JPH0219669B2 - - Google Patents

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JPH0219669B2
JPH0219669B2 JP55151478A JP15147880A JPH0219669B2 JP H0219669 B2 JPH0219669 B2 JP H0219669B2 JP 55151478 A JP55151478 A JP 55151478A JP 15147880 A JP15147880 A JP 15147880A JP H0219669 B2 JPH0219669 B2 JP H0219669B2
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JP
Japan
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density
gradation
electrostatic latent
matrix
image
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Naoto Kawamura
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Canon Inc
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40Picture signal circuits
    • H04N1/40087Multi-toning, i.e. converting a continuous-tone signal for reproduction with more than two discrete brightnesses or optical densities, e.g. dots of grey and black inks on white paper
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N1/405Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
    • H04N1/4055Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern
    • H04N1/4057Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern the pattern being a mixture of differently sized sub-patterns, e.g. spots having only a few different diameters

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  • Fax Reproducing Arrangements (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中間調画像出力装置に関し、例えば中
間調画像を出力するレーザー・ビーム・プリンタ
等において、特に解像力と階調性を高める装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a halftone image output device, and particularly to a device for improving resolution and gradation in, for example, a laser beam printer that outputs halftone images.

一般に回転多面鏡や振動ミラーを用いた走査系
は走査角度を大きく取れること、色分散の少ない
こと等によりレーザを用いたフアクシミリ装置、
各種デイスプレイ装置、印刷装置等に多く用いら
れている。特に回転多面鏡を用いる場合には高速
の走査装置として広く使用されている。
In general, scanning systems using rotating polygon mirrors or oscillating mirrors have a large scanning angle and low chromatic dispersion, so facsimile machines using lasers,
It is widely used in various display devices, printing devices, etc. In particular, when a rotating polygon mirror is used, it is widely used as a high-speed scanning device.

従来、かかる走査系において中間調画像を記録
または表示する方法として、組織的デイザ方式が
知られている。これは、記録表示する媒体が白、
黒2値しか取れなくて、中間調画像を表現する場
合に有効である。
Conventionally, a systematic dither method is known as a method for recording or displaying halftone images in such a scanning system. This means that the recording display medium is white,
This is effective when only black binary values can be obtained and a halftone image is expressed.

第1図はかかる組織的デイザ法を簡単に示した
ものである。量子化、サンプリング化された入力
画像信号xは一般に1画素当りKビツトの濃度情
報を有し、各画素毎にある閾値Cと比較され、閾
値以上であれば1、以下であれば2値表示出力y
として0を得る。ここで閾値CはKビツトよりな
る値をとる。従つて、Kビツト/画素よりなる入
力画像信号はコンパレータ通過後は1ビツト/画
素の2値表示画像信号に変換される。
FIG. 1 is a simplified illustration of such a systematic dithering method. The quantized and sampled input image signal x generally has density information of K bits per pixel, and each pixel is compared with a certain threshold value C. If it is above the threshold value, it is displayed as 1, and if it is below the threshold value, it is displayed as a binary value. Output y
and get 0. Here, the threshold value C takes a value consisting of K bits. Therefore, an input image signal of K bits/pixel is converted into a binary display image signal of 1 bit/pixel after passing through the comparator.

閾値Cは、一般に画素に対応したマトリツクス
で表示される。組織的デイザ法においては、
Judiceのマトリツクスが提案され、1画素に対す
るマトリツクスは、画素が2×2=4のドツトに
より形成される場合には、 D2= 0 2/4 3/4 1/4 4×4=16のドツトにより形成される場合に
は、 D4= 0 8/16 2/16 10/16 12/16 4/16 14/16 6/16 3/16 11/16 1/16 9/16 15/16 7/16 13/16 5/16 で表わされる。ここで、各ドツトの面積は、画素
の1/4(式(1)の場合)あるいは1/16(式(2)の場合)
である。一般にこれらMatrixのDimensionを大
きくする程階調性は豊かになり、一般にn×nの
マトリツクスではn2+1階調(0を含む)を表現
できる。
The threshold value C is generally displayed in a matrix corresponding to pixels. In the organized dithering method,
Judice's matrix was proposed, and the matrix for one pixel is D 2 = 0 2/4 3/4 1/4 4 x 4 = 16 dots when the pixel is formed by 2 x 2 = 4 dots. D 4 = 0 8/16 2/16 10/16 12/16 4/16 14/16 6/16 3/16 11/16 1/16 9/16 15/16 7/ 16 13/16 5/16 Here, the area of each dot is 1/4 (in the case of formula (1)) or 1/16 (in the case of formula (2)) of the pixel.
It is. Generally, the larger the dimension of these matrices, the richer the gradation, and in general, an n×n matrix can express n 2 +1 gradations (including 0).

かかる方法による中間調画像方式の利点は、 (1) 1つのドツトの記録を白または黒の2値で記
録すればよいため、システムが簡単であり、 (2) そのため感光体のガンマは非線形でもよく感
光体の種類によらない。
The advantages of this halftone image method are (1) the system is simple because it is only necessary to record one dot in two values, white or black, and (2) therefore, even if the gamma of the photoreceptor is non-linear, It doesn't really depend on the type of photoreceptor.

等が挙げられる。その反面、この方式によると、 (1) 1つの画素を複数のドツトで構成しているた
め解像度が悪くなり、 (2) また、階調度を多くとろうとすればする程1
画素の面積が大きくなり、解像度が更に悪くな
る。
etc. On the other hand, according to this method, (1) one pixel is composed of multiple dots, so the resolution deteriorates, and (2) the more you try to increase the gradation, the more
The area of the pixel becomes larger and the resolution becomes worse.

等の欠点が生じる。Such disadvantages arise.

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、高解
像度かつ高階調の安定した中間調画像を再現でき
る中間調画像出力装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a halftone image output device capable of reproducing stable halftone images with high resolution and high gradation.

すなわち本発明は、共通の入力画素情報に対し
て第1、第2のデイザマトリクスの各々の閾値を
割に当て、前記入力画素情報の階調処理を行い前
記第1、第2のデイザマトリクスに対応した微画
素マトリクスを形成するとともに前記微画素マト
リクス中の各微画素を第1の濃度および前記第1
の濃度より濃度の高い第2の濃度を用いて3値以
上の階調で再現し中間調画像を出力する中間調画
像出力装置において、 前記微画素を感光体上に形成すべくビームを発
生するビーム発生手段と、 前記微画素の階調を表わす濃度信号を入力する
入力手段と、 前記入力手段より入力した濃度信号に基づいて
前記ビーム発生手段より発生するビームを変調す
るとともに前記第1、第2の濃度に対応した第
1、第2の強度のビームを発生すべく前記ビーム
発生手段の駆動電流値を切換える変調手段と、 前記変調手段により変調されたビームに基づい
て前記感光体上に静電潜像を形成する手段と、 前記感光体上に形成された微画素マトリクスの
静電潜像の電位を検出する検出手段とを有し、 前記検出手段は、前記第2の濃度の微画素を用
いず前記第1の濃度の微画素で形成された第1の
階調の微画素マトリクスに対応した第1の静電潜
像の電位および前記第2の濃度の微画素で形成さ
れ、かつ前記第1の階調の次の階調となる第2の
階調の微画素マトリクスに対応した第2の静電潜
像の電位を検出できる構成とし、 前記ビームの第1の強度を変更して前記第1、
第2の静電潜像の電位差を補正すべく、前記検出
手段により検出された前記第1、第2の静電潜像
の電位に基づいて、前記ビームの第1の強度を決
定する駆動電流値を演算し決定する演算手段とを
設けた中間調画像出力装置を提供するものであ
る。
That is, the present invention allocates threshold values for each of the first and second dither matrices to common input pixel information, performs gradation processing on the input pixel information, and performs gradation processing on the first and second dither matrices. A fine pixel matrix corresponding to the matrix is formed, and each fine pixel in the fine pixel matrix is set to a first density and the first density.
In a halftone image output device that reproduces a halftone image using a second density higher than the density of 3 levels or more and outputs a halftone image, a beam is generated to form the fine pixels on the photoreceptor. beam generating means; input means for inputting a density signal representing the gradation of the fine pixel; modulating the beam generated by the beam generating means based on the density signal input from the input means; modulating means for switching the driving current value of the beam generating means to generate beams of first and second intensities corresponding to the concentrations of 2; means for forming an electrostatic latent image; and a detection means for detecting the potential of the electrostatic latent image of the fine pixel matrix formed on the photoreceptor, and the detection means includes a means for forming an electrostatic latent image on the fine pixel of the second density. a potential of a first electrostatic latent image corresponding to a first gradation micropixel matrix formed of micropixels of the first density and the micropixels of the second density, and The method is configured such that the potential of a second electrostatic latent image corresponding to a fine pixel matrix of a second gradation that is the next gradation after the first gradation can be detected, and the first intensity of the beam is changed. The first,
A drive current that determines the first intensity of the beam based on the potentials of the first and second electrostatic latent images detected by the detection means in order to correct the potential difference between the second electrostatic latent images. The present invention provides a halftone image output device provided with a calculation means for calculating and determining a value.

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below based on the drawings.

以下では説明を簡単にするために、白、黒およ
び白と黒の中間の1段階の中間調明度の3段階の
明度を用いた、いわゆる3値法により中間調画像
を得る例について述べる。
In order to simplify the explanation, an example will be described below in which a halftone image is obtained by a so-called ternary method using three levels of brightness: white, black, and one level of halftone brightness between white and black.

例えば、白、黒の間に、灰色のドツト又は黒の
面積の1/2の面積を有すドツトを規定しておき、
3値構成でn×nのデイザマトリツクスを構成し
た場合、得られる階調度は2n2+1となり、前述
の場合より約2倍に増える。第2図および第3図
はかかる3値構成で2×2のデイザマトリツクス
を構成した例で、第2図は中間濃度によるもの、
第3図は網点の黒の面積を変えるものをそれぞれ
入れた場合のものである。なお、第2図および第
3図ではマトリツクスの大きさに対する画素の大
きさを1画素として示してある。
For example, a gray dot or a dot with an area half the area of black is defined between white and black,
When an n×n dither matrix is configured with a ternary configuration, the obtained gradation is 2n 2 +1, which is approximately twice as large as that in the above case. Figures 2 and 3 show examples of 2 x 2 dither matrices configured with such a ternary configuration, and Figure 2 shows one with intermediate density,
Figure 3 shows the case where different elements are added to change the black area of the halftone dots. In addition, in FIGS. 2 and 3, the size of a pixel relative to the size of a matrix is shown as one pixel.

第2図の例では、白、黒および灰色の3つの明
度をとりうる4つの微画素を用いて9階調の明度
を有する画素を構成している。
In the example shown in FIG. 2, a pixel having nine gradations of brightness is constructed using four fine pixels that can have three brightness levels: white, black, and gray.

また、第3図の例では、白、大きい黒丸および
大きい黒丸の半分の面積の小さい黒丸をそれぞれ
1つの微画素の中に割り当てることにより、4つ
の微画素で9階調の明度を有する画素を構成して
いる。
In addition, in the example shown in Figure 3, by assigning a white, a large black circle, and a small black circle that is half the area of the large black circle to one fine pixel, a pixel with nine gradations of lightness is created using four fine pixels. It consists of

このように、3種類の明度の微画素を用いて、
n×nの微画素マトリツクスにより1画素を構成
すると、2×n×n+1の階調度を有する画像を
得ることができる。しかして、従来のように2値
により表示した微画素を用いてn×nの微画素マ
トリツクスを用いた場合に得られる階調度、すな
わちn×n+1の約2倍の階調度を得ることがで
きる。また、かかる方法で中間調を出力する場合
には、同じ階調度の場合には、従来の方法に比べ
て1画素の大きさを小さくすることができ、従つ
て、高解像度で鮮鋭な中間調画像を得ることがで
きる。
In this way, using fine pixels of three types of brightness,
When one pixel is composed of an n×n fine pixel matrix, an image having a gradation level of 2×n×n+1 can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a gradation level that is approximately twice that of n x n + 1, which is the gradation level obtained when using an n x n micro pixel matrix using micro pixels displayed in binary format as in the past. . In addition, when outputting halftones using this method, the size of one pixel can be made smaller compared to the conventional method for the same gradation level, and therefore high resolution and sharp halftones can be output. You can get the image.

第2図および第3図の場合に用いるデイザマト
リツクスとしては、 D1 2= 0 2/8 3/8 1/8 (3) D2 2=4/8 6/8 7/8 5/8 (4) の2種類が考えられ、対応する画素に対して比較
される。例えば、入力画像情報が一様濃度の X(i)=i/8 i/8 i/8 i/8(i=1,2,……,8)
(5) とした場合、上記デイザマトリツクス(3)および(4)
と比較して、画像情報が大の場合に1、他の場合
0が出力される。i=2のとき、この出力画像情
報は、 Y1(2)=1 0 0 1 (6) Y2(2)=0 0 0 0 (7) となる。ここでY1に対応する出力を微画素の中
間濃度または中間の網点の大きさの表示、Y2
対応する出力を微画素の高濃度(または大きい方
の網点の大きさ)に対する表示とすると、第2図
または第3図の2に示す画像出力が得られる。
The dither matrix used in the case of Figures 2 and 3 is: D 1 2 = 0 2/8 3/8 1/8 (3) D 2 2 = 4/8 6/8 7/8 5/ 8 (4) are considered, and the corresponding pixels are compared. For example, input image information has uniform density X (i) = i/8 i/8 i/8 i/8 (i = 1, 2, ..., 8)
(5), the above dither matrix (3) and (4)
In comparison, 1 is output when the image information is large, and 0 is output in other cases. When i=2, this output image information is Y 1 (2)=1 0 0 1 (6) Y 2 (2)=0 0 0 0 (7). Here, the output corresponding to Y 1 is displayed for the intermediate density or intermediate halftone dot size of the fine pixel, and the output corresponding to Y 2 is displayed for the high density (or larger halftone dot size) of the fine pixel. Then, the image output shown in 2 of FIG. 2 or 3 is obtained.

i=6とすると、 Y1(6)=1 1 1 1 (8) Y2(6)=1 0 0 1 (9) となり、Y2に対応した高濃度出力、Y1に対応し
た中間濃度出力、すなわち、第2図または第3図
の6を得る。
When i = 6, Y 1 (6) = 1 1 1 1 (8) Y 2 (6) = 1 0 0 1 (9), high density output corresponding to Y 2 , intermediate density output corresponding to Y 1 We get the output, 6 in FIG. 2 or 3.

ここで、高濃度出力を優先させる処理を施し、
そして「高濃度で出力するところは中間濃度では
出力しない」と決めると、 Y1(6)=0 1 1 0 (10) となり、この画像出力が第2図の6に示されてい
る。
Here, processing is performed to prioritize high-density output,
Then, if it is decided that "where high density is to be output, intermediate density is not output", Y 1 (6) = 0 1 1 0 (10), and this image output is shown in 6 in Fig. 2.

第4図は中間調画像を得る出力装置の構成の1
例を示す。ここで、12は半導体レーザであり、
半導体レーザ12から出射された出射ビームをコ
リメータレンズ13により平行光線とし、この平
行光線を回転多面鏡により形成した光偏向器14
へ入射する。光偏向器14により、反射・偏向さ
れた光ビームは、Fθレンズ等の結像レンズ15
を介して感光ドラム16上に達し、感光ドラム1
6上に結像する。ここで、光ビームの一次元走査
は回転多面鏡14を回転させて行い、また、感光
ドラム16を回転させて感光ドラム16の全周面
上に二次元的な光走査を行う。ここで、半導体レ
ーザ12を後述する駆動回路を用いて変調するこ
とにより、所望の中間調画像を含んだ画像パター
ンを感光ドラム16上に形成することができる。
Figure 4 shows one of the configurations of an output device that obtains halftone images.
Give an example. Here, 12 is a semiconductor laser,
An optical deflector 14 that converts the output beam emitted from the semiconductor laser 12 into parallel light beams using a collimator lens 13 and forms the parallel light beams using a rotating polygon mirror.
incident on the The light beam reflected and deflected by the optical deflector 14 passes through an imaging lens 15 such as an Fθ lens.
reaches the top of the photosensitive drum 16 through the photosensitive drum 1.
The image is formed on 6. Here, one-dimensional scanning of the light beam is performed by rotating the rotary polygon mirror 14, and two-dimensional light scanning is performed over the entire circumferential surface of the photosensitive drum 16 by rotating the photosensitive drum 16. Here, by modulating the semiconductor laser 12 using a drive circuit to be described later, an image pattern including a desired halftone image can be formed on the photosensitive drum 16.

第5図に基づいて第4図示の出力装置における
画像形成のプロセスを説明する。感光ドラム16
は、その表面に光導電体を塗布したもので、本例
で用いるいわゆるNPプロセスでは、その光導電
体層の上に絶縁層を設ける。まず、第1工程とし
て、一次帯電器17により絶縁層上に一様にプラ
ス帯電を行う。次に、半導体レーザ12により変
調されたレーザビーム21を感光ドラム16上に
照射しながら除電器18により交流コロナ放電を
行う。更に、全面露光ランプ22を用いて一様に
感光層を照射すると、画像情報を表面電位分布と
して、すなわち静電潜像として感光ドラム16上
に蓄積することができる。次いで、現像器19内
の逆極性のトナー粒子を感光ドラム16上に付着
させることにより、前述の静電潜像が現像されて
紙20に転写される。ここで、表面電位センサ2
3により、かかる静電潜像の表面電位を測定し、
後述するようにして所望の画像を安定に得るよう
にする。
The image forming process in the output device shown in FIG. 4 will be explained based on FIG. Photosensitive drum 16
has a photoconductor coated on its surface, and in the so-called NP process used in this example, an insulating layer is provided on the photoconductor layer. First, as a first step, the primary charger 17 uniformly charges the insulating layer positively. Next, AC corona discharge is performed by the static eliminator 18 while irradiating the photosensitive drum 16 with a laser beam 21 modulated by the semiconductor laser 12 . Further, by uniformly irradiating the photosensitive layer using the entire surface exposure lamp 22, image information can be accumulated on the photosensitive drum 16 as a surface potential distribution, that is, as an electrostatic latent image. Next, the electrostatic latent image described above is developed and transferred to the paper 20 by depositing toner particles of opposite polarity in the developer 19 onto the photosensitive drum 16. Here, surface potential sensor 2
3 to measure the surface potential of the electrostatic latent image,
A desired image is stably obtained as described below.

以上、画像形成のプロセスについて述べたが、
次に表面電位センサ23の作用について述べる。
The image formation process has been described above, but
Next, the operation of the surface potential sensor 23 will be described.

一般に露光量Eと表面電位Vとの関係は第6図
示のように、光量の多い所では表面電位は下る。
ここで、第2図または第3図の如き、3つの階調
の明度がそれぞれ割り当てられた微画素を用いた
1画素により、第7図示のような画像パターン、
すなわち10階調の明度を有する画像パターンが得
られるように、前述のレーザビーム21を変調す
ると、その表面電位は第8図示のようにステツプ
状に変化したものとなる。ここで、横軸rは塗り
つぶした微画素の数である。
Generally, the relationship between the exposure amount E and the surface potential V is as shown in FIG. 6, where the surface potential decreases where the amount of light is large.
Here, as shown in FIG. 2 or 3, an image pattern as shown in FIG.
That is, when the aforementioned laser beam 21 is modulated so as to obtain an image pattern having 10 gradations of brightness, its surface potential changes stepwise as shown in Figure 8. Here, the horizontal axis r is the number of filled-in fine pixels.

第9図は、第4図示の半導体レーザ12の駆動
回路を示す。本例では、半導体レーザ12によ
り、零を含む異なつた3値の光出力を得る。ここ
で、12は前述した半導体レーザ、31は2値信
号の形態の画像濃度信号S1の入力端子、32は
2値信号の形態の画像濃度信号S2の入力端子で
あり、本例では第10図に示すように、本発明に
よる3値のデイザ法の形態で微画素の各々に対す
る階調を指定するための1対の信号S1およびS
2をこれら入力端子31および32に供給し、こ
れら信号S1およびS2に基づいて半導体レーザ
12を制御して、3値デイザ法に応じた光出力L
0,LM,LHを得る。すなわち、差動スイツチ
を構成する2つのトランジスタ33,34によつ
て、画像濃度信号S1に応動させて半導体レーザ
12を駆動する。このとき半導体レーザ12に流
れる電流を、電流源トランジスタ35のコレクタ
電流によつて決定する。一方、差動スイツチを構
成する2つのトランジスタ36,37によつて、
画像濃度信号S2に応動させて半導体レーザ12
を駆動する。このとき半導体レーザ12に流れる
電流を、電流源トランジスタ38のコレクタ電流
によつて決定する。従つて、画像濃度信号S1,
S2のいずれかを相応する端子31,32のどち
らに信号を供給するかにより、異なつた電流値で
半導体レーザ12を駆動することができる。
FIG. 9 shows a drive circuit for the semiconductor laser 12 shown in FIG. In this example, the semiconductor laser 12 provides three different optical output values including zero. Here, 12 is the aforementioned semiconductor laser, 31 is an input terminal for the image density signal S1 in the form of a binary signal, and 32 is an input terminal for the image density signal S2 in the form of a binary signal. As shown in FIG. 2, a pair of signals S1 and S are used to specify the gradation for each fine pixel in the form of the ternary dither method according to the present invention.
2 is supplied to these input terminals 31 and 32, and the semiconductor laser 12 is controlled based on these signals S1 and S2 to obtain an optical output L according to the ternary dither method.
Obtain 0, LM, LH. That is, the two transistors 33 and 34 forming a differential switch drive the semiconductor laser 12 in response to the image density signal S1. At this time, the current flowing through the semiconductor laser 12 is determined by the collector current of the current source transistor 35. On the other hand, by the two transistors 36 and 37 forming the differential switch,
The semiconductor laser 12 is activated in response to the image density signal S2.
to drive. At this time, the current flowing through the semiconductor laser 12 is determined by the collector current of the current source transistor 38. Therefore, the image density signal S1,
The semiconductor laser 12 can be driven with different current values depending on which of the terminals 31 and 32 is supplied with a signal from S2.

本例では、半導体レーザ12を保護する観点か
らローレベルの画像濃度信号S1,S2を端子3
1,32に同時に供給した時に、半導体レーザ1
2に最大電流を流し、この電流値に対応して出射
されたレーザビームにより得られる画像が最大濃
度となるように回路定数を設定し、画像濃度信号
S1をオフにして中間濃度を得る中間出力を形成
するのが好適である。すなわち、第10図に示す
ように、画像濃度信号S1,S2が共にハイレベ
ルにあるときに、半導体レーザ12の光出力をL
0となし、信号S1がローレベル、信号S2がハ
イレベルのときに光出力を中間出力LMとなし、
信号S1,S2が共にローレベルのときに光出力
を最大出力LHとなるようにする。
In this example, from the viewpoint of protecting the semiconductor laser 12, low-level image density signals S1 and S2 are sent to the terminals 3.
1 and 32 at the same time, the semiconductor laser 1
2, the circuit constants are set so that the image obtained by the laser beam emitted corresponding to this current value has the maximum density, and the image density signal S1 is turned off to obtain an intermediate density. It is preferable to form a . That is, as shown in FIG. 10, when the image density signals S1 and S2 are both at high level, the optical output of the semiconductor laser 12 is set to L.
0, the optical output is the intermediate output LM when the signal S1 is low level and the signal S2 is high level,
When both signals S1 and S2 are at low level, the optical output is set to the maximum output LH.

かかる異なる光出力L0,LM,LHを画像形
成プロセスにおいて安定して得るためには、第9
図に示した端子39からの入力信号、すなわちト
ランジスタ35のベース電位を制御することによ
り、中間画像を得る光出力LMを制御するのが好
適である。ここで、中間状態の光出力LMを制御
して光出力の安定化を図るのは、最大出力LHを
制御するよりも以下の点で優れていることに基づ
く。ここで、第11図示の露光量Eとレーザ光出
力Dとの関係を参照して述べる。
In order to stably obtain such different light outputs L0, LM, and LH in the image forming process, the ninth
It is preferable to control the light output LM for obtaining the intermediate image by controlling the input signal from the terminal 39 shown in the figure, that is, the base potential of the transistor 35. Here, the reason why the optical output LM in the intermediate state is controlled to stabilize the optical output is that it is superior to controlling the maximum output LH in the following points. Here, the relationship between the exposure amount E and the laser light output D shown in FIG. 11 will be described.

(1) 安定した出力を得るためには、光最大出力は
E―D曲線の飽和した点Aにある方がよい。
(1) In order to obtain stable output, the maximum optical output should be at point A, where the ED curve is saturated.

(2) 環境変化に対して第11図に示されるE―D
曲線が点線の如く変化しても最大出力の位置は
影響を受けにくい。一方、中間濃度の位置Bは
大きく影響を受ける。
(2) E-D shown in Figure 11 for environmental changes
Even if the curve changes as shown by the dotted line, the position of the maximum output is not easily affected. On the other hand, the intermediate density position B is greatly affected.

従つて、最大光出力LHは定電流で固定し、中
間の光出力LMを制御することが望ましい。
Therefore, it is desirable to fix the maximum light output LH with a constant current and control the intermediate light output LM.

このようにして3値の光出力L0,LM,LH
により、第7図に示すような画像パターンを描い
たときに、中間調の微画素を正しく構成できれ
ば、各階調毎の表面電位の変化量はほぼ一定であ
る。しかしながら、第2図および第3図に示した
ように、微画素の構成を変化させた階調4から5
への移行において、第13図AおよびBに示すよ
うに、表面電位が不連続に変化することがある。
そこで、第5図示の表面電位センサ23を用いて
感光ドラム16上の表面電位を測定して光出力を
制御する。なお、表面電位の測定にあたつては、
感光ドラム16上の電位を、1画素を単位とした
マクロ的な表面電位分布としてとり出す必要があ
るので、センサ23は微画素の部位は解像できな
いようにしておくものとする。従つて、画像パタ
ーンを比較的大きな面積に描く必要がある。
In this way, the three-value optical output L0, LM, LH
Therefore, when an image pattern as shown in FIG. 7 is drawn, if the fine pixels of the intermediate tone can be configured correctly, the amount of change in surface potential for each tone will be approximately constant. However, as shown in FIGS. 2 and 3, gradation levels 4 to 5 are obtained by changing the configuration of fine pixels.
As shown in FIGS. 13A and 13B, the surface potential may change discontinuously.
Therefore, the surface potential on the photosensitive drum 16 is measured using a surface potential sensor 23 shown in FIG. 5 to control the light output. In addition, when measuring the surface potential,
Since it is necessary to extract the potential on the photosensitive drum 16 as a macroscopic surface potential distribution in units of one pixel, the sensor 23 is designed so that it cannot resolve portions of minute pixels. Therefore, it is necessary to draw the image pattern over a relatively large area.

第12図は上述した光出力を制御するためのブ
ロツク図を示し、表面電位センサ23(第5図参
照)からの表面電位出力を増幅器50で増幅した
後、A/D変換器51によりデイジタル化し、中
央演算処理装置CPU53により制御される入力
ポートからメモリ54に表面電位情報をとり入れ
る。この一連の手順は感光ドラム16の回転と同
期してドラムクロツク発生器52から得られるド
ラムクロツクにより行われ、中間調画像の1階調
毎に平均化された表面電位情報が順次メモリ54
にとり入れられる。すなわち、画像調整用のテス
トパターン信号(階調を出すパターン)により、
半導体レーザ12(第9図参照)を駆動し、その
潜像電位を順次メモリ54に取り入れる。今、画
像スポツトが適当でないとすると、第13図A,
Bのように、各階調の連続性が悪くなる。第13
図Aは中間の光出力LMが弱すぎる場合で0〜4
までの電位変化はわずかであるが、4〜5にかけ
て急激に変化する。第13図Bは中間の光出力
LMが強すぎる(しかし最大光出力よりは低い)
場合で4〜5にかけて差が少ない。
FIG. 12 shows a block diagram for controlling the optical output described above, in which the surface potential output from the surface potential sensor 23 (see FIG. 5) is amplified by an amplifier 50 and then digitized by an A/D converter 51. , the surface potential information is taken into the memory 54 from an input port controlled by the central processing unit CPU53. This series of procedures is performed by a drum clock obtained from a drum clock generator 52 in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 16, and surface potential information averaged for each tone of the halftone image is sequentially stored in a memory 54.
be incorporated into In other words, using the test pattern signal for image adjustment (pattern that produces gradation),
The semiconductor laser 12 (see FIG. 9) is driven, and the latent image potential is sequentially taken into the memory 54. Now, assuming that the image spot is not appropriate, Fig. 13A,
As in B, the continuity of each gradation is poor. 13th
Figure A shows 0 to 4 when the intermediate optical output LM is too weak.
The potential change up to 4 is slight, but it changes rapidly from 4 to 5. Figure 13B shows intermediate light output.
LM too strong (but less than maximum light output)
There is little difference between cases 4 and 5.

従つて、最適な光出力を得るためには、第13
図A,Bにおける0〜4で表わす表面電位の変化
と5〜8で表わす表面電位の変化とから、最適な
中間の光出力LMを得るように第9図に示すトラ
ンジスタ35のベース電位を制御すればよい。こ
れは、以下の手順で実行することができる。
Therefore, in order to obtain the optimum light output, the 13th
The base potential of the transistor 35 shown in FIG. 9 is controlled to obtain the optimal intermediate optical output LM from the surface potential changes represented by 0 to 4 in FIGS. A and B and the surface potential changes represented by 5 to 8. do it. This can be done by following the steps below.

第14図は各階調を一様にする手順を示すフロ
ーチヤートである。まず、各階調毎に測定された
電位の平均値01,……,Nを求める。2×
2のマトリツクスであればN8である。そこ
で各々の差分ΔVi(i=1,2,……,8)を求
める。次に、中間明度の微画素が出現する前半と
後半とで各々の平均を求める。すなわち、 ΔVA=1/44i=1 ΔVi ΔVB=1/48i=5 ΔVi ここで、ΔVAとΔVBとの差が微小であり、許容
範囲εより小さければ、各階調の差は比較的一様
な時で、そのままの状態で動作を続行してよい。
この許容範囲εは装置の精度に合わせて決めるこ
とができる。
FIG. 14 is a flowchart showing the procedure for making each gradation uniform. First, find the average value 0 , 1 , ..., N of the potentials measured for each gradation. 2×
For a matrix of 2, N = 8 . Therefore, each difference ΔVi (i=1, 2, . . . , 8) is determined. Next, the average of each of the first half and the second half where fine pixels of intermediate brightness appear is calculated. That is, ΔV A = 1/4 4i=1 ΔVi ΔV B = 1/4 8i=5 ΔVi Here, if the difference between ΔV A and ΔV B is minute and smaller than the tolerance range ε, each floor When the difference in key is relatively uniform, the movement can be continued in that state.
This tolerance range ε can be determined depending on the accuracy of the device.

一方、許容範囲εよりΔVAとΔVBの差が大きい
場合には、修正する必要がある。修正する量は、
ΔVA−ΔVB>0のときは中間の光出力LMを減少
する方向へ、ΔVA−ΔVB<0のときは中間の光出
力LMを増大する方向へ、|ΔVA−ΔVB|に比例
するように制御すればよい。すなわち、中間の光
出力LMに対する半導体レーザ12に供給する電
流iAが、 iA〓iA−α・(ΔVA−ΔVB) となるように制御する。
On the other hand, if the difference between ΔV A and ΔV B is larger than the allowable range ε, it is necessary to correct it. The amount to be corrected is
When ΔV A −ΔV B >0, the intermediate optical output LM is decreased; when ΔV A −ΔV B <0, the intermediate optical output LM is increased; |ΔV A −ΔV B | It should be controlled so that it is proportional. That is, the current i A supplied to the semiconductor laser 12 for the intermediate optical output LM is controlled so that it becomes i A 〓i A −α·(ΔV A −ΔV B ).

ここで、αは正の比例定数で装置の特性に応じ
て決めればよい。
Here, α is a positive proportionality constant and may be determined according to the characteristics of the device.

以上の手順で決定した電流値の制御は、第12
図のD/A変換器55によりアナログ化されて、
端子39より出力される出力電圧値に基づいて実
行される。この出力電圧は第9図の端子39へ入
力し、トランジスタ35のコレクタ電流を制御す
る。また、上述した制御において、装置の特性や
人間の視覚特性等に応じて最適となるように、定
数αを決めればよい。上述した電子写真の場合、
種々の特性が非線形であつたり、また画素の大き
さ、微画素の大きさ等により近接効果が現われた
りするため、実験に基づいて決めるのが好適であ
る。
The control of the current value determined by the above procedure is carried out in the 12th
It is converted into an analog by the D/A converter 55 shown in the figure.
It is executed based on the output voltage value output from the terminal 39. This output voltage is input to terminal 39 in FIG. 9 to control the collector current of transistor 35. Further, in the above-described control, the constant α may be determined to be optimal according to the characteristics of the device, the visual characteristics of the human, and the like. In the case of the electronic photograph mentioned above,
Since various characteristics may be nonlinear, and proximity effects may appear depending on the size of the pixel, the size of the micropixel, etc., it is preferable to determine it based on experiments.

尚、前述した制御は画像出力前にあらかじめ前
もつて行う必要がある。この制御は、例えば電源
投入直後および一定のドラム回転数になつた時に
行えばよく、毎回行う必要はない。また、手動操
作により必要に応じて行つてもよい。この時、第
7図に示される画像パターンを紙に転写して取り
出すことは必ずしも必要ではなく、画像パターン
を記憶して制御してもよい。更に、上例では、中
間の光出力を得るために表面電位を測定して自動
制御で電流源トランジスタのコレクタ電流を制御
するようにしたが、画像パターンをみて、直接人
間の判断と手動操作でトランジスタのベース電流
を変化させて中間調を調整してもよい。このよう
な場合には、予め装置の外枠に調整用の可変抵抗
などのつまみ等を外部より操作可能に配置してお
き、必要に応じてテストチヤート画像を出力して
調整を行えばよい。
Note that the above-described control needs to be performed in advance before outputting the image. This control may be performed, for example, immediately after the power is turned on and when the drum rotation speed reaches a constant number, and does not need to be performed every time. Alternatively, it may be performed manually as needed. At this time, it is not necessarily necessary to transfer the image pattern shown in FIG. 7 onto paper and take it out, but the image pattern may be stored and controlled. Furthermore, in the above example, the surface potential was measured and the collector current of the current source transistor was automatically controlled to obtain an intermediate optical output. The intermediate tone may be adjusted by changing the base current of the transistor. In such a case, a knob such as a variable resistor for adjustment may be arranged in advance on the outer frame of the apparatus so as to be operable from the outside, and a test chart image may be outputted and adjustments made as necessary.

以上説明したように、本発明によれば、感光体
の潜像電位を実際に検出してビームの強度を補正
し、階調補正する構成としたので階調の連続性の
優れた高品位の中間調画像を再現することができ
る。
As explained above, according to the present invention, the latent image potential of the photoreceptor is actually detected, the beam intensity is corrected, and the gradation is corrected. It is possible to reproduce halftone images.

なお、以上では3値を例にとつて説明したが、
同様の方法により4値あるいはそれ以上の明度を
用いて所望の中間調画像を得ることができること
は勿論である。また、以上では、本発明を主にレ
ーザビームプリンタの場合を例にとつて説明した
が、本発明はこれにのみ限られず、フアクシミリ
装置や印刷装置等での印画にも有効に適用でき
る。
Note that the above explanation was given using three values as an example, but
Of course, a desired halftone image can be obtained using a similar method using four or more values of brightness. Moreover, although the present invention has been explained above mainly using a laser beam printer as an example, the present invention is not limited to this, and can be effectively applied to printing using a facsimile machine, a printing machine, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は通常の組織的デイザ法の説明図、第2
図および第3図は本発明による3値構成で2×2
の微画素マトリツクスを構成した画素の明度を示
す図、第4図は本発明の中間調画像出力装置の一
例を示す構成図、第5図は画像形成のプロセスの
説明図、第6図は露光量Eと表面電位Vとの関係
を示す図、第7図は10段階の明度を示す標準画像
パターンを示す線図、第8図および第13図A,
Bは塗りつぶした微画素の数と表面電位の関係を
示す図、第9図は3値の光出力を得る半導体レー
ザ駆動用の回路図、第10図はその各部波形のタ
イミングチヤート、第11図は露光量Eとレーザ
光出力Dとの関係を示す線図、第12図は第9図
示の半導体レーザを制御するためのブロツク図、
第14図は明度の各階調を一様にする手順を示す
フローチヤートである。 10…画素、11…微画素、12…半導体レー
ザ光源、13…コリメータレンズ、14…光偏向
器、15…結像レンズ、16…感光ドラム、17
…一次帯電器、18…除電器、19…現像器、2
0…紙、21…レーザビーム、22…露光ラン
プ、23…センサ、31,32,39…端子、3
3〜38…トランジスタ、50…増幅器、51…
A/D変換器、52…ドラムクロツク発生器、5
3…CPU、54…メモリ、55…D/A変換器。
Figure 1 is an explanatory diagram of the normal organized dither method, Figure 2
The figure and FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the halftone image output device of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of the image forming process, and FIG. 6 is an exposure diagram. A diagram showing the relationship between the quantity E and the surface potential V, FIG. 7 is a diagram showing a standard image pattern showing 10 levels of brightness, FIGS. 8 and 13 A,
B is a diagram showing the relationship between the number of filled-in fine pixels and the surface potential, FIG. 9 is a circuit diagram for driving a semiconductor laser that obtains three-level optical output, FIG. 10 is a timing chart of the waveforms of each part, and FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the exposure amount E and the laser light output D; FIG. 12 is a block diagram for controlling the semiconductor laser shown in FIG. 9;
FIG. 14 is a flowchart showing the procedure for making each gradation of brightness uniform. 10... Pixel, 11... Fine pixel, 12... Semiconductor laser light source, 13... Collimator lens, 14... Light deflector, 15... Imaging lens, 16... Photosensitive drum, 17
...Primary charger, 18...Static eliminator, 19...Developer, 2
0... Paper, 21... Laser beam, 22... Exposure lamp, 23... Sensor, 31, 32, 39... Terminal, 3
3 to 38...transistor, 50...amplifier, 51...
A/D converter, 52... drum clock generator, 5
3...CPU, 54...Memory, 55...D/A converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 共通の入力画素情報に対して第1、第2のデ
イザマトリクスの各々の閾値を割り当て、前記入
力画素情報の階調処理を行い前記第1、第2のデ
イザマトリクスに対応した微画素マトリクスを形
成するとともに前記微画素マトリクス中の各微画
素を第1の濃度および前記第1の濃度より濃度の
高い第2の濃度を用いて3値以上の階調で再現し
中間調画像を出力する中間調画像出力装置におい
て、 前記微画素を感光体上に形成すべくビームを発
生するビーム発生手段と、 前記微画素の階調を表わす濃度信号を入力する
入力手段と、 前記入力手段より入力した濃度信号に基づいて
前記ビーム発生手段より発生するビームを変調す
るとともに前記第1、第2の濃度に対応した第
1、第2の強度のビームを発生すべく前記ビーム
発生手段の駆動電流値を切換える変調手段と、 前記変調手段により変調されたビームに基づい
て前記感光体上に静電潜像を形成する手段と、 前記感光体上に形成された微画素マトリクスの
静電潜像の電位を検出する検出手段とを有し、 前記検出手段は、前記第2の濃度の微画素を用
いず前記第1の濃度の微画素で形成された第1の
階調の微画素マトリクスに対応した第1の静電潜
像の電位および前記第2の濃度の微画素で形成さ
れ、かつ前記第1の階調の次の階調となる第2の
階調の微画素マトリクスに対応した第2の静電潜
像の電位を検出できる構成とし、 前記ビームの第1の強度を変更して前記第1、
第2の静電潜像の電位差を補正すべく、前記検出
手段により検出された前記第1、第2の静電潜像
の電位に基づいて、前記ビームの第1の強度を決
定する駆動電流値を演算し決定する演算手段とを
設けたことを特徴とする中間調画像出力装置。
[Scope of Claims] 1. Threshold values of the first and second dither matrices are assigned to common input pixel information, gradation processing is performed on the input pixel information, and the first and second dither A fine pixel matrix corresponding to the matrix is formed, and each fine pixel in the fine pixel matrix is reproduced in three or more gradations using a first density and a second density higher than the first density. A halftone image output device that outputs a halftone image, comprising: a beam generating means for generating a beam to form the fine pixels on a photoreceptor; and an input means for inputting a density signal representing the gradation of the fine pixels. , modulating the beam generated by the beam generating means based on the concentration signal input from the input means, and modulating the beam to generate beams with first and second intensities corresponding to the first and second concentrations. a modulating means for switching the driving current value of the generating means; a means for forming an electrostatic latent image on the photoreceptor based on the beam modulated by the modulating means; and a fine pixel matrix formed on the photoreceptor. and a detection means for detecting the potential of the electrostatic latent image, the detection means detecting the first gradation formed by the first density micropixels without using the second density micropixels. micropixels of a second gradation, which are formed by the potential of the first electrostatic latent image corresponding to the micropixel matrix and the micropixels of the second density, and are the next gradation of the first gradation; The configuration is such that the potential of the second electrostatic latent image corresponding to the matrix can be detected, and the first intensity of the beam is changed to
A drive current that determines the first intensity of the beam based on the potentials of the first and second electrostatic latent images detected by the detection means in order to correct the potential difference between the second electrostatic latent images. What is claimed is: 1. A halftone image output device comprising: calculation means for calculating and determining a value.
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