JPS6365769A - 画像処理装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は高画質の再生画像を得るための画像処理装置に
関するものである。

〔従来技術〕

今日、レーザビームプリンタはその高画質、高速性によ
り普及している。第３図は従来のレーザビームプリンタ
の原理的構成を示す図である。図において、ビット０Ｎ
１０ＦＦレベルで表わされる画像入力信号Ｖｉｎはレー
ザドライバ回路ｌｏで増幅され、レーザユニット１１点
灯制御のための０Ｎ１０ＦＦレベル信号ＬＤＲに変換さ
れる。本例ではレーザユニット１１は半導体レーザであ
る。そして該半導体レーザから発射した光はコリメータ
レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、結像レンズ１
４及びミラー１５からなる光学系を通してドラム１６表
面上軸方向のいずれにおいてもスポット径が一定になる
ように結像される。一方、スキャナドライバ回路１７で
駆動されるスキャナモータ１８は１０面体ミラー１９を
回転させてレーザビームをドラム軸方向にうイン走査す
る。かようにして感光ドラムの表面には画像入力信号に
従って静電潜像が形成されるわけである。そして、その
後の現像プロセスによってこの部分にトナー（黒）がの
ることになり、こうして静電潜像が可視化される。この
場合にドラム表面電位の変化量はレーザ光の照射時間と
ビーム強度（パワー）に相関するが、上述したレーザビ
ームプリンタではドツト当りの照射幅が一定でかつビー
ム強度が一定であるから２値の白黒画像しか再生できな
いことになる。そこで、写真などの連続濃度画像を再生
する場合にはいわゆるディザ法によって中間調表現をす
る事が行なわれるが、いずれにしても白黒ドツトの集合
であるから連続的な濃度表現方法として十分なものとは
いえない。

〔目的〕

本発明の目的は上述した欠点を除去することにある。

本発明の他の目的は画像処理装置の改良にある。

本発明の更なる目的は高画質の再生画像を得ることがで
きる画像処理装置の提供にある。

本発明の他の目的は簡単な装置構成により優れた再生画
像を得ることができる画像処理装置の提供にある。

本発明の更なる目的は高速で高品質の再生画像を得るこ
とができる画像処理装置の提供にある。

本発明の更なる目的は高解像で階調性の良い高画質の再
生画像を得ることができる画像処理装置の提供にある。

本発明の他の目的は、原画像の持っている濃度を忠実に
再現する事が容易となるものであり、かつ機種間、装置
間の差から生じる濃度補正も簡単に行なえる画像処理装
置を提供することにある。

また本発明の他の目的は原稿濃度を忠実に再現する事の
みならず、反対にある濃度を強調したり、あるいはある
濃度を弱めたりすることの容易に可能な画像処理装置を
提供することにある。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って本発明の実施例を詳細に説明す
る。

上述したディザ法等の中間調表現の欠点を改良する方法
としては、例えばパルス幅変調器を用いてレーザ光を濃
度に応じたパルス幅の連続的時間差として表わすものが
考えられる。第４図（ａ）には考え得るパルス幅変調器
のブロック構成図を示す。ここでは画像の濃度データＶ
Ｄｏ−ＶＤ５が６ビツトパラレルで表現されており、同
図（ｂ）に示す通り、０〜６３よりなる計６４通りのビ
ット組合せにより画像濃度は例えば“０”−白濃度、“
６３”＝黒濃度として表現される。この画像データはＤ
／Ａ　（デジタル／アナログ）変換器１により対応する
直流レベルに変換され、その変換レベルは白＝ＯＶ、黒
＝５Ｖとなる。そして変換された直流レベル信号ＤＡは
コンパレータ（ＣＭＰ）３の一方の入力端子に入力され
、またコンパレータ３の他の入力端子には信号発生器（
ＳＧ）２で発生する三角波信号Ｓ　Ａ　Ｗが入力されて
いる。こうして三角波信号ＳＡＷと画像信号ＤＡのレベ
ルはコンパレータ３で比較され、第４図（ｃ）及び（ｄ
）に示すようなパルス幅変調信号Ｐｗに変換される。即
ち、画像信号が白レベルに近いときは信号Ｐ　・、ｖは
パルス幅が広くなり、相対的に長い時間レーザダイオー
ドＬＤを点灯させる。また黒レベルに近いときはパルス
幅が狭くなり、相対的に短い時間レーザダイオードＬＤ
を点灯させる。こうすることによりビットパラレルデー
タはパルス幅が連続的変化をする画像信号Ｐｗに変換さ
れるから、階調性の表現が滑らかになり、写真などの出
力特性が改良されるというものである。

しかしながら第４図に示した画像処理装置は再生像の階
調性に与える現実の様々な影響を十分に考慮したもので
はない。例えば入力画像データの階調濃度特性がもとも
と線形でない場合には、これをパルス幅変調の系統上で
併せて複雑な補正をしなくてはならず、そのために装置
構造が複雑化し、高価なものになる危険性がある。また
入力画像データの階調濃度特性は線形であっても、感光
ドラムの感度特性のバラツキ、現像剤濃度や現像時の条
件のバラツキ、用紙に転写する時の条件のバラツキ等が
あれば同様にして出力には所望の再生像が得られない危
険性があるが、このような形容をパルス幅変調の系統上
で併せて補正を行なうことは極めて困難であり、むしろ
ドラム感度特性や現像特性を揃えることにより解決を図
ろうとしている。

本実施例では上述した種々の補正を簡単な構成で行なう
ものである。

第１図は本実施例の画像処理装置の濃度変換部を示すブ
ロック構成図である。尚、第４図（ａ）と同一の構成に
は同一の番号を付して説明を省略する。

図において、ＬＤはレーザダイオードであ・す、スイッ
チングトランジスタＱにより０Ｎ１０ＦＦドライブされ
る。又、スイッチングトランジスタＱはパルス幅変調信
号Ｐｗによって動作する。レーザダイオードＬＤに流れ
るピーク電流値ＩＡは定電流源回路４によって決定する
事ができ、この定電流源回路４のコントロール端子に電
圧レベル信号Ｖｃを設定する事によりその定電流値ＩＩ
！を自由に制御可能である。第２図（ａ）にはその入出
力Ｖｃ−Ｉｊ７特性例を示す。ここにおいて、レベル信
号Ｖｃが高いときはレーザダイオードＬＤに相対的に大
電流を流してビームパワーを増し、レベル信号Ｖｃが低
いときはレーザダイオードＬＤに相対的に小電流を流し
てビームパワーを減らす関係にある。こうして、スイッ
チングトランジスタＱのベースにあるパルス幅の１−Ｉ
　Ｉレベルが印加されれば、第１図（ｂ）に示すような
ピーク電流値ＩＩ！、パルス幅Ｐｗｊ２のドライブ電流
波形が得られる。６はＤ／Ａ変換器であり、ＲＯＭ　５
の読出信号Ｒ８−Ｒ５に比例するアナログレベル信号Ｖ
Ｃを出力する。５はＲＯＭ　（メモリ）であって、入力
ビツトパラレル画像信号ＶＤｏ−ＶＤ５をアドレスとし
て所定の変換出力Ｒ８−Ｒ５が読み出される。

しかもこの変換はその目的に応じて様々な態様とするこ
とが可能である。第２図（ｂ）及び（Ｃ）にはその変換
テーブルの例を示す。テーブルＡは入力データＶＤｏ−
ＶＤ５に対してそのままを出力する場合であり、黒濃度
よりの画像データに対して強いピーク電流Ｉｊ７を流す
関係にあるから、黒い背景にある白を良（表わす。テー
ブルＡ′はその逆である。テーブルＢでは変換の直線性
がな（なり、しかも中間の濃度データに対して白出力を
強めるようになっている例である。またテーブルＣはそ
の逆である。勿論、以上の関係は黒トナー（＋）で現像
するかあるいは白トナー（−）で現像するかで異なり、
像形成装置の様々な構成との関係により自由に決定でき
る。更にテーブルＤでは画像データＶＤｏ−ＶＤ５に対
してレーザパワー１１は一定である。本実施例装置では
何らの濃度補正も行わない場合に相当する。同様にして
テーブルＥの場合は中間の濃度データにおいてレーザパ
ワー１ｊ７が大きくなるようになっており、テーブルＦ
の場合はその逆である。

第２図（ｄ）はビーム点灯パルス幅ＰｗＩ！と感光ドラ
ム上の表面電位Ｖｄとの関係を示している。感光ドラム
上の一定領域当りレーザ光が長く照射されている部分の
電位は相対的に低くなり、ビームパワーが一定ならばそ
の照射パルス幅にほぼ反比例している。しかし、この表
面電位Ｖｄはビーム点灯時間幅と供にビームパワーの関
数であるから、一方が他方の非直線性を補正することも
、あるいは強制的に非直線性を生じさせることも容易に
可能になる。

尚、上述実施例では画像濃度の再現性を良くする場合を
述べたが、逆に、ある濃度を強調したりあるいは弱めた
りする積極的な濃度制御として用いることも可能である
。勿論、そうした複数の目的を達成する場合にはＲＯＭ
５内に複数の変換テーブルを用意し、これを選択手段で
切り替えるようにすればよい。

また、本実施例ではパルス幅変調に三角波信号を使用し
ているが、他に、ノコギリ波、サイン波、台形波等を用
いてもよい。

又、第１図に示した画像処理装置は第３図に示したレー
ザビームプリンタにも適用できるものであり、コンパレ
ータ３から出力されたパルス幅変調信号Ｐｗはレーザダ
イオードＬＤを発光させ感光ドラム１６上に画像を形成
させるものである。

第３図のプリンタはビームをライン毎に走査して画像を
形成するタイプであるが、各ライン毎にビームの走査位
置を検出するべ（ビーム検出手段として１３Ｄミラー２
０及びファイバー２１を設けている。

そしてこのビーム検出手段から出力されるビームディラ
クト信号（ＢＤ倍信号は感光ドラム１６上における画像
の記録開始位置（レフトマージン）を規定するため信号
となるものである。

ところで第１図の信号発生器（ＳＧ）２は各走査ライン
毎に三角波Ｓ　Ａ　Ｗは発生させるものであるが、この
三角波Ｓ　Ａ　ＷをＢＤ倍信号同期して出力すれば更に
良質の再生画像を得ることができるものである。

以下、三角波Ｓ　Ａ　”ｖＶとＢＤ倍信号の関係につい
て第５図、第６図を用いて更に詳細に説明する。第５図
は第１図の装置の１部を更に詳細に説明したものであり
、同じ機能を有するものには同じ符号を付けた。

図において２２はディジタルデータ出力装置であり、図
示されないＣＣＤセンサやビデオカメラからのアナログ
画像データをＡ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換し
、濃度情報を持った所定ビットのディジタルビデオ信号
ＶＤｏ−ＶＤ５を出力する。このディジタルビデオ信号
は一旦メモリーにストアされていても構わないし通信等
により外部機器から入力しても良い。ディジタルデータ
出力装置２２から出力されたディジタルビデオ信号はＤ
／Ａコンバータｌへ入力されるとともにＲＯＭ５へも入
力される。

ディジタルデータ出力装置から出力されたディジタル画
像データはディジクルーアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器
）１によって、画素毎にアナログ信号に変換され１つ１
つの絵素が順次比較回路３の一方の端子に入力される。

同時に信号発生器（ＳＧ）２からは中間調スクリーンの
所望のピッチに対応した周期で、三角波のアナログ基準
パターン信号が発生され比較回路３の他方の端子に入力
する。また水平同期信号発生回路２３は前述のビーム検
出手段を有し、水平同期信号発生回路２３から各ライン
毎に発生するＢＤ倍信号同期して、オシレータ（基準ク
ロック発生回路）２４からの基準クロック（ｍ　ａ　ｓ
　ｔ　ｅ　ｒｃｌｏｃｋ）はタイミング信号発生回路２
５によって例えば４分の１周期にカウントダウンされ、
ディジタルビデオ信号の転送りロック及びＤ／Ａ変換器
１のラッチタイミングに使用される。比較回路３ではア
ナログ変換されたアナログビデオ信号のレベルと三角波
のパターン信号のレベルとがコンパレートされ、パルス
幅変調信号Ｐｗが出力される。そしてこのパルス幅変調
信号Ｐｗは、第１図に示したトランジスタＱ等から成る
レーザー変調回路へ入力される。この結果パルス幅に応
じてレーザビームはオン／オフされ記録媒体１６上に中
間調画像が形成される。

第６図は第５図の装置の各部の信号波形を説明するため
の図である。第６図（ａ）はオシレータ２４の基準クロ
ッ多であり、第６図（ｂ）は前述したＢＤ倍信号ある。

又、第６図（Ｃ）はオシレータ２４の基準クロックをタ
イミング信号発生回路２５でカウントダウンした画素ク
ロックを示す。すなわち第６図（ｃ）の画素クロックは
ＢＤ倍信号同期を取りタイミング信号発生回路２５によ
り基準クロックを４分の１周期にカウントダウンした信
号であり、Ｄ／Ａコンバータ１に入力されディジタルビ
デオ信号の転送りロックとして用いられる。第６図（ｄ
）はＢＤ倍信号同期をとり基準タロツクをタイミング信
号発生回路２５によって１２分の１周期にカウントダウ
ンして得られた３画像クロックに１回の周期のパターン
信号同期クロック（スクリーンクロック）を示す。すな
わち第６図（ｄ）のスクリーンクロックは三角波発生の
為の同期信号として用いられるものであり、信号発生器
（ＳＧ）２に入力される。

又、第６図（ｅ）はディジタルビデオ信号（コードデー
タ）であり、ディジタルデータ出力装置２２から出力さ
れる。第６図（ｆ）はＤ／Ａコンバータ１によりＤ／Ａ
変換されたアナログビデオ信号を示すものであり、図か
られかる様に画素クロックに同期してアナログレベルの
各画素データが出力される。

一方、信号発生器（ＳＧ）２の出力は第６図（ｇ）の実
線で示される様に第６図（ｄ）のスクリーンクロックに
同期して発生し、比較回路２に入力される。

尚第６図（ｇ）の破線は第６図（ｆ）のアナログ化され
た画像データ（アナログビデオ信号）であり、このアナ
ログビデオ信号は比較回路３で信号発生器（ＳＧ）２か
らの三角波（パターン信号）とコンパレートされ、第６
図（ｈ）に示すようにパルス幅変調信号Ｐ　ｗに変換さ
れる。

この様に本実施例においてはディジタル画像信号を一旦
アナログ画像信号に変換した後、所定周期の三角波信号
と比較することによりほぼ連続的なパルス幅変調が可能
となり、高階調の画像出力が得られるものである。

又、本実施例によればパターン信号（例えば三角波）発
生の為のパターン信号同期クロックの周波数より高い周
波数の基準クロックを用いて水平同期信号（ＢＤ倍信号
に同期したパターン信号同期クロック（スクリーンクロ
ック）を形成しているので、パターン信号発生回路３か
ら発生するパターン信号のゆらぎ（ジッタ）、例えば１
ライン目と２ライン目のパターン信号のずれ（オフセッ
ト）は本実施例ではパターン信号の周期の１２分の１以
下となる。この精度は各ライン毎にラインスクリーンが
むらなくかつ滑らかに形成された高画質の中間調再生を
保証するため必要とされるものである。

従ってゆらぎの少ないパターン信号を用いて濃淡情報を
正確にパルス幅変調しているので高品位の再生画像を得
ることができる。

〔効果〕

以上説明した様に本発明によれば高画質の再生画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本実施例の画像処理装置の濃度変換部を
示すブロック構成図、 第１図（ｂ）はレーザダイオードＬＤの駆動電流波形の
一例を示すタイミングチャート、第２図（ａ）は定電流
源４における電流制御電圧Ｖｃと定電流１１との関係を
示す図、 第２図（ｂ）及び（Ｃ）はＲＯＭ　５における入力画像
データＶＤｏ−ＶＤ５と出力データＲ８〜Ｒ５との間の
各種変換テーブルを示す図、 第２図（ｄ）はビーム点灯パルス幅ＰｗＩと、感光ドラ
ム上の電位Ｖｄとの関係を示す図、第３図は従来のレー
ザビームプリンタの原理的構成を示す図、 第４図（ａ）はレーザビームプリンタで使用可能なパル
ス幅変調器のブロック構成図、 第４図（ｂ）は画像濃度データＶＤｏ〜ＶＤ５とこれを
Ｄ／Ａ変換した画像濃度信号ＤＡとの関係を示す図、 第４図（Ｃ）及び第４図（ｄ）は三角波信号によるパル
ス幅変調を示すタイミングチャート、第５図は第１図の
１部を詳細に示した図、第６図は第５図の各部の波形図
である。 ここでｌはＤ／Ａ変換器、２は信号発生器、３はコンパ
レータ、４は定電流源回路、５はＲＯＭ、６はＤ／Ａ変
換器、１０はレーザドライバ回路、１１はレーザユニッ
ト、１２はコリメータレンズである。 （ｂ） Ｐ’ｄｌ （ｄ） ’　　　　　ｖｃ。 （ｂ） 第２霞 （ｄ） 第３図 第旺 （ｂ） σ　ＶＤｏ、ＶＤｓ　−＝　６３ ■印図 （ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像信号に応じてビームを変調走査し、記録媒体上に画
   像を形成する記録装置において、前記ビームの走査位置
   を示す位置信号を発生する手段と、前記画像信号を発生
   する画像信号発生手段と、前記画像信号発生手段から発
   生した画像信号に従ってビームを変調するためのパルス
   幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生手段と、前
   記画像信号発生手段から発生した画像信号に従って前記
   ビームの強度を制御するための制御信号を発生する制御
   信号発生手段とを有し、前記パルス幅変調信号発生手段
   は所定のパターン信号に基づいて前記画像信号を処理し
   パルス幅変調信号を出力するとともに前記所定のパター
   ン信号を前記位置信号に基づいて発生する様に構成した
   ことを特徴とする画像処理装置。