JP3155292B2 - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JP3155292B2
JP3155292B2 JP13583491A JP13583491A JP3155292B2 JP 3155292 B2 JP3155292 B2 JP 3155292B2 JP 13583491 A JP13583491 A JP 13583491A JP 13583491 A JP13583491 A JP 13583491A JP 3155292 B2 JP3155292 B2 JP 3155292B2
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佳伸 竹山
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仁 服部
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、画像形成装置、より詳細には、
レーザプリンタに関し、例えば、ディジタル複写機、デ
ィジタルカラー複写機等に適用して好適なものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus.
The laser printer is suitably applied to, for example, a digital copying machine, a digital color copying machine, and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】電子写真技術とレーザ走査技術とを組み合
わせたレーザプリンタは、普通紙が使用でき、かつ、高
速で高品質な画像が得られるため、急速にコンピュータ
の出力装置又はディジタル複写機として普及してきてい
る。このようなもとで更なる高品位画像を得るために
は、1ドット多値記録方式により解像度と階調性とを両
立させる記録方式が有効な方法である。
2. Description of the Related Art Laser printers that combine electrophotographic technology and laser scanning technology can be used as plain paper and can produce high-speed, high-quality images. Have been doing. Under these circumstances, a recording method that achieves both resolution and gradation by a one-dot multi-value recording method is an effective method for obtaining a higher-quality image.

【0003】多値記録方式には、大きく分けて半導体レ
ーザの光強度変調方式とパルス幅変調方式があり、パル
ス幅変調方式においては2値記録に近いことから外部変
動要因に対し比較的安定な記録が行える。しかしなが
ら、レーザ走査速度の上昇(書込み画素クロックの上
昇)に伴いパルス幅を変化させる時間刻みが非常に短く
なる。例えば、画素クロックが20MHzの場合、1ドッ
トで表現する階調数を256階調とろうとすると約0.2n
s.の時間刻みが要求され、精度・コストの観点から非常
に問題となる。
The multi-value recording method is roughly classified into a light intensity modulation method and a pulse width modulation method of a semiconductor laser. Since the pulse width modulation method is close to binary recording, it is relatively stable against external fluctuation factors. Can record. However, as the laser scanning speed increases (the write pixel clock increases), the time interval for changing the pulse width becomes very short. For example, when the pixel clock is 20 MHz, if the number of gradations expressed by one dot is 256 gradations, about 0.2n
The time interval of s. is required, which is very problematic in terms of accuracy and cost.

【0004】一方、半導体レーザの光強度を変調させる
方式においては、感光体の中間露光領域(不飽和領域)
を使用するため、露光エネルギー制御精度が要求される
が(後述の図3参照)、この技術は高速に光・電気負帰
還ループを形成することにより実現される。この制御技
術により容易に画素クロック20MHzにおいて256階
調を実現することができる。
On the other hand, in a method of modulating the light intensity of a semiconductor laser, an intermediate exposure area (unsaturated area) of a photosensitive member is used.
However, this technique is realized by forming an optical / electrical negative feedback loop at high speed, although exposure energy control accuracy is required (see FIG. 3 described later). With this control technique, 256 gradations can be easily realized at a pixel clock of 20 MHz.

【0005】しかしながら、半導体レーザの光強度を変
化させる方式により、電子写真プロセスにより、画像形
成を行った場合、次に述べるような問題点が生じる。
1.感光体の速度変動による濃度変動がある。2.ポリ
ゴンの面倒れによる濃度変動がある。3.感光体表面電
位が低濃度部において急峻な分布にならないため、ドッ
トの再現が低下する。4.1ドットにより階調表現を行
う場合よりも複数個のドットにより階調再現を行った場
合の方が均一な濃度領域での画像の滑らかさが向上する
一方、解像力が低下する。
However, when an image is formed by an electrophotographic process using a method of changing the light intensity of a semiconductor laser, the following problems occur.
1. There is density fluctuation due to speed fluctuation of the photoconductor. 2. There is a density change due to the polygon tilting. 3. Since the photoconductor surface potential does not have a steep distribution in a low density portion, dot reproduction is reduced. 4.1 When tone reproduction is performed using a plurality of dots, the smoothness of an image in a uniform density region is improved, but resolution is reduced, as compared with the case where tone expression is performed using one dot.

【0006】従来、前記4の欠点を補う方法として、マ
トリクス多階調記録を行う画像出力装置において、マト
リクスの大きさを原画像の情報における空間周波数が高
いときは小さく、空間周波数が低いときは大きくなるよ
うに変化させる方法が提案されているが(特開昭57−
159173号公報)、空間周波数を検出してマトリク
スのスイッチングを行う具体的な実現方法は提示されて
いない。また、パルス幅変調、光強度変調どちらの変調
方式においても、現在広く用いられている乾式電子写真
プロセスでは、トナー粒径が大きい等の理由により、1
ドット以下の微小ドットは忠実に再現されず、ノイジー
な画像となってしまうという欠点を有する。
Conventionally, as a method of compensating for the above-mentioned four disadvantages, in an image output apparatus for performing matrix multi-tone recording, the size of the matrix is small when the spatial frequency in the information of the original image is high, and when the spatial frequency is low. There has been proposed a method of changing the value to be larger (Japanese Patent Laid-Open No.
No. 159173), there is no specific method for detecting a spatial frequency and switching the matrix. Further, in both the pulse width modulation and the light intensity modulation, in a dry electrophotographic process which is widely used at present, the size of the toner is large due to a large toner particle size.
There is a disadvantage that minute dots smaller than the dots are not faithfully reproduced, resulting in a noisy image.

【0007】[0007]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
ものであり、特に、安定した高品位な中間調像を提供す
る画像形成装置を実現することを目的としてなされたも
のであり、更には、上記パルス幅変調方式における問題
点を解決し、また、光強度変調における問題点を解決す
ることにより、レーザ走査技術と電子写真技術とを組み
合わせたレーザプリンタにより、高品位画像を提供する
画像形成装置を提供することを目的としてなされたもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and has been made in particular to realize an image forming apparatus which provides a stable and high-quality halftone image. Solves the above problems in the pulse width modulation method, and also solves the problems in the light intensity modulation, thereby providing a high quality image by a laser printer combining laser scanning technology and electrophotographic technology. The purpose of the present invention is to provide a forming apparatus.

【0008】[0008]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
画像形成装置において、入力された画像情報に基づいて
記録光の変調パルスのデューティが100%でない複数
のパルス幅に設定されたパルス幅のうちの1つのパルス
幅を1画素ごとに選択した上で露光光量を各画素情報に
従って変化させる第1の手段と、前記入力された画素情
報のM×N個マトリクス画素情報によりあらかじめ決め
られたM×N個のパターンの画像情報に変換する第2の
手段と、前記入力された画像情報に従って前記第1の手
段と第2の手段とを選択する第3の手段とを有する画像
形成装置において、マトリクスの副走査方向(記録媒体
の送り方向)のサイズNが2以上、主走査方向のマトリ
クスサイズMが1以上であり、マトリクス内の露光パタ
ーンは副走査方向の空間周波数が最も高くなるよう設定
したこと、更には、(2)前記()の画像形成装置に
おいて、記録光源が半導体レーザであり、被駆動半導体
レーザの光出力を受光部により検知し、この受光部から
得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号
と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体
レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ループと、
前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなる
ように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び
前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合係数、
前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記発光
レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換
する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制
御電流と前記変換手段により生成された電流との和又は
差の電流により前記半導体レーザを制御する手段により
半導体レーザ制御部を構成したことを特徴としたもので
あり、或いは、(3)画像形成装置において、1画素ご
とに光出力パルス幅及び光強度の少なくとも一方を入力
された画素情報に基づいて変化させる第1の手段と、複
数の画素からなるマトリクスの副走査方向(記録媒体の
送り方向)のサイズNが2以上,主走査方向のマトリク
スサイズMが1以上でありマトリクス内の露光パターン
が複数の画像情報に応じて副走査方向の空間周波数が最
も高くなるように設定する第2の手段と、前記入力され
たK×L個の画素情報の微分係数に応じて前記第1の手
段と前記第2の手段とを選択する第3の手段により構成
したこと、更には、(4)前記()記載の画像形成装
置において、記録光源が半導体レーザであり、被駆動半
導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光部
から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光
信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半
導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ルー
プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とした
ものであり、或いは、(5)画像形成装置において、入
力された画像情報に基づいて複数のパルス幅に設定され
たパルス幅のうちの1つのパルス幅を1画素ごとに選択
したうえで露光光量を各画素情報にしたがって変化させ
る第1の手段と、前記入力された画素情報のM×N個の
画素情報によりあらかじめ決められたM×N個のパター
ンの画素情報に変換する第2の手段と、前記入力された
K×L個の画素情報の微分係数に応じて前記第1の手段
と前記第2の手段とを選択する第3の手段により構成し
たこと、更には、(6)前記()の画像形成装置にお
いて、被駆動半導体レーザの光出力を受光部により検知
し、この受光部から得られる前記半導体レーザの光出力
に比例した受光信号と発光レベル指令信号とが等しくな
るように前記半導体レーザの順方向電流を制御する光電
気負帰還ループと、前記受光信号と前記発光レベル指令
信号とが等しくなるように前記半導体レーザの光出力・
順方向電流特性及び前記受光部と前記半導体レーザの光
出力との結合係数、前記受光部の光入力・受光信号特性
に基づいて前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザ
の順方向電流に変換する変換手段とを有し、前記光・電
気負帰還ループの制御電流と前記変換手段により生成さ
れた電流との和又は差の電流により前記半導体レーザを
制御する手段により半導体レーザ制御部を構成したこと
を特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。
To achieve the above object, the present invention provides (1)
In the image forming apparatus, based on input image information, one of the pulse widths set to a plurality of pulse widths in which the duty of the modulation pulse of the recording light is not 100% is selected for each pixel. First means for changing the amount of exposure light according to each pixel information, and second means for converting the input pixel information into image information of M × N patterns predetermined by M × N matrix pixel information of the input pixel information And a third means for selecting the first means and the second means in accordance with the input image information, the size N of the matrix in the sub-scanning direction (the feeding direction of the recording medium). Is 2 or more, the matrix size M in the main scanning direction is 1 or more, and the exposure pattern in the matrix is set to have the highest spatial frequency in the sub-scanning direction. (2) In the image forming apparatus of ( 1 ), the recording light source is a semiconductor laser, and the light output of the driven semiconductor laser is detected by a light receiving unit, and the light output is proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving unit. A photoelectric negative feedback loop that controls a forward current of the semiconductor laser so that a light receiving signal and a light emitting level command signal are equal,
Coupling coefficient between the light output / forward current characteristic of the semiconductor laser and the light output of the light receiving unit and the semiconductor laser so that the light receiving signal and the light emission level command signal are equal,
Converting means for converting the light emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on light input / light receiving signal characteristics of the light receiving section, wherein a control current of the optical / electrical negative feedback loop and the converting means It is obtained by the characterized in that the semiconductor laser control unit by means for controlling said semiconductor laser by a current of a sum or difference between the generated current by, or, (3) an image forming apparatus, 1 A first means for changing at least one of the light output pulse width and the light intensity for each pixel based on the input pixel information; and a size N in a sub-scanning direction (a feeding direction of the recording medium) of a matrix including a plurality of pixels. And the matrix size M in the main scanning direction is 1 or more, and the exposure pattern in the matrix has the highest spatial frequency in the sub-scanning direction according to a plurality of pieces of image information. A second means for setting, and a third means for selecting the first means and the second means in accordance with a differential coefficient of the input K × L pieces of pixel information, and (4) In the image forming apparatus described in ( 3 ), the recording light source is a semiconductor laser, and the light output of the driven semiconductor laser is detected by a light receiving unit, and the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving unit is obtained. An optical / electrical negative feedback loop for controlling the forward current of the semiconductor laser so that the light receiving signal proportional to the light emitting level command signal becomes equal to the light emitting level command signal, so that the light receiving signal and the light emitting level command signal become equal. The light emitting level command signal is derived based on the light output / forward current characteristics of the semiconductor laser, the coupling coefficient between the light receiving unit and the light output of the semiconductor laser, and the light input / light receiving signal characteristics of the light receiving unit. Conversion means for converting the laser into a forward current, and means for controlling the semiconductor laser by a sum or difference current between the control current of the optical / electrical negative feedback loop and the current generated by the conversion means. (5) In the image forming apparatus, one pulse of pulse widths set to a plurality of pulse widths based on input image information. First means for selecting the width for each pixel and changing the amount of exposure light in accordance with each pixel information; and M × N number of pixels predetermined by M × N pieces of pixel information of the input pixel information. A second means for converting into pixel information of a pattern, and a third means for selecting the first means and the second means according to a differential coefficient of the inputted K × L pieces of pixel information. Constitution Things, furthermore, (6) The image forming apparatus of (5), the optical output of the driven semiconductor laser is detected by the light receiving portion, a light receiving signal proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving portion And a photoelectric negative feedback loop that controls the forward current of the semiconductor laser so that the light emission level command signal is equal to the light output level of the semiconductor laser so that the light reception signal and the light emission level command signal are equal.
A conversion for converting the light emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on a forward current characteristic, a coupling coefficient between the light receiving unit and an optical output of the semiconductor laser, and a light input / light receiving signal characteristic of the light receiving unit. Means having a means for controlling the semiconductor laser by means of a sum or difference current between the control current of the optical / electrical negative feedback loop and the current generated by the conversion means. It is a characteristic. Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention.

【0009】図2は、レーザビームの主走査方向におけ
る速度と記録光の光出力波形の関係を示す図で、図中、
10はレーザビームで、(a)に従来技術(デューティ
100%)における光出力波形を、(b)に本発明(デ
ューティ<100%)における光出力波形を示す。通
常、記録光のパルスT0は、 T0=d/v (ただしd:画素ピッチ=1/記録密度,V: 記録光
走査速度である。)で与えられるが、パルス幅T=T0
とした場合をデューティ100%の変調という。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the speed of the laser beam in the main scanning direction and the light output waveform of the recording light.
Numeral 10 denotes a laser beam, wherein (a) shows an optical output waveform in the prior art (duty 100%), and (b) shows an optical output waveform in the present invention (duty <100%). Normally, the recording light pulse T 0 is given by T 0 = d / v (where d: pixel pitch = 1 / recording density, V: recording light scanning speed), and pulse width T = T 0.
Is referred to as 100% duty modulation.

【0010】図1は、本発明の動作原理を説明するため
の図で、図中、A1はパルス幅が25%、A2は50%、
3は75%、A4は100%の場合を示し、B1〜B
4は、それぞれの場合における光強度変調範囲を示して
いる。図1(a)に示した発明においては、複数のパル
ス幅A1〜A4に対し各々のパルス幅において光強度を変
調する記録方式を入力される画像データに従って組み合
わせる事により構成される。また、図1(b)に示した
発明においては、デューティ100%でない(100%
以下)複数のパルス幅A1〜A3に対し各々のパルス幅に
おいて光強度を変調する記録方式を入力される画像デー
タに従って組み合わせる事により構成される。
FIG. 1 is a diagram for explaining the operation principle of the present invention. In FIG. 1, A 1 has a pulse width of 25%, A 2 has a pulse width of 50%,
A 3 is 75%, A 4 represents a case of 100%, B 1 ~B
4 shows the light intensity modulation range in each case. The invention shown in FIG. 1A is configured by combining a recording method for modulating light intensity at each pulse width with respect to a plurality of pulse widths A 1 to A 4 according to input image data. Also, in the invention shown in FIG. 1B, the duty is not 100% (100%
Hereinafter, a plurality of pulse widths A 1 to A 3 are configured by combining a recording method for modulating light intensity in each pulse width according to input image data.

【0011】図3は、電子写真記録における露光量と画
像濃度の関係を示す図で、図中、Iは不飽和濃度領域、
IIは飽和濃度領域で、画像濃度は図示のように、露光量
0までは露光量に応じて濃度が増加していく不飽和領
域Iと、E0以上では濃度が飽和する飽和領域IIを有す
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the exposure amount and the image density in electrophotographic recording, where I is an unsaturated density region,
II is a saturated density area, and as shown in the figure, the image density is divided into an unsaturated area I in which the density increases in accordance with the exposure amount up to the exposure amount E 0, and a saturated area II in which the density is saturated above E 0. Have.

【0012】図4はパルス幅を25%(曲線A),50
%(曲線B),75%(曲線C),100%(曲線D)
とした場合のパワー変調およびパルス幅変調(曲線E)
による場合の1ドットピクセルの相対濃度と感光体の中
間露光領域に依存する不飽和濃度領域との関係を示す図
で、この図において、不飽和濃度比が小さいほど感光体
に形成されるポテンシャル井戸が急峻でありドット再現
性が向上することが分る。
FIG. 4 shows a pulse width of 25% (curve A), 50%.
% (Curve B), 75% (curve C), 100% (curve D)
Power modulation and pulse width modulation (curve E)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative density of one dot pixel and the unsaturated density area depending on the intermediate exposure area of the photoconductor in the case of FIG. Is steep, and the dot reproducibility is improved.

【0013】図5は、前記のポテンシャル井戸を示す図
で、曲線Aがデューティ100%、曲線Bが本発明の場
合を示す。しかしながら、例えば、デューティ25%の
場合、露光エネルギを上げても濃度が上がらなくなる。
そこで、たとえば、デューティ25%のパルス幅から5
0%のパルス幅へ相対濃度が0.6のところで切り換え
れば、パルス幅変調を行った場合より不飽和濃度領域が
少ない、さらに75%のパルス幅に濃度が0.8のとこ
ろで切り換え、100%のパルス幅に濃度が1.0のと
ころで切り換えて記録を行えば、感光体の中間露光領域
に依存する部分を小さくしたままで、また、パルス幅の
設定数が少ないので、パルス幅の設定精度を上げること
が容易に実現できる。光源として用いられる半導体レー
ザの制御は光・電気負帰還ループの制御速度を10nsec
程度で実現すれば画素クロックが20MHzにおいても
容易に光出力の制御が可能である。また、濃度がいくつ
であるかは、画像データの値により検知できるので、画
像データに応じてパルス幅を選択すれば良い。
FIG. 5 is a view showing the above-mentioned potential well. Curve A shows the case of 100% duty, and curve B shows the case of the present invention. However, for example, when the duty is 25%, the density does not increase even if the exposure energy is increased.
Therefore, for example, from a pulse width of 25% duty to 5%
If the relative density is switched to a pulse width of 0.6 when the relative density is 0.6, the unsaturated density region is smaller than in the case where the pulse width modulation is performed. If the recording is performed by switching to a pulse width of 1.0% and the density is 1.0, the portion depending on the intermediate exposure area of the photoreceptor is kept small, and the pulse width is set to a small number. It is easy to increase the accuracy. The control speed of the semiconductor laser used as the light source is 10 nsec.
If the pixel clock is realized at about 20 MHz, the light output can be easily controlled even when the pixel clock is 20 MHz. Further, since the density can be detected by the value of the image data, the pulse width may be selected according to the image data.

【0014】図6は、感光体又は書込み光学系の速度変
動(またはレーザ走査位置の変動)により発生する濃度
変動を示す図で、図中、曲線A1はパワー変調、曲線A2
はパワー変調(デューティ50%)、曲線A3はパワー
変調(デューティ25%)を示し、曲線Bはパルス幅変
調を示すが、この図からも、変調パルスのデューティを
変化させたことの有効性が明瞭に分る。以上に述べた説
明では、パルス幅が25,50,75,100%につい
てしか説明していないが、このパルス幅にさらに異なる
値をとっても同様な効果が得られる。
FIG. 6 is a diagram showing a density fluctuation caused by a speed fluctuation (or a laser scanning position fluctuation) of the photosensitive member or the writing optical system. In the drawing, a curve A 1 indicates power modulation, and a curve A 2
The power modulation (duty 50%), curve A 3 represents the power modulation (duty 25%), although the curve B shows the pulse width modulation, from this figure, effectiveness of changing the duty of the modulation pulse Is clearly seen. In the above description, only the pulse widths of 25, 50, 75, and 100% have been described. However, similar effects can be obtained even if the pulse widths have different values.

【0015】以上が本発明の第1の手段についての説明
であるが、前記の手段だけでは現在広く用いられている
乾式電子写真プロセスではトナー粒径が大きい等の理由
により、1ドット以下の微小ドットは忠実に再現され
ず、ノイジーな画像となってしまう。電子写真において
これを改善する方法として、複数の画素で構成されたマ
トリクスによる擬似中間調表現方法が用いられる。
The above is the description of the first means of the present invention. However, only the above means is not suitable for a dry electrophotographic process which is widely used at present, because the toner particle size is large, etc. The dots are not faithfully reproduced, resulting in a noisy image. As a method of improving this in electrophotography, a pseudo halftone expression method using a matrix composed of a plurality of pixels is used.

【0016】図7は、上記擬似中間調表現法の一例を説
明するための図で、本発明では、図7のブロック図に示
すような構成からなり、図中、11はマトリクスパター
ン発生部、12はパルス幅及び発光強度設定部で、選択
計算部が入力された画像情報に基づいて、マトリクスに
よる擬似中間調表現を行うか、または、あらかじめ設定
されたパルス幅の一つを選択したうえで半導体レーザの
光出力を変調することにより1ドットで階調表現を行う
多値記録方式を行うかの選択をする。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the pseudo halftone expression method. In the present invention, it has a configuration as shown in the block diagram of FIG. Reference numeral 12 denotes a pulse width and emission intensity setting unit which performs pseudo halftone expression using a matrix based on the input image information, or selects one of pulse widths set in advance. A choice is made as to whether to use a multi-level recording method in which gradation is expressed by one dot by modulating the optical output of the semiconductor laser.

【0017】図8は、マトリクスの構成例であり、同図
は、マトリクスサイズは主走査方向が2、副走査方向が
2(以下2x2と記す)の場合を示す。図10は、その
中間調出力の例を示す図で、同図は、光出力強度8、パ
ルス幅4値での128値の中間調出力の例を示す。な
お、同一パターン内で表現階調が異なるのは半導体レー
ザの光出力強度を変化させているためである。
FIG. 8 shows a configuration example of a matrix. FIG. 8 shows a case where the matrix size is 2 in the main scanning direction and 2 in the sub-scanning direction (hereinafter referred to as 2 × 2). FIG. 10 is a diagram showing an example of the halftone output, and FIG. 10 shows an example of a 128-level halftone output with an optical output intensity of 8 and a pulse width of 4 values. The reason why the expression gradation is different in the same pattern is that the light output intensity of the semiconductor laser is changed.

【0018】図は、マトリクスの副走査方向(記録媒
体の送り方向)のサイズNが2以上、主走査方向のマト
リクスサイズMが1以上であり、マトリクス内の露光パ
ターンを副走査方向の空間周波数が最も高くなるよう設
定した場合の例を説明するための図で、同図は、マトリ
クスサイズは主走査方向が2、副走査方向が2(以下2
x2と記す)、光出力強度8値、パルス幅4での128
値の中間調出力の例である。中間調レベル64までは副
走査方向に隣接する画素は露光されず、主走査方向にパ
ターンを埋めていく(副走査方向に空間周波数が高くな
るような露光パターン)、したがって、記録媒体上での
副走査方向の露光エネルギー分布は図11に示すように
なる。このような露光パターンを用いると、図11から
明らかなように、低濃度部において、露光ビームがガウ
ス分布で裾広がりな形状であっても隣接画素との重なり
はなく、記録媒体の送り速度変動があっても露光ムラは
発生せず、濃度ムラは発生し難い。
FIG. 9 shows that the size N of the matrix in the sub-scanning direction (the feeding direction of the recording medium) is 2 or more, the matrix size M in the main scanning direction is 1 or more, and the exposure pattern in the matrix is FIG. 4 is a diagram for explaining an example in a case where the frequency is set to be the highest. In FIG. 4, the matrix size is 2 in the main scanning direction and 2 in the sub-scanning direction (hereinafter 2).
x2), an optical output intensity of eight values, and a pulse width of 128
It is an example of halftone output of a value. Until the halftone level 64, pixels adjacent in the sub-scanning direction are not exposed, and the pattern is filled in the main scanning direction (an exposure pattern in which the spatial frequency increases in the sub-scanning direction). The exposure energy distribution in the sub-scanning direction is as shown in FIG. When such an exposure pattern is used, as is apparent from FIG. 11, even when the exposure beam has a Gaussian distribution and a flared shape in the low-density portion, there is no overlap with the adjacent pixels, and the fluctuation of the feeding speed of the recording medium. Even if there is, exposure unevenness does not occur, and density unevenness hardly occurs.

【0019】図12は、従来例(マトリクスサイズ1x
1、光出力強度16値)における中間調レベル8の露光
量分布を示すが、画素間に隣接ビームとの重なりがある
ため記録媒体の送り速度変動によって露光ムラΔEが発
生し、濃度ムラとなってしまう。以上、マトリクスサイ
ズ2x2,パルス幅4値の場合について説明したが、異
なるマトリクスサイズ、パルス幅4値以外の場合にも同
様の露光パターン構成のマトリクスを用いることで同様
の効果が得られる。以上に述べたように、本発明により
感光体の速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の影響
を受けにくく、かつ、ドット再現性の良いレーザプリン
タを構成できるので、高品位画像を得ることが可能な画
像形成装置を提供できる。
FIG. 12 shows a conventional example (matrix size 1 ×
1, the exposure amount distribution at halftone level 8 at 16 light output intensities). Since there is overlap between adjacent pixels between pixels, exposure unevenness ΔE occurs due to fluctuations in the feeding speed of the recording medium, resulting in density unevenness. Would. The case where the matrix size is 2 × 2 and the pulse width is four has been described above. However, the same effect can be obtained by using a matrix having the same exposure pattern configuration even when the matrix size is different and the pulse width is other than four. As described above, the present invention makes it possible to configure a laser printer that is less susceptible to fluctuations in the speed of the photoreceptor or fluctuations in the laser scanning position, and that has good dot reproducibility, so that high-quality images can be obtained. A possible image forming apparatus can be provided.

【0020】図13は、主走査方向のマトリクスサイズ
M=1,副走査方向のマトリクスサイズN=2,(以
下、1x2と記す)としたマトリクス構成を示す図、図
14は、その場合の中間調出力を示す図で、光出力が8
値、パルス幅が4値の64値の中間調出力の例である。
図14において、中間調レベル32までは画素Iのみが
露光される。したがって、記録媒体上での副走査方向の
露光エネルギー分布は図11の場合と同様に、露光ビー
ムがガウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画素と
の重なりはなく、記録媒体の送り速度変動があっても露
光ムラは発生せず、濃度ムラは発生し難い。
FIG. 13 is a diagram showing a matrix configuration where the matrix size in the main scanning direction is M = 1 and the matrix size in the sub-scanning direction is N = 2 (hereinafter referred to as 1 × 2). FIG. FIG. 7 is a diagram showing the light output when the light output is 8;
This is an example of a 64-level halftone output having four values and pulse widths.
In FIG. 14, up to the halftone level 32, only the pixel I is exposed. Therefore, the exposure energy distribution in the sub-scanning direction on the recording medium does not overlap with adjacent pixels even if the exposure beam has a Gaussian distribution and a flared shape, as in the case of FIG. Even if there is a fluctuation, no exposure unevenness occurs, and density unevenness hardly occurs.

【0021】図15は、感光体又は書込み光学系の速度
変動(またはレーザ走査位置の変動)により発生する濃度
変動を示す図で、曲線Aは1x1光強度変調、曲線Bは
1x1パルス幅変調、曲線Cは1x2マトリクスの場合
を示し、同図から、マトリクスサイズを1x2(曲線C)
とすることにより低濃度部における濃度変動が低減され
ることが分る。以上、マトリクスサイズが2x4,1x
2,パルス幅4値の場合について説明したが、上記マト
リクスサイズ、パルス幅4値以外の場合にも同様の露光
パターン構成のマトリクスを用いることで同様の効果が
得られる。以上に述べたように、本発明により、感光体
の速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の影響を受け
にくく、かつ、ドット再現性の良いレーザプリンタを構
成できるので、高品位画像を得ることが可能な画像形成
装置を提供できる。
FIG. 15 is a diagram showing a density fluctuation caused by a speed fluctuation (or a laser scanning position fluctuation) of the photosensitive member or the writing optical system, wherein a curve A is 1 × 1 light intensity modulation, a curve B is 1 × 1 pulse width modulation, Curve C shows the case of a 1 × 2 matrix. From the figure, the matrix size is 1 × 2 (curve C).
Thus, it can be seen that the density fluctuation in the low density portion is reduced. As described above, the matrix size is 2x4, 1x
2, the case of four pulse widths has been described, but the same effect can be obtained by using a matrix having the same exposure pattern configuration in cases other than the above matrix size and four pulse widths. As described above, according to the present invention, it is possible to configure a laser printer that is less susceptible to fluctuations in the speed of the photoconductor or fluctuations in the laser scanning position and has good dot reproducibility. And an image forming apparatus capable of performing the above.

【0022】また、図4において、不飽和濃度比が小さ
いほど感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻であ
りドット再現性が向上する。しかしながら、例えば、2
5%(曲線A)の場合、露光エネルギーを上げても濃度が
あがらなくなる。そこで、例えば、25%(曲線A)のパ
ルス幅から50%(曲線B)のパルス幅へ相対濃度が0.
6のところで切り替えればパルス幅変調(曲線E)を行っ
た場合より不飽和濃度領域が少ない部分に設定できる。
更に、75%(曲線C)のパルス幅に濃度が0.8で切り
替え、濃度が1.1のとき100%(曲線D)のパルス幅
に切り替えれば感光体の中間露光領域に依存する部分を
小さくしたままで、またパルス幅の設定数が少ないので
パルス幅の設定精度を上げることが容易に実現できる。
さらに、半導体レーザの制御は、光・電気負帰還ループ
の制御速度を10ns.程度で実現すれば画素クロックが
20MHzにおいても容易に光の制御精度が実現できる。
また、濃度がいくつであるかは、画像データの値により
検知することができるので画像データに応じてパルス幅
を選択すれば良い。図3は、感光体又は書込み光学系の
速度変動(またはレーザ走査位置の変動)により発生す
る濃度変動のグラフを示す図で、曲線A1はパワー変
調、曲線A2はデューティ50%のパワー変調、曲線A3
はデューティ25%のパワー変調、曲線Bはパルス幅変
調を示す。この図からも画像濃度によりパルス幅を変化
させた光強度変調の有効性が明瞭に示されている。
In FIG. 4, the smaller the unsaturated concentration ratio, the steeper the potential well formed in the photosensitive member, and the higher the dot reproducibility. However, for example, 2
In the case of 5% (curve A), the density does not decrease even if the exposure energy is increased. Thus, for example, a relative density of 0.5% from a pulse width of 25% (curve A) to a pulse width of 50% (curve B).
If switching is made at the point 6, it can be set to a portion where the unsaturated concentration region is smaller than when pulse width modulation (curve E) is performed.
Further, switching to a pulse width of 75% (curve C) at a density of 0.8, and switching to a pulse width of 100% (curve D) when the density is 1.1, a portion dependent on the intermediate exposure area of the photoconductor is reduced. Since the number of pulse width settings is small while the pulse width is kept small, it is easy to increase the pulse width setting accuracy.
Furthermore, in the control of the semiconductor laser, if the control speed of the optical / electrical negative feedback loop is realized at about 10 ns, the light control accuracy can be easily realized even when the pixel clock is 20 MHz.
Also, since the density can be detected by the value of the image data, the pulse width may be selected according to the image data. Figure 3 is a diagram showing a graph of the density fluctuations caused by photoreceptor or writing optical system speed variation (or variation of the laser scanning position), the curve A 1 is power modulation, curve A 2 is 50% duty power modulation , Curve A 3
Represents power modulation with a duty of 25%, and curve B represents pulse width modulation. This figure clearly shows the effectiveness of the light intensity modulation in which the pulse width is changed according to the image density.

【0023】以上述べた説明では、パルス幅が25%,
50%,75%,100%の場合についてしか説明して
いなかったが、このパルス幅に更に異なる値をとっても
同様な効果が得られる。以上が本発明における第1の手
段に関する事項であるが、乾式電子写真においては上記
方法だけではまだドット再現性に欠ける。ドット再現性
が要求される領域は画像濃度変化がゆるやかな(空間周
波数が低い)領域であり、また、電子写真においては、
とりわけ、低濃度部でのドット再現性が悪いので、この
ような画像領域にたいしては、ドット集中型のマトリッ
クスによる擬似中間調表現方法を用いることにより滑ら
かな画像を表現することができる。
In the above description, the pulse width is 25%,
Although only the cases of 50%, 75%, and 100% have been described, similar effects can be obtained by further changing the pulse width. The above is the matter relating to the first means in the present invention. However, in dry electrophotography, dot reproducibility is still lacking by the above method alone. The area where dot reproducibility is required is an area where the image density change is gradual (low spatial frequency), and in electrophotography,
In particular, since the dot reproducibility in a low density portion is poor, a smooth image can be expressed in such an image area by using a pseudo halftone expression method using a dot concentration type matrix.

【0024】図7を用いて、本発明を乾式電子写真に適
用した場合の一例を説明するためと、選択計算を行って
いる部分が入力された画像情報に基づきマトリックスに
よる擬似中間調表現を行うか、又は、予め設定されたパ
ルス幅を選択したうえで半導体レーザの光出力を変調す
ることにより、1ドットで階調表現を行う多値記録方式
を行うかの選択を行う。このようにして得られるドット
パターンの例を図16(a),(b)に示す。図16に
おいて、同一パターン内で表現階調が異なるのは半導体
レーザの光出力強度を変化させているためである。な
お、例1、例2とも、奇数、偶数番目のマトリクスによ
り主走査方向にドットの書き込むパターンを反転させ
る。また、図16において設定したパルス幅は4である
が、これは4でなくとも本発明の効果が得られることは
明らかである。以上述ベたように、本発明により感光体
の速度変動、又はレーザ走査位置の変動の影響を受けに
くく、かつドット再現性が良く、更には、露光エネルギ
ー制御精度の良いレーザプリンタを構成できるので高品
位画像を得ることが可能な画像形成装置を提供できる。
Referring to FIG. 7, a description will be given of an example in which the present invention is applied to dry electrophotography, and a portion where a selection calculation is performed performs pseudo halftone expression using a matrix based on input image information. Alternatively, a selection is made as to whether to use a multi-level recording method in which gradation is expressed by one dot by modulating the optical output of the semiconductor laser after selecting a preset pulse width. FIGS. 16A and 16B show examples of dot patterns obtained in this manner. In FIG. 16, the expression gradation is different in the same pattern because the light output intensity of the semiconductor laser is changed. In both Examples 1 and 2, the pattern of writing dots in the main scanning direction is inverted by the odd-numbered and even-numbered matrices. Although the pulse width set in FIG. 16 is 4, it is clear that the effect of the present invention can be obtained even if the pulse width is not 4. As described above, the present invention makes it possible to configure a laser printer that is hardly affected by fluctuations in the speed of the photoconductor or fluctuations in the laser scanning position, has good dot reproducibility, and has high exposure energy control accuracy. An image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image can be provided.

【0025】図17及び図18は、それぞれ本発明の他
の実施例を示す図で、共に、(a)図はマトリクス構成
図、(b)図はパルス幅変調を用いた場合の光出力、
(c)図は光強度変調(パワー変調)の場合の光強度を
示し、マトリクス構成は、図17は、主走査方向が1、
副走査方向が2(以下1×2と記す)で8値の中間調出
力の例(パルス幅は4種類)で、図18の場合は、主走
査方向が2、副走査方向が4(以下2×4と記す)で1
6値の中間調出力の例(パルス幅は2種類)である。図
18(b),(c)のどちらの例も、中間調レベル8ま
で(すなわち低濃度部)は副走査方向に隣接する画素は
露光されず、主走査方向にパターンを埋めていく(副走
査方向に空間周波数が高くなるような露光パターン)の
で、記録媒体(感光体)上での副走査方向の露光エネル
ギー分布は図11に示したようになる。このような場
合、露光ビームがガウス分布で裾広がりな形状であって
も隣接画素との重なりはなく、記録媒体の送り速度変動
などがあっても露光ムラは発生せず、よって、濃度ムラ
がほとんど発生しない高品位な画像を得ることができ
る。図17(b),(c)についても同様に中間調レベ
ル4までは濃度ムラがほとんど発生しない高品位な画像
を得ることができる。これに対して、図12の従来例場
合、画素間に隣接ビームとの重なりがあるため記録媒体
の送り速度変動などによって露光ムラ△Eが発生し濃度
ムラとなってしまう。
FIGS. 17 and 18 show another embodiment of the present invention. FIG. 17 (a) is a diagram showing a matrix configuration, FIG. 17 (b) is a diagram showing an optical output when pulse width modulation is used, and FIG.
FIG. 17C shows the light intensity in the case of light intensity modulation (power modulation). The matrix configuration is shown in FIG.
In the example shown in FIG. 18, the main scanning direction is 2 and the sub-scanning direction is 4 (hereinafter referred to as “1 × 2”). 2x4) and 1
This is an example of six-value halftone output (two types of pulse widths). In both of the examples of FIGS. 18B and 18C, up to the halftone level 8 (that is, the low density portion), the pixels adjacent in the sub-scanning direction are not exposed, and the pattern is filled in the main scanning direction (the sub-scanning direction). Since the exposure frequency is such that the spatial frequency increases in the scanning direction, the exposure energy distribution in the sub-scanning direction on the recording medium (photoconductor) is as shown in FIG. In such a case, even if the exposure beam has a Gaussian distribution and a flared shape, there is no overlap with adjacent pixels, and even if there is a change in the feeding speed of the recording medium, exposure unevenness does not occur, and thus density unevenness occurs. A high-quality image that hardly occurs can be obtained. 17 (b) and 17 (c), a high-quality image with almost no density unevenness up to the halftone level 4 can be obtained. On the other hand, in the case of the conventional example shown in FIG. 12, since the pixels overlap with the adjacent beam, the exposure unevenness ΔE occurs due to a change in the feeding speed of the recording medium and the density unevenness occurs.

【0026】感光体又は書込み光学系の速度変動(また
はレーザ走査位置の変動)により発生する濃度変動は、
図15に、曲線Aは1×1光強度変調、曲線Bは1×1
パルス幅変調、曲線Cは1×2マトリクスで、副走査方
向のマトリクスサイズが2以上の一例として、マトリク
スサイズを1×2(曲線C)とした場合に、低濃度部に
おける濃度変動が低減されることが明瞭に示されてい
る。以上に、マトリクスサイズが1×2、2×4の場合
について説明したが、2×2、1×4の場合について
も、図19,図20のような露光パターンを用うること
で同様の効果が得られ、一般的には、副走査方向のマト
リクスサイズNが2以上ならば本発明の効果が得られ
る。また、本発明はパルス幅変調と光強度変調を組み合
わせて使用する場合においても有効である。以上が発明
の第2の手段に対する事柄であるが、この方法では、た
しかに低濃度部分だけ、もしくは高濃度部分だけにおけ
る画像の滑らかさは向上するが、低濃度部と高濃度部の
境界においてもマトリクスで書き込むため、境界部にお
ける解像度が低下してしまう。そこで、濃度変化が少な
いところでは上記マトリクスによる擬似中間調表現を用
い、濃度が大きく変化するところでは、本発明の第1の
手段である1ドットのみの多階調表現を用いるように切
り替えを行なえば、より高解像度で高品位な画像を得る
ことができる。ここで、前記第1の手段と第2の手段の
切り替えを、K×L個の入力画素情報の微分係数に応じ
て行う。
The density fluctuation caused by the speed fluctuation of the photosensitive member or the writing optical system (or the fluctuation of the laser scanning position) is as follows.
In FIG. 15, curve A is 1 × 1 light intensity modulation, and curve B is 1 × 1
The pulse width modulation, curve C is a 1 × 2 matrix. As an example of a matrix size of 2 or more in the sub-scanning direction, when the matrix size is 1 × 2 (curve C), density fluctuation in a low density portion is reduced. Is clearly shown. The case where the matrix size is 1 × 2, 2 × 4 has been described above, but the same effect can be obtained in the case of 2 × 2, 1 × 4 by using the exposure patterns as shown in FIGS. In general, if the matrix size N in the sub-scanning direction is 2 or more, the effect of the present invention can be obtained. The present invention is also effective when a combination of pulse width modulation and light intensity modulation is used. The above is the matter for the second means of the invention. In this method, the smoothness of the image is improved in only the low-density portion or only in the high-density portion. Since writing is performed in a matrix, the resolution at the boundary portion is reduced. Therefore, it is possible to switch so as to use the pseudo-halftone expression using the matrix where the density change is small, and to use the multi-tone expression of only one dot, which is the first means of the present invention, where the density changes greatly. Thus, a higher resolution and higher quality image can be obtained. Here, the switching between the first means and the second means is performed according to the differential coefficients of K × L pieces of input pixel information.

【0027】図21は、上述のようにして構成された切
り替え手段の一実施例を説明するための図で、11はマ
トリクスパターン発生部、12はパルス幅及び発光強度
設定部、13は微分係数算出部、14はディジタルコン
パレータで、この切り替え手段として微分係数を用いて
いる理由は、微分係数は、すなわち、濃度変化の大きさ
であるので画像濃度変化部分を常時検出する事が可能と
なり、濃度が大きく変化する部分つまり微分係数が大き
い部分では1ドット多階調表現を行い、濃度があまり変
化しない領域つまり微分係数が小さい領域ではマトリク
スによる擬似中間調表現を行うことができる。
FIG. 21 is a diagram for explaining an embodiment of the switching means constructed as described above. Reference numeral 11 denotes a matrix pattern generation unit, 12 denotes a pulse width and emission intensity setting unit, and 13 denotes a differential coefficient. The calculation unit 14 is a digital comparator, and the reason why the differential coefficient is used as the switching means is that the differential coefficient is the magnitude of the density change, so that the image density change portion can always be detected, Can be expressed in multiple gradations of one dot in a portion where .DELTA. Greatly changes, that is, in a portion where the differential coefficient is large, and in a region where the density does not change much, that is, in a region where the differential coefficient is small, a pseudo halftone expression using a matrix can be performed.

【0028】図22及び図23は、上記微分係数算出の
具体例を説明するための図で、まず、図22(a),
(b)に示すような2×2、または3×3の画像情報を
考える。今、注目する画素を(i,j)、画素濃度をA
i,j、微分係数をf(i,j)とする。まず、2×2の
画素情報により微分係数を算出する一例としては、微分
係数f(i,j)をi,j方向の微分係数の2乗和の平
均根、つまり、 f(i,j)=[(Ai-1,j−Ai,j)2+(Ai,j−Ai,j-1)21/2 とする方法がある。また、図22(b)に示すような3
×3の画素情報において微分係数を算出する例として、
図23(a),(b)に示すような、2次微分の空間フ
ィルタを考える。これらのフィルタを図22(b)の画
素情報にかけて総和をとる事により微分係数f(i,j)
を算出することができる。ここで、微分係数を算出する
マトリクスと擬似中間調表現を行うマトリクスのサイズ
が同一である必要はない。また、微分係数を検出する領
域を上記例では2×2まはた3×3のマトリクスとした
がどのような領域を設定しても良いし、さらに、微分係
数を簡単に検出する手段は以上にのべた以外にも多数存
在し、それらの手段を用いても本発明が有効であること
は勿論である。
FIG. 22 and FIG. 23 are graphs showing the differential coefficient calculation.
FIG. 22A is a diagram for explaining a specific example.
2 × 2 or 3 × 3 image information as shown in FIG.
Think. Now, the pixel of interest is (i, j) and the pixel density is A
i,j, And the derivative is f (i, j). First, 2x2
One example of calculating a differential coefficient from pixel information is
The coefficient f (i, j) is calculated as
Equal root, that is, f (i, j) = [(Ai-1,j-Ai,j)Two+ (Ai,j-Ai,j-1)Two]1/Two  There is a method. Also, as shown in FIG.
As an example of calculating a differential coefficient in × 3 pixel information,
As shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b),
Think about Yilta. These filters are shown in FIG.
Differential coefficient f (i, j) by summing over elementary information
Can be calculated. Here, the derivative is calculated
Matrix and matrix size for pseudo-halftone representation
Need not be identical. In addition, the area for detecting the derivative
In the above example, the area is a 2 × 2 or 3 × 3 matrix.
Can set any area, and furthermore,
There are many other ways to easily detect numbers.
That the present invention is effective even if those means are used.
Of course.

【0029】つぎに先にのべた第1の手段と第2の手段
の切り替えを行う具体例について説明する。まず、先に
算出したf(i,j)の値の絶対値をディジタルコンパ
レータ14に入力して、f(i,j)の値とある基準値
との大小を判断し、その出力で先にのべた第1の手段と
第2の手段の切り替えを行う。ここで、この基準値の設
定の一例としては、f(i,j)の値の絶対値が0〜1
00である場合を考え、基準値を50に設定する。そし
て、f(i,j)の値の絶対値が0〜50であればマト
リクスによる擬似中間調表現を行い、f(i,j)の値
の絶対値が51〜100であれば1ドットで多階調表現
を行う。ここでは基準値を微分係数の最大値の絶対値の
半分としたが、この設定には微分係数算出の方法や他の
種々の要因も関与するため状況に応じてどのように設定
してもよい。さらに、切り替えを行なう際、擬似中間調
表現を行うマトリクス内のある1ドットが1ドット多階
調表現をしなければならない場合が起こりうるが、この
場合は、マトリクス内のどの1ドットでも1ドット多階
調表現が必要ならばこのマトリクス内のドットすべてを
1ドット多階調表現とする、等の方法で切り替えを行な
えば良い。
Next, a specific example of switching between the first means and the second means described above will be described. First, the absolute value of the value of f (i, j) calculated above is input to the digital comparator 14, and the magnitude of the value of f (i, j) and a certain reference value are determined. The switching between the first means and the second means is performed. Here, as an example of the setting of the reference value, the absolute value of the value of f (i, j) is 0 to 1
Considering the case of 00, the reference value is set to 50. If the absolute value of the value of f (i, j) is 0 to 50, pseudo halftone expression using a matrix is performed. If the absolute value of the value of f (i, j) is 51 to 100, one dot is used. Performs multi-tone expression. Here, the reference value is set to a half of the absolute value of the maximum value of the differential coefficient. However, since this setting involves a method of calculating the differential coefficient and various other factors, any value may be set according to the situation. . Further, when switching is performed, there may occur a case where one dot in a matrix for performing pseudo halftone expression must represent one dot in multiple gradations. In this case, any one dot in the matrix has one dot. If multi-tone expression is required, switching may be performed by a method such as using all dots in this matrix as one dot multi-tone expression.

【0030】なお、以上述べた本発明と前記特開昭57
−159173号公報に記載された発明とを比較する
と、前記公報には、空間周波数を検出してマトリクスの
スイッチングを行う具体的実現方法が記載されていない
が、本発明ではこれが具体的に示されている。また、前
記公報では、マトリクスのサイズを大小しているが、本
発明では1ドット(1×1)とマトリクス(M×N)を
切り替えている。また前記公報では空間周波数を検出し
ているが、本発明では画素情報の濃度が大きく変化する
所のみ検出すれば良いので微分係数を算出している。以
上に述べたように、本発明により感光体の速度変動、又
は、レーザ走査位置の変動の影響を受けにくく、かつ、
ドット再現性が良いレーザプリンタを構成できるので、
高品位画像を得ることが可能な画像形成装置の具体的構
成を提供できる。
It should be noted that the present invention described above and Japanese Patent Application Laid-Open
In comparison with the invention described in JP-A-159173, the publication does not describe a specific realization method of detecting a spatial frequency and performing matrix switching, but the present invention specifically shows this method. ing. Further, in the above publication, the size of the matrix is made larger or smaller, but in the present invention, one dot (1 × 1) and the matrix (M × N) are switched. In the above publication, the spatial frequency is detected, but in the present invention, the differential coefficient is calculated because it is sufficient to detect only the place where the density of the pixel information greatly changes. As described above, the present invention is less susceptible to fluctuations in the speed of the photoconductor, or fluctuations in the laser scanning position, and
Since a laser printer with good dot reproducibility can be configured,
A specific configuration of an image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image can be provided.

【0031】前述のように、図1(a)において、
1,A2,A3,A4はパルス幅、B1,B2,B3,B4
それぞれのパルス幅における光強度変調度範囲で、パル
ス幅は画素ビットに対する%で示され、A1は25%、
2は50%、A3は75%、A4は100%の場合を示
しており、複数のパルス幅に対し各々のパルス幅におい
て光強度を変調する光書込方式を入力される画像データ
に従って組み合わせることにより構成され、パルス幅を
25%(曲線A),50%(曲線B)、75%(曲線
C)、100%(曲線D)のパワー変調及びパルス幅変
調(曲線E)による場合の1ドットピクセルの相対濃度
と感光体の中間露光領域に依存する不飽和濃度領域との
関係は、図4に示したように表わされる。而して、図4
において、不飽和濃度比が小さいほど感光体に形成され
るポテンシャル井戸が急峻であり、ドット再現性が向上
することが分るが、例えば、25%(曲線A)の場合、露
光エネルギーを上げても濃度があがらなくなる。そこ
で、例えば、25%(曲線A)のパルス幅から50%(曲
線B)のパルス幅へ相対濃度が0.6のところで切り替え
れば、パルス幅変調(曲線E)を行った場合より不飽和濃
度領域が少ない部分に設定できる。更に、75%(曲線
C)のパルス幅に濃度が0.8で切り替え、濃度が1.1
のとき100%のパルス幅に切り替えれば感光体の中間
露光領域に依存する部分を小さくしたままで、また、パ
ルス幅の設定数が少ないのでパルス幅の設定精度を上げ
ることが容易に実現できる。さらに、半導体レーザの制
御は、光・電気負帰還ループの制御速度を10ns.程度
で実現すれば画素クロックが20MHzにおいても容易に
光の制御精度が実現できる。また、濃度がいくつである
かは、画像データの値により検知することができるので
画像データに応じてパルス幅を選択すれば良い。
As described above, in FIG.
A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 are pulse widths, B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 are light intensity modulation ranges in respective pulse widths, and the pulse widths are represented by% of pixel bits. a 1 is 25%,
A 2 is 50% A 3 is 75% A 4 shows the case of 100%, the image data input optical writing method of modulating the light intensity in each of the pulse widths for a plurality of pulse width And a pulse width modulation of 25% (curve A), 50% (curve B), 75% (curve C), 100% (curve D) and pulse width modulation (curve E). The relationship between the relative density of one dot pixel and the unsaturated density area depending on the intermediate exposure area of the photoconductor is represented as shown in FIG. Thus, FIG.
It can be seen that the smaller the unsaturated concentration ratio, the steeper the potential well formed on the photoreceptor and the higher the dot reproducibility. For example, in the case of 25% (curve A), the exposure energy is increased. The density also does not rise. Therefore, for example, if the relative density is switched from a pulse width of 25% (curve A) to a pulse width of 50% (curve B) at a relative density of 0.6, the unsaturated density is higher than when pulse width modulation (curve E) is performed. It can be set to a part with a small area. Further, the density is switched to a pulse width of 75% (curve C) at a density of 0.8, and the density is changed to 1.1.
In this case, if the pulse width is switched to 100%, the portion depending on the intermediate exposure area of the photosensitive member is kept small, and the pulse width setting accuracy can be easily increased because the number of pulse width settings is small. Furthermore, in the control of the semiconductor laser, if the control speed of the optical / electrical negative feedback loop is realized at about 10 ns, the light control accuracy can be easily realized even when the pixel clock is 20 MHz. Also, since the density can be detected by the value of the image data, the pulse width may be selected according to the image data.

【0032】図6は、前述のように感光体又は書込み光
学系の速度変動(またはレーザ走査位置の変動)により
発生する濃度変動を示しで、曲線A1はパワー変調、曲
線A2はデューティ50%のパワー変調、曲線A3はデュ
ーティ25%のパワー変調、曲線Bはパルス幅変調を示
すが、この図からも、画像濃度によりパルス幅を変化さ
せた光強度変調の有効性が明瞭に分る。以上には、パル
ス幅が25%,50%,75%,100%の場合につい
てしか説明しなかったが、このパルス幅に更に異なる値
をとっても同様な効果が得られる。
FIG. 6 shows the density fluctuation caused by the speed fluctuation (or the fluctuation of the laser scanning position) of the photosensitive member or the writing optical system as described above. Curve A 1 shows power modulation, and curve A 2 shows duty 50. % of power modulation, curve a 3 is duty 25% of the power modulation, although the curve B shows the pulse width modulation, from this figure, efficacy clearly min of the light intensity modulation by changing the pulse width by the image density You. In the above, only the case where the pulse width is 25%, 50%, 75%, and 100% has been described. However, similar effects can be obtained even if the pulse width is set to a different value.

【0033】以上が本発明における第1の手段に関する
事項であるが、乾式電子写真においては上記方法だけで
はまだドット再現性に欠ける。ドット再現性が要求され
る領域は画像濃度変化がゆるやかな(空間周波数が低
い)領域であり、また、電子写真においては、とりわ
け、低濃度部でのドット再現性が悪いので、このような
画像領域にたいしては、ドット集中型のマトリクスによ
る擬似中間調表現方法を用いることにより、滑らかな画
像を表現することができる。この方法が本発明の第2の
手段に関する事項であり、前記第1の手段とこの第2の
手段を併用することにより高品位画像を得ることができ
る。ここで、前記第1の手段と第2の手段の切り替え
を、K×L個の入力画素情報の微分係数に応じて行う。
このようにして構成された一実施例を図21に示す。
The above is the matter relating to the first means in the present invention. However, in dry electrophotography, dot reproducibility is still lacking by the above method alone. The area where dot reproducibility is required is an area where the image density change is gradual (low spatial frequency), and in electrophotography, the dot reproducibility is particularly poor in low density areas. For a region, a smooth image can be expressed by using a pseudo halftone expression method using a dot concentration type matrix. This method relates to the second means of the present invention, and a high-quality image can be obtained by using the first means in combination with the second means. Here, the switching between the first means and the second means is performed according to the differential coefficients of K × L pieces of input pixel information.
FIG. 21 shows an embodiment configured as described above.

【0034】図21は、前記第1の手段と第2の手段の
切り替えを行う手段の一例を説明するための図で、前述
のように、11はマトリクスパターン発生部(M×Nド
ットパターン)、12はパルス幅及び発光強度設定部
(1×1)、13は微分係数算出部、14はディジタル
コンパレータで、この切り替え手段として微分係数を用
いている理由は、微分係数はすなわち濃度変化の大きさ
であるので画像濃度変化部分を常時検出する事が可能と
なり、濃度が大きく変化する部分つまり微分係数が大き
い部分では1ドット多階調表現を行い、濃度があまり変
化しない領域つまり微分係数が小さい領域ではマトリク
スによる擬似中間調表現を行うことができるためであ
る。この微分係数算出は、先に図22,図23を用いて
説明した方法によって行う。
FIG. 21 is a view for explaining an example of means for switching between the first means and the second means. As described above, reference numeral 11 denotes a matrix pattern generating section (M × N dot pattern). , 12 is a pulse width and emission intensity setting section (1 × 1), 13 is a differential coefficient calculating section, and 14 is a digital comparator. The reason why the differential coefficient is used as the switching means is that the differential coefficient is the magnitude of the density change. Therefore, it is possible to always detect a portion where the image density changes, and in a portion where the density changes greatly, that is, a portion where the differential coefficient is large, one-dot multi-tone expression is performed, and a region where the density does not change much, that is, the differential coefficient is small This is because a pseudo halftone expression using a matrix can be performed in the region. The calculation of the differential coefficient is performed by the method described above with reference to FIGS.

【0035】次に、先にのべた第1の手段と第2の手段
の切り替えを行う具体例について説明する。まず、先に
算出したf(i,j)の値の絶対値をディジタルコンパレ
ータに入力して、f(i,j)の値とある基準値との大小
を判断し、その出力で先にのべた第1の手段と第2の手
段の切り替えを行う。ここで、この基準値の設定の一例
としては、f(i,j)の値の絶対値が0〜100であ
る場合を考え、基準値を50に設定する。そして、f
(i,j)の値の絶対値が0〜50であればマトリクスに
よる擬似中間調表現を行い、f(i,j)の値の絶対値が
51〜100であれば1ドットで多階調表現を行う。な
お、ここでは基準値を微分係数の最大値の絶対値の半分
としたが、この設定には微分係数算出の方法や他の種々
の要因も関与するため状況に応じてどのように設定して
もよい。さらに、切り替えを行なう際、擬似中間調表現
を行うマトリクス内のある1ドットが1ドット多階調表
現をしなければならない場合が起こりうるが、この場合
は、マトリクス内のどの1ドットでも1ドット多階調表
現が必要ならばこのマトリクス内のドットすべてを1ド
ット多階調表現とする、等の方法で切り替えを行なえば
良い。
Next, a specific example of switching between the first means and the second means described above will be described. First, the absolute value of the value of f (i, j) calculated above is input to a digital comparator, and the magnitude of the value of f (i, j) and a certain reference value are determined. Switching between solid first means and second means. Here, as an example of the setting of the reference value, the case where the absolute value of the value of f (i, j) is 0 to 100 is set, and the reference value is set to 50. And f
If the absolute value of the value of (i, j) is 0 to 50, pseudo halftone expression is performed using a matrix. If the absolute value of the value of f (i, j) is 51 to 100, multi-gradation is performed with one dot. Make an expression. In this case, the reference value is set to a half of the absolute value of the maximum value of the differential coefficient. However, since this setting also involves a method of calculating the differential coefficient and various other factors, how to set the reference value according to the situation. Is also good. Further, when switching is performed, there may occur a case where one dot in a matrix for performing pseudo halftone expression must represent one dot in multiple gradations. In this case, any one dot in the matrix has one dot. If multi-tone expression is required, switching may be performed by a method such as using all dots in this matrix as one dot multi-tone expression.

【0036】このようにして得られるドットパターンの
一例を図24に示す。図24において、(a1),(a2
は夫々擬似中間調表現を行う場合の例、(b1),
(b2)は夫々1ドット多値記録を行う場合の例を示
す。この図では、1ドット多階調表現でもマトリクスに
よる擬似中間調表現でも256階調を表現できるように
階調を設定しているが、256階調に限らずどのような
階調を設定しても良い。また、図中、同一パターン内で
表現階調が異なるのは半導体レーザの光出力強度を変化
させているためである。さらに、図24において、設定
したパルス幅が4であるがこれは4でなくとも本発明の
効果が得られることは明らかである。以上に述べたよう
に、本発明により感光体の速度変動、又はレーザ走査位
置の変動の影響を受けにくく、かつ、ドット再現性が良
く、更には、露光エネルギー制御精度のよいレーザプリ
ンタを構成できるので、高品位画像を得ることが可能な
画像形成装置の具体的構成を提供できる。
FIG. 24 shows an example of the dot pattern thus obtained. In FIG. 24, (a 1 ), (a 2 )
Are examples of pseudo-halftone representation, respectively, (b 1 ),
(B 2 ) shows an example in which one-dot multi-value recording is performed. In this figure, the gray scale is set so that 256 gray scales can be expressed both in multi-tone gray scale expression and pseudo halftone gray scale expression. Is also good. Further, in the drawing, the expression gradation is different in the same pattern because the light output intensity of the semiconductor laser is changed. Further, in FIG. 24, the set pulse width is 4, but it is apparent that the effect of the present invention can be obtained even if the pulse width is not 4. As described above, according to the present invention, it is possible to configure a laser printer that is hardly affected by fluctuations in the speed of the photosensitive member or fluctuations in the laser scanning position, has good dot reproducibility, and has high exposure energy control accuracy. Therefore, it is possible to provide a specific configuration of the image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image.

【0037】図25は、半導体レーザ制御部の一例を示
す図で、以下、この半導体レーザ制御部を用いて本発明
を実現した場合についての動作を説明する。図25にお
いて、発光レベル指令信号は比較増幅器1及び電流変換
器2に入力され、被駆動半導体レーザ3の光出力の1部
が受光素子4によりモニターされる。比較増幅器1と半
導体レーザ3、受光素子4は光・電気負帰還ループを形
成し、比較増幅器1は受光素子4に誘起された光起電流
(半導体レーザ3の光出力に比例する)に比例する受光
信号と発光レベル指令信号とを比較し、その結果により
半導体レーザ3の順方向電流を受光信号と発光レベル指
令信号とが等しくなるように制御する。また、電流変換
器2は前記受光信号と発光レベル指令信号とが等しくな
るように発光レベル指令信号にしたがって予め設定され
た電流(半導体レーザ3の光出力・順方向電流特性及び
受光素子4と半導体レーザ3との結合係数、受光素子4
の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された電
流)を出力する。この電流変換器2の出力電流と、比較
増幅器1より出力される制御電流との和の電流が半導体
レーザ3の順方向電流となる。ここで、前記光・電気負
帰還ループの開ループでの交叉周波数をf0としDCゲイン
を10000とした場合、半導体レーザ3の光出力Poutのス
テップ応答特性は次のように近似できる。 Pout=PL+(PS−PL)exp(−2πf0t) (ただし、PL:t=∞における光出力PS:電流変換器2
により設定された光量)光・電気負帰還ループの開ルー
プでのDCゲインを10000としているので、設定誤差の許
容範囲を 0.1%以下とした場合にはPLは設定した光量に
等しいと考えられる。したがって、仮に電流変換器2に
より設定された光量PSがPLに等しければ、瞬時に半導体
レーザ3の光出力がPLに等しくなる。また、外乱等によ
りPSが5%変動したとしてもf0=40MHz程度であれ
ば、10ns.後には半導体レーザ3の光出力は設定値に
対する誤差が0.4%以下になる。このようにして実現さ
れる高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路を用
いることによりパルス幅が短くなっても露光光量を精度
良く制御できるので感光体の速度変動又はレーザ走査位
置の変動の影響を受けにくく、かつ、ドット再現性が良
く、更には、露光エネルギー制御精度の良いレーザプリ
ンタを構成できるので、高品位画像を得ることが可能な
画像形成装置を提供できる。
FIG. 25 is a diagram showing an example of the semiconductor laser control unit. Hereinafter, the operation when the present invention is realized using this semiconductor laser control unit will be described. In FIG. 25, the light emission level command signal is input to the comparison amplifier 1 and the current converter 2, and a part of the light output of the driven semiconductor laser 3 is monitored by the light receiving element 4. The comparison amplifier 1, the semiconductor laser 3, and the light receiving element 4 form an optical / electrical negative feedback loop, and the comparison amplifier 1 is proportional to the photovoltaic current (in proportion to the optical output of the semiconductor laser 3) induced in the light receiving element 4. The light receiving signal is compared with the light emission level command signal, and based on the result, the forward current of the semiconductor laser 3 is controlled so that the light receiving signal and the light emission level command signal become equal. In addition, the current converter 2 sets a current (light output / forward current characteristic of the semiconductor laser 3 and the light-receiving element 4 and the semiconductor light-emitting element 4) in accordance with the light-emitting level command signal so that the light-receiving signal and the light-emitting level command signal become equal. Coupling coefficient with laser 3, light receiving element 4
(A current preset based on the light input / light receiving signal characteristics). The sum of the output current of the current converter 2 and the control current output from the comparison amplifier 1 is the forward current of the semiconductor laser 3. Here, the crossover frequency of the open loop of the optical and electrical negative feedback loop when the 10000 DC gain and f 0, step response characteristics of the optical output Pout of the semiconductor laser 3 can be approximated as follows. Pout = PL + (PS−PL) exp (−2πf 0 t) (where PL: light output at t = ∞PS: current converter 2)
Since the DC gain in the open loop of the optical / electrical negative feedback loop is set to 10000, if the allowable range of the setting error is set to 0.1% or less, the PL is considered to be equal to the set light amount. Therefore, if the light amount PS set by the current converter 2 is equal to PL, the light output of the semiconductor laser 3 instantaneously becomes equal to PL. Further, even if PS fluctuates by 5% due to disturbance or the like, if f 0 = about 40 MHz, the error of the optical output of the semiconductor laser 3 with respect to the set value becomes 0.4% or less after 10 ns. By using the high-speed, high-precision, high-resolution semiconductor laser control circuit realized in this way, the exposure light quantity can be controlled with high accuracy even if the pulse width becomes short, so that the influence of the speed fluctuation of the photoconductor or the fluctuation of the laser scanning position is obtained. Since a laser printer that is less susceptible to noise, has good dot reproducibility, and has high exposure energy control accuracy can be configured, an image forming apparatus that can obtain high-quality images can be provided.

【0038】[0038]

【効果】求項記載の画像形成装置によると、デュー
ティ100%以下のパルス幅に設定された光強度変調を
行なっているので、感光体に形成されるポテンシャル井
戸が急峻になり、ドットの再現性が向上し、かつ、画像
情報に基づいてマトリクスによる擬似中間表現方法を選
択できるため、滑らかな中間調表現が可能で、またマト
リクスが低濃度部において、副走査方向の隣接ビーム
(ドット)の重なりが少なくなるような構成のため、感
光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因として発生
する濃度ムラによる画像品質の劣化の少ない高品位な画
像を得ることができる画像形成装置を提供できる。請求
記載の画像形成装置によると、高速・高精度・高分
解能半導体レーザ制御回路により半導体レーザを制御し
ているので、露光エネルギーの制御精度が高いため高速
で高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供
できる。更に、主走査方向のマトリクスサイズM=1,
副走査方向のマトリクスサイズN=2,とすることによ
り、マトリクスサイズが小さくでき高分解能で高品位な
画像を得ることができる画像形成装置を提供でき、ま
た、高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路によ
り半導体レーザを制御することにより、露光エネルギー
の制御精度が高く、高速で高品位な画像を得ることでが
きる画像形成装置を提供できる。求項に記載の画像
形成装置によると、低濃度部において、副走査方向の隣
接ビーム(ドット)の重なりが少ないため、感光体の速
度変動、レーザ走査位置変動を原因として発生する濃度
ムラによる画像品質の劣化が少なくなり、また、画像情
報に基づいて容易に1ドット多階調表現方法とマトリク
スによる擬似中間調表現方法とを切り替えることができ
る具体的手段を有しているので、解像度が向上し、高品
位な画像を得ることができる画像形成装置の具体的構成
を提供できる。請求項記載の画像形成装置によると、
高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路により半
導体レーザを制御しているので、露光エネルギーの制御
精度が高く、低濃度部において、副走査方向の隣接ビー
ム(ドット)の重なりが少ないため、感光体の速度変
動,レーザ走査位置変動を原因として発生する濃度ムラ
による画像品質の劣化が少なくなり、また、画像情報に
基づいて容易に1ドット多階調表現方法とマトリクスに
よる擬似中間調表現方法とを切り替えることができる具
体的手段を有しているので、解像度が向上し、高品位な
画像を得ることができる画像形成装置の具体的構成を提
供できる。請求項に記載の画像形成装置によると、複
数のパルス幅に設定された光強度変調を行いかつ画像情
報に基づいて複数のパルス幅の中から1つのパルス幅を
選択した上で露光光量を変化させる第1の手段と、画像
情報の微分係数に基づいて容易に1ドット多階調表現方
法とマトリクスによる擬似中間調表現方法とを切り替え
ることができる具体的手段とを有しているので、滑らか
でかつ高解像度である画像を得ることができ、感光体の
速度変動、レーザ走査位置変動の影響を受けにくく、ま
た、露光エネルギーの制御精度が良好なレーザプリンタ
を実現でき、高品位画像を得ることができる画像形成装
置の具体的構成を提供できる。請求項に記載の画像形
成装置によると、高速・高精度・高分解能半導体レーザ
制御回路により半導体レーザを制御しているので、露光
エネルギーの制御精度が高く、また、複数のパルス幅に
設定された光強度変調を行いかつ画像情報の微分係数に
基づいて容易に1ドット多階調表現方法とマトリクスに
よる擬似中間調表現方法とを切り替えることができる具
体的手段とを有しているので、滑らかでかつ高解像度で
ある画像を得ることができ、感光体の速度変動、レーザ
走査位置変動の影響を受けにくくまた露光エネルギーの
制御精度が良いレーザプリンタを実現でき、高品位画像
が得られる画像形成装置の具体的構成を提供できる。
According to the image forming apparatus EFFECT Motomeko 1, since by performing the light intensity modulation is set to a pulse width of less than 100% duty, it becomes steep potential well formed on the photosensitive member, the dot Since the reproducibility is improved and a pseudo-intermediate expression method using a matrix can be selected based on image information, a smooth halftone expression is possible. In a low-density portion of the matrix, adjacent beams (dots) in the sub-scanning direction Because of the configuration in which the overlap of images is reduced, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image with less deterioration in image quality due to density unevenness caused by fluctuations in the speed of the photosensitive member and fluctuations in the laser scanning position. . According to the image forming apparatus according to claim 2, since the control of the semiconductor laser by a high-speed, high precision and high resolution semiconductor laser control circuit, that the control accuracy of the exposure energy to obtain a high quality image at a high speed for high An image forming apparatus that can be provided. Further, the matrix size M = 1 in the main scanning direction,
By setting the matrix size N in the sub-scanning direction to N = 2, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining a high-resolution, high-resolution image with a small matrix size, and a high-speed, high-precision, high-resolution semiconductor laser. By controlling the semiconductor laser by the control circuit, it is possible to provide an image forming apparatus that can control exposure energy with high accuracy and can obtain a high-quality image at high speed. According to the image forming apparatus according to Motomeko 3, the low density portion, since there is less overlap in the sub scanning direction adjacent beams (dots), density unevenness occurs velocity fluctuation of the photosensitive member, the laser scan position variation as a cause Image quality degradation due to image processing, and has specific means for easily switching between a one-dot multi-tone expression method and a matrix half-tone expression method based on image information. And a specific configuration of the image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image can be provided. According to the image forming apparatus of the fourth aspect ,
Since the semiconductor laser is controlled by a high-speed, high-precision, and high-resolution semiconductor laser control circuit, exposure energy control accuracy is high, and in low density areas, adjacent beams (dots) in the sub-scanning direction are less overlapped. Deterioration of image quality due to density unevenness caused by body speed fluctuations and laser scanning position fluctuations is reduced, and a one-dot multi-tone expression method based on image information and a pseudo-halftone expression method using a matrix are provided. Is provided, a specific configuration of the image forming apparatus capable of improving the resolution and obtaining a high-quality image can be provided. According to the image forming apparatus of the fifth aspect , the light intensity modulation set to a plurality of pulse widths is performed, and one pulse width is selected from the plurality of pulse widths based on image information, and then the amount of exposure light is reduced. Since it has a first means for changing and a specific means for easily switching between the one-dot multi-tone expression method and the pseudo-halftone expression method using a matrix based on the differential coefficient of image information, It is possible to obtain a smooth and high-resolution image, is less affected by fluctuations in the speed of the photoconductor, and fluctuations in the laser scanning position. A specific configuration of the image forming apparatus that can be obtained can be provided. According to the image forming apparatus according to claim 6, since the control of the semiconductor laser by a high-speed, high precision and high resolution semiconductor laser control circuit, the control accuracy of the exposure energy is high, also be set to a plurality of pulse width Since it has specific means for performing light intensity modulation and easily switching between a one-dot multi-tone expression method and a pseudo-halftone expression method using a matrix based on the differential coefficient of image information, Image formation that can obtain a high-resolution image, is less susceptible to fluctuations in the speed of the photoreceptor, and fluctuations in the laser scanning position, and can realize a laser printer with good exposure energy control accuracy and can obtain high-quality images. A specific configuration of the device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining the operation principle of the present invention.

【図2】 光書き込みにおける光源の光出力波形を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical output waveform of a light source in optical writing.

【図3】 電子写真記録における露光量と画像濃度の関
係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an exposure amount and an image density in electrophotographic recording.

【図4】 パワー変調及びパルス幅変調における1ドッ
トピクセルの相対濃度と不飽和濃度領域との関係を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a relative density of one dot pixel and an unsaturated density region in power modulation and pulse width modulation.

【図5】 ポテンシャル井戸の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a potential well.

【図6】 画像濃度と濃度ムラとの関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between image density and density unevenness.

【図7】 擬似中間調表現法の一例を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a pseudo halftone expression method.

【図8】 2x2マトリクスの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a 2 × 2 matrix.

【図9】 その場合の階調性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the gradation in that case.

【図10】 他の階調性を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another gradation characteristic.

【図11】 本発明による露光エネルギー分布を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing an exposure energy distribution according to the present invention.

【図12】 従来技術における露光エネルギー分布を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an exposure energy distribution according to the related art.

【図13】 1x2マトリクス構成の一例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a 1 × 2 matrix configuration.

【図14】 その場合の階調性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing gradation in that case.

【図15】 画像濃度と濃度ムラの例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of image density and density unevenness.

【図16】その場合のドットパターンの例を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a dot pattern in that case.

【図17】 本発明の実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 17 is a diagram for explaining an example of the present invention.

【図18】 本発明の実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 18 is a diagram for explaining an example of the present invention.

【図19】 本発明が適用されるマトリクス構成の例を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a matrix configuration to which the present invention is applied.

【図20】 本発明が適用されるマトリクス構成の例を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a matrix configuration to which the present invention is applied.

【図21】 1ドット多階調表現と擬似中間調表現の切
り替えを説明するための図である。
FIG. 21 is a diagram for explaining switching between 1-dot multi-tone expression and pseudo-halftone expression.

【図22】 1ドット多階調表現と擬似中間調表現の切
り替えを説明するための図である。
FIG. 22 is a diagram for explaining switching between multi-tone 1-dot expression and pseudo-halftone expression.

【図23】 1ドット多階調表現と擬似中間調表現の切
り替えを説明するための図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining switching between one-dot multi-tone expression and pseudo-halftone expression.

【図24】 その場合のドットパターンの例を示す図
で、(a1),(a2)は擬似中間調表現を行う場合、
(b1),(b2)は1ドット多値記録を行う場合を示す
図である。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a dot pattern in that case, where (a 1 ) and (a 2 ) show pseudo halftone expressions,
(B 1 ) and (b 2 ) are diagrams showing a case where one-dot multi-level recording is performed.

【図25】 半導体レーザ制御部の一例を示す図であ
る。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a semiconductor laser control unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…比較増幅器、2…電流変換器、3…半導体レーザ、
4…受光素子、11…マトリクスパターン発生部、12
…パルス幅及び発光強度設定部、13…微分係数算出
部、14…ディジタルコンパレータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Comparative amplifier, 2 ... Current converter, 3 ... Semiconductor laser,
4 ... light receiving element, 11 ... matrix pattern generator, 12
... Pulse width and emission intensity setting unit, 13 ... Derivative coefficient calculation unit, 14 ... Digital comparator.

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−120879 (32)優先日 平成2年5月10日(1990.5.10) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平2−119130 (32)優先日 平成2年5月9日(1990.5.9) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 服部 仁 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 石田 雅章 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平2−78577(JP,A) 特開 平2−6161(JP,A) 特開 昭61−214662(JP,A) 特開 昭62−15971(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/405 B41J 2/52 Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2-120879 (32) Priority date May 10, 1990 (1990.5.10) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2-119130 (32) Priority date May 9, 1990 (1990.5.9) (33) Priority claim country Japan (JP) (72) Inventor Jin Hattori Ota, Tokyo 1-3-6 Nakamagome-ku, Ricoh Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Masaaki Ishida 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-2-78577 ( JP, A) JP-A-2-6161 (JP, A) JP-A-61-214662 (JP, A) JP-A-62-15971 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , (DB name) H04N 1/405 B41J 2/52

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力された画像情報に基づいて記録光の
変調パルスのデューティが100%でない複数のパルス
幅に設定されたパルス幅のうちの1つのパルス幅を1画
素ごとに選択した上で露光光量を各画素情報に従って変
化させる第1の手段と、前記入力された画素情報のM×
N個マトリクス画素情報によりあらかじめ決められたM
×N個のパターンの画像情報に変換する第2の手段と、
前記入力された画像情報に従って前記第1の手段と第2
の手段とを選択する第3の手段とを有する画像形成装置
において、マトリクスの副走査方向のサイズNが2以
上、主走査方向のマトリクスサイズMが1以上であり、
マトリクス内の露光パターンは副走査方向の空間周波数
が最も高くなるよう設定されていることを特徴とする画
像形成装置。
1. A on the duty of the modulation pulses of the recording light has selected one of the pulse width of the pulse width set to a plurality of pulse width not 100% per 1 pixel based on input image information First means for changing the amount of exposure light in accordance with each piece of pixel information;
M determined in advance by N matrix pixel information
A second means for converting into image information of × N patterns;
The first means and the second means in accordance with the input image information;
The size N of the matrix in the sub-scanning direction is 2 or more, and the size M of the matrix in the main scanning direction is 1 or more,
An image forming apparatus, wherein an exposure pattern in a matrix is set so that a spatial frequency in a sub-scanning direction becomes highest.
【請求項2】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とする
請求項記載の画像形成装置。
2. A semiconductor laser as a recording light source, wherein a light output of a driven semiconductor laser is detected by a light receiving portion, and a light receiving signal proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving portion, a light emitting level command signal, And a photoelectric negative feedback loop that controls the forward current of the semiconductor laser so that the light output signal and the light emission level command signal are equal. Coupling coefficient between a light receiving unit and an optical output of the semiconductor laser, a conversion unit for converting the light emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on a light input / light receiving signal characteristic of the light receiving unit, Means for controlling the semiconductor laser by means of a sum or difference current between the control current of the optical / electrical negative feedback loop and the current generated by the conversion means; The image forming apparatus according to claim 1, wherein the configuring the control unit.
【請求項3】 1画素ごとに光出力パルス幅及び光強度
の少なくとも一方を入力された画素情報に基づいて変化
させる第1の手段と、複数の画素からなるマトリクスの
副走査方向のサイズNが2以上、主走査方向のマトリク
スサイズMが1以上であり、マトリクス内の露光パター
ンが複数の画像情報に応じて副走査方向の空間周波数が
最も高くなるように設定する第2の手段と、前記入力さ
れたK×L個の画素情報の微分係数に応じて前記第1の
手段と前記第2の手段とを選択する第3の手段により構
成したことを特徴とする画像形成装置。
3. A first means for changing at least one of a light output pulse width and a light intensity for each pixel based on input pixel information, and a size N in a sub-scanning direction of a matrix including a plurality of pixels. A second means for setting the matrix size M in the main scanning direction to 2 or more and the exposure pattern in the matrix to have the highest spatial frequency in the sub-scanning direction in accordance with a plurality of pieces of image information; An image forming apparatus comprising: third means for selecting one of the first means and the second means in accordance with a differential coefficient of K × L pieces of input pixel information.
【請求項4】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ル
ープと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等
しくなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流
特性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結
合係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて
前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電
流に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ル
ープの制御電流と前記変換手段により生成された電流と
の和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手
段により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とす
る請求項に記載の画像形成装置。
4. A recording light source is a semiconductor laser, wherein a light output of a driven semiconductor laser is detected by a light receiving section, and a light receiving signal proportional to a light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving section, a light emission level command signal, and And an optical / electrical negative feedback loop for controlling the forward current of the semiconductor laser so that the light output signal and the light emission level command signal are equal. Conversion means for converting the light emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on a coupling coefficient between the light receiving unit and the light output of the semiconductor laser, and a light input / light receiving signal characteristic of the light receiving unit. Means for controlling the semiconductor laser by means of a sum or difference current between the control current of the optical / electrical negative feedback loop and the current generated by the conversion means. The image forming apparatus according to claim 3, characterized in that to constitute a control unit.
【請求項5】 入力された画像情報に基づいて複数のパ
ルス幅に設定されたパルス幅のうちの1つのパルス幅を
1画素ごとに選択したうえで露光光量を各画素情報にし
たがって変化させる第1の手段と、前記入力された画素
情報のM×N個の画素情報によりあらかじめ決められた
M×N個のパターンの画素情報に変換する第2の手段
と、前記入力されたK×L個の画素情報の微分係数に応
じて前記第1の手段と前記第2の手段とを選択する第3
の手段により構成したことを特徴とする画像形成装置。
5. A method according to claim 1, wherein one of the pulse widths set for the plurality of pulse widths is selected for each pixel based on the input image information, and the amount of exposure light is changed according to each pixel information. (1) means, and (2) means for converting the input pixel information into pixel information of M × N patterns predetermined by M × N pixel information, and (2) the input K × L pixel information. The third means for selecting the first means and the second means according to the differential coefficient of the pixel information
An image forming apparatus characterized by comprising:
【請求項6】 被駆動半導体レーザの光出力を受光部に
より検知し、この受光部から得られる前記半導体レーザ
の光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信号とが
等しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制御
する光電気負帰還ループと、前記受光信号と前記発光レ
ベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レーザの
光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前記半導体レ
ーザの光出力との結合係数、前記受光部の光入力・受光
信号特性に基づいて前記発光レベル指令信号を前記半導
体レーザの順方向電流に変換する変換手段とを有し、前
記光・電気負帰還ループの制御電流と前記変換手段によ
り生成された電流との和又は差の電流により前記半導体
レーザを制御する手段により半導体レーザ制御部を構成
したことを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
6. An optical output of a driven semiconductor laser is detected by a light receiving section, and the light emitting level command signal is made equal to a light receiving signal proportional to the optical output of the semiconductor laser obtained from the light receiving section. A negative feedback loop for controlling the forward current of the semiconductor laser, and the light output / forward current characteristics of the semiconductor laser and the light of the light receiving section and the semiconductor laser so that the light receiving signal and the light emission level command signal are equal. A conversion means for converting the light emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on a coupling coefficient with an output and a light input / light reception signal characteristic of the light receiving unit; A semiconductor laser control unit is configured by means for controlling the semiconductor laser by a current obtained by adding or subtracting a control current and a current generated by the conversion means. The image forming apparatus according to claim 5.
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