JPH05276385A - 画像濃度信号生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力画像上での濃度ジャンプや濃度むらの発
生を極力少なくでき、しかも、パルス幅変調の出力特性
を予め容易に設計することを可能とする。 【構成】 濃度階調データＤＴをよりビット数の多い補
正濃度階調データＤＴ１に変換するビット数変換手段１
と、上記補正濃度階調データＤＴ１をアナログ信号に変
換するデジタルアナログ変換手段２と、正弦波を生成す
る正弦波生成手段３と、デジタルアナログ変換手段２か
らのアナログ信号と正弦波生成手段３からの正弦波とを
比較し、画像濃度信号ＳＤを出力する比較手段４とを備
え、上記ビット数変換手段１には、比較手段４から出力
される画像濃度信号ＳＤの濃度階調データＤＴに対する
線形性が保たれるように、補正濃度階調データＤＴ１に
正弦波対応特性が付与されるデータ補正部５、あるい
は、正弦波対応特性に加えて現像手段の現像特性をも考
慮したデータ補正部６を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間調画像を再現す
る複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる画像
濃度信号生成装置に係り、特に、各画素毎の濃度階調デ
ータに対応したパルス幅の画像濃度信号を生成する画像
濃度信号生成装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、中間調画像を再現するレーザプ
リンタ等の画像形成装置においては、各画素毎の濃度階
調データに対応したパルス幅の画像濃度信号を生成し、
この画像濃度信号に応じてレーザの点灯時間幅を制御す
るような手法が採用されている。

【０００３】このようなタイプにおいて、従来の画像濃
度信号生成装置としては例えば特開昭６２−１８９８７
９号公報所載のものが知られている。これは、図８に示
すように、例えば８ビット４００線階調データＤＴを４
００線階調データクロックＣＬＫに同期させて８ビット
Ｄ／Ａコンバータ１００に取り込み、階調データに対応
したパルス幅のアナログ信号に変換すると共に、このア
ナログ信号を画像情報として有効な低周波成分のみが通
過するローパスフィルタ１０１を介してコンパレータ１
０２の一方の＋端子に入力し、また、４００線階調デー
タクロックを１／２分周器１０３で１／２に分周し、こ
の分周したクロックに同期させて２００線三角波発生器
１０４から三角波を発生させると共に、この三角波を上
記コンパレータ１０２の他方の−端子に入力し、コンパ
レータ１０２において両入力を比較することにより、所
定パルス幅の画像濃度信号ＳＤを出力するようにしたも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の画像濃度信号生成装置にあっては、画質要素
として重要な低濃度領域が三角波の先端部になっている
が、回路設計上理想的な三角波を生成することは困難で
あり、とりわけ三角波の先端部に高調波成分による大き
な歪が生じ易く、出力画像の上で濃度ジャンプや濃度む
らの発生原因になっていた。このような波形の歪は予め
回路設計として見積もることができず、その分、パルス
幅変調の出力特性を目的通りに設計することは極めて困
難であり、パルス幅変調の精度を高める上で大きな制約
になっていた。

【０００５】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、出力画像上での濃度ジャ
ンプや濃度むらの発生を極力少なくでき、しかも、パル
ス幅変調の出力特性を予め容易に設計することができる
画像濃度信号生成装置を提供するものである。

【０００６】すなわち、第一の発明は、図１に示すよう
に、各画素毎の濃度階調データＤＴに対応したパルス幅
の画像濃度信号ＳＤを生成する画像濃度信号生成装置を
前提とし、上記濃度階調データＤＴをよりビット数の多
い補正濃度階調データＤＴ１に変換するビット数変換手
段１と、このビット数変換手段１からの補正濃度階調デ
ータＤＴ１をアナログ信号に変換するデジタルアナログ
変換手段２と、このデジタルアナログ変換手段２に入力
される補正濃度階調データＤＴ１の周期と同じ周波数の
正弦波を生成する正弦波生成手段３と、デジタルアナロ
グ変換手段２からのアナログ信号と正弦波生成手段３か
らの正弦波とを比較し、アナログ信号に応じたパルス幅
の画像濃度信号ＳＤを出力する比較手段４とを備え、上
記ビット数変換手段１には、比較手段４から出力される
画像濃度信号ＳＤの濃度階調データＤＴに対する線形性
が保たれるように、補正濃度階調データＤＴ１に正弦波
対応特性が付与されるデータ補正部５を設けたことを特
徴とするものである。

【０００７】更に、第二の発明は、潜像担持体上に担持
される潜像を現像手段にて可視像化する画像記録装置に
用いられ、各画素毎の濃度階調データＤＴに対応したパ
ルス幅の画像濃度信号ＳＤを生成して上記潜像担持体上
の潜像形成に供される画像濃度信号生成装置を前提と
し、第一の発明と同様なビット数変換手段１、デジタル
アナログ変換手段２、正弦波生成手段３及び比較手段４
を備え、上記ビット数変換手段１には、比較手段４から
出力される画像濃度信号ＳＤに対応する潜像の現像手段
による可視像濃度の濃度階調データＤＴに対する線形性
が保たれるように、補正濃度階調データＤＴ１に正弦波
対応特性及び現像特性対応特性が予め付与されるデータ
補正部６を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、ビット数
変換手段１の変換ビット数差については、出力画像上で
の濃度ジャンプや濃度むらが生じない範囲の補正濃度階
調データＤＴ１に変換できるものであれば適宜選定して
差し支えない。また、比較手段４からの出力精度を高め
るには、例えばゲインコントロールによって比較手段４
へ入力される基準波形の純度を管理することが望まし
く、更には、デジタルアナログ変換手段２からの出力の
ノイズをフィルタにて除去するように設計することが望
ましい。更に、ビット数変換手段１に付加されるデータ
補正部５の補正態様については、正弦波生成手段３から
生成される実際の正弦波特性を考慮して適宜設定される
ものであり、データ補正手段６の補正態様については、
更に、現像手段の現像特性をも考慮して適宜設定される
ものである。尚、第一の発明において、第二の発明と同
様の作用、効果を得ようとする場合には、現像手段の現
像特性を別異の階調補正手段にて補正するように設計す
ればよい。

【０００９】

【作用】上述したような技術的手段によれば、パルス幅
変調する際の比較手段４へ入力される基準波形が高調波
成分を含まない正弦波であり、比較手段４は、この正弦
波とデジタルアナログ変換手段２からのアナログ信号と
を比較して、アナログ信号のパルス幅に応じた画像濃度
信号ＳＤを出力する。このとき、正弦波を使用すること
により、デジタルアナログ変換手段２の低出力側、高出
力側では、これに対する比較手段４からの出力パルス幅
が正弦波形に応じた曲線になる。ところが、第一の発明
にあっては、デジタルアナログ変換手段２の手前側に設
置されたビット数変換手段１は、もともとの濃度階調デ
ータＤＴよりビット数の多い補正濃度階調データＤＴ１
に変換するが、その変換パターンは、データ補正部５の
働きにより、もともとの濃度階調データＤＴに対して比
較手段４からの画像濃度信号ＳＤのパルス幅が直線的に
なるようにデータ補間を行うものであるため、デジタル
アナログ変換手段２からの出力も正弦波形に対応したも
のになり、比較手段４からの画像濃度信号ＳＤのパルス
幅は濃度階調データＤＴに対応して線形なものに設定さ
れる。また、第二の発明にあっては、ビット数変換手段
１の変換パターンは、データ補正部６の働きにより、比
較手段４から出力される画像濃度信号ＳＤに対応する潜
像の現像手段による可視像濃度の濃度階調データＤＴに
対する線形性が保たれるようにデータ補間を行うもので
あるため、デジタルアナログ変換手段２からの出力は現
像特性を考慮した正弦波形に対応したものになり、比較
手段４からの画像濃度信号ＳＤに基づく可視像濃度は濃
度階調データＤＴに対して線形なものに設定される。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図２はこの発明が適用された画像濃度信号生成装置の実
施例１を示し、例えば電子写真方式のレーザプリンタに
採用されている。同図において、符号１０は例えば８ビ
ット４００線階調データＤＴを４００線階調データクロ
ックＣＬＫに同期させて取り込み、１０ビットの補正階
調データＤＴ１に変換するビット数変換器、１１は補正
階調データＤＴ１を４００線階調データクロックＣＬＫ
に同期させて取り込み、補正階調データＤＴ１のパルス
幅に応じたアナログ信号に変換する１０ビットＤ／Ａコ
ンバータ、１２は１０ビットＤ／Ａコンバータ１１から
のアナログ信号のうち画像情報として有効な低周波成分
だけを通過させるローパスフィルタ、１３は４００線階
調データクロックＬＫを１／２に分周する１／２分周
器、１４は１／２に分周された２００線階調データクロ
ックに同期して正弦波を生成する２００線同期正弦波発
生器、１５は２００線同期正弦波発生器１４から生成さ
れる正弦波の純度を管理するために、正弦波発生器１４
のゲインを自動的にコントロールするオートゲインコン
トローラ（ＡＧＣ）、１６はローパスフィルタ１２から
のアナログ信号と正弦波発生器１４からの正弦波とを比
較し、アナログ信号に応じたパルス幅の画像濃度信号Ｓ
Ｄを生成するコンパレータ（この実施例では電圧比較
器）である。

【００１１】この実施例においては、上記画像濃度信号
生成装置からの画像濃度信号によってパルス幅変調され
る対象はレーザダイオードである。このレーザダイオー
ドは一般に微少なパルス入力に対しては応答しないが、
電子写真方式のレーザプリンタにレーザダイオードを利
用するような場合には、レーザダイオードの駆動電流振
幅が比較的大きいため、３〜５ｎｓ以上の幅の入力パル
スに対してレーザダイオードは応答する。このようなレ
ーザダイオードの出力特性に基づいて、この実施例に係
る１０ビットＤ／Ａコンバータ１１の出力レンジは、図
３に示すように、入力が最小（０）のときのアナログ出
力が正弦波の底より僅かに高い値に設定されるようにな
っており、コンパレータ１６の出力に５ｎｓ程度のパル
ス幅の画像濃度信号ＳＤが現れるように調整され、一
方、入力が最大（１０２３）のときのアナログ出力が正
弦波の頂点より僅かに低い値に設定されるようになって
おり、コンパレータの出力に例えば９５ｎｓ程度のパル
ス幅の画像濃度信号ＳＤが現れるように調整されてい
る。

【００１２】更に、この実施例においては、ビット数変
換器１０の変換ルールが特徴になっている。具体的に述
べると、今、４００線階調データクロックＣＬＫが２０
ＭＨｚの場合で、ビット数変換器１０の変換ルールが図
４の点線のように直線状であると仮定すれば、２００線
正弦波（１０ＭＨｚ）と１０ビットＤ／Ａコンバータ１
１の出力とを比較すると、コンパレータ１６の出力パル
ス幅は、図４の実線で示すように、正弦波の底から頂点
にかけての半周期相当分の上下を５ｎｓ分欠いたパター
ンに沿って５ｎｓ〜９５ｎｓの範囲で変化する。従っ
て、ビット数変換器１０の変換ルールを適宜変更すれ
ば、それに応じて、コンパレータ１６の出力パルス幅の
変化パターンを変更することが可能になると考えられ、
この実施例においては、ビット数変換器１０の変換ルー
ルは図５の点線のような正弦波形状として設定され、コ
ンパレータ１６の出力パルス幅の変化パターンを図５の
実線で示されるような線形なもの、言い換えれば、８ビ
ットの濃度階調データＤＴに対して良好な直線性が得ら
れるものに調整するようになっている。

【００１３】従って、この実施例によれば、８ビット濃
度階調データＤＴに対する画像濃度信号ＳＤのパルス幅
変調精度は、従来の三角波方式（図８で示した方式）に
比べて極めて高く、濃度ジャンプや濃度むらのない良好
な出力画像が得られることが確認された。尚、この実施
例における電子写真方式のレーザプリンタにあっては、
出力画像濃度は通常現像器の現像特性（レーザゼログラ
フィのガンマ特性）に影響されるが、図示外の補正回路
にて現像特性が予め考慮された形で出力画像が得られる
ようになっている。

【００１４】また、上記実施例では、１０ビットＤ／Ａ
コンバータ１１の出力範囲を正弦波振幅より僅かに大き
くして、１０ビット補正濃度階調データＤＴ１が最小
（０）のときに５ｎｓ程度のパルスを出力するようにし
ているが、これに限られるものではなく、例えば１０ビ
ットＤ／Ａコンバータ１１の出力範囲を正弦波振幅に一
致させておいて、ビット数変換器１０にて８ビットから
１０ビットへデータ変換する際にデータにオフセットを
加えるようにしてもよい。

【００１５】◎実施例２ この実施例の基本的構成は実施例１と略同様であるが、
ビット数変換器１０の変換ルールが実施例１と異なって
いる。すなわち、電子写真方式のレーザプリンタにあっ
ては、出力画像濃度が通常現像器の現像特性（レーザゼ
ログラフィのガンマ特性）に影響され、この現像特性を
考慮するために通常専用の補正回路を設けることになる
が、この実施例にあっては、実施例１の正弦波対応特性
に加えて、現像特性を考慮するための補正機能が上記ビ
ット数変換器１０の変換ルールに付加されている。

【００１６】より具体的に述べると、実施例１のビット
数変換器１０を用い、コンパレータ１６からの画像濃度
信号ＳＤをそのままレーザダイオードに送出したとする
と、図６に示すように、画像濃度信号ＳＤに基づく現像
濃度は、現像器の現像特性（レーザゼログラフィのガン
マ特性）に影響されたものとして与えられる。このた
め、この実施例においては、ビット数変換器１０の変換
ルールとして、８ビット濃度階調データＤＴに対するコ
ンパレータ１６の出力パルス幅の変化パターンを図７に
実線で示すような波形（変曲点の位置は機器により異な
るが、現像器の現像特性の鏡像関係に相当する波形）と
し、この変化パターンに沿って変化する画像濃度信号Ｓ
Ｄに対する現像濃度を図７に実線で示すように線形なも
のに調整するようになっている。従って、この実施例に
よれば、現像器の現像特性を考慮する上で、専用の補正
回路を設けることなく、出力画像の階調再現性を良好に
保つことが確認された。

【００１７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の発明によれば、パルス幅変調のための比較手段への基
準入力波として高調波成分の多い三角波に代えて高調波
成分の少ない正弦波を採用し、しかも、濃度階調データ
のビット数を多くして、正弦波の曲線部分に対応するデ
ータ補間を行い、濃度階調データに対する比較手段から
の画像濃度信号のパルス幅変調の線形性を維持するよう
にしたので、高調波成分の多い三角波を用いる方式にお
いて生じていた波形歪に伴う弊害を一挙に解決し、出力
画像上での濃度ジャンプや濃度むらの発生を極力少なく
でき、しかも、パルス幅変調の出力特性を予め容易に設
計することができる。

【００１８】更に、請求項２記載の発明によれば、画像
濃度データのビット数を変換する際に、上述した正弦波
対応特性を付加するのみならず、現像手段の現像特性を
も考慮し、濃度階調データに対する現像手段による可視
像濃度の線形性を維持するようにしたので、現像手段の
現像特性を考慮するために専用の補正回路を用いること
なく、出力画像上での濃度ジャンプや濃度むらの発生を
極力少なくでき、しかも、パルス幅変調の出力特性を予
め容易に設計することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る画像濃度信号生成装置の構成
を示す説明図である。

【図２】 この発明が適用される画像濃度信号生成装置
の実施例１を示す説明図である。

【図３】 実施例で用いられる１０ビットＤ／Ａコンバ
ータ及びコンパレータの出力レンジを示す説明図であ
る。

【図４】 実施例で用いられるビット数変換器とコンパ
レータ出力との関係を示す説明図である。

【図５】 実施例で用いられるビット数変換器の変換ル
ールを示す説明図である。

【図６】 実施例１に係る画像濃度信号生成装置で用い
られるビット数変換器と現像器の現像特性との関係を示
す説明図である。

【図７】 実施例２に係る画像濃度信号生成装置で用い
られるビット数変換器の変換ルールを示す説明図であ
る。

【図８】 従来における画像濃度信号生成装置の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

ＤＴ…濃度階調データ，ＳＤ…画像濃度信号，１…ビッ
ト数変換手段，２…デジタルアナログ変換手段，３…正
弦波生成手段，４…比較手段，５，６…データ補正部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素毎の濃度階調データ（ＤＴ）に対
   応したパルス幅の画像濃度信号（ＳＤ）を生成する画像
   濃度信号生成装置において、上記濃度階調データ（Ｄ
   Ｔ）をよりビット数の多い補正濃度階調データ（ＤＴ
   １）に変換するビット数変換手段（１）と、このビット
   数変換手段（１）からの補正濃度階調データ（ＤＴ１）
   をアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換手段
   （２）と、このデジタルアナログ変換手段（２）に入力
   される補正濃度階調データ（ＤＴ１）の周期と同じ周波
   数の正弦波を生成する正弦波生成手段（３）と、デジタ
   ルアナログ変換手段（２）からのアナログ信号と正弦波
   生成手段（３）からの正弦波とを比較し、アナログ信号
   に応じたパルス幅の画像濃度信号（ＳＤ）を出力する比
   較手段（４）とを備え、上記ビット数変換手段（１）に
   は、比較手段（４）から出力される画像濃度信号（Ｓ
   Ｄ）の濃度階調データ（ＤＴ）に対する線形性が保たれ
   るように、補正濃度階調データ（ＤＴ１）に正弦波対応
   特性が付与されるデータ補正部（５）を設けたことを特
   徴とする画像濃度信号生成装置。
2. 【請求項２】 潜像担持体上に担持される潜像を現像手
   段にて可視像化する画像記録装置に用いられ、各画素毎
   の濃度階調データ（ＤＴ）に対応したパルス幅の画像濃
   度信号（ＳＤ）を生成して上記潜像担持体上の潜像形成
   に供される画像濃度信号生成装置において、上記濃度階
   調データ（ＤＴ）をよりビット数の多い補正濃度階調デ
   ータ（ＤＴ１）に変換するビット数変換手段（１）と、
   このビット数変換手段（１）からの補正濃度階調データ
   （ＤＴ１）をアナログ信号に変換するデジタルアナログ
   変換手段（２）と、このデジタルアナログ変換手段
   （２）に入力される補正濃度階調データ（ＤＴ１）の周
   期と同じ周波数の正弦波を生成する正弦波生成手段
   （３）と、デジタルアナログ変換手段（２）からのアナ
   ログ信号と正弦波生成手段（３）からの正弦波とを比較
   し、アナログ信号に応じたパルス幅の画像濃度信号（Ｓ
   Ｄ）を出力する比較手段（４）とを備え、上記ビット数
   変換手段（１）には、比較手段（４）から出力される画
   像濃度信号（ＳＤ）に対応する潜像の現像手段による可
   視像濃度の濃度階調データ（ＤＴ）に対する線形性が保
   たれるように、補正濃度階調データ（ＤＴ１）に正弦波
   対応特性及び現像特性対応特性が予め付与されるデータ
   補正部（６）を設けたことを特徴とする画像濃度信号生
   成装置。