JP3156605B2 - トナー転写式の印刷装置のためのパルス幅データの生成装置及び方法 - Google Patents
トナー転写式の印刷装置のためのパルス幅データの生成装置及び方法Info
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Description
のようなトナー転写式の印刷装置において、多階調を表
現するためのパルス幅データを生成し印刷エンジンに供
給するための装置に関する。
ン内の描画レーザを駆動するための駆動パルス信号のパ
ルス幅を調節することにより、各ピクセルにおけるトナ
ーの付着量が可変でき、それにより多階調の画像を印刷
することができる。しかし、トナー粒子の最小サイズに
は限界があるから、印刷しようとする画像の解像度が高
くなるほど、表現可能な階調数は少なくなる。例えば、
解像度が600dpiで階調数が256段階の画像デー
タをパーソナルコンピュータ上で作成し、これを600
dpiの印刷解像度をもつレーザプリンタで印刷しよう
としたとする。解像度600dpiの1画素は1/60
0インチの辺をもつ正方形領域であるが、この正方形領
域に付着し得るトナー粒子の個数はせいぜい20〜30
個程度である。従って、レーザプリンタが印刷した画像
は、せいぜい20〜30段階の階調数しか再現されてい
ないことになる。
ナー転写式の印刷装置は、1画素領域に付着させ得るト
ナー粒子数を越える階調数を表現した画像データを受け
取っても、その階調数を印刷された出力画像上で再現す
ることができないという問題がある。
印刷装置において、1画素領域に付着できるトナー粒子
数より多くの階調数を出力画像上で再現できるようにす
ること、より正確に言えば、そのように多くの階調数が
再現されていると人間の視覚が認識するような出力画像
を印刷できるようにすることにある。
成するため、トナー転写式の印刷装置に用いられる新規
なパルス幅データ生成装置を提供する。この装置は、画
像データを受け、出力画像上に仮想的にタイリングされ
たN×M画素マトリックス(N及びMは正の整数)での
各画素の座標と、画像データが示す各画素の階調データ
とに応じて、各画素のパルス幅データを発生するパルス
幅発生手段と、そのパルス幅データを受け、出力画像上
で各画素に両側で隣接する画素のパルス幅データを比較
して、この比較の結果に応じて各画素のトナー付着位置
を調整するための位置データを発生する位置データ発生
手段とを備える。好適な実施形態は、N×M画素マトリ
ックス内のN×M個の画素に対応したN×M個の画素メ
モリ領域を有し、このN×M個の画素メモリ領域の各々
に、階調データがとり得る種々の値に対応した種々のパ
ルス幅データが格納されている。そして、画像データの
各画素に対応するN×M画素マトリックス内の各画素の
座標と、画像データの各画素の階調データとがメモリに
与えられると、上記座標により指定されるメモリ内の画
素メモリ領域から、上記階調データに対応したパルス幅
データが読出される。
ば、N×M画素マトリックス内の画素座標に応じてパル
ス幅データを決めるので、N×M画素マトリックス内の
画素間でパルス幅データを微妙に違えることができる。
そのため、N×M画素マトリックス全体として、1画素
で表現できる階調数のN×M倍程度の階調数を再現でき
るようになる。一般に人間の視覚は、例えば300dp
i程度の高い解像度における個々の画素を区別すること
が苦手である。そこで、例えば600dpiのような高
解像度の出力画像を形成する印刷エンジンを使用する場
合には、例えば2×2画素マトリックス(300dpi
相当)や3×3画素マトリックス(200dpi相当)
というような、人間の視覚が容易に区別できる最小限界
に近い適度なサイズの領域で所望の階調を表現するよう
にすれば、人間の視覚にはその所望の階調数が出力画像
上で再現されているように見える。
性を補正するための逆γ特性を組込むことが望ましい。
その場合、パルス幅データに組込んだ逆γ特性が、N×
M画素マトリックス内の画素間で互いに微妙に相違する
ようにすると、上述した表現階調数が増える原理に類似
した原理により、N×M画素マトリックス全体としての
パルス幅データに精細な逆γ特性が現れることになり、
結果として、精細なγ補正が可能となる。
で隣接する画素のパルス幅データを比較し、この比較結
果に応じて各画素について位置データを生成する。この
位置データは、各画素の両隣の画素のいずれの方の濃度
が濃いかを示すもので、この位置データに基づいて印刷
エンジンに供給すべきパルス信号の発生位置を制御する
ことにより、出力画像上の各画素のトナーの付着位置
を、その両隣の画素のうち濃い方の側に寄せるように調
整することができる。トナーの付着位置を隣接する画素
同士で一筒所に寄せ合ってドットを一体化すること自体
は、出力画像の画質を向上させるために従来から行われ
ている技術である。しかし、本発明の装置では、各画素
のパルス幅データに基づいて自動的にトナーけ着位置が
決定されるため、トナー付着位置を指定するための位置
データを予め画像データに付加する必要がなく、その分
だけ画像データを記憶する画像メモリの容量が節約でき
るという利点がある。
回路を内蔵したレーザプリンタの一実施形態の全体構成
を示す。
はメインプロセッサ(マイクロコンピュータ)300を
有し、メインプロセッサ300は、ホストコンピュータ
100から送り込まれた一連の印刷コマンドを処理し
て、ビットマップタイプの画像データ400を生成す
る。画像データ400は、画像メモリ500に記憶され
る。画像メモリ500に、本発明に従うパルス生成回路
400が接続されている。パルス生成回路600は、ダ
イレクトメモリアクセス(DMA)により画像メモリ5
00から画像データ400を読み込み、画像データ40
0の各画素の階調データから、印刷エンジン700内の
描画レーザを駆動するためのレーザ駆動パルスを生成す
る。
す。図3は、パルス生成回路600の動作を説明してい
る。
は、アドレス発生回路1と、RAM3と、シフトレジス
タ4と、比較器5と、パルス変調回路6とを含む。
内の画像データ400の各画素P00、P01、P20、…の
アドレスデータを生成して画像メモリ500に与える。
画像メモリ500は、各画素アドレスデータに応答し
て、画像データ400の各画素P00、P01、P20、…の
階調データ23を、パルス生成回路600へ読出す。画
像データ400の各画素P00、P01、P20、…の階調デ
ータは例えば8ビットデータである、つまり、各画素の
階調値は256段階で表現されている。
39をもつ。画素メモリ領域31〜39の各々は、プリ
ントアウトされるべき出力画像上で図3(B)に示すよ
うな一つの3×3画素マトリックス7を構成している9
個の画素a〜iの各々に対応している。画素メモリ領域
31〜39の各々には、256個の8ビットワード(xx
xxxxxxで図示する)が格納されている。各8ビットワー
ドは、印刷エンジン700へ供給されるレーザ駆動パル
スのパルス幅を示している。このパルス幅を調節するこ
とにより、出力画像上の各画素のトナー付着量つまり階
調が可変できる。従って、画素メモリ領域31〜39の
各々には、出力画像上の対応する画素a〜iの階調を可
変にするための256種類の8ビット・パルス幅データ
が格納されていることになる。
内の図示しないROMに予めプログラムされており、例
えばレーザプリンタの起動時に、ROMからRAM3に
ロードされる。このロードの際、その時の温度、湿度、
電源電圧などの環境条件や印刷エンジンの固体毎に固有
の特性などを考慮した補正を、ROMから読み出した標
準的なパルス幅データに施してから、補正後のパルス幅
データをRAM3に格納することが望ましい。
ットのアドレスワード2によってアドレスされる。アド
レスワード2は、2ビットの垂直座標データ21と、2
ビットの水平座標データ22と、8ビット(階調数25
6)の階調データ23とから構成される。垂直座標デー
タ21及び水平座標データ22は、アドレス発生回路1
によって各画素アドレスデータに基づいて生成され、図
3(B)に示した出力画像上の一つの3×3画素マトリ
ックス7における各画素の垂直座標及び水平座標を示し
ている。8ビットの階調データ23は、画像メモリ50
0から読み込まれた画像データ400の各画素データで
ある。
各画素は、アドレス発生回路1によって、ラスタスキャ
ンの順序で逐次にアドレスされる。従って、図3(A)
に示すように、最上ラインの左端の画素P00からスター
トして、その最上ライン上の画素P10、P20、P30、…
が逐次に読み出され、次に2番目のライン上の画素P0
1、P11、P21、P31、…が同様に逐次に読み出され、
次に3番目のライン上の画素を同様に読み出され、とい
う動作が下端のラインまで繰り返される。画像データ4
00の各画素には、図3(B)に示すような出力画像上
の3×3画素マトリックス7の各画素が対応付けられ
る。図3(B)に示すように、出力画像上には仮想的に
多くの3×3画素マトリックス7がタイリング(タイル
敷き)されているため、画像データ400のあらゆる画
素は3×3画素マトリックス7のいずれかの画素と対応
付けられる。例えば、画像データ400の画素P10、P
20、P30、P40、P50は、3×3画素マトリックス7の
画素a、b、c、a、bにそれぞれ対応付けられる。こ
の対応付けの関係に従って、アドレス発生回路1は、各
画素のアドレスデータから、各画素の上述した垂直座標
データ21及び水平座標データ22を生成する。
データ22は、各画素の3×3画素マトリックス7上の
位置に対応するRAM3内の一つの画素メモリ領域をア
ドレスする。また、各画素の階調データ23は、その対
応する一つの画素メモリ領域内の一つのパルス幅データ
をアドレスする。このようにして、画像データ400の
各画素について、RAM3の一つのパルス幅データがア
ドレスされ、そのパルス幅データはRAM3から読み出
されてシフトレジスタ4に入力される。
1、42、43を有し、RAM3から逐次に読み出され
るパルス幅データを第1ステージ41に受け、それを第
2ステージ42そして第3ステージ43へと順送りして
いく。よって、シフトレジスタ4には、画像データ40
0上で水平方向に連続する3つの画素Pn-1、Pn、Pn+
1のパルス幅データが常に保持されることになり、その
3つの画素Pn-1、Pn、Pn+1が画像上をラスタスキャ
ンの経路に沿って移動して行くことになる。例えば、図
3(C)に示すように、時点t1にてシフトレジスタ4
に画素P00、P10、P20のパルス幅データが保持されて
いるとすると、次の時点t2では右へ1画素だけシフト
した画素P10、P20、P30のパルス幅データが保持さ
れ、次の時点t3ではさらに1画素だけシフトした画素
P20、P30、P40のパルス幅データが保持されることに
なる。
41内の画素Pn-1、Pn+1のパルス幅データは比較器5
に入力される。比較器5は、この2つの画素Pn-1、Pn
+1のパルス幅データを比較して、パルス幅の大きい方
(つまり、濃度の濃い方)の画素の位置を示す2ビット
の位置データ61を出力する。例えば、濃度の濃い方が
右側の画素Pn+1であるときは位置データ61として
「00」を出力し、左側の画素Pn-1であるときは「1
0」を出力し、両画素Pn-1、Pn+1の濃度が同じときは
「11」を出力する。この位置データ61はパルス変調
回路6に入力される。シフトレジスタ4の中央のステー
ジ42内の画素Pnのパルス幅データ62は、パルス変
調回路6に直接入力される。
タ61と8ビットのパルス幅データ62とに基づいて、
中央の画素Pnを描くためのレーザ駆動パルスを次のよ
うに生成する。つまり、レーザ駆動パルスのパルス幅
(デューティ比)は、8ビットのパルス幅データ62に
従って決める。よって、駆動パルスのデューティ比つま
り画素の階調値は256段階に変調される。また、レー
ザ駆動パルスの時間的位置、つまりトナーを付着させる
画素領域内の空間的位置は、位置データ61が「00」
ならば右寄り、「10」ならば左寄り、「11」ならば
真ん中と決める。つまり、左右に隣接する画素Pn-1、
Pn+1のうちの濃い方の側に、トナーの付着位置を寄せ
る。
駆動パルスの例を示すもので、例えば位置データ61が
「00」でパルス幅データ62が「01000000」
のときは、階調値が64(デューティ比が64/256
=1/4)の右寄りの駆動パルスが生成され、また、例
えば位置データ61が「10」でパルス幅データ62が
「10000000」のときは、階調値が128(デュ
ーティ比が128/256=1/2)の左寄りの駆動パ
ルスが生成される。
段階にパルス幅変調された駆動パルスが生成され、これ
が印刷エンジン700へ供給され、静電潜像を描くため
のレーザビームを変調する。既に述べたように、例えば
解像度600dpiの印刷能力をもつ印刷エンジンの場
合、256段階に変調された駆動パルスを受けても、1
画素当たりせいぜい20〜30段階の階調しか再現でき
ない。つまり、実質的には、レーザ駆動パルスのパルス
幅を20〜30段階に変調した場合と同じ階調数しか再
現できない。しかしながら、上述した本発明のパルス生
成回路600では、RAM3内のパルス幅データを画素
によって微妙に違えることによって、人間の視覚には2
56段階の階調が表現されているように見せることが可
能となる。
は、理解を容易にするため、上記回路600よりも簡略
化したモデルを用いる。図5(A)に示すように4つの
画素w、x、y、zのマトリックスを想定する。各画素
に対して階調データが0〜8の9段階であるとする。ま
た、レーザ駆動パルスのパルス幅の実質的な変調数(つ
まり、エンジンが再現できる1画素の階調数)は0〜2
の3段階であるとする。
るパルス幅データの内容を、図5(B)に示すように、
画素w、x、y、zによって少しづつ違えたとする。図
5(B)の例では、同じ階調データに対するパルス幅
を、画素wで最も大きく、次に画素x、次に画素y、そ
して画素zで最小となるように、違えている。このよう
にすると、4つの画素w、x、y、zのマトリックス領
域全体としては、図5(C)に示すように、4つの画素
w、x、y、zのパルス幅が平均化されて、実質的に8
段階で変調したようになる。
上の細かい画素を区別することはかなり困難である。そ
のため、図5(A)に示した画素w、x、y、zが例え
ば600dpiの画素であるならば、人願の視覚はこれ
らの画素w、x、y、zを区別して認識するより、むし
ろ、それらを融合して認識することになり、結果とし
て、図5(C)に示したように8段階の階調が再現され
ているものと認識する。
回路600においては、RAM3内の9個の画素メモリ
領域31〜39に、互いに微妙に異なるパルス幅データ
が格納される。その結果、図3(B)に示した3×3画
素マトリックス全体としては、9個の画素a〜iのパル
ス幅が平均化されて、各画素の実質的な階調数である2
0〜30段階の9倍の階調数が再現できることになる。
印刷エンジンの能力が600dpi程度に高ければ、人
間の視覚は3×3画素マトリックス内の画素を区別せず
に融合して認識することが多いから、結果として人間の
視覚は256階調がプリントアウト画像で再現されてい
ると認識することになる。
ジンのもつγ特性を補正するために、RAM3内のパル
ス幅データに、印刷エンジンのもつγ特性とは逆の逆γ
特性が組込まれる。図6(A)は、印刷エンジンのもつ
γ特性70と、パルス幅データに組込まれる逆γ特性8
0とを示す。
ルス幅と実際に付着するトナーの量とはリニアな関係で
はなく、特に、パルス幅(デューティ比)が最大に近い
(濃い)領域でパルス幅に対するトナー付着量の変化率
が低下する。そこで、階調データに対するパルス幅の関
係に逆γ特性80を組込むことにより、図6(B)に示
すように、階調データに対するトナー付着量の関係がリ
ニアになり、γ特性が補正できる。
このγ補正を精細に行うために、図5を参照して説明し
た原理と類似の原理を利用する。つまり、RAM3内の
パルス幅データに組込んだ逆γ特性80を、画素メモリ
領域間で微妙に違えることにより、図3(B)に示した
3×3画素マトリックス7の全体では精細な逆γ特性が
実現されるようにする。
略化した4画素マトリックスモデルを用いて示してい
る。このモデルの4つの画素w、x、y、zのうち、1
つの画素wに関しては図7(A)の右側に示すような逆
γ特性を組込んだパルス幅データを設定し、他の3画素
x、y、zには図7(A)の左側に示すようなリニアな
パルス幅データを設定した場合を想定する。この場合、
人間の視覚上では、4画素w、x、y、z全体が一体と
して認識され易いため、図7(B)に示すような4画素
を融合した逆γ特性が現れることになる。この図7
(B)の融合した逆γ特性を図7(A)の1画素の逆γ
特性と比較すると、1画素の逆γ特性がパルス幅の実質
的な変調数が例えば4段階であるのに対し、融合した逆
γ特性ではその4倍の16段階となり、逆γ特性が精細
になることがわかる。従って、精細なγ補正が可能とな
る。
刷エンジンの解像度よりも低い解像度の画像データ40
0を処理する場合にも有効である。ここで、印刷エンジ
ンの解像度が例えば600dpiであると仮定する。図
2を参照して既に説明したように、エンジンの解像度と
同じ600dpiの画像データを処理する場合は、アド
レス生成回路1は各画素に1つのアドレスワード2を作
成してRAM3に与える。
例えば200dpi、をもつ画像データ400を処理す
る場合は、図8に示すように200dpiの1画素には
600dpiの9個の画素a〜iが包含されるから、ア
ドレス生成回路1は、200dpiの画像データ400
の各ラインを3回繰り返してスキャンし、各ライン上の
各画素の階調データを3回繰り返して読み出し、各読み
出し回において600dpiの9画素a〜i中の対応す
る1つの画素の垂直及び水平アドレスデータ21、22
を生成する。こうすることにより、200dpiの1つ
の画素の階調データから、600dpiの9個の画素を
描くための9個のレーザ駆動パルスが生成されることに
なる。この場合、図5を参照して既に説明した原理から
分るように、200dpiの1画素毎に真の256階調
が再現されることになる。尚、アドレス生成回路1が行
う上記処理は、専用ハードウェアによって実現できるだ
けでなく、ソフトウェアによっても実現することができ
る。
調データをパルス幅データに変換するために、ソフトウ
ェア処理を用いずに、図2に示したようにRAM3から
パルス幅データを読出すようにしているため、特にエン
ジン能力より低い解像度をもつ画像データを処理する場
合に、ソフトウェア処理に比較して、画像データを記憶
する画像メモリの容量が小さくて済むという利点を有す
る。例えば200dpiの画像データを処理する場合、
本実施形態の回路と同じ動作をソフトウェア処理により
行おうとすると、図9に示すように、ソフトウェアは、
200dpiの1画素を9個の600dpi画素に分割
し、その9個の600dpi画素の各々に対しパルス幅
データ(階調値)を生成することになる。既に述べたよ
うに、600dpiの1画素で再現可能な階調数は20
〜30段階であるから、それを表すために各600dp
i画素毎に例えば5ビットのデータが必要となる。従っ
て、200dpiの各画素について、5ビット×9=4
5ビットのデータを生成することになり、それだけのデ
ータを記憶できる大きな容量をもった画像メモリ500
が必要になる。一方、本実施形態の回路を用いる場合
は、200dpiの各画素毎に元の8ビットデータを画
像メモリ500に記憶すればよいから、ソフト処理の場
合に比較して必要なメモリ容量は遥かに小さい。
が、本発明はこの実施形態のみならず、他の種々の変
更、修正、改良を加えた形態でも実施することができ
る。
プリンタの一実施形態の全体構成を示すブロック図。
図。
した説明図。
説明図。
9 画素メモリ領域 2 アドレスワード 21 垂直座標データ 22 水平座標データ 23 階調データ 4 シフトレジスタ 5 比較器 6 パルス変調回路 7 3×3画素マトリックス
Claims (8)
- 【請求項1】 画像データに応答して出力画像を形成す
るトナー転写式の印刷装置における、前記画像データ内
の各画素の階調データから、前記出力画像の各画素を印
刷エンジンに形成させるためのパルス幅データを生成す
るための装置において、 前記画像データを受け、N及びMを正の整数として、前
記出力画像上に仮想的にタイリングされたN×M画素マ
トリックス内での各画素の座標と、前記画像データが示
す各画素の階調データとに応じて、前記各画素のパルス
幅データを発生するパルス幅発生手段と、 前記パルス幅データを受け、前記出力画像上で各画素に
両側で隣接する画素のパルス幅データを比較して、この
比較の結果に応じて各画素のトナー付着位置を調整する
ための位置データを発生する位置データ発生手段と、 を備えたトナー転写式の印刷装置のためのパルス幅デー
タ生成装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のものにおいて、 前記パルス幅発生手段が、前記N×M画素マトリックス
を構成するように配置されたN×M個の画素に対応した
N×M個の画素メモリ領域を有したメモリを有し、 前記画素メモリ領域の各々には、前記階調データがとり
得る種々の値に対応した種々のパルス幅データが格納さ
れ、 前記パルス幅発生手段が、前記画像データ内の各画素に
対応する前記N×M画素マトリックス内の各画素の座標
と、前記画像データ内の各画素の階調データとに応答し
て、前記座標により指定される画素メモリ領域から前記
階調データに対応したパルス幅データを読出すトナー転
写式の印刷装置のためのパルス幅データ生成装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載のものにおいて、 前記パルス幅発生手段が、前記N×M画素マトリックス
内での各画素の座標によって、前記階調データに対応す
る前記パルス幅データを違えるパルス幅データ生成装
置。 - 【請求項4】 請求項1に記載のものにおいて、 前記印刷装置が再現できる前記出力画像上の1画素の階
調数をN×M倍した数が、前記階調データの表現する階
調数に実質的に匹敵するように、前記N及びMが設定さ
れていることを特徴とするトナー転写式の印刷装置のた
めのパルス幅データ生成装置。 - 【請求項5】 請求項1に記載のものにおいて、 前記パルス幅発生手段が発生する前記パルス幅データ
に、前記印刷エンジンの持つγ特性を補正するための逆
γ特性が組込まれているトナー転写式の印刷装置のため
のパルス幅データ生成装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載のものにおいて、 前記パルス幅発生手段が、前記N×M画素マトリックス
内での各画素の座標によって、前記パルス幅データに組
込まれた逆γ特性を違えるトナー転写式の印刷装置のた
めのパルス幅データ生成装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載のものにおいて、 前記パルス幅発生手段及び前記位置データ発生手段から
それぞれ、前記出力画像上の各画素の前記パルス幅デー
タ及び前記位置データを受け取り、前記パルス幅データ
に応じたパルス幅と前記位置データに応じたパルス位置
とをもつパルス信号を生成して前記印刷エンジンへ供給
するパルス変調回路を更に備えたトナー転写式の印刷装
置のためのパルス幅データ生成装置。 - 【請求項8】 画像データに応答して出力画像を形成す
るトナー転写式の印刷方法における、前記画像データ内
の各画素の階調データから、前記出力画像の各画素を印
刷エンジンに形成させるためのパルス幅データを生成す
るための方法において、 前記画像データを受け、N及びMを正の整数として、前
記出力画像上に仮想的にタイリングされたN×M画素マ
トリックス内での各画素の座標と、前記画像データが示
す各画素の階調データとに応じて、前記各画素のパルス
幅データを発生するステップと、 前記パルス幅データを受け、前記出力画像上で各画素に
両側で隣接する画素のパルス幅データを比較して、この
比較の結果に応じて各画素のトナー付着位置を調整する
ための位置データを発生するステップと、 を有するトナー転写式の印刷方法のためのパルス幅デー
タ生成方法。
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