JPH07108714A

JPH07108714A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07108714A
Application number: JP25853593A
Authority: JP
Inventors: Naoki Takahashi; 直樹高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-04-25
Also published as: US5614936A

Abstract

(57)【要約】【目的】光源にアレイヘッドを用いる光プリンタおよ
びサーマルプリンタにおいて、１画素の分割数より大幅
に多くの階調を再現することのできる画像形成装置を実
現すること。【構成】複数の発光素子を並べたＬＥＤアレイヘッド
11によって、露光を行う光プリンタおよびサーマルプリ
ンタにおいて、１つの画素につきＮ回に分割して露光を
行う発光素子駆動手段と、同じ通電回数であってもその
出力画素の平均濃度が異なる通電パターンの情報を持
ち、当該画素の画像信号をその濃度に対応した発熱素子
への通電パターンに変換する濃度−通電パターン変換手
段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオー
ド)アレイヘッドのように、光源として複数の発光素子
が並んだアレイヘッド、または液晶シャッタアレイのよ
うに光源に対して複数の光量制御素子を並べたアレイヘ
ッドを用い、電子写真プロセスによって画像形成する光
プリンタおよびサーマルヘッドを用いて熱記録を行うサ
ーマルプリンタにおいて、階調性が高く、理想的な特性
を持った中間調画像を再現する画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】アレイヘッドを用いる光プリンタとして
は、ＬＥＤアレイヘッドを用いるＬＥＤプリンタや、液
晶シャッタアレイを用いる液晶プリンタなどがある。以
下では、最も代表的なＬＥＤプリンタについて説明す
る。従来より、ＬＥＤアレイヘッドを光源とするＬＥＤ
プリンタによって中間調画像を表現する方法としては、
例えば特開昭64−27945号公報に開示されたものがあ
る。以下、図面を参照しながら上記した従来のＬＥＤプ
リンタの階調表現方式について説明する。

【０００３】図16は従来のＬＥＤプリンタの概略構成図
である。図16において、感光体ドラム101の周囲にはそ
の回転方向に沿って、帯電器102，ＬＥＤアレイヘッド1
03，現像器106，転写帯電器107，スクレーパ109そして
消去ランプ110がそれぞれ位置している。まず帯電器102
は、感光体ドラム101を数百ボルトに帯電させる。駆動
回路105は、外部から入力された画像信号104に従ってＬ
ＥＤアレイヘッド103を駆動する。ＬＥＤアレイヘッド1
03から放射された光は、先に帯電させられた感光体ドラ
ム101の表面で結像して静電潜像を形成する。ＬＥＤア
レイヘッド103によって露光されてできた静電潜像は、
このままでは目に見えないが、現像器106で現像されて
可視像となる。転写帯電器107は、感光体ドラム101の表
面との電位差によって電界を形成し、給紙ローラ111に
よって送られてきた記録紙に、可視像となったトナーの
画像を付着させる。定着器108は、トナーの付着した記
録紙を加熱したローラに通し、トナー像を記録紙に定着
させて排出する。最後にスクレーパ109が、記録紙に付
着せずに感光体上に残ったトナーを除去し、消去ランプ
110が帯電する前の感光体ドラム101を全面露光して、残
っている静電潜像を消去して一連のプロセスを終了す
る。

【０００４】ここで、従来のＬＥＤアレイヘッドの発光
部分を図17に示し、従来の記録画素の露光状態を表す図
を図18に示す。ＬＥＤアレイヘッド103は基板112上に電
極113と発光エレメント114を１列に配置して形成したも
のである。この発光エレメント114の幅Ｗは、記録画素
の幅寸法Ｗ′を露光できるだけの幅を有するものとす
る。一方、発光エレメント114の高さ寸法は、記録画素
の高さ寸法Ｈ′の４分の１の部分を露光できるだけの高
さ寸法Ｈの４分の１である。ここでは、記録画素を感光
体送り方向に４分割して、１つの画素当たり４回の走査
で記録画素全体を露光している。記録画素の分割数が８
になれば、発光エレメントの高さ寸法もＨの８分の１と
なり、８回の走査によって１つの画素全体を露光するこ
とになる。以下において、分割数，全走査回数および最
大発光回数という表現は、同じものを示すものとする。
このように、発光エレメント114の並び方向に画素密度
を高めるのではなく、感光体送り方向に小さくすること
は比較的容易に行うことができる。

【０００５】そして、図17に示す発光部形状を持ったＬ
ＥＤアレイヘッドに、画像信号，制御信号および画素ク
ロックを入力することで、図18に示すように記録画素11
5をそれぞれ露光することになる。すなわち、記録画素
を感光体送り方向に４つに分割し、それぞれが１つの記
録画素のように独立に露光される。よって任意の記録画
素全体について、全く露光していない画素，４分の１だ
け露光した画素，４分の２だけ露光した画素，４分の３
だけ露光した画素、そしてすべて露光した画素と、５段
階の露光状態をとることができ、それぞれ異なった出力
画素の濃度を持つので５段階の濃度を表現できる。この
画素ごとの発光回数は、外部から入力される画像信号の
当該画素の濃度によって決まる。したがって、感光体送
り方向に分割されたＬＥＤアレイヘッドを用いることに
よって、５階調の画像を形成することができる。

【０００６】同様に、以下では熱集中型のサーマルヘッ
ドを用いたサーマルプリンタについて図面を参照しなが
ら説明する。図19は従来のサーマルプリンタの概略構成
図を示す。図19において、記録紙は搬送ローラ116によ
って図中の右から左へ順次送られる。インクシート119
は、記録紙とサーマルヘッド120の間を通って、インク
シートセットローラ118とインクシート巻き取りローラ1
17に巻き付けられている。サーマルヘッド120は、外部
から入力された画像信号に従って、図示しない駆動回路
によって通電されて発熱する発熱素子の熱によって、イ
ンクシート119のインクを溶かして記録紙に付着させ
る。このときプラテンローラ121は、インクシート119と
記録紙の間に隙間ができないように、記録紙の印刷面と
は逆の面から記録紙を抑える。発熱したサーマルヘッド
120によって使用された部分のインクシート119は、イン
クシート巻き取りローラ117によって巻き取られ、サー
マルヘッド120に当たる面には常にインクシート119の未
使用の部分がくることになる。

【０００７】サーマルプリンタで中間調画像を再現する
ときも、光プリンタと同様な方法がとられる。すなわ
ち、１画素を記録紙送り方向に分割して、その分割され
た微画素ごとに通電／非通電のスイッチングを行い、発
熱素子の温度制御を行う。このとき再現される階調数に
ついても、光プリンタの場合と同様に、１画素内の分割
数すなわち最大通電回数程度となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法では、感光体送り方向での１画素内の発光回数ま
たは通電回数で濃度の異なる画素を表現していたため、
その最大発光回数または最大通電回数と同程度の階調数
しか得られないという問題点を有していた。本発明は上
記問題点に鑑み、光プリンタであれば１画素内の最大発
光回数、すなわち１画素を露光するために走査する回数
が同じであっても、最大発光回数に比べて大幅に多い階
調数を持った中間調画像を再現することができ、サーマ
ルプリンタであれば１画素内の最大通電回数、すなわち
１画素を感熱転写するために走査する回数が同じであっ
ても、最大通電回数に比べて大幅に多い階調数を持った
中間調画像を再現することのできる画像形成装置を提供
することを目的とするものである。

【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、複数の発光素子を並べた
アレイヘッドによって、外部から入力される画像データ
に基づいて感光体を露光することで画像を形成する光プ
リンタにおいては、１つの画素につきＮ回に分割して露
光を行う発光素子駆動手段と、同じ発光回数であっても
その出力画素の平均濃度が異なる露光パターンの情報を
持ち、当該画素の画像信号をその濃度に対応した露光パ
ターンに変換する濃度−露光パターン変換手段を有す
る。また、複数の発熱素子を並べたサーマルヘッドによ
って、外部から入力される画像データに基づいて記録紙
に感熱転写することで画像を形成するサーマルプリンタ
においては、１つの画素につきＮ回に分割して通電する
発熱素子駆動手段と、同じ通電回数であってもその出力
画素の平均濃度が異なる発熱素子への通電パターンの情
報を持ち、当該画素の画像信号をその濃度に対応した通
電パターンに変換する濃度−通電パターン変換手段を有
するものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成によって、光プリンタで
あれば、注目画素の濃度に対して、あらかじめ決められ
ている露光パターンに従って、感光体ドラム上に静電潜
像を形成する。また、サーマルプリンタであれば、注目
画素の濃度に対して、あらかじめ決められている発熱素
子への通電パターンに従って、サーマルヘッドの各発熱
素子に通電して感熱転写を行う。その露光パターンおよ
び発熱素子への通電パターンは、同じ通電回数であって
もそのパターンを変えることによって異なる濃度の画素
を再現するものが選択されている。よって、比較的簡単
な構成でありながら、１画素当たりの走査回数、すなわ
ち１画素の分割数に比べて、大幅に多い階調数を持った
濃度の画素を再現できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例における画像形成装
置について、代表的な光プリンタの一つであるＬＥＤプ
リンタについて、図面を参照しながら説明する。サーマ
ルプリンタについては、ＬＥＤプリンタと異なる部分に
ついてのみ、その都度説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例によるＬＥＤプリ
ンタの露光回路のブロック図であり、図２は本発明の一
実施例によるＬＥＤプリンタの露光回路の動作時におけ
るタイミング図である。図１において、ＬＥＤアレイヘ
ッド11は、複数個の発光エレメントが一列に並んでいる
ＬＥＤアレイ12と、各発光エレメントに電流を流して駆
動する駆動回路13から構成される。ＬＥＤアレイヘッド
11を駆動する露光制御回路14は、１ライン分の多値の画
像信号を格納するラインメモリを２本持ち、それぞれ入
力状態と出力状態とを交互に切り替えるラインバッファ
15と、ラインバッファ15に格納されている画像信号ＤＡ
ＴＡを順次読み出して、その濃度に対応する露光パター
ンに変換する変換回路16と、変換回路16によって変換さ
れた複数ビットの露光パターンから任意のビットを取り
出すセレクタ17と、ライン同期信号ＳＹＮＣ，ＳＹＮＣ
８をはじめとする制御信号を生成して露光回路全体の同
期をとる制御回路18から構成される。

【００１３】以上のように構成された露光回路を持つＬ
ＥＤプリンタを用いて、その動作について説明する。ま
ず制御回路18は、通常の水平同期信号の８倍の周波数を
持つ８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８を生成し、ラインバ
ッファ15とＬＥＤアレイヘッド11の駆動回路13に出力す
る。同時にその８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８を８分周
し、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８が８回ローパルスを
発する間に１回だけ同時にローパルスを発するライン同
期信号ＳＹＮＣを生成する。このライン同期信号ＳＹＮ
Ｃは、外部に出力するとともに、ラインバッファ15に出
力する。図示しない外部の信号発生機器は、送られてき
たライン同期信号ＳＹＮＣに同期して画像信号ＤＡＴＡ
とクロック信号ＣＬＫを出力する。そして、外部から入
力された画像信号ＤＡＴＡは、ラインバッファ15に入力
されて一時格納され、クロック信号ＣＬＫはラインバッ
ファ15と駆動回路13に入力される。クロック信号に同期
して入力された画像信号ＤＡＴＡは、ラインバッファ15
の入力状態のラインメモリに格納される。

【００１４】図２において、Ｄ０，Ｄ１およびＤ２は１
ライン分の画像信号を表す。また、０ライン目の画像信
号Ｄ０は、すでにラインバッファ15に格納されているも
のとする。ラインバッファ15からの画像信号の読み出し
は、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８に同期して読み出さ
れる。８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８は、ライン同期信
号ＳＹＮＣの１周期内に８個のローパルスを発する。し
たがって、ラインバッファ15内の出力状態のラインメモ
リからは、同じ画像信号ＤＡＴＡが８回読み出されるこ
とになる。ラインバッファ15から読み出された画像信号
ＤＡＴＡ８は、そのまま変換回路16に入り、画素ごとに
８ビットの露光パターンに変換される。変換された露光
パターンは、セレクタ17に入力される。

【００１５】セレクタ17には、制御回路18において８倍
ライン同期信号ＳＹＮＣ８の立ち下がりでカウントアッ
プする３ビットカウンタの出力ＣＮＴも入力される。こ
の３ビットカウンタの出力ＣＮＴは、ライン同期信号Ｓ
ＹＮＣの立ち下がりで０にリセットされ、８倍ライン同
期信号ＳＹＮＣ８の立ち下がりで、順次カウントアップ
する。セレクタ17は、入力された８本の入力信号の中か
ら、カウンタ出力ＣＮＴの値によって選択された信号を
出力する。すなわち、１回目の読み出し時にはカウンタ
出力ＣＮＴの値が０なので、８ビットの入力の０ビット
目を出力する。同様に２回目の読み出し時にはカウンタ
出力ＣＮＴの値は１となるので１ビット目を出力する。
そうして、８回の読み出しによって、露光パターンの各
ビットを順次出力することになる。セレクタ17によって
選択された信号は、ＬＥＤアレイヘッド11の駆動回路13
に入力される。駆動回路13は、８倍ライン同期信号ＳＹ
ＮＣ８に同期して、入力された信号に従ってＬＥＤアレ
イ12を駆動する。

【００１６】したがって、１つの画素を感光体送り方向
に８つの微画素に分割し、注目画素の画像信号を、各微
画素に対してＬＥＤアレイヘッドを露光する順番に並べ
た露光パターンに変換しておけば、各画素ともその露光
パターンに従って露光されることになる。液晶シャッタ
アレイのような他のアレイヘッドの場合には、ＬＥＤア
レイ12を他のアレイヘッドに置き換えるだけで、他の回
路については全く同じ構成でよい。

【００１７】サーマルプリンタにおいても、同じ構成と
なる。光プリンタのアレイヘッドが、露光することで発
光するのに対して、サーマルヘッドでは通電して発熱さ
せるので、駆動回路までの構成は光プリンタの場合と同
じとなる。すなわち、１画素を記録紙送り方向に８つの
微画素に分割して、その微画素ごとの画像信号に対する
発熱素子に通電する通電パターンに変換しておけば、各
画素ともその通電パターンに従って発熱素子の駆動が行
われることになる。以下では、各回路についてその構成
と動作について説明する。

【００１８】図３は図１の制御回路18のブロック図であ
り、図４は制御回路18の動作時におけるタイミング図で
ある。制御回路18は、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８を
生成するＳＹＮＣ８発生回路30と、生成された８倍ライ
ン同期信号ＳＹＮＣ８をカウントする３ビットカウンタ
31と、３ビットカウンタ31の出力すべてを入力とする３
入力ＮＡＮＤゲート32と、３入力ＮＡＮＤゲート32とＳ
ＹＮＣ８発生回路30の出力とのＮＡＮＤをとる２入力Ｎ
ＡＮＤゲート33とから構成される。

【００１９】まず、ＳＹＮＣ８発生回路30は、図４に示
すように一定の周期でローパルスを発生させる。その周
期は、感光体ドラムが１画素分回転する時間の８分の１
である。すなわちＳＹＮＣ８発生回路30は、感光体ドラ
ムが１画素分回転する間に８個ずつのローパルスを出力
する。ＳＹＮＣ８発生回路30で生成される８倍ライン同
期信号ＳＹＮＣ８は、３ビットカウンタ31のクロック端
子に入力され、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８の立ち下
がりでそれをカウントする。３ビットカウンタ31の出力
Ｃ２，Ｃ１およびＣ０はカウンタ信号ＣＮＴとして出力
されるとともに３入力ＮＡＮＤゲート32に入力される。
３入力ＮＡＮＤゲート32の出力ＮＡＮＤ３は図４に示す
ように、全入力がローのとき、すなわちカウンタ出力Ｃ
ＮＴの値が０の間だけローとなり、それ以外のときはハ
イとなる。この信号ＮＡＮＤ３は、８倍ライン同期信号
ＳＹＮＣ８の有効範囲を示すイネーブル信号として使わ
れる。生成されたイネーブル信号ＮＡＮＤ３は、ＳＹＮ
Ｃ８発生回路30で生成された８倍ライン同期信号ＳＹＮ
Ｃ８とともに２入力ＮＡＮＤゲート33に入力される。２
入力ＮＡＮＤゲート33の出力は、全入力がローのときだ
けローとなり、それ以外のときはハイとなる。したがっ
て、２入力ＮＡＮＤゲート33の出力信号であるライン同
期信号ＳＹＮＣは、３ビットカウンタ31の値が０で８倍
ライン同期信号ＳＹＮＣ８がローのときだけローとな
り、それ以外のときはハイとなる。すなわち信号ＳＹＮ
Ｃは、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８が８回立ち下がる
間に１回だけ同時に立ち下がることになり、８倍ライン
同期信号ＳＹＮＣ８が８分周されたライン同期信号とな
る。

【００２０】図５は図１のラインバッファ15のブロック
図であり、図６はラインバッファ15の動作時のタイミン
グ図である。ラインバッファ15は、クロック入力端子Ｃ
Ｋとリセット端子ＲＳＴ−を持つ12ビットのカウンタで
あるリードカウンタ34と、リードカウンタ34と同じ構造
を持つライトカウンタ35と、Ａ，Ｂ２系統の12ビット入
力からセレクタ端子に入力される信号によってＡまたは
Ｂのどちらか一方を選択するアドレスセレクタ36と、
Ａ，Ｂ２系統の８ビット入力からセレクタ端子に入力さ
れる信号によってＡまたはＢのどちらか一方を選択する
データセレクタ37と、12ビットのアドレス入力端子と８
ビットのデータ入出力端子を持ち、4096×８ビットのＦ
ＩＦＯ(ファーストイン・ファーストアウト)構造をした
２本のラインメモリＡ38，ラインメモリＢ39と、入力信
号が立ち上がる度にハイとローをトグルして出力するト
グルＦ／Ｆ40と、２入力ＮＡＮＤゲート41，42と、イン
バータゲート43から構成される。

【００２１】まず、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８と、
制御回路18で８分周されたライン同期信号ＳＹＮＣが、
リードカウンタ34とライトカウンタ35のリセット端子Ｒ
ＳＴ−に入力され、それぞれカウンタがリセットされ
る。同時にライン同期信号ＳＹＮＣは、トグルＦ／Ｆ40
にも入力され、今までハイ出力であったセレクタ信号Ｓ
ＥＬがローに反転する。ＳＹＮＣおよびＳＹＮＣ８によ
ってリセットされたリードカウンタ34とライトカウンタ
35は、その後、クロック信号ＣＬＫをカウントし、その
12ビットのカウンタ出力をそれぞれアドレスセレクタ36
のリードカウンタ入力端子ＲＣとライトカウンタ入力端
子ＷＣに入力する。

【００２２】図７はアドレスセレクタ36のブロック図で
ある。２つのセレクタ44と45は、それぞれ入力される２
系統のカウンタ値のうち、セレクタ信号ＳＥＬによって
選択されたカウンタ値を出力する。入力信号であるカウ
ンタ値は、Ａ入力，Ｂ入力とも同じものが入力される。
しかし、セレクタ信号ＳＥＬについては、セレクタ44に
は反転されて入力されるので、セレクタ44と45にはそれ
ぞれ別のカウンタ値を出力することになる。ここでは、
セレクタ信号ＳＥＬがローであるので、ＱＡ出力にライ
トカウンタ値が出力され、ＱＢ出力にリードカウンタ値
が出力される。

【００２３】アドレスセレクタ36によって選択されたよ
うに、ライトカウンタ値はラインメモリＡ38のアドレス
入力端子に、リードカウンタ値はラインメモリＢ39のア
ドレス入力端子に入力される。ラインメモリＡ38，ライ
ンメモリＢ39のデータ入力端子には、外部から入力され
た画像信号ＤＡＴＡが入力されるが、メモリ内に書き込
まれるかどうかは各ラインメモリのライトイネーブル端
子ＷＥ−に入力される信号によって決まる。ラインメモ
リＡ38のＷＥＡ−端子には、セレクト信号ＳＥＬと、図
３に示した３入力ＮＡＮＤゲート32の出力ＮＡＮＤ３と
のＮＡＮＤをとったものが入力される。一方、ラインメ
モリＢ39のＷＥＢ−端子には、セレクト信号ＳＥＬを反
転させた信号とＮＡＮＤ３とのＮＡＮＤをとったものが
入力される。したがって、それぞれのライトイネーブル
端子に入力される信号は、図６に示すように最初のライ
ン同期信号に同期して、交互に１回走査する間だけロー
となる。

【００２４】ライトイネーブル端子がローとなったライ
ンメモリＡ38は、アドレス入力端子ＡＤＲ＿Ａに入力さ
れるライトカウンタ値のアドレスに、データ入力端子Ｄ
ＡＴＡ＿Ａに入力される画像信号ＤＡＴＡをラインメモ
リＡ38内に書き込む。すなわち、ライトカウンタ35がリ
セットされてカウントを始めると同時に、アドレスセレ
クタ36によってライトカウンタ値はラインメモリＡ38の
アドレス入力端子ＡＤＲ＿Ａに、ライトイネーブル端子
ＷＥＡ−はローとなるので、クロック信号ＣＬＫに同期
して送られてくる画像信号ＤＡＴＡがラインメモリＡ38
の０番地から順次８ビットずつ書き込まれる。１ライン
分の画像データが書き込まれると、次の８倍ライン同期
信号ＳＹＮＣ８が立ち下がり、３ビットカウンタ31がカ
ウントアップし、３入力ＮＡＮＤゲート32の出力ＮＡＮ
Ｄ３がハイになるので、ライトイネーブル端子ＷＥＡ−
もハイとなる。ライトカウンタ35には、引き続きクロッ
ク信号ＣＬＫが入力されるので、ライトカウンタ35は依
然カウントを続ける。また、画像信号ＤＡＴＡはライン
同期信号ＳＹＮＣに同期して１ライン分の画像信号を送
り終えた後は、次のライン同期信号ＳＹＮＣの立ち上が
りまでは不定となる。よって、ラインメモリＡ38のアド
レス入力端子ＡＤＲ＿Ａには依然カウントを続けるカウ
ンタ値が、データ入力端子ＤＡＴＡ＿Ａには不定データ
が入力されるが、ライトイネーブル端子ＷＥＡ−がハイ
になっているので、不定データが書き込まれることはな
い。データ入力端子ＤＡＴＡ＿Ａには、アドレス入力端
子ＡＤＲ＿Ａに入力されているライトカウンタ値をアド
レスに持つデータが、順次読み出されて出力される。し
たがって、最初の１ライン分の間は書き込まれた画像信
号ＤＡＴＡがそのまま読み出されることになるが、それ
以後は不定状態となり、12ビットカウンタが4095までカ
ウントすると、また０に戻るので最初から読み出される
ことになる。

【００２５】一方、ラインメモリＢ39のアドレス入力端
子ＡＤＲ＿Ｂにはリードカウンタ値が入力され、データ
入力端子ＤＡＴＡ＿ＢにはラインメモリＡ38と同じく画
像信号ＤＡＴＡが入力されるが、ライトイネーブル端子
ＷＥＢ−の入力がハイのままなので、画像信号ＤＡＴＡ
は書き込まれない。また、データ入力端子ＤＡＴＡ＿Ｂ
からは、アドレス入力端子ＡＤＲ＿Ｂに入力されている
リードカウンタ値をアドレスに持つデータが順次読み出
されて出力される。そして、１ライン分のデータが読み
出されると、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８がローパル
スを発するので、リードカウンタ34はリセットされ、再
び０からクロック信号ＣＬＫをカウントする。これは、
セレクト信号ＳＥＬが反転するまで続くので、ラインメ
モリＢ39からは同じラインのデータが８回読み出され
る。

【００２６】ラインメモリＡ38のデータ出力端子ＯＵＴ
＿Ａから読み出された信号は、データセレクタ37のＡ入
力端子に入力される。同様に、ラインメモリＢ39のデー
タ出力端子ＯＵＴ＿Ｂから読み出された信号は、データ
セレクタ37のＢ入力端子にそれぞれ入力される。データ
セレクタ37のセレクト端子には、セレクト信号ＳＥＬが
反転して入力される。そのため、アドレスセレクタ36が
書き込むためのラインメモリを選択したのと逆のライン
メモリが選択されることになる。この場合では、ライン
メモリＢ39が選択されて、ラインメモリＢ39に書き込ま
れている同じデータが８回読み出され、画像信号ＤＡＴ
Ａ８として出力される。

【００２７】ラインメモリＢ39のデータが８回読み出さ
れると、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８とライン同期信
号ＳＹＮＣが同時にローパルスを発する。それによっ
て、リードカウンタ34およびライトカウンタ35はリセッ
トされ、トグルＦ／Ｆ40は反転する。トグルＦ／Ｆ40の
出力であるセレクト信号ＳＥＬが反転すると、アドレス
セレクタ36内のセレクタ44と45も切り替わり、ＱＡにリ
ードカウンタ値が出力され、ＱＢにライトカウンタ値が
出力される。同時に、ラインメモリＢ39のライトイネー
ブル端子ＷＥＢ−がローになる。また、データセレクタ
37も切り替わり、Ａ入力端子に入力されるラインメモリ
Ａ38のデータが外部に出力される。以上の動作によっ
て、ラインメモリＡ38とラインメモリＢ39とが交換され
たことになり、これまでの動作においてラインメモリＡ
38とラインメモリＢ39とを読み変えたのと同じ動作が行
われる。

【００２８】実際の動作においては、ライン同期信号Ｓ
ＹＮＣと８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８が同時にローパ
ルスを発したときに、そのラインに対する動作が開始さ
れる。片方のラインメモリは書き込み用となり、入力さ
れてくる画像信号ＤＡＴＡをクロック信号ＣＬＫに同期
してメモリ内に書き込む。１ライン分の画像信号を書き
込み終わると、ライトイネーブル信号がハイになるの
で、メモリ内のデータは変更されないままに、ライン同
期信号ＳＹＮＣのローパルスを待つ。もう一方のライン
メモリは、読み出し専用となり、すでに書き込まれてい
る前ラインの画像信号を順次読み出す。読み出す場合に
は、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８に同期して読み出さ
れるので、同じ画像信号が８回分読み出される。そし
て、８回分の画像信号の読み出しが終わると、ライン同
期信号ＳＹＮＣと８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８が同時
にローパルスを発する。それによって、各ラインメモリ
の入出力端子に接続されているアドレスセレクタ36とデ
ータセレクタ37が切り替わり、書き込み専用であったラ
インメモリは読み出し専用に、読み出し専用であったラ
インメモリは書き込み専用となり、次ラインに対しては
ラインメモリの入出力動作を交換して同様な動作を行
う。

【００２９】図８は図１の変換回路16の第１の実施例の
ブロック図である。形成する画像の濃度信号は１画素に
つき８ビットである。ラインバッファ15から出力された
画像信号は、メモリ46のアドレス信号入力端子に入力さ
れる。メモリ46内には、あらかじめ決められた当該画素
の濃度信号をアドレスとする位置に、その濃度信号に対
応する８ビットの露光パターンが記憶されている。アド
レス入力部に入力された当該画素の濃度信号に対して、
そのアドレスに記憶されている露光パターンがデータ出
力端子から出力される。このようにして、入力された濃
度信号からその濃度に対応する露光パターンに変換され
る。なお、サーマルプリンタにおいては、露光パターン
の代わりに発熱素子への通電パターンが格納される。

【００３０】図９は図１の変換回路16の第２の実施例の
ブロック図である。ラインバッファ15から出力された８
ビットの画像信号は、組み合わせ論理回路47の入力信号
端子に入力される。組み合わせ論理回路47は、あらかじ
め決められた当該画素の濃度信号を入力とし、それに対
応する８ビットの露光パターンを出力とする組み合わせ
論理回路である。入力信号端子に入力された濃度信号
は、組み合わせ論理回路を構成するアンド回路，オア回
路およびインバータ回路によって入力された濃度信号に
対する８ビットの露光パターンに変換され、出力信号端
子から出力される。

【００３１】図８の第１の実施例においても、図９の第
２の実施例においても、ラインバッファ15から出力され
た画像信号ＤＡＴＡ８は、変換回路16に入力され、自動
的にその濃度に対応した露光パターンデータに変換され
て、セレクタ17に入力される。

【００３２】図10は図１のセレクタ17のブロック図であ
る。変換回路16から出力された露光パターンデータは、
セレクタ48のデータ入力端子に入力される。また、制御
回路18で８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８をカウントして
いる３ビットカウンタ31のカウンタ値ＣＮＴが、セレク
タ48のセレクト端子Ｓ２，Ｓ１およびＳ０に入力され
る。セレクト端子は、３ビットの２進数として数えら
れ、それに対応する入力端子の信号が出力端子ＯＵＴか
ら出力される。セレクト端子に入力されている３ビット
カウンタ31は、ライン同期信号ＳＹＮＣと８倍ライン同
期信号ＳＹＮＣ８が同時にローパルスを発した後、８倍
ライン同期信号ＳＹＮＣ８を順次カウントする。セレク
タ17に入力されるデータは、同じラインに対する画素ご
との露光パターンが合計８回入力される。ここで、３ビ
ットカウンタ31は、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８がロ
ーパルスを発する度にカウントアップする。すなわち、
変換回路16には同じラインの画像信号が８回分入力され
るので、セレクタ17の出力は、同じラインの画像信号に
対応する露光パターンのデータが０ビット目から７ビッ
ト目までラインごとに順次出力される。

【００３３】セレクタ17から出力されたデータは、その
ままＬＥＤアレイヘッド11の駆動回路13に入力される。
駆動回路13は、８倍ライン同期信号ＳＹＮＣ８に同期し
て入力されるデータに従ってＬＥＤアレイ12を駆動す
る。１回目の走査では、当該ラインの画像信号の各画素
の濃度に対応する露光パターンの０ビット目のデータに
従って露光する。同様に２回目の走査では、露光パター
ンの１ビット目に従う。こうして、８回の走査を行い、
露光パターンの７ビット目に従って露光を終えた時点で
当該ラインに対する露光を終える。次ラインについて
も、同様に８回の走査を行う。

【００３４】なお、液晶ページプリンタのようなアレイ
ヘッドを持つ光プリンタおよびサーマルプリンタについ
ても、プリントヘッドへの通電／非通電の切り替えによ
って、出力画像の黒／白を表現するという点では同じで
ある。これらのプリントヘッドは、画素を副走査方向に
分割し、１画素あたりその分割数の回数ずつ走査すると
いう点では全く同じである。したがって、他のプリント
ヘッドに変えたときの構成は、ＬＥＤアレイ12を他のプ
リントヘッドに置き換えるだけで、露光制御回路14の構
成は全く同じとなる。

【００３５】アレイヘッドを用いて１ラインにつき８回
の走査を行って露光する場合、その露光パターンの決め
方が重要となる。メモリ46に格納する露光パターンおよ
び組み合わせ論理回路47において出力される露光パター
ンは、あらかじめ、その露光パターンで露光を行って画
像形成した出力画像の平均濃度を測定してから決める。
測定された平均濃度によって、濃度が段階的に等間隔で
変化するように濃度を選択する。画素の平均濃度は、記
録画素に付着したトナーの量によって決まるが、その量
は感光体ドラム表面において、露光時に受けた露光エネ
ルギーによって低下した表面電位に左右される。図11は
注目画素の露光エネルギーと出力画像の平均濃度との関
係を表すグラフである。図11に示すように、露光エネル
ギーがある値Ｐth以下のときはトナーが付着するため
に、移動するに必要な静電エネルギーが得られるだけの
電位低下が起こらないため、トナーは付着せず出力画像
も白のままである。

【００３６】露光エネルギーが閾値であるＰthを超える
と、露光エネルギーが増えるとともに出力画像の濃度も
単調増加する。さらに露光エネルギーを増やしていく
と、徐々に飽和していきほとんど濃度が変わらなくなっ
てくる。これは、既に画素全体が露光されて閾値Ｐthを
超える露光エネルギーを受け、記録画素一面にトナーが
付着しているためで、これ以上、露光エネルギーを増や
しても出力画像の濃度はほとんど変わらないためであ
る。したがって、画素における平均濃度は、その画素内
において閾値Ｐthを超える露光エネルギーを受けた面積
比であるといえる。ここで、１画素中の発光回数、すな
わち画素全体での露光エネルギーの合計は同じであって
も、その露光パターンを変えることで閾値Ｐthを超える
領域の面積を変えて、異なる濃度の出力画像を出力する
ことができる。

【００３７】図12は露光パターンを変えたときの発光画
素の強度分布図である。図12(a)は露光パターン１１１
１００００のときの強度分布図であり、図12(b)は露光
パターン１１００１１００のときの強度分布図である。
単一の発光エレメントから放射される光の強度分布は、
位置に対して正規分布をなし、複数の発光エレメントか
ら放射される全体での強度分布は、単一の発光エレメン
トから放射される光の強度分布を重ね合わせたものとな
る。図12において、破線，一点鎖線は単一の発光エレメ
ントから放射される光の強度分布であり、実線は２つの
発光エレメントから放出される全体での強度分布であ
る。ここで、１つの発光エレメントから放射される光の
強度分布は正規化したものであり、閾値Ｐthは1.5であ
るとする。このとき、その位置における放射光の強度分
布の合計が閾値1.5を超える部分だけにトナーが付着
し、出力画像として現れる。

【００３８】図12(a)，(b)を比べても分かるように、ト
ナーの付着する領域が明らかに異なっている。図12(a)
では、露光する位置が集中しており閾値Ｐthを超える領
域の割合は約45％程度である。これに対して図12(b)で
は、露光される位置が２つずつ分散しているため、中心
に閾値Ｐthを下回る領域ができ、この部分の露光エネル
ギーが無駄になってしまう。閾値Ｐthを超える領域も、
約33％となり１画素内の黒の面積が小さくなっている。
平均濃度を求めるときも、その近隣画素がすべて同じ露
光パターンで露光されているものとすると、１画素内の
平均濃度を求めるだけでよい。

【００３９】分割数が少ないうちは、１回の露光による
露光エネルギーが出力画像を形成するに十分なエネルギ
ーを持っているため、１画素中の平均濃度は、ほとんど
その発光回数によって決まる。しかし分割数が多くなる
と、１回の露光による露光エネルギーが小さくなり、１
回の発光エレメントからの放射光だけではトナーが付着
するに必要なエネルギーが得られなくなる。そして、複
数の露光エネルギーが重なったときに、初めて閾値Ｐth
を超えて出力画像として現れることになる。その重ね合
わせのパターンによって、同じ露光回数であっても、閾
値Ｐthを超える領域が変わり、出力する画像の濃度が異
なってくる。

【００４０】露光パターンと再現できる濃度の関係を表
すグラフを図13(a)，(b)に示す。図13(a)は分割数が比
較的少ないときの露光パターンと濃度の関係を表し、図
13(b)は分割数が十分に多いときの露光パターンと濃度
の関係を表す。図13(a)，(b)は、その分割数に応じたあ
らゆる露光パターンにおいて露光を行い、出力画像の平
均濃度を求め、それを平均濃度順に並べたものである。
したがって、横軸の露光パターンは、同じ濃度を再現す
る露光パターンの数を示す目安でしかない。グラフが水
平に近いほど、その濃度を再現する露光パターンが多く
あるということである。図13(a)では、分割数が少ない
ために一回の露光における露光エネルギーが大きい。そ
のため、発光回数によって画素の平均濃度が段階的に変
化しており、再現できる階調数も全発光回数程度となっ
ている。一方、分割数が多くなると、１回の露光による
露光エネルギーが小さくなる。そのため同じ露光回数で
あっても、それらの露光パターンが粗であるか密である
かによって画素内の黒の面積が変わり、画素全体におけ
る平均濃度が変わってくる。図13(b)では、水平となっ
ていたグラフがやや右上がりとなっている。ここで右上
がりの度合いは、分割数を増やすほど大きくなり、Ｍ回
発光する露光パターンにおいて濃度の高いパターンで露
光された出力画像の濃度が、Ｍ＋１回発光する露光パタ
ーンのうち、濃度の低いパターンで露光された出力画像
の濃度よりも高くなることもでてくる。図13(a)のグラ
フでは、７階調しかとれていないが、図13(b)のグラフ
では、ある露光回数における高い濃度の部分と、露光回
数が１回多い低い濃度の露光パターンの部分が近づいて
きており、表現できる濃度も大幅に増えてくる。

【００４１】多値画像を忠実に再現するためには、各階
調間の濃度差が一定であることが望ましい。そこで、再
現できる出力画像の濃度の中からその濃度差がほぼ等し
くなるように選択し、それに対応する露光パターンとと
もにメモリ内に記憶させておくか、または画素の濃度信
号を入力とし、その濃度信号に対応する露光パターンを
出力とする組み合わせ論理回路を設計すれば、階調数の
多い忠実な多値画像を再現できる。

【００４２】なお、本実施例では発光エレメントの発光
部の形状は、ＬＥＤアレイの並び方向に長い長方形であ
るとした。それ以外にも、図14に示すように、発光エレ
メント49の形状がＬＥＤアレイの並び方向に長軸を持つ
楕円であるＬＥＤアレイヘッドであってもよい。感光体
送り方向への露光プロフィールが、発光エレメントの中
心点から急激に立ち下がるため、位置によって画素全体
での露光プロフィールが大きく変わるため同様の効果が
得られるためである。なお、液晶シャッタアレイのよう
な他のアレイヘッドについても、微画素の露光状態によ
って開閉する液晶部分の形状をアレイの並び方向に長く
することで同様な効果が得られることはもちろんであ
る。

【００４３】以上は、光プリンタの場合について説明し
てきたが、サーマルプリンタの場合には、露光パターン
を発熱素子への通電パターンに、光強度分布を熱分布に
読み変えてやれば同様に説明できる。図15に本発明の一
実施例のサーマルヘッドの発熱素子の形状とその熱分布
の図を示す。図15に示す形状の発熱素子50を持ったサー
マルヘッドで感熱記録を行う場合、駆動電流は平面的に
ある分布を持って流れる。つまり、両端の電極51からは
一様に電流が流れるが、中央部で発熱素子の幅が短くな
っているため、電流はその部分を通る。そのため、中央
部では全電流が、幅の狭い部分に集中するため電流密度
が最も大きくなる。そして、両端の電極51に近づくと発
熱素子50の幅も広くなり、電流密度も中心部から離れる
につれてなだらかに小さくなる。そのため、サーマルヘ
ッドの熱分布特性52は、中心部が発熱量が最も高く、周
辺にいくほど低くなる特性を持つ。この熱分布特性52
を、光プリンタの露光スポットに対する広がりと同様に
考えることで、図12(a)および(b)のように、１画素内で
の通電回数は同じであっても、その発熱素子への通電パ
ターンを変えることで注目する出力画素の平均濃度を変
えることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、アレイヘッドを
持った光プリンタにおいて、１つの画素につきＮ回に分
割して露光を行う発光素子駆動手段と、同じ発光回数で
あってもその出力画素の平均濃度が異なる露光パターン
の情報を持ち、当該画素の画像信号をその濃度に対応し
た露光パターンに変換する濃度−露光パターン変換手段
を備えることにより、入力画像の濃度によって画素ごと
に露光パターンを変えて露光することで、全発光回数を
大きく上回る階調数を持った中間調画像を形成すること
ができるという効果を有する。

【００４５】同様に、サーマルプリンタにおいては、１
つの画素につきＮ回に分割して通電する発熱素子駆動手
段と、同じ通電回数であってもその出力画素の平均濃度
が異なる通電パターンの情報を持ち、当該画素の画像信
号をその濃度に対応した通電パターンに変換する濃度−
通電パターン変換手段を備えることにより、入力画像の
濃度によって画素ごとに通電パターンを変えてサーマル
ヘッドを発熱させることで、全通電回数を大きく上回る
階調数を持った中間調画像を形成することができるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるＬＥＤプリンタの露
光回路のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例における露光回路の動作時に
おけるタイミング図である。

【図３】本発明の一実施例の制御回路のブロック図であ
る。

【図４】本発明の一実施例の制御回路の動作時における
タイミング図である。

【図５】本発明の一実施例のラインバッファのブロック
図である。

【図６】本発明の一実施例のラインバッファの動作時の
タイミング図である。

【図７】本発明の一実施例のアドレスセレクタのブロッ
ク図である。

【図８】本発明の変換回路の第１の実施例のブロック図
である。

【図９】本発明の変換回路の第２の実施例のブロック図
である。

【図１０】本発明の一実施例のセレクタのブロック図で
ある。

【図１１】注目画素の露光エネルギーと出力画像の平均
濃度との関係を表す図である。

【図１２】露光パターンを変えたときの発光画素の強度
分布図である。

【図１３】露光パターンと再現できる濃度との関係を表
すグラフである。

【図１４】楕円の発光部形状を持つＬＥＤアレイヘッド
の図である。

【図１５】本発明の一実施例のサーマルヘッドの発熱素
子の形状とその熱分布の図である。

【図１６】従来例のＬＥＤプリンタの概略構成図であ
る。

【図１７】従来例のＬＥＤプリンタの発光部分の図であ
る。

【図１８】従来例のＬＥＤプリンタの記録画素の露光状
態を表す図である。

【図１９】従来例のサーマルプリンタの概略構成図であ
る。

【符号の説明】

11，103…ＬＥＤアレイヘッド、 12…ＬＥＤアレイ、
13，105…駆動回路、14…露光制御回路、 15…ライ
ンバッファ、 16…変換回路、 17…セレクタ、18…制
御回路、 30…ＳＹＮＣ８発生回路、 31…３ビットカ
ウンタ、 32…３入力ＮＡＮＤゲート、 33，41，42…
２入力ＮＡＮＤゲート、 34…リードカウンタ、 35…
ライトカウンタ、 36…アドレスセレクタ、 37…デー
タセレクタ、 38…ラインメモリＡ、 39…ラインメモ
リＢ、 40…トグルＦ／Ｆ、 43…インバータゲート、
44，45，48…セレクタ、 46…メモリ、 47…組み合
わせ論理回路、 49…発光エレメント、 50…発熱素
子、 51…電極、 52…熱分布特性、 101…感光体ド
ラム、 102…帯電器、 104…画像信号、 106…現像
器、 107…転写帯電器、 108…定着器、 109…スク
レーパ、 110…消去ランプ、 111…給紙ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/36 Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 15/04 １１１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から入力される画像データに基づい
て、感光体を複数の発光素子からなるアレイヘッドによ
り露光することで画像を形成する光プリンタにおいて、
１つの画素につきＮ回に分割して露光を行う発光素子駆
動手段と、同じ発光回数であってもその出力画素の平均
濃度が異なる露光パターンの情報を持ち、当該画素の画
像信号をその濃度に対応した露光パターンに変換する濃
度−露光パターン変換手段とを備えることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記アレイヘッドは、複数の発光素子を
並べたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記アレイヘッドは、発光源と、前記発
光源と前記感光体の間に位置する光量制御素子とを備え
ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記アレイヘッドの各発光素子は、その
発光素子の並び方向を長辺とする長方形の発光部形状ま
たは発光素子の並び方向を長軸とする楕円の発光部形状
を持つことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】前記濃度−露光パターン変換手段は、あ
らかじめ決められた露光パターンを記憶するメモリを備
えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】前記濃度−露光パターン変換手段は、当
該画素の濃度を入力とし、あらかじめ決められた露光パ
ターンを出力とする組み合わせ論理回路を備えることを
特徴とする前記請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】外部から入力される画像データに基づい
て、複数の発熱素子を並べたサーマルヘッドを用いて画
像を形成するサーマルプリンタにおいて、１つの画素に
つきＮ回に分割して通電して発熱素子を発熱させる発熱
素子駆動手段と、同じ通電回数であってもその出力画素
の平均濃度が異なる発熱素子への通電パターンの情報を
持ち、当該画素の画像信号をその濃度に対応した発熱素
子への通電パターンに変換する濃度−通電パターン変換
手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】前記サーマルヘッドは、その発熱素子が
なだらかに変化する熱分布特性を持つように成形された
サーマルヘッドであることを特徴とする請求項７記載の
画像形成装置。
【請求項９】前記濃度−通電パターン変換手段は、あ
らかじめ決められた発熱素子への通電パターンを記憶す
るメモリを備えることを特徴とする請求項７記載の画像
形成装置。
【請求項１０】前記濃度−通電パターン変換手段は、
当該画素の濃度を入力とし、あらかじめ決められた発熱
素子への通電パターンを出力とする組み合わせ論理回路
を備えることを特徴とする請求項７記載の画像形成装
置。