JP3144835B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル複写機等の画
像形成装置及びその画像形成方法に関し、特に、原稿の
濃度情報と同一の画像形成濃度を得るための適正な濃度
変換処理を実行する画像形成装置及び画像形成方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、原稿情報を忠実に再現する複
写機が要求され、写真原稿などの中間調を読み取り、階
調のある画像を形成する画像形成装置が提案されてい
る。中間調再現には、原稿を読み取った光信号を電気信
号に光電変換し、電気信号を画像処理してレーザ光に変
換して露光した感光体潜像を可視情報化するデジタル複
写機が適している。

【０００３】デジタル複写機において、ＣＣＤ等の読取
素子の感度特性や、電子写真方式を採用した画像形成装
置の濃度特性がリニアでないため、通常、濃度補正が施
された後に画像が出力される。また、電子写真方式を採
用した画像形成装置の濃度特性はばらつきが大きく現像
特性等での経時の変動も発生する。更に、読取系の個々
のばらつきもありデジタル複写機全体でも濃度変動を起
こし易い。

【０００４】従って、画像入力データを出力データへ変
換する濃度補正の適正値は装置により異なり経時によっ
ても変動する。従来は、ばらつきがあっても傾向を示す
固定値で補正を行うか或いはいくつかの値から装置に適
するものを選択していた。一般に、ある原稿を複写し、
その形成画像と原稿を比較して濃度の濃淡を調整してい
たが、全ての濃度に対して忠実に設定することは極めて
困難である。また、そのような操作を行う者も特定のオ
ペレータに限定されてしまう。

【０００５】特開平１−２０６３６８号公報に開示され
ている画像形成装置の濃度補正方法は、パルス幅変調に
よる１ドット多値書き込みを行う画像形成装置におい
て、感光体上に形成された画像の状態を検出し、その検
出データに応じてパルス幅の設定値を変更し１ドットの
面積率を変えることにより、レーザビームのパワー劣化
や感光体の感度劣化に基づく濃度変動を抑制している。

【０００６】また、特開昭６３−１２３２６９号公報に
開示されている画像処理装置の濃度補正方法は、パルス
幅変調による１ドット多値書き込みを行う画像形成装置
において、検査用画像を出力させ、読取手段による入力
データと比較して画像形成の補正情報を設定し、画像読
取部及び画像形成部の濃度特性のばらつきを補正してい
る。上記特開昭６３−１２３２６９号公報に開示された
方式は、形成画像を読み取ることによる読取系から画像
形成まで含めたフィードバック制御であり、濃度設定に
は有効な方式である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１−２０６３６８号公報に開示された方式では、作
像系や書込系のばらつきや経時変動に対するフィードバ
ック制御であり、デジタル複写機全体としての読取系の
ばらつきや経時変動には無関係であり、また、転写処理
や定着処理における濃度変動要因に対しては何ら対処す
ることができないという問題点があった。

【０００８】また、現状の電子写真装置では、上記特開
昭６３−１２３２６９号公報に開示された方式のように
２５６階調の濃度階調を出力することは難しく、検査用
画像の隣接の階調が識別できない、また、検査用の画像
形成時のずれや検査用の画像チャートを読み取らせる際
の位置ずれにより、読取位置が所望の書込情報でない場
合もありえる。更に、一度位置ずれを生じた場合、全て
の補正値がずれる不具合がある。更には、読み取ったデ
ータで隣接の階調の識別を行うには、画像階調数の数倍
の階調分解能が必要であり、画像階調数と同一分解能の
読取スキャナでは階調の識別ができないという問題点が
あった。

【０００９】また、上記特開昭６３−１２３２６９号公
報に開示された方式は、レーザのパルス幅変調による多
値書き込みの画像における濃度補正を行っているが、主
走査方向の面積階調を行うパルス幅変調書き込み、検査
用画像読み取り時に、画像のドット位相と読取位相の微
妙なずれから読取データに干渉（モワレ）を生じ、均一
の読取濃度データが得られ難い。特に、副走査方向に読
み取った場合、正しいデータが得られ難く、改善には主
走査方向を含む多くのデータが必要となるという問題点
もあった。

【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、原稿の濃度情報と同一の画像形成濃度となるよう
に、適正な濃度変換を実現すること第１の目的とする。

【００１１】また、特別な検出手段や制御手段を具備す
ることなく、簡易な構成により安価で、且つ、高速な濃
度変換を実現することを第２の目的とする。

【００１２】また、濃度変換値の精度を向上させること
を第３の目的とする。

【００１３】また、オペレータを選ぶことなく、装置の
操作性と信頼性を著しく向上させることを第４の目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、原稿情報を読み取る原稿読取手段と、
前記原稿読取手段により読み取った光信号を電気信号に
変換する光電変換手段と、前記光電変換手段により変換
された電気信号をレーザ光に変換して出射するレーザ出
力手段と、前記レーザ出力手段から出射されたレーザ光
により露光された感光体潜像を可視情報化する画像形成
手段を備えた画像形成装置において、前記画像形成手段
が定型の階調画像を発生させ、該階調画像を前記原稿読
取手段により読み取ることによって得た検出データに基
づき前記原稿読取手段による読取データに対する前記画
像形成手段による書込データを決定する制御手段を具備
し、該階調画像の書き込みの際の面積階調を行う画素の
ブロックの大きさと、該階調画像の読み取りの際のサン
プリング画素のブロックの大きさとを、一方が他方の整
数倍の関係としたことを特徴とする画像形成装置を提供
するものである。

【００１５】また、原稿情報を光学的に読み取り、該読
み取られた原稿情報に対応する光信号を電気信号に変換
した後、該電気信号をレーザ光に変換して出力し、形成
された感光原稿情報を光学的に読み取り、該読み取られ
た原稿情報に対応する光信号を電気信号に変換した後、
該電気信号をレーザ光に変換して出力し、形成された感
光体潜像を可視情報化する画像形成方法において、書込
処理の濃度を変調して発生させた定型の階調画像を読み
取り、該読み取った検出データに基づき読取データに対
する書込データを決定し、該階調画像の書き込みの際の
面積階調を行う画素のブロックの大きさと、該階調画像
の読み取りの際のサンプリング画素のブロックの大きさ
とを、一方が他方の整数倍の関係としたことを特徴とす
る画像形成方法。

【００１６】その結果、少ない読取データでも、原稿の
濃度情報と同一の画像形成濃度となる適正な濃度変換を
実現することができる。

【００１７】また、電子写真装置以外の画像形成装置に
あっても、原稿の濃度情報と同一の画像形成濃度となる
適正な濃度変換方式が実現し、特別な検出手段や制御手
段を用いずに簡易で、且つ、安価な方式となり、更に、
設定も自動で高速となる。

【００１８】また、プリンタより発生した定型の階調画
像は、ある面積の均一濃度領域を持つ複数濃度のスケー
ル画像で、その均一濃度領域は少なくともプリンタが階
調を表す最少ピクセルサイズの長さ以上にすることによ
り、１ドット多値、主走査及び副走査方向の面積階調を
含む階調表現をする書込方式に対し、確実にその濃度の
画像が１つ以上検出され、濃度変換の精度が向上する。
また、主走査及び副走査方向の面積階調を含む多階調書
き込みのデジタル複写機においても、その面積階調のピ
クセル形態を意識することなしにその画像の濃度が検出
され、濃度変換値が決定される。

【００１９】また、プリンタより発生した定型の階調画
像は、ある面積の均一濃度領域を持つ複数濃度のスケー
ル画像で、その同一濃度領域の、複数点、複数回のスキ
ャナ読取情報の平均を取ることにより、濃度変換値の精
度が向上する。

【００２０】また、階調画像は副走査方向に濃度変換さ
れた画像とすることにより、主走査方向に同一位置の帯
電、現像などの画像形成条件の均一位置で行われ、更に
読取スキャナの同一ＣＣＤにより読み取ったデータに基
づき行われ、変動要因の少ない同一条件での濃度変換の
最適値が検出される。更に、テストチャートの書き込み
においても比較的低速な書込同期信号をカウントする方
式で、読み取りにおいても低速にデータが入力されるた
め、ＣＰＵの介在するソフトウェアによる処理も可能で
あり、簡易で、安価な構成となる。

【００２１】また、階調画像は主走査方向に濃度変調さ
れた画像とすることにより、読取走査距離を少なくし
て、高速に濃度変換値が決定される。

【００２２】また、階調画像は濃度変調された画像で、
均一濃度領域の境界部及び階調画像開始部を示す濃度変
調情報に同期した画像を同一チャートに書き込むことに
より、確実に濃度の境界部を判別でき、チャートのセッ
ト位置や画像形成位置ズレ等による濃度変換値の誤検出
が防止される。

【００２３】また、画像は濃度変調された画像と、書込
濃度情報を示す画像を同一チャートに書き込むことによ
り、確実に階調情報を判別でき、チャートのセット位置
や画像形成位置ずれ等による濃度変換値の誤検出が防止
される。更にチャートのセット位置の自由度も増し、操
作性が向上する。

【００２４】

【作用】以上の構成において、原稿情報を光学的に読み
取り、該読み取られた原稿情報に対応する光信号を電気
信号に変換した後、該電気信号をレーザ光に変換して出
力し、形成された感光体潜像を可視像化する画像形成方
法において、書込処理の濃度を変調して発生させた定型
の階調画像を読み取り、該読み取った検出データに基づ
き読取データに対する書込データを決定する。この方式
は、形成画像を読み取ることによる、読取系から画像形
成までを含めた完全なフィードバック制御であり、初期
及び経時の濃度設定には有効となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１は、一般的なレーザ書込装置が適用さ
れているレーザプリンタ装置１００と原稿読取装置１０
１からなるデジタル複写機を示している。まず、原稿読
取装置１０１を説明する。読取原稿を載置するためのコ
ンタクトガラス１０２は光源１０３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１０４、１０
５、１０６及びレンズ１０７を介してＣＣＤイメージセ
ンサ１０８の受光面に結像される。

【００２６】また、光源１０３及びミラー１０４は、コ
ンタクトガラス１０２の下面をコンタクトガラス１０２
と平行に移動する走行体１０９に搭載されている。主走
査はＣＣＤイメージセンサ１０８の固体走査によって行
われる。原稿画像はＣＣＤイメージセンサ１０８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）
ことにより原稿全面が走査される。この例では読取密度
は、主／副走査共に１６画素／ｍｍに設定され、Ａ３判
（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）の原稿まで読み取り可能に
構成されている。

【００２７】次に、デジタル複写機を構成するレーザプ
リンタ装置１００について簡単に説明する。原稿読取装
置１０１とレーザプリンタ装置１００とは一体構造の場
合と、構造は別々で電気的にのみ接続される場合とがあ
る。レーザプリンタ装置１００には、レーザ書込系、画
像再生系、給紙系等が備わっている。

【００２８】レーザ書込系は図２、図３に示すように、
レーザ出力ユニット２０１、結像レンズ１１０、ミラー
１１１を各々備えている。レーザ出力ユニット２０１内
部には、レーザ光源であるレーザダイオード２０２及び
モータ１１２によって高速で定速回転する角度形ミラー
（ポリゴンミラー）１１３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、画像再生系に備わった感
光体ドラム１１４に照射される。

【００２９】図１に示すように感光体ドラム１１４の周
囲には、帯電チャージャ１１５、イレーサ１１６、現像
ユニット１１７、転写チャージャ１１８、分離チャージ
ャ１１９、分離爪１２０、クリーニングユニット１２１
等が備わっている。尚、感光体ドラム１１４の一端近傍
のレーザ光を照射される位置に、主走査同期信号（ＭＳ
ＹＮＣ）を発生すビームセンサ２０３が配置されている
（図２、図３参照）。

【００３０】以上の構成において、像再生のプロセスを
簡単に説明すると、感光体ドラム１１４の表面は帯電チ
ャージャ１１５によって一様に高電位に帯電される。そ
の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／白に応じてオン／
オフ制御されるので、レーザ光の照射によって感光体ド
ラム１１４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。

【００３１】静電潜像が形成された部分が現像ユニット
１１７を通ると、その電位の高低に応じてトナーが付着
し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。その
後、トナー像が形成された部分に、所定のタイミングに
て記録紙が送り込まれ、トナー像に重なる。このトナー
像が転写チャージャ１１８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１１９によって感光体ド
ラム１１４から分離される。分離された記録紙は搬送ベ
ルト１２２によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ユ
ニット１２３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。

【００３２】図１に示したデジタル複写機にあっては、
記録紙の給紙系は２系統になっている。一方の給紙系に
は給紙カセット１２４が備わっており、もう一方の給紙
系には給紙カセット１２５が備わっている。給紙カセッ
ト１２４内の記録紙は、給紙コロ１２６によって給紙さ
れる。また、給紙カセット１２５内の記録紙は給紙コロ
１２７によって給紙される。給紙された記録紙は、レジ
ストローラ１２８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１
１４に送り込まれる。尚、図示しないが各給紙系には、
給紙カセット１２４、１２５の記録紙サイズを検知する
記録紙サイズセンサが備わっている。

【００３３】次に、書込レーザダイオード２０２の変調
方式について説明する。図４は本発明の一実施例に係る
レーザダイオード（ＬＤ）２０２におけるアナログ変調
方式のブロック図であり、発光レベル指示信号は、第１
の電流変換手段４０１及び第２の電流変換手段４０２へ
入力される。第１の電流変換手段４０１では発光レベル
指示信号は、その強弱に応じて発光レベル指示信号電流
（出力電流）Ｉ_S に変換される。第１の電流変換手段４
０１により変換された出力電流Ｉ_S は、ＬＤ２０２の受
光素子４０４に発生する光出力Ｐ_O に比例する光起電流
Ｉ_L との差の入力電流Ｉ_S −Ｉ_L となって、電流増幅器
４０５へ入力される。従って、電流増幅器４０５は入力
電流Ｉ_S −Ｉ_L をＡ倍した出力電流Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）を
出力する。

【００３４】一方、第２の電流変換手段４０２により発
光レベル指令信号は設定光量Ｐ_S 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４０５の出力電流Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）との和電流Ｉ₁ ＋
Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）はＬＤ２０２の順方向電流となる。こ
のようにして、ＬＤ２０２は順方向電流Ｉ₁ ＋Ａ（Ｉ_S
−Ｉ_L ）により決まる光出力Ｐ_O を得る。即ち、下記関
係式が成立する。

【００３５】

【数１】

【００３６】ここで、Ｉ₁ はＩ_S ≒Ｉ_L 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。

【００３７】

【数２】

【００３８】ここで、受光素子４０４の放射感度Ｓ、Ｌ
Ｄ２０２との結合効率をαとおくと、次の式のようにな
る。

【００３９】

【数３】

【００４０】また、光電気負期間ループの交叉周波数を
ｆ_O とおくと、上記光出力Ｐ_O 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。

【００４１】

【数４】

【００４２】第２の変換手段４０２により設定されるＰ
_S はＩ_S ／αＳ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Ｐ_S が５％変動した場
合、ｆ_O ＝４０ＭＨｚ であったとしても、Ｐ_O 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。また、光出力Ｐ_O を変化させた直後から設定さ
れた時間τ_O までの全光量（光出力の積分値∫Ｐ_out ）
誤差が０．４％以下となるための前記交叉周波数ｆ
_O は、τ_O ＝５０ｎｓとした場合ｆ_O ≧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。

【００４３】以上述べたように本方式により、高速／高
精度／高分解能半導体レーザ制御方式が提供できる。本
方式を用いＬＤ２０２をパワー変調することにより、発
光指令信号に２５６通りのアナログ信号を入力し、レー
ザプリンタ装置１００において、１ドット２５６階調の
画像出力が実現される。

【００４４】次に、複数の定電流源を用いた他の実施例
に係るＬＤ２０２のアナログ変調制御方式について説明
する。レーザダイオード２０２の駆動制御方式は、図５
に示すＬＤ２０２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。ＬＤ２０２のＩ
−Ｌ特性は、閾値電流（Ｉｔｈ）以上の順方向電流にお
いてはリニアで、そのときの微分量子効率（ｎ）を一定
として扱う。

【００４５】制御方式は、図６に示すように、順方向電
流を複数の定電流源６０１、６０２、６０３、６０４の
合計電流で駆動し、それを書込データによりスイッチ６
０５、６０６、６０７によりスイッチングする。閾値電
流よりも大きなバイアス電流を定電流源６０１により流
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６０４、６０３、６０２により、ＬＤ２０２の駆
動電流を３ビット８値に制御する。

【００４６】そのときの電流値は、各々Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ
₃ であり、スイッチ６０５、６０６、６０７を駆動しな
い最小値のバイアス電流はＩ_O である。従って、各電流
Ｉ_O〜Ｉ₃ による発光強度（光量）は図５に示す通り
で、Ｉ₁ 〜Ｉ₃ の電流の全ての組み合わせによる光量は
Ｌ_O からＬ₇ まで８通りが光量差を等しく得られる。

【００４７】そのときの設定順序は、次のように行う。
第１に、ＬＤ発光強度範囲Ｐ_O 〜Ｐ_max に設定（但し、
Ｐ_O ≒０）する。第２に、ＬＤ最大発光強度Ｐ_O ←ＬＤ
順方向電流Ｉ_O を決める。第３に、ＬＤ最大発光強度Ｐ
_max ←ＬＤ順方向電流Ｉ_O ＋Ｉ_max によりＩ_max を決定
する。第４に、Ｉ１＝（１／７）・Ｉ_max 、Ｉ２＝（２
／７）・Ｉ_max 、Ｉ３＝（４／７）・Ｉ_max 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ＬＤ露光
出力がなされる。

【００４８】次に、画像読取信号の処理について説明す
る。図７に画像読取信号処理のブロック図を示す。ＣＣ
Ｄイメージセンサ１０８は、約５０００画素、４００Ｄ
ＰＩの読み取りが可能で、原稿の主走査方向の反射光を
同時に読み取る。ＣＣＤイメージセンサ１０８により蓄
積された光データを電気信号に変換し、クランプ等の波
形修正、増幅、Ａ／Ｄ変換を行い、６ビットのデジタル
信号として、ＩＰＵ（画像処理装置）へ出力する。

【００４９】ＣＣＤイメージセンサ１０８のアナログデ
ータ出力は、高速転送のためＥＶＥＮ、ＯＤＤの２系統
に分かれて出力し、アナログスイッチで構成されるスイ
ッチングＩＣ７０１でシリアルのアナログ信号に合成し
ている。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７０２で６ビット
６４階調のデジタル信号に変換する。一方、可変増幅器
７０３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、その増幅度を適正値にする
よう調節する。

【００５０】次に、画像処理について説明する。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へ入力され各種の画像処理が実行される。Ｉ
ＰＵ８００による画像処理の流れを図８に示す。ＩＰＵ
８００は複数のＬＳＩで構成され画像処理の他にそれに
基づく制御を実行している。その主なものと機能を以下
に説明する。

【００５１】第１にシェーディング補正に関して説明す
る。蛍光灯の直線光源を用い、またレンズによる集光の
ためＣＣＤイメージセンサ１０８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ＣＣＤイメージセ
ンサ１０８には素子個々の感度ばらつきがある。その両
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。

【００５２】第２にＭＴＦ補正に関して説明する。レン
ズなどを用いた光学系では、ＣＣＤイメージセンサ１０
８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
より補正することにより再現性の高い画像を得る。

【００５３】第３に主走査方向変倍に関して説明する。
本装置では、画像読み取りと書き込みの解像度は同一の
４００ＤＰＩであるが、読取画素周波数は約１０ＭＨ
ｚ、書込画素周波数は約１２ＭＨｚで異なるため周波数
変換を行っている。また、２５％から４００％主走査方
向の変倍を行っている。前者は２ラインメモリの読み書
きで実現し、後者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。

【００５４】第４にγ補正に関して説明する。ＣＣＤイ
メージセンサ１０８を用いた光学系の濃度データ変換特
性（スキャナのγ特性）、及び電子写真方式を用いたレ
ーザプリンタの濃度再現特性（プリンタのγ特性）は共
にリニアではなく、そのままでは原稿濃度が忠実に再現
されない。上記を各々個々に補正する場合もあるが、本
装置では両者を考慮した変換を行っている。また、マニ
ュアルの濃度調整も、この値を変更することで実現され
る。

【００５５】その他、ＩＰＵ８００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、マーカー検出
等の画像検出等も行っている。

【００５６】次に、上記において説明したＩＰＵ８００
のγ補正方式について詳細に説明する。本装置によるス
キャナ読取データからプリンタ書込データに濃度変換
（γ補正）するための構成を図９に示す。適正値への濃
度変換はメモリを用いたテーブル変換方式である。図９
において、画像処理を施された６ビットの原稿データ
は、ＲＡＭ９０１のアドレスバス９０２に入力され、そ
のアドレスで示される番地のデータがデータバス９０３
より出力される。

【００５７】ＲＡＭ９０１のデータバス９０３より出力
された８ビットデータは書込制御部へと送出され、Ｄ／
Ａコンバータ９０４によりＤ／Ａ変換されて、２５６値
のアナログ電圧データとなる。それをＬＤ２０２の発光
指示信号としてアナログ変調回路９０５に入力して２５
６階調の多階調書き込みを行う。

【００５８】ＲＡＭ９０１へのデータの書き込みは本体
立ち上げ時或いは設定変更時にＣＰＵ９０６或いはＲＯ
Ｍ９０７よって、アドレスバスで指定される番地データ
バスによりデータ入力される。また、ＲＡＭ９０１は付
属の電池９０８によりそのメモリデータをバックアップ
されており、本体電源ＯＦＦ時においても不揮発であ
る。また電源投入時、ＣＰＵ９０６からデータを書き込
んでもよい。

【００５９】次に、図９を用いて階調画像出力について
説明する。本装置はＣＰＵ９０６からのイメージ画像出
力データを上記スキャナ入力データと切り替えて出力す
る機能を持つ。Ｄ／Ａコンバータ９０４への入力切り替
えにはオープン出力を備えたラッチＩＣ９０９、９１０
等を用い、階調画像等のテストチャート出力の場合、Ｃ
ＰＵ９０６からのイメージ出力データを有効とする。そ
の他の入出力のデータラインもモードによって同様に切
り替えているが、ここでは省略する。

【００６０】本装置ではＣＰＵ９０６により書込同期信
号９１１をカウントして最大８ビット２５６階調のデー
タを出力しているが、ＲＡＭ９０１或いはＲＯＭ９０７
の特定番地にリニアにカウントアップするデータを書き
込んでおき、同期信号をトリガにして読み出しても良
い。また、書込同期信号をクロックとしてカウントアッ
プするカウンタＩＣ（図示せず）をデータラインに接続
して出力しても可能である。

【００６１】階調のテストチャート出力の画像例を図１
０に示す。図１０（Ａ）は副走査方向に２５６階調のグ
レースケールを形成したもので各階調の均一濃度領域幅
は１ｍｍである。図１０（Ｂ）は副走査方向に２５６階
調のグレースケールを形成し、各階調間には０．５ｍｍ
の間隔が開けてあり、１２７階調までの低濃度部の間隔
は画像データ２５５の黒部、１２８階調以上の高濃度部
は画像データ０の白部で書込階調の境界を識別できるよ
うにしている。

【００６２】更に、階調のグレースケールの画像開始位
置には、２ｍｍの黒ラインを形成し、白部から始まる本
チャートをスキャナで読み取らせる際の開始位置を明ら
かに示し誤読み取りを防止している。４００ＤＰＩの書
き込み及び読み取りが可能な本装置においては、図１０
（Ｂ）の２５６階調のグレースケールは１階調につき１
６ラインの書き込みで副走査方向に１ｍｍの均一濃度領
域を持ち、それは読み取りにおいても１６個程度のデー
タが得られる。各階調間０．５ｍｍのライン情報は、８
ラインの書き込みで行うことができ、読み取りで８個程
度のデータにより明らかに境界が判別される。

【００６３】以上の階調画像は、約３８６ｍｍの長さ
で、Ａ３サイズの記録紙に記録される。図１０（Ｂ）の
階調のテストチャートを本装置で読み取らせたときの出
力を図１１に示す。図１１では、副走査方向のデータ、
つまりある特定のＣＣＤイメージセンサ１０８のデータ
をアナログ値で示しシェーディング補正を実行した後の
ものである。図１１に示すように各濃度の読取レベル及
び境界部情報が得られる。

【００６４】図１２に階調のテストチャートの他の出力
例を示す。図１２（Ａ）には階調のグレースケールの脇
に、境界を示すラインを階調ピッチに同期させて書き込
んだ例である。この場合、階調データの入力と境界の入
力が別系統、別のＣＣＤにより行われ、それを分離して
処理する必要はない。

【００６５】図１２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図１２
（Ａ）のテストチャートにさらに階調データを表す情報
を追記したものである。図１２（Ｂ）は、階調情報を数
字により表したものであり、書き込みにはＲＯＭ９０７
よりキャラクタデータを読み出してＬＤ２０２の最大発
光強度にて書き込む。この場合、読み取り時には、その
階調を表す数字データの認識処理が必要となる。図１２
（Ｃ）は、階調情報を白黒のマーキングにより表したも
ので、８ビットのバイナリデータで書込（濃度）情報を
示す。図１２（Ｄ）は、（Ｃ）と同じく階調情報を白黒
のマーキングで表したもので、バーコードデータにより
書込情報を示している。

【００６６】マーキングされたバイナリデータで書込階
調を付記する方式は、書き込みにおいて、バイナリデー
タで表される階調データを表現するのに最も容易であ
り、読み取りにおいて判別し易く、精度が向上する。ま
た、視野での確認も可能であり、白黒２値で表されるた
め電子写真プリンタに適する。

【００６７】上記（Ｃ）、（Ｄ）の方式は、（Ｂ）の方
式に比べ可視的判断はされにくいが、スキャナ読み取り
における情報認識に関しては容易な方式であり、書き込
みに関してもデータ量が少なくてすむという利点があ
る。本例では、書込光量をリニアに行っているが、図１
２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように階調情報を追記
すれば、自由に必要階調のみを書き込めるし、読取位置
の自由度も増加する。

【００６８】図１３は、副走査方向に２５６階調のグレ
ースケールを形成したもので、図１０（Ａ）を９０度回
転させたものと同等になる。書き込みは、図１０（Ａ）
のものが書き込みの同期信号ＰＭＳＹＮＣをカウントし
ていたのに対し、図１３では、書き込みのクロックＷＲ
ＣＬＫをカウントすることにより実現される。図１３の
場合、全ての階調を主走査方向に同時に読み取ることが
でき、読取走行時間が短縮されると共に露光する蛍光灯
光量の時間変動なども受け難い。

【００６９】次に、階調画像の読み取りについて説明す
る。出力した階調のテストチャートを原稿読取位置にプ
リント方向と同方向に載置し、ＣＣＤイメージセンサ１
０８により、スキャナを走査しながら読み取らせる。
尚、この読取モード時にはプリント出力は行わない。本
装置の場合、ＣＣＤイメージセンサ１０８からのデータ
をＡ／Ｄ変換し、６ビットのデジタル信号として処理し
ている（図７参照）。その後、読取データをＣＰＵ９０
６に入力し、その階調濃度データのみを分離する。上記
図１０（Ｂ）のテストチャート例の読み取りは、境界の
８個のラインデータの両端２個のデータを無効データと
して、１４個のデータを取り平均値を算出する。

【００７０】境界の判別によるデータの採集及び平均値
の算出は、ＣＰＵ９０６によりソフトウェアで実行して
いる。同一階調につき複数のデータを検出しているの
は、検出の精度を上げるのに有効なためで複数回走査を
繰り返すことによっても実現できる。特に、この方式に
あっては比較的濃度むらが発生し易く電子写真方式のプ
リンタには必要とされる。また、図１０（Ａ）、図１
２、図１３のチャート読み取りの場合は、境界部にかか
る前後２個のデータのみを無効データとして前述と同様
に処理することにより、精度を増している。

【００７１】次に、階調チャートのスキャナ読取データ
からプリンタ書込データに濃度変換（γ補正）を設定す
る方式を説明する。適正値への濃度変換は、ＲＡＭ９０
１を用い、読取データで設定される番地の変換テーブル
値を書き込むことにより行われる。

【００７２】各階調の読取データは、一旦ＣＰＵ９０６
に入力され、ＣＰＵ９０６内のメモリマップされたＲＡ
Ｍ９１２内に格納される。その後前述の通り同一階調領
域のデータから有効データの平均値を算出する。全ての
データを算出後、ＣＰＵ９０６とＲＡＭ９０１のアドレ
スバスとデータバスを接続して、ＲＡＭ９０１の変換デ
ーブルを作成する。

【００７３】読取データが０で白色部を示す変換テーブ
ルの先頭番地からＣＰＵ９０６により指定される。読取
データが０である書き込みを行ったデータはテストチャ
ートの記録紙の位置より明らかで、そこの書込データを
データバスよりＲＡＭ９０１に書き込む。以下、順次読
取データ０から６３に対応する書込データ０から２５５
を書き込み、６４値の変換テーブルを形成する。

【００７４】一般に、読取データが６４値で書込データ
が２５６値であるため、１つの読取データに対し複数の
書込データが相当するが、その場合は、その中央値を割
り付けるか、階調の前後のつながりより決定する。ま
た、読取データが０（白）、６３（黒）に対応する書込
データは、各々０（ＬＤ光量最小）、２５５（ＬＤ光量
最大）とすることにより、画像プロセスの濃度変動に対
しても余裕を持たせている。

【００７５】変換テーブル作成後、ＲＡＭ９０１のアド
レスバスとデータバスをＣＰＵ９０６から切り放し、Ｒ
ＡＭ９０１のアドレスに読取原稿データを入力し、その
アドレスで示される番地のデータがデータバスより出力
して、スキャナ入力からプリンタ出力までの濃度補正を
行う。

【００７６】図１４において、以上の濃度データの遷移
を説明する。第一象限は、階調テストチャートの書込光
出力データとその主走査或いは副走査方向の画像形成位
置を表す。これは、書込データをその画像形成位置に対
して発生させたため、図示のようにリニアな関係を示
す。

【００７７】次に、階調テストチャートの画像形成位置
に対する画像の光学的反射濃度を第二象限に示す。これ
は一般に、プリンタのγ特性を表す。第三象限は出力し
た階調テストチャートを本装置のスキャナで読み取らせ
たときのデータを表し、６４値に分離されたデジタルデ
ータをアナログ的に示している。

【００７８】第四象限は、スキャナ読取データをプリン
タ書込データ、すなわちＬＤ２０２の発光光量に濃度変
換するγ補正データを示している。この値は前述の設定
方法により、ＲＡＭ９０１内の変換テーブル上に書き込
まれる。第四象限に示すように、読取データに対応した
適正の書込データが連続的にプロットされる。以上、例
えば点ａの書込データで画像形成された階調部は、矢印
をたどり点ｂの補正データが得られる。

【００７９】一方、γ補正データがセットされた以降の
複写処理における濃度データの遷移は、図１４において
第一象限を削除したものとなる。第二象限の横軸で示さ
れる原稿の濃度は、第三象限のスキャナ読み取り、第四
象限のγ補正を施され、第二象限のプリンタ書き込みに
より画像形成が行われる。その画像濃度は第二象限の横
軸で示される位置と同じで、原稿の濃度と等しくなる。
以上、例えば原稿の濃度が点ｃの部分は、矢印をたどり
点ｃの濃度が複写処理により再現される。これは濃度ｄ
についても同様で、全ての原稿濃度に対して忠実に再現
されることになる。

【００８０】次に、面積階調を含む階調表現における本
方式の応用例を図１５をもとに説明する。例えば、面積
階調には濃度パターン法を用い、１ドット内は前述のア
ナログ変調書き込みと組み合わせる。面積階調数をＭ、
多値レベルをＮとすると、階調数は、以下の式で表され
る。

【００８１】［数５］ （Ｎ−１）＊Ｍ

【００８２】前者は２＊２のマトリクスで構成する４ド
ットを１ピクセルとして扱い、後者は１ドット２５６値
書き込みで１０２０階調を表現できる。本実施例では、
１ピクセルの左上から左下、右上から右下へ順次埋めて
行くようにしている。従って、丁度中間調領域では左の
２ドットのみ最高濃度で書き込まれる。この内のいくつ
かの階調画像を形成させ、前述のように副走査或いは主
走査方向の１ラインデータで読み取り、或いは１ドット
毎に濃度処理をした場合不具合を生ずる。この場合、同
一装置で画像形成をしているため、その面積階調の形態
は明らかで、その情報を用いる。

【００８３】階調画像の読み取りは、前述と同じくＣＣ
Ｄイメージセンサ１０８により１画素毎に行う。しかし
濃度の判別は面積階調を行うピクセル単位で行う。本装
置では、２＊２のマトリクスで構成する４ドットを１ピ
クセルとして、４つのデータより算出する。ここで、書
き込みのピクセルと読み取りで濃度算出を行う４ドット
の位置にずれを生じても、書き込みの均一階調の領域が
主走査、副走査方向に連続であることから問題はない。

【００８４】次に、もう一つの濃度算出方法について述
べる。これは、面積階調を行うピクセルを意識しない方
法である。階調画像の読み取りは、前述と同じくＣＣＤ
イメージセンサ１０８の１画素毎に行う。濃度算出は書
き込みの均一階調領域の主走査及び副走査方向に面積階
調を行うピクセルサイズよりも十分多いドットの濃度デ
ータにより行う。例えば、主走査方向に１０ドット、副
走査方向に１０ドットの濃度データをサンプリングし
て、１００のデータよりその平均濃度を算出する。これ
は、面積階調を行うピクセルの２５個分に相当し、読取
算出ドットとピクセルとの位相差があっても誤差は極め
て少ない。濃度データをサンプリングするドット数を増
やせばその確度は更に高まる。

【００８５】この場合、形成する階調画面の均一濃度領
域の大きさは、少なくとも１０＊１０ドットサイズ以
上、すなわち本実施例では０．６４ｍｍ四方以上必要と
される。本装置では、各階調の幅を２ｍｍとし、１０２
０階調の内２５６階調を副走査方向に２列で形成して濃
度を算出する。２５６階調の選択は画像濃度が書込デー
タに対してリニアになるものより行う。濃度補正は、読
取データと等しくなる階調データに面積階調を含めた書
込データを前述と同様に割り付ける。

【００８６】以上により、ある濃度の画像をスキャナで
読み取り、それを上記のように濃度変換し、その変換値
を発光指令信号としてＬＤ２０２を発光させ、プリンタ
出力すれば原稿と同一濃度、同一階調が再現される。つ
まり、更にこのプリント画像を本装置のスキャナで読み
取らせても、同一のデータとして読み取られ、繰り返し
複写による画像濃度の変動もない。

【００８７】本発明の方式は、形成画像を読み取ること
による、読取系から画像形成まで含めた完全なフィード
バック制御である。また、装置個々のばらつきをトータ
ルで補正するものである。装置の組立初期の濃度設定及
び経時の濃度設定には有効な方式である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による画像形
成装置もしく画像形成方法によれば、原稿情報を光学的
に読み取り、該読み取られた原稿情報に対応する光信号
を電気信号に変換した後、該電気信号をレーザ光に変換
して出力し、形成された感光体潜像を可視像化する画像
形成方法において、書込処理の濃度を変調して発生させ
た定型の階調画像を読み取り、該読み取った検出データ
に基づき読取データに対する書込データを決定し、該階
調画像の書き込みの際の面積階調を行う画素のブロック
の大きさと、該階調画像の読み取りの際のサンプリング
画素のブロックの大きさとを、一方が他方の整数倍の関
係としたため、原稿の濃度情報と同一の画像形成濃度と
なるように、適正な濃度変換を実現することができる。
また、特別な検出手段や制御手段を具備することなく、
簡易な構成により安価で、且つ、高速な濃度変換を実現
することができる。また、濃度変換値の精度を向上させ
ることができる。更に、オペレータを選ぶことなく、装
置の操作性と信頼性を著しく向上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応用したデジタル
複写機の概略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内に装備されたレ
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内に装備されたレ
ーザ書込系の構成を示す説明図である。

【図４】本発明による画像形成装置におけるレーザダイ
オードのアナログ変調方式の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】レーザダイオードの順方向電流と発光強度との
関係（Ｉ−Ｌ特性）を示すグラフである。

【図６】本発明による画像形成装置におけるレーザダイ
オードのアナログ変調制御方式を示す説明図である。

【図７】本発明による画像形成装置における画像読取信
号に対する各種処理の流れを示す説明図である。

【図８】本発明による画像形成装置におけるＩＰＵ（画
像処理装置）による各種画像処理の流れを示すブロック
図である。

【図９】本発明による画像形成装置におけるスキャナ読
取データからプリンタ書込データに濃度変換（γ補正）
する方式を示す説明図である。

【図１０】階調のテストチャート出力の画像例を示す説
明図である。

【図１１】図１０（Ｂ）に示した階調のテストチャート
を本装置により読み取らせたときの出力例を示す説明図
である。

【図１２】階調のテストチャート出力の他の画像例を示
す説明図である。

【図１３】副走査方向に２５６階調のグレースケールを
形成した例を示す説明図である。

【図１４】濃度データの遷移を示すグラフである。

【図１５】本発明による画像形成装置における面積階調
を含む階調表現における方式の応用例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１００ レーザプリンタ装置 １０１ 原稿
読取装置 １０８ ＣＣＤイメージセンサ １１４ 感光
体ドラム ２０１ レーザ出力ユニット ２０２ レー
ザダイオード ４０１ 第１の電流変換手段 ４０２ 第２
の電流変換手段 ４０４ 受光素子 ６０１〜６０
４ 定電流源 ６０５〜６０７ スイッチ ７０１ スイ
ッチングＩＣ ７０２ Ａ／Ｄコンバータ ８００ ＩＰ
Ｕ（画像処理装置） ９０１ ＲＡＭ ９０４ Ｄ／
Ａコンバータ ９０５ アナログ変調回路 ９０６ ＣＰ
Ｕ ９０７ ＲＯＭ ９０９〜９１
０ ラッチＩＣ ９１１ 書込同期信号 ９１２ ＲＡ
Ｍ ９１３ ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/407 B41J 2/44 - 2/52 G03G 15/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿情報を読み取る原稿読取手段と、前
   記原稿読取手段により読み取った光信号を電気信号に変
   換する光電変換手段と、前記光電変換手段により変換さ
   れた電気信号をレーザ光に変換して出射するレーザ出力
   手段と、前記レーザ出力手段から出射されたレーザ光に
   より露光された感光体潜像を可視情報化する画像形成手
   段を備えた画像形成装置において、 前記画像形成手段が定型の階調画像を発生させ、該階調
   画像を前記原稿読取手段により読み取ることによって得
   た検出データに基づき前記原稿読取手段による読取デー
   タに対する前記画像形成手段による書込データを決定す
   る制御手段を具備し、該階調画像の書き込みの際の面積
   階調を行う画素のブロックの大きさと、該階調画像の読
   み取りの際のサンプリング画素のブロックの大きさと
   を、一方が他方の整数倍の関係としたことを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 原稿情報を光学的に読み取り、該読み取
   られた原稿情報に対応する光信号を電気信号に変換した
   後、該電気信号をレーザ光に変換して出力し、形成され
   た感光原稿情報を光学的に読み取り、該読み取られた原
   稿情報に対応する光信号を電気信号に変換した後、該電
   気信号をレーザ光に変換して出力し、形成された感光体
   潜像を可視情報化する画像形成方法において、 書込処理の濃度を変調して発生させた定型の階調画像を
   読み取り、該読み取った検出データに基づき読取データ
   に対する書込データを決定し、該階調画像の書き込みの
   際の面積階調を行う画素のブロックの大きさと、該階調
   画像の読み取りの際のサンプリング画素のブロックの大
   きさとを、一方が他方の整数倍の関係としたことを特徴
   とする画像形成方法。