JP3942763B2 - ラスタ画像データのレンダリング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、画像処理システムおよび印刷解像度強化に関するもので、特に、印刷のため低解像度デジタル・データの高解像度への対応づけに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
媒体上に永久画像を生成するための電子写真プロセスは周知であり、広く使用されている。一般に使用されているプロセスは以下のステップを含む。すなわち、(1)光伝導材を運ぶローラまたは連続ベルトのような光レセプタを荷電させるステップ、(2)荷電された領域を光に露出させて、画像の形状をした領域に静電気電荷を生成するステップ、(3)現像材分子(トナー)が画像の形状をした表面へ写し取られるように画像を運ぶ光レセプタ表面に現像剤分子(すなわちトナー)を塗布するステップ、(4)画像の形状をした分子を光レセプタから媒体へ写し取るステップ、(5)画像の形状をした分子を媒体に対して溶解または固着するステップ、および、(6)次の印刷に備えて光レセプタをクリーニングまたは元に戻すステップ、である。レーザ・プリンタ、コピー機およびファクシミリ機のような多くの画像形成装置は、このような既知の電子写真印刷プロセスを利用する。
【０００３】
レーザ・プリンタにおいては、画像は、典型的には、後段における最終的出力画像へのレンダリング処理に備えて、ラスタ化され、バイナリの画像ビットマップとして記憶されるビット・パターンが形成される。画像ビットマップは、画素(すなわちピクセル)ラスタ画像とも呼ばれる。(バイナリのビットマップを作成する)ラスター化プロセスにおいて、連続線分(線画)およびテキスト文字輪郭のようなグラフィック・エレメントは、ソース画像形状に近似するピクセル・パターンに変換される。写真データ(カラーおよびグレイ値画像)のような連続トーン・データもまたソース連続トーン画像データに近似するピクセル・パターンに変換される。しかし、連続トーン・データに関して効果的にオリジナルのソース画像を描くためには、ソース画像の各ピクセルは、カラーまたはグレイ・レベルを定義しまた後続のプロセスにおいて典型的にはバイナリの画像ビットマップに変換される複数ビットによって表現されなければならない。本明細書の以下の記述において、「グレイ」という用語が使用される時それはカラーおよび黒/白画像に適用され、カラー画像に適用されられる時、この用語は、カラーの強度に関連するものであると理解されるべきである。
【０００４】
従来、２レベル(すなわち白黒)プリンタ上でグレイ・レベル画像を表現するためには、ピクセル・データは、まだグレイ・レベルでない場合、グレイ・レベルの多ビット構成に変換される。例えば、ピクセル当たり８ビットという多ビット構成が使用される時、２５６のグレイ・レベルがデジタル・ピクセル値によって表現されることができる。個々のグレイ・レベル・ピクセルは、ディザーリング・プロセスの使用を通して、バイナリ・レベルのピクセル(すなわち後続のレンダリングのための２レベル・データ)に変換される。空間ディザーリング(またはデジタル・ハーフトーン化)は、(ソース画像の)多ビット・ピクセル値を、対応するソース・データの平均グレイ値に近似する固定サイズのバイナリ多ピクセル・グループへ変換させるプロセスである。このディザーリング・プロセスは、画像の選択された領域にハーフトーン・テクスチャを与えてそこにグレイ値バリエーションを作成する。このように、例えば、バイナリ・ピクセルの場合、６×６多ピクセルグループは、理論的には、３６レベルのグレイをシミュレーションし、８×８グループは６４レベルをシミュレーションすることができる。
【０００５】
ディザーリング・プロセス(すなわちハーフトーン化)は、グレイ・レベル値の適切なビット・レベル・データのパターンへの変換を制御するため、(ソース画像強度アレイによって指定される)個々のピクセル値をしきい値マトリックス(ディザー・マトリックスまたは装置最善しきい値アレイ)に対して比較する。説明の目的のため、ソース画像における２５５というグレイ・レベル値は「白」とみなされ、０というグレイ・レベル値は「黒」とみなされる。しきい値マトリックスは、結果として生成されるページ・バッファ・アレイ(ラスター)ビットマップに記憶される２レベル・ピクセルへのグレイ・レベル・ピクセル値の変換を制御する複数の行配列グレイ・レベル値を含む。ディザーリング・プロセスの間、各グレイ・レベル画像ピクセルがしきい値マトリックスの論理的に配置されたグレイ・レベル値と比較されることができるように、しきい値マトリックスが画像ピクセルにあてられる。要するに、しきい値マトリックスにおける各エントリは、しきい値グレイ・レベル値であり、ソース画像のグレイ・レベル・ピクセル値がこれを越えれば、グレイ・レベル画像ピクセルは「白い」ピクセル(すなわち、本例では、電子写真プロセスにおけるレーザ変調目的のためにはバイナリの論理"ゼロ")に変換されることを可能にするものである。反対に、ソース画像のグレイ・レベル・ピクセル値がしきい値マトリックスのグレイ・レベル値以下であれば、グレイ・レベル画像ピクセルは「黒い」ピクセル(すなわち、レーザ変調目的のためにはバイナリの論理"１")に変換される。
【０００６】
以上の記述はテキスト(または線画)のラスタ化とハーフトーン画像の相違に焦点をあててきた。しかしながら、いずれのケースでも、画像がテキストであれ線画であれハーフトーンであれ、一旦ソース画像からラスタ・ページ・バッファ・アレイのビットマップが生成されれば、画像ページ・バッファ・アレイ・ビットマップに記憶されたビット・パターンに従ってレーザを変調することによって、所望の出力画像が作成される。感光性ドラムの荷電された表面を横切って、ラスタ走査行を連続的に進めながら、変調されたレーザ光線が走査される。各走査行は、ビットマップの解像度およびレーザのピッチによって画定されるピクセル領域に分割される。変調されたレーザ光線によって、ピクセル領域の一部が光パルスに露出され、他の部分は露出されず、その結果、各走査行上のドット・パターンが重ね合わされる。１つのピクセル領域(ドット)が照光される場合、感光性ドラムは放電される。そのためトーンが強い場合、トナーは放電された領域に付着し、なおも荷電されている領域には付着しない。放電された領域に付着したトナーは既知の方法で紙に写し取られ、固着する。
【０００７】
一般的には、ソース・データに対する出力画像の忠実度は、出力画像におけるピクセル(ドット)の解像度に直接関係する。無限の解像度が使用されない限り、任意のアナログ画像は必ずしもビットマップ・ラスタによって厳密に再現されることができない。例えば、画像のピクセル構成の結果として、ラスタ走査方向と平行でないかまたはそれに垂直でない画像エッジは階段状になる。これは特にテキストおよび線画において観察される。
【０００８】
ラスタ・ビットマップの出力画像の品質を改善するため種々の技術が開発されてきた。そのような改善技術には、エッジ円滑化、細密線幅拡大、(ギザギザのエッジを円滑にする)エイリアシング防止、およびレーザ・プリンタの解像度増加が含まれる。これらの改善技術は、典型的には、レーザに対して信号を修正して、ピクセル中心から通常オフセットされるより一層小さいドットを生成する、換言すれば、グレイ・スケール・ドットを生成する。
【０００９】
従来技術が種々の方法でテキストおよび線画に関するピクセル画像エッジの階段の出現を克服することを試みてきたが、比較的広く使用されている技術の１つの例が米国特許第4,847,641号に記載されている。この特許は、画像データのビットマップを生成して、そのビットマップを先入れ先出し(すなわちＦＩＦＯ)データ・バッファへ入力する文字生成機構を開示している。バッファに記憶されたビットの固定サブセットが、サンプリング・ウインドウを形成し、このウインドウを通して、(例えば、切り落とされるエッジ・ピクセルを含む９×９ピクセル・ブロックのような)選択されたビットマップ画像データ・ブロックを観察することができる。サンプリング・ウインドウは、ＦＩＦＯバッファを通して画像ビットの各シフト毎に変位する中心ビット・セルを含む。データが逐次移るにつれ、サンプリング・ウインドウには、ウインドウの中心ビット・セルおよびその周囲の隣接ビット・セルに位置する複数ピクセルによって形成される連続ビット・パターンが視認される。中心ビットおよびその隣接ビットによって形成される各ビットは、事前記憶されたテンプレートと比較される。合致すれば、それは、中心ビットが画像エッジに位置し、それを表現するピクセルは画像の解像度を改善するため変更することができることを意味するので、レーザ光線が中心ピクセル構成を変えることができるように変調信号が生成される。一般的に、中心ピクセルは標準の変更されていないビットマップ・ピクセルより小さくされ、ピクセル・セルの境界の範囲内で移動される。ピクセル・サイズの変更は、レーザ・プリンタの「レーザ印刷エンジン」に含まれるレーザを変調することによって実行される。上記引用特許の１つの欠点は、ピクセル・セルの境界の範囲内で単一走査方向にレーザの変調をシフトさせることに頼ってピクセル変更が達成されることである。上記特許によって教示されるシステムは現在一般に解像度強化技術(Resolution Enhancement Technologyの頭文字をとってＲＥＴ)と呼ばれ、実際の印刷エンジン解像度能力以上にテキストおよび線画に関する大幅な画像解像度改善を実現している。
【００１０】
上記特許の限界は、米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号によって克服されている。一般的に、これら２つの特許は、画像における選択されたピクセルに対するテンプレート比較に従ってレーザ・パルス露出時間を変えるエッジ円滑化技術を使用している。重要な点であるが、これらのプロセスが利用する初期バイナリ画像の解像度レベル(例えば６００ＤＰＩ)は、該当プリンタが出力することができる解像度(例えば３００ＤＰＩ)より高いこと(すなわち倍)である。論理的ウインドウが、６００ＤＰＩで、画像平面全体を横切って移動される。ウインドウの移動毎に、一層高い解像度ピクセル配置が事前設定のテンプレートと比較され、合致すると、レーザ光線の変調が変更される。変調されたレーザ光線は、光レセプタ上により低い解像度のグレイ・レベル中心ピクセルを生成するだけではなく、エッジ円滑効果を与える中間ピクセルを走査行間に(すなわち走査方向に)作成するように隣接走査行による走査が結合されることができるように中心ピクセルのエッジの周囲に光レセプタを十分露出させる。
【００１１】
より具体的に述べれば、中間ピクセル・ポイント(重なり合う隣接露出領域によって規定されるポイント)に適用されるエネルギーの総和がしきい値レベルを越えるように隣接走査行上の複数ピクセルにエネルギーを与えることによって隣接水平走査行(すなわちプリンタ・ラスタ能力を規定する水平走査行)の間の中間位置にピクセル・ドットが作成される。上記引用の後者の２つの特許は、ソース・ビットマップのテンプレートの観点に基づいた「ルックアップ・テーブル」を使用する。上記２つの特許はともに、相対的に高いレベルの解像度で受け取られる初期画像データを用いて、画像平面全体が相対的に高いレベルの解像度で作成されることを教示するが、これは、大きなメモリ割り当てを必要とする。これら２つの特許の技術は、「解像度倍増」として知られている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の解像度強化技術は、所望の強化を達成するため、一般に、プリンタ解像度の実際の能力より高い解像度形式の一層多くのソース・デジタル・データを必要としている。しかしながら、データ処理の観点からすれば、比較的高い解像度ソース・データではなくむしろ比較的低い解像度ソース・データで初めから処理することができれば、有益である。すなわち、比較的高い解像度データではなく比較的低い解像度データで処理すれば、(処理されるべきデータは少ないので)所要処理時間を短く、また、(ハードウェアまたはメモリ集約的ではないので)コストを低くすることができる。従って、宛先印刷エンジンの解像度と等しい(またはそれより低い)解像度のソース・データを処理する場合の走査および処理両方向における解像度向上の達成が必要とされている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、ソース・データと同じ低い解像度(ラスタ走査)能力を有する出力装置に対する後段でのレンダリング処理のため、相対的に低い解像度のソース・データが相対的に高い解像度形式に合成される。相対的に低い解像度のソース・データが合成されるべき目標でる相対的に高い解像度形式で複数のピクセル・データの構成を表現する合成テンプレートを選択し使用することによって、合成が実行される。低解像度ソース・データから作業ピクセルすなわち活動ピクセルが識別され、合成テンプレートが選択(または生成)され、次に、出力装置に関するレンダリングのため、合成テンプレートのピクセル・データが作業ピクセルと置き換えられる。その後、合成されたデータによって表現されるドットが出力装置の所与の低ラスタ／解像度能力に対して隙間を埋めて形成されるように、合成された高い解像度のデータがレンダリングされる。
【００１４】
本発明の別の側面に従って、相対的に低い解像度データにおける作業ピクセルが、作業ピクセルに隣接する複数のピクセル・データの構成を認識(すなわち作業テンプレート照合)によって、識別される。作業テンプレート照合から生成される合成テンプレートは、比較的高い解像度形式でのピクセル配置に関して少なくと２×２セル・マトリックスを含む。合成テンプレートの複数のピクセルは、高解像度形式のピクセル・データが低解像度形式データの隣接ピクセル・データとマージされるように、組み合わされる。種々のレベルのレンダリングに関して、すなわち、例えば、合成およびレンダリングされるように評価される作業ピクセルの各々に関して、各ページ片に関して、あるいは、レンダリングされるべき各ページに関して、同じ合成テンプレートを選択的に使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、印刷エンジン１４のラスタ走査解像度に等しいかそれより低い解像度を持つソース・ラスタ画像(データ)３０のレンダリング強化のため本発明を取り入れたレーザ・プリンタ１０のブロック図である。以下においてレーザ・プリンタが記述されるが、本発明がピクセル・データをレンダリングするその他の装置にも等しく適用できることは理解されるべきである。具体的には、そのような装置は、レーザ・プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、ディスプレイ・モニタ等々を含む。更に、本発明は、バイナリまたは多ビット・ピクセル・ソース画像データに関して等しく適用できる。また、本発明は、(例えば３００および６００ＤＰＩのような)多解像度機能のレーザ印刷エンジンにも等しく適用できる。しかしながら、以下の記述においては、印刷エンジンの最も高い解像度(ラスタ走査)能力に等しい解像度で受け取られるソース画像データに焦点をあて、印刷エンジン・ラスタ走査能力より高い解像度形式にそのソース画像データを合成し、プリンタ上にソース画像データをレンダリングして改善された解像度出力を取得する手段を記述する。
【００１６】
レーザ・プリンタ１０は、バス１６を介して相互に接続する中央処理装置(ＣＰＵ)１２およびレーザ印刷エンジン１４を含む。印刷エンジン１４は、所与の解像度、例えば６００ＤＰＩで画像をラスタ走査する能力を持つ。読み取り専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダム・アクセス・メモリ(ＲＡＭ)や特定用途向け集積回路(ＡＳＩＣ)２０もまたバス１６に接続されている。記述の簡略化の目的から、ＲＯＭ／ＲＡＭ／ＡＳＩＣ２０は単一ブロック装置として示されているが、当業者に明らかなように、特定の機能性を提供するためそれらは独立した装置とすることもできる。また、プリンタ１０に関して、以下に記述するラスタ化、合成およびレンダリングのプロシージャおよびデータは、伝統的ＲＯＭにおける制御ファームウェアとして利用することも、高速ハードウェア機能性のためＡＳＩＣで実施することも、あるいは、記憶およびバッファリングのためＲＡＭを用いて実施することも可能である。これらはすべてＲＯＭ／ＲＡＭ／ＡＳＩＣ２０として図示されている。
【００１７】
ＲＯＭ／ＲＡＭ／ＡＳＩＣ２０は、従来のその他の機能とともに本発明のラスタ化、合成およびレンダリング機能をＣＰＵ１２が実行するために必要なプロシージャおよびなデータを含む。具体的には、ＲＯＭ／ＲＡＭ／ＡＳＩＣ２０は、ハーフトーン・プロシージャ２２、テキストおよび線画プロシージャ２４、ディザー・マトリックスおよびタイル制御サブプロシージャ２６、ソース・ラスタ画像３０に変更されるべき(レーザ印刷エンジン１４によるレンダリングに適切な)グレイ値ピクセル画像２８を含む。グレイ値ピクセル画像２８は、印刷エンジン１４の解像度能力(本例では６００ＤＰＩ)に等しいかまたはそれより低い解像度でホスト・プロセッサ(図示されていない)から受け取られる。
【００１８】
ラスタ画像データ３０は、各ビットが少なくとも１ビットで表現されるピクセル・データの２次元アレイである。ラスタ画像３０は、ＲＡＭにバッファされるか、あるいはＡＳＩＣから直接印刷エンジン１４へ供給される。解像度倍増プロシージャ３２は、ドットが印刷エンジン１４の所与のラスタ／解像度能力に対して間隙を埋めて形成されるような形態のレンダリングを提供する。合成テンプレートおよびプロシージャ３４は、印刷エンジン１４の解像度より高い解像度の形式へのラスタ画像３０の合成を可能にする。
【００１９】
グレイ値ピクセル画像２８は既知のタイプのいずれでもよく、例えば、各ピクセルが多ビットグレイ値によって表現される。グレイ値ピクセル画像２８がカラー画像であれば、それは、シアン、マジェンタおよび黄色のカラー値(または赤、緑および青のカラー平面)を表現する３つのカラー平面を持つ(一般的には)４つのカラー平面を含む。更に、各平面の各カラー値は、あらかじめ決められた数のビット、例えば８ビットによって表現される。第４の平面は、黒を表現し、各ピクセル位置での１つあるいは複数のビット値から構成され、黒またはグレイスケール画像値が最終的に描画される出力上に現れる。カラーが実施される場合、グレイ値ピクセル画像２８にはピクセル当たり合計２５乃至３２ビットがある。一方、グレイ値ピクセル画像２８が非カラー画像である場合、各ピクセルは、当業者に周知のように、例えば、２５６レベルのグレイをを描写するため８ビットで表現される。本発明において高忠実度印刷の場合のようにその他のビット深度およびカラー平面を適用することができる点は当業者に明らかであろう。
【００２０】
(ディザーリング・マトリックス/タイル制御サブプロシージャ２６とともに)ハーフトーン・プロシージャ２２の目的は、グレー値ピクセル画像２８の範囲内のいかなる連続トーン画像をもハーフトーン化されたラスタ画像３０に変換することである。テキスト/線画プロシージャ２４は、また、グレー値ピクセル画像２８の範囲内のすべてのテキストおよび線画画像をラスタ画像３０に変換する。これらは、当業界において既知の従来プロシージャであろう。
【００２１】
レーザ印刷エンジン１４は、その(印刷エンジンの)所与のＤＰＩ解像度でラスタ画像３０をレンダリングする能力を持つ。ここでの説明の目的のため、印刷エンジン１４は６００ＤＰＩエンジンである。本発明の原理の下、ラスタ画像３０は、印刷エンジン１４の解像度形式以下の解像度形式で記憶される。解像度は、レンダリングの際、合成テンプレートおよびプロシージャ３４を使用することによって改善される。合成テンプレートおよびプロシージャ３４は、印刷エンジン１４の上のレンダリングに先立ち、ソース・ラスタ画像３０の選択されたピクセルを(印刷エンジン１４のラスタ走査能力によって規定されるものより)高い解像度形式の複数ピクセルからなる構成に合成する。この合成された高解像度形式データは、引き続いて、解像度倍増プロシージャ３２を使用して、印刷エンジン１４に対してレンダリングされる。解像度倍増プロシージャ３２は、上記引用米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号に記載されている方法を含む。
【００２２】
印刷エンジンの能力以上に解像度を増加させ解像度倍増技術を使用してレンダリングするというステップによって、(ラスタ画像データ３０の解像度以上である)印刷エンジン１４の所与の解像度能力においてさえラスタ画像３０のレンダリングが強化される。重要な点であるが、上記のステップによって、ラスタ画像データ３０が(合成されたデータに比較して)低い解像度形式で記憶され処理されることができるので、メモリ消費および処理時間の顕著な節約が実現する。説明を簡単にするため、印刷エンジン１４解像度能力およびソース・ラスター画像３０に関連する解像度は、本明細書において、「相対的に低いまたは比較的低い」解像度形式と呼ばれる。これは、合成プロセス３４によって作成および定義される「相対的に高いまたは比較的高い」解像度形式と対比して相対的に呼ばれるものである。
【００２３】
合成テンプレート３４は複数のユニークな「テンプレート」を定義する。各テンプレートは、比較的高い解像度の複数ピクセル・データからなる１つの構成を表現する。比較的低い解像度形式の画像データ３０の選択されたピクセルがこの構成へ合成される。代替的に、各テンプレートが、例えば比較的低い解像度形式よりは高いが最終的な所望の解像度形式ほど必ずしも高くはない解像度形式である中間解像度形式の複数ピクセルデータ構成を表現することもできる。合成またはレンダリングに先立ち、テンプレートが作成され、ＲＯＭ／ＲＡＭ／ＡＳＩＣ２０に記憶される。合成「テンプレート」という用語は、記憶されたピクセル・データ構成や同じものを表現することができるアルゴリズムを意味する。
【００２４】
いずれのケースにおいても、「合成」は、相対的に低い解像度ピクセルを複数の相対的に高い解像度のユニークな構成に変換することを意味する。このユニークな構成は、選択されたピクセルについて選択されたピクセルの隣接ピクセル・データとの視覚的同一性を表す。要するに、画像全体は相対的に高い解像度形式と視覚的に見分けがつかないように見えるように、相対的に低い解像度ピクセル・データが相対的に高い解像度形式の複数ピクセルとマージされる。合成テンプレートのピクセル配置(すなわち視覚的同一化)は、作業ピクセルのピクセル構成および相対に低い解像度形式データの隣接ピクセル・データをシミュレートするように生成される典型的データとのテンプレート比較の経験的評価を通して達成される。経験的な評価は、比較的高い解像度レンダリングとの視覚上の同一性を向上させるため、精神測定評価や人工知能訓練プログラム(アルゴリズム)によって調整される。
【００２５】
「合成」とは対照的に、従来技術のスケーリングは、相対的に低い解像度ピクセルおよびその周囲のピクセル・データの文脈に関係なく、単一の低解像度ピクセルを相対的に高い解像度ピクセルの完全ブロックへ単純にブロック・マッピングすることによって達成される。例えば、１２００ＤＰＩに拡大されるべき６００ＤＰＩピクセルは、(２つの水平および垂直ピクセルである)４つの１２００ＤＰＩピクセルからなるブロックに直接マップされる。従って、６００ＤＰＩデータが従来の方法でスケール変更されるとすれば、１２００ＤＰＩレベルにおいて画像の完全性は減少するかもしれない。これは、今日の印刷標準の多くについて容認できないものである。一方、「合成」は、明らかに、視覚上の同一性を作成するため精神測定コンポーネントを経験的調整にに取り入れることによって画像品質を改善する。(一般的スケーリング効果を達成する)従来のスケーリングまたは他の類似した変換技術が本発明の一般原理の下で使用可能ではあるけれども、本発明にとって「合成」が好ましい。
【００２６】
図２の(Ａ)乃至(Ｐ)は、相対的に高い解像度形式のピクセル配置のための典型的２×２セル・マトリックス表現に関する１６の異なる合成テンプレートを示している。図２の(Ａ)は、そこにピクセルがなにも含まれていない２×２マトリックスを示す。図２の(Ｂ)−(Ｐ)は、ピクセル９０に関するすべての可能な配置を示す。２×２マトリックスが示されているけれども、他のサイズも等しく適用できることは明らかである。使用されるテンプレート・セル・マトリックスのサイズは、実施されるべき解像度の増加の量によって決定される。この例では、２という係数の解像度の増加が使用される(すなわち６００ＤＰＩから１２００ＤＰＩへの合成が行われる)ので、図２の(Ａ)−(Ｐ)という２×２セル・マトリックス合成テンプレートが使用される。他方、６００ＤＰＩ解像度データを係数４で解像度を増加(すなわち２４００ＤＰＩへ増加)させることができるが、この場合、４×４セル・マトリックス合成テンプレートが使用されるであろう。
【００２７】
代替的方法としては、選択されたピクセル・データが複数回合成される。例えば、２×２セル・マトリックス・テンプレートを利用して２つの合成プロセスを縦続接続させ、先ず６００ＤＰＩから１２００ＤＰＩへ中間的合成を実行し、次に１２００ＤＰＩから２４００ＤＰＩへの最終的合成を達成することも可能である。この縦続接続シナリオにおいては、最終的合成ステップが完了した後はレンダリングが実行されるだけである。いずれにせよ、所与のテンプレートに関して異なるピクセル構成の数は、ｃをテンプレート・マトリックスにおけるセルの数であるとすれば、ｃ２である。
【００２８】
図３は、レジスタ・アレイ１２０(評価ウインドウ)、ラスタ画像アレイ１２２、作業テンプレート照合１２４およびレーザ・プリンタ１０の合成テンプレート照合１２６のブロック図である。これらは、本発明に従った後続の解像度倍増プロセス１３４に対する相対的に低い解像度データの合成システムおよび方法をも説明している。レジスタ・アレイ１２０は、(この例では)５×５アレイであり、５行の６００ＤＰＩバッファ１２８を経由してラスタ画像／ページ・バッファ・アレイ１２２からデータを従来技術の方法で受け取る。ラスタ画像/ページ・バッファ・アレイ１２２は、６００ＤＰＩ形式でラスタ画像データ３０を保持する。レジスタ・アレイ１２０を通してデータが順次シフトされるにつれてレンダリングの対象となる活動／作業セル／ピクセルを示すため、レジスタ・アレイ１２０における中心セル１３０が、"X"とマークされている。
【００２９】
作業ピクセル１３０は、(米国特許第4,847,641号に記述されているような)既知の方法で事前に記憶されたテンプレートに対してテンプレート照合される。作業テンプレート照合１２４を使用して、どのピクセルが合成されるべきか識別される。例えば、典型的には、テキストまたは線画のエッジ・ピクセルが合成目的のため識別される。しかしながら、代替的に、必要に応じて連続トーン・データを合成するため照合を行うこともできる。いずれのケースでも、作業テンプレート合致１２４が発生すると、本発明の原理の下、作業ピクセル１３０は合成テンプレート照合１２６を使用して合成される。要するに、相対的に低い解像度の作業ピクセル１３０が作業ピクセルに隣接する複数の隣接ピクセル・データ１３２の構成を認識すること(すなわちテンプレート照合)によって、合成の候補として識別される。このようにして、作業ピクセル１３０を合成する合成テンプレート１２６が選択される(または作業テンプレート照合１２４から識別あるいは生成される)。ラスタ画像データ３０(および作業ピクセル１３０)がバイナリ・データである場合、合成テンプレート１２６の選択は直接作業テンプレート照合１２４に基づいて行われるかもしれない(すなわち合成テンプレート１２６は作業テンプレート照合１２４の生成された出力である)。代替的に、ラスタ画像データ３０(および作業ピクセル１３０)が多ビット・データであれば、多ビット・データのサブセットが、合成テンプレート１２６を識別するため符号化されたデータを定義する(含む)かもしれない。例えば、４ビットが作業ピクセル１３０を定義する場合、ビットのうちの３つが、(例えば２×２セル合成テンプレートに関して)使用されるべき１６の異なる可能な合成テンプレートの任意の１つを定義することができる。
【００３０】
図３に示される例を参照すれば、２×２セル合成テンプレート１２６が６００ＤＰＩ作業ピクセルの１２００ＤＰＩへの倍増のため使用される。４倍の合成スケール係数が要求される場合は、合成テンプレート１２６が４×４セル・テンプレートであるか、または、２×２セル合成テンプレート１２６を活用する２つの合成プロセスが縦続接続され、先ず６００ＤＰＩから１２００ＤＰＩへの合成次に１２００ＤＰＩから２４００ＤＰＩへの合成が実行される。どのような数の合成テンプレート１２６でも選択することができる。例えば、識別される作業ピクセル１３０の各々毎に動的に合成テンプレートを選択することも可能である。
【００３１】
すなわち、作業ピクセルがテキスト/線画データとしてまたはハーフトーン・データとして既に識別されていれば、合成テンプレートは、テキスト、線画またはハーフトーン・データに最も合うように動的に選択されることができる。
【００３２】
一方、処理およびシステム構成/制約に応じて、ページ片レベル、ページ・レベルまたはその他定義されるレンダリング・レベルにおける使用のため、合成テンプレートを前もって選択および定義することもできる。いずれのケースにおいても、この合成テンプレート選択機能は、相対的に低い解像度プリンタ１０に対する後段の改善されたレンダリングのため相対的に低い解像度データを相対的に高い解像度にマップする動的(プログラム可能な)機能を提供する。
【００３３】
どのような合成テンプレートが選択(生成)されるとしても、相対的に低い解像度の出力装置(例えば印刷エンジン１４)に対するレンダリングのため、相対的に高い解像度形式のピクセル・データのテンプレート構成が作業ピクセル１３０と置き換えられる。相対的に低い解像度の印刷エンジン１４は、「解像度倍増」手法１３４に従って合成された画像データをレンダリングする。「解像度倍増」手法に従って、相対的に高い解像度の(合成された)画像データによって表現される少くとも１ドットが、印刷エンジンの所与のラスタ能力(すなわち相対的に低い解像度)に対し間隙を埋めるように形成される。「解像度倍増」手法は、上記米国特許上記引用米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号にに記載されているので、これ以上の詳細な記述は不要である。
【００３４】
しかしながら、上記米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号との関連で本発明を例示するため、図４において、(ソース・ラスタ画像データ３０を表す)相対的に低い解像度ピクセル１４８、１５０、１５２、１５４および１５５および合成された相対的に高い解像度ピクセル１５６、１５８および１６０が露出された印刷エンジン１４の相対的に低い解像度走査行１４２、１４４および１４６を示すピクセル・マップが表されている。合成された相対的に高い解像度ピクセル１６０が走査行１４２および１４４に対して間隙を埋めるように置かれている点に注意する必要がある。上記２つの引用特許、米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号に教示されているように、(ピクセル１６２は走査行１４２上に実際のドットを形成するように完全に露出しないが)ピクセル１６２を部分的に露出し、ピクセル１４８、１５０、１５６および１５８の露出を重ね合わせることによって、間隙を埋める(中間)ピクセル１６０が作成(レンダリング)される。重要な点であるが、合成されたピクセル１５６、１５８および１６０は、本発明の下で(ソース・ラスタ画像データ３０から)印刷エンジンの解像度を越えるように生成され、上記２つの特許、米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号の手法を使用してレンダリングされている。
【００３５】
図５は、本発明の好ましい実施方法の流れ図を示している。最初に、ステップ２１０において、ラスタ画像データ３０の比較的低い解像度と等しい(またはそれより高い)ラスタ走査能力を持つ画像形成装置１０上でのレンダリング処理のため、比較的低い解像度形式のラスタ画像ピクセル・データ３０の走査行が識別される。この「識別」は、ページ・バッファ・アレイ１２２からレジスタ・アレイ１２０へデータをコピーすることによってまたはデータがすでにレジスタ・アレイ１２０にあることを確認することによって、実施される。レジスタ・アレイ１２０が１つの走査行いっぱいのピクセル・データを保持していない場合、カウント・メカニズムを使用して、処理されるピクセル・データがカウントされる。このような観点からすれば、ステップ２１０におけるピクセル・データの走査行の「識別」は仮想的であるということができる。
【００３６】
次に、ステップ２１５において、(データがレジスタ・アレイ１２０を通して順次移されるにともなって)、ピクセル・データの走査行から作業(活動)ピクセル１３０が選択される。次に、作業ピクセルが相対的に高い解像度形式に合成されるべきか否かが決定されなければならない(ステップ２２０)。例えば、データがテキストまたは線画として認識されるとすれば、また、作業ピクセルがエッジ・ピクセルであれば、作業ピクセルはエッジ強化のため合成されなければならない。あるいは、データがハーフトーン・データであるとすれば、ハーフトーン画像形成の強化のため、作業ピクセルは合成されるかもしれない。
【００３７】
いずれにしても、データがテキストであれ線画であれ、あるいは、ハーフトーンであれ、本発明の好ましい実施形態において、(図３の)作業テンプレート照合１２４と連係する合成のため、作業ピクセルが識別される。相対的に高い解像度形式のピクセル・データ(合成テンプレート１２６)を相対的に低い解像度の作業ピクセルに隣接するピクセル・データ１３２とマージさせるため、作業テンプレート照合１２４は合成テンプレート１２６を識別(あるいは生成)する(ステップ２３０)。
【００３８】
ステップ２２０において、作業ピクセル１３０が合成されるべきものでない場合(例えば、ピクセルがテキストまたは線画データのエッジより内側にあるためテンプレート合致がない場合)、その比較的低い解像度データが後続のレンダリングのため使用される。反対に、作業ピクセルが合成されるべきものと識別されるならば、合成テンプレート１２６が識別または選択される(ステップ２３０)。上述のように、合成テンプレートは、(例えばデータのページ片またはページに対して)前もって選択されたテンプレートであることも、あるいは、識別される作業ピクセルの各々に関して(例えばエッジ強化または連続トーン強化のため)、ユニークな合成テンプレートが選択される場合もある。また、バイナリのソース画像データ３０の場合、合成テンプレート１２６は、作業テンプレート照合１２４の結果として直接識別されることもできる。これとは対照的に、多ビット・ソース画像データの場合、多ビット・ソース画像データの範囲内に埋め込まれた多ビット符号化方式によって(作業テンプレート照合１２４に基づいて)合成テンプレート１２６を生成することもできる。
【００３９】
いずれのケースにおいても、合成テンプレートは、作業ピクセルを合成すべき比較的高い解像度形式の複数ピクセル・データ構成を表現する(この場合、比較的高い解像度形式とは、印刷エンジン１４のラスタ走査能力より高い解像度を意味する)。ステップ２３０において一旦合成テンプレートが選択されたならば、ステップ２３５において、レンダリングのため、合成テンプレートが作業ピクセルと置き換えられる。換言すれば、合成された相対的に高い解像度ピクセルが相対的に低い解像度の作業ピクセルと置き換えられる。
【００４０】
識別された走査行のすべてのピクセルが処理されていなければ(ステップ２４５)、制御はステップ２１５に戻り、その走査行の処理を続けるために次の作業ピクセルが選択される。一方、すべての走査行ピクセルが処理されたならば(ステップ２４５)、ステップ２５０において、上記米国特許第5,193,008号および米国特許第5,134,495号の手法に従ったレンダリングを行うための十分な走査行が処理されたか否かが判断される。この判断には、すべての合成された隙間のピクセル１６０を適切にレンダリングするため(上記２つの特許に基づいて)変調されなければならない隣接ピクセル１４８および１６２が識別されることができるように、典型的には、データの少なくとも１つの走査行１４２(図４)の(例えばＲＡＭにおける)記憶が含まれる。走査行の数および十分な走査行が処理されたか否かは、上記２つの特許の技術において使用される「解像度倍増」処理ウィンドウのサイズに依存する。例えば、３列/４行処理ウインドウが使用されるとすれば、１走査行だけが記憶されればよい。最後に、十分な走査行が処理されたならば(ステップ２５０)、上記２つの特許に基づいて、それら走査行に対するレンダリングが実行される。
【００４１】
以上、相対的に低い解像度のラスタ走査能力を持つ出力装置に対するレンダリングのため相対的に低い解像度から相対的に高い解像度へピクセル・データを合成するシステムおよび方法の好ましい実施形態を記述した。合成された相対的に高い解像度ピクセル・データを用いて、上記２つの特許に教示される隙間レンダリング技術を使用して、相対的に低い解像度出力装置に対するレンダリングが実行される。以上、本発明の特定の実施形態を記述したが、本発明の理念を逸脱することなくその他の代替的実施形態または種々の修正を適用することが可能である点は明らかであろう。
【００４２】
本発明には、例として次のような実施様態が含まれる。
【００４３】
（１）所与のラスタ能力を有する画像形成装置に対してラスタ画像データをレンダリングする方法であって、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より低いあるいはそれに等しい解像度で定義されるラスタ画像データを受け取るステップ(a)と、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを変換して増加解像度形式の画像データを作成するステップ(b)と、上記増加解像度形式の画像データによって表現される少なくとも１つのドットが上記画像形成装置の所与のラスタ能力によって定義される走査行に対して間隙を埋めて形成されるように、上記増加解像度形式の画像データを上記画像形成装置に対してレンダリングするステップ(c)と、を含むラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４４】
（２）上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを変換するステップがラスタ画像データを合成するステップを含み、該合成ステップが、相対的に低い解像度形式で定義されるラスタ画像データを相対的に高い解像度形式に合成するため該ラスタ画像データから１つの作業ピクセルを識別するサブステップ(a)と、上記作業ピクセルを合成するため、相対的に高い画像形式で複数のピクセル・データの構成を表す合成テンプレートを選択するサブステップ(b)と、後段のレンダリング処理に備えて、上記合成テンプレートのピクセル・データを上記作業ピクセルと置き換えるサブステップ(c)と、を含む、上記（１）に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４５】
（３）上記作業ピクセルに隣接する複数のピクセル・データの構成を認識することによって上記相対的に低い解像度データにおける作業ピクセルが識別される、上記（２）に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４６】
（４）合成テンプレートのピクセル・データを作業ピクセルと置き換える上記サブステップが、レンダリングの目的または更なる合成のため、相対的に高い解像度形式の複数ピクセル・データの構成のサブセットを使用可能にすることを含む、上記（２）または（３）に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４７】
（５）上記後続の処理が、上記ステップ(c)に従って、上記画像形成装置上に合成テンプレート・ピクセル・データをレンダリングするステップ(i)、または、上記（１）のステップ(c)に従って出力装置に対する最終的レンダリングを実行する前に相対的に低い解像度形式データの合成が複数回段階的に実行されるように、相対的に低い解像度形式データと置き換えられる以前に選択された合成テンプレート・ピクセル・データを用いて上記（３）のステップ(a)乃至ステップ(c)を反復するステップのいずれかを含む、上記（２）、（３）または（４）のいずれかに記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４８】
（６）上記画像形成装置が、プリンタ、ファクシミリ装置またはディスプレイ・モニタのような表示装置である、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００４９】
（７）上記増加解像度形式画像データが形成される元のラスタ画像データによって表される１つのドット(i)、および／または、上記増加解像度形式画像データが形成される元のラスタ画像データによって表されるドットに隣接する選択された複数ドット(ii)を完全にまたは部分的に露出することによって、上記増加解像度形式の画像データによって表される少なくとも１つのドットが上記画像形成装置の所与のラスタ能力に対して間隙を埋めるように形成される、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００５０】
（８）上記部分的に露出されたドットおよび／または隣接ドットがそれぞれの位置において視覚できるドットをレンダリングするには不十分ではあるが、重ね合う領域においてそれらが組み合わせて露出することによって少なくとも１つのドットを視覚できるように間隙に埋めるようにレンダリングされる、上記（７）に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
【００５１】
（９）所与のラスタ能力を有する画像形成装置であって、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より低いあるいはそれに等しい解像度で定義されるラスタ画像データを受け取る装置(a)と、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを合成して増加解像度形式の画像データを作成する装置(b)と、上記増加解像度形式の画像データによって表現される少なくとも１つのドットが上記画像形成装置の所与のラスタ能力によって定義される走査行に対して間隙を埋めて形成されるように、上記増加解像度形式の画像データを上記画像形成装置に対してレンダリングする装置(c)と、を備える画像形成装置。
【００５２】
（１０）上記ラスタ画像データを合成する装置が、相対的に低い解像度形式で定義されるラスタ画像データを相対的に高い解像度形式に合成するため該ラスタ画像データから１つの作業ピクセルを識別する装置(a)と、上記作業ピクセルを合成するため、相対的に高い画像形式で複数のピクセル・データの構成を表す合成テンプレートを選択する装置(b)と、後段のレンダリング処理に備えて、上記合成テンプレートのピクセル・データを上記作業ピクセルと置き換える装置(c)と、を含む、上記（９）に記載の画像形成装置。
【００５３】
（１１）上記作業ピクセルに隣接する複数のピクセル・データの構成を認識することによって上記相対的に低い解像度データにおける作業ピクセルが識別される、上記（１０）に記載の画像形成装置。
【００５４】
（１２）上記画像形成装置が、プリンタ、ファクシミリ装置またはディスプレイ・モニタのような表示装置である、上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００５５】
（１３）合成される画像データが形成される元のラスタ画像データによって表される１つのドット(i)、および／または、合成される画像データが形成される元のラスタ画像データによって表されるドットに隣接する選択された複数ドット(ii)を部分的に露出する手段を上記レンダリング装置が含む、上記（９）乃至（１２）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００５６】
（１４）上記部分的に露出する手段が、部分的または完全に露出される隣接するドットの重ね合う領域の組み合わせの結果として少なくとも１つのドットを視覚できるように間隙に埋めるようにレンダリングする、上記（１３）に記載の画像形成装置。
【００５７】
【発明の効果】
従来の解像度強化技術は、所望の画像強化を達成するため、プリンタ解像度の実際の能力より高い解像度形式の一層多くのソース・デジタル・データを必要としているが、本発明に従えば、画像データは、プリンタ解像度に比較して低い解像度ソース・データで初めから処理されることができるので、処理量減少によって所要処理時間は短くなり、ハードウェアまたはメモリ必要容量の減少によってコストが低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を取り入れているレーザ・プリンタのブロック図である。
【図２】典型的な合成テンプレートを示すブロック図である。
【図３】レーザ・プリンタのレンダリング・プロセスにおける本発明の合成テンプレート照合を示すブロック図である。
【図４】相対的に低い解像度ピクセルおよび合成された相対的に高い解像度ピクセルと相対的に低い解像度の印刷エンジン走査行のピクセルの対応関係を示すブロック図である。
【図５】本発明の好ましい実施方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２２ ラスタ画像データ
１２６ 合成テンプレート
１３４ "解像度倍増"レンダリング手法
１４２、１４４、１４６ 画像形成装置のラスタ能力(走査行)
１６０ ドット

Claims (7)

1. 所与のラスタ能力を有する画像形成装置に対してラスタ画像データをレンダリングする方法であって、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より低いあるいはそれに等しい解像度で定義されるラスタ画像データを受け取るステップ(a)と、増加解像度形式の画像データを作成するように、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを変換するステップ(b)と、上記増加解像度形式の画像データによって表現される少なくとも１つのドットが上記画像形成装置の所与のラスタ能力によって定義される走査行に対して間隙を埋めて形成されるように、上記増加解像度形式の画像データを上記画像形成装置に対してレンダリングするステップ(c)と、を含み、
   上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを変換するステップが、相対的に低い解像度形式で定義されるラスタ画像データを相対的に高い解像度形式に合成するため該ラスタ画像データから作業ピクセル（１３０）を識別するサブステップと、上記作業ピクセルを合成するため、相対的に高い画像形式で複数のピクセル・データの構成を表現する合成テンプレート（１２６）を選択するサブステップと、後段の処理に備えて、上記合成テンプレートのピクセル・データを上記作業ピクセルと置き換えるサブステップと、を含み、
   作業ピクセルが合成されない場合には、相対的に低い解像度形式で定義されるラスタ画像データが引き続き処理され、
   上記増加解像度形式の画像データによって表現される上記少なくとも１つのドット（１６０）が、上記増加解像度形式画像データがそこから形成される元のラスタ画像データによって表現される１つのドット（１６２）を部分的に露出し、上記増加解像度形式画像データがそこから形成される元のラスタ画像データによって表現される、上記少なくとも１つのドット（１６０）に隣接する、重ね合わせの複数ドット（１４８，１５０，１５６，１５８）を露出することによって、上記画像形成装置の所与のラスタ能力に対して間隙を埋めるように形成され、露出された隣接するドットの重ね合う領域の組合せによって、上記少なくとも１つのドットが視覚できるように現像され、部分的に露出された１つのドット（１６２）は、その位置において、視覚できるドットをレンダリングするには不十分な程度にしか露出されない、ラスタ画像データのレンダリング方法。
2. 上記作業ピクセルに隣接する複数のピクセル・データの構成を認識することによって上記相対的に低い解像度データにおける作業ピクセルが識別される、請求項１に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
3. 合成テンプレートのピクセル・データを作業ピクセルと置き換える上記サブステップが、レンダリングの目的または更なる合成のため、相対的に高い解像度形式の複数ピクセル・データの構成のサブセットを使用可能にすることを含む、請求項１または２に記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
4. 上記画像形成装置が、プリンタ、ファクシミリ装置またはディスプレイ・モニタのような表示装置である、請求項１乃至３のいずれかに記載のラスタ画像データのレンダリング方法。
5. 所与のラスタ能力を有する画像形成装置であって、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より低いあるいはそれに等しい解像度で定義されるラスタ画像データを受け取る装置(a)と、合成されたラスタ画像データを作成するように、上記画像形成装置の所与のラスタ能力より高い解像度形式に上記ラスタ画像データを合成する装置(b)と、上記合成されたラスタ画像データによって表現される少なくとも１つのドット（１６０）が上記画像形成装置の所与のラスタ能力によって定義される走査行に対して間隙を埋めて形成されるように、上記合成されたラスタ画像データを上記画像形成装置に対してレンダリングする装置(c)と、を備え、
   上記ラスタ画像データを合成する装置が、相対的に低い解像度形式で定義されるラスタ画像データを相対的に高い解像度形式に合成するため該ラスタ画像データから作業ピクセル（１３０）を識別する装置と、上記作業ピクセルを合成するため、相対的に高い解像度画像形式で複数のピクセル・データの構成を表現する合成テンプレート（１２６）を選択 する装置と、後段のレンダリング処理に備えて、上記合成テンプレートのピクセル・データを上記作業ピクセルと置き換える装置と、を含み、
   上記ラスタ画像データを合成する装置が、作業ピクセルが合成されるときに、ラスタ画像データを相対的に高い解像度画像形式に合成し、作業ピクセルが合成されないときに、ラスタ画像データを相対的に高い解像度画像形式に合成しないように形成されており、
   上記レンダリングする装置が、合成される画像データがそこから形成される元のラスタ画像データによって表現される１つのドット（１６２）を部分的に露出し、合成される画像データがそこから形成される元のラスタ画像データによって表現される上記少なくとも１つのドット（１６０）に隣接する、重ね合わせの複数ドット（１４８，１５０，１５６，１５８）を露出する手段を含み、
   上記露出する手段が、露出された、隣接するドットの重ね合う領域の組み合わせの結果として上記少なくとも１つのドット（１６０）を視覚できるように現像することができ、部分的に露出された１つのドット（１６２）は、その位置において、視覚できる実際のドットをレンダリングするには不十分な程度にしか露出されない、画像形成装置。
6. 上記作業ピクセルに隣接する複数のピクセル・データの構成を認識することによって上記相対的に低い解像度形式のラスタ画像データにおいて作業ピクセルが識別される、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 上記画像形成装置が、プリンタ、ファクシミリ装置またはディスプレイ・モニタのような表示装置である、請求項５または６に記載の画像形成装置。

Images