JP4116634B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ装置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するものであり、より詳細には、画像ハイライト部を低濃度から安定して再現させ、中濃度部から高濃度部は解像性と安定性を図った電子写真カラー複写機、プリンタ等のカラー画像形成装置に関するものである。

従来、光ビームを走査して感光媒体上に潜像を形成し、当該潜像をトナー現像し画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置が知られており、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ装置等として応用されている。また、近年では、色分解された画像信号に応じて光ビームを走査して感光媒体上に各色毎の潜像を形成し、当該潜像をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像で現像し、この各色のトナー像を転写材に重ね合わせて転写し、フルカラー画像を形成する電子写真カラー複写機やプリンタ等のカラー画像形成装置が実用化されている。このようなカラー画像形成装置においては、低濃度部におけるドットや万線の再現性を向上させ、また、階調・色再現の環境に対する安定性を向上させることが重要となるが、このようなカラー画像形成装置における中間調処理に関する技術としては以下のようなものがある。

例えば、特許文献１（特開平７−２５４９８５号公報）、特許文献２（特開平７−２５４９８６号公報）、特許文献３（特開平７−２８３９４１号公報）、特許文献４（特開平８−１１４９６５号公報）、特許文献５（特開平８−１２５８６３号公報）には、電子写真カラー複写機における中間調処理の技術として、ＨＩＥＳＴと呼ばれている中間調処理技術が開示されており、主に画像のハイライト部の再現性を良くすることを目的としている。具体的には、書き込みにはパルス幅変調を用い、主走査方向に２ドットで重み付けをしたディザ処理を行って、画像ハイライト部を低線数な再現で安定させている。また、そのための主走査方向の書き込みビーム径と画素間隔を規定している。

しかし、上記の中間調処理技術は、ディザを用いているので微小領域での濃度の忠実性が無く、線の消えなどの画像情報の欠落や、色モワレが発生するという欠点がある。

ところで本発明者（本出願人）は先に、１ドット変調による多値書き込みに、解像性の低下の少ない微小マトリクスを組み合わせる２ドット多値方式を採用し、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化して高画質な画像形成を実現する画像形成方法及び画像形成装置を提案してる（特許文献６（特開平４−２０００７５号公報）、特許文献７（特開平４−２０００７６号公報）、特許文献８（特開平４−２０００７７号公報）、特許文献９（特開平４−２０００７８号公報）、特許文献１０（特開平５−２８４３３９号公報）、特許文献１１（特開平５−２９２３０２号公報）、特許文献１２（特開平６−６２２４８号公報））。これらの先願は、デジタル複写機等に応用される発明で、隣接２ドットの濃度データを加算し、配分することが特徴であり、半導体レーザのパルス幅変調とパワー変調による１ドット２５６階調出力に、主走査及び／又は副走査方向の２ドットのマトリクスを組み合わせることにより、中間調濃度領域の再現性をより向上するものである。

ここで、図３８（ａ）に１×２マトリクス、（ｂ）に２×１マトリクスの光書き込み方式の例を示す（尚、図３８では説明を簡単にするためパワー変調の状態のみを示している）。図３８に示す光書き込み方式においては、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となると、次のドットの露光パワーを増していく。そして、２ドットを１画素として濃度を保持しつつ、画像を再現する。それにより濃度が安定し、バンディングも低減される。

形成される中間調濃度領域のチャートは図３９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３９（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３９（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。また、図３９（ｃ），（ｄ）は加算＋位相の例を示しており、各々図３９（ａ），（ｂ）の書き込み位相を互い違いに変えたもので、この場合にはＥＶＥＮのドットが隣接するため主走査あるいは副走査方向に２ドットラインを形成することになる。

次に画像形成装置の画像処理部に付設され、加算（隣接画素の濃度データ加算）の制御を行う回路の一例を図４０に示す。図４０は２ドット多値回路の構成を示すブロック図であり、原稿画像を読み取るイメージスキャナから入力された８ビットの信号を入力する直列に接続されたラインメモリ１１０１，１１０２と、ラッチ１１０３，１１０４と、該ラインメモリ１１０１，１１０２及びラッチ１１０３，１１０４に各々スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を介して接続されている加算器１１０５と、該加算器１１０５に接続されているＲＯＭ１１０６とから構成されている。このＲＯＭ１１０６からの出力は８ビットのデジタル画像データ信号としてレーザプリンタに出力される。以下、[1]１×２マトリクス、[2]２×１マトリクス、[3]ドットの集中に分けて２ドット多値回路の動作を説明する。

[1]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１１０１，１１０２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８ビットデータを加算器１１０５により加算し、その９ビットデータをγ変換用のＲＯＭ１１０６に入力する。ＲＯＭ１１０６内は、１つのテーブルが２５６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。

初めの加算データがＲＯＭ１１０６のアドレスバスに入力され、その番地で示されるＥＶＥＮデータを書き込み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データを書き込みデータとしてデータバスより出力する。ＥＶＥＮ，ＯＤＤの切り替えはライン周期（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。

図４０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ライン毎に切り替え、スイッチＳＷ３，ＳＷ４はラインメモリ１１０１、１１０２からのデータが選択されるように上側に設定する。また、図４１のＡは、副走査方向の面積階調との組み合わせ（１×２マトリクス）を示した説明図である。読み取りの副走査２ドットが書き込みの副走査２ドットに対応する。

[2]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１１０３，１１０４を用いて、主走査方向２ドット分の読み取り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き込みデータを出力し、ＥＶＥＮ，ＯＤＤの切り替えは書き込みクロック信号ＷＣＬＯＣＫ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。

図４０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は書き込み１クロック毎に切り替え、スイッチＳＷ３，ＳＷ４はラッチ１１０３，１１０４からのデータが選択されるように下側に設定する。また、図４１のＢは、主走査方向の面積階調との組み合わせ（２×１マトリクス）を示す説明図である。読み取りの主走査２ドットが書き込みの主走査２ドットに対応する。

[3]ドットの集中．
書き込みにおける位相を変換しドットを集中させる図３９（ｃ），（ｄ）の加算＋位相変換により画像形成を行う場合は、ＥＶＥＮ／ＯＤＤの切り替え周期を各々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ず、中間調濃度領域の再現性を向上することができる。

特開平７−２５４９８５号公報 特開平７−２５４９８６号公報 特開平７−２８３９４１号公報 特開平８−１１４９６５号公報 特開平８−１２５８６３号公報 特開平４−２０００７５号公報 特開平４−２０００７６号公報 特開平４−２０００７７号公報 特開平４−２０００７８号公報 特開平５−２８４３３９号公報 特開平５−２９２３０２号公報 特開平６−６２２４８号公報 特開平２−２４３３６３号公報 特開平３−１６５６号公報 特開平６−３４７８５２号公報

以上の本発明者（本出願人）による先願に対し、本発明はこの技術をさらに発展させたものであり、その目的は、画像ハイライト部をより低濃度から安定して再現させ、中濃度部から高濃度部は解像性と安定性を図った電子写真カラー複写機、プリンタ等の画像形成装置における中間調処理を実現するものである。

より具体的には、本発明は、多階調の画像信号を変調して画像を形成する画像形成装置において、複数ドットの画像データを加算し特定画素から濃度を発生させていき、特にハイライト部で副走査方向に関して連結したドットとなるようにし、バンディング及び画像ノイズを低減させ、画像の安定性を確保することを目的とする。

また、本発明は、多階調の画像信号を変調して画像を形成する画像形成装置において、特に濃度を発生させる特定画素の最小ドット濃度データが飽和した上で次の特定画素の濃度を発生させ、飽和性を確保し、安定性を確保することを目的とする。

さらに本発明は、多階調の画像信号を変調して画像を形成する画像形成装置において、特に必要ラインバッファ（ラインメモリ）数を減らし、コストダウンを図ることを目的とする。

さらに本発明は、多階調の画像信号を変調して画像を形成する画像形成装置において、特に特定画素からの濃度発生の結果が、元データの濃度の重心により忠実となることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、入力画像のドット単位の画素が多階調の画像データを有する画像信号を演算して、前記画素にそれぞれ対応する複数のドットから１つの最小濃度単位の出力画素を構成し、該出力画素により出力画像を形成する画像形成装置において、「前記入力画像の主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットからなる４ドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４以下である場合には、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値を加算データとし、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４より大きい場合には、加算するドット数を切り替え、主走査方向に隣接する２ドットの画像データを加算した加算値を加算データとする加算手段」と、「前記出力画像の各出力画素を主走査方向に隣接する２ドットで構成した場合の該出力画素に対する前記入力画像の２ドット分の加算データに基づく濃度データの発生順を、前記出力画素毎に、各ドットを主走査方向に２分割した単位（以下、便宜上「ハーフパルス」と言う）で予め規定したドット形成マトリクスに基づき、前記出力画像の各出力画素を構成するドット数を、前記加算データの切り替えに応じて主走査方向に隣接する２ドットまたは主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットとからなる４ドットに設定するとともに、前記加算手段によって得た加算データから、前記ドット形成マトリクスで規定した順、及び、前記出力画像の各出力画素を４ドットで構成した場合に前記ハーフパルスのうち前記ドット形成マトリクスによって同じ発生順に定められた副走査方向に隣接する２つのハーフパルスのうちのいずれかから発生するかを予め定めた順に基づき、前記各出力画素内の規定されたハーフパルスの位置に濃度データを発生する濃度発生手段」と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、「入力画像の主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットからなる４ドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４以下である場合には、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値を加算データとし、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４より大きい場合には、加算するドット数を切り替え、主走査方向に隣接する２ドットの画像データを加算した加算値を加算データとする加算手段」と、「前記出力画像の各出力画素を主走査方向に隣接する２ドットで構成した場合の該出力画素に対する前記入力画像の２ドット分の加算データに基づく濃度データの発生順を、前記出力画素毎に、各ドットを主走査方向に２分割した単位（ハーフパルス）で予め規定したドット形成マトリクスに基づき、前記出力画像の各出力画素を構成するドット数を、前記加算データの切り替えに応じて主走査方向に隣接する２ドットまたは主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットとからなる４ドットに設定するとともに、前記加算手段によって得た加算データから、前記ドット形成マトリクスで規定した順、及び、前記出力画像の各出力画素を４ドットで構成した場合に前記ハーフパルスのうち前記ドット形成マトリクスによって同じ発生順に定められた副走査方向に隣接する２つのハーフパルスのうちのいずれかから発生するかを予め定めた順に基づき、前記各出力画素内の規定されたハーフパルスの位置に濃度データを発生する濃度発生手段」と、を有することを特徴とするので（後述の方式６に対応）、入力画像の主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットからなる４ドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４以下（すなわち濃度１／４以下のハイライト部）では４ドット分の濃度を加算し、孤立ドットをドット形成マトリクスで規定した順（例えば千鳥状）に配列し、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４より大きい（濃度１／４以上のハイライト部〜シャドー部）場合には、主走査方向２ドットの画像データを加算し、２ドットを千鳥状に配列するので、より低濃度からハイライト部の再現性を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面の実施例を参照して、
（１）カラー複写機の作像、
（２）カラー複写機の画像処理、
（３）ＬＤ多値変調、
（４）加算制御と位相制御回路、
（５）加算と配分、位相制御方式によるドット形成方法の説明、
の順に詳細に説明する。

（１）カラー複写機の作像．
図１は本発明に係る画像形成装置の一構成例を示すデジタルカラー複写機の概略構成図である。図１において符号１００は画像形成部であるレーザプリンタ、２００は自動原稿送り装置（ＡＤＦ）、３００は操作ボード、４００は画像読み取り部であるイメージスキャナ、５００は外部センサである。

イメージスキャナ４００は、コンタクトガラス４０１の下方に配置された照明用のランプ４０２を搭載した移動体を図の左右方向（副走査方向）に機械的に一定速度で移動させ、原稿画像を読み取る画像読み取り部である。照明用のランプ４０２から出た光は、コンタクトガラス４０１上に載置される原稿の表面で原稿画像の濃度に応じて反射する。この反射光、即ち、原稿の光像は多数のミラー及びレンズを通り、ダイクロックプリズム４１０に入射する。ダイクロックプリズム４１０は入射光を波長に応じてレッド（Ｒ），グリーン（Ｇ），ブルー（Ｂ）の３色に分光する。分光された３つの光は、それぞれ互いに異なる一次元電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ４１０に入射する。こうしてイメージスキャナ４００に備わった３つの一次元イメージセンサ４１０により、原稿画像上の主走査方向１ラインのＲ，Ｇ，Ｂ各色成分を同時に読み取ることができる。原稿の二次元画像は、上記移動体の副走査により順次読み取られる。

外部センサ５００は、イメージスキャナ４００と同様に原稿画像のＲ，Ｇ，Ｂ各色成分を同時に検出できるＣＣＤで構成されたハンディタイプのスキャナに内蔵されている。

ＡＤＦ２００は、イメージスキャナ４００の上方に配置されており、原稿台２１０上には多数の原稿を載積した状態で保持することができる。原稿の給紙動作を行う場合は、回転する呼び出しコロ２１２が最上部の原稿上面に当接し、当接した原稿を繰り出す。また、符号２１３は、原稿の重送を避けるための分離コロである。所定の位置まで繰り出された原稿は、プルアウトローラ２１７及び搬送ベルト２１６の駆動によりイメージスキャナ４００のコンタクトガラス４０１上をさらに搬送され、所定の読み取り位置まで進んだ時、即ち、原稿の先端がコンタクトガラス４０１の左端位置に達したときに停止する。原稿の読み取りが終了すると、搬送ベルト２１６が再び駆動されて、コンタクトガラス４０１上の原稿は排紙され、次の原稿が読み取り位置に送られる。呼び出しコロ２１２の手前には、原稿が載積されているか否かを検知するための光学センサである原稿有無センサ２１１が、また、分離コロ２１３とプルアウトローラ２１７の間には、原稿の先端及びサイズを検知するための光学センサである原稿先端センサ２１４が備わっている。

原稿先端センサ２１４は、主走査方向（紙面に垂直な方向）の互いに異なる位置に配置された複数のセンサで構成されており、これらのセンサの検出状態の組み合わせにより、主走査方向の原稿サイズ、即ち原稿幅を検知することができる。また、図示しない給紙モータに回転量に応じたパルスを出力するパルス発生器が設けられており、ＡＤＦ２００の制御装置は原稿先端センサ２１４を原稿が通過するまでの時間を計測することにより、副走査方向の原稿サイズ、即ち原稿の長さを検知する。

尚、呼び出しコロ２１２及び分離コロ２１３は図示しない給紙モータにより駆動され、プルアウトローラ２１７及び搬送ベルト２１６は図示しない搬送モータにより駆動される。また、光学センサからなるレジストセンサ２１５は、プルアウトローラ２１７の下流に配置される。

次にレーザプリンタ１００の概略構成及びその動作を説明する。画像の再生は感光体ドラム１上で行われる。感光体ドラム１の周囲には一連の静電写真のプロセスユニット、即ち、帯電チャージャ５、書き込みユニット３、現像ユニット４、転写ドラム２、クリーニングユニット６などが備わっている。書き込みユニット３には図示しない半導体レーザ（レーザダイオード：ＬＤ）が備わっており、それが発するレーザ光は回転多面鏡３ｂ、レンズ３ｃ、ミラー３ｄ、及びレンズ３ｅを経て感光体ドラム１の表面に照射される。回転多面鏡３ｂはポリゴンモータ３ａにより高速で定速回転駆動される。

図示しない画像制御部は、記録すべき画像の濃度に対応する画素単位の多階調の画像信号により駆動される半導体レーザの発光タイミングが、各々の画素位置を順次走査する回転多面鏡３ｂの回転偏向動作と同期するように、半導体レーザの駆動信号を制御する。つまり、感光体ドラム１の表面の画像の各走査位置で、その画素の濃度に応じたレーザ光が照射されるように半導体レーザの発光を制御する。

感光体ドラム１の表面は、予め帯電チャージャ５によるコロナ放電により一様に高電位に帯電されている。この表面に書き込みユニット３の発するレーザ光が照射されると、その光の強度に応じて帯電電位が変化する。つまり、書き込みユニット３が備えている半導体レーザが発するレーザ光の照射の有無に応じた電位分布が、感光体ドラム１上に形成されることになる。こうして、感光体ドラム１上に原稿画像の濃淡に対応した電位分布、即ち静電潜像が形成される。この静電潜像は書き込みユニット３よりも下流に配置された現像ユニット４により可視像化される。

本構成例では、現像ユニット４には４組の現像器４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ及び４Ｂｋが備えられており、それぞれの現像器には互いに色の異なるＭ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）及びＢｋ（ブラック）のトナーが収納されている。レーザプリンタ１００は、上記の４つの現像器のいずれか一つが選択的に付勢されるように構成されているので、静電潜像はＭ、Ｃ、Ｙ又はＢｋ色のいずれか一つのトナーで可視像化される。一方、給紙カセット１１に収納された転写紙は、給紙コロ１２で繰り出され、レジストローラ１３によりタイミングを取られて転写ドラム２の表面に送り込まれ、その表面に吸着された状態で転写ドラム２の回転に伴って移動する。そして感光体ドラム１の表面に近接した位置で、転写チャージャ７による帯電により、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙の表面に転写される。

単色コピーモードの場合には、トナー像の転写が終了し、転写ドラム２から分離された転写紙は定着されて排紙トレイ１０に排紙されるが、フルカラーモードの場合には、Ｂｋ、Ｍ、Ｃ及びＹの４色の画像を一枚の転写紙上に重ねて形成する必要がある。この場合、まず感光体ドラム１上にＢｋ色のトナー像を形成してそれを転写紙に転写した後、転写紙を転写ドラム２から分離することなく感光体ドラム１上に次のＭ色のトナー像を形成し、そのトナー像を再び転写紙に転写する。更にＣ色及びＹ色についても感光体ドラム１上へのトナー像の形成とそれの転写紙への転写を行なう。つまり、トナー像の形成と転写のプロセスを繰り返すことにより１つのカラー画像が転写紙上に形成される。

全てのトナー像の転写が終了すると、転写紙は分離チャージャ８による帯電により転写ドラム２から分離され、定着器９でトナー像の定着処理を受けた後、排紙トレイ１０に排出される。

以上、デジタルカラー複写機の構成及び作像動作の一例について述べたが、本発明に係る画像形成装置としては図示の構成に限らず、転写ドラムに代えて中間転写ベルト等の中間転写体を用い、Ｂｋ、Ｍ、Ｃ及びＹの４色のトナー像を色毎に感光体ドラムに形成して順次中間転写体に重ね合わせて転写した後、転写紙に一括転写する方式などでもよい。

（２）カラー複写機の画像処理．
図２は、図１に示したデジタルカラー複写機の画像処理部の構成例を示す回路ブロック図である。複写機全体の動作制御は、マイクロコンピュータで構成されるシステムコントローラ５０により制御される。

同期制御回路６０は、制御タイミングの基準となるクロックパルスを発生させて、各制御ユニット間の信号の同期をとる各種の同期信号を入出力させる。本構成例での走査タイミングの基になる主走査同期信号は、レーザプリンタ１００の回転多面鏡３ｂの回転によるレーザ光の走査開始時期に同期させている。

イメージスキャナ４００で読み取られたＲ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号は、Ａ／Ｄ変換され、各々８ビットのカラー画像情報として出力される。この画像情報は、画像処理ユニット内で各種処理を受けた後、レーザプリンタ１００に出力される。画像処理ユニットは、スキャナガンマ補正７１、ＲＧＢ平滑フィルタ７２、色補正７３、下色除去（ＵＣＲ）／ＵＣＡ７４、セレクタ７５、エッジ強調フィルタ７６、濃度カーブであるプリンタガンマ７７、階調処理７８、像域分離７９、及びＡＣＳ８０の各回路を備えている。

スキャナガンマ補正７１では、イメージスキャナ４００で読み取られた反射率リニアのＲＧＢデータを濃度リニアのＲＧＢデータに変換する。ＲＧＢ平滑フィルタ７２では、網点原稿によるモアレを抑えるためのスムージング処理を行っている。

色補正回路７３では、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの色の画像情報をそれらの補色であるＹ，Ｍ，Ｃの各色の画像情報に変換する。ＵＣＲ／ＵＣＡ回路７４では、入力したＹ，Ｍ，Ｃ色の全ての画像情報を合成した画像信号の色に含まれる黒成分を抽出し、それをＢｋ信号として出力すると共に、残りの色の画像信号から黒成分を除去し、かつＹＭＣ成分を上乗せする。

セレクタ７５は、システムコントローラ５０の指示に応じて、入力されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの色信号からいずれか一つの色信号を選択して次のブロックへ出力する。

エッジ強調フィルタ回路７６では、文字部、あるいは絵柄部のエッジ情報の強調を行う。また。プリンタガンマ７７では、プリンタ特性にあわせたカーブをセットし、階調処理を含めて濃度リニアになるようにする。

階調処理回路７８は、入力される８ビットの濃度情報を２値化、あるいは多値化する回路である。一般にはディザ処理等が行われることが多く、レーザプリンタ１００には、２値化あるいは多値化された画像信号が出力される。本発明の後述の中間調処理は、階調処理回路７８で実行され、多値データを出力する。

スキャナガンマ７１の出力は、一方で像域分離回路７９とＡＣＳ回路８０に送出される。像域分離回路７９では、入力される画像が文字部であるか絵柄部であるかを判定する回路と、有彩色であるか無彩色であるかを判定する回路を持っており、その結果を１画素単位でそれぞれの処理ブロックへ送出している。各処理ブロックでは、像域分離回路７９の結果に従い処理を切り替えている。

ＡＣＳ回路８０は、スキャナ２００にセットされた原稿が白黒原稿であるかカラー原稿であるかを判定し、結果をＢｋ版スキャン終了時にシステムコントローラ５０へ送出している。そしてカラー原稿であれば残りの３スキャンを行い、白黒原稿であればＢｋスキャンにて動作を終了させる。

尚、図２に示した画像処理部の７１〜８０の各画像処理ブロックのパラメータは、全てシステムコントローラ５０のＣＰＵより設定される構成となっている。また、システムコントローラ５０により、ＬＤ多値書き込み動作を含むレーザプリンタ１００の作像動作の制御が行われる。

（３）ＬＤ多値変調．
次に光書き込み手段を構成する半導体レーザ（ＬＤ）の多値変調方式について説明する。
１ドット多値出力を行う半導体レーザ多値変調方式としてパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と光強度変調（ＰＭ）方式とがある。図３（ａ），（ｂ）は、光強度変調方式とパルス幅変調方式の一例を示す図である。以下、これらの変調方式について説明する。

[1]光強度変調方式．
中間露光領域を利用して中間調記録を実現するため、印字プロセスの安定化が重要な要件であり、印字プロセスに対する要求が厳しくなる。しかしながら、半導体レーザ制御変調は簡易となる。即ち、光強度変調方式とは、図３（ａ）に示すように、光出力レベル自身を変化させて記録する方式で、それぞれドットパターンは図の上に示すようなパターンで出力される。この方式は、半導体レーザの制御変調部は簡便かつ小型に構成することができるが、中間露光領域を利用して中間調を再現しようとするため、現像バイアスの安定化など印字プロセスの安定化への要求が厳しくなる。

[2]パルス幅変調方式．
パルス幅変調方式とは、図３（ｂ）に示すように、光出力レベルとしては２値であるが、その発光時間、つまりパルス幅を変化させて記録する方式で、それぞれドットパターンは図の上に示すようなパターンで出力される。
この方式は、基本的には２値記録であるので、光強度変調方式に比べて中間露光領域の利用度が少なく、また更に隣接ドットを結合させることにより中間露光領域を一層低減させることが可能になり、印字プロセスに対する要求を低減することができるが、パルス幅設定を１ドット当たり８ビットを実現させるには、１ドットの数十ｎｓｅｃ．の時間幅を２５６分割しなければならず、高速高精度の半導体制御が必要となり、半導体レーザの制御部分が複雑になってしまう。すなわち、光強度変調方式では印字プロセスの安定化への要求が厳しくなり、パルス幅変調方式では半導体レーザの制御変調部の構成が複雑になる。そこで本発明の画像形成装置では、上記の点を考慮してパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と光強度変調（ＰＭ）方式とを組み合わせたパルス幅強度混合方式を採用している。

[3]パルス幅強度混合方式．
パルス幅強度混合方式の一例を図４に示す。このパルス幅強度混合方式では、パルス幅変調を基本とし、パルス幅とパルス幅の移り変わり部を図４（ａ），（ｂ）のように光強度変調により補間し、例えばパルス幅の設定値を８値、光強度変調の設定値を３２値として８ビット（２^８＝２５６階調）相当の変調度を得る
ことができる。この方式では、パルス幅変調の段数が少ないため、デジタル的にパルス幅を設定でき、容易にパルス幅を設定でき且つ容易にパルス位置制御が実現できる。すなわち、図４（ａ），（ｂ）は、１ドットの右端の位置より光書き込みパルスを発生する右モード、１ドットの左端より光書き込みパルスを発生する左モードを示す。これらは露光パルスをそれぞれ後端、先端から発生するように位相制御するものであり、結果としてドット発生位置を制御できる。さらに図５（ｃ）に示すように、１ドットの中央位置より両方向に向かって光書き込みパルスを発生する中モードも選択できる。

次にパルス幅変調（ＰＷＭ）と光強度変調（ＰＭ）を組み合わせた多値書き込み方式の半導体レーザ（ＬＤ）駆動方法の一例について説明する。
この半導体レーザ駆動方法では、１つの画素に対する半導体レーザの発光パターンを、時間的には１／２＾ｍ（２＾ｍは、２のｍ乗）なる画素クロック幅の分解能で２＾ｍ段階に分割し、発光パワー的には１／２＾（ｎ−ｍ）なる発光パワー分解能で２＾（ｎ−ｍ）段階に分割し、両者の組合せにより、２＾ｎ階調を表現するので、発光時間、発光パワーとも、その分割精度が緩和されることになり、多階調化を容易に実現できる。

本発明の実施形態の８ビットのデジタル画像信号の場合、ｍ＝３としてパルス幅変調（ＰＷＭ）を８（＝２＾ｍ＝２^３）段階とし、光強度変調（ＰＭ）を３２（＝２＾（ｎ−ｍ）＝２^５）段階とすれば、両者の組合せにより、２＾ｎ＝２^８＝２５６種類の発光パターンを形成でき、２５６階調のＬＤ多値変調が可能となる。また、半導体レーザのタイミング発生回路やパワー設定回路等により生成出力する信号を変えることによって任意の発光パターンを得ることもできる。
尚、多値書き込み方式の半導体レーザ駆動回路や装置の構成としては、本出願人による先願、例えば特許文献１３（特開平２−２４３３６３号公報）、特許文献１４（特開平３−１６５６号公報）、特許文献１５（特開平６−３４７８５２号公報）等に記載されたものを利用して構成することができる。

次にパルス幅変調の位相制御（位置制御）に関しては、位相（位置）制御ロジックで設定されたモード（右モード／左モード／中モード）に従って、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようにパルス幅変調のパルス幅の位相を制御してドット位置を右、中、左にコントロールする。また、この機能以外に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような端数処理機能も有する。

端数処理機能は主走査方向に連続する２画素をまとめて（加算して）出力する場合、光強度変調する時間が、図６（ｂ）の斜線部のように通常２箇所発生するが、これを１箇所にまとめる動作を行う。これは端数の大きな部分へ端数の小さな部分のデータを加算することを基本として実現する。端数が大きな部分が最大にならない間は端数の小さな部分のデータは全て端数の大きな部分に加算され、端数の大きな部分が最大になった場合の余りは、端数の小さな部分へ配分され強度変調を行う。このように端数処理機能を有することによりパルス幅設定ステップが書き込みビーム径に対し十分小さくなるようにする。すなわち、図６（ａ）〜（ｃ）は、上記動作をドットイメージ及び光波形とした場合の概略図で、図６（ａ）は補正前のドットイメージ、（ｂ）は補正前後の光波形、（ｃ）は補正後のドットイメージである。隣接する２ピクセル（画素）のデータの中で、光強度が最大にならない場合のΔｔの部分を隣接どうしで比較し、小さい方を大きな方に加算し、余りを小さな方にする。

（４）加算制御と位相制御回路．
次に、画像の隣接画素データの加算と、加算データの判別と分配、及びドット位相制御を行う制御回路の構成例を図７に示す。ここでは最大で主走査方向２ドット及び副走査方向２ドットを加算する後述の方式６について説明する。図７において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに変換された各色毎の入力画像データは８ビット２５６階調が入力され、Ｄ−Ｆ／Ｆのラッチ回路６０２で主走査方向の隣接する２ドットの各８ビットデータＡ，Ｂが加算回路６０４に入力される。また、ラインメモリ６０１により、前ラインのデータが遅延され、ラッチ回路６０３で前ラインの主走査方向の同一アドレスの隣接する２ドットの各８ビットデータＣ，Ｄが加算回路６０４に入力される。そして加算回路６０４により、計４ドットのデータを加算した後、比較・配分・位相制御回路６０５により、ドットの飽和になるデータの閾値１と比較し、上記４ドット加算と主走査方向の２ドット加算とを切り替える。その加算値を後述のアルゴリズムに従って、データを集中するように配分する。また、画素クロックの分周信号により、書き込み位相信号をトグルに切り替える。本実施例では、画像の隣接画素データの加算と、加算データの判別と分配、及びドット位相制御を行う制御回路を図７に示すようなハードウェアで示したが、後述のようにソフトウェアによる処理でも実現できる。

以上の処理による、４ドット加算と２ドット加算によるデータの遷移の様子を図８に示す。図８（ａ）のように画像の低濃度部では、主走査方向２ドット及び副走査方向２ドットのｄ_１からｄ_４の入力データの和を、Ｄ_１のデータとする。また、図８（ｂ）のように画像の中高濃度部では、主走査方向２ドットのｄ_１，ｄ_２の入力データの和を、Ｄ_１のデータの飽和値と残りをＤ_２のデータとする。

さて本発明では、前述の本発明者による先願に対し、さらに画像ハイライト部をより低濃度から安定して再現させ、中濃度部から高濃度部は解像性と安定性を図るものである。
より具体的には、
１．複数ドットの画像データを加算し特定画素から濃度を発生させていき、特にハイライト部で副走査方向に関して連結したドットとなるようにし、バンディング及び画像ノイズを低減させ、画像の安定性を確保すること、
２．特に濃度を発生させる特定画素の最小ドット濃度データが飽和した上で次の特定画素の濃度を発生させ、飽和性を確保し、安定性を確保すること、
３．特に必要ラインバッファ（ラインメモリ）数を減らし、コストダウンを図ること、
４．特に特定画素からの濃度発生の結果が、元データの濃度の重心により忠実となること、
である。

（５）加算と配分、位相制御方式によるドット形成方法の説明．
上記の１〜４を実現するため、本発明では、主走査方向あるいは副走査方向に隣接する２ドット、もしくは主走査方向と副走査方向に隣接する４ドットの画像データを加算して、その演算結果をもとに、あらかじめ設定してある特定画素から順にドットを再現させていく。その際、特定画素の右位相／左位相を利用して、隣り合う特定画素と結合させるようにする。以下に６つの方式を具体例として詳しく説明する。

（ａ）副走査方向２ドットの画像データを加算する方式（１／２パルス分割）：方式１，２，３．
方式１〜３では、１ドットサイズを図９の（ａ）とし、１画素サイズ（最小濃度単位）を図９（ｂ）とし、図１０に示すようなドット形成マトリクスを設定して、該ドット形成マトリクスの数値の小さい所から順次パルスを発生させていく。このときパルス幅変調（ＰＷＭ）により１ドット内はハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次に大きい番号に移り、次のパルスを発生させていく。この際、主走査方向のＥＶＥＮ／ＯＤＤ（以下、Ｅ／Ｏと略す）でＰＷＭの右位相／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。書き込みの濃度発生のアルゴリズムを式で表現すると以下のようになる。

０≦ｄ_１＋ｄ_２≦１２７のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２， Ｄ_２＝０
１２８≦ｄ_１＋ｄ_２≦２５４のとき Ｄ_１＝１２７， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７
２５５≦ｄ_１＋ｄ_２≦３８２のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７， Ｄ_２＝１２７
３８３≦ｄ_１＋ｄ_２≦５１０のとき Ｄ_１＝２５５， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−２５５

上記の式でｄ_１，ｄ_２は隣接ドットの処理前の入力画像データ（８ビットデータ）であり、Ｄ_１，Ｄ_２は隣接ドットの処理後の画像データ（８ビットデータ）である。この処理後の８ビットデータを、レーザプリンタの半導体レーザ（ＬＤ）の書き込み信号とする。以下、方式１〜３の具体例を示す。

（方式１）
ドット形成のアルゴリズム．
１）副走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）主走査方向Ｅ／ＯでＰＷＭの右／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次の番号のＰＷＭを発生させる。

本方式では図１０のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図１１のようになり、Ｄ_１においては右位相で、Ｄ_１’においては左位相でパルスを発生させ、図１０の１の部分に結合したパルスを発生させていく（図１２（Ａ））。以下同様にして濃度に応じて図１０の２以降の部分にパルスを発生させていく。

次に図１２，１３を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
(1)濃度〜１／８（孤立２ドット）．
濃度が１／８迄の場合は、図１２（Ａ）に示すように、主走査方向の奇数画素は右、偶数画素は左寄せにして、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスを発生させる。
(2)濃度〜１／４（孤立２ドット）．
濃度が１／８〜１／４では、図１２（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(3)濃度〜３／８（３００線万線）．
濃度が１／４〜３／８では、図１２（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分と同位相で、２の部分に結合したパルスを発生させる。
(4)濃度〜１／２（３００線万線）．
濃度が３／８〜１／２では、図１２（Ｄ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図１３（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分のパルス幅を増加させるように、３の部分に結合したパルスを発生させる。
(6)濃度〜３／４．
濃度が５／８〜３／４では、図１３（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの３の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(7)濃度〜７／８．
濃度が３／４〜７／８では、図１３（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分のパルス幅を増加させるように、４の部分に結合したパルスを発生させる。
(8)濃度〜１／１．
濃度が７／８〜１／１では、ドット形成マトリックスの４の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。

以上の方式１では、ハイライト部で孤立ドットにより規則的に再現できる、中濃度部で３００線万線（６００ｄｐｉ）が得られる、孤立ドット、縦万線の成長型で階調がリニアとなる、電位集中と飽和領域を増やし安定性確保、バンディングに強い、などの特長が得られる。

（方式２）
ドット形成のアルゴリズム．
１）副走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）主走査方向Ｅ／ＯでＰＷＭの右／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次の番号のＰＷＭを発生させる。

本方式では、方式１に対し、ドット形成マトリクスを副走査方向に同位相にして、ハイライト、高濃度部の空間周波数を高くする。図１４にドット形成マトリクスを示す。図１４のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図１５のようになり、Ｄ_１においては右位相で、Ｄ_１’においては左位相でパルスを発生させ、図１４の１の部分に結合したパルスを発生させていく（図１６（Ａ））。以下同様にして濃度に応じて図１４の２以降の部分にパルスを発生させていく。

次に図１６，１７を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
(1)濃度〜１／８（孤立１ドット）．
濃度が１／８迄の場合は、図１６（Ａ）に示すように、主走査方向の奇数画素は右、偶数画素は左寄せにして、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスを発生させる。
(2)濃度〜１／４（孤立１ドット）．
濃度が１／８〜１／４では、図１６（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(3)濃度〜３／８（３００線万線）．
濃度が１／４〜３／８では、図１６（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分と同位相で、２の部分に結合したパルスを発生させる。
(4)濃度〜１／２（３００線万線）．
濃度が３／８〜１／２では、図１６（Ｄ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図１７（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分のパルス幅を増加させるように、３の部分に結合したパルスを発生させる。
(6)濃度〜３／４．
濃度が５／８〜３／４では、図１７（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの３の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(7)濃度〜７／８．
濃度が３／４〜７／８では、図１７（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分のパルス幅を増加させるように、４の部分に結合したパルスを発生させる。
(8)濃度〜１／１．
濃度が７／８〜１／１では、ドット形成マトリックスの４の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。

以上の方式２では、方式１に比べ、ハイライト部が孤立１ドットに分散し、可視しにくい、高濃度部で抜け（白地）のドットサイズが小さく、文字割れが目立ちにくいという特長が得られる。

（方式３）
ドット形成のアルゴリズム．
１）副走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）主走査方向Ｅ／ＯでＰＷＭの右／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次の番号のＰＷＭを発生させる。

本方式では、方式２に対し、ドット形成マトリクスの高濃度再現ドットを分散して、高濃度部の空間周波数を高く（文字割れを目立たなく）する。図１８にドット形成マトリクスを示す。図１８のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図１９のようになり、Ｄ_１においては右位相で、Ｄ_１”においては左位相でパルスを発生させ、方式２と同様に図１８の１の部分に結合したパルスを発生させていく。以下同様にして濃度に応じて図１８の２以降の部分にパルスを発生させていく。

次に図２０を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
(1)濃度〜１／８（孤立１ドット）から(4)濃度〜１／２（３００線万線）までの濃度範囲では、方式２の図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）と同様なドットパターンとなる。
(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図２０（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの１，２の部分のパルス幅を増加させるように、３の部分に結合したパルスを発生させる。
(6)濃度〜３／４．
濃度が５／８〜３／４では、図２０（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの３の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(7)濃度〜７／８．
濃度が３／４〜７／８では、ドット形成マトリックスの１，２の部分のパルス幅を増加させるように、４の部分に結合したパルスを発生させる。
(8)濃度〜１／１．
濃度が７／８〜１／１では、ドット形成マトリックスの４の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。

以上の方式３では、方式２に比べ、高濃度部で抜け（白地）を千鳥状に分散しているので、文字割れが目立ちにくいという特長が得られる。

（ｂ）副走査方向２ドットの画像データを加算する方式（１／４パルス分割）：方式４．
方式４では、方式３と同様に図２１に示すようなドット形成マトリクスの数値の小さい所から順次パルスを発生させていく。このとき１ドット内は１／２または１／４パルスに分け、５０％dutyもしくは２５％dutyになった時点で次に大きい番号に移り、次のパルスを発生させていく。この際、主走査方向Ｅ／ＯでＰＷＭの右位相／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。書き込みの濃度発生のアルゴリズムを式で表現すると以下のようになる。

０≦ｄ_１＋ｄ_２≦１２７のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２， Ｄ_２＝０
１２８≦ｄ_１＋ｄ_２≦１９０のとき Ｄ_１＝１２７， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７
１９１≦ｄ_１＋ｄ_２≦２５４のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２−６３， Ｄ_２＝６３
２５５≦ｄ_１＋ｄ_２≦３１８のとき Ｄ_１＝１９１， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−１９１
３１９≦ｄ_１＋ｄ_２≦３８２のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７， Ｄ_２＝１２７
３８３≦ｄ_１＋ｄ_２≦５１０のとき Ｄ_１＝２５５， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−２５５

上記の式でｄ_１，ｄ_２は隣接ドットの処理前の入力画像データ（８ビットデータ）であり、Ｄ_１，Ｄ_２は隣接ドットの処理後の画像データ（８ビットデータ）である。この処理後の８ビットデータを、レーザプリンタの半導体レーザ（ＬＤ）の書き込み信号とする。以下、方式４の具体例を示す。

（方式４）
ドット形成のアルゴリズム．
１）副走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）主走査方向Ｅ／ＯでＰＷＭの右／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフまたは１／４パルスに分け、５０％dutyもしくは２５％dutyになった時点で次の番号のＰＷＭを発生させる。

本方式では、方式３に対し、図１８と同一のドット形成マトリクス（図２１）にて２のduty２５％で３の書き込みに移行し、中濃度部の文字割れを目立たなくする。図２１のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図２２のようになり、Ｄ_１においては右位相で、Ｄ_１”においては左位相でパルスを発生させ、方式３と同様に図２１の１の部分に結合したパルスを発生させていく。以下同様にして濃度に応じて図２１の２以降の部分にパルスを発生させていく。

次に図２３を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
(1)濃度〜１／８（孤立１ドット）から(3)濃度〜３／８（３００線万線）までの濃度範囲では、方式３と同様にドットパターンを形成する。
(4)濃度〜１／２．
濃度が３／８〜１／２では、図２３（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分に結合したパルスが２５％dutyにて３に移行し、３の部分に結合したパルスが２５％dutyにて１との結合で７５％まで増加させる。尚、ハイライトのマトリクスの配置を千鳥状に並べれば（１と２を入替え）、３、４の配置が交互に入れ替わり方式３のようにさらにランダムに目立たさないようにできる。(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図２３（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分がＦＵＬＬの５０％dutyになるまで結合したパルスを増加する。(6)濃度〜３／４以降は方式３と同様に行う。

以上の方式４では、方式３に比べ中濃度の文字割れを目立たなくすることができ、かつ方式３と同様に高濃度部での抜け（白地）も分散しているので、文字割れが目立ちにくいという特長が得られる。

（ｃ）主走査方向２ドットの画像データを加算する方式（１／２パルス分割）：方式５．
方式５では、１ドットサイズを図２４の（ａ）とし、１画素サイズ（最小濃度単位）を図２４の（ｂ）とし、図２５に示すようなドット形成マトリクスを設定して、該ドット形成マトリクスの数値の小さい所から順次パルスを発生させていく。このときパルス幅変調（ＰＷＭ）により１ドット内はハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次に大きい番号に移り、次のパルスを発生させていく。この際、主走査方向のＥ／ＯでＰＷＭの右位相／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。書き込みの濃度発生のアルゴリズムを式で表現すると以下のようになる。

０≦ｄ_１＋ｄ_２≦１２７のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２， Ｄ_２＝０
１２８≦ｄ_１＋ｄ_２≦２５４のとき Ｄ_１＝１２７， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７
２５５≦ｄ_１＋ｄ_２≦３８２のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７， Ｄ_２＝１２７
３８３≦ｄ_１＋ｄ_２≦５１０のとき Ｄ_１＝２５５， Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−２５５

上記の式でｄ_１，ｄ_２は隣接ドットの処理前の入力画像データ（８ビットデータ）であり、Ｄ_１，Ｄ_２は隣接ドットの処理後の画像データ（８ビットデータ）である。この処理後の８ビットデータを、レーザプリンタの半導体レーザ（ＬＤ）の書き込み信号とする。以下、方式５の具体例を示す。

（方式５）
ドット形成のアルゴリズム．
１）主走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）ＰＷＭの右／左位相を切り替え、各画素の外側から形成し、書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次の番号のＰＷＭを発生させる。

本方式では主走査方向の連続画素で２×１マトリクスを最小画素とし、ハイライト部は千鳥状のドットで再現される。図２５のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図２６のようになり、Ｄ_１においては右位相で、Ｄ_１’においては左位相でパルスを発生させ、図２５の１の部分に結合したパルスを発生させていく（図２７（Ａ））。以下同様にして濃度に応じて図２５の２以降の部分にパルスを発生させていく。

次に図２７，２８を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
(1)濃度〜１／８（孤立１ドット）．
濃度が１／８迄の場合は、図２７（Ａ）に示すように、主走査方向の奇数画素は右、偶数画素は左寄せにして、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスを発生させる。
(2)濃度〜１／４（孤立１ドット）．
濃度が１／８〜１／４では、図２７（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(3)濃度〜３／８（３００線万線）．
濃度が１／４〜３／８では、図２７（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの画素の外側から２の部分に結合したパルスを発生させる。
(4)濃度〜１／２（３００線万線）．
濃度が３／８〜１／２では、図２７（Ｄ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図２８（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分のパルス幅を増加させるように、３の部分に結合したパルスを発生させる。
(6)濃度〜３／４．
濃度が５／８〜３／４では、図２８（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの３の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(7)濃度〜７／８．
濃度が３／４〜７／８では、図２８（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分のパルス幅を増加させるように、４の部分に結合したパルスを発生させる。
(8)濃度〜１／１．
濃度が７／８〜１／１では、ドット形成マトリックスの４の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。

以上の方式５では、ハイライト部で千鳥状の孤立ドットにより規則的に再現できる、中濃度部で３００線万線（６００ｄｐｉ）が得られる、孤立ドット、縦万線の成長型で階調がリニアとなる、電位集中と飽和領域を増やし安定性確保、バンディングに強い、などの特長が得られる。

（ｄ）主走査方向４ドットの画像データを加算する方式（１／２パルス分割）：方式６．
方式６では、濃度１／４以下のハイライト部では４ドット分の画像データを加算し、それ以降のハイライト、ミドル、シャドー部では主走査方向２ドットの画像データを加算する方式としている。以下、各々の方式別に説明する。

（ア）濃度１／４以下の時．
１ドットサイズを図２９（ａ）、１画素サイズ（最小濃度単位）を図２９（ｂ）とし、図３０に示すようなドット形成マトリクスの数値の小さい所から順次パルスを発生させていく。このときパルス幅変調（ＰＷＭ）により１ドット内はハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で次に同じ番号もしくは大きい番号に移り、次のパルスを発生させていく。この際、主走査方向のＥ／ＯでＰＷＭの右位相／左位相を切り替え、数値の同じ方向で書き込みパルスを結合する。図３０のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図３１のようになり、Ｄ_１においては左位相で、Ｄ_１’においては右位相でパルスを発生させ、図３０の１の部分に結合したパルスを発生させていく（図３４（Ａ））。以下同様にして濃度に応じて図３０のもう一つの１の部分にパルスを発生させていく。書き込みの濃度発生のアルゴリズムを式で表現すると以下のようになる。

０≦ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４≦１２７のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４，
Ｄ_２＝Ｄ_３＝Ｄ_４＝０
１２８≦ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４≦２５４のとき Ｄ_１＝１２７，
Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４−１２７，
Ｄ_３＝Ｄ_４＝０

上記の式でｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４は隣接ドットの処理前の入力画像データ（８ビットデータ）であり、Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４は隣接ドットの処理後の画像データ（８ビットデータ）である。この処理後の８ビットデータを、レーザプリンタの半導体レーザ（ＬＤ）の書き込み信号とする。

（イ）濃度１／４以上の時．
１ドットサイズを図２９（ａ）、１画素サイズ（最小濃度単位）を図３２とし２ドット加算に切り替える。図３０のドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現すると図３３のようになり、Ｄ_１においては左位相で、Ｄ_１’においては右位相でパルスを発生させ、図３０の２の部分に結合したパルスを発生させていく（図３５（Ａ））。以下同様にして濃度に応じて図３０の３の部分にパルスを発生させていく。書き込みの濃度発生のアルゴリズムを式で表現すると以下のようになる。

図２９（ｂ）に示す１画素サイズの表現でｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４＝２５４のとき、Ｄ_１＝Ｄ_２＝１２７であるから、図３３の１画素サイズの表現に置き換えると、
ｄ_１＋ｄ_２＝１２７のとき、Ｄ_１＝１２７，Ｄ_２＝０
であり、以降は、
１２８≦ｄ_１＋ｄ_２≦３８２のとき Ｄ_１＝ｄ_１＋ｄ_２−１２７，Ｄ_２＝１２７
３８３≦ｄ_１＋ｄ_２≦５１０のとき Ｄ_１＝２５５，Ｄ_２＝ｄ_１＋ｄ_２−２５５
である。以下、方式６の具体例を示す。

（方式６）
ドット形成のアルゴリズム．
１）主副走査方向４ドットあるいは主走査方向２ドットの濃度を加算。
２）ドットマトリクスの１より順次パルスを発生させる。
３）ＰＷＭの右／左位相を切り替え、各画素の外側から形成し、書き込みパルスを結合する。
４）１ドット内をハーフパルスに分け、フル（５０％duty）になった時点で同じ番号あるいは次の番号のＰＷＭを発生させる。

次に図３４〜３６を参照して本方式によるドット形成の詳細を示す。
（ア）濃度１／４以下．
(1)−１：濃度〜１／１６（孤立１ドット）．
濃度が１／１６迄の場合は、図３４（Ａ）に示すように、周囲４ドットの濃度データを加算し、画素上側の１の部分から孤立ドットを発生させる。
(1)−２：濃度〜１／８（孤立１ドット）．
濃度が１／１６〜１／８では、図３４（Ｂ）に示すように、周囲４ドットの濃度データを加算し、画素上側の１の部分が飽和（フル５０％duty）するまでパルス幅を増加させる。
(2)−１：濃度〜３／１６（孤立２ドット）．
濃度が１／８〜３／１６では、図３４（Ｃ）に示すように、周囲４ドットの濃度データを加算し、画素上側の１の部分が飽和後、画素下側の１の部分に残りドットを発生させる。
(2)−２：濃度〜２／８（孤立２ドット）．
濃度が３／１６〜２／８では、図３４（Ｄ）に示すように、周囲４ドットの濃度データを加算し、画素下側の１の部分が飽和（フル５０％duty）するまでパルス幅を増加させる。

（イ）濃度１／４以上．
(3)濃度〜３／８（３００線万線）．
濃度が１／４〜３／８では、図３５（Ａ）に示すように、ドット形成マトリックスの画素の外側から２の部分に結合したパルスを発生させる。
(4)濃度〜１／２（３００線万線）．
濃度が３／８〜１／２では、図３５（Ｂ）に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(5)濃度〜５／８．
濃度が１／２〜５／８では、図３５（Ｃ）に示すように、ドット形成マトリックスの１の部分のパルス幅を増加させるように、３の部分に結合したパルスを発生させる。
(6)濃度〜３／４．
濃度が５／８〜３／４では、図３５（Ｄ）に示すように、ドット形成マトリックスの３の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。
(7)濃度〜７／８．
濃度が３／４〜７／８では、図３６に示すように、ドット形成マトリックスの２の部分のパルス幅を増加させるように、４の部分に結合したパルスを発生させる。
(8)濃度〜１／１．
濃度が７／８〜１／１では、ドット形成マトリックスの４の部分に結合したパルスがＦＵＬＬの５０％dutyになるまでパルス幅を増加する。

以上の方式６では、方式５に比べ、濃度１／４以下のハイライト部では４ドット分の濃度を加算し、孤立ドットを千鳥状に配列し、濃度１／４以上のハイライト部〜シャドー部では、主走査方向２ドットの画像データを加算し、２ドットを千鳥状に配列するので、より低濃度からハイライト部の再現性を向上することができる。

本発明に係る画像形成装置の一構成例を示すデジタルカラー複写機の概略構成図である。 図１に示すデジタルカラー複写機の画像処理部の構成例を示す回路ブロック図である。 半導体レーザの多値変調方式の説明図である。 パルス幅変調方式とパワー変調方式を組み合わせた半導体レーザの多値変調方式の説明図である。 半導体レーザ多値変調時のパルス位置制御の説明図である。 隣接画素の加算モードの説明図である。 画像の隣接画素データの加算と、加算データの判別と分配及びドット位相制御を行う制御回路の構成例を示すブロック図である。 画像の隣接画素データの加算と、加算データの判別と分配及びドット位相制御を行った際のデータの遷移の様子を示す図であり、（ａ）は低濃度部（４ドット加算）の例、（ｂ）は中高濃度部（２ドット加算）の例を示す図である。 本発明に係る方式１〜４における１ドットサイズ及び１画素サイズ（最小濃度単位）の説明図である。 本発明に係る方式１におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式１におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式１におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式１におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式２におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式２におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式２におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式２におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式３におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式３におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式３におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式４におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式４におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式４におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式５における１ドットサイズ及び１画素サイズ（最小濃度単位）の説明図である。 本発明に係る方式５におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式５におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式５におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式５におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式６における１ドットサイズと、濃度１／４以下のハイライトにおける１画素サイズ（最小濃度単位）の説明図である。 本発明に係る方式６におけるドット形成マトリクスを示す図である。 本発明に係る方式６の濃度１／４以下におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式６の濃度１／４以上における１画素サイズ（最小濃度単位）の説明図である。 本発明に係る方式６の濃度１／４以上におけるドット形成マトリクスを最小濃度単位で表現した図である。 本発明に係る方式６の濃度１／４以下におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式６の濃度１／４以上におけるドット形成の説明図である。 本発明に係る方式６の濃度７／８におけるドット形成の説明図である。 隣接画素の画像データを演算する際に、副走査方向の隣接ドットの加算を行う場合と、主走査方向の隣接ドットの加算を行う場合の、元データの濃度の重心と、出力データの濃度発生の重心を示す説明図である。 １×２マトリクス及び２×１マトリクスの画素の光書き込み方式を示す説明図である。 １×２マトリクス及び２×１マトリクスの画素における中間調領域を示すチャート図である。 加算＋位相の制御を行う２ドット多値回路の構成例を示すブロック図である。 ２ドット加算画素と主走査／副走査方向の面積階調との組み合わせを示す説明図である。

符号の説明

１：感光体ドラム
２：転写ドラム
３：書き込みユニット
４：現像ユニット
９：定着器
１１：給紙カセット
５０：システムコントローラ
６０：同期制御回路
７１：スキャナガンマ回路
７２：平滑フィルタ
７３：色補正回路
７４：ＵＣＲ／ＵＣＡ回路
７５：セレクタ
７６：エッジ強調フィルタ
７７：プリンタガンマ回路
７８：階調処理回路
１００：レーザプリンタ
４００：イメージスキャナ
６０１：ラインメモリ
６０２，６０３：ラッチ回路
６０４：加算回路
６０３：比較・配分・位相制御回路

Claims (1)

1. 入力画像のドット単位の画素が多階調の画像データを有する画像信号を演算して、前記画素にそれぞれ対応する複数のドットから１つの最小濃度単位の出力画素を構成し、該出力画素により出力画像を形成する画像形成装置において、
   前記入力画像の主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットからなる４ドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４以下である場合には、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値を加算データとし、前記４ドットの隣接するドットの画像データを加算した加算値が、該加算値の最大値の１／４より大きい場合には、加算するドット数を切り替え、主走査方向に隣接する２ドットの画像データを加算した加算値を加算データとする加算手段と、
   前記出力画像の各出力画素を主走査方向に隣接する２ドットで構成した場合の該出力画素に対する前記入力画像の２ドット分の加算データに基づく濃度データの発生順を、前記出力画素毎に、各ドットを主走査方向に２分割した単位（以下、便宜上「ハーフパルス」と言う）で予め規定したドット形成マトリクスに基づき、前記出力画像の各出力画素を構成するドット数を、前記加算データの切り替えに応じて主走査方向に隣接する２ドットまたは主走査方向に隣接する２ドットと副走査方向に隣接する２ドットとからなる４ドットに設定するとともに、前記加算手段によって得た加算データから、前記ドット形成マトリクスで規定した順、及び、前記出力画像の各出力画素を４ドットで構成した場合に前記ハーフパルスのうち前記ドット形成マトリクスによって同じ発生順に定められた副走査方向に隣接する２つのハーフパルスのうちのいずれかから発生するかを予め定めた順に基づき、前記各出力画素内の規定されたハーフパルスの位置に濃度データを発生する濃度発生手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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