JPH05114979A

JPH05114979A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05114979A
Application number: JP2400932A
Authority: JP
Inventors: Matsuomi Nishimura; 松臣西村; Hideto Takayama; 秀人高山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】［目的］特に低濃度領域において、安定した高階調な再
生画像を得ることができる。［構成］タイミング信号発生回路４により入力した画像
信号に基づいてタイミング信号を発生し、基本信号発生
回路５によりタイミング信号発生回路４で発生したタイ
ミング信号に従つて基本信号、即ち、レーザ駆動信号を
発生し、基本信号発生回路５で発生したレーザ駆動信号
に基く画像形成が行われる。

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関し、例
えば高画質，高解像，高階調な再生画像を形成する画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置では、中間調画像を
再現する方法として、デイザ法や濃度パターン法が知ら
れている。これらの方法では、解像力低下や、マトリク
スの周期性によるテクスチヤ構造が目立つという欠点が
あり、高品位な画像を得ることが難しい。また、特開平
１−２８６６７５号公報に開示されているように、パル
ス幅変調方法による中間調再現方法も提案されている。
これらの方法を適用して中間調画像を再現する装置の代
表例としては、レーザビームプリンタ等が挙げられる。
この装置におけるレーザ駆動は画像信号の濃度に応じて
パルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」という）して発生する
パルス信号を用いている。

【０００３】詳しく説明すれば、入力した画像データ中
の１画素或いは複数画素クロツクを周期として時々のそ
のレベルが変化するパターン信号（閾値信号となる）
と、各画素の濃度レベル信号との大小を比較することで
得られる信号を発生するものである。このＰＷＭ方式の
簡単な原理を図７を用いて説明する。図中、２０はパタ
ーン信号（三角波）であり、２１は画素濃度信号であ
る。これら２つの信号を比較し、パターン信号のレベル
＞画素濃度信号のレベルを満足するときのみ“オン”
（それ以外には“オフ”）となるパルス信号２２を発生
する。つまり、画素濃度信号に応じたパルス幅（図中の
ｔ１，ｔ２，ｔ３）の信号を得ることができる。このパ
ルス信号２２はレーザ光を発生するレーザの駆動に用い
られる。

【０００４】図８にレーザ光走査系の基本概略図の例を
示す。図中、３０はＰＷＭでもつて得られたパルス信号
２２に基づくレーザ駆動信号ラインであつて、このレー
ザ３１からのレーザ光は図示の方向に回転しているポリ
ゴンミラー３２の回転面で反射され、ｆ−θレンズ３３
を介して記録体３４上に照射される。従つて、この記録
体には図示方向にそのレーザ光が走査されることにな
る。また、且つ記録体３４は１回の走査毎に図示方向に
回転しており、これらの動作によつて、画像が形成され
る。

【０００５】図９にレーザ駆動信号，記録体３４上の１
画素に対する照射箇所（スポツト）の露光分布及び出力
される画素濃度分布との関係の一例を示す。レーザ駆
動信号のオン時間が短い場合（図中の４０ａ）、その露
光分布のピークは４０ｂに示す様に低くなる。また、レ
ーザ駆動信号のパルス幅が４１ａの如く、より長くなつ
た場合にはその露光分布ピークは４１ｂの如く変化する
ので、その濃度はレーザ駆動信号中の各パルス幅（４０
ａ，４１ａ）に対応して、図中の４０ｃ，４１ｃに示す
様に変化する。また、更に駆動信号のオン時間が長くな
る（４２ａ）と、露光分布のピークは或る一定値に飽和
する（図中の４２ｂ）。このとき、オン時間が４３ａの
様に長くなつても、その画素の出力濃度（４３ｃ）字体
は変化しないが、この状態では露光分布そのものが走査
方向に広がる（４３ｂ）。従つて、出力画素面積が大き
くなるので、飽和状態に達した後はこの面積でもつて濃
淡を表わすことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、図
９に４２ａで示されるレーザ駆動信号のパルス幅よりも
短い（低濃度）場合、ＰＷＭによる方法では濃度変換特
性は非常に不安定であり、急峻な立ち上がりを持つ低光
量領域の濃度階調は微少な１スポツト／１画素で表現さ
れる為に荒く、且つ不安定である。従つて、解像力は優
れてはいるものの、安定した高画質な中間調画像を形成
できないという欠点がある。

【０００７】本発明は、上述した従来例の欠点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、特に低
濃度領域において、安定した高階調な再生画像を得るこ
とができる画像形成装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、画
像形成装置において、画像信号を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力した画像信号に基づいてタイミング
信号を発生する第１の発生手段と、前記第１の発生手段
で発生したタイミング信号に従つて基本信号を発生する
第２の発生手段と、前記第２の発生手段で発生した基本
信号に基づいて画像形成を行う画像形成手段とを備える
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】かかる構成によれば、入力手段は画像信号を入
力し、第１の発生手段は入力手段で入力した画像信号に
基づいてタイミング信号を発生し、第２の発生手段は第
１の発生手段で発生したタイミング信号に従つて基本信
号を発生し、画像形成手段は第２の発生手段で発生した
基本信号に基づいて画像形成を行う。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に従つて本発明の好適な実施
例を詳細に説明する。＜第１実施例＞図１は本発明に係る画像形成装置の第１
実施例を示すブロツク図、図２Ａは第１実施例による基
本信号の波形を示す図、そして図３Ａ及び図３Ｂはレー
ザに或る一定の基本信号を入力したときのレーザから射
出される光強度の時間変化を表した図である。

【００１１】図１において、１は画像信号であつて、既
にデイジタルデータに変換されているものである。尚、
イメージスキヤナ等で原稿画像を読み取つた場合には、
Ａ／Ｄ変換器を介すれば、デイジタルデータを得ること
ができるので、実施例における入力データは直接イメー
ジスキヤナ等から入力されたものであつても、ホストコ
ンピユータ等で一旦処理されたデータであつても良い。

【００１２】２は画素データを入力して補正すると同時
にその補正後のデータに基づく各画素ごとの電圧レベル
信号を出力する階調補正回路であり、主にルツクアツプ
テーブルとＤ／Ａ変換器でもつて構成されている。３は
基準クロツク発生回路である。４はタイミング信号発生
回路であり、階調補正回路２から出力される各画素ごと
の画像信号の電圧レベルに応じて、１画素を形成する時
間Ｔ０内のタイミング信号の周波数を変換すると同時
に、パルスの立ち上がりをスタート信号とし、立ち下が
りをリセツト信号とする周期的なタイミング信号を各画
素毎に発生する。

【００１３】該タイミング信号発生回路４より出力され
たスタート信号により基本信号発生路５はＯＮ状態にな
り、基本信号を発生し出力する。次いで、リセツト信号
によりＯＦＦ状態となり、出力がＯＦＦされる。そし
て、タイミング信号発生回路４から送られてくる各画素
ごとに周波数の変調された周期的なタイミング信号に応
じ、基本信号のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。

【００１４】該基本信号の波形は、一般的には図２Ａに
示すような時間的に一定な波形がよく用いられるが、基
本的にはどんな波形であつても良い。基本信号発生回路
５で発生，出力された信号によりレーザが発振される。
そして、基本信号の周期的なＯＮ−ＯＦＦに従つて、光
がレーザから出射される。以下、図３Ａ及び図３Ｂを用
いて、更に詳しく説明する。

【００１５】同図中、（１）は、レーザに或る一定の、
例えば図２Ａのような基本信号を入力したときの、この
レーザから出射される光強度Ｉの時間変化を表わしたも
のである。移動する記録体上に記録される最小記録画像
単位面積（画素という）を形成するに要する時間をＴと
する。一般的にＴは、（半導体）レーザの立ち上がり時
間Ｔ０より充分に大きい。また、一定の入力信号を印加
した場合、一定の出力Ｉ０（飽和値）に達するまでにＴ
０時間かかる。

【００１６】いま、レーザに入力されるレーザ発振信号
の１／２周期がＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６の
場合、レーザから出射される光強度波形は、１画素形成
時Ｔ内において、それぞれ（２），（３），（４），
（５），（６），（７）のようになる。ところで、記録
体上に照射される主走査方向のビーム径の大きさが一画
素の大きさとほぼ等しいか数分の１程度の場合には、一
画素内に照射される光量は一画素を形成するに要する時
間Ｔ０内に受けた光のほぼ総和と考えて良い。つまり、
（２）〜（７）に示した光強度の時間積分値にほぼ等し
い。従つて、１画素に照射される光量は、画像信号に応
じた光量とほぼ等しくなり、光強度変調（つまり、濃度
変調）されたのと同様になる。その結果、レーザ光学系
に補助的な濃度変調手段を用いることなしに、高階調
な、しかも高解像が保たれた画像再生が可能となる。

【００１７】一方、記録体上に照射される主走査方向の
ビーム径が、一画素の大きさより充分に小さい場合に
は、図９を使つて説明したように、一画素の中に更に小
さい径の記録がなされることになる。そして、（半導
体）レーザの立ち上がり時間Ｔ０の２倍より短い周期に
変換される低濃度領域においては光強度も同時に変調さ
れていることになる。逆に、一画素記録時間Ｔより長い
周期に変換される領域においては、パルス幅変調を受け
たのと同様になる。

【００１８】従来のＰＷＭ方式では、従来例で説明した
ように、一画素は１ケのドツトで表わされ、低濃度領域
ではドツト径自体が小さくなつているのに対し、上記説
明した第１実施例の方法によれば、周期の短い側に変換
される領域に於ては（この領域は画像信号としては低濃
度領域に相当する）、特に周期が立ち上がり時間Ｔ０の
２倍より短い領域において、強度変調を受け、かつ一画
素より更に細かい径のドツトの集まりとなるため、安定
した高快調な、しかも高解像が保たれた画像再生が可能
となる。

【００１９】以上説明したように、第１実施例によれ
ば、レーザの駆動を１画素形成時間内において、画像信
号に応じ周波数を変調したタイミング信号により基本信
号を周期的にＯＮ−ＯＦＦさせたレーザ発振信号にて行
うことにより、安定して、解像度を下げることなく、高
階調な再生画像を得ることができる。特に、中間調低濃
度領域の再現性に優れた再生画像を得ることができる。
つまり、中間調低濃度領域において、つまり、ハイライ
ト部が安定した、なめらかな階調再現性が得られる。特
に、レーザのビーム径が１画素とほぼ等しいかもしくは
数分の１の面積の場合には、面積階調というより濃度階
調変化させたのと同様の効果が得られる。

【００２０】さて、本発明は上述したレーザプリンタに
限定されるものではなく、インクジエツトプリンタ，サ
ーマルプリンタ、あるいは他のラスタ走査装置にも使用
できる。＜第２実施例＞第２実施例では、レーザの出力光強度波
形、つまり基本信号を選ぶことにより、１画素内の光強
度分布を自由に変えることができる。

【００２１】図４，図５はレーザを駆動する基本信号の
波形を示す図である。まず、図２Ｂに示されるａの基本
信号波形の場合、図４に示すように、１画素形成時間Ｔ
の１／２まで、光強度が時間とともに増加している。ま
た、図２Ｂに示されるｂの基本信号波形の場合、図５に
示すように、１画素形成時間Ｔ中、光強度が時間ととも
に増加しており、露光分布のピークが飽和しない状態と
なる。この場合、１画素形成時間Ｔの１／２以上の範囲
においても、露光分布のピークは飽和せず、画素信号に
応じ、光強度も増加する。＜第３実施例＞第３実施例では、第１実施例とは別のタ
イミング信号発生方法を使用する。

【００２２】図６は本発明に係る画像形成装置の第３実
施例を示すブロツク図である。同図において、第１実施
例と同様の機能及び名称を有した構成には、図１と同様
の番号を付し、説明を省略する。画素濃度信号を周波数
信号に変換する方法として、従来例で説明したＰＷＭ方
式を応用した例である。６は三角波発生回路であり、パ
ターン信号を発生する。７は比較器で、パターン信号
と、各画素の濃度レベル信号との大小を比較することで
得られるパルス幅信号を発生する。該比較器７からの信
号のパルス幅に応じて、１画素形成時間Ｔ内のタイミン
グ信号の周波数を変調すると同時に、パルスの立ち上が
り，立ち下がりをそれぞれスタート信号，リセツト信号
とする周期的タイミング信号を各画素毎に発生し、出力
する。このようにすることにより、第１実施例と同様の
効果が得られる。

【００２３】さて、本発明は、上述した３つの実施例に
限定されるものではなく、レーザの特性の許す範囲内
で、任意の波形を選ぶことが可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、レーザの駆動を１
画素形成時間内において、画像信号に応じ周波数を変調
したタイミング信号により、基本信号を周期的にＯＮ−
ＯＦＦさせたレーザ発振信号にて行うことにより、安定
して、解像度を下げることなく、高階調な再生画像を得
ることができる。特に、中間調低濃度領域の再現性に優
れた再生画像を得ることができる。つまり、中間調低濃
度領域において、つまり、ハイライト部の安定した、な
めらかな階調再現性が得られる。特に、レーザのビーム
径が１画素とほぼ等しい面積の場合には、面積階調とい
うより濃度階調変化させたのと同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施例を示す
ブロツク図である。

【図２Ａ】第１実施例による基本信号の波形を示す図で
ある。

【図２Ｂ】第２実施例による基本信号の波形を示す図で
ある。

【図３Ａ】，

【図３Ｂ】レーザに或る一定の基本信号を入力したとき
のレーザから射出される光強度の時間変化を表した図で
ある。

【図４】，

【図５】レーザを駆動する基本信号の波形を示す図であ
る。

【図６】本発明に係る画像形成装置の第３実施例を示す
ブロツク図である。

【図７】一般的なＰＷＭ方式の簡単な原理を説明する図
である。

【図８】レーザ光走査系の基本概略図の例を示す図であ
る。

【図９】レーザ駆動信号，記録体３４上の１画素に対す
る照射箇所（スポツト）の露光分布及び出力される画素
濃度分布との関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１画像信号２階調補正回路３基本クロツク発生回路４タイミング信号発生回路５基本信号発生回路６三角波発生回路７比較器２０パターン信号２１画素濃度信号２２パルス信号３０レーザ駆動信号ライン３１レー３２ポリゴンミラー３３ｆ−θレンズ３４記録体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成装置において、画像信号を入力す
る入力手段と、前記入力手段で入力した画像信号に基づ
いてタイミング信号を発生する第１の発生手段と、前記
第１の発生手段で発生したタイミング信号に従つて基本
信号を発生する第２の発生手段と、前記第２の発生手
段で発生した基本信号に基づいて画像形成を行う画像形
成手段とを備えることを特徴とする画像形成手段。
【請求項２】前記第１の発生手段は、基本クロツクを発
生するクロツク発生手段を含み、前記クロツク発生手段
で発生した基本クロツクを前記画像信号に応じた周波数
に変調してタイミング信号を発生することを特徴とする
請求項第１項記載の画像形成装置。