JPH10123772A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の低濃度領域におけるドット再現性を向
上して安定化することができる画像形成装置を提供する
ことにある。 【解決手段】 画像データで変調したビームを像露光す
ることにより像形成体１上に潜像を形成し、当該潜像を
トナーで顕像化してトナー画像を得る画像形成装置で、
像露光は画像濃度に応じて位相の異なるパルス信号によ
りパルス幅変調を行うと共に低濃度領域は高濃度領域よ
り隣接する画素間隔の記録位置を近接した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、参照波信号によ
り濃度データを変調した変調信号により発振させたレー
ザ光学系やＬＥＤ光学系によってドット記録を行い文字
及び中間調再現を行う画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に複写機又はプリンタ等の電子写真
法を採用するエンジンを搭載した画像形成装置は、画像
データに対する画像濃度の再現が最適となるように像露
光や現像等のプロセス条件を設定したり、複数のγ補正
曲線を予め用意し、その中のどれかを選択することによ
り再生画像の濃度を調整を可能にしている。

【０００３】図１０は２画素ＰＷＭ（パルス幅変調）と
１画素ＰＷＭの記録特性を示したグラフである。

【０００４】ここで、１画素ＰＷＭとは１画素の画像デ
ータを画素クロックと同一周期の参照波でパルス幅変調
したものである。かかる１画素ＰＷＭによれば１画素の
画像データから１ドットに相当する記録信号を得ること
になるので、かかる記録信号でレーザあるいはＬＥＤド
ライバを駆動して露光プロセスを実行すれば、１画素の
画像データから１ドットとして静電潜像を形成する。従
って、１画素ＰＷＭによれば、高解像の記録には適して
いるが、レーザスポットの発光特性や像形成体の感光特
性の影響により、γ補正を行っても高濃度領域から特に
低濃度領域で原画像に忠実な濃度再現を行うことができ
ない。これに対して、２画素ＰＷＭは例えば、副走査方
向の隣接する２画素のデータを画素クロックの２倍周期
の参照波でパルス幅変調したものであり、かかる２画素
ＰＷＭによれば２画素の画データから１ドットに相当す
る記録信号を得ることになるので、かかる記録信号でレ
ーザあるいはＬＥＤドライバを駆動して露光プロセスを
実行すれば、２画素の画像濃度データを１ドットとして
静電潜像が形成されることになる。従って、２画素ＰＷ
Ｍによれば、解像度は犠牲になるが、高濃度領域から特
に低濃度領域におけるドット再現性は１画素ＰＷＭの低
濃度領域に比較して向上している。従って、グラフから
も考察されるように２画素ＰＷＭを採用すれば、１画素
ＰＷＭに比較して理想的な低濃度領域における記録特性
を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子写
真プロセスでは２画素ＰＷＭにおいては低濃度領域から
高濃度領域におけるドット再現性と解像力を両立しない
という課題が残っている。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、画像
の低濃度領域におけるドット再現性を向上して安定化す
ることができる画像形成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】上記目的は、以下の構成
により達成される。

【０００８】（１） 画像データで変調したビームによ
り像露光して像形成体上にドッド状の潜像を形成し、当
該潜像をトナーで顕像化してトナー画像を得る画像形成
装置であって、前記ドット状潜像は画像濃度に応じたパ
ルス幅変調を行うと共に、低濃度領域においては高濃度
領域より隣接する画素間で形成するドットを近接させた
パルス幅変調したビームにより形成されることを特徴と
する画像形成装置。

【０００９】（２） 画像濃度に応じて近接の度合の異
なるパルス幅変調を行うことを特徴とする（１）の画像
形成装置。

【００１０】（３） 画像濃度に応じて異なる参照波を
発生させ、これと画像濃度とを比較してパルス幅変調を
行うことを特徴とする（２）の画像形成装置。

【００１１】（４） 画像判別手段を有し、中間調画像
に対し近接の度合の異なるパルス幅変調を行うことを特
徴とする（１）〜（３）の画像形成装置。

【００１２】（５） 文字画像に対して、隣接した記録
画素の濃度変化に応じて近接の度合の異なるパルス幅変
調を行うことを特徴とする（４）の画像形成装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である画像形
成装置の構成について説明する。

【００１４】図９は本実施の形態の画像形成装置の概略
構成を示す斜視図である。

【００１５】画像形成装置は、像形成体１を一様帯電し
た後にコンピュータ又はスキャナからのディジタル画像
濃度データをＤ／Ａ変換して得られたアナログ画像濃度
信号と参照波信号とを差動増幅して得られた変調信号に
基づいてパルス幅変調したスポット光によりドット状の
静電潜像を形成し、これをトナーにより反転現像してド
ット状のトナー画像を形成する。続いて、画像形成装置
は帯電，露光及び現像工程を繰り返して像形成体１上に
カラートナー像を形成し、このカラートナー像を記録紙
上に転写し、像形成体１より分離し、定着してカラー画
像を得るものであり、上記パルス幅変調によりドットの
面積を変えることにより階調表現している。

【００１６】本実施の形態の画像形成装置は、矢印方向
に回動するドラム状の像形成体１と、この像形成体１上
に一様な電荷を付与するスコロトロン帯電器２と、走査
光学系３０、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒トナー
を装填した現像器４１〜４４、クリーニグ装置７０等か
らなる。

【００１７】走査光学系３０は半導体レーザ３１より出
射したレーザ光をコリメータレンズ３２で平行光とした
レーザビームとする。このレーザビームは一定の速度で
回転する回転多面鏡３４によって反射偏向され、ｆθレ
ンズ３５及びシリンドリカルレンズ３３，３６によっ
て、一様帯電した像形成体１周面上を微少なスポット状
に結像したレーザスポットとなり走査し像露光する。こ
こでｆθレンズ３５は等速の光走査を行うための補正レ
ンズであり、シリンドリカルレンズ３３，３６は回転多
面鏡３４の面倒れによるスポット位置の変動を補正する
レンズである。

【００１８】本実施の形態に用いられる像形成体１は、
導電性支持体、中間層、感光層からなる。感光層の厚さ
は、５〜１００μｍ程度であり、好ましくは１０〜５０
μｍである。像形成体１は直径１５０ｍｍのアルミニウ
ム製のドラム状導電性支持体を用い、その導電性支持体
上にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる厚さ０．１
μｍの中間層を形成し、この中間層上に膜厚３５μｍの
感光層を設けて構成される。

【００１９】本実施の形態ではカラートナー像を像形成
体１上に重ね合わせるので走査光学系３０からのレーザ
ビームがカラートナー像により遮蔽されないように赤外
側に分光感度を有する感光層及び赤外光を出射するレー
ザダイオードが用いられる。

【００２０】ここで図９に示した画像形成装置の画像形
成プロセスの概略を説明する。

【００２１】先ず、スコロトロン帯電器２により像形成
体１が一様帯電される。像形成体１上にイエローに対応
する静電潜像が、ページメモリ２１０（図１参照）中か
らのイエローデータ（８ｂｉｔのディジタル濃度デー
タ）により変調されたレーザビームの照射により形成さ
れる。かかるイエローに対応する静電潜像は、第１の現
像器４１により反転現像され、像形成体１上に極めて鮮
鋭度の高いドット状の第１のトナー像（イエロートナー
像）が形成される。この第１のトナー像は記録紙に転写
されることなく、退避しているクリーニング装置７０の
下を通過し、像形成体１上に再びスコロトロン帯電器２
により帯電が施される。

【００２２】次いでマゼンタデータ（８ｂｉｔのディジ
タル濃度データ）により変調されたレーザビームが像形
成体１上に照射され、静電潜像が形成される。この静電
潜像は、第２の現像装置４２により反転現像されて、第
２のトナー像（マゼンタトナー像）が形成される。前記
と同様にして第３の現像装置４３により順次反転現像さ
れて、第３のトナー像（シアントナー像）が形成され、
像形成体１上に順次積層された３色トナー像が形成され
る。最後に第４のトナー像（黒トナー像）が形成され、
像形成体１上に順次積層された４色トナー像が形成され
る。

【００２３】これらの４色トナー像は、給紙装置から供
給された記録紙上に転写器６２の作用で転写される。

【００２４】転写トナー像を担持した記録紙は、分離器
６３により像形成体１から分離され、ガイドおよび搬送
ベルトにより搬送されて定着装置６４に搬入され加熱定
着されて排紙皿に排出される。

【００２５】次に本実施の形態の画像形成装置を構成す
る画像処理回路について説明する。

【００２６】図１は本実施の形態の画像処理回路を示す
ブロック図であり、図２は図１に示す画像処理回路の要
部構成の具体例を示したブロック図であり、図３は本実
施の形態の変調回路を示すブロック図である。

【００２７】本実施の形態の画像処理回路は、画像判別
により記録位置変調を行うものであり、画像データ処理
回路１００と変調信号生成回路２００とレーザドライバ
３００からなり、画像濃度データと組み合わされる参照
波を位相の異なる複数の参照波とし、画像濃度データの
画素内濃度分布検出回路２３０からの結果に基づいて画
像濃度データと複数の参照波中からの特定の参照波とを
選択的に組み合わせることによって得られる変調した記
録信号を得る回路である。以下に各部構成について説明
する。

【００２８】画像データ処理回路１００は、フォントデ
ータのエッジ部を補間して出力する回路であり、コンピ
ュータからなる入力回路１１０とフォントデータ発生回
路１２０とフォントデータ記憶回路１３０と補間データ
生成回路１４０からなり、入力回路１１０からのキャラ
クタコード信号、サイズコード信号、ポジションコード
信号及びカラーコード信号をフォントデータ発生回路１
２０に送出する。フォンドデータ発生回路１２０は、４
種の入力信号からアドレス信号を選択してフォントデー
タ記憶回路１３０に送出する。フォントデータ記憶回路
１３０はアドレス信号に対応する１文字に対応するフォ
ントデータをフォントデータ発生回路１２０に送出す
る。フォントデータ発生回路１２０はフォントデータを
補間データ生成回路１４０に送出する。補間データ生成
回路１４０は、フォントデータのエッジ部に生じる画像
濃度データのギザギザや飛びを中間濃度を用いて補間し
て、例えば８ｂｉｔの画像濃度データとして、画像濃度
データ記憶回路１６０に送出する。すなわち、カラーコ
ードに応じて、対応色を各イエロー、マゼンタ、シア
ン、黒の多値の濃度データに変換してフレームメモリか
らなる画像濃度データ記憶回路１６０へ送出する。この
ようにして各色を同一形状で濃度の割合を異ならせた状
態で多値展開されたフォントが各色毎の画像濃度データ
記憶回路１６０中に多値のビットマップ展開される。

【００２９】本実施の形態における画像処理回路は、ス
キャナ１５１、Ａ／Ｄ変換回路１５２、濃度変換回路１
５３から構成する画像データ処理回路１５０を備え、ス
キャナ１５１からの画像濃度データの入力及び画像処理
を施すことができる。

【００３０】画像濃度データ記憶回路１６０は、通常ペ
ージメモリ（以降、単にページメモリ１６０という。）
であり、ページ単位で記憶するＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）であり、少なくとも１ページ（１画面分）に
相当する多値の画像濃度データを記憶する容量を有す
る。また、カラープリンタに採用される装置であるなら
ば、複数色、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の
色成分に対応する画像濃度信号を記憶するだけのページ
メモリを備えていることになる。

【００３１】変調信号生成回路２００は、画像制御によ
り、文字に対して１画素単位で参照波を選択して変調し
た記録信号を得、中間調に対して２画素単位で参照波を
選択して変調した記録信号を得るものであり、マスキン
グ回路２１０による色補正と読み出し回路２２０とラッ
チ回路２２１，２２２と画素内濃度分布検出回路２３０
とγ変換回路２４０とクロック発生回路２５０と参照波
発生回路２６０と参照波選択回路２７０と変調回路２８
０とから構成され、１走査ライン単位の画像濃度データ
を画像濃度データ記憶回路１６０から読み出し、その連
続する１走査ライン単位の画像濃度データ中から文字、
線画等の文字再現領域においてエッジに相当する画像濃
度データを画素内濃度分布検出回路２３０で検出し、当
該エッジの方向に対応して位相差のある参照波により変
調回路２８０でパルス幅変調した記録信号を生成し、中
間調再現領域において画素中央を走査するレーザビーム
を変調する参照波を画像濃度に応じて位相の異なる三角
波を用いて、低濃度領域は高濃度領域より隣接するパル
ス幅位置を近接する記録信号を生成し、これらの記録信
号で半導体レーザ３１の駆動手段を有するレーザドライ
バ３００に送出する。以下に本実施の形態における変調
信号生成回路２００の各部構成を説明する。

【００３２】マスキング回路２１０は、プリンタ特性に
応じた色補正を行う回路であり、色補正により新たなイ
エロー、マゼンタ、シアン、黒画像データを作成する。

【００３３】読み出し回路２２０は、インデックス信号
をトリガとして基準クロックＤＣＫ₁₀に同期して連続す
る１走査ライン単位の画像濃度データをページメモリ２
１０から読み出してラッチ回路２２１，２２２と画素内
濃度分布検出回路２３０に送出する。読み出し回路２２
０は１走査ライン分ずつ送られてくる画像濃度データの
３走査ライン分の最初の１走査ライン分の画像濃度デー
タには２ライン走査時間の遅延をかけ、中間の１走査ラ
イン分の画像濃度データには１ライン走査時間の遅延を
かけ、最後の１走査ライン分の画像濃度データには遅延
をかけずに、各画像濃度データには２基準クロック分、
又は１基準クロック分の遅延をかけ、注目画素を含み注
目画素に隣接した画素の総ての画像濃度データを同時に
ラッチ回路２２１，２２２と画素内濃度分布回路２３０
に送出する。この情報に基づき参照波の位相と同期を決
定する。

【００３４】ラッチ回路２２１，２２２は、画素内濃度
分布検出回路２３０と参照波選択回路２７０の処理を実
行している時間だけ、画像濃度データをラッチする回路
である。

【００３５】画素内濃度分布検出回路２３０は、画像判
別機能と当該画像判別結果に基づいて周期の異なる参照
波の中から位相を選択する選択信号を参照波選択回路２
７０に送出することにより記録位置変調機能と共に画像
判別結果により文字領域又は中間調領域毎にγを選択す
るγ選択信号をγ補正回路２４０に送出する回路であ
る。説明の便宜上、画素内濃度分布検出回路２３０の機
能のうち画像判別機能からγ変換処理を実行するための
構成を説明する。

【００３６】先ず、画素内濃度分布検出回路２３０の画
像判別機能及びこれに関連するγ選択回路２４０を説明
する。

【００３７】画素内濃度分布検出回路２３０は、請求項
に記載の画像判別手段に相当するものであり、読み出し
回路２２０から読み出される連続した画像濃度データを
文字再現領域又は中間調再現領域であるかを判別する機
能も有し、注目画素とその隣接濃度の変化の大きさ、エ
ッジの存在から画像判別し、その判別結果を参照波選択
回路２７０及びγ変換回路２４０に送出する。画素内濃
度分布判別回路２３０は注目画素の画像データが第１、
第２の閾値のいずれであるかについて判別を行い、画像
が大局的に文字領域か中間調領域のいずれであるかにつ
いて判別を行う。この判別は、注目画素を含めた１６×
１６画素中での濃度変化により行っている。濃度変化が
大きい領域である場合、注目画素を文字領域と判別し、
濃度変化が小さい領域である場合は中間調領域と判別す
る。さらに判別領域結果が微少領域のみ異なっている場
合、例えば文字領域中において、中間調領域が孤立して
存在している場合は、文字として判定させる。中間調領
域の場合も同様に判定する。

【００３８】なお、注目画素が特定濃度（例えば記録濃
度で０．２以下）より低い時は、走査位置変調によりノ
イジーな画像となり易いので、中間調と判別させる。

【００３９】γ変換回路２４０は、入力画像データに対
し記録画像とを対応づけるように最適な階調特性を現す
ように補正した画像データを変調回路２８０に送出する
ものである。γ変換回路２４０は、ラッチ回路２２１か
ら送出される画像データを入力端子を備え、中間調再現
用補正曲線データと文字再現用補正曲線テーブルを有し
ており、画素内濃度分布回路２３０からの判別信号に応
じて中間調再現用補正曲線データか文字再現用補正曲線
の何れかを使用することによりγ補正された画像データ
を変調回路２８０に送出することになる。これにより、
文字や線画の文字領域であると判別された場合は、色調
に変化のない鮮明な文字やエッジ部が再現される。ま
た、中間調領域と判断した場合は、階調性の高い画像を
形成できると共に、文字画像には鮮鋭さとしまりを与え
る効果が生まれる。

【００４０】次に画素内濃度分布検出回路２３０の記録
位置変調機能を説明すると共にこの機能に直接関係する
クロック発生回路２５０、参照波発生回路２６０、参照
波選択回路２７０を図２を参照して説明する。

【００４１】ここで、２画素単位でのＰＷＭは、上述し
てあるように例えば副走査方向の隣接する２画素の画像
データを画素クロックと同一周期で画像濃度に応じて位
相の異なる参照波でパルス幅変調したものであり、かか
る２画素単位のＰＷＭによれば２画素のデータから隣接
した２ドットに相当する記録信号を得ることになるの
で、かかる記録信号でレーザドライバを駆動して露光プ
ロセスを実行すれば、２画素の画像濃度データを隣接し
た２ドットとして静電潜像が形成されることになる。従
って、２画素単位のＰＷＭによれば、特に低濃度領域に
おけるドット再現性は１画素単位のＰＷＭの低濃度領域
に比較して２画素のドットが実質的につながったドット
に再現されるのでドット再現性が向上している。中高濃
度部ではドットは分離して、あるいは近接して形成され
るので、解像力を落とすことがない。従って、中間調画
像に対して２画素単位のＰＷＭを採用している。また、
２画素単位のＰＷＭにおいては、高濃度領域における解
像力を低下させない隣接ドッドを寄せないようにする。
このようにして、本実施の形態では、像露光は画像濃度
に応じたパルス幅変調を行うと共に、低濃度領域は高濃
度領域より隣接する画素間で形成するドットの潜像を近
接させるような工夫を行っている。

【００４２】本実施の形態における画像形成装置は、前
述の画素内濃度分布検出回路２３０における画像判別処
理により中間調画像であると判別すれば、画像データで
変調したビームを像露光することにより像形成体１上に
ドッド状の潜像を形成し、当該潜像をトナーで顕像化し
てトナー画像を得る装置であって、像露光は画像濃度に
応じたパルス幅変調を行うと共に、低濃度領域は高濃度
領域より隣接する画素間で形成するドットの潜像を近接
させるパルス幅変調を行うものである。

【００４３】具体的には、画素内濃度分布検出回路２３
０は、前述の画像判別処理により中間調画像であると判
断すれば、画素間での記録位置が画像濃度に応じて低濃
度領域が高濃度領域より記録位置を近接するような選択
信号を参照波選択回路２７０を構成する同期位相選択回
路２７１に送出する。

【００４４】画素内濃度分布検出回路２３０は、前述の
画像判別処理により文字画像であると判断すれば、記録
画素の濃度に応じて近接の度合の異なるパルス幅変調を
行うために、１画素単位のＰＷＭでＲＥＴ処理を行う。

【００４５】ここで、１画素単位のＰＷＭは１画素の画
像データを画素クロックと同一周期の参照波でパルス幅
変調したものである。かかる１画素単位のＰＷＭによれ
ば１画素の画像データから１ドットに相当する記録信号
を得ることになるので、かかる記録信号でレーザドライ
バを駆動して露光プロセスを実行すれば、１画素の画像
データから１ドットとして静電潜像を形成する。従っ
て、１画素単位のＰＷＭによれば、レーザスポットの発
光特性や像形成体の感光特性の影響により、特に低濃度
領域で原画像に忠実な濃度を得ることができない。しか
しながら、１画素単位のＰＷＭは２画素単位のＰＷＭに
比較して色調変化のない鮮明な文字やエッジ部の再現性
が良好であるため、文字再現に１画素単位のＰＷＭを採
用している。像露光は画像濃度に応じたパルス幅変調を
行うと共に、記録画素の濃度に応じて近接の度合いの異
なるパルス幅変調を行うことにより、文字やエッジ部の
再現性をさらに向上させている。

【００４６】ＲＥＴ処理は、画像濃度データの注目する
１画素分をｍ×ｎ（横×縦）の小画素で形成するように
し、該注目画素を含む隣接画素の濃度データの分布を１
画素内のｍ×ｎの小画素の分布に置き換え、一定の定数
Ｐを乗じた注目画素のデータを前記分布に応じて分配す
る。このようにして得られる小画素の画像濃度データを
次に副走査方向に全部加算する。こうして得られた主走
査方向の微小画素データと微小画素データの濃度分布に
基づいて画素内の参照波選択あるいは参照波の位相を変
位させるものである。

【００４７】ここで、画素内濃度分布検出回路２３０で
文字領域であると判断された場合の１画素内の濃度分布
を求めるために注目画素ｍ５を３×３の小画素に分割処
理を図４を参照して説明する。

【００４８】図４は注目画素ｍ５を３×３に分割した場
合の一例を示す図であり、図４（ａ）は上記注目画素を
ｍ５とし、注目画素ｍ５を３×３に分割する場合の注目
画素ｍ５を含む隣接画素をｍ１〜ｍ９として表した平面
図であり、図４（ｂ）は注目画素ｍ５を３×３の小画素
に分割した場合の各小部分をｓ１〜ｓ９で表した場合を
示す拡大図である。ｍ１〜ｍ９及びｓ１〜ｓ９はその部
分の濃度をも表すものとする。

【００４９】小画素ｓｉの濃度は次の式によって得る。

【００５０】 ｓｉ＝（９×ｍ５×Ｐ×ｍｉ／Ａ）＋（１−Ｐ）×ｍ５ ここで、ｉ＝１，２，・・・９であり、ＰはＲＥ処理の
強度ともいうべき定数であり０．１〜０．９の範囲の数
値が用いられる。Ａはｍ１〜ｍ９の総和である。

【００５１】上式は、（９×ｍ５×Ｐ×ｍｉ／Ａ）の項
は注目画素ｍ５の濃度にＰを乗じた分を隣接画素の濃度
の割合に応じて振り分けたものであり、（１−Ｐ）×ｍ
５の項は注目画素ｍ５の残りの濃度を各小画素に均等に
振り分けたものであり、ボケの要素を取り入れたことに
なる。

【００５２】画素内濃度分布検出回路２３０は、さらに
各小走査ラインの平均濃度と各小走査ラインの元の１画
素内の濃度データの重心位置を求める演算を行って、そ
の重心位置データより次のようにそれぞれ異なる選択信
号を出力端子Ｏより参照波選択回路２７０に出力する。
すなわち、画素ｍ５の副走査方向の和である各ｓ１＋ｓ
４＋ｓ７，ｓ２＋ｓ５＋ｓ８，ｓ３＋ｓ６＋ｓ９の重心
が副走査方向の和である。画像濃度分布検出回路２３０
は、ｓ２＋ｓ５＋ｓ８の中央近傍にあるときは位相変位
のない基準三角波φ₁₀を選択する信号を出力し、例えば
重心がｓ２＋ｓ５＋ｓ８とｓ１＋ｓ４＋ｓ７の境界近傍
にあるときは位相が１／９周期進んだ三角波φ₁₁を選択
する信号を出力し、例えば重心がｓ１＋ｓ４＋ｓ７の中
央近傍にあるときは位相が２／９周期進んだ三角波φ₁₂
を選択する信号を出力し、例えば重心がｓ２＋ｓ５＋ｓ
８とｓ３＋ｓ６＋ｓ９の境界近傍にあるときは位相が１
／９周期遅れた三角波φ₁₃を選択する信号を出力し、例
えば重心がｓ３＋ｓ６＋ｓ９中央近傍にあるときは２／
９周期遅れた三角波φ₁₇を選択する信号を出力端子Ｏよ
り参照波選択回路２７０を構成する同期位相選択回路２
７１に出力する。

【００５３】クロック発生回路２５０は、画素クロック
と同一の繰り返し周期の基準クロックＤＣＫ₁₀を発生し
て三角波発生回路２６１に送出する。なお、クロック発
生回路２５０は、図１に示すように基準クロックＤＣＫ
₁₀を読み出し回路２２０と参照波発生回路２６０と変調
回路２８０に出力する。

【００５４】参照波発生回路２６０は、図２に示すよう
に三角波発生回路２６２と遅延回路群２６３からなる。

【００５５】三角波発生回路２６２は基準クロックＤＣ
Ｋ₁₀に基づいて画素クロックと同周期の参照波である基
準の三角波φ₁₀の波形成形を行う。また、遅延回路群２
６３では基準クロックＤＣＫ₁₀に対し一定周期ずつ（こ
の例で１／９周期ずつ）位相差を有する複数のクロック
ＤＣＫ₁₁〜ＤＣＫ₁₈を生成しこれに基づいて、位相の異
なる参照波である三角波φ₁₁〜φ₁₈（ここでは１／９周
期進んだ三角波φ₁₁、２／９周期進んだ三角波φ₁₂、１
／９周期遅れた三角波φ₁₃、２／９周期遅れた三角波φ
₁₄）を出力する。

【００５６】参照波選択回路２７０は、文字再現領域と
判断したときは、１画素単位のＰＷＭを実行するために
基準クロックＤＣＫ₁₀と同一周期である参照波φ₁₀〜φ
₁₈の中から選択して送出し、中間調再現領域と判断した
ときは、２画素単位のＰＷＭを実行するために参照波φ
₁₀〜φ₁₈の中から選択して送出する。参照波の位相決定
に使用するための特定色例えばＲ＋２Ｇ＋Ｂ（ここでＲ
は赤の濃度データ、Ｇは緑の濃度データ、Ｂは青の濃度
データである。）の濃度データに変換したものを用いて
いる。これにより、参照波の位相を、各記録色に対し共
通に用いることにより、画像の階調性の保証や色味の変
化を防止できる。なお、位相の決定には、視覚的に一致
するＧ成分、あるいはＧ成分を有する無彩色データを用
いるのが好ましい。

【００５７】参照波選択回路２７０は、図２に示すよう
に同期位相選択回路２７１と記録位置変調回路２７２と
からなる。

【００５８】同期位相選択回路２７１は、ラッチ回路２
２２からの画像濃度データと画素内濃度分布検出回路２
３０からの判別信号に基づいてセレクタ２６１の出力を
指示し、記録位置変調回路２７２の出力を選択する回路
であり、画素内濃度分布検出回路２３０からの判別信号
が文字画像であれば、画素内濃度分布検出回路２３０か
らの選択信号を記録位置変調信号２７３に送出し、画素
内濃度分布検出回路２３０からの判別信号が中間調画像
であれば、低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間
隔の記録位置を近接するような三角波をテーブルから選
択する。このテーブルは画像濃度に応じて参照波を選択
するのものであり、ドットのずれを実験的に求めた参照
波をＲＯＭテーブルにしてある。低濃度領域ほど隣接す
る参照波のピーク間距離が近接させるようにしたもので
ある（図５参照）。

【００５９】記録位置変調回路２７２は基準三角波φ₁₀
と位相のずれた三角波φ₁₁〜φ₁₈の入力部を有し、同期
位相選択回路２７１からの選択信号に応じて上記三角波
の内の１つを選択して変調回路２８０の入力端子Ｔに送
出するものである。

【００６０】なお、本実施の形態では主走査方向にパル
ス幅変調を行うレーザ光学系では、副走査方向に加算を
行って、主走査方向の参照波を決定しているが、ＬＥＤ
やＥＬ光学系の様なラインヘッドを採用した場合は、主
走査方向に加算を行って、副走査方向の参照波を決定す
ることになる。

【００６１】変調回路２８０は、図３に示すよう同一の
回路構成であり、Ｄ／Ａ変換回路２８１、コンパレータ
２８２と、前記の基準三角波φ₁₀とその１／９周期ずつ
位相をずらした三角波とその１／９周期ずつ位相をずら
した三角波の入力部Ｔを有していて、ラッチ回路２２１
を経て入力される画像濃度データを基準クロックＤＣＫ
₁₀に同期してＤ／Ａ変換回路２８１でＤ／Ａ変換し、参
照波選択回路２７０から入力される上記の三角波を参照
波としてコンパレートしてパルス幅変調信号を得る回路
である。

【００６２】レーザドライバ３００は、図示しないイン
デックス検出回路及び多面鏡ドライバ等を備える。

【００６３】レーザドライバ３００は変調回路２８０か
らの変調信号で半導体レーザ３１を発振させるものであ
り、半導体レーザ３１からのビーム光量に相当する信号
がフィードバックされ、その光量が一定となるように駆
動する。

【００６４】インデックス検出回路は、インデックスセ
ンサ３９からのインデックス信号により所定速度で回転
する回転多面鏡３４の面位置を検知し、主走査方向の周
期によって、ラスタ走査方式で前記変調された画像濃度
信号による光走査を行っている。

【００６５】多面鏡ドライバは、直流モータを所定速度
で一様に回転させ、回転多面鏡３４を回転させるもので
ある。

【００６６】次の本実施の形態の画像形成装置における
露光プロセスにおける制御動作を図５〜図８を参照して
説明する。

【００６７】先ず、中間調再現領域の場合の変調信号生
成回路２００の動作を図５及び図６（ａ）を参照して説
明する。かかる変調動作は１副走査ライン単位で参照波
の位相をづらしたものである。

【００６８】図５は中間調領域として判定された領域に
おける記録位置変調される場合の変調信号生成回路の各
部信号を示すタイムチャートである。

【００６９】画素内濃度分布回路２３０が中間調再現領
域と判断した場合は、同期位相選択回路２７１は参照波
発生回路２６０から位相の異なる三角波φ₁₀〜φ₁₈を記
録位置変調回路２７２に送出する。記録位置変調回路２
７２は、ラッチ回路２２２からの画像データに基づいて
低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位
置を近接した参照波φ₁₀〜φ₁₈を変調回路２８０に出力
する。

【００７０】図５（ａ）は、変調回路２８０における変
調動作を示したものであり、ページメモリ２１０からイ
ンデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ₁₀に
基づいて読み出される画像濃度データを一点線鎖線で示
しており、当該画像濃度データに低濃度領域の階調性を
向上すべくγ補正した画像データをＤ／Ａ変換回路２８
１でアナログ値に変換されたものである。画像濃度デー
タは高レベル側ほど淡い濃度を示し、低レベル側ほど濃
い濃度を示している。更に参照波に相当する三角波を示
してある。かかる参照波は画像データに基づいて低濃度
領域が高濃度領域より隣接した三角波に選択してある。

【００７１】図５（ｂ）は図５（ａ）に示した記録特性
を示すことになるコンパレータ２８２から出力されるパ
ルス幅変調信号を示している。かかる変調信号は低濃度
領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近
接している事が分かる。かかる変調信号がレーザドライ
バ３００に送出され、半導体レーザ３１が発振される。

【００７２】図６（ａ）は図５（ａ），（ｂ）に示した
変調動作により像形成体１上に形成される潜像を示した
模式図であり、横方向は走査光学系３０の主走査方向に
対応しており、縦方向は走査光学系３０の副走査方向に
対応している。

【００７３】図６（ａ）において、奇数段に配列してあ
る潜像は図５（ｂ）に示した記録信号で走査光学系３０
を駆動することにより得られるものであり、原画像信号
と比較して低記録濃度領域が高記録濃度領域に比較して
ドットを集中して形成してある。

【００７４】図５（ｃ）は、変調回路２８０における変
調動作を示したものであり、ページメモリ２１０からイ
ンデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ₁₀に
基づいて読み出される画像濃度データを一点鎖線実線で
示しており、当該画像濃度データに高濃度領域の階調性
を向上すべくγ補正した画像データをＤ／Ａ変換回路２
８１でアナログ値に変換されたものである。更に参照波
に相当する三角波を示してある。かかる参照波は画像デ
ータに基づいて低濃度領域が高濃度領域より隣接した三
角波に選択してある。

【００７５】図５（ｄ）は図５（ｃ）に示した変調動作
によるコンパレータ２８２から出力されるパルス幅変調
信号を示している。かかる変調信号は低濃度領域が高濃
度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近接している
事が分かる。

【００７６】図６（ａ）において、偶数段に配列してあ
る静電潜像は図５（ｄ）に示した記録信号で走査光学系
３０を駆動することにより得られるものであり、原画像
信号と比較して低記録濃度領域は高記録濃度領域でドッ
トを集中して形成してある。

【００７７】従って、現像装置４１〜４４でトナー像に
顕像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低記
録濃度付近ではドット径が確実に形成されていることに
なる。上記変調信号生成結果により、主走査方向の２画
素で記録することにより、低濃度領域では主走査方向の
２画素毎に隣接させ、高濃度領域では一方のドットの飽
和をおさえることにより、原画像の画像濃度と比較すれ
ば、略同一となって濃度再現が忠実になっていることに
なり、写真などの中間調でも鮮明さを失うことなく再現
が向上することになる。

【００７８】また、参照波位相を１副走査ライン毎に順
次ずらしていくことによりスクリーン角度の付いた網点
に相当するドットを構成することができる。例えば、ス
クリーン角度をイエロー成分では４５°、マゼンタ成分
では２６．６°、シアン成分では−２６．６°、黒成分
では０°にして色再現の一様性を向上しモアレ縞の発生
を防止することができる。

【００７９】次の２副走査ライン単位で順次参照波の位
相をづらした場合を図６（ｂ）を参照して説明する。

【００８０】図６（ｂ）は横方向は走査光学系３０の主
走査方向に対応しており、縦方向は走査光学系３０の副
走査方向に対応している。

【００８１】図６（ｂ）において、２副走査ライン毎に
位相をづらしてあり、原画像信号と比較して低記録濃度
領域は高記録濃度領域に比較してドットを集中して形成
してある。従って、現像装置４１〜４４でトナー像に顕
像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低記録
濃度付近ではドット径が確実に形成されていることにな
る。

【００８２】上記変調信号生成結果により、主走査方向
の２画素に加え、副走査方向の２画素も加えて記録する
ことにより低濃度領域では４ケのドットを実質的に１つ
に隣接させ、高濃度領域では一方のドットの飽和をおさ
えることにより、原画像の画像濃度と比較すれば、略同
一となって濃度再現が忠実になっていることになり、写
真などの中間調でも鮮明さを失うことなく再現が向上す
ることになる。従って、現像装置４１〜４４でトナー像
に顕像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低
記録濃度付近ではドット径が確実に形成されていること
になる。その結果、像形成体１上に形成される静電潜像
は図６に示すように中央の記録幅が長い菱形に近いもの
となってより均一した縦縞構造の現れない中間調画像が
得られる。

【００８３】次に文字再現領域の場合の変調信号生成回
路２００の動作を中心に露光プロセスを図７及び図８を
参照して説明する。

【００８４】図７は文字領域と判定された領域における
記録位置変調される場合の変調信号生成回路の各部信号
を示すタイムチャートである。

【００８５】図７（ａ）はページメモリ２１０からイン
デックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ₁₀に基
づいて読み出される１走査ライン分の画像濃度データが
Ｄ／Ａ変換回路２８１によりアナログ値に変換されたも
のの一部を示している。この１走査ライン分のディジタ
ル画像濃度データは読み出し回路２２０から同時に画素
内濃度分布検出回路２３０及びラッチ回路２２１，２２
２に送出する。画像濃度データは、高レベル側ほど淡い
濃度を示し、低レベル側ほど濃い濃度を示している。

【００８６】図７（ｂ）は画素内濃度分布検出回路２３
０における主走査方向のエッジ検出の状態を示すもの
で、主走査方向の微分値を示している。前述のように微
分値の絶対値が特定値αを超えるときはエッジ部と判断
し、その符号の正負によってエッジの方向を判断する。
出力値が“０”であれば、同一レベルの画像濃度データ
が連続していることを示している。この出力信号は基準
クロックＤＣＫ₁₀に基づいて参照波選択回路２７０に送
出される。

【００８７】以下（ｃ）〜（ｅ）は選択される参照波と
画像濃度データの組み合わせを示す。

【００８８】図７（ｃ）は変調回路２８０において画素
内濃度分布検出回路２３０からの出力値が正の値である
ときの参照波を示している。この場合は基準三角波に対
し１／９周期遅れた三角波である。これにより変調回路
２８０からの出力信号は図７（ｆ）に示すように基準三
角波でパルス幅変調した場合に比べて１／９周期だけ遅
れた変調信号を得ることになる。点線で示した変調信号
は位相遅れのない三角波によって変調した場合の出力信
号である。

【００８９】図７（ｄ）は変調回路２８０において画素
内濃度分布検出回路２３０からの出力値が“０”の場合
の変調動作を示しており、変調回路２８０には画素内濃
度分布検出回路２３０からの選択信号が“０”である期
間での画像濃度データを基準三角波によって変調した図
７（ｇ）に示すような基準位相の変調信号を出力する。

【００９０】図７（ｅ）は変調回路２８０において画素
内濃度分布検出回路２３０からの出力値が負の場合の変
調動作を示し、画素内濃度分布検出回路２３０からの選
択信号が負の値を示した期間の画像濃度データが入力さ
れ、参照波は１／９周期だけ進んだ三角波である。これ
によってコンパレータ２８２によりコンパレートされて
図７（ｈ）に示す１／９周期進んだパルス幅変調の変調
信号を出力する。

【００９１】上述のようにして、本実施の形態における
変調信号生成回路２００は、画像濃度データからエッジ
及びエッジの向きを画素内濃度分布検出回路２３０で検
出することにより、エッジ部の主走査方向の位置変調を
行った１走査ライン単位の変調信号をレーザドライバ３
００に出力し、半導体レーザ３１を発振させる。

【００９２】図８は以上のような変調信号生成回路２０
０からの変調信号で文字再現領域の潜像を形成した際の
模式図である。図８に示すように主走査方向でエッジの
方に寄せてエッジ部の点が記録されることになる。この
ように記録位置変調された静電潜像を形成することによ
り、エッジ部の解像度を向上することができる。図８の
点線で示したのは従来の記録位置変調を行わない場合の
記録である。

【００９３】さらに、参照波位相を副走査毎に順次ずら
していくことによりスクリーン角度の付いた網点に相当
するドットを構成することができる。例えば、スクリー
ン角度をイエロー成分では４５°、マゼンタ成分では２
６．６°、シアン成分では−２６，６°、黒成分では０
°にして色再現の一様性を向上しモアレ縞の発生を防止
することができる。

【００９４】特に黒成分を０°にすることにより、上記
記録位置変調手段はそのまま変更せず用いることができ
るという利点を有する。

【００９５】図１１は他の実施の形態の画像処理回路の
要部構成の具体例を示したブロック図及び動作を示す模
式図であり、図１１（ａ）は図２に示した回路と参照波
発生回路を変更した実施の形態を示したものであり、図
１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した参照波発生回路から
発生する参照波を示したものである。

【００９６】前述した実施の形態は、選択された位相の
異なる参照波と画像信号との比較によりパルス幅変調さ
れた記録信号を得るが、これに限定されるものでない。
具体的には図１１（ａ）に示したように画素内濃度分布
検出回路２３０から判別結果を示す信号により図１１
（ｂ）に示したように波形の異なる参照波発生回路２７
５でピークをずらした波形の異なる参照波を発生するよ
うにしたものである。これにより、図３に示した変調回
路２８０でピーク位置をずらした波形の参照波と画像信
号とを比較してパルス幅変調した記録信号を得るように
しても前述してある実施の形態と同様な記録信号を得る
ことができる。さらに画素内濃度分布検出信号２３０か
らの検出信号と画像信号からドット位置のずれを生じる
パルス幅変調した記録信号を直接得るようにしてもよ
い。

【００９７】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は、上記構成を備
えることにより、画像の低濃度領域におけるドット再現
性を向上して安定化することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の画像形成装置に用いられる画像
処理回路の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】図１に示す画像処理回路の要部構成の具体例を
示したブロック図である。

【図３】本実施の形態の変調回路を示すブロック図であ
る。

【図４】注目画素ｍ５を３×３に分割した場合の一例を
示す図である。

【図５】中間調領域として判定された領域における変調
信号生成回路の各部信号を示すタイムチャートである。

【図６】図５に示した変調動作により像形成体１上に形
成される潜像を示した模式図である。

【図７】文字領域と判定された領域における変調信号生
成回路の各部信号を示すタイムチャートである。

【図８】文字再現領域の潜像を形成した際の模式図であ
る。

【図９】本実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す
斜視図である。

【図１０】２画素ＰＷＭと１画素ＰＷＭの記録特性を示
したグラフである。

【図１１】他の実施の形態の画像処理回路の要部構成の
具体例を示したブロック図及び動作を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 像形成体 ３０ 走査光学系 ３１ 半導体レーザ ２１０ 画像濃度データ記憶回路（ページメモリ） ２２０ 読み出し回路 ２２１，２２２ ラッチ回路 ２３０ 画素内濃度分布検出回路 ２４０ γ変換回路 ２５０ クロック発生回路 ２６０ 参照波発生回路 ２７０ 参照波選択回路 ２８０ 変調回路 ３００ レーザドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/01 １１５ Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｍ 15/043 Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ 15/04 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｂ Ｈ０４Ｎ 1/405 Ｆ 1/40 １０３Ａ 1/403

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データで変調したビームにより像露
   光して像形成体上にドッド状の潜像を形成し、当該潜像
   をトナーで顕像化してトナー画像を得る画像形成装置に
   おいて、前記ドット状潜像は画像濃度に応じたパルス幅
   変調を行うと共に、低濃度領域においては高濃度領域よ
   り隣接する画素間で形成するドットを近接させたパルス
   幅変調したビームにより形成されることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 画像濃度に応じて近接の度合の異なるパ
   ルス幅変調を行うことを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 画像濃度に応じて異なる参照波を発生さ
   せ、これと画像濃度とを比較してパルス幅変調を行うこ
   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】 画像判別手段を有し、中間調画像に対し
   近接の度合の異なるパルス幅変調を行うことを特徴とす
   る請求項１〜３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 文字画像に対して、隣接した記録画素の
   濃度変化に応じて近接の度合の異なるパルス幅変調を行
   うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。