JP6825504B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
プリンタ又はMFP(Multi-Functional Peripheral)等の印刷装置においては、用紙搬送速度に合わせて、印刷データを出力する必要がある。そのため、印刷データを処理するコントローラは、ある一定以上の速度で、エンジン側へ印刷データを送信する必要がある。コントローラは、汎用SoC(System On Chip)、画像処理用ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、メモリ等の部品で構成される。印刷装置用に専用に設計されたASICの場合は、ASIC内部のバスアービタが、エンジンへ送信する印刷データの優先順位を高く設定し、エンジンへの送信用の転送帯域を保障できる設計となっている。
しかし、汎用SoCでは、印刷データの送信に使用するインタフェースモジュールの設計が最適化されていない場合があり、印刷データの送信と、制御用パラメータの送信が競合した場合に、制御用パラメータの送信が完了するまで、印刷データの送信ができなくなり、用紙搬送速度に合わせたデータ転送ができずに、異常画像が発生する場合がある。
印刷データと、制御用パラメータの転送の競合を回避する方法として、印刷データ転送用とは別の低速インタフェースモジュールで、制御用パラメータを転送する方法が知られている。また、印刷データ転送用のローカルメモリを介して、SoCとエンジン間のデータ転送を実行する方法が知られている。ローカルメモリの容量が大きい程、印刷データ転送用モジュールに要求される保障帯域は小さくなる、すなわち、一時的に速度が低下したとしても、ローカルメモリにデータが存在する間に、速度低下分を挽回することができればよいため、ある程度の速度変動を許容することができるようになる(例えば特許文献1)。
しかしながら、従来の汎用のCPUとチップセットとエンジン間のデータ転送を最適化するローカルメモリを搭載する方法では、エンジンへの印刷データ転送の遅延を小さくすることは可能であるが、ローカルメモリ搭載分のコストが上昇するという問題は解消できない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、印刷データの転送と、制御用パラメータの転送とを、共通のインタフェースで実行しつつ、制御用パラメータの転送による印刷データの遅延を抑制することで、ローカルメモリが搭載不要な安価な印刷装置を構成する。
そこで上記課題を解決するため、画像形成装置は、制御モジュール及び画像処理モジュールを有し、前記制御モジュールと前記画像処理モジュールとの間で、制御パラメータ及び印刷データの転送を行う通信部を有し、前記通信部は、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールに所定の量の前記制御パラメータをライトするたびに、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールにダミーリードを実行することで前記制御パラメータの転送を抑制して、前記印刷データの転送を実行する。
印刷データの転送と、制御用パラメータの転送とを、共通のインタフェースで実行しつつ、制御用パラメータの転送による印刷データの遅延を抑制することで、ローカルメモリが搭載不要な安価な印刷装置を構成することができる。
本発明の実施の形態における画像形成装置1000のシステム構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における印刷データ転送IFモジュールの送信FIFO_S211に蓄積されるデータについて説明するための図である。 本発明の実施の形態における制御パラメータをライトする場合のダミーリード処理について説明するための図である。 本発明の実施の形態における制御パラメータをライトする場合のウェイト処理について説明するための図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態における画像形成装置1000のシステム構成例を示す図である。図1に示されるメモリ4は、印刷元データが既に記憶されているものとして、外部からのデータ入力は省略して説明する。
コントローラ制御部1は、画像形成装置の全体の制御と、描画、外部との通信及び操作部の制御等を実施する。メイン制御SoC2は、CPU22を含み、画像形成装置の全体の制御、描画制御、外部との通信及び操作部の制御等を実施する。IFモジュール_S21は、画像処理ASIC3と通信するためのモジュールであり、本実施例では、PCIexpress−ROOTモジュールであることを想定している。PCIexpress(Peripheral Component Interconnect express)とは、高速シリアル通信インタフェースである。送信FIFO_S211は、SoC内部バス23経由で、CPU22からのライトデータ、または、メモリ4のリードデータ等、画像処理ASIC3に送信するデータを蓄積し、蓄積された順番に、データ送信を実施する。受信FIFO_S212は、画像処理ASICから送信されるデータを受信し、SoC内部バス23経由で、CPU22又はメモリ4へデータを送信する。SoC内部バス23は、CPU22、メモリ4、IFモジュール_S21、他、図示していないSoCモジュール間でデータ転送を仲介し、また、各モジュールごとに優先順位を付ける等の調停機能を有する。
メモリ4は、CPUのワーク領域、画像データ処理に使用され、画像処理ASIC3からのアクセスすることも可能である。
画像処理ASIC3は、抽象度の高い言語で記述された画像データから、印刷用の画像データを生成し、エンジン制御部5とのIF(インタフェース)を備える。IFモジュール_AS31は、メイン制御SoC2と通信するためのモジュールであり、本実施例ではPCIexpress−ENDPOINTモジュールを想定している。受信FIFO_AS311は、IFモジュール_S21から送信されたデータを受信、蓄積し、画像処理ASIC内部バス35を経由して、対象モジュールに向けてデータを送信する。送信FIFO_AS312は、画像処理ASIC内部バス35を経由して送信されたデータを蓄積し、IFモジュール_S21へ送信する。画像処理部34は、抽象度の高い言語で記述された画像データから、印刷用の画像データを生成する。当該生成処理前後のデータは、メモリ4に記憶され、IFモジュール_AS31及びIFモジュール_S21を経由して、アクセスすることが可能となっている。制御パラメータ記憶部_A33は、画像処理等に使用するパラメータを記憶し、CPU22から、IFモジュール_S21、IFモジュール_AS31及び画像処理ASIC内部バス35を経由してアクセスされる。本実施例では、制御パラメータの記憶領域を、制御パラメータ記憶部_A33としたが、制御パラメータとしては、各種IFモジュールの制御レジスタ及び図示されていないモジュールの制御レジスタも、制御パラメータに該当し、記憶部に記憶されてよい。画像処理ASIC内部バス35は、画像処理ASIC3内部の各種モジュール間のデータ転送を仲介し、また、印刷データを優先して転送する調停機能を有している。印刷データ制御部36は、画像処理部34が生成したエンジン転送用の印刷データを、IFモジュール_AS31及びIFモジュール_S21を経由して、メモリ4からリードする。リードした印刷データは、ラインバッファ361に記憶されていき、1ライン分のデータが溜まった後に、セレクタ37及びIFモジュール_AE32を経由して、エンジン制御部5へ送信される。1ライン分のデータを溜めてから送信することで、少なくとも1ライン分のデータは、一定時間内にエンジンへ送信することができる。本実施例ではラインバッファ361は、4ライン分の記憶容量を有しているものとする。セレクタ37は、印刷データ制御部36から送信される印刷データと、IFモジュール_AS31及びIFモジュール_S21を経由してCPU22から送信される制御パラメータとのいずれを、IFモジュール_AE32に送信するかを選択し、制御パラメータと印刷データとが競合した場合には、印刷データを優先して送信する。エンジン制御部5用の制御パラメータは、印刷データ制御部36を経由せずに、画像処理ASIC内部バス35と、セレクタ37を経由して、制御パラメータ記憶部_E52と、CPU22の間でやりとりされる。IFモジュール_AE32は、セレクタ37とエンジン制御部5との間でデータを送受信し、エンジン制御部5との通信を実施する。本実施例では、IFモジュール_AE32は、PCIexpress−ROOTモジュールを想定している。送信FIFO_AE321は、セレクタ37から送信されたデータを蓄積し、蓄積された順に、エンジン制御部5へ送信する。受信FIFO_AE322は、エンジン制御部5から送信されたデータを蓄積し、蓄積された順に、セレクタ37経由で、対象モジュールへ向けてデータを送信する。
エンジン制御部5は、印刷データを紙等の記録媒体に形成するために、作像、用紙搬送及び定着等の各種制御を実施し、また、濃度補正及び画素位置補正等の処理を実施する。IFモジュール_E51は、画像処理ASIC3との通信を実施し、本実施例ではPCIexpress−ENDPOINTモジュールを想定している。受信FIFO_E511は、画像処理ASIC3から送信されたデータを蓄積し、蓄積された順に、エンジン内部バス53を経由して、対象モジュールへデータを送信する。送信データが制御パラメータの場合は、制御パラメータ記憶部_E52へ送信し、送信データが印刷データの場合は後段の処理モジュールへ送信する。送信FIFO_E512は、制御パラメータ記憶部_E52からのリードデータ、または、その他図示しないエンジンモジュールからの送信データを蓄積し、蓄積された順番に、画像処理ASIC3へ送信する。
なお、本実施例では、登場する送信FIFO、及び、受信FIFOには、蓄積されたデータに優先順位を付けて、その送信順序を変更する機能はないものとする。
本実施例では、制御パラメータ記憶部_A33にライトする場合を想定し、画像処理ASIC3内部の、制御パラメータのライト帯域の最悪値は2MByte/sであるとし、リード帯域の最悪値は1MByte/sであるとする。この2MByte/s及び1MByte/sの性能が、制御パラメータの転送速度のボトルネックであるものとする。また、CPU22が制御パラメータを転送する際、1回の転送コマンドで、4Byteの転送を実施するものとする。
また、画像処理ASIC3内部の、印刷データの転送帯域の最悪値が512MByte/sであるとし、この値が、制御パラメータと競合しない場合の、印刷データ転送のボトルネックであるものとする。
また、1ライン分のデータ量は、4096Byteであるとする。
また、紙搬送速度に追従してデータ転送するために、1ライン分のデータ転送は、100us以内に完了する必要があるものとする。すなわち、記録媒体の搬送速度に追従するために要求される印刷データ1ラインあたりの許容される転送時間は、100usである。
したがって、データを書き込む制御パラメータ、データを読み込むダミーリード、1ライン分の転送時間は、下記のようになる。
[制御パラメータの1回あたりの転送時間]=4Byte/回÷2MByte/s=2us/回
[ダミーリード1回あたりの所要時間]=4Byte/回÷1MByte/s=4us/回
[1ライン分の転送時間]=(4096Byte/ライン×4色)÷512MByte/s=32us/ライン
ダミーリード中は、制御パラメータの転送が発生しないため、確実に送信FIFO_S211に、印刷データを蓄積することができる。ダミーリード期間で、1ライン分のデータを転送するためには、1ライン期間内に、下記の式のように8回のダミーリードを実施すればよい。
[1ラインあたりのダミーリード回数]=[1ライン分の転送時間]÷[ダミーリード1回あたりの所要時間]
=32us/ライン÷4us/回
=8回
前記1ラインあたりのダミーリードの必要回数は、メイン制御SoC2の内部で、印刷データと制御パラメータの転送が競合した場合に、必ず、制御パラメータが優先されるものと仮定して算出しているが、実際のメイン制御SoC2の内部動作としては、制御パラメータ(CPU22のライト)を毎回優先する設計となっていることはない。よって、前記1ラインあたりのダミーリード回数にはマージンが含まれている。
ここで、制御パラメータの連続ライト回数をN回とすると、紙搬送速度に追従してデータ転送を実行するためには、下記の不等式を満足する必要がある。
[紙速度に追従するための1ライン転送時間:100us]>[ダミーリード込みの制御パラメータの転送時間]
100us>{N回×[制御パラメータの1回あたりの転送時間]+[ダミーリード1回あたりの所要時間]}×[1ラインあたりのダミーリード回数]
100us>(N回×2us/回+4us/回)×8回+32us = 16×N+32us+32us
N < (100−32)÷16 = 4.25
よって、本実施例では、制御パラメータの転送は、4回連続転送するごとに1回のダミーリードを実施することとする。
また、ラインバッファ361の容量を考慮すると、条件次第では、ダミーリードの実施が不要となる。紙搬送は、ラインバッファ361が満杯(4ライン分のデータを蓄積)になった後に、開始するものとすると、3ライン分の遅延は許容できるため、100us/ライン×3ライン=300usの間は、制御パラメータの転送を実行することができる。この時間内に転送できる制御パラメータのデータ量は、300us×2MByte/s=600Byteであるため、制御パラメータの転送量が600Byte以下の場合にはダミーリードは不要となる。ただし、一度、600Byteの制御パラメータ転送を実行した後には、ラインバッファ361が再び満杯になるまで待つ必要がある。満杯になるまでに必要な時間は、[1ライン分の転送時間]×4ライン=32us×4=128usとなる。1ページに一度だけ更新するような制御パラメータの場合には、待ち時間を気にする必要はない。
また、制御パラメータの転送を、電源ON直後等、印刷データの転送と競合しないタイミングで実行する場合には、制御パラメータによる印刷データの遅延は発生しないため、前記ダミーリード又は600Byte転送ごとの待ち時間は、不要である。
本実施例では、制御パラメータ記憶部_A33にライトする場合について記載したが、制御パラメータ記憶部_E52にライトする場合にも、エンジン制御部5内部の転送帯域及び画像処理ASIC3等の中継モジュールの遅延を考慮することで、制御パラメータ記憶部_A33にライトする場合と同様に、ダミーリードの実行間隔を算出することができる。
図2は、本発明の実施の形態における印刷データ転送IFモジュールの送信FIFO_S211に蓄積されるデータについて説明するための図である。本実施例では、制御パラメータのライトが4回連続するごとに、1回のダミーリードを実施する場合について説明する。
CPU22のライト速度は、画像処理ASIC3が、制御パラメータを引き取る速度の最悪値(2MByte/s)よりも十分早いため、16Byte以上の制御パラメータを転送する場合には、送信FIFO_S211に、16Byte分、すなわち、図2に示されるように、4回分の制御パラメータライトコマンド(1〜4)及び制御パラメータライトデータ(1〜4)が蓄積されることになる。しかしながら、4回制御パラメータをライトした後には、ダミーリードが発生するため、送信FIFO_S211にはダミーリードコマンドが蓄積され、ダミーリード結果が回収できるまでは、次の制御パラメータのライトコマンド及びライトデータが蓄積されることはない。ダミーリードの結果回収を待っている間に、印刷データ用のライトコマンドとライトデータが、送信FIFO_S211に蓄積される。よって、印刷データの遅延は、最大でも、制御パラメータ4回分のライト時間と、ダミーリード1回分の時間の合計になる。
図3は、本発明の実施の形態における制御パラメータをライトする場合のダミーリード処理について説明するための図である。図3に示されるように、メイン制御SoC2は、最初にダミーリードを実行後(S11)、16Byte以下、すなわち4回以下の制御パラメータのライトを実行する(S12)。全てのライトが完了(S13のYES)するまで、ダミーリード及び4回以下のライトを繰り返し実行する(S13のNO)。
ダミーリードするアドレスは、メイン制御SoC2の動作に応じて、画像処理ASIC3内部の任意レジスタのアドレス、あるいは、次の制御パラメータのライト予定アドレスとする。メイン制御SoC2が、IFモジュール_S21等のモジュールごとのアドレスを監視してライトコマンドの先投げ可否を判定している場合、ダミーリード対象アドレスを画像処理ASIC3内部の任意のレジスタのアドレスにすることで、画像処理ASIC3内部の任意のレジスタすべてに対してライトコマンドが先投げされなくなるため、ダミーリードの効果は確保される。一方、メイン制御SoC2が、一つ一つのアクセスアドレスを監視してライトコマンドの先投げ可否を判定している場合、一つ前に発行したリードコマンドをライトコマンドが追い越した場合に、リード結果がライトコマンドにより書き込まれたデータとなるアドレス、すなわち、次にライトされる予定のアドレスを、ダミーリード対象アドレスとして、ダミーリード発行後にライトコマンドが先投げされないようにする必要がある。なお、ダミーリードは、取得したデータを使用する通常のリードであってもよい。
本フローは、制御パラメータの量が、16Byte以下(ライト回数が4回以下)の場合に実行する。ライト回数が3回以下の場合は、本フローを実行する必要はない。
図4は、本発明の実施の形態における制御パラメータをライトする場合のウェイト処理について説明するための図である。ラインバッファ361に4ライン分のデータを蓄積するため、最初に128us以上のWAITを実行する(S21)。続いて、600Byte以下、すなわち150回以下の制御パラメータのライトを実行する(S22)。全てのライトが完了(S23のYES)するまで、128us以上のウェイトと150回以下のライトとを、繰り返し実行する(S23のNO)。
上述のように、本発明の実施の形態によれば、制御パラメータのライトが連続する場合に、ダミーリードを実行することで、印刷データの転送を遅延させないようにすることができる。また、制御パラメータをライト実行する前に、ウェイトを挿入し、ラインバッファに印刷データを蓄積することで、印刷データの転送を遅延させないようにすることができる。すなわち、印刷データの転送と、制御用パラメータの転送とを、共通のインタフェースで実行しつつ、制御用パラメータの転送による印刷データの遅延を抑制することで、ローカルメモリが搭載不要な安価な印刷装置を構成することができる。
なお、本発明の実施の形態において、メイン制御SoC2は、制御モジュールの一例である。画像処理ASIC3は、画像処理モジュールの一例である。IFモジュール_S21又はIFモジュール_AE32は、通信部の一例である。エンジン制御部5は、印刷エンジンモジュールの一例である。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1000 画像形成装置
1 コントローラ制御部
2 メイン制御SoC
3 画像処理ASIC
4 メモリ
5 エンジン制御部
21 IFモジュール_S
211 送信FIFO_S
212 受信FIFO_S
22 CPU
23 SoC内部バス
31 IFモジュール_AS
311 受信FIFO_AS
312 送信FIFO_AS
32 IFモジュール_AE
321 送信FIFO_AE
322 受信FIFO_AE
33 制御パラメータ記憶部_A
34 画像処理部
35 画像処理ASIC内部バス
36 印刷データ制御部
361 ラインバッファ
37 セレクタ
51 IFモジュール_E
511 受信FIFO_E
512 送信FIFO_E
52 制御パラメータ記憶部_E
53 エンジン内部バス
特許第3682443号公報

Claims (10)

  1. 制御モジュール及び画像処理モジュールを有する画像形成装置であって、
    前記制御モジュールと前記画像処理モジュールとの間で、制御パラメータ及び印刷データの転送を行う通信部を有し、
    前記通信部は、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールに第1の量の前記制御パラメータをライトするたびに、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールにダミーリードを実行することで前記制御パラメータの転送を抑制して、前記印刷データの転送を実行する画像形成装置。
  2. 前記画像形成装置は、さらに印刷エンジンモジュールを有し、
    前記画像処理モジュールは、前記印刷データの複数ライン分を記憶するラインバッファを有し、
    前記通信部は、前記ラインバッファが前記制御モジュールから送信された前記印刷データでフルになった後に、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールに第2の量の制御パラメータを連続送信すると共に、前記ラインバッファに蓄積された前記印刷データを前記印刷エンジンモジュールに出力する請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記第2の量は、
    前記ラインバッファの容量と、
    前記制御パラメータの書き込み速度の最悪値とに基づいて算出される請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記ダミーリードは、取得したデータを使用するリードも含む請求項1乃至3いずれか一項記載の画像形成装置。
  5. 前記第1の量の前記制御パラメータは、連続してライトされる請求項1乃至4いずれか一項記載の画像形成装置。
  6. 前記第1の量は、
    前記制御パラメータの転送1回あたりの所要時間と、
    前記ダミーリードの実行1回あたりの所要時間と、
    前記印刷データの転送1ラインあたりの所要時間と、
    記録媒体の搬送速度に追従するために要求される印刷データ1ラインあたりの許容される転送時間とに基づいて算出される請求項1乃至5いずれか一項記載の画像形成装置。
  7. 前記画像処理モジュール内部の任意のレジスタに対する前記ダミーリードが完了するまで、前記ライトが前記画像処理モジュール内部の任意のレジスタに対して実行されない場合、
    前記ダミーリードを実行する対象は、前記画像処理モジュール内部の任意のレジスタである請求項1乃至6いずれか一項記載の画像形成装置。
  8. 前記画像処理モジュール内部の特定のアドレスに対する前記ダミーリードが完了するまで、前記ライトが前記特定のアドレスに対して実行されない場合、
    前記ダミーリードを実行する対象は、次の制御パラメータがライトされる予定のアドレスである請求項1乃至7いずれか一項記載の画像形成装置。
  9. 制御モジュール及び画像処理モジュールを有する画像形成装置が実行する画像形成方法であって、
    前記制御モジュールと前記画像処理モジュールとの間で、制御パラメータ及び印刷データの転送を行う通信手順を実行し、
    前記通信手順は、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールに所定の量の前記制御パラメータをライトするたびに、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールにダミーリードを実行することで前記制御パラメータの転送を抑制して、前記印刷データの転送を実行する手順を含む画像形成方法。
  10. 前記画像形成方法は、
    前記画像処理モジュールが有するラインバッファに、前記印刷データの複数ライン分を記憶させる制御手順をさらに含み、
    前記通信手順は、前記ラインバッファが前記制御モジュールから送信された前記印刷データでフルになった後に、前記制御モジュールから前記画像処理モジュールに所定の量の制御パラメータを連続送信すると共に、前記ラインバッファに蓄積された前記印刷データを前記画像形成装置が有する印刷エンジンモジュールに出力する手順を含む請求項9記載の画像形成方法。
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