JPH07137339A - 画像形成装置及びその方法並びにそれらを用いた電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画素形成素子アレイを有する記録ヘッドを用
いて記録を行う場合に、筋ムラノイズとジッタノイズの
少ない高品質の画像を得ることができる画像形成装置を
提供すること。 【構成】 同一基板１０上に、複数の画素形成素子１４
からなる少なくとも二列の画素形成素子アレイ１２、１
３を各々の画素形成素子アレイ１２、１３における画素
形成素子が主走査方向において同一位置に位置するよう
に、画素形成アレイ１２、１３を副走査方向に副走査方
向における画素密度の２以上の整数倍の間隔で配列して
固体記録ヘッドを１１を構成し、各画素形成素子アレイ
１２、１３における主走査方向の位置が同じ画素形成素
子を同一の画素データに応じて駆動することにより、各
画素形成素子アレイ１２、１３による画素形成作用の重
ね合わせで画像形成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に係り、特
に画素形成素子を配列した記録ヘッドを用いて複数の記
録ドットにより画像を形成する画像形成装置及びその方
法並びにそれらを用いた電子写真記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、プリンタの大半を占めるドットマ
トリクスプリンタは、多数の小さい一連の画素の集合を
記録媒体上に形成することにより、記録画像をプリント
する。プリントされた像は、所望のアナログ画像が離散
化された像であり、ビットマップ像とも呼ばれる。ビッ
トマップ像は所定の（空間的）パターンに構成された多
数の離散的画素、つまりドットから構成され、一般的に
は格子状マトリクスの格子上にドットが配置される。

【０００３】このようなドットマトリクスプリンタの中
で、多数の画素形成素子を一列や千鳥状などの形状に一
方向に配列した画素形成素子アレイを有する記録ヘッド
を用い、各画素形成素子のアクティブ状態／ノンアクテ
ィブ状態を選択しながら、同時に画像形成媒体を画素形
成素子の配列方向（主走査方向）に対して垂直な方向
（副走査方向）に相対的に動かすことによって、画像形
成媒体上の二次元平面に画素を形成する方式がある。こ
の方式では、主走査方向におけるビットマップ像の形成
は、画素形成素子アレイ内のどの画素形成素子をアクテ
ィブ状態にし、どの画素形成素子をノンアクティブ状態
にさせるかの制御により行う。一方、副走査方向におけ
るビットマップ像の形成は、画像形成媒体の移動速度と
一つの画素形成素子のアクティブ状態／ノンアクティブ
状態の時間的制御により行う。

【０００４】ドットマトリクスプリンタには、画像形成
媒体が記録紙などの記録媒体である場合と、中間媒体で
ある場合の二つの記録方式がある。前者の場合、画像形
成素子によって直接記録媒体に画像が形成され、後者の
場合、まず中間媒体上に画素形成素子により画像が形成
され、この中間媒体上の画像が記録媒体に転写されるこ
とで、記録媒体上に画像が形成される。前者の記録方式
の代表的なものにサーマルヘッドプリンタやインクジェ
ットプリンタがあり、後者には電子写真式固体ヘッドプ
リンタがある。

【０００５】電子写真式固体ヘッドプリンタで用いられ
ている電子写真プロセスでは、一般に帯電、露光、現
像、転写、定着、クリーニングの６つのプロセスを経て
記録媒体上に所望の画像を記録する。帯電プロセスでは
回転する感光性ドラム表面を一様に帯電させる。露光プ
ロセスでは感光性ドラム表面を露光装置により露光し、
感光ドラム上の電荷を放電させることにより、感光性ド
ラム上に所望の静電潜像パターンを形成する。現像プロ
セスではその静電潜像パターンに静電気力で、帯電した
トナーと呼ばれる有色の粉体を引きつけることにより、
静電潜像を顕像化させる。感光性ドラム上の顕像トナー
像は記録媒体上に転写プロセスで転写され、更に定着プ
ロセスでトナーが記録媒体上に定着されることによって
最終的な記録画像が形成される。電子写真式固体ヘッド
プリンタでは、ＬＥＤなどの発光素子を例えば千鳥状に
配置し、この発光素子列によって感光性ドラム上を露光
している。

【０００６】しかし、一つの発光素子列内に多数存在す
る発光素子の発光出力のばらつきが生じるのは避けられ
ない。そのため、たとえ同じ画像データを各発光素子に
与えたとしても、感光性ドラム上の発光素子配列方向、
つまり主走査方向に露光ムラが生じる。この結果、感光
性ドラムの回転方向、つまり副走査方向に筋ムラと呼ば
れる筋状のノイズが出てしまい、記録画像を乱してしま
う。

【０００７】また、感光性ドラムの回転は機械的に行わ
れるため、機械的精度の制約から円滑な回転が行われ
ず、ジッタと呼ばれる歪みを生じる場合がある。これに
より、垂直方向のドットの間隔が狭くなって重なった
り、逆に広くなって隙間を生じたりする。ドットの間隔
が狭くなった部分は濃度が高くなり、広くなった部分は
濃度が低くなることになる。この現象により、記録画像
の水平方向にジッタノイズと呼ばれる筋状のノイズが生
じる。

【０００８】更に、インクジェットヘッドやサーマルヘ
ッドを用いて記録媒体上に直接像を記録する方式におい
ても、各素子が形成する画素が一様ではないため、同様
な点が問題となっている。

【０００９】特開昭６２−２３１７７４号には、発光素
子を２次元的に並べた２次元露光装置を用い、この露光
装置における感光体の相対的移動方向に配列された複数
個の発光素子で感光体上の同一点を多重露光する技術が
開示されている。この装置においては、感光体の相対的
移動方向における発光素子の間隔が液晶表示装置と同様
のように、表示／記録密度と等しい。しかし、この方法
では固体ヘッドプリンタで３００ｄｐｉのような高い記
録密度と同等な間隔に発光素子を２次元的に配列するこ
とは、発光素子の周囲に配線等が必要となるために難し
い。更に、一般的な固体ヘッドのように、ある方向に千
鳥状に一つの発光素子アレイが並んでいる場合には、配
線の関係上、副走査方向に間隔を空けなければならず、
構造的に不可能である。

【００１０】一方、コピー機やプリンタの分野では、出
力画像をより美しく表現するためにスムージング（アン
チエイリアシング）処理という手法が用いられている。

【００１１】スムージング処理は、図２２に示すように
図形の輪郭部のような階段上のギザギザ部分（エイリア
スと呼ばれる）に該当するドットのサイズ、位置を変調
したり、グレードットを形成して、視覚的に出力画像を
図２３に示すように滑らかにする処理である。一般的に
レーザビームプリンタのような電子写真式記録装置にお
いて、ドットを変調する方法としては、各ドットを形成
する場所であるセル（すなわち画素）内を照射する時
間、すなわちパルス幅を減らすことによって行う方法
と、レーザ強度を落として露光量を減少させることによ
って行う方法がある。

【００１２】しかし、レーザビームプリンタにおいて、
ドットサイズを小さくしたり、グレードットを形成する
ことは外部及び内部環境の変化に対して、不安定であ
る。すなわち、環境の変化により中間調が予想よりも濃
い濃度で出力されたり、極端な場合には全く画素が形成
されないこともある。画点を小さく制御することも難し
い。これらのことにより、スムージング処理が行われ
ず、出力画像が乱れる場合がある。その原因は、レーザ
ビームプリンタの記録方式である電子写真プロセスにあ
る。

【００１３】電子写真プロセスは、予め一様に帯電した
感光性ドラム上の画素を形成したい部分を露光する。感
光ドラム上の露光された部分は表面電荷が放電され、表
面電位が低下する。この表面電位が低下した部分に電荷
を持ったトナーが付着することによって画素が形成され
る。グレードットや小さい画点形成の不安定性は、表面
電位とトナー付着量との関係から来る。図２４に示すよ
うに、中間調領域では表面電位の少しの変化でトナー付
着量が激しく変化する性質がある。この現象を一般にガ
ンマ値が高いという。この現象のため、レーザ光量の変
動でトナーが付着しなかったり、予想以上に濃度が高く
なったりドットのサイズが大きくなったりするため、出
力画像の輪郭を滑らかに表現できなくなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、画素形成素子を列状に並べた記録ヘッドを用いて記
録を行うときに生じる筋ムラノイズとジッタノイズを効
果的に減少させ、画質の良好な画像を形成できる画像形
成装置を提供することにある。

【００１５】本発明の第２の目的は、電子写真プロセス
等の不安定性による影響のない安定なスムージング処理
を行うことができる画像形成装置及びその方法並びに電
子写真記録装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を講じた。

【００１７】第１の発明は画素形成素子アレイを少なく
とも二列平行に配置し、各列の画素形成素子アレイによ
る画素形成作用の重ね合わせにより一つの画素を形成す
るようにしたことを骨子とする。

【００１８】すなわち、この画像形成装置は複数の画素
形成素子を第１の方向（主走査方向）に配列して構成さ
れた第１及び第２の画素形成素子アレイを有する記録ヘ
ッドと、この記録ヘッドを画像形成媒体に対して前記第
１の方向と直交する第２の方向（副走査方向）に相対的
に移動させつつ前記画素形成素子を画素データに応じて
駆動する駆動手段とを具備し、前記記録ヘッドは、第１
の画素形成素子アレイにおける画素形成素子と第２の画
素形成素子アレイにおける画素形成素子とが前記第１の
方向において同一位置に位置するように該第１及び第２
の画素形成素子アレイを前記第２の方向に該第２の方向
における画素密度の２以上の整数倍以上の間隔で配置し
て構成され、前記駆動手段は、前記第１及び第２の画素
形成素子アレイの前記第１の方向において同一位置に位
置する画素形成素子を同一の画素データに応じて駆動す
ることを特徴とする。

【００１９】ここで、副走査方向における第１及び第２
の画素形成素子アレイの間隔は、副走査方向における画
素密度（ドット記録密度）の整数倍、特に２倍であるこ
とが望ましく、また各画素形成素子アレイ内の画素形成
素子の数が等しいことが望ましい。第１及び第２の画素
形成素子の相対応する画素形成素子は、副走査方向に沿
う同一直線上に各々配置される。

【００２０】また、駆動手段においてはホストコンピュ
ータ等からの同じ画像データによって、第１及び第２の
画素形成素子アレイの相対応する画素形成素子を画素密
度の２以上の整数倍に相当する時間差、すなわち第１及
び第２の画素形成素子アレイの副走査方向における間隔
に相当する距離（本発明では、画素密度の２以上の整数
倍）を記録ヘッドが画素形成媒体に対して相対的に移動
するに要する時間に等しく選ぶものとする。

【００２１】画素形成素子アレイがｎ列の場合、副走査
方向における画素形成素子アレイの間隔は、記録ヘッド
が画素形成媒体に対して相対的に移動する際に、画像形
成媒体が画素形成素子アレイの画素形成位置から隣の画
素形成素子アレイの画素形成位置まで移動するに要する
時間がジッタの周期のおよそ１／ｎとなるような間隔で
あることが望ましい。

【００２２】典型的な実施の態様を示すと、記録方式は
電子写真方式であり、記録ヘッドはＬＥＤのような固体
発光素子から構成される固体ヘッドであり、画像形成媒
体は感光性ドラムが使用される。

【００２３】第２の発明の画像形成装置は、所定のサイ
ズを有する複数の第１画素によって画像を形成する画像
形成手段と、前記画像形成手段により形成される画像の
輪郭部近傍の画素を前記第１画素より大きいサイズを有
する第２画素で形成するように前記画像形成手段を制御
してスムージング処理を行うスムージング処理手段とを
具備することを特徴とする。ここで、前記画素形成手段
は、レーザビームによって少なくとも第１画素及び第２
画素の一方を形成する手段を含み、前記スムージング処
理手段は、前記第２画素を前記レーザビームの光量及び
照射時間の少なくとも一方を前記第１画素の形成時より
も多くすることによって形成する手段を含むことを特徴
とする。

【００２４】この画像形成装置の望ましい実施態様とし
ては、以下のようなものがある。

【００２５】（１） 前記スムージング処理手段は、前
記レーザビームを放出するレーザの駆動電流を制御して
前記レーザビームの光量を増加する。或いは、前記レー
ザビームの透過量を制御する。レーザビームの透過量は
液晶シャッターで行う。

【００２６】（２） 前記スムージング処理手段は、前
記第１画素よりも大きい複数のサイズの前記第２画素を
形成するように前記画素形成手段を制御する。

【００２７】（３） 前記スムージング処理手段は、前
記画像のビットマップパターンに対してマッチングを行
うためのテンプレートパターンと、前記テンプレートパ
ターンが前記ビットマップパターン内に検出された場合
にスムージング信号を出力する。更に、前記スムージン
グ処理手段は、所定の手順で作成された所望のテンプレ
ートパターンと、各前記所望のテンプレートパターンと
対応づけられ各前記所望のテンプレートパターンのスム
ージング処理を行うためのスムージングデータとを記憶
する。加えて、前記スムージング処理手段は、前記テン
プレートパターンを設計するテンプレート設計手段を更
に含み、前記テンプレートパターン設計手段は、所望の
テンプレートパターンを設定する手段と、前記所望のテ
ンプレートパターンの輪郭を抽出する手段と、前記所望
のテンプレートパターンに含まれる注目画素から前記輪
郭への最短距離と所定方向からの角度を算出する手段
と、前記最短距離と前記角度とに基づいてスムージング
データを求める手段とを含む。

【００２８】（４） 前記スムージング処理手段は、入
力された２値画像の輪郭画素を抽出し、前記輪郭画素に
基づいて前記画像の輪郭を生成する手段と、前記２値画
素中の所定の画素から前記輪郭への最短距離と、所定の
角度に対する前記所定画素から前記輪郭の最短距離とを
結ぶ曲線とのなす角度を算出する手段と、前記最短距離
と、前記角度とに基づいて、スムージングデータを生成
するスムージングデータ生成手段とを含む。

【００２９】ここで、前記スムージングデータ生成手段
は、スムージングをレーザビームの強度変調で行うため
のレーザビーム強度変調データを生成するレーザビーム
強度変調データ生成手段と、スムージングをパルス分割
で行うためのパルス分割パターンデータを生成するパル
ス分割パターンデータ生成手段と、前記最短距離を画素
密度と比較する距離比較手段と、前記最短距離が前記画
素密度より大きいと前記距離比較手段によって判断され
た場合にはレーザビーム強度変調データ生成手段を選択
し、前記最短距離が前記画素密度より小さいと前記比較
手段によって判断された場合にはパルス分割パターンデ
ータ生成手段を選択するスムージングデータ選択手段
と、を含む。

【００３０】前記パルス分割パターンデータ生成手段
は、前記最短距離に基づいて画素内の総パルス幅を決定
し、前記角度に基づいてパルス分割パターンを複数のパ
ルス分割パターンの中から選択する。更に、前記パルス
分割パターンデータは、均等分割パターン、右寄せパタ
ーン、左寄せパターン、右中間寄せパターン、左中間寄
せパターンの５つのパターンを含み、前記パルス分割パ
ターンデータ生成手段は、前記角度が、６０度を超え１
２０度未満又は２４０度を超え３００度未満の場合に、
前記均等分割パターンを、前記角度が０度を超え、３０
度未満又は３３０度を超え３６０度未満の場合に、前記
右寄せパターンを、前記角度が１５０度を超え２１０度
未満の場合に、前記左寄せパターンを、前記角度が３０
度を超え、６０度未満又は３００度を超え３３０度未満
の場合に、前記右中間寄せパターンを、前記角度が１２
０度を超え、１５０度未満又は２１０度を超え２４０度
未満の場合に、前記左中間寄せパターンを、生成する手
段を含む。加えて、前記パルス分割パターンデータ生成
手段は、前記最短距離と前記角度とに基づいて分割パタ
ーンを出力するために参照されるルックアップテーブル
を含む。

【００３１】また、前記スムージングデータ生成手段
は、前記最短距離と前記角度とに基づいてルックアップ
テーブルを参照してスムージングデータを出力する。

【００３２】第２の発明の画像形成方法は、所定のサイ
ズを有する複数の第１画素によって画像を形成し、前記
画像の輪郭部近傍の画素を前記第１画素より大きいサイ
ズを有する第２画素で選択的に形成してスムージング処
理を行うことを特徴とする。ここで、入力された２値画
像の輪郭画素を抽出し、前記輪郭画素に基づいて前記画
像の輪郭を生成し、前記２値画素中の所定の画素から前
記輪郭への最短距離と、所定の角度に対する前記所定画
素から前記輪郭の最短距離とを結ぶ曲線とのなす角度を
算出し、前記最短距離と前記角度とに基づいて、スムー
ジングデータを生成することを特徴とする。

【００３３】更に、画像形成方法は、所望のテンプレー
トパターンを設定し、前記所望のテンプレートパターン
の輪郭を抽出し、前記所望のテンプレートパターンに含
まれる注目画素から前記輪郭への最短距離と所定方向か
らの角度を算出し、前記最短距離と前記角度とに基づい
てスムージングデータを求め、所望のテンプレートパタ
ーンと、各前記所望のテンプレートパターンと対応づけ
られた前記スムージングデータとを記憶することを特徴
とする。

【００３４】第２の発明の電子写真記録装置は、感光性
ドラムと、画像が記録される記録手段と、前記感光性ド
ラムを一様に帯電する帯電手段と、前記一様に帯電され
た感光性ドラムに所定の大きさを有する第１の画素で静
電潜像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段に
より形成される前記静電潜像の輪郭部近傍の画素を前記
第１画素より大きいサイズを有する第２画素で形成して
スムージング処理を行うスムージング処理手段と、スム
ージング処理が施された前記静電潜像を現像して所定の
画像を形成する現像手段と、前記画像を前記記録手段に
転写する転写手段と、前記記録手段に転写された画像を
前記記録手段上に定着する定着手段とを備えたことを特
徴とする。ここで、前記画素形成手段は、レーザビーム
によって少なくとも第１画素及び第２画素の一方を形成
し、前記スムージング処理手段は、前記第２画素を前記
レーザビームの光量及び照射時間の一方を前記第１画素
の形成時よりも多くすることによって形成する。

【００３５】第２の発明の電子写真記録装置の望ましい
実施態様としては、次のものがある。

【００３６】（１） 前記スムージング処理手段は、前
記第１画素よりも大きい複数のサイズの前記第２画素を
形成するように前記画素形成手段を制御する。

【００３７】（２） 前記スムージング処理手段は、前
記画像のビットマップパターンに対してマッチングを行
うためのテンプレートパターンを含み、前記テンプレー
トパターンが前記ビットマップパターン内に検出された
場合にスムージング信号を出力する。

【００３８】画像形成手段が例えばレーザビームを用い
て感光体上に静電潜像を形成する電子写真方式である場
合、第１画素より大きい第２画素は、光変調器によりレ
ーザビームに光強度変調を施して強度の高いビームを出
力することにより形成する。

【００３９】レーザ光源が半導体レーザの場合には、半
導体レーザに注入される電流を制御することにより光強
度変調を行って、強度の高いレーザビームを出力するこ
とにより、第２画素より大きい第２画素を形成する。半
導体レーザからのレーザビームの光強度変調は半導体レ
ーザ制御装置によって行われる。この半導体レーザ制御
装置は例えば半導体レーザに接続される電流駆動回路と
半導体レーザの出力光の一部をモニタし、モニタ電流を
生成するフォトダイオードのような光検出器と演算増幅
器とを有し、該演算増幅器はその非反転入力において強
度変調信号を抵抗を介して受ける共に、モニタ電流に基
づいた帰還電流を受け、かつその非反転入力において基
準信号を受け、半導体レーザの出射光量が変動すると演
算増幅器が帰還電流に応答して誤差信号を生成し、これ
を電流駆動回路に与えることによりレーザ光の変動を補
償する。

【００４０】ここで、画像形成手段が例えばレーザビー
ムを用いて感光体上に静電潜像を形成する電子写真方式
である場合、第１の画素より大きい第２の画素は、光変
調器によりレーザビームに光強度変調を施して強度の高
いビームを出力することにより形成する。

【００４１】また、レーザ光源が半導体レーザの場合に
は、半導体レーザに注入される電流を制御することによ
り光強度変調を行って、強度の高いレーザビームを出力
することにより、第２の画素より大きい第２の画素を形
成する。ここで、半導体レーザからのレーザビームの光
強度変調は半導体レーザ制御装置によって行われる。こ
の半導体レーザ制御装置は例えば半導体レーザに接続さ
れる電流駆動回路と半導体レーザの出力光の一部をモニ
タし、モニタ電流を生成するフォトダイオードのような
光検出器と演算増幅器とを有し、該演算増幅器はその非
反転入力において強度変調信号を抵抗を介して受ける共
に、モニタ電流に基づいた帰還電流を受け、かつその非
反転入力において基準信号を受け、半導体レーザの出射
光量が変動すると演算増幅器が帰還電流に応答して誤差
信号を生成し、これを電流駆動回路に与えることにより
レーザ光の変動を補償する。

【００４２】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００４３】第１の発明を電子写真式固体ヘッドプリン
タに適用する場合、画素形成素子アレイはＬＥＤアレイ
のような発光素子アレイであり、複数の発光素子アレイ
内の発光素子からの多重露光によって感光体表面を放電
し、一つの画点を形成する。これにより一画点当たりの
露光量は、各発光素子アレイ内の相対応する発光素子に
よる露光量の加算平均となる。従って、複数個の発光素
子アレイによる露光量の平均をとることで、一つの発光
素子アレイ内での各画素の画素形成能力（露光量）のば
らつきが出力画像に及ぼす影響が抑制されるため、筋ム
ラとよばれる固体ヘッド露光方式に特有な副走査方向に
生じる筋状のノイズが抑制される。

【００４４】また、ジッタにより生じる副走査方向にお
けるドット間隔のずれの影響は、多重露光のうちの１回
の露光が受けるだけで済み、ジッタのムラが空間的に分
散され、視覚的に目立たなくなる。すなわち、人間の目
の視覚上からは１本の濃い筋状のノイズが発生するより
も、多数本の薄い筋状のノイズが分散して発生する方が
妨害感が少ない。

【００４５】更に、上記ジッタが周期的に起こる場合
は、発光素子アレイ間の間隔とジッタの周期を調節する
ことにより、ジッタの影響をより効果的に減少できる。
例えば、発光素子アレイが二列の場合、感光体がアレイ
とアレイとの間を移動する時間がジッタ周期の１／２に
なるようにアレイ間の間隔を設定しておくことにより、
ジッタむらの影響を相殺することができて、ジッタムラ
が減少する。

【００４６】しかも、本発明では画素形成素子アレイ間
の副走査方向における間隔を副走査方向における画素密
度の２以上の整数倍としたことにより、画像データに基
づく画素形成素子アレイの駆動に複雑なタイミング回路
を必要とすることがなく、容易に装置を実現できる。更
に、副走査方向における画素形成素子アレイ間の間隔を
大きく取ることができるため、画素形成素子アレイが素
子間の間隔をパッケージの占有面積などの関係で十分に
とれないＬＥＤのような固体発光素子のアレイであるよ
うな場合においても、画素形成素子の実装が容易に可能
となる。すなわち、このような固体発光素子アレイで
は、主走査方向に関しては千鳥状配列などにより密度を
上げることができても、副走査方向には密度を上げるこ
とができないが、本発明では副走査方向における画素形
成素子アレイ間について比較的大きな間隔を許容できる
ため、特に画素形成素子として固体発光素子アレイを用
いる場合に有利である。

【００４７】第２の発明では、画像の輪郭上の画素のド
ットのみを通常のサイズの第１画素より小さくしたり、
グレーレベルにしてスムージングするのではなく、輪郭
内部のドットも第１画素より大きい第２画素を形成して
輪郭を形成することにより、輪郭部のスムージング処理
を行うため、通常の画素より小さい不安定な中間調の画
素を形成する場合に比較して、特に電子写真プロセスで
のの不安定性がなく、安定したスムージング効果が得ら
れる。

【００４８】本発明によれば、例えば電子写真プロセス
では微細画素形成は記録が不安定になるが大きな画素形
成においては記録が安定になることを利用して、輪郭部
の特定位置の画素のサイズを必要に応じて大きく記録す
ることにより、安定したスムージング処理が可能とな
る。

【００４９】また、本発明では、画像の輪郭部を滑らか
に記録するスムージング信号を求めるにあたり、注目画
素から最短距離にある輪郭への距離とその角度からスム
ージング信号を求めるため、輪郭上の画素のドットを小
さくしたり、輪郭内の画素のドットを大きくしたりする
スムージング信号を、早くかつ簡単に求めることができ
る。

【００５０】画素サイズの変調を半導体レーザから出力
されるレーザビームの光強度を変調して行う場合には、
レーザビームの光強度を常時モニタすることで安定した
レーザビームの光強度変調が可能となる。これにより、
安定した画素サイズの変調を行うことができる。

【００５１】

【実施例】図面参照して本発明の実施例を説明する。

【００５２】まず、第１の発明の実施例を説明する。本
実施例では電子写真式プリンタに適用した場合について
説明するが、本発明は熱インクジェット式プリンタやサ
ーマルヘッドプリンタなどの他の固体ヘッドプリンタに
も適用することが可能である。

【００５３】図１は、第１の発明の実施例における固体
記録ヘッド１１の概略図である。本実施例では、同一の
基板１０上に２組の千鳥状配列の発光素子アレイ１２、
１３が基板１０の長手方向（第１の方向）に平行に配列
されている。発光素子アレイ１２、１３を構成する各々
の発光素子１４は、例えばＬＥＤなどの固体発光デバイ
スから構成される。発光素子アレイ１２と１３の間隔１
５は、電子写真式固体ヘッドプリンタなどの記録装置が
持つ感光性ドラムの回転方向、すなわち副走査方向の記
録密度（解像度）の整数倍になるように設定される。

【００５４】図２は、図１の固体記録ヘッドを備えた電
子写真式固体ヘッドプリンタの基本構成を示した概略図
である。このプリンタでの基本となる電子写真プロセス
は、帯電、露光、現像、転写、定着、消去の６つのプロ
セスからなる。固体ヘッドプリンタでは、露光手段に図
１に示した固体記録ヘッド１１を用いる。

【００５５】感光性ドラム１６は、一般に表面が有機光
導電性材料の層でコーティングされた金属の筒であり、
筒の内部は電気的に接地されている。光電性材料が電荷
コロナ発生器１７によって生じるイオン化領域を通過す
ると、負の電荷がコロナ発生器１７から感光性ドラム１
６の表面に移動する。感光性ドラム１６が回転し電荷コ
ロナ発生器１６を通過した後では、感光性ドラム１６の
表面は均一な負電位を持つ。

【００５６】固体記録ヘッド１１は、図１に示したよう
に電流を供給したり供給を停止するだけで、オンになっ
たりオフになったりするＬＥＤのような発光素子１４を
並べて構成される。この電流の供給を感光性ドラム１６
の回転と併せて制御することにより、感光性ドラム１６
の表面の選択された領域を露光することができる。セル
フォックレンズアレイ１８は、発光素子１４から出射さ
れる光を感光性ドラム１６の表面に結像するために設け
られている。感光体ドラム１６の露光された部分は放電
され、表面電位が低下する。こうして感光性ドラム１６
の表面に静電像が形成される。

【００５７】現像部では、トナーと呼ばれる現像剤が静
電像に乗せられる。トナーの材料は、鉄の粒子に結合さ
れた黒い合成樹脂から作られた粉末状の物質である。プ
ラスティックのトナー粒子１９は、現像器２０の負の直
流電源に接続された回転シリンダ２１に擦り付けられる
ことによって、負の表面電荷を得る。トナーが得たこの
静電荷は、トナー粒子１９がレーザ光に露出された感光
性ドラム表面１６の領域には吸引されるが、露光されな
かった表面領域からは反発されるような静電荷である。

【００５８】転写部では、感光性ドラム１６の表面のト
ナー像が記録媒体であるプリント紙２１に転写される。
コロナアセンブリ２２は、プリント紙２１の裏面に蓄積
する正の電荷を発生する。紙の正の電荷が強まると、感
光性ドラム表面から負に帯電したトナー粒子１９が引き
離される。静電荷除去器２３は負の電荷を有する感光性
ドラム表面と正の電荷を有するプリント紙２１の間の吸
引力を弱めて、プリント紙２１が感光性ドラム１１に巻
き付くのを防止する。

【００５９】定着部においては、熱と圧力によってトナ
ー１９が融解して、プリント紙２１上に定着する。高輝
度のランプ２４によって内部加熱される非粘着性の加熱
ローラ２５と柔らかい加圧ローラ２６の２つのローラ
で、トナーの乗ったプリント紙を挟み、プリント紙２１
上のトナーを融解させ、紙の繊維に押し込ませる。

【００６０】消去ランプ２７は感光性ドラム１６の光電
性材料を照射し、感光性ドラム１６に残っている電荷を
中性化し。感光性ドラム１６上に残ったトナーと感光性
ドラムの静電引力を失わせる。感光性ドラム上に残った
トナーは、回転するクリーニングブラシ２９で掃き落と
される。

【００６１】図３に、固体記録ヘッド１１であるＬＥＤ
ヘッドを駆動するドライバＩＣ２９の構成を示す。コン
トローラ２８からシリアルに送られてくる画像データ
は、シフトレジスタ２９１のＤＡＴＡ ＩＮに画素クロ
ックＣＬＫ１に同期して入力され、シフトレジスタ２９
１からパラレルに読み出されてラッチ２９２でラッチさ
れる。ラッチ２９２からの出力はシフトレジスタ２９３
に入力される。

【００６２】シフトレジスタ２９３は、ラッチ２９２か
ら出力されるパラレルデータをラッチ２９４Ａ、ＡＮＤ
回路２９５、ドライバ２９６を介して第１の発光素子ア
レイ１２に転送した後、一定の遅延時間をおいてラッチ
２９４Ｂ、ＡＮＤ回路２９５、ドライバ２９６を介して
第２の発光素子アレイ１３に転送するためのものであ
る。すなわち、シフトレジスタ２９３はそれぞれＡとＢ
の２段のシフトレジスタ素子を縦続接続して構成され、
まず最初はラッチ回路２９２からのパラレルデータを１
段目Ａからラッチ２９４Ａに転送し、次に低速クロック
ＣＬＫ２により１段分シフト動作して、１段目Ａの内容
を２段目Ｂに転送した後、２段目Ｂからパラレルデータ
をラッチ２９４Ｂに転送する。シフトレジスタ２９３か
らの出力は再びラッチ２９４Ａ、２９４Ｂでラッチされ
た後、ＡＮＤ回路２９５でコントローラが送るストロー
ブ信号（発光タイミング信号）との論理積がとられ、画
像データがドライバ２９６に送られる。ドライバ２９６
には、Ｉ_contなる定電流が供給される。スイッチング素
子２９７は画像データを基に発光素子１４をオン・オフ
させるため、電流のスイッチングを行う。

【００６３】ここで、クロックＣＬＫ２は発光素子アレ
イ１２又は１３による主走査周期をＴとすると、Ｔに対
して２以上の整数倍の周期ｎＴ（ｎは以上の整数）を持
っている。従って、ある画像データによって発光素子ア
レイ１２が駆動された後、ｎＴなる遅延時間をおいて同
じ画像データによって発光素子アレイ１３が駆動される
ことになる。

【００６４】図４は、上記プリンタの露光部の概略図で
ある。図を簡単にするため、セルフォックレンズ１８及
びＩＣドライバ２９は省略してある。固体記録ヘッド１
１は感光性ドラム１６の回転方向と平行に発光素子アレ
イ１２、１３が並ぶように配置する。発光素子アレイ１
２、１３の相対応する発光素子１４は、感光性ドラム１
１の同一円周上３２に位置している。コントローラ３０
から送られてきた画像データは、ドライバＩＣ２９内の
シフトレジスタ２９３に通される。画像データをシフト
レジスタ２９３に通すことで、画像データを発光素子ア
レイ１２に出力した後、ｎＴなる遅延時間をおいて発光
素子アレイ１３に出力することが可能となる。すなわ
ち、発光素子アレイ１２がある画像データに対応した発
光を行っているときに、発光素子アレイ１３は発光素子
アレイ１２に上記遅延時間だけ先に出力された画像デー
タに対応した発光を行っている。遅延時間ｎＴは感光性
ドラム１１が回転し、発光素子アレイ１２から発光素子
アレイ１３に移動するまでの時間である。これにより、
感光体ドラム１６上の同じ画素位置を２つの発光素子ア
レイ１２、１３によって多重露光（この場合、２回露
光）することが可能となる。

【００６５】ここで、遅延時間ｎＴを上述のように選べ
ば、この種の記録装置で一般に容易されている水平同期
信号などの主走査周期のクロックを単純にｎ分周するだ
けでクロックＣＬＫ２を簡単に得ることができる。すな
わち、ｎが例えば１．２といったようにＴに対して整数
倍の関係にない場合には、クロックＣＬＫ２を得るため
に複雑なタイミング回路が必要となるが、本実施例のよ
うにｎを選べば、多重露光のために複雑なタイミング回
路を付加する必要はない。

【００６６】図５（ａ）は、発光素子アレイ１２、１３
内の光量ばらつき例と、それに伴う画像ノイズを示した
ものである。同じ信号を送っても発光出力が各素子によ
って異なってしまうため、図に示すように出力画像に筋
ムラと呼ばれる帯状のノイズが副走査方向、すなわち発
光素子の配列方向に垂直な方向にのってしまう。図５
（ｂ）は、互いのばらつきに相関のない２本の発光素子
アレイの光量ばらつきを示した例である。図５（ｃ）
は、図５（ｂ）の２本の発光素子アレイの露光量を重ね
合わせたものである。発光素子アレイ１２、１３は一方
からの露光量を通常の場合、つまり発光素子列が１列
（千鳥状の場合は２列）の場合に比べて１／２とし、そ
れら２本の発光素子アレイ１２、１３から感光性ドラム
１６上を多重露光することにより、感光性ドラム１６上
の各位置の露光量が対応する２つの発光素子の発光量の
加算平均をとった光量で露光したことになるため、ばら
つきが半減する。その結果、出力画像の筋ムラを減少さ
せることができる。

【００６７】図６（ａ）は、ジッタと呼ばれる露光ムラ
の一例を示したものである。ジッタは感光性ドラム１６
が回転する速度にムラが生じ、ドラム回転方向のドット
とドットの間隔が変化することによって生じる。３２の
ように速度が遅くなった場合は、３３のようにドラム回
転方向のドット間隔が大きくなる。その反対に３４のよ
うに速度が早くなった場合は３５のようにドットの間隔
が小さくなる。ドットの間隔が広くなった部分は記録濃
度が薄く出力され、その反対に間隔が狭くなった部分は
濃度が濃く出力される。この結果、図６（ａ）に示すよ
うなドットの間隔にムラを生じ、出力画像３６は図に示
されるような筋ムラとは垂直な方向に帯状のノイズを生
じる。

【００６８】図７は、本実施例の固体記録ヘッド１１を
用いた場合のジッタノイズについて説明するための図で
あり、（ａ）が従来の記録方式、（ｂ）が本実施例によ
る固体記録ヘッド１１を用いた場合の記録方式である。
今、ある時刻ｔに感光性ドラム１６の感光速度が遅くな
ったとする。従来の記録方式では時刻ｔはドットｄを記
録しようとする時刻であり、ドットｃとドットｄの間隔
が狭くなって重なり、感光体上の位置ｘ₁ での濃度が高
くなる。

【００６９】これに対し、本実施例による記録方式で
は、時刻ｔでは一つ目のヘッドがドットｅ₁ を、二つ目
のヘッドがドットｄ₂ をそれぞれ記録しようとしている
時刻である。時刻ｔで感光体の速度が遅くなったとする
と、ドットｄ₂ がドットｃ₁ 及びドットｃ₂ と重なり、
濃度が高くなる。しかし、ドットｄ₁ は従来記録方式に
おけるドットｄの半分の信号量で記録するため、感光体
上の位置ｘ₁ における濃度の変動量ΔＤ₁ が従来の濃度
変動量ΔＤの半分で済む。その反面、ドットｅ₁及びｅ
₂ がドットｄ₂ に重なるため、感光体上の位置ｘ₂ でも
濃度がΔＤ₂ だけ変動する。このため、ΔＤ₁ とΔＤ₂
の和はΔＤとほとんど等しくなる。一方、本実施例の方
式によるノイズは空間的に分散し、空間周波数が低くな
るため、視覚的にノイズが目立たなくなり、その結果ジ
ッタノイズが減少することになる。

【００７０】なお、上記実施例では本発明を電子式固体
プリンタに適用した例について述べたが、本発明はサー
マルプリンタやインクジェットプリンタなどにも適用す
ることができ、要するに画素形成素子アレイを用いて離
散的な画素（ドット）の集合により画像を形成する記録
装置全てに本発明は適用が可能である。

【００７１】次に第２の発明の実施例を説明する。

【００７２】第２の発明の概要を図８を参照して説明す
る。図８は第２の発明によりスムージング処理された出
力画像の一例を示す図である。

【００７３】従来の技術では、図２２に示すように、レ
ーザビームプリンタを含むドットマトリックスプリンタ
は均等に間隔をあけて水平方向の行と垂直方向の列の格
子状に配列されたドット（すなわち画素）の集合によっ
て所望の文字や図形を形成する。一般的なドットマトリ
クスプリンタは、一定のサイズのドットしか形成できな
い。そのようなプリンタでは、図２２で示すように個々
のドットの形状が目立ってしまうので、所望の図形や文
字などの２値画像の輪郭線を滑らかに表現できない。

【００７４】本発明では、図８のドットＡ、Ｂに示され
るように、記録するドットのサイズを必要に応じて通常
のドット（第１画素）より大きくしたドット（第２画
素）として記録媒体上に形成することによって、図形や
文字の輪郭線を滑らかに表現する。

【００７５】ドットを大きく形成する方法は、レーザビ
ームの光強度を高くする（すなわち光量を多くする）こ
とによって行う。レーザビームの光強度を高くするため
の制御信号はビットマップデータをテンプレートパター
ンと突き合わせ、一致した際に、注目しているセルのデ
ータに修正を加えることによって決定する。

【００７６】本発明の第１実施例に係る画像形成装置
（以下の実施例ではレーザビームプリンタ）の概略構成
を説明する。

【００７７】図９は、一般的な電子写真式レーザビーム
プリンタの記録部を示す。

【００７８】レーザビームプリンタの記録部は主に帯電
部、露光部、現像部、転写部、定着部の５つのプロセス
を行う装置から構成される。

【００７９】図１０は、本実施例の電子写真式レーザビ
ームプリンタの記録部を電気的に制御する回路部と露光
部の一部の概略図である。

【００８０】感光性ドラム１１１は、一般に有機光導電
性材料の層でコーティングされた、金属の筒である。筒
の内部は、電気的に接地している。クリーニング・ブレ
ード１１２は、前のサイクルから残存しているトナーを
感光性ドラム１１１から図示しない廃物用キャビティ内
へ擦り落とし、感光性ドラム１１１の表面を清掃する。
消去用ランプ１１４は、感光性ドラム表面１１３を照射
し、感光性ドラム１１１に以前から存在している電荷を
放電し、感光性ドラム表面１１３を電気的に中和する。
感光性ドラム１１１が回転しながら、帯電部の電荷コロ
ナ発生器１１６から負の電荷が感光性ドラム表面１１３
に移動する。これにより、感光性ドラム表面１１３は均
一な負電位を持つ。

【００８１】レーザビーム１１７は、半導体レーザ１１
９によって発生する。レーザビーム１１７のオン・オフ
や光強度変調は、この半導体レーザに流れるレーザ駆動
電流３９７の制御で行う。レーザビームは、コリメート
レンズ１４９で走査ミラー１２３（ポリゴンミラー）上
に集束される。走査ミラー１２３はモータ１２７で定速
回転する多面鏡であり、これによりレーザビーム１１７
が感光性ドラム１１１上に走査される。

【００８２】集光レンズ１３１とミラー１３３によっ
て、感光性ドラム１１１の表面１１３における水平線上
に、レーザビーム１１７の焦点が合わせられる。感光性
ドラム表面１１３は、走査ミラー１２３の回転によるレ
ーザビーム１１７の偏向と感光性ドラム１１１の回転に
より、レーザビーム１１７によって走査されて露光され
る。更に、レーザ駆動電流３９７の制御により、レーザ
ビーム１１７がオン／オフ又は光強度変調されるため、
感光性ドラム表面１１３全面に露光スポットの集合のパ
ターンを形成できる。以下の説明において、レーザビー
ム１１７による走査方向を主走査方向と呼び、感光体ド
ラム１１１が回転する方向を副走査方向と呼ぶ。レーザ
がオン／オフするタイミングとレーザビーム１１７によ
る主走査速度とで、主走査方向の露光スポットのピッチ
の間隔（すなわち解像度）が定まる。主走査時間と感光
性ドラム１１１の回転の速度とで、副走査方向の解像度
が定まる。レンズ１３１は感光体１１１上でのビームス
ポットの移動速度を一定にする役割を持つ。

【００８３】レーザビーム１１７による感光性ドラム１
１１上への光書き込みが済むと、感光体ドラム表面１１
３には静電潜像が形成される。すなわち、感光体ドラム
表面１１３のうち、レーザビームが照射されなかった部
分は帯電時の電位がそのまま残り、レーザビームが照射
された部分は放電によって電位が帯電時の電位より低下
することにより、静電潜像が形成される。

【００８４】現像部では、トナーと呼ばれる現像剤が静
電像に乗せられる。トナーの材料は、鉄の粒子に結合さ
れた黒い合成樹脂から作られた粉末状の物質である。ト
ナー中の鉄によって、シリンダの長さにわたって延びる
永久磁石（図示せず）を備えた金属製の回転シリンダ１
２０にトナーが吸引される。プラスティックのトナー粒
子１１８は、負の直流電源に接続された回転シリンダ１
２０に擦り付けられることによって、負の表面電荷を得
る。トナーが得たこの静電荷は、トナー粒子１１８が感
光性ドラム表面１１３のうちレーザビームにより露光さ
れた領域には吸引されるが、露光されなかった表面領域
からは反発されるような静電荷である。

【００８５】転写部１２４では、感光性ドラム表面１１
３上のトナー像が記録媒体であるプリント紙１２２に転
写される。コロナアセンブリ１２８は、プリント紙１２
２の裏面に蓄積する正の電荷を発生する。紙の正の電荷
が強まると、感光性ドラム表面１１３から負に帯電した
トナー粒子１１８が引き離される。静電荷除去器１３２
は、負の電荷を有する感光性ドラム表面１１３と、正の
電荷を有するプリント紙１２２との間の吸引力を弱め
て、プリント紙１２２が感光性ドラム１１１に巻き付く
のを防止する。

【００８６】定着部１２６では、熱と圧力によってトナ
ーが融解して、プリント紙上に定着する。高輝度のラン
プ１３６によって内部加熱される非粘着性の加熱ローラ
１３４と、柔らかい加圧ローラ１３８の２つのローラ
で、トナーの乗ったプリント紙を挟み、プリント１２２
紙上のトナーを融解させ、紙の繊維に押し込ませる。

【００８７】図１１は、一般的なスムージング処理回路
を含む図１０のレーザ・プリンタを制御する回路部のイ
ンターフェイスＰＣＡ１４１の概略構成を示す図であ
る。

【００８８】文字発生器４１１は所望の文字或いは図形
を与えるため、直列データ信号を生成し、直流コントロ
ーラＰＣＡ１３９のレーザ駆動回路１３９１に与えら
れ、レーザを変調する。

【００８９】インターフェイスＰＣＡ１４１は、ＲＯＭ
４１５に記憶されたプログラムを実行する１６ビットマ
イクロプロセッサから成るＣＰＵ４１３によって制御さ
れる。ＲＯＭ４１５はＣＰＵ４１３が実行すべきマイク
ロプロセッサが実行すべきマイクロプロセッサ・コント
ローラ・プログラムを記憶している。

【００９０】フォント・カートリッジ４３５及び４３７
は様々なオプションのフォントについて追加文字セット
のドット・パターン・データをプリンタへ供給するプラ
グイン式ＲＯＭカートリッジから構成される。フォント
・カートリッジインターフェイス４３９はフォント・カ
ートリッジ４３５及び４３７のコネクタを主データ・バ
ス４２５にバッファリングする。

【００９１】プリンタ制御パネル４３３を介して入力さ
れるプリント・データ構成やページ・カウント情報とい
った基本的なデータを記憶するための不揮発性ＲＡＭ
（ＮＶＲＡＭ）４１７が設けられている。スタティック
ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）４１９は、ＣＰＵ４１３中のマイク
ロプロセッサ用にアドレス・スペースを追加する。

【００９２】アドレス・コントローラ４２３はＲＯＭ４
１５の４つの独立したセクションに記憶されたデータへ
のアクセスをできるようにするアドレス情報を送り出
す。アドレス・コントローラ４２３は、単一のゲートア
レイ回路として実現される。

【００９３】外部デバイス４３１から入力されるプリン
ト情報、フォント情報及びその他の情報を記憶するた
め、拡張可能なダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）が設け
られている。ビットシフタ４２７はプリンタ制御パネル
４３３又は外部デバイス４３１からのコマンドに応答し
て、プリントされる文字をオフセットしたり、又はオー
バーレイするため、更にデータを１ビット〜１５ビット
シフトさせるのに必要なコマンドを発生する。

【００９４】Ｉ／Ｏコントローラ４４３は、パラレル・
インターフェイス・コネクタ４４５を介して外部デバイ
ス４３１からＣＰＵ４１３へ入力されるデータのタイミ
ングを制御する。Ｉ／Ｏコントローラ４４３は、インタ
ーフェースＰＣＡ１４１と直流コントローラＰＣＡ１３
９との間の通信のタイミングも制御する。文字発生器４
１１は、ＣＰＵ４１３からのコマンドに応答してＲＯＭ
又はフォント・カートリッジ４３５及び４３７に記憶さ
れているビット・マップ像データを直列データ信号の形
でレーザ駆動回路（半導体レーザ制御装置）１３９に対
し連続的に出力されるドット・データに変換する。

【００９５】プリントの質を高める技法を実現できるよ
うに、直列データ信号を修正又は補償するため、文字発
生器４１１とレーザ駆動回路１３９との間にプリントの
質を高めるための本発明に基づくスムージング処理回路
４２１が挿入されている。

【００９６】図２２〜図２４を参照して、従来技術を再
度詳説した後に、本発明のスムージング処理を説明す
る。

【００９７】図２２に示されるように、レーザビームプ
リンタを含むドットマトリックスプリンタは、均等に間
隔をあけて水平方向の行と垂直方向の列の格子状に配列
されたドット（すなわち画素）の集合によって所望の文
字や図形を形成する。個々の格子はセルと呼ばれ、ドッ
トを配置する位置を意味する。すなわち、ドットはセル
を充填したものであり、ブランクは空のセルである。ド
ットが充填されているか空かは、一般に２進数で表す。
例えば、２進数の“１”はドット（すなわち充填された
セル）を表し、“０”はブランク（すなわち空のセル）
を表している。

【００９８】図２２のように、一つのセルに対して固定
的なドットしか形成できない従来のプリンタにおいて
は、それらの図形を構成する個々のドットの形状が目立
ってしまい、輪郭を滑らかに表現できない。

【００９９】そこで、前述のように一つのセルに対し、
グレーレベルのドットもしくは小さいドットを必要に応
じて割り当てることにより、ドットの集合の輪郭線を滑
らかにしようとする技術がある。これはスムージング技
術又はアンチエイリアシング技術ともよばれている。

【０１００】図２３は、スムージング技術を模式的に示
す図である。一般に、このグレーレベルのドットは、レ
ーザがセル内で点灯している時間（すなわちパルス幅）
やレーザビームの光量を小さくしてセル内に形成するド
ットのサイズを小さくすることにより生成されるが、グ
レースケールの記録は外部及び内部環境の変化に対し
て、非常に不安定である。グレースケールは、環境の変
化により、非常に濃い濃度で出力されたり、全く画素が
形成されない場合が生じ、スムージング処理が行われ
ず、出力画像が乱れることが生じる場合がある。その原
因は、レーザビームプリンタの記録方式である電子写真
プロセスにある。電子写真プロセスでは、上記のよう
に、予め一様に帯電した感光性ドラム表面１１３の画素
を付着させたい部分に露光する。感光性ドラム表面１１
３の露光された部分は表面電荷を放電し、表面電位が低
下する。その電位が低下した部分に電荷をもったトナー
が付着することによって、画素が形成される。グレース
ケールの不安定性は、表面電位とトナー付着量との関係
にある。

【０１０１】図２４は、表面電位とトナー付着量との関
係を示すグラフであるが、この図２４の領域Ａで示され
ているように、グレースケールのレベルでは、表面電位
が少し変化するとトナー付着量は激しく変化する性質が
ある。この現象は一般にはガンマ値が高い、といわれて
いる。このため、レーザビーム量が少しでも弱くなった
り強くなったりすると、トナーが付着しなかったり、予
想以上に濃度が高くなったり、ドットのサイズが大きく
なり、出力図形の輪郭を滑らかに表現できなくなる。

【０１０２】図１２は、レーザビームの光強度を変えて
ビーム照射を行ったときに形成されるドットを示してい
る。光強度が大きくなるにつれて、ドットのサイズが大
きくなっていく。光量を多くしてドットのサイズを制御
することは、光量を小さくして小さいドットを記録する
ように制御するよりも、安定性の面で優位である。光量
を多くすることは、図１２において安定性のある領域Ｂ
の部分を広げるからである。逆に、小さいドットを記録
することは、画素内で領域Ａの占める割合が多くなり、
光量変動の影響を大きく受けてしまう。

【０１０３】本発明では図１２における強度データｐ＝
４やｐ＝５の場合の例に示されるように、サイズが通常
のドットよりも大きいドットを必要に応じてセルに配置
することにより、図８に示されるようなスムージングを
行う。

【０１０４】上記のように、本発明のスムージング処理
はセル当たりのレーザビーム照射時間（すなわちパルス
幅）やレーザ光強度を変調することによって行う。すな
わち、スムージングを行わないプリンタでは、一つのセ
ル当たりに１ビットのデータを割り当てるだけで良い
が、スムージングを行うには、一つのセル当たりにレー
ザビームの光強度を変調するスムージングデータを割り
当てるため、複数ビット（すなわち多値）のデータが必
要とされる。

【０１０５】一般に、スムージングを行う際のこれらの
スムージングデータを得る方法としては、二つの方法が
ある。一つは所望の文字や図形の文字セットのドット・
パターン（すなわち１ビット（２値）のビットマップ
像）から推測してスムージングデータを生成する方法
と、アウトラインフォントのようなベクトル画像からス
ムージングデータを算出する方法がある。ＵＳＰ４、８
４７、６４１には、ビットマップ像をテンプレートパタ
ーンに突き合わせてスムージングデータを得る方法が開
示されている。

【０１０６】以下にテンプレートマッチング方法による
スムージングデータの生成方法を説明する。

【０１０７】２値のビットマップ像と所定の記憶されて
いるテンプレート又はパターンとをビットマップ中のサ
ブマトリックス毎に突き合わせることにより、予め選択
されたビット・マップの特徴がそのサブマトリックス内
にあることを検出する。このことは、ビットマップ画像
からある特徴的なパターンをサブマトリックス内から認
識し、そこから所望の画像を推測することに等しい。そ
して、所望の画像とビットマップ像との差から、注目ド
ットの変調信号を決定する。変調信号は、テンプレート
との突き合わせで一致が起こる毎に自動的に変調信号が
発生する。このようにして、ビット・マップ像が次々
と、所望の画像に近くなるように多値のデータに置き換
えられることによって、そのプリント像の質が高められ
る。

【０１０８】図１３は、スムージング処理回路の概念的
なブロック図である。

【０１０９】テンプレートとの突き合わせは図１１にお
けるスムージング処理回路４４１内で行う。文字発生器
４１１によって生成されるビット・マップ像１９０のデ
ータは直列化されて先入れ先だし（ＦＩＦＯ）データ・
バッファ２０１に通される。直列化されたビットマップ
像データ１９０が、ＦＩＦＯバッファ２０１中でビット
マップ像の一部を切り取ったサンプル窓２０９であるＭ
×Ｎのサブマトリックスを構成する（図１３の場合はＭ
＝５、Ｎ＝３）。Ｍ×Ｎのサブマトリクスの内容２０７
は、直列化データが文字発生器４１１から次々と送られ
てくるにつれて順次変化するが、これは元のビットマッ
プ像１９０の上をサンプル窓２０９が移動していること
にほかならない。Ｍ×Ｎマトリックスデータは、突き合
わせネットワーク２０３に通され、予め用意されている
複数のテンプレートパターンと突き合わされる。突き合
わせネットワーク２０３がＭ×Ｎのサブマトリックスの
データと一つもしくは複数のテンプレートとの一致を見
い出すと、Ｍ×Ｎの中心を占めているビットを置換す
る。一致が見い出されなかった場合には、中心ビットは
不変のまま出力に現れる。

【０１１０】本発明におけるスムージングデータは、レ
ーザビームの光強度制御信号又はパルス幅制御信号であ
る。テンプレートパターンとの一致を見い出した場合に
は、通常の光量よりも強い光量を出すような信号をレー
ザ駆動回路１３９に送るか、或いは、必要に応じて、パ
ルス幅制御信号を出力する。

【０１１１】強度データは図１２のようなものを経験的
に用意するが、プリンタの性質により多少異なってく
る。

【０１１２】図１４に、テンプレートパターン設計の概
念図を示す。以下の説明において、サンプル窓２０９の
サイズが、Ｍ＝７、Ｎ＝７であるものと仮定する。テン
プレート４６５のサイズもサンプル窓２０９に合わせて
７×７のサイズを持つとする。

【０１１３】図１４（ａ）は、設計するテンプレートパ
ターンの一例を示す。サンプル窓２０９内のビットパタ
ーンがこのテンプレートと同じパターンであったとき、
注目画素Ｐｎに図１２のようなスムージングデータを与
える。このテンプレートパターンに対する注目画素の出
力であるスムージングデータを決めることが、テンプレ
ートパターン設計である。

【０１１４】図１４（ａ）のように、１つの２値ビット
マップ像を表すＭＸＮのテンプレートパターンを定め
る。続いて、図１４（ｂ）に示すようにテンプレートパ
ターンの画素の輪郭ドットパターン４６７を抽出する。
図１４（ｂ）は、白画素との境界にあるドットを抽出し
たものである。図１４（ｃ）では、輪郭ドットパターン
に基づき、アウトラインデータ４６９を得る。ここで
は、最小自乗法やベジエ曲線を用いた一般的なカーブフ
ィッティング法を用いて求めることにする。次に、図１
４（ｄ）に示すように注目画素から最も近いアウトライ
ンに対して垂線４７１をおろす。このアウトラインへの
最短垂線４７１の長さを距離Ｄ_min とする。更に、図１
４（ｅ）に示すように、垂線４７１の水平方向に対する
角度を角度θとする。その結果、あるテンプレートパタ
ーンに対する距離Ｄ_min と角度θが定まる。

【０１１５】上記の距離Ｄ_min 、角度θと注目画素の多
値出力との関係は、図１５の処理フローに基づいて決定
される。

【０１１６】プリンタエンジンが強度変調によって生成
できる上限のドット半径をｒ_max とする、このｒ
_max は、個々のプリンタ現像特性に強く依存するので、
予め調査しておくことが必要となる。

【０１１７】距離Ｄ_min がｒ_max より大きい場合、テン
プレート４６５における注目画素Ｐｎに対する出力は、
ノーマルな強度データとなる（ステップＳ２）。

【０１１８】ステップＳ２において、距離Ｄ_min がｒ
_max より小さい場合、更に距離Ｄ_minをプリンタエンジ
ンの画素密度Ｄ_p と比較する（ステップＳ３）。この画
素密度は、隣接するドットの中心間の距離をいう。

【０１１９】ステップ３において、距離Ｄ_min が画素密
度Ｄ_p より大きくかつ注目画素Ｐｎの入力２値データが
白画素（Ｐｎ＝０）の場合は強度データは０、黒画素
（Ｐｎ＝１）の場合は注目画素Ｐｎのドット径ｒを距離
Ｄ_min とするような強度データが出力値とされる（ステ
ップＳ５、Ｓ６）。ステップＳ３において、距離Ｄ_min
が画素密度Ｄ_p 以下の場合には、距離Ｄ_min と角度θと
に基づいてルックアップテーブルを参照して多値データ
を取得する（ステップＳ４）。

【０１２０】図１６に、距離Ｄ_min が画素密度Ｄ_p より
小さい場合の角度θと距離Ｄ_min に応じた出力サブピク
セルパターンの決定方法を示す。

【０１２１】まず、距離Ｄ_min と角度θからアウトライ
ンが画素内を通過する面積Ｓを求める。この通過面積Ｓ
を画素面積Ｓ_p （Ｄ_p ×Ｄ_p ）で割った値をパルス幅の
トータルの長さｐｗ（０＜ｐｗ＜１）とする。また、角
度θに基づいてパルス幅パターンを図のように５つに分
類する。

【０１２２】（１）均等分割は、総パルス幅ｐｗを画素
内に均等に分割したパルスパターンである。

【０１２３】（２）右（左）寄せは、ｐｗを右（左）に
寄せたものである。

【０１２４】（３）右（左）中間寄せは、ｐｗ１、ｐｗ
２をｐｗ１＋ｐｗ２＝ｐｗ、ｐｗ１：ｐｗ２＝１：２に
なるように分割し、ｐｗ２の方を右（左）に寄せて記録
し、ｐｗ１の方を画素の中央に記録するような出力に設
定する。

【０１２５】以上は、スムージング処理回路４４１内で
テンプレートマッチングにより、多値データ４６１を生
成した例であるが、テンプレートを使わずに、テンプレ
ート設計したようなプロセスで直接多値データ４６１を
スムージング処理回路４４１内で生成できる。そうした
場合のスムージング処理回路４４１の構成を図１７に示
す。

【０１２６】文字発生器４１１から各走査線に沿ってス
キャンされた２値の画素データがシリアルにスムージン
グ処理回路４４１に送られてくる。ＦＩＦＯバッファ２
０１は、シリアルデータをストアし、ある注目画素Ｐｎ
を中心としたＭ×ｎの小片ビットマップパターン４６５
を再構成する。輪郭画素抽出器４４９は、上記のストア
されたＦＩＦＯバッファ２０１から輪郭エッジ画素４６
７を抽出する。

【０１２７】アウトライン生成器４５１は、輪郭エッジ
画素データからアウトラインエッジデータ４６９を生成
する。文字発生器４１１からの出力がアウトラインフォ
ントである場合、データは直接アウトライン生成器４５
１に送っても構わない。距離計算器４５３は、注目画素
からＭ×ｎのビットマップパターン内にある全てのアウ
トラインエッジ４６９への距離Ｄを求める。更にその距
離Ｄの中で最小な距離Ｄ_min を検出する。角度計算器４
５５は、注目最短距離Ｄ_min にあるアウトラインエッジ
４７１に、注目画素４６１からおろした垂線４７３の角
度θを求める。

【０１２８】比較器４５７は、距離Ｄ_min と角度θに基
づいて、シリアル画素多値データ４６１を生成する。こ
の場合において、距離Ｄ_min と角度θの組合せによって
は、ルックアップテーブル４５９に距離Ｄ_min と角度θ
を通してシリアル画素多値データ４６１を得る場合もあ
る。

【０１２９】上記のような方法により、テンプレートを
用いずに直接多値データを生成することができる。

【０１３０】テンプレートパターンとして図１８〜図２
０に示すようなパターンを用意しても良い。

【０１３１】図１８は、中心画素を含む５×５のサイズ
のサンプル窓とマッチングさせるためのテンプレートで
ある。サブマトリックスが図１８に示されるようなテン
プレートと一致したとき、光強度データｐ＝５という光
強度変調信号がレーザ駆動回路（半導体レーザ制御装
置）１３９に送られる。

【０１３２】図１９及び図２０は同様に、ビットマップ
がテンプレートと一致したとき、光強度データという光
強度変調信号ｐ＝４がレーザ駆動回路１３９に送られ
る。

【０１３３】次に、レーザビームの光強度変調方法を説
明する。

【０１３４】レーザビームの光強度を変調する手段とし
て、レーザから放出される光量を直接変調する方法とレ
ーザから放出される一定強度の光を変調器を通すことに
より変調する方法の２つの方法が知られている。

【０１３５】（ｉ）半導体レーザから出る光量を直接変
調する方法 この方法は、半導体レーザビームを駆動する電流を制御
することにより直接レーザから射出される光量を変調す
る。

【０１３６】図１０に示すように、レーザ駆動回路１３
９は、半導体レーザ１１９と、半導体レーザ１１９に接
続される直流ドライバ３９３と、半導体レーザ１１９の
出力光をモニタし、モニタ電流Ｉｍを生成する受光器３
９６と、そして演算増幅器３９２と、インタフェイスＰ
ＣＡ１４１から送られてきたシリアルかつデジタルの光
強度変調信号をアナログの電圧で表現される制御信号Ｖ
ｃに変換するＤ／Ａ変換器３９１を有する。

【０１３７】演算増幅器３９２は、反転入力に抵抗Ｒｉ
を介して制御信号Ｖｃと、モニタ電流Ｉｍに基づいた帰
還電流Ｉ_f とを入力し、非反転入力に基準信号Ｖｒを入
力する。半導体レーザ１１９の出射光量が変動すると、
演算増幅器１１４は帰還電流Ｉ_f に応答して誤差信号Ｖ
ｅを生成し、これを直流ドライバ３９３に与える。この
動作により半導体レーザ１１９の出射光量の変動が補償
される。

【０１３８】受光器３９６はビームスプリッタ３９５で
分解された出力光の一部を検出し、検出した光量をモニ
タ電流Ｉｍに変換する。モニタ電流Ｉｍは、抵抗性素子
Ｒｉに流れる制御電流信号Ｉｉと比較され、その差に対
応する電圧信号が誤差信号Ｖｅとして生成される。

【０１３９】直流ドライバ３９２は、演算増幅器３９２
から送られてきた電圧信号を駆動電流信号３９７に変換
する働きをする。

【０１４０】（ｉｉ） 光変調器による方法 図２１は、第２実施例で用いられる光学系及び光変調器
によるレーザビームの光強度変調を示す図である。

【０１４１】光変調器３９８はレーザビーム源１９１か
らの光４０１を受けて変調信号４０３に応じて、透過光
４０５の光量を制御する。光変調器３９８としては液晶
シャッタが一般的に用いられる。

【０１４２】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して
実施できるのは勿論である。

【０１４３】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。

【０１４４】第１の発明によれば、複数列の画素形成素
子アレイを有する記録ヘッドを画像形成媒体に対して画
素形成素子配列方向である主走査方向と直交する副走査
方向に相対的に移動させつつ画素形成素子を画素データ
に応じて駆動して画像形成を行う場合、各列の画素形成
素子アレイにおける画素形成素子が主走査方向において
同一位置に位置するように各画素形成素子アレイを配置
し、更に各画素形成素子アレイの主走査方向において同
一位置に位置する画素形成素子を同一の画素データに応
じて駆動することにより、筋ムラノイズとジッタノイズ
を効果的に減少させることができ、高品質の画像を形成
することが可能となる。

【０１４５】しかも、第１の発明では画素形成素子アレ
イ間の副走査方向における間隔を副走査方向における画
素密度の２以上の整数倍としたことにより、画像データ
に基づく画素形成素子アレイの駆動に複雑なタイミング
回路を必要とせず、容易に装置を実現でき、また副走査
方向における画素形成素子アレイ間の間隔を大きく取る
ことができるため、画素形成素子アレイが素子間の間隔
をパッケージの占有面積などの関係で十分にとれないＬ
ＥＤのような固体発光素子のアレイであるような場合に
おいても、画素形成素子の実装が容易に可能となる。

【０１４６】第２の発明によれば、例えば電子写真プロ
セスでは微細画素形成は記録が不安定になるが大きな画
素形成においては記録が安定になることを利用して、輪
郭部の特定位置の画素のサイズを必要に応じて大きく記
録することにより、安定したスムージング処理が可能と
なる。

【０１４７】また、画素サイズの変調を半導体レーザか
ら出力されるレーザビームの光強度を変調することによ
り行う場合、レーザビームの光強度を常時モニタするこ
とで安定したレーザビームの光強度変調が可能となる。
これにより、安定した画素サイズの変調を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における記録ヘッドの概略
図。

【図２】 同実施例に係る画像形成装置の概略構成図。

【図３】 同実施例におけるＬＥＤヘッドを駆動するＩ
Ｃドライバの構成図。

【図４】 同実施例におけるＬＥＤヘッドプリンタの露
光部の構成を示す概略図。

【図５】 スジムラノイズ例と同実施例における効果を
説明した図。

【図６】 ジッタノイズ例と同実施例における効果を説
明した図。

【図７】 ジッタノイズ例と同実施例における効果を説
明した図。

【図８】 本発明によりスムージング処理された出力画
像の一例を示す図。

【図９】 本発明の第１実施例に係る画像形成装置の概
略構成図。

【図１０】 同実施例におけるレーザ走査部及びレーザ
駆動回路の構成図。

【図１１】 同実施例におけるインタフェース部及び露
光部の構成を示すブロック図。

【図１２】 レーザビームの光強度変調信号とドットの
関係を示す特性図。

【図１３】 図１１におけるスムージング処理回路の説
明図。

【図１４】 テンプレートパターン設計の概念を示す
図。

【図１５】 アウトラインへの最短垂線の長さ及び垂線
の水平方向に対する角度θと注目画素の多値出力との関
係を決定するフローチャート。

【図１６】 アウトラインへの最短垂線の長さＤ_min が
プリンタエンジンの画素密度Ｄ_p より小さい場合の角度
θと距離Ｄ_min に応じた出力サブピクセルパターンの決
定方法を示す図。

【図１７】 テンプレートを使わず直接多値データをス
ムージング処理回路で生成する場合のスムージング処理
回路の構成を示す図。

【図１８】 テンプレート・パターンの一例を示す図。

【図１９】 テンプレート・パターンの他の例を示す
図。

【図２０】 テンプレート・パターンの更に他の例を示
す図。

【図２１】 本発明の第２実施例に係る画像形成装置の
要部構成図。

【図２２】 スムージング処理を行わない場合の出力結
果を示す概略図。

【図２３】 従来のスムージング処理による出力結果を
示す概略図。

【図２４】 感光体上の表面電位とトナー付着量の関係
を示す特性図。

【符号の説明】

１０…基板、１１…固体記録ヘッド、１２、１３…画素
形成素子アレイ、１４…画素形成素子、１６…感光性ド
ラム、１７…電荷コロナ発生器、１８…セルフォックレ
ンズアレイ、２０…現像器、２１…記録紙、２２…コロ
ナアセンブリ、２３…静電荷除去器、２５…加熱ロー
ラ、２６…加圧ローラ、２７…消去ランプ、２８…クリ
ーニングブラシ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 2/485 Ｇ０６Ｔ 5/00 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 9191−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/68 ３５０

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素形成素子を第１の方向に配列し
   て構成された第１及び第２の画素形成素子アレイを有す
   る記録ヘッドと、 この記録ヘッドを画像形成媒体に対して前記第１の方向
   と直交する第２の方向に相対的に移動させつつ前記画素
   形成素子を画素データに応じて駆動する駆動手段と、を
   具備し、 前記記録ヘッドは、第１の画素形成素子アレイにおける
   画素形成素子と第２の画素形成素子アレイにおける画素
   形成素子とが前記第１の方向において同一位置に位置す
   るように該第１及び第２の画素形成素子アレイを前記第
   ２の方向に該第２の方向における画素密度の２以上の整
   数倍の間隔で配置して構成され、前記駆動手段は、前記
   第１及び第２の画素形成素子アレイの前記第１の方向に
   おいて同一位置に位置する画素形成素子を同一の画素デ
   ータに応じて駆動することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】所定のサイズを有する複数の第１画素によ
   って画像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段により形成される画像の輪郭部近傍の
   画素を前記第１画素より大きいサイズを有する第２画素
   で形成するように前記画像形成手段を制御してスムージ
   ング処理を行うスムージング処理手段と、を具備するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画素形成手段は、レーザビームによ
   って少なくとも第１画素及び第２画素の一方を形成する
   手段を含み、 前記スムージング処理手段は、前記第２画素を前記レー
   ザビームの光量及び照射時間の少なくとも一方を前記第
   １画素の形成時よりも多くすることによって形成する手
   段を含むことを特徴とする請求項２記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】前記スムージング処理手段は、 入力された２値画像の輪郭画素を抽出し、前記輪郭画素
   に基づいて前記画像の輪郭を生成する手段と、 前記２値画素中の所定の画素から前記輪郭への最短距離
   と、所定の角度に対する前記所定画素から前記輪郭の最
   短距離とを結ぶ曲線とのなす角度を算出する手段と、 前記最短距離と、前記角度とに基づいて、スムージング
   データを生成するスムージングデータ生成手段と、を含
   むことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】感光性ドラムと、 画像が記録される記録手段と、 前記感光性ドラムを一様に帯電する帯電手段と、 前記一様に帯電された感光性ドラムに所定の大きさを有
   する第１の画素で静電潜像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段により形成される前記静電潜像の輪郭
   部近傍の画素を前記第１画素より大きいサイズを有する
   第２画素で形成してスムージング処理を行うスムージン
   グ処理手段と、 スムージング処理が施された前記静電潜像を現像して所
   定の画像を形成する現像手段と、 前記画像を前記記録手段に転写する転写手段と、 前記記録手段に転写された画像を前記記録手段上に定着
   する定着手段と、を具備することを特徴とする電子写真
   記録装置。
6. 【請求項６】所定のサイズを有する複数の第１画素によ
   って画像を形成する第１ステップと、 前記画像の輪郭部近傍又は前記輪郭上の画素を前記第１
   画素より大きいサイズを有する第２画素で選択的に形成
   してスムージング処理を行う第２ステップと、 を具備することを特徴とする画像形成方法。