JPS63214076A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は入力画像から出力画像を形成する画像形成装置
、詳しくは中間調画像を形成する画像形成装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来より、中間調画像を表現する手法として良く知られ
ているものには、ディザ法や濃度パターン法等が挙げら
れる。しかし、いずれの場合でも、小さいサイズの閾値
マトリクスでは、十分な階調性が得られない。そこで、
より大きいサイズの閾値マトリクスを用いることが考え
られるが、この場合、今度は解像度が極端に低下してし
まうという問題点があった。

一方、これとは別に、比較的簡単な装置構成により、高
解像度を保ったまま、階調性を向上させる手法が、本願
出願人により既に提案されている。その手法とは、デジ
タル画像信号を２値化して、レーザビームプリンタなど
で画像形成をする際、中間調の階調性を得るために、デ
ジタル画像信号をアナログ信号に一旦変換し、この変換
した信号を、例えば三角波の様な周期的なパターン信号
と比較させることでパルス幅変調をかけた２値化化号を
発生させ、この２値化化号をレーザ光源の駆動信号とし
て利用するものである。このときのアナログ信号と三角
波のレベル、及びパルス幅変調された結果、発生する２
値化化号の一例を第６図に示す。

この様にして、デジタル画像信号をパルス幅変調するこ
とで、高解像と高い階調性を両立させることが可能にな
る。もちろん、この様な変換を行う際に、オリジナルに
忠実な階調を再現しようとした場合、原稿読み取り系の
入力特性、或いはプリンタの出力濃度特性等を考慮して
補正しなければならない。

第７図は先に説明した本願出願人により既に提案されて
いるパルス幅変調方式による、γ補正（階調補正）を含
む画像形成装置の主要ブロック図である。

不図示の原稿から反射された光学的画像情報はＣＣＤ７
１によりアナログ電気信号に変換される。ＣＣＤ７１か
ら出力されたアナログ電気信号は増幅器７２によって適
当なレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器でもってアナログ
信号からデジタル信号に変換する。このデジタル信号は
階調（γ）補正器７４で、画像入力から画像出力までの
間の様な箇所で発生する階調変動を補正する。一般には
、システム全体の階調補正定数を記憶させたＲＯＭ等を
利用することにより、入力された特定の階調信号は、そ
の時の階調補正定数を書き込んだルックアップテーブル
を参照して得られる所定の補正が成された階調信号に変
換される。補正後のデジタル画像信号は再びＤ／Ａ変換
器７５でもってアナログ信号に変換され、三角波発生回
路７によって得られる三角波信号と比較される。７６は
このための比較器で、比較器７６の出力は結果的に濃度
に応じてパルス幅変調された２値化画像信号になる。こ
の２値化画像信号はプリンタ７８に入力され、例えばレ
ーザ発光のＯＮ１０　Ｆ　Ｆの制御に用いられ、中間調
表現による画像を出力することになる。すなわち、レー
ザ発光時間を制御して中間調の画像を形成するわけであ
る。

ところで、γ特性を決定する主な要因には入力特性（即
ちＣ０Ｄ７１からアナログ電気信号に変換するときの特
性）と、出力特性（即ち、プリンタ７８のパルス幅変調
量から最終記録画像を形成するときの濃度特性）がある
。ＣＣＤ７１は一般に光量に対し単調な変化を示す特性
を有しており、またプリンタ７８は各装置の方式の応じ
、様々な特性を有する。

第８図に入力特性及び電子写真方式によるレーザビーム
プリンタを用いた場合の人出力特性の代表例と、このと
きのγ補正テーブルの一例を示す。

図中の第１Ｉ象限で示される濃度に対して、ＣＣＤ７１
の濃度は第１象限に示される特性がある。

そこで、入力濃度に対して忠実な出力特性を得るために
はＣ０Ｄ７１によって入力された濃度値に対して第１Ｉ
Ｉ象限に示されるγ補正しなければならない。そこで、
第７図の階調（γ）補正器４に第■象限に示す補正テー
ブルを設ければ良いことがわかる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、第８図からもわかるように、この様にすると
、第１Ｉ象限で示されるリニアな階調性を得るためには
、第■象限に示すデジタル入力−出力特性に大きな量子
化誤差が生じる要因が有り、特に淡い濃度領域において
、顕著な疑似輪郭の発生することが判明した。即ち、第
■象限に於ける淡い領域でのデジタル入力−出力特性の
傾きが非常に低下していて、その傾き１１５〜１／１０
位になっている。このため、入力画像の階調が例えば６
４階調あったとしても、出力時点では１２階調、最悪の
場合には６階調位にも低下してしまう。つまり、傾きが
１１５とするならば、入力が５段階変化して、ようやく
出力が１段階変化することになるので、階調の再現性が
この量子化誤差のために１１５等に低下してしまうとい
う欠点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、像再
現性の良い画像形成装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この問題を解決するために本発明は以下に示す構成から
なる。

すなわち、多階調画像データを走査ライン毎に入力する
入力手段と、入力した前記多階調画像データの階調度を
前記入力手段の特性に基づいて補正する複数の補正手段
と、補正されたそれぞれの画像データの１つを選択する
選択手段と、選択された画像データの階調度でもって出
力画像を形成する像形成手段とを備える。

［作用］ かかる本発明の構成において、入力手段でもって入力さ
れた多階調画像データを補正手段でもってそれぞれ補正
し、その中から１つ画像データを選択手段でもって選択
し、選択された画像データの基づいて像形成手段でもっ
て出力画像を形成するものである。

［実施例］ 以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

［主要構成の説明（第１図）］ 第１図は、本実施例における画像形成装置のブロック構
成図であり、本実施例ではレーザビームプリンタに応用
した場合を説明する。すなわち、原稿の読み込みに同期
して感光ドラム上にレーザ光を走査して線材画像を形成
する場合を説明する。

まず、原稿９をＣＣＤ　１により読み込み、得られたア
ナログ画像信号は増幅器２でもって所定レベルまで増幅
され、Ａ　／　Ｄ変換器３によりデジタル画像信号に変
換される。次に、このデジタル画像信号はγ補正テーブ
ル（γ菫〜γ、）１１〜１３を通過した後、セレクタ１
０により、このうちの１つが選択される。この選択は、
主走査毎に行うもので、詳細は後述する。

さて、デジタル画像信号はγ１．γ２及びγ。

のγ補正テーブル１１〜１３を通過しγ補正されるが、
セレクタ１０ではこれら３つの（補正された）画像デー
タの１つを選択し、Ｄ／Ａ変換器１４に出力する。Ｄ／
Ａ変換器１４では再びアナログ信号に変換され、コンパ
レータ１６で三角波発生回路１５から発生された信号と
比較し、パルス幅変調する。このパルス幅変調された２
値化画像信号はレーザ駆動回路１７にそのまま入力され
、レーザダイオード１８の発光のオン・オフ制御用信号
に用いられる。レーザダイオード１８から出射されたレ
ーザ光は、周知のポリゴンミラー１９により主走査方向
に走査され、ｆ／θレンズ２０及び反射ミラー２１を経
て矢印方向に回転している感光ドラム２２上に照射され
、静電潜像を形成することになる。尚、本実施例におい
て、この感光ドラム２２は経時変化に対して電位の安定
したａ−ｓｉｐｆ４光ドラムを用いており、露光器２８
で均一に除電を受けた後に帯電気２３により、均一にプ
ラスに帯電される。その後、前述したレーザ光を受けて
、表面に画像信号応じた静電潜像を形成する。また、本
実施例では、現像を行う部分を（黒画素）を露光する。

いわゆるイメージスキャン方式を行うので、現像器２４
では周知の反転現像方式により、感光ドラム２２のレー
ザにより除電を受けた部分にプラスの帯電特性を有する
トナーを付着し、これを顕像化する。そして、感光ドラ
ム２２上に形成された顕像（プラス電荷を有するトナー
像）は転写帯電器２５により、マイナスのコロナ帯電で
転写材（一般には紙を用いる）２６上に転写される。ま
た転写効率の関係上、一部転写されずに、感光ドラム２
２上に残った残留トナーは、その後クリーナー２７でか
き落とされ、再び前述の一連のプロセスを繰り返すこと
になる。

［γ補正テーブルの説明 （第２図（ａ）、（ｂ）、第３図）］ 次に、第１図のγ補正テーブル１１〜１３の機能を説明
する。

第２図（ａ）、（ｂ）に従来例に於けるγ補正テーブル
が１つの場合と、本実施例によるγ補正テーブルが３つ
の場合についての比較図を記す。

図中、横方向を主走査（＝レーザの走査）方向、タテ方
向を副走査に感光ドラムの回転）方向とする。尚、第２
図は本実施例による効果を原理的に説明するためのもの
で、電気信号に基づいて記述したものであるので、実施
例の感光ドラム上に形成される静電潜像や顕像とは異な
る。これは、潜像形成時にはレーザ駆動回路やレーザの
応答性、レーザのスポット径、感光ドラムのＭＴＦ等が
関係するためで、また現像時にはトナーの粒径、現像特
性（ハーフトーン再現性）、エツジ効果等が関係するた
めである。そして、最終的な濃度再現性が第２図の斜線
部分の面積と大きく異なるのは、第８図の第１ＩＩ象限
に示したプリンタの出力特性が、複雑な非線型の形をし
ていることからもわかるであろう。

さて、第２図（ａ）は、従来例の第７図で説明した単一
γ補正テーブル７４を使用した場合で、比較的淡い濃度
を再現した場合を示している。１ドツトのサイズは点線
で示しである。また、比較用の三角波は第６図に示した
様に、３ドツトサイズの周期に合わせてあり、従って主
走査方向に３ドツトの横長の画素を形成する。一方、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）と同一濃度のハーフトーンを
本実施例の構成により形成したもので、γ１〜γ、を主
走査方向に繰り返し、γ２を大面積、γ、とγ、は同一
でγ２より小面積にしである。

巨視的には第２図（ａ）と同じ濃度値を示すが、微視的
には、第２図（ａ）、（ｂ）それぞれの斜線部（即ち黒
画素）の面積は必ずしも同一とはならない。これは、前
に説明したプリンタの非線型な出力特性によるものであ
る。

第８図の第■象限に於けるデジタル入力−出力特性を参
照すると、淡い濃度のハーフトーン領域で、入力信号に
対し、出力の情報が極端に少ないことがわかる。つまり
、これは第２図（ａ）の方式では淡い濃度のところで疑
似輪郭が発生しやすい事を示している。一方、第２図（
ｂ）では、γ２の補正テーブルの補正値を他のγ１．γ
３の部分よりも高い濃度として、見かけ上、縦・横で３
×３の画素単位を形成したときの画素中心を与える様に
しである。従って、第２図（ｂ）から明らかなように、
γ２の補正テーブルにより形成される黒画素は、第２図
（ａ）の主走査方向の黒画素よりも大きく出来る。従っ
て、γ２の補正テーブルでは、第８図の第■象限に比べ
、淡い部分の直線性を改善できることになるわけである
。

第３図は、本実施例に於けるγ補正テーブル１１〜１３
の補正曲線を示す図である。図中の実線は第７図に示す
補正テーブル７４による補正曲線（補正テーブルが単一
の場合）を示すものであり、１点鎖線のγ２補正テーブ
ル曲線は淡い部分の直線性が大幅に改善されているのが
判る。また、このとき、γ１．γ３は淡い部分の傾きが
従来のγよりも低下しているが、淡い部分のトーン再現
性は視覚的見地から特に画素中心の再現性が重要であり
、γ２の直線性を改善することが画質向上ためには最も
重要である。理想的には、γ４に示す様に完全な直線に
なることが望ましいが、これを実現するには見かけ上の
マトリクスサイズ３×３以上、例えばγの種類を更に増
加させたり、三角波の繰り退し周期をより長くすれば、
可能となる。ただし、この場合、解像度が減少する方向
になるので、見かけのマトリクスサイズを最大４Ｘ４マ
トリクス位までとするのが望ましい。

しかし、プリンタによる画像再生において、現在のもの
より高解像度のものがあるのであれば、このマトリック
スサイズはこれに限定されるものではない。

［他のγ補正の説明（第４図、第５図）］前述の実施例
ではγ２を画素中心形成のための補正テーブルとし、γ
１とγ、を同一内容の補正テーブルでγ２の入力と出力
の総合量子化誤差を減少させるためのテーブルとして使
用したが、γ１とγ、は必ずしも同一内容である必要が
ないのはもちろんである。

また、本実施例では、主に低濃度側の再現性を向上する
ために、γ２に対し、γ１．γ、を常に低濃度とする補
正を行ったが、プリンタの特性によっては、高濃度側の
領域で濃度が急上昇し、やがて飽和を示すものもある。

このような場合には、高濃度側ではγ２に対し、γ１．
γ３を逆に高濃度に設定する方が量子化誤差が減少する
。すなわち、γ２とγ１．γ３が比較的濃い濃度領域の
ところで、第５図に示す如く逆転するようにすれば、全
ての濃度領域に於いて良好な再現性を得ることが可能に
なる。画像上では淡い部分で網点、濃いところで白抜き
網点になる。

第４図は更に主走査方向の書き出し位置を任意にずらし
て、斜め方向のスクリーン効果を持たせる様にしたとき
の一例で、尚いっそう視覚的に画素の繰り返し周期を見
えにくくさせる効果がある。尚、この様にするには、単
に３回分の主走査毎に、例えば１．５ドツト分遅延させ
ればよいので、説明は省略する。

以上説明した様に本実施例によれば、主走査ラインごと
に、複数個の事なった階調補正テーブルを設け、このう
ちの入力画像に対する出力画像の濃度を最も高くする様
に設定した階調補正テーブルを画素中心形成のための補
正テーブルとして設け、他のテーブルを、画素中心形成
テーブルの入出力データの階調誤差が減少する方向に設
定することで、従来問題となっていた疑似輪部をなくし
、ハーフトーンの再現性を大幅に改善することが可能に
することが可能となる。

また、本実施例では入力画像の各走査数毎に補正テーブ
ルを切換えて出力画素を決定したが、例えば印刷装置自
身がより高解像度出力を可能にするものであれば、１ラ
イン分の画像を基に３回出力走査し像を形成する様にし
ても全く構わない。

更に、本実施例において、像形成装置としてレーザビー
ムプリンタを用いた例を示したが、例えば多数の微小発
光ダイオード（ＬＥＤ）を並べたしＥＤアレイを使用し
、このアレイの各ＬＥＤを変調信号に対応して点滅制御
して電子写真感光体を露光することにより画像を形成す
るようにした画像形成装置（ＬＥＤプリンタ）にも本実
施例の要旨を何ら変更することなく、そのまま適応可能
である。

尚、本実施例では、イメージスキャンによる反転現像法
の場合にって述べたが、背景の白地部を光走査するバッ
クグラウンドスキャンによる正現像法に於いても本実施
例を全く同様に適用可能である。更にまた、他の方式の
プリンタ、例えば熱転写式のサーマルプリンタにおいて
も、ヘッドの発熱時間をパルス幅変調により制御するこ
とで、全く同様の作用効果を達成できることは説明する
までもないであろう。即ち、本発明は面積変調が可能な
プリンタ全てに適用することができるものである。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、入力画像を補正する
ときに、随時特性の異った補正でもって像を形成するこ
とにより、階調性に優れた画像を形成することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのブロック図
、 第２図（ａ）、（ｂ）は先に本願出願人により提案され
た像形成と本実施例による像形成とを比較するための図
、 第３図は本実施例によるγ補正テーブルの曲線を示す図
、 第４図は本実施例の応用例でもって形成した像を示す図
、 第５図は本実施例における他のγ補正テーブル曲線を示
す図、 第６図はパルス幅変調による２値化信号発生の発生原理
を示す図、 第７図は本願出願人により先に提案されている装置の構
成概要を示した図、 第８図は入力特性及び電子写真方式によるレーザビーム
プリンタを用いた場合の人出力特性の一例を示す図であ
る。 図中、１，７１・・・ＣＣＤ、２．７２・・・増幅器、
３．７３・・・Ａ／Ｄ変換器、９・・・原稿、１０・・
・セレクタ、１１〜１３．７４・・・γ変換テーブル、
１４．７５・・・Ｄ／Ａ変換器、１５．７７・・・三角
波発生回路、１６．７６・・・比較器、１７・・・レー
ザ駆動回路、１８・・・レーザダイオード、１９・・・
ポリゴンミラー、２０・・・ｆ／θレンズ、２１・・・
反射ミラー、２２・・・感光ドラム、２３・・・帯電器
、２４・・・現像器、２５・・・転写帯電器、２６・・
・転写材、２７・・・クリーナー、２８・・・露光ラン
プ、７８・・・プリンタである。 第２Ｉ！Ｉ（０） 第２図　（ｂ） ＝ｌｌ（町 第５図 ｉ＋−＋：、Ｘへさ■８　　　　　　２百刺−ぜ圧

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多階調画像データを走査ライン毎に入力する入力
   手段と、入力した前記多階調画像データの階調度を前記
   入力手段の特性に基づいて補正する複数の補正手段と、
   補正されたそれぞれの画像データの１つを選択する選択
   手段と、選択された画像データの階調度でもって出力画
   像を形成する像形成手段とを備えることを特徴とする画
   像形成装置。
2. （２）入力手段は光学的に原稿から画像を入力すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置
   。
3. （３）補正手段はγ補正手段であって、該γ補正手段の
   １つを中心画像を形成するために用い、他のγ補正手段
   は前記中心画像の量子化誤差を減少するものとして用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形
   成装置。
4. （４）選択手段は像形成手段でもって像を形成するとき
   の走査ライン、或いは入力手段でもって入力される走査
   ライン毎に選択対象を切り換えることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の画像形成装置。
5. （５）像形成手段は、選択手段でもって選択された画像
   データ中の階調度をパルス幅変調し、この変調されたパ
   ルス幅でもって出力画素を形成するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。