JP2004007584A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1ドット変調による多値書込みに、解像性の低下の少ない微小マトリクスを組み合わせる方式を採用し、バンディング及び画像ノイズを低減させ画像濃度を安定させて安価な方式で縦線基調の画像を形成し、高画質な画像形成を実現すること。
【解決手段】入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する。
【選択図】 図10
【解決手段】入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する。
【選択図】 図10
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機等に応用される画像形成装置及びその方法に関し、より詳細には1ドット変調による多値書込みに解像性の低下の少ない微小マトリクスとを組み合わせて、バンディング及び画像ノイズを低減させ、高画質な画像形成を実現する画像形成装置及びその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、デジタル複写機における書込処理においては、その解像性と階調性が重要な要因となる。細かな解像性と、中間調を忠実に再現する階調性が文字や写真を含むあらゆる原稿に対する複写処理において望まれる。
【0003】
従来において、階調性を表す方式としてディザマトリクスを用いた面積階調法がある(特開昭54−144126号公報、特開昭56−17478号公報、特開昭57−76977号公報等に開示されている)。
【0004】
しかしながら、上記面積階調法にあっては、複数のドットで画素を構成し、該書込ドット数で濃度表現を行うため、解像度が低下する。この場合、2値書込方式では画素を構成するドット数をNとすると、その階調数は地肌白部を含まずに、N段の階調が表されるが、一般に解像性は1/Nに低下する。
【0005】
一方、解像性を低下させないで、多階調を実現する1ドット多値書込方式が提案されている。
これは、例えば、電子写真方式のレーザビーム書込みにおいて、書込み1ドットの濃度を変調するものである。書込みのレーザダイオードの光変調方式には、主にその露光時間を変調するパルス幅変調方式と、露光強度を変調するパワー変調方式とがある。上記パルス幅変調方式としては特開昭62−49776号公報、パワー変調方式としては特開昭64−1547号公報に開示されている。
【0006】
デジタル複写機の高画質化の1つの条件としては高精度の中間調再現が必要である。また、解像性と階調性の両立には、上記1ドット多値書込方式が好ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記1ドット多値書込方式は、バンディングが発生し易いという欠点を有する。
デジタル複写機において、中間調領域にて発生するバンディングは、感光体の駆動ムラや振動、書込光学系の走査ピッチムラ等により発生する。該バンディングは、主走査方向に連続な帯状の濃度ムラとして現れる。特に、1ドット多値書込方式において、露光のレーザダイオードの副走査方向における走査ピッチムラにより、中間露光領域の露光ビームの裾野が重なり、バンディングが発生する。
【0008】
更に、高解像度化により、バンディングに対する精度も要求されつつある。
また、現在多く用いられている400dpi程度における1ドット多値書込みにおいて、現状の電子写真プロセスにあっては、変調方式に関わらず中間調ベタ部に濃度ムラによる画像ノイズが発生し、中間調が滑らかに再現されないという問題点がある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1ドット変調による多値書込みに、解像性の低下の少ない微小マトリクスを組み合わせる方式を採用し、バンディング及び画像ノイズを低減させ画像濃度を安定させて安価な方式で縦線基調の画像を形成し、高画質な画像形成を実現することを第1の目的とする。
また、主走査方向に連続するトナー像を形成して高画質な画像形成を実現することを第2の目的とする。
【0010】
更に、1ドット変調による多値書込方式と、解像度の低下の少ない微小マトリクスとの組み合わせた方式により、文字、写真或いは両者の混在する原稿に対して高画質な画像形成を実現することを第3の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0012】
また、請求項2にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0013】
また、請求項3にかかる発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記移設手段は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする。
【0014】
また、請求項4にかかる発明は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記特定手段は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0015】
また、請求項5にかかる発明は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記特定手段は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0016】
また、請求項6にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0017】
また、請求項7にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0018】
また、請求項8にかかる発明は、請求項1〜7のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、画像書き込み画素の2倍の周期以上の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0019】
また、請求項9にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0020】
また、請求項10にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0021】
また、請求項11にかかる発明は、請求項9または10に記載の画像形成方法において、前記移設工程は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする。
【0022】
また、請求項12にかかる発明は、請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記特定工程は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0023】
また、請求項13にかかる発明は、請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記特定工程は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0024】
また、請求項14にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0025】
また、請求項15にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0026】
また、請求項16にかかる発明は、請求項9〜15のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、画像書き込み解像度の半分の周期以下の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0027】
本発明による画像形成装置は次のように作用する。
本発明による画像形成装置及び方法は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力することとしたので、中間調領域で、主走査或いは副走査方向に書き込みドットを間引くことになり、中間露光領域での露光ビームの裾野の重なりが少なくなり、バンディングに対する余裕度が増加する。
【0028】
更に、ライン画像に集中させることにより、画像ノイズを低減し、階調再現を安定化させる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して▲1▼デジタル複写機の構成、▲2▼書込レーザダイオードの変調方式、▲3▼画像読取信号処理、▲4▼画像処理、▲5▼2ドット多値回路の順に説明する。
【0030】
▲1▼デジタル複写機の構成
図1は一般的なレーザ書込手段が適用されているレーザプリンタと原稿読取装置から構成されているデジタル複写機を示す。
同図において、読取原稿を載置するためのコンタクトガラス111は、光源112によって照明され、読取原稿の画像面からの反射光は、ミラー113、114、115及びレンズ116を介してCCDイメージセンサ117の受光面に結像される。また、光源112及びミラー113は、コンタクトガラス111の下面をコンタクトガラス111と平行に移動する走行体118に搭載されている。
【0031】
主走査はCCDイメージセンサ117の固体走査によって実行される。原稿画像はCCDイメージセンサ117によって1次元的に読み取られ、光学系が移動する(副走査)ことで原稿全面が走査される。
この例においては、読取処理の密度は、主、副走査共に400dpiに設定され、A3サイズ(297mm×420mm)の原稿まで読取可能な構成になっている。
【0032】
次に、上記デジタル複写機を構成するレーザプリンタに関して説明する。
原稿読取装置とレーザプリンタとは一体的に構成されている場合(本実施例)と、構成は別個で電気的にのみ接続されている場合とがある。
【0033】
レーザプリンタには、レーザ書込系、画像再生系、給紙系等の各システムが一体的に構成されている。
上記レーザ書込系は図1、図2、図3に示すように、レーザ出力ユニット219、結像レンズ群120、ミラー121を備えている。レーザ出力ユニット219の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードLDが備わり、書込ユニットにはモータによって高速で定速回転する多角形ミラー(ポリゴンミラー)219aが備わっている。レーザ書込系から出力されるレーザ光は、画像再生系に装備された感光体ドラム122に照射される。
【0034】
図1に示すように、感光体ドラム122の周囲には、感光体ドラム122を均一に帯電する帯電チャージャ123と、イレーサ124と、形成された静電潜像を可視像化する現像ユニット125と、搬送されてきた転写紙に感光体ドラム122の像を転写する転写チャージャ126と、感光体ドラム122から転写紙を分離する分離チャージャ127及び分離爪128と、転写処理後において感光体ドラム122表面をクリーニングするクリーニングユニット129等が装備されている。
【0035】
尚、感光体ドラム122の一旦近傍のレーザ光を照射する位置に、主走査同期信号(PMSYNC)を発生するビームセンサ330が配置されている(図3参照)。
131は搬送ベルト、132は定着ユニット、133、134は給紙カセット、135、136は給紙コロ、137はレジストローラである。
【0036】
以上の構成において、その動作を説明すると、感光体ドラム122の表面を、帯電チャージャ123によって一様に高電位に帯電する。その感光体ドラム122面にレーザ光が照射されると、照射された部分は電位が低下する。レーザ光は記録画素の黒/白に応じてON/OFF制御されるので、レーザ光の照射によって感光体ドラム122面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。
【0037】
静電潜像が形成された部分が現像ユニット125を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に所定のタイミングで記録紙が搬送され、上記トナー像に重なる。
【0038】
このトナー像が転写チャージャ126によって記録紙に転写された後、該記録紙は分離チャージャ127及び分離爪128によって感光体ドラム122から分離される。分離された記録紙は搬送ベルト131によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ユニット132によって熱定着された後、排紙トレイ(図示せず)に排出される。
【0039】
図1に示したデジタル複写機にあっては、給紙系は2系統に構成されている。
一方の給紙系には、給紙カセット133が装備されており、他方の給紙系には給紙カセット134が装備されている。給紙カセット133の記録紙は給紙コロ135によって給紙される。また給紙カセット134内の記録紙は給紙コロ136によって給紙される。
【0040】
給紙された記録紙は、レジストローラ137に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの進行に同期したタイミングで、感光体ドラム122に搬送される。
尚、図示しないが、各給紙系には、カセットの記録紙サイズを検知するサイズ検知センサが備わっている。
【0041】
▲2▼書込レーザダイオードの変調方式
図4は、レーザダイオードのパルス幅変調書込みに用いるパルス幅変調回路のブロック図であり、特に、ディレイラインを用いた方式で、パルス幅信号を得るために複数の遅延素子450〜453と、論理回路(AND回路454、455、OR回路456、457)及びセレクタ458から構成されている。該セレクタからのセレクト信号はLD駆動回路459に入力する。
【0042】
図4におけるパルス幅変調回路でパルス幅信号の発生を図5により説明する。
約50%のディーティの書込クロックを任意の設定時間だけ遅延させる。50%以下の微小パルス幅を得る場合、書込クロックとその遅延信号のANDを取り、遅延量に逆比例するパルス幅を得る(図5(a))。50%以上のパルス幅を得る場合、書込クロックとその遅延信号のORを取り、遅延量に比例するパルス幅を得る(図5(b))。それらのパルス幅を書込みの画素データに基づきセレクタ458により選択し、主走査方向に連続したパルス幅信号が得られる。上記の如く、複数の遅延素子450〜453を用い出力信号を適性値に設定することにより、多階調のパルス幅変調書込みが実行される。
【0043】
本実施例では、ディレイラインを用いた方式でパルス幅変調を実行したが、その他の方式で、多階調のレーザダイオードによるパルス幅変調書込みを実行しても差し支えない。
【0044】
図6に図4において示したLD駆動回路459の回路構成を示す。
LD駆動回路内459は、図示の如くD/Aコンバータ655と、定電流源652と、トランジスタ656と、電流・電圧変換回路653と、A/Dコンバータ654及びレーザダイオードLDとから構成されている。
【0045】
以上の構成において、レーザダイオードの発光光量は、レーザダイオードの順方向電流を定電流源652によって予め決定され、上記パルス幅信号でスイッチングしてパルス幅変調書込みを実行する。
【0046】
▲3▼ 画像読取信号処理
図7に画像読取信号処理の詳細ブロック図を示す。
CCD(電荷結合素子)117は、約5000画素、400dpiの読取が可能で、原稿の主走査方向の反射光を同時に読み取る。CCD117で蓄積された光データを電気信号に変換し(光電変換)、クランプ等の波形修正、増幅、A/D変換を実行し、6ビットのデジタル信号としてIPU(画像処理装置)800へ出力する。
【0047】
更に、具体的に説明するとCCD117のアナログデータ出力は、高速転送のためEVEN、ODDの2系統に別れて出力され、増幅器702、703で各々増幅(信号増幅)されて、アナログスイッチで構成されるスイッチングIC703へ入力する。ここで、シリアルのアナログ信号に合成される(信号合成)。スイッチングIC703によって合成されたアナログ信号は増幅器704によって増幅(可変増幅)されてA/Dコンバータ705に入力する。合成後の一画素の画像転送速度は約10MHzで、これに同期してA/Dコンバータ705で6ビット64階調のデジタル信号に変換する(信号デジタル化)。
【0048】
また、上記(可変)増幅器704では、露光蛍光灯の光量変動を補正するため、原稿走査前に基準白板を読み取り、その増幅度を適性値にするように制御する。
【0049】
▲4▼ 画像処理
原稿濃度を示す1画素毎のデジタル信号は、IPU(画像処理装置)800へ入力されて画像処理される。IPU800による画像処理の流れを図8に示す。IPUは複数のLSIで構成され、画像処理の他にそれに基づく以下に示す制御を実行している。
【0050】
i.シェーディング補正
蛍光灯の直線光源を用い、またレンズによる集光のため、CCD117中央部で光量が最大となり、端部では低下してしまう。また、CCD117には素子個々の感度のばらつきがある。上記の両方を、画素毎の基準白板読取データに基づいて原稿読取データを補正する。
【0051】
ii.MTF補正
レンズ等を用いた光学系では、CCD117による読取出力はレンズなどの性能により周辺画素情報が影響して、なまったように読み取られる。そこで1つの画素データを求める際に、その周辺画素レベルに基づいて補正することにより、再現性の高い画像を得る。
【0052】
iii.主走査方向変倍
本実施例にあっては、画像読取りと書込みの解像度は同一の400dpiであるが、読取画素周波数は約10MHz、書込画素周波数は約12MHzで異なるため、周波数変換を実行している。クロック変換は2ラインメモリの読み書きで実現し、主走査変倍は主走査方向の周辺画素データによる演算で算出している。
【0053】
iv.γ補正
以上の他、IPU(画像処理装置)はAGC等の制御、マスキング、トリミング、ミラーリング、白黒反転等の画像変換、原稿サイズ及び濃度検出、マーカー等の画像検出等も実行している。
【0054】
本実施例は、パルス幅変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0055】
図9(a)に1×2マトリクス、(b)に2×1マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では片方のドットより露光時間を増して、最大露光時間になると次のドットの露光時間を増していく。
【0056】
主走査方向に連続の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることにより、50%以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で2つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が増し階調が連続的になる。但し、後述するように更にライン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続するように2ドット毎に左右交互にパルス幅を形成することが好ましい。
【0057】
一方、副走査方向の2ドットで濃度再現を行う場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドットの主走査方向の片寄りがないように、その中心より成長するパルス幅がよい。
【0058】
主走査或いは副走査方向の2ドットを注目画素として、濃度再現を行う。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従って、CCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式で書込濃度データに変換する。
以上の結果、主走査及び副走査方向に2ドットで512階調が実現される。
【0059】
▲5▼ 2ドット多値回路
図10は2ドット多値回路のブロック図であり、スキャナから入力される6ビットの信号を入力する直列に接続されているラインメモリ1001、1002と、ラッチ1003、1004と、該ラインメモリ1001、1002及びラッチ1003、1004に各々スイッチSW1〜SW4を介して接続されている加算器1005と、該加算器1005に接続されているROM1006とから構成されている。該ROMの出力は8ビットのデータ信号としてプリンタに出力される。
【0060】
以下、i.1×2マトリクス、ii.2×1マトリクス、iii.ドットの集中に分けて詳細に説明する。
i.1×2マトリクス
副走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(1×2マトリクス)は、2つのラインメモリ1001、1002を用いて、主走査2ライン分の読取データを遅延させる。その後、2つの6ビットデータを加算器1005により加算し、その7ビットデータをγ変換用のROM1006に入力する。ROM1006内は、1つのテーブルが265バイトで構成され、その前半128バイトがEVEN、その後半128バイトがODDデータである。
【0061】
初めの加算データがROM1006のアドレスバスに入力され、その番地で示されるEVENデータを書込データとして出力する。次のラインで同一データを加算し、ODDデータを書込データとしてデータバスより出力する。EVEN、ODDの切替えはライン周期(PMSYNC)に同期して行う。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0062】
図10に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW1及びEVEN/ODDは主走査1ライン毎に切替え、スイッチSW3、SW4はラインメモリ1001、1002からのデータが選択されるように上側に設定する。
【0063】
ii.2×1マトリクス
主走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(2×1マトリクス)は、2つのラッチ1003、1004を用いて、主走査方向2ドット分の読取データを遅延させる。以下、1×2マトリクスの場合と同様に、加算処理、γ変換処理を実行して書込データを出力する。EVEN、ODDの切替えは書込ドット周期(WRITECLK)に同期して実行する。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0064】
図10に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW2及びEVEN/ODDは書込1クロック毎に切替え、スイッチSW3、SW4はラッチ1003、1004からのデータが選択されるように下側に設定する。
【0065】
iii.ドットの集中
書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる100線の画像を形成する場合は、EVEN、ODDの切替え周期を各々2分周することで実行する。以上、全てのモードにおいて階調情報の欠落は起きない。
【0066】
本装置に使用するγ変換テーブルの例を図11に示す。
図11に示すγ変換テーブルは、原稿濃度に対して複写濃度がほぼ等しくなるように出力するもの(A)と、プリンタの階調チェックを実行するための入力データに対してリニアに出力するもの(B)がある。中間濃度までは片方のEVENドットが最大値に達すると、ODDドットの露光強度を増加させる。これにより、2ドットの濃度情報を維持しながら、ドットを集中させる。
【0067】
また、このγ変換テーブルにより自由にγを制御でき、2ドットの増加の仕方も変えることができる。更に、面積階調との組み合わせ方式によっても濃度出力特性が変わるため、γ変換データを選択或いは変換テーブルにRAMを用い、それを書き換える。
【0068】
一般に、書込み露光光量に対するプリント濃度で表されるプリンタのγ特性の逆変換をテーブル値にすることにより、プリンタ単体のγ特性をリニアにすることができる。
【0069】
図10の2ドット多値回路は、IPU800内に構成され、スキャナからの1ドット毎の画像データを変換して書込系へ出力する。
以上の結果、主走査及び副走査方向の2ドット単位を1画素として512階調の書込処理が実現する。
【0070】
本発明による2ドット多値書込方式を用いて、各濃度における画像を出力し、そのバンディング(帯状の副走査方向の濃度ムラ)の発生について効果を確認したところ、1ドット多階調の画像と比較して2ドット多階調の画像は、バンディングが大きく低減された。
【0071】
次に、本発明の第2の実施例を示す。
上記第1の実施例と重複する説明は簡略化のため省略する。
図12は、本発明の第2の実施例に係るレーザダイオード(LD)のパワー変調方式のブロック図であり、発光レベル指令信号は、第1の電流変換手段1200及び第2の電流変換手段1201へ入力される。
【0072】
第1の電流変換手段1200では発光レベル指令信号は、その強弱に応じて発光レベル指令信号電流(出力電流)ISに変換される。第1の電流変換手段1200の出力電流ISはレーザダイオードLD1の受光素子1202に発生する光出力POに比例する光起電流ILとの差の入力電流IS−ILとなって、電流増幅器1203に入力する。
【0073】
該電流増幅器1203は、入力電流IS−ILをA倍した出力電流A(IS−IL)を出力する。
一方、第2の電流変換手段1201により発光レベル指令信号は設定光量PSを発光させる出力電流I1に変換される。この出力電流I1と、前記電流増幅器1203の出力電流A(IS−IL)との和であるI1+A(IS−IL)はレーザダイオードLD1の順方向電流となる。
【0074】
このようにして、レーザダイオードLD1は順方向電流I1+A(IS−IL)により決定される光出力POを得る。
即ち、下記の関係式が成立する。
PO=P{I1+A(IS−IL)}
P:レーザダイオードLD1の光出力−順方向電流特性を表す関数
【0075】
ここで、I1はIS≒ILとなるように設定されているので、下記のように近似できる。
PO=P(I1)+[δp/δI]I=I1・A(IS−IL)
=PS+η・A・(IS−IL)
受光素子の放射感度S、レーザダイオードLD1との結合効率をδとおくと、
PO=PS+η・A・(IS−PO・S・δ)
と表され、
PO={PS/(1+η・δ・S・A)}+IS{η・A/(1+η・δ・S・A)}
となる。
【0076】
光電気負期間ループの交叉周波数をfOとおくと、上記光出力POのステップ応答は下記のように近似的に表すことができる。
PO=IS/δ・S+{PS−IS/δ・S}・exp(−2π・fOt)
【0077】
第2の変換手段1201により設定されるPSは、IS/δSに等しくなるように設定されているが、例えば、ドゥループ特性によりPSが5%変動した場合、fO=40MHzであったとしても、POの誤差が0.4%以下になるのに要する時間は約10ns程度となる。
【0078】
また、光出力POを変化させた直後から設定された時間τOまでの全光量(光出力の積分値∫POUT)誤差が0.4%以下となるための前記交叉周波数fOはτO=50nsとした場合、fO≧40MHzであればよく、この程度の交叉周波数ならば容易に実現できる。
以上説明したように、本方式により、高速・高精度・高分解能のレーザダイオード制御方式が実現できる。
【0079】
本方式を用いたレーザダイオードLD1をパワー変調することにより、発光レベル指令信号に256通りのアナログ信号を入力し、レーザプリンタにおいて、1ドット256階調の画像出力が実現される。
【0080】
次に、複数の定電流電源を用いた第2の実施例に係るレーザダイオード(LD)のパワー変調方式に関して説明する。
本実施例におけるレーザダイオードの駆動制御方式は、図13に示すレーザダイオードの順方向電流(I)と発光強度(L)との関係(I−L特性)を用いている。
【0081】
このレーザダイオードのI−L特性は、閾値電流(Ith)以上の順方向電流においてはほぼリニアで、その時の微分量子効率(n)を一定として扱う。
制御方式は、図14に示すように、順方向電流を複数の定電流源1441、1442、1443、1444の合計電流で駆動し、それを書込データによりスイッチ1445、1446、1447でスイッチングする。閾値電流よりも大きなバイアス電流を定電流源1441により供給し、1:2:4の電流値になるように重み付けられた定電流源1442、1443、1444により、レーザダイオードの駆動電流を3ビット8値に制御する。そのときの電流値は各々I1、I2、I3であり、スイッチ1445、1446、1447は駆動しない最小値のバイアス電流はI0である。従って、各電流I0〜I3による発光強度(光量)は図13に示す通りでI0〜I3の電流の全ての組み合わせによる光量はL0〜L7まで8通りが光量差を等しく得られる。
【0082】
そのときの設定手順は、次のように実行する。
(a) レーザダイオード発光強度範囲P0〜Pmaxに設定(但し、P0≒0)。
(b) レーザダイオード最小発光強度P0←レーザダイオード順方向電流I0を決定する。
(c) レーザダイオード最大発光強度Pmax←レーザダイオード順方向電流I0+ImaxによりImaxを決定する。
(d) I1=(1/7)・Imax、I2=(2/7)・Imax、I3=(4/7)・Imaxとする。以上により、定電流源数をnとすると、2nの発光強度が得られ、例えば、8個の定電流源を用い、8ビットの発光データによりスイッチングすれば、256通りのレーザダイオードの露光出力が得られる。
【0083】
次に、第2の実施例における画像処理について説明する。
本実施例は、レーザダイオードパワー変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0084】
図15に1×2マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では、前の片方のドットより露光パワーを増して、最大値となる次の後のドットの露光パワーを増していく。
【0085】
副走査方向の2ドットを注目画素として濃度再現を実行する。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従ってCCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値に加算し、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式により書込濃度データに変換する。以上の結果、主走査方向の2ドットで512階調が実現される。
【0086】
形成される中間調濃度領域のチャートは図16に示すように発生する。
図中、EVENのドットより濃度を埋めていく。
副走査方向で面積階調を実行する図16(a)、(b)の1×2マトリクスは横線基調となる。
【0087】
図16(b)は、図16(a)の書込位相を互い違いに変えたもので、主走査方向に2ドットラインを形成し、100線の画像を形成する。これにより階調数は変わらないがラインが集中し、見かけの解像度は半分に低下する。
【0088】
次に、第2の実施例における2ドット多値回路について説明する。
図17は2ドット多値回路のブロック図であり、スキャナから入力される6ビットの信号を入力する直列に接続されているラインメモリ1701、1702と、スイッチSW1を介して接続されている加算器1703と、該加算器1703に接続されているROM1704とから構成されている。該ROM1704の出力は8ビットのデータ信号としてプリンタに出力される。
【0089】
以下、i.1×2マトリクス、ii.ドットの集中に分けて詳細に説明する。
i.1×2マトリクス
副走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(1×2マトリクス)は、2つのラインメモリ1701、1702を用いて、主走査2ライン分の読取データを遅延させる。その後、2つの6ビットデータを加算器1703により加算し、その7ビットデータをγ変換用のROM1704に入力する。ROM1704内は、1つのテーブルが265バイトで構成され、その前半128バイトがEVEN、その後半128バイトがODDデータである。
【0090】
初めの加算データがROM1704のアドレスバスに入力され、その番地で示されるEVENデータを書込データとして出力する。次のラインで同一データを加算し、ODDデータを書込データとしてデータバスより出力する。EVEN、ODDの切替えはライン周期(PMSYNC)に同期して行う。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0091】
図17に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW1及びEVEN/ODDは主走査1ライン毎に切替える。
【0092】
ii.ドットの集中
書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる100線の画像を形成する場合は、EVEN、ODDの切替え周期をライン周期(PMSYNC)の2分周で行う。以上、全てのモードにおいて階調情報の欠落は起きない。
【0093】
本実施例による2ドット多値書込方式を用いて、各濃度における画像を出力し、そのバンディング(帯状の副走査方向の濃度ムラ)の発生について効果を確認した。
【0094】
画像出力は、感光体ドラムの2mmピッチで1%の回転速度ムラを加えてバン
ディングを強制的に発生させる。官能評価においては、図13に示すようにレーザダイオードのパワー変調による1ドット多階調の画像と比較して2ドット多階調の画像は、バンディングが大きく低減された。
【0095】
次に、本発明の第3の実施例を説明する。
尚、上記説明した実施例と同一部分は簡略化のため、その説明を省略する。
本実施例では、パルス幅変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0096】
図9(a)に1×2マトリクス、(b)に2×1マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では片方のドットより露光時間を増して、最大露光時間となると次のドットの露光時間を増していく。
【0097】
主走査方向に連続の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることにより、50%以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で2つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が増し、階調が連続的になる。但し、更にライン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続するように2ドット毎に左右交互にパルス幅を形成することが好ましい。
【0098】
この場合の書込パルス発生回路を図18に示す。
図18において、定電流源及び充放電器により構成される鋸歯状波発生回路1801と、書込多値データをアナログデータに変換するD/A変換器1802と、上記鋸歯状波発生回路1801からの出力とD/A変換器1802からの出力を比較する比較器1803とから構成されている。
【0099】
図18に示す書込パルス発生回路によるパルス信号の発生を図19の各出力点A、B、Cの信号で示す。図18に示した書込パルス発生回路により、ドット毎のパルス信号はドット書込位置の左側より発生する。即ち、2ドット処理の連続出力ではパルス幅信号が連続となり、主走査方向の2ドットで1画素を形成する。そのドット形成の状態を図20に示す。
【0100】
一方、副走査方向の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドットの主走査方向の片寄りがないように、その中心より成長するパルス幅がより良い。
この場合のパルス幅信号の発生方法は、図4に示したディレイラインを用いて実行される。
【0101】
また、図21のパルス発生回路によっても実行できる。図21のパルス発生回路は図18に示した鋸歯状波発生回路1801を三角波発生回路2101に置き換えて構成されている。これによって図22に示すように書込ドットは、その中心より成長する。
【0102】
更に、上記の如く位相変換した場合、画素の両端ドット、即ち、パルス幅変調により1ドット内の濃度変換を実行しているドットは、パルス信号が連続になるように、パルスを画素中心側より発生させる。その画素形成の状態を図23に示す。パルス発生回路は図18に示した鋸歯状波発生回路1801と逆位相の鋸歯状波発生回路とを設け、これを交互に選択することにより実行される。
これにより、画素の右側に位置するパルス幅はドットの左に、画素の左側に位置するパルス幅はドットの右に形成され、パルス幅信号が連続となる。
【0103】
そのパルス幅信号の状態を図23に示す。
主走査或いは副走査方向の2ドットを注目画素として、濃度再現を行う。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従って、CCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式で書込濃度データに変換する。
以上の結果、主走査及び副走査方向に2ドットで512階調が実現される。
【0104】
形成される中間調濃度領域のチャートは図24に示すように発生する。
図中、EVENのドットより濃度を埋めていく。
副走査方向で面積階調を実行する図24(a)、(c)の1×2マトリクスは横線基調、主走査方向で面積階調を行う図24(b)、(d)の2×1マトリクスは縦線基調となる。
【0105】
図24(c)、(d)は、各々図24(a)、(b)の書込位相を互い違いに変えたもので、主走査及び副走査に2ドットラインを形成し、100線の画像を形成する。これにより階調数は変わらないがラインが集中し、見かけの解像度は半分に低下する。
【0106】
2ドット多階調の画像は1ドット多階調の画像と比較して、中間調領域も濃度ムラが少なく滑らかに表現される。また、階調の境目に発生していた濃度低下、ハーフトーン後端白抜け等が改善される。1ドット多階調画像は、トナーの付き方に規則性が見られず、これが原因となって中間調画像をノイジーに見せていたが、上記各実施例による2ドット処理したものは、横線が明らかに再現しており、これが視覚的に滑らかに見える。
【0107】
更に、複数ドット、例えば3ドット処理では、バンディングはなくなり、濃度は安定し、中間調が滑らかに再現される。
尚、本方式による複数ドットによる多階調書込方式は、本実施例以外にもパワー変調やパルス幅変調などのレーザダイオードの変調方式に係わらず使用可能な画像処理方式である。
【0108】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力することとしたので、中間調領域で、主走査或いは副走査方向に書き込みドットを間引くことになり、中間露光領域での露光ビームの裾野の重なりが少なくなり、バンディングに対する余裕度が増加する。
【0109】
更に、ライン画像に集中させることにより、画像ノイズを低減し、階調再現を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像形成装置を適用するデジタル複写機の構成を示す説明図である。
【図2】図1に示したデジタル複写機におけるレーザ書込系の構成を示す説明図である。
【図3】図1に示したデジタル複写機におけるレーザ書込系の構成を示す説明図である。
【図4】図1に示したデジタル複写機に用いられるパルス幅変調回路の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示したパルス幅変調回路によるパルス幅信号の発生を示す説明図である。
【図6】レーザダイオードのドライブ回路を示す回路図である。
【図7】画像読取信号処理を実行する各部を示すブロック図である。
【図8】画像処理装置による画像処理の流れを示すブロック図である。
【図9】各々1×2マトリクス、2×1マトリクスの光書込方式を示す説明図である。
【図10】本発明による画像形成装置に用いられる2ドット多値回路のブロック図である。
【図11】2ドット多値γ変換を示すテーブルである。
【図12】図1に示したデジタル複写機に用いられるレーザダイオード(LD)のパワー変調方式を示すブロック図である。
【図13】レーザダイオードの順方向電流(I)と発光強度(L)との関係(I−L特性)を示すグラフである。
【図14】レーザダイオードの制御方式を示す回路図である。
【図15】1×2マトリクスの光書込方式を示す説明図である。
【図16】形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。
【図17】実施の形態2に基づく2ドット多値回路のブロック図である。
【図18】パルス信号発生回路の構成を示すブロック図である。
【図19】図18に示したパルス信号発生回路の各部における信号波形を示す説明図である。
【図20】図18に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状態を示す説明図である。
【図21】他のパルス信号発生回路の構成を示すブロック図である。
【図22】図21に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状態を示す説明図である。
【図23】画素形成の状態を示す説明図である。
【図24】形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。
【符号の説明】
117 CCDイメージセンサ
122 感光体ドラム
219 レーザ出力ユニット
330 ビームセンサ
450〜453 遅延素子
454,455 AND回路
456,457 OR回路
458 セレクタ
459 LD駆動回路
652 定電流源
702,704 増幅器
703 スイッチングIC
705 A/Dコンバータ
800 IPU(画像処理装置)
1001,1002,1701,1702 ラインメモリ
1003,1004 ラッチ
1005,1703 加算器
1006,1704 ROM
1200 第1の電流変換手段
1201 第2の電流変換手段
1202 受光素子
1203 電流増幅器
1441〜1444 定電流源
1445〜1447 スイッチ
1801 鋸歯状波発生回路
1802 D/A変換器
1803 比較器
2101 三角波発生回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機等に応用される画像形成装置及びその方法に関し、より詳細には1ドット変調による多値書込みに解像性の低下の少ない微小マトリクスとを組み合わせて、バンディング及び画像ノイズを低減させ、高画質な画像形成を実現する画像形成装置及びその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、デジタル複写機における書込処理においては、その解像性と階調性が重要な要因となる。細かな解像性と、中間調を忠実に再現する階調性が文字や写真を含むあらゆる原稿に対する複写処理において望まれる。
【0003】
従来において、階調性を表す方式としてディザマトリクスを用いた面積階調法がある(特開昭54−144126号公報、特開昭56−17478号公報、特開昭57−76977号公報等に開示されている)。
【0004】
しかしながら、上記面積階調法にあっては、複数のドットで画素を構成し、該書込ドット数で濃度表現を行うため、解像度が低下する。この場合、2値書込方式では画素を構成するドット数をNとすると、その階調数は地肌白部を含まずに、N段の階調が表されるが、一般に解像性は1/Nに低下する。
【0005】
一方、解像性を低下させないで、多階調を実現する1ドット多値書込方式が提案されている。
これは、例えば、電子写真方式のレーザビーム書込みにおいて、書込み1ドットの濃度を変調するものである。書込みのレーザダイオードの光変調方式には、主にその露光時間を変調するパルス幅変調方式と、露光強度を変調するパワー変調方式とがある。上記パルス幅変調方式としては特開昭62−49776号公報、パワー変調方式としては特開昭64−1547号公報に開示されている。
【0006】
デジタル複写機の高画質化の1つの条件としては高精度の中間調再現が必要である。また、解像性と階調性の両立には、上記1ドット多値書込方式が好ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記1ドット多値書込方式は、バンディングが発生し易いという欠点を有する。
デジタル複写機において、中間調領域にて発生するバンディングは、感光体の駆動ムラや振動、書込光学系の走査ピッチムラ等により発生する。該バンディングは、主走査方向に連続な帯状の濃度ムラとして現れる。特に、1ドット多値書込方式において、露光のレーザダイオードの副走査方向における走査ピッチムラにより、中間露光領域の露光ビームの裾野が重なり、バンディングが発生する。
【0008】
更に、高解像度化により、バンディングに対する精度も要求されつつある。
また、現在多く用いられている400dpi程度における1ドット多値書込みにおいて、現状の電子写真プロセスにあっては、変調方式に関わらず中間調ベタ部に濃度ムラによる画像ノイズが発生し、中間調が滑らかに再現されないという問題点がある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1ドット変調による多値書込みに、解像性の低下の少ない微小マトリクスを組み合わせる方式を採用し、バンディング及び画像ノイズを低減させ画像濃度を安定させて安価な方式で縦線基調の画像を形成し、高画質な画像形成を実現することを第1の目的とする。
また、主走査方向に連続するトナー像を形成して高画質な画像形成を実現することを第2の目的とする。
【0010】
更に、1ドット変調による多値書込方式と、解像度の低下の少ない微小マトリクスとの組み合わせた方式により、文字、写真或いは両者の混在する原稿に対して高画質な画像形成を実現することを第3の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0012】
また、請求項2にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0013】
また、請求項3にかかる発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記移設手段は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする。
【0014】
また、請求項4にかかる発明は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記特定手段は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0015】
また、請求項5にかかる発明は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記特定手段は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0016】
また、請求項6にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0017】
また、請求項7にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【0018】
また、請求項8にかかる発明は、請求項1〜7のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、画像書き込み画素の2倍の周期以上の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0019】
また、請求項9にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0020】
また、請求項10にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0021】
また、請求項11にかかる発明は、請求項9または10に記載の画像形成方法において、前記移設工程は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする。
【0022】
また、請求項12にかかる発明は、請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記特定工程は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0023】
また、請求項13にかかる発明は、請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記特定工程は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0024】
また、請求項14にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0025】
また、請求項15にかかる発明は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、前記特定工程によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
【0026】
また、請求項16にかかる発明は、請求項9〜15のいずれか一つに記載の画像形成方法において、前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、画像書き込み解像度の半分の周期以下の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする。
【0027】
本発明による画像形成装置は次のように作用する。
本発明による画像形成装置及び方法は、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力することとしたので、中間調領域で、主走査或いは副走査方向に書き込みドットを間引くことになり、中間露光領域での露光ビームの裾野の重なりが少なくなり、バンディングに対する余裕度が増加する。
【0028】
更に、ライン画像に集中させることにより、画像ノイズを低減し、階調再現を安定化させる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して▲1▼デジタル複写機の構成、▲2▼書込レーザダイオードの変調方式、▲3▼画像読取信号処理、▲4▼画像処理、▲5▼2ドット多値回路の順に説明する。
【0030】
▲1▼デジタル複写機の構成
図1は一般的なレーザ書込手段が適用されているレーザプリンタと原稿読取装置から構成されているデジタル複写機を示す。
同図において、読取原稿を載置するためのコンタクトガラス111は、光源112によって照明され、読取原稿の画像面からの反射光は、ミラー113、114、115及びレンズ116を介してCCDイメージセンサ117の受光面に結像される。また、光源112及びミラー113は、コンタクトガラス111の下面をコンタクトガラス111と平行に移動する走行体118に搭載されている。
【0031】
主走査はCCDイメージセンサ117の固体走査によって実行される。原稿画像はCCDイメージセンサ117によって1次元的に読み取られ、光学系が移動する(副走査)ことで原稿全面が走査される。
この例においては、読取処理の密度は、主、副走査共に400dpiに設定され、A3サイズ(297mm×420mm)の原稿まで読取可能な構成になっている。
【0032】
次に、上記デジタル複写機を構成するレーザプリンタに関して説明する。
原稿読取装置とレーザプリンタとは一体的に構成されている場合(本実施例)と、構成は別個で電気的にのみ接続されている場合とがある。
【0033】
レーザプリンタには、レーザ書込系、画像再生系、給紙系等の各システムが一体的に構成されている。
上記レーザ書込系は図1、図2、図3に示すように、レーザ出力ユニット219、結像レンズ群120、ミラー121を備えている。レーザ出力ユニット219の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードLDが備わり、書込ユニットにはモータによって高速で定速回転する多角形ミラー(ポリゴンミラー)219aが備わっている。レーザ書込系から出力されるレーザ光は、画像再生系に装備された感光体ドラム122に照射される。
【0034】
図1に示すように、感光体ドラム122の周囲には、感光体ドラム122を均一に帯電する帯電チャージャ123と、イレーサ124と、形成された静電潜像を可視像化する現像ユニット125と、搬送されてきた転写紙に感光体ドラム122の像を転写する転写チャージャ126と、感光体ドラム122から転写紙を分離する分離チャージャ127及び分離爪128と、転写処理後において感光体ドラム122表面をクリーニングするクリーニングユニット129等が装備されている。
【0035】
尚、感光体ドラム122の一旦近傍のレーザ光を照射する位置に、主走査同期信号(PMSYNC)を発生するビームセンサ330が配置されている(図3参照)。
131は搬送ベルト、132は定着ユニット、133、134は給紙カセット、135、136は給紙コロ、137はレジストローラである。
【0036】
以上の構成において、その動作を説明すると、感光体ドラム122の表面を、帯電チャージャ123によって一様に高電位に帯電する。その感光体ドラム122面にレーザ光が照射されると、照射された部分は電位が低下する。レーザ光は記録画素の黒/白に応じてON/OFF制御されるので、レーザ光の照射によって感光体ドラム122面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。
【0037】
静電潜像が形成された部分が現像ユニット125を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に所定のタイミングで記録紙が搬送され、上記トナー像に重なる。
【0038】
このトナー像が転写チャージャ126によって記録紙に転写された後、該記録紙は分離チャージャ127及び分離爪128によって感光体ドラム122から分離される。分離された記録紙は搬送ベルト131によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ユニット132によって熱定着された後、排紙トレイ(図示せず)に排出される。
【0039】
図1に示したデジタル複写機にあっては、給紙系は2系統に構成されている。
一方の給紙系には、給紙カセット133が装備されており、他方の給紙系には給紙カセット134が装備されている。給紙カセット133の記録紙は給紙コロ135によって給紙される。また給紙カセット134内の記録紙は給紙コロ136によって給紙される。
【0040】
給紙された記録紙は、レジストローラ137に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの進行に同期したタイミングで、感光体ドラム122に搬送される。
尚、図示しないが、各給紙系には、カセットの記録紙サイズを検知するサイズ検知センサが備わっている。
【0041】
▲2▼書込レーザダイオードの変調方式
図4は、レーザダイオードのパルス幅変調書込みに用いるパルス幅変調回路のブロック図であり、特に、ディレイラインを用いた方式で、パルス幅信号を得るために複数の遅延素子450〜453と、論理回路(AND回路454、455、OR回路456、457)及びセレクタ458から構成されている。該セレクタからのセレクト信号はLD駆動回路459に入力する。
【0042】
図4におけるパルス幅変調回路でパルス幅信号の発生を図5により説明する。
約50%のディーティの書込クロックを任意の設定時間だけ遅延させる。50%以下の微小パルス幅を得る場合、書込クロックとその遅延信号のANDを取り、遅延量に逆比例するパルス幅を得る(図5(a))。50%以上のパルス幅を得る場合、書込クロックとその遅延信号のORを取り、遅延量に比例するパルス幅を得る(図5(b))。それらのパルス幅を書込みの画素データに基づきセレクタ458により選択し、主走査方向に連続したパルス幅信号が得られる。上記の如く、複数の遅延素子450〜453を用い出力信号を適性値に設定することにより、多階調のパルス幅変調書込みが実行される。
【0043】
本実施例では、ディレイラインを用いた方式でパルス幅変調を実行したが、その他の方式で、多階調のレーザダイオードによるパルス幅変調書込みを実行しても差し支えない。
【0044】
図6に図4において示したLD駆動回路459の回路構成を示す。
LD駆動回路内459は、図示の如くD/Aコンバータ655と、定電流源652と、トランジスタ656と、電流・電圧変換回路653と、A/Dコンバータ654及びレーザダイオードLDとから構成されている。
【0045】
以上の構成において、レーザダイオードの発光光量は、レーザダイオードの順方向電流を定電流源652によって予め決定され、上記パルス幅信号でスイッチングしてパルス幅変調書込みを実行する。
【0046】
▲3▼ 画像読取信号処理
図7に画像読取信号処理の詳細ブロック図を示す。
CCD(電荷結合素子)117は、約5000画素、400dpiの読取が可能で、原稿の主走査方向の反射光を同時に読み取る。CCD117で蓄積された光データを電気信号に変換し(光電変換)、クランプ等の波形修正、増幅、A/D変換を実行し、6ビットのデジタル信号としてIPU(画像処理装置)800へ出力する。
【0047】
更に、具体的に説明するとCCD117のアナログデータ出力は、高速転送のためEVEN、ODDの2系統に別れて出力され、増幅器702、703で各々増幅(信号増幅)されて、アナログスイッチで構成されるスイッチングIC703へ入力する。ここで、シリアルのアナログ信号に合成される(信号合成)。スイッチングIC703によって合成されたアナログ信号は増幅器704によって増幅(可変増幅)されてA/Dコンバータ705に入力する。合成後の一画素の画像転送速度は約10MHzで、これに同期してA/Dコンバータ705で6ビット64階調のデジタル信号に変換する(信号デジタル化)。
【0048】
また、上記(可変)増幅器704では、露光蛍光灯の光量変動を補正するため、原稿走査前に基準白板を読み取り、その増幅度を適性値にするように制御する。
【0049】
▲4▼ 画像処理
原稿濃度を示す1画素毎のデジタル信号は、IPU(画像処理装置)800へ入力されて画像処理される。IPU800による画像処理の流れを図8に示す。IPUは複数のLSIで構成され、画像処理の他にそれに基づく以下に示す制御を実行している。
【0050】
i.シェーディング補正
蛍光灯の直線光源を用い、またレンズによる集光のため、CCD117中央部で光量が最大となり、端部では低下してしまう。また、CCD117には素子個々の感度のばらつきがある。上記の両方を、画素毎の基準白板読取データに基づいて原稿読取データを補正する。
【0051】
ii.MTF補正
レンズ等を用いた光学系では、CCD117による読取出力はレンズなどの性能により周辺画素情報が影響して、なまったように読み取られる。そこで1つの画素データを求める際に、その周辺画素レベルに基づいて補正することにより、再現性の高い画像を得る。
【0052】
iii.主走査方向変倍
本実施例にあっては、画像読取りと書込みの解像度は同一の400dpiであるが、読取画素周波数は約10MHz、書込画素周波数は約12MHzで異なるため、周波数変換を実行している。クロック変換は2ラインメモリの読み書きで実現し、主走査変倍は主走査方向の周辺画素データによる演算で算出している。
【0053】
iv.γ補正
以上の他、IPU(画像処理装置)はAGC等の制御、マスキング、トリミング、ミラーリング、白黒反転等の画像変換、原稿サイズ及び濃度検出、マーカー等の画像検出等も実行している。
【0054】
本実施例は、パルス幅変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0055】
図9(a)に1×2マトリクス、(b)に2×1マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では片方のドットより露光時間を増して、最大露光時間になると次のドットの露光時間を増していく。
【0056】
主走査方向に連続の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることにより、50%以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で2つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が増し階調が連続的になる。但し、後述するように更にライン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続するように2ドット毎に左右交互にパルス幅を形成することが好ましい。
【0057】
一方、副走査方向の2ドットで濃度再現を行う場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドットの主走査方向の片寄りがないように、その中心より成長するパルス幅がよい。
【0058】
主走査或いは副走査方向の2ドットを注目画素として、濃度再現を行う。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従って、CCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式で書込濃度データに変換する。
以上の結果、主走査及び副走査方向に2ドットで512階調が実現される。
【0059】
▲5▼ 2ドット多値回路
図10は2ドット多値回路のブロック図であり、スキャナから入力される6ビットの信号を入力する直列に接続されているラインメモリ1001、1002と、ラッチ1003、1004と、該ラインメモリ1001、1002及びラッチ1003、1004に各々スイッチSW1〜SW4を介して接続されている加算器1005と、該加算器1005に接続されているROM1006とから構成されている。該ROMの出力は8ビットのデータ信号としてプリンタに出力される。
【0060】
以下、i.1×2マトリクス、ii.2×1マトリクス、iii.ドットの集中に分けて詳細に説明する。
i.1×2マトリクス
副走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(1×2マトリクス)は、2つのラインメモリ1001、1002を用いて、主走査2ライン分の読取データを遅延させる。その後、2つの6ビットデータを加算器1005により加算し、その7ビットデータをγ変換用のROM1006に入力する。ROM1006内は、1つのテーブルが265バイトで構成され、その前半128バイトがEVEN、その後半128バイトがODDデータである。
【0061】
初めの加算データがROM1006のアドレスバスに入力され、その番地で示されるEVENデータを書込データとして出力する。次のラインで同一データを加算し、ODDデータを書込データとしてデータバスより出力する。EVEN、ODDの切替えはライン周期(PMSYNC)に同期して行う。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0062】
図10に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW1及びEVEN/ODDは主走査1ライン毎に切替え、スイッチSW3、SW4はラインメモリ1001、1002からのデータが選択されるように上側に設定する。
【0063】
ii.2×1マトリクス
主走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(2×1マトリクス)は、2つのラッチ1003、1004を用いて、主走査方向2ドット分の読取データを遅延させる。以下、1×2マトリクスの場合と同様に、加算処理、γ変換処理を実行して書込データを出力する。EVEN、ODDの切替えは書込ドット周期(WRITECLK)に同期して実行する。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0064】
図10に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW2及びEVEN/ODDは書込1クロック毎に切替え、スイッチSW3、SW4はラッチ1003、1004からのデータが選択されるように下側に設定する。
【0065】
iii.ドットの集中
書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる100線の画像を形成する場合は、EVEN、ODDの切替え周期を各々2分周することで実行する。以上、全てのモードにおいて階調情報の欠落は起きない。
【0066】
本装置に使用するγ変換テーブルの例を図11に示す。
図11に示すγ変換テーブルは、原稿濃度に対して複写濃度がほぼ等しくなるように出力するもの(A)と、プリンタの階調チェックを実行するための入力データに対してリニアに出力するもの(B)がある。中間濃度までは片方のEVENドットが最大値に達すると、ODDドットの露光強度を増加させる。これにより、2ドットの濃度情報を維持しながら、ドットを集中させる。
【0067】
また、このγ変換テーブルにより自由にγを制御でき、2ドットの増加の仕方も変えることができる。更に、面積階調との組み合わせ方式によっても濃度出力特性が変わるため、γ変換データを選択或いは変換テーブルにRAMを用い、それを書き換える。
【0068】
一般に、書込み露光光量に対するプリント濃度で表されるプリンタのγ特性の逆変換をテーブル値にすることにより、プリンタ単体のγ特性をリニアにすることができる。
【0069】
図10の2ドット多値回路は、IPU800内に構成され、スキャナからの1ドット毎の画像データを変換して書込系へ出力する。
以上の結果、主走査及び副走査方向の2ドット単位を1画素として512階調の書込処理が実現する。
【0070】
本発明による2ドット多値書込方式を用いて、各濃度における画像を出力し、そのバンディング(帯状の副走査方向の濃度ムラ)の発生について効果を確認したところ、1ドット多階調の画像と比較して2ドット多階調の画像は、バンディングが大きく低減された。
【0071】
次に、本発明の第2の実施例を示す。
上記第1の実施例と重複する説明は簡略化のため省略する。
図12は、本発明の第2の実施例に係るレーザダイオード(LD)のパワー変調方式のブロック図であり、発光レベル指令信号は、第1の電流変換手段1200及び第2の電流変換手段1201へ入力される。
【0072】
第1の電流変換手段1200では発光レベル指令信号は、その強弱に応じて発光レベル指令信号電流(出力電流)ISに変換される。第1の電流変換手段1200の出力電流ISはレーザダイオードLD1の受光素子1202に発生する光出力POに比例する光起電流ILとの差の入力電流IS−ILとなって、電流増幅器1203に入力する。
【0073】
該電流増幅器1203は、入力電流IS−ILをA倍した出力電流A(IS−IL)を出力する。
一方、第2の電流変換手段1201により発光レベル指令信号は設定光量PSを発光させる出力電流I1に変換される。この出力電流I1と、前記電流増幅器1203の出力電流A(IS−IL)との和であるI1+A(IS−IL)はレーザダイオードLD1の順方向電流となる。
【0074】
このようにして、レーザダイオードLD1は順方向電流I1+A(IS−IL)により決定される光出力POを得る。
即ち、下記の関係式が成立する。
PO=P{I1+A(IS−IL)}
P:レーザダイオードLD1の光出力−順方向電流特性を表す関数
【0075】
ここで、I1はIS≒ILとなるように設定されているので、下記のように近似できる。
PO=P(I1)+[δp/δI]I=I1・A(IS−IL)
=PS+η・A・(IS−IL)
受光素子の放射感度S、レーザダイオードLD1との結合効率をδとおくと、
PO=PS+η・A・(IS−PO・S・δ)
と表され、
PO={PS/(1+η・δ・S・A)}+IS{η・A/(1+η・δ・S・A)}
となる。
【0076】
光電気負期間ループの交叉周波数をfOとおくと、上記光出力POのステップ応答は下記のように近似的に表すことができる。
PO=IS/δ・S+{PS−IS/δ・S}・exp(−2π・fOt)
【0077】
第2の変換手段1201により設定されるPSは、IS/δSに等しくなるように設定されているが、例えば、ドゥループ特性によりPSが5%変動した場合、fO=40MHzであったとしても、POの誤差が0.4%以下になるのに要する時間は約10ns程度となる。
【0078】
また、光出力POを変化させた直後から設定された時間τOまでの全光量(光出力の積分値∫POUT)誤差が0.4%以下となるための前記交叉周波数fOはτO=50nsとした場合、fO≧40MHzであればよく、この程度の交叉周波数ならば容易に実現できる。
以上説明したように、本方式により、高速・高精度・高分解能のレーザダイオード制御方式が実現できる。
【0079】
本方式を用いたレーザダイオードLD1をパワー変調することにより、発光レベル指令信号に256通りのアナログ信号を入力し、レーザプリンタにおいて、1ドット256階調の画像出力が実現される。
【0080】
次に、複数の定電流電源を用いた第2の実施例に係るレーザダイオード(LD)のパワー変調方式に関して説明する。
本実施例におけるレーザダイオードの駆動制御方式は、図13に示すレーザダイオードの順方向電流(I)と発光強度(L)との関係(I−L特性)を用いている。
【0081】
このレーザダイオードのI−L特性は、閾値電流(Ith)以上の順方向電流においてはほぼリニアで、その時の微分量子効率(n)を一定として扱う。
制御方式は、図14に示すように、順方向電流を複数の定電流源1441、1442、1443、1444の合計電流で駆動し、それを書込データによりスイッチ1445、1446、1447でスイッチングする。閾値電流よりも大きなバイアス電流を定電流源1441により供給し、1:2:4の電流値になるように重み付けられた定電流源1442、1443、1444により、レーザダイオードの駆動電流を3ビット8値に制御する。そのときの電流値は各々I1、I2、I3であり、スイッチ1445、1446、1447は駆動しない最小値のバイアス電流はI0である。従って、各電流I0〜I3による発光強度(光量)は図13に示す通りでI0〜I3の電流の全ての組み合わせによる光量はL0〜L7まで8通りが光量差を等しく得られる。
【0082】
そのときの設定手順は、次のように実行する。
(a) レーザダイオード発光強度範囲P0〜Pmaxに設定(但し、P0≒0)。
(b) レーザダイオード最小発光強度P0←レーザダイオード順方向電流I0を決定する。
(c) レーザダイオード最大発光強度Pmax←レーザダイオード順方向電流I0+ImaxによりImaxを決定する。
(d) I1=(1/7)・Imax、I2=(2/7)・Imax、I3=(4/7)・Imaxとする。以上により、定電流源数をnとすると、2nの発光強度が得られ、例えば、8個の定電流源を用い、8ビットの発光データによりスイッチングすれば、256通りのレーザダイオードの露光出力が得られる。
【0083】
次に、第2の実施例における画像処理について説明する。
本実施例は、レーザダイオードパワー変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0084】
図15に1×2マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では、前の片方のドットより露光パワーを増して、最大値となる次の後のドットの露光パワーを増していく。
【0085】
副走査方向の2ドットを注目画素として濃度再現を実行する。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従ってCCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値に加算し、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式により書込濃度データに変換する。以上の結果、主走査方向の2ドットで512階調が実現される。
【0086】
形成される中間調濃度領域のチャートは図16に示すように発生する。
図中、EVENのドットより濃度を埋めていく。
副走査方向で面積階調を実行する図16(a)、(b)の1×2マトリクスは横線基調となる。
【0087】
図16(b)は、図16(a)の書込位相を互い違いに変えたもので、主走査方向に2ドットラインを形成し、100線の画像を形成する。これにより階調数は変わらないがラインが集中し、見かけの解像度は半分に低下する。
【0088】
次に、第2の実施例における2ドット多値回路について説明する。
図17は2ドット多値回路のブロック図であり、スキャナから入力される6ビットの信号を入力する直列に接続されているラインメモリ1701、1702と、スイッチSW1を介して接続されている加算器1703と、該加算器1703に接続されているROM1704とから構成されている。該ROM1704の出力は8ビットのデータ信号としてプリンタに出力される。
【0089】
以下、i.1×2マトリクス、ii.ドットの集中に分けて詳細に説明する。
i.1×2マトリクス
副走査方向の2ドットで面積階調を実行する場合(1×2マトリクス)は、2つのラインメモリ1701、1702を用いて、主走査2ライン分の読取データを遅延させる。その後、2つの6ビットデータを加算器1703により加算し、その7ビットデータをγ変換用のROM1704に入力する。ROM1704内は、1つのテーブルが265バイトで構成され、その前半128バイトがEVEN、その後半128バイトがODDデータである。
【0090】
初めの加算データがROM1704のアドレスバスに入力され、その番地で示されるEVENデータを書込データとして出力する。次のラインで同一データを加算し、ODDデータを書込データとしてデータバスより出力する。EVEN、ODDの切替えはライン周期(PMSYNC)に同期して行う。その後、次の2ドットに移行して順次処理を繰り返す。
【0091】
図17に示した2ドット多値回路のブロック図において、スイッチSW1及びEVEN/ODDは主走査1ライン毎に切替える。
【0092】
ii.ドットの集中
書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる100線の画像を形成する場合は、EVEN、ODDの切替え周期をライン周期(PMSYNC)の2分周で行う。以上、全てのモードにおいて階調情報の欠落は起きない。
【0093】
本実施例による2ドット多値書込方式を用いて、各濃度における画像を出力し、そのバンディング(帯状の副走査方向の濃度ムラ)の発生について効果を確認した。
【0094】
画像出力は、感光体ドラムの2mmピッチで1%の回転速度ムラを加えてバン
ディングを強制的に発生させる。官能評価においては、図13に示すようにレーザダイオードのパワー変調による1ドット多階調の画像と比較して2ドット多階調の画像は、バンディングが大きく低減された。
【0095】
次に、本発明の第3の実施例を説明する。
尚、上記説明した実施例と同一部分は簡略化のため、その説明を省略する。
本実施例では、パルス幅変調による1ドット256階調出力に、主走査及び副走査方向の2ドットのマトリクスを組み合わせたものである。
【0096】
図9(a)に1×2マトリクス、(b)に2×1マトリクスの光書込方式を示す。低濃度部では片方のドットより露光時間を増して、最大露光時間となると次のドットの露光時間を増していく。
【0097】
主走査方向に連続の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることにより、50%以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で2つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が増し、階調が連続的になる。但し、更にライン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続するように2ドット毎に左右交互にパルス幅を形成することが好ましい。
【0098】
この場合の書込パルス発生回路を図18に示す。
図18において、定電流源及び充放電器により構成される鋸歯状波発生回路1801と、書込多値データをアナログデータに変換するD/A変換器1802と、上記鋸歯状波発生回路1801からの出力とD/A変換器1802からの出力を比較する比較器1803とから構成されている。
【0099】
図18に示す書込パルス発生回路によるパルス信号の発生を図19の各出力点A、B、Cの信号で示す。図18に示した書込パルス発生回路により、ドット毎のパルス信号はドット書込位置の左側より発生する。即ち、2ドット処理の連続出力ではパルス幅信号が連続となり、主走査方向の2ドットで1画素を形成する。そのドット形成の状態を図20に示す。
【0100】
一方、副走査方向の2ドットで濃度再現を実行する場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドットの主走査方向の片寄りがないように、その中心より成長するパルス幅がより良い。
この場合のパルス幅信号の発生方法は、図4に示したディレイラインを用いて実行される。
【0101】
また、図21のパルス発生回路によっても実行できる。図21のパルス発生回路は図18に示した鋸歯状波発生回路1801を三角波発生回路2101に置き換えて構成されている。これによって図22に示すように書込ドットは、その中心より成長する。
【0102】
更に、上記の如く位相変換した場合、画素の両端ドット、即ち、パルス幅変調により1ドット内の濃度変換を実行しているドットは、パルス信号が連続になるように、パルスを画素中心側より発生させる。その画素形成の状態を図23に示す。パルス発生回路は図18に示した鋸歯状波発生回路1801と逆位相の鋸歯状波発生回路とを設け、これを交互に選択することにより実行される。
これにより、画素の右側に位置するパルス幅はドットの左に、画素の左側に位置するパルス幅はドットの右に形成され、パルス幅信号が連続となる。
【0103】
そのパルス幅信号の状態を図23に示す。
主走査或いは副走査方向の2ドットを注目画素として、濃度再現を行う。CCD117の読取濃度は、その受光光量に比例する。従って、CCD117の受光光量は原稿反射濃度に対してリニアであり、2ドットの濃度データをデジタル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換を施し、上記方式で書込濃度データに変換する。
以上の結果、主走査及び副走査方向に2ドットで512階調が実現される。
【0104】
形成される中間調濃度領域のチャートは図24に示すように発生する。
図中、EVENのドットより濃度を埋めていく。
副走査方向で面積階調を実行する図24(a)、(c)の1×2マトリクスは横線基調、主走査方向で面積階調を行う図24(b)、(d)の2×1マトリクスは縦線基調となる。
【0105】
図24(c)、(d)は、各々図24(a)、(b)の書込位相を互い違いに変えたもので、主走査及び副走査に2ドットラインを形成し、100線の画像を形成する。これにより階調数は変わらないがラインが集中し、見かけの解像度は半分に低下する。
【0106】
2ドット多階調の画像は1ドット多階調の画像と比較して、中間調領域も濃度ムラが少なく滑らかに表現される。また、階調の境目に発生していた濃度低下、ハーフトーン後端白抜け等が改善される。1ドット多階調画像は、トナーの付き方に規則性が見られず、これが原因となって中間調画像をノイジーに見せていたが、上記各実施例による2ドット処理したものは、横線が明らかに再現しており、これが視覚的に滑らかに見える。
【0107】
更に、複数ドット、例えば3ドット処理では、バンディングはなくなり、濃度は安定し、中間調が滑らかに再現される。
尚、本方式による複数ドットによる多階調書込方式は、本実施例以外にもパワー変調やパルス幅変調などのレーザダイオードの変調方式に係わらず使用可能な画像処理方式である。
【0108】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定し、特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設し、移設された画像データを、画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力することとしたので、中間調領域で、主走査或いは副走査方向に書き込みドットを間引くことになり、中間露光領域での露光ビームの裾野の重なりが少なくなり、バンディングに対する余裕度が増加する。
【0109】
更に、ライン画像に集中させることにより、画像ノイズを低減し、階調再現を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像形成装置を適用するデジタル複写機の構成を示す説明図である。
【図2】図1に示したデジタル複写機におけるレーザ書込系の構成を示す説明図である。
【図3】図1に示したデジタル複写機におけるレーザ書込系の構成を示す説明図である。
【図4】図1に示したデジタル複写機に用いられるパルス幅変調回路の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示したパルス幅変調回路によるパルス幅信号の発生を示す説明図である。
【図6】レーザダイオードのドライブ回路を示す回路図である。
【図7】画像読取信号処理を実行する各部を示すブロック図である。
【図8】画像処理装置による画像処理の流れを示すブロック図である。
【図9】各々1×2マトリクス、2×1マトリクスの光書込方式を示す説明図である。
【図10】本発明による画像形成装置に用いられる2ドット多値回路のブロック図である。
【図11】2ドット多値γ変換を示すテーブルである。
【図12】図1に示したデジタル複写機に用いられるレーザダイオード(LD)のパワー変調方式を示すブロック図である。
【図13】レーザダイオードの順方向電流(I)と発光強度(L)との関係(I−L特性)を示すグラフである。
【図14】レーザダイオードの制御方式を示す回路図である。
【図15】1×2マトリクスの光書込方式を示す説明図である。
【図16】形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。
【図17】実施の形態2に基づく2ドット多値回路のブロック図である。
【図18】パルス信号発生回路の構成を示すブロック図である。
【図19】図18に示したパルス信号発生回路の各部における信号波形を示す説明図である。
【図20】図18に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状態を示す説明図である。
【図21】他のパルス信号発生回路の構成を示すブロック図である。
【図22】図21に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状態を示す説明図である。
【図23】画素形成の状態を示す説明図である。
【図24】形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。
【符号の説明】
117 CCDイメージセンサ
122 感光体ドラム
219 レーザ出力ユニット
330 ビームセンサ
450〜453 遅延素子
454,455 AND回路
456,457 OR回路
458 セレクタ
459 LD駆動回路
652 定電流源
702,704 増幅器
703 スイッチングIC
705 A/Dコンバータ
800 IPU(画像処理装置)
1001,1002,1701,1702 ラインメモリ
1003,1004 ラッチ
1005,1703 加算器
1006,1704 ROM
1200 第1の電流変換手段
1201 第2の電流変換手段
1202 受光素子
1203 電流増幅器
1441〜1444 定電流源
1445〜1447 スイッチ
1801 鋸歯状波発生回路
1802 D/A変換器
1803 比較器
2101 三角波発生回路
Claims (16)
- 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、
前記移設手段によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設手段と、
前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記移設手段は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記特定手段は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、
前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置。 - 前記特定手段は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、
前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像形成装置。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、
前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設手段と、
前記移設手段によって移設された画像データを画像として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記出力手段は、前記移設手段によって移設された画像データを、画像書き込み画素の2倍の周期以上の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の画像形成装置。
- 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中の所定の画素群を特定する特定工程と、
前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、
前記移設工程によって移設された画像データを、前記画素群の周期と等しい周期性のあるスクリーン画像として出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする画像形成方法。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から2画素以上からなる一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、
前記特定工程によって特定された画素群の所定の画素から前記所定の画素とは異なる画素に画像データを移設する移設工程と、
前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする画像形成方法。 - 前記移設工程は、前記所定の画素の画像データと前記異なる画素の画像データを加算し、加算された画像データを、前記所定の画素と前記異なる画素に配分することを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成方法。
- 前記特定工程は、入力された画像データの主走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、
前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、主走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法。 - 前記特定工程は、入力された画像データの副走査方向の画像データ列の中から所定の画素群を特定し、
前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、副走査方向に連続するライン状の前記スクリーン画像として出力することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一つに記載の画像形成方法。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、
前記特定工程によって特定された画素群の端部方向の画素から中央部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、
前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする画像形成方法。 - 入力された画像データの特定方向の画像データ列の中から一定の画素数の画素群を特定する特定工程と、
前記特定工程によって特定された画素群の中央部方向の画素から端部方向の画素に画像データを移設する移設工程と、
前記移設工程によって移設された画像データを画像として出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする画像形成方法。 - 前記出力工程は、前記移設工程によって移設された画像データを、画像書き込み解像度の半分の周期以下の周期性のあるスクリーン画像として出力することを特徴とする請求項9〜15のいずれか一つに記載の画像形成方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003109364A JP2004007584A (ja) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | 画像形成装置及び画像形成方法 |
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JP2003109364A JP2004007584A (ja) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | 画像形成装置及び画像形成方法 |
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JP33321790A Division JP3434291B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 画像形成装置及びその方法 |
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JP2003109364A Pending JP2004007584A (ja) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | 画像形成装置及び画像形成方法 |
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JP (1) | JP2004007584A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008114426A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Canon Inc | 画像形成装置及びその制御方法 |
US7923860B2 (en) | 2008-01-31 | 2011-04-12 | Ricoh Company, Ltd. | Switching power supply circuit capable of timing adjustment of signal |
-
2003
- 2003-04-14 JP JP2003109364A patent/JP2004007584A/ja active Pending
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JP2008114426A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Canon Inc | 画像形成装置及びその制御方法 |
US7923860B2 (en) | 2008-01-31 | 2011-04-12 | Ricoh Company, Ltd. | Switching power supply circuit capable of timing adjustment of signal |
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