JPH11277809A

JPH11277809A - 画像形成装置及び電子写真プロセスの露光制御方法

Info

Publication number: JPH11277809A
Application number: JP10083166A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Hirata; 勝行平田; Kentaro Katori; 健太郎鹿取
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】階調範囲の全域にわたって階調を正しく且つ安
定に再現する。【解決手段】電子写真プロセスによって多階調の画像デ
ータをプリント出力する画像形成装置において、階調レ
ベルの値が設定値Ｄｔｈに対して必要露光量が少ない側
の値である画素（ハイライト部）については強度変調に
よる露光を行い、設定値Ｄｔｈに対して必要露光量が多
い側の値である画素についてはパルス幅変調による露光
を行うよう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
によって多階調の画像データをプリント出力する画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディジタル複写機、ページプリ
ンタ、ファクシミリ装置などの画像データをプリント出
力する画像形成装置においては、感光体上に原画像に対
応したネガ潜像を形成し、そのネガ潜像の電荷消去部分
にトナーを付着させる反転現像が行われる。

【０００３】カラー画像を含む多階調の画像のプリント
出力に際しては、再現可能な階調数の増大を図るため、
画素マトリクス単位の疑似階調制御と画素単位の多値の
濃度制御とが併用されている。疑似階調制御の手法とし
ては誤差拡散法が一般的である。そして、画素単位の濃
度制御については、潜像形成における光源の発光量をパ
ルス幅変調又は強度変調によって設定する手法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１４はパルス幅変調
及び強度変調の階調再現特性の概略図である。パルス幅
変調は線型性に優れる。すなわち、画像データの示す濃
度と実際に再現される濃度とがほぼ比例する。また、動
作環境の変化に係わらず階調再現特性を一定に制御する
のが容易であり、プリント品質を安定化することができ
る。

【０００５】しかし、パルス幅変調では、光源の立上が
り特性に依存する一定値よりもパルス幅が短いときに、
光源の発光量が不十分になって感光体の電荷が消去され
ない。このため、原画像のうちのハイライト部分の階調
が正しく再現されないという問題があった。

【０００６】一方、強度変調によれば、ハイライト部分
についても階調を再現することができる。しかし、階調
再現特性は非線型である。また、特にレーザ光源を用い
る場合には、温度などの環境条件によって発光特性が大
きく変わるので、パルス幅変調と比べると階調再現特性
の一定化が難しい。複数色のトナー像を重ね合わせるカ
ラープリントにおいては、階調再現特性が線型である方
が各色の特性を揃える上で有利である。また、複数色の
トナー像を並行して形成するタンデム形式を採用してプ
リントの高速化を図る場合には、光源が複数になるの
で、階調再現特性の一定化がいっそう難しくなる。

【０００７】本発明は、階調範囲の全域にわたって階調
を正しく且つ安定に再現することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、潜像
形成の露光量の設定に、階調レベルに応じて強度変調と
パルス幅変調とを切換えて適用する。より詳しくは、パ
ルス幅変調のみで露光量を設定する場合に露光が可能と
なる最低幅の階調レベル又はそれよりもパルス幅が長く
なる側の階調レベルを境界として設定し、境界より露光
量が少ない側の階調レベルについては強度変調を適用
し、他の階調レベルについてはパルス幅変調を適用す
る。

【０００９】請求項１の発明の装置は、電子写真プロセ
スによって多階調の画像データをプリント出力する画像
形成装置であって、階調レベルの値が設定値に対して必
要露光量が少ない側の値である画素については強度変調
による露光を行い、前記設定値に対して必要露光量が多
い側の値である画素についてはパルス幅変調による露光
を行うように構成されたものである。

【００１０】請求項２の発明の装置は、ネガ潜像を形成
するイメージ露光形式の電子写真プロセスによって多階
調の画像データをプリント出力する画像形成装置であっ
て、階調レベルの値が設定値に対するハイライト側の値
である画素については強度変調による露光を行い、前記
設定値に対するシャドー側の値である画素についてはパ
ルス幅変調による露光を行うように構成されたものであ
る。

【００１１】請求項３の発明の方法は、階調レベルの値
が設定値に対するハイライト側の値である画素について
は強度変調によって露光量を設定し、前記設定値に対す
るシャドー側の値である画素についてはパルス幅変調に
よって露光量を設定する電子写真プロセスの露光制御方
法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の適用例としてディジタル
複写機を挙げて説明する。最初に画像データのプリント
出力に係わる構成を一通り説明し、その後に本発明に固
有の構成について説明する。〔全体構成〕図１は本発明に係る複写機１の全体構成を
示す図である。

【００１３】複写機１はディジタル式カラー複写機であ
り、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０、縮小投影式のイ
メージリーダ部２０、及び電子写真式のプリンタ部３０
から構成されている。また、複写機１は外部機器とのデ
ータ通信のためのインタフェース２７を備えており、イ
メージリーダ部２０で読み取った画像デ−タを外部機器
に出力したり、逆に外部機器からの画像デ−タをプリン
タ部３０へ送ってプリントしたりすることができる。

【００１４】自動原稿送り装置１０は、原稿セットトレ
イ１１にセットされた原稿をイメージリーダ部２０の読
み取り位置に搬送し、読み取り終了後に排出トレイ１３
上に排出する。原稿搬送動作は図示しない操作パネルか
らの指示に従って行われ、排出はイメージリーダ部２０
からの読取り終了信号に呼応して行われる。複数枚の原
稿がセットされている場合には，これらの制御信号が連
続的に発生し、原稿搬送、読み取り、原稿排出の一連の
動作が効率的に行われる。

【００１５】イメージリーダ部２０において、原稿台ガ
ラス２８の上に位置決めされた原稿は下方から露光ラン
プ２１により照射され、原稿からの反射光がミラー群２
２及び結像レンズ２３を経てＣＣＤイメージセンサ２４
に入射する。露光ランプ２１及び第１ミラ−が組付けら
れたスキャナはモータ２９により倍率に応じた速度Ｖで
副走査方向に移動する。これにより原稿を全面にわたっ
て走査することができる。スキャナの移動に合わせて、
第２ミラ−及び第３ミラ−は速度Ｖ／２で同方向へ移動
し、光路長を一定に保つ。スキャナの位置は、ホーム位
置を離れたことをセンサ２６で検出した時点からの移動
量（モ−タのステップ数）の算出値に基づいて制御され
る。イメージリーダ部２０の読取り解像度は例えば４０
０ｄｐｉである。

【００１６】ＣＣＤイメージセンサ２４に入射した光
は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分毎に光電変換される。各色の
光電変換信号に対して、画像処理回路２５によってアナ
ログ信号処理、Ａ／Ｄ変換、デジタル画像処理が行われ
る。画像処理回路２５からプリンタ部３０又はインタ−
フェ−ス２７へ原稿に対応した画像データが送られる。

【００１７】なお、原稿台ガラス２８の原稿読取り領域
の外側にシェーディング補正用の白色板が配置されてお
り，原稿の読み取りに先立ってシェ−ディング補正デー
タを生成するための白色板の読取りが行われる。

【００１８】プリンタ部３０において、イメージリーダ
部２０から送られてきた画像データは、プリントヘッド
３１のデータ処理系によって、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、イエロ−（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の印字のため
の画像デ−タ（印字データ）に変換される。プリントヘ
ッド３１の制御部は各色の印字データに応じて露光光源
である半導体レーザを発光させる。レーザ光はポリゴン
ミラーによって主走査方向に偏向され、ミラーによって
計４個のイメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２
ｙ，３２ｋの感光体へ導かれる。

【００１９】各イメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，
３２ｙ，３２ｋの内部には、感光体を中心に電子写真プ
ロセスに必要なエレメントが配置されている。図におい
て感光体は時計回りに回転し、帯電→露光→現像→転写
の各プロセスが連続的に行われる。露光の形式は原画像
の背景部以外の画素について電荷を消去してネガ潜像を
形成するイメージ露光形式であり、現像の形式は感光体
の非帯電領域にトナーを付着させる反転現像形式であ
る。イメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３
２ｋは色毎に独立に一体化されており、プリンタ部本体
に脱着可能な構成になっている。

【００２０】感光体上で潜像を現像することによって得
られるトナ−像は、用紙搬送ベルト３４を挟んで感光体
と対向する位置に配置された転写チャージャ３３ｃ，３
３ｍ，３３ｙ，３３ｋによってＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの順に用
紙に重ねて転写される。ただし、ブラックのイメ−ジン
グユニット３２ｋのみを用いるモノクロコピーの場合に
は、用紙搬送ベルト３４は、図中に鎖線で示すように他
の３色のイメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ
から離れた位置に配置される。感光体の磨耗を防ぐため
である。

【００２１】用紙搬送路におけるイメ−ジングユニット
３２ｋの下流側には、レジスト補正センサ３６、ＡＩＤ
Ｃセンサ３７、クリーナ３８、及び定着ローラ対３９が
配置されている。レジスト補正センサ３６は色ずれを検
出し、その検出信号は描画位置補正や歪み補正に用いら
れる。ＡＩＤＣセンサ３７は、ＡＩＤＣパターンの濃度
を検出するフォトセンサである。ＡＩＤＣパターンは濃
度の再現状態を調べるためのトナー像であり、用紙搬送
ベルト３４における用紙の無い領域に形成される。クリ
ーナ３８はＡＩＤＣパターンを消去する。

【００２２】用紙搬送ベルト３４の下方には、給紙カセ
ット４１ａ，４１ｂ，４１ｃが装着されている。択一選
択された給紙カセットから所定サイズの用紙が給紙ロー
ラによって搬送路へ供給され、ローラ群により搬送ベル
ト３４へ送られる。センサ３５が用紙搬送ベルト３４上
の基準マークを検出するのを待って、用紙搬送ベルト３
４による搬送が開始される。そして、定着を含む電子写
真プロセスを経た用紙は排紙トレイ４９上に排出され
る。両面コピ−の場合には定着ロ−ラ−対３９を通過し
た用紙がスイッチバック搬送により表裏反転されて画面
ユニット４８に送り込まれ、画面ユニット４８から用紙
搬送ベルト３４へ再給紙される。〔イメージリーダ部における信号処理〕図２はイメージ
リーダ部２０の画像処理回路２５のブロック図である。

【００２３】画像処理回路２５は、Ａ／Ｄ変換回路２５
１、シェーディング補正回路２５２、ｌｏｇ変換回路２
５３、ＵＣＲ・ＢＰ処理回路２５４、マスキング回路２
５５、濃度補正回路２５６、ＭＴＦ補正回路２５７、及
び図示しない付加機能回路から構成されている。これら
の回路には、イメージリーダ部２０の制御を担う第１の
ＣＰＵ２０１から所定の指示が与えられる。付加機能回
路としては、読取り光学系の色収差を補正する回路、拡
大／縮小を含む各種の画像編集を実現するための回路、
及び紙幣や証券類の偽造を防止するための回路などがあ
る。

【００２４】Ａ／Ｄ変換回路２５１は、ＣＣＤイメージ
センサ２４から入力されるアナログ信号に対してオフセ
ット及びゲインの補正を行い、補正後の信号をＲ，Ｇ，
Ｂの各色毎に８ビット（２５６階調）の画像データに変
換する。シェーディング補正回路２５３は、各色の画像
データに対して、露光ランプ２１の配光ムラ及びＣＣＤ
イメージセンサ２４の画素間の感度のバラツキに応じた
補正を加える。ｌｏｇ補正回路２５３は輝度を表す画像
データを人間の比視感度に則した濃度を表す画像データ
に変換する。ＵＣＲ・ＢＰ処理回路２５４は、ブラック
トナーで再現すべき暗色成分を画像データから抽出し、
抽出値に応じてＲ，Ｇ，Ｂのデータ値を修正する。マス
キング回路２５５は、３色の画像データに基づいてＣ，
Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の画像データを生成する。濃度補正回
路２５６は、Ｃ，Ｍ，Ｙの画像データに所定の係数を乗
じて色補正を行う。そして、ＭＴＦ補正回路２５７は、
スムージングなどの画質改善のための処理を行う。ＭＴ
Ｆ補正回路２５７の出力は印字データとしてプリンタ部
３０へ送られる。

【００２５】ここで、ＭＴＦ補正回路２５７におけるフ
ィルタ処理について説明する。適用するフィルタは、一
般的な１次微分フィルタ及びラプラシアンフィルタであ
る。ＭＴＦ補正回路２５７の入力Ｄと出力ＤＤとの関係
は（１）式で表される。

【００２６】ＤＤ＝Ｄ×〔Ｆ（ΔＶ）×Ｇ（ΔＤ）〕 …（１）式中のΔＶは、ＲＧＢ色空間からＶＨＣ色空間への変換
で得られる明度Ｖのラプラシアンデータであり、Ｆ（Δ
Ｖ）は図５に示される空間周波数の補正関数である。ま
た、ΔＤは濃度補正回路２５６からの入力データ（濃
度）の１次微分値であり、Ｇ（ΔＤ）は図６に示される
エッジ強度出力である。本例では、エッジ強度Ｇが所定
の閾値以上である場合に、注目画素をエッジと見做し、
エッジ信号をアクティブとする。このエッジ信号は、画
像データとともにプリンタ部３０へ送られ、中間調再現
の制御に用いられる。

【００２７】図３はＭＴＦ補正回路２５７の要部のブロ
ック図、図４は図３の各部の出力波形の一例を示す図で
ある。濃度補正回路２５６からの画像データ（Ｄ）は１
次微分フィルタ２５７１によって微分され、得られた微
分値ΔＤを入力とする第１のテーブル２５７２から微分
値ΔＤに応じた値のエッジ強調信号Ｇ（ΔＤ）が出力さ
れる。一方、明度Ｖはラプラシアンフィルタ２５７４に
より微分され、得られた微分値ΔＶは第２のテーブル２
５７５に入力される。テーブル２５７５は微分値ΔＶに
応じた補正関数Ｆ（ΔＶ）を出力する。画像データ
（Ｄ）、エッジ強調信号Ｇ（ΔＤ）、及び補正関数Ｆ
（ΔＶ）は、乗算器２５７８で掛け合わされる。また、
１次微分フィルタ２５７１で得られた微分値ΔＤは比較
器２５７９にも入力される。比較器２５７９は微分値Δ
Ｄが所定の閾値よりも大きい場合にエッジ信号を出力す
る。

【００２８】図４のような環状の原画像をそれを横切る
ラインに沿って読み取ると、４個のエッジが存在するこ
とになる。ラインに沿ったエッジ強度の推移は原画像の
明暗変化と比べてなまっている。

【００２９】図５は空問周波数の補正関数Ｆ（ΔＶ）を
示す図である。ラプラシアンフィルタ２５７４による明
度Ｖの微分値ΔＶと補正関数Ｆ（ΔＶ）との関係は次式
で表される。

【００３０】Ｆ（ΔＶ）＝ａ・ΔＶ＋ｂ（ΔＶ＞０） …（２）Ｆ（ΔＶ）＝ａ’・ΔＶ＋ｂ’（ΔＶ＜０） …（２’）すなわち、微分値ΔＶが正（画像部分）であるか負（下
地部分）であるかによって補正関数Ｆ（つまり、画像デ
ータ値ＤＤ）を正又は負にするので、エッジの一方側と
他方側とのコントラストが高まる。

【００３１】図６は１次微分データ（ΔＤ）とエッジ強
度Ｇ（ΔＤ）との関係を示すグラフである。エッジ強度
Ｇが負の部分はハーフトーン部に対応し、正の部分はエ
ッジに対応する。図では３本のラインＡ１，Ａ２，Ａｎ
についての関係が示されている。Ａｎは副走査方向のｎ
番目の主走査ラインの関数Ｇｎ（ΔＤ）を示す。副走査
方向のｎ番目における画素について、その１次微分デー
タΔＤが求まると、関数Ｇｎ（ΔＤ）からその画素にお
けるエッジ強度が求まる。関数Ｇ１（ΔＤ）〜Ｇｎ（Δ
Ｄ）は、ＭＴＦ補正回路２５７内にテーブル２５７２と
してあらかじめ格納しておく。各濃度について、この値
が負値の場合は、その値に応じたスムージングフィルタ
を選択する。スムージングフィルタとしては平均化フィ
ルタやメディアンフィルタを用いる。スムージング処理
は移動平均フィルタで行ってもよい。

【００３２】図６において、１次微分値（ΔＤ）が閾値
より大きくなり、エッジ強度Ｇが正になると、画像デー
タ値ＤＤは画像のエッジ成分を表していることになる。
この場合は上述のとおりエッジ信号をアクティブにす
る。１次微分値（ΔＤ）が大きいほどＧ（ΔＶ）も大き
くなる。この成分は図４に示したように原画像に対して
なまっているのが通常である。〔プリンタ部における信号処理〕プリンタ部３０の構成
は、４個のイメ−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２
ｙ，３２ｋを同時に使用してカラー画像を形成する“タ
ンデム形式”である。プリンタ部３０には、原稿に対す
る１回のスキャン期間中にイメージリーダ部２０から
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の印字データが同時に転送されて
くる。したがって、プリンタ部３０における信号処理は
基本的には４色の並列処理になる。

【００３３】カラーコピーでは４色のトナー像を用紙に
ずれなく重ねて転写しなければならないが、４個のイメ
−ジングユニット３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３２ｋは用
紙搬送方向に沿って等間隔に配置されている。このた
め、用紙上での転写位置を揃えるために、露光から転写
までのプロセスは色毎に所定時間ずつずれたタイミング
で行われる。したがって、同時に入力される４色の印字
データを互いに異なるタイミングで露光制御に用いるた
め、感光体の配列間隔と用紙搬送速度とによって定まる
時間だけ各色の印字データを順に遅延させる必要があ
る。また、１個のポリゴンミラーで４本のレーザビーム
を偏向するので、用紙搬送の上流側の２色（Ｃ，Ｍ）と
下流側の２色（Ｙ，Ｋ）とでは主走査の方向が逆にな
る。さらに主走査方向の露光位置のずれ、主走査倍率歪
み、副走査方向のボー歪み、感光体の軸方向と偏向方向
との平行でないときのスキュー歪みによって色ずれが生
じる。これらのことから、プリンタ部３０には所定容量
の遅延メモリと色ずれを防止するための補正回路とが組
み込まれている。また、プリンタ部３０は両面コピ−時
に片面の画像を記憶しておくためのメモリユニットを備
えている。

【００３４】図７はプリンタ部３０の信号処理系３００
の概略図である。イメージリーダ部２０から転送された
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの画像デ−タＤ２０は、階調再現回路５
０に入力される。階調再現回路５０は、プリンタ部３０
の制御を担うＣＰＵ３０１の指示に従って、後述のよう
に文字分離型の多値誤差拡散形式で８ビットの各色の画
像デ−タＤ２０を３ビットの擬似階調デ−タ（例えば２
５６階調）に変換する。ただし、エッジについては先鋭
度を高めるために多値誤差拡散処理に代えて単純３値化
処理が行われる。この処理の切換えはイメージリーダ部
２０からの階調再現属性信号（ＬＩＭＯＳ信号）に従
う。

【００３５】なお、図示しない画像歪み回路において、
４色を重ねたレジスト検出用テストパターンにおけるＫ
に対するＣ，Ｍ，Ｙのずれ量の検出結果に基づいて、
Ｃ，Ｍ，Ｙ成分の主走査倍率歪みと副走査のボ−・スキ
ュ−歪みを濃度分配形式の補間処理によって補正する。
そして、補正後のデータを紙幣認識結果に基づいて必要
により黒ベタのデータに置き換える。

【００３６】階調再現回路５０で低値化された各色の画
像データは、遅延メモリ５９ａ〜５９ｆで上述のように
適切に遅延され、各色毎に設けられたγ補正・ＰＷＭ制
御回路６１，６２，６３，６４に入力される。遅延にお
いては、画像データが３ビットに低値化されているの
で、８ビットの場合と比べて必要メモリ容量が少ない。
γ補正・ＰＷＭ制御回路６１〜６４は、電子写真プロセ
スによるγ特性による階調の歪みを補正し、補正後のデ
ータ値に応じた波高値及びデューティ比のＰＷＭパルス
を生成する。生成されたＰＷＭパルスによって感光体８
１〜８４の露光光源である半導体レーザ７１〜７４のオ
ンオフ制御が行われる。

【００３７】図８は階調再現回路５０のブロック図であ
る。Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のそれぞれに対応する回路構
成は同一であるので、ここでは１色分の回路構成を図示
してある。

【００３８】階調再現回路５０には画素クロックに同期
して画像データＤ２０が入力される。ラッチされた画像
データＤ２０は、単純３値化回路５１と多値誤差拡散処
理回路５２とに共通に送られ、各回路において並行して
所定の処理を受ける。そして、単純３値化回路５１の出
力と多値誤差拡散処理回路５２の出力のどちらかがセレ
クタ５５によって選択され、画像データＤ５０として１
ビットの階調再現属性信号と合わせて後段へ出力され
る。セレクタ５５の選択制御信号はエッジ判別信号（階
調再現属性信号に対応する）である。すなわち、注目す
る画素がエッジに対応する場合は、入力ダイナミックレ
ンジ「０〜２５５」の最小値「０」、中央値「１２
８」、又は最大値「２５５」のいずれかの値をとる単純
３値化回路５１の出力が選択され、他の場合には次に説
明する多値誤差拡散処理回路５２の出力が選択される。
なお、階調再現回路５０には有効画像領域信号に従うセ
レクタ５３，５４が設けられており、原稿の周囲にマー
ジンをとった有効画像領域の外側を走査しているときに
は、画像データＤ２０及びエッジ判別信号がそれぞれ無
効領域を示す一定値のデータに置き換えられる。

【００３９】多値誤差拡散処理回路５２は、疑似階調再
現の手法として周知の誤差拡散法を適用して階調数を低
減する回路であって、低値化回路５２０、誤差検出テー
ブル（ルックアップテーブル）５３０、セレクタ５５
０、誤差拡散マトリクス５６０、除算器５７０、及び加
算器５８０を有している。多値誤差拡散処理回路５２の
機能の概要は次のとおりである。

【００４０】加算器５８０は、注目画素の画像データＤ
２０に周辺画素から振り分けられた誤差分を加算する。
低値化回路５２０は、加算器５８０の出力とＣＰＵ３０
１が設定した閾値とを比較し、２５６段階から８段階へ
の階調変換を行う。この階調変換に伴う誤差の値は予め
算出することができる。２５６段階の各入力階調レベル
に対応する誤差を示すデータ集合が誤差検出テーブル５
３０である。ここで実際の誤差は正負の値をとるが、誤
差拡散処理の便宜を図るため、誤差検出テーブル５３０
のデータ作成に際して負の最大誤差に相当するオフセッ
ト値の加減算が行われる。まず、入力値（Ｄｉｎ）から
オフセット値（＝３２）を差し引き、次に低値化回路５
２０で用いる閾値に対応した階調範囲での誤差を求め
る。そして、最後にオフセット値を加算する。この一連
の演算はＣＰＵ３０１が行い、演算結果が誤差検出テー
ブル５３０としてテーブル用メモリにダウンロードされ
る。

【００４１】加算器５８０の出力は、次の画素に対する
誤差を求めるために誤差検出テーブル５３０に入力され
る。その入力値に応じた誤差が誤差検出テーブル５３０
から出力される。セレクタ５５０は、有効画像領域以外
において誤差を一定値（例示は３２）に固定するために
設けられている。

【００４２】誤差拡散マトリクス５６０は、階調変換の
誤差を周辺画素に重み付けをして振り分ける機能要素で
ある。ここでも簡便化のために重みが整数とされてお
り、除算器５７０によって誤差拡散マトリクス５６０の
出力を重みの総和で除す演算が行われる。上述のように
誤差検出テーブル５３０の内容設定の段階で誤差が必ず
正となるようにオフセットの減算及び加算が行われるの
で、誤差拡散マトリクス５６０内での負数の演算が不要
となる。これにより、回路構成が簡単で小規模になり、
動作が高速になる。誤差拡散では注目画素の画像データ
Ｄ２０が入力されるまでに加算すべき誤差分を算出して
おく必要があるので、誤差拡散の処理時間が画像データ
の転送速度を規定することになる。したがって、誤差拡
散マトリクス５６０の高速化によってコピー速度の向上
が可能になる。

【００４３】図９は低値化回路５２０のブロック図であ
る。低値化回路５２０は、閾値設定レジスタ５２１、７
個の比較器５２２ａ〜ｇ、及び７個のセレクタ５２３ａ
〜ｇから構成されている。閾値設定レジスタ５２１には
ＣＰＵ３０１によって７個の閾値ｔｈ０〜６がロードさ
れる。各比較器５２２ａ〜ｇには誤差の振り分けられた
画像データＤ５８０が共通に入力されるとともに、閾値
設定レジスタ５２１から閾値ｔｈ０〜６のうちの対応す
る１つが個別に入力される。セレクタ５２３ａ〜ｇは、
比較器５２２ａ〜ｇによる画像データＤ５８０と閾値ｔ
ｈ０〜６との大小判別の結果に応じて、２つの選択肢
（出力階調レベル）の一方を選択して出力する。

【００４４】閾値ｔｈ０〜６の設定値は順に１７，５
３，９０，１２７，１６４，２０１，２３８であって、
画像データＤ５８０のダイナミックレンジをほぼ７等分
するように設定されている。入力階調レベルと出力階調
レベルとの対応関係は表１のとおりである。そして、閾
値ｔｈ０〜６で区画される計７個の入力階調範囲のそれ
ぞれにおける中央付近の入力階調レベル（３２，６４，
９６，１２８，１６０，１９２，２２４）が、階調変換
に際して誤差が零となる特定入力階調レベルである。

【００４５】

【表１】

【００４６】図１０はγ補正・ＰＷＭ制御回路６１のブ
ロック図、図１１はＰＷＭ制御の一例を示す波形図であ
る。Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色に対応するγ補正・ＰＷＭ制
御回路６１〜６４の構成は同一であるので、ここでは代
表例としてＣに対応するγ補正・ＰＷＭ制御回路６１を
説明する。

【００４７】階調再現回路５０からの画像データＤ５０
は、γ補正テーブル６０１で補正されるとともに８ビッ
トのデータに変換される。そして、Ｄ／Ａ変換器６０２
を経てアナログの濃度データＳ６０２となって２個の比
較器６０４，６０５に共通に入力される。一方の比較器
６０４には２画素周期の三角波信号がリファレンス信号
Ｓｒｅｆ１として入力され、他方の比較器６０５には１
画素周期の三角波信号がリファレンス信号Ｓｒｅｆ２と
して入力される。各比較器６０４，６０５は、濃度デー
タＳ６０２とリファレンス信号Ｓｒｅｆ１，２との大小
判別信号をＰＷＭデータ（パルス幅変調データ）Ｄ６０
４，Ｄ６０５としてセレクタ６０６へ出力する。すなわ
ち、濃度データＳ６０２の値に応じて各画素の露光パタ
ーンを決める。セレクタ６０６は、階調再現属性信号に
応じて比較器６０４と比較器６０５のどちらかの出力を
選択して第２のセレクタ６０７へ送る。階調再現属性信
号が連続階調部を示す“Ｈ”のときには階調再現性をよ
り滑らかにするために２ｄｏｔ周期のＰＷＭ制御が行わ
れ、エッジを示す“Ｌ”のときには先鋭化に適した１ｄ
ｏｔ周期のＰＷＭ制御が行われる。変調周波数を自動的
に切り換えて画質を向上させるのである。なお、２ｄｏ
ｔ周期のＰＷＭ制御では画像の粒状性が向上するように
４５度方向のスクリ−ン角を設けるため、ライン毎にリ
ファレンス信号Ｓｒｅｆ１の位相を半周期ずつずらす。

【００４８】一方、階調再現回路５０からの画像データ
Ｄ５０は強度変調回路６１０にも入力され、信号レベル
が濃度に応じて変化する強度変調データＤ６１０に変換
される。セレクタ６０７は、セレクタ６０６からのパル
ス幅変調データＤ６０６と強度変調回路６１０から強度
変調データＤ６１０の一方をＣＰＵ３０１からの指示信
号Ｓ６０７に従って選択し、ＬＤ駆動信号Ｄ６１として
出力する。このＬＤ駆動信号Ｄ６１を用いて半導体レー
ザ７１の発光制御が行われる。つまり、プリンタ部３０
では、階調レベルに応じた露光量の設定に際して、本発
明の特徴であるパルス幅変調と強度変調との切換えが行
われる。〔本発明を適用した露光制御〕本実施形態の複写機１に
おいては、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色の階調再現特性を線型
として色調整を容易にするとともに、４個の光源（半導
体レーザ７１〜７４）の特性変動に係わらず階調再現特
性を一定に保つため、基本的にはパルス幅変調によって
露光量を設定する。そして、パルス幅が短くなり過ぎて
露光に必要なレーザ光量が得られない階調レベル範囲の
みについて強度変調によって露光量を設定する。

【００４９】図１２は露光制御方法を示すグラフであ
る。図１２（Ａ）及び（Ｂ）は表現形式は異なるが実質
的に同じ内容を示している。入力画像データの階調レベ
ルの値があらかじめ設定された閾値Ｄｔｈに対するハイ
ライト側の値である画素、すなわち、零から閾値Ｄｔｈ
までの階調レベル範囲内の画素については、半導体レー
ザ７１〜７４をオンさせる露光時間（パルス幅）ｗを一
定とし、半導体レーザ７１〜７４に供給する電流を制御
することによって階調レベルに応じてレーザ光量を増減
させる。つまり、強度変調を行う。これに対して、階調
レベルの値が閾値Ｄｔｈに対するシャドー側の値である
画素、すなわち、閾値Ｄｔｈを越える階調レベル範囲内
の画素については、レーザ光量を一定とし、階調レベル
に応じてパルス幅ｗを増減させる。つまり、パルス幅変
調を行う。ただし、回路構成の上では、図１０で説明し
たように強度変調とパルス幅変調とを並行して行い、階
調レベルに応じて一方の変調データを選択的に用いて半
導体レーザ７１〜７４を駆動する。

【００５０】ここで、閾値Ｄｔｈは次の要領で設定され
る。印字密度を４００ｄｐｉ、用紙搬送速度を１２０ｍ
ｍ／ｓｅｃ、リファレンス信号Ｓｒｅｆ２の周波数（変
調周波数）を１２ＭＨｚとしたとき、１画素に割り当て
可能な最大露光時間は８３ｍｓｅｃとなる。半導体レー
ザ７１〜７４がオフ状態から発光状態になる立上がり時
間が５ｍｓｅｃ程度である場合、２５６段階の階調範囲
において立上がり時点に対応する階調レベルは約１５．
４〔＝２５６×（５／８３）〕である。したがって、設
定可能な閾値Ｄｔｈの最小値は１６である。本実施形態
においては、若干の余裕を設けて閾値Ｄｔｈを１７と
し、階調レベルが１〜１７の画素に強度変調を適用し、
１８以上の画素にパルス幅変調を適用する。なお、これ
に合わせて、低値化回路５２０には閾値ｔｈ０として１
７が設定される（図９参照）。

【００５１】図１３はプリンタ部３０のＣＰＵ３０１が
実行する露光制御処理のフローチャートである。画素の
濃度（階調レベル）が閾値Ｄｔｈ以下であれば、強度変
調データＤ６１０を用いて半導体レーザ７１〜７４を駆
動する強度変調制御を行う（＃１０１、＃１０２）。画
素の濃度が閾値Ｄｔｈを越えるときには、ＰＷＭデータ
Ｄ６０４，Ｄ０５をを用いて半導体レーザ７１〜７４を
駆動するパルス幅変調制御を行う（＃１０１、＃１０
３）。

【００５２】上述の実施形態において、低値化の閾値ｔ
ｈ０〜６及び誤差検出テーブル５３０の内容を書き換え
ることにより、濃度再現特性を柔軟に調整することがで
きる。すなわち、実際のプリント出力濃度を示すＡＩＤ
Ｃパターンの測定結果に基づいて濃度再現特性を補正す
ることができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
階調範囲の全域にわたって階調を正しく且つ安定に再現
するとができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複写機の全体構成を示す図であ
る。

【図２】イメージリーダ部の画像処理回路のブロック図
である。

【図３】ＭＴＦ補正回路の要部のブロック図である。

【図４】図３の各部の出力波形の一例を示す図である。

【図５】空問周波数の補正関数を示す図である。

【図６】１次微分データとエッジ強度との関係を示すグ
ラフである。

【図７】プリンタ部の信号処理系の概略図である。

【図８】階調再現回路のブロック図である。

【図９】低値化回路のブロック図である。

【図１０】γ補正・ＰＷＭ制御回路のブロック図であ
る。

【図１１】ＰＷＭ制御の一例を示す波形図である。

【図１２】露光制御方法を示すグラフである。

【図１３】プリンタ部のＣＰＵが実行する露光制御処理
のフローチャートである。

【図１４】パルス幅変調及び強度変調の階調再現特性の
概略図である。

【符号の説明】

３０プリンタ部（画像形成装置）Ｄｔｈ閾値（設定値）Ｄ２０画像データ３０１ＣＰＵ（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真プロセスによって多階調の画像デ
ータをプリント出力する画像形成装置であって、階調レベルの値が設定値に対して必要露光量が少ない側
の値である画素については強度変調による露光を行い、
前記設定値に対して必要露光量が多い側の値である画素
についてはパルス幅変調による露光を行うことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】ネガ潜像を形成するイメージ露光形式の電
子写真プロセスによって多階調の画像データをプリント
出力する画像形成装置であって、階調レベルの値が設定値に対するハイライト側の値であ
る画素については強度変調による露光を行い、前記設定
値に対するシャドー側の値である画素についてはパルス
幅変調による露光を行うことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】階調レベルの値が設定値に対するハイライ
ト側の値である画素については強度変調によって露光量
を設定し、前記設定値に対するシャドー側の値である画
素についてはパルス幅変調によって露光量を設定するこ
とを特徴とする電子写真プロセスの露光制御方法。