JP2940963B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、入力画像データに基づいてビーム光を発生
し、前記ビーム光に基づいて可視画像を形成する画像形
成装置のための画像処理装置に関する。
[従来の技術] 従来、電子写真技術を応用したレーザビームプリンタ
などで中間調画像を出力する場合には、データ発生源と
なるホストコンピユータ、又はコントローラ等により網
点やデイザ処理、パルス幅変調等の画像処理を行い、2
値化したデータをプリンタエンジン部(プリンタ)に入
力する、という方法を採用していた。
[発明が解決しようとしている課題] この方法によれば、2値化データを扱うため、転送デ
ータ圧縮等による高効率な中間調のデータ転送が行える
反面、濃度の深さ方向に関してはデータ伝送路の遅延、
電子写真プロセスの条件、機器間のバラツキ等によりホ
ストコンピユータ、又はコントローラ等から同じ中間調
画像データを送出したにもかかわらず、要望する安定し
た階調を得る事が困難であつた。
また、同一のホストコンピユータ、又はコントローラ
等を用いて異なつた機種のプリンタを使いこなす際に、
デイザパターンと濃度との対応が各プリンタによつて異
なるため、ホストコンピユータ、又はコントローラで
は、接続するプリンタの数だけプリンタに応じた濃度補
正テーブルが必要となり、プリンタ間の互換性が取りに
くいという状況が存在している。
階調を有する画像データとしては、例えば原稿をイメ
ージリーダ等で読み込んでドツトイメージに展開し、各
ドツトに深さ方向の値を与える方法がある。第3図
(a),(b)は、CCDの入/出力特性を示す図であ
る。イメージリーダの画像入力部として、例えばこのCC
Dセンサなどを用いた場合、原画像の有する濃度情報
は、センサ部で第3図(a)に示すように原画像からの
反射光にほぼリニアな電圧情報に変換される。この電圧
情報は、濃度に対しては対数的な関係となるので(第3
図(b))、リーダ部に除いてこの信号を補正(γ補
正)する。ところがどの程度補正するかによつて画像は
大きく変化する。
また、接続するホストコンピユータも機種により各社
各様のフオントを有しており、文字を太めに表現する傾
向の強いものや、逆に細くすつきり見せることを意識し
たものもある。
このように、画像情報を再生するための変動要因が多
数あることにより、従来、リーダ、ホストコンピユー
タ、プリンタ等で1つのシステムを構築した場合、得ら
れる画像が全体的に薄ぼけていたり、字が細かつたり、
逆に全体的に濃く文字もつぶれている等の不都合が生じ
ていた。また、ひどい場合には、文字は細いが、写真や
グラフイツクはつぶれて階調がなかつたり、或いは逆
に、文字が太くつぶれるのに写真、グラフイツク等は薄
ぼけてしまうといつた場合も生じていた。
これらを解決するための方法として、パルス幅変調
(PWM)により、露光ビームの1ドツト当りの露光時間
を制御し、等価的に濃度変調を行う方式が提案されてい
る。そして、更に忠実な濃度変調を行うために、濃度変
調ステツプをより細かくして、前記の様々な問題を克服
する試みが成されている。
しかしながら、濃度変調ステツプを細かくするために
は、パルス幅変調部(特にその中のD/A変換器等)の処
理量が著しく増加する。更に、パルス幅変調(PWM)に
より、露光ビームの1ドツト当りの露光時間を制御する
方法は、パルス幅が非常に狭い領域では、パルス幅のバ
ラツキが起こるために、低濃度に対する印字動作が不安
定になるという大きな欠点があつた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、ビーム光の照射時間によって画像を形成する場合
に、照射時間の狭い領域で発生する時間幅のバラツキに
よる低濃度に対する階調性の不安定さを解消し、再現性
の優れた画像が得られる画像処理装置を提供することを
目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用] 上記目的を達成するために、本発明は、入力画像デー
タに基づいてビーム光を発生し、前記ビーム光に基づい
て可視画像を形成する画像形成装置のための画像処理装
置であって、多値画素データを入力する入力手段と、前
記入力手段で入力された多値画素データに応じて濃度階
調データを生成する濃度生成手段と、前記濃度生成手段
での濃度階調データに応じて前記ビーム光の照射時間と
発光強度とを制御する制御手段とを有し、前記制御手段
は、低濃度階調データに対しては前記ビーム光の照射時
間を固定として前記発光強度を制御し、高濃度階調デー
タに対しては前記ビーム光の照射時間を制御することを
特徴とする。
[実施例] 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を詳細に
説明する。
<第1の実施例の説明(第1図〜第6図)> 第1図に、本実施例におけるプリンタ装置のブロツク
構成図を示し、以下、その処理概要を説明する。
不図示のデータ発生源(ホストンコンピユータやイメ
ージリーダ等)から出力されてくる多値デジタル画像デ
ータ1(1画素4ビツト=16階調)は、I/Oポート2を
通してプリンタ内のページメモリ3に記憶される。ペー
ジメモリ3内に4ビツトデータの多値ビデオデータとし
て配列された画素データは、プリンと開始とともに逐次
ラインバツフア5に読み出され、ビデオ信号と同期をと
られた後、ルツクアツプテーブルであるRAM6にてデジタ
ル−デジタル変換を受ける。
第2図にRAM6内のルツクアツプテーブルの内容の一例
を示す。尚、ルツクアツプテーブルとは、RAM6のアドレ
スラインとして入力データを入力し、その番地に書かれ
ているデータを出力データとして出力するものである。
例えば、第2図では、画像の濃度データとしてAH(H
は16進数を示す)を入力すると9Hに変換されたデータが
出力される。
ところで、第1図において、26はセレクタであつて、
CPU10はこのセレクタの状態に応じて、ROM4に予め記憶
されているルツクアツプテーブル情報の1つを読出し、
RAM6内にそのデータをロードする。第4図(a),
(b)に示す各曲線情報が、このROM4内に格納されてい
るものであるが、より細かくするためにより多くの曲線
情報を記憶するようにしても構わない。
尚、第4図(a)の特性は主にプリンタの出力特性の
みを考慮したものであり、標準曲線IIIに対して曲線I,I
Iを選択すれば出力画像は濃く、また、IV,Vを選択すれ
ば出力画像を淡く調整できる。また、第4図(b)の特
性は第4図(a)の特性を対数で補正したものであり、
プリンタの出力特性とリーダのCCD入力特性の両方を加
味したものである。第4図(b)においても曲線IIIの
特性に対して、曲線I,IIは出力画像を濃い方向に、ま
た、IV,Vは出力画像を淡い方向に調整するものである。
次に、本実施例での濃度生成部100について第7図に
示す変換テーブルを参照して以下に説明する。
上述のRAM6によつて補正を受けた4ビツトの階調デー
タは、第7図に示す<濃度レベル>のOH〜FHを表現す
る。この<濃度レベル>OH〜FHの4ビツトデータは、濃
度生成部100によつて、第7図に示すような変換テーブ
ルに従つて9ビツトの階調データに変換される。ここ
で、9ビツトデータにおける上位7ビツトは、パルス幅
変調(PWM)用D/A変換器7へ出力され、下位2ビツト
は、レーザ駆動回路及びレーザ11へ出力される。そし
て、上位7ビツトで表現されたパルス幅変調情報に従つ
てレーザ駆動回路及びレーザ11が所定時間ON/OFFし、ま
た下位2ビツトのデータに基づく濃度情報でレーザON時
の光量を制御するものである。
さて、第7図において、RAM6によつて補正されたデー
タが、例えば濃度レベル6(6H)であつた場合、濃度生
成部100によつて“010000011"B(Bは2進数を示す)の
データに変換される。この場合、プリンタは濃さFH(10
進数では15)の真黒に対し、6H、つまり7/16という濃度
表現をしなくてはならない。そこで、上位7ビツトで
は、“0100000B(10進数で32)”すなわち、32%のパル
ス幅を生成するPWM出力を得て、レーザ発光時間を制御
する。そして、下位2ビツトで表現されるレーザ光量の
強さは、濃度レベル3〜15において表現される11Bを100
%とすると、濃度2における10Bは66.6%、濃度1にお
ける01Bは33.3%、濃度0における00Bは0%をそれぞれ
示している。
この例における濃度レベル6では、結局32%のパルス
幅変調と100%のレーザ光量によつて濃度表現を行うこ
ととなる。
従つて、第7図に示す変換テーブルからも分るよう
に、濃度生成部100は、所定の濃度レベル以上(この例
では濃度レベル3)の場合、レーザ光量を所定のレーザ
光量で一定に固定しておき、パルス幅変調によつて濃度
表現を行い、所定の濃度レベル未満では、パルス幅を所
定のパルス幅で一定に固定しておき、レーザ光量の強度
の切り換えによつて、低濃度における濃度表現を行うも
のである。
上述したことを示すものが第9図であり、図に示す斜
視部分がレーザ光量強度によつて濃度表現を行うところ
である。
上述の実施例では、16階調において、パルス幅変調用
7ビツト、レーザ光量用2ビツト、合計9ビツトを例に
掲げたが、多値データの階調数の増加に伴つてそれぞれ
のビツト数を規定する必要がないことは言うまでもな
い。
また、本実施例では、レーザ光量のドツト径を0,33.3
%,66.6%,100%と4段階に分けたが、これは必ずしも
等差に分割しなくても良い。
また、上述した例では、PWMで説明したが、その他デ
イザ、誤差拡散法等の中間調処理技術であれば、本提案
の光強度変調と併用することにより同等の効果を発揮す
ることは明らかであるので説明は省略する。
第1図に戻り、濃度生成部100によつて変換された上
位7ビツト階調データは、次に、D/A変換器7により0
〜15レベルのアナログ信号に変換される。このアナログ
信号は、コンパレータ9により信号発生器8から出力さ
れる所定同期の三角波と比較され、深さ方向の信号から
長さ方向の信号への変換、すなちパルス幅変調を受け、
レーザ駆動回路及びレーザ11に出力される。
この様子を第5図に示すタイミングチヤートを参照し
て以下に説明する。
第5図の信号AはD/A変換器7から出力された画像信
号であり、信号Bは信号発生器8からの三角波である。
これら信号A,Bは、図示のようにビデオクロツクにより
同期がとられている。
さて、信号A,Bは、コンパレータ9によつて比較され
ることにより、信号Aのレベルに対応した長さの信号C
が生成される(信号A<Bのときコンパレータ9の出力
がONとなる)。
尚、信号発生器8の信号は、所定周期の繰り返し信号
であれば良く、必ずしも三角波である必要はない。
次に、コンパレータ9の出力信号C(パルス幅変調後
の信号)は、第1図のレーザ駆動回路及びレーザ11に入
力され、レーザダイオード(不図示)を駆動する。この
レーザダイオードから発生したレーザ光16は、低速回転
しているポリゴンミラー14によつて左右に振られ、f−
θレンズ15を通り感光体19上を走査する。このとき、走
査光16の一部は不図示のビーム検出器で検出され、ビデ
オクロツクや信号発生器8の同期信号として用いられて
いる。
感光体19は帯電器17で均一な帯電を受けた後、前述の
レーザ走査16を受けて、表面に静電潜像を形成する。そ
して、現像器18でもつて、この潜像を現像する。この現
像パターンは転写帯電器20により転写材23上に転写さ
れ、熱定着ローラ24,25で定着される。また感光体19の
表面に転写されず残つた現像剤はクリーナ21で回収さ
れ、更に、前露光22により感光体19上の電荷が消去され
て再び同一のプロセスを繰り返す。
ここで、レーザ光量変調によつて濃度表現が成される
ことを説明する。
第6図の6−1はパルス幅変調後の信号波形を示す。
6−2に示す波形は6−1に基づくパルス幅合(PWM変
調によつて決定される)で、レーザ光量を変化させた時
のドラムに潜像を作る閾値とレーザ出力増大によりドツ
ト径が大きくなり(破線)、結果として、6−3の破線
で示した様に、線像の面積変調、すなわち、ドツトあた
りの濃度変調を行つたことになる。
次に、レーザ駆動回路及びレーザ11の動作を第8図を
参照して以下に説明する。
図において、136は定電流Iを作る定電流回路であ
り、137,138はそれぞれ制御信号20,21に応じて定電流
i1,i2を流す定電流スイツチング回路である。
以上の構成において、まず、ドツト径100%が指定さ
れた場合について述べる。この場合は、制御信号120,12
1が共に“0"であり、定電流i1,i2は流れないので、レー
ザ125に流れる電流ILは定電流回路136による電流Iと一
致する。ここで、スイツチング回路139は入力受するVID
EO信号122の入力レベルによつて、定電流回路136の接続
を切換える回路であり、例えば、VIDEO信号122が“1"の
間は、レーザ125に電流ILを流し、また、VIDEO信号122
が“0"になると、電流Iを抵抗Rに流すように動作す
る。
次に、ドツト径66.6%を指定する場合は、上述の制御
信号120を“1"、制御信号121を“0"にした場合で、定電
流スイツチング回路137に電流i1が流れる。一方、定電
流回路136による電流Iは一定であるので、レーザ125を
流れる電流をILとすれば、次式の関係が成立する。
I=IL+i1 従つて、レーザ125を流れる電流ILは、次式となり、
減少させることができる。
IL=I−i1 更に、ドツト径33.3%を指定する制御信号121が“1"
のときは、定電流スイツチング回路138にi2>i1なる電
流i2が流れ、結果としてレーザ125を流れる電流ILは、
次式のようになり、更に減少する。
IL=I−i2 従つて、レーザ125の駆動電流値を制御することによ
り、発光するレーザ光のドツト径を変化させることがで
きる。
以上説明したように本実施例によれば、多階調印字の
場合、所定濃度レベル以上はパルス幅変調のみで印字
し、所定濃度レベル未満に対しては、パルス幅変調の値
一定でレーザの強度変調を行うことにより、低濃度デー
タの印字品位を向上させることができるという大きな効
果がある。
[他の実施例] 前述の実施例では、所定の濃度レベル以上はレーザ光
量を一定に、パルス幅によつて濃度表現を行い、また所
定の濃度レベル未満では、パルス幅を一定に、レーザ光
量の強度によつて濃度表現を行つたが、以下に述べる実
施例では、最高濃度レベル(黒)においてもレーザ光量
を変化させて最高濃度レベルを表現しようとするもので
ある。
レーザビームプリンタは、ラスタースキヤンによつて
画像が形成されるため、最高濃度レベル(黒)を出力す
ることは困難である。この実施例は、前述の実施例に加
え、最高濃度レベル(黒)においては、レーザ光量の強
度を増大させるものである。
以下、本発明に係る他の実施例を第10図〜第12図を参
照して説明する。
第10図は、他の実施例における構成ブロツク図であ
り、濃度生成部200、レーザ駆動回路及びレーザ211以外
は、第1図に示す構成と同様である。
この実施例において、濃度生成部200の変換テーブル
は、第11図に示すように、濃度レベル10〜15に対し、PW
M変調入力用に上位7ビツト、レーザ光量変調入力用に
下位3ビツトの合計10ビツトで構成されている。
PWM変調入力用の上位7ビツトの内容は前述の実施例
と同様であるが、レーザ光量変調入力用の下位3ビツト
については、濃度レベル3〜14(011B)におけるレーザ
光量強度を100%とすると、強度レベル0(000B)では
0%、濃度レベル1(001B)では33.3%、濃度レベル2
(010B)では66.6%を示し、最高濃度レベル(黒)15
(100B)においては133.3%を示す。この操作、つま
り、所定濃度レベルにおけるレーザ光量強度の調節によ
つて低濃度出力及び最高濃度出力の階調品位の向上を可
能とする。
第12図は、レーザ駆動回路及びレーザ211を示す図で
あり、濃度レベルに対して流れる電流及びドツト径は表
1の通りである。
以上説明したように、レーザ500の駆動電流値を制限
することによつてドツト径を変化させ、さらには、最高
濃度レベルにおけるドツト径をも増加させることができ
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ビーム光の照
射時間によって画像を形成する場合に、ビーム光の照射
時間を細かく制御するための回路的な付加を必要するこ
となく、また照射時間の狭い領域で発生する時間幅のバ
ラツキによる低濃度に対する階調性の不安定を解消し、
低濃度及び高濃度においても再現性の優れた階調画像を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例におけるレーザビームプリンタのブロ
ツク構成図、 第2図は本実施例でのルツクアツプテーブルの変換特性
を示す図、 第3図(a)はCCDの出力電圧と原稿反射光量との関係
を示す図、 第3図(b)はCCDの出力電圧と原稿濃度との関係を示
す図、 第4図(a),(b)は予め用意されているルツクアツ
プテーブル群の特性を示す図、 第5図はパルス幅変調の原理を示す図、 第6図はレーザ光量変調による濃度変化が発生すること
を示す図、 第7図は本実施例における濃度生成部の変換テーブルを
示す図、 第8図は本実施例におけるレーザ駆動回路及びレーザを
示す図、 第9図は濃度レベルとパルス幅との関係を示す図、 第10図は他の実施例におけるレーザビームプリンタのブ
ロツク構成図、 第11図は他の実施例における濃度生成部の変換テーブル
を示す図、 第12図は他の実施例におけるレーザ駆動回路及びレーザ
を示す図である。 図中、2……I/Oポート、3……ページメモリ、4……R
OM、5……ラインバツフア、6……RAM、7……D/A変換
器、8……信号発生器、9……コンパレータ、10……CP
U、11……レーザ駆動回路及びレーザ、26……セレク
タ、100……濃度生成部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−195978(JP,A) 特開 昭62−49776(JP,A) 特開 昭61−124921(JP,A) 特開 昭57−4780(JP,A) 特開 平1−160257(JP,A) 特開 平1−283576(JP,A) 特開 平3−104667(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/44 B41J 2/52 H04N 1/23 H04N 1/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像データに基づいてビーム光を発生
    し、前記ビーム光に基づいて可視画像を形成する画像形
    成装置のための画像処理装置であって、 多値画素データを入力する入力手段と、 前記入力手段で入力された多値画素データに応じて濃度
    階調データを生成する濃度生成手段と、 前記濃度生成手段での濃度階調データに応じて前記ビー
    ム光の照射時間と発光強度とを制御する制御手段とを有
    し、 前記制御手段は、低濃度階調データに対しては前記ビー
    ム光の照射時間を固定として前記発光強度を制御し、高
    濃度階調データに対しては前記ビーム光の照射時間を制
    御することを特徴とする画像処理装置。
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