JP3175732B2 - 印刷装置及びパルス発生装置 - Google Patents
印刷装置及びパルス発生装置Info
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Description
タ、デジタル式複写機等の印刷装置に関し、特に感光体
をレーザー等の光で感光させることによって感光体表面
に潜像を形成させ、その像を紙などの印刷媒体に転写す
る印刷装置の改良に関する。また、本発明は更に、上記
レーザー等の光を制御するためのパルス信号を発生する
パルス発生装置に関する。
を感光ドラムに照射させ、感光した領域にトナー等の記
録材料を付着させて用紙に転写する印刷装置が知られて
いる。この種の印刷装置では、表面全体が負に帯電した
感光ドラムのうち感光した領域の電位が所定値まで上昇
する。これによって、負に帯電したトナーが感光領域に
のみ付着し、非感光領域には付着しないことになり、付
着したトナーが印刷媒体に転写される。
(ひいては用紙に転写されるトナーの量)を感光領域の
各部分に応じて変化させるために、照射するレーザー光
のエネルギー密度を制御することが知られている(例え
ば特開平5−64923号)。かかる従来技術において
は、感光領域にトナーを均一に付着させようとする場合
には、レーザー光のエネルギー密度が一定となるように
制御している。
度を一定にすると、感光領域の非感光領域との境界(エ
ッジ)付近において、感光領域の他の部分より多いトナ
ーが付着するという現象がある(トナーのエッジ効
果)。このエッジ効果は、レーザー光の照射によって感
光ドラム表面から放出されるエネルギーが、非感光領域
との境界付近において他の部分より大きくなることに起
因すると考えられている。
比較的広い領域に一様に照射された場合の、感光ドラム
表面上の各位置におけるエネルギーレベルを示したグラ
フである。この図に示されるように、感光ドラム表面上
のエネルギーレベルがレーザー光の照射によって所定量
(図示「h」)だけ低下する。しかし、感光領域のうち
非感光領域との境界付近においては、感光領域のうちそ
れ以外の部分よりも低いエネルギーレベルとなってい
る。従って、非感光領域との境界付近の電位が感光領域
の他の部分に比べて高くなり、より多くのトナーが付着
することになる。
の堆積高を示した図である。図2(a)(b)に示され
るように、非感光領域との境界付近には、感光領域の他
の部分に比べて多くのトナーが付着している。
消費量が必要以上に多くなってしまうという問題があ
る。図2(a)(b)のように、感光領域の内側部分の
面積が大きい場合は、余分なトナーの量は必要なトナー
の量に比べてさほど多くないが、図2(c)のように、
3乃至4ドット程度の幅の比較的狭い領域を感光させる
場合には、トナー消費量が必要量の2倍程度に達するこ
ともある。
ー光が(3乃至4ドット程度の)比較的幅の狭い領域に
一様に照射された場合の、感光ドラム表面上のエネルギ
ーレベルの分布を示したグラフである。この図に示すよ
うに、感光領域の幅が比較的狭い場合は、感光領域周縁
の、エネルギーレベルの低い部分が互いに近接してい
る。レーザー光がこのような比較的狭い領域に一様に照
射された場合にトナー消費量が特に多くなるのは、この
ためであると考えられている。
にレーザー光が照射された場合のトナー堆積量を示した
ものであり、この場合はトナー堆積量が少なくなること
を示している。
周辺領域におけるトナー付着量が感光領域の他の部分と
均一になるようにし、適切なトナー付着量となるように
することによってトナーの使用量を節約できるように
し、トナーカートリッジの交換寿命を延ばす(トナーカ
ートリッジ1本当たりの印刷可能枚数を多くする)こと
を目的とする。同時に、印刷画質に悪影響を与えないよ
うにすることを目的とする。
に、本発明の請求項1に記載された発明は、画像データ
に基いて印刷媒体に記録材料を付着させる印刷装置であ
って、前記画像データ中の特定画素データに順次注目
し、前記特定画素データによって表現される特定画素か
ら、前記画像データによって表現される画像中の輪郭ま
での最短距離に関するデータを算出し、前記算出された
位置関係に関するデータに基いて、前記特定画素に関し
て前記印刷媒体に前記記録材料を付着させる量を制御す
る印刷装置である。
は、請求項1に記載の印刷装置であって、前記最短距離
は、前記特定画素から前記輪郭を構成する線に仮想的に
垂線を引いた場合の、その垂線の長さである印刷装置で
ある。
は、画像データに基いて、印刷エンジンを駆動するため
のパルス信号を発生するパルス発生装置であって、 前記
画像データ中の特定画素データに順次注目し、前記特定
画素データによって表現される特定画素から、前記画像
データによって表現される画像中の輪郭までの最短距離
に関するデータを算出する位置関係算出部と、 前記算出
された最短距離に関するデータに基いて、パルス信号の
オンオフ比を制御するパルス制御部とを備えたパルス発
生装置である。
は、画像データに基いて、印刷エン ジンを駆動するため
のパルス信号を発生するパルス発生方法であって、 前記
画像データ中の特定画素データに順次注目し、前記特定
画素データによって表現される特定画素から、前記画像
データによって表現される画像中の輪郭までの最短距離
に関するデータを算出する位置関係算出ステップと、 前
記算出された最短距離に関するデータに基いて、パルス
信号のオンオフ比を制御するパルス制御ステップとを備
えたパルス発生方法である。
本発明の第1の実施形態による印刷装置であるレーザー
プリンタのブロック図である。この図に示すように、レ
ーザープリンタ200は、メインプロセッサ300、画
像メモリ500、パルス生成部600、印刷エンジン7
00を備えている。また、レーザープリンタ200はホ
ストコンピュータ100に接続されている。なお、レー
ザープリンタ200はホストコンピュータ100に直接
接続されている場合に限らず、図示しないネットワーク
を通じてコンピュータからの信号を受けられるようにし
ても良い。
ュータ100から送られた一連の印刷コマンドを処理し
て、印刷画像を形成する2値のドットイメージデータを
生成し、画像メモリ500に格納する。画像メモリ50
0は、パルス生成部600に接続されている。
アクセス(DMA)により画像メモリ500から画像デ
ータを読込み、印刷エンジン700内の描画レーザ(光
発生手段)を駆動するためのレーザ駆動パルスを生成す
る。このパルス信号により印刷エンジン700内のレー
ザダイオードが発光し、そのレーザー光が走査方向に従
って感光ドラムに照射され、照射された領域にトナー等
の記録材料が付着し、これが紙等の印刷媒体に転写され
る。
の第2の実施形態によるパルス発生装置を構成する。第
2の実施形態によるパルス発生装置は、第1の実施形態
による印刷装置のパルス生成部600と同一の構成を有
し、作用も同一である。そこで、以下では第1の実施形
態による印刷装置の全体について説明し、第2の実施形
態の説明を省略する。
の概要を示したブロック図である。パルス生成部(パル
ス発生装置)600は、一時記憶部610、位置関係算
出部620、パルス変調回路(パルス制御部)630を
備えている。これについて以下詳細に説明する。
示されている。一時記憶部610は、複数のラインメモ
リ61a、61b、61c、・・・、61i(計9個)
と、複数のシフトレジスタ611、612、613、・
・・、619(計9個)とを備えている。
水平走査線1本分の画像データを保持することができ
る。これらのラインメモリは直列的に接続され、前段の
ラインメモリから次段のラインメモリ(例えば61aか
ら61b)へのデータ転送が可能となっている。
れ9ビットの2値データを保持することができる。従っ
て、9個のシフトレジスタ611〜619全体で9×9
ビットの2値データを保持することができる。また、シ
フトレジスタ611の左端部はラインメモリ61aに接
続されている。シフトレジスタ612の左端部はライン
メモリ61bに接続されている。以下同様に、シフトレ
ジスタ613〜619の各左端部は、それぞれラインメ
モリ61c〜61iに接続されている。こうしてシフト
レジスタ611〜619は、それぞれラインメモリ61
a〜61iに記録されたデータを1ビットずつ順次取得
することができる。
細がブロック図で示されている。位置関係算出部620
は、算出条件判断部621、輪郭認識部622、距離算
出部623を備えている。そして、後に詳述するよう
に、一時記憶部610のデータをもとに、画像中の特定
画素データに順次注目し、この特定画素と画像中の輪郭
との位置関係に関するデータ(輪郭までの最短距離R)
を算出し、そのデータをパルス変調回路630に出力す
る。ここで「輪郭」とは、画像中の「印刷領域」と「非
印刷領域」との境界をいう。「印刷領域」とは、印刷し
ようとする画像のうち印刷媒体に記録材料を付着させる
領域であり、「非印刷領域」とは、印刷しようとする画
像のうち印刷媒体に記録材料を付着させない領域であ
る。
記憶部610におけるデータの動きを説明する。以下で
は、ラインメモリ61a〜61iの各セルは、図4
(b)に示されるように(a,1)〜(i,n)のアド
レスを有し、シフトレジスタ611〜619の各セル
は、(1,1)〜(9,9)のアドレスを有し、各セル
にそれぞれ1ビットの2値データを保持できるものとし
て説明する。
0に記録された2値の画像データが、走査方向に従い、
アドレス(a,1)、(a,2)、・・・の各セルに、
クロックに同期して順次記録される。ラインメモリ61
aに1本の走査線に相当する画像データが記録される
と、データが書き込まれた順序に従って読み出され、ア
ドレス(a,1)、(a,2)、・・・のデータがそれ
ぞれラインメモリ61bのアドレス(b,1)、(b,
2)、・・・に書き込まれる。それに伴い、ラインメモ
リ61aのアドレス(a,1)、(a,2)、・・・に
は、画像メモリ500に記録されていた次段の走査線の
画像データが順次書き込まれる。
する9本の走査線に相当する画像データが記録される。
そして、走査線1本分のデータが新たに書き込まれるご
とに、前段のラインメモリに記録されていたデータがす
べて次段のラインメモリに受け継がれることになる。
本の走査線から、同時に1ビットずつのデータが、クロ
ックに同期して各走査線の始端側から走査方向に順次読
み出される。読み出されたデータは、シフトレジスタ6
11、612、・・・、619の左端のアドレス(1,
1)、(2,1)、・・・、(9,1)に順次書き込ま
れる。各シフトレジスタにおいては、1ビット書き込ま
れるごとに、図示左端側から右端側に向けて1ビットず
つデータがシフトする。
9全体で、縦及び横に連続する9×9ビットの画像デー
タが保持され、走査方向に順次シフトすることとなる。
シフトレジスタの右端に達したデータは、次のデータシ
フトにより順次失われる。
のデータが書き込まれるごとに各ラインメモリのデータ
は次段のラインメモリに受け継がれる。このためシフト
レジスタにおいても、走査線の始端から終端までのデー
タが読込まれるごとに走査線1本分だけずれたデータが
読込まれる。
よって縦及び横に連続した9×9個のデータを保持でき
るようになっているが、これと異なる数のデータを保持
することとしても良い。
を実行するための手順を示すフローチャートである。一
時記憶部610は、クロックに同期し、上記のように走
査方向に1ドット分だけデータをシフトさせる(S50
1)。
21は、一時記憶部610の新しいデータに基いて、最
短距離Rの値を算出する条件が具備されているか否かを
判断する(S502)。具体的には、一時記憶部610
のシフトレジスタ611〜619に保持された画像デー
タのうち、これから印刷しようとする所定の注目点のデ
ータを参照し、当該注目点が印刷領域上の点であるか否
かを判断する。この注目点は、シフトレジスタ611〜
619のセルが構成するマトリクスの略中央に位置し、
例えばアドレス(5,5)の位置に相当する点である。
注目点のデータは2値データであるので、例えば注目点
のデータが「1」ならば印刷領域であり、「0」ならば
非印刷領域である。
ー光を照射しないので、最短距離Rを算出する必要がな
いと判断される(S502:NO)。この場合はパルス
発生処理のルーチンを抜け出し、アドレス(5,5)に
次のデータが記録されるのを待つ。
を算出する必要があると判断される(S502:YE
S)。この場合、輪郭認識部622は、シフトレジスタ
611〜619に保持されている画像データを参照し、
画像中の輪郭(印刷領域と非印刷領域との境界)を認識
する(S503)。具体的には、例えば印刷領域のデー
タが「1」であり、非印刷領域のデータが「0」である
とすると、シフトレジスタの各セルに保持されたデータ
を縦又は横方向に、デジタル的に微分(後述)すること
によって、「0」の領域と「1」の領域との境界を認識
する。なお、「0」と「1」とが頻繁に入れ替わって階
調を表現しているような部分では、「0」と「1」との
境界を画像中の輪郭とは認識しないこととしても良い。
ての説明図である。図6(a)に示したような、第3ビ
ット目から第7ビット目まで「1」のドットが連続する
データを例にとる。左端(走査始端側)から横方向に見
た場合に、「0」の次に「1」が存在する位置(第3ビ
ット)には、図6(b)のように信号「1」を発生させ
る。また図6(a)で「1」の次に「0」が存在する場
合には、最後に「1」が存在した位置(第7ビット)
に、図6(b)に示すように信号「1」を発生させる。
これを「横方向にデジタル的に微分すること」とする。
なお上記に限らず、最後に「0」が存在した位置(第2
ビット)と、「0」の次に「1」が存在する位置(第8
ビット)に、それぞれ信号「1」を出力させることとし
ても良い。
YES)、距離算出部623は、前記所定の注目点
(5,5)と前記輪郭との位置関係を算出し(S50
5)、パルス変調回路630に出力する。
明図である。図7には画像のうち正方形Wで囲まれた部
分のデータがシフトレジスタ611〜619に保持さ
れ、走査方向にシフトしている様子が模式的に示されて
いる。特に、正方形Wには、画像のうち半円で囲まれた
印刷領域の一部と、半円外側の非印刷領域の一部が含ま
れている。
すると、輪郭との位置関係は、走査方向に辿っていった
場合の輪郭までの距離(PQ)ではなく、輪郭までの最
短距離Rとするのが望ましい。最短距離Rの値は、注目
点Pから前記輪郭を構成する線に仮想的に垂線を引いた
場合の、その垂線の長さを求める等の方法により算出す
る。
部分がまったく認識されなかった場合は(S504:N
O)、距離算出部623は最短距離Rを算出しない。こ
れは、輪郭部分がシフトレジスタ611〜619に保持
された画像の範囲外にあり、輪郭部分が前記注目点から
十分離れているために、レーザー光のエネルギー密度を
下げる必要がないからである。
は、輪郭認識部622で輪郭に関するデータを算出し、
このデータに基いて距離算出部623で輪郭との距離を
算出したが、これに限らず他の方法で位置関係を算出し
ても良い。例えば注目点のまわりの各画素のデータが印
刷領域か否かを、注目点からの距離が近い順に1ドット
ずつ判断し、最初に到達した非印刷領域の画素と注目点
との距離を算出すれば、輪郭に関するデータを算出する
必要がない。
は、一時記憶部610の前記注目点(5,5)のデータ
(1又は0)、及び、最短距離Rが算出された場合には
Rの値に従って、レーザー光の制御のためのパルス信号
を印刷エンジン700に対して出力する。特に、トナー
付着量が印刷領域内で一定となるように、前記位置関係
に基いてパルスのオンオフ比を制御する。
幅)のパルス間隔に対する比である。パルス信号のオン
オフ比は、パルス密度変調等の方法によっても制御する
ことができるが、この実施形態では、パルス幅変調によ
ってパルス幅を決定することによって、オンオフ比を制
御する。オンオフ比を制御することによって、レーザー
光のエネルギー密度を制御することができる。すなわ
ち、オンオフ比を小さくすればレーザー光の照射される
時間が短くなるのでエネルギー密度が下がり、オンオフ
比を大きくすればレーザー光の照射される時間が長くな
るのでエネルギー密度が上がる。これによって、トナー
を感光体に引き寄せる電界力を調節することができる。
すグラフの一例である。このグラフは、画像中の輪郭か
らの最短距離Rを横軸にとり、トナーの付着量を一定と
するために適切なパルス信号のオンオフ比を縦軸にとっ
ている。このようなグラフは、トナーの付着量とパルス
信号のパラメータとの関係に関する実験データをもと
に、経験的に得られるものである。このグラフに示され
るような関係に従って、印刷領域の各位置に適切なエネ
ルギー密度のレーザー光が出力されるよう、パルス信号
が生成される。その際、図示しないROMなどの記憶装
置に、上記グラフに表されたような、最短距離Rとして
算出され得る値とパルス信号のパラメータ(オンオフ
比、パルス幅、その他のレーザー光のエネルギー密度に
影響する要素)との関係を記憶させ、この記憶装置のデ
ータをもとにパルス幅変調をおこなっても良い。
十分遠い位置においては、100%のオンオフ比が適切
とされている。従って、当該位置については、レーザー
光が100%照射される。換言すれば、最短距離Rの値
に基く変調はかけられない。
距離が一定長さ以下になると、トナーの付着量を一定と
するために適切なオンオフ比が低くなり、最も低いとこ
ろでは60%程度のオンオフ比が適切とされている。6
0%が適切な位置においては、当該位置に相当する画素
におけるパルス幅の合計が全体の60%となるように、
パルス幅を制御する。
部分では、トナーの付着量を一定とするために適切なオ
ンオフ比が高くなる。以上のような特性に従い、各位置
に対して適切なエネルギー密度のレーザー光が出力され
るよう、パルス幅が制御される。
1パルスとするとレーザー光を間引いたことが肉眼で分
かってしまうおそれがある。そこで、1画素当たり複数
のパルスに分けることにより、レーザー光を間引いたこ
とが肉眼で分からないようにすることが望ましい。
である場合は、当該画素は印刷領域ではないので、パル
スは出力されず、レーザー光も出力されない。
印刷媒体に印刷した場合の各位置におけるトナー堆積高
を示した図である。この図に示されるように、印刷領域
内の各位置におけるトナーの付着量は均一化され、トナ
ーが必要以上に消費されないようになっている。特に、
図9(c)のように(3〜4ドット程度の)比較的幅の
狭い領域に印刷される場合であっても、堆積するトナー
の量が多すぎないようになっている。また、印刷デュー
ティー(用紙面積全体に対するトナー付着面積の割合)
が同じであれば、画像の形(幅の広い印刷領域を多く含
むか、幅の狭い印刷領域を多く含むか)によってトナー
消費量に差が生ずることが無くなる。
説明したが、これに限らず、デジタル式複写機等、感光
体に光を照射して記録材料を付着させ、印刷媒体に転写
する印刷装置であれば、本発明を適用することができ
る。
感光領域の周縁領域におけるトナー付着量が感光領域の
他の部分と同程度になるようにし、適切なトナー付着量
となるようにすることによって、印刷の画質を維持しつ
つ、トナーの使用量を節約できるようにすることができ
る。また、感光領域の幅の広狭によってトナー付着量に
差がないので、印刷可能枚数をより正確に予測できるよ
うにすることができる。
た場合の各位置のエネルギーレベルを示す図であり、図
1(a)はレーザー光の照射範囲が比較的広い場合、図
1(b)は照射範囲が比較的狭い場合を示している。
各位置におけるトナーの付着量を示すグラフであり、図
2(a)及び図2(b)は、感光領域の幅が比較的広い
場合、図2(c)は感光領域の幅が比較的狭い場合、図
2(d)は感光領域の幅が極めて狭い場合を示してい
る。
を示すブロック図である。
ク図であり、図4(a)はパルス生成部の全体及び他の
要素との接続関係を示し、図4(b)はパルス生成部の
うち特に一時記憶部の構成を示し、図4(c)はパルス
生成部のうち特に位置関係算出部の構成を示している。
めの手順を示すフローチャートである。
る。
フである。
けるインクの付着量を示すグラフであり、図9(a)及
び図9(b)は、感光領域の幅が比較的広い場合、図9
(c)は感光領域の幅が比較的狭い場合、図9(d)は
感光領域の幅が極めて狭い場合を示している。
Claims (4)
- 【請求項1】 画像データに基いて印刷媒体に記録材料
を付着させる印刷装置であって、 前記画像データ中の特定画素データに順次注目し、 前記特定画素データによって表現される特定画素から、
前記画像データによって表現される画像中の輪郭までの
最短距離に関するデータを算出し、 前記算出された最短距離に関するデータに基いて、前記
特定画素に関して前記印刷媒体に前記記録材料を付着さ
せる量を 制御する印刷装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の印刷装置であって、 前記最短距離は、前記特定画素から前記輪郭を構成する
線に仮想的に垂線を引いた場合の、その垂線の長さであ
る印刷装置。 - 【請求項3】 画像データに基いて、印刷エンジンを駆
動するためのパルス信号を発生するパルス発生装置であ
って、 前記画像データ中の特定画素データに順次注目し、前記
特定画素データによって表現される特定画素から、前記
画像データによって表現される画像中の輪郭までの最短
距離に関するデータを算出する位置関係算出部と、 前記算出された最短距離に関するデータに基いて、パル
ス信号のオンオフ比を制御するパルス制御部とを備えた
パルス発生 装置。 - 【請求項4】 画像データに基いて、印刷エンジンを駆
動するためのパルス信号を発生するパルス発生方法であ
って、 前記画像データ中の特定画素データに順次注目し、前記
特定画素データによって表現される特定画素から、前記
画像データによって表現される画像中の輪郭までの最短
距離に関するデータを算出する位置関係算出ステップ
と、 前記算出された最短距離に関するデータに基いて、パル
ス信号のオンオフ比を制御するパルス制御ステップとを
備えたパルス発生方法 。
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