JP3276391B2

JP3276391B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3276391B2
Application number: JP10601192A
Authority: JP
Inventors: 浩高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH05284341A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル複写機、レー
ザプリンタ、ファクシミリ等のデジタル画像形成装置及
び表示装置等に応用される画像形成装置に関し、より詳
細には、１ドット多値書込方式と面積階調を組合せ、読
取ドットの濃度データと隣接する他の読取ドットの濃度
データを濃度変換テーブルに入力し、複数ドットの読取
濃度データを複数ドットの書込濃度データに濃度変換し
て、対数変換等の視感度補正やγ補正後のデータ等のデ
ータの組合わせに対しても同一濃度を再現できる画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、デジタル複写機における書込処
理においては、その解像性と階調性が重要な要因とな
る。細かな解像性と、中間調を忠実に再現する階調性が
文字や写真を含むあらゆる原稿に対する複写処理におい
て望まれる。

【０００３】従来において、階調性を表す方式として、
特開昭５４−１４４１２６号公報、特開昭５６−１７４
７８号公報、特開昭５７−７６９７７号公報等に開示さ
れているディザマトリクスを用いた面積階調法がある。
しかしながら、上記面積階調法にあっては、複数のドッ
トで画素を構成し、該書込ドット数で濃度表現を行うた
め、解像度が低下する。この場合、２値書込方式では画
素を構成するドット数をＮとすると、その階調数は地肌
白部を含まずにＮ段の階調が表されるが、一般的に解像
性は１／Ｎに低下する。

【０００４】一方、解像性を低下させないで、多階調を
実現する１ドット多値書込方式が提案されている。これ
は、例えば、電子写真方式のレーザビーム書き込みにお
いて、書き込み１ドットの濃度を変調するものである。
書き込みのレーザダイオードの光変調方式には、主にそ
の露光時間を変調するパルス幅変調方式と、露光強度を
変調するパワー変調方式とがある。上記パルス幅変調方
式としては特開昭６２−４９７７６号公報、パワー変調
方式としては特開昭６４−１５４７号公報に具体的な技
術が開示されている。また、１ドット変調による多値書
き込みに、解像性の低下をできるだけ回避する微小マト
リクスとを組み合わせる２ドット多値書込方式も提案さ
れている。

【０００５】デジタル複写機の高画質化の１つの条件と
して、高精度の中間調再現が必要であり、また、解像性
と階調性の両立には、上記の１ドット多値書込方式が好
ましいものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザダイオード（ＬＤ）を用いた電子写真方式の１ドッ
ト多値書込方式にあっては、中間調領域でトナーの拘束
力が弱く、画像濃度にムラが発生し、ざらつき感が発生
するという問題点があった。

【０００７】また、デジタル複写機において、中間調領
域で発生するバンディングは、感光体の駆動ムラや振
動、書込光学系の走査ピッチムラ等により発生する。バ
ンディングは、主走査方向に連続な帯状の濃度ムラとし
て現れる。特に、上記１ドット多値書込方式において、
露光のレーザダイオード（ＬＤ）における副走査方向の
走査ピッチムラに起因する中間露光領域における露光ビ
ームの裾野の重なりによりバンディングが発生し、画質
が劣化するという問題点があった。

【０００８】１ドット変調による多値書き込みに、解像
性の低下をできるだけ回避する微小マトリクスの面積階
調とを組合せることにより、１ドット多値書き込みによ
り発生するバンディング、中間調部の濃度ムラによる画
像ノイズを低減し、中間調を滑らかに再現することがで
き、また、階調性も安定するが、従来における２ドット
多値の画像形成方式にあっては、第１に、読取デー
タの加算は、反射濃度に対してリニアでなければならな
いため、対数変換等の視感度補正後のデータの加算則は
成り立たず、２ドットを１画素とした濃度が求められ
ず、また、反射濃度に対してリニアのデータで加算して
も、ＣＣＤ出力のオフセット、クランプ等のアナログ信
号の波形整形やＡ／Ｄ変換時のオフセット成分により、
正確な画素濃度が得られない恐れがあるという問題点が
あった。また、第２に、アナログの加算器或いはロ
ジックによる加算回路が必要となるため、部品点数が増
加し、装置が大型化するとういう問題点があった。

【０００９】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、簡易な構成で、高画質の画像形成を実現することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためになされたものであり、請求項１に係る画
像形成装置は、原稿を読み取った画像データを形成する
各ドットのドットデータを隣接する複数ドットごとに面
積階調を利用した多階調の書込みデータに変換し、該変
換した書込みデータを画像形成部に出力して画像形成を
おこなう画像形成装置において、前記複数ドットのドッ
トデータの合計値を画像形成装置の濃度再現特性に基づ
いて補正し、配分対象となる複数のドットの少なくとも
一つのドットのドットデータが最小値または最大値とな
るように補正した値を各ドットのドットデータに配分す
る変換テーブルを備えたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係る画像形成装置は、請
求項１の発明において、前記変換テーブルは、前記原稿
からの反射濃度に対してリニアな値を持つ複数のドット
データが入力された場合には、前記複数ドットのドット
データの合計値をガンマ変換により補正し、該補正した
値を該複数のドットを形成する各ドットのドットデータ
に配分することを特徴とする。

【００１２】また、請求項３に係る画像形成装置は、請
求項１の発明において、前記変換テーブルは、前記原稿
からの反射濃度を対数変換したノンリニアな値を持つ複
数のドットデータが入力された場合には、前記複数ドッ
トのドットデータの合計値をガンマ変換および逆対数変
換により補正し、該補正した値を該複数のドットを形成
する各ドットのドットデータに配分することを特徴とす
る。

【００１３】

【００１４】また、請求項４に係る画像形成装置は、請
求項１、２または３の発明において、前記変換テーブル
は、前記画像データを形成する第１のドットのドットデ
ータと該第１のドットに対して主走査方向または副走査
方向に隣接する第２のドットのドットデータとの合計値
を画像形成装置の濃度再現特性に基づいて補正し、該補
正した値を前記第１のドットおよび第２のドットのドッ
トデータに配分することを特徴とする。

【００１５】

【作用】この請求項１の発明によれば、複数ドットのド
ットデータの合計値を画像形成装置の濃度再現特性に基
づいて補正し、変換テーブルにより配分対象となる複数
のドットの少なくとも一つのドットのドットデータが最
小値または最大値となるように補正した値を各ドットの
ドットデータに配分することとしたので、複数のドット
データを加算し、補正し、配分する場合に生ずる可能性
のある濃度の逆転現象を避け、画質の良い画像形成をお
こなうことができる。また、加算回路などを省略できる
ので、簡易な構成で高画質な画像形成をおこなうことも
できる。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、変換テー
ブルが、原稿からの反射濃度に対してリニアな値を持つ
複数のドットデータが入力された場合には、複数ドット
のドットデータの合計値をガンマ変換により補正し、該
補正した値を該複数のドットを形成する各ドットのドッ
トデータに配分することとしたので、２つのドットデー
タをそれぞれガンマ変換した後に加算、配分する場合に
生じ得る濃度の逆転現象を防止することができる。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、変換テー
ブルが、原稿からの反射濃度を対数変換したノンリニア
な値を持つ複数のドットデータが入力された場合には、
複数ドットのドットデータの合計値をガンマ変換および
逆対数変換により補正し、該補正した値を該複数のドッ
トを形成する各ドットのドットデータに配分することと
したので、２つのドットデータをそれぞれガンマ変換し
た後に加算、配分する場合に生じ得る濃度の逆転現象を
防止することができる。また、画像反射濃度に対してノ
ンリニアなドットデータの加算則が成り立たない事実を
尊重して、高画質な画像形成をおこなうことができる。

【００１８】

【００１９】また、請求項４の発明によれば、変換テー
ブルが、画像データを形成する第１のドットのドットデ
ータと該第１のドットに対して主走査方向または副走査
方向に隣接する第２のドットのドットデータとの合計値
を画像形成装置の濃度再現特性に基づいて補正し、該補
正した値を第１のドットおよび第２のドットのドットデ
ータに配分することとしたので、主走査方向または副走
査方向に隣接する２ドットのドットデータを効率良くか
つ高画質となるよう濃度変換することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て、（１）デジタル複写機の構成（２）書込レーザダイオードの変調方式（３）画像読取信号処理（４）画像処理（５）２ドット多値書込方式（６）２ドット多値アルゴリズム（７）２ドット多値回路（８）ルックアップテーブルの構成（９）複数ドット多値回路（１０）各実施例の効果の順に詳細に説明する。

【００２１】（１）デジタル複写機の構成図１は、一般的なレーザ書込手段が適用されているレー
ザプリンタと原稿読取装置から構成されているデジタル
複写機を示し、図１において、読取原稿を載置するため
のコンタクトガラス１１１は、光源１１２によって照明
され、読取原稿の画像面からの反射光は、ミラー１１
３、１１４、１１５及びレンズ１１６を介してＣＣＤイ
メージセンサ１１７の受光面に結像される。また、光源
１１２及びミラー１１３は、コンタクトガラス１１１の
下面をコンタクトガラス１１１と平行に移動する走行体
１１８に搭載されている。

【００２２】主走査はＣＣＤイメージセンサ１１７の固
体走査によって実行される。原稿画像はＣＣＤイメージ
センサ１１７によって１次元的に読み取られ、光学系が
移動（副走査）することで原稿全面が走査される。この
例においては、読取処理の密度は、主／副走査共に４０
０ｄｐｉに設定され、Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０
ｍｍ）の原稿まで読取可能な構成になっている。

【００２３】次に、上記デジタル複写機を構成するレー
ザプリンタに関して説明する。原稿読取装置とレーザプ
リンタとは一体的に構成されている場合（本実施例）
と、構成は別個で電気的にのみ接続されている場合とが
ある。このレーザプリンタは、レーザ書込系、画像再生
系、給紙系等の各システムが一体的に構成されている。

【００２４】上記レーザ書込系は、図１、図２及び図３
に示すようにレーザ出力ユニット２１９、結像レンズ群
１２０、ミラー１２１を備えている。レーザ出力ユニッ
ト２１９の内部には、レーザ光源であるレーザダイオー
ドＬＤ１が備わり、書込ユニットにはモータによって高
速で定速回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）２１
９ａが備わっている。レーザ書込系から出力されるレー
ザ光は、多角形ミラー２１９ａ、ミラー１２１を介して
画像再生系に装備された感光体ドラム１２２に照射され
る。

【００２５】図１に示すように、上記感光体ドラム１２
２の周囲には、感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電
する帯電チャージャ１２３と、形成された静電潜像を可
視像化する現像ユニット１２５と、搬送されてきた記録
紙に感光体ドラム１２２表面に形成された顕像を転写す
る転写チャージャ１２６と、感光体ドラム１２２から記
録紙を分離する分離チャージャ１２７及び分離爪１２８
と、転写処理後において感光体ドラム１２２表面をクリ
ーニングするクリーニングユニット１２９等が装備され
ている。尚、感光体ドラム１２２の一端近傍のレーザ光
を照射する位置に、主走査同期信号（ＰＭＳＹＮＣ）を
発生するビームセンサ３３０が配置されている（図３参
照）。

【００２６】また、１３１は転写処理後の記録紙を所定
方向に搬送する搬送ベルト、１３２は搬送ベルト１３１
により搬送されてきた記録紙上の画像を定着させる定着
ユニット、１３３、１３４は各々異なったサイズの記録
紙を積載する給紙カセット、１３５、１３６は給紙カセ
ット１３３、１３４から記録紙を給紙する給紙コロ、１
３７は所定のタイミングをとって記録紙を転写部へ搬送
するレジストローラである。

【００２７】以上の構成において、その動作を説明する
と、感光体ドラム１２２の表面を、帯電チャージャ１２
３によって一様に高電位に帯電する。その感光体ドラム
１２２面にレーザ光が照射されると、照射された部分は
電位が低下する。レーザ光は記録画素の黒／白に応じて
ＯＮ／ＯＦＦ制御されるので、レーザ光の照射によって
感光体ドラム１２２面に記録画像に対応する電位分布、
即ち、静電潜像が形成される。

【００２８】静電潜像が形成された部分が現像ユニット
１２５を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが
付着し、静電潜像を可視像化したトナー像が形成され
る。トナー像が形成された部分に所定のタイミングでレ
ジストローラ１３７により記録紙が搬送され、上記トナ
ー像に重なる。このトナー像が転写チャージャ１２６に
よって記録紙に転写された後、該記録紙は分離チャージ
ャ１２７及び分離爪１２８によって感光体ドラム１２２
から分離される。分離された記録紙は搬送ベルト１３１
によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ユニット１３
２によって熱定着された後、排紙トレイ（図示せず）に
排出される。転写処理終了後、感光体ドラム１２２の表
面はクリーニングユニット１２９によりクリーニングさ
れ、次回の複写処理に備える。

【００２９】図１に示したデジタル複写機にあっては、
給紙系は２系統に構成されており、一方の給紙系には、
給紙カセット１３３が装備されており、他方の給紙系に
は給紙カセット１３４が装備されている。給紙カセット
１３３の記録紙は給紙コロ１３５によって給紙され、ま
た、給紙カセット１３４内の記録紙は給紙コロ１３６に
よって給紙される。給紙された記録紙は、レジストロー
ラ１３７に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの
進行に同期したタイミングで、感光体ドラム１２２の転
写部へ搬送される。尚、図示しないが、各給紙系には、
カセットの記録紙サイズを検知するサイズ検知センサが
備わっている。

【００３０】（２）書込レーザダイオードの変調方式図４は、本発明の一実施例に係るレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）のパワー変調方式を説明するブロック図であり、発
光レベル指令信号は、第１の電流変換手段４４０及び第
２の電流変換手段４４１へ入力される。

【００３１】第１の電流変換手段４４０では発光レベル
の指令信号は、その強弱に応じて発光レベル指令信号電
流（出力電流）Ｉ_Sに変換される。第１の電流変換手段
４４０の出力電流Ｉ_Sは、レーザダイオードＬＤ１の受
光素子４４２に発生する光出力Ｐ_Oに比例する光起電流
Ｉ_Lとの差の入力電流（Ｉ_S−Ｉ_L）となって、電流増
幅器４４３に入力する。該電流増幅器４４３は、入力電
流（Ｉ_S−Ｉ_L）をＡ倍した出力電流Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）
を出力する。

【００３２】一方、第２の電流変換手段４４１により発
光レベル指令信号は、設定光量Ｐ_Sを発光させる出力電
流Ｉ₁に変換される。この出力電流Ｉ₁と、前記電流増
幅器４４３の出力電流Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）との和であるＩ
₁＋Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）は、レーザダイオードＬＤ１の順
方向電流となる。

【００３３】このようにして、レーザダイオードＬＤ１
は順方向電流Ｉ₁＋Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）により決定される
光出力Ｐ_Oを得る。即ち、Ｐ_O＝Ｐ｛Ｉ₁＋Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）｝Ｐ：ＬＤ１の光出力−順方向電流特性を表す関数の関係式が成立する。

【００３４】ここで、Ｉ₁はＩ_S≒Ｉ_Lとなるように設
定されているので、下記のように近似できる。

【００３５】

【数１】

【００３６】受光素子の放射感度Ｓ、レーザダイオード
ＬＤ１との結合効率をαとおくと、Ｐ_O＝Ｐ_S＋η・Ａ・（Ｉ_S−Ｐ_O・Ｓ・α）と表され、

【００３７】

【数２】となる。

【００３８】光電気負期間ループの交叉周波数をｆ₀と
おくと、上記光出力Ｐ_Oのステップ応答は、Ｐ_O＝Ｉ_S／αＳ＋｛Ｐ_S−Ｉ_S／αＳ｝・ｅｘｐ（−２πｆ₀ｔ）のように近似的に表すことができる。

【００３９】第２の変換手段４４１により設定されるＰ
_SはＩ_S／αＳに等しくなるように設定されているが、
例えば、ドゥループ特性によりＰ_Sが５％変動した場
合、ｆ₀＝４０ＭＨｚであったとしても、Ｐ_Oの誤差が
０．４％以下になるのに要する時間は約１０ｎｓ程度と
なる。

【００４０】また、光出力Ｐ_Oを変化させた直後から設
定された時間τ₀までの全光量（光出力の積分値∫Ｐ
_OUT）誤差が０．４％以下となるための前記交叉周波数
ｆ₀はτ₀＝５０ｎｓとした場合、ｆ₀≧４０ＭＨｚで
あればよく、この程度の交叉周波数ならば容易に実現で
きる。

【００４１】以上説明したように、本方式により、高
速、高精度、高分解能のレーザダイオード制御方式が実
現できる。更に、本方式を用いたレーザダイオードＬＤ
１をパワー変調することにより、発光レベル指令信号に
２５６通りのアナログ信号を入力し、レーザプリンタに
おいて１ドット２５６階調の画像出力が実現される。

【００４２】次に、複数の定電流電源を用いた他の実施
例に係るレーザダイオード（ＬＤ）のパワー変調方式に
関して説明する。本実施例におけるレーザダイオードの
駆動制御方式は、図５に示すレーザダイオードの順方向
電流（Ｉ）と発光強度（Ｌ）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を
利用している。このレーザダイオードのＩ−Ｌ特性は、
閾値電流（Ｉｔｈ）以上の順方向電流においては略リニ
アであり、そのときの微分量子効率（ｎ）を一定として
扱う。

【００４３】制御方式は、図６に示すように、順方向電
流を複数の定電流源６４１、６４２、６４３、６４４の
合計電流で駆動し、それを書込データによりスイッチ６
４５、６４６、６４７でスイッチングする。閾値電流よ
りも大きなバイアス電流を定電流源６４１により供給
し、１：２：４の電流値になるように重み付けられた定
電流源６４２、６４３、６４４により、レーザダイオー
ドの駆動電流を３ビット８値に制御する。そのときの電
流値は各々Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ₃であり、スイッチ６４５、
６４６、６４７を駆動しない最小値のバイアス電流はＩ
₀である。従って、各電流Ｉ₀〜Ｉ₃による発光強度
（光量）は、図５に示す通りでＩ₀〜Ｉ₃の電流の全て
の組み合わせによる光量はＬ₀〜Ｌ₇まで８通りが光量
差を等しく得られる。

【００４４】上記における設定手順は、次のように実行
される。ＬＤ発光強度範囲Ｐ₀〜Ｐ_maxに設定する（但し、
Ｐ₀≒０）。ＬＤ最小発光強度Ｐ₀←ＬＤ順方向電流Ｉ₀を決定
する。ＬＤ最大発光強度Ｐ_max←ＬＤ順方向電流Ｉ₀＋Ｉ
_maxによりＩ_maxを決定する。Ｉ１＝（１／７）・Ｉ_max、Ｉ２＝（２／７）・Ｉ_max、Ｉ３＝（４／７）・Ｉ_maxとする。以上により、定電流源数をｎとすると、２ⁿの発光強度
が得られ、例えば、８個の定電流源を用い、８ビットの
発光データによりスイッチングすれば、２５６通りのレ
ーザダイオードの露光出力が得られる。

【００４５】（３）画像読取信号処理図７に画像読取信号処理の詳細ブロック図を示す。ＣＣ
Ｄ（電荷結合素子）１１７は、約５０００画素、４００
ｄｐｉの読取処理が可能で、原稿の主走査方向の反射光
を同時に読み取る。ＣＣＤ１１７で蓄積された光データ
を電気信号に変換し（光電変換）、クランプ等の波形修
正、増幅、Ａ／Ｄ変換を実行し、６ビットのデジタル信
号としてＩＰＵ（画像処理装置）へ出力する。

【００４６】更に、具体的に説明すると、ＣＣＤ１１７
のアナログデータ出力は光電変換された後、高速転送の
ためＥＶＥＮ、ＯＤＤの２系統に別れて出力され、増幅
器７０２、７０３で各々増幅（信号増幅）されて、アナ
ログスイッチで構成されるスイッチングＩＣ７０３へ入
力する。ここで、シリアルのアナログ信号に合成される
（信号合成)。スイッチングＩＣ７０３によって合成さ
れたアナログ信号は増幅器７０４によって増幅（可変増
幅）されてＡ／Ｄコンバータ７０５に入力する。合成後
の一画素の画像転送速度は約１０ＭＨｚで、これに同期
してＡ／Ｄコンバータ７０５で６ビット６４階調のデジ
タル信号に変換（信号デジタル化）する。また、上記
（可変）増幅器７０４では、露光蛍光灯の光量変動を補
正するため、原稿走査前に基準白板（図示せず）を読み
取り、その増幅度を適性値になるように制御する。

【００４７】（４）画像処理原稿濃度を示す１画素毎のデジタル信号は、ＩＰＵ（画
像処理装置）８００へ入力されて画像処理される。ＩＰ
Ｕ８００による画像処理の流れを図８に示す。ＩＰＵ８
００は複数のＬＳＩで構成され、画像処理の他にそれに
基づく以下に示す制御を実行している。

【００４８】シェーディング補正処理蛍光灯の直線光源を用い、またレンズによる集光のた
め、ＣＣＤ１１７中央部で光量が最大となり、端部では
低下する。また、ＣＣＤ１１７には素子個々の感度のば
らつきがある。上記の両方を、画素毎の基準白板読取デ
ータに基づいて原稿データを補正する。

【００４９】ＭＴＦ補正処理レンズ等を用いた光学系では、ＣＣＤ１１７による読取
出力はレンズなどの性能により周辺画素情報が影響し
て、なまったように読み取られる。そこで、１つの画素
データを求める際に、その周辺画素レベルに基づいて補
正することにより、再現性の高い画像を得る。

【００５０】主走査方向変倍処理本実施例にあっては、画像読み取りと書き込みの解像度
は同一の４００ｄｐｉであるが、読取画素周波数は約１
０ＭＨｚ、書込画素周波数は約１２ＭＨｚで異なるた
め、周波数変換を実行している。クロック変換は２ライ
ンメモリの読み書きで実現し、主走査変倍は主走査方向
の周辺画素データによる演算により算出している。

【００５１】 γ補正処理ＣＣＤ１１７を用いた光学系の濃度データ変換特性（ス
キャナのγ特性）及び電子写真方式を用いたレーザプリ
ンタの濃度再現特性（プリンタのγ特性）は共にリニア
ではなく、そのままでは原稿濃度が忠実に再現されな
い。上記を各々個々に補正する場合もあるが、本画像形
成装置にあっては両者を考慮した変換処理を実行してい
る。また、マニュアルの濃度調整時も、この値を変更す
ることで濃度調整を実現する。

【００５２】その他の処理以上の他、ＩＰＵ（画像処理装置）８００はＡＧＣ（Ａ
ｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）等
の制御、マスキング、トリミング、ミラーリング、白黒
反転等の画像変換、原稿サイズ及び濃度検出、マーカー
等の画像検出等も実行している。

【００５３】（５）２ドット多値書込方式本発明は、隣接する読取ドットデータに基づいて書込ド
ットデータに対して重み付け配分を実行し、更に、面積
階調を実行する或るドットより飽和濃度に達するように
画素の濃度データを配分して、読取原稿内の濃度に高い
ドットより濃度を発生させるものである。また、レーザ
ダイオードのパワー変調による１ドット２５６階調出力
に主走査及び副走査方向の２ドットのマトリクスを組み
合わせたものである。

【００５４】図９（ａ）に副走査方向の隣接２ドットで
面積階調を行う１×２マトリクス、図９（ｂ）に主走査
方向の隣接２ドットで面積階調を行う２×１マトリクス
の光書込方式を示す。低濃度部では、片方のドットより
露光パワーを増して最大値（２５５）となると、次のド
ットの露光パワーを増していく。また、上記において、
主走査或いは副走査方向の２ドットを注目画素として濃
度再現を実行する。ＣＣＤ１１７の読取濃度は、その受
光光量に比例する。従って、ＣＣＤ１１７の受光光量は
原稿反射濃度に対してリニアであり、２ドットの濃度デ
ータをデジタル値に加算し、その加算値に対してγ変換
を実行して上記方式により書込濃度データに変換する。
以上の結果、主走査及び副走査方向の２ドットで５１２
階調が実現できる。

【００５５】また、図１０は、中間調濃度領域の発生動
作を示す説明図である。図１０において、ＥＶＥＮのド
ットより濃度を埋めていく。副走査方向で面積階調を実
行する図１０（ａ）、（ｃ）の１×２マトリクスは連続
的な中間濃度領域で横線基調、主走査方向で面積階調を
行う図１０（ｂ）、（ｄ）の２×１マトリクスは連続的
な中間濃度領域で縦線基調となる。

【００５６】図１０（ｃ）、（ｄ）は、各々図１０
（ａ）、（ｂ）の書込位相を互い違いに変えたものであ
り、主走査及び副走査に２ドットラインを形成し、１０
０線の画像を形成する。これにより階調数は変わらない
がラインが集中し、見かけの解像度は半分に低下する。

【００５７】図１１は、一般的なデジタル複写機におけ
る読取スキャナのデータ処理動作を示すフローチャート
である。図において、ＣＣＤ１１７から読み出される
（Ｓ１１０１）主走査方向に連続するアナログデータ
は、クランプにより波形の基底レベルの調整を行い（Ｓ
１１０２）、画素クロックに同期してデータのサンプル
ホールドを行う（Ｓ１１０３）。そして、Ａ／Ｄコンバ
ータ７０５により、アナログデータを６ビットのデジタ
ルデータに変換する（Ｓ１１０４）。

【００５８】ＣＣＤ１１７により読み取られる原稿反射
濃度に対してリニアな読取データは、読み取りにおける
データの歪みを補正するＭＴＦ補正（Ｓ１１０５）、視
感度に合わせて効率よく階調を扱うようにＬＯＧ（対
数）変換を行う（Ｓ１１０６）。その後、データはＩＰ
Ｕ（画像処理装置）に入力する（Ｓ１１０７）。尚、Ｍ
ＴＦ補正は読取データのフィルタリング、対数変換は後
述の入出力６ビットのＬＵＴ（ルックアップテーブル）
により処理する。

【００５９】図１２は、２ドット多値ドット形成方式を
示す説明図である。図１２において、網点部は濃度発生
ドットを示し、矢印方向は濃度データの移行を表してい
る。図１２（ａ）の１×２マトリクス、図１２（ｂ）の
２×１マトリクス画像は、２ドットの重み付け配分を同
一方向にしているため、図示のようにライン画像を形成
する。図１２（ｃ）の２×１市松画像は、主走査方向の
濃度発生ドットを走査１ライン毎に替えているため、市
松模様画像を形成する。

【００６０】（６）２ドット多値アルゴリズム主走査或いは副走査方向の２ドットを注目画素として濃
度再現を行う。上記の如くＣＣＤ１１７の読取濃度はそ
の受光光量に比例し、従って、ＣＣＤ１１７の受光光量
は原稿反射濃度に対してリニアであり、２ドットの濃度
データをデジタル値で加算する。反射濃度データで加算
することにより、２ドット分の反射量の総和が判り、２
ドットを１画素とした濃度が求められる。そして、その
加算値に対してγ変換を施し、書込濃度データに変換す
る。濃度データの配分、濃度補正は、２ドットで形成さ
れる１画素の読取濃度と等しくなるように、２ドットで
形成される１画素の書込濃度データに変換する。

【００６１】２ドット多値書き込みの濃度変換アルゴリ
ズムは、Ｆ（Ｄｍ＋Ｄｍ₊₁）＝Ｐｍ＋Ｐｍ₊₁ 但し、Ｐｍ＋Ｐｍ₊₁＜２５５のとき、Ｐｍ₊₁＝０Ｐｍ＋Ｐｍ₊₁≧２５５のとき、Ｐｍ＝２５５で表される。ここで、Ｄｍは主走査或いは副走査方向ｍ
ドット目の読取濃度データで０から６３、Ｐｍは主走査
或いは副走査方向ｍドット目の書込濃度データで０から
２５５で表され、Ｆはγ補正を含む濃度変換関数を表
す。濃度変換がリニアの場合は、濃度変換関数Ｆは定数
で４で表される。

【００６２】以上の実施例は、原稿反射濃度に対してリ
ニアな読取データに対するもので、その加算により画素
濃度が求められる。しかし、図１１に示した読取処理後
のＬＯＧ（対数）変換、オフセットを含む非線形データ
は、以下の方式で濃度変換を行う。前述と同様の注目ド
ット及びその隣接ドットデータを直接変換テーブルに入
力し、複数ドットの書込濃度に変換する。変換テーブル
（ＬＵＴ１３０５）は、面積階調を行う画素のあらゆる
ドットデータの組み合わせ入力に対して、同一ドット数
のデータに変換する。濃度データの配分、濃度補正は、
上記と同様に２ドットで形成される１画素の読取濃度と
等しくなるように、２ドットで形成される１画素の書込
濃度データに変換する。

【００６３】また、ＬＵＴ１３０５は、書き込み２ドッ
トの少なくとも１つが最大値或いは最小値になるように
構成し、画素内での濃度の集中行う。即ち、１ドット当
たり８ビットで２ドット多値書き込みを行う場合、片方
の書込データは０或いは２５５となるようにＬＵＴ１３
０５の内容を構成する。

【００６４】（７）２ドット多値回路図１３は、本発明による２ドット多値回路の構成を示す
ブロック図であり、スキャナから入力される６ビットの
信号を直列に接続されたラインメモリ（ＦＩＦＯ）１３
０１、１３０２と、ラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１３０３、１
３０４と、該ラインメモリ１３０１、１３０２及びラッ
チ１３０３、１３０４に各々スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を
介して接続されているＲＯＭにより構成されるＬＵＴ
（ルックアップテーブル）１３０５から構成されてい
る。該ＬＵＴ１３０５からの出力は８ビットのデータ信
号としてプリンタに出力される。

【００６５】以上の構成において、２ドット各６ｂｉｔ
の読取データより２ドット各８ｂｉｔの書込データを作
成する。以下、１×２マトリクス、２×１マトクス
に分けて詳細に説明する。

【００６６】１×２マトリクス副走査方向の２ドットで面積階調を行う場合（１×２マ
トリクス）は、２つのラインメモリ（ＦＩＦＯ１３０
１、１３０２）を用いて、主走査２ライン分の読取デー
タを遅延させる。ＳＷ３、４により入力データが選択さ
れ、ＳＷ１は主走査１ライン毎に切り替える。そして、
副走査方向に隣接する２つの６ｂｉｔデータをＬＵＴ
（ＲＯＭ）１３０５に入力する。第１のドットデータは
ＬＵＴ１３０５のアドレスバスＡＢ０〜５、第２のドッ
トデータはＬＵＴ１３０５のアドレスバスＡＢ６〜１１
に入力される。

【００６７】また、濃度発生ドットを指示するＥＶＥＮ
（Ｌ）、ＯＤＤ（Ｈ）信号は、ＬＵＴ１３０５のアドレ
スバスＡＢ１２に走査１ライン毎に入力する。ＬＵＴ１
３０５は８ｋＢｙｔｅで構成され、その前半がＥＶＥ
Ｎ、後半がＯＤＤデータで構成されている。

【００６８】２×１マトリクス主走査方向の２ドットで面積階調を行う場合（２×１マ
トリクス）は、２つのラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１３０３、
１３０４を用いて、主走査方向２ドット分の読取データ
を遅延させる。以下、１×２マトリクスの場合と同様に
ＬＵＴ１３０５に入力し変換を行い、書込データを出力
する。このとき、濃度発生ドットを指示するＥＶＥＮ
（Ｌ）、ＯＤＤ（Ｈ）信号は、書き込み１ドット毎に切
り替える。そして、次の２ドットに移行して、順次処理
を繰り返す。ＳＷ３、４により選択され、ＳＷ２は書き
込み１クロック毎に切り替える。以上、全てのモードに
おいて階調情報の欠落は起こさない。

【００６９】（８）ＬＵＴの構成読取データ入力から書込データを出力するＬＵＴ１３０
５におけるデータ変換の内容は、濃度リニアな読取デー
タに対して、面積階調を構成する複数ドットの読取ドッ
トデータを加算し、書込画素内の少なくとも１つのドッ
トデータを最小或いは最大値にするように複数ドットの
データに配分し、同時に複数ドットの書込画素データに
濃度変換するように構成する。プリンタのγ特性など補
正し、原稿濃度と複写濃度が等しくなるように、実験的
にＬＵＴ１３０５の内容を決定する。一方、ＬＵＴ１３
０５の入力データが対数変換されている場合にあって
は、そのデータを逆対数に変換した後に上記の処理を行
うようにＬＵＴ１３０５のデータ変換の内容を構成す
る。

【００７０】図１４は、上記本発明によるＬＵＴ１３０
５のデータ変換例であり、図１４（ａ）は前者の濃度リ
ニア入力、図１４（ｂ）は後者の対数入力の場合で、中
間調データの入力ではその変換値が異なる。また、図１
４（ａ）の濃度リニア入力ではデータの加算を行うた
め、下の３つは同一データに変換される。また、どちら
も第１と第２の入力データの入れ替わりによる出力の違
いはない。

【００７１】（９）複数ドット多値回路図１５は、本発明に係る複数ドット多値書き込みを実行
する３ドット多値回路の構成を示すブロック図である。
１メガバイト×８ビットのＲＯＭで構成されたＬＵＴ１
５０１と、該ＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ０〜５
に直列に接続されるラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１５０２及び
１５０３と、ＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ６〜１
１に直列に接続されるラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１５０４及
び１５０５と、ＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ１２
〜１７に直列に接続されるラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１５０
６及び１５０７とから構成されている。

【００７２】以上の構成において、３ドット各６ビット
の読取データより３ドット各８ビットの書込データを作
成する。本実施例は、主走査０方向に連続する３ドット
で面積階調を行う場合（３×１マトリクス）で、３つの
ラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）ペア１５０２と１５０３、１５０
４と１５０５、及び１５０６と１５０７を用いて、主走
査方向３ドット分の読取データを遅延させる。以下、前
述の場合と同様に、ＬＵＴ１５０１に入力し変換を行い
書込データを出力する。第１のドットデータはＬＵＴ１
５０１のアドレスバスＡＢ０〜５、第２のドットデータ
はＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ６〜１１、第３の
ドットデータはＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ１２
〜１７に入力される。

【００７３】また、濃度発生ドットを指示する０１／１
０／１１信号は、ＬＵＴ１５０１のアドレスバスＡＢ１
８〜１９に書き込み１クロック毎に入力する。図１５に
示した回路例では面積階調を行う３ドットのデータが揃
ったところで、後段の３つのラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）ペア
１５０２と１５０３、１５０４と１５０５、及び１５０
６と１５０７のＥＮ信号でＬＵＴ１５０１の入力データ
をホールドする。そして、３ドットの書込データを連続
して出力し、ＬＵＴ１５０１の入力データを次の３ドッ
トに切り替える。ＬＵＴ１５０１は、濃度発生ドットを
指示する０１／１０／１１信号が０１の場合より濃度が
飽和（２５５）すると、次のドットデータを増加させる
ように構成し、４００ｄｐｉの書込密度で１３３線の画
像を形成する。

【００７４】以上、複数ドットにより濃度集中を行うこ
とが可能で、上記３つのラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）ペア１５
０２と１５０３、１５０４と１５０５、及び１５０６と
１５０７をラインメモリに置き換えることで、副走査方
向に連続する３ドットで面積階調を行うことも容易であ
る。

【００７５】また、直線方向のドットによる面積階調以
外でも、例えば、２×２マトリクスの４ドットによる多
値書き込みでも本発明の方式を用い、２つのラインメモ
リと２つのラッチを用い、４ドットの読取データをＬＵ
Ｔ１５０１に入力することで実現できる。このとき、第
１のドットは左上から濃度を発生させ、濃度を発生させ
る第２のドットを右上とすると画像は主走査方向に連続
し、横線基調となる。一方、第２のドットを左下とする
と画像は縦線基調となり、右下とすると画像は斜め線よ
り形成される。

【００７６】尚、図１３及び図１５の２ドット多値回路
及び３ドット多値回路は、ＩＰＵ（画像処理装置）８０
０内に構成され、スキャナからの１ドット毎の画像デー
タを変換して書込系へ送出する。以上の結果、主走査及
び副走査方向の隣接ドットを１画素として多階調の書き
込みが実現できる。

【００７７】本発明による複数ドットによる多階調書込
方式は、以上の実施例以外にも、パワー変調やパルス幅
変調等のレーザダイオード（ＬＤ）変調方式に係わらず
使用可能な画像処理方式である。

【００７８】（１０）各実施例の効果上記における各実施例の効果を以下にまとめて説明す
る。第１に、第１の読取ドットの濃度データと隣接する
他の読取ドットの濃度データを変換テーブルに入力し、
複数ドットの読取濃度データを変換テーブルにより複数
ドットの書込濃度データに濃度変換することにより、対
数変換等の視感度補正や、γ補正後のデータ等あらゆる
データの組み合わせに対しても同一濃度を再現する画素
濃度データへの変換が可能となる。また、オフセット等
の要素も考慮してＬＵＴを構成し、非線形入力に対し正
確な画素濃度が得られ、高精度の濃度再現が実現する。

【００７９】第２に、一般に、サンプリングドット数が
増加すると、その入力データの階調数倍のＬＵＴのデー
タ容量を要する。ＬＵＴに最小の２ドットの読取ドット
データを入力することにより、そのテーブル容量が少な
く実用的である。また、４００ｄｐｉ程度の電子写真装
置の書き込みにおいても、２ドット程度の面積階調を含
めることが、解像性の劣化も少なく階調性からも適して
いる。

【００８０】第３に、２ドット多値変換のＬＵＴに２ド
ットの読取ドットデータを加算する機能を持たせること
により、反射濃度に対してリニアな原稿濃度データに対
してアナログの加算器、或いはロジックによる加算回路
が不要となり、低コストで高画質な画像形成が実現でき
る。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、複数ドットのドットデータの合計値を画像形成
装置の濃度再現特性に基づいて補正し、変換テーブルに
より配分対象となる複数のドットの少なくとも一つのド
ットのドットデータが最小値または最大値となるように
補正した値を各ドットのドットデータに配分するよう構
成したので、複数のドットデータを加算し、補正し、配
分する場合に生ずる可能性のある濃度の逆転現象を避
け、画質の良い画像形成をおこなうことができる。ま
た、加算回路などを省略できるので、簡易な構成で高画
質な画像形成をおこなうこともできる。

【００８２】また、請求項２の発明によれば、変換テー
ブルが、原稿からの反射濃度に対してリニアな値を持つ
複数のドットデータが入力された場合には、複数ドット
のドットデータの合計値をガンマ変換により補正し、該
補正した値を該複数のドットを形成する各ドットのドッ
トデータに配分するよう構成したので、２つのドットデ
ータをそれぞれガンマ変換した後に加算、配分する場合
に生じ得る濃度の逆転現象を防止することができる。

【００８３】また、請求項３の発明によれば、変換テー
ブルが、原稿からの反射濃度を対数変換したノンリニア
な値を持つ複数のドットデータが入力された場合には、
複数ドットのドットデータの合計値をガンマ変換および
逆対数変換により補正し、該補正した値を該複数のドッ
トを形成する各ドットのドットデータに配分するよう構
成したので、２つのドットデータをそれぞれガンマ変換
した後に加算、配分する場合に生じ得る濃度の逆転現象
を防止することができる。また、画像反射濃度に対して
ノンリニアなドットデータの加算則が成り立たない事実
を尊重して、高画質な画像形成をおこなうことができ
る。

【００８４】

【００８５】また、請求項４の発明によれば、変換テー
ブルが、画像データを形成する第１のドットのドットデ
ータと該第１のドットに対して主走査方向または副走査
方向に隣接する第２のドットのドットデータとの合計値
を画像形成装置の濃度再現特性に基づいて補正し、該補
正した値を第１のドットおよび第２のドットのドットデ
ータに配分するよう構成したので、主走査方向または副
走査方向に隣接する２ドットのドットデータを効率良く
かつ高画質となるよう濃度変換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデジタル複写機の構成を示す説明
図である。

【図２】本発明に係るレーザ書込系の構成を示す説明図
（その１）である。

【図３】本発明に係るレーザ書込系の構成を示す説明図
（その２）である。

【図４】図１に示したデジタル複写機に用いられるレー
ザダイオード（ＬＤ）のパワー変調方式を示すブロック
図である。

【図５】本発明に係るレーザダイオードの順方向電流
（Ｉ）と発光強度（Ｌ）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を示す
グラフである。

【図６】本発明に係るレーザダイオードの制御方式を示
す回路図である。

【図７】本発明に係る画像読取信号処理を実行する各部
を示すブロック図である。

【図８】本発明に係る画像処理装置による画像処理の流
れを示すブロック図である。

【図９】本発明に係る１×２マトリクス及び２×１マト
リクスの光量方式を示す説明図である。

【図１０】本発明に係る中間調領域を示す説明図であ
る。

【図１１】本発明に係るデジタル複写機のスキャナにお
けるデータ処理動作を示すフローチャートである。

【図１２】本発明に係る２ドット多値ドット形成方式を
示す説明図である。

【図１３】本発明に係るドット多値回路の構成をを示す
ブロック図である。

【図１４】本発明によるルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）の変換例を示す説明図である。

【図１５】本発明による複数ドット多値書込回路の構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１７ＣＣＤイメージセンサ１２２感光
体ドラム２１９レーザ出力ユニット３３０ビー
ムセンサ４４０第１の電流変換手段４４１第２
の電流変換手段４４２受光素子６４１〜６４
４定電流源６４５〜６４７スイッチ７０２７０
４増幅器７０３スイッチングＩＣ７０５Ａ／
Ｄコンバータ８００ＩＰＵ（画像処理装置）１３０１１３０２ラインメモリ（ＦＩＦＯ）１３０３１３０４ラッチ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１３０５ＬＵＴ１５０１Ｌ
ＵＴ１５０２〜１５０７ラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿を読み取った画像データを形成する
各ドットのドットデータを隣接する複数ドットごとに面
積階調を利用した多階調の書込みデータに変換し、該変
換した書込みデータを画像形成部に出力して画像形成を
おこなう画像形成装置において、前記複数ドットのドットデータの合計値を画像形成装置
の濃度再現特性に基づいて補正し、配分対象となる複数
のドットの少なくとも一つのドットのドットデータが最
小値または最大値となるように補正した値を各ドットの
ドットデータに配分する変換テーブルを備えたことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記変換テーブルは、前記原稿からの反
射濃度に対してリニアな値を持つ複数のドットデータが
入力された場合には、前記複数ドットのドットデータの
合計値をガンマ変換により補正し、該補正した値を該複
数のドットを形成する各ドットのドットデータに配分す
ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記変換テーブルは、前記原稿からの反
射濃度を対数変換したノンリニアな値を持つ複数のドッ
トデータが入力された場合には、前記複数ドットのドッ
トデータの合計値をガンマ変換および逆対数変換により
補正し、該補正した値を該複数のドットを形成する各ド
ットのドットデータに配分することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記変換テーブルは、前記画像データを
形成する第１のドットのドットデータと該第１のドット
に対して主走査方向または副走査方向に隣接する第２の
ドットのドットデータとの合計値を画像形成装置の濃度
再現特性に基づいて補正し、該補正した値を前記第１の
ドットおよび第２のドットのドットデータに配分するこ
とを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成
装置。