JP3364199B2

JP3364199B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3364199B2
Application number: JP2000250388A
Authority: JP
Inventors: 浩高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP2001096812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機等
に応用される画像形成装置に関し、より詳細には１ドッ
ト変調による多値書込みに解像性の低下の少ない微小マ
トリクスとを組み合わせて、バンディング及び画像ノイ
ズを低減させ、高画質な画像形成を実現する画像形成装
置に関するものである。

【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デ
ィザマトリクスを用いた面積階調法がある（特開昭５４
−１４４１２６号公報、特開昭５６−１７４７８号公
報、特開昭５７−７６９７７号公報等に開示されてい
る）。

【０００４】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、一般に解像性は１／Ｎに低下する。

【０００５】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込みにおい
て、書込み１ドットの濃度を変調するものである。書込
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号公報に開示されている。

【０００６】デジタル複写機の高画質化の１つの条件と
しては高精度の中間調再現が必要である。また、解像性
と階調性の両立には、上記１ドット多値書込方式が好ま
しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記１
ドット多値書込方式は、バンディングが発生し易いとい
う欠点を有する。デジタル複写機において、中間調領域
にて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。該
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、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の副走査方向における走査ピッチ
ムラにより、中間露光領域の露光ビームの裾野が重な
り、バンディングが発生する。

【０００８】更に、高解像度化により、バンディングに
対する精度も要求されつつある。また、現在多く用いら
れている４００ｄｐｉ程度における１ドット多値書込み
において、現状の電子写真プロセスにあっては、変調方
式に関わらず中間調ベタ部に濃度ムラによる画像ノイズ
が発生し、中間調が滑らかに再現されないという問題点
がある。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、１ドット変調による多値書込みに、解像性の低下
の少ない微小マトリクスを組み合わせる方式を採用し、
バンディング及び画像ノイズを低減させ画像濃度を安定
させて安価な方式で縦線基調の画像を形成し、高画質な
画像形成を実現することを第１の目的とする。また、主
走査方向に連続するトナー像を形成して高画質な画像形
成を実現することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、画像データを形成する各ドットを隣接２
ドットごとに書込みデータに変換し、該変換した書込み
データに基づいて画像形成をおこなう画像形成装置にお
いて、前記画像データを形成する第１のドット並びに該
第１のドットに隣接する第２のドットを書き込みデータ
に変換する際に、前記第１のドットのドットデータと前
記第２のドットのドットデータとの合計値が単一ドット
のドットデータの飽和値を越える高濃度領域の場合に
は、該飽和値を前記第１のドットのドットデータとして
配分し、前記合計値から前記飽和値を減じた値を前記第
２のドットのドットデータとして配分する配分手段を備
えたことを特徴とする。

【００１１】また、前記配分手段は、前記合計値が単一
ドットのドットデータの飽和値を越えない濃度データの
低濃度領域の場合には、該合計値を前記第１のドットの
ドットデータとして配分することを特徴とする。

【００１２】本発明による画像形成装置は次のように作
用する。本発明による画像形成装置は、画像データを形
成する第１のドット並びに該第１のドットに隣接する第
２のドットを書き込みデータに変換する際に、第１のド
ットのドットデータと第２のドットのドットデータとの
合計値が単一ドットのドットデータの飽和値を越えてい
る場合には、該飽和値を第１のドットのドットデータと
して配分し、合計値から飽和値を減じた値を第２のドッ
トのドットデータとして配分することとしたので、第１
のドットを安定なドットと位置づけ、第２のドットを付
属する微少ドットと位置づけることができ、これにより
２ドット単位で面積階調をおこなう際に、中間レベルの
ドットを安定に形成することができる。

【００１３】また、本発明による画像形成装置は、合計
値が単一ドットのドットデータの飽和値を越えない場合
には、該合計値を第１のドットのドットデータとして配
分することとしたので、常に第１のドットを安定なドッ
トとして位置づけることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を添付図
面を参照してデジタル複写機の構成、書込レーザダ
イオードの変調方式、画像読取信号処理、画像処
理、２ドット多値回路の順に説明する。

【００１５】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
写機を示す。同図において、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１１３、
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１１
２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１１
８に搭載されている。

【００１６】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
移動する（副走査）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×４２０m
m）の原稿まで読取可能な構成になっている。

【００１７】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。

【００１８】レーザプリンタには、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。上記レーザ書込系は図１、図２、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ＬＤ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）２１９ａが備わ
っている。レーザ書込系から出力されるレーザ光は、画
像再生系に装備された感光体ドラム１２２に照射され
る。

【００１９】図１に示すように、感光体ドラム１２２の
周囲には、感光体ドラム１２２を均一に帯電する帯電チ
ャージャ１２３と、イレーサ１２４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
きた転写紙に感光体ドラム１２２の像を転写する転写チ
ャージャ１２６と、感光体ドラム１２２から転写紙を分
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。

【００２０】尚、感光体ドラム１２２の一旦近傍のレー
ザ光を照射する位置に、主走査同期信号（ＰＭＳＹＮ
Ｃ）を発生するビームセンサ３３０が配置されている
（図３参照）。１３１は搬送ベルト、１３２は定着ユニ
ット、１３３、１３４は給紙カセット、１３５、１３６
は給紙コロ、１３７はレジストローラである。

【００２１】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。

【００２２】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記
録紙が搬送され、上記トナー像に重なる。

【００２３】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１３２
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。

【００２４】図１に示したデジタル複写機にあっては、
給紙系は２系統に構成されている。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によって給紙される。
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。

【００２５】給紙された記録紙は、レジストローラ１３
７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に搬送され
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。

【００２６】書込レーザダイオードの変調方式図４は、レーザダイオードのパルス幅変調書込みに用い
るパルス幅変調回路のブロック図であり、特に、ディレ
イラインを用いた方式で、パルス幅信号を得るために複
数の遅延素子４５０〜４５３と、論理回路（ＡＮＤ回路
４５４、４５５、ＯＲ回路４５６、４５７）及びセレク
タ４５８から構成されている。該セレクタからのセレク
ト信号はＬＤ駆動回路４５９に入力する。

【００２７】図４におけるパルス幅変調回路でパルス幅
信号の発生を図５により説明する。約５０％のディーテ
ィの書込クロックを任意の設定時間だけ遅延させる。５
０％以下の微小パルス幅を得る場合、書込クロックとそ
の遅延信号のＡＮＤを取り、遅延量に逆比例するパルス
幅を得る（図５（ａ））。５０％以上のパルス幅を得る
場合、書込クロックとその遅延信号のＯＲを取り、遅延
量に比例するパルス幅を得る（図５（ｂ））。それらの
パルス幅を書込みの画素データに基づきセレクタ４５８
により選択し、主走査方向に連続したパルス幅信号が得
られる。上記の如く、複数の遅延素子４５０〜４５３を
用い出力信号を適性値に設定することにより、多階調の
パルス幅変調書込みが実行される。

【００２８】本実施例では、ディレイラインを用いた方
式でパルス幅変調を実行したが、その他の方式で、多階
調のレーザダイオードによるパルス幅変調書込みを実行
しても差し支えない。

【００２９】図６に図４において示したＬＤ駆動回路４
５９の回路構成を示す。ＬＤ駆動回路内４５９は、図示
の如くＤ／Ａコンバータ６５５と、定電流源６５２と、
トランジスタ６５６と、電流・電圧変換回路６５３と、
Ａ／Ｄコンバータ６５４及びレーザダイオードＬＤとか
ら構成されている。

【００３０】以上の構成において、レーザダイオードの
発光光量は、レーザダイオードの順方向電流を定電流源
６５２によって予め決定され、上記パルス幅信号でスイ
ッチングしてパルス幅変調書込みを実行する。

【００３１】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）８００へ出力する。

【００３２】更に、具体的に説明するとＣＣＤ１１７の
アナログデータ出力は、高速転送のためＥＶＥＮ、ＯＤ
Ｄ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する
（信号デジタル化）。

【００３３】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
白板を読み取り、その増幅度を適性値にするように制御
する。

【００３４】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。ＩＰＵ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。

【００３５】ｉ．シェーディング補正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
低下してしまう。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読取データを補正する。

【００３６】ii．ＭＴＦ補正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。

【００３７】iii．主走査方向変倍本実施例にあっては、画像読取りと書込みの解像度は同
一の４００ｄｐｉであるが、読取画素周波数は約１０Ｍ
Ｈｚ、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で算出している。

【００３８】iv．γ補正以上の他、ＩＰＵ（画像処理装置）はＡＧＣ等の制御、
マスキング、トリミング、ミラーリング、白黒反転等の
画像変換、原稿サイズ及び濃度検出、マーカー等の画像
検出等も実行している。

【００３９】本実施例は、パルス幅変調による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。

【００４０】図９（ａ）に１×２マトリクス、（ｂ）に
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時間を増して、最大露光時間になる
と次のドットの露光時間を増していく。

【００４１】主走査方向に連続の２ドットで濃度再現を
実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長
するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生さ
せることにより、５０％以上の濃度、即ち片方のドット
濃度が飽和で２つのパルス幅が連続となり、よりドット
集中の効果が増し階調が連続的になる。但し、後述する
ように更にライン集中を実行する場合は、発生させるパ
ルス幅が連続するように２ドット毎に左右交互にパルス
幅を形成することが好ましい。

【００４２】一方、副走査方向の２ドットで濃度再現を
行う場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅による
ドットの主走査方向の片寄りがないように、その中心よ
り成長するパルス幅がよい。

【００４３】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。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で加算する。その後、その
加算値に対してγ変換を施し、上記方式で書込濃度デー
タに変換する。以上の結果、主走査及び副走査方向に２
ドットで５１２階調が実現される。

【００４４】２ドット多値回路図１０は２ドット多値回路のブロック図であり、スキャ
ナから入力される６ビットの信号を入力する直列に接続
されているラインメモリ１００１、１００２と、ラッチ
１００３、１００４と、該ラインメモリ１００１、１０
０２及びラッチ１００３、１００４に各々スイッチＳＷ
１〜ＳＷ４を介して接続されている加算器１００５と、
該加算器１００５に接続されているＲＯＭ１００６とか
ら構成されている。該ＲＯＭ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。

【００４５】以下、ｉ．１×２マトリクス、ii．２×１
マトリクス、iii．ドットの集中に分けて詳細に説明す
る。ｉ．１×２マトリクス副走査方向の２ドットで面積階調を実行する場合（１×
２マトリクス）は、２つのラインメモリ１００１、１０
０２を用いて、主走査２ライン分の読取データを遅延さ
せる。その後、２つの６ビットデータを加算器１００５
により加算し、その７ビットデータをγ変換用のＲＯＭ
１００６に入力する。ＲＯＭ１００６内は、１つのテー
ブルが２６５バイトで構成され、その前半１２８バイト
がＥＶＥＮ、その後半１２８バイトがＯＤＤデータであ
る。

【００４６】初めの加算データがＲＯＭ１００６のアド
レスバスに入力され、その番地で示されるＥＶＥＮデー
タを書込データとして出力する。次のラインで同一デー
タを加算し、ＯＤＤデータを書込データとしてデータバ
スより出力する。ＥＶＥＮ、ＯＤＤの切替えはライン周
期（ＰＭＳＹＮＣ）に同期して行う。その後、次の２ド
ットに移行して順次処理を繰り返す。

【００４７】図１０に示した２ドット多値回路のブロッ
ク図において、スイッチＳＷ１及びＥＶＥＮ／ＯＤＤは
主走査１ライン毎に切替え、スイッチＳＷ３、ＳＷ４は
ラインメモリ１００１、１００２からのデータが選択さ
れるように上側に設定する。

【００４８】ii．２×１マトリクス主走査方向の２ドットで面積階調を実行する場合（２×
１マトリクス）は、２つのラッチ１００３、１００４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、加算処
理、γ変換処理を実行して書込データを出力する。ＥＶ
ＥＮ、ＯＤＤの切替えは書込ドット周期（ＷＲＩＴＥＣ
ＬＫ）に同期して実行する。その後、次の２ドットに移
行して順次処理を繰り返す。

【００４９】図１０に示した２ドット多値回路のブロッ
ク図において、スイッチＳＷ２及びＥＶＥＮ／ＯＤＤは
書込１クロック毎に切替え、スイッチＳＷ３、ＳＷ４は
ラッチ１００３、１００４からのデータが選択されるよ
うに下側に設定する。

【００５０】iii．ドットの集中書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる１０
０線の画像を形成する場合は、ＥＶＥＮ、ＯＤＤの切替
え周期を各々２分周することで実行する。以上、全ての
モードにおいて階調情報の欠落は起きない。

【００５１】本装置に使用するγ変換テーブルの例を図
１１に示す。図１１に示すγ変換テーブルは、原稿濃度
に対して複写濃度がほぼ等しくなるように出力するもの
（Ａ）と、プリンタの階調チェックを実行するための入
力データに対してリニアに出力するもの（Ｂ）がある。
中間濃度までは片方のＥＶＥＮドットが最大値に達する
と、ＯＤＤドットの露光強度を増加させる。これによ
り、２ドットの濃度情報を維持しながら、ドットを集中
させる。

【００５２】また、このγ変換テーブルにより自由にγ
を制御でき、２ドットの増加の仕方も変えることができ
る。更に、面積階調との組み合わせ方式によっても濃度
出力特性が変わるため、γ変換データを選択或いは変換
テーブルにＲＡＭを用い、それを書き換える。

【００５３】一般に、書込み露光光量に対するプリント
濃度で表されるプリンタのγ特性の逆変換をテーブル値
にすることにより、プリンタ単体のγ特性をリニアにす
ることができる。

【００５４】図１０の２ドット多値回路は、ＩＰＵ８０
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出力する。以上の結果、主走査及
び副走査方向の２ドット単位を１画素として５１２階調
の書込処理が実現する。

【００５５】本発明による２ドット多値書込方式を用い
て、各濃度における画像を出力し、そのバンディング
（帯状の副走査方向の濃度ムラ）の発生について効果を
確認したところ、１ドット多階調の画像と比較して２ド
ット多階調の画像は、バンディングが大きく低減され
た。

【００５８】次に、本発明の第２の実施例を示す。上記
第１の実施例と重複する説明は簡略化のため省略する。
図１２は、本発明の第２の実施例に係るレーザダイオー
ド（ＬＤ）のパワー変調方式のブロック図であり、発光
レベル指令信号は、第１の電流変換手段１２００及び第
２の電流変換手段１２０１へ入力される。

【００５９】第１の電流変換手段１２００では発光レベ
ル指令信号は、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
１２００の出力電流Ｉ_SはレーザダイオードＬＤ１の受
光素子１２０２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
１２０３に入力する。

【００６０】該電流増幅器１２０３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。一
方、第２の電流変換手段１２０１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１２０３の出
力電流Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）との和であるＩ₁＋Ａ（Ｉ_S−
Ｉ_L）はレーザダイオードＬＤ１の順方向電流となる。

【００６１】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、下記の関係式が成立する。Ｐ_O＝Ｐ｛Ｉ₁＋Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）｝Ｐ：レーザダイオードＬＤ１の光出力−順方向電流特性
を表す関数

【００６２】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。Ｐ_O＝Ｐ（Ｉ₁)＋［δｐ／δＩ］_I=I1・Ａ（Ｉ_S−Ｉ_L）＝Ｐ_S＋η・Ａ・（Ｉ_S−Ｉ_L）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δとおくと、Ｐ_O＝Ｐ_S＋η・Ａ・（Ｉ_S−Ｐ_O・Ｓ・δ）と表され、Ｐ_O＝｛Ｐ_S／（１＋η・δ・Ｓ・Ａ）｝＋Ｉ_S｛η・Ａ
／（１＋η・δ・Ｓ・Ａ）｝となる。

【００６３】光電気負期間ループの交叉周波数をｆ_Oと
おくと、上記光出力Ｐ_Oのステップ応答は下記のように
近似的に表すことができる。Ｐ_O＝Ｉ_S／δ・Ｓ＋｛Ｐ_S−Ｉ_S／δ・Ｓ｝・ｅｘｐ（−
２π・ｆ_Oｔ）

【００６４】第２の変換手段１２０１により設定される
Ｐ_Sは、Ｉ_S／δＳに等しくなるように設定されている
が、例えば、ドゥループ特性によりＰ_Sが５％変動した
場合、ｆ_O＝４０ＭＨｚであったとしても、Ｐ_Oの誤差が
０．４％以下になるのに要する時間は約１０ｎｓ程度と
なる。

【００６５】また、光出力Ｐ_Oを変化させた直後から設
定された時間τ_Oまでの全光量（光出力の積分値∫
Ｐ_OUT）誤差が０．４％以下となるための前記交叉周波
数ｆ_Oはτ_O＝５０ｎｓとした場合、ｆ_O≧４０ＭＨｚで
あればよく、この程度の交叉周波数ならば容易に実現で
きる。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。

【００６６】本方式を用いたレーザダイオードＬＤ１を
パワー変調することにより、発光レベル指令信号に２５
６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。

【００６７】次に、複数の定電流電源を用いた第２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１３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）を用いている。

【００６８】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ほぼリニ
アで、その時の微分量子効率（ｎ）を一定として扱う。
制御方式は、図１４に示すように、順方向電流を複数の
定電流源１４４１、１４４２、１４４３、１４４４の合
計電流で駆動し、それを書込データによりスイッチ１４
４５、１４４６、１４４７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１４４１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１４４２、１４４３、１４４４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
１４４５、１４４６、１４４７は駆動しない最小値のバ
イアス電流はＩ₀である。従って、各電流Ｉ₀〜Ｉ₃によ
る発光強度（光量）は図１３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。

【００６９】そのときの設定手順は、次のように実行す
る。（ａ）レーザダイオード発光強度範囲Ｐ₀〜Ｐ_maxに設
定（但し、Ｐ₀≒０）。（ｂ）レーザダイオード最小発光強度Ｐ₀←レーザダ
イオード順方向電流Ｉ₀を決定する。（ｃ）レーザダイオード最大発光強度Ｐ_max←レーザ
ダイオード順方向電流Ｉ₀＋Ｉ_maxによりＩ_maxを決定す
る。（ｄ）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。

【００７０】次に、第２の実施例における画像処理につ
いて説明する。本実施例は、レーザダイオードパワー変
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。

【００７１】図１５に１×２マトリクスの光書込方式を
示す。低濃度部では、前の片方のドットより露光パワー
を増して、最大値となる次の後のドットの露光パワーを
増していく。

【００７２】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
施し、上記方式により書込濃度データに変換する。以上
の結果、主走査方向の２ドットで５１２階調が実現され
る。

【００７３】形成される中間調濃度領域のチャートは図
１６に示すように発生する。図中、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１６（ａ）、（ｂ）の１×２マトリクスは横線基調と
なる。

【００７４】図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の書込位相
を互い違いに変えたもので、主走査方向に２ドットライ
ンを形成し、１００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。

【００７５】次に、第２の実施例における２ドット多値
回路について説明する。図１７は２ドット多値回路のブ
ロック図であり、スキャナから入力される６ビットの信
号を入力する直列に接続されているラインメモリ１７０
１、１７０２と、スイッチＳＷ１を介して接続されてい
る加算器１７０３と、該加算器１７０３に接続されてい
るＲＯＭ１７０４とから構成されている。該ＲＯＭ１７
０４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。

【００７６】以下、ｉ．１×２マトリクス、ii．ドット
の集中に分けて詳細に説明する。ｉ．１×２マトリクス副走査方向の２ドットで面積階調を実行する場合（１×
２マトリクス）は、２つのラインメモリ１７０１、１７
０２を用いて、主走査２ライン分の読取データを遅延さ
せる。その後、２つの６ビットデータを加算器１７０３
により加算し、その７ビットデータをγ変換用のＲＯＭ
１７０４に入力する。ＲＯＭ１７０４内は、１つのテー
ブルが２６５バイトで構成され、その前半１２８バイト
がＥＶＥＮ、その後半１２８バイトがＯＤＤデータであ
る。

【００７７】初めの加算データがＲＯＭ１７０４のアド
レスバスに入力され、その番地で示されるＥＶＥＮデー
タを書込データとして出力する。次のラインで同一デー
タを加算し、ＯＤＤデータを書込データとしてデータバ
スより出力する。ＥＶＥＮ、ＯＤＤの切替えはライン周
期（ＰＭＳＹＮＣ）に同期して行う。その後、次の２ド
ットに移行して順次処理を繰り返す。

【００７８】図１７に示した２ドット多値回路のブロッ
ク図において、スイッチＳＷ１及びＥＶＥＮ／ＯＤＤは
主走査１ライン毎に切替える。

【００７９】ii．ドットの集中書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる１０
０線の画像を形成する場合は、ＥＶＥＮ、ＯＤＤの切替
え周期をライン周期（ＰＭＳＹＮＣ）の２分周で行う。
以上、全てのモードにおいて階調情報の欠落は起きな
い。

【００８０】本実施例による２ドット多値書込方式を用
いて、各濃度における画像を出力し、そのバンディング
（帯状の副走査方向の濃度ムラ）の発生について効果を
確認した。

【００８１】画像出力は、感光体ドラムの２mmピッチで
１％の回転速度ムラを加えてバンディングを強制的に発
生させる。官能評価においては、図１３に示すようにレ
ーザダイオードのパワー変調による１ドット多階調の画
像と比較して２ドット多階調の画像は、バンディングが
大きく低減された。

【００８２】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
尚、上記説明した実施例と同一部分は簡略化のため、そ
の説明を省略する。本実施例では、パルス幅変調による
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。

【００８３】図９（ａ）に１×２マトリクス、（ｂ）に
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時間を増して、最大露光時間となる
と次のドットの露光時間を増していく。

【００８４】主走査方向に連続の２ドットで濃度再現を
実行する場合、各ドットの書込みは、その中心より成長
するパルス幅でも良いが、片側、例えば左側より発生さ
せることにより、５０％以上の濃度、即ち片方のドット
濃度が飽和で２つのパルス幅が連続となり、よりドット
集中の効果が増し、階調が連続的になる。但し、更にラ
イン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続
するように２ドット毎に左右交互にパルス幅を形成する
ことが好ましい。

【００８５】この場合の書込パルス発生回路を図１８に
示す。図１８において、定電流源及び充放電器により構
成される鋸歯状波発生回路１８０１と、書込多値データ
をアナログデータに変換するＤ／Ａ変換器１８０２と、
上記鋸歯状波発生回路１８０１からの出力とＤ／Ａ変換
器１８０２からの出力を比較する比較器１８０３とから
構成されている。

【００８６】図１８に示す書込パルス発生回路によるパ
ルス信号の発生を図１９の各出力点Ａ、Ｂ、Ｃの信号で
示す。図１８に示した書込パルス発生回路により、ドッ
ト毎のパルス信号はドット書込位置の左側より発生す
る。即ち、２ドット処理の連続出力ではパルス幅信号が
連続となり、主走査方向の２ドットで１画素を形成す
る。そのドット形成の状態を図２０に示す。

【００８７】一方、副走査方向の２ドットで濃度再現を
実行する場合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅に
よるドットの主走査方向の片寄りがないように、その中
心より成長するパルス幅がより良い。この場合のパルス
幅信号の発生方法は、図４に示したディレイラインを用
いて実行される。

【００８８】また、図２１のパルス発生回路によっても
実行できる。図２１のパルス発生回路は図１８に示した
鋸歯状波発生回路１８０１を三角波発生回路２１０１に
置き換えて構成されている。これによって図２２に示す
ように書込ドットは、その中心より成長する。

【００８９】更に、上記の如く位相変換した場合、画素
の両端ドット、即ち、パルス幅変調により１ドット内の
濃度変換を実行しているドットは、パルス信号が連続に
なるように、パルスを画素中心側より発生させる。その
画素形成の状態を図２３に示す。パルス発生回路は図１
８に示した鋸歯状波発生回路１８０１と逆位相の鋸歯状
波発生回路とを設け、これを交互に選択することにより
実行される。これにより、画素の右側に位置するパルス
幅はドットの左に、画素の左側に位置するパルス幅はド
ットの右に形成され、パルス幅信号が連続となる。

【００９０】そのパルス幅信号の状態を図２３に示す。
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。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
タをデジタル値で加算する。その後、その加算値に対し
てγ変換を施し、上記方式で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に２ドットで５
１２階調が実現される。

【００９１】形成される中間調濃度領域のチャートは図
２４に示すように発生する。図中、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２４（ａ）、（ｃ）の１×２マトリクスは横線基調、
主走査方向で面積階調を行う図２４（ｂ）、（ｄ）の２
×１マトリクスは縦線基調となる。

【００９２】図２４（ｃ）、（ｄ）は、各々図２４
（ａ）、（ｂ）の書込位相を互い違いに変えたもので、
主走査及び副走査に２ドットラインを形成し、１００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。

【００９３】２ドット多階調の画像は１ドット多階調の
画像と比較して、中間調領域も濃度ムラが少なく滑らか
に表現される。また、階調の境目に発生していた濃度低
下、ハーフトーン後端白抜け等が改善される。１ドット
多階調画像は、トナーの付き方に規則性が見られず、こ
れが原因となって中間調画像をノイジーに見せていた
が、上記各実施例による２ドット処理したものは、横線
が明らかに再現しており、これが視覚的に滑らかに見え
る。

【００９４】更に、複数ドット、例えば３ドット処理で
は、バンディングはなくなり、濃度は安定し、中間調が
滑らかに再現される。尚、本方式による複数ドットによ
る多階調書込方式は、本実施例以外にもパワー変調やパ
ルス幅変調などのレーザダイオードの変調方式に係わら
ず使用可能な画像処理方式である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、画
像データを形成する第１のドット並びに該第１のドット
に隣接する第２のドットを書き込みデータに変換する際
に、第１のドットのドットデータと第２のドットのドッ
トデータとの合計値が単一ドットのドットデータの飽和
値を越える高濃度領域の場合には、該飽和値を第１のド
ットのドットデータとして配分し、合計値から飽和値を
減じた値を第２のドットのドットデータとして配分する
よう構成したので、第１のドットを安定なドットと位置
づけ、第２のドットを付属する微少ドットと位置づける
ことができ、これにより２ドット単位で面積階調をおこ
なう際に、中間レベルのドットを安定に形成することが
できる。

【００９６】また、本発明によれば、合計値が単一ドッ
トのドットデータの飽和値を越えない濃度データの低濃
度領域の場合には、該合計値を第１のドットのドットデ
ータとして配分するよう構成したので、常に第１のドッ
トを安定なドットとして位置づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置を適用するデジタル
複写機の構成を示す説明図である。

【図２】図１に示したデジタル複写機におけるレーザ書
込系の構成を示す説明図である。

【図３】図１に示したデジタル複写機におけるレーザ書
込系の構成を示す説明図である。

【図４】図１に示したデジタル複写機に用いられるパル
ス幅変調回路の構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示したパルス幅変調回路によるパルス幅
信号の発生を示す説明図である。

【図６】レーザダイオードのドライブ回路を示す回路図
である。

【図７】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】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】各々１×２マトリクス、２×１マトリクスの光
書込方式を示す説明図である。

【図１０】本発明による画像形成装置に用いられる２ド
ット多値回路のブロック図である。

【図１１】２ドット多値γ変換を示すテーブルである。

【図１２】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１３】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１４】レーザダイオードの制御方式を示す回路図で
ある。

【図１５】１×２マトリクスの光書込方式を示す説明図
である。

【図１６】形成される中間調濃度領域を示すチャート図
である。

【図１７】実施の形態２に基づく２ドット多値回路のブ
ロック図である。

【図１８】パルス信号発生回路の構成を示すブロック図
である。

【図１９】図１８に示したパルス信号発生回路の各部に
おける信号波形を示す説明図である。

【図２０】図１８に示したパルス信号発生回路によるド
ット形成の状態を示す説明図である。

【図２１】他のパルス信号発生回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２２】図２１に示したパルス信号発生回路によるド
ット形成の状態を示す説明図である。

【図２３】画素形成の状態を示す説明図である。

【図２４】形成される中間調濃度領域を示すチャート図
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４５０〜４５３遅延素子４５４，４５５ＡＮＤ回路４５６，４５７ＯＲ回路４５８セレクタ４５９ＬＤ駆動回路６５２定電流源７０２，７０４増幅器７０３スイッチングＩＣ７０５Ａ／Ｄコンバータ８００ＩＰＵ（画像処理装置）１００１，１００２，１７０１，１７０２ラインメモ
リ１００３，１００４ラッチ１００５，１７０３加算器１００６，１７０４ＲＯＭ１２００第１の電流変換手段１２０１第２の電流変換手段１２０２受光素子１２０３電流増幅器１４４１〜１４４４定電流源１４４５〜１４４７スイッチ１８０１鋸歯状波発生回路１８０２Ｄ／Ａ変換器１８０３比較器２１０１三角波発生回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを形成する各ドットを隣接２
ドットごとに書込みデータに変換し、該変換した書込み
データに基づいて画像形成をおこなう画像形成装置にお
いて、前記画像データを形成する第１のドット並びに該第１の
ドットに隣接する第２のドットを書き込みデータに変換
する際に、前記第１のドットのドットデータと前記第２
のドットのドットデータとの合計値が単一ドットのドッ
トデータの飽和値を越える高濃度領域の場合には、該飽
和値を前記第１のドットのドットデータとして配分し、
前記合計値から前記飽和値を減じた値を前記第２のドッ
トのドットデータとして配分する配分手段を備えたこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記配分手段は、前記合計値が単一ドッ
トのドットデータの飽和値を越えない濃度データの低濃
度領域の場合には、該合計値を前記第１のドットのドッ
トデータとして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。