JP3224264B2

JP3224264B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3224264B2
Application number: JP09068092A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH05292298A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関し、特
に、画像濃度データに基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）
信号を生成し、そのＰＷＭ信号により光源の発光時間を
制御して階調再現を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４はＰＷＭ信号を用いた階調再現方
式を説明するための図である。ディジタルカラーコピー
機等では、取得された画像データ（図中の（１）画像デ
ータ）は一旦、フレームメモリに書込まれ、１画素に対
応した基準クロック（図中の（２）基準クロック）によ
り読み出される。読出された画像データは、Ｄ／Ａ変換
器によりアナログ信号に変換され（図中の（３）Ｄ／Ａ
変換器出力）、１画素に対応した周期をもつ三角波（図
中（４）の参照波）と比較器により比較され、ＰＷＭ信
号（図中の（５）比較器出力）が生成される。このＰＷ
Ｍ信号によって、光源（半導体レーザ等）の発光時間が
制御され、感光体上に静電潜像が形成される（図中の
（６）感光体上に形成される潜像ア〜オ）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したＰＷＭ信号を
用いた階調再現方式（図１４）では、より高精細な画像
形成をめざした場合には、以下のような不都合が生じ
る。（１）原稿画像上をスキャナで走査して画像信号を得た
場合、画像の端部（すなわち、高濃度域と低濃度域との
境界部分，エッジ部）の信号は、スキャナに組み込まれ
た固体撮像素子のアパーチャーに起因して中間調濃度と
して読み込まれる。この画像信号を参照波（１画素の中
央にピークをもつ、１画素対応周期の三角波）で変調し
てＰＷＭ信号を生成し、潜像形成を行うと、エッジ部に
対する潜像は、中間的な濃度として記録画素領域のほぼ
中央部に小さく形成され（図１４におけるエッジ部の潜
像ア，オ）、画像本体の潜像（図１４におけるイ，ウ，
エ）に対して離れて形成されるため、白抜けが生じて鮮
鋭性が低下する。（２）写真画像のような濃淡レベルの変動が小さい画像
を再現する場合には、１画素毎にＰＷＭ信号を生成する
よりは、解像度は低下しても、複数画素に渡って１つの
ＰＷＭ信号を生成して高階調とした方が画質を向上でき
る場合がある。仮に、このような処理をした場合、写真
画像の濃度変化が少ない部分では、高階調による画質向
上が行えるが、濃度変化が大きい領域（例えば、陽光の
当たる部分と影の部分のようなステップ的な濃度変化が
ある領域、すなわち写真画像におけるエッジ部）におけ
る鮮鋭性は、解像度が低下している分だけ低下する。す
なわち、再現しようとする画像の全体的な特質と、その
エッジ部における鮮鋭性の問題は、相反することがあ
る。

【０００４】本発明は、上述した考察に基づいてなされ
たものであり、その目的は、再現対象の画像の全体とし
ての画質向上と、エッジ部における鮮鋭性の向上の両立
を、簡素化された構成により達成することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の代表的なものの
概要は以下のとおりである。すなわち、濃淡レベルの変
動の大きい画像（文字画像）に対しては、１画素毎の画
像処理を行って各画素に対応したＰＷＭ信号を生成して
記録を行い、濃淡レベルの変動の小さい画像（写真画
像）に対しては、２画素以上に渡る画像処理により各画
素に渡る１つのＰＷＭ信号を生成して記録を行う。ま
た、エッジ部（ステップ的なはっきりとした濃度変化が
ある領域）に対しては、両方の画像に対し、記録位置の
補正（記録位置変調）を行う。

【０００６】また、その機能実現のためのＰＷＭ信号の
生成は、各画素に対応した周期を有する第１の参照波
と、その２倍の周期をもつ第２の参照波と、第２の参照
波と１８０°の位相差をもつ第３の参照波を用い、Ａ／
Ｄ変換器を通した画像信号とのレベル比較によって行
う。

【０００７】

【作用】濃淡レベルの変動の大きい画像に対する１画素
毎の画像処理により、高解像度の画像再現を行い、濃淡
レベルの変動の小さい画像に対する２画素以上に渡る画
像処理により、高階調の画像再現を行い、一律の記録位
置変調により、エッジ部の鮮鋭性を確保する。すなわ
ち、再現対象となる画像の全体的な特性と、その画像の
内の局所的な大きな濃度変化とを加味して、きめ細かい
画像再現処理を行うことにより、画質の向上が実現す
る。

【０００８】また、階調再現のためのＰＷＭ信号の生成
部の構成は、画像信号と参照波との比較という基本的な
構成であり、さらに、第２，第３の参照波（のいずれ
か）を記録位置変調用の他、写真画像用の２画素以上に
渡る処理用としても用い、参照波を有効利用する等の工
夫をして、構成の簡素化を図っている。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。（実施例１）図１は本発明の第１の実施例の構成を示す
図である。本実施例は、ディジタルカラーコピー機等の
原稿画像を読み取るタイプの装置にも、あるいはコンピ
ュータに接続されたプリンタのような、データソースか
ら画像データが供給されるような装置にも適用可能な、
ＰＷＭ信号による階調再現装置である。

【００１０】プリントアウト指示部１は画像データを供
給する部分であり、スキャナー部３は原稿画像を読み取
る部分である。画像データは一旦、フレームメモリ２に
格納され、その後、基準クロック発生回路５から供給さ
れる基準クロックに同期して、読出し回路４により読み
出される。

【００１１】ＰＷＭ信号発生部７は、レーザダイオード
１２の発光時間を制御するためのパルス幅信号を生成す
る部分であり、画像の濃度変化検出回路８と、複数種類
のＰＷＭ信号の作成処理部９（中央部１画素処理部９
ａ，エッジ部記録位置変調処理９ｂ，中央部２画素処理
部９ｃからなる）と、必要なＰＷ信号を選択的に出力す
るセレクタ１０とを具備している。

【００１２】複数種類のＰＷＭ信号の作成処理部９は、
図１の下側に示されるように、Ｄ／Ａ変換器２０と、三
角波（参照波）発生回路２１と、アナログ比較器２２と
を基本的な構成要素としている。また、セレクタ１０へ
の選択のための情報は、濃度変化検出回路８および写真
／文字モード選択回路６から与えられる。すなわち、濃
度変化検出回路８からの情報によってステップ的な濃度
変化が検出された場合には、記録位置変調処理部９ｂか
らのＰＷＭ信号を選択して出力し、エッジ部強調のため
の記録位置変調を実現する。また、写真／文字モード選
択回路６により文字モードが選択された場合は、画像中
央部に対して１画素処理によるＰＷＭ信号による高解像
度の階調再現を行い（すなわち、９ｂからのＰＷＭ信号
が選択され）、写真モードが選択された場合は、画像中
央部に対して２画素処理に対応したＰＷＭ信号による高
階調の再現を行う（すなわち、９ｃからのＰＷＭ信号を
選択する）。

【００１３】なお、レーザダイオード１２は、ラスタ走
査回路１１により駆動，走査され、静電潜像が感光体ド
ラム１３上に形成されるようになっている。画像形成
は、帯電器４０２による帯電、レーザダイオード１２に
よる像露光、カラー現像器４４１〜４４４のいずれかに
よる現像を繰り返し、４色のカラートナー像を重ね合わ
せた後、転写する。転写後、感光体に残ったトナーは、
クリーニング手段４７０により除去される。

【００１４】図２は本実施例の効果を説明するための図
（感光体ドラム１３上の静電潜像の形成の様子を示す模
式図）である。図中、上半分は文字記録領域であり、下
半分は写真画像記録領域である。文字記録領域では、文
字の中央部（領域ア）では１画素ＰＷＭによる高解像度
の記録が行われており、また、左右のエッジ部（領域
イ）では、記録位置が右左にシフトして（破線からハッ
チング領域へシフトしている）白抜けが防止され、鮮鋭
性が向上している。写真画像記録領域では、画像中央部
（すなわち、画像の中間調領域ウ）では、２画素に渡る
ＰＷＭ信号による記録が行われて高階調となっており、
画像のエッジ部（すなわち、画像中で局所的にステップ
的な濃度変化が存在する領域エ）においては、文字記録
領域と同様に記録位置変調が行われ、濃淡の強調がなさ
れている。このように、再現対象（画像）の全体的な特
質と局所的な濃度変化を考慮して、きめの細かい処理が
なされ、高画質化を達成している。なお、本実施例にお
ける、階調再現のためのＰＷＭ信号の生成部の構成は、
画像信号と参照波との比較という基本的な構成を採用し
ており、しかも、参照波を有効利用して、構成の簡素化
を図っている。この構成については、より具体的な実施
例である後述の第２および第３の実施例を用いて説明す
る。

【００１５】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
の構成を示す図である。参照番号１００は、図１のプリ
ントアウト指示部１に相当し、参照番号１５０は、図１
のスキャナー部２に相当する。参照番号２１０はフレー
ムメモリであり、２００は読出し回路，２８０は基準ク
ロック発生回路であり、２４０は画素濃度の差分をとる
ことにより濃度変化を検出する演算回路である。２８３
は基準クロックの２分周回路，２３０はタイミング調整
のための遅延回路である。

【００１６】また、２６０Ａ，２６０Ｃ、および２６０
Ｂと入替え回路２７０は、各種のＰＷＭ信号発生回路
（図１の９ａ〜９ｃに相当）を構成している。２７１，
２７２はタイミング調整用の遅延回路であり、セレクト
回路２５０は図１のセレクタ１０に相当する。

【００１７】セレクト回路２５０には、演算回路２４０
から切換え信号Ｓ０，Ｓ１が供給され、また、写真モー
ド／文字モードの切り換え用の、モード切り換え信号が
外部から供給される。セレクト回路２５０は、演算回路
２４０からの切換え信号Ｓ０，Ｓ１に応じてＰＷＭ１
（あるいはＰＷＭ４）と、ＰＷＭ２およびＰＷＭ３とを
選択して出力する。また、モード切換え信号による文字
モード／写真モードに対応して、ＰＷＭ１と、ＰＷＭ４
とを選択して出力する。ここで、ＰＷＭ１は、２６０Ａ
より出力される、画像中央部用の１画素毎のパルス幅信
号であり、ＰＷＭ２およびＰＷＭ３は入替え回路２７０
から出力される、エッジ部における記録位置変調用のパ
ルス幅信号であり、ＰＷＭ４は写真画像の中間調部用の
２画素に渡るパルス幅信号である。記録位置変調用のＰ
ＷＭ２，ＰＷＭ３は、２画素データに対応する周期を持
つ互いに１８０°位相が異なるパルス幅信号であり、記
録位置を左にシフトさせるか、右にシフトさせるかに対
応させて、入替え回路２５０によって適宜選択される。
参照番号３００は、ラスタ走査回路である。

【００１８】さらに、本実施例では、鮮鋭性のより向上
のために、読出し回路２２０の出力部にＭＴＦ補正回路
２７４を設け、また、Ｄ／Ａ変換部２６２Ａ〜２６２Ｃ
の直前に階調性向上のための、γ変換回路を設けている
（但し、図面には示されていない）。これらの回路は、
演算回路２４０の画像濃度判別結果に応じて切り換えら
れて記録される画像の階調性の変化を保証し、これによ
り、鮮鋭性と階調性のさらなる向上を達成する。

【００１９】図４は本実施例の動作例を示すタイミング
チャートである。演算回路２４０は、連続して入力する
１走査ライン単位の画像濃度データを立上がりクロック
に同期して取込み、その記録すべき画像データをはさ
む、直前，直後の画素のデータ間で、逐次に差分演算を
行う。この差分演算は、記録すべき画像データの直後に
続く画素のデータから直前に記録した画素データを引く
形で行われる。演算回路２４０は、その差分値を特定値
αと比較し、差分値がα以上のときは、切換え出力Ｓ０
を「１」とし、−α未満のときは切換え出力Ｓ１を
「１」とし、−α≦差分値＜αのときは、Ｓ０，Ｓ１を
共に「０」とする。すなわち、Ｓ０が「１」のときは、
記録すべき画素の両側の画素のうち直後に記録される画
素の方が濃度が高いことを示し、Ｓ１が「１」のとき
は、直前に記録された画素の方が濃度が高いことを示し
ている。また、Ｓ０，Ｓ１が共に「０」のときは濃度変
化が小さいことを示している。この切換え信号Ｓ０，Ｓ
１は、セレクト回路２５０に供給され、上述したよう
に、その情報に基づいてＰＷＭ信号の選択が行われる。
また、図中、ΦＴ１，ΦＴ２，ΦＴ３は、図３のＰＷＭ
信号発生器２６０Ａ〜２６０Ｃ中の、三角波発生器２６
３Ａ〜２６３Ｃのそれぞれの出力である。

【００２０】図５は本実施例におけるＰＷＭ信号発生の
様子を示す図である。下側に示されるＯＵＴ１，ＯＵＴ
２，ＯＵＴ３はそれぞれ、２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０
Ｃの出力（遅延を経ていないＰＷＭ信号）であり、ＯＵ
Ｔ４は遅延回路２７２により遅延したＰＷＭ信号である
（ＯＵＴ４＝前述のＰＷＭ４）。

【００２１】図６は図５のＰＷＭ信号（ＯＵＴ１，ＯＵ
Ｔ２，ＯＵＴ３，すなわちＰＷＭ１〜ＰＷＭ３）を用い
て記録位置変調を行った場合の感光体上の潜像形成位置
の例を示す図である。切換え信号Ｓ０，Ｓ１に応じて記
録位置を補正することにより、画素２および４の形成位
置が画素３側にシフトし、白抜けが低減されたシャープ
な像が形成されている（（２）が本実施例であり、
（１）は比較例としての通常のパルス幅変調を行った場
合を示す）。

【００２２】図７は図３の回路において、演算回路２４
０の濃度変化検出用の差分演算方法として、注目画素と
その直前の画素のデータとの差分を取る方式を採用した
場合のタイミングチャートであり、図８はその場合の記
録位置変調の効果を示す図である。図４および図６とほ
ぼ同様に、鮮鋭性重視の画像形成が行えることがわか
る。

【００２３】図９（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図３にお
けるＤ／Ａ変換器２６２Ａ〜２６２Ｃの構成例とその動
作を示す図である。図１０（ａ），（ｂ）はそれぞれ、
図３における三角波発生回路２６３Ａ〜２６３Ｃの構成
例と、その動作を示す図である。図１１（ａ），（ｂ）
はそれぞれ、図３における入替え回路２７０の構成例と
その動作を示す図である。

【００２４】（実施例３）図１２は本発明の第３の実施
例の構成を示す図である。基本的な機能は図３の例と同
様であるが、本実施例では、セレクト回路２５０により
三角波を選択し、アナログ比較器２６８により最後に、
ＰＷＭ信号を生成する点が異なっている（図３の場合
は、複数種のＰＷＭ信号を生成しておき、セレクト回路
によりその内の一つを選択する）。また、画像判別結果
に応じて参照波を選択するセレクタ信号をγ変換回路２
７３に入力し、対応するγ補正テーブルを用いて階調性
補正を行っている。本実施例によれば、ＰＷＭ信号発生
のための比較器が一つですみ、回路を簡素化できる。

【００２５】図１３は以上の実施例の適用対象例であ
る、レーザビームプリンタ４００の主要部の構成例を示
す図である。本装置は、ドラム状の感光体４０１と、こ
の感光体４０１上に一様な電荷を付与するスコロトロン
帯電器４０２と、走査光学系４３０と、現像器（Ｙ，
Ｍ，Ｃ，ＢＫを装填している）４４１〜４４４と、転写
前帯電器４６１と、スコロトロン転写器４６２と、分離
器４６３と、定着ローラ４６４と、クリーニング装置４
７０と、除電器４７４とからなっている。上述したよう
に、ＰＷＭ信号発生のための画像処理を工夫することに
より、機械的な構成を変化させることなく、再現画像の
画質の向上を達成できる。

【００２６】以上、本発明を３つの実施例を用いて説明
したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、変
形，応用が可能である。例えば、図１の実施例では、写
真／文字モードの選択を選択回路６を用いて行っている
が、濃度変化検出回路８に画像全体の濃度分布パターン
情報の取得機能を付加し、そのパターン情報とテーブル
との比較に基づき、記録の際、リアルタイムで、濃度分
布の変化の大小から文字／写真に領域分離し、画像に応
じて１画素／２画素ＰＷＭの切り換えを行うようにして
もよい。

【００２７】また、記録位置変調も同様に、隣接画素
の、副走査方向も加味した２次元の濃度分布情報に基づ
いて行うのがよい。また、写真／文字のそれぞれに対応
させてテーブルを用意しておき、写真／文字の画像判別
結果に応じて、記録位置変調の度合い（すなわち、記録
位置のシフト量）を、写真領域では小さく、文字領域で
は大きくするように切り換えるようにしてもよい。これ
は、写真画像の場合、濃淡強調が過ぎると却って画質が
低下する場合があるからであり、このような切り換えに
より、シャープな輪郭の文字の再現と、写真画像の適度
な濃淡強調とを併せて実現できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
の効果が得られる。（１）濃淡レベルの変動の大きい画像に対しては、１画
素毎の画像処理を行って各画素に対応したＰＷＭ信号を
生成して記録を行い、濃淡レベルの変動の小さい画像に
対しては、２画素以上に渡る画像処理により各画素に渡
る１つのＰＷＭ信号を生成して記録を行い、エッジ部に
対しては、一律に、記録位置の補正（記録位置変調）を
行うことにより、再現対象の画像の全体としての画質向
上と、エッジ部における鮮鋭性の向上の両立を達成する
ことができる。すなわち、再現対象となる画像の全体的
な特性と、その画像の内の局所的な大きな濃度変化とを
加味して、きめ細かい画像再現処理を行うことにより、
画質の向上が実現する。（２）階調再現のためのＰＷＭ信号の生成部の構成は、
正規信号と参照波との比較という基本的な構成であり、
さらに、第２，第３の参照波（のいずれか）を記録位置
変調用の他、写真画像用の２画素以上に渡る処理用とし
ても用い、参照波を有効利用する等の工夫により、構成
の簡素化を図ることができる。（３）これらにより画像形成装置の画質を向上でき、高
機能化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】本実施例の効果を説明するための図（感光体ド
ラム１３上の静電潜像の形成の様子を示す模式図）であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

【図４】図３の実施例の動作例を示すタイミングチャー
トである

【図５】図３の実施例におけるＰＷＭ信号発生の様子を
示す図である。

【図６】図５のＰＷＭ信号（ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵ
Ｔ３，すなわちＰＷＭ１〜ＰＷＭ３）を用いて記録位置
変調を行った場合の感光体上の潜像形成位置の例を示す
図である。

【図７】図３の回路において、演算回路２４０の濃度変
化検出用の差分演算方法として、注目画素とその直前の
画素のデータとの差分を取る方式を採用した場合のタイ
ミングチャートである。

【図８】図７の場合における記録位置変調の効果を示す
図である。

【図９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図３におけるＤ／
Ａ変換器２６２Ａ〜２６２Ｃの構成例とその動作を示す
図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図３における三
角波発生回路２６３Ａ〜２６３Ｃの構成例と、その動作
を示す図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図３における入
替え回路２７０の構成例とその動作を示す図である。

【図１２】本発明の第３の実施例の構成を示す図であ
る。

【図１３】実施例の適用対象例である、レーザビームプ
リンタ４００の主要部の構成例を示す図である。

【図１４】ＰＷＭ信号を用いた階調再現方式を説明する
ための図である。１プリントアウト指示部２フレームメモリ３スキャナー部４読出し回路５基準クロック発生回路６写真／文字モード選択回路７ＰＷＭ信号発生部８濃度変化検出回路９ＰＷＭ生成用画像処理部１０セレクタ１１ラスタ走査回路１２レーザダイオード１３感光体ドラム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データに応じたＰＷＭ信号を生成
し、そのＰＷＭ信号に基づいて光源の発光時間を制御し
て階調再現を行う画像形成装置であって、文字モード／写真モードの切り換え手段と、この切り換え手段による文字モード／写真モードの切り
換えに応じて、前記画像データの１画素毎の処理と２画
素以上に渡る処理とを切り換え、それぞれ、１画素毎の
ＰＷＭ信号と２画素以上に渡るＰＷＭ信号とを出力す
る、画像中央部におけるデータ処理手段と、画像端部の形成を行う場合に、画像形成位置を画像中央
側に強制的にシフトさせるために、画像中央部の形成の
場合とは異なるタイミングでＰＷＭ信号を出力する、画
像エッジ部における画像形成位置変更手段とを有し、画像データに応じたＰＷＭ信号は、画像濃度データを参
照波信号で変調することにより生成され、また、前記参照波信号として、少なくとも、１画素分の
データ期間に相当する第１の周期をもつ第１の三角波
と、複数画素分のデータ期間に相当する第２の周期をも
つ第２の三角波と、前記第２の周期をもち、かつ、第２
の三角波とは１８０°の位相差をもつ第３の三角波とが
用意されており、前記画像中央部におけるデータ処理手段は、第１の三角
波を用いて１画素毎のデータの処理を行って文字モード
用のＰＷＭ信号を発生させ、第２あるいは第３の三角波
を用いて複数画素に渡るデータの処理を行って写真モー
ド用のＰＷＭ信号を発生させ、前記画像エッジ部における画像形成位置変更手段は、文
字モード／写真モードに関係なく、前記第２および第３
の三角波を組み合わせて用いて画像端部形成のためのＰ
ＷＭ信号を発生させることを特徴とする画像形成装置。