专利名称：中间色处理设备和中间色处理方法
技术领域：
本发明涉及一种打印机、复印机、传真机等，并且涉及通过组合多个像素允许256级(8位)或更多灰度级的中间色处理(halftoning)设备或中间色处理方法。在本发明中，以矩形像素阵列形式形成图像的光栅设备，如打印机、复印机、传真机等典型地称为打印机。
背景技术：
为了使打印机呈现称为连续色调(tone)的、256级(8位)的灰度(gradation)，必须执行称为中间色处理的图像转换，该转换通过多个像素处于ON状态的面积的变化而进行中间色表现。
通常的中间色处理方法包括有序抖动(ordered dither)法，通过将预先准备的阈值阵列中的值与输入像素值进行比较来确定像素的ON/OFF状态；和误差扩散法，将与作为像素的ON/OFF状态的结果的输入灰度值的误差重新分布到周边像素值上。
此外，有序抖动法包括簇状点(clustered-dot)中间色处理，用于从多个相邻像素形成周期的簇状点，并且通过簇状点的面积变化实现灰度表现；和分散(diffused)中间色处理(Bayer)法，用于在给定区域中以分散的方式均质地(homogeneously)分布ON点。
在其中再现的像素容易变得不稳定的激光型打印机中，在中间色处理方法中最好使用簇状点中间色法，因为簇状点中间法使得能降低一个像素的波动对灰度特性的影响，并且在灰度表现稳定性上较优。
同时，在簇状点中间色处理期间，簇状点的浓度(density)与灰度特性之间存在折中(trade-off)。600dpi的单色二进制打印机在实现灰度特性与分辨率之间的兼容性时遇到问题。例如，在600dpi的打印机中，当每个簇状点由3×3像素形成时，实现200dpi＝600/3的分辨率。所获得的灰度级数包括白背景在内，仅仅是3×3+1＝10。为了使对一个像素提供两个灰度级的打印机提供256个灰度级，由16×16形成一个簇状点。簇状点的浓度变为600/16＝37.5dpi。因此，获得非常粗糙的簇状点。
在激光束型或LED阵列型的打印机的情况下，对于上述问题，可以采用通过PWM(脉冲宽度调制)来细分打印机的一个像素的方法。因此，使用通过调制一个点的曝光强度的PAM(脉冲幅度调制)法、从一个点生成多个灰度的方法。
然而，即使在这些方法的情况下，响应于今年来打印机的高速化，一个像素的脉冲间隔变短。由于这个原因，出现了由于脉冲生成的响应速度或显影追随性的极限、因此要求多个激光束来细分脉冲的问题，或者由于LED的复杂化而导致开发成本的增加、因而难以兼顾强度调制的多级化与低成本的问题。
为了解决上述问题，美国专利No.6191868和JP-A-2000-94782描述了一种在兼顾具有多个通过循环分散(cyclic dispersion)成长的中心点的簇状点中间色处理与PWM的同时进行分散的方法。JP-A-2002-185787作为存储阈值阵列的方法描述了一种方法，用于根据基本阈值图案计算大致均等地分配给输出灰度级数的阈值之间的间隔，并且生成阈值的阵列。
发明内容
在现有技术的情况中，当经过了多灰度化后的一个像素的灰度级数甚至在混合三种方法(即，用于一个像素的多灰度化的方法、用于形成簇状点的方法和用于分散簇状点的方法)执行时仍不够大时，要分配给这些方法的位的分散的匹配性出现问题。
例如，在美国专利No.6191868的方法中，当可以通过一个点实现仅四级的多灰度化(除了白背景之外)，并且当使用美国专利No.6191868的图10(e)中所述的20灰度级的基本阈值图案时，不容易产生视觉问题的分散级数限于2的幂型分散数据。当PWM包括大约四级时，无法通过减少PWM的级数来获得中间的PWM级数。
考虑到这些事实，仅实现两种分散的方式；即，(总灰度级数)＝(基本阈值图案20灰度级)×(分散级数2)×(一个点的级数4)+(白背景1)＝161级，或者(总灰度级数)＝(基本阈值图案20灰度级)×(分散级数4)×(一个点的级数4)+(白背景1)＝321级。
前一种分散方式对于高质量打印来说灰度级数稍有不足。为了实现后一种分散方式，美国专利No.6191868中描述的方法要求存储超过8位的范围的9位值的阈值阵列。
通常以8位的倍数为单位向/从存储器写/读数据。存储超过8位的阈值导致消耗以节省存储器为前提的灰度处理器(例如打印机中容纳的中间色处理设备)的宝贵资源。
在JP-A-2000-94782中，提出了一种切换表的方法，该表用于将PWM信号分配给与输入灰度值或阈值相关联的输出灰度值。在这种情况下，PWM的表不能与复杂的阈值配置相关联地改变，从而用于将PWM的成长(growth)方向与簇状点形状对齐的处理是困难的。与前一方法的情况一样，除了阈值表以外提供与该阈值信息的配置相关联的附加信息、或者将阈值的位宽增加到8位或更多，这将导致消耗存储器。
在JP-A-2002-185787中描述的方法的情况中，存储最终使用的阈值阵列的范围仍然要求8位。因此，当考虑超过8位的灰度级数的范围应用时，如之前所述，存在阵列大小增加的问题。
考虑上述情况做出了本发明，并且提供一种中间色处理设备和中间色处理方法。根据本发明的一个方面，中间色处理设备基于三种方法的混合进行中间色处理；即，用于一个像素的多灰度化的方法、用于形成簇状点的方法和用于分散簇状点的方法，即使通过合并这些方法实现的总灰度级数超过8位范围。结果，避免了由于位分散的一致性而产生的问题。即使一个像素实现的灰度级数不够大时，也提供能够实现高质量打印的灰度级数。此外，象现有技术的情况那样，以8位或更少存储阈值，有助于解决灰度处理器的存储器资源。
根据本发明的一个方面，提供一种用于将每像素8位的输入像素信号ni转换成r位的输出像素信号no。该中间色处理设备包括灰度校正单元，用于将输入像素信号ni扩展成n位的扩展像素信号ni’(n＞8)；阈值阵列存储器，用于存储8位的阈值nc；和阈值扩展单元，用于将8位的阈值nc扩展到n位的扩展阈值nc’，其中从灰度校正单元输出的值的范围与阈值扩展单元生成的扩展阈值nc’的范围一致，并且根据扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值的比较，设置输出像素信号no。
此外，阈值扩展单元用于存储阈值缩放因子Np。nd是通过从8位阈值nc中减去指示附加信息的最高位获得的阈值。阈值扩展单元将高(n-s)位乘以缩放因子Np，同时保持阈值的低s位，从而产生扩展阈值nc’。通过比较常数Δh’＝Np×(2^s)-1与差值Δn(＝ni’-nc’)，生成输入到输出转换表的输出灰度值，使得当满足Δn＜0时，输出灰度值的所有位被设为0；当满足Δn＞Δh’时，输出灰度值的所有位被设为1；在其他情况下，设置输出灰度值满足Δn/(2^s)(小数部分被丢弃或截断)，其中差值Δn是扩展像素信号ni’与对应于依次为每个输入像素信号ni选择的阈值ni的扩展阈值nc’之间的差。
根据上述配置，可以提供一种兼顾用于存储阈值的分散簇状点方法的中间色处理方法，其存储不超过8位的阈值作为阈值阵列，并且能够在存储器中的阈值阵列不扩展超过8位的情况下，解决超过8位范围的灰度级数。
此外，可以使由7位或更少位构成的阈值具有1位用于切换输出图案的切换信息。因此，可以在不增加阈值阵列的情况下执行与阈值阵列相关的输出图案的切换。
将基于下面附图详细描述本发明的实施例，其中图1是根据本发明实施例的包括中间色处理设备的图像处理设备的方框图；图2是中间色处理设备的详细方框图；图3是用于形成应用到中间色处理设备的阈值阵列的方法的过程图；图4是示出一个示例输出转换表的说明图；图5是示出另一示例输出转换表的说明图；图6是示出关于基本阈值图案的形状和各个寄存器的参数的示例设置的说明图；图7是示出根据本发明实施例的中间色处理的过程的流程图；图8是示出灰度校正单元的输入-输出对应关系的特性的特性图；图9是示出通过灰度校正获得的输出浓度校正的特性的特性图；图10是根据另一示例的分散处理单元的方框图；图11是当调制曝光强度时采用的阈值阵列方法的过程图；图12是当调制曝光强度时采用的输出转换表的说明图；图13是示出由链式点(chained dot)引起的浓度突然变化的示例的特性图；以及图14是激光打印机的示意图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例，提供了一种激光打印机，其能够进行将一个点分成四个子部分的PWM处理。采用了由64到80个阈值形成的阈值阵列，这些阈值是通过根据稍后所述的图3所示的方法将16到20个阈值图案四倍化(quadruple)而确定的。对于阈值阵列，通过取s＝2，Np＝4以及Δh’＝31，生成扩展阈值nc’。通过将常数Δh’与扩展阈值和扩展像素信号ni’之间的差值Δn进行比较，按照情况分别处理输出像素信号no，其中ni’与扩展阈值nc’的范围一致。
当满足Δn＜0时，将输出像素信号的所有位设为0。当满足Δn＞Δh’时，将输出像素信号的所有位设为1。在其他情况下，将输出像素信号no设置为满足Δn/(2^s)。将该输出灰度值分配为如图4所示的输出图案是最有效的。下面将参照附图描述本发明的多个实施例。
图1示出了应用根据本发明第一实施例的中间色处理设备的彩色激光打印机的方框图。该方框图示出了在600dpi的彩色激光打印机中执行的图像处理的流程。
要成为打印对象的图像数据1作为一页的RGB数据，被存储在输入缓冲器2中。为了执行KCMY的各面(各色)的显影，打印机引擎13重复输入缓冲器2之后的处理四次；即，对于单个彩色图像的KCMY的4面。
最初，四色分解单元5执行必要的内部初始化，使得从顺次的RGB点数据计算黑色(K)。响应于初始化，灰度校正单元7从灰度校正值表8中将分配给黑色的校正值加载到内部参考表中。抖动生成单元10加载阈值阵列存储器中存储的分配给黑色的阈值阵列，以及来自表11的关于阈值阵列的大小数据，从而进行内部初始化。与图3所示的阈值阵列55相同，阈值阵列是用8位表示的从0到255的值的阵列。
从输入缓冲器2送来的RGB数据经过色彩校正单元3执行的色彩校正、四色分解单元5执行的黑色数据生成、以及灰度校正单元7执行的灰度校正。随后，中间色处理设备9以PWM信号12的形式将RGB数据输出到打印机引擎13。灰度校正单元7校正灰度值，该灰度校正单元7构成稍后所述的中间色处理设备9的一部分，并且取通过设置各种设置参数获得的nmax＝(总灰度级数-1)作为最大值。
图8示出了灰度校正单元实现的输入与输出之间的示例性对应关系。在该示例中，假定对应于在0到255范围内的输入灰度值ni，输出灰度值为从0到nmax(≤1023)的10位范围值。现在，10位范围意味着，作为nmax允许的最大值可以高达1023，并且nmax可以是不必要求10位的值。
图9示出了校正后的特性。在从打印机引擎13输出的图像对于(仅输入范围与输出范围匹配的)线性校正41的浓度特性是虚线的原特性42的情况下，如图8所示对应于原始特性的逆特性的校正曲线40实现为灰度校正单元7的输入-输出关系(通过参照例如查找表)。因此，可以获得图9所示的校正特性43所指示的线性浓度特性。
不用说，可以通过从校正曲线40生成目标特性来容易地获得上述特性以外的任意浓度特性。
在完成了对黑色一页的处理之后，四色分解单元5、灰度校正单元7和抖动电路10重新载入对于青色所需的各个参数，如阈值阵列等，以便执行初始化。通过类似处理将青色一页的PWM信号12送到打印机引擎13。同样地，执行洋红和黄色的处理。与打印机引擎的垂直同步信号同步地执行这些色面之间的切换。
图1所示的处理流程是假定在称为四旋转型(four rotary type)彩色激光打印机执行的图像处理上，它每次显影CMYK面中的一个。然而，即使在串联型的图像处理(其中提供CMYK各色的显影单元并且以基本同时的方式显影四种色彩)的情况下，从灰度校正单元7到中间色处理设备9的处理也是类似的。
图2是根据该实施例的中间色处理设备的方框图。在图中，符号[b:a]表示关于第a到第b的(b-a+1)位的部分信号，其中信号线从最低位的信号线0依次编号到高位的信号线。例如，分配给二进制值(00001011)的信号[3:0]为(1011)，即低四位。[3:1]表示[3:0]的高三位(101)。
首先，将描述中间色处理设备9中的阈值扩展单元37的配置和功能。节点32a将阈值nc的最高位的信号线连接到节点32b的信号线。阈值nc的最高位被用作输出图案切换标志，该输出图案切换标志与稍后描述的输出转换表22组合。节点33a连接到节点33b的信号线。
寄存器25存储一位的值s1。对于s1，当使用nc的最高位作为输出图案切换标记时，s被设为0。否则，s1被设为1。
寄存器23(第二寄存器)存储3位的值Np。Np表示一个点的浓度的切换(switch)级数(即，由灰度的级数减一而确定的值)。例如，当通过PWM将一个点分成四个子部分时，Np被设为4。
寄存器20’存储2位的值s。附图标记s表示美国专利No.6191868中采用的位移(bit shift)量；即，阈值nc中用于分散处理的位数。
寄存器19(第一寄存器)存储6位的值Δh’＝(Δh-1)。Δh表示扩展阈值nc’之间的间隔，这将在稍后描述。
寄存器的值与构成稍后描述的基本阈值图案的点个数(基本阈值个数)之间存在如下关系；即，分散数＝2^s，Δh＝(分散数)×Np，并且总灰度级数＝(基本阈值个数)×Δh+1，其中2^s表示2的s次幂。
根据寄存器25的值s1，在s1＝0的情况下，选择单元20选择用0替换阈值nc的最高位获得的值。在s1＝1的情况下，选择不加改变的阈值nc的值，并且输出所选值。
掩码表21存储4个8位掩码。响应于寄存器20’中的设置值s，在s＝0的情况下输出值(11111111)；在s＝1的情况下输出值(11111110)；在s＝2的情况下输出值(11111100)；以及在s＝3的情况下输出值(11111000)。然而，括号内的数是二进制表示法。
AND电路26接收从选择单元20输出的(8位)值和从掩码表21输出的(8位)值，作为输入；并且输出该输出值的逻辑AND乘积(对每位的乘积)。
AND电路27接收通过以从选择单元20输出的(8位)值的位和从掩码表21输出的值的位逐位反转0和1而确定的值，作为输入；并且输出反转值的逻辑乘积的低三位。
乘法单元28接收寄存器23的(3位)值Np和来自AND电路26的(8位)输出，作为输入；并且输出11位乘法结果的低10位。如果Np值限制为2^i型(i＝0，1，2，3)，则乘法单元28可以仅仅移位实现。在这种情况下，产生逻辑规模小的优势。
加法单元29接收从乘法单元28输出的(10位)值和从AND电路27输出的(3位)值，作为输入；并且输出通过将这些值加在一起获得的(10位)值。加法单元29的算术运算原来仅进行由掩码表21和AND电路26、27分解的值的合成。没有发生进位，并且输出值假设为10位的值。因此，加法单元29可以通过将10位输入值的低3位与3位输入值的OR值合并来实现，而不用通过考虑普通的进位的额外运算实现。
因此，阈值扩展单元37以8位阈值nc作为输入值；并且输出10位扩展阈值nc’，nc’是通过仅将nc的高(8-s)位乘以Np、而低s位保持不变获得的。
接下来，将描述抖动计算单元的配置。抖动计算单元34接收由灰度校正单元7与该10位值相关联的校正灰度值ni’、以及由阈值扩展单元37扩展10位的扩展阈值nc’，作为输入；并且输出通过下列配置获得的6位值。
减法单元14接收(10位)校正灰度值ni’和从加法单元29输出的(10位)扩展阈值nc’，作为输入；并且输出(10位)减法值Δn＝ni’-nc’和(1位)下溢信号36。在Δn＜0的情况下，下溢信号36假定为值1。在Δn≥0的情况下，下溢信号36假定为值0。下溢信号的逻辑值(0，1)被反转并输入到AND电路17。
比较单元15接收来自减法单元14的(10位)输出Δn和来自寄存器的(6位)值Δh-1，作为输入。在Δn＞Δh-1的情况下，比较单元15输出一位值1。在Δn≤Δh-1的情况下，比较单元15输出一位值0。OR电路16接收从比较单元15输出的(1位)值和从减法单元14输出的(10位)值Δn，作为输入。在来自比较单元15的输出假定为值0的情况下，Δn的低6位不加改变地输出。当来自比较单元15的输出假定为值1的情况下，比较单元15输出(二进制)值(111111)。
AND电路17接收下溢信号36的(1位)逻辑反转值和从OR电路16输出的(6位)值，作为输入值。当下溢信号36假定为值1(其反转值为0)时，AND电路17输出(二进制)值(000000)。当下溢信号36假定为值0(其反转值为1)时，不加改变地输出从OR电路16输出的(6位)值。
抖动计算单元34接收(10位)校正灰度值ni’和(10位)扩展阈值nc’，作为输入值。对于(10位)Δn＝ni’-nc’和(6位)Δh＝Δh’-1，在Δn＜0的情况下，抖动计算单元34输出值(000000)。如果Δn＞Δh’，则抖动计算单元34输出值(111111)。在其他情况下(0≤Δn≤Δh’)，抖动计算单元输出Δn的低6位。
现在将描述分散处理单元的配置。在分散处理单元35中，OR电路31a接收抖动计算单元34的(6位)输出的低3位，作为输入值。如果输入值不是0，则输出一位值1。如果输入值是0，则输出一位值0。
OR电路31b接收抖动计算单元34的(6位)输出的低2位作为输入值。如果输入值不是0，则输出一位值1。如果输入值是0，则输出一位值0。
加法单元30a接收抖动计算单元34的(6位)输出的中间3位[5:3]和从OR电路31a输出的(1位)值，作为输入值；并且输出由这些输入值构成的(4位)相加值。
加法单元30b接收抖动计算单元34的(6位)输出的中间4位[5:2]和从OR电路31b输出的(1位)值，作为输入值；并且输出由这些输入值构成的(4位)相加值。当中间值[5:2]的4位值假定是(二进制)(1111)时，输出值饱和；不执行由加法引起的进位；并且输出值(1111)。
加法单元30c接收属于抖动计算单元34的(6位)输出的中间4位[4:1]和最低1位，作为输入值；并且输出由这些输入值构成的(4位)相加值。当中间4位[4:1]假定是(二进制)值(1111)时，输出值饱和，并且产生输出(1111)，而不执行由加法引起的进位运算。
根据寄存器20’的预置值s，选择单元24在s＝0的情况下选择抖动计算单元34的(6位)输出中的低4位。选择单元24在s＝1的情况下选择和发送加法单元30c的(4位)输出；在s＝2的情况下选择和发送加法单元30b的(4位)输出；以及在s＝3的情况下选择和发送加法单元30a的(4位)输出。
输出转换表22接收通过节点32a提取的阈值nc的最高1位加到从选择单元24输出的(4位)值的高位、而确定的5位值，作为输入。通过参照表，输出对应的4位值。
图4和图5示出了输出转换表的输入与输出关系示例。图4示出了PWM进行的子划分数Np为4的情况。图5示出了PWM进行的子划分数Np为8的情况。在图4和5中，输入和输出值用二进制表示，并且用作为时间轴的水平轴和作为表示脉冲强度的垂直轴，概念性地绘出对应于输出值的脉冲图案。
当使激光束执行从左到右的扫描时，图4、5所示的右成长图案60对应于曝光信号图案，其中点随着浓度增加从左到右成长并且从ON状态变为OFF状态。左成长图案61对应于曝光信号图案，其中点随着浓度增加从右到左成长，并且从OFF状态变为ON状态。特别地，当输入值的最高位是0时，分配右成长图案60。当输入值的最高位是1时，分配左成长图案61。
图3示出了形成通过结合图2所示的中间色处理设备9实现有效的中间色处理的阈值阵列的示例方法。
在(步骤1)中，如图3所示的基本阈值图案50所指示的，形成了从0开始表示的、随着输入灰度值ni增加要打印的点(point)的顺序的图案。在图3所示的基本阈值图案50的例子中，如基本阈值图案50上的虚箭头所指示的，图案形成从起始点0开始螺旋式顺时针成长的簇状点。
在(步骤2)中，形成阈值图案52，其中基本阈值模式50的元素被乘以2^s。阈值图案52的一个示例假定s＝2。
在(步骤3)中，为了利用阈值的最高位切换PWM的成长图案，将128加到阈值图案52的阴影部分51的各个元素，从而生成阈值图案53a。PWM的成长图案的切换是通过图6所示的输出转换表的设置的组合(将在稍后描述)实现的。切换的实现是基于阈值图案52的元素的最高位假定为值0；即，127或更少这一前提的。只要基本阈值图案50的组成元素数量是128/(2^s)或更少，就满足这个前提。例如，在s＝2的情况下，只要基本阈值图案50由32个或更少元素组成，就可以满足使用标志位的前提。
在(步骤4)中，基于阈值图案53a，通过添加将阈值图案53a的各个元素加1形成阈值图案53b、通过将阈值图案53a的各个元素加2形成阈值图案53c，并且通过将阈值图案53a的各个元素加3形成阈值图案53d。根据位移矢量[(4，2)，(-2，4)，及其和]将这些图案相互组合，从而形成扩展阈值图案54。
结果，当校正输入灰度值ni’递增1时，如美国专利申请No.6191868中提供的图9的情况那样，以53a、53b、53c和53d的顺序进行分散。因此，增加了要打印的簇状点的浓度。
在(步骤5)中，从扩展阈值54重复的政列中，切出与行和列一起周期性闭合的矩形区域，从而获得阈值阵列55。
图1所示的抖动生成单元10通过使用关于阈值阵列55的大小的信息，周期地重复利用阈值阵列55；并且将阈值nc提供到中间色处理设备9。
与美国专利申请No.6191868的图8中公开的示例的情况类似，也可以在节约阈值阵列55大小的同时通过分别利用虚线57指示的部分阵列使用阈值阵列55，使得该部分阵列位于箭头A所指示的位置。
在这种情况下，除了关于阵列大小的信息外，图1所示的抖动生成单元10利用关于箭头A所指示的位置的信息管理阈值的地址，它等效于虚线57所指示的部分阈值阵列中的阈值阵列55的重复利用。
关于这样配置的阈值阵列，图2所示的中间色处理设备9中的各个寄存器的设置值被设置成使得Np＝4，s＝2，Δh＝16(＝Np×2^s)，以及s1＝0。结果，实现了中间色处理，其中PWM级数Np(＝4)，分散数＝2^s(＝4)，(最大灰度值)＝(基本阈值个数)×Δh＝20×16＝320，以及(总灰度级数)＝(最大灰度值)+1＝321。
不用说，上述(步骤1)到(步骤5)的配置方法可应用到图3所示的基本阈值图案50以外的任何形状。
图6示出了包括图3所示的示例的基本阈值图案的形状和可应用到各种情况的寄存器的示例设置值。寄存器19将图6中的值Δh存储为值Δh-1，从而有效地利用寄存器19中的位数。
图6中的最大阈值是通过从图3所示的(步骤3)中的阈值的最高位去掉附加(128的加法)而确定的最大值。因此，在图6中的最大阈值变为128或更大的情况下，如果执行关于图3中的(步骤3)的处理，则将产生进位。在这种情况下，略去关于(步骤3)的处理，并且以图2中的寄存器25的值s1＝1来使用寄存器19。
在这种情况下，难以在维持与阈值阵列匹配的同时，排列图4所示的输出转换表中的右成长图案61和左成长图案60(步骤3)。因此，例如通过回顾阈值的阵列关系与图案表，通过使右成长图案61与左成长图案60相同等，来执行调节以便实现簇状点的结构(texture)和浓度灰度之间尽可能平滑的连贯。
图3所示的前一示例对应于图6的(3)中的第一行示例。如图6的(3)所示，对于图3所示的基本阈值图案的形状，可以执行由Np＝4，s＝3(分散数为8)或者Np＝8，s＝2(分散数为4)的设置确定的、(总灰度级数)＝641的中间色处理，它们被采用作为另一寄存器的设置值。然而，在这些情况下，最大阈值如前面提到的，变为128或更大。因此，中间色处理设备9使用寄存器25的值s1作为s1＝1。
不用说，Np＝8的情况是基于硬件(曝光控制器)与8个输出电平(包括白背景底或纯色在内9个灰度级)兼容的前提的。符合该前提，使图2所示的输出转换表22也对应于图5所示的8级脉冲图案。
此外，可以通过使用与三级输出(四个灰度级)兼容的曝光控制器和输出转换表255解决Np＝3的情况。
图7示出了当根据本发明实施例的中间色处理方法用软件实现时采用的流程图。
当处理开始时，设置各种类型的表，如γ表(Gamma)、输出转换表、掩码表(Mask)、和抖动阈值阵列(nc)。
抖动阈值阵列是利用图3中的步骤1到5中指示的方法，从图6所示的基本阈值图案形状获得的阈值阵列(例如，阈值阵列55)。如图8所示，γ表是阈值阵列中的总灰度级数的范围与输出范围匹配的表。掩码表Mask是如下表，即，Mask
＝(11111111)、Mask[1]＝(11111110)、Mask[2]＝(11111100)、Mask[3]＝(11111000)是在括号中的数字是二进制表示的情况下得出的。
在步骤101中，对Np设置(每个像素灰度级数-1)；对s设置分散位数；以及对Δh设置Np×(2^s)。根据组合，如图6所示，根据步骤100中设置的抖动阈值设置这些值。例如，当根据图3所示的阈值阵列55进行设置时，设置Np＝4，s＝2以及Δh＝16。
将关于步骤102到步骤109的处理重复对应于一页的各个输入像素值的阵列元素ni＝ni[i][j]的量。
在步骤102中，对ni输入第一(下一)输入像素值(8位值)，并且第一(下一)阈值阵列的元素值与nc关联地输入。在正常情况下，ni和nc是8位值的二维阵列参考的值。假设nc的阵列大小是(xsize)×(ysize)，通过选择nc的元素(i％xsize，j％ysize)以及nc＝nc[i％xsize][j％ysize]，重复利用要与输入像素的(i，j)元素ni＝ni[i][j]比较的阈值nc(符号n％p是当“n”除以p时获得的余数)。
在步骤103中，假定获得nf＝nc&(10000000)，nh＝nc&(01111111)&Mask[s]，nL＝nc&(10000000)&-Mask[s]，其中符号&表示对每个位的AND运算；-表示对每个位的0、1反转；并且括号内的值是二进制。
在步骤104中，假定获得ni’＝Gamma[ni]，nc’＝nh×Np+nL，Δn＝ni’-nc’。
在步骤105中，根据Δn的值设置4位的值p，使得在Δn≤0的情况下实现p＝0；使得在Δn≥Δh的情况下实现p＝(1111)；以及使得在0＜Δn＜Δh的情况下实现p＝Δn/2^s(小数部分被截断)。
在步骤106中，将nf＞＞3(通过将nf向右移动3位获得的值)加到p上。
在步骤107中，根据输出转换表22将p转换成输出值p’，并且在步骤108中输出该输出值。
在步骤109中，重复关于步骤102到108的处理，直到一页的输入像素ni完成为止。在一页的处理完成之后，处理完成。
即使如美国专利申请No.6191868中所述的那样在步骤105中丢弃p＝Δn/2^s的小数部分，也可以产生相似的优点。
图10示出了在对应于丢弃操作的中间色处理设备9中的分散处理单元35。分散处理单元是通过省略加法单元、以及提供从节点33b的6位信号中选择4位信号线的简单装置实现的。由于对应于s＝3的选择信号是3位[5:3]，因此将信号0加到最高位从而产生四位。
图3和4所示的实施例描述了用于利用阈值nc的最高位切换PWM的成长方向的方法。然而，当打印机引擎单元中的显影单元(未示出)是LED阵列头时，通过控制曝光强度将一个像素多值化。
图12是另一实施例中的输出转换表的示例。当打印机引擎单元的曝光控制单元通过输入信号的持续时间和输入信号的强度来控制曝光强度时，可以利用如图所示的输出转换表。
在图12中，响应于输出转换表的5位输入，将最高位分配给输出信号强度，并且将低四位分配给信号输出时间。当输出信号强度位是1时，设置信号强度使得比正常时候获得的要低。
图11示出了用于形成抖动阈值图案的另一示例方法。如图所示，对于最初在扩展期间与该像素相邻的簇状点部分58连接的像素51，基本阈值图案50的簇状点部分58将阈值元素的最高位加上128(步骤3)。可以缓解浓度特性的突然变化。图13示出了在该情况下实现的浓度特性。缓解了簇状点链接(出现链接点)的灰度值70的浓度特性中的突变部分71的发生。
图14是配有本发明的中间色处理设备的彩色激光打印机。在打印机引擎13中，配有包括本发明的中间色处理设备的图像处理器的打印机控制器81被附着在外壳的侧面位置。
打印机引擎13采用以下系统，即，通过激光82在感光元件84上形成静电潜像、通过显影单元83充电的色素(色粉)显影感光元件84上的静电潜像，并且将静电潜像转印到中间转印元件86上。尽管简单地进行图示，但激光光学系统82使得激光通过多面镜的旋转进行扫描，同时将与感光元件84被送入的方向(在图中从下到上)正交的方向作为主扫描方向。
尽管没有具体地图示，但在打印机控制器81中装有曝光时间控制单元，用于将从输出转换表22输出的值与脉冲图案相关联；和曝光强度控制单元，用于以两级来切换激光的脉冲强度。
本发明允许实现这样的中间色处理设备，其通过对于难以由一个像素进行n位灰度表现(n通常是8)的光栅图像输出设备，组合多个像素来进行用于表现n位灰度的转换。因此，本发明可以广泛应用于打印机、复印机和传真机。
于2005年8月23日提交的日本专利申请No.2005-241243的整个公开，包括说明书、权利要求书、附图和摘要，通过引用全部并入这里。
权利要求
1.一种中间色处理设备，用于将每像素8位的输入像素信号转换成每像素r位的输出像素信号，其中r小于8，该中间色处理设备包括灰度校正单元，用于将输入像素信号扩展成每像素n位的扩展像素信号，其中n大于8；阈值阵列存储器，用于存储具有8位的阈值的阈值阵列；和阈值扩展单元，用于将8位的阈值扩展到每像素n位的扩展阈值，其中，从灰度校正单元输出的扩展像素信号的范围与扩展阈值的范围一致，并且其中，根据扩展像素信号和与为每个输入像素信号选择的阈值对应的扩展阈值的比较，设置输出像素信号。
2.如权利要求1所述的中间色处理设备，还包括存储常数Δh’的第一寄存器，其中，阈值扩展单元包括第二寄存器，用于存储对阈值的缩放因子Np，其中，常数Δh’满足Δh’＝Np×(2^s)-1，其中，s是整数，其中，阈值扩展单元将阈值的高(n-s)位乘以缩放因子Np，同时保持阈值的低s位，其中，当满足Δn＜0时，输出像素信号的所有位被设为0，其中，当满足Δn＞Δh’时，输出像素信号的所有位被设为1，其中，在其他情况下，设置输出像素信号满足Δn/(2^s)，其中小数部分被丢弃或截断，以及其中，Δn是扩展像素信号和与为每个输入像素信号选择的阈值对应的扩展阈值之间的差值。
3.如权利要求2所述的中间色处理设备，其中，使用常数Δh’＝Np×(2^s)来代替常数Δh’＝Np×(2^s)-1。
4.如权利要求2所述的中间色处理设备，其中，整数s是阈值的低位数，并且整数s处于从0到3的范围，并且是可变的。
5.一种用于将每像素8位的输入像素信号转换成每像素r位的输出像素信号的中间色处理方法，其中r小于8，该中间色处理方法包括将输入像素信号扩展成n位的扩展像素信号，其中n大于8；将8位的阈值扩展到n位的扩展阈值，并且使扩展阈值的范围与扩展像素信号一致；以及根据扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值的比较，设置输出像素信号。
6.如权利要求5所述的中间色处理方法，其中通过将阈值的高(n-s)位乘以缩放因子Np、同时保持阈值的低s位，来扩展阈值，其中，当满足Δn＜0时，输出像素信号的所有位被设为0，其中，当满足Δn＞Δh’时，输出像素信号的所有位被设为1，其中，在其他情况下，设置输出像素信号满足Δn/(2^s)，其中小数部分被丢弃或截断，其中，Δh’是常数，并且满足Δh’＝Np×(2^s)-1，其中，s是整数，以及其中，Δn是扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值之间的差。
7.如权利要求6所述的中间色处理方法，其中在确定时，使用常数Δh’＝Np×(2^s)来代替常数Δh’＝Np×(2^s)-1。
8.如权利要求6所述的中间色处理方法，其中，整数s是阈值的低位数，并且整数s处于从0到3的范围，并且是可变的。
9.一种激光打印机，包括激光扫描光学系统；曝光时间控制单元，用于将形成一个点的激光曝光单位时间细分；输出转换表，用于将输入到曝光时间控制单元的图案与输出灰度值相关联；灰度校正单元，用于将每像素8位的输入像素信号扩展成每像素n位的扩展像素信号，其中n为8或更大；阈值阵列存储器，用于存储具有7位的阈值和1位附加信息的阈值阵列，其中作为特定位的1位附加信息与阈值阵列的排列相关；和阈值扩展单元，用于将该特定位以外的7位扩展成n位的扩展阈值，其中，灰度校正单元的输出范围与扩展阈值的范围一致，并且其中，基于输入像素信号、以及扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值之间的差值Δn，产生输出灰度值，以及其中，根据特定位的值切换输出转换表。
10.一种激光打印机，包括激光扫描光学系统；曝光时间控制单元，用于将形成一个点的激光曝光单位时间细分；灰度校正单元，用于将每像素8位的输入像素信号扩展成每像素n位的扩展像素信号，其中n为8或更大；阈值阵列存储器，用于存储具有7位的阈值和1位附加信息的阈值阵列，其中作为特定位的1位附加信息与阈值阵列的排列相关；和阈值扩展单元，用于将该特定位以外的7位扩展成n位的扩展阈值，其中，灰度校正单元的输出范围与扩展阈值的范围一致，并且其中，基于输入像素信号、以及扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值之间的差值Δn，产生输出灰度值，以及其中，根据特定位的附加信息，确定接通和关断输出激光脉冲的顺序。
11.一种激光打印机，包括曝光单元；曝光时间控制单元，用于将曝光单位时间细分成r份，其中r是整数；曝光强度控制单元，用于将曝光单元的曝光强度切换成多个级；灰度校正单元，用于将每像素8位的输入像素信号扩展成每像素n位的扩展像素信号，其中n为8或更大；阈值阵列存储器，用于存储具有7位的阈值和1位附加信息的阈值阵列，其中作为特定位的1位附加信息用于决定曝光单元的曝光强度；和阈值扩展单元，用于将该特定位以外的7位扩展成n位的扩展阈值，其中，曝光时间控制单元基于输入像素信号、以及扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值之间的差值Δn，确定曝光时间，以及其中，曝光强度控制单元基于特定位的值，确定曝光单元的曝光强度。
12.如权利要求11所述的激光打印机，其中，曝光单元包括激光光学系统和LED阵列中的至少一个。
13.如权利要求9所述的激光打印机，其中，阈值扩展单元包括用于存储缩放因子Np的寄存器，其中，阈值扩展单元将阈值的高(n-s)位乘以缩放因子Np，同时保持阈值的低s位，以生成扩展阈值，其中，当满足Δn＜0时，输出像素信号的所有位被设为0，其中，当满足Δn＞Δh’时，输出像素信号的所有位被设为1，其中，在其他情况下，设置输出像素信号满足Δn/(2^s)，其中小数部分被丢弃或截断，其中，Δh’是常数，并且满足Δh’＝Np×(2^s)-1，以及其中，Δn是扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值之间的差。
全文摘要
一种中间色处理设备，用于将每像素8位的输入像素信号转换成每像素r位的输出像素信号(r＜8)，该中间色处理设备包括灰度校正单元，用于将输入像素信号扩展成每像素n位的扩展像素信号(n＞8)；阈值阵列存储器，用于存储具有8位的阈值的阈值阵列；和阈值扩展单元，用于将8位的阈值扩展到每像素n位的扩展阈值。从灰度校正单元输出的扩展像素信号的范围与扩展阈值的范围一致。根据扩展像素信号与对应于为每个输入像素信号选择的阈值的扩展阈值的比较，设置输出像素信号。
文档编号H04N1/405GK1921549SQ200610121578
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者涩谷竹志, 佐藤信之, 浦田直之, 小藤史朗 申请人:理光打印系统有限公司