JP2002079706A - 画像形成方法及びその装置 - Google Patents

画像形成方法及びその装置

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JP2002079706A JP2000272183A JP2000272183A JP2002079706A JP 2002079706 A JP2002079706 A JP 2002079706A JP 2000272183 A JP2000272183 A JP 2000272183A JP 2000272183 A JP2000272183 A JP 2000272183A JP 2002079706 A JP2002079706 A JP 2002079706A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データを記憶するメモリ容量の増大を防
止して、PWM信号の位相制御を実施する。 【解決手段】 ページメモリ160に記憶された多値画
像データをFIFO161を介して記録部100に転送
しレーザ光の走査により画像を形成する画像形成装置で
あって、記録部100の光変調部110は、この多値画
像データ202を入力してパルス幅変調信号を生成する
とともに、信号発生部200から入力される制御データ
201に応じて、この生成したパルス幅変調信号の位相
を変更する。この信号発生部200は、複数のレジスタ
250のそれぞれに制御データを記憶しており、レーザ
光の水平走査同期信号及び多値画像データに同期した画
素同期信号により求めた、形成される画素位置に応じ
て、対応する制御データを読み出して光変調部110に
供給している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多値の画素データ
に基づいて階調画像を形成する画像形成方法及びその装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器全般及びパーソナルコンピュー
タの普及に伴って、その周辺装置の普及も進んでいる。
このような周辺機器の一つにプリンタ装置がある。
【0003】このようなプリンタ装置では、ホストコン
ピュータ等の機器と通信を行い、コマンドや印刷データ
等をホストコンピュータ側から受け取ってビットマップ
メモリに描画展開を行って印刷出力を行っている。
【0004】このような描画展開時、原画像データがカ
ラーの階調データである場合、色情報が多少失われると
しても、階調表現が十分出来ないと、満足する出力結果
が得られないことになる。例えば、電子写真方式のよう
な印刷方式においては、印刷物において、ドットゲイン
に相当する描画部と非描画部の境界の非線形性が大きく
なり、単独画素での階調表現が難しい。そこで、このよ
うな印刷方式においては、単位面積内のドット数によっ
て各画素の階調を表現する、所謂、網点等の画像処理が
実施されている。このような処理では、網点の面積を小
さく取って、網点を視覚上目立たなくする必要がある。
よって、記録機構の解像度が1000dpi程度、或は
それ未満の場合には、単位面積内に階調表現のための十
分な数のドットを保持できない。そこで、各画素の階調
表現を行う手法と、上述した単位面積当りのドットによ
る階調表現とを併用することによって、十分な階調を確
保する必要性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】各画素の階調表現には
いくつかの手法があるが、例えば走査型の記録機構にお
いて比較的採用し易い手法の一つとして、各画素内でP
WM処理を行う方法がある。しかし、このようなPWM
変調を行った中間値の画素は、描画上孤立した画素とな
る。これは上述したように、描画部と非描画部の境界領
域が広くなり、安定性、線形性に欠けた不安定な印刷結
果を生み出すことになる。そこでこれを回避するため
に、隣接する画素に飽和描画画素、即ち、画素の全領域
に亙って描画されている画素と連続するように画素を描
画すれば良いことになる。
【0006】このように、複数の画素に亙って連続した
描画を行うには、PWM変調された信号の位相を変える
ことによって実現できるが、各画素の階調表現におい
て、位相情報の制御を行った場合には、その位相制御の
ための情報を各画素毎に用意する必要が生じる。しか
し、このような位相制御用の情報を各画素ごとに記憶す
ると、特に高解像度の機器の場合にはその情報量は膨大
なものとなり、メモリ容量の増大、コストアップを招く
ことになる。
【0007】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、画像データに応じたパルス幅変調信号の位相を制御
する制御データを画像形成の走査に同期して生成し、そ
の制御データに従ってパルス幅変調信号を制御すること
により、画像データを記憶するメモリ容量の増大を防止
した画像形成方法及びその装置を提供することを目的と
する。
【0008】また本発明の目的は、画像データを網点処
理する網点パターンに対応する制御データを予め設定し
ておき、画像形成のための画像走査に同期して、その制
御データを読み出し、その制御データに応じたパルス幅
変調信号の位相制御を行って画像を形成する画像形成方
法及びその装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、多値画像データに基づいて階調画像を形成する画
像形成装置であって、前記多値画像データに基づいて形
成される画素位置に応じた制御データを記憶する記憶手
段と、画像形成のための走査に同期して前記記憶手段か
ら前記制御データを読み出す読出し手段と、前記多値画
像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成す
ると共に、前記読出し手段により読み出された前記制御
データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変更する
PWM手段と、前記PWM手段より出力される前記パル
ス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を走査して画
像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とす
る。
【0010】上記目的を達成するために本発明の画像形
成方法は以下のような工程を備える。即ち、多値画像デ
ータに基づいて階調画像を形成する画像形成方法であっ
て、前記多値画像データに基づいて形成される画素位置
に応じた制御データを予め記憶しておき、画像形成のた
めの走査に同期して前記制御データを読み出す読出し工
程と、前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅
変調信号を生成すると共に、前記読出し工程で読み出さ
れた前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位
相を変更するPWM工程と、前記PWM工程で出力され
る前記パルス幅変調信号に応じて発光されるレーザ光を
走査して画像を形成する画像形成工程と、を有すること
を特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0012】図1は、本実施の形態に係る画像形成装置
(レーザビームプリンタ)の構成を示すブロック図であ
る。
【0013】図において、100は記録部を示し、本実
施の形態においては電子写真方式により画像記録を行
う。110は光変調部で、画像データ生成部150から
送られてくるイメージデータ202を入力し、半導体レ
ーザ素子111を駆動するためのパルス幅変調信号を生
成してレーザ素子111に供給している。半導体レーザ
素子111は、この光変調部110から出力される変調
信号により駆動されてレーザ光を発光し、不図示の感光
体に電位潜像を形成する。また光変調部110は、イメ
ージデータ202以外に、信号発生部200から制御デ
ータ201を入力して、これに応じてレーザ素子111
に供給するパルス幅変調信号の位相を変化させる。尚、
この光変調部110に入力されるイメージデータ202
は、例えば4ビットの画像データで、この制御データ2
01に基づき非発光、及び全点灯を含む16値のパルス
幅の信号(図2参照)を出力して半導体レーザ素子11
1に供給している。信号発生部200は、この制御デー
タ201を発生する信号発生部で、その詳細は図3を参
照して詳しく後述する。
【0014】尚、この記録部100には、レーザ素子1
11からのレーザ光を走査するための走査系、光学系、
現像系等が設けられているが、これらは本実施の形態の
説明上、重要ではないので、それらを省略して示してい
る。またBDは、レーザ素子111から放出されて走査
されるレーザ光を、1ラインの走査端で検出するビーム
ディテクタ(BD)の出力を示し、レーザ光の一走査ご
とにレーザ光を検知して水平同期信号を出力している。
【0015】次に、この記録部100にイメージデータ
202を出力して画像の記録を制御する画像データ生成
部150の構成を説明する。
【0016】この画像データ生成部150は、外部機器
からの指令やデータに従って記録すべき画像データを生
成する。151は、ホストコンピュータ等の外部機器と
のインターフェース部分(I/F)である。152はC
PUで、ROM153に記憶されている制御プログラム
に従って、このプリンタ全体の動作を制御している。こ
のROM153には、CPU152の制御プログラムや
各種データなどが格納されている。この制御プログラム
には、最終的なビットイメージ展開以外にも記録データ
の解釈、変換、記録部100のコントロール等、及びマ
ンマシン・インターフェース制御などの多くの処理プロ
グラムが存在する。また、このROM153には、文字
のフォントデータなどが格納されている。主記憶(RA
M)154は、外部機器から受信したデータのバッファ
リング、演算時のパラメータ格納。中間処理データの一
時処理領域等に使用される。CPU152は、ROM1
53に格納された制御プログラムに基づいて、インター
フェース部151で受信したコマンドやデータ等を処理
し、最終的にページメモリ160にイメージデータとし
て展開する。
【0017】インターフェース部151で受信されたプ
リントデータは、ROM153に登録されているディザ
マトリックス155やフォントデータなどを基にイメー
ジデータ(ここでは4ビット/画素)に展開され、ペー
ジメモリ160に記憶される。このイメージデータ20
2は、光変調部110の入力データ(4ビット)とな
る。161はFIFOメモリで、ページメモリ160か
ら読み出された4ビットのイメージデータ202を順次
保持し、ファーストイン・ファーストアウトで記録部1
00に出力している。
【0018】ここでページメモリ160には、イメージ
データ202の書き込みと、記録部100から要求され
るイメージデータ202の読み出し要求に基づくデータ
読み出しとの、2系統の独立したメモリアクセスが発生
する。ここで2つのメモリアクセスが競合すると、イメ
ージデータ202が正常に読み出されて記録部100に
送出されず、正常な記録が行われないことになる。物理
的にはページメモリ160が専用の個別素子ではなく、
他のメモリと共用されている場合には、更に、画像処理
以前のデータ処理のために、より膨大なメモリアクセス
が発生し、この問題は更に深刻になる。
【0019】従って、本実施の形態では、ページメモリ
160へのメモリアクセスの競合を避け、記録タイミン
グに合致した形でイメージデータ202を記録部100
に送りだすことができるように、イメージデータ202
を一旦FIFO161に貯えている。こうしてFIFO
161によって、記録部100へのイメージデータ20
2の転送タイミングをずらし、イメージデータ202が
画素やビーム走査の同期信号に合わせて、確実に記録部
100に出力されるようにしている。
【0020】図2は、前述した2ビットの制御データ2
01及び4ビットのイメージデータ202に対応するパ
ルス幅変調信号の波形の模式図である。
【0021】本実施の形態によれば、2ビットの制御デ
ータ201に要するメモリ量をページメモリ160から
節約した形となる。この制御データ201に対応するそ
れぞれの波形は、中央成長パルスとその反転波形、左寄
せ波形、右寄せ波形の4つの設定とする。ここで生成さ
れる波形はそれぞれ異なっているが入力されるイメージ
データ202の増大に合わせてパルスは太く成長してい
く。
【0022】図2を参照すると、「1pixel」は1画素の
幅を示し、制御データ201が“00”の時は左寄せ波
形(左側からドットが成長する波形)を示し、制御デー
タ201が“01”の時は右寄せ波形(右側からドット
が成長する波形)を示し、また制御データ201が“1
0”の時は中央成長波形(画素の中央からドットが成長
する波形)を示し、そして制御データ201が“11”
の時は、両側からドットが成長する波形(画素の両側か
らドットが成長する波形、即ち、中央成長パルスの反転
波形)を示している。
【0023】図3は、この制御データ201を発生する
信号発生部200の詳細構成を示すブロック図である。
【0024】図において、210、211のそれぞれ
は、主走査周期レジスタ及び副走査周期レジスタであ
る。ここでは、それぞれ最大値K、最大値Mまでの周期
が設定される。ここで例えば、画像データ生成部150
の網点処理の周期に合わせて、主走査周期レジスタ21
0、副走査周期レジスタ211に周期が設定される。2
12及び213は共にn進カウンタで、クロック入力
を、進数入力に設定された値に従ってカウントする。即
ち、n進カウンタ212のクロック入力には、画素クロ
ックVDOが入力され、主走査方向の繰り返し周期を生
成する。またn進カウンタ213には、走査同期信号B
Dが入力され、副走査方向の繰り返し周期を生成する。
この走査同期信号BDは、前述したように、記録部10
0内でレーザ光の一走査を検出する毎に生成されて供給
される。また画素クロックVDOは、画像データ生成部
150からイメージデータ202を送出するための画素
同期信号である。
【0025】214、215のそれぞれは、n進カウン
タ212及びn進カウンタ213のそれぞれの出力値に
応じて、制御データ201を格納しているレジスタ群2
50のレジスタの行及び列を選択するデマルチプレクサ
である。これらデマルチプレクサ214,215の出力
に応じて、レジスタグ250の中から列と行の双方がア
クティブになった唯一のレジスタの出力が選択され、こ
のレジスタの値が制御データ出力部216に供給され、
制御データ201として光変調器110に出力される。
このレジスタ群250は、それぞれに制御データ201
が設定されている合計K×M個のレジスタで構成され
る。
【0026】尚、このレジスタ群250には、行及び列
の選択線と、制御データ201の出力線以外に各種設定
用の書き込み信号線等が存在するが、ここでは簡単のた
め、それらを省略して示している。
【0027】本実施の形態においては、光変調部110
の制御データ201の入力が2ビットであるため、レジ
スタ群250の各レジスタは2ビットのレジスタとなっ
ている。
【0028】本実施の形態に係るレーザビームプリンタ
では、記録動作を行う前に、予めレジスタ群250のそ
れぞれに制御デー201のタ値を設定して初期化を行っ
ている。
【0029】n進カウンタ212及び213によって、
各画素毎に、K×M個存在するレジスタ群250の中か
ら一つのレジスタが選択され、その選択されたレジスタ
の設定値が制御データ201として光変調部110に出
力される。これによって光変調部110は、パルス信号
の位相を変化させる。
【0030】画像データ生成部150における網点処理
パターンと、レジスタ群250に設定されるレジスタ値
の対応例を図4(A)(B)に示す。
【0031】本実施の形態によれば、網点処理のマトリ
ックスのサイズを4×4とし、このパターンは濃度値の
増加に従って成長を開始し、成長しきった時点で次の順
位の画素の成長が開始される。
【0032】制御データ201を出力する信号発生部2
00には、イメージデータの処理と同じ周期、位相が設
定され、網点処理に対応するそれぞれの画素の位相設定
が図4(A)(B)に示すような配置となる。
【0033】本実施の形態に示した網点処理の成長順位
は単純なので、図4(B)に示す属性設定は、各走査列
とも同じ数値順になっている。
【0034】また人間の視覚特性を考慮して網点に傾斜
がかかっている場合や、カラー印刷処理において、色版
ごとに網点の角度をかえる場合には、より複雑な配置と
なる。
【0035】図4(A)(B)に示すような画素の成長
順位と属性配置で、各成長画素が飽和してから次の画素
を成長させるという法則を適用することによって、網点
は孤立した画素パルスを含むことなく成長する。
【0036】図5は、各成長画素が飽和してから次の画
素を成長させるという法則を満たすための、画素データ
の入力に対する閾値テーブルの例を示す図である。
【0037】図4(A)に示す成長順の成長画素は、各
濃度について、図5に示すような閾値テーブルを保有す
る。この閾値テーブルに従って入力濃度値をパルス幅に
変換することによって、網点処理マトリックスの全てに
同じ濃度が入力されていた場合は、網点は連続した描画
のみによって生成される。
【0038】このような描画領域が密に固まった形で描
画されることによって、階調安定性の高い描画が実施で
きる。
【0039】ページメモリ160に生成されたイメージ
データ202は、一旦FIFO161に列単位で貯えら
れる。こうして貯えられた画素のパルス幅情報の更新
と、属性情報のカウントアップは同じタイミングで実行
され、同期した状態で光変調部110に入力され、描画
出力される。
【0040】図6は、本実施の形態に係る画像データ生
成部150のCPU152による制御処理を示すフロー
チャートで、この処理を実行するプログラムはROM1
53に記憶されている。
【0041】まずステップS1で、インターフェース部
151を介してプリントデータを入力し、ステップS2
で、その受信したプリントデータを主記憶154の受信
バッファに記憶する。次にステップS3に進み、そのプ
リントデータの画データを処理するための網点パターン
を設定し、その網点パターンに対応する制御データをレ
ジスタ群250の各レジスタに格納する(ステップS
4)。尚、このステップS4における、レジスタ群25
0の各レジスタへの制御データの設定は、CPU152
から、図3に示すデマルチプレクサ214,215を介
して各レジスタを選択し、その各レジスタに不図示のデ
ータ線及び制御線を介してデータを書込むことにより行
われる。
【0042】次にステップS5に進み、入力したプリン
トデータに基づいて、その主走査及び副走査方向の画素
数に対応する主走査及び副走査レジスタの設定値を求
め、それを各レジスタ210,211にセットする。そ
してステップS6に進み、受信バッファに記憶されてい
るプリントデータをイメージデータに展開してページメ
モリ160に記憶し、ステップS7でプリント動作を開
始する。
【0043】この後は、画素クロックVDOに同期して
ページメモリ160から4ビットの画素データがページ
メモリ160から読み出されてFIFO161に格納さ
れ、この画素クロックVDOに同期して光変調部110
に転送される。光変調部110は、この入力される4ビ
ットの画素データと、その画素位置に応じて信号発生部
200から供給される2ビットの制御データ201とに
基づいて、半導体レーザ素子111を駆動するためのパ
ルス幅変調信号を発生して半導体レーザ素子111を駆
動する。
【0044】なお本発明は、複数の機器(例えばホスト
コンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリン
タなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置
など)に適用してもよい。
【0045】また本発明の目的は、前述した実施形態の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録
した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは
装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュー
タ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプ
ログラムコードを読み出し実行することによっても達成
される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラ
ムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。また、コンピュータが読
み出したプログラムコードを実行することにより、前述
した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプロ
グラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働し
ているオペレーティングシステム(OS)などが実際の
処理の一部または全部を行い、その処理によって前述し
た実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【0046】更に、記憶媒体から読み出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施の形態の機能が実現される
場合も含まれる。
【0047】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、階調数に応じたビット数の画素データを記憶するペ
ージメモリの容量の増大を抑え、この画素データの位相
情報などの制御情報を含むプリントデータを生成して格
納することができる。
【0048】これによって同じページメモリ構成でも、
描画領域が密になって印刷の安定性を高める描画処理が
可能になり、印刷出力した画像の画質が改善される。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像データに応じたパルス幅変調信号の位相を制御する制
御データを画像形成の走査に同期して生成し、その制御
データに従ってパルス幅変調信号を制御することによ
り、画像データを記憶するメモリ容量の増大を防止でき
る。
【0050】また本発明によれば、画像データを網点処
理する網点パターンに対応する制御データを予め設定し
ておき、画像形成のための画像走査に同期して、その制
御データを読み出し、その制御データに応じたパルス幅
変調信号の位相制御を行って画像を形成することができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成
例を示すブロック図である。
【図2】本実施の形態に係る光変調部において、入力画
素データと制御データに応じて出力されるパルス幅変調
信号の波形図である。
【図3】本実施の形態に係る信号発生部の構成を示すブ
ロック図である。
【図4】本実施の形態における網点処理パターン(A)
と、レジスタ部に設定されるレジスタ値(B)との対応
を示す図である。
【図5】本実施の形態に係る画素値に対応した閾値テー
ブルの一例を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態に係る画像形成装置のCP
Uによる制御処理を示すフローチャートである。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多値画像データに基づいて階調画像を形
    成する画像形成装置であって、 前記多値画像データに基づいて形成される画素位置に応
    じた制御データを記憶する記憶手段と、 画像形成のための走査に同期して前記記憶手段から前記
    制御データを読み出す読出し手段と、 前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信
    号を生成すると共に、前記読出し手段により読み出され
    た前記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相
    を変更するPWM手段と、 前記PWM手段より出力される前記パルス幅変調信号に
    応じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画
    像形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 【請求項2】 前記多値画像データは網点処理された画
    像データであり、前記制御データは前記網点処理の網点
    パターンに対応したデータであることを特徴とする請求
    項1に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記読出し手段は、前記多値画像データ
    に同期した画素クロックと、前記レーザ光の一走査に同
    期した水平同期信号とにより前記画像形成手段で形成さ
    れる画素位置に応じた制御データを読み出すことを特徴
    とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記記憶手段は、それぞれが1つの制御
    データを格納しているN×M個のレジスタを含むことを
    特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像
    形成装置。
  5. 【請求項5】 前記制御データは、 前記画像形成手段で形成される各画素を各画素の左側か
    ら成長するか、右側から成長させるか、中央から成長さ
    せるか、或は当該画素の両側から成長させるかのいずれ
    かを決定するためのデータであることを特徴とする請求
    項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 【請求項6】 多値画像データに基づいて階調画像を形
    成する画像形成方法であって、 前記多値画像データに基づいて形成される画素位置に応
    じた制御データを予め記憶しておき、 画像形成のための走査に同期して前記制御データを読み
    出す読出し工程と、 前記多値画像データに応じたパルス幅のパルス幅変調信
    号を生成すると共に、前記読出し工程で読み出された前
    記制御データに応じて前記パルス幅変調信号の位相を変
    更するPWM工程と、 前記PWM工程で出力される前記パルス幅変調信号に応
    じて発光されるレーザ光を走査して画像を形成する画像
    形成工程と、を有することを特徴とする画像形成方法。
  7. 【請求項7】 前記多値画像データは網点処理された画
    像データであり、前記制御データは前記網点処理の網点
    パターンに対応したデータであることを特徴とする請求
    項6に記載の画像形成方法。
  8. 【請求項8】 前記読出し工程では、前記多値画像デー
    タに同期した画素クロックと、前記レーザ光の一走査に
    同期した水平同期信号とにより前記画像形成工程で形成
    される画素位置に応じた制御データを読み出すことを特
    徴とする請求項6又は7に記載の画像形成方法。
  9. 【請求項9】 前記制御データは、 前記画像形成工程で形成される各画素を各画素の左側か
    ら成長するか、右側から成長させるか、中央から成長さ
    せるか、或は当該画素の両側から成長させるかのいずれ
    かを決定するためのデータであることを特徴とする請求
    項6乃至8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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