(57)【要約】【課題】  良好な階調再現リニアリティを実現することができる印刷装置を提供する。【解決手段】  印刷装置は、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４の制御のもとに、第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、露光用のＬＥＤ素子による露光位置を第１の露光場所から第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して感光体ドラムを露光させるとともに、第１乃至第ｎの露光場所を異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる。このとき、印刷装置は、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、これら露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する第１の露光場所から第ｎの露光場所を配置する。【選択図】  図２
2006224666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
静電潜像を形成する静電潜像担持体と、
異なる複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、
前記露光制御部は、最大光学濃度を１．０として規格化した光学濃度ｏｄ（ｎ）、前記複数の露光量の組み合わせのそれぞれを識別するために付与した識別情報ｃｏｍｂ、及び前記画像データの変調に用いる累積露光量の種類数ｍを用いて下記一般式（１）で表される指標値ＬＮＲに関する条件を満たすように、前記複数の露光量の組み合わせによる露光を行うこと
を特徴とする印刷装置。
【数１】
2006224666.tif 000008
【請求項２】
１画素あたりの画像データは、多値であり、
前記露光制御部は、前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させること
を特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】
前記露光制御部は、露光用の発光部の発光時間を割り当てることによって前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させること
を特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【請求項４】
前記露光制御部は、露光用の発光部の発光強度を割り当てることによって前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させること
を特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【請求項５】
前記露光制御部は、互いに２のべき乗に比例する大きさとされる前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させること
を特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【請求項６】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
静電潜像を形成する静電潜像担持体と、
第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、露光用の発光部による露光位置を前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して前記静電潜像担持体を露光させるとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までを異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、
前記露光制御部は、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項７】
前記露光制御部は、前記記録媒体の移動にともない前記発光部による露光位置を線状に移動させ、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ移動させながら前記静電潜像担持体を露光させること
を特徴とする請求項６記載の印刷装置。
【請求項８】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
アレイ状に複数の発光素子が配列された発光部と、
静電潜像を形成する静電潜像担持体と、
前記発光素子による第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、前記発光部による露光位置を前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して前記静電潜像担持体を露光させるとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までを異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、
前記露光制御部は、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項９】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
複数の記録素子を主走査方向に配列した記録ヘッドと、
前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対的に前記主走査方向と略直交する副走査方向に移動させて画像を記録し、前記記録ヘッドによって前記主走査方向に記録された画像を主走査線像としたとき、前記副走査方向にずれた所定本数の主走査線像を構成する画像要素のうち、前記主走査方向の略同一位置に配置された画像要素の集まりである画素毎に多値の階調を表現する画像を形成させる制御部と、
各画素に対応して入力された階調値を、前記記録素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータに変換する駆動パターン変換部とを備え、
前記駆動パターン変換部は、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を前記駆動パターンデータに変換すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項１０】
静電潜像を形成する静電潜像担持体を備え、
前記記録素子は、発光素子であり、
前記制御部は、前記発光素子による前記静電潜像担持体の露光を行う際に、前記駆動パターンに基づく１画素の階調を表現する静電潜像を当該静電潜像担持体に形成させること
を特徴とする請求項９記載の印刷装置。
【請求項１１】
前記発光素子は、発光ダイオードであること
を特徴とする請求項１０記載の印刷装置。
【請求項１２】
前記記録素子は、発熱素子であり、
前記制御部は、前記発熱素子の通電を行う際に、前記駆動パターンに基づく１画素の階調を表現する画像を前記記録媒体に形成させること
を特徴とする請求項９記載の印刷装置。
【請求項１３】
前記駆動パターン変換部は、階調値に対応した前記発光素子の駆動パターンを示す駆動パターンテーブルを記憶する駆動パターンテーブル記憶部を有すること
を特徴とする請求項９記載の印刷装置。
【請求項１４】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンテーブル記憶部に記憶された前記駆動パターンテーブルに基づいて、階調値を前記駆動パターンデータに変換すること
を特徴とする請求項１３記載の印刷装置。
【請求項１５】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる記録エネルギが少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えること
を特徴とする請求項１３記載の印刷装置。
【請求項１６】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンを削除すること
を特徴とする請求項１３記載の印刷装置。
【請求項１７】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
静電潜像を形成する静電潜像担持体と、
発光素子によって発光された光を主走査方向に走査する露光部と、
前記露光部に対して前記記録媒体を前記主走査方向と略直交する副走査方向に移動させて画像を記録し、前記露光部によって前記主走査方向に記録された画像を主走査線像としたとき、前記副走査方向にずれた所定本数の主走査線像を構成する画像要素のうち、前記主走査方向の略同一位置に配置された画像要素の集まりである画素毎に多値の階調を表現する静電潜像を前記静電潜像担持体に形成させる制御部と、
各画素に対応して入力された階調値を、前記発光素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータに変換する駆動パターン変換部とを備え、
前記駆動パターン変換部は、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を前記駆動パターンデータに変換すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項１８】
前記駆動パターン変換部は、階調値に対応した前記発光素子の駆動パターンを示す駆動パターンテーブルを記憶する駆動パターンテーブル記憶部を有すること
を特徴とする請求項１７記載の印刷装置。
【請求項１９】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンテーブル記憶部に記憶された前記駆動パターンテーブルに基づいて、階調値を前記駆動パターンデータに変換すること
を特徴とする請求項１８記載の印刷装置。
【請求項２０】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる記録エネルギが少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えること
を特徴とする請求項１８記載の印刷装置。
【請求項２１】
前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンを削除すること
を特徴とする請求項１８記載の印刷装置。
【請求項２２】
入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、
静電潜像を形成する静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体を露光して当該静電潜像担持体に前記静電潜像を形成するアレイ状に複数の露光素子が配列された露光部と、
前記露光素子が露光する前記静電潜像担持体の露光位置に合わせて前記露光部の露光量を制御する露光制御部とを備え、
前記露光制御部は、前記露光素子による第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、予め決められた前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までで前記露光素子を制御するとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所のうち、少なくとも２箇所以上を異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させ、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項２３】
前記露光制御部は、前記第１の露光パターンから前記第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、前記露光素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる記録エネルギが少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えること
を特徴とする請求項２２記載の印刷装置。
【請求項２４】
前記露光制御部は、前記露光素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンを削除すること
を特徴とする請求項２２記載の印刷装置。
【請求項２５】
前記露光制御部は、所定距離毎に同じ露光量を決めるためのストローブ信号を前記露光部に出力すること
を特徴とする請求項２２記載の印刷装置。
【請求項２６】
前記ストローブ信号のうちの１つは、前記静電潜像担持体を露光して現像剤が所定濃度付着する最低露光量を決めるものであること
を特徴とする請求項２５記載の印刷装置。
【請求項２７】
前記露光制御部は、第１の露光量を決める第１のストローブ信号と、前記第１の露光量とは異なる第２の露光量を決める第２のストローブ信号とを前記露光部に出力すること
を特徴とする請求項２５記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の記録媒体にトナーを定着して画像を形成する電子写真プロセスを利用した印刷装置が知られているが、特に、階調表現を行うものが提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。このような階調表現を行う印刷装置においては、１画素分の露光時間を所定時間毎に時分割し、それぞれの時間区分に異なる所定の露光量を設定している。そして、かかる印刷装置においては、画像情報に基づいて露光部を各時間区分毎に選択的にオン／オフさせることにより、１画素分の累積露光量を制御し、これを画像情報の階調に対応させる駆動方法を採用している。また、かかる印刷装置においては、各時間区分に対して、累積露光量を補正するための時間区分を加えることにより、印刷品質の向上を図る駆動方法も提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３０２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の印刷装置においては、上述したいずれの駆動方法であっても、画像情報を変調するために用いるパラメータが累積露光量であることから、以下に示す階調再現リニアリティに関する問題が生じていた。
【０００５】
これを具体的に説明するために、１画素分の露光時間を８つの時間区分に時分割したときの各露光量を、タイミング発生順に、それぞれ、ｅ［０］，ｅ［１］，ｅ［２］，ｅ［３］，ｅ［４］，ｅ［５］，ｅ［６］，ｅ［７］とし、各露光時間を次表１に示すように設定するものとする。なお、この例においては、単位露光時間Ｔで得られる単位露光量をＥとしており、時分割した８タイミングの各オン／オフパターンの組み合わせにより、０〜２５５×Ｅの全２５６通りの累積露光量が実現される。
【表１】
2006224666.tif 000003
【０００６】
従来の印刷装置においては、このように露光時間を変化させて露光量をリニアに変化させたとしても、記録媒体の移動にともない露光場所が時間とともに移動する。したがって、この設定で階調表現を行った現像結果は、例えば図４７中Ａ，Ｂで示す領域のように、画像情報と階調再現とがリニアに対応せずに反転する領域が現れるものとなる。このように、従来の印刷装置においては、階調再現リニアリティに関する問題を払拭することができなかった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、良好な階調再現リニアリティを実現することができる印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、静電潜像を形成する静電潜像担持体と、異なる複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、前記露光制御部は、最大光学濃度を１．０として規格化した光学濃度ｏｄ（ｎ）、前記複数の露光量の組み合わせのそれぞれを識別するために付与した識別情報ｃｏｍｂ、及び前記画像データの変調に用いる累積露光量の種類数ｍを用いて下記一般式（１）で表される指標値ＬＮＲに関する条件を満たすように、前記複数の露光量の組み合わせによる露光を行うことを特徴としている。
【数２】
2006224666.tif 000004
【０００９】
このような本発明にかかる印刷装置においては、上記一般式（１）で表される指標値ＬＮＲを用いて、１画素を形成する複数の露光量の組み合わせの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることができる。
【００１０】
ここで、前記露光制御部は、１画素あたりの画像データが多値である場合には、前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる。
【００１１】
具体的には、前記露光制御部は、露光用の発光部の発光時間を割り当てることによって前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させることができる。また、前記露光制御部は、露光用の発光部の発光強度を割り当てることによって前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素に対応する静電潜像を形成させることもできる。
【００１２】
さらに、前記露光制御部は、互いに２のべき乗に比例する大きさとされる前記複数の露光量の組み合わせで前記静電潜像担持体を露光して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させるのが望ましい。
【００１３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、静電潜像を形成する静電潜像担持体と、第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、露光用の発光部による露光位置を前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して前記静電潜像担持体を露光させるとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までを異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、前記露光制御部は、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置することを特徴としている。
【００１４】
このような本発明にかかる印刷装置においては、第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する第１の露光場所から第ｎの露光場所を配置することにより、１画素を形成する複数の露光量の組み合わせの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることができる。
【００１５】
なお、前記露光制御部は、前記記録媒体の移動にともない前記発光部による露光位置を線状に移動させ、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ移動させながら前記静電潜像担持体を露光させる。
【００１６】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、アレイ状に発光素子が配列された発光部と、静電潜像を形成する静電潜像担持体と、第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、前記発光部による露光位置を前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して前記静電潜像担持体を露光させるとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までを異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させる露光制御部とを備え、前記露光制御部は、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置することを特徴としている。
【００１７】
このような本発明にかかる印刷装置においては、アレイ状に発光素子が配列された発光部による第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する第１の露光場所から第ｎの露光場所を配置することにより、１画素を形成する複数の露光量の組み合わせの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることができる。
【００１８】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、複数の記録素子を主走査方向に配列した記録ヘッドと、前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対的に前記主走査方向と略直交する副走査方向に移動させて画像を記録し、前記記録ヘッドによって前記主走査方向に記録された画像を主走査線像としたとき、前記副走査方向にずれた所定本数の主走査線像を構成する画像要素のうち、前記主走査方向の略同一位置に配置された画像要素の集まりである画素毎に多値の階調を表現する画像を形成させる制御部と、各画素に対応して入力された階調値を、前記記録素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータに変換する駆動パターン変換部とを備え、前記駆動パターン変換部は、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を前記駆動パターンデータに変換することを特徴としている。
【００１９】
このような本発明にかかる印刷装置においては、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換することから、記録エネルギが増加する場合に光学濃度が減少してしまう領域を補正することができる。
【００２０】
ここで、本発明にかかる印刷装置は、静電潜像を形成する静電潜像担持体を備え、前記記録素子を発光ダイオード等の発光素子としたものとすることができる。この場合、前記制御部は、前記発光素子による前記静電潜像担持体の露光を行う際に、前記駆動パターンに基づく１画素の階調を表現する静電潜像を当該静電潜像担持体に形成させる。また、本発明にかかる印刷装置は、前記記録素子を発熱素子としたものとすることもできる。この場合、前記制御部は、前記発熱素子の通電を行う際に、前記駆動パターンに基づく１画素の階調を表現する画像を前記記録媒体に形成させる。
【００２１】
なお、本発明にかかる印刷装置においては、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるようにするために、以下のような手法を採用することができる。
【００２２】
すなわち、本発明にかかる印刷装置においては、駆動パターン変換部は、駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる記録エネルギが少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えればよい。また、前記駆動パターン変換部は、前記駆動パターンデータにおける前記記録エネルギの増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンを削除するようにしてもよい。
【００２３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、静電潜像を形成する静電潜像担持体と、発光素子によって発光された光を主走査方向に走査する露光部と、前記露光部に対して前記記録媒体を前記主走査方向と略直交する副走査方向に移動させて画像を記録し、前記露光部によって前記主走査方向に記録された画像を主走査線像としたとき、前記副走査方向にずれた所定本数の主走査線像を構成する画像要素のうち、前記主走査方向の略同一位置に配置された画像要素の集まりである画素毎に多値の階調を表現する静電潜像を前記静電潜像担持体に形成させる制御部と、各画素に対応して入力された階調値を、前記発光素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータに変換する駆動パターン変換部とを備え、前記駆動パターン変換部は、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を前記駆動パターンデータに変換することを特徴としている。
【００２４】
このような本発明にかかる印刷装置においては、静電潜像担持体を露光する際に、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換することから、記録エネルギが増加する場合に光学濃度が減少してしまう領域を補正することができる。
【００２５】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる印刷装置は、入力された画像データに基づいて記録媒体に対して画像を印刷する印刷装置において、静電潜像を形成する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体を露光して当該静電潜像担持体に前記静電潜像を形成するアレイ状に複数の露光素子が配列された露光部と、前記露光素子が露光する前記静電潜像担持体の露光位置に合わせて前記露光部の露光量を制御する露光制御部とを備え、前記露光制御部は、前記露光素子による第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、予め決められた前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所までで前記露光素子を制御するとともに、前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所のうち、少なくとも２箇所以上を異なる露光量で制御して１画素の階調を表現する静電潜像を形成させ、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎの露光パターンによる露光を行う際に、当該第１の露光パターンから当該第２ｎの露光パターンのそれぞれについて得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する前記第１の露光場所から前記第ｎの露光場所を配置することを特徴としている。
【００２６】
このような本発明にかかる印刷装置においては、アレイ状に複数の露光素子が配列された露光部によって静電潜像担持体を露光する際に、階調値の増加に対して、１画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換することから、記録エネルギが増加する場合に光学濃度が減少してしまう領域を補正することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、１画素を形成する複数の露光量の組み合わせの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることにより、良好な階調再現リニアリティを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
この実施の形態は、静電潜像担持体としての感光体ドラムの帯電及び露光、当該感光体ドラム上に形成された静電潜像のトナーによる現像、得られたトナー画像の記録媒体上への転写、当該記録媒体上のトナー画像の定着といったプロセスを経ることにより、入力された画像データに基づいて当該記録媒体に対して画像を印刷する電子写真記録方式の印刷装置である。
【００３０】
特に、この印刷装置は、記録媒体としての記録用紙上に印刷する１画素分の露光時間を時分割することにより、発光素子によって発光された光を主走査方向に走査することによる第１の露光場所から第ｎの露光場所までの複数の露光によって１画素を形成する際に、隣接する露光場所の少なくとも一部を重ね合わせながら、露光位置を第１の露光場所から第ｎの露光場所まで所定距離ずつ離して露光させるとともに、第１の露光場所から第ｎの露光場所までのうち、少なくとも２箇所以上を異なる露光量（記録エネルギ）で制御して１画素の階調を表現するものである。なお、以下では、説明の便宜上、感光体ドラムに光を照射して露光する露光素子（発光素子）として、複数の発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下、ＬＥＤという。）素子をアレイ状に配列した印刷装置を用いて説明するものとする。
【００３１】
まず、本発明の第１の実施の形態として示す印刷装置について説明する。
【００３２】
印刷装置は、図１に示すように、静電潜像を形成する感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の表面を所定の負電圧に帯電させるために負の高電圧が印加されたチャージローラ２と、アレイ状にＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤヘッド３とを備える。印刷装置においては、ＬＥＤヘッド３を構成するＬＥＤ素子を選択的に発光させることにより、帯電した感光体ドラム１上に静電潜像を形成させる。なお、ＬＥＤヘッド３は、複数ビットのデータ入力によって濃度階調が表現可能な階調ヘッドとして構成され、画素毎に印加するエネルギ量を変化させることができるものである。
【００３３】
また、印刷装置は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像ユニット４を備える。現像ユニット４は、トナーを帯電させ、このトナーを所定の負の高電圧が印加された現像ローラ５に供給し、さらに、この現像ローラ５に供給されたトナーを感光体ドラム１上に供給して当該感光体ドラム１上の静電潜像を可視像とする。
【００３４】
さらに、印刷装置は、現像ユニット４によって現像されたトナー像を記録媒体としての記録用紙Ｐ上に転写する転写ローラ（転写器）６を備える。転写ローラ６は、所定の正の高電圧が印加され、感光体ドラム１上に形成されているトナー像を正の電界によって記録用紙Ｐ上に転写する。
【００３５】
このような印刷装置においては、ホッピングローラ８を回転させることにより、当該印刷装置本体に着脱可能に設置された用紙カセット９に格納された記録用紙Ｐを当該用紙カセット９から１枚ずつ繰り出し、さらに一対のレジストローラ１０ａ，１０ｂによって記録用紙Ｐを搬送する。
【００３６】
さらにまた、印刷装置は、感光体ドラム１及び転写ローラ６の下流に、濃度センサ１１を備える。濃度センサ１１は、発光素子と受光素子とからなり、記録用紙Ｐ上に転写されたトナー濃度を測定する。また、印刷装置は、記録用紙Ｐ上に形成されたトナー像を当該記録用紙Ｐに定着させる定着部として、一対のヒートローラ１２ａ，１２ｂを備える。ヒートローラ１２ａ，１２ｂは、記録用紙Ｐ上に形成されたトナー像を高温で溶解することにより、当該記録用紙Ｐ上にトナー像を定着させる。印刷装置においては、これらヒートローラ１２ａ，１２ｂによって記録用紙Ｐ上に画像を定着させると、当該記録用紙Ｐを搬送し、スタッカ１３に格納する。
【００３７】
このような印刷装置における制御系は、図２に示すように構成される。すなわち、印刷装置は、各部を統括的に制御する制御部２０と、インターフェース線２１と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ２２と、各種入力操作を行うための操作部２３と、ＬＥＤヘッド３を駆動制御するＬＥＤヘッド制御部２４と、複数のモータ２６を駆動制御するモータ制御部２５と、チャージローラ２及び現像ローラ５に対して高電圧を印加する高圧電源２８，２９を制御する高圧制御部２７と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータ３０と、転写ローラ６に対して高電圧を印加する高圧電源３１と、階調補正データを格納するデータ変換メモリ３２とを備える。
【００３８】
制御部２０は、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマ等から構成され、各部の制御を司る。具体的には、制御部２０は、マイクロプロセッサ及びこのマイクロプロセッサが実行するソフトウェアによって構成される階調データ制御部２０ａと、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ２０ｂとを有する。階調データ制御部２０ａは、必要に応じて、複数の階調からなるテスト印刷パターンのデータを用いて記録用紙Ｐに対する印刷を行い、この印刷の際に濃度センサ１１によって読み取られた記録用紙Ｐ上のテスト印刷パターンの濃度のうち、予め決められた設定最低濃度から設定最高濃度までの間を必要とする階調数で分割してサンプリング階調データとし、このサンプリング階調データとテスト印刷パターンのデータの階調との対応関係に基づいて、階調補正を行う。
【００３９】
インターフェース線２１は、当該印刷装置の外部に設けられたコンピュータ等の上位装置から画像データを入力するためのものであり、制御部２０に接続されている。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ２２は、濃度センサ１１によって検出されたアナログ値の濃度情報をディジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２２は、変換して得られたディジタル値の濃度データを制御部２０に供給する。
【００４１】
操作部２３は、例えば複数のキー等から構成され、当該印刷装置の各種設定等を行うために設けられる。この操作部２３を介した入力操作を示す情報は、制御部２０に供給される。
【００４２】
ＬＥＤヘッド制御部２４は、制御部２０におけるメモリ２０ｂから読み出された画像データをＬＥＤヘッド３に対して転送可能な階調データ形式に変換し、さらに、ＬＥＤヘッド３を１ライン毎に一定時間駆動することにより、記録用紙Ｐの移動にともないＬＥＤ素子による露光位置を線状に移動させる。このＬＥＤヘッド制御部２４は、複数のデータ入力線を介してＬＥＤヘッドと接続されている。印刷装置においては、これらデータ入力線のいずれかをオンとすることにより、１画素毎に濃度階調の表現が可能となる。
【００４３】
モータ制御部２５は、例えばＩ／Ｏ（Input/Output）ポートやモータドライバ等から構成され、制御部２０の指示に基づいて、複数のモータ２６を回転させ、ホッピングローラ８やレジストローラ１０ａ，１０ｂ、感光体ドラム１、及びヒートローラ１２ａ，１２ｂ等を、所定のギヤ列を介して回転させる。
【００４４】
高圧制御部２７は、制御部２０の指示に基づいて、チャージローラ２及び現像ローラ５に接続されている高圧電源２８，２９をオン／オフさせる。印刷装置においては、この高圧電源２８，２９のオン／オフ動作に応じて、チャージローラ２及び現像ローラ５に対して高電圧を印加する。
【００４５】
Ｄ／Ａコンバータ３０は、制御部２０から供給されるディジタル値の指示データをアナログの直流電圧に変換する。Ｄ／Ａコンバータ３０は、変換して得られたアナログの直流電圧を高圧電源３１に供給する。
【００４６】
高圧電源３１は、Ｄ／Ａコンバータ３０の出力電圧に応じて、高電圧を出力する。印刷装置においては、この高圧電源３１から出力された高電圧が転写ローラ６に対して印加される。
【００４７】
データ変換メモリ３２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリから構成され、所定の階調補正データを格納する。このデータ変換メモリ３２に格納された階調補正データは、制御部２０によって読み出される。
【００４８】
このような印刷装置においては、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４の制御のもとに、ＬＥＤヘッド３に対して階調データ形式のデータを供給し、ＬＥＤヘッド３を駆動する。具体的には、印刷装置においては、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４によって図３に示すような機能を実現する。なお、以下では、説明の便宜上、１画素あたりの画像データが５ビットで表現されるとともに、１画素あたりの駆動パターンデータがｎ＝８ビットで表現されるものとする。
【００４９】
印刷装置は、画像データをライン単位で蓄積する画像データラインバッファ５１と、この画像データラインバッファ５１から読み出された画像データをＬＥＤ素子の駆動パターンを示す駆動パターンデータに変換する駆動パターン変換部５２と、ストローブ時間を制御するストローブ時間制御回路５３と、ライン同期信号及びｍ−ライン同期信号を発生するライン同期信号発生回路５４とを備える。
【００５０】
画像データラインバッファ５１は、ライン同期信号発生回路５４から出力されるライン同期信号に応じて、上位装置から送信されてくる画像データをライン単位で蓄積する。ここで、画像データラインバッファ５１は、２ライン分の容量を有している。１ライン分の容量は、上位装置からの画像データを受信するために用いられ、残りの１ライン分の容量は、既に受信済みの前ラインの画像データを後段の駆動パターン変換部５２に供給するために用いられる。
【００５１】
駆動パターン変換部５２は、例えば図４に示すような階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルを記憶する駆動パターンテーブル記憶部５２ａと、変換した駆動パターンデータを蓄積する駆動パターンデータバッファ５２ｂとを有する。駆動パターンテーブル記憶部５２ａは、５ビットのアドレスと８ビットのデータを記憶するメモリである。駆動パターン変換部５２は、後述する処理を行うことにより、駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶された駆動パターンテーブルに基づいて、画像データラインバッファ５１に蓄積された階調値を示す画像データを、１画素毎に駆動パターンデータに変換し、この駆動パターンデータを駆動パターンデータバッファ５２ｂに逐次蓄積する。なお、駆動パターン変換部５２は、画像データを駆動パターンデータに変換するのに先立って、階調値を記録エネルギに変換した後、必要に応じて、周辺干渉補正や縦縞補正等を施し、補正した記録エネルギを駆動パターンデータに変換している。この駆動パターンデータバッファ５２に蓄積された駆動パターンデータ信号は、ライン同期信号発生回路５４によって発生されたｍ−ライン同期信号に応じて、ＬＥＤヘッド３に供給される。
【００５２】
ストローブ時間制御回路５３は、併設されたストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に対して図示しないマイクロコンピュータによって設定された値を、ライン同期信号発生回路５４によって発生されたｍ−ライン同期信号の到来毎に内部のタイマ回路にロードし、所定距離毎に同じ露光量を決めるためのストローブ信号であってタイマ回路にロードした値にしたがうパルス幅のストローブ信号を、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。
【００５３】
ライン同期信号発生回路５４は、ライン同期信号を発生するとともに、１／８周期でｍ−ライン同期信号を発生する。ライン同期信号発生回路５４は、発生したライン同期信号を上位装置に対して送信するとともに、発生したｍ−ライン同期信号を駆動パターン変換部５２及びストローブ時間制御回路５３に供給する。
【００５４】
このような印刷装置においては、５ビットで表現された画像データをＰＩＸとし、この画像データＰＩＸに対応する８回の駆動パターンデータをＰＴＮとすると、例えば図５に示すように、これら画像データＰＩＸの値と駆動パターンデータＰＴＮの値との対応が予め定義されており、画像データラインバッファ５１から１画素ずつ読み出した画像データＰＩＸを、対応する駆動パターンデータＰＴＮに変換する。
【００５５】
さて、印刷装置においては、図示しない上位装置から１ページ分の画像データの印刷指令を受信すると、ライン受信の開始を示すべく、ライン同期信号発生回路５４によってライン同期信号をインターフェース線２１を介して上位装置に対して送信する。これに応じて、上位装置は、１ライン分の画像データを、ＬＥＤヘッド３の主走査方向の画素順に、当該ＬＥＤヘッド３に搭載されているＬＥＤ素子の個数分だけ送信する。ここでは、１画素あたりの画像データは５ビットであり、６００ｄｐｉのピッチでＬＥＤ素子が４９９２個設けられているものとする。したがって、１ライン分の画像データ量は、５×４９９２＝２４９６０ビットである。
【００５６】
印刷装置においては、１ライン分の画像データの受信を完了し、この画像データを画像データラインバッファ５１に蓄積すると、蓄積した画像データを、次のライン同期信号の到来に応じて、後段の駆動パターン変換部５２に送出開始する。駆動パターン変換部５２においては、５ビットで表現される１画素の画像データを、図５に示したように予め定義された対応関係に基づいて変換し、１ライン分の画像データに対応する分だけ蓄積する。なお、１画素あたりの駆動パターンデータは８ビットであり、ＬＥＤ素子が４９９２個設けられていることから、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に対応する駆動パターン変換部５２における１ライン分の画像データ量は、８×４９９２＝３９９３６ビットである。
【００５７】
ここで、図６に、主走査方向に配列されたＬＥＤ素子と、これに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係を示す。印刷装置においては、駆動パターン変換部５２から、ｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットＰＴＮ［７］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。この後、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１に設定されている時間のパルス幅でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。さらに、印刷装置においては、次のｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮ［６］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。そして、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。印刷装置においては、このようなシーケンスを８回繰り返し行うことにより、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に相当するデータの露光を終了する。
【００５８】
すなわち、８ビットの駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットから最下位ビットまでの各ビットＰＴＮ［７］，・・・，ＰＴＮ［０］は、それぞれ、この順序で、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定された時間で示されるパルス幅のストローブ信号に対応する。そして、印刷装置においては、各ビットＰＴＮ［７］，・・・，ＰＴＮ［０］が"１"である場合には、対応するストローブ信号のタイミングで、ＬＥＤヘッド３内のスイッチ素子をオン状態としてＬＥＤ素子を発光させる一方で、各ビットＰＴＮ［７］，・・・，ＰＴＮ［０］が"０"である場合には、当該スイッチ素子をオフ状態としてＬＥＤ素子を発光させないように制御する。したがって、１画素毎の累積露光量は、駆動パターンデータＰＴＮの値と、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定された値とによって定まることになる。すなわち、印刷装置においては、感光体ドラム１の露光パターンとして、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎ＝２８の露光パターンの全２５６通りの露光パターンが実現されることになる。
【００５９】
図７に、図６に示した画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に示す。同図において、模式的に示したスポット径は、相互の大小関係のみを表現している。このように、印刷装置においては、駆動パターンデータＰＴＮに基づいて、ストローブ信号のパルス幅、すなわち、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定されている時間だけ、ＬＥＤ素子を発光させる。
【００６０】
また、図８(ａ)乃至図８(ｄ)に、上述した方法によって感光体ドラム１を露光し、現像プロセスを経て形成された画像の光学濃度を、以下に示すようなシミュレーションによって得た結果の一例を示す。このシミュレーションは、簡略化のために、１発光点のみを取り扱ったものである。また、図１４に、図８(ａ)乃至図８(ｄ)に示すグラフを得るためにストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に割り当てた値の一覧を示す。一般に、トナーが安定して付着するためには、ある程度の露光が必要となることから、印刷装置においては、ベースとなる露光を行う時間をストローブ時間レジスタＳＴＢＲ８に設定している。すなわち、ストローブ信号のうちの１つは、感光体ドラム１を露光してトナーが所定濃度付着する最低露光量を決めるものであるように、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ８に対して設定される値が決められる。このため、本実施の形態においては、残りのストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ７によって表される７ビットで露光パターンの調整を行っている。
【００６１】
まず、シミュレーションにおいては、各ＬＥＤ素子の発光エネルギの強度分布を測定によって取得し、取得した発光エネルギの強度分布を２次元の配列ｓｈａｐｅ［ｙ］［ｘ］に格納した。このとき、強度分布ｓｈａｐｅ［ｙ］［ｘ］の総和は、１．０となるように規格化している。このような強度分布ｓｈａｐｅ［ｙ］［ｘ］は、例えば図９に示すように表される。
【００６２】
続いて、シミュレーションにおいては、このＬＥＤ素子をエネルギＥＳで発光させたときの静電潜像を表す配列ｌａｔｉｍｇ［ｙ］［ｘ］を、次式（２）に示す感光体ドラムの特性式に強度分布ｓｈａｐｅ［ｙ］［ｘ］の各値を代入して求めた。例えば、感光体ドラムの光減衰特性を近似する式を求めるにあたっては、予め実験において感光体ドラムに初期帯電電圧Ｖｃｈを帯電しておき、当該感光体ドラムへの露光量を変化させ、露光後の感光体ドラムの帯電電圧を測定する。そして、図１０に示すように、複数の各露光量での感光体ドラムの帯電電圧をプロットし、その測定結果を近似する曲線を表す次式（２）を求めた。このようにして求められた静電潜像ｌａｔｉｍｇ［ｙ］［ｘ］は、例えば図１１に示すように表される。なお、次式（２）におけるＶｃｈは、初期帯電電圧であり、Ｖｓａｔは、飽和残留電圧であり、Ｋ１は、半減露光量であり、Ｋ２は、第１の感光体特性係数であり、Ｋ３は、第２の感光体特性係数である。
【００６３】
【数３】
2006224666.tif 000005
【００６４】
そして、シミュレーションにおいては、例えば図１２に示すような感光体ドラムの電位と現像レベルとの関係を近似する現像関数ｄｖ＿ｆｕｎｃを用い、潜像電位である静電潜像ｌａｔｉｍｇ［ｙ］［ｘ］に対応する現像結果ｄｖｌｐ［ｙ］［ｘ］を求めた。このようにして求められた現像結果ｄｖｌｐ［ｙ］［ｘ］は、例えば図１３に示すように表される。このような現像結果ｄｖｌｐ［ｙ］［ｘ］は、単位面積あたりに付着するトナーの確率を表すものであることから、シミュレーションにおいては、次式（３）を用いて光学濃度ｏｄ［ｙ］［ｘ］に換算した。なお、次式（３）におけるｎは、いわゆるＹｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｅｎ  ｎファクタであり、ｄｍａｘは、最大光学濃度である。
【００６５】
【数４】
2006224666.tif 000006
【００６６】
なお、本実施の形態においては、最大８個の発光点の重なり合いを取り扱う必要があることから、静電潜像ｌａｔｉｍｇ［ｙ］［ｘ］は、８通りのエネルギＥＳ（０），・・・，ＥＳ（７）による露光量分布を、先に図７に示したように空間的に重ね合わせたものとし、さらに、非露光場所との境界条件を避けるのに十分な領域（例えば５×５画素の領域）を対象として露光処理を行い、この露光場所の中心画素に対応する部分から光学濃度を得ている。例えば、予め実験によって求めた各エネルギを照射したときの露光分布及び各エネルギの配置から空間的に重ね合わさる領域の面積を減らし、さらに、空間的に重ね合わさる領域の露光量を、複数の露光量の合算を考慮して求めた。
【００６７】
ここで、先に図８(ａ)乃至図８(ｄ)に示したグラフは、それぞれ、上述したように、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する８種類の値の割り当てを、図１４中（ａ）乃至（ｄ）で示す各行の値とした場合における累積露光量と光学濃度との関係を示すものである。すなわち、図８(ａ)は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する単位設定時間をＴとしたとき、これらストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、４（＝２２）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔとしたときの累積露光量と光学濃度との関係を示し、図８(ｂ)は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、１６（＝２４）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔとしたときの累積露光量と光学濃度との関係を示し、図８(ｃ)は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、６４（＝２６）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔとしたときの累積露光量と光学濃度との関係を示し、図８(ｄ)は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、１（＝２０）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔとしたときの累積露光量と光学濃度との関係を示している。
【００６８】
このように、印刷装置においては、同じ累積露光量であっても、値の割り当てに応じて現像結果の光学濃度が異なるものとなり、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値が階調再現リニアリティの良悪を左右することがわかる。
【００６９】
なお、図８(ａ)乃至図８(ｄ)においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値の割り当てとして、４通りの割り当てに対応する結果のみを示したが、本実施の形態においては、全５０４０通りの割り当てが存在する。そこで、これらストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値の割り当てと階調再現リニアリティの良悪との関係を評価する指標値ＬＮＲを次式（４）で定義する。なお、次式（４）におけるｏｄ（ｎ）は、最大光学濃度を１．０として規格化した光学濃度であり、ｃｏｍｂは、５０４０通りの値の割り当てのそれぞれに付与した識別情報（０〜５０３９）であり、ｍは、画像データの変調に用いる累積露光量の種類数（ｍ＝２８−１＝１２８）である。なお、ｍ＝１２８であるのは、上述したように、ベースとなる露光を行う時間をストローブ時間レジスタＳＴＢＲ８に設定しており、残りの７ビットで露光パターンの調整を行うためである。
【００７０】
【数５】
2006224666.tif 000007
【００７１】
図１５に、５０４０通りの値の割り当てに対する指標値ＬＮＲを求めた結果を示す。このように、指標値ＬＮＲは、５０４０通りの値の割り当てに応じて変化し、その最小値が最良の指標を与えるものとなる。すなわち、印刷装置においては、１２８通りの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する８個の露光場所を配置することにより、最良の階調再現リニアリティを実現することができる。なお、図８(ａ)乃至図８(ｄ)は、それぞれ、図１５における序列で１番目、１０００番目、２０００番目、及び３０００番目にあたるものであり、先に図７に示した光スポットの配置は、最良の指標を与える図８(ａ)に対応したものである。印刷装置においては、指標値ＬＮＲが少なくとも２／ｍ≒０．０１５以下となる条件を満たすように露光場所を配置することにより、良好な階調再現リニアリティを実現することができる。
【００７２】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態として示す印刷装置においては、１画素を形成する複数種類の露光量からなる光スポットの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることにより、良好な階調再現リニアリティを実現することができる。
【００７３】
ただし、印刷装置においては、先に図８(ａ)乃至図８(ｄ)に示したグラフのように良好な階調再現リニアリティを実現することができた場合であっても、厳密には、例えば図１６中Ｃ，Ｄで示す領域のように、画像情報と階調再現との関係に反転する領域が現れる場合がある。なお、図１６に示すグラフは、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する８種類の値の割り当てを、図１４中（ａ）で示す行の値とした場合における累積露光量と光学濃度との関係を示すものであり、図１７に、図１６中Ｃで示す領域近傍の拡大図を示し、図１８に、図１６中Ｄで示す領域近傍の拡大図を示している。また、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する８種類の値の割り当てを、図１４中（ａ）で示す行の値とした場合に得られる１２８通りの累積露光量と、これに対応する駆動パターンデータとの関係は、図１９に示すようになる。このような場合、印刷装置においては、以下に示す露光パターンの置き換えを行うことにより、累積露光量の増加に対して光学濃度が減少するという逆転による影響を補正することができる。
【００７４】
まず、印刷装置においては、先に図８(ａ)乃至図８(ｄ)に示したように、累積露光量に対する光学濃度特性を求める。
【００７５】
そして、印刷装置においては、累積露光量が少ない累積露光量［０］から累積露光量［ｎ−１］までのうち、最も高い光学濃度ｏｄ［ｎ＿ｍａｘ］と、累積露光量［ｎ］の光学濃度ｏｄ［ｎ］とを比較し、光学濃度ｏｄ［ｎ＿ｍａｘ］よりも光学濃度ｏｄ［ｎ］が減少する場合には、累積露光量［ｎ］の露光量を得る露光パターンを光学濃度ｏｄ［ｎ＿ｍａｘ］の露光量を得る露光パターンに置き換える駆動パターンテーブルを作成し、駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶させる。
【００７６】
具体的には、図１９に示した１２８通りの累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる累積露光量が少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えた場合には、図２０に示すような１２８通りの累積露光量及び駆動パターンデータが得られる。そして、図２０に示す駆動パターンによって得られる累積露光量と光学濃度との関係は、図２１に示すように、露光量が増加する場合に光学濃度が減少する領域を補正したものとなる。
【００７７】
このように、印刷装置においては、露光量が増加する場合に光学濃度が減少する領域については、その露光量よりも少ない露光量での光学濃度に置き換えることができ、露光量が増加する場合に光学濃度が減少する領域を補正することができる。
【００７８】
また、階調を粗くしてもよい印刷装置においては、複数ある発光パターンの一部を抜き出して、階調値である光学濃度に対応する発光パターンの変換テーブルを作成するが、累積露光量の増加に対して光学濃度が減少する場所を避け、累積露光量の増加に対して光学濃度が単調増加する領域を選択して累積露光量を得るための露光パターンと光学濃度の駆動パターンテーブルとを作成し、駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶させてもよい。
【００７９】
具体的には、図１９に示した１２８通りの累積露光量及び駆動パターンデータのうち、累積露光量の増加に対して光学濃度の減少がみられる領域の駆動パターンデータを削除した場合には、図２２に示すような１２８通りの累積露光量及び駆動パターンデータが得られる。そして、図２２に示す駆動パターンによって得られる累積露光量と光学濃度との関係は、図２３に示すように、露光量が増加する場合に光学濃度が減少する領域を補正したものとなる。
【００８０】
このように、階調を粗くしてもよい印刷装置においては、累積露光量の増加に対して光学濃度が減少する場所を避け、累積露光量の増加に対して光学濃度が単調増加する領域を選択して累積露光量を得るための露光パターンと光学濃度の駆動パターンテーブルとを作成してもよい。
【００８１】
つぎに、第２の実施の形態として示す印刷装置について説明する。
【００８２】
この第２の実施の形態として示す印刷装置は、第１の実施の形態として示した印刷装置のように、各ＬＥＤ素子の発光時間ではなく、発光強度によって１画素毎の階調値の変調を行うものである。したがって、この第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００８３】
この第２の実施の形態として示す印刷装置は、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４によって図２４に示すような機能を実現する。
【００８４】
すなわち、印刷装置は、上述した画像データラインバッファ５１、駆動パターン変換部５２、及びライン同期信号発生回路５４の他に、ストローブ強度を制御するストローブ強度制御回路６１を備える。
【００８５】
ストローブ強度制御回路６１は、併設されたストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に対して図示しないマイクロコンピュータによって設定された値を、ライン同期信号発生回路５４によって発生されたｍ−ライン同期信号の到来毎に内部のタイマ回路にロードし、この値にしたがうアナログ電圧レベルのストローブ信号を、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。
【００８６】
このような印刷装置においては、駆動パターンデータＰＴＮに基づいて、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定されている値に応じたアナログ電圧レベルのストローブ信号をＬＥＤヘッド３に対して出力し、これに応じた発光強度でＬＥＤ素子を発光させる。すなわち、印刷装置においては、第１の実施の形態と同様に、駆動パターン変換部５２において１画素の画像データを予め定義された対応関係に基づいて変換すると、この駆動パターン変換部５２から、ｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットＰＴＮ［７］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。この後、印刷装置においては、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１に設定されている値に応じたアナログ電圧レベルのストローブ信号をストローブ強度制御回路６１からＬＥＤヘッド３に対して出力する。さらに、印刷装置においては、次のｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮ［６］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。そして、印刷装置においては、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ２に設定されている値に応じたアナログ電圧レベルのストローブ信号をストローブ強度制御回路６１からＬＥＤヘッド３に対して出力する。印刷装置においては、このようなシーケンスを８回繰り返し行うことにより、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に相当するデータの露光を終了する。
【００８７】
このように、印刷装置においては、１画素毎の階調値をＬＥＤ素子の発光強度によって変調する。したがって、画素毎に対応する累積露光量は、第１の実施の形態と同様であり、駆動パターンデータＰＴＮの値と、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定された値とによって定まることになる。すなわち、印刷装置においては、感光体ドラム１の露光パターンとして、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎ−１＝２８−１の露光パターンの全１２８通りの露光パターンが実現されることになる。なお、露光パターンが２ｎ−１種類であるのは、上述したように、ベースとなる露光を行う時間をストローブ時間レジスタＳＴＢＲ８に設定しており、残りの７ビットで露光パターンの調整を行うためである。また、印刷装置においては、感光体ドラム１上に形成される静電潜像についても第１の実施の形態と変わりなく、さらに、光スポットの配置についても先に図７に示したように表される。
【００８８】
さらに、印刷装置においては、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値の割り当てとして、第１の実施の形態と同様に、全５０４０通りの割り当てが存在し、同じ累積露光量であっても、値の割り当てに応じて現像結果の光学濃度が異なるものとなり、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値が階調再現リニアリティの良悪を左右する。したがって、印刷装置においては、ストローブ強度レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値の割り当てと階調再現リニアリティの良悪との関係を評価する指標値ＬＮＲについても、上式（４）で定義することができ、その最小値が最良の指標を与えるものとなる。すなわち、印刷装置においては、１２８通りの露光パターンのそれぞれについて隣接する露光パターンによって得られる光学濃度の差の合計が最小となる場所に、１画素の階調を表現する８個の露光場所を配置することにより、最良の階調再現リニアリティを実現することができ、指標値ＬＮＲが少なくとも２／ｍ以下となる条件を満たすように露光場所を配置することにより、良好な階調再現リニアリティを実現することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態として示す印刷装置においては、各ＬＥＤ素子の発光時間ではなく、発光強度によって１画素毎の階調値の変調を行う場合であっても、１画素を形成する複数種類の露光量からなる光スポットの相互作用を鑑みた露光場所の相対位置関係を定めることにより、良好な階調再現リニアリティを実現することができる。
【００９０】
つぎに、第３の実施の形態として示す印刷装置について説明する。
【００９１】
この第３の実施の形態として示す印刷装置は、第１の実施の形態として示した印刷装置と同じ階調表現能力を有するものであり、２値モードで印刷を行う場合の対策を備えたものである。したがって、この第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００９２】
この第３の実施の形態として示す印刷装置は、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４によって先に図３に示したような機能を実現する。ここで、２値モードで印刷を行う場合に上位装置から送信されてくる画像データは、１画素あたり５ビットからなるものであるが、最下位ビットＰＩＸ［０］又は最上位ビットＰＩＸ［３１］のみが送信され、その他の値は送信されない。
【００９３】
このような印刷装置においては、５ビットで表現された画像データをＰＩＸとし、この画像データＰＩＸに対応する８回の駆動パターンデータをＰＴＮとすると、例えば図２５に示すように、これら画像データＰＩＸの値と駆動パターンデータＰＴＮの値との対応が予め定義されており、画像データラインバッファ５１から１画素ずつ読み出した画像データＰＩＸを、対応する駆動パターンデータＰＴＮに変換する。なお、本実施の形態においては、画像データＰＩＸ［０］又はＰＩＸ［３１］のみが参照されることになる。
【００９４】
すなわち、印刷装置においては、１ライン分の画像データの受信を完了し、この画像データを画像データラインバッファ５１に蓄積すると、蓄積した画像データを、次のライン同期信号の到来に応じて、後段の駆動パターン変換部５２に送出開始する。駆動パターン変換部５２においては、５ビットで表現される１画素の画像データを、図２５に示したように予め定義された対応関係に基づいて変換し、１ライン分の画像データに対応する分だけ蓄積する。
【００９５】
ここで、図２６に、主走査方向に配列されたＬＥＤ素子と、これに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係を示す。印刷装置においては、第１の実施の形態と同様に、駆動パターン変換部５２から、ｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットＰＴＮ［７］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。この後、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１に設定されている時間のパルス幅でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。さらに、印刷装置においては、次のｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮ［６］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。そして、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。印刷装置においては、このようなシーケンスを８回繰り返し行うことにより、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に相当するデータの露光を終了する。
【００９６】
このように、印刷装置においては、１画素毎の階調値をＬＥＤ素子の発光時間によって変調する。したがって、画素毎に対応する累積露光量は、１画素毎の累積露光量は、駆動パターンデータＰＴＮの値と、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定された値とによって定まることになる。すなわち、印刷装置においては、感光体ドラム１の露光パターンとして、異なる光学濃度を得る第１の露光パターンから第２ｎ＝２８の露光パターンの全２５６通りの露光パターンが実現されることになる。
【００９７】
図２７に、図２６に示した画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に示す。同図において、模式的に示したスポット径は、相互の大小関係のみを表現している。このように、印刷装置においては、駆動パターンデータＰＴＮに基づいて、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定されている時間だけ、ＬＥＤ素子を発光させる。
【００９８】
また、図２８に、上述した方法によって感光体ドラム１を露光し、現像プロセスを経て形成された画像の光学濃度を、第１の実施の形態にて説明したものと同様のシミュレーションによって得た結果の一例を示す。また、図２９に、図２８に示すグラフを得るためにストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に割り当てた値の一覧を示す。一般に、トナーが安定して付着するためには、ある程度の露光が必要となることから、印刷装置においては、ベースとなる露光を行う時間をストローブ時間レジスタＳＴＢＲ８に設定している。このため、本実施の形態においては、残りのストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ７によって表される７ビットで露光パターンの調整を行っている。
【００９９】
このように、図２８に示したグラフは、上述したように、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する８種類の値の割り当てを、図２９で示す値とした場合における累積露光量と光学濃度との関係を示すものである。すなわち、図２８は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する単位設定時間をＴとしたとき、これらストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、１６（＝２４）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔとしたときの累積露光量と光学濃度との関係を示している。同図から、累積露光量７９×Ｅで得られる光学濃度は、これよりも大きな累積露光量で得られる光学濃度とほぼ遜色ない大きな値が得られていることがわかる。したがって、印刷装置においては、画像データＰＩＸ［３１］に対応させてより小さな累積露光量で２値モード印刷を行うことが可能となる。なお、先に図２７に示した光スポットの配置は、最大の現像効率を与える図２８に対応したものである。
【０１００】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態として示す印刷装置においては、１画素を形成する複数種類の露光量からなる光スポットの相互作用に基づいて、単位露光量あたりの発生濃度が最も高い露光場所の相対位置関係を定めることにより、高い現像効率を得ることができ、低消費電力化を図ることができる。
【０１０１】
つぎに、第４の実施の形態として示す印刷装置について説明する。
【０１０２】
この第４の実施の形態として示す印刷装置は、第１の実施の形態として示した印刷装置を改良し、累積露光量を上げても光学濃度が低くなる場合に対処することができるものであり、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換するものである。したがって、この第４の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１０３】
この第４の実施の形態として示す印刷装置は、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４によって先に図３に示したような機能を実現する。ここで、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する単位設定時間をＴとしたとき、図３０に示すように、これらストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値を、それぞれ、１２８（＝２７）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔとする。このストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８の組み合わせの場合には、単位設定時間Ｔで得られる単位露光量をＥとすると、０〜２５６×Ｅの全２５６通りの累積露光量が実現される。
【０１０４】
ここで、図３１に、主走査方向に配列された４９９２個のＬＥＤ素子と、これに対応する５ビットの画像データ及び８ビットの駆動パターンデータとの関係の一例を示す。なお、駆動パターンデータは、上述した駆動パターンデータバッファ５２ｂに蓄積されるものである。また、上述した駆動パターンテーブル記憶部５２ａには、先に図４に示したような階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルが記憶されているものとする。
【０１０５】
このような印刷装置においては、図３１に示す駆動パターンデータが駆動パターンデータバッファ５２ｂに蓄積された場合には、図３２に示すタイミングにしたがって、駆動パターン変換部５２から、ｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットＰＴＮ［７］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。この後、印刷装置においては、ストローブ時間制御回路５３から、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲに設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ１＝１２８×Ｔ）でストローブ信号をＬＥＤヘッド３に対して出力する。さらに、印刷装置においては、次のｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮ［６］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。そして、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ２＝６４×Ｔ）でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。印刷装置においては、このようなシーケンスを８回繰り返し行うことにより、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に相当するデータの露光を終了する。
【０１０６】
図３３に、図３１に示した画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に示す。同図において、模式的に示したスポット径は、相互の大小関係のみを表現している。また、同図において、ｍ−ライン同期信号の間隔は、ＬＥＤ素子の主走査方向のピッチ６００ｄｐｉの１／８であり、４８００ｄｐｉである。１画素は、ｍ−ライン１〜８の駆動パターンで構成される。
【０１０７】
ｍ−ライン１は、駆動パターンデータＰＴＮ［７］に対応し、ｍ−ライン２は、駆動パターンデータＰＴＮ［６］に対応し、同様に、ｍ−ライン３〜８は、駆動パターンデータＰＴＮ［５］〜ＰＴＮ［０］に対応している。また、ｍ−ライン１は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ１＝１２８×Ｔ）で露光され、ｍ−ライン２は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ２＝６４×Ｔ）で露光され、同様に、ｍ−ライン３〜８は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ３〜ＳＴＢＲ８にそれぞれ設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ３＝３２×Ｔ、Ｔｓ４＝１６×Ｔ、Ｔｓ５＝８×Ｔ、Ｔｓ６＝４×Ｔ、Ｔｓ７＝２×Ｔ、Ｔｓ８＝１×Ｔ）で露光される。
【０１０８】
印刷装置においては、駆動パターン変換部５２により、例えば図３４に示すように、上位装置から画像データラインバッファ５１によって受信された５ビットの階調値によって表される画像データと、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係にしたがって、ＬＥＤ番号１の階調値"７"を駆動パターンデータ"３４ｈｅｘ"に変換し、ＰＴＮ［５］、ＰＴＮ［４］、ＰＴＮ［２］に対応するｍ−ライン３，４，６の露光を行う。このように、印刷装置においては、駆動パターンデータＰＴＮに基づいてＬＥＤ素子を発光させることによって露光を行う。
【０１０９】
ここで、図３５に、上位装置から画像データラインバッファ５１によって受信された５ビットの階調値によって表される画像データと、これに対応する露光量との関係を示し、図３６に、図３０に示したストローブ時間の組み合わせによって得られる２５６通りの累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係を示す。図３６に示す２５６通りの累積露光量と光学濃度との関係は、図３７に示すようになる。このように、図３６に示す駆動パターンは、図３７中Ｅ，Ｆで示す領域のように、累積露光量の増加に対して光学濃度の減少がみられ、光学濃度が反転してしまう特徴を有する。また、先に図３４に示した階調値に対応した駆動パターンテーブルは、図３５及び図３６に基づいて作成されたものである。印刷装置においては、図３４に示した駆動パターンテーブルを駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶している状態で、駆動パターン変換部５２により、この駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行うと、例えば図３８に示すように、階調値の増加に対して光学濃度が減少してしまう領域が現れることになる。
【０１１０】
そこで、印刷装置においては、累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域についての駆動パターンを置き換える。図３９に、図３０に示したストローブ時間の組み合わせによって得られる２５６通りの累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係を示す。この図３９に示す駆動パターンテーブルは、先に図３６に示した駆動パターンテーブルとは異なり、図３７中Ｅで示した累積露光量が９６×Ｅ〜１０１×Ｅの領域と、同図中Ｆで示した累積露光量が１２８×Ｅ〜１３５×Ｅの領域とに使用する駆動パターンを変更したものである。ここでは、累積露光量が９６×Ｅ〜１０１×Ｅの領域を、本来の駆動パターンによって得られる累積露光量よりも少なく、且つ、光学濃度が最大である９５×Ｅの駆動パターンである"５Ｆｈｅｘ"に置き換え、累積露光量が１２８×Ｅ〜１３５×Ｅの領域を、本来の駆動パターンによって得られる累積露光量よりも少なく、且つ、光学濃度が最大である１２７×Ｅの駆動パターンである"７Ｆｈｅｘ"に置き換えている。なお、先に図４に示した階調値に対応した駆動パターンテーブルは、図３５及び図３９に基づいて作成されたものである。印刷装置においては、このような駆動パターンテーブルを駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶しておき、駆動パターン変換部５２により、この駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行う。これにより、印刷装置においては、図４０に示すように、階調値の増加に対して光学濃度が減少する領域をなくすことができる。
【０１１１】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態として示す印刷装置においては、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換する。具体的には、この印刷装置においては、累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる累積露光量が少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えることにより、極めて良好な階調再現リニアリティを実現し、印刷品質を大幅に向上させることができる。
【０１１２】
最後に、第５の実施の形態として示す印刷装置について説明する。
【０１１３】
この第５の実施の形態として示す印刷装置は、第４の実施の形態として示した印刷装置と同様に、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換することができる他の方法を提案するものである。したがって、この第５の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【０１１４】
この第５の実施の形態として示す印刷装置は、制御部２０及びＬＥＤヘッド制御部２４によって先に図３に示したような機能を実現する。ここで、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８に設定する値は、それぞれ、先に図３０に示したように、１２８（＝２７）×Ｔ，６４（＝２６）×Ｔ，３２（＝２５）×Ｔ，１６（＝２４）×Ｔ，８（＝２３）×Ｔ，４（＝２２）×Ｔ，２（＝２１）×Ｔ，１（＝２０）×Ｔとする。このストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８の組み合わせの場合には、単位設定時間Ｔで得られる単位露光量をＥとすると、０〜２５６×Ｅの全２５６通りの累積露光量が実現される。
【０１１５】
ここで、図４１に、主走査方向に配列された４９９２個のＬＥＤ素子と、これに対応する５ビットの画像データ及び８ビットの駆動パターンデータとの関係の一例を示す。また、上述した駆動パターンテーブル記憶部５２ａには、図４２に示すような階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルが記憶されているものとする。
【０１１６】
このような印刷装置においては、図４１に示す駆動パターンデータが駆動パターンデータバッファ５２ｂに蓄積された場合には、図４３に示すタイミングにしたがって、駆動パターン変換部５２から、ｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮの最上位ビットＰＴＮ［７］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。この後、印刷装置においては、ストローブ時間制御回路５３から、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲに設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ１＝１２８×Ｔ）でストローブ信号をＬＥＤヘッド３に対して出力する。さらに、印刷装置においては、次のｍ−ライン同期信号に同期して、駆動パターンデータＰＴＮ［６］のみをＬＥＤ素子の個数分だけ順次読み出して駆動パターンデータ信号を生成し、ＬＥＤヘッド３に対して送出する。そして、印刷装置においては、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ２＝６４×Ｔ）でストローブ信号をストローブ時間制御回路５３からＬＥＤヘッド３に対して出力する。印刷装置においては、このようなシーケンスを８回繰り返し行うことにより、画像データラインバッファ５１の１ライン分の容量に相当するデータの露光を終了する。
【０１１７】
図４４に、図４１に示した画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に示す。同図において、模式的に示したスポット径は、相互の大小関係のみを表現している。また、同図において、ｍ−ライン同期信号の間隔は、ＬＥＤ素子の主走査方向のピッチ６００ｄｐｉの１／８であり、４８００ｄｐｉである。１画素は、ｍ−ライン１〜８の駆動パターンで構成される。
【０１１８】
ここでも、ｍ−ライン１は、駆動パターンデータＰＴＮ［７］に対応し、ｍ−ライン２は、駆動パターンデータＰＴＮ［６］に対応し、同様に、ｍ−ライン３〜８は、駆動パターンデータＰＴＮ［５］〜ＰＴＮ［０］に対応している。また、ｍ−ライン１は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ１に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ１＝１２８×Ｔ）で露光され、ｍ−ライン２は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ２に設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ２＝６４×Ｔ）で露光され、同様に、ｍ−ライン３〜８は、ストローブ時間レジスタＳＴＢＲ３〜ＳＴＢＲ８にそれぞれ設定されている時間のパルス幅（Ｔｓ３＝３２×Ｔ、Ｔｓ４＝１６×Ｔ、Ｔｓ５＝８×Ｔ、Ｔｓ６＝４×Ｔ、Ｔｓ７＝２×Ｔ、Ｔｓ８＝１×Ｔ）で露光される。
【０１１９】
印刷装置においては、駆動パターン変換部５２により、図４２に示したように、上位装置から画像データラインバッファ５１によって受信された５ビットの階調値によって表される画像データと、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係にしたがって、ＬＥＤ番号１の階調値"７"を駆動パターンデータ"３４ｈｅｘ"に変換し、ＰＴＮ［５］、ＰＴＮ［４］、ＰＴＮ［２］に対応するｍ−ライン３，４，６の露光を行う。このように、印刷装置においては、駆動パターンデータＰＴＮに基づいてＬＥＤ素子を発光させることによって露光を行う。
【０１２０】
ここで、図４５(ａ)及び図４５(ｂ)に、図３０に示したストローブ時間の組み合わせによって得られる２５６通りの累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係を示す。図４５(ａ)に示す駆動パターンテーブルは、図３７中Ｅで示した累積露光量が９６×Ｅ〜１０１×Ｅの領域に使用する駆動パターンを削除したものである。また、図３７中Ｆで示した領域に使用する駆動パターンは、図４５(ａ)に示す駆動パターンテーブルにおいて、累積露光量が１２２×Ｅ〜１２９×Ｅの部分にシフトされる。さらに、図４５(ｂ)に示す駆動パターンテーブルは、図３７中Ｆで示した累積露光量が１２８×Ｅ〜１３５×Ｅの領域に使用する駆動パターンを削除したものである。この結果、図４５(ｂ)に示す駆動パターンテーブルは、図３０に示したストローブ時間の組み合わせによって得られる２５６通りの累積露光量と駆動パターンとの対応を示すものであるが、図３７中Ｅ，Ｆで示した領域に使用する駆動パターンは使用していないものとなる。
【０１２１】
すなわち、印刷装置においては、累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域についての駆動パターンを削除する。先に図４２に示した駆動パターンテーブルは、図３５及び図４５(ｂ)に基づいて作成されたものである。印刷装置においては、このような駆動パターンテーブルを駆動パターンテーブル記憶部５２ａに記憶しておき、駆動パターン変換部５２により、この駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行う。これにより、印刷装置においては、図４６に示すように、階調値の増加に対して光学濃度が減少する領域をなくすことができる。
【０１２２】
以上説明したように、本発明の第５の実施の形態として示す印刷装置においては、階調値の増加に対して、１単位の画素を構成する画像要素の記録エネルギの総和と光学濃度の増加量との比が０以上となるように、階調値を駆動パターンデータに変換する。具体的には、この印刷装置においては、累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンを削除することにより、階調値の増加にともなって光学濃度が必ず増加することになり、極めて良好な階調再現リニアリティを実現し、印刷品質を大幅に向上させることができる。
【０１２３】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、感光体ドラム１に光を照射して露光する露光素子として、複数のＬＥＤ素子からなる列を備えた印刷装置を用いて説明したが、本発明は、電子写真方式による印刷装置に適用する場合には、レーザやＥＬ（Electronic Luminescent）素子アレイ等を露光素子として用いてもよい。また、本発明は、複数の発熱素子からなる列を備えたサーマルヘッドを使用した印刷装置にも適用することができる。すなわち、本発明は、露光素子や発熱素子といった任意の記録素子を用いた記録ヘッドを備えた印刷装置であり、記録ヘッドと記録用紙とを相対的に主走査方向と略直交する副走査方向に移動させて画像を記録し、記録ヘッドによって主走査方向に記録された画像を主走査線像としたとき、副走査方向にずれた所定本数の主走査線像を構成する画像要素のうち、主走査方向の略同一位置に配置された画像要素の集まりである画素毎に多値の階調を表現する印刷装置であれば適用することができる。
【０１２４】
さらに、本発明は、発光素子によって発光された光ビームを主走査方向に走査する露光部を備えるレーザプリンタにおいて、主走査方向と略直交する副走査方向に複数回の露光によって１画素を形成して階調表現する場合に、１画素を構成する画像要素の駆動パターンの選択にも適用することができる。
【０１２５】
さらにまた、本発明は、複数の発熱素子からなる列を備えたサーマルヘッドを使用して画像形成を行うサーマルプリンタにおいて、副走査方向に複数回の通電によって１画素を形成して階調表現する場合に、１画素を構成する画像要素の通電パターンの選択にも適用することができる。
【０１２６】
また、本発明は、所定の記録媒体に対する印刷を行う機器であればいかなるものであっても適用することができ、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及びこれらの機能を複合的に備える装置に適用して好適である。
【０１２７】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す印刷装置の概略構成を説明する図である。
【図２】同印刷装置における制御系の構成を説明するブロック図である。
【図３】同印刷装置における制御部及びＬＥＤヘッド制御部によって実現される機能構成を説明するブロック図である。
【図４】階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルの例を説明する図である。
【図５】同印刷装置における画像データの値と駆動パターンデータの値との対応の定義例を説明する図である。
【図６】同印刷装置における主走査方向に配列されたＬＥＤ素子とこれに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図７】図６に示す画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に説明する図である。
【図８（ａ）】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図８（ｂ）】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図であり、図８(ａ)に示す結果を得たシミュレーションとは異なる値をストローブ時間レジスタに設定したときの累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図８（ｃ）】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図であり、図８(ａ)及び図８(ｂ)に示す結果を得たシミュレーションとは異なる値をストローブ時間レジスタに設定したときの累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図８（ｄ）】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図であり、図８(ａ)乃至図８(ｃ)に示す結果を得たシミュレーションとは異なる値をストローブ時間レジスタに設定したときの累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図９】同印刷装置についてのシミュレーションによって得たＬＥＤ素子の発光エネルギの強度分布の例を説明する図である。
【図１０】複数の各露光量での感光体ドラムの帯電電圧をプロットした図である。
【図１１】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た静電潜像の例を説明する図である。
【図１２】同印刷装置についてのシミュレーションにて用いる感光体ドラムの電位と現像レベルとの関係を示す現像関数の例を説明する図である。
【図１３】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た静電潜像に対応する現像結果の例を説明する図である。
【図１４】図８(ａ)乃至図８(ｄ)に示すグラフを得るために割り当てたストローブ時間レジスタに設定する値を説明する図である。
【図１５】ストローブ時間レジスタに設定する５０４０通りの値の割り当てに対する指標値を求めた結果を説明する図である。
【図１６】ストローブ時間レジスタに設定する値の割り当てを図１４中（ａ）で示す行の値とした場合における累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図１７】図１６中Ｃで示す領域近傍の拡大図である。
【図１８】図１６中Ｄで示す領域近傍の拡大図である。
【図１９】ストローブ時間レジスタに設定する値の割り当てを図１４中（ａ）で示す行の値とした場合に得られる累積露光量と、これに対応する駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図２０】図１９に示す累積露光量及び駆動パターンデータにおける累積露光量の増加に対する光学濃度の減少がみられる領域について、その駆動パターンによって得られる累積露光量が少なく、且つ、光学濃度が最大である駆動パターンに置き換えた場合に得られる累積露光量と駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図２１】図２０に示す駆動パターンによって得られる累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図２２】図１９に示す累積露光量及び駆動パターンデータのうち、累積露光量の増加に対して光学濃度の減少がみられる領域の駆動パターンデータを削除した場合に得られる累積露光量と駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図２３】図２２に示す駆動パターンによって得られる累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態として示す印刷装置における制御部及びＬＥＤヘッド制御部によって実現される機能構成を説明するブロック図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態として示す印刷装置における画像データの値と駆動パターンデータの値との対応の定義例を説明する図である。
【図２６】同印刷装置における主走査方向に配列されたＬＥＤ素子とこれに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図２７】図２６に示す画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に説明する図である。
【図２８】同印刷装置についてのシミュレーションによって得た累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図２９】図２８に示すグラフを得るために割り当てたストローブ時間レジスタに設定する値を説明する図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態として示す印刷装置において割り当てたストローブ時間レジスタに設定する値を説明する図である。
【図３１】同印刷装置における主走査方向に配列されたＬＥＤ素子とこれに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図３２】同印刷装置において、図３１に示す駆動パターンデータが駆動パターンデータバッファに蓄積された場合に出力される各信号のタイミングチャートである。
【図３３】図３１に示す画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に説明する図である。
【図３４】階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルの例を説明する図である。
【図３５】階調値と露光量との関係の例を説明する図である。
【図３６】図３０に示すストローブ時間の組み合わせによって得られる累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係の例を説明する図である。
【図３７】図３６に示す累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図３８】図３４に示す駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行った場合における階調値と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図３９】図３０に示すストローブ時間の組み合わせによって得られる累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係の例を説明する図であり、図３７中Ｅ，Ｆで示した領域に使用する駆動パターンを変更した例を説明する図である。
【図４０】図３９に示す駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行った場合における階調値と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図４１】本発明の第５の実施の形態として示す印刷装置における主走査方向に配列されたＬＥＤ素子とこれに対応する画像データ及び駆動パターンデータとの関係の例を説明する図である。
【図４２】階調値に対応した駆動パターンを示す駆動パターンテーブルの例を説明する図である。
【図４３】同印刷装置において、図４１に示す駆動パターンデータが駆動パターンデータバッファに蓄積された場合に出力される各信号のタイミングチャートである。
【図４４】図４１に示す画像データ及び駆動パターンデータにしたがって発生するＬＥＤ素子の発光状態を、ｍ−ライン同期信号の信号波形及びストローブ信号の信号波形との関係とともに模式的に説明する図である。
【図４５（ａ）】図３０に示すストローブ時間の組み合わせによって得られる累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係の例を説明する図であり、図３７中Ｅで示した領域に使用する駆動パターンを削除した例を説明する図である。
【図４５（ｂ）】図３０に示すストローブ時間の組み合わせによって得られる累積露光量と、これに対応する駆動パターンを示す駆動パターンテーブルとの関係の例を説明する図であり、図３７中Ｆで示した領域に使用する駆動パターンを削除した例を説明する図である。
【図４６】図４２に示す駆動パターンテーブルに基づいて、階調値から駆動パターンへの変換を行った場合における階調値と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【図４７】従来の印刷装置において階調表現を行った際の累積露光量と光学濃度との関係の例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  感光体ドラム
２  チャージローラ
３  ＬＥＤヘッド
４  現像ユニット
５  現像ローラ
６  転写ローラ
８  ホッピングローラ
９  用紙カセット
１０ａ，１０ｂ  レジストローラ
１１  濃度センサ
１２ａ，１２ｂ  ヒートローラ
１３  スタッカ
２０  制御部
２０ａ  階調データ制御部
２０ｂ  メモリ
２１  インターフェース線
２２  Ａ／Ｄコンバータ
２３  操作部
２４  ＬＥＤヘッド制御部
２５  モータ制御部
２６  モータ
２７  高圧制御部
２８，２９，３１  高圧電源
３０  Ｄ／Ａコンバータ
３２  データ変換メモリ
５１  画像データラインバッファ
５２  駆動パターン変換部
５２ａ  駆動パターンテーブル記憶部
５２ｂ  駆動パターンデータバッファ
５３  ストローブ時間制御回路
５４  ライン同期信号発生回路
６１  ストローブ強度制御回路
Ｐ  記録用紙
ＰＩＸ  画像データ
ＰＴＮ  駆動パターンデータ
ＳＴＢＲ１，・・・，ＳＴＢＲ８  ストローブ時間レジスタ、ストローブ強度レジスタ
【図１】
2006224666.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006224666.tif 000015
【図８（ａ）】
2006224666.tif 000016
【図８（ｂ）】
2006224666.tif 000017
【図８（ｃ）】
2006224666.tif 000018
【図８（ｄ）】
2006224666.tif 000019
【図９】
2006224666.tif 000020
【図１０】
2006224666.tif 000021
【図１１】
2006224666.tif 000022
【図１２】
2006224666.tif 000023
【図１３】
2006224666.tif 000024
【図１４】
2006224666.tif 000025
【図１５】
2006224666.tif 000026
【図１６】
2006224666.tif 000027
【図１７】
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【図１８】
2006224666.tif 000029
【図１９】
2006224666.tif 000030
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2006224666.tif 000033
【図２３】
2006224666.tif 000034
【図２４】
2006224666.tif 000035
【図２５】
2006224666.tif 000036
【図２６】
2006224666.tif 000037
【図２７】
2006224666.tif 000038
【図２８】
2006224666.tif 000039
【図２９】
2006224666.tif 000040
【図３０】
2006224666.tif 000041
【図３１】
2006224666.tif 000042
【図３２】
2006224666.tif 000043
【図３３】
2006224666.tif 000044
【図３４】
2006224666.tif 000045
【図３５】
2006224666.tif 000046
【図３６】
2006224666.tif 000047
【図３７】
2006224666.tif 000048
【図３８】
2006224666.tif 000049
【図３９】
2006224666.tif 000050
【図４０】
2006224666.tif 000051
【図４１】
2006224666.tif 000052
【図４２】
2006224666.tif 000053
【図４３】
2006224666.tif 000054
【図４４】
2006224666.tif 000055
【図４５（ａ）】
2006224666.tif 000056
【図４５（ｂ）】
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【図４６】
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【図４７】
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