JP2642406B2 - 像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はパルス幅変調方式により多値出力が可能なプ
リンタの如き像形成装置に関する。

〔従来技術〕

まず、本発明の背景について述べる。

最近ではプリンタの進歩により白か黒かの２値だけで
なく、３値、４値など、数レベル程度の変調が可能にな
つてきた。その中で電子写真プロセスを用いたレーザー
プリンタでは、楕円ビームの点灯時間を１画素内で変化
させるパルス幅変調により、１画素多値書込みを実現し
ている。

第13図（ａ）は、楕円ビームが主走査する様子を示し
ている。また同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す楕円ビー
ムが１画素クロツクの1/4,2/4,3/4,1,点灯したときの露
光エネルギー分布を示す。

ネガ−ポジ現像方式では露光エネルギーが顕像化レベ
ルthrより上の部分が顕像化され、ドツトを形成する。

第14図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に、
露光時間が0.1/4,2/4,3/4,1,のときのドツト形成の様子
を示す。実際には、ビームスポツトは主走査，副走査方
向にガウス分布で近似されるような光エネルギー分布を
しているため、理想的な矩形とはならないが、本発明で
は特に主走査方向の露光エネルギーが問題となるため、
副走査方向の分布についての考慮は省略する。

第14図では、１画素内でのドツト形成の様子を示した
が、次に隣接画素も考慮してドツト形成の様子を説明す
る。

第15図において、（１）は画素クロツク、（２），
（３）は画像信号を示している。同図の例では（２）の
信号レベルがＨのときビームが点灯する。

同図の例では画素番号1,2において、出力レベル1,1/4
の順でドツトが形成され、画素番号4,5において出力レ
ベル1/4,1の順でドツトが形成される。（４）はそのと
きの露光エネルギー分布を示しており、通常は顕像化レ
ベルthr1より上の部分が黒化され、（５）に示した出力
画像が得られる。この場合、画素1,2と画素4,5の組では
同じ面積率のドツトが形成されている。

ところが、ビームパワーが変動したり、現像プロセス
に係る諸条件が変動した場合は、画素1,2と画素4,5の組
では黒化面積への影響が違つてくる。第15図（４）のth
r2は上述のプロセス条件等の変動に伴い顕像化レベルが
上昇した場合を想定している。この場合は（６）に示う
ように、ドツトが形成される。この例では顕像化レベル
の上昇により黒化面積が減少しているが、露光がオン／
オフされる境界付近で黒化領域が変動している。

ここで画素1,2では露光のオン／オフは２回あり、画
素4,5では４回あり、画素4,5の場合の方が黒化面積の変
動が大いきのがわかる。

ここでは顕像化レベルの上昇を考えたが、顕像化レベ
ルが下がつた場合には黒化面積が増加するが、やはり画
素4,5の方が黒化面積の変動が大きい。すなわち、画像
形成に際しては微小ドツトの孤立が少ない方がプロセス
条件等の変動に対して影響が少なく、安定した画像出力
が得られることがわかる。実際の画像に則して言えば、
文字画像の場合は、線の太り過ぎ、潰れやかすれが起き
易く、デイザ法等による階調画像の場合は、γ特性の変
動が起き易くなる。さらにフルカラー画像においては、
γ特性の変動は再現色の変動につながり、画像品質に大
きく影響する。

〔目的〕

本発明は上述した背景に基づいてなされたものであ
り、微小ドツトの孤立を減らし安定して出力画像が得ら
れる像形成装置を提供することを目的とする。

〔構成〕

本実施例では上述の目的を達成するために、第10図
（ａ）〜（ｈ）に示すような左寄せの中間レベルのドツ
ト1/4l,2/4l,3/4lおよび右寄せの中間レベルのドツト1/
4r,2/4r,3/4rを用いる。

第15図の画素4,5の組において本発明を適用すれば、
画素４に1/4rを用いることにより、画素1,2における１
＋1/4lと同じ形状のドツトを形成することができ、出力
字の安定性が向上する。すなわち、注目画素が中間レベ
ルの出力をする際は隣接画素の入力または出力レベルに
応じて左寄せ（1/4l〜3/4l）または右寄せ（1/4r〜3/4
r）のドツトを選択して出力し、ビームのオン／オフの
頻度を減少させる。

以下本発明の実施例を説明するが、本実施例では入力
画像の濃度（または反射率，明度などでも良い）勾配を
検出して濃度の高い方に黒化部分を寄せるようにする。

第11図はタイミング図であり、（１）は画素番号を示
す。また（２）は文字画像を読み取つたときのアナログ
画像信号である。（３）は（２）のアナログ信号の画素
毎の平均値を量子化して得られたデジタル信号である。
これをスライスレベルthr1〜thr4を用いて単純５値化す
ると、各画素の出力レベルは（４）のようになる。
（５）は従来法による左寄せドツトのみを用いた場合の
出力画像である。（６）は本発明の実施例１による出力
画像で、入力画像の濃度勾配に従つて、濃度の高い方に
黒化部分を寄せた結果である。（６）ではビームのオン
／オフの回数が減つているのがわかる。また（７）は実
施例２による出力画像、（８）は画素クロツクである。

第12図（ａ），（ｂ）は、第10図に示した出力ドツト
パターンと３ビツトの出力値信号の対応を示す図であ
る。但し、出力信号との反応は第12図（ａ），（ｂ）の
例に限るものではなく、任意に決めることが出来る。

第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る像形成装置の
画像処理部のブロツク図である。

図において、１はスキヤナ、2,3,4はラツチ、７はコ
ンパレータ、８は５値化処理器、９はプリンタである。

ラツチ2,3,4は画素クロツクに同期して主走査方向に
連続する３画素の画像データをラツチする。注目画素の
データはラツチ３にラツチされ、左右の画素データがそ
れぞれラツチ4,ラツチ２にラツチされる。濃度勾配の方
向を検出する検出手段としてのコンパレータ７は左右の
画素データを比較し、注目画素の主走査方向の濃度勾配
の方向を検出する。すなわち、左右の画素データの大き
い方が濃度勾配の方向（濃度の高くなる方向）である。
５値化処理器８には注目画素のデータおよび濃度勾配の
方向を示すコンパレータ７の出力が入力され、第12図
（ａ），（ｂ）に示した３ビツトデータを出力する。

多値信号の変換手段としての５値化処理器８の例を第
２図に示す。入力画像データは、４つのスライスレベル
thr1〜thr4とコンパレータ7a〜7bで比較され、それらの
比較結果はプライオリテイエンコーダ10で000B〜100Bの
３ビツトの５値出力データに変換される（000B,100B等
の「Ｂ」はバイナリー;2進数であることを示す。但し左
側がMSB、右側がLSB）。このうち中間レベルの出力値は
濃度勾配信号に従つて、右寄せまたは左寄せのパターン
が選択される。プライオリテイエンコーダ10の出力デー
タは、左寄せパターンのデータと一致するようになって
おり、第12図を参照すればわかる通り、各ビツトの出力
値を反転することにより、右寄せパターンのデータに変
換出来る。但し000B,111Bは右寄せ，左寄せの区別がな
いため、反転操作は行わない。セレクタ11には、左寄せ
パターンデータ（Ａ）と右寄せパターンデータ（Ｂ）が
入力され、濃度勾配信号に従つて左側の濃度の方が高い
ときＡを、他のときＢを出力する。この５値化処理は、
ROM（またはRAM）を用いることにより、画像データと濃
度勾配信号をアドレス信号としてテーブル参照式に行う
ことが出来る。さらに出力結果の組を複数用意してお
き、セレクト信号で参照するテーブルを選択することで
簡単にスライスレベルを変更した場合の処理データを得
られるように構成することも出来る。

さらにセレクト信号を画素クロツクおよび／またはラ
イン同期信号に同期して変化するカウンタの出力を用い
れば、単純５値化でけでなくデイザ処理による５値化も
実現出来る。

第１図（ｂ）に示すブロツク図では、パターン選択器
12を用い、５値化された隣接画素の出力レベルの勾配に
従つて注目画素の出力パターンを決定するように構成し
ている。特に単純５値化処理の場合は、出力レベルは入
力レベルに対して一意的に決定されるため、同図（ａ）
の入力レベルを参照する場合と殆ど同じ結果が得られ
る。

実施例１の方法では黒化部分を濃度の高い部分に集中
させるため、文字，線画に適用した場合は線のシヤープ
な画像が得られる。

ところが、写真画像のように濃度変化の少ない画像に
適用した場合は次のような不具合が生じる。

第８図に濃度変化が一様な画像の例を示す。（２）は
アナログ入力信号であり、これを画素毎に量子化する
と、（３）のようなデジタル信号が得られる。

これをthr1〜４に従つて５値化すると、各画素は
（４）に示した出力レベルとなる。これを従来法と本実
施例による方法に従つて得られる出力画像をそれぞれ
（５），（６）に示す。両者ではビームのオン／オフの
回数は同じであり、本実施例では前述の出力安定の効果
は期待出来ない。

濃度変化の一様な画像に対するこの不具合を解消する
ため、実施例２を提案する。実施例２では濃度勾配だけ
でなく左側の画素の出力パターンおよび右隣り，右２画
素隣りの濃度レベルを参照し、微小な孤立ドツトが生じ
難くなるように改良した。

次に第３図に示す画像処理回路に基づき他の実施例
（実施例２）を説明する。

本実施例では、右寄せ，左寄せパターンを選択するた
めに隣接画素の５値出力値を参照する 図において、５値化処理器８は入力画像値に従つて、
0,1/4,2/4,3/4,1の出力レベルを２進数でそれぞれ000,0
01,010,011,111として出力する。

この場合、第２図の左側の回路、すなわちコンパレー
タ7a〜7d,プライオリテイエンコーダ10を用いることが
出来る。また前述のように、ROMを用いてテーブル参照
式に５値化処理を行うように構成することも出来る。主
走査方向に連続する４画素分の５値データがラツチ２〜
ラツチ５にラツチされる。但し、注目画素のデータがラ
ツチ４、左側がラツチ５、右隣がラツチ３、右側２つ隣
がラツチ２にラツチされる。また、左側の画素のデータ
は、右寄せか左寄せかが確定した５値（３ビツト）デー
タである。

この４画素のデータを参照して、後述のアルゴリズム
に従つてパターン選択器12から注目画素の出力ドツトパ
ターンのデータが出力される。パターン選択器12は、RO
M（またはRAM）を用いて４画素のデータ＝３ビツト×４
＝12ビツトの信号でアドレスされる番地に、所定のアル
ゴリズムで決定される注目画素の出力すべきデータを格
納しておくことにより実現出来る。

第４図に参照画素の配置を示す。左側の画素，注目画
素，右側の画素，右画２つ隣の画素の画素番号をそれぞ
れ−1,0,1,2として以下の説明をする。

◇ドツトパターン選択のアルゴリズム （番号の若いほど優先順位が高い） （１）０の画素が０または１のとき右寄せ，左寄せの区
別はないので、それぞれ000、111を出力する。

（２）−１の画素が右寄せのとき０の画素は左寄せとす
る。

（３）−１の画素が左寄せのとき０の画素は右寄せとす
る。

（４）１の画素が０のとき０の画素は左寄せとする。

（５）１の画素が１のとき０の画素は右寄せとする。

（６）２の画素が０のとき０の画素は右寄せとする。

（７）（２の出力レベル）≧（０の出力レベル）のとき
０の画素は右寄せとする。

（８）０の画素は左寄せとする。

実施例２による出力画像を第５図（３）に示す。
（１）は各画素の出力レベルであり、（２）は従来法に
よる左寄せパターンのみを用いた場合の出力画像であ
る。同図の（２），（３）を比較してわかる通り、実施
例２では孤立ドツトの数が少なく、すなわちビームのオ
ン／オフの回数が少なくなつているのがわかる。

実施例２の方法を第８図の画像に適用すると、（７）
の出力画像が得られる。（５），（６）に比べ、ビーム
のオン／オフの回数が減つており、安定した出力が得ら
れる。他方、この方法を第11図に示す画像に適用する
と、（７）の出力画像となり、画素4,5のように濃度の
谷に黒部が出現する不具合が生じる。すなわち、実施例
２は写真画像のような濃度変化のなだらかな画像に適
し、実施例１は文字画像のような濃度変化の急峻な画像
に適する。

そこで本発明では、写真領域と文字領域の分離を行
い、写真領域に対しては実施例２、文字領域に対しては
実施例１の方法を適用する。領域分離はデジタイザ等を
用いてマニアル操作で指定を行つても良いが、自動分離
を行うことにより、より簡便に高品位な出力が得られる
ようになる。領域自動分離に関しては、例えばグラジエ
ントやラプラシアンフイルタを用い、エツジ画素の抽出
を行い、エツジ画素の頻繁に検出される領域を文字領
域、少ない領域を写真領域と判定する方法がある。

第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）に本発明を実施するた
めの装置のブロツク図を示す。同図（ａ）において、パ
ターン選択部（１）12a,（２）12bはそれぞれ第１図
（ｂ），第３図に示した文字部、絵柄部に適したパター
ン選択器であり、絵／文字領域判定部13からの領域判定
信号により最適の出力パターンが選択される。同図
（ｂ）は２つのパターン選択器を１つに統合した場合の
例である。パターン選択器12は同図（ｃ）に示す構成と
なつている。ラツチ２〜５にラツチされた注目画素を含
む隣接４画素の５値データと領域判定信号でアドレスさ
れる番地に注目画素の出力すべきパターンコードがROM
テーブル14に記憶されており、テーブル参照式にパター
ン選択処理が行われる。ここで領域信号が文字領域を示
すとき（例えば１）注目画素データ（ラツチ４の出
力）、左側の画素（ラツチ５の出力）および右側の画素
（ラツチ３の出力）データが参照され、左右の画素レベ
ルの大きい方に黒化部分が集中するように注目画素の出
力パターンが決定される。また領域信号が絵柄領域のと
き（例えば０）、注目画素，左右の画素，右２つ隣りの
画素（ラツチ２の出力）データを参照し、実施例２で示
したアルゴリズムに従つて注目画素の出力パターンが決
定される。

第６図は画素クロツク（１）と８種の出力パターンに
対応したビーム点灯パルス信号を示す図である。

第７図はプリンタのパルス幅変調回路の例である。

画像出力手段としてのマルチプレクサ13を用い、第６
図に示した８種の信号から画素クロツクに同期した３ビ
ツトの出力パターン選択信号S2に従つて、１つを選択す
ることによりパルス幅変調を行う構成となつている。S1
は出力パルス、S3はパルス幅変調された画像信号を示
す。

〔効果〕

本発明によれば、微小ドットの孤立を減らし、安定し
た出力画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る画像処理部のブ
ロツク図、同図（ｂ）はその変形例のブロツク図、第２
図は５値化処理器の一例を示すブロツク図、第３図は他
の実施例に係る画像処理部のブロツク図、第４図は参照
画素の配置を示す図、第５図は従来例と本発明に係る出
力画像のパターンを示す図、第６図は画素クロツクと８
種の出力パターンに対応したビーム点灯パルス信号を示
す図、第７図はプリンタのパルス幅変調回路の一例を示
す図、第８図は各実施例による画像処理の結果の出力画
像と従来例を対比して説明するための図、第９図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は実施例２を実施するためのブ
ロツク図、第10図（ａ）〜（ｈ）は本発明に利用される
左寄せ，右寄せの中間レベルのドツトパターンを示す
図、第11図は本発明による画像処理の結果の出力画像と
従来例を対比して説明するための図、第12図（ａ），
（ｂ）は第８図に示した出力ドツトパターンと３ビツト
の出力値信号の対応を示す図、第13図（ａ），（ｂ）は
ビームスポツトおよび露光エネルギー分布を示す図、第
14図（ａ）〜（ｅ）は各露光時間毎のドツトパターンを
示す図、第15図は従来例における出力画像パターンを説
明するための図である。 ７……コンパレータ、８……５値化処理回路、12……パ
ターン選択器、13……マルチプレクサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力される注目画素の画素データをパルス
   幅に変換する変換手段と、 入力される隣接する第１の範囲の画素及び注目画素の画
   素データの濃度勾配の方向を検出し、検出された濃度勾
   配の方向に応じて前記パルス幅を出力する位置を決定す
   る第１の決定手段と、 入力される前記第１の範囲より広い第２の範囲の画素及
   び注目画素の画素データの濃度パターンを検出し、検出
   された濃度パターンに応じて前記パルス幅を出力する位
   置を決定する第２の決定手段と、 前記注目画素の領域が文字領域であるか写真領域である
   かを判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果に応じて前記第１の決定手段と
   第２の決定手段の一方を選択する選択手段と、 を備えていることを特徴とする像形成装置。