JPH05161013A - デジタル記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビームプリンタのような電子写真方式
のデジタル記録装置において、環境（温度，湿度）の変
動、濃度検知センサの劣化、感光体の表面劣化等に起因
する画質の低下を防ぎ、常に高画質を安定に保つことに
ある。 【構成】 この記録装置は、画像信号の濃度の処理系へ
のフィードバック系を有し、感光体２上に制御回路３０
から与えられたテストパターンとしての高濃度の処理デ
ータと低濃度の処理データで交互にレーザユニット１か
らレーザ照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現
像器３のトナーで可視化し、可視化された感光体２上の
濃度をセンサ部４，５で検出し、検出されて増幅器６で
増幅されたレベルの最大値ａおよび平均値ｂからａ（最
大値）／ｂ（平均値）（またはｂ／ａ）を回路７，８，
９により求め、その結果（ａ／ｂ）に応じて制御回路３
０は例えばＬＵＴ１２を介して処理対象の画像データの
濃度を変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル記録装置に関
し、さらに詳しくはレーザビームプリンタ，ＬＥＤプリ
ンタ，液晶プリンタ等の電子写真方式のデジタル記録装
置の画質安定化に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の装置において、入力画像
データを階調処理して中間調画像を再現したり、またＣ
Ｇ（キャラクタジェネレータ）と組み合わせ文字や線画
の画質を向上させるべくスムージング処理を行う等の画
質向上のための画像処理方式が種々提案されている。

【０００３】例えば、デジタルプリンタによって中間調
画像の再現を行う場合は一般にホスト機器またはプリン
タコントローラによりディザしきい値を用いた２値化処
理を行った後、２種信号をプリンタに送出している。プ
リンタ側では、ドット単位毎のオン／オフ信号に基づい
て印刷用紙に黒いドットを付着させ、その付着させた黒
ドットが単位面積当り、多ければ多いほど高濃度を表現
し、少なければ少ないほど低濃度を表現するといった面
積階調法によって中間調を表現していた。

【０００４】また、高解像なプリンタとして、１ドット
の中をさらに分割して濃度に応じてドット幅（ドット
径）を変調することにより高線数で高階調な画像出力を
得ることの可能なプリンタも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように１ドットの中を分割して印刷を行えるプリンタと
して代表的なレーザビームプリンタでは、電子写真方式
が用いられており、電子写真方式では環境（温度，湿
度）に対して比較的敏感に帯電特性および現像特性が反
応するので、プリンタから出力される中間調は環境変動
を受け易い。

【０００６】本発明の目的は、上述の点に鑑みて、環境
の変動，濃度検知センサの劣化，感光体の表面劣化等に
起因する画質の劣化を防ぎ、常に高画質を安定に保つこ
との可能なデジタル記録装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、画像信号に応じて感光体上を光ビームで
露光走査してドット構成の静電潜像を形成後、現像手段
により前記感光体上の静電潜像を顕像化するデジタル記
録装置において、前記感光体上に高濃度パターンと低濃
度パターンの静電潜像を交互に形成するためのテストパ
ターンを発生するテストパターン発生手段と、前記高濃
度パターンと低濃度パターンの静電潜像が現像されて可
視化された後に、前記感光体上の当該パターンの濃度を
検出する検出手段と、該検出手段により検出された濃度
信号の最大値ａと平均値ｂを求め、該ａおよびｂの値か
らａ／ｂ（またはｂ／ａ）の値を演算する演算手段と、
前記ａ／ｂ（またはｂ／ａ）の値に基づいて画像データ
生成処理における画像形成条件を変更する画像データ変
調手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明はその一形態として、前記画
像データ変調手段は、ディザマトリクスの値を前記ａ／
ｂ（またはｂ／ａ）の値に基づいて変更することを特徴
とすることができる。

【０００９】さらにまた、本発明は他の形態として、前
記画像データ変調手段はドット幅を前記ａ／ｂ（または
ｂ／ａ）の値に基づいて変更することを特徴とすること
ができる。

【００１０】

【作用】本発明では、画像信号の濃度処理系へのフィー
ドバック系を有し、感光体上にテストパターンとして高
濃度の処理データと低濃度の処理データで交互に照射し
て静電潜像を形成し、この静電潜像を可視化し、可視化
された感光体上の濃度を検出し、検出されたレベルの最
大値ａおよび平均値ｂからのａ（最大値）／ｂ（平均
値）（またはｂ／ａ）を求め、その結果（ａ／ｂ）に応
じて処理対象の画像データを変調する。このように、出
力画像濃度の検出データが正規化された数値として得ら
れるので、仮に濃度を検出する検出系（発光ダイオード
および受光ダイオード）がトナーにより汚れた場合や、
感光体自身の地肌の濃度があっても、この正規化処理に
より制御系の制御誤差を最小に押え、安定した画像を得
ることができる。

【００１１】すなわち、本発明では、フィードバック制
御に用いる出力濃度のモニタを感光体表面からの反射
（または吸収）光量を計測し、その光量のレベルを演算
処理により正規化することにより得ているので、センサ
の感度補正効果の劣化および感光体ドラムの表面の劣化
等に起因する画質の劣化を防ぎ、高画質を安定に保つこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例のデジタル記
録装置（レーザビームプリンタ）の回路構成を示す。図
中、１はレーザダイオードを有するレーザユニット、２
は感光体ドラム、３は現像器、４は出力濃度検出用の発
光ダイオード、５は出力濃度検出用の受光用のホトダイ
オード、６は信号増幅器、７は最大値サンプリング回
路、８は平均値回路、９は割算回路、１０はレベルラッ
チ回路、１１はＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換回路
である。

【００１４】１２は多値画像データを中間調処理するた
めのＬＵＴ（ルックアップテーブル）であり、その出力
信号はレーザの駆動信号として上記のレーザユニット１
に出力される。１３は多値画像データを取り込むための
ラッチ回路である。１４はプリンタの主走査方向の密度
を表す一定周期のクロック４ｆを発生する発振器であ
り、ホスト側ビデオクロックＶＣＬＫ（１８）に同期し
て動作する同期発振器である。同期発振器１４はクロッ
クＶＣＬＫの周波数をｆとするとクロックＶＣＬＫの４
倍の周波数の密度クロック４ｆを出力する。１５は同期
発振器１４のクロック４ｆを受けてカウントアップする
主走査カウンタ、１６は水平同期信号ＨＳＹＮＣ（１
９）の数でカウントアップする副走査カウンタである。

【００１５】ＬＵＴ１２はテーブルメモリであり、多値
の入力画像データおよびカウンタ１５，１６の出力値を
アドレスとして入力すると共に、多値の入力画像データ
を所定のしきい値マトリクスによりディザ処理した
“１”，“０”の結果を出力する。１７ａは多値の画像
データＶＩＤＥＯ（１７）を入力するビデオデータ入力
端子、１８ａはビデオクロックＶＣＬＫ（１８）の入力
端子、１９ａは水平同期信号（１９）の入力端子、２０
ａは垂直同期信号ＶＳＹＮＣ（２０）の入力端子、２１
はテーブルメモリであるＬＵＴ１２から出力された２値
信号、すなわち、ディザ処理された画像データＶＤＯで
ある。なお、このディザ処理された２値信号ＶＤＯ２１
はレーザユニット１をオン／オフさせるための変調信号
となる。

【００１６】次に、図１の回路の動作説明を行う。

【００１７】先ず、通常のプリント開始前に、ＬＵＴ
（ルックアップテーブル）１２は出力濃度検出とフィー
ドバック制御のため後述する高濃度なコードデータおよ
び低能度なコードデータをテストパターンデータとして
交互に順次、マイクロプロセッサの如き制御回路（ＣＰ
Ｕ）３０から供給されているとする。ＬＵＴ１２は制御
回路３０からのコードデータを内部にプログラムされた
後述のしきい値データと比較して、その比較結果をレー
ザの点灯している時間制御信号としてレーザユニット１
に供給する。レーザユニット１は信号２１が示す点灯時
間に応じてレーザビームにより感光体ドラム２を照射
し、感光体ドラム２上に潜像を形成する。なお予め感光
体ドラム２は帯電器により帯電されている。その後、感
光体ドラム２は回転して現像器３により潜像に応じてト
ナー付着が起き、ドラム２の表面上に可視化された濃度
パターンが形成される。

【００１８】この可視化された濃度パターンは発光ダイ
オード４を光源として照射され、その反射光量が受光用
のホトダイオード５により読み取られる。受光用のホト
ダイオード５の出力電圧はｍＶ（ミリボルト）レベルの
微小電圧であるので、増幅器６によって電圧増幅が行わ
れる。電圧増幅されたレベルは最大値サンプリング回路
７に入力され、最大値サンプリング回路７はレベルの最
大値を出力する。同時に、増幅器６の出力は、平均値回
路８にも入力されており、平均値回路８は積分処理によ
ってレベルの平均値を出力する。

【００１９】上記回路７および８で求められた最大値ａ
と平均値ｂは割算回路９に入力され、ａ／ｂ（またはｂ
／ａ）の割算処理が行われる。一般に、この割算回路９
は、上述のようなアナログ電圧系である場合は、オペア
ンプ（演算増幅器）を用いた減算回路と対数増幅器によ
り構成される。割算回路９での割算結果は図２に示すよ
うにレベルの絶対値が変化する場合、すなわち、装置周
囲の気温やセンサ４，５の汚れ等で検出感度が変化した
際でも、同じ値を示すことが分かる。この事実から同様
に感光体ドラム２の地肌の濃度に対しても、上記の正規
化処理を行うことにより検出要素から地肌濃度の影響を
除外することが可能となる。

【００２０】割算回路９により正規化処理されたデータ
Ａ／Ｄ変換するためにレベルラッチ回路１０により一時
記憶される。その後、このデータではＡ／Ｄ変換回路１
１によりデジタル値に変換（例えば、４ビットデータ）
され、このデジタル値はフィードバック信号として制御
回路３０を通じてＬＵＴ１２に送られる。

【００２１】ＬＵＴ１２ではこのフィードバック信号を
考慮してディザ処理を行うことで多値画像信号から逐次
２値ビデオ信号をリアルタイムに生成している。次に、
ＬＵＴ１２の動作について詳述する。

【００２２】リーダ，ホストコンピュータ等のホスト機
器（不図示）から送られてきた６ビットの多値画像デー
タＶＩＤＥＯ（１７）は、同様にホスト機器から送られ
てくる一定周囲のビデオクロックＶＣＬＫ（１８）によ
って、ラッチ回路１３にラッチされる。ラッチ回路１３
でラッチされた多値画像データ１７はテーブルメモリで
あるＬＵＴ１２のアドレス信号として入力される。

【００２３】ビデオクロック１８はまた同期発振器１４
をトリガし、その同期発振器１４の出力は主走査カウン
タ１５をカウントアップする。主走査カウンタ１５はそ
のカウント値をパラレルバイナリの４ビットで表し、こ
の４ビットのデータはテーブルメモリであるＬＵＴ１２
の多値画像データ１７が入力されているビットの上位側
に入力する。主走査カウンタ１５は水平同期信号ＨＳＹ
ＮＣ（１９）によってリセットされ、画素域内を細分化
した（１２００ｄｐｉの１ドット域）ポインタアドレス
として動作する。

【００２４】また、副走査カウンタ１６は水平同期信号
ＨＳＹＮＣ（１９）によってカウントアップされ、その
カウント値をパラレルバイナリー４ビットで表し、この
４ビットのデータはテーブルメモリであるＬＵＴ１２の
カウンタ１５のカウント値が入力するビットの上位ビッ
トに入力する。副走査カウンタ１６は垂直同期信号ＶＳ
ＹＮＣ（２０）によって画像域の先端でリセットされ、
副走査方向のポインタとして動作する。

【００２５】次に、入力画像データの転送レート（仮に
３００ｄｐｉとする）よりも主走査密度の方が高密度な
プリンタで印刷を行う時の中間調処理方法について述べ
る。図３〜図７は、ディザ処理を実行するテーブルメモ
リであるＬＵＴ１２の処理内容を説明する図である。

【００２６】前述したように、ＬＵＴ１２のメモリアド
レスは、図３に示すように、上位２ビットが副走査カウ
ンタ１６のカウント値、その下位４ビットが主走査カウ
ンタ１５のカウント値、最下位６ビットが多値画像デー
タＶＩＤＥＯである。図４は、本実施例におけるディザ
マトリクスを示すものであって、図中の各数値は２値化
のためのしきい値を表す。通常、この各しきい値は副走
査カウンタ１６および主走査カウンタ１５のカウント値
によって順次アクセスされ、入力の多値画像データと比
較されるが、本例においては図５に示すように図４のデ
ィザマトリクスでディザ処理した“１”，“０”のデー
タをテーブルメモリのＬＵＴ１２に予め格納しておくも
のである。

【００２７】そして、副走査カウンタ１６，主走査カウ
ンタ１５のカウント値および多値データをアドレスとし
て直接テーブルメモリのＬＵＴ１２に入力させ、テーブ
ルメモリのＬＵＴ１２からは“１”，“０”の２値化デ
ータのみが取り出される。なお、以下の説明においては
説明の簡略化のために、副走査カウンタ１６，主走査カ
ウンタ１５が各しきい値を順次アクセスするものとす
る。そして、副走査カウンタ１６は水平同期信号ＨＳＹ
ＮＣが入力される度に、図４に示すディザしきい値マト
リクスの行方向のポインタアドレスとして動作し、その
下位の主走査カウンタ１５は同期発振器１４から発生す
る密度クロック４ｆを入力としてクロック毎に列方向ア
ドレスポインタとして動作する。

【００２８】先ず、画像データを受ける際にホスト機器
（不図示）から垂直同期信号ＶＳＹＮＣ（２０）が送ら
れてくると、副走査カウンタ１６はリセットされ、図４
に示す“００Ｈ”行をアドレッシングする。

【００２９】次に、水平同期信号ＨＳＹＮＣ（１９）に
よって主走査カウンタ１５はリセットされ、“００Ｈ”
列をアドレッシングする。この時、アクセスされるしき
い値は“３４Ｈ”となっている（図４参照）。従って、
入力多値画像データの値が“３４Ｈ”の時は、メモリア
ドレスの下位６ビットが“３４Ｈ”で、ポインタアドレ
スである上位６ビットが全て“０”のメモリアドレスを
アドレッシングする。従って、０行０列の“３４Ｈ”を
しきい値として“３４Ｈ”以上の値を持った多値画像デ
ータＶＩＤＥＯを“１”（黒ドットと判定する）とする
には、図５に示すようにメモリアドレス“００３４Ｈ”
以後“００ＦＦＨ”番地までの出力データを“１”とす
れば達成される。

【００３０】次に、同期発振器１４の密度クロック４ｆ
が１パルス入力されると、主走査カウンタ１５はカウン
トアップし、“００”行“０１”列はしきい値“２４
Ｈ”であるので（図４参照）、入力画像データの値が
“２４Ｈ”の時はメモリアドレスは“０１２４Ｈ”番地
をアドレッシングする。従って、図５に示すように、
“０１２４”番地以後“０１ＦＦＨ”番地までの出力デ
ータを“１”としておくことにより、入力画像データが
“２４Ｈ”以上の値の時は全て黒ドットを出力する。

【００３１】同様に、副走査方向についても水平同期信
号ＨＳＹＮＣによって行切替操作が行われ、ＬＵＴ１２
のテーブルが切り替わる。以上の処理方法で図４のディ
ザしきい値マトリクスは任意に作成できるわけである
が、具体的には前述のフィードバック信号が示すプリン
タ特性に応じて最適なディザマトリクスを選択・切替え
すれば良い。

【００３２】図６は密度クロック４ｆとホスト機器によ
り送られてくる画像濃度データＶＩＤＥＯ（１７）のタ
イミングを示す。今、仮に画像データ（１７）の値が
“１ＦＨ”であり、１ＦＨ／３ＦＨで５０％の濃度を表
現する時のドットの様子を図７に示す。図７に示すよう
に、４行１６列、すなわち６４階調が画像データの４行
４列で表されたことになり、高解像高階調な中間調を再
生すると同時に、前述したように環境条件の変動での感
光体ドラムの感度特性の変化や使い込みによって濃度検
出用の発光ダイオード４や受光用のホトダイオード５が
トナー等によって汚れてしまうことで増幅器６の出力レ
ベルが変化してしまった場合でも、その検出後に規定の
高濃度レベルと低濃度レベルの比率（すなわち、計測値
の正規化）でディザ値の調整を行うフィードバック処理
を行っているので、高画質を安定して出力することが可
能である。

【００３３】なお、図１の実施例では、ＬＵＴ１２に対
して濃度データをフィードバックしたが、中間調処理を
する以前であるγ補正を行うテーブルＲＡＭ（一般的に
は到来データに直接介在させデータを変換する）の内容
を上記濃度データにより変更または切替えることによっ
ても同様の効果が得られる。

【００３４】（他の実施例）図８に本発明の第２の実施
例の構成を示す。図８において、５０は入来したＶＤＯ
信号をレーザ側へ送るのか、または濃度計測を行うため
に制御回路３０から入力した低濃度パターンをレーザ側
へ送るのかを制御回路３０の制御によって選択するため
のセレクタである。５１は遅延ゲート５２を複数用いた
複数の遅延入力がされているセレクタで、制御回路３０
からの信号によってその遅延量が自在に切替えられる。
５３はＡＮＤ回路である。５４は定電流回路であって、
スイッチング回路５５を介してレーザユニット１のスイ
ッチングドライブ電流を決定している。なお、前述の本
発明の第１の実施例で用いた図１の回路と同じ所は同一
符号を付してその説明は省略する。

【００３５】先ず、制御回路３０から濃度測定を行うた
めにセレクタ５０に対して制御回路の信号をセレクトす
るように切替えて、制御回路３０からパターン信号を送
る。このパターン信号（２値信号）はＡＮＤ回路５３を
介して定電流回路５４で定まる電流値となり、この電流
値によりスイッチング回路５５を介してレーザユニット
１を駆動する。その結果、前述の第１の実施例で述べた
ように感光体ドラム２上に静電潜像が形成され、その後
静電潜像が現像器３によりトナー付着により可視化さ
れ、その後反射型センサ部（発光ダイオード４と受光用
のホトダイオード５）により感光体ドラム２上のトナー
像に応じた反射光量として電圧信号が得られる。その後
の処理については第１実施例で述べた通りであるので省
略する。

【００３６】従って、この結果として得られた濃度値は
Ａ／Ｄ変換回路１１の出力として制御回路３０に入力さ
れ、制御回路３０からセレクタ５１および定電流回路５
４に上記濃度値に応じた各々パルス幅，レーザ光量の変
調信号としての指示信号が送られる。以上の構成から分
かるように、制御回路３０で得た正規化された濃度デー
タは、セレクタ５１に入力されているディレイ要素の一
つを指示選択し、セレクタ５１の出力がＡＮＤゲート５
３の一端に入力されるので、ＡＮＤゲート５３の出力側
ではパルス幅の変調信号が得られる。また、レーザユニ
ット１を駆動する定電流設定値を上記濃度データに応じ
て切替える構成となっているので自在な特性を選択、実
現することが可能である。

【００３７】なお、本発明はレーザビームプリンタに限
らず、ＬＥＤプリンタ，液晶プリンタ等の他の電子写真
方式のデジタル記録装置にも適用できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
濃度データの正規化を行って画像信号のフィードバック
制御をしているので、高品位な画像出力を環境変化にか
かわらず安定して出力することができ、また、濃度（反
射光量）を検出するセンサ類の汚れ等の影響を極力少な
くし、メンテナンスフリーとすることができる等の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のデジタル記録装置（レ
ーザビームプリンタ）の濃度フィードバック処理系の回
路構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の濃度データの正規化処理の原理を説明
する図である。

【図３】図１のＬＵＴ１２のメモリアドレスのフォーマ
ットの一例を示す図である。

【図４】図１のＬＵＴ１２で実行するディザマトリクス
の一例を示す図である。

【図５】図１のＬＵＴ１２のテーブルメモリの図４に対
応するデータ内容の一例を示す図である。

【図６】図１の密度クロック４ｆと画像濃度データ（Ｖ
ＩＤＥＯ）とのタイミングを示すタイミングチャートで
ある。

【図７】画像データの値が“１ＦＨ”であり、１ＦＨ／
３ＦＨで５０％の濃度を表現するときのドットの様子を
示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例のデジタル記録装置の回
路構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ レーザユニット ２ 感光体ドラム ３ 現像器 ４ 発光ダイオード ５ 受光用のホトダイオード ６ 信号増幅器 ７ 最大値サンプリング回路 ８ 平均値回路 ９ 割算回路 １０ レベルラッチ回路 １１ Ａ／Ｄ変換回路 １２ ＬＵＴ（ルックアップテーブル） １３ ラッチ回路 １４ 同期発振器 １５ 主走査カウンタ １６ 副走査カウンタ ５０，５１ セレクタ ５２ 遅延ゲート ５３ ＡＮＤ回路 ５４ 定電流回路 ５５ スイッチング回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 15/04 １１６ 9122−2Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に応じて感光体上を光ビームで
   露光走査してドット構成の静電潜像を形成後、現像手段
   により前記感光体上の静電潜像を顕像化するデジタル記
   録装置において、 前記感光体上に高濃度パターンと低濃度パターンの静電
   潜像を交互に形成するためのテストパターンを発生する
   テストパターン発生手段と、 前記高濃度パターンと低濃度パターンの静電潜像が現像
   されて可視化された後に、前記感光体上の当該パターン
   の濃度を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された濃度信号の最大値ａと平均
   値ｂを求め、該ａおよびｂの値からａ／ｂ（またはｂ／
   ａ）の値を演算する演算手段と、 前記ａ／ｂ（またはｂ／ａ）の値に基づいて画像データ
   生成処理における画像形成条件を変更する画像データ変
   調手段とを具備したことを特徴とするデジタル記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記画像データ変調手段は、ディザマト
   リクスの値を前記ａ／ｂ（またはｂ／ａ）の値に基づい
   て変更することを特徴とする請求項１に記載のデジタル
   記録装置。
3. 【請求項３】 前記画像データ変調手段はドット幅を前
   記ａ／ｂ（またはｂ／ａ）の値に基づいて変更すること
   を特徴とする請求項１に記載のデジタル記録装置。