JPH1035020A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面積階調法において再現可能な階調数を上げ
ようとするとき、微画素の解像度を上げると、ビデオレ
ートが増大して装置のコストアップを招き、解像度が低
いと、ガサつき感等のノイズの強度が大となって画像の
粒状性特性の低下を招く。 【解決手段】 微画素の位置を正三角形の格子パターン
上に配列することにより、ビデオレートを増大させるこ
となく、画像の基本周波数を引き上げ、ノイズの視感強
度を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関
し、特に、画像データに応じて像形成体に書き込まれる
光ビームを正三角形の格子パターンに配列することによ
って記録画像の画質を改善する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等
の画像形成装置の高速化、画像品質の向上が要求されて
おり、これに応えるためにディジタル方式の階調再現法
を採用した画像形成装置が実用化されている。

【０００３】ディジタル方式の階調再現法では、画像を
画素に分解し、この個々の画素のデータを画像処理装置
で画像処理した後、画像出力装置によって記録用紙等の
記録媒体にドットで構成される記録画像を形成する。こ
のような画像出力装置において、画像の階調情報を再現
する方法として、濃度階調法と面積階調法が広く知られ
ている。

【０００４】濃度階調法は、画像出力装置の最もミクロ
な画素レベルで見ても多値の階調再現性を有する方式で
あり、例えば、昇華型感熱方式等で実現されている。ま
た、適切に管理されている場合には高画質を実現し易い
という利点を有する反面、普通紙特性、高速性、安定性
等に欠けるという問題がある。このような理由により、
プリンタ用では面積階調法が広く採用されている。

【０００５】面積階調法は、画像出力装置の最もミクロ
な画素レベルで見ると、インクを乗せる、あるいは乗せ
ないの二通りの状態に限られ、画像の濃淡を面積の大小
に変換して階調を再現するもので、そのひとつに、入力
画像の各画素を更に微小な微画素に分解して、各画素の
濃度と微画素の面積率を対応させる方法がある。この方
法の代表的なものとしては濃度パターン法が挙げられ
る。

【０００６】また、解像度は入力画像と同じで、所定の
広さを有する領域の入力画像の平均濃度と、出力画像の
平均面積率を対応させ、濃度の変化に応じた所定個数の
ドットを配列する方法がある。この方法の代表的なもの
としては誤差拡散法が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像形
成装置によると、濃度パターン法では、再現可能な階調
数を上げようとすると微画素の解像度を上げなければな
らないため、画像信号のビデオレートが増大してコスト
アップを招くという問題がある。また、誤差拡散法で
は、入力画像の解像度が低いと出力された個々のドット
の周波数、即ち、画像の基本周波数が低周波数となっ
て、人間の目で認識されるガサつき感等のノイズの強度
が大きくなるため、画像の品質特性の低下を招くという
問題がある。従って、本発明の目的は画像信号のビデオ
レートを増大させることなく、出力画像の品質特性、特
に、粒状性特性に優れる画像形成装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、記録画像の濃度変化を所定の面積中の微
画素の面積の変化で再現する画像形成装置において、個
々の微画素の書き込み位置が概略正三角形の格子パター
ンを構成するように配列する画像形成装置を提供する。

【０００９】また、本発明は上記した目的を達成するた
め、光ビームの変調手段と、前記光ビームの走査手段
と、前記光ビームによって画像を記録する記録手段を有
する画像形成装置において、前記光ビームの走査開始位
置を１ラインおきに所定量だけディレイさせるディレイ
手段を有する画像形成装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置を図
面を参照しつつ説明する。

【００１１】図１は、本発明の実施の形態における画像
形成装置を示し、レーザ光源駆動部１４によって所定の
タイミングで画像データに応じたレーザビームを出射す
るレーザ光源１と、レーザ光源１から出射されたレーザ
ビームを平行光にするコリメータレンズ２と、モータ３
によって所定の速度で駆動され、コリメータレンズ２を
介して入射するレーザビームを偏向させるポリゴンミラ
ー４と、所定の主走査線上で走査速度が一定になるよう
にレーザビームを補正するｆθレンズ５，６と、ｆθレ
ンズ５，６によって補正されたレーザビームによって走
査されることにより静電潜像を形成する感光体ドラム７
と、感光体ドラム７をレーザビームによって走査する前
に所定の電位に帯電させる帯電器８と、感光体ドラム７
に形成された静電潜像をトナー現像する現像器９と、現
像器９によって現像されたトナー像を記録用紙１０に転
写する転写器１１と、レーザ光源１から出射される走査
開始信号を受光して走査開始信号を出力する走査開始信
号発生器１２と、走査開始信号の入力に基づいて主走査
線の書き込みタイミングを遅延させるディレイ信号を発
生する書き込みタイミングディレイ回路１３と、画像デ
ータおよびディレイ信号を入力してレーザ光源１に所定
の駆動電圧を供給するレーザ光源駆動部１４とを有す
る。

【００１２】レーザ光源駆動部１４には、図示しないハ
ーフトーン画像生成部で生成された０，１のハーフトー
ン画像が画像データとして入力する。この場合、ハーフ
トーン画像生成部には、ディザ法や誤差拡散法等の既成
のアルゴリズムを用いることができる。

【００１３】レーザ光源１は、レーザ光源駆動部１４よ
り供給される駆動電圧に基づいてレーザビームを出射す
る。このレーザビームは、コリメータレンズ２を介して
ポリゴンミラー４に入射する。ポリゴンミラー４で偏向
されたレーザビームは、ｆθレンズ５，６によって所定
のビーム径に集束されて感光体ドラム７を走査する。こ
のとき、ポリゴンミラー４の回転方向、つまり、感光体
ドラム７の主走査方向の露光ピッチをＰｘ、感光体ドラ
ム７の副走査方向の露光ピッチをＰｙとするとき、

【数１】 となるようにポリゴンミラー４と感光体ドラム７の回転
速度が設定される。

【００１４】書き込みタイミングディレイ回路１３は、
走査開始信号発生器１２から入力する走査開始信号に対
して、主走査線の偶数ライン目の時にＰｘ／２相当のデ
ィレイを発生させるように構成されている。

【００１５】以下に、本発明の画像形成装置の動作につ
いて説明する。

【００１６】レーザ光源１４から画像データに応じた駆
動電圧が供給されると、レーザ光源１からレーザビーム
が出射される。このレーザビームは走査開始信号発生器
１２に入射した後、感光体ドラム７の表面を走査する。

【００１７】走査開始信号発生器１２は、レーザビーム
の入射に基づいて走査開始信号を書き込みタイミングデ
ィレイ回路１３に出力する。書き込みタイミングディレ
イ回路１３は、走査開始信号の奇数回目の入力に対して
はディレイさせることなくそのまま走査開始信号をレー
ザ光源駆動部１４に出力し、偶数回目の入力に対しては
Ｐｘ／２相当のディレイを発生させて出力する。この遅
延によって、感光体ドラム７に形成されるドットは直前
のラインで書き込まれたドットに対して主走査方向にＰ
ｘ／２のずれを有する。

【００１８】図２は、レーザビームの走査に基づいて感
光体ドラム７に形成された画像のドット配列を示し、ド
ット１５は、主走査方向の間隔ａがピッチ１４、副走査
方向の間隔ｈがピッチ１２の概略正三角形の格子状に配
列されている。

【００１９】また、ドット１５で構成される一辺の長さ
がａの正三角形格子をフーリエ変換すると、元の正三角
形格子を９０度回転させた状態で、一辺が

【数２】 の正三角形格子となり、これが画像の基本周波数ｆ₀ と
なる。

【００２０】図３は、図２に示す画像を５１２画素×５
１２画素だけ切り取って２次元の離散フーリエ変換の処
理を行った状態を示し、ドット１５で形成される正三角
形格子は、元の画像に対して９０度回転しており、ドッ
ト１５間のピッチａ’が約４２．５画素で形成されてい
る。この画像の空間周波数は ４２．５／５１２＝０．０８３０−−−（３） となる。空間周波数は、画像を構成する周期的な構造の
細かさを示している。

【００２１】図４は、比較例として感光体ドラム７に形
成された画像のドット配列を示し、ドット１５は、主走
査方向および副走査方向の間隔ｂがピッチ１４の正方格
子状に配列されている。

【００２２】また、ドット１６で構成される一辺の長さ
がｂの正方格子をフーリエ変換すると、一辺が１／ｂの
正方格子となり、これが画像の基本周波数ｆ₀ となる。

【００２３】図５は、図４に示す画像を５１２画素×５
１２画素だけ切り取って２次元の離散フーリエ変換の処
理を行った状態を示し、ドット１６で形成される正方格
子は、約３６．５画素のピッチｂ’で形成されている。
この画像の空間周波数は ３６．５／５１２＝０．０７１３−−−（４） となる。

【００２４】このことより、正三角形格子の一辺ａと正
方格子の一辺ｂが等しい状態では、正三角形格子のドッ
ト配列で構成される画像の基本周波数ｆ₀ が正方格子の
ドット配列で構成される画像の基本周波数ｆ₀ より約１
５％高くなる。従って、副走査方向の僅かな解像度の変
化がハードウエアのコストに影響せず、主走査方向の解
像度のみ問題となるような回路構成の場合に有効であ
る。

【００２５】また、上記した正三角形格子および正方格
子の画像において、フーリエ変換前のドット１５、１６
によって形成される格子は共にピッチ１４である。この
ことより、正三角形格子の空間周波数の理論値は

【数３】 となり、また、正方格子の空間周波数の理論値は １／１４＝０．０７１４ −−−（６） となることから、正三角形格子および正方格子の空間周
波数の理論値にほぼ一致する。各格子を形成するドット
のピッチは、正三角形格子がほぼ整数の近い座標を取る
ように選択した値であり、他の値を設定しても良い。

【００２６】一方、平均ビデオレートが等しい状態で正
三角形格子と正方格子の比較をするため、所定の面積に
おける格子点の個数が等しくなるａとｂの関係を求める
と

【数４】 となる。このときのｂを正三角形格子の基本周波数の式
（４）に代入すると

【数５】 となり、７．５％の基本周波数の向上が認められる。

【００２７】この理論式に基づいて、平均ビデオレート
が等しい状態で正三角形格子の主走査方向の間隔ａがピ
ッチ１５の画像について、同様に２次元の離散フーリエ
変換の処理を行ったところ、ピッチが約３９．５画素の
正三角形格子が得られた。この画像の空間周波数は ３９．５／５１２＝０．０７７１ −−−（９） となり、理論値の １．０７５×（１／１４）＝０．０７６８ −−−（１０） にほぼ一致している。

【００２８】上記したように、ドットを配列する格子形
状を正方格子から正三角形格子に変更することによっ
て、ビデオレートを増大させることなく画像の基本周波
数を増大させることができ、その結果、ガサつき感等の
原因となるノイズ成分の視感強度を低下させて画像の粒
状性特性を向上させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の画像形成装
置によると、感光体ドラムに書き込まれるドットの配列
を正三角形の格子パターンに配列するようにしたため、
画像信号のビデオレートを増大させることなく、出力画
像の粒状性特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置を示
す説明図である。

【図２】正三角形格子状に配置されたドットの距離空間
を示す説明図である。

【図３】正三角形格子状に配置されたドットのフーリエ
変換後の周波数空間を示す説明図である。

【図４】正方格子状に配置されたドットの距離空間を示
す説明図である。

【図５】正方格子状に配置されたドットのフーリエ変換
後の周波数空間を示す説明図である。

【符号の説明】

１，レーザ光源 ２，コリメータレンズ ３，モータ ４，ポリゴンミラー ５，６，ｆθレンズ ７，感光体ドラム ８，帯電器 ９，現像器 １０，記録用紙 １１，転写器 １２，走査開始信号発生器 １３，書き込みタイミングディレイ回路 １４，レーザ光源駆動部 １５，ドット １６，ドット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録画像の濃度変化を所定の面積中の微
   画素の面積の変化で再現する画像形成装置において、 個々の微画素の書き込み位置が概略正三角形の格子パタ
   ーンを構成するように配列することを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 光ビームの変調手段と、前記光ビームの
   走査手段と、前記光ビームによって画像を記録する記録
   手段を有する画像形成装置において、 前記光ビームの走査開始位置を１ラインおきに所定量だ
   けディレイさせるディレイ手段を有することを特徴とす
   る画像形成装置。