JPH10175329A - 超鮮明プリンタの制御データの生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超鮮明プリンタを制御するためのデータを生
成する。 【解決手段】 超鮮明プリンタを制御するためのデータ
の生成方法であって、数学的にエッヂを定義するステッ
プ（１０）を有し、前記エッヂの選択された近傍内にピ
クセルを識別するステップ（１３）を有し、前記選択さ
れた近傍に延びる境界が前記エッヂの両側に位置し、各
ピクセルと前記エッヂとの間の距離を決定するステップ
（１４）を有し、前記距離に従い各ピクセルの大きさを
生成するステップ（１４）を有し、前記ピクセルの大き
さを記憶するステップを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願は、超鮮明(hyperacui
ty) 印刷技術に関する。本出願は、テキストのレンダリ
ング、線画の描出（ラインアートドローイング）または
線引き（ラインストローク）に特に適しているので、こ
れらの用途を特に参照しながら説明する。しかし、本技
術は、他の分野にも使用できることを理解されたい。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ビット
マップのレンダリング及びドローイング技術の場合、あ
る画像は、それぞれが黒または白である非常に小さなセ
ルからなる矩形のグリッドに分割される。各セルは黒ま
たは白であるので、画像（ピクチャー）は、各セルに対
して一つのビットが対応する一連のビット、すなわち、
画像のビットマップとして記憶することができる。

【０００３】このビットマップ画像に関する一つの問題
は、ビットマップの垂直または水平構造に完全には整合
（一致）していない直線のエッヂを生成するときに生じ
るギザギザな部分（アーチファクト）である。このギザ
ギザな部分は、レンダリングされるエッヂがほぼ水平ま
たは垂直であるときに最もハッキリと現れる。このよう
な直線の場合、エッヂは水平または垂直からのずれに依
存する距離の間、ピクセル・ラインに沿って走り、それ
からある距離だけ隣接するピクセル・ラインにステップ
し（段状になり）、それから再び次の隣接するピクセル
・ラインにステップする、等である。このギザギザな部
分は得られた画像の画質を著しく低下させる。

【０００４】ページ分解言語（ＰＤＬ）プログラムのよ
うな描画（ドローイング）生成プログラムは、このギザ
ギザな部分を抑制するために、通常、解像度を向上させ
る。すなわち、一本のライン当たりのビットの数を増や
し、１インチ当たりのラインの数を増やす。もちろん、
このように解像度を向上させても、ギザギザな部分を除
去することはできず、単にそのような画像を人間の目で
認識できないようなもっと細かい、もっと小さなギザギ
ザの部分にするだけにすぎない。しかし、一本のライン
当たりのビット数が二倍であり、１インチ当たりのライ
ン数が二倍であるビット・サイズを持つ解像度は高価な
ものになる。すなわち、四倍の情報を必要とし、そのた
め処理時間が四倍になり、遥かに正確な走査装置および
印刷装置が必要となる。

【０００５】超鮮明プリンタは、全体の解像度を向上さ
せないで、ギザギザな部分を除去または減少させること
によって画質を改善する。超鮮明印刷においては、エッ
ヂの印刷が行われる位置に関する情報は、入力データの
解像度を向上させなくても、非常に高い精度に維持され
る。印刷されるテキスト（またはラインアート）の必要
な画像のビットマップを使用する代わりに、バイトマッ
プが使用される。各ビット位置の代わりに、グレイ値ま
たはピクセルのようなコード化した情報の多重ビット・
バイトが使用される。上記多重ビット・バイト・グレイ
・ピクセルに含まれる情報は、エッヂを置く位置を識別
するために超鮮明プリンタで、隣接するグレイ・ピクセ
ルと一緒に処理される。次に、この情報は、ギザギザな
部分のない直線状のエッヂを作り出すために、最適な方
法でプリンタで露光を調整するために使用される。通
常、露光パラメータは、（通常、高速走査（ファースト
スキャン）方向を横切る方向におけるエッヂの調整に使
用される）プリンタ・ドットの全体のサイズを調整する
ための輝度（強度）、および高速走査方向に沿って、上
記ドットの位置を移動させるタイミングを含む。本発明
者の米国特許第５，４８５，２８９号が適当な超鮮明プ
リンタを開示している。

【０００６】本発明は、ＰＤＬプログラムおよびその他
のプログラムのような描画プログラムにより生成された
ライン情報を、超鮮明プリンタ上に表示するのに適切な
フォーマットに変換するための新しい改良技術に関す
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、超鮮明プリン
タを制御するためのデータを生成するための方法を提供
する。エッヂは数学的に定義される。上記エッヂの選択
された近傍内のピクセルが識別される。上記の選択され
た近傍は、上記エッヂの両側に等しく配置されている境
界同士の間を延びる。各ピクセルと上記エッヂとの間の
距離の決定が行われる。各ピクセルに対して、印刷媒体
上に超鮮明プリンタが印刷するエッヂの位置に関する輝
度（強度）値が作られる。

【０００８】本発明をもっと限定した別の観点から見る
と、選択された近傍は、この選択された近傍の対向する
境界の間のピクセル幅の数値を示すグレイ・スパン値を
選択することによって選択される。

【０００９】本発明をもっと限定した観点から見ると、
エッヂは複数の小片からなるエッヂセグメントに分割さ
れる。アンギュラ（角度）二等分線が隣接するエッヂセ
グメントの間に引かれ、中点二等分線が各エッヂセグメ
ントの中点を通って引かれる。このようにして、上記選
択した近傍は複数のサブ領域に分割される。

【００１０】本発明をもっと限定した別の観点からみる
と、選択した近傍の各ピクセルの大きさは、ピクセルと
エッヂとの間の距離によって定義される。上記近傍のサ
ブ領域内の複数の各ピクセルの相対的な大きさから、勾
配面が決定される。プリンタ・ドットの輝度（強度）値
は、上記勾配面の勾配および対応するプリント・ピクセ
ルの大きさに従って選択される。

【００１１】本発明を他の観点からみると、本発明は超
鮮明印刷用の装置である。一つの手段が一つのエッヂを
数学的に定義する。一つの手段が上記エッヂの選択した
近傍のピクセルを識別する。一つの手段が、各ピクセル
と上記エッヂとの間の距離を決定する。他の手段が、複
数の各ピクセルを上記エッヂに対して接線方向に向ける
ために露光値を生成する。超鮮明プリンタが、米国特許
第５，４８５，２８９号に開示されている処理に従っ
て、このピクセル・マップを印刷する。

【００１２】本発明の一つの利点は、そのエッヂが滑ら
かであり、ギザギザになっていないことである。

【００１３】本発明の他の利点は、その速度である。鮮
明なエッヂを、比較的低い解像度で描くことができる。

【００１４】本発明の他の利点は、閉鎖領域を塗りつぶ
す速度が速いことである。

【００１５】本発明の他の利点は、メモリの容量が少な
くてすむこと、および処理帯域幅が狭くてすむことであ
る。

【００１６】本発明の他の利点は、上記のギザギザな部
分を除去するために、テキストおよびラインアートデー
タは、通常、自然の画像のようなハーフトーン化用のテ
キストおよびラインアートデータより、より高度の解像
ビットマップを必要とするにも拘らず、本発明を使用す
れば、テキストおよびラインアート用のデータをハーフ
トーン化用のデータと同じ（もっと低い）解像度で記憶
することができる。

【００１７】本発明の他の利点は、記憶フォーマット
が、本質的に装置から独立していて、走査周波数、クロ
ック周波数およびスポット・サイズのすべての範囲を使
用する超鮮明プリンタ、およびインクジェットからレー
ザまでの種々のタイプの超鮮明プリンタを駆動すること
ができることである。

【００１８】当業者なら、好適な実施の形態の下記の詳
細な説明を読み理解すれば、本発明のさらに他の利点を
理解することができるだろう。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、種々の構成部材および
構成部材の種々の組み合わせにより、また種々のステッ
プおよびステップの種々の組み合わせにより実行するこ
とができる。図面は単に好適な実施の形態を説明するた
めのものであって、本発明を制限するものでないことを
理解されたい。

【００２０】図１について説明すると、ステップ１０
は、ＰＤＬプログラムまたは他のソースから受けとっ
た、数学的に定義されたエッヂを表す。次に、ステップ
１１で、輝度または高速走査方向におけるオフセットの
大きさのような露光値が、エッヂからの各ピクセルの距
離および方向により決定される。

【００２１】数学的なエッヂを定義するステップを詳細
に説明すると、ＰＤＬタイプ・プログラムは、通常、複
数の曲線および直線を引くためのオプションを持つ。曲
線を引くためのある技術の場合、ユーザはいくつかの点
を選択することができる。その後、このプログラムは、
上記点を通過するように、またはほぼ上記点を通過する
ように滑らかな湾曲を数学的に定義するために、三次ス
プラインまたは他の補間技術を使用する。好適な実施の
形態の場合には、上記三次スプラインまたは他の数学的
に定義された曲線は、数学的計算を簡単にするために多
数の小さな直線セグメント２０に分割される。図２は、
複数の直線エッヂセグメントに分割された閉じた曲線で
ある。図２の直線セグメントは、図面を簡単にするため
に非常におおまかに表示してある。通常、上記曲線をも
っと滑らかに近似するために、遥かに多くのもっと小さ
な直線セグメントが選択される。もちろん、直線は長い
一つのセグメントを持つことができる。

【００２２】露光を決定するために、最初に、ステップ
１２で、エッヂの近くにあると思われるエッヂからの距
離が定義される。この距離または幅は「グレイ・スパ
ン」と呼ばれる。このグレイ・スパン２２は、通常ピク
セルの幅で測定される。少なくとも一つの部分的輝度(i
ntensity) ピクセルが、一つのエッヂのどちらかの側に
確実に発見できるためには２個〜３個のピクセル幅の範
囲内のグレイ・スパンが好ましい。

【００２３】各直線エッヂセグメント２０は、その重心
位置２４を見つけることにより、二つのセグメント２０
ａおよび２０ｂに分割される。線２６は、重心位置を通
ってグレイ・スパン境界２４まで引かれる。好適な実施
の形態の場合には、線２６は、直線セグメント２０が
（水平方向に引かれた）高速走査方向から４５度以内に
ある場合は、（垂直に引かれた）低速走査方向に引か
れ、ライン・セグメントが低速走査方向から４５度以内
にある場合には、高速走査方向に引かれる。このように
して、エッヂセグメント２０が、セグメント二等分線２
６に平行であった場合に起こる可能性がある、不連続を
避けることができる。低速走査方向、および高速走査方
向のセグメント二等分線の間の、４５度の分割線により
対称になるために、数学的計算が簡単になる。各交点３
０において、エッヂセグメント間に、アンギュラ（角
度）二等分線３２が引かれる。このライン３２は、それ
自身および各隣接ライン・セグメントとの間の角度が同
じになるように選択される。このようにして、四つの辺
を持つ多角形の領域が決まるが、この領域はエッヂの近
くにある。

【００２４】ピクセル識別ステップ１３においては、各
多角形領域内の各ピクセル（ｕ，ｖ）、すなわち、多角
形のエッヂの近傍のピクセルの識別が行われる。

【００２５】図３について説明すると、ピクセルとライ
ン間の高速走査方向および低速走査方向の距離を決定す
るために、各ピクセル（ｕ、ｖ）がステップ１４で評価
される。好適な実施の形態の場合には、ピクセルは、下
記の式（１ａ）および（１ｂ）により評価される。

【００２６】

【数１】

【００２７】

【数２】

【００２８】但し、数量ｙＥ、ｘＥ、ｄｐおよびｄｑは
図３に定義する。ｄｐおよびｄｑがさらに下記式により
定義されることに留意されたい。

【００２９】 ｄｐ＝ｐ−ｘＥ （２ａ） ｄｑ＝ｑ−ｙＥ （２ｂ）

【００３０】項「センス（ＳＥＮＳＥ）」は、エッヂセ
グメントが時計回り方向に評価されたのか、または反時
計回り方向に評価されたのかを示す。この項は、決定し
た勾配の極性、すなわち、黒から白になるのか、白から
黒になるのかに影響を与える。

【００３１】エッヂは、勾配しきい値技術またはステッ
プを使用してプリンタ座標で再び定義される。より詳細
に説明すると、各ピクセルの大きさは、グレイ・スパン
のエッヂの一つの上に正確に位置しているピクセルが、
例えば、２２５の最大値を持つように、また他のエッヂ
上に正確に位置しているピクセルが、例えば、０の最小
値を持つように相対スケ−ルに基づいて決定される。エ
ッヂの上に正確に位置しているピクセルは、二つの両極
の数値の真ん中の数値、例えば、１２８というしきい値
ｔを持つ。評価された各多角形領域内においては、各ピ
クセルの中央の位置の各ピクセルの大きさが勾配面を定
義する。同様に、本発明の実施の形態のしきい値の大き
さ１２８が第二の面を定義する。これら二つの面は、交
差してエッヂを形成する。

【００３２】図４について説明すると、少なくとも三つ
のピクセル（ｕ、ｖ）の大きさ４０が一定の多角形内で
定義されると、この大きさが傾斜面４２を定義する。任
意の一定および再度のサンプルまたはライン・セグメン
トにおいて、三つの大きさの三つの数値が上記面を決定
する。再度サンプルした各点で作られた、この一組の傾
斜面は採取した入力データの小さな直線部分を再構成し
たものと理解できる。露光および現像プロセスを決定す
るしきい値は、高速走査軸および低速走査軸が、しきい
値、例えば、１２８を通っている場合の平行面４４と定
義することができる。三つ（またはそれ以上の）大きさ
により定義された面４２としきい値面４４との交点が、
ライン４６である。このライン４６は、元の入力データ
がしきい値と交差し、ｘ，ｙ面上に投影されたとき、再
度サンプルしたｘ，ｙ位置（図５）から種々の角度θお
よび距離ｄを持つことができる位置の小さな直線推定値
である。これらの小さな直線的な推定値の空間精度は、
入力平方アレイの空間（周期）によって示される入力デ
ータの解像度より実質的に大きい。

【００３３】図５について説明すると、線の交点の面４
４への投影距離ｄおよび投影角度θを定義する式は下記
の通りである。

【００３４】

【数３】

【００３５】

【数４】

【００３６】但し、ｄは二つの面が交差する線への現在
の再度サンプルからの垂直線の半径方向の距離であり、
θは、ｘ軸に対しこの垂直線のｘ，ｙ面の角度である。
上式のａｒｃｔａｎは逆タンジェントである。再サンプ
ル頻度ｄｐは、レーザ走査装置の光学的機械的解像度、
例えば、１インチ当たり６００に設定される。数値ｆお
よびｐは、それぞれ高速走査、すなわち、ｘ方向、およ
び低速走査、すなわち、ｙ方向の入力データの解像度で
ある。エッヂｄへの距離は、（四角な再度のサンプルと
みなす）両方および高速走査方向および低速走査方向
の、両方の走査の単位を持つ割り当てられた数値であ
る。＋ｄはその点（スポット）が露光された領域である
ことを示し、−ｄはまだ露出されていない領域を示す。
θ＝０は、垂直なエッヂが移動する点の前にあることを
示し、θ＝９０度はそのエッヂが移動ラインに平行であ
ることを示す。例えば、高速の走査方向に対して４５度
のエッヂは、正であるが、θ＝４５度のところでｄの値
が減少することを示す。点の中心がエッヂ上を通過する
と、ｄ値は負の方向に減少し、角度は−１３５度に変化
する。

【００３７】閉じた領域を取り囲む傾斜したエッヂを決
定した後で、その領域の内側にピクセルを挿入するため
に走査アルゴリズムが使用される。勾配（スロープ）が
運河の土手または湖の岸辺としての領域内に延びるよう
に、その領域が故意に形成されていることを観察すれ
ば、走査ラスタ・アルゴリズムにより、勾配が下降およ
び上昇する場所を単にチェックするだけで内部を満たす
ことができることを容易に理解できるだろう。テキスト
の場合によく起こるように、これら領域が他の類似の領
域に重ならない限り、このアルゴリズムはこの業界で現
在使用されているもう一つの「卷き(Winding) ルール」
より遥かに速い。

【００３８】ソースの解像度ｆおよびｐがしばしば３０
０ｄｐｉ以下である場合に、滑らかでギザギザな部分が
比較的少ないテキストや線画を印刷するには、３−４ビ
ットの数字の精度でサンプルした画像で、一般的に十分
である。

【００３９】図６に示し、上記米国特許第５，４８５，
２８９号に非常に詳細に開示されているように、しきい
値決定装置６８には、ｘ、すなわち、高速走査方向勾
配、およびｙ、すなわち、低速走査方向の勾配を、また
大きさの数値、すなわち、画像発生装置５１により上記
のように計算されたエッヂからの距離ｄが送られる。し
きい値決定装置６８は、好適にはルックアップテーブル
であることが好ましいしきい値関数ブロック１６８を含
む。リサンプリング用補間回路６０が、画像発生装置の
解像度から、例えば、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ等の
プリンタの解像度への補間を行う。ルックアップテーブ
ル１６８は、対応する輝度Ｃおよび速い走査方向のオフ
セットを検索するために、二つの勾配数値および大きさ
の数値によりアドレスされる（１６）。ルックアップテ
ーブルにプログラムされている数値は、可能な各勾配お
よび大きさの組み合わせをチェックし、適当な露光、す
なわち、輝度およびオフセットを決定することにより作
られる。シフト・レジスタ１６２には、輝度値がロード
され、高速走査方向のオフセットが行われるようにクロ
ックされる。ディジタル−アナログ変換器（Ａ／Ｄ）７
６は、シフト・レジスタから輝度値を受けとり、低速走
査方向のオフセットを行うためにプリンタのレーザ・ダ
イオード７８を制御する。

【００４０】図７に示すように、レーザ・プリンタが、
例えば、ラスタ・ラインに沿って走査し、閉じた領域の
最初のエッヂで勾配または急激に立ち上がるグレイ・ス
ケール値に遭遇した場合には、白い領域から離れるのを
中止し、フォトレセプタ（例えば感光体）の露光をスタ
ートする。露光の大きさは、最大、すなわち、黒に到達
するまで勾配に沿って増大する。ラスタは、閉じた領域
の他のエッヂでグレイ・スパン勾配に到達するまで、黒
のモードを維持する。ラスタが異なる方向の勾配を追随
している間に、すべて白、すなわち、ゼロ露光モードに
戻ると、露光は減少する。

【００４１】図８について説明すると、この図において
は、エッヂに対してラインがアナログ的に定義される。
通常、ＰＤＬタイプ・プログラムは、（１）ラインの中
心８０および（２）ラインの幅８２を定義する。このよ
うにして、二つのエッヂが、線の両側に一つずつ定義さ
れる。すなわち、二つのエッヂ８４ａ、８４ｂが定義さ
れ、線の幅８２による相互間のオフセットが定義され
る。上記二つのエッヂは、ラインの一方のエッヂ上に白
から黒への勾配を形成し、他方のエッヂ上に黒から白へ
の勾配を形成する。このようにして、閉じたループのよ
うに線が「充填される」。ラインの一方の端部８６は、
好適には、幅の間の端部を横切る垂直な線により定義さ
れることが好ましい。幅の広い線の場合には、領域を形
成している他方のエッヂは、その線の端部に沿って定義
される。

【００４２】場合によっては、ピクセルが二つのエッヂ
の近くに存在することがあることを理解されたい。この
ピクセルの距離および勾配は、最も近いエッヂに基づい
て評価される。

【００４３】固定のマージンを使用しないで、グレイ・
スパン領域のマージンの位置を、好適には、下記のよう
に定義することが好ましい。

【００４４】

【数５】

【００４５】

【数６】

【００４６】その低速走査方向および高速走査方向の座
標によりグレイ・スパン空間のマージンを定義すると、
どのピクセルがグレイ・スパン領域内に存在するのか存
在しないのかについてのより正確な決定を容易に行うこ
とができる。さらに、各ピクセルの大きさが、グレイ・
スパン領域のエッヂと、グレイ・スパン領域の対向する
エッヂとの間の距離に従って重み付けされる。それ故、
低速走査方向および高速走査方向のグレイ・スパンのマ
ージンを正確に決定すれば、低速走査方向および高速走
査方向の勾配の正確な決定を容易に行うことができる。

【００４７】本発明を好適な実施の形態を参照しながら
説明してきた。上記の詳細な説明を読んで理解すれば、
当然種々の修正および変更を思いつくだろう。そのよう
なすべての修正および変更が添付の特許請求の範囲また
はそれに相当するものの範囲に含まれる限り、それら修
正および変更はすべて本発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を示すフローチャートである。

【図２】本発明によるエッヂ決定の略図である。

【図３】図２のセグメントの一つの詳細図である。

【図４】勾配しきい値技術である。

【図５】図４で決定したテキストまたはラインアートエ
ッヂを、極座座標により完全に定義することができる方
法である。

【図６】生成したデータの超鮮明プリンタによる処理で
ある。

【図７】図２の閉じた多角形のエッヂに関するピクセル
輝度の変化である。

【図８】選択された幅の直線のエッヂ決定の略図であ
る。

【符号の説明】

１２，１３，１４ ステップ ２０ セグメント ２４ 境界 ２６ 線 ３０ 交点 ３２ ライン ４２，４４ 面 ４６ ライン４６ ７８ レーザ・ダイオード ８０ ラインの中心 ８２ ラインの幅 ８４ａ，８４ｂ エッヂ ８６ 端部 １６０ ルックアップテーブル １６２ シフト・レジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超鮮明プリンタを制御するためのデータ
   の生成方法であって、 数学的にエッヂを定義するステップを有し、 前記エッヂの選択された近傍内にピクセルを識別するス
   テップを有し、前記選択された近傍に延びる境界が前記
   エッヂの両側に位置し、 各ピクセルと前記エッヂとの間の距離を決定するステッ
   プを有し、 前記距離に従い各ピクセルの大きさを生成するステップ
   を有し、 前記ピクセルの大きさを記憶するステップを有する、 超鮮明プリンタの制御データの生成方法。