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JP4906097B2 - メモリインターフェイスユニットおよびメモリユニット - Google Patents
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メモリインターフェイスユニットおよびメモリユニット Download PDF

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本発明は、画像データなどを蓄積するのに適したメモリに関するものである。
特許文献1には、スキャナ、プリンタおよびコピー機の3つの機能、さらにはファックスなどを含む他の機能を1台の機器で手軽に利用できるマルチファンクションプリンタ(MFP)またはスキャナプリンタと称されるシステムが開示されている。MFPは、スキャナとプリンタが一体となり、MFP単独で動作するので、コピー操作は容易である。そして、スキャナとしても、プリンタとしても利用できるので、面積効率も良く、経済的である。
特許文献2には、メモリ容量を低減するために、ラスタライズされたデータに対して、所定のブロック単位で可変長可逆処理を施し、その圧縮データを圧縮メモリに格納し、圧縮できなかった場合はそのブロックのデータを非圧縮のまま非圧縮メモリに格納することが記載されている。さらに、その圧縮処理を、ランレングス圧縮方式と差分圧縮方式の一方で行なって圧縮不可能な場合は他方で行ない、いずれかの方式で圧縮可能であれば、その圧縮データを圧縮メモリに圧縮方式を示すフラグを立てて格納することが記載されている。
特開2004−88275号公報 特開平9−270919号公報
MFPなどの低コストで多機能を提供するシステムでは、低コストで大容量のメモリが要求される。データをランレングス圧縮方式などの可変長可逆圧縮処理を施してメモリに格納することにより、そのデータを格納するためのメモリ容量を低減でき、結果としてメモリの容量を増やすことができる。しかしながら、画像データなどにランレングス圧縮方式などの可逆圧縮処理を施すと、圧縮したつもりのデータ量が、オリジナルのデータ量よりもかえって増加する可能性がある。
このため、データを記録するためのメモリ容量を効率よく低減し、メモリの有効容量を増大するために、圧縮後の結果により、圧縮データと、非圧縮データとを選択して記録することが望ましい。また、可変長の圧縮データは、可変長でメモリに記録することにより、データを記録するためのメモリ容量を効率よく低減でき、メモリの有効容量を増大できる。特許文献2では、圧縮データを圧縮メモリに格納し、非圧縮のデータを非圧縮メモリに格納することにより、非圧縮のデータと圧縮データとを選択して記録することによりメリットを得ようとしている。特許文献2では、管理用の32ビット固定長のホワイトマップテーブル(WMT)と、32ビット固定長の圧縮データテーブル(CDT)と、64ビット固定長の非圧縮データテーブル(UDT)とを必要としており、可変長のメリットは活かされていない。また、これら3つのテーブルに対してデータを入出力する必要があるので、データの入出力に要する資源(回路、制御用のマイクロコードなどを含む)および処理時間はMFPに採用できるレベルに達していない。
本発明の一態様は、固定長の複数のデータブロックを含む画像データをメモリに書き込む入力ユニットであって、各々の固定長のデータブロックは画像の1ラインを構成する多値の複数の画素データを含み、各々の固定長のデータブロックの先頭にヘッダデータを付加して、メモリに対し、メモリに先行して書き込まれたデータに続いて書き込む入力ユニットと、固定長の複数のデータブロックを含む画像データを出力する出力ユニットであって、メモリからデータを読み出し、ヘッダデータに続いて読み出したデータを出力データとして出力する出力ユニットとを有するメモリインターフェイスユニットである。入力ユニットは、データブロックをランレングス符号化による可変長可逆圧縮処理をして画素データと連続画素数との組み合わせからなる所定のビット数単位の複数の圧縮データセットを含む可変長データブロックを生成する圧縮ユニットと、可変長データブロックが固定長よりも短いときは、ヘッダデータに可変長データブロックに含まれる圧縮データセットのビット数単位に関する情報を含め、データブロックの代わりに、可変長データブロックをメモリに書き込むためのデータとして選択する入力選択ユニットとを含む。出力ユニットは、ヘッダデータに圧縮に関する情報が含まれているときは、ヘッダデータにより指定されたビット数単位のデータセットを圧縮データセットとして、読み出したデータを伸張する伸張ユニットと、伸張ユニットにより伸張されたデータを、読み出したデータの代わりに出力データとして出力する出力選択ユニットと、ヘッダデータに続き読み出したデータまたは伸張されたデータが固定長に達したときに、読み出したデータに続くデータセットを次のデータブロックのヘッダデータと判断する判定ユニットとを含む。
このメモリインターフェイスユニットの入力ユニットは、メモリに対して、固定長の入力データブロックと、圧縮された可変長データブロックとを、ヘッダデータを先頭につけて連続して書き込む。したがって、圧縮後の結果により、圧縮されたデータと、圧縮される前の固定長のデータとを選択して記録することできる。さらに、可変長のデータブロックを可変長のまま、固定長のデータブロックと連続し(ヘッダデータは挟むが)混在した状態で、メモリに記録することが可能である。このため、データを記録するためのメモリ容量を効率よく低減でき、メモリの有効容量を増大できる。
このメモリインターフェイスユニットの出力ユニットは、判定ユニットにより、読み出したデータまたは伸張されたデータが固定長に達したときに、読み出したデータに続くデータセットをヘッダデータと判断する。したがって、メモリに、可変長のデータブロックと、固定長のデータブロックとに挟まれてメモリに記録されたヘッダデータを見つけることができる。このため、メモリに、固定長のデータブロックと混在して記録された可変長のデータブロックを、固定長が判明していれば、入力ユニットとは独立して、出力ユニットは、ヘッダデータに見つけ、それに基づき伸張し、固定長のデータブロックとして出力できる。
本発明の他の態様は、上記のメモリインターフェイスユニットと、メモリインターフェイスユニットにより入出力が制御されるメモリ本体とを有するメモリユニットである。このメモリユニットにおいては、固定長のデータを、メモリ本体(メモリ)に、固定長のデータブロックと、圧縮済みの可変長データブロックとをヘッダデータを挟んで、連続して、混在した状態で記録することができる。また、メモリに混在している固定長データブロックと可変長データブロックとから、固定長のデータを連続して出力できる。したがって、メモリ本体の有効な記録容量を増大でき、メモリ本体に対するデータの入出力に要する資源(回路、制御用のマイクロコードなどを含む)および処理時間を削減できる。したがって、経済的で、実質的な記録容量の大きなメモリユニットを提供できる。
可変長可逆圧縮処理は、ランレングス符号化である。圧縮ユニットは、ランレングス符号化により可変長データブロックを生成し、伸張ユニットは、ランレングス符号化により読み出したデータを伸張する。このとき、判定ユニットは、固定長および指定されたデータセット単位でヘッダデータであることを判断でき、メモリに対する最小の入出力単位、例えば、バイト単位で判定する必要がなく、判定に要する処理時間を削減できる。ランレングス符号化は、データブロックが、画像の1ラインを構成する多値の複数の画素データを含むデータブロックを圧縮する
本発明のさらに異なる他の態様は、上記のメモリユニットと、複数の画素データを含む画像データを取得するためのスキャナユニットと、画像データを用いて画像を印刷可能なプリンタユニットと、メモリユニットを介して画像データをプリンタユニットまたは外部装置に出力可能な制御ユニットとを有するシステムである。このシステムにはMFPが含まれる。
図1に、本発明の一実施形態にかかるMFPの概略構成を示している。このMFP10は、LAN2またはインターネットなどのコンピュータネットワークさらには公衆電話回線などを介してホストマシンであるパーソナルコンピュータ3と接続されている。接続可能なホストPC3は1つに限定されない。MFP10は、原稿(文字情報、写真などの画像を含む)をスキャンして画像データを取得するスキャナユニット11と、画像データを紙などに印刷可能なプリンタユニット12とを含む。スキャナユニット11およびプリンタユニット12は、内部バス13を介して制御セクション14と接続されている。制御セクション14は、CPU15、CPU用のプログラムを内蔵したROM16、作業用のRAM17およびネットワーク2を介してホストPC3と通信可能なインターフェイスユニット18とを含む。この制御セクション14としての機能は、ASICあるいはシステムLSIなどの他の形態で提供することが可能である。また、MFP10は、スキャナユニット11によりライン単位で読み込んだ画像を他の機能に提供するための内部バッファとして機能するメモリユニット20を備えている。
このMFP10は、これらの資源を用いて多様な機能を提供する。その1つは、スキャナであり、スキャナユニット11で取得した画像データをホストPC3に提供する。他の機能の1つは、プリンタであり、ホストPC3から提供された画像データをプリンタユニット12によりプリントアウトする。他の機能のさらに1つは、コピーであり、スキャナユニット11で取得した画像データをプリンタユニット12により印刷する。さらに、ファックス、フォトプリンタなど種々の機能を含めたり、ホストPC3の機能を用いて追加したりすることが可能である。
メモリユニット20の概略構成を図2に示している。このメモリユニット20は、スキャナユニット11から、MFP10の他の機能に対して画像データ19を供給するためのバッファとして機能する。メモリユニット20は、スキャナユニット11が独自のタイミングおよびスピードで画像データ19を取得することを可能としたり、また、MFP10に含まれる他の機能との並列動作を可能としたりするために有用である。大量の画像データを蓄積するためには、メモリユニット20のメモリ容量は大きいことが望ましい。しかしながら、スキャナユニット11に占有されるので、経済的な観点からはメモリ容量の大きなメモリユニット20は採用し難い。
図2に示すようにメモリユニット20は、メモリ(メモリ本体)21と、メモリ21に対する入出力を制御するメモリインターフェイスユニット22とを備えている。メモリインターフェイスユニット22は、メモリコントローラ23と、メモリコントローラ23を介してメモリ21にデータを書き込むための入力ユニット24と、メモリコントローラ23を介してメモリ21からデータを読み出すための出力ユニット25とを備えている。メモリ21の一例は、SDRAM、DDRSDRAMである。メモリコントローラ23は、リードライト制御、リードライト調停、アドレス制御、コマンド制御および入出力バッファを備えている。
このメモリユニット20の入出力の対象は、スキャナユニット11により読み取られる原稿の画像データ19の1ラインを構成する多値、例えば256階調(8ビット)の複数の画素データを含むデータブロックである。メモリユニット20は、画像の1ラインに相当する固定長のデータブロック(入力データブロック)31を受信する。入力データブロック31は、所定の数N(整数)の画素データセット(1画素8ビット)を含む。実際には、スキャナユニット11からは、ライン単位で読み取られたビットストリーム32と、垂直および水平同期信号33と、解像度変換から指定されるライン単位の画素数(N)を示すデータ34とが供給され、ビットストリーム32から固定長の入力データブロック31を切り出す。入力ユニット24は、固定長の入力データブロック31の先頭にヘッダデータ41を付加して、ライトリクエスト42と共にメモリコントローラ23に供給し、メモリ21にデータを書き込む。
出力ユニット25は、制御セクション14からメモリリクエスト(信号)49を受信すると、メモリコントローラ23に対してリードリクエスト(信号)43を出力する。リードリクエスト43に対してメモリコントローラ23から供給されたデータから、出力ユニット25は、ヘッダデータ41に続くデータを出力データ48として出力する。
図3に、入力ユニット24のさらに詳しい構成を示している。この入力ユニット24の基本的な機能は、固定長の入力データブロック31の先頭にヘッダデータ41を付加して、メモリ21に対し、メモリ21に先行して書き込まれたデータに続いて書き込むことである。そのため、連続した入力画素データ32から、垂直および水平同期信号33により、固定長のラインデータ(入力データブロック)31を切り出す連続画素数カウンタ51と、1ライン分の入力データブロック31を蓄えるバッファ(ディレイバッファ)52aと、ヘッダを付加するためのバッファ52hとを備えている。図4に、連続画素数カウンタ51により、固定長の入力データブロック31を切り出す機能を示している。連続画素数カウンタ51により、バッファ52aに対するリードライト制御機能53を制御し、バッファ52aに有効な画素データを所定の数N含む、固定長の入力データブロック31を蓄積する。バッファ52hには、固定長であることを示すデータが予めセットされており、固定長の入力データブロック31の先頭にヘッダデータ41が付加されてメモリコントローラ23に出力される。
この連続画素数カウンタ51は、さらに、可変長可逆圧縮処理の1つであるランレングス符号化により、固定長の入力データブロック31を圧縮し、可変長データブロック35を生成する機能も備えている。すなわち、連続画素数カウンタ51は、同じ階調の連続した数画素を、画素データと連続画素数とからなる、8ビット×3(24ビット)、もしくは8ビット×2(16ビット)のデータセットに変換し、可変長データブロック35を生成する。圧縮後のデータセットを24ビットにするか、16ビットにするかはライン単位(データブロック単位)で選択でき、ヘッダ用のバッファ54hのヘッダデータ41に書き込む。ヘッダデータ41は、可変長データブロック35と共にメモリ21に記録されるので、出力ユニット25では、ヘッダデータ41に基づき可変長データブロック35を可逆的に伸張できる。
さらに詳しくは、連続画素数カウンタ51は、ある画素データと、それに続く画素の画素データが変わるまで画素数のカウントを続けた結果とを、1つのデータセットとして圧縮データバッファ54aに、リードライト制御機能55を介して書き込む。これにより、圧縮データバッファ54aには、画素データと、画素数とからなる複数のデータセットを含む可変長データブロック(圧縮データブロック)35が生成される。
連続画素数カウンタ51が1ライン分のデータ(N個の画素データ)を処理すると、圧縮効率判定回路56が可変長データブロック35に含まれるデータのバイト数に基づき、固定長の入力データブロック31のバイト数(Nバイト)と比較して圧縮効果があるか否かを判定する。可変長データブロック35のデータ量(バイト数)が、固定長の入力データブロック31のデータ量よりも小さければ、セレクタ57により、可変長データブロック35を選択してメモリ21に記録する。すなわち、入力ユニット24は、可変長データブロック35が固定長Nよりも短いときは、ヘッダデータ41に可変長データブロック35の圧縮に関する情報を含め、入力データブロック31の代わりに、可変長データブロック35をメモリ21に書き込むためのデータとして選択する入力選択ユニット57を含む。可変長データブロック35と固定長データブロック31とが同じデータ量の場合は、メモリ21に書き込む点ではどちらを選択しても良い。しかしながら、出力ユニット25において、圧縮された可変長データブロック35は伸張する必要があり、連続あるいはバーストリードが難しい。したがって、データ量が同じ場合は、固定長データブロック31を記録することが好ましい。
図5に、出力ユニット25のさらに詳しい構成を示している。この出力ユニット25がメモリコントローラ23を介して読み出したデータ37には、ヘッダデータ41と、固定長データブロック31を構成するデータと、可変長データブロック35を構成するデータとが含まれる。したがって、出力ユニット25は、読み出したデータ37を、ヘッダデータ41としてヘッダデコーダ61に供給するためのセレクタ62を備えている。出力ユニット25は、さらに、読み出したデータ37を、固定長データブロック31を構成するデータ(非圧縮のデータ)として、そのまま出力するための回路63と、可変長データブロック35を構成するデータ(圧縮データ)として伸張ユニット64とに振り分けるセレクタ65を備えている。出力ユニット25は、さらに、伸張ユニット64により伸張されたデータ38を、読み出したデータ37の代わりに出力データ48として出力する出力選択ユニット(セレクタ)66を備えている。
また、出力ユニット25は、読み出したデータ37または伸張されたデータ38が固定長(Nバイト)に達したときに、読み出したデータ37に続くデータセットをヘッダデータ41と判断する判定ユニット67を含む。セレクタ62は、判定ユニット67の判定結果にしたがって、ヘッダデータ41を選択し、ヘッダデコーダ61に供給する。セレクタ65は、ヘッダデコーダ61のデコード結果に従って、固定長のデータブロック31を構成するデータか、可変長データブロック35を構成するデータかを選択し、可変長データブロック35を構成するデータであれば伸張ユニット64に供給する。ヘッダデコーダ61は、ヘッダデータ41を取得すると、次のデータを読み出すためのリードリクエスト43を出力し、ヘッダデータ41に続くデータが可変長データブロック35を構成するデータか、固定長データブロック31を構成するデータかを示す信号を出力する。
伸張ユニット64は、読み出したデータ37が、画素データ39aか、画素数のデータ39bを選択するセレクタ71を含む。上述したように、可変長データブロック35として記録されるときの、画素データ39aと、画素数39bとからなるデータセット39は、24ビットまたは16ビットであり、その情報はヘッダデータ41に含まれる。したがって、セレクタ71は、ヘッダデコーダ61のデコード結果により、データ39aおよび39bを選別することができる。画素データ39aは、その後の保持回路72により、画素数のデータ39bに含められた画素数だけ連続して、伸張されたデータ38として出力される。保持回路72は、自己保持用のセレクタ72aと、レジスタ(フリップフロップ)72bとを含む。
画素数39bは、出力側の連続画素数カウンタ73に供給される。連続画素数カウンタ73は、画素数39bをクロックにより1つずつダウンカウントするカウンタ73aと、カウンタ73aの結果を比較する比較器73bとを含む。比較器73bは、カウンタ73aのカウント結果が0になったときにリードリクエスト43を出力し、画素データの保持回路72に新しい画素データ39aをセットし、カウンタ73aに新しい画素数39bをセットする。
判定ユニット67は、ランレングス圧縮法を用いて256階調の画素データを含む画像データを1ライン単位で圧縮した圧縮データ(可変長データブロック)の先頭に付加されたヘッダ情報をデータ解凍時に検出するものであり、カウンタを用いた検出方法を採用している。制御セクション14からのメモリリクエスト49に基づくリードリクエスト43によりメモリ21から最初に読み出されるデータの先頭はヘッダデータである。したがって、それに続いて読み出されたデータ37が圧縮データか非圧縮データかは判断できる。非圧縮データならそのまま1ライン分のデータを出力し、圧縮データなら1ライン分の解凍処理を行う。判定ユニット67は、ヘッダデータ41を検出してから、画素データ数の出力合計値をカウントする2種類のカウンタ75および76を備えている。カウンタ75は、固定長のデータブロック31のデータを読み出すケースで、読み出されたデータ37のバイト数を単純にカウントするカウンタである。カウンタ75は、ダウンカウントあるいはアップカウントにより、読み出されたデータ37の数が固定長Nバイトに達すると、セレクタ62に対してヘッダデコーダ61を選択する信号79aを出力する。
カウンタ76は、可変長データブロック35のデータを読み出す場合に、伸張されたデータ38が固定長Nバイトに達したことを判断するためのカウンタである。このため、カウンタ76は、画素数39bを加算して合計を演算するラインカウンタ76aと、ラインカウンタ76aの合計値(バイト)を、固定長Nバイトから減算する回路76bと、減算結果を比較する比較器76cとを含む。比較器76cは比較結果が0であると、伸張されたデータ38が固定長Nバイトに達したと判断し、セレクタ62に対してヘッダデコーダ61を選択する信号79bを出力し、さらに、ラインカウンタ76aと、カウンタ75とをリセットする。
判定ユニット67は、固定長のデータをカウントすることにより生成された信号79aと、可変長のデータをカウントすることにより生成された信号79bとを選択するセレクタ77を備えており、直前のヘッダデータ41のデコード結果により、いずれかを選択しセレクタ62を制御する。これにより、固定長のデータブロック31を構成するためのデータと、可変長のデータブロック35を構成するためのデータとがメモリ21に混在して記録されている場合でも、次のデータブロックのヘッダデータ41を確実に見つけることができ、次のデータブロックを確実に再生し、出力データ48として出力できる。
この方式であると、入力ユニット24においてメモリ21に記録された固定長Nバイトの数値が、出力ユニット25に所定のタイミングで伝達されることにより、確実にヘッダデータ41を発見でき、圧縮および非圧縮のデータを再現して出力できる。したがって、途中でスキャニングしている画像の解像度が変わり、固定長Nバイトの数値が変わった場合でも、その画像データを再生できる。すなわち、ある解像度変換後のデータブロック(1ライン)31の画素数データとラインカウンタの値が、任意の画素データの連続出力が終わったある時点で必ず一致する。この一致した次の8ビットのデータが次ラインのヘッダとして容易に検出することが可能となる。
図6に、このメモリユニット20のメモリ21に画像データが記録された一例を模式的に示している。ヘッダデータ41に続き固定長の1ライン分のデータブロック31と、ヘッダデータ41に続き可変長の1ライン分のデータブロック35とが、連続して、混在した状態で、メモリ21に記録することができる。したがって、圧縮することが有効なデータのみを圧縮してメモリ21に格納することができ、さらに、固定長の非圧縮のデータと、可変長の圧縮されたデータとを、効率よく、無駄が生じないように、メモリ21に格納できる。このため、メモリ21の実質的なメモリ容量を、効率良く向上することができる。
さらに、このメモリユニット20では、メモリインターフェイスユニット22によりメモリ21がエンカプセルされており、メモリユニット20のユーザに対しては、固定長のデータの入出力をサービスする。したがって、ユーザは、メモリユニット20をメモリ本体21のメモリ容量よりも、期待される実効的なメモリ容量が大きなメモリとして利用することが可能である。
なお、上記では、可変長可逆圧縮処理の好適な例としてランレングス符号化を採用しているが、差分圧縮方式などの他の可変長可逆符号方式を併用することも可能である。また、このメモリユニットは、MFPに限らず、スキャナ、プリンタなどの他の機器および用途において、画像データを含む、連続したデータをバッファリングするためのメモリユニットとして使用できる。
本発明の一実施形態にかかるMFPの概略構成を示す図。 メモリユニットの概略構成を示す図。 入力ユニットの概略構成を示す図。 連続画素数カウンタの1つの機能を示す図。 出力ユニットの概略構成を示す図。 メモリの格納状態の一例を示す図。
符号の説明
10 MFP
20 メモリユニット、 21 メモリ(メモリ本体)
22 メモリインターフェイスユニット
23 メモリコントローラ、 24 入力ユニット、 25 出力ユニット

Claims (3)

  1. 固定長の複数のデータブロックを含む画像データをメモリに書き込む入力ユニットであって、各々の固定長のデータブロックは画像の1ラインを構成する多値の複数の画素データを含み、前記各々の固定長のデータブロックの先頭にヘッダデータを付加して、メモリに対し、前記メモリに先行して書き込まれたデータに続いて書き込む入力ユニットと、
    前記メモリからデータを読み出し前記固定長の複数のデータブロックを含む画像データを出力する出力ユニットであって、前記ヘッダデータに続いて読み出したデータを出力データとして出力する出力ユニットとを有し、
    前記入力ユニットは、
    前記データブロックをランレングス符号化による可変長可逆圧縮処理をして画素データと連続画素数との組み合わせからなる所定のビット数単位の複数の圧縮データセットを含む可変長データブロックを生成する圧縮ユニットと、
    前記可変長データブロックが前記固定長よりも短いときは、前記ヘッダデータに前記可変長データブロックに含まれる圧縮データセットのビット数単位に関する情報を含め、前記データブロックの代わりに、前記可変長データブロックを前記メモリに書き込むためのデータとして選択する入力選択ユニットとを含み、
    前記出力ユニットは、
    前記ヘッダデータに圧縮に関する情報が含まれているときは、前記ヘッダデータにより指定されたビット数単位のデータセットを圧縮データセットとして前記読み出したデータを伸張する伸張ユニットと、
    前記伸張ユニットにより伸張されたデータを、前記読み出したデータの代わりに前記出力データとして出力する出力選択ユニットと、
    前記ヘッダデータに続き前記読み出したデータまたは前記伸張されたデータが前記固定長に達したときに、前記読み出したデータに続くデータセットを次のデータブロックの前記ヘッダデータと判断する判定ユニットとを含む、メモリインターフェイスユニット。
  2. 請求項に記載のメモリインターフェイスユニットと、
    前記メモリインターフェイスユニットにより入出力が制御されるメモリ本体とを有するメモリユニット。
  3. 請求項に記載のメモリユニットと、
    前記複数の画素データを含む画像データを取得するためのスキャナユニットと、
    前記画像データを用いて画像を印刷可能なプリンタユニットと、
    前記メモリユニットを介して前記画像データを前記プリンタユニットまたは外部装置に出力可能な制御ユニットとを有するシステム。
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