JP3224841B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１ドットが多値の画像
信号を処理する画像処理装置に関し、特にデジタル複写
機やファクシミリ装置等の画像形成装置に好適な画像処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタル複写機やファクシミリ
装置等のレーザビームプリンタでは、図１３（ａ）に示
すような位相コードと図１３（ｂ）に示すようなパルス
幅コードにより多値画像を形成するように構成され、し
たがって、デジタル複写機やファクシミリ装置等の画像
形成装置ではこのレーザビームプリンタに対して図１３
（ｃ）に示すように１画素当たりパルス幅コードと位相
コードが出力される。

【０００３】そして、１ドットが多値の画像信号を処理
する場合には、オペレータにより設定された濃度や画素
の空間的位置等の処理が異なるので、従来の画像処理装
置では図１４や図１５に示すように、ルックアップテー
ブル（ＬＵＴ）１０２、１０３、１０６が用いられてい
る。図１４に示す装置では、空間フィルタ１０１により
ＭＴＦ補正や平滑化処理された画像データに対し、γ変
換とコード変換がそれぞれ別個のルックアップテーブル
用ＲＯＭ（またはＲＡＭ）１０２、１０３により行われ
る。γ変換は複写機等のプリンタの特性を補正するとと
もに、複写機として濃度コントロールを行うためのもの
であり、オペレータが濃度を濃くしたり、淡くする場合
にテーブル１０２が切り替えられる。

【０００４】他方、コード変換は位相データの有無にか
かわらず画素の位置（アドレス）に依存するので、コー
ド変換テーブル１０３に対して主走査方向用のｘカウン
タ１０４と副走査方向用のｙカウンタ１０５が用いられ
る。そして、このテーブル１０３からは位相データと階
調コードデータが読み出され、プリンタに出力される。
図１５に示す装置では、上記γ変換とコード変換が１つ
のルックアップテーブル１０６により行われるが、動作
は同一である。

【０００５】このようにプリンタに対して出力される階
調データ（および位相データ）は、図１６に示すように
画像処理装置の画素クロックとプリンタの書き込みクロ
ックの画素クロックとの違いを吸収するために、バッフ
ァ１０７において速度変換され、翻訳回路１０９に出力
される。また、書き込み基本クロックがディレイ回路１
０８によりパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のステップ単位
で遅延され、翻訳回路１０９はこの複数の遅延書き込み
クロック（図示ディレイクロック）を階調データや、ｘ
カウンタ１０４とｙカウンタ１０５の値である位相デー
タに従って適宜組み合わせ、プリンタのレーザダイオー
ド（ＬＤ）駆動信号を生成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像処理装置では、ルックアップテーブルにより階
調変換を行うので、ＲＯＭやＲＡＭの高速化や大容量化
が必要になって高価になるという問題点がある。

【０００７】ここで、近年の画像処理装置におけるロジ
ック回路がゲートアレイ等により実現されることが多
く、このゲートアレイ等も設計ツールの微細化や大規模
化によりゲート単価が低下し、したがって、ルックアッ
プテーブルの代わりにロジック回路により処理を行うこ
とにより低コスト化を図ることができる。しかしなが
ら、ルックアップテーブル方式をそのままロジック回路
に置換しただけでは、ロジック回路が大規模になり、低
コスト化を図ることができない。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に鑑み、ロジッ
ク回路を用いて安価に多値データを処理することができ
る画像処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の手段は上記目的を
達成するために、レーザダイオードの点灯パルス幅と位
相により画像を複数の階調で再現可能なレーザビームプ
リンタの階調数より多い階調数で画像を処理する画像処
理装置において、主走査方向の１ライン分を処理する間
に必要な複数の閾値データをロードするための閾値レジ
スタ部と、各ラインの処理の間に前記閾値データを前記
閾値レジスタ部にロードするロード手段と、前記閾値レ
ジスタ部にロードされた閾値データと画像データを比較
し、１画素に対して前記レーザビームプリンタの階調数
より多い階調数の２値化信号を出力する比較手段と、前
記比較手段から出力された２値化信号により、１画素に
対する前記レーザダイオードの点灯パルス幅信号の位相
を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段により検
出された位相により前記２値化信号の配列を変更する配
列変更手段と、配列変更手段により配列が変更された２
値化信号を前記レーザダイオードの点灯パルス幅信号に
変換する２値化信号変換手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１０】第２の手段は、第１の手段の閾値レジスタ
部が、閾値が主走査方向の１ライン毎に繰り返してロー
ド可能なループ回路により構成され、この繰り返し周期
が可変であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の手段では上記構成により、閾値レジスタ
部には主走査方向の１ライン分を処理するための閾値デ
ータのみがロードされるので、ロジック回路を用いて安
価に多値データを処理することができる。

【００１２】第２の手段では、閾値レジスタ部に繰り返
してロードされる閾値の繰り返し周期が可変であるの
で、所望の値の多値データを安価なロジック回路により
処理することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明に係る画像処理装置の一実施例を示
すブロック図、図２は図１の画像処理装置が用いられた
画像形成装置の原稿読み取り装置を示す概略構成図、図
３は図１の画像処理装置の全体構成を示すブロック図、
図４は図１の画像処理装置が用いられたプリンタを示す
概略構成図、図５は図１の画像処理装置の動作を説明す
るためのフローチャート、図６は図１の画像処理装置に
おける同期を説明するためのタイミングチャート、図７
は多値ディザ処理の一例を示す説明図、図８は図１の閾
値レジスタ部の一例を詳細に示すブロック図、図９は図
８のレジスタ部において１画素が１６値および９値の場
合に用いられるレジスタを詳細に示すブロック図、図１
０は図８のレジスタ部において１画素が９値の場合に用
いられるレジスタを詳細に示すブロック図、図１１は図
１の画信号処理部の多値データ生成回路を詳細に示すブ
ロック図、図１２は図１の画信号処理部の位相およびコ
ード変換回路を詳細に示すブロック図、図１３は図１２
の位相およびコード変換回路の出力データを示す説明図
である。

【００１４】まず、図２〜図４を参照して本実施例の画
像処理装置が用いられた画像形成装置の全体構成を説明
する。図２においてコンタクトガラス１上の原稿（図示
省略）は、光源２ａ、２ｂにより照明され、その反射光
すなわち原稿像がミラー３〜７により順次反射され、レ
ンズ８によりＣＣＤイメージセンサ９の受光面において
結像され、ＣＣＤイメージセンサ９により光電変換され
て読み取られる。

【００１５】光源２ａ、２ｂとミラー３は、コンタクト
ガラス１の下方においてコンタクトガラス１と平行に副
走査方向（図２において左右方向）に移動する走行体１
０に搭載され、ミラー４、５はこの走行体１０に連動し
て１／２の速度で移動する走行体１１に搭載されてい
る。主走査はＣＣＤイメージセンサ９の固体走査により
行われ、したがって、上記光学系２ａ、２ｂ〜５が副走
査方向に移動することにより原稿の全面が走査される。
なお、本実施例では読み取り密度が主、副走査方向とも
１６画素／ｍｍに設定され、最大Ａ３サイズ（２９７ｍ
ｍ×４２０ｍｍ）の原稿がセンサドライバ１２（図３）
の駆動により読み取られる。

【００１６】このようにＣＣＤイメージセンサ９により
１６画素／ｍｍのサンプリング密度で読み取られた画像
信号は、図３に示すように増幅器１３により所定の電圧
振幅に増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１４により１画素当た
り数階調（本実施例では２５６階調＝８ビット）のデジ
タルデータに変換される。そして、シェーディング補正
回路１５により光源２ａ、２ｂの照度ムラとＣＣＤイメ
ージセンサ９の各素子の感度ばらつきが補正され、空間
フィルタ回路１６により文字や線字の解像度を上げるた
めのＭＴＦ補正や、写真等のノイズを除去するための平
滑化処理等が施される。

【００１７】そして、出力変調回路１７において図４に
示すプリンタのγ特性を考慮したγ補正や、プリンタの
階調再現性を考慮した中間長表現処理が施された後、プ
リンタが画像を生成するための書き込み信号（本実施例
ではＰＷＭ信号）に対応するコードデータ（本実施例で
はＰＷＭ信号のパルス幅データと位相を示すコード）に
変換され、出力回路１９を介してプリンタに出力され
る。なお、上記コードデータは加工編集回路１８により
種々の加工処理や編集処理が施された後、出力回路１９
を介してプリンタに出力されることもある。

【００１８】図２に示す読み取り装置と図４に示すプリ
ンタは、デジタル複写機のように一体で組み込まれる場
合があるが、機構的に分離されて電気的に接続されるこ
ともある。図４に示すプリンタは概略的に、レーザ書き
込み系と、画像再生系と給紙系等により構成されてい
る。レーザ書き込み系はレーザ出力ユニット２１と、結
像レンズ２２とミラー２３等を有し、レーザ出力ユニッ
ト２１は図示省略されているが、光源であるレーザダイ
オード（ＬＤ）と、電気モータにより高速で定回転する
多角形ミラー（ポリゴンミラー）等を備えている。

【００１９】画像再生系は感光ドラム２４と、帯電チャ
ージャ２５と、イレーサ２６と、現像ユニット２７と、
分離爪３０とクリーニングユニット３１等を備え、電子
写真プロセスにより画像を再生する。なお、感光ドラム
２４の端部近傍のレーザビームが照射される位置には、
図示省略されているが主走査同期信号ＭＳＹＮＣを発生
するビームセンサが設けれている。

【００２０】この画像再生系の概略動作を説明すると、
感光ドラム２４の周面はレーザビームの照射前に、帯電
チャージャ２５により一様に高電位に帯電され、レーザ
ビームが照射された領域の電位が低下する。この場合、
レーザビームは画像データの黒または白に応じてオンま
たはオフされ、また、ＰＷＭ信号の階調レベルに応じて
レーザダイオードの点灯パルス幅が制御され、感光ドラ
ム２４の照射面積が制御される。したがって、感光ドラ
ム２４の周面にはレーザビームの照射や照射面積に応じ
て記録画像の階調レベルに応じた電位分布すなわち静電
潜像が形成される。

【００２１】この感光ドラム２４の周面が現像ユニット
２７を通過すると、周面上の電位分布に応じてトナーが
付着し、静電潜像がトナー像として可視化される。この
トナー像に対して同期するように、記録シート３２ａま
たは３２ｂがそれぞれカセット３３ａ、３３ｂから給紙
ローラ３７ａ、３７ｂ、レジストローラ３８を介して送
り込まれ、トナー像が転写チャージャ２８により記録シ
ート３２ａ、３２ｂに転写される。このようにトナー像
が転写された記録シート３２ａまたは３２ｂは、分離チ
ャージャ２９と分離爪３０により感光ドラム２４から分
離されて搬送ベルト３４により搬送され、ヒータを内蔵
した定着ローラ３５によりトナー像が定着され、排紙ト
レイ３６上に排出される。

【００２２】次に、図１、図５〜図１３を参照して本実
施例に係る画像処理装置を説明する。図１に示す画像処
理装置は図３に示す出力変調回路１７に対応し、また、
この実施例では図７に示すような多値ディザ処理を行う
ように構成されている。図１に示す画像処理装置は、こ
のために１つの画像を処理するために必要な閾値データ
をＣＰＵからセットするためのＲＡＭ４１と、主走査方
向の１ライン分を処理する間に必要な閾値データをＲＡ
Ｍ４１からロードするための閾値レジスタ部４２と、Ｃ
ＰＵからＲＡＭ４１に対するロードとＲＡＭ４１から閾
値レジスタ部４２に対するロードを制御するためのコン
トロール部４３と、閾値レジスタ部４２において位置毎
に変化する閾値により画像データを処理する画信号処理
部４４を備えている。

【００２３】ＣＰＵからＲＡＭ４１に対するロードは、
濃度キーにより設定濃度が変更される毎に行われ、閾値
の取り方にγ特性を持たせる。したがって、ＲＡＭ４１
の容量を減少することができる。

【００２４】この動作を図５および図６を参照して説明
する。濃度キーにより設定濃度が変更されると（ステッ
プＳ１）、ＣＰＵから閾値データがＲＡＭ４１にロード
され（ステップＳ２）、コピーが開始されると（ステッ
プＳ３）、図６に示すような水平同期信号ＬＳＹＮＣに
同期して１ライン目の閾値データがＲＡＭ４１から閾値
レジスタ部４２にロードされる（ステップＳ４）。

【００２５】そして、図６に示すような画像有効期間信
号ＬＧＡＴＥの間、画信号処理部４４においてこの閾値
により画像データが処理され（ステップＳ５）、主走査
方向の１ライン分の処理が完了すると（ステップＳ
６）、次のラインの閾値データがＲＡＭ４１から閾値レ
ジスタ部４２にロードされる（ステップＳ７）。以下、
ステップＳ５〜Ｓ８のループにおいて１ライン毎に処理
が行われて、図７に示すようなコピー有効期間信号ＦＬ
ＧＡＴＥの間、原稿全面の処理が行われ、コピーが完了
すると（ステップＳ８）、処理を終了する。

【００２６】ここで、図７（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示
すように、主走査方向、副走査方向ともに２、４、６、
８画素を１周期として構成されている場合、主走査方向
の１ライン分を処理する間１周期分の閾値を繰り返し必
要とし、ラインが変わった時に次の１周期分の閾値を必
要とする。したがって、ＲＡＭ４１から閾値レジスタ部
４２に対しては、そのラインで必要になる閾値だけをロ
ードし、ラインの変わり目で閾値を更新すればよい。

【００２７】また、ＲＡＭ４１は１ラインの間に１回デ
ータ読み出されるだけであって、原稿読み取りとは無関
係であるので、低速のものを用いることができる。さら
に、閾値レジスタ部４２は１ラインの周期分で構成する
ことができるので、大規模にはならない。ここで、閾値
レジスタ部４２は多値レベル分が必要になるが、１画素
当たり９値（８分割のパルス幅）の場合には８個で構成
することができ、１画素当たり１６値（１５分割のパル
ス幅）の場合には１５個で構成することができる。

【００２８】図８は閾値レジスタ部４２の一例を示す。
この閾値レジスタ部４２は８個のレジスタＴＨＣＴ４６
と７個のレジスタＴＨＣＴ４が交互に接続された合計１
５個のレジスタにより構成され、８個のレジスタＴＨＣ
Ｔ４６は図９に示すように同一の構成であり、７個のレ
ジスタＴＨＣＴ４は図１０に示すように同一の構成であ
る。そして、１画素が１６値（１５分割）の場合には１
５個のレジスタＴＨＣＴ４６、ＴＨＣＴ４が用いられ、
１画素が９値（８分割）の場合には８個のレジスタＴＨ
ＣＴ４６のみが用いられる。

【００２９】レジスタＴＨＣＴ４６は図９に詳しく示す
ように、セレクタ４６１と、レジスタ４６２〜４６４
と、セレクタ４６５と、レジスタ４６６〜４６８を有す
る。セレクタ４６５は選択信号Ｓにより、主走査方向の
閾値が４画素周期の場合にはレジスタ４６２の出力を選
択してレジスタ４６６に出力し、６画素周期の場合には
レジスタ４６４の出力を選択してレジスタ４６６に出力
する。他方、レジスタＴＨＣＴ４は図１０に詳しく示す
ように、セレクタ４０１と、４画素周期分のレジスタ４
０２〜４０５を有する。

【００３０】このような構成において、１ラインの処理
が始まるまでに、１画素が１６値かまたは９値、および
４画素周期かまたは９画素周期に応じた閾値がレジスタ
ＴＨＣＴ４６、ＴＨＣＴ４にセットされる。そして、１
ラインの処理が始まると、各レジスタＴＨＣＴ４６、Ｔ
ＨＣＴ４の出力閾値はそれぞれ、セレクタ４６１、４０
２により選択されて画素周期に応じて巡回され、また、
ディザパターンに応じて１画素を処理する毎に図９およ
び図１０に示す出力閾値Ｔ（０：７）すなわち図８に示
すレジスタＴＨＣＴ４６、ＴＨＣＴ４の各出力Ｔ＊Ｈ
（０：７）［＊は１〜１５）が変化する。したがって、
レジスタＴＨＣＴ４６、ＴＨＣＴ４の閾値は、ディザパ
ターンの周期で変化する。

【００３１】図１に示す画信号処理部４４は図１１に詳
しく示すように、１５個の比較器４４０１〜４４１５を
有し、この比較器４４０１〜４４１５はそれぞれ、上記
レジスタＴＨＣＴ４６、ＴＨＣＴ４の各出力Ｔ＊Ｈ
（０：７）と入力画像データＧＤ０〜ＧＤ７を同時に比
較し、ＧＤ≦Ｔ＊Ｈの場合に「１」の２値化信号を出力
する。したがって、この比較器４４０１〜４４１５から
は１５分割分の２値化データＫＣ（０：１４）が同時に
取り出され、この２値化データ群ＫＣ＊によりその画素
データの多値データが決定される。なお、図１１では入
力画像データＧＤ０〜ＧＤ７が３系統で構成されている
が、１系統で構成することもできる。

【００３２】画信号処理部４４はまた図１２に詳しく示
すように、位相選択部４４１６とエンコード部４４１７
を有する。位相選択部４４１６は上記２値化データＫＣ
＊の最も左の位置と最も右の位置の信号により、図１３
（ａ）に示す位相コード（００）、（０１）、（１
０）、（１１）のどのパターンに該当するかを検出し、
さらにこの検出結果から上記２値化信号の配列を閾値が
小さいほうから順次並び替える。すなわち、並び替えら
れた２値化信号は、全てが「１」でない限りは「０」で
始まってある位置で「１」に変化し、以降「１」が連続
するようになり、位相選択部４４１６は２ビットの位相
コードＰＨ０、ＰＨ１と、並び替えられた１５ビットの
２値化信号ＬＮ０〜ＬＮ１４を出力する。なお、前記図
１３（ａ）における（００）の位相コードは１画素中で
ドットを中央から形成することを、（０１）の位相コー
ドは１画素中でドットを右から形成することを、（１
０）の位相コードは１画素中でドットを左から形成する
ことを、（１１）の位相コードは１画素中で非ドット部
を中央から形成することを、それぞれ表している。この
場合、図１３（ｂ）におけるパルス幅コードは非ドット
部のパルス幅Ｄを表す。

【００３３】エンコード部４４１７は上記並び替えられ
た１５ビットの２値化信号ＬＮ０〜ＬＮ１４がどの位置
で「０」から「１」に変化するかをプライオリティエン
コーダにより検出し、図１３（ｂ）に示すような４ビッ
トのパルス幅コードＴＣＤ０〜ＴＣＤ３を出力する。そ
して、この画信号処理部４４はラッチ４４１８〜４４２
０により、図１３（ｃ）に示すような４ビットのパルス
幅コードＰＨＴ７〜ＰＨＴ４と２ビットの位相コードＰ
ＨＴ１、ＰＨＴ０を図３に示す出力回路１９や加工編集
回路１８に出力する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、レーザダイオードの点灯パルス幅と位相により画
像を複数の階調で再現可能なレーザビームプリンタの階
調数より多い階調数で画像を処理する画像処理装置にお
いて、主走査方向の１ライン分を処理する間に必要な複
数の閾値データをロードするための閾値レジスタ部と、
各ラインの処理の間に前記閾値データを前記閾値レジス
タ部にロードするロード手段と、前記閾値レジスタ部に
ロードされた閾値データと画像データを比較し、１画素
に対して前記レーザビームプリンタの階調数より多い階
調数の２値化信号を出力する比較手段と、前記比較手段
から出力された２値化信号により、１画素に対する前記
レーザダイオードの点灯パルス幅信号の位相を検出する
位相検出手段と、前記位相検出手段により検出された位
相により前記２値化信号の配列を変更する配列変更手段
と、配列変更手段により配列が変更された２値化信号を
前記レーザダイオードの点灯パルス幅信号に変換する２
値化信号変換手段とを備えたので、閾値レジスタ部には
主走査方向の１ライン分を処理するための閾値データの
みがロードされ、したがって、ロジック回路を用いて安
価に多値データを処理することができる。

【００３５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の閾
値レジスタ部が、閾値が主走査方向の１ライン毎に繰り
返してロード可能なループ回路により構成され、この繰
り返し周期が可変であるので、所望の値の多値データを
安価なロジック回路により処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の画像処理装置が用いられた画像形成装置
の原稿読み取り装置を示す概略構成図である。

【図３】図１の画像処理装置の全体構成を示すブロック
図である。

【図４】図１の画像処理装置が用いられたプリンタを示
す概略構成図である。

【図５】図１の画像処理装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図６】図１の画像処理装置における同期を説明するた
めのタイミングチャートである。

【図７】多値ディザ処理の一例を示す説明図である。

【図８】図１の閾値レジスタ部の一例を詳細に示すブロ
ック図である。

【図９】図８のレジスタ部において１画素が１６値およ
び９値の場合に用いられるレジスタ群を詳細に示すブロ
ック図である。

【図１０】図８のレジスタ部において１画素が９値の場
合に用いられるレジスタ群を詳細に示すブロック図であ
る。

【図１１】図１の画信号処理部の多値データ生成回路を
詳細に示すブロック図である。

【図１２】図１の画信号処理部の位相およびコード変換
回路を詳細に示すブロック図である。

【図１３】図１２の位相およびコード変換回路の出力デ
ータを示す説明図である。

【図１４】従来の画像処理装置を示すブロック図であ
る。

【図１５】他の従来の画像処理装置を示すブロック図で
ある。

【図１６】階調データをレーザダイオード駆動信号に翻
訳する回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

４１ ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ） ４２ 閾値レジスタ部 ４３ コントロール部 ４４ 画信号処理部 ＴＨＣＴ４６，ＴＨＣＴ４，４６２〜４６４，４６６〜
４６８，４０２〜４０５ レジスタ ４６１，４６５，４０１ セレクタ ４４０１〜４４１５ 比較器 ４４１６ 位相選択部 ４４１７ エンコード部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードの点灯パルス幅と位相
   により画像を複数の階調で再現可能なレーザビームプリ
   ンタの階調数より多い階調数で画像を処理する画像処理
   装置において、 主走査方向の１ライン分を処理する間に必要な複数の閾
   値データをロードするための閾値レジスタ部と、 各ラインの処理の間に前記閾値データを前記閾値レジス
   タ部にロードするロード手段と、 前記閾値レジスタ部にロードされた閾値データと画像デ
   ータを比較し、１画素に対して前記レーザビームプリン
   タの階調数より多い階調数の２値化信号を出力する比較
   手段と、 前記比較手段から出力された２値化信号により、１画素
   に対する前記レーザダイオードの点灯パルス幅信号の位
   相を検出する位相検出手段と、 前記位相検出手段により検出された位相により前記２値
   化信号の配列を変更する配列変更手段と、 配列変更手段により配列が変更された２値化信号を前記
   レーザダイオードの点灯パルス幅信号に変換する２値化
   信号変換手段と、 を備えた画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記閾値レジスタ部は、閾値が主走査方
   向の１ライン毎に繰り返してロード可能なループ回路に
   より構成され、この繰り返し周期が可変であるように設
   定された請求項１記載の画像処理装置。