JP3733166B2

JP3733166B2 - 多色画像出力装置及び方法

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Publication number: JP3733166B2
Application number: JP05339596A
Authority: JP
Inventors: 淳柏原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: EP0796004A3; DE69735787D1; EP0796004B1; JPH09247477A; DE69735787T2; EP0796004A2; US6271868B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーレーザビームプリンタ等の多色画像出力装置及び出力方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの出力装置として、レーザビームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像出力装置が広く使われるようになってきた。これらの画像出力装置はその高品質印字、静粛性、及び高速性などの多くのメリットによりデスクトップパブリッシングの分野を急速に拡大させる要因となってきた。
【０００３】
更に、最近では文字や図形のエッジを検出して滑らかにするスムージング処理等の高画質化技術を取り入れて画質の向上を図ることが一般的になってきている。また、印字機構部であるプリンタエンジンの解像度も以前の標準であった２４０ｄｐｉに変わって６００ｄｐｉやそれ以上の高解像のものがでてきており、これに上記スムージング処理技術を組み合わせることにより、印字品質も以前と比較して飛躍的に向上してきた。
【０００４】
更に、電子写真方式のカラープリンタも開発され、ホストコンピュータやプリンタの画像生成部であるコントローラ等の高性能化により従来からのモノクロ印刷のみならず、カラー画像を扱い、印刷することが実用化され、普及しつつある。このようなカラープリンタによって階調性のあるフルカラー画像を印刷する方法としては、ディザ法、濃度パターン法、誤差拡散法等、いくつかの手法が用いられている。これらの手法はいずれも所定領域内の印字ドットと非印字ドットの比率によって階調を表現するいわゆる擬似中間手法である。更に、特にレーザビームプリンタにおいては比較的容易に主走査方向の解像度を変えることができるという特徴があり、例えば画像データのレベルに応じてレーザダイオードの駆動パルス幅を変化させることにより濃度を表現するパルス幅変調方式も採用されている。このパルス幅変調方式はディザ法に代表される擬似中間手法に比べて階調性と解像度を高いレベルで両立できるという点で優れている。
【０００５】
この種のカラー画像出力装置には、像担持体に帯電、露光、現像によって形成された記録像を記録紙上に転写する工程を複数回繰り返すことによって記録紙上に複数色の重ね画像を形成してカラー画像を得る方法があり、特開昭５０−５０９３５号等に記載されている構成で実用化されている。
【０００６】
図１は、本発明に係るカラー画像出力装置のエンジン部の断面図である。同図において、装置本体１００内には、像担持体であるところの感光ドラム１０６、ローラ帯電器１０９、更に、感光ドラム１０６の左辺には、複数個の現像器１１６Ｍ、１１６Ｃ、１１６Ｙ、１１６Ｂｋが回転可能の支持体１１５の回転軸を中心とする同心円上に配設されている。前記現像部１１６Ｍ、１１６Ｃ、１１６Ｙ、１１６Ｂｋ内には現像材であるマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、ブラックトナーがそれぞれ収容されており、各現像器は現像用開口面が常に感光ドラム面に対向するように駆動される。
【０００７】
一方、感光ドラム１０６の右辺には、記録紙（不図示）を保持し、かつ感光ドラム１０６の像を記録紙上に移転させる機能を有する転写ドラム１０８が配置されている。以上の構成により、感光ドラム１０６は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。
【０００８】
前記ローラ帯電器１０９には約−７００Ｖの直流電圧に周波数１０００ＨZ、Ｖｐｐ（ピークトゥピーク）１５００Ｖの交流電圧が重畳され、前記感光ドラム１０６の表面は約−７００Ｖに均一に帯電される。
【０００９】
装置本体上方には、露光装置を構成するレーザダイオード１０３、高速モータによって回転駆動される回転多面鏡１０４、結像レンズ１０５を含む光学ユニット１１８、及び折り返しミラー１２２が配置され、光学走査系をなしている。図２は前記光学走査系の上面図である。（簡単のために折り返しミラー１２２の図示は省略する）。
【００１０】
６００ｄｐｉ、８ビットの多値画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０及び画像属性信号／ＩＭＣＨＲは画像クロックＶＣＫＬ信号に同期してパルス幅変調回路１０１に入力され、レベルに応じたパルス幅のレーザ駆動信号ＶＤＯとしてレーザドライバ１０２に入力される。
【００１１】
図３にパルス幅変調回路１０１の内部ブロック図を示す。同図において、１２９はラインメモリである。このラインメモリ１２９はトグルバッファ形式に構成されており、独立したクロックによって書き込みと読み出しを同時に行なうことが可能な構成となっている。１３０はクロック発生回路で、水平同期信号／ＬＳＹＮＣに同期したパターンクロック信号ＰＣＬＫ及びＰＣＬＫを１／３分周したクロック信号１／３ＰＣＬＫを生成する。ＰＣＬＫは６００ｄｐｉの１ドット印字に対応する周期を有する。また、１３１はγ変換回路、１３２はＤ／Ａ変換回路、１３３は位相制御回路、１３４、１３５は三角波発生回路、１３６、１３７はコンパレータ、１３８はセレクタ、１３９はＤフリップフロップである。以下、パルス幅変調回路１０１の動作を説明する。
【００１２】
まず、主走査１ライン分の／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０信号及び／ＩＭＣＨＲ信号がクロック信号ＶＣＬＫによりラインメモリ１２９に書き込まれる。第１ラインの書き込みが完了すると、次ラインの水平同期信号／ＬＳＹＮＣによりラインメモリ１２９の書き込みのバンクが切り替えられ、次の第２ラインの信号が書き込みが行なわれると同時に、既に書き込まれている第１ラインのデータが上記パターンクロック信号ＰＣＬＫにより読み出される。上記読み出された／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０信号及び／ＩＭＣＨＲ信号はγ補正回路１３１に入力される。γ補正回路１３１では／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０信号に対し、／ＩＭＣＨＲ信号で指定されるＰＷＭの線数に応じてプリンタエンジンのプロセス条件に最適なγ変換を行なう。γ変換された８ビットの画像信号／ＶＤ７〜／ＶＤ０は、その値に応じてＤ／Ａ変換回路１３２でアナログ電圧に変換され、アナログビデオ信号ＡＶＤとなる。このとき、Ｄ／Ａ変換回路１３２は画像信号／ＶＤ７〜ＶＤ０の値が００Ｈで最小電圧を発生し、ＦＦＨで最大電圧を発生する。上記アナログビデオ信号ＡＶＤはコンパレータ１３６及び１３７の負入力に入力される。
【００１３】
一方、コンパレータ１３６及び１３７の正入力にはそれぞれ三角波発生回路１３４の出力ＴＲＩ１及び三角波発生回路１３５の出力ＴＲＩ２が入力されている。三角波発生回路１３４は例えば図４のように構成される。同図において、切り換えスイッチ１５２には前記パターンクロック信号ＰＣＬＫを位相制御回路１３３で位相変化させたクロック信号ＰＣＬＫ’が入力されている。スイッチ１５２はクロックＰＣＬＫ’がＨレベルのときはａ端とｃ端を接続し、電流源１５０からの電流Ｉをコンデンサ１５３に流す。するとコンデンサ１５３には電荷がチャージされ、電圧値Ｖは直線的に増加する。次にクロックＰＣＬＫ’がＬレベルになると、スイッチ１５２はｂ端とｃ端とを接続し、電流源１５１に電流Ｉが流れ、コンデンサ１５３に蓄積された電荷がディスチャージされて電圧値Ｖは直線的に減少する。以上のようにしてＰＣＬＫと等しい周期を有する三角波ＴＲＩ１が得られる。三角波発生回路１３５も同様に構成されるが、入力クロックが１／３ＰＣＬＫ’であるため、出力される三角波信号ＴＲＩ２の周期は１／３ＰＣＬＫと等しく、すなわちＴＲＩ１の３倍となる。
【００１４】
次に、コンパレータ１３６及び１３７では上記アナログビデオ信号ＡＶＤと三角波信号ＴＲＩ１及びＴＲＩ２の電圧レベルが比較され、それぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１とＰＷＭ２が得られる。従って、パルス幅変調信号ＰＷＭ１の線数は６００線、パルス幅変調信号ＰＷＭ２の線数は２００線となる。
【００１５】
前記パルス幅変調信号ＰＷＭ１及びＰＷＭ２はセレクタ１３８に入力され、画像属性／ＩＭＣＨＲに応じて選択される。／ＩＭＣＨＲが「真」、すなわちＬレベルのときは階調性において優れるＰＷＭ２が選択される。また、／ＩＭＣＨＲが「偽」、すなわちＨレベルのときは解像度において優れるＰＷＭ１が選択される。
【００１６】
選択された信号はレーザ駆動ＶＤＯとしてレーザドライバ１０２に送出される。後述する現像時において、レーザ駆動信号ＶＤＯのパルス幅に応じて画像の濃淡が再現される。以上説明したパルス幅変調回路１０１のタイミングチャートを図５に示す。
【００１７】
次に、図２においてレーザドライバ１０２は前記レーザ駆動信号ＶＤＯに応じてレーザダイオード１０３をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、出力されるレーザビーム１２７は不図示のモータにより矢印方向に回転駆動される回転多面鏡１０４で変更され、光路上に配置された結像レンズ１０５を経て、感光ドラム１０６上を主走査方向に一定速度で走査し、感光ドラム１０６上に潜像を形成する。このとき、ビームディテクタ１０７はレーザビームの走査開始点を検出し、この検出信号Ｇから主走査の画像書き出しタイミングを決定するための水平同期信号である／ＬＳＹＮＣ信号が生成される。
【００１８】
以上述べた主操作の動作が繰り返されて１ページ分のマゼンタの潜像が感光ドラム１０６上に形成されていく。
【００１９】
感光ドラム１０６の光の照射された箇所は略−１００Ｖになる。更に、感光ドラム１０６が図１の矢印方向に回転するとマゼンタトナーが収容された現像器１１６Ｍによって可視化される。
【００２０】
次に、再び図１を参照して転写工程を詳述する。
【００２１】
用紙カセット１１０内から不図示のピックアップローラによって給紙された記録用紙（不図示）はグリッパ１１２によって保持され、次いで電圧印加した吸着ローラ１１３によって転写ドラム１０８に静電吸着される。感光ドラム１０６上のトナー像は、不図示の電源から転写ドラム１０８に印加された電圧によって、上記転写ドラムに吸着された記録用紙上に転写される。更に上記工程をシアン色、イエロー色、ブラック色について行なうことにより記録用紙上には多色のトナー像が形成される。上記要旨は分離爪１２１によって転写ドラム１０８から剥がされ、更に公知の加熱、加圧の定着装置１２３によって溶融固着されカラー画像が得られる。その後、感光ドラム１０６上の転写残トナーは公知のファーブラシ、ブレード手段等のクリーニング装置１２５によって清掃される。また、転写ドラム１０８上に残ったトナーもファーブラシ、ウエブ等の転写ドラムクリーニング装置１２６によって清掃することが望ましい。
【００２２】
続いて感光ドラム１０６は除電、初期化される。ここで、上記例の場合、感光ドラム１０６を帯電させるために帯電ローラ１０９を用いており、感光ドラム１０６を除電する場合には印加する交流電圧はそのままで、直流電圧をおおむね０Ｖにすることによって除電が行なわれる。また、転写ドラム１０８は除電ローラ１１１によって除電、初期化される。
【００２３】
ここで、現像方式としては、ＡＴＲやスクリュウ等の複雑な構成を要せず、かつユーザメンテナンスを向上させるプロセスカートリッジ方式が採用可能な１成分方式がよい。更に、前記１成分現像方式の中でも非接触現像方式は構成を簡素化できるメリットがある。すなわち、接触現像方式では現像ローラと感光ドラムが接触するために、どちらか一方を弾性体にしなければならない。しかし非接触現像方式では、これら部材を例えばアルミニウム基体等の剛体のまま使用することができるのでコストメリットが大きい。更に、カラートナーは出力画像の発色性を良好にするために、定着時にある定着温度で瞬間的に融けて混色するようなシャープメルトタイプのトナーを用いることが望ましい。しかしこの種のトナーはガラス転移点も低くなることが多く、感光ドラムと現像ローラを接触させた現像方式、いわゆる接触現像方式では、感光ドラムと現像ローラの摺擦によりどちらか一方、もしくは両方の部材にトナーが融着してしまうおそれがある。この融着を防止するためにも非接触現像方式を用いることが望ましい。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、非接触現像方式には多くの長所を有するが、この方式を用いてカラー画像を形成したところ本発明者らは、図６に示すように異なる色で隣接して形成された画像の色の間に、本来あるべきでない白い隙間があいてしまう現象を見いだした。これは感光ドラム上にドラム表面電位が急峻に変化する潜像、例えば画像エッジ部が形成されたとき、この部位を現像装置にて現像した際、本来感光ドラム上に形成された静電潜像よりも顕画像が細く形成される場合があるためである。単色画像形成の場合には隣接色が無いために、画像の細りが多少生じてもなんら問題はない。しかしながら、このような状態でカラー画像形成を行うと、図６に示すように例えばシアン色の帯とブラック色の帯を隣接させた画像の場合、本来ならば隣接するはずのシアン色の帯とブラック色の帯の間に隙間が出来てしまうという不具合が生じてしまう。
【００２５】
これらの顕画像の細りは感光ドラム上に形成された静電潜像のエッジ部にて図７に示すように電解が巻き込んでいるために起こる現象で、非接触現像方式においてその影響が顕著に現れてしまう。ここでこの電解の巻き込む現象を緩和させるために、ドラム表面を一様に帯電するときにその帯電電位を下げる方法があるが、顕画像の細りを少なくする効果はあるものの、非印字領域へのトナー付着、いわゆるかぶり現象が生じてしまったり、印字領域と非印字領域との電位差が少なくなるので十分な画像濃度が得られないという欠点がある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の多色画像出力装置は以下に示す構成を備える。即ち、複数の色要素を順次転写材上に重ねてカラー画像を形成する多色画像出力装置であって、各色ごとのビットマップ画像を生成する画像生成手段と、電位の分布により表面に潜像が形成される像担持体と、前記ビットマップ画像における注目画素及びその近傍の画素群を参照して、前記注目画素が白画素であり、かつ、前記注目画素近傍の画素群に白でない画素が含まれている場合に、前記注目画素に対応する潜像を、白画素に対応する電位と所定差があり、かつ可視化されない電位で前記像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像を可視現像化する現像手段とを備える。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明を６００ｄｐｉのカラーレーザビームプリンタに適用する場合の好適な実施例を詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施例）
図８にカラーレーザビームプリンタを用いた印刷システムの概要を示す。
【００３２】
同図において、ホストコンピュータ５０２は、図示しないハードディスク等の記憶装置に格納されているワードプロセッサ等の文書処理プログラムを起動し、図形、イメージ、文字、表（表計算等を含む）等が混在した文書処理を実行する。作成された文書の情報はプリンタドライバプログラム（図示せず）によりレーザビームプリンタ５０１で印刷するために所定のプリンタ言語で記述された印刷情報に変換される。この印刷情報は文字コードやベクトル情報、イメージ情報等を含んでいる。変換された印刷情報はインターフェース５０３を介してレーザビームプリンタ５０１に送られる。
【００３３】
レーザビームプリンタ５０１はホストコンピュータ５０２から送られる前記印刷情報を受け、これらの情報に基づいてドットデータ（ビットマップデータ）からなる画像情報を生成するビデオコントローラ２００（以下、単に「コントローラ」と記すことがある）と、ビデオコントローラ２００から順次送られる画像情報に応じてレーザを変調し、変調されたレーザビームを感光ドラム上に走査することにより潜像を形成し、これを記録紙に転写した後定着させるという一連の電子写真プロセスによる記録を行なうプリンタエンジン１００（以下、単に「プリンタ」または「エンジン」と記すことがある）より構成される。このプリンタエンジン１００は６００ｄｐｉの解像度を有する。
【００３４】
また、レーザビームプリンタ５０１は、図示しないカードスロットを少なくとも１個以上備え、内蔵フォントに加えてオプションフォントカードや言語系の異なる制御カード（エミュレーションカード）を接続できるように構成されている。
【００３５】
上記ビデオコントローラ２００とプリンタエンジン１００はインターフェース信号線３００（ビデオインターフェースと呼ぶ）によって接続されている。以下、これらのインターフェース信号について簡単に説明する（図９参照）。なお、以降の説明において信号名に付した「／」は当該信号がロウ・アクティブであることを示している。
【００３６】
／ＰＰＲＤＹ信号は、コントローラ２００に対してエンジン１００から送出される信号であって、エンジン１００の電源が投入されてエンジン１００が動作可能状態であることを知らせる信号である。
【００３７】
／ＣＰＲＤＹ信号は、エンジン１００に対してコントローラ２００から送出される信号であって、コントローラ２００の電源が投入されてコントローラ２００が動作可能状態であることを知らせる信号である。
【００３８】
／ＲＤＹ信号は、コントローラ２００に対してエンジン１００から送出される信号であって、エンジン１００が後述する／ＰＲＮＴ信号を受ければいつでもプリント動作を開始できる状態またはプリント動作を継続できる状態にあることを示す信号である。例えば用紙カセットが紙無しになった場合等でプリント動作の実行が不可能になった場合には、本信号は「偽」となる。
【００３９】
／ＰＲＮＴ信号は、エンジン１００に対してコントローラ２００から送出される信号であって、プリント動作の開始またはプリント動作の継続を指示する信号である。エンジン１００は、本信号を受信するとプリント動作を開始する。
【００４０】
／ＴＯＰ信号は、副走査（垂直走査）方向の同期信号であって、コントローラ２００に対してエンジン１００から送出される。コントローラ２００は副走査方向には本信号に同期して画像データ送出することにより、ドラム上に形成されたトナー像は用紙に対して副走査方向の同期をとって用紙上に転写される。
【００４１】
／ＬＳＹＮＣ信号は、主走査（水平走査）方向の同期信号であって、コントローラ２００に対してエンジン１００から送出される。
【００４２】
／ＶＤＯ７〜ＶＤＯ０信号は、エンジン１００に対してコントローラ２００から送出される画像信号であって、エンジン１００が印字すべき画像濃度情報を示す。／ＶＤＯ７が最上位、／ＶＤＯ０が最下位の８ビットで表わされる。エンジン１００では、／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０信号が００Ｈで現像中のトナー色の最大濃度で印字し、ＦＦＨで印字しない（「Ｈ］は１６進数を表わす）。
【００４３】
／ＩＭＣＨＲ信号は、画像属性を示す信号であり、エンジン１００に対してコントローラ２００から送出される。本信号の機能の詳細については後述する。
【００４４】
ＶＣＬＫ信号は、画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０及び画像属性信号／ＩＭＣＨＲの転送クロック信号であって、エンジン１００に対してコントローラ２００から送出される。コントローラ２００はＶＣＬＫ信号の立ち上がりエッジに同期して／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０信号及び／ＩＭＣＨＲ信号を送出する。
【００４５】
／ＳＴＳ信号は、コントローラ２００に対してエンジン１００から「ステータス」を送信する場合に使用する信号である。「ステータス」は８ビットからなるシリアル信号であり、例えばエンジン１００の定着器の温度がまだプリント可能な温度に達していないウエイト状態や、用紙ジャム状態、あるいは用紙カセット無し状態である等のエンジンの種々の状態をエンジン１００からコントローラ２００に対して報知するための情報である。本信号を送信するときの同期信号として後述する／ＣＣＬＫ信号を用いる。
【００４６】
／ＳＢＳＹ信号は、エンジン１００が／ＳＴＳ信号線を用いて「ステータス」をコントローラ２００に送信していることをコントローラ２００に示すための信号である。
【００４７】
／ＣＭＤ信号は、エンジン１００に対してコントローラ２００から「コマンド」を送信する場合に使用する信号である。「コマンド」は８ビットからなるシリアル信号であり、例えば用紙の給紙モードがカセットから給紙するモードであるか、または手差し口から給紙するモードであるかをコントローラ２００がエンジン１００に対して指示するための指令情報である。本信号を送信するときの同期信号として後述する／ＣＣＬＫ信号を用いる。
【００４８】
／ＣＢＳＹ信号は、コントローラ２００が／ＣＭＤ信号線を用いて「コマンド」をエンジン１００に送信していることをエンジン１００に示すための信号である。
【００４９】
／ＣＣＬＫ信号は、エンジン１００が「コマンド」を取り込むための、あるいはコントローラ２００が「ステータス」を取り込むための同期パルス信号であり、コントローラ２００から出力される。
【００５０】
次に、上記カラーレーザビームプリンタにおけるカラー画像形成過程を説明する。
【００５１】
図９はビデオコントローラ２００の概略ブロック図である。同図において、ホストインターフェース２０１は、上記ホストコンピュータとの通信を行ない、前記印刷情報を受ける。ＣＰＵ２０２はビデオコントローラ２００の全体の制御を司る。ＲＯＭ２０３はＣＰＵ２０２の制御プログラムやフォントデータ等を格納している。ＲＡＭ２０４はＣＰＵ２０２の主メモリ及びワークエリア等として機能し、後述する描画回路２０６で生成された印字１ページ分の画像情報を格納するための画像メモリ２０５を含む。ＲＡＭ２０４は図示しない増設ポートに接続されるオプションＲＡＭによりメモリ容量を拡張することができるように構成されている。また、前記画像メモリ２０５は印字１ページ分のマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）に対応する面順次の各色それぞれ２ビットのビットマップデータを記憶する容量を有する。描画回路２０６は、ホストから送られた印刷情報を解析し、印字のためのマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナーに対応する面順次ビットマップデータからなる画像情報を生成する機能を有する。出力バッファレジスター回路２１１は、画像メモリ２０５から読み出した画像情報を一時的に蓄え、各主走査ライン毎にプリンタエンジンに送出する画像信号周期に同期した信号に変換する機能を有する。画像処理部２０７は、画像メモリ２０５より読み出され、出力バッファレジスタ回路２１１を介して入力される画像情報を所定の論理によりプリンタエンジンに送出するビデオ信号に順次変換しながら出力する。プリンタインターフェース２０８は、プリンタエンジン１００とのインターフェース回路である。操作パネル２０９は、オペレータが操作することによりプリンタに対する各種設定やテストプリント等の操作を直接行なうことができる。コントローラ内の各ブロック間のデータの受け渡しはシステムバス２１０を介して行なわれる。
【００５２】
次に、上記カラーレーザビームプリンタにおける画像情報の生成過程を説明する。
【００５３】
図９において、ホストコンピュータ５０２から送出された１ページ分の印刷情報はホストインターフェース２０１を介してビデオコントローラ２００に入力され、一旦ＲＡＭ２０４に格納される。次に前記印刷情報は、描画回路２０６に入力される。
【００５４】
以下、描画回路２０６における処理を説明する。
【００５５】
まず、前記印刷情報の内、文字印字命令、図形描画命令、更に写真等を読み込んだイメージ画像等の印刷情報はベクトル展開部２１２に入力される。ベクトル展開部２１２では受け取った印刷情報に基づき、ＲＯＭ２０３に格納されたアウトラインフォントデータの展開や、図形のベクトル展開等の処理を実行しながら順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各プレーン毎に２ビットの多値ディザ処理を行ない、各色２ビットずつの面順次ビットマップ画像情報を作成する。作成された６００ｄｐｉのビットマップ画像情報は順次画像メモリ２０５に送られ、格納される。
【００５６】
ディザ法は、多値画像情報の擬似中間処理手法として広く用いられている方法であり、入力多値データを閾値マトリクスと比較することによって当該ドットを打つか打たないかを決定する。閾値マトリクスにはドット集中型や分類型があるが、電子写真にはドット集中型が適している。ここではディザ法と後述するパルス幅変調方式を組み合わせて、１画素あたり４階調の画素を用いた多値ディザ処理を行なう。
【００５７】
以上のようにして１ページ分の画像情報が画像メモリに準備できると、前述のようにビデオコントローラ２００はプリンタエンジン１００からの／ＲＤＹ信号が「真」であれば、／ＰＲＴＮ信号を「真」にして、プリンタエンジンに対して印字動作の開始を指示する。
【００５８】
一方、ビデオコントローラ２００内においては、前記／ＰＲＴＮ信号を受けてプリンタエンジン１００から所定のタイミングで出力される垂直同期信号／ＴＯＰに同期して、画像メモリ２０５より主走査第１ラインから順次画像情報が読み出され、出力バッファレジスタ回路２１１で６００ｄｐｉ、２ビットの画像信号（ビデオ信号）ＣＶＤＯ１及びＣＶＤＯ０に変換され、画像処理部２０７に入力される。ここで、前記画像信号は、（ＣＶＤＯ１，ＣＶＤＯ０）がそれぞれ（０，０）で白（各色の最小濃度）を示し、（１，１）で各色の最大濃度を示すものとする。
【００５９】
以下、画像処理部２０７の機能及び動作について詳細に説明する。図１０に画像処理部２０７のブロック図を示す。
【００６０】
同図において、ラインメモリ１〜８は、それぞれ前記出力バッファレジスタ２１１から出力される画像信号ＣＶＤＯ１及びＣＶＤＯ０を主走査１ライン分記憶可能な容量を有する。メモリ制御回路２０は、ラインメモリ１〜８の書き込みや読み出し等の制御を行なう。水晶発振器１０はクロックを供給する。シフトレジスタ群１１は注目画素Ｍの周囲９ドット×９ラインの画素の画像データを参照するためのもので、画像クロック信号ＶＣＬＫに応じて前記画像データを主走査方向にシフトしながら出力する。変換論理回路１４は、シフトレジスタ群１１から出力されるデータを参照して所定の論理により注目画素Ｍの２ビットの画像データをプリンタエンジンに出力すべき８ビットの多値画像データ／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０に変換して出力する機能を有する。ラッチ回路１６は、変換論理回路１４からの出力データを一旦ラッチして出力タイミングを合わせる。変換テーブル設定回路１７は、変換論理回路１４における２ビットから８ビットに変換する際のテーブルを設定する。同期クロック発生回路１９は、プリンタエンジン１００からの主走査同期信号／ＬＳＹＮＣ信号に同期した画像クロック信号ＶＣＬＫを発生する。
【００６１】
次に上記構成における画像処理部２０７の動作を説明する。
【００６２】
前述したように６００ｄｐｉ、２ビットのビデオ信号ＣＶＤＯ１及びＣＶＤＯ０信号（以下、単にＣＶＤＯ信号と記すことがある）は、同期クロック発生回路１９で生成される画像クロック信号ＶＣＬＫに同期して前記出力バッファレジスタ２１１から順次画像処理部２０７に取り込まれる。
【００６３】
画像処理部２０７に入力した第１ライン目、第１ドット目のＣＶＤＯ信号は、シフトレジスタ１１の第１ビットに入力されると共にラインメモリ１に書き込まれる。続いてメモリ制御回路２０はラインメモリ１〜ラインメモリ８のアドレスをインクリメントし、第２ドット目のＣＶＤＯ信号をラインメモリ１に書き込む。このようにして第１ライン目のＣＶＤＯ信号は順次ラインメモリ１に格納されていく。第１ライン目のＣＶＤＯ信号の書き込みが完了すると、次の主走査においては、第２ライン目のＣＶＤＯ信号の入力に先んじて、ラインメモリ１に格納されていた第１ライン目の同じ位置のＣＶＤＯ信号が読み出され、それぞれシフトレジスタ１１の第１ビット及び第２ビットに入力される。その後、入力した第２ライン目のＣＶＤＯ信号はラインメモリ１に、またラインメモリ１より前記読み出された信号はラインメモリ２の同じアドレスに書き込まれる。以上のあるアドレスからの１ライン前のデータの読み出しと同アドレスへの新しいデータの書き込み動作はＶＣＬＫ信号の１周期の間に行なわれる。このように各ライン毎に入力するＣＶＤＯ信号はラインメモリ１→ラインメモリ２→…→ラインメモリ８とシフトしながら書き込みと読み出しが行われていく。従って、各ラインメモリ１〜ラインメモリ８には連続する８ライン分のＣＶＤＯ信号が格納されていることになる。上記ラインメモリには例えばスタティックＲＡＭを使用することができる。
【００６４】
上記ラインメモリ１〜ラインメモリ８の出力及び出力バッファレジスタ２１１からのＣＶＤＯ信号は前述のようにシフトレジスタ１１に入力され、シフトレジスタ１１からは当該印字画素（注目画素）Ｍを中心とする主走査９ドット×副走査９ライン、計８１画素分の画像信号が同時に前記ＶＣＬＫ信号によってシフトしながら出力される。ここで、上記シフトレジスタ１１の出力データの主走査方向の列番号を古いデータから順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉと名付ける。また、副走査方向の行番号を古いラインのデータ、すなわちラインメモリ８の出力から順に１、２、３、４、５、６、７、８とし、最新のＣＶＤＯ信号のラインの行番号を９と名付ける。そして各画素を「行・列」で呼ぶこととする。ここで、当該印字画素（注目画素）Ｍのデータは５行・５列目のデータであり、「５Ｅ」となる。従って、画像処理部２０７にビデオ信号ＣＶＤＯが入力してから実際に印字されるまでには主走査４ライン分の遅れが生ずることになる。
【００６５】
上記シフトレジスタ１１からの出力データに基づいて、変換論理回路１４において注目画素Ｍの２ビットから８ビットへデータ変換処理が行なわれる。以下、変換論理回路１４における変換処理について説明する。
【００６６】
まず、注目画素Ｍのデータが「白」以外、すなわち、（ＣＶＤＯ１，ＣＶＤＯ００）が（０，１）、（１，０）、（１，１）のいずれか場合は、各々変換テーブル設定回路１７で設定される８ビットデータにそのまま変換される。例えば、２ビットデータを８ビットデータに均等に拡張して、（０，１）→Ａ４Ｈ（「Ｈ」は１６進数を示す）、（１，０）→５５Ｈ、（１，１）→００Ｈ（最大濃度）のように変換する。前記変換テーブル設定回路１７の設定値は前述のシステムバス２１０を介して設定可能な構成とするのが望ましい。
【００６７】
一方、注目画素Ｍのデータが「白」、すなわち（ＣＶＤＯ１，ＣＶＤＯ０）＝（０，０）のときは、前記シフトレジスタ１１の出力より図１１に示すような注目画素Ｍを中心とする主走査９ドット×副走査９ラインの画像データを参照し、その参照結果により変換後の８ビットのデータを決定する。ここで、シフトレジスタ１１の出力がすべて白データのときは、注目画素ＭのデータをＦＦＨ（最小濃度）として出力する。また、シフトレジスタ１１の出力のうち、白でない画素が一つでも存在する場合は注目画素Ｍでデータを例えばＦ０Ｈとして出力する。この処理により、各色プレーン毎の画像の境界部から前記シフトレジスタ１１で参照できる一定範囲の距離にある白画像部分に対してＦ０Ｈの信号が送られことになる。ここで、Ｆ０Ｈというデータは、上記説明したパルス幅変調処理においてレーザダイオードが微小点灯するものの、感光ドラムにトナーが付着するまでには至らない値である。以上の処理による効果については後述する。なお、上記処理は制御信号ＷＧＯＮによってＯＮ／ＯＦＦ可能としている。
【００６８】
図１７は、上記変換論理回路１４による２ビット→８ビット変換の手順を示すフローチャートである。この手順はプログラムを実行して実現されてもよいし、論理的に同値の回路により実現されてもよい。なお、図１７のステップＳ１７では注目画素を均等に拡張して８ビット化するとしているが、この処理は変換テーブル設定回路１７により設定される２ビット→８ビット変換テーブルに従って行われる処理で、均等な拡張に限られるものではない。
【００６９】
以上のようにして各色毎の８ビットの画像信号が生成され、プリンタインターフェース２０８を介して画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０としてプリンタエンジン１００に送出される。
【００７０】
プリンタエンジン１００では、従来例で説明したように画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０の値に応じてパルス幅変調処理が行なわれる。ここで、本実施例では２ビットの多値ディザを用いているため、パルス幅変調のモードは前記画像属性信号／ＩＭＣＨＲをＨレベルに固定し、６００線を選択する。
【００７１】
更に続けて、既術の電子写真記録が行なわれる。このときの各色毎の最高濃度画像と白画像の境界部における感光ドラム１０６の表面電位を図１２に模式的に示す。ここで、印字領域（最高濃度画像部）の電位は約−１００Ｖ、非印字領域（白画像部）の電位は約−７００Ｖに設定されている。同図（ａ）は上記の境界処理を行わない場合を示している。この状態では、図中Ａ部の印字領域と非印字領域の境界部において電位が急激に変化しているために前述の電界の巻き込みが強く形成されてしまう。一方、（ｂ）は上記の境界処理を行った場合を示している。このように非印字領域においても微少なレーザ発行を行なうことで、図中Ｂ部の印字領域と非印字領域の境界部における電位の変化は段階的になり、電界の巻き込みを弱くすることができる。その結果、トナーが電界の巻き込み部に付着しないことに起因する、非接触現像方式における感光ドラム上の顕画像の細りも防止できるので、カラー印字ときに異なる色と色の間に発生していた隙間の発生を防止することができる。
【００７２】
なお、上記説明ではレーザビームプリンタの場合について説明したが、これに限ることなくＬＥＤプリンタ、液晶シャッタ式プリンタ等、他の方式の電子写真記録装置にも本発明を適用することができる。また、多値イメージの印字方式としてパルス幅変調を用いる場合を説明したが、これに限らず光ビームの光量を変調して濃淡を表現する方式等も適用できる。
【００７３】
（第２の実施例）
次に本発明第２の実施例を説明する。本実施例では、前述した第１の実施例にて説明した境界部の隙間処理に加えて、文字・図形データに対するスムージング処理を行なうものである。
【００７４】
具体的には、変換論理回路１４で前記シフトレジスタ１１より出力される主走査９×副走査９、計８１ドット分の画像データを参照して画像のエッジを検出し、エッジがスムーズになるように前記注目画素Ｍの画像データをＭ’に変換する。この変換は前記シフトレジスタ１１の出力データを予め定められている複数の特徴検出用ビットマップパターンと照合し、前記いずれかのビットマップパターンに一致した場合に注目画素Ｍの２ビットのデータを所定の中間濃度の８ビットデータに変換する。前記特徴検出用ビットマップパターンは前記注目画素Ｍが変換すべき画素であるかどうかを検出するものである。このような特徴検出用ビットマップパターンの一例を図１３に示す。同図において、「●」は当該画素が最高濃度、すなわち画像データ（ＣＶＤＯ１，ＣＶＤＯ０）＝（１，１）であることを示し、また、「○」は当該画素が白、すなわち画像データ（ＣＶＤＯ１，ＣＶＤＯ０）＝（０，０）であることを示している。その他の「●」、「○」いずれでもない画素はどのようなデータでも構わない。
【００７５】
例えば図１３（ａ）のような場合は、注目画素Ｍは水平（主走査方向）に近い斜線の一部かつ高濃度側の変化点であると見なし、元データをＣ０Ｈの多値データに変換する。また、図１３（ｂ）のような場合は、注目画素Ｍは水平に近い斜線の一部かつ低濃度（白）側の変化点であると見なし、８０Ｈの多値データに変換する。更に、図１３（ｃ）のような場合は、注目画素Ｍは水平に近い斜線の一部かつ低濃度（白）側であり、変化点から１ドット離れているので、４０Ｈの多値データに変換する。同様に、垂直（副走査方向）に近い斜線を検出するためのビットマップパターンの例を図１４に示す。上記特徴検出用ビットマップパターンは、例えば周知のＡＮＤ−ＯＲ回路により構成される。図１３及び図１４に示したのは上記特徴検出用ビットマップパターンの一例であり、他に傾きが異なる斜線を検出するためのパターン等、多数のビットマップパターンが用意されている。また、それぞれのパターンについて上下及び左右に対象なパターンが用意されている。
【００７６】
更に、上記変換後の中間濃度のデータは、必要に応じてオペレーションパネルやホスト側より設定可能な構成にするのが望ましい。
【００７７】
一方、上記いずれの特徴検出用ビットマップパターンにも一致しなかった画素については、前記変換テーブル設定回路１７で設定されている８ビット多値画像データに変換される。
【００７８】
図１８は、本実施例における上記変換論理回路１４による２ビット→８ビット変換の手順を示すフローチャートである。第１実施例で説明した注目画素を中心とする９×９画素領域を参照した処理（ステップＳ１７１〜ステップＳ１７５）以前に、まず注目画素周辺の画素パターンが平滑化処理の条件に適合するか、例えば、図１３あるいは図１４に示されたようなパターンであるか判定し、適合していなければ、第１実施例で示した建材画の細りを防止するための手順に従って２→８ビット変換を行い、平滑化条件に適合すればその平滑かパターンに従って、注目画素を８ビット化する。この手順は第１実施例と同様、プログラムによって実現することも、論理回路によって実現することもできる。
【００７９】
ここで、上記文字・図形データのエッジ部に対するスムージング処理の有無はオペレーションパネルやホスト側より指定できるようにするのが好ましい。
【００８０】
以上のようにして各色の８ビットの画像信号が生成され、プリンタインターフェース２０８を介して画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０としてプリンタエンジン１００に送出される。
【００８１】
そして、プリンタエンジン１００では第１実施例と同様に画像信号／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０の値に応じてパルス幅変調処理が行なわれる。
【００８２】
以上のようにして記録される画像の例を水平に近い斜線の場合を図１５に、垂直に近い斜線の場合を図１６に模式的に示す。いずれの図においても（ａ）は６００ｄｐｉの原データ（スムージング処理無し）、（ｂ）はスムージング論理回路１４で変換された多値データによって印字される画像をデジタル的に示している。実際に印字される画像は電子写真プロセスの特性によってエッジ部分が図に示したよりもなまったものになる。特に、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）に示したスムージング処理による画像は、エッジの変化点に打たれた中間濃度のドットの部分が感光ドラムのエネルギー分布や現像剤（トナー）の粒径等の関係による現像時には解除されずにぼけるため、実際に印字される画像は同図に点線で示すように滑らかに印字される。このように、エッジの変化点の近傍の画素を中間濃度で打つことにより平滑化の効果が生ずる。なお、図１３〜図１６において格子の１マスは６００ｄｐｉの１度との単位を示している。
【００８３】
以上説明したように、本実施例では前述の境界部の隙間処理に加えて、文字や図形に対してエッジスムージング処理を行なうことによってより高品位な出力画像を得ることができる。このとき、境界部の隙間処理とエッジスムージング処理のためのハードディスクをかなりの部分で共用できるというメリットがある。
【００８４】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，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。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像出力装置及び方法によれば、非接触現像方式における感光ドラム上の顕画像の細りを防止できるので、カラー印字時に互いに異なる色と色の間に発生していた隙間の発生を防止することができる。
【００８６】
また、画像のエッジを平滑化することで、本来の解像度以上に滑らかな輪郭の画像を印刷出力することができる。
【００８７】
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタエンジンの横断面図である。
【図２】プリンタエンジンの走査系上面図である。
【図３】パルス幅変調回路のブロック図である。
【図４】三角波発生回路の構成図である。
【図５】パルス幅変調回路のタイミング図である。
【図６】多色印字の結果を説明する図である。
【図７】感光ドラム上に形成された静電潜像を説明する図である。
【図８】レーザビームプリンタを用いた印刷システムの概要を説明する図である。
【図９】ビデオコントローラの概略ブロック図である。
【図１０】画像処理部のブロック図である。
【図１１】画像データ参照領域の説明図である。
【図１２】画像の境界部における感光ドラムの表面電位の模式図である。
【図１３】第２実施例のエッジ検出用ビットマップパターンの例である。
【図１４】第２実施例のエッジ検出用ビットマップパターンの例である。
【図１５】第２実施例のエッジ部の画像の印字結果の模式図である。
【図１６】第２実施例のエッジ部の画像の印字結果の模式図である。
【図１７】第１実施例の変換論理回路による２ビット→８ビット変換の手順を示すフローチャートである。
【図１８】第２実施例の変換論理回路による２ビット→８ビット変換の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１〜８ラインメモリ
１０水晶発振器
１１シフトレジスタ
１４変換論理回路
１７変換論理回路
１８パルス幅変調回路
２０メモリ制御回路
１００プリンタエンジン
２００ビデオコントローラ
２０２ＣＰＵ
２０３ＣＰＵ
２０４ＲＡＭ
２０７画像処理部

Claims

複数の色要素を順次転写材上に重ねてカラー画像を形成する多色画像出力装置であって、
各色ごとのビットマップ画像を生成する画像生成手段と、
電位の分布により表面に潜像が形成される像担持体と、
前記ビットマップ画像における注目画素及びその近傍の画素群を参照して、前記注目画素が白画素であり、かつ、前記注目画素近傍の画素群に白でない画素が含まれている場合に、前記注目画素に対応する潜像を、白画素に対応する電位と所定差があり、かつ可視化されない電位で前記像担持体上に形成する潜像形成手段と、
前記像担持体上の潜像を可視現像化する現像手段と
を備えることを特徴とする多色画像出力装置。
前記潜像形成手段は、また、前記注目画素及びその近傍画素が、走査方向に対して斜めの線を形成する所定パターンである場合に、前記注目画素に対する潜像を、白画素から最高濃度画素への過渡的な電位分布となるように形成することを特徴とする請求項１に記載の多色画像出力装置。
前記潜像形成手段は、注目画素及びその近傍画素の値に基づいてパルス幅変調した光信号を前記像担持体に照射して電位の分布を形成することを特徴とする請求項１に記載の多色画像出力装置。
前記潜像形成手段は、前記注目画素が白画素であり、かつ、前記注目画素近傍の画素群に白でない画素が含まれている場合に、前記注目画素に対応する光信号のパルス幅を、可視現像化しない電位の潜像を形成する所定のパルス幅として、その光信号を前記像担持体に照射して潜像を形成することを特徴とする請求項３に記載の多色画像出力装置。
前記潜像形成手段は、前記注目画素及びその近傍画素が、走査方向に対して斜めの線を形成する所定パターンである場合に、前記注目画素に対応する光信号のパルス幅を、白画素から最高濃度画素への過渡的なパルス幅として、その光信号を前記像担持体を照射して潜像を形成することを特徴とする請求項３に記載の多色画像出力装置。
前記潜像形成手段は、前記ビットマップ画像のうち、注目画素を中心とする所定数の画素の配列を保持する保持手段を有し、該保持手段により保持された画素の配列を注目画素及びその近傍画素として参照することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多色画像出力装置。
像担持体の表面に電位を分布させて潜像を形成し、該潜像に対応する複数の色要素の可視現像を順次転写材上に重ねてカラー画像を形成する多色画像出力方法であって、
各色ごとのビットマップ画像を生成する画像生成工程と、
前記ビットマップ画像における注目画素及びその近傍の画素群を参照して、前記注目画素が白画素であり、かつ、前記注目画素近傍の画素群に白でない画素が含まれている場合に、前記注目画素に対応する潜像を、白画素に対応する電位と所定差があり、かつ可視化されない電位で前記像担持体上に形成する潜像形成工程と、
前記像担持体上の潜像を可視現像化する現像工程とを備えることを特徴とする多色画像出力方法。
前記潜像形成工程は、また、前記注目画素及びその近傍画素が、走査方向に対して斜めの線を形成する所定パターンである場合に、前記注目画素に対する潜像を、白画素から最高濃度画素への過渡的な電位分布となるように形成することを特徴とする請求項７に記載の多色画像出力方法。
前記潜像形成工程は、注目画素及びその近傍画素の値に基づいてパルス幅変調した光信号を前記像担持体に照射して電位の分布を形成することを特徴とする請求項７に記載の多色画像出力方法。
前記潜像形成工程は、前記注目画素が白画素であり、かつ、前記注目画素近傍の画素群に白でない画素が含まれている場合に、前記注目画素に対応する光信号のパルス幅を、可視現像化しない電位の潜像を形成する所定のパルス幅として、その光信号を前記像担持体に照射して潜像を形成することを特徴とする請求項９に記載の多色画像出力方法。
前記潜像形成工程は、前記注目画素及びその近傍画素が、走査方向に対して斜めの線を形成する所定パターンである場合に、前記注目画素に対応する光信号のパルス幅を、白画素から最高濃度画素への過渡的なパルス幅として、その光信号を前記像担持体を照射して潜像を形成することを特徴とする請求項９に記載の多色画像出力方法。
前記潜像形成工程は、前記ビットマップ画像のうち、注目画素を中心とする所定数の画素の配列を保持する保持工程を有し、該保持工程により保持された画素の配列を注目画素及びその近傍画素として参照することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の多色画像出力方法。