JP2006159534A - Image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の印刷装置、特に、中間調表現にディザ処理を用いる印刷装置の画像処理方法に関する。 The present invention relates to an electrophotographic printing apparatus, and more particularly to an image processing method for a printing apparatus that uses dither processing for halftone expression.
プリンタ等の印刷装置の代表的な方式である電子写真方式においては、プリンタで印刷可能な最小単位の画素を1つまたは複数隣接させ、印刷を行う画素と行わない画素の面積の割合によって中間調を表現する、ハーフトーン処理が広く利用されている。このハーフトーン処理の方法としては、ディザ処理、FMスクリーンと呼ばれる手法が代表的なものである。また、さらに階調再現性を向上させるため、ドット単位のON/OFFだけでなく、ドットの露光時間の制御による1ドットの面積の制御を組み合わせたハーフトーン処理を行う方法(例えば、特許文献1参照)や、ハーフトーン処理の際にトーンジャンプの補正のため、限定的に露光強度の制御を併用する方法(例えば、特許文献2参照)も知られている。 In an electrophotographic method, which is a typical method of a printing apparatus such as a printer, one or a plurality of pixels of the smallest unit that can be printed by a printer are adjacent to each other, and an intermediate gradation is determined according to the ratio of the area of pixels to be printed and pixels not to be printed. Halftone processing is widely used to express Typical halftone processing methods include dither processing and a technique called FM screen. Further, in order to further improve gradation reproducibility, a method of performing halftone processing that combines not only ON / OFF of dot units but also control of the area of one dot by controlling the exposure time of dots (for example, Patent Document 1). For example, a method that uses limited exposure intensity control for correcting tone jumps during halftone processing (see, for example, Patent Document 2) is also known.
一方、所謂インクジェットプリンタにおいては、電子写真方式のプリンタと同様に、ハーフトーン処理が用いられているが、それに加えて、一般的な色材の色である、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色(以下C、M、Y、Kという)に加えてそれらの色の濃度が異なるインク及び色相が異なるインクを用いて階調再現性を向上させている。 On the other hand, in the so-called ink jet printer, halftone processing is used as in the case of an electrophotographic printer, but in addition to these, four colors of cyan, magenta, yellow, and black, which are colors of general color materials, are used. In addition to colors (hereinafter referred to as C, M, Y, and K), tone reproducibility is improved by using inks having different color densities and inks having different hues.
電子写真方式においては、色材の追加による濃度制御は、現像・色材供給機構がインクジェット方式に比較して大掛かりなものとなるため容易ではないが、感光体を露光させる際の露光強度を制御することによって色材の付着量を制御し、濃度を変化させることができ、濃度の比較的低い、C、M、Yについては効果がある。 In the electrophotographic system, density control by adding color materials is not easy because the development and color material supply mechanism is large compared to the inkjet system, but the exposure intensity when exposing the photoconductor is controlled. By doing so, the amount of the color material attached can be controlled and the density can be changed, and there is an effect for C, M, and Y having relatively low density.
一般的にプリンタ等の印刷装置においては、印刷解像度が所謂オフセット印刷機よりも粗く、解像性向上のために細かい網点を用いようとすると、少ない画素数で網点を構成する必要が生じる。網点を構成する画素は、多ければ多いほど階調性は向上し、逆に少なければ少ないほど階調性向上には不利になる。少ない画素数で階調性を向上させるためには、1ドットを多値で表現する必要がある。インクジェット方式のプリンタにおいては、1ドットのインク滴の大きさを制御して、色材の付着量を制御する技術の他、色材について、ライトシアン、ライトマゼンダ、レッドというような基本的なCMYK以外のものも使用し、それらを組み合わせて階調性を向上させる技術が一般的である。これに対して、電子写真方式の場合、色材の追加は、大幅なコストがかかるため一般的ではない。1ドットの露光時間を制御して、露光面積を制御し、色材の付着量を制御することにより実現する技術が一般的であるが、画像解像度が向上するのに伴い1画素を占める面積は小さくなり、安定した制御は難しくなる。 In general, in a printing apparatus such as a printer, if a printing resolution is coarser than that of a so-called offset printing machine and a fine halftone dot is used to improve resolution, it is necessary to form a halftone dot with a small number of pixels. . As the number of pixels constituting the halftone dot increases, the gradation is improved, and conversely, the smaller the number of pixels, the more disadvantageous the gradation is. In order to improve the gradation with a small number of pixels, it is necessary to express one dot with multiple values. In the inkjet printer, in addition to the technology for controlling the amount of color material adhering by controlling the size of ink droplets of one dot, the color materials other than basic CMYK such as light cyan, light magenta, and red are used. Are generally used, and a technique for improving the gradation by combining them is generally used. On the other hand, in the case of an electrophotographic method, the addition of a coloring material is not general because it costs a lot. A technique that is realized by controlling the exposure time of one dot, controlling the exposure area, and controlling the amount of color material attached, is generally the area that occupies one pixel as the image resolution improves. It becomes smaller and stable control becomes difficult.
本発明の課題は、従来の露光時間の制御による色材付着面積を制御する方法に加えて、露光強度の制御によるトナー付着量の制御を行うことにより、階調処理における露光時間の制御に依存する割合を減らし、より安定した階調制御を行う手段を提供することにある。 The subject of the present invention depends on the exposure time control in gradation processing by controlling the toner adhesion amount by controlling the exposure intensity in addition to the conventional method of controlling the color material adhesion area by controlling the exposure time. It is an object of the present invention to provide a means for performing more stable gradation control by reducing the ratio to be performed.
本発明は、電子写真方式を用い、かつ、1画素に対する露光強度を画素毎に指定できる画像形成装置において、露光強度を制御することによる色材の付着量の制御と、プリンタで印刷可能な最小単位の画素を1つまたは複数隣接させ、それらを、ある一定の面積の領域にパターンとして配置し、印刷を行う画素と行わない画素の面積の割合によって中間調を表現するディザ処理を組み合わせて階調処理を行う手段を備えたことを特徴とする。 The present invention is an image forming apparatus that uses an electrophotographic method and can specify the exposure intensity for one pixel for each pixel, and controls the amount of color material attached by controlling the exposure intensity and the minimum printable by a printer. One or a plurality of unit pixels are arranged adjacent to each other, arranged as a pattern in an area of a certain area, and combined with dither processing that expresses a halftone according to the ratio of the areas of pixels to be printed and pixels not to be printed. It is characterized by comprising means for performing tone processing.
また、本発明は、ディザ処理を行う際に、1つのディザマトリクスと、露光強度の制御を行う段階数−1の数の露光強度切り替え閾値を用いて、露光強度切り替え閾値によって、各露光強度で露光される範囲を規定し、階調値が該当する露光強度の範囲の下限を超えた場合、超えた分について、ディザマトリクスの閾値の最大値、またはそれより大きい値で除算して正規化し、階調値がどの露光強度の領域の値をとった場合でも同じディザマトリクスを使用してディザ処理を行う手段を備えたことを特徴とする。 In addition, the present invention uses a single dither matrix and the exposure intensity switching threshold number of stages to control the exposure intensity at the time of performing the dither process. Specify the range to be exposed, and if the gradation value exceeds the lower limit of the corresponding exposure intensity range, normalize the excess by dividing it by the maximum value of the dither matrix threshold or a larger value, The present invention is characterized in that there is provided means for performing dither processing using the same dither matrix regardless of which exposure intensity region the gradation value takes.
本発明によれば、従来の露光時間の制御による色材付着面積を制御する方法に加えて、露光強度の制御によるトナー付着量の制御を行うことにより、階調処理における露光時間の制御に依存する割合を減らすことができ、より安定した階調制御を行うことができる。 According to the present invention, in addition to the conventional method of controlling the color material adhesion area by controlling the exposure time, the toner adhesion amount is controlled by controlling the exposure intensity, thereby depending on the exposure time control in the gradation processing. Therefore, the gradation ratio can be reduced, and more stable gradation control can be performed.
以下、本発明の画像処理方法及びそれを実現する装置についての実施例を、図面を用いて説明する。 Embodiments of an image processing method and an apparatus for realizing the image processing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例では、露光強度は2段階に制御する。 In this embodiment, the exposure intensity is controlled in two stages.
図1は、本発明が適用されるプリンタ装置のシステム構成図である。プリンタ0100は、実際に印刷を行うプリンタエンジン0101とネットワーク経由で印刷ジョブデータを受信して、プリンタエンジン0101で印刷可能な印刷画像データに変換してから転送するプリントサーバー0102及び、操作パネル0103から構成されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a printer apparatus to which the present invention is applied. The
図2はプリンタエンジン0101の概略を示す図である。プリンタエンジン0101は、プリンタ制御部0201、画像処理部K0202、画像処理部C0203、画像処理部M0204、画像処理部Y0205、画像形成部K0206、画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209、印刷機構部0210から構成され、プリンタ制御部0201はプリンタエンジン全体を制御し、画像処理部K0202、画像処理部C0203、画像処理部M0204、画像処理部Y0205はプリンタサーバー0102から受け取った印刷画像データに対して処理を行い、印刷信号としてそれぞれ画像形成部K0206、画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209へ転送し、画像形成部K0206、画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209は、それぞれブラック、シアン、マゼンダ、イエローの画像を感光体ドラム上に形成し、印刷機構部0210の図示しない中間転写ベルト上に転写する。印刷機構部0210はプリンタ制御部0201からの制御信号により実際の印刷動作を行う。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the
図3は、画像形成部K0206、画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209の構成を示す模式図である。レーザー制御装置0301は画像処理部から送られてきた印刷信号に基づいて、レーザーダイオード0302を制御し、レーザーを発振させる。レンズ0303はレーザーダイオード0302より発振されたレーザーの感光体0308上でのビーム径を絞るためのレンズである。ミラー0304は、回転することによりレーザーダイオード0302より発振されたレーザーをフォトセンサ0307及び感光体0308上に走査させるミラーである。レンズ0305はミラー0304で反射されたレーザーが感光体0308上を走査する際の経路長の違いによる焦点距離の違いの補正を行うレンズである。ミラー0306はミラー0304によって反射されたレーザーをさらに反射させて感光体0308上を走査させるためのミラーである。感光体0308は、レーザーの走査によって画像を形成し印刷媒体に転写する現像媒体である。フォトセンサ0307は、レーザーの受光を検知してレーザー制御装置0301に伝えるセンサである。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating configurations of the image forming unit K0206, the image forming unit C0207, the image forming unit M0208, and the image forming unit Y0209. The
図4にレーザー制御装置0301の構成を示す。なお、本図は画像形成部K0206内のレーザー制御装置について示しているが、他の画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209についても同様である。同期信号生成回路0400は、プリンタ制御部0201からの制御信号及びフォトセンサ0307からの信号に基づいて同期信号の送出開始タイミングを決定し、レーザー制御装置0301の各回路及び、画像処理部K0202のエンジンIF回路0505へクロックを供給する。パルス幅制御回路0401は、画像処理部K0202から受け取った印刷信号に応じてパルス幅及び出力強度の制御を行い、レーザースイッチング信号として、レーザー制御回路0402に出力する。ここで、パルス幅制御回路0401が受け取る印刷信号の内容は、1画素に対する露光時間を制御する階調データ4bitと、パルス幅を左に寄せるか右に寄せるかを制御する方向データ2bitと、露光強度が強いか弱いかを制御する強度データ1bitの合計7bitのデータである。レーザー制御回路0402はレーザースイッチング信号によりレーザーダイオード0302からレーザーを発振させ、感光体0308上に画像を形成する。
FIG. 4 shows the configuration of the
図5に画像処理部K0202の構成を示す。他の画像形成部C0207、画像形成部M0208、画像形成部Y0209についても同様である。全体制御回路0500は、画像処理部K0202全体の動作を制御する。サーバーI/F回路0501はバッファメモリを有し、プリンタサーバー0102から受け取った印刷画像データを一旦バッファメモリ内に保持し、全体制御回路0500からの指示により、エッジスムージング処理回路0502、ディザ処理回路0503に印刷画像データを送る。
FIG. 5 shows the configuration of the image processing unit K0202. The same applies to the other image forming unit C0207, image forming unit M0208, and image forming unit Y0209. The overall control circuit 0500 controls the overall operation of the image processing unit K0202. The server I /
ここで、プリンタサーバー0102からの画像データの転送は、図6に示すように、16ラスタずつデータが送られ、この16ラスタのうち、実際に印刷を行うラスタは図6に示すように、ラスタ#4〜#11の8ラスタであり、ラスタ#0〜#3及びラスタ#12〜#15のラスタの情報については、後述するエッジスムージング処理で使用する。また、1回目のデータ転送時は、図7に示すように、印刷データの先頭ラスタをラスタ#4とするので、ラスタ#0〜#3については空白データ”0”が送られ、最後のデータ転送についても、データが存在しな部分については空白データ”0”が送られる。ここで送られるデータは、各画素につき8bitである。
Here, image data is transferred from the
エッジスムージング処理回路0502は、サーバーI/F回路0501から16ラスタ全てのデータを受け取り、印刷対象画素を中心に最大で9×9画素の範囲の情報を用いて予め登録されている複数のパターンと照合し、対応するパターンがあった場合は、そのパターンに対応する階調データ4bit+方向データ2bit+強度データ1bitの合計7bitをデータ選択処理回路0504に出力し、一致するパターンが無ければ7bit全てを0として出力する。
The edge smoothing processing circuit 0502 receives all 16 raster data from the server I /
ここで、受け取った画像データを処理する順序は、図8に示す通り、副走査方向1列のデータに対してラスタ#4から順にラスタ#11まで処理し、次に主走査方向の隣の列について処理を行い、これを繰り返すことにより、8ラスタのデータを処理する。これは、ディザ処理回路0503、データ選択処理回路0504も同様である。
Here, the processing order of the received image data is as follows. As shown in FIG. 8, the data of one column in the sub-scanning direction is processed in order from
図9にディザ処理回路0503の構成を示す。ディザ処理回路0503は、サーバーI/F回路0501から実際の印刷対象となる、ラスタ#4〜#11の8ラスタのデータを受け取り、ディザ処理回路0503内のガンマ補正LUT0900は、受け取ったデータをLUTを用いてガンマ補正を行い、階調値Pとして出力し、ディザマトリクスLUT0901は、画素の位置に対応するディザ閾値Thを出力し、レジスタ0902は、予め設定されたPWM閾値D及び露光強度切り替え閾値Hを出力し、ディザ演算処理回路0903は、これら、P、Th、D、Hに基づいて演算処理を行う。本実施例では、露光強度の切り替えは2段階なので、露光強度切り替え閾値はHの1つのみである。ここで、Thの最大値をTh[max]とすると、
H>Th[max]+D
とする。この演算処理のアルゴリズムを図10に示す。処理S0101においてP>Thとなっているか調べ、階調値Pが閾値Th以下となる場合は、処理S0102において、強露光bit=0、PWM値=0とする。この結果、この画素は露光されない画素となる。階調値Pが閾値Thより大きい場合は、処理S0103において、P>Th+Dとなっているか調べ、階調値Pが閾値ThとPWM閾値Dの合計以下となる場合は、処理S0104において、強露光bit=0、PWM値=P−Thとする。この結果、この画素は弱露光で、露光時間が1ドット以下となる画素となる。階調値Pが閾値ThとPWM閾値Dの合計より大きい場合は、処理S0105において、(P−H)×{H/(256−H)}>Thとなっているか調べ、階調値PがHを超えた部分を256−Hで正規化した値(P−H)×{H/(256−H)}が、閾値Th以下となる場合は、処理S0106において、強露光bit=0、PWM値=15とする。この結果、この画素は弱露光で、露光時間が1ドット全露光となる画素となる。階調値PがHを超えた部分をHで正規化した値(P−H)×{H/(256−H)}が、閾値Thより大きい場合は、処理S0107において、強露光bit=1、PWM値=15とする。この結果、この画素は強露光で、露光時間が1ドット全露光となる画素となる。
FIG. 9 shows the configuration of the
H> Th [max] + D
And FIG. 10 shows an algorithm for this calculation process. It is checked in step S0101 whether P> Th. If the gradation value P is equal to or smaller than the threshold value Th, the strong exposure bit = 0 and the PWM value = 0 are set in step S0102. As a result, this pixel is a pixel that is not exposed. If the gradation value P is larger than the threshold value Th, it is checked in step S0103 whether P> Th + D. If the gradation value P is equal to or less than the sum of the threshold value Th and the PWM threshold value D, the strong exposure is performed in step S0104. It is assumed that bit = 0 and PWM value = P-Th. As a result, this pixel is a pixel with weak exposure and an exposure time of 1 dot or less. If the gradation value P is greater than the sum of the threshold value Th and the PWM threshold value D, it is checked in step S0105 whether (P−H) × {H / (256−H)}> Th. When the value (P−H) × {H / (256−H)} obtained by normalizing the portion exceeding H with 256−H is equal to or less than the threshold Th, in step S0106, the strong exposure bit = 0, PWM Value = 15. As a result, this pixel is a pixel with weak exposure and an exposure time of 1 dot full exposure. When the value (P−H) × {H / (256−H)} obtained by normalizing the portion where the gradation value P exceeds H is larger than the threshold value Th, the strong exposure bit = 1 in process S0107. PWM value = 15. As a result, this pixel is a pixel with strong exposure and an exposure time of 1 dot full exposure.
データ選択処理回路0504は、エッジスムージング処理回路0502から出力される7bitのデータとディザ処理回路0503から出力される5bitデータを調べ、エッジスムージング処理回路0502から出力された7bitのデータが0以外であればその値を、0であればディザ処理回路0503から出力された5bitのデータにドットの成長方向が左から右であることを示す2bitの信号を付加して合計7bitの信号として、エンジンIF回路0505へ出力する。
The data
エンジンIF回路0505は、バッファを持ち、データ選択処理回路0504から出力される7bitのデータを一旦バッファに保持し、レーザー制御装置0301から供給されるクロックに同期して7bitのデータをレーザー制御装置0301に出力する。
The engine IF circuit 0505 has a buffer, temporarily holds the 7-bit data output from the data
図11にディザマトリクスの例を、図12に、ガンマ補正後の階調値Pが、128、240、248、255のそれぞれの場合に、図11のディザマトリクスを使用して階調処理を行った場合の露光状況の模式図を示す。この図のLPは弱露光・露光時間が1ドット以下、LFは弱露光・1ドット全露光、HFは強露光・1ドット全露光であることを示す。この例では、H=240、D=14である。図12に示す点線は1画素が対応する領域、太線は、図11のディザマトリクスが対応する領域であることを示す。 FIG. 11 shows an example of a dither matrix, and FIG. 12 shows the case where the tone values P after the gamma correction are 128, 240, 248, and 255. The schematic diagram of the exposure condition in the case of the case is shown. LP in this figure indicates weak exposure / exposure time of 1 dot or less, LF indicates weak exposure / one dot full exposure, and HF indicates strong exposure / one dot full exposure. In this example, H = 240 and D = 14. A dotted line shown in FIG. 12 indicates a region corresponding to one pixel, and a thick line indicates a region corresponding to the dither matrix in FIG.
P=128の場合は、H以下なので、強露光画素は発生しない。閾値112以下の画素は全てLF、閾値140以上の画素は露光なし、閾値126の画素は、128−126=2となり、値2でPWMで露光する画素LPとなる。
In the case of P = 128, since it is equal to or less than H, no strong exposure pixel is generated. All the pixels below the threshold 112 are LF, the pixels above the threshold 140 are not exposed, and the pixels at the
P=240の場合は、H以下なので、強露光画素は発生しない。全ての閾値においてP>Th+Dとなるので、全ての画素がLFとなる。 In the case of P = 240, since it is equal to or less than H, a strong exposure pixel is not generated. Since P> Th + D at all threshold values, all pixels are LF.
P=248の場合は、Hより大きいので、強露光画素が発生する。(P−H)×{H/(256−H)}=120となり、閾値112以下の画素は全てHF、閾値140以上の画素は全てLFとなる。 In the case of P = 248, since it is larger than H, a strong exposure pixel is generated. (P−H) × {H / (256−H)} = 120, all the pixels below the threshold 112 are HF, and all the pixels above the threshold 140 are LF.
P=255の場合は、(P−H)×{H/(256−H)}=225となり、全ての閾値において(P−H)×{H/(256−H)}>Thとなるので、全ての画素がHFとなる。 In the case of P = 255, (P−H) × {H / (256−H)} = 225, and (P−H) × {H / (256−H)}> Th at all threshold values. All the pixels are HF.
このように、弱露光のハーフトーン、弱露光のベタ、弱露光のベタ+強露光のハーフトーン、強露光のベタというようにして、従来の露光時間の制御による色材付着面積の制御だけでなく、露光強度の制御による、色材付着量制御も同時に組み合わせて行うことにより、階調処理における露光時間の制御に依存する割合を減らすことができ、より安定して良好な階調再現を行うことが可能となる。 In this way, it is only necessary to control the color material adhesion area by controlling the conventional exposure time, such as weak exposure halftone, weak exposure solid, weak exposure solid + strong exposure halftone, and strong exposure solid. In addition, the color material adhesion amount control by controlling the exposure intensity is also performed at the same time, so that the ratio depending on the control of the exposure time in the gradation processing can be reduced, and the gradation reproduction can be performed more stably. It becomes possible.
0100…プリンタ、0101…プリンタエンジン、0102…プリントサーバー、0103…操作パネル、0201…プリンタ制御部、0202…画像処理部K、0203…画像処理部C、0204…画像処理部M、0205…画像処理部Y、0206…画像形成部K、0207…画像形成部C、0208…画像形成部M、0209…画像形成部Y、0210…印刷機構部、0301…レーザー制御装置、0302…レーザーダイオード、0303…レンズ、0304…ミラー、0305…レンズ、0306…ミラー、0307…フォトセンサ、0308…感光体、0400…同期信号生成回路、0401…パルス幅制御回路、0402…レーザー制御回路、0500…全体制御回路、0501…サーバーI/F回路、0502…エッジスムージング処理回路、0503…ディザ処理回路、0504…データ選択処理回路、0505…エンジンIF回路、0900…ガンマ補正LUT、0901…ディザマトリクスLUT、0902…レジスタ、0903…ディザ演算処理回路。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
During dither processing, one exposure dither matrix and exposure intensity switching thresholds corresponding to the number of stages to control the exposure intensity are used, and the exposure range at each exposure intensity is defined by the exposure intensity switching threshold. When the gradation value exceeds the lower limit of the corresponding exposure intensity range, the excess value is normalized by dividing it by the maximum value of the dither matrix threshold value or a larger value, and the exposure value is determined by the gradation value. 2. The image processing method according to claim 1, wherein the dither processing is performed using the same dither matrix even when the value of the area is taken.
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