專利名稱：閾值矩陣產(chǎn)生方法、圖像輸出系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)、灰度再現(xiàn)方法、閾值矩陣、圖像處理方法、圖 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及閾值矩陣產(chǎn)生方法、圖像輸出系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)、灰度(gradation)再現(xiàn)方法、閾值矩陣、圖像處理方法、圖像處理裝置、圖像形成裝置以及打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器，尤其涉及為了以多種具有不同尺寸、不同色調(diào)或亮度、或者不同尺寸和色調(diào)或亮度的點(diǎn)的開(ON)和閉(OFF)態(tài)顯示半色調(diào)，而把多級(jí)(或多值)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣。
背景技術(shù)：
通過數(shù)字圖像處理產(chǎn)生半色調(diào)圖像的方法一般可以分為兩類，即，抖動(dòng)(dither)方法和錯(cuò)誤擴(kuò)散(或分散)方法。抖動(dòng)方法需要相對(duì)較少的計(jì)算處理，并能夠進(jìn)行高速處理。所以，抖動(dòng)方法適合圖像質(zhì)量低于中程(medium range)，但需要對(duì)波紋干擾(moiré)進(jìn)行測量的情況。另一方面，錯(cuò)誤擴(kuò)散方法與抖動(dòng)方法相比，需要相對(duì)大量的計(jì)算處理，并且很難實(shí)現(xiàn)高速處理。所以，錯(cuò)誤擴(kuò)散方法適合圖像質(zhì)量高的情況。因此，抖動(dòng)方法和錯(cuò)誤擴(kuò)散方法都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，依據(jù)應(yīng)用情況選擇使用，其中應(yīng)用情況即，圖像輸出裝置的結(jié)構(gòu)和將要處理的目標(biāo)圖像的類型。
也已提出了半色調(diào)處理方法，其結(jié)合了抖動(dòng)方法和錯(cuò)誤擴(kuò)散方法的優(yōu)點(diǎn)。一般，這些半色調(diào)處理方法經(jīng)常稱為FM掩模方法、FM屏蔽方法以及藍(lán)噪聲掩模方法。這些半色調(diào)處理方法更接近抖動(dòng)方法，是使用類似拜爾(Bayer)型的擴(kuò)散型矩陣比較方法的技術(shù)。
FM掩模方法使用具有排除了低頻分量而只由高頻分量形成的頻率性質(zhì)(藍(lán)噪聲(BN)性質(zhì))的閾值矩陣。雖然FM掩模方法是掩模比較方法，其可使在拜爾型抖動(dòng)和點(diǎn)集中型抖動(dòng)情況中觀測到的低頻分量的周期特性不顯著。結(jié)果，F(xiàn)M掩模方法對(duì)波紋有高抗拒，并可得到與在錯(cuò)誤擴(kuò)散方法中得到的分辨率相當(dāng)?shù)姆直媛市再|(zhì)。因此，F(xiàn)M掩模方法被認(rèn)為在打印領(lǐng)域很有前景。
在日本專利NO.2622429中提出了產(chǎn)生理想FM掩模的方法。根據(jù)這一提出的方法，對(duì)完全隨機(jī)(白噪聲)點(diǎn)圖形進(jìn)行傅立葉變換，由具有BN性質(zhì)的濾波器濾波，然后對(duì)其進(jìn)行傅立葉逆變換得到理想FM掩模。
另一方面，Robert Ulichney提出了優(yōu)化掩模的方法，“用于抖動(dòng)陣列生成的空域和群域方法(The Void-And-Cluster Method For Dither ArrayGeneration)”，SPIE，1913卷。這一提出的方法通過比較點(diǎn)稀疏的空域部分和點(diǎn)密集的群域部分和進(jìn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)換來優(yōu)化掩模。
上述兩種提出的方法都使用隨機(jī)圖形作為初始圖形。所以，最后得到的計(jì)算結(jié)果每次呈現(xiàn)不同的值。另外，問題在于，由于必須從不規(guī)則分布態(tài)重組到均勻分布態(tài)，所以依據(jù)掩模的尺寸需要極長的計(jì)算時(shí)間。
日本公開專利申請(qǐng)No.8-80641中提出了消除該問題的方法。該方法使用由錯(cuò)誤擴(kuò)散處理產(chǎn)生的初始圖形作為起始點(diǎn)。根據(jù)該方法，設(shè)計(jì)者可任意控制變成起始點(diǎn)的初始掩模。因此，可通過消除偶然因素保證計(jì)算結(jié)果的遞歸。另外，因?yàn)榭蓮某跏紤B(tài)中得到均勻分布，所以不僅可以改善最后產(chǎn)生的掩模質(zhì)量，也可縮短計(jì)算時(shí)間。
然而，根據(jù)在用作起始點(diǎn)的初始圖形中連續(xù)優(yōu)化每次一個(gè)灰度的連續(xù)確定，下一步選定的點(diǎn)布局受到前面剛剛確定的點(diǎn)布局圖形的限制。即使假設(shè)初始圖形在耐粒度和密度的方面能夠形成最優(yōu)的點(diǎn)布局，其只在起始點(diǎn)施加到灰度級(jí)。對(duì)于對(duì)點(diǎn)布局增加或減少幾個(gè)點(diǎn)的下一個(gè)灰度級(jí)，點(diǎn)布局雖然仍可獲得高品質(zhì)，但已不再是最優(yōu)的了。隨著灰度級(jí)發(fā)展，離最優(yōu)點(diǎn)布局的誤差持續(xù)累加，那么最終灰度級(jí)的點(diǎn)布局可能與最優(yōu)點(diǎn)布局相差很遠(yuǎn)。
圖1圖示了這種點(diǎn)布局的質(zhì)量退化。點(diǎn)布局向圖1右端退化。
為抑制點(diǎn)布局的質(zhì)量退化，已提出了各種優(yōu)化函數(shù)和點(diǎn)布局搜索方法。然而，這些提出的方法都使用通過從特定灰度級(jí)(1/2555或128/2555)開始并連續(xù)每次一點(diǎn)地獲得點(diǎn)位置，來產(chǎn)生閾值矩陣的技術(shù)。因此，由剛才(immediately preceding)的灰度級(jí)導(dǎo)致的累積限制的問題仍然存在，并且不會(huì)從上述提出的方法得到很大的改進(jìn)。
另外，為了把理想BN性質(zhì)添加給閾值矩陣，依據(jù)分辨率，該閾值矩陣必須具有極大的尺寸。各種研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于具有600dpi分辨率的圖像，閾值矩陣必須具有至少256×256的尺寸，對(duì)于更高的分辨率，閾值矩陣的尺寸必須更大?？紤]到通常使用的現(xiàn)有擴(kuò)散型抖動(dòng)矩陣的尺寸是4×4到16×16，該閾值矩陣是極大的。但是當(dāng)矩陣變成過大時(shí)，很難構(gòu)造使用允許高速處理的抖動(dòng)方法的圖像形成裝置。產(chǎn)生掩模所需的計(jì)算處理負(fù)載變得尤其大。
最近，圖像形成裝置，例如打印機(jī)，開始使用一種以兩種或多種具有不同尺寸、不同色調(diào)或亮度、或者不同尺寸和色調(diào)或亮度的點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)的方法。根據(jù)這樣的半色調(diào)顯示方法，必須對(duì)應(yīng)于每種點(diǎn)預(yù)備閾值矩陣，并且把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是提供一種創(chuàng)新實(shí)用的閾值矩陣產(chǎn)生方法、圖像輸出系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)、灰度再現(xiàn)方法、閾值矩陣、圖像處理方法、圖像處理裝置，圖像形成裝置以及打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器，這些解決了前述問題。
本發(fā)明的具體目的是，提供一種閾值矩陣產(chǎn)生方法和存儲(chǔ)介質(zhì)，其可高效地產(chǎn)生用于以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)高質(zhì)量顯示半色調(diào)的閾值矩陣。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像輸出系統(tǒng)，其使用該閾值矩陣實(shí)現(xiàn)高質(zhì)半色調(diào)顯示。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種閾值矩陣產(chǎn)生方法，其產(chǎn)生多個(gè)為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣，該方法包括第一級(jí)，確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序；第二級(jí)，根據(jù)第一級(jí)中確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣產(chǎn)生方法，即使當(dāng)閾值矩陣在量化多級(jí)圖像數(shù)據(jù)時(shí)依據(jù)灰度級(jí)變化，對(duì)多個(gè)閾值矩陣使用共同的基本布局(閾值布局次序)，以使各種點(diǎn)，例如具有不同點(diǎn)直徑的點(diǎn)，具有持續(xù)擴(kuò)散性質(zhì)。因此，可防止不同種類的點(diǎn)相互干擾，并產(chǎn)生具有不同周期或基的不同紋理。另外，因?yàn)椴煌N類的點(diǎn)的布局次序恒定，可防止在矩陣圖形的間隙中偶然排列大點(diǎn)時(shí)生成的不期望孤立的點(diǎn)。此外，可通過二級(jí)(二進(jìn)制)數(shù)據(jù)優(yōu)化多個(gè)閾值矩陣的閾值布局次序，即對(duì)具有最大尺寸點(diǎn)的優(yōu)化。所以，通過改善具有最大尺寸和最易影響粒度的點(diǎn)的擴(kuò)散性質(zhì)，可同時(shí)改善對(duì)人眼不顯著的中點(diǎn)和小點(diǎn)的粒度，從而改善整幅圖像的粒度。
在閾值矩陣產(chǎn)生方法中，第一級(jí)可包括從所有灰度部分中選擇隨機(jī)灰度級(jí)；根據(jù)優(yōu)化條件確定選定灰度級(jí)的點(diǎn)布局；根據(jù)基于始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局的優(yōu)化條件，確定選定的始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)之間的每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局；以及基于每個(gè)灰度級(jí)確定的點(diǎn)布局，確定為二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序。根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣產(chǎn)生方法，通過在選定的灰度級(jí)間隔優(yōu)化點(diǎn)布局，可抑制優(yōu)化點(diǎn)布局的錯(cuò)誤積累。所以，可以避免點(diǎn)布局的質(zhì)量退化，否則其會(huì)在普通FM屏幕情況下隨灰度級(jí)的變化逐步發(fā)生。
在閾值矩陣產(chǎn)生方法中，第一級(jí)可包括進(jìn)行調(diào)整處理，以把始端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局包括在末端灰度級(jí)的初始點(diǎn)布局圖形中；在保持始端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的同時(shí)，基于調(diào)整處理后的初始點(diǎn)布局圖形，根據(jù)優(yōu)化條件確定末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局。根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣產(chǎn)生方法，可保證灰度級(jí)的連續(xù)性，并有效地防止偽輪廓和紋理的生成。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生多個(gè)為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)，而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣的程序，其中該程序包括第一部分程序，其使計(jì)算機(jī)確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序；第二部分程序，其根據(jù)第一部分程序中確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，即使當(dāng)閾值矩陣在量化多值圖像數(shù)據(jù)時(shí)依據(jù)灰度級(jí)變化，在多個(gè)閾值矩陣使用共同的基本布局(閾值布局次序)，以使各種點(diǎn)，例如具有不同點(diǎn)直徑的點(diǎn)，具有持續(xù)擴(kuò)散性質(zhì)。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像輸出系統(tǒng)，包括第一部分，其確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的多個(gè)閾值矩陣的閾值布局次序；第二部分，其根據(jù)第一部分確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)；以及第三部分，使用第二部分產(chǎn)生的閾值矩陣，為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)，即使當(dāng)閾值矩陣在量化多級(jí)圖像數(shù)據(jù)時(shí)依據(jù)灰度級(jí)變化，在多個(gè)閾值矩陣使用共同的基本布局(閾值布局次序)，以使各種點(diǎn)，例如具有不同點(diǎn)直徑的點(diǎn)，具有持續(xù)擴(kuò)散性質(zhì)。圖像輸出系統(tǒng)可由的通用計(jì)算機(jī)例如個(gè)人計(jì)算機(jī)和圖像形成裝置例如打印機(jī)構(gòu)成，或者僅由圖像形成裝置例如打印機(jī)構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種灰度再現(xiàn)方法、閾值矩陣、圖像處理方法、圖像處理裝置、圖像形成裝置以及打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以上即使在低分辨率和/或高速記錄下也可實(shí)現(xiàn)令人滿意的圖片質(zhì)量。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種灰度再現(xiàn)方法，其包括使用抖動(dòng)矩陣使多灰度圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，所述抖動(dòng)矩陣至少在多灰度圖像的一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的灰度再現(xiàn)方法，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
在灰度再現(xiàn)方法中，對(duì)應(yīng)于抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)的兩個(gè)二級(jí)圖像的差值圖像可具有高通濾波器性質(zhì)。
在灰度再現(xiàn)方法中，對(duì)抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)，因二維空間頻率而導(dǎo)致的除極坐標(biāo)中預(yù)定方向上的線主色調(diào)之外的功率譜角分布均勻近似。
在灰度再現(xiàn)方法中，主色調(diào)可為線群主色調(diào)。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種閾值矩陣，用于將多灰度圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，包括多灰度圖像的至少一些色調(diào)的預(yù)定方向上的線主色調(diào)；以及在除線主色調(diào)之外的部分的高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
在閾值矩陣中，對(duì)應(yīng)于抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)的兩個(gè)二級(jí)圖像的差值圖像可具有高通濾波器性質(zhì)。另外，對(duì)抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)，因二維空間頻率而導(dǎo)致的除極坐標(biāo)中預(yù)定方向上的線主色調(diào)之外的功率譜角分布均勻近似。。另外，主色調(diào)可為線群主色調(diào)。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像處理方法，包括把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；以及使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像處理裝置，包括用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分的裝置；以及用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像處理裝置，包括用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分的裝置；以及用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像形成裝置，包括分解部分，把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；轉(zhuǎn)換部分，使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)；以及成像部分，依據(jù)轉(zhuǎn)換部分的輸出由多點(diǎn)形成圖像，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種圖像形成裝置，包括分解裝置，用于把多色圖像分解為多個(gè)顏色組分；轉(zhuǎn)換裝置，用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)；以及成像裝置，用于依據(jù)轉(zhuǎn)換部分的輸出由多點(diǎn)形成圖像，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
在圖像形成裝置中，成像裝置通過從包括噴墨記錄、熱傳遞記錄、以及電子攝影記錄的組中選擇的記錄技術(shù)在記錄介質(zhì)上形成圖像。
另外，本發(fā)明的具體目的是，提供一種打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，用于把輸出圖像數(shù)據(jù)提供給由多個(gè)點(diǎn)形成圖像的圖像形成裝置，包括分解裝置，用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；以及轉(zhuǎn)換裝置，用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，以生成輸出圖像數(shù)據(jù)，其中抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的打印驅(qū)動(dòng)器，可抑制分辨率的退化，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，所以即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得高質(zhì)量圖片。
通過結(jié)合附圖具體描述，本發(fā)明的其它目的和更多特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。


圖1圖解了點(diǎn)布局的這種質(zhì)量退化；圖2為一般性地圖解根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣產(chǎn)生方法實(shí)施例的流程圖；圖3圖示說明了閾值矩陣以及其基本布局；圖4圖示說明了對(duì)始端和末端灰度級(jí)的選擇；圖5圖示說明了通過錯(cuò)誤擴(kuò)散處理的掃描(sweeping)得到的點(diǎn)圖形；圖6圖示說明了由優(yōu)化濾波器對(duì)評(píng)定值的計(jì)算；圖7圖示說明了優(yōu)化濾波器的應(yīng)用范圍；圖8A、8B和8C圖示說明了點(diǎn)排列和矩陣尺寸以及調(diào)整角之間的關(guān)系；圖9圖示說明了在優(yōu)化處理前為了優(yōu)化末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局而進(jìn)行的調(diào)整處理；圖10A和10B圖示說明了始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局；圖11A、11B和11C圖示說明了在始端和末端灰度級(jí)之間的灰度級(jí)上的點(diǎn)位置的優(yōu)化；圖12為圖解以四值數(shù)據(jù)顯示半色調(diào)的圖像形成裝置的系統(tǒng)方框圖；圖13圖示說明了當(dāng)使用大、中和小點(diǎn)顯示灰度時(shí)使用的的點(diǎn)開閉方法；圖14圖解了根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)；圖15圖解了根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)；圖16A、16B和16C圖示說明了在進(jìn)行一般二級(jí)處理和多級(jí)處理時(shí)使用的點(diǎn)布局圖形；圖17A、17B和17C圖示說明了系統(tǒng)抖動(dòng)方法；圖18圖解了調(diào)整了尺寸的點(diǎn)和抖動(dòng)掩模之間的對(duì)應(yīng)；圖19A、19B和19C分別圖解了小、中和大點(diǎn)的閾值矩陣；圖20圖示說明了二級(jí)錯(cuò)誤擴(kuò)散技術(shù)；圖21為圖解根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)透視圖；圖22為圖解圖像形成裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)側(cè)面圖；圖23為記錄頭的分解透視圖；圖24為記錄頭沿墨盒縱向的截面圖；圖25為圖解圖24中重要部分的放大圖；圖26為記錄頭沿墨盒短邊的截面圖；圖27為圖示記錄頭噴嘴板的平面圖；圖28為一般性地圖解噴墨打印機(jī)的控制器的系統(tǒng)方框圖；圖29為圖解控制器驅(qū)動(dòng)和控制部分的系統(tǒng)方框圖；圖30為圖解頭驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)方框圖；圖31為說明驅(qū)動(dòng)和控制部分操作的時(shí)序圖；圖32為圖解根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖；圖33A、33B和33C圖示說明了在對(duì)輸入圖像進(jìn)行拜爾型抖動(dòng)處理和錯(cuò)誤擴(kuò)散處理后的點(diǎn)圖形；圖34A和34B圖示說明了在對(duì)輸入圖像進(jìn)行拜爾型抖動(dòng)處理后的圖像數(shù)據(jù)；圖35圖解了以10％的色調(diào)間隔對(duì)以300dpi記錄的拜爾型抖動(dòng)圖形和錯(cuò)誤擴(kuò)散圖形測量的粒度；圖36圖示說明了噴墨打印機(jī)的機(jī)械偏差的影響；圖37A和37B圖示說明了拜爾型抖動(dòng)圖形和噴墨打印機(jī)的機(jī)械偏差之間的干擾；圖38A和38B圖示說明了在根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣實(shí)施例中具有傾斜主色調(diào)的點(diǎn)布局圖形；圖39A和39B圖示說明了用于電子攝影記錄的線群主色調(diào)的點(diǎn)布局以及灰度級(jí)的主色調(diào)的變化；圖40A和40B圖示說明了施加到噴墨記錄的線群主色調(diào)的點(diǎn)布局以及灰度級(jí)的主色調(diào)的變化；圖41A、41B和41C圖示說明了由拼貼(tiling)抖動(dòng)掩模形成的主色調(diào)；圖42A、42B和42C圖示說明了在掩模的每個(gè)灰度級(jí)有一點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)；圖43A、43B和43C圖示說明了在掩模的每個(gè)灰度級(jí)有兩點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)；圖44A、44B和44C圖示說明了在掩模的每個(gè)灰度級(jí)有三點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)；圖45A、45B、45C、45D、45E和45F圖示說明了基矩陣到子矩陣的分割；圖46A和46B圖示說明了具有預(yù)定方向的線主色調(diào)的閾值矩陣圖形；圖47A和47B圖示說明了在一定的色調(diào)具有降低的分辨率的灰度圖像和矩陣圖形；圖48圖示說明了人的視覺性質(zhì)；圖49A和49B圖示說明了矩陣圖形中具有高通濾波器性質(zhì)的除線主色調(diào)之外的部分；圖50A、50B、50C和50D圖示說明了由具有預(yù)定線主色調(diào)和除主色調(diào)的高通濾波器性質(zhì)中之外的其它部分的矩陣形成的灰度圖像；圖51A、51B、51C、51D和51E圖示說明了一些色調(diào)的矩陣間差值圖像；圖52A和52B圖示說明了矩陣在極坐標(biāo)中的功率譜分布；圖53圖示說明了傳統(tǒng)的拜爾型抖動(dòng)矩陣在極坐標(biāo)中的功率譜分布；圖54圖示說明了傳統(tǒng)的集中型抖動(dòng)矩陣在極坐標(biāo)中的功率譜分布；圖55為圖解根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置的另一實(shí)施例的方框圖；圖56一般性地圖解熱傳遞型圖像形成裝置；圖57一般性地圖解電子攝影型圖像形成裝置；圖58一般性地圖解電子攝影型圖像形成裝置的處理芯(cartridge)；以及圖59為說明電子攝影型圖像形成裝置中點(diǎn)尺寸變化的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
圖2為一般性地圖解根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣產(chǎn)生方法實(shí)施例的流程圖。圖3圖示說明了本實(shí)施例產(chǎn)生的閾值矩陣以及其基本布局。
在圖2中，步驟S1到S5進(jìn)行產(chǎn)生圖3所示的基本布局1的處理。另外，步驟S6和S7根據(jù)公用基本布局1進(jìn)行產(chǎn)生圖3所示的閾值矩陣2、3和4的處理。這些處理可通過使用具有已知結(jié)構(gòu)的通用計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還包括使計(jì)算機(jī)進(jìn)行這些處理的程序和存儲(chǔ)該程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。
在圖3中，矩陣2針對(duì)小點(diǎn)，其中，色調(diào)0.4針對(duì)100％小點(diǎn)無分割圖像，色調(diào)1.4針對(duì)100％最大尺寸點(diǎn)無分割圖像，分配給小點(diǎn)的灰度級(jí)值為73/255，以及閾值間隔為4.5。另外，矩陣3針對(duì)中點(diǎn)，其中，色調(diào)1.0針對(duì)100％中點(diǎn)無分割圖像，色調(diào)1.4針對(duì)100％最大尺寸點(diǎn)無分割圖像，分配給中點(diǎn)的灰度級(jí)值為109/255，而閾值間隔為6.8。另外，矩陣4針對(duì)大點(diǎn)，其中，色調(diào)1.4針對(duì)100％大點(diǎn)無分割圖像，分配給大號(hào)點(diǎn)的灰度級(jí)值為73/255，以及閾值間隔為4.5。
為了方便，下面描述以三種不同直徑的點(diǎn)，即小、中和大點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)的情況。當(dāng)然，本發(fā)明可類似地用于產(chǎn)生使用兩種或多種具有不同尺寸、不同色調(diào)或亮度、或者不同尺寸和色調(diào)或亮度的點(diǎn)顯示半色調(diào)的閾值矩陣。
步驟S1到S5的處理是在假設(shè)由一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)，即以二級(jí)數(shù)據(jù)顯示半色調(diào)的情況下進(jìn)行的。
步驟S1和S2從可顯示灰度部分例如從灰度級(jí)0到灰度級(jí)256間的256個(gè)的灰度級(jí)中挑選一對(duì)始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)。始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)不連續(xù)，其間必須存有多個(gè)灰度級(jí)。另外，在高亮端，始端灰度級(jí)比末端灰度級(jí)多?；叶燃?jí)從高亮端向灰暗端挑選。步驟S3只使用一種點(diǎn)確定選定的始端和末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局。
下面參考圖4到11，詳細(xì)描述步驟S1到S3。
首先，如圖4所示，為方便假設(shè)步驟S1和S2挑選灰度級(jí)m作為始端灰度級(jí)，挑選灰度級(jí)n作為末端灰度級(jí)。圖4圖示說明了始端和末端灰度級(jí)的選擇。在圖4中，選定的灰度級(jí)由箭頭GL指出，始端(高亮端)表示為SS，末端(灰暗端)表示為ES，以及灰度級(jí)表示為m、m+1、m+3、…和n、n-1、n-2、n-3、…。
然后，步驟3為始端灰度級(jí)m準(zhǔn)備初始點(diǎn)布局圖形，通過使用評(píng)定函數(shù)評(píng)定初始點(diǎn)布局確定優(yōu)化點(diǎn)布局。
通過由錯(cuò)誤擴(kuò)散方法或現(xiàn)有擴(kuò)散型抖動(dòng)來處理具有灰度級(jí)m的無分割圖像得到的點(diǎn)圖形可用作初始點(diǎn)布局圖形。對(duì)高亮區(qū)域(從灰度級(jí)0到特定灰度級(jí)的灰度部分)，從粒度的角度，通過由例如拜爾型的現(xiàn)有擴(kuò)散型抖動(dòng)處理得到的點(diǎn)圖形更適合作初始點(diǎn)布局圖形，雖然它也依據(jù)于分辨率。然而，不希望使用白噪聲圖形作為初始點(diǎn)布局圖形，因?yàn)楫?dāng)增加擴(kuò)散和合并閾值矩陣以及當(dāng)進(jìn)行調(diào)整以維持灰度級(jí)的連續(xù)性時(shí)，計(jì)算處理的負(fù)載將變得極大。另外，在優(yōu)化處理中容易得到較差的局部分辨率。
需要優(yōu)化處理是因?yàn)樵诋a(chǎn)生初始點(diǎn)布局圖形時(shí)使用的處理方法的特有問題也會(huì)反映到初始點(diǎn)布局圖形中。圖5圖示說明了通過錯(cuò)誤擴(kuò)散處理的掃描得到的點(diǎn)圖形。在圖5中，由于掃描的原因在頂部形成空白，該問題是錯(cuò)誤擴(kuò)散處理的特有問題。在由拜爾型抖動(dòng)得到的點(diǎn)圖形中觀察到的豎直和水平方向的點(diǎn)排列很容易辨認(rèn)為紋理，在這種情況中也需要優(yōu)化處理，因?yàn)辄c(diǎn)排列可能與圖像形成裝置的主和輔掃描操作發(fā)生干擾，從而生成條紋。
然后，步驟S3根據(jù)優(yōu)化條件對(duì)始端初始點(diǎn)布局圖形進(jìn)行優(yōu)化處理。尤其對(duì)于為在初始點(diǎn)布局圖形中開態(tài)點(diǎn)賦值1，為在初始點(diǎn)布局圖形中閉態(tài)點(diǎn)賦值0的圖形矩陣11，如圖6所示，把每個(gè)開點(diǎn)認(rèn)作目標(biāo)點(diǎn)，并且增加具有預(yù)定尺寸的優(yōu)化濾波器12以計(jì)算評(píng)定值。而且，重置點(diǎn)的開閉態(tài)以使為每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)計(jì)算的總評(píng)定值1 3最小。與使用傅立葉變換的藍(lán)噪聲(BN)方法相比，該方法可使用簡單的過濾實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。圖6圖示說明了優(yōu)化濾波器12對(duì)評(píng)定值的計(jì)算。在圖6中，由虛線表示的圓形標(biāo)記表示在圖形矩陣11和優(yōu)化濾波器12中目標(biāo)點(diǎn)的位置。另外，如圖所示對(duì)評(píng)定值13，對(duì)第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的評(píng)定值為67。
在圖6中，為了簡化描述，優(yōu)化濾波器12和初始點(diǎn)矩陣圖形的矩陣10的尺寸相同。然而，實(shí)際上，優(yōu)化濾波器12是圖7所示的圓形濾波器，具有比初始點(diǎn)布局圖形的矩陣10小的尺寸。圖7圖示說明了優(yōu)化濾波器12的應(yīng)用范圍。在圖7中，目標(biāo)點(diǎn)位置由灰色矩形標(biāo)記TDP表示。另外，在圖7中，優(yōu)化濾波器12的濾波器尺寸(應(yīng)用半徑r)由下列的公式(1)確定，其隨開點(diǎn)數(shù)變化。
r＝1+[{(可選點(diǎn)的最大數(shù)目)-(開點(diǎn)數(shù)目)}/π]1/2(1)進(jìn)行優(yōu)化濾波器11的加權(quán)分布，以集中安排通過調(diào)整對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的人眼視覺性質(zhì)(VTF)得到的值。人眼視覺性質(zhì)可由下列公式(2)近似，其中x和y是在以目標(biāo)點(diǎn)位置為原點(diǎn)的矩陣中的坐標(biāo)、f＝[πLd(x2+y2)1/2]/(180×25.4)、L表示觀察距離(mm)、以及d表示分辨率(dpi)。
VTF(x，y)＝5.05exp(-0.138f){(1.0-exp(-0.1f))(2)在VTF中，靈敏度在1周/mm或更小(當(dāng)公式(2)中的f＜5.0)的范圍內(nèi)迅速下降，如果如實(shí)反映到濾波器12，即使對(duì)高亮部分的點(diǎn)布局，也可確定閾值使點(diǎn)排列集中在一個(gè)位置。因此，在1周/mm或更小的范圍內(nèi)，通過假設(shè)VTF的靈敏度在該范圍增加，使用運(yùn)用回歸計(jì)算的下列公式(3)。在這種情況下，可產(chǎn)生比由傳統(tǒng)正交分布加權(quán)得到的點(diǎn)布局更適合人眼的點(diǎn)圖形，因?yàn)樵擖c(diǎn)圖形基于VTF。
VTF(x，y)＝1.39408-0.3505×[{d(x2+y2)1/2)}/25.4] (3)如前文所述，不希望優(yōu)化處理的結(jié)果為點(diǎn)沿豎直和水平方向排列。為避免這種不理想的情況，把目標(biāo)點(diǎn)在0度和90度(即水平方向和豎直方向)的鄰域的加權(quán)設(shè)為更大值。
圖8A、8B和8C圖示說明了點(diǎn)排列和矩陣尺寸以及角調(diào)整之間的關(guān)系。在圖8A和8B中，目標(biāo)點(diǎn)位置由灰色圓形標(biāo)記表示，其它點(diǎn)位置由黑色圓形標(biāo)記表示。如圖8B所示，即使在點(diǎn)布置在從0度線或90度線偏離了一點(diǎn)或者兩點(diǎn)的位置的情況下，依照所產(chǎn)生的閾值矩陣的尺寸，這樣的布置也可認(rèn)為是水平方向和豎直方向的排列。為設(shè)計(jì)具有不規(guī)則性(或隨機(jī)性)的擴(kuò)散型閾值矩陣，應(yīng)該了解，因?yàn)閳D8A中所示4×4矩陣實(shí)際上是拜爾型，如圖8B所示矩陣尺寸必須至少為8×8或更大。如圖8C所示，對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)位置，離0度線和90度線2點(diǎn)的視角，即在±14度的范圍，視為豎直和水平方向的“鄰域”。
另外，發(fā)明人從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，如果沿傾斜方向(45度或135度)排列或連接的點(diǎn)混合到具有隨機(jī)分散點(diǎn)的圖形中，這種在傾斜方向點(diǎn)的排列或連接作為紋理對(duì)人眼變得顯著。所以，當(dāng)產(chǎn)生初始點(diǎn)布局圖形時(shí)，加權(quán)放大不僅對(duì)0度和90度的鄰域進(jìn)行，也對(duì)45度方向進(jìn)行。雖然目前的描述只是應(yīng)用于以目標(biāo)點(diǎn)位置為原點(diǎn)的第一象限，但是，通過依據(jù)象限相應(yīng)的轉(zhuǎn)換角度，當(dāng)然也可以對(duì)第二、第三和第四象限進(jìn)行類似的處理。換句話說，0度方向可轉(zhuǎn)換到180度方向，90度方向可轉(zhuǎn)換到270度方向等。
在以上述方式優(yōu)化始端矩陣后，確定末端點(diǎn)布局。首先，準(zhǔn)備類似于為始端準(zhǔn)備的初始點(diǎn)布局圖形，然后，在進(jìn)行調(diào)整到優(yōu)化始端矩陣的處理后進(jìn)行優(yōu)化處理。
圖9圖示說明了在用于優(yōu)化末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的優(yōu)化處理前進(jìn)行的調(diào)整處理。首先，合并末端初始點(diǎn)布局圖形21(11個(gè)開點(diǎn))和優(yōu)化的初始點(diǎn)布局圖形20(8個(gè)開點(diǎn))。在合并的點(diǎn)布局圖形22(10個(gè)開點(diǎn)，5個(gè)多余的點(diǎn))中，上述的優(yōu)化方法施加到除始端點(diǎn)之外的其它點(diǎn)，以便如圖形22A所示的一次刪除一個(gè)多余的點(diǎn)，從而產(chǎn)生調(diào)整到始端的末端初始點(diǎn)布局圖形23(11個(gè)開點(diǎn))。最后，在調(diào)整處理之后，在末端初始點(diǎn)布局圖形23中對(duì)除始端點(diǎn)之外的點(diǎn)進(jìn)行上述優(yōu)化，以確定最優(yōu)末端點(diǎn)布局。
調(diào)整末端到始端的目的如下即，雖然可以為每個(gè)灰度級(jí)準(zhǔn)備具有不同點(diǎn)布局的閾值矩陣，但是這將損失灰度級(jí)的連續(xù)性。連續(xù)性的損失將生成偽輪廓和紋理。而且，在低價(jià)圖像形成裝置中，在成本方面，很難提供大量的閾值矩陣。因此，通過不斷地調(diào)整始端和末端以匹配布局，可在閾值矩陣的一個(gè)點(diǎn)布局中合并所有最后可顯示的灰度。
圖10A和10B圖示說明了由上述處理得到的對(duì)始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局。圖10A圖示了對(duì)始端的優(yōu)化m掩模，以及圖10B圖示了對(duì)末端的優(yōu)化n掩模。在圖10A和10B中，黑色圓形標(biāo)記表示從開始與m掩模存在于同樣位置的點(diǎn)，灰色圓形標(biāo)記表示在n掩模中不存在、但是通過對(duì)m掩模的調(diào)整而排列的點(diǎn)，而帶豎紋的圓形標(biāo)記表示作為調(diào)整m掩模后進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果排列的點(diǎn)。
實(shí)際中，圖2中的步驟S1到S1從高亮端向灰暗端按要求多次重復(fù)。例如，如果在第一次挑選出始端灰度級(jí)m和末端灰度級(jí)n，第二次新挑選出前面的末端灰度級(jí)n為始端灰度級(jí)，新挑選出接近灰暗區(qū)域的預(yù)定數(shù)量的級(jí)的灰度級(jí)為末端灰度級(jí)。始端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局照原樣使用，而對(duì)末端灰度級(jí)的初始點(diǎn)布局圖形相對(duì)于初始點(diǎn)布局進(jìn)行調(diào)整處理。之后進(jìn)行優(yōu)化以確定末端點(diǎn)布局。
當(dāng)如上述確定隨機(jī)灰度級(jí)的點(diǎn)布局，如圖11A、11B和11C所示，圖2中的步驟S4確定兩個(gè)隨機(jī)灰度級(jí)中每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局。圖11A、11B和11C圖示說明了對(duì)始端和末端灰度級(jí)之間的灰度級(jí)上點(diǎn)位置的優(yōu)化。圖11A圖示了優(yōu)化m掩模，圖11B圖示了m+1掩模，以及圖11C圖示了優(yōu)化n掩模。在圖11A到11C中，黑色圓形標(biāo)記表示從一開始與m掩模存在于同樣位置的點(diǎn)，以點(diǎn)線表示的圓形標(biāo)記表示可選點(diǎn)位置(備選點(diǎn))，以及以“n”掩模的圓形標(biāo)記表示增加了一級(jí)灰度級(jí)的點(diǎn)。
在挑選的灰度級(jí)m的下一個(gè)灰度級(jí)m+1中，添加點(diǎn)的備選位置選定為末端灰度級(jí)n的點(diǎn)布局中的一點(diǎn)。添加點(diǎn)的位置通過使用上述的優(yōu)化方法從圖11B中由點(diǎn)線表示的圓形標(biāo)記表示的點(diǎn)備選位置中挑選出。結(jié)果，通過假設(shè)灰度級(jí)m+1為始端灰度級(jí)，確定灰度級(jí)m+1的點(diǎn)布局，并且類似確定下一個(gè)灰度級(jí)m+2的點(diǎn)布局。以類似的方式確定兩個(gè)選定的灰度級(jí)(始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)m和n)之間的所有灰度級(jí)的點(diǎn)布局。
當(dāng)然，在確定一對(duì)始端和末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局之后，可使用處理程序即時(shí)確定始端和末端灰度級(jí)之間灰度級(jí)的點(diǎn)布局。
當(dāng)所有灰度級(jí)的點(diǎn)布局都以上述方式得到確定，點(diǎn)從高亮端向灰暗端的出現(xiàn)次序確定下來。所以，步驟S5產(chǎn)生以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)(即通過二級(jí)數(shù)據(jù))顯示半色調(diào)的擴(kuò)散型閾值矩陣的布局(閾值布局次序)。產(chǎn)生的布局用作圖3所示的基本布局1。如上述在聯(lián)系初始點(diǎn)布局圖形時(shí)，更理想地，依據(jù)分辨率(尤其對(duì)于低分辨率)，在高亮部分使用規(guī)則的現(xiàn)有抖動(dòng)，并且在這種情況下，整個(gè)高亮端的灰度部分可由現(xiàn)有抖動(dòng)代替。
下面，詳細(xì)說明圖2所示的步驟S6和S7。步驟S6和S7進(jìn)行處理以產(chǎn)生以兩種或更多種點(diǎn)的開和閉態(tài)(即通過三值或更多值數(shù)據(jù))顯示半色調(diào)的閾值矩陣。如上述，這種半色顯示方法可控制點(diǎn)直徑、墨汁色調(diào)、或者同時(shí)控制點(diǎn)直徑和墨汁色調(diào)。但是在該實(shí)施例中，為方便假設(shè)點(diǎn)直徑已得到控制。
首先，步驟S6為每個(gè)量化級(jí)計(jì)算可再現(xiàn)灰度范圍。然后，步驟S7把每個(gè)計(jì)算出的可再現(xiàn)灰度范圍分配給基本布局，以為每個(gè)量化級(jí)產(chǎn)生閾值矩陣。對(duì)應(yīng)每個(gè)點(diǎn)直徑的閾值矩陣的基本布局彼此相同且通用，但是，布局中單個(gè)閾值和閾值差值由相對(duì)于可由相應(yīng)點(diǎn)直徑和矩陣尺寸形成的100％無分割色調(diào)作差值確定。結(jié)果，即使對(duì)相同的點(diǎn)面積，可顯示色調(diào)寬度依據(jù)的點(diǎn)直徑而不同，但是單個(gè)灰度級(jí)的色調(diào)變化對(duì)所有的點(diǎn)直徑可保持恒定。
圖3圖示了分別以使用小、中和大點(diǎn)的四值數(shù)據(jù)顯示半色調(diào)的閾值矩陣2、3和4，以及同樣施加到這些閾值矩陣2、3和4的基本布局1。因?yàn)榛静季?是二級(jí)優(yōu)化擴(kuò)散型閾值矩陣的布局，每個(gè)閾值矩陣2、3和4也是擴(kuò)散型閾值矩陣。
圖12為圖解使用閾值矩陣2、3和4以四值數(shù)據(jù)顯示半色調(diào)的圖像形成裝置的系統(tǒng)方框圖。在圖12中，量化單元600使用于源于閾值發(fā)生器602、603和604的三個(gè)量化閾值Th1、Th2和Th3把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)IN量化到四值數(shù)據(jù)。閾值發(fā)生器602、603和604生成對(duì)應(yīng)圖像空間的多級(jí)圖像數(shù)據(jù)IN的每個(gè)像素閾值矩陣2、3和4的閾值，并且把生成的閾值作為三個(gè)量化閾值Th1、Th2和Th3輸出。每個(gè)閾值發(fā)生器602、603和604可包括存儲(chǔ)器，例如ROM，用于存儲(chǔ)相應(yīng)的閾值矩陣2、3和4；以及計(jì)數(shù)器，其響應(yīng)多級(jí)圖像數(shù)據(jù)IN的像素時(shí)鐘從ROM讀取閾值。當(dāng)然，閾值發(fā)生器602、603和604可由單獨(dú)的ASIC電路形成。
量化單元600把量化信號(hào)輸出到圖像形成引擎605的，其中的量化信號(hào)在多級(jí)圖像數(shù)據(jù)IN的像素值小于量化閾值Th1時(shí)表示點(diǎn)的閉態(tài)，在多級(jí)圖像數(shù)據(jù)IN的像素值大于或等于量化閾值Th1并且小于量化閾值Th2時(shí)表示小點(diǎn)的開態(tài)，在像素值大于或等于量化閾值Th2并且小于量化閾值Th3時(shí)表示中點(diǎn)的開態(tài)，在像素值大于或等于量化閾值時(shí)表示大點(diǎn)的開態(tài)。圖像形成引擎605通過控制依據(jù)從量化單元600接收的量化信號(hào)的大、中和小點(diǎn)的開和閉態(tài)，形成以四值數(shù)據(jù)顯示半色調(diào)的圖像。
在可對(duì)點(diǎn)直徑實(shí)現(xiàn)超精細(xì)控制的圖像形成裝置中，可只使用面積調(diào)制獲得充分的灰度顯示，而不必使用擴(kuò)散性質(zhì)。然而，在通常使用的低價(jià)圖像形成裝置中，例如噴墨打印機(jī)、電子攝影型打印機(jī)、和熱傳遞打印機(jī)，只可以兩到三步的次序調(diào)制點(diǎn)的直徑。因此，為在這些低價(jià)圖像形成裝置中實(shí)現(xiàn)光滑灰度顯示，有必要使用擴(kuò)散性質(zhì)。另外，因?yàn)榭烧{(diào)制的點(diǎn)的直徑依據(jù)圖像形成裝置差異很大，需要類似圖13中的點(diǎn)開閉。圖13圖示說明了當(dāng)使用大、中和小點(diǎn)顯示灰度時(shí)的點(diǎn)開閉方法。除非進(jìn)行了點(diǎn)開閉，否則依據(jù)閾值矩陣的布局將首先打印最大直徑的點(diǎn)，這樣相當(dāng)于在使用二級(jí)數(shù)據(jù)的情況下形成圖像，結(jié)果將損失使用三值或更多值數(shù)據(jù)形成圖像的優(yōu)勢。
在使用二值數(shù)據(jù)的情況下，必須由具有固定點(diǎn)直徑的點(diǎn)形成無分割圖像，這樣，點(diǎn)直徑一般設(shè)為分辨率間距的 或幾倍。因此，在數(shù)據(jù)中的點(diǎn)面覆蓋達(dá)50％之前，實(shí)際圖像中就會(huì)生成部分重疊的點(diǎn)。如果該級(jí)在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的情況中沒有因?yàn)橹丿B而改變，并且即使重疊發(fā)生，級(jí)“1”仍保持為“1”，那么，可通過簡單地減去重疊的面積把重疊反映給閾值。然而，這種簡單的方法在實(shí)際操作中不能使用。
例如，在噴墨打印機(jī)的情況下，更多墨汁附著在重疊部分以增加色調(diào)。在電子攝影打印機(jī)或熱傳遞打印機(jī)的情況下，更多記錄能量(電能或熱量)集中在重疊部分，當(dāng)集中記錄能量傳導(dǎo)到重疊部分的周圍部分時(shí)產(chǎn)生多余的點(diǎn)增益。
在使用三值或更多值數(shù)據(jù)的情況下，在最大尺寸的點(diǎn)確實(shí)發(fā)生類似的問題。但是，可通過進(jìn)行如圖12所示的點(diǎn)開關(guān)在除極有限的灰暗部分避免該問題的發(fā)生。另一方面，對(duì)除最大尺寸外的其它點(diǎn)，即使在將點(diǎn)面覆蓋設(shè)置為100％時(shí)，也沒有重疊部分生成，并可通過簡單地使用面積覆蓋、Yule-Nielsen多項(xiàng)式等計(jì)算可由各種尺寸的點(diǎn)顯示的灰度級(jí)數(shù)。如上所述，通過根據(jù)擴(kuò)散型閾值矩陣的布局安排灰度級(jí)數(shù)，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于每個(gè)點(diǎn)的尺寸的擴(kuò)散型閾值矩陣。
另外，依據(jù)點(diǎn)的尺寸，可顯示的灰度級(jí)數(shù)不需要對(duì)每個(gè)點(diǎn)尺寸都一樣，但是閾值的布局相同。所以，即使每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局圖形對(duì)每個(gè)點(diǎn)尺寸不同，在點(diǎn)布局圖形合并時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)不自然。而且，可在保持圖片質(zhì)量的同時(shí)減少閾值矩陣的尺寸，因?yàn)閷?duì)每個(gè)點(diǎn)尺寸可分割灰度級(jí)數(shù)，并且即使對(duì)相同的布局也可通過減少點(diǎn)直徑改善粒度。因此，減少了改進(jìn)閾值矩陣的時(shí)間和負(fù)載，也可在圖像形成裝置中減少提供閾值矩陣的成本。
由本發(fā)明產(chǎn)生的閾值矩陣可適用于何以點(diǎn)顯示圖像的圖像記錄系統(tǒng)。由本發(fā)明產(chǎn)生的閾值矩陣尤其適用于記錄多級(jí)圖像但不能在大范圍內(nèi)精細(xì)控制點(diǎn)直徑和點(diǎn)色調(diào)的低價(jià)打印機(jī)，例如噴墨打印機(jī)、電子攝影型打印機(jī)、以及熱傳遞打印機(jī)。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，參考圖14和15，其使用以上述方式產(chǎn)生的閾值矩陣。
圖14圖解了根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)的實(shí)施例。圖13中所示的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器200由例如個(gè)人計(jì)算機(jī)執(zhí)行，其包括預(yù)處理模塊201；和灰度處理模塊202，其備有根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的閾值矩陣。預(yù)處理模塊201進(jìn)行一般熟知的預(yù)處理，包括對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的顏色管理模塊(CMM)、黑色生成/下顏色降低(BG/UCR，black generat/under color reduction)和γ-修正、以及放大?；叶忍幚砟K202使用上述閾值矩陣，把經(jīng)過預(yù)處理模塊201中預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)量化為由三值或更多值數(shù)據(jù)構(gòu)成的半色調(diào)數(shù)據(jù)。從灰度處理模塊202輸出的半色調(diào)數(shù)據(jù)提供給在例如紙的記錄介質(zhì)上打印半色調(diào)圖像的打印機(jī)203。如圖14所示的該結(jié)構(gòu)尤其適合施加到低價(jià)打印機(jī)。
圖15圖解了根據(jù)本發(fā)明的圖像輸出系統(tǒng)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。圖15中所示的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器210由例如個(gè)人計(jì)算機(jī)執(zhí)行，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)210進(jìn)行一般熟知的預(yù)處理，包括對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的CMM、BG/UCR和γ-修正。控制器211裝備于打印機(jī)里，進(jìn)行一般熟知的包括放大圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理?？刂破?11同時(shí)，使用上述閾值矩陣進(jìn)行灰度處理，以把經(jīng)過上述預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)量化為由三值或高的數(shù)據(jù)構(gòu)成的半色調(diào)數(shù)據(jù)。從控制器211輸出的半色調(diào)數(shù)據(jù)提供給在例如紙的記錄介質(zhì)上打印半色調(diào)圖像的打印機(jī)的圖像形成引擎203。如圖15所示的該結(jié)構(gòu)尤其適用于高速打印機(jī)。
進(jìn)行灰度處理的控制器211的量化方法，可通過合并電路或者例如具有如圖12所示結(jié)構(gòu)的ASIC電路實(shí)現(xiàn)，不過也可通過微處理器實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然，上述打印機(jī)可包括圖像形成裝置，例如包括數(shù)字復(fù)印機(jī)的復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、以及具有多臺(tái)例如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和傳真機(jī)的裝置的復(fù)合功能的復(fù)合裝置。
下面，描述在圖像形成裝置中在低分辨率和/或高速記錄下發(fā)生的圖片質(zhì)量退化。
在傳統(tǒng)的圖像形成裝置(或圖像記錄裝置)中，例如打印機(jī)、傳真機(jī)和復(fù)印機(jī)，形成的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)是由“1”和“0”、或者具有開和閉態(tài)的點(diǎn)構(gòu)成的二級(jí)圖像。但是由于圖像形成引擎中進(jìn)行的程序和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)圖像的需求，更加普遍地，形成以多個(gè)灰度級(jí)顯示每個(gè)像素的多級(jí)圖像數(shù)據(jù)。
例如，在噴墨打印機(jī)中，改變墨汁色調(diào)的色調(diào)調(diào)制方法、使用不同尺寸點(diǎn)的點(diǎn)尺寸調(diào)制方法、以及同時(shí)使用色調(diào)調(diào)制方法和點(diǎn)尺寸調(diào)制方法的方法目前得到了普遍使用。
噴墨頭的壓力生成裝置由熱電阻在熱噴墨打印的情況下生成氣泡、在壓電噴墨的情況下生成壓電元、以及在靜電噴墨的情況下生成靜電元形成。點(diǎn)尺寸通過控制施加到該壓力生成裝置中的電極上的驅(qū)動(dòng)電壓的振幅、脈沖寬度、脈沖數(shù)等得到控制。然而，由于墨汁等的擴(kuò)散，點(diǎn)尺寸控制在令人滿意的重現(xiàn)中最多只能實(shí)現(xiàn)到四態(tài)，即大點(diǎn)、中點(diǎn)、小點(diǎn)和無點(diǎn)。
圖16A到16C圖示說明了在進(jìn)行一般二級(jí)處理和多級(jí)處理時(shí)使用的點(diǎn)布局圖形。圖16A圖解在進(jìn)行二級(jí)處理情況下的點(diǎn)再現(xiàn)，圖16B圖解在進(jìn)行色調(diào)調(diào)制情況下的點(diǎn)再現(xiàn)，以及圖16C圖解了在進(jìn)行點(diǎn)尺寸調(diào)制情況下的點(diǎn)再現(xiàn)。在圖16A到16C中，黑色圓形標(biāo)記表示點(diǎn)，帶陰影的圓形標(biāo)記表示色調(diào)比黑色圓形標(biāo)記表示的點(diǎn)低的點(diǎn)。另外，在圖16A到16C中，左邊的點(diǎn)圖形表示低(輕)色調(diào)，中間的點(diǎn)圖形表示中等色調(diào)，而右邊的點(diǎn)圖形表示高(黑色或最大)色調(diào)。
根據(jù)圖16A到16C中圖示的點(diǎn)再現(xiàn)，信息量主要由可控點(diǎn)尺寸確定。信息量隨著可控點(diǎn)尺寸數(shù)目的增加而增加，從而實(shí)現(xiàn)接近原始圖像數(shù)據(jù)的高質(zhì)圖片的再現(xiàn)。但是如上所述，在大部分噴墨打印機(jī)中，可控點(diǎn)尺寸數(shù)只有一到三(或者算上零為四)。通過合并點(diǎn)尺寸調(diào)制方法和色調(diào)調(diào)制方法可以在一定范圍內(nèi)改善圖片質(zhì)量，但是為達(dá)到理想的圖片質(zhì)量，在顏色管理(染色)和記錄單元中增加了負(fù)載。因此，由于圖像形成裝置成本和尺寸的限制，即使合并點(diǎn)尺寸調(diào)制方法和色調(diào)調(diào)制方法，最多也只可能使圖片質(zhì)量改善兩倍。
為補(bǔ)償每像素信息量的不足，使用一種通常稱為半色調(diào)處理的偽灰度顯示技術(shù)來控制單位面積的點(diǎn)數(shù)。該偽灰度顯示可顯示排列為一色調(diào)的點(diǎn)數(shù)，并通過改變點(diǎn)密度顯示多個(gè)灰度級(jí)。
抖動(dòng)方法普遍使用在偽灰度顯示中，典型的抖動(dòng)方法包括系統(tǒng)抖動(dòng)方法和隨機(jī)抖動(dòng)方法。系統(tǒng)抖動(dòng)方法設(shè)置由n×n閾值構(gòu)成的子矩陣(或抖動(dòng)矩陣)，并且將其與輸入圖像重疊，以比較每個(gè)像素的色調(diào)級(jí)和抖動(dòng)矩陣中相應(yīng)的閾值。通過在輸入圖像的像素值大于或等于相應(yīng)的閾值時(shí)，設(shè)值為“1”(黑色)，在輸入圖像的像素值小于相應(yīng)的閾值時(shí)，設(shè)值為“0”(白色)，進(jìn)行二級(jí)顯示。如果對(duì)n×n像素的處理結(jié)束，通過在連續(xù)將抖動(dòng)矩陣移到下一個(gè)n×n像素的位置的同時(shí)，重復(fù)進(jìn)行上述處理而形成圖像。
圖17A、17B和17C圖示說明了系統(tǒng)抖動(dòng)方法。例如，對(duì)圖17A所示的輸入多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，其與圖17B中所示由預(yù)定方法產(chǎn)生的n×n抖動(dòng)矩陣進(jìn)行比較。所以，只有具有大于或等于相應(yīng)的閾值的值的輸入圖像的像素由圖17C中所示的點(diǎn)代替。當(dāng)然，可以以上述點(diǎn)只代替輸入圖像中具有小于相應(yīng)閾值的值的像素。
圖17C圖解了二級(jí)點(diǎn)的情況，即點(diǎn)具有開和閉態(tài)。然而，通過把可再現(xiàn)的灰度范圍分割成如圖18所示的小、中和大點(diǎn)，可使點(diǎn)變?yōu)槎嗉?jí)。圖18圖解了尺寸調(diào)制點(diǎn)和抖動(dòng)掩模之間的對(duì)應(yīng)。在這種情況下，當(dāng)與輸入圖像數(shù)據(jù)比較以進(jìn)行點(diǎn)替換時(shí)，對(duì)每個(gè)小、中和大點(diǎn)使用對(duì)應(yīng)于點(diǎn)尺寸的閾值矩陣。圖19A、19B和19C分別圖解了對(duì)應(yīng)小、中和大點(diǎn)的閾值矩陣。
另一方面，隨機(jī)抖動(dòng)方法對(duì)輸入圖像的每個(gè)像素生成隨機(jī)值，并使用該生成值作為閾值。然而，使用隨機(jī)抖動(dòng)方法形成的圖像一般不大光滑，對(duì)比于系統(tǒng)抖動(dòng)方法不適合改善圖片質(zhì)量。
另外，可使用錯(cuò)誤擴(kuò)散方法進(jìn)行偽灰度顯示。然而，對(duì)比于抖動(dòng)方法，錯(cuò)誤擴(kuò)散方法需要相當(dāng)復(fù)雜的處理。
圖20圖示說明了二級(jí)錯(cuò)誤擴(kuò)散技術(shù)。在圖20中，步驟ST1進(jìn)行如圖所示的錯(cuò)誤擴(kuò)散處理。黑色圓形標(biāo)記表示具有打開點(diǎn)的像素，點(diǎn)線表示的圓形標(biāo)記表示具有關(guān)閉點(diǎn)的像素，而數(shù)字表示未經(jīng)處理的像素。步驟ST2如圖示進(jìn)行閾值處理。exy表示經(jīng)閾值處理生成的錯(cuò)誤，※表示作為下一個(gè)錯(cuò)誤擴(kuò)散處理目標(biāo)的目標(biāo)像素。
步驟ST3用錯(cuò)誤加權(quán)矩陣EWM乘經(jīng)處理的外圍像素的錯(cuò)誤值，通過把錯(cuò)誤加權(quán)矩陣EWM加到下一個(gè)處理目標(biāo)像素計(jì)算出調(diào)整像素值CPV?！硎咀鳛橄乱粋€(gè)錯(cuò)誤擴(kuò)散處理目標(biāo)的目標(biāo)像素。步驟ST4比較固定(或可變的)閾值和調(diào)整像素值CPV，計(jì)算點(diǎn)的開和閉態(tài)以及錯(cuò)誤值(exy)，其中“255”表示無分割圖像，而“0”表示純色。
所以，錯(cuò)誤擴(kuò)散方法為每個(gè)像素進(jìn)行閾值處理，并且通過以一定的比例向后面的計(jì)算反映錯(cuò)誤控制錯(cuò)誤。所以，錯(cuò)誤擴(kuò)散方法可反饋到輸出圖像，甚至反饋到在抖動(dòng)處理中強(qiáng)行丟掉的信息量，從而獲得在分辨率等方面優(yōu)于抖動(dòng)圖像的圖片質(zhì)量。
目前正在發(fā)展在由上述的抖動(dòng)方法和錯(cuò)誤擴(kuò)散方法得到高圖片質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)一步改善分辨率。這是因?yàn)殡S著分辨率改善，單個(gè)點(diǎn)尺寸和點(diǎn)之間的距離變小，由抖動(dòng)方法或錯(cuò)誤擴(kuò)散方法產(chǎn)生的點(diǎn)圖形變得更加難于辨認(rèn)。如果點(diǎn)圖形不能被人眼辨認(rèn)，這等于以一個(gè)像素作多級(jí)顯示。在最近發(fā)展的噴墨打印機(jī)中，已實(shí)現(xiàn)了2880dpi的分辨率。
雖然增加分辨率可改善圖片質(zhì)量，記錄單元的成本增加并且記錄(打印)速度也降低了。為實(shí)現(xiàn)高分辨率，需要高精度控制以保持點(diǎn)位置的精度，另外需要形成比通常使用的點(diǎn)小的點(diǎn)。結(jié)果，圖形形成裝置的成本不可避免的增大。另外，當(dāng)使用相同的記錄單元時(shí)，在更高的分辨率下需要更多的時(shí)間進(jìn)行記錄，因?yàn)閷?duì)于更高的分辨率，每個(gè)點(diǎn)的覆蓋面積變得更小了。
但是在實(shí)際操作中，存在相對(duì)記錄速度和成本優(yōu)選高圖片質(zhì)量的情況，也存在只要圖片質(zhì)量高于預(yù)定值便優(yōu)選理想的記錄速度和成本的情況。換句話說，并不是在所有的情況下都要求高圖片質(zhì)量。
但是目前，所有的重點(diǎn)都放在通過硬件途徑在保持高分辨率的同時(shí)進(jìn)一步改善點(diǎn)形成速度和記錄單元的安裝密度上。換句話說，重點(diǎn)放在提高為高圖片質(zhì)量設(shè)計(jì)的圖像形成裝置的記錄速度，而不是改善低分辨率低價(jià)圖像形成裝置的圖片質(zhì)量。
當(dāng)改善為高圖片質(zhì)量設(shè)計(jì)的圖像形成裝置的記錄速度時(shí)，因?yàn)槌杀镜南拗坪桶惭b面積的限制，不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)記錄速度改善可觀的程度，除非修改記錄序列本身。另外，當(dāng)修改記錄序列時(shí)，不可能應(yīng)用高分辨率下的圖像處理，除非修改圖像處理本身。結(jié)果，必須依據(jù)修改的記錄序列修改圖像處理。但是在傳統(tǒng)的圖像形成裝置中，只施加簡單的圖像處理，沒有嘗試主動(dòng)地增加圖片質(zhì)量。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的灰度再現(xiàn)方法、閾值矩陣、圖像處理方法、圖像處理裝置、圖像形成裝置以及打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例，以上即使在低分辨率和/或高速記錄下也可獲得令人滿意的圖片質(zhì)量。
圖21為圖解根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)透視圖，而圖22為圖解圖像形成裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)側(cè)面圖。為方便起見，圖21和22圖解了圖像形成裝置重要的內(nèi)部部分，雖然其在實(shí)際的透視圖和側(cè)面圖中不可見。在該圖像形成裝置的第一實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于噴墨打印機(jī)上。
在圖21和22所示的噴墨打印機(jī)中，打印機(jī)構(gòu)2裝備于主打印機(jī)體1中。打印機(jī)構(gòu)2包括托架13，其可沿主掃描方向移動(dòng)；記錄頭14，其安裝在托架13上；以及墨盒15，用于給記錄頭14供應(yīng)墨汁。紙張3從紙張供給盒4或者手工放紙盤5供給，打印機(jī)構(gòu)2在紙張3上記錄圖像。記錄圖像的紙張3彈出到位于主打印機(jī)體1背部的紙張彈出盤6。
在打印機(jī)構(gòu)2中，托架13可滑動(dòng)地支撐在主導(dǎo)軌11和輔導(dǎo)軌12上，以沿主掃描方向(垂直于圖22中紙張的方向)移動(dòng)。主輔導(dǎo)軌11和12裝備于主打印機(jī)體1的左右擋板之間。記錄頭14由分別向下噴射黃色(Y)、青色(C)、洋紅(M)和黑色(Bk)墨汁的噴墨頭構(gòu)成。給相應(yīng)的噴墨頭提供黃色(Y)、青色(C)、洋紅(M)和黑色(Bk)墨汁的墨盒(墨桶)15可拆卸地安裝在托架13的頂部。
每個(gè)墨盒15有向空氣打開的上端開口、用于給相應(yīng)的噴墨頭供給墨汁的下端開口、以及裝備在內(nèi)部以容納墨汁的多孔材料。墨盒15中的墨汁由多孔材料的毛細(xì)作用保持為輕微的負(fù)壓。墨汁由墨盒15供給到相應(yīng)的噴墨頭。
托架13的背部(沿輸紙方向的下游端)由主導(dǎo)軌11可滑動(dòng)地支撐，托架13的前部(沿輸紙方向的上游端)由輔導(dǎo)軌12可滑動(dòng)地支撐。為使托架13在主掃描方向移動(dòng)，在由電動(dòng)機(jī)17驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)滑輪18和從動(dòng)滑輪19之間裝有定時(shí)帶20，并且將該定時(shí)帶20固定在托架13上。所以，當(dāng)電動(dòng)機(jī)17向前和反向轉(zhuǎn)動(dòng)，托架13作往復(fù)移動(dòng)。
在本實(shí)施例中，記錄頭14由噴射黃色(Y)、青色(C)、洋紅(M)和黑色(Bk)墨汁的噴墨頭構(gòu)成。然而，也可使用單個(gè)記錄頭噴射黃色(Y)、青色(C)、洋紅(M)和黑色(Bk)墨汁。如下文所述，可為記錄頭14使用壓電型噴墨頭，其包括振動(dòng)板，至少形成墨汁通道的一面的一部分；以及壓電元件，其使振動(dòng)板變形以給墨汁施加壓力。
當(dāng)然，記錄頭14的結(jié)構(gòu)不受上述的限制。例如，可使用靜電型噴墨頭，其包括振動(dòng)板，至少形成墨汁通道的一面的一部分；以及正對(duì)著振動(dòng)板的電極，其使用靜電力使振動(dòng)板變形以給墨汁施加壓力。另外，可使用熱力型噴墨頭，其通過在墨汁通道中使用加熱電阻加熱墨汁生成氣泡，以由氣泡給墨汁施加壓力。
另一方面，為輸送放在記錄頭14下面的紙張供給盒4里的紙張3，需要裝備下列機(jī)構(gòu)。即，紙張供給輥21和摩擦墊22，用于從紙張供給盒4將每張紙張3分出并供給到導(dǎo)紙構(gòu)件23。傳送輥24，在紙張3的上面轉(zhuǎn)動(dòng)。傳送輥25，在傳送輥24的外周推動(dòng)之。頂端輥26，限制紙張3從傳送輥24的供紙角度。傳送輥24由電動(dòng)機(jī)27通過傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。
導(dǎo)紙構(gòu)件29在記錄頭14下根據(jù)主掃描方向與托架13的移動(dòng)范圍引導(dǎo)從傳送輥24供給的紙張3。被驅(qū)動(dòng)沿紙張彈出方向供給紙張的傳送輥31，裝備于正對(duì)著輥32的位置，沿紙張輸送方向位于導(dǎo)紙構(gòu)件29的下游端。另外，裝備彈紙輥和輥34以把紙張3彈出到紙張彈出盤6上，導(dǎo)紙構(gòu)件35和36安排為形成紙張彈出路徑。
在記錄時(shí)，在移動(dòng)托架的同時(shí)，響應(yīng)圖像信號(hào)13驅(qū)動(dòng)記錄頭14，以在靜止的紙張3上噴出墨汁并記錄一條線。在沿紙張輸送方向?qū)⒓垙堓斔皖A(yù)定的距離之后，記錄下一條線。記錄操作結(jié)束，響應(yīng)記錄結(jié)束信號(hào)或表示紙張3背面末端已到達(dá)記錄頭14的記錄范圍的信號(hào)，彈出紙張3。
恢復(fù)單元37配置在托架13移動(dòng)方向的右邊、記錄區(qū)域的外面?；謴?fù)單元37包括蓋裝置、吸入裝置、以及清洗裝置，用于在噴墨惡化或不合要求的情況下恢復(fù)記錄頭14。托架13在記錄等待狀態(tài)期間移動(dòng)到恢復(fù)單元37的位置，通過蓋裝置給記錄頭14加蓋，以防止記錄頭14的噴墨嘴干結(jié)和阻塞。另外，當(dāng)對(duì)在記錄等中沒有參與記錄的墨汁進(jìn)行疏通操作時(shí)，吸入裝置從相應(yīng)的記錄頭14的噴墨嘴吸走墨汁并由清洗裝置清洗噴墨嘴，以使每個(gè)噴墨嘴的墨汁粘性保持相同，以維持穩(wěn)定的噴墨性能。
例如，當(dāng)噴墨惡化，吸入裝置在由蓋裝置封閉噴墨嘴的情況下從噴墨嘴吸走墨汁、氣泡等。結(jié)果，清洗裝置移走附著在噴墨嘴附近的墨汁、塵粒等，以主動(dòng)恢復(fù)記錄頭14的噴墨性能。由恢復(fù)單元恢復(fù)的墨汁排出到位于主打印機(jī)體的下部的墨汁排出箱(未示出)，并由墨汁排出箱中提供的墨汁吸收材料吸收。
下面，參考圖23到27，描述噴墨打印機(jī)的記錄頭14。圖23是記錄頭的分解透視圖。圖24是沿墨盒縱向的記錄頭的截面圖，圖25是圖解圖24中重要部分的放大圖。圖26是沿墨盒短邊記錄頭的截面圖。另外，圖27是圖解記錄頭的噴嘴板的平面圖。
記錄頭14，即噴墨頭，包括流動(dòng)通道形成基片41(低通道形成構(gòu)件)，由單個(gè)晶體硅基片構(gòu)成；振動(dòng)板42，其粘結(jié)在流動(dòng)通道形成基片41的下表面；以及噴嘴板43，其粘接在流動(dòng)通道形成基片41的上表面。用于噴射墨汁的噴墨嘴45在噴嘴板43上形成。噴墨嘴45與形成墨汁流動(dòng)通道的壓力盒46連通。共有墨盒48通過作為流動(dòng)通道阻擋部分的墨汁供給通道47把墨汁供給到墨盒46。由有機(jī)樹脂構(gòu)成的墨汁阻擋薄膜50形成在壓力盒46、墨汁供給通道47、以及接觸流動(dòng)通道形成基片41上墨汁的共有墨盒48的每一面。
堆棧型壓電元件52對(duì)應(yīng)于每個(gè)壓力盒46裝備外表面(對(duì)著共有墨盒48的表面)。另外，壓電元件52安裝在基礎(chǔ)基片53上。間隔構(gòu)件54安裝于壓電元件52的行周圍。
如圖25所示，壓電元件52具有由壓電材料55和內(nèi)部電極56交替構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的壓力盒46隨著具有d33的壓電恒量的壓電元件52的縮小和膨脹而膨脹和縮小。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到壓電元件52并進(jìn)行充電時(shí)，沿圖25中箭頭A表示的方向發(fā)生膨脹。另一方面，當(dāng)壓電元件中充電的電荷被放電時(shí)，沿箭頭A表示的相反的方向發(fā)生縮小。基礎(chǔ)基片53和間隔構(gòu)件54具有滲透孔，其形成墨汁供給開口49，以把墨汁從外面供給到共有墨盒48。
頭框57由聚亞苯基亞硫酸鹽的環(huán)氧樹脂通過噴射模制形成。流動(dòng)通道形成基片41外的邊緣部分和振動(dòng)板42下面外部的邊緣部分粘結(jié)在頭框57上。頭框57和基礎(chǔ)基片53使用例如粘結(jié)物在一處(未示出)互相固定。提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可變形打印電路(FPC)線纜58通過焊接、各項(xiàng)異性導(dǎo)體膜(ACF)或者配線相連連接到壓電元件52。用于選擇性地把驅(qū)動(dòng)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)波形)施加到每個(gè)壓電元件52的驅(qū)動(dòng)電路(驅(qū)動(dòng)器IC)59連接FPC電纜58。
形成流動(dòng)通道形成基片51的單晶硅的晶面(110)可使用例如氫氧化鉀溶液的堿性蝕刻劑進(jìn)行各項(xiàng)異性蝕刻，以形成作為壓力盒56的滲透孔、作為墨汁供給通道57的凹槽、以及作為共有墨盒58的滲透孔。
如圖26所示，振動(dòng)板42由例如鎳的金屬電鍍而成。振動(dòng)板42包括便于振動(dòng)板42變形的對(duì)應(yīng)于每個(gè)壓力盒46的薄部分61，粘結(jié)壓電元件52的厚部分62，以及對(duì)應(yīng)于壓力盒46之間的分離墻的厚部分。振動(dòng)板42的平面表面由粘結(jié)物粘結(jié)到流動(dòng)通道形成基片41，而振動(dòng)板42的厚部分62和63由粘結(jié)物粘結(jié)到頭框57。柱狀部分64裝備于基礎(chǔ)基片53和相應(yīng)的振動(dòng)板42的厚部分63之間。柱狀部分64具有和壓電元件52相同的結(jié)構(gòu)。
噴嘴板43在對(duì)應(yīng)壓力盒46的位置，包括具有近似10微米到30微米直徑的噴墨嘴45。噴嘴板43由粘結(jié)物粘結(jié)到流動(dòng)通道形成基片41。多個(gè)噴墨嘴45形成多點(diǎn)形成裝置。如圖27所示，噴嘴45的行(噴嘴行)配置為垂直于主掃描方向。在每行噴嘴45中，噴嘴45之間的間距為2×Pn。兩行噴嘴45之間的距離為L。另外，一行噴嘴45及其相鄰行的噴嘴45沿輔掃描方向同時(shí)移動(dòng)Pn的間距，以使噴嘴45以Z字形方式排列。因此，可由主掃描和輔掃描形成具有Pn間距的圖像。
噴嘴板43可由例如不銹鋼或鎳的金屬構(gòu)成，由聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的金屬和樹脂膜的合成物，例如，硅，及其合成物。另外，為保證墨汁在噴嘴表面(具有噴射墨汁的噴墨嘴45的噴嘴板43的噴墨表面)的排斥性質(zhì)，在噴嘴表面通過例如電鍍和墨汁排斥涂層等公知的方法形成墨汁排斥層。
在具有上述結(jié)構(gòu)的噴墨頭中，給壓電元件52選擇性地施加近似20V到50V的驅(qū)動(dòng)脈沖電壓，以使每個(gè)施加了驅(qū)動(dòng)脈沖電壓的選定的壓電元件在壓電元件52層堆積的方向得到替換。結(jié)果，每個(gè)選定的壓電元件52使相應(yīng)的振動(dòng)板42向噴嘴45變形，以引起相應(yīng)的壓力盒46的體積變化。這樣在壓力盒36中有壓力施加到墨汁，墨汁滴從噴嘴45噴射出。
墨汁滴從噴嘴45的噴射使壓力盒46內(nèi)的墨汁壓力下降，并由于墨汁的流動(dòng)慣性在壓力盒46中生成微小的負(fù)壓。在這種情況下，當(dāng)施加到壓電元件52的驅(qū)動(dòng)脈沖電壓關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的振動(dòng)板42回復(fù)到原始位置，相應(yīng)的壓力盒46回復(fù)到其原始形狀(體積)，因此在壓力盒46中又生成了負(fù)壓。在這種情況下，從墨汁供給口49供給墨汁，并由形成流動(dòng)通道阻擋部分的墨汁供給通道47供給到壓力盒46。所以，在噴嘴45處的墨汁半月面的振動(dòng)衰退并穩(wěn)定后，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓為下一次墨汁噴射而施加到壓電元件52。
下面，參考圖28描述噴墨打印機(jī)的控制器。圖28為一般性地圖示噴墨打印機(jī)控制器的系統(tǒng)方框圖。
如圖28所示的控制器包括微型計(jì)算機(jī)(CPU)80，其一般性地控制整臺(tái)噴墨打印機(jī)；只讀存儲(chǔ)器(ROM)81，其存儲(chǔ)預(yù)定的固定信息；RAM 82，其使用為工作區(qū)域；圖像存儲(chǔ)器(光柵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)83，其存儲(chǔ)從主機(jī)單元100傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù)或點(diǎn)圖形數(shù)據(jù))；平行輸入和輸出(PIO)端口84；輸入緩沖器85；平行輸入和輸出(PIO)端口84；波形生成電路87；頭驅(qū)動(dòng)電路88以及驅(qū)動(dòng)器89。
各種信息和數(shù)據(jù)，例如圖像數(shù)據(jù)，從主機(jī)單元100的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101傳輸，來自各種傳感器的檢測信號(hào)輸入到PIO端口84。另外，預(yù)定信息通過PIO端口84輸出到主機(jī)單元100和操作面板(未示出)。
波形生成電路87生成施加到記錄頭14的壓電元件52的驅(qū)動(dòng)波形。如下文所述，所述驅(qū)動(dòng)波形可由使用對(duì)從CPU 80輸出的驅(qū)動(dòng)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)(D/A)轉(zhuǎn)換的數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器的簡單結(jié)構(gòu)生成。
基于從PIO端口86接收的各種數(shù)據(jù)和信號(hào)，頭驅(qū)動(dòng)電路88把來自波形生成電路87的驅(qū)動(dòng)波形施加到記錄頭14選定管道的壓電元件52。另外，驅(qū)動(dòng)器89基于從PIO端口86接收的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)17和27，以沿主掃描方向移動(dòng)托架13，并轉(zhuǎn)動(dòng)傳送輥以將紙張3傳送預(yù)定的距離。
現(xiàn)在參考圖29到31描述涉及記錄頭14的驅(qū)動(dòng)和控制的控制器的驅(qū)動(dòng)和控制部分。圖29是圖解控制器的驅(qū)動(dòng)和控制部分的系統(tǒng)方框圖，圖30是圖解頭驅(qū)動(dòng)電路88的系統(tǒng)方框圖。圖31是圖示說明驅(qū)動(dòng)和控制部分操作的時(shí)序圖。
在圖29中，主控制器(CPU)91處理從主機(jī)單元100接收的作為打印數(shù)據(jù)的前數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))，并依據(jù)記錄頭14的布局進(jìn)行豎直到水平轉(zhuǎn)換。另外，主控制器91生成控制墨汁液滴變?yōu)榕c三值(三重)數(shù)據(jù)一致的大液滴、中液滴和小液滴(和無液滴或不打印)所需的二位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)SD，并把二位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)SD供給到頭驅(qū)動(dòng)電路(驅(qū)動(dòng)器IC)88。主控制器91另外向頭驅(qū)動(dòng)電路88提供時(shí)鐘信號(hào)CLK、鎖存信號(hào)LAT、以及用于選擇與要形成的點(diǎn)尺寸(墨滴尺寸)一致的驅(qū)動(dòng)波形的驅(qū)動(dòng)波形選擇信號(hào)M1到M3。此外，主控制器91讀取存儲(chǔ)在ROM81中的驅(qū)動(dòng)波形數(shù)據(jù)，并將其供給到驅(qū)動(dòng)波形生成電路87。
驅(qū)動(dòng)波形生成電路87包括D/A轉(zhuǎn)換器92，用于把從主控制器91接收的驅(qū)動(dòng)波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；放大器93，用于把D/A轉(zhuǎn)換器92的輸出模擬信號(hào)放大到實(shí)際驅(qū)動(dòng)電壓；以及電流放大器94，用于把放大器93的輸出放大為能夠驅(qū)動(dòng)記錄頭14的足夠高的電流。例如，如圖31(a)所示，電流放大器94輸出在一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)波形Pv。將驅(qū)動(dòng)波形Pv提供給頭驅(qū)動(dòng)電路88。
如圖30所示，頭驅(qū)動(dòng)電路88包括移位寄存器95，用于響應(yīng)來自主控制器91的時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)SD；鎖存電路96，用于響應(yīng)來自主控制器91的鎖存信號(hào)LAT鎖存移動(dòng)寄存器95的值；數(shù)據(jù)選擇器97，用于依據(jù)鎖存電路96鎖存的一位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)選擇來自主控制器91的驅(qū)動(dòng)波形選擇信號(hào)(邏輯信號(hào))M1到M3中的一個(gè)；電平移動(dòng)器98，用于把數(shù)據(jù)選擇器97的輸出(邏輯信號(hào))移動(dòng)到驅(qū)動(dòng)電壓電平；以及傳輸門99，其具有受電平移動(dòng)器98控制的打開和關(guān)閉態(tài)。傳輸門99從驅(qū)動(dòng)波形生成電路87接收驅(qū)動(dòng)波形Pv，并連接到對(duì)應(yīng)的記錄頭14的噴嘴的壓電元件52。
因此，在頭驅(qū)動(dòng)電路88中，數(shù)據(jù)選擇器依據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)SD選擇驅(qū)動(dòng)波形選擇信號(hào)M1到M3中的一個(gè)，并由電平移動(dòng)器98把選定的驅(qū)動(dòng)波形選擇信號(hào)(邏輯信號(hào))移動(dòng)到驅(qū)動(dòng)電壓電平。從電平移動(dòng)器98輸出的驅(qū)動(dòng)電壓電平施加到傳輸門99的門。
結(jié)果，傳輸門99依據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)波形選擇信號(hào)M1到M3中的一個(gè)的持續(xù)時(shí)間開閉，并且將形成驅(qū)動(dòng)波形Pv的驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到每條與打開的傳輸門99相連的連線。
例如，在驅(qū)動(dòng)波形Pv包括多個(gè)如圖31(a)所示的驅(qū)動(dòng)脈沖的情況下，每個(gè)只在時(shí)間T0到時(shí)間T1打開的傳輸門99輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，如圖31(b)所示。所以，當(dāng)如圖31(b)所示的驅(qū)動(dòng)脈沖施加到壓電元件52，小墨滴從相應(yīng)的噴嘴噴射出。類似地，每個(gè)只在時(shí)間T0到時(shí)間T2打開的傳輸門99輸出兩個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，如圖31(c)所示。這樣，當(dāng)如圖31(c)所示的驅(qū)動(dòng)脈沖施加到壓電元件52時(shí)，中墨滴從相應(yīng)的噴嘴噴射出。另外，每個(gè)只在時(shí)間T0到時(shí)間T3打開的傳輸門99輸出五個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，如圖31(d)所示。從而，當(dāng)如圖31(d)所示的驅(qū)動(dòng)脈沖施加到壓電元件52時(shí)，大墨滴從相應(yīng)的噴嘴噴射出。
所以，通過生成包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)波形并選擇施加到壓電元件52的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，可從一個(gè)驅(qū)動(dòng)波形生成噴射小墨滴、中墨滴和大墨滴所必需的驅(qū)動(dòng)波形。因此，只需一個(gè)電路生成驅(qū)動(dòng)波形，只需一條信號(hào)線供給該驅(qū)動(dòng)波形。從而可減小電路板和傳輸線的尺寸，也可降低其成本。
下面參考圖32，描述根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置的實(shí)施例。圖32為圖示圖像處理裝置實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。該圖像處理裝置的實(shí)施例由將圖像數(shù)據(jù)等傳輸?shù)絿娔蛴C(jī)的主機(jī)單元100形成，包括打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101，即根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例。主機(jī)單元100和打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101使用根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣的實(shí)施例，并進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的實(shí)施例，包括根據(jù)本發(fā)明的灰度再現(xiàn)方法的實(shí)施例。
在圖像形成裝置的實(shí)施例中，即上述噴墨打印機(jī)，實(shí)際記錄的點(diǎn)圖形和打印指示或命令一起從主機(jī)單元100接收，在圖像形成裝置中沒有提供生成要記錄的點(diǎn)圖形的裝置。所以，點(diǎn)圖形數(shù)據(jù)必須由打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101生成，其使用閾值矩陣的實(shí)施例，執(zhí)行灰度再現(xiàn)方法的實(shí)施例，并把點(diǎn)圖形數(shù)據(jù)從主機(jī)單元100(圖像處理裝置的實(shí)施例)傳輸?shù)綀D像形成裝置(噴墨打印機(jī))。
如圖32所示，主機(jī)單元100的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101包括顏色管理模塊(CMM)處理部分102；黑色生成/下顏色降低(BG/UCR)和γ-修正部分103；變焦處理部分104；以及閾值矩陣(表)105。例如，圖像數(shù)據(jù)由主機(jī)單元100的應(yīng)用軟件生成。圖像數(shù)據(jù)由CMM處理部分102、BG/UCR和γ-修正部分103以及變焦處理部分104處理，而閾值矩陣(表)105用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到點(diǎn)圖形。
參考圖33A到44C，首先描述由預(yù)定線主色調(diào)(具有對(duì)準(zhǔn)屬性(alignedproperty)的點(diǎn)布局圖形)再現(xiàn)灰度的閾值矩陣產(chǎn)生方法。
當(dāng)進(jìn)行圖像處理時(shí)，如果可實(shí)現(xiàn)足夠高的分辨率以使形成圖像的分辨率超過人眼的分辨力，理論上說圖片的質(zhì)量不受所進(jìn)行的處理種類的影響。但是在分辨率的量級(jí)可被人眼辨識(shí)時(shí)，由處理本身生成的不便可能對(duì)人眼變得很顯著。
圖33A、33B和33C圖示說明了對(duì)輸入圖像進(jìn)行拜爾型抖動(dòng)處理和錯(cuò)誤擴(kuò)散處理后的點(diǎn)圖形。圖33A到33C圖解了由通常使用的對(duì)近似300dpi的低分辨率記錄的半色調(diào)處理實(shí)際形成的點(diǎn)圖形。圖33B圖示了對(duì)如圖33A所示的輸入圖像進(jìn)行拜爾型抖動(dòng)處理后的輸出圖像。圖33C圖示了繼續(xù)進(jìn)行錯(cuò)誤擴(kuò)散處理后的輸出圖像。
因此，為了再現(xiàn)由不具備大量可再現(xiàn)灰度的圖像形成裝置中由一個(gè)像素以多級(jí)顯示的數(shù)據(jù)，必須由單位面積的點(diǎn)數(shù)，即由點(diǎn)面率進(jìn)行偽灰度顯示。
作為偽灰度顯示方法例子描述的兩種半色處理方法，不僅簡單地使灰度級(jí)和面積率匹配，還使點(diǎn)近似均勻排列，以使點(diǎn)布局不發(fā)生偏離，并調(diào)整點(diǎn)布局以使其具有對(duì)人眼不顯著的高頻性質(zhì)。當(dāng)該處理施加到600dpi或1200dpi的高分辨率記錄時(shí)，點(diǎn)布局圖形實(shí)際對(duì)人眼不顯著，可獲得極令人滿意的均衡點(diǎn)分布的圖片質(zhì)量。
另一方面，當(dāng)進(jìn)行150dpi或300dpi的低分辨率記錄時(shí)，點(diǎn)布局圖形即使在進(jìn)行使點(diǎn)布局圖形具有高頻性質(zhì)的調(diào)整處理后也變得對(duì)人眼顯著。因?yàn)?，原始圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)像素是通過偽灰度顯示由多個(gè)像素顯示的，原始圖像中沒有的紋理圖形出現(xiàn)在輸出圖像中。
圖33B圖解了該紋理圖形。另外，當(dāng)如圖34A所示的輸入圖像數(shù)據(jù)以相當(dāng)?shù)偷?2dpi的分辨率輸出時(shí)，如圖34B所示，紋理圖形變得更加顯著。圖34A和34B圖示說明了在對(duì)輸入圖像進(jìn)行拜爾型抖動(dòng)處理后的圖像數(shù)據(jù)。圖34B中混合了對(duì)拜爾型抖動(dòng)處理特有的紋理改變的部分和精細(xì)排列點(diǎn)且未出現(xiàn)紋理的部分，因此得到相當(dāng)差的圖片質(zhì)量。
另一方面，在錯(cuò)誤擴(kuò)散方法的情況下，點(diǎn)由第一次掃描中隨機(jī)出現(xiàn)的布局形成。如圖33C所示，對(duì)所有灰度級(jí)都保持該隨機(jī)點(diǎn)布局，紋理在這些灰度級(jí)中不會(huì)變化，并且不存在固定的紋理。因?yàn)椴淮嬖诠潭ǖ募y理，在圖像形成裝置中對(duì)機(jī)械偏差的干擾較不可能發(fā)生，因?yàn)辄c(diǎn)布局具有一定的自由度，相比于拜爾型抖動(dòng)處理，可得到高分辨率性質(zhì)。
然而，如圖35所示，根據(jù)錯(cuò)誤擴(kuò)散處理，相比拜爾型抖動(dòng)處理，粒度變差了。圖35圖解了以10％的色調(diào)間隔對(duì)以300dpi記錄的拜爾型抖動(dòng)圖形和錯(cuò)誤擴(kuò)散圖形測量的粒度。因此，在錯(cuò)誤擴(kuò)散處理中使用的希望得到各種有利效果的點(diǎn)布局的隨機(jī)性質(zhì)，實(shí)際導(dǎo)致低分辨率下的問題。換句話說，在低分辨率，一個(gè)顯著的噪聲成分在錯(cuò)誤擴(kuò)散處理的情況下被輕易辨識(shí)出，在拜爾型抖動(dòng)處理的情況下生成的對(duì)準(zhǔn)的紋理在作感官評(píng)定時(shí)變得更好。
因此，從上述可理解到，由點(diǎn)布局形成的紋理圖形種類極大影響了圖片質(zhì)量。為了在低分辨率下使用兩種半色調(diào)處理方法得到令人滿意的圖片質(zhì)量，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，必須形成具有好的排列的點(diǎn)布局圖形，并且對(duì)每個(gè)灰度級(jí)不要改變點(diǎn)布局圖形或使點(diǎn)布局圖形的改變不可見。
在閾值矩陣的實(shí)施例中，當(dāng)在全部半色調(diào)級(jí)恒定保持預(yù)定線主色調(diào)(具有對(duì)準(zhǔn)屬性的點(diǎn)布局圖形)時(shí)，通過只使用點(diǎn)布局圖形進(jìn)行點(diǎn)再現(xiàn)。因此，在圖像形成裝置以低分辨率記錄期間，當(dāng)由少量值進(jìn)行多級(jí)顯示時(shí)，可以以近似一位到三位量級(jí)改善圖片質(zhì)量。尤其在施加到使用點(diǎn)尺寸(直徑)調(diào)制的噴墨打印機(jī)時(shí)可得到令人滿意的記錄(打印)數(shù)據(jù)。
當(dāng)考慮具有對(duì)準(zhǔn)屬性(預(yù)定線主色調(diào))的點(diǎn)布局圖形時(shí)，通常必須考慮到與圖像形成裝置的機(jī)械偏差的關(guān)聯(lián)。換句話說，如上述噴墨打印機(jī)情況下，如圖36所示，包括記錄頭14和托架13的記錄單元在依據(jù)紙張3的傳送沿主掃描方向移動(dòng)時(shí)進(jìn)行記錄。圖36圖示說明了噴墨打印機(jī)中機(jī)械偏差的影響。在這種情況中，如果在輔掃描方向的紙張傳送和在主掃描方向的頭移動(dòng)速度的精確度存在不一致，對(duì)預(yù)定線主色調(diào)會(huì)產(chǎn)生干擾，并產(chǎn)生顯著的豎直和水平條紋。
圖37A和37B圖示說明了拜爾型抖動(dòng)圖形和噴墨打印機(jī)的機(jī)械偏差之間的干擾。圖37B圖示了當(dāng)輸出一個(gè)如圖37A所示的拜爾型抖動(dòng)圖形的灰度圖形時(shí)生成的干擾。如圖37B所示，當(dāng)主色調(diào)沿豎直和水平方向排列時(shí)，主和輔掃描方向的偏差A(yù)和B很容易發(fā)生同步。因?yàn)槿搜蹖?duì)0度和90度(180度和270度)方向敏感，理想地，避免沿豎直和水平方向輕易排列的主色調(diào)。然而，如上面對(duì)錯(cuò)誤擴(kuò)散方法的描述，最不可能生成干擾的隨機(jī)點(diǎn)布局在低分辨率下是不合意的，因?yàn)闀?huì)加強(qiáng)噪聲成分并使其顯著。
因此，如圖38A和38B所示，需要具有傾斜主色調(diào)的點(diǎn)布局圖形。圖38A和38B圖示說明了在根據(jù)本發(fā)明的閾值矩陣的實(shí)施例中具有傾斜主色調(diào)的點(diǎn)布局圖形。如圖38A和38B所示，通過使用例如45度傾斜和135度傾斜主色調(diào)的線群主色調(diào)，可對(duì)在主掃描方向和輔掃描方向的偏差獲得相同的效果。此外，因?yàn)槿搜蹖?duì)傾斜方向略不敏感，傾斜主色調(diào)比豎直和水平主色調(diào)不明顯。但是因?yàn)檫@里的主要目的是排列主色調(diào)，而不是使干擾(其通常產(chǎn)生問題)不顯著，由此可得到有利的性質(zhì)。
如圖38A和38B所示的線群主色調(diào)稱為“線群型抖動(dòng)”，其使用在電子攝影記錄中。在電子攝影記錄中，以激光束在充電光電導(dǎo)體上形成潛像，潛像由調(diào)色劑變?yōu)檎{(diào)色劑圖像而可視。調(diào)色劑圖像傳輸?shù)嚼缂垙埖挠涗浗橘|(zhì)上。因此，通過調(diào)制激光功率，可把點(diǎn)的尺寸控制在幾個(gè)等級(jí)，但是電子攝影記錄不適于使用小點(diǎn)進(jìn)行灰度顯示，因?yàn)檎{(diào)色劑粘附和傳輸性質(zhì)會(huì)因小點(diǎn)而惡化。因此，在電子攝影記錄中，一般使用通過盡可能地集中點(diǎn)而逐步形成大點(diǎn)的面積調(diào)制(AM)抖動(dòng)方法。
線群型抖動(dòng)方法是一種AM抖動(dòng)方法。雖然線群型抖動(dòng)方法具有方向性，但是其優(yōu)點(diǎn)在于點(diǎn)可以螺旋方式生長，并且集中型抖動(dòng)方法相比，記錄密度(線數(shù)或線密度)可更大。
然而，當(dāng)在電子攝影記錄中使用的線群型抖動(dòng)方法例如噴墨記錄或?qū)Τ娮訑z影記錄之外的其它記錄技術(shù)時(shí)，將不能適當(dāng)?shù)嘏帕兄魃{(diào)。換句話說，如圖39A所示，在電子攝影記錄的情況中，不僅可調(diào)整點(diǎn)尺寸也可調(diào)整點(diǎn)形成位置。所以，如圖39B所示，無論如何排列點(diǎn)，即，無論灰度級(jí)如何變化，都可在不破壞傾斜線形狀的情況下顯示灰度級(jí)。圖39A和39B圖示說明了在電子攝影記錄中使用的線群主色調(diào)以及灰度級(jí)的主色調(diào)的變化。
另一方面，如圖40所示，當(dāng)在電子攝影記錄中使用的線群型抖動(dòng)方法照原樣應(yīng)用于噴墨打印記錄時(shí)，點(diǎn)形成位置固定在由記錄分辨率決定的某個(gè)間距。因此，如圖40B所示，主色調(diào)即使在點(diǎn)數(shù)目微小增加時(shí)也會(huì)發(fā)生變化，并可達(dá)到初始要求，即實(shí)現(xiàn)不改變主色調(diào)或不使主色調(diào)的變化顯著的處理方法。圖40A和40B圖示說明了施加到噴墨記錄的線群主色調(diào)的點(diǎn)布局圖形以及灰度級(jí)的主色調(diào)的變化。
尤其在一般抖動(dòng)處理的情況中，為簡化處理機(jī)構(gòu)并以低成本實(shí)現(xiàn)高速處理，將相同的掩模拼貼成方形使用。因此，即使點(diǎn)的數(shù)目增加一點(diǎn)，該增加視為以拼貼周期豎直和水平對(duì)準(zhǔn)的圖形。
例如，當(dāng)使用如圖41A所示的4×4抖動(dòng)掩模進(jìn)行如圖41B所示的拼貼時(shí)，點(diǎn)變?yōu)榭傮w豎直和水平對(duì)準(zhǔn)。結(jié)果，生成如圖41C所示的格狀主色調(diào)。圖41A、41B和41C圖示說明了通過拼貼抖動(dòng)掩模形成的主色調(diào)。
因此，為保持群線主色調(diào)并避免通過該拼貼對(duì)主色調(diào)的改變，該實(shí)施例對(duì)每單個(gè)灰度級(jí)同時(shí)生成三個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。
換句話說，在由傾斜線群主色調(diào)進(jìn)行再現(xiàn)的情況下，當(dāng)如圖42A所示的在每單個(gè)灰度級(jí)具有一個(gè)點(diǎn)的掩模如圖42B所示地拼貼時(shí)，得到如圖42C所示的豎直和水平排列的格狀主色調(diào)。圖42A、42B和42C圖示說明了掩模對(duì)每灰度級(jí)具有一個(gè)點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)。
另外，在由傾斜線群主色調(diào)進(jìn)行再現(xiàn)的情況中，當(dāng)如圖43A所示的每單個(gè)灰度級(jí)具有兩個(gè)點(diǎn)的掩模(具有傾斜排列的點(diǎn)布局)如圖43B所示地拼貼，得到如圖43C所示的傾斜對(duì)準(zhǔn)的傾斜主色。在圖43C中，傾斜主色調(diào)交叉地45度對(duì)準(zhǔn)和135度對(duì)準(zhǔn)。圖43A、43B和43C圖示說明了掩模對(duì)每灰度級(jí)具有兩個(gè)點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)。
另一方面，在由傾斜線群主色調(diào)進(jìn)行再現(xiàn)的情況中，當(dāng)如圖44A所示的每單個(gè)灰度級(jí)具有三個(gè)點(diǎn)的掩模如圖44B所示地拼貼時(shí)，得到如圖44C所示只沿一個(gè)傾斜方向?qū)?zhǔn)的傾斜主色調(diào)。圖44A、44B和44C圖示說明了掩模對(duì)每個(gè)灰度級(jí)具有三個(gè)點(diǎn)的情況下的拼貼和主色調(diào)。當(dāng)掩模在每單個(gè)灰度級(jí)具有多于三個(gè)點(diǎn)時(shí)，可得到類似的傾斜主色調(diào)。
在這種情況下，對(duì)每單個(gè)灰度級(jí)同時(shí)形成三個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，需要3×3＝9倍或更大的倍數(shù)的掩模尺寸，以得到相同的再現(xiàn)灰度級(jí)的能力。相比錯(cuò)誤擴(kuò)散處理所需的緩沖寄存器等的尺寸，該9倍或更大的值是微小的。除非使用極大的掩模作參考，該掩模尺寸不會(huì)減少處理速度或增加成本。當(dāng)然，為實(shí)現(xiàn)高速處理，理想地，掩模的豎直和水平尺寸可由計(jì)算機(jī)容易地處理。換句話說，理想地，使掩模的尺寸乘8，以使在存入寄存器后不會(huì)生成不均勻(odd)。
下面，參考圖45A到45F描述掩模尺寸的放大。圖45A到45F圖示說明了基矩陣到子矩陣的分割。
當(dāng)使用如圖45A所示的具有傾斜線群主色調(diào)的參考掩模作為參考以在同時(shí)生成四點(diǎn)的情況下形成如圖45B所示的掩模，如圖45C所示的參考掩模的每個(gè)單元進(jìn)一步分割為如圖45D和45E所示的更小的子矩陣，以得到必要數(shù)目的灰度級(jí)。在這種情況下，通過使子矩陣成為類似于參考掩模的圖形以具有傾斜線群主色調(diào)，可防止生成破壞主色調(diào)的圖形。
例如，圖45D所示的3×3子矩陣能顯示36個(gè)灰度級(jí)。另外，圖45E所示的4×4子矩陣能顯示64個(gè)灰度級(jí)?？梢允褂脠D45F所示的2×2子矩陣，但是在使用2×2的子矩陣顯示灰度級(jí)的處理中生成了棋盤圖形主色調(diào)。因此，該實(shí)施例設(shè)設(shè)置子矩陣最小單元為3×3傾斜線群掩模。
通過使用上述子矩陣，可抑制生成破壞傾斜線群主色調(diào)的另一個(gè)主色調(diào)。
即使在使用如上述線群主色調(diào)的情況下對(duì)預(yù)定方向上的線主色調(diào)形成的閾值矩陣(抖動(dòng)矩陣)時(shí)，由于分辨率的降低，即灰度級(jí)的不連續(xù)性，在一些色調(diào)發(fā)生圖片質(zhì)量退化。換句話說，如圖46A和46B所示的對(duì)預(yù)定方向上的線主色調(diào)形成的矩陣圖形的部分，存在很難保持這種線主色調(diào)的色調(diào)。圖46A和46B圖示說明了在預(yù)定方向具有線主色調(diào)的矩陣圖形。
圖47A和47B圖示說明了在某個(gè)色調(diào)具有降低的分辨率的灰度圖像和矩陣圖形。對(duì)于圖47A所示的灰度圖像，如果對(duì)于部分501的色調(diào)，圖47B所示的矩陣圖形的分辨率降低，從而損失灰度級(jí)的連續(xù)性，圖片質(zhì)量退化。
因此，該實(shí)施例通過在對(duì)預(yù)定方向上的線主色調(diào)形成的閾值矩陣(抖動(dòng)矩陣)中選擇分辨率降低的色調(diào)范圍部分，防止由于在某個(gè)色調(diào)分辨率的降低引起的圖片質(zhì)量的退化。另外，重新調(diào)整色調(diào)之間矩陣的點(diǎn)布局，以具有高通濾波器性質(zhì)以及預(yù)定方向上的線主色調(diào)。
將通過空間頻率分析得到的人類視覺的空間頻率性質(zhì)施加到高通濾波器性質(zhì)，以得出低空間頻率性質(zhì)。圖48圖示說明了人類視覺性質(zhì)。在圖48中，縱坐標(biāo)以任意單位表示靈敏度，橫坐標(biāo)以任意單位表示空間頻率。人類視覺的空間頻率性質(zhì)可由下列公式(4)從視網(wǎng)膜上的空間頻率近似得到。
VTF(f)＝5.05(e-0.138f)(1-e-0.1f) (4)圖49A和49B圖示說明了具有高通濾波器性質(zhì)的矩陣圖形的除線主色調(diào)之外的部分。圖49A圖解具有高通濾波器性質(zhì)的矩陣圖形的除線主色調(diào)之外的部分，而圖49B圖解了除線主色調(diào)之外的這部分的高通濾波器性質(zhì)。
圖50A、50B、50C和50D圖示說明了由具有預(yù)定線主色調(diào)和在除線主色調(diào)之外的部分有高通濾波器性質(zhì)的矩陣形成的灰度圖像。圖50A圖解了具有線主色調(diào)的部分；圖50B圖解了具有高通濾波器性質(zhì)的除線主色調(diào)的部分。圖50C圖解了由基于圖50A和50B所示部分的這一實(shí)施例形成的抖動(dòng)矩陣。另外，圖50D圖示對(duì)應(yīng)于圖50C所示的抖動(dòng)矩陣的灰度圖像。
換句話說，通過使用圖50C所示的對(duì)圖47A所示的色調(diào)部分501合并圖50A和50B所示的部分的抖動(dòng)矩陣，可得到如圖50D所示的色調(diào)連續(xù)的灰度圖像。
因此，對(duì)于損失灰度級(jí)連續(xù)性的色調(diào)，如果簡單地形成預(yù)定方向上的線主色調(diào)，則使用具有在除線主色調(diào)之外的部分中的高通濾波器性質(zhì)和預(yù)定方向的線主色調(diào)的矩陣。結(jié)果，可抑制分辨率的退化(灰度級(jí)連續(xù)性的損失)，改善線主色調(diào)的連續(xù)性，以改善再現(xiàn)圖片的質(zhì)量。
在這種情況下，如果用于某些色調(diào)的抖動(dòng)矩陣為二級(jí)圖像，由兩幅這種二級(jí)圖像的差值圖像可得到高通濾波器性質(zhì)。
換句話說，根據(jù)抖動(dòng)方法，設(shè)置在低色調(diào)端的閾值點(diǎn)經(jīng)常處于高色調(diào)端。因此，在對(duì)上述一些色調(diào)的兩種抖動(dòng)矩陣中，如果把低色調(diào)端的抖動(dòng)矩陣稱為掩模A而把高色調(diào)端的抖動(dòng)矩陣稱為掩模B，由于抖動(dòng)方法的性質(zhì)，掩模A中存在的線主色調(diào)經(jīng)常存在于掩模B中。因此，如果通過從掩模B的二進(jìn)制圖像中減去掩模A的二進(jìn)制圖像得到差值圖像，則該差值圖像將沒有線主色調(diào)。
圖51A、51B、51C、51D和51E圖示說明了某些色調(diào)的矩陣之間的差值圖像。換句話說，如圖51A所示的灰度圖像的部分601使用如圖51B所示的掩模A，而如圖51A所示的灰度圖像的部分602使用如圖51C所示的掩模B。如果得到掩模A和B之間的差(B-A)，則得到如圖51D所示的差值圖像(差值圖形)。如圖51E所示，該差值圖像具有高通濾波器性質(zhì)。
另外，當(dāng)該閾值矩陣的實(shí)施例施加到多灰度級(jí)圖像的一些色調(diào)時(shí)，在極坐標(biāo)中由于二維空間頻率而導(dǎo)致的除預(yù)定方向上的線主色調(diào)之外的功率譜角分布變得均勻近似。
換句話說，圖像空間頻率的功率譜可由下列公式(5)定義，其中P表示圖像的空間頻率功率譜，F(xiàn)表示圖像的空間頻率振幅譜，而u和v分別表示對(duì)應(yīng)圖像x和y軸的空間頻率。
P(u，v)＝|F(u，v)|2(5)功率譜P(u，v)的值表示空間頻率(u，v)的強(qiáng)度。通過在極坐標(biāo)P(r，θ)中描述空間頻率(u，v)并使用下面的公式(6)，可從空間頻率(u，v)求出方向性，其中在公式(6)中，r表示功率譜的極坐標(biāo)半徑，θ表示功率譜的極坐標(biāo)角，q表示功率譜在θ方向的分量，而w表示圖像的采樣頻率。
q(θ)=Σr=0w/2P(r,θ)-----(6)]]>如上所述，該實(shí)施例的閾值矩陣對(duì)預(yù)定方向上的線主色調(diào)形成，并且在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。因?yàn)榫哂芯€主色調(diào)的部分只在預(yù)定方向上包括線主色調(diào)，所以極坐標(biāo)中的功率譜只對(duì)預(yù)定方向的角具有高值。另外，因?yàn)槌€主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)，功率譜值在極坐標(biāo)中變得均勻近似。
圖52A和52B圖示說明了矩陣的極坐標(biāo)下的功率譜分布。圖52A圖示了該閾值矩陣的實(shí)施例在極坐標(biāo)下的功率譜。另外，圖52B圖示了極坐標(biāo)下除45度線角外的功率譜分布。如圖52A所示，閾值矩陣在極坐標(biāo)下的功率譜中只在45度部分具有高值。另一方面，功率譜在極坐標(biāo)下的值除45度之外的部分均勻近似。
因此，對(duì)45度方向上的線主色調(diào)形成閾值矩陣，并且由于功率譜中除45度方向之外的高通濾波器性質(zhì)，值均勻近似。
如上所述，拜爾型抖動(dòng)矩陣和集中型抖動(dòng)矩陣是傳統(tǒng)系統(tǒng)抖動(dòng)方法中典型的掩模技術(shù)。對(duì)于如圖52A和52B所示的相同色調(diào)，圖53圖示說明了拜爾型抖動(dòng)矩陣在極坐標(biāo)下的功率譜分布，圖54圖示說明了集中型抖動(dòng)矩陣在極坐標(biāo)中的功率譜分布。如圖53和54所示，功率譜值在多個(gè)角度具有高值，與功率譜值只在45度角具有高值的圖52A不同。
因此，在預(yù)定方向的線主色調(diào)的連續(xù)性由可抑制分辨率的退化的閾值矩陣改善，并通過使用連續(xù)灰度顯示，可再現(xiàn)具有理想質(zhì)量的多灰度級(jí)圖像。另外，與錯(cuò)誤擴(kuò)散方法相比，該處理通過使用掩模技術(shù)得到簡化，并可改善處理速度，從而允許高速打印、高速圖像處理或高速圖像形成。在這種情況下，通過對(duì)傾斜方向使用設(shè)定線主色調(diào)預(yù)定方向的線群主色調(diào)，傾斜方向上的線主色調(diào)在圖像形成裝置中減少了水平條紋噪聲，從而允許輸出具有極高質(zhì)量的多灰度級(jí)圖像。
上述閾值矩陣和灰度再現(xiàn)方法可應(yīng)用于多色圖像處理方法中，其把多色圖像分解為多個(gè)顏色組分，并且使用至少一個(gè)顏色組分的原始圖像作為輸入圖像。在這種情況下，可輸出具有高圖片質(zhì)量的多色圖像。
在多色圖像形成裝置中，例如普通的彩色打印機(jī)，使用三種基礎(chǔ)色青色、洋紅色和黃色來打印。另外，在彩色噴墨打印機(jī)中，為了通過考慮亮度等因素改善可視顏色，在三種顏色之外還使用黑色。所以，盛行的彩色打印機(jī)使用四種基礎(chǔ)色來打印全彩圖像。而且，為改善打印的圖片質(zhì)量，還通過準(zhǔn)備作為兩種或更多基礎(chǔ)色的組合的一種或更多顏色，提出了使用更多顏色的彩色打印機(jī)。
根據(jù)在這些多色圖像形成裝置中使用的把原始多色圖像分解成多個(gè)顏色組分并使用顏色組分的原始圖像作為輸入圖像的多色圖像形成方法，以顏色組分單位進(jìn)行偽灰度顯示處理。因此，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，線主色調(diào)的連續(xù)性以顏色組分單位得到改善，并且，從而可形成具有高質(zhì)圖片的單色或多色圖像。
尤其在使用閾值矩陣以把每點(diǎn)轉(zhuǎn)換到二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)的圖像形成裝置的情況中，通過在以300dpi或更低的分辨率形成的圖像中應(yīng)用本發(fā)明，可增加圖像形成速度和打印速度以及改善圖片質(zhì)量。
換句話說，在使用偽灰度顯示處理的普通圖像形成裝置中，通過增加每單位面積的點(diǎn)密度，即通過增加分辨率，改善圖片質(zhì)量。然而，分辨率的改善同時(shí)增加了每單位面積需要處理的圖像數(shù)據(jù)數(shù)量，從而增加了處理時(shí)間。在具有300dpi的分辨率的圖像形成裝置的情況下，一般考慮偽灰度顯示處理的上限以近似顯示每英寸150條線，這是一般認(rèn)為難于實(shí)現(xiàn)高圖片質(zhì)量的原因。
但是在使用具有預(yù)定方向的線主色調(diào)的抖動(dòng)矩陣進(jìn)行偽灰度顯示處理的情況中，一些色調(diào)對(duì)人類視覺發(fā)生分辨率退化，在300dpi，分辨率進(jìn)一步減少，從而損失灰度級(jí)的連續(xù)性，并使圖片質(zhì)量退化顯著。所以，當(dāng)在具有該輸出格式(即以低分辨率輸出)的圖像形成裝置上形成圖像時(shí)，通過應(yīng)用本發(fā)明，可抑制分辨率退化，并改善預(yù)定方向上的線主色調(diào)的連續(xù)性，從而通過連續(xù)灰度顯示形成具有理想圖片質(zhì)量的多灰度級(jí)圖像。
在上述的實(shí)施例中，閾值矩陣以表格的形式存儲(chǔ)在主機(jī)單元100的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101中。然而，可使用如圖55所示的結(jié)構(gòu)。
圖55為圖解根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置的另一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。在如圖55所示的主機(jī)單元100中，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器101包括僅一臺(tái)CMM處理部分102以及BG/UCR和γ修正部分103，其通過由主機(jī)計(jì)算機(jī)100執(zhí)行的應(yīng)用軟件等處理圖像數(shù)據(jù)。在噴墨打印機(jī)700的控制器中包括變焦處理部分104和閾值矩陣(表)105。閾值矩陣(表)105由存儲(chǔ)本發(fā)明的閾值矩陣的ROM等形成。所以，該情況下，點(diǎn)布局的轉(zhuǎn)換在噴墨打印機(jī)700中進(jìn)行。但是無論點(diǎn)布局的轉(zhuǎn)換是在主機(jī)單元100中還是在噴墨打印機(jī)700中進(jìn)行，都可對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)作1∶1的比較處理，以允許高速低成本的圖像處理。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明特別應(yīng)用到主機(jī)單元和噴墨打印機(jī)(圖像形成裝置)。然而，本發(fā)明可類似應(yīng)用到以點(diǎn)形成圖像(即通過點(diǎn)顯示形成圖像)的任何類型的圖像形成裝置。所以，例如，本發(fā)明可應(yīng)用到熱傳遞型圖像形成裝置(打印機(jī))。本發(fā)明也可應(yīng)用到電子攝影型圖像形成裝置，例如激光打印機(jī)和LED打印機(jī)。
圖56一般性地圖解熱傳遞型圖像形成裝置。如圖56所示，紙張304和涂墨頁(ink sheet)305在壓力輥303和裝有加熱元件301的加熱頭300之間傳送。通過驅(qū)動(dòng)加熱頭300的加熱元件，把在涂墨頁105的基層306預(yù)定區(qū)域的蠟層307傳輸?shù)郊垙?04上，以在紙張304上形成圖像。
圖57一般性地圖解電子攝影型圖像形成裝置。圖58一般性地圖解電子攝影型圖像形成裝置的處理芯(cartridge)。
圖57所示的圖像形成裝置440是一種使用四種基礎(chǔ)色青色(M)、洋紅色(C)、黃色(Y)和黑色(Bk)形成全彩圖像的激光打印機(jī)。圖像形成裝置440通常包括四個(gè)光學(xué)寫(記錄)單元442M、442C、442Y和442Bk，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)于色彩M、C、Y和Bk的圖像信號(hào)發(fā)射激光束；四個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk，用于形成M、C、Y和Bk色的圖像；以及紙張供給盒443，其供應(yīng)在上面?zhèn)鬏攬D像的紙張。紙張供給輥444從紙張供給盒供給記錄紙，阻擋輥445以預(yù)定定時(shí)傳送記錄紙。傳輸帶446把記錄紙傳送到每個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk的傳輸部分。定影單元449把傳輸?shù)膱D像定影(fix)到記錄紙上。紙張彈出輥450把經(jīng)過定影的記錄紙彈出到紙張彈出盤451上。
四個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk具有如圖58所示的相同的結(jié)構(gòu)。如圖58所示，處理芯在外殼中整體包括有鼓形光電導(dǎo)體452，其裝備為圖像承載構(gòu)件；充電輥453；顯影單元454；以及清洗葉片459。
顯影單元454中裝有調(diào)色劑供給輥、充電輥、靜電傳送板457以及調(diào)色劑返回輥458，并且顯影單元454中裝有相應(yīng)顏色的調(diào)色劑。另外，在處理芯441的背部表面裝有狹縫460，來自相應(yīng)的光學(xué)寫單元的激光束通過其進(jìn)入。
每個(gè)光學(xué)寫單元442M、442C、442Y和442Bk包括半導(dǎo)體激光其、準(zhǔn)直透鏡、例如多棱鏡的光學(xué)反射器、以及掃描和成像光學(xué)系統(tǒng)，并且發(fā)射依據(jù)從諸如對(duì)圖像形成裝置外部提供的個(gè)人電腦的主機(jī)單元(圖像處理裝置)輸入的相應(yīng)顏色的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的激光束。從光學(xué)寫單元442M、442C、442Y和442Bk輸出的激光束掃描相應(yīng)處理芯441M、441C、441Y和441Bk的光電導(dǎo)體452，以在光電導(dǎo)體452上寫下靜電潛像。
當(dāng)開始形成圖像時(shí)，每個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk的光電導(dǎo)體452由充電盒453均勻充電，來自每個(gè)光學(xué)寫單元442M、442C、442Y和442Bk的激光束掃描相應(yīng)一個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk的光電導(dǎo)體452，以在光電導(dǎo)體452上寫下靜電潛像。在光電導(dǎo)體452上形成的潛像由通過顯影單元454的靜電傳送盤457靜電傳送的相應(yīng)顏色的調(diào)色劑顯影并可視化為調(diào)色劑圖像。脈沖形的顯影偏壓施加到光電導(dǎo)體452的對(duì)面部分和靜電傳送盤457之間，用于把靜電潛像顯色成像為調(diào)色劑圖像。沒有用于顯影的調(diào)色劑由靜電傳送盤457傳送并由調(diào)色劑返回輥458返回。
紙張供給盒443中的記錄紙與在處理芯441M、441C、441Y和441Bk的每種顏色圖像形成同步地由紙張供給輥444供給，并由阻擋輥445以預(yù)定定時(shí)傳送到傳輸帶446。傳輸帶446運(yùn)送記錄紙并連續(xù)將其傳送經(jīng)過每個(gè)處理芯441M、441C、441Y和441Bk的光電導(dǎo)體452。所以，每種顏色Bk、Y、C和M的調(diào)色劑圖像以重疊的方式連續(xù)傳輸?shù)接涗浖埳?。把其上以重疊方式傳輸了四種顏色的調(diào)色劑圖像的記錄紙傳送到包括定影帶447和壓力輥448的定影單元449，把全彩調(diào)色劑圖像定影在記錄紙上。然后由紙張彈出輥450將記錄紙彈出到紙張彈出盤451上。
圖59是圖示說明在該電子攝影型圖像形成裝置中點(diǎn)尺寸變化的時(shí)序圖。圖59(a)、59(b)和59(c)圖示了從每個(gè)光學(xué)寫單元442M、442C、442Y和442Bk發(fā)射的激光束的各種打開和關(guān)閉時(shí)間。通過改變?nèi)鐖D所示的激光束的打開和關(guān)閉時(shí)序，可改變光電導(dǎo)體452上形成的點(diǎn)尺寸。
當(dāng)然，上述噴墨打印機(jī)的記錄頭的結(jié)構(gòu)不會(huì)受到上述實(shí)施例的限制，可以使用各種其它的結(jié)構(gòu)，例如使用加熱電阻的熱力型噴墨頭和使用振動(dòng)板和電極的靜電型噴墨頭。另外，雖然在上述實(shí)施例中本發(fā)明應(yīng)用到圖像形成裝置，當(dāng)把圖像數(shù)據(jù)輸出給圖像顯示裝置時(shí)，也可類似地應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行圖像處理和灰度顯示。
另外，本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)的情況下進(jìn)行各種變化和修飾。
權(quán)利要求
1.一種閾值矩陣產(chǎn)生方法，其產(chǎn)生多個(gè)為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣，包括第一級(jí)，確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序；以及第二級(jí)，根據(jù)第一級(jí)中確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的閾值矩陣產(chǎn)生方法，其中所述第一級(jí)包括從所有灰度部分中選擇隨機(jī)灰度級(jí)；根據(jù)優(yōu)化條件確定選定灰度級(jí)的點(diǎn)布局；根據(jù)基于始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局的優(yōu)化條件，確定選定的始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)之間的每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局；以及基于每個(gè)灰度級(jí)確定的點(diǎn)布局，確定為二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序。
3.如權(quán)利要求2所述的閾值矩陣產(chǎn)生方法，其中所述第一級(jí)包括進(jìn)行調(diào)整處理，以把始端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局包括在末端灰度級(jí)的初始點(diǎn)布局圖形中；以及在保持始端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的同時(shí)，基于調(diào)整處理后的初始點(diǎn)布局圖形，根據(jù)優(yōu)化條件確定末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局。
4.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生多個(gè)為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)，而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣的程序，其中該程序包括第一部分程序，其使計(jì)算機(jī)確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序；以及第二部分程序，其根據(jù)第一部分程序中確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述第一部分程序包括使計(jì)算機(jī)從所有灰度部分中選擇隨機(jī)灰度級(jí)；使計(jì)算機(jī)根據(jù)優(yōu)化條件確定選定灰度級(jí)的點(diǎn)布局；使計(jì)算機(jī)根據(jù)基于始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局的優(yōu)化條件，確定選定的始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)之間的每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局；以及使計(jì)算機(jī)基于每個(gè)灰度級(jí)確定的點(diǎn)布局，確定為二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序。
6.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述第一部分程序包括使計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整處理，把始端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局包括在末端灰度級(jí)的初始點(diǎn)布局圖形中；使計(jì)算機(jī)在保持始端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的同時(shí)，基于調(diào)整處理后的初始點(diǎn)布局圖形，根據(jù)優(yōu)化條件確定末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局。
7.一種圖像輸出系統(tǒng)，包括第一部分，其確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的多個(gè)閾值矩陣的閾值布局次序；第二部分，其根據(jù)第一部分確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)；以及第三部分，使用第二部分產(chǎn)生的閾值矩陣，為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像輸出系統(tǒng)，其中所述第一部分包括用于從所有灰度部分中選擇隨機(jī)灰度級(jí)的裝置；用于根據(jù)優(yōu)化條件確定選定灰度級(jí)的點(diǎn)布局的裝置；用于根據(jù)基于始端和末端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局的優(yōu)化條件，確定選定的始端灰度級(jí)和末端灰度級(jí)之間的每個(gè)灰度級(jí)的點(diǎn)布局的裝置；以及用于基于每個(gè)灰度級(jí)確定的點(diǎn)布局，確定為二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像輸出系統(tǒng)，其中所述第一部分包括用于進(jìn)行調(diào)整處理，以把始端灰度級(jí)的優(yōu)化點(diǎn)布局包括在末端灰度級(jí)的初始點(diǎn)布局圖形中的裝置；以及用于在保持始端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的同時(shí)，基于調(diào)整處理后的初始點(diǎn)布局圖形，根據(jù)優(yōu)化條件確定末端灰度級(jí)的點(diǎn)布局的裝置。
10.一種灰度再現(xiàn)方法，包括使用抖動(dòng)矩陣將多灰度圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，所述抖動(dòng)矩陣至少在多灰度圖像的一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的灰度再現(xiàn)方法，其中，對(duì)應(yīng)于抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)的兩個(gè)二級(jí)圖像的差值圖像具有高通濾波器性質(zhì)。
12.如權(quán)利要求10所述的灰度再現(xiàn)方法，其中，對(duì)抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)，因二維空間頻率而導(dǎo)致的除極坐標(biāo)中預(yù)定方向上的線主色調(diào)之外的功率譜角分布均勻近似。
13.如權(quán)利要求10所述的灰度再現(xiàn)方法，其中，主色調(diào)為線群主色調(diào)。
14.一種閾值矩陣，用于將多灰度圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，包括多灰度圖像的至少一些色調(diào)的預(yù)定方向上的線主色調(diào)；以及在除線主色調(diào)之外的部分的高通濾波器性質(zhì)。
15.如權(quán)利要求14所述的閾值矩陣，其中，對(duì)應(yīng)于抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)的兩個(gè)二級(jí)圖像的差值圖像具有高通濾波器性質(zhì)。
16.如權(quán)利要求14所述的閾值矩陣，其中，對(duì)抖動(dòng)矩陣的一定色調(diào)，因二維空間頻率而導(dǎo)致的除極坐標(biāo)中預(yù)定方向上的線主色調(diào)之外的功率譜角分布均勻近似。
17.如權(quán)利要求14所述的閾值矩陣，其中，主色調(diào)可為線群主色調(diào)。
18.一種圖像處理方法，包括把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；以及使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
19.一種圖像處理裝置，包括用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分的裝置；以及用于使用抖動(dòng)矩陣，把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)的裝置，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
20.一種圖像處理裝置，包括用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分的裝置；以及用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)的裝置，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
21.一種圖像形成裝置，包括分解部分，把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；轉(zhuǎn)換部分，使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)；以及成像部分，依據(jù)轉(zhuǎn)換部分的輸出由多點(diǎn)形成圖像，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
22.一種圖像形成裝置，包括分解裝置，用于把多色圖像分解為多個(gè)顏色組分；轉(zhuǎn)換裝置，用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)；以及成像裝置，用于依據(jù)轉(zhuǎn)換部分的輸出由多點(diǎn)形成圖像，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
23.如權(quán)利要求22所述的圖像形成裝置，其中所述成像裝置通過從包括噴墨記錄、熱傳遞記錄、以及電子攝影記錄的組中選擇的記錄技術(shù)在記錄介質(zhì)上形成圖像。
24.一種打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，用于把輸出圖像數(shù)據(jù)提供給由多個(gè)點(diǎn)形成圖像的圖像形成裝置，包括分解裝置，用于把多色圖像分解成多個(gè)顏色組分；以及轉(zhuǎn)換裝置，用于使用抖動(dòng)矩陣把至少一個(gè)顏色組分的原始圖像轉(zhuǎn)換為以二級(jí)或多級(jí)顯示來顯示每個(gè)點(diǎn)的二級(jí)或多級(jí)圖像數(shù)據(jù)，以生成輸出圖像數(shù)據(jù)，所述抖動(dòng)矩陣在多灰度圖像的至少一些色調(diào)中具有預(yù)定方向的線主色調(diào)，并在除線主色調(diào)之外的部分具有高通濾波器性質(zhì)。
全文摘要
一種閾值矩陣產(chǎn)生方法，產(chǎn)生多個(gè)為了以多種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的閾值矩陣。該方法包括第一級(jí)，確定為了以一種點(diǎn)的開和閉態(tài)顯示半色調(diào)而把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)二進(jìn)制化的閾值矩陣的閾值布局次序，以及第二級(jí)，根據(jù)第一級(jí)中確定的閾值布局次序，產(chǎn)生用于把多級(jí)圖像數(shù)據(jù)量化為三值或更多值數(shù)據(jù)的多個(gè)閾值矩陣中的每一個(gè)。
文檔編號(hào)H04N1/405GK1557090SQ0281853
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者平野政德, 吉田雅一, 一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光