롤러(24)를 회전시켜 용지(3)를 소정량 이송시킨다.

기록 헤드(14)의 구동 및 제어에 관한 컨트롤러의 구동 및 제어부에 대해서는 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 도 14는 컨트롤러의 구동 및 제어부를 나타내는 시스템 블록도이고, 도 15는 헤드 구동 회로(88)를 나타내는 시스템 블록도이다. 또한, 도 16은 구동 및 제어부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 14에 있어서, 메인 컨트롤러부(CPU)(91)는 호스트 유닛(100)으로부터 수신된 프론트 데이터(도트 데이터)를 처리하여, 기록 헤드(14)의 레이아웃에 따른 종횡 변환을 수행한다. 또한, 메인 컨트롤러(91)는 3치(3개) 데이터에 따라 잉크 방울을 대적, 중적, 소적(및 무적 또는 무인쇄)으로 제어하는 데 필요한 2비트 구동 데이터(SD)를 생성하여, 그 2비트 구동 데이터(SD)를 헤드 구동 회로(드라이버 IC)(88)에 출력한다. 또한, 메인 컨트롤러(91)는 헤드 구동 회로(88)에 클록 신호(CLK), 래치 신호(LAT), 및 형성되는 도트 사이즈(또는 잉크 방울 사이즈)에 따라구동 파형을 선택하기 위한 구동 파형 선택 신호(M1∼M3)를 출력한다. 또한, 이 메인 컨트롤러(91)는 ROM(81)에 저장된 구동 파형 데이터를 판독하고, 그 구동 파형 데이터를 구동 파형 생성 회로(87)에 공급한다.

구동 파형 생성 회로(87)는 메인 컨트롤러(91)로부터 수신된 구동 파형 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터(92)와, D/A 컨버터(92)로부터의 아날로그 신호를 실제의 구동 전압까지 증폭하는 증폭기(93)와, 증폭기(93)의 출력을 기록 헤드(17)를 구동할 수 있는 충분히 높은 전류까지 증폭하는 전류 증폭기(94)를 포함한다. 예컨대, 전류 증폭기(94)는 도 16a에 도시하는 1 구동 주기 내에 복수의 구동 펄스를 포함하는 구동 파형(Pv)을 출력한다. 구동 파형(Pv)은 헤드 구동 회로(88)에 공급된다.

헤드 구동 회로(드라이버 IC)(88)는 도 15에 도시한 바와 같이, 메인 컨트롤러(91)로부터의 클록 신호(CK)에 응답하여 구동 데이터(SD)를 입력하는 시프트 레지스터(95)와, 래치 신호(LAT)에 응답하여 시프트 레지스터(95)의 레지스트 값을 래치하는 래치 회로(96)와, 래치 회로(96)에 의해 래치된 1비트의 구동 데이터에 따라 메인 컨트롤러(91)로부터의 구동 파형 선택 신호(M1∼M3)(논리 신호) 중 하나를 선택하는 데이터 셀렉터(97)와, 이 데이터 셀렉터(97)의 출력(논리 신호)을 구동 전압 레벨로 변환하는 레벨 시프터(98), 및 이 레벨 시프터(98)의 출력에 의해 온/오프 상태가 제어되는 트랜스미션 게이트(99)를 포함한다. 이 트랜스미션 게이트(99)는 구동 파형 생성 회로(87)로부터의 구동 파형(Pv)을 수신하고, 기록 헤드(14)의 대응 노즐의 압전 소자(52)에 연결된다.

따라서, 이 헤드 구동 회로(88)에 있어서, 데이터 설렉터는 구동 데이터(SD)에 따라서 구동 파형 선택 신호(M1∼M3) 중 하나를 선택하고, 그 선택된 구동 파형 선택 신호(논리 신호)를 레벨 시프터(98)를 이용해서 구동 전압 레벨로 시프트한다. 레벨 시프터(98)로부터 출력된 구동 전압 출력은 트랜스미션 게이트(99)의 게이트에 인가된다.

그 결과, 트랜스미션 게이트(99)가 선택된 구동 파형 선택 신호(M1∼M3)의 지속 기간에 따라서 스위칭되기 때문에, 구동 파형(Pv)을 형성하는 구동 펄스는 온 상태의 트랜스미션 게이트(99)에 연결된 각 채널에 인가된다.

예컨대, 구동 파형(Pv)이 도 16a에 도시한 바와 같은 복수의 구동 펄스를 포함하는 경우에, 시각 TO 내지 시각 T1 사이에만 온 상태가 되는 각 트랜스미션 게이트(99)는 도 16b에 도시하는 바와 같은 하나의 구동 펄스를 출력하다. 여기서, 도 16b에 도시한 구동 펄스가 압전 소자(52)에 인가되는 경우에, 대응하는 노즐로부터 소형의 잉크 방울이 토출된다. 마찬가지로, 시각 TO 내지 시각 T2 사이에만 온 상태가 되는 각 트랜스미션 게이트(99)는 도 16c에 도시한 바와 같이 2개의 구동 펄스를 출력한다. 그에 따라, 도 16c에 도시한 구동 펄스가 압전 소자(52)에 인가되는 경우, 대응하는 노즐로부터 중형의 잉크 방울이 토출된다. 또한 마찬가지로, 시각 TO 내지 시각 T3에만 온 상태가 되는 각 트랜스미션 게이트(99)는 도 16d에 도시한 바와 같이 5개의 구동 펄스를 출력한다. 그에 따라, 도 16c에 도시한 구동 펄스가 압전 소자(52)에 인가되는 경우에, 대응하는 노즐로부터 대형의 잉크 방울이 토출된다.

이와 같이, 복수의 구동 펄스를 포함하는 구동 파형을 생성하여, 압전 소자(52)에 인가하는 구동 펄스의 수를 선택함으로써, 하나의 구동 파형으로부터 소형 잉크 방울, 중형 잉크 방울, 대형 잉크 방울을 토출하는 데 필요한 파형을 생성하는 것이 가능하다. 그 결과,구동 파형을 생성하는 데 단 하나의 회로만 필요하고, 이 구동 파형을 공급하는 데 단 하나의 신호선만 필요하다. 이러한 이유로, 회로 기판 및 전송선의 사이즈를 축소하는 것과 그 비용을 저감하는 것이 가능하다.

이어서, 도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 화상 처리 장치의 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 도 17은 화상 처리 장치의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 이 화상 처리 장치의 실시예는 잉크젯 프린터에 화상 데이터 등을 전송하고, 본 발명에 따른 프린터 드라이버 실시예인 프린터 드라이버(101)를 포함하는 호스트 유닛(100)으로 이루어진다. 호스트 유닛(100)과 프린터 드라이버(101)는 본 발명의 임계치 매트릭스의 실시예를 이용한다.

화상 형성 장치, 즉 전술한 잉크젯 프린터의 실시예의 경우에, 실제로 기록 되는 도트 패턴은 호스트 유닛(100)으로부터의 인쇄 명령 또는 커맨드와 함께 수신되고, 기록되는 도트 패턴을 발생하도록 화상 형성 장치 내에 설치되는 수단은 없다. 그에 따라, 도트 패턴 데이터는 임계치 매트릭스의 실시예를 이용하는 프린터 드라이버(101)에 의해 작성되어야 하고, 호스트 유닛(100)(화상 처리 장치의 실시예)로부터의 도트 패턴 데이터를 화상 형성 장치(잉크젯 프린터)로 전송한다.

도 17에 도시하는 바와 같이, 호스트 유닛(100)의 프린터 드라이버(101)는CMM(컬러 관리 모듈) 처리부(102), BG/UCR(Black Generate/Under Color Reduction)및 γ 보정부(103), 줌잉 처리부(104) 및 임계치 매트릭스(테이블)(105)를 포함한다. 예컨대, 화상 데이터는 호스트 유닛(100)의 애플리케이션 소프트웨어에 의해 작성된다. 화상 데이터는 CMM 처리부(102), BG/UCR 및 γ보정부(103), 줌잉 처리부(104)에 의해 처리되고, 임계치 매트릭스(테이블)(105)는 다레벨 화상 데이터를 도트 패턴으로 변환하는데 이용된다.

우선, 도 18a 내지 도 29c를 참조하여, 소정의 라인 기조(정렬성을 갖는 도트 레이아웃 패턴)를 이용하여 계조를 재생하기 위한 임계치 매트릭스 작성 방법에 대하여 설명한다.

화상 처리를 수행하는 경우에, 형성된 화상의 해상도가 사람 눈의 분해능을 초과한 정도의 고해상도를 실현하는 것이 가능하다면, 이론상 화질은 수행되는 처리의 종류에 영향을 받지 않는다. 그러나, 인간의 시각으로 인식할 수 있을 정도의 해상도에서는 처리 그 자체에 기인하는 안 좋은 모양이 사람 눈에 보일 가능성이 있다.

도 18a 내지 도 18c는 입력 화상에 대하여 바이어형 디서 처리와 오차 확산 처리를 수행한 후에 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도 18a 내지 도 18c는 300 dpi 정도의 저해상도 기록에서 일반적으로 사용되는 중간조 처리에 의해 실제로 형성되는 도트 패턴을 나타낸다. 도 18b는 도 18a에 도시한 입력 화상 데이터에 대하여, 바이어형 디서 처리를 실시한 경우의 출력 화상은 나타낸다. 도 18c는 오차 확산 처리를 실시한 후의 출력 화상을 나타낸다.

이와 같이, 1 화소로 다레벨로 표현되어야 할 데이터를 더 많은 수의 재생가능한 계조 레벨을 가지지 않는 화상 형성 장치로 재생하기 위해서는 단위 면적당 도트 개수, 즉 도트 면적율로 유사 계조 표현을 해야 한다.

유사 계조 표현 방법의 예로서 든 2종류의 중간조 처리 방법은 단순히 계조 레벨과 면적율의 정합을 취하고 있을 뿐만 아니라, 도트를 도트 레이아웃이 기울어지지 않도록 거의 균등하게 배치하며, 사람 눈에 띄기 어려운 고주파 특성을 갖도록 도트 레이아웃을 조정한다. 이들 처리를 600 dpi, 1200 dpi와 같은 고해상도 기록에 적용하면, 도트 레이아웃 패턴이 거의 사람 눈에 띄지 않고, 도트 분포에 얼룩짐도 없는 매우 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다.

한편, 150 dpi 또는 300 dpi과 같은 저해상도 기록이 이루어지는 경우에, 고주파 특성을 갖는 도트 레이아웃이 되도록 처리를 조정한 후에도, 도트 레이아웃 패턴은사람 눈에 띄게 된다. 원화상 데이터에서의 1 화소가 유사 계조 표현으로 복수 화소로 표현되기 때문에, 원래의 원화상에는 없는 텍스쳐 패턴이 출력 화상에 보이게 된다.

도 18b는 그러한 텍스쳐 패턴을 나타낸다. 또한, 도 19a에 도시한 입력 화상 데이터가 72 dpi의 상당히 낮은 해상도로 출력되는 경우에, 텍스쳐 패턴은 도 19b에 도시하는 바와 같이 보다 명확하게 된다. 도 19a와 도 19b는 입력 화상에 대하여 바이어형 디서 처리를 실시한 후의 화상 데이터를 설명하기 위한 도면이다. 도 19b에 있어서, 바이어형 디서 처리 특유의 텍스쳐가 변하는 부분과, 도트가 정밀하게 정렬되어 텍스쳐가 전혀 없는 부분이 혼합되어 화질이 매우 지저분해진다.

한편, 오차 확산 처리법의 경우에, 도트는 단번에 랜덤하게 보이는 레이아웃으로 형성되어 있다. 모든 계조 레벨에 있어서 이 도트 레이아웃의 랜덤성이 유지되기 때문에, 도 18c에 도시한 바와 같이, 계조 레벨에 의해서 텍스쳐가 변하지 않을 것이며, 정형의 텍스쳐가 존재하지 않는다. 정형의 텍스쳐가 존재하지 않기 때문에, 화상 형성 장치에서의 기계적인 변동에 대한 간섭이 발생하기 어렵고, 또한 도트 레이아웃에 어느 정도의 자유도를 얻을 수 있기 때문에, 바이어형 디서 처리 등에 비해서 고해상도 특성을 얻을 수 있다.

그런데, 오차 확산 처리에 따르면, 도 20에 도시한 바와 같이, 바이어형 디서 처리와 비교할 때 입상도(粒狀度)가 불량할 수 있다. 도 20은 300 dpi로 기록된 바이어형 디서 패턴과 오차 확산 패턴에 대하여 10%의 농도 간격에서 측정된 입상도를 나타내는 도면이다. 이와 같이, 수많은 이점을 달성하도록 의도된, 오차 확산 처리에 이용된 도트 레이아웃의 랜덤성이 저해상도에서는 실제로 문제를 일으킬 수 있다. 다시 말해, 저해상도에서, 눈에 띄는 잡음 성분이 오차 확산 방법의 경우에 쉽게 인식되고, 바이어형 디서 처리의 경우에 생성된 정렬된 텍스쳐가 관능 평가가 이루어지는 경우에 더 양호하게 받아들여지는 경우가 있다.

그에 따라, 전술한 바와 같이, 도트 레이아웃에 의해 형성된 텍스쳐 패턴의 종류가 화질에 크게 작용하는 것을 알 수 있다. 2종류의 중간조 처리 방법을 이용하여 저해상도로 만족할 만한 화질을 얻기 위해서 본 발명자는 정렬성이 좋은 도트 레이아웃 패턴을 형성하여, 그 도트 레이아웃 패턴을 변경하지 않거나 계조 레벨마다 볼 수 있는 도트 레이아웃 패턴을 변경하지 않아도 되는 것을 알았다.

임계치 매트릭스의 실시예에 있어서, 도트 재현은 도트 레이아웃 패턴만 이용하여, 모든 중간조 레벨 대하여 소정의 라인 기조(정렬성을 가진 도트 레이아웃 패턴)를 일정하게 유지하면서 이루어진다. 이에 따라, 저해상도에서 화상 형성 장치의 기록 중에, 약 1∼3비트 정도의 적은 수의 값으로 다수 레벨 표현할 때 화질을 향상시킬 수 있다. 그 중에서도 도트 사이즈(지름) 변조를 채용한 잉크젯 프린터에 특히 적합한 만족할 만한 기록 (인쇄) 데이터를 얻을 수 있다.

정렬성을 갖는 도트 레이아웃 패턴(미리 정해진 라인 기조)을 생각하는 경우, 화상 형성 장치의 기계적인 변동과의 상관을 항상 고려해야 한다. 다시 말해, 전술한 잉크젯 프린터의 경우에서도 그렇지만, 도 21에 도시한 바와 같이, 기록 헤드(14) 및 캐리지(13)를 포함하는 기록 유닛은 용지(3)의 이송에 따라 주 주사 방향 이동하면서 기록을 한다. 도 21은 잉크젯 프린터의 기계적 변동의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 이 경우에, 부 주사 방향의 용지 이송 정밀도나 주 주사 방향의 헤드 이동 속도가 불균일하면, 미리 정해진 기조와 간섭이 발생하여 종횡의 줄을 생성한다.

도 22a와 도 22b는 잉크젯 프린터의 기계적 변동과 바이어형 디서 패턴 간의 간섭을 설명하기 위한 도면이다. 도 22b는 도 22a에 도시하는 바이어형 디서 패턴의 1 계조 패턴을 출력하는 경우에 생성되는 간섭을 나타낸다. 도 22b로부터, 수직 및 수평 방향으로 기조가 정렬되면, 주 주사 및 부 주사 방향으로 변동 A 및 B와 동기가 쉽게 일어나는 것을 알 수 있다. 특히 사람 눈은 0°나 90°(180°나 270°) 방향에 대하여 감도가 높기 때문에, 수직 및 수평 방향으로 쉽게 정렬되는 기조는 피하는 쪽이 좋다. 그러나, 오차 확산법에서 설명한 바와 같이, 가장 간섭을일으키기 어려운 랜덤형은 저해상도에서는 잡음 성분이 강조되어 인식되기 때문에 바람직하지 못하다.

그래서, 여기서는 도 23a와 도 23b에 도시하는 바와 같이, 경사 기조를 가진 도트 레이아웃 패턴이 바람직하다. 도 23a와 도 23b는 본 발명에 따른 임계치 매트릭스의 실시예에서 경사 기조를 갖는 도트 레이아웃 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도 23a와 도 23b에 도시하는 바와 같이, 45° 경사 기조나 135° 경사 기조 등의 라인 그룹 기조를 이용함으로써, 주 주사 방향 및 부 주사 방향의 어느 쪽의 변동에 대하여도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 사람 눈은 경사 방향에 대해서는 약간 감도가 둔해지기 때문에, 수직 및 수의 기조보다도 눈에 띄기 어려운 특징이 있다. 여기서의 주안점은 기조를 정렬하는 것이며, 간섭을 눈에 띄지 않게 하는 것이 아니기 때문에, 이 특성은 이점이 된다.

한편, 도 23a와 도 23b에 도시한 라인 그룹 기조는 "라인 그룹형 디서(line-group type dither)"로서 칭해지고 전자 사진 기록에 이용되고 있다. 이 전자 사진 기록에서는 대전된 광반도체 상에 레이저빔으로 잠상을 형성하여, 그 잠상이 토너에 의해 토너 화상으로 가시화된다. 토너 화상은 용지와 같은 기록 매체 상에 전사된다. 이에 따라, 도트 사이즈가 레이저의 파워 변조에 의해 몇 단계로 제어될 수는 있지만, 토너의 부착 및 전사 특성이 소형 도트의 경우 약화되기 때문에 전자 사진 기록은 소형 도트를 이용한 계조 표현에는 적합하지 않다. 그에 따라, 가능한 한 도트를 집중시켜 서서히 큰 도트를 형성해 나가는 면적 변조 방법의 디서(AM 디서)가 일반적으로 채용되고 있다.

라인 그룹형 디서는 이 AM 디서의 일종이다. 라인 그룹형 기조 방법이 지향성은 있지만, 도트가 소용돌이형으로 성장될 수 있고, 집중형 디서 방법과 비교하여 기록 밀도(라인 수 또는라인선 밀도)가 향상될 수 있다는 이점이 있다.

그러나, 이 전자 사진 기록에 이용되는 라인 그룹형 디서를 그대로 잉크젯 기록이나, 전자 사진 기록과 다른 기록 방식에 적용하는 경우에, 기조가 적절하게 정렬되지 않을 것이다. 다시 말해서, 전자 사진 기록의 경우는, 도 24a에 도시한 바와 같이, 도트 사이즈뿐만 아니라 도트 형성 위치를 조정하는 것도 가능하다. 도 24b에 도시한 바와 같이 도트를 어떻게 배치하든, 즉 계조 레벨이 어떻게 변하더라도 사선 형상을 무너뜨리는 일없이 계조를 표현할 수 있다. 도 24a와 도 24b는 전자 사진 기록에 이용되는 라인 그룹 기조의 도트 패턴과 계조 레벨의 기조 변화를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 전자 사진 기록에 이용된 라인 그룹형 디서법이 잉크젯 기록에 적용되는 것과 같이 적용되는 경우, 도 25a에 도시하는 것과 같이, 도트 형성 위치는 기록 해상도에 의해 결정된 피치로 고정된다. 이러한 이유로, 도 25b에 도시한 바와 같이, 근소한 수의 도트가 늘어난 것만으로 기조가 변하게 되어, 기조를 변화시키지 않고, 기조에 있어서 변화가 눈에 띄지 않는 처리 방법을 실현하고자 하는 원래의 의도를 달성하는 것이 불가능하게 된다. 도 25a와 도 25b는 잉크젯 기록에 적용되는 라인 그룹 기조의 도트 패턴과 게조 레벨의 기조 변화를 설명하기 위한 도면이다.

특히, 일반적인 디서 처리의 경우에, 처리 기구를 단순화하고, 저가로 고속처리를 달성하기 위하여, 동일한 마스크가 정방형으로 타일링되어 사용된다. 그 때문에, 가령 1 도트가 증가한다 해도, 이 증가는 타일링 주기로 수직 및 수평으로 정렬되는 패턴으로서 인식된다.

예컨대, 도 26a에 도시한 4 ×4의 디서 마스크를 이용하여 도 26b에 도시한 바와 같이 타일링을 행한 경우, 전체적으로 보면 수직 및 수평으로 도트가 정렬된다. 그 결과, 도 26c에 도시한 바와 같은 격자형 기조가 생성된다. 도 26a 내지 도 26c는 디서 마스크를 타일링함으로써 형성된 기조를 설명하기 위한 도면이다.

그래서, 라인 그룹 기조를 유지하고, 이 타일링에 의한 기조 변화를 피하기 위해서, 이 실시예는 1 계조 레벨당 3 도트 이상을 동시에 발생시키도록 하고 있다.

즉, 경사형 라인 그룹 기조로 재현하는 경우, 도 27a에 도시한 바와 같이, 1 계조 레벨당 1 도트를 갖는 마스크를 도 27b에 도시한 바와 같이 타일링하면, 도 27c에 도시한 바와 같이 수직 및 수평으로 정렬된 격자 기조를 얻는다. 또한, 도 27a 내지 도 27c는 마스크가 1 계조 레벨당 2 도트를 갖는 경우에 타일링과 기조를 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 28a에 도시한 바와 같이 1 계조 레벨당 2 도트를 갖는 마스크(비스듬하게 도트가 배치되어 있음)가 도 28b에 도시한 바와 같이 타일링되면, 도 28c에 도시한 바와 같이 경사 기조가 달성된다. 도 28c에서는 경사 기조는 45°정렬과 135°정렬이 교차한다. 도 28a 내지 도 28c는 마스크가 1 계조 레벨당 2 도트를 갖는 경우에 타일링 및 기조를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 경사형 라인 그룹 기조로 재현되는 경우에, 도 29a에 도시한 바와 같이, 1 계조 레벨당 3 도트를 갖는 마스크가 도 29b에 도시한 바와 같이 타일링되면, 도 29c에 도시한 바와 같이, 한 경사 방향으로만 정렬된 경사 기조가 달성된다. 도 29a 내지 도 29c는 마스크가 계조 레벨당 3 도트를 갖는 경우의 타일링과 기조를 설명하기 위한 도면이다. 마스크가 1 계조 레벨당 3 도트 이상을 가질 때 유사한 경사 기조가 달성된다.

이 경우, 1 계조 레벨 3 도트 이상을 동시에 형성라려면, 동일한 계조 레벨을 재현하는 능력을 얻기 위해서 3 ×3 = 9배 이상의 마스크 사이즈를 필요로 한다. 이 9배 이상이라는 값은 오차 확산 처리에 필요하게 되는 버퍼 메모리 사이즈 등과 비교하면 작은 것이다. 극단적으로 큰 마스크를 기준으로 사용하지 않는 한, 마스크 사이즈의 이 사이즈가 처리 속도 저하나 비용 상승에 영향을 주는 일은 없다. 물론, 고속 처리를 달성하기 위해서 마스크의 수직 및 수평 사이즈를 컴퓨터로 쉽게 처리할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 마스크 사이즈를 메모리 상에 전개했을 때에 끝수가 발생하지 않도록 8의 배수가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

다음에, 도 30a 내지 도 30f를 참조하여, 마스크 사이즈의 확대에 관해서 설명한다. 도 30a 내지 도 30f는 기본 매트릭스의 서브 매트릭스로의 분할을 설명하기 위한 도면이다.

경사형 라인 그룹 기조를 갖는 도 30a에 도시한 기준 마스크를 기준으로 하여 도 30b에 도시한 바와 같이 4 도트 동시 발생시의 마스크를 형성하고, 또한 도 30c에 도시한 기준 마스크의 각 셀은 계조 레벨의 필요한 수를 달성하기 위하여 도30d와 도 30e에 도시한 바와 같이 더 작은 서브 매트릭스로 추가 분할된다. 이 때, 서브 매트릭스를 기준이 되는 마스크와 서로 닮은꼴의 경사 라인 그룹형으로 함으로써, 기조를 무너뜨리는 패턴이 발생하는 것을 막을 수 있다.

예컨대, 도 30d에 나타내는 3 ×3 서브 매트릭스는 36 계조 레벨을 표현할 수 있다. 또한, 도 30e에 나타내는 44 서브 매트릭스는 64 계조 레벨을 표현할 수 있게 된다. 한편, 도 30f에 나타내는 2 ×2의 매트릭스도 가능하지만, 2 ×2의 서브 매트릭스를 이용하는 경우에는 계조 레벨을 표현하는 처리 중에 장기판 패턴의 기조가 생성된다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 서브 매트릭스의 최소 단위를 3 ×3의 경사형 라인 그룹 마스크로 설정하고 있다.

전술한 서브 매트릭스를 이용함으로써, 경사 라인 그룹 기조를 무너뜨리는 다른 기조의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

이어서, 기조 변화를 없애거나, 또는 기조 변화를 인식하기 어렵게 하기 위해서 기조의 소실 방지에 관해서 설명한다. 경사 기조에 관해서 설명한 것과 같이, 기조를 필요 이상으로 강조할 필요는 없지만, 갑작스런 소실(또는 사라짐)은 기조 변화로서 인식될 것이다. 이러한 이유로, 기조가 소실되기(사라지기) 쉬운 계조에서는 기조를 만들어내는 것이 바람직하다.

어느 정도 도트의 밀도가 상승하면, 도트 패턴 그 자체가 기조를 표현할 수 있지만, 그 기조가 사람 눈에 식별되지 않을 수도 있다. 그러한 상황은 도트 패턴의 공간 주파수가 높아진 경우에 발생하고, 복수 사이즈를 가진 도트를 이용하는 북수 레벨 처리의 경우에 특히 발생하기 쉽다.

즉, 도 31a에 도시한 바와 같이 도트수가 적은 경우에는, 도 31b에 도시한 바와 같이 기조를 시각적으로 인식하는 것이 가능하다. 그러나, 도트수가 도 32a에 도시한 바와 같이 많아지게 될 때, 도 32b에 도시한 바와 같이 기조를 시각적으로 인식하는 것이 불가능하다. 도 31a와 도 31b는 기조를 인식할 수 있는 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이고, 도 32a와 도 32b는 기조를 인식할 수 없는 도트 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 기조는 도트로 공간이 어느 정도까지 채워진 계조 레벨, 도트로 공간이 다 메워진, 즉 공간 전체가 도트로 다 메워진 계조 레벨에 대하여 소실되게 된다. "도트가 공간에 존재하는" 경우와 "공극이 도트 내에 존재하는" 경우의 중간은 후자의 명도가 낮아지는 만큼, 인간의 시각으로는 인식하기 어렵다. 더욱이, 실제의 기록 화상은 도트 게인에 의해 야기되는 도트 변형의 영향을 받는다.

각 도트 사이즈마다 계조 재현 범위(또는 섹션)가 전환되는 북수 레벨 처리에 따르면, 기조는 도트 사이즈의 전환 직전, 즉 공간이 이전 단계의 도트로 다 메워지는 경우에, 공간이 도트로 다 메워진 계조 레벨에 대하여 소실되게 된다. 전환점이 2레벨화 처리에는 존재하지 않기 때문에 2레벨화 처리에서는 기조가 소실되지 않는다. 이에 따라, 도 33a와 도 33b에 도시하는 바와 같이 도트수가 적은 경우에 기조 손실이 있지만, 도 33c에 도시한 바와 같이 공간이 소형 도트로 전부 다 메워지는 경우에도 기조가 소실된다. 기조는 도트 사이즈를 소형 도트에서 중형 도트로 변경했을 때에, 도 33d에 도시한 바와 같이 다시 생긴다. 도 33a 내지 도 33d는 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실을 설명하기 위한 도면이다.

도 34a 내지 도 34c는 특정 경우에 있어서 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실을 설명하기 위한 도면이다. 도 34a는 소형 도트용 마스크를 도시하고, 도 34b는 중형 도트용 마스크를 도시하며, 도 34c는 대형 도트용 마스크를 도시한다. 예를 들어, 기조가 소형 도트용 마스크의 임계치 "73"에서, 중형 도트용 마스크의 임계치 "182"에서 소실되고, 도트 사이즈의 전환 후의 최초 임계치가 중형 도트용 마스크의 경우 "80"이고, 대형 도트용 마스크의 경우 "187"인 경우에, 사이즈 전환에 따른 기조 소실이 발생하게 된다.

그래서, 이 실시예에서는 기조 소실이 도트 패턴마다 단독으로 발생하는 경우에, 이 도트 패턴의 임계치를 직후의 패턴과 임계치를 같게 함으로써 그 도트 패턴을 사용하지 않는다. 그 결과, 패턴 소실이 단독으로 생기는 도트 패턴은 건너 뛰어, 소실 패턴이 그에 따라 발생하지 않는다.

또한, 기조가 소실되기 쉬운 계조 레벨 범위에서는, 홀수번째(i번째, 여기서 i는 홀수) 임계치만을 배치하고, 짝수번째(j번째, 여기서 j는 짝수) 임계치를 배치하여야 할 위치에는 다음 홀수번째의 임계치를 배치함으로써, 항상 짝수번째의 도트 출력을 건너 뛰는 것으로 한다. 마스크의 한 변이 반드시 8의 배수가 되도록 설계하고, 마스크에 홀수번째 임계치만 배치함으로써, 불완전한 도트 세트를 작성하여 의도적으로 기조를 강화할 수 있다.

또한, 북수 레벨 처리의 도트 사이즈 전환부에 있어서, 기조 소실이 발생되는 임계치 레벨을 배치하는 위치에 전환후의 최초의 임계치를 할당하여, 기조 소실이 발생한 점을 건네 뛰도록 한다. 예컨대, 도 35a에 도시하는 소도트용 마스크의최대 임계치와, 도 35b에 도시하는 중도트용 마스크의 최소 임계치를 모두 동일한 "80"으로 설정하고, 중도트용 마스크의 최대 임계치와 도 35c에 도시하는 대도트용 마스크의 최소 임계치를 모두 동일한 "187"로 설정함으로써, 도트 사이즈 전환부에서의 기조 소실을 방지할 수 있다. 도 35a 내지 도 35c는 도트 사이즈 전환부의 기조 소실에 대하여 수행되는 처리를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 처리를 수행함으로써, 계조 레벨 수가 다시 모자라게 되는 경우가 있을 수 있다. 그러나, 이 경우는 추가 단계의 서브 매트릭스를 설정함으로써, 부족한 계조 레벨수를 보충할 수 있다.

도 36은 이 실시예의 임계치 매트릭스를 작성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 36에 나타내는 처리가 시작되는 경우, 단계 S1에서는 북수 레벨 처리에서 각 사이즈의 도트가 재현해야 할 계조 레벨 구간을 설정한다. 단계 S2에서는 설정된 계조 레벨 구간에서 계조를 표현하는 데 필요한 최소한의 마스크 사이즈를 산출한다. 단계 S3에는 산출된 마스크 사이즈로부터, 계조 레벨당 동시 출력 도트수를 결정한다.

단계 S4에서는 서브 매트릭스의 최소 단위를 고려하면서, 동시 출력 도트에 의한 계조 레벨수 저하를 보충하기 위해서 서브 매트릭스를 형성한다. 단계 S5에서는, 기조 소실이 발생하는 계조 레벨 부근의 임계치를 수정한다. 단계 S6에서는 임계치 수정 결과로서 계조 레벨수가 불충분해지는 지의 여부를 판정한다.

단계 S6의 판정 결과가 "예"이면, 단계 S7에서는 추가 단계의 서브 매트릭스를 작성한다. 단계 S6의 판정 결과가 "아니오"이거나 단계 S7라면, 단계 S8에서는각 사이즈의 도트용의 임계치 매트릭스의 전환점에 해당하는 임계치를 수정한다. 이어서, 단계 S9에서는 저해상도용 북수 레벨 임계치 매트릭스를 완성하고, 처리가 완료된다.

전술한 방법으로 작성된 북수 레벨 임계치 매트릭스(또는 2치 매트릭스)를 사용함으로써, 저해상도를 갖는 화상 형성 장치나 화상 기록 장치의 경우에, 또한 고속화를 달성하기 위하여 저해상도밖에 선택할 수 없는 화상 형성 장치 또는 화상 기록 장치의 경우에도 만족할 만할 화질을 얻을 수 있다.

이 실시예의 임계치 매트릭스는 도 13에 도시한 호스트 유닛(100)의 프린터 드라이버(101)에 저장될 수 있고, 북수 레벨 처리는 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다.

이 경우, 호스트 유닛(100)의 프린터 드라이버(101)는 입력 화상 데이터에 기초해서 또는 지정된 출력 설정 정보에 기초해서, 용지의 방향(용지 상에 이용되는 수평 또는 수직 레이아웃)과, 쓰기 방향(일본어의 경우에 가로 쓰기 또는 세로 쓰기)를 판별하여, 기조의 방향이 항상 일정하게 되도록 임계치 매트릭스를 회전시키는 처리를 수행한다. 즉, 임계치 매트릭스 테이블은 용지의 방향이 세로로 길게 되는 포트레이트(portrait) 모드와 용지의 방향이 가로로 길게 되는 랜드스케이프(landscape) 모드에서 기조의 방향이 동일하게 되도록 회전된다.

전술한 실시예에서, 임계치 매트릭스가 호스트 유닛(100)의 프린터 드라이버(101)에 테이블의 형태로 유지될 수 있다. 그러나, 도 37에 나타내는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

도 37은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 다른 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 도 37의 호스트 유닛(100)에서, 프린터 드라이버(101)는 호스트 컴퓨터(100)에 의해 실행되는 애플리케이션 소프트웨어 등으로부터 화상 데이터를 처리하는 CMM 처리부(102), BG/UCR 및 γ 보정부(103)만 포함한다. 줌잉 처리부(104) 및 임계치 매트릭스(테이블)(105)는 잉크젯 기록 장치(200)의 컨트롤러에 설치된다. 임계치 매트릭스(테이블)(105)는 본 발명의 임계치 테이블을 저장한 ROM 등에 의해 형성된다. 이 때문에, 도트 레이아웃 변환은 이 경우에 잉크젯 프린터(700)에서 이루어진다. 도트 레이아웃 변환이 호스트 유닛(100)이나 잉크젯 프린터(700)에서 이루어지느냐에 관계없이, 입력 화상 데이터에 대하여 1대1 비교 처리를 할 수 있기 때문에, 화상 처리를 고속으로 또 낮은 비용으로 할 수 있다.

전술한 실시예에 있어서, 본 발명은 호스트 유닛과 잉크젯 프린터(화상 형성 장치)에 적용된다. 그러나, 본 발명은 도트로 화상을 형성하는, 즉 도트 재현으로 화상을 형성하는 어떤 종류의 화상 형성 장치에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 예컨대 열전사형 화상 형성 장치(프린터)에도 적용될 수 있다. 본 발명은, 또한 레이저 프린터, LED 프린터 등의 전자 사진 화상 형성 장치에도 적용될 수 있다.

도 38은 전체적으로 열전사형 화상 형성 장치를 나타내는 도면이다. 도 38에 도시한 바와 같이, 용지(304)와 잉크 시트(305)는 발열체(301)를 갖는 서멀 헤드(300)와 가압 롤러(303) 사이에서 이송된다. 서멀 헤드(300)의 발열체(301)를 구동함으로써, 잉크 시트(305)의 베이스층(306) 내의 소정 영역의 왁스층(307)을 용지(304)에 전사하여 화상을 기록한다.

도 39는 전체적으로 전자 사진 화상 형성 장치를 나타내는 도면이다. 도 40은 전체적으로 전자 사진 화상 형성 장치의 처리 카트리지를 나타내는 도면이다.

도 39에 나타내는 화상 형성 장치(440)는 마젠타(M), 시안(C), 옐로우(Y), 블랙(Bk)의 4 기초색으로 완전 컬러 화상을 형성하는 레이저 프린터의 일례이다. 화상 형성 장치(440)는 전체적으로, 대응하는 색(M, C, Y, Bk)의 화상 신호에 따른 레이저빔을 출사하는 4개의 광 기입(기록) 유닛(442M, 442C, 442Y, 442Bk)과, 화상 작성용의 4개의 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)와, 화상이 전사되는 기록 용지를 수납하는 급지 카세트(443)를 포함한다. 급지 롤러(444)는 급지 카세트(443)로부터 기록 용지를 공급하고, 레지스트 롤러(445)는 기록 용지를 소정의 타이밍에 이송한다. 전사 벨트(446)는 기록 용지를 각 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)의 전사부에 이송한다. 정착 유닛(449)은 기록 용지에 전사된 화상을 정착시킨다. 용지 배출 롤러(450)는 정착후의 기록 용지를 용지 배출 트레이(451)에 배출한다.

4개의 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)는 도 40에 도시한 구성을 갖는다. 도 40에 도시한 바와 같이, 프로세스 카트리지는 화상 담지(bearing) 부재로서 설치된 드럼형 감광체(452)와, 대전 롤러(453)와, 현상 유닛(454)과, 클리닝 블레이드(459) 등을 케이스 내에 일체로 포함한다.

또한, 현상 유닛(454) 내에는 토너 공급 롤러, 대전 롤러, 정전 이송판(457), 토너 복귀 롤러(458)가 설치되어 있고, 대응 색의 토너가 수납되어 있다.또한, 프로세스 카트리지(441)의 배면에는 대응하는 광 기입 유닛으로부터의 레이저빔이 입사되는 슬릿(460)이 설치되어 있다.

각 광 기입 유닛(442M, 442C, 442Y, 442Bk)은 반도체 레이저, 콜리메이트 렌즈, 다각형 미러 등의 광 편향기, 주사 결상용 광학계 등을 포함하고, 화상 형성 장치 외부에 있는 퍼스널 컴퓨터 등의 호스트 유닛(화상 처리 장치)으로부터 입력되는 대응 색 입력의 화상 데이터에 따라서 변조된 레이저빔을 출사한다. 이 레이저빔은 대응 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)의 감광체(452)를 주사하여, 감광체(452) 상에 정전 잠상을 기록한다.

그리고, 화상 형성이 시작되면, 각 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)의 감광체(452)가 대전 롤러(453)에 의해 균일하게 대전되어, 각 광 기입 장치(442M, 442C, 442Y, 442Bk)로부터 화상 데이터에 따른 레이저빔이 조사되어 감광체(452) 상에 정전 잠상이 형성된다. 감광체(452) 상에 형성된 정전 잠상은 현상 유닛(454)의 정전 이송판(457)에 의해 정전 이송된 대응 색의 토너에 의해 현상되어 시각화된다. 감광체(452)와 정전 이송판(457)의 대향부 사이에 펄스형의 현상 바이어스가 인가되어, 정전 잠상이 토너 화상으로 현상 및 시각화된다. 현상에 사용되지 않은 토너는 정전 이송판(457)에 의해 반송되어 토너 복귀 롤러(458)로 되돌려진다.

프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)에서 각 색 화상 형성에 동기해서 급지 카세트(443) 내의 기록 용지가 급지 롤러(444)에 의해 급지되어, 레지스트 롤러(445)에 의해 소정 타이밍에 전사 벨트(446)를 향해서 이송된다. 그리고, 기록용지는 전사 벨트(446)에 운반되어 각각의 프로세스 카트리지(441M, 441C, 441Y, 441Bk)의 감광체를 향해서 순차 반송된다. 이에 따라, 각 색(Bk, Y, C, M)의 토너상이 순차적으로 중합되어 전사된다. 4색의 토너상이 전사된 기록 용지는 정착 벨트(447)와 가압 롤러(448)를 포함하는 정착 장치(449)에 이송되어, 완전색 토너상이 기록 용지 상에 정착된다. 기록 용지는 이어서 용지 배출 롤러(450)에 의해 용지 배출 트레이(451) 상에 배출된다.

도 41은 전자 사진형 화상 형성 장치에서의 도트 사이즈 변화를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 41의 (a)∼(c)는 각 광 기입 유닛(442M, 442C, 442Y, 442Bk)으로부터 출사되는 레이저빔의 다양한 온 시간 또는 오프 시간을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 레이저빔의 온 시간 및 오프 시간을 변화시킴으로써 감광체(452) 상에 형성되는 도트 사이즈를 변화시킬 수 있다.

또한, 전술한 잉크젯 프린터의 기록 헤드의 구성은 전술한 실시예의 것들에 한정되지 않고, 발열 저항체를 이용하는 전사형 잉크젯 헤드와, 진동판과 전극을 이용하는 정전형 잉크젯 헤드 등과 같은 다양한 다른 구성도 이용할 수 있다. 또한 본 발명이 전술한 실시예의 화상 형성 장치에 적용되지만, 화상 데이터를 화상 표시 장치에 출력하는 경우에 화상 처리 및 계조 표현을 위해 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 기술 사상에서 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다.

Claims

다레벨 화상 데이터를 이 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터로 변환하는 데 이용되는 임계치 매트릭스로서,

모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴만으로 도트를 표현하는 데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스.
제1항에 있어서, 복수의 서브 매트릭스와,

상기 서브 매트릭스를 조합하기 위한 기본 매트릭스를 포함하며,

상기 서브 매트릭스와 기본 매트릭스는 유사한 라인 그룹 기조를 갖는 것인 임계치 매트릭스.
제2항에 있어서, 적어도 상기 서브 매트릭스는 사이즈가 3 ×3이고, 경사형 라인 그룹 기조를 갖는 것인 임계치 매트릭스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 계조 레벨당 항상 3개 이상의 도트를 동시에 생성하는 데 이용되는 임계치 매트릭스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도트 사이즈를 전환하기 직전의임계치 레벨은 다음 단계의 도트 사이즈에 적용되는 최초의 임계치와 동일한 값을 갖는 것인 임계치 매트릭스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 사람 눈이 시각적으로 기조를 인식할 수 없는 고밀도의 도트 패턴을 단독으로 발생시키는 매트릭스를 배제하는 임계치 매트릭스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도트의 밀도가 증가하여 기조가 쉽게 소실되는 계조 레벨에서는 홀수번의 임계치만이 이용되어 불완전한 도트 세트를 형성하는 것인 임계치 매트릭스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스의 한 변은 항상 8의 배수인 것인 임계치 매트릭스.
다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스를 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력하는 처리부와,

모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴만으로 도트를 표현하는 데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 유지하는 유지부를 포함하는 화상 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 처리부는 상기 다레벨 화상 데이터나 지정된 출력 설정 정보에 기초해서 상기 임계치 매트릭스를 회전시켜 상기 임계치 매트릭스를 사용하는 것인 화상 처리 장치.
제10항에 있어서, 상기 처리부는 화상의 긴 측이 수직이 되도록 출력 화상을 수직적으로 이용하는 포트레이트 모드와, 화상의 긴 측이 수평이 되도록 출력 화상을 수평적으로 이용하는 랜드스케이프 모드 사이에서 기조의 방향이 동일하도록 상기 임계치 매트릭스를 회전시키는 것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스는 복수의 서브 매트릭스와, 상기 서브 매트릭스를 조합하기 위한 기본 매트릭스를 포함하고, 상기 서브 매트릭스와 기본 매트릭스는 유사한 라인 그룹 기조를 갖는 것인 화상 처리 장치.
제12항에 있어서, 적어도 상기 서브 매트릭스는 사이즈가 3 ×3이고 경사형 라인 그룹 기조를 갖는 것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지부는 계조 레벨당 항상 3개 이상의 도트를 동시에 생성하는 데 이용되는 임계치 매트릭스를 유지하는것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 도트 사이즈를 전환하기 직전의 임계치는 상기 임계치 매트릭스 내에서 다음 단계의 도트 사이즈에 적용되는 최초의 임계치와 동일한 값을 갖는 것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지부는 사람 눈이 시각적으로 기조를 인식할 수 없는 고밀도의 도트 패턴을 단독으로 발생시키는 매트릭스를 배제하는 임계치 매트릭스를 유지하는 것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지부는 도트의 밀도가 증가하여 기조가 쉽게 소실되는 계조 레벨에서는 홀수번의 임계치만이 이용되어 불완전한 도트 세트를 형성하는 임계치 매트릭스를 유지하는 것인 화상 처리 장치.
제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스의 한 변은 항상 8의 배수인 것인 화상 처리 장치.
복수의 도트로부터 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 출력 화상 데이터를 공급하기 위한, 컴퓨터에 구현되는 프린터 드라이버로서,

다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스를 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력 화상 데이터로서 출력하는 처리부와,

모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴만으로 도트를 표현하는 데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 저장하는 테이블을 포함하는 프린터 드라이버.
제19항에 있어서, 상기 처리부는 상기 다레벨 화상 데이터나 지정된 출력 설정 정보에 기초해서 상기 임계치 매트릭스를 회전시켜 상기 임계치 매트릭스를 사용하는 것인 프린터 엔진.
제20항에 있어서, 상기 처리부는 화상의 긴 측이 수직이 되도록 출력 화상을 수직적으로 이용하는 화상 형성 장치의 포트레이트 모드와, 화상의 긴 측이 수평이 되도록 출력 화상을 수평적으로 이용하는 화상 형성 장치의 랜드스케이프 모드 사이에서 기조의 방향이 동일하도록 상기 임계치 매트릭스를 회전시키는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스는 복수의 서브 매트릭스와, 상기 서브 매트릭스를 조합하기 위한 기본 매트릭스를 포함하고, 상기 서브 매트릭스와 기본 매트릭스는 유사한 라인 그룹 기조를 갖는 것인 프린터 엔진.
제22항에 있어서, 적어도 상기 서브 매트릭스는 사이즈가 3 ×3이고 경사형 라인 그룹 기조를 갖는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 계조 레벨당 항상 3개 이상의 도트를 동시에 생성하는 데 이용되는 임계치 매트릭스를 유지하는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 도트 사이즈를 전환하기 직전의 임계치는 상기 임계치 매트릭스 내에서 다음 단계의 도트 사이즈에 적용되는 최초의 임계치와 동일한 값을 갖는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 사람 눈이 시각적으로 기조를 인식할 수 없는 고밀도의 도트 패턴을 단독으로 발생시키는 매트릭스를 배제하는 임계치 매트릭스를 저장하는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 도트의 밀도가 증가하여 기조가 쉽게 소실되는 계조 레벨에서는 홀수번의 임계치만이 이용되어 불완전한 도트 세트를 형성하는 임계치 매트릭스를 저장하는 것인 프린터 엔진.
제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스의 한 변은 항상 8의 배수인 것인 프린터 엔진.
복수의 도트로부터 기록 매체 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치로서,

다레벨 화상 데이터에 대하여 북수 레벨 처리를 수행하고, 임계치 매트릭스를 사용하여 다레벨 화상 데이터보다 더 적은 수의 계조 레벨로 도트 패턴을 표현하는 북수 레벨 화상 데이터를 출력하는 처리부와,

모든 중간조 레벨에 대하여 동일한 기조를 유지하면서 도트 패턴만으로 도트를 표현하는 데 이용되는 임계치를 포함하는 임계치 매트릭스를 저장하는 테이블과,

상기 북수 레벨 화상 데이터에 기초해서 상기 기록 매체 상에 화상을 형성하는 촬상부를 포함하는 화상 형성 장치.
제29항에 있어서, 상기 처리부는 상기 다레벨 화상 데이터나 지정된 출력 설정 정보에 기초해서 상기 임계치 매트릭스를 회전시켜 상기 임계치 매트릭스를 사용하는 것인 화상 형성 장치.
제30항에 있어서, 상기 처리부는 기록 매체의 긴 측이 수직이 되도록 기록 매체를 수직적으로 이용하는 포트레이트 모드와, 기록 매체의 긴 측이 수평이 되도록 기록 매체를 수평적으로 이용하는 랜드스케이프 모드 사이에서 기조의 방향이동일하도록 상기 임계치 매트릭스를 회전시키는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스는 복수의 서브 매트릭스와, 상기 서브 매트릭스를 조합하기 위한 기본 매트릭스를 포함하고, 상기 서브 매트릭스와 기본 매트릭스는 유사한 라인 그룹 기조를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제32항에 있어서, 적어도 상기 서브 매트릭스는 사이즈가 3 ×3이고 경사형 라인 그룹 기조를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 계조 레벨당 항상 3개 이상의 도트를 동시에 생성하는 데 이용되는 임계치 매트릭스를 유지하는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 도트 사이즈를 전환하기 직전의 임계치는 상기 임계치 매트릭스 내에서 다음 단계의 도트 사이즈에 적용되는 최초의 임계치와 동일한 값을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 사람 눈이 시각적으로 기조를 인식할 수 없는 고밀도의 도트 패턴을 단독으로 발생시키는 매트릭스를 배제하는 임계치 매트릭스를 저장하는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블은 도트의 밀도가 증가하여 기조가 쉽게 소실되는 계조 레벨에서는 홀수번의 임계치만이 이용되어 불완전한 도트 세트를 형성하는 임계치 매트릭스를 저장하는 것인 화상 형성 장치.
제29항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치 매트릭스의 한 변은 항상 8의 배수인 것인 화상 형성 장치.