JPH0548856A

JPH0548856A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0548856A
Application number: JP2400931A
Authority: JP
Inventors: Matsuomi Nishimura; 松臣西村; Hideto Takayama; 秀人高山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】［目的］解像度を下げることなく、安定した高階調な再
生画像を得ることができる。特に低濃度領域の中間調の
再現性にすぐれた再生画像を得ることができる。［構成］三角波発生回路６により１画素クロツク周期よ
りも短い周期のパターン信号を発生し、比較器７により
入力した画像信号１と三角波発生回路６で発生したパタ
ーン信号とを比較し、タイミング信号発生回路４により
比較器７での比較結果に基づいてタイミング信号を発生
し、基本信号発生回路５によりタイミング信号発生回路
４で発生したタイミング信号に基づいて基本信号、すな
わち、レーザ発振信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関し、例
えば中間調画像を再現する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置では、中間調画像を
再現する方法として、デイザ法や濃度パターン法が知ら
れている。これらの方法では解像力低下や、マトリクス
の周期性によるテクスチヤ構造が目立つという欠点があ
り、高品位な画像を得ることが難しい。また、特開平１
−２８６６７５号公報に開示されているように、パルス
幅変調方法による中間調再現方法も提案されている。こ
れらの方法を適用して中間調画像を再現する装置の代表
例としてはレーザビームプリンタ等が挙げられる。この
装置におけるレーザ駆動は画像信号の濃度に応じてパル
ス幅変調（以下、「ＰＷＭ」という）して発生するパル
ス信号を用いている。

【０００３】詳しく説明すれば、入力した画像データ中
の１画素或いは複数画素クロツクを周期として時々のそ
のレベルが変化するパターン信号（閾値信号となる）
と、各画素の濃度レベル信号との大小を比較することで
知られる信号を発生するものであり、このＰＷＭ方式の
簡単な原理を図４を用いて説明する。同図中、２０はパ
ターン信号（三角波）であり、２１は画素濃度信号であ
る。これら２つの信号を比較し、パターン信号のレベル
が画素濃度信号のレベルより大きいことを満足するとき
のみ“オン”（それ以外には“オフ”）となるパルス信
号２２を発生する。すると、画素濃度信号に応じたパル
ス幅（図４中のｔ１，ｔ２，ｔ３）の信号を得ることが
できる。このパルス信号２２はレーザ光を発生するレー
ザの駆動に用いられる。

【０００４】図５にレーザ光走査計の基本概略図の例を
示す。同図中、３０はＰＷＭでもつて得られたパルス信
号２２に基づくレーザ駆動信号ラインであつて、このレ
ーザ３１からのレーザ光は図示の方向に回転しているポ
リゴンミラー３２の回転面で反射され、ｆ−θレンズ３
３を介して記録体３４上に照射される。従つて、この記
録体には図示方向にそのレーザ光が走査されることにな
る。また、且つ記録体３４は１回の操作毎に図示方向に
回転しており、これらの動作によつて、画像が形成され
る。

【０００５】図６にレーザ駆動信号、記録体３４上に１
画素に対する照射箇所（スポツト）の露光分布及び出力
される画素濃度分布との関係の一例を示す。レーザ駆
動信号のオン時間が短い場合（図６中の４０ａ）、その
露光分布のピークは４０ｂに示す様に低くなる。また、
レーザ駆動信号のパルス幅が４１ｂの如く、より長くな
つた場合にはその露光分布ピークは４１ｂの如く変化す
るので、その濃度はレーザ駆動信号中の各パルス幅（４
０ａ，４１ａ）に対応して、図６中の４０ｃ，４１ｃに
示す様に変化する。また、更に駆動信号のオン時間が長
くなる（４２ａ）と、露光分布のピークは或る一定値に
飽和する（図６中の４２ｂ）。このとき、オン時間が４
３ａの様に長くなつても、その画素の出力濃度（４３
ｃ）自体は変化しないが、この状態では露光分布そのも
のが操作方向に広がる（４３ｂ）。従つて、出力画素面
積が大きくなるので、飽和状態に達した後はこの面積で
もつて濃淡を表わすことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来例によるＰＷＭ方式では、１画素もしくは複数画素が
“１つのパルス＝点”でしか表わせないため、また、濃
度を“パルス幅＝点の操作方向への広がり”でしか表わ
せないため、高画質な階調性が得にくいという欠点があ
つた。特に、パルス幅が極端に短い低濃度領域において
は、微小な１つの点で表わされること、更にはレーザ光
量の急峻な立ち上がりの部分にかかつているため、階調
は粗く且つ不安定になり易くなるという欠点があつた。

【０００７】本発明は、上述した従来例の欠点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、安定し
た高階調な中間調画像が得られる画像形成装置を提供す
る点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、基
本信号に基づいて光学系を駆動する画像形成装置におい
て、画像信号を入力する入力手段と、１画素クロツク周
期よりも短い周期のパターン信号を発生する第１の発生
手段と、前記入力手段で入力した画像信号と前記第１の
発生手段で発生したパターン信号とを比較する比較手段
と、前記比較手段での比較結果に基づいてタイミング信
号を発生する第２の発生手段と、前記第２の発生手段で
発生したタイミング信号に基づいて基本信号を発生する
第３の発生手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】かかる構成によれば、入力手段は画像信号を入
力し、第１の発生手段は１画素クロツク周期よりも短い
周期のパターン信号を発生し、比較手段は入力手段で入
力した画像信号と第１の発生手段で発生したパターン信
号とを比較し、第２の発生手段は比較手段での比較結果
に基づいてタイミング信号を発生し、第３の発生手段は
第２の発生手段で発生したタイミング信号に基づいて基
本信号を発生する。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好適な
実施例を詳細に説明する。図１は本発明に係る画像形成
装置の一実施例の構成を示すブロツク図である。なお、
画像形成に係る光学系の構成は、図５と同様のため、本
実施例の動作等は図５と同様の番号を用いて説明する。

【００１１】図１において、１は画像信号であつて、既
にデイジタルデータに変換されている。尚、イメージス
キヤナ等で原稿画像を読み取つた場合にはＡ／Ｄ変換器
を介すれば、デイジタルデータを得ることができるの
で、実施例における入力データは直接イメージスキヤナ
等から入力されたものであつても、ホストコンピユータ
等で一旦処理されたデータであつても全く構わない。

【００１２】２は画素データを入力して補正すると同時
に、その補正後のデータに基づく各画素ごとの電圧レベ
ル信号を出力する階調補正回路であり、主にルツクアツ
プテーブルとデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器でも
つて構成されている。３は基準クロツク発生回路であ
る。６は三角波発生回路であり、パターン信号である特
定の周期の三角波を発生する。７は比較器であつて前記
パターン信号である三角波と、前記階調補正回路２より
出力される各画素の濃度レベル信号との大小を比較する
ことで得られる信号を発生する。４はタイミング信号発
生回路であり、前記比較器７より出力されたパルス信号
の立ち上がりをスタート信号、立ち下がりをリセツト信
号とするタイミング信号を発生する。

【００１３】該タイミング信号発生回路４より出力され
たスタート信号により基本信号発生回路５はＯＮ状態に
なり、基本信号を発生し出力する。次いでリセツト信号
によりＯＦＦ状態となり出力がＯＦＦされる。そして、
タイミング信号発生回路４から送られてくる各画素ごと
にパルス幅の変調された周期的パルス信号に応じたタイ
ミング信号により、前記基本信号のＯＮ−ＯＦＦが繰り
返される。

【００１４】図２Ａは電流又は電圧の時間的な変移を示
す図である。１７で示される基本信号は、一般的には、
時間的に一定な波形がよく用いられるが、基本的にどん
な波形であつても構わない。むしろ、レーザの特性、記
録体等の諸特性等に合わせ、最適な階調再現性が得られ
る波形を選ぶことが好ましい。

【００１５】５は基本信号発生回路であつて、ここで発
生、出力された信号によりレーザ３１が発振される。そ
して基本信号の周期的なＯＮ−ＯＦＦに従つて、光がレ
ーザ３１から射出される。次に、本実施例の信号の流れ
を説明する。図３Ａ及び図３Ｂは本実施例による電圧ま
たは電流の時間的な変移を説明する図である。同図にお
いて、上段の波形より、１０はパターン信号（三角波）
であり、１１は画素濃度信号である。矢印Ｔ０の区間が
１画素クロツク周期である。従来、ＰＷＭ方式では、パ
ターン信号の周期は１画素クロツク周期もしくは複数画
素の周期と等しく設定されていたが、本実施例では、パ
ターン信号の周期を１画素クロツク周期Ｔ０より小さい
周期（１／ｎＴ０）とするものである。本実施例として
はパターン信号の周期を１画素周期の１／８にとつた例
を使つて説明する。何分の１に設定するかは、レーザの
特性、記録体の特性、その他諸特性に合わせ、最適な階
調性が得られるように任意に設定すれば良い。

【００１６】さて、前記パターン信号１０と画素濃度信
号を比較し、“パターン信号１１のレベル”＞“画素濃
度信号のレベル”を満足するときのみ”ＯＮ”（それ以
外は”ＯＦＦ”）となるパルス信号１２を発生する。す
なわち、第２段目の波形に示されるように、画素濃度信
号１１に応じたパルス幅（図中ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ
４）のパルス信号１２を得ることができる。さらに本実
施例では、パターン信号の周期を画素クロツク周期Ｔ０
の１／ｎにとつているので、１画素中ｎケのパルスを持
つ、パルス幅の変調されたパルス信号となつている。こ
こでは、ｎ＝８の例を図示してある。このように、一
般にパターン信号の周期を画素クロツク周期Ｔ０より小
さい任意の値（１／ｎＴ０）を選ぶことにより、１画素
周期中に複数個（ｎ）の任意のパルス数を持つパルス信
号に変換することが可能である。また、パターン信号の
レベルを適当に選ぶことにより、変調のかけ方を調整す
ることが可能である。

【００１７】続いて、第３段目の波形のごとく、タイミ
ング信号発生回路４では、前記パルス信号１２のパルス
の立ち上がりをスタート信号１３、立ち下がりをリセツ
ト記号１４、とするタイミング信号を発生する。スター
ト信号とそれに続くリセツト信号との間の時間は、各画
素濃度信号１１に応じ変調を受けたパルス信号１２の各
パルス幅（時間）ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４に等しくなつ
ている。そして、パターン信号１０の周期が画素クロツ
ク周期の１／ｎであるので、スタート信号と、リセツト
信号の組みが１画素クロツク周期にｎ組ある。図３にお
いては、ｎ＝８の場合が示してある。

【００１８】前記スタート信号１３により基本信号発生
回路５はＯＮ状態になり基本信号を発生し、出力するつ
いでリセツト信号１４によりＯＦＦ状態となり出力がＯ
ＦＦされる。ＯＮになつてからＯＦＦになるまでの時間
は、すなわち、ＯＮ時間は各画素濃度信号１１に応じて
変調を受けたパルス信号１２の各パルス幅（時間）ｔ
１，ｔ２，ｔ３，ｔ４になつている。その間ＯＮ状態が
続き、基本信号１５のうち該時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，
ｔ４）分の信号が出力される。そして、第４段目の波形
のように、前記ＯＮ状態が１画素クロツク周期中にｎ回
繰り返されることになり、このｎ回繰り返される周期的
信号１６によりレーザが発振される。

【００１９】ところで、基本信号１５の代りに、図２Ａ
に示す基本信号１７を使用した場合には、基本信号発生
回路５で発生出力される信号はパルス幅変調信号１２と
全く等しくなる。従つて、タイミング信号発生回路４、
基本信号発生回路５を省略し、上記パルス幅変調信号１
２を直接レーザ発振信号としても良い。このように、基
本信号の波形を選ぶことにより、レーザ発振信号として
は、画素濃度信号に応じ、その発振させる電圧もしくは
電流の強度をも換えることが可能となり、単なる発振時
間（＝パルス幅時間）を変えるだけではなく、発振の強
度も変えられるという、より高度なレーザ発振の制御が
可能となる。

【００２０】ところで、記録体上に照射される主走査方
向にビーム径の大きさが１画素の約１／ｎ程度かそれ以
下の場合には、第５段目の波形に示すように、各画素に
照射される光の分布（光量分布）は、画像濃度信号に応
じ、その強度または強度は一定だがその面積の変化した
ｎケのスポツトで構成されることになる。但し、パルス
幅（時間）が長い場合、隣り合うスポツトがわずかでは
あるが重なってくる例を示したものであり、パルス幅
（時間）がｔ３である画素部分は、ｎ個のスポツトが１
つのスポツトのようにつながつてしまうことになる。最
大濃度に対しては、一画素全体に最大光量が照射される
のが好ましいため、最大濃度信号に対応するスポツトは
或る程度重なるようになつているのが好ましい。

【００２１】また、第４段目の波形では、パルス幅（時
間）がｔ３でパターン信号周期１／ｎＴ０に等しい場合
のレーザ発振信号も示されている。本実施例としては、
リセツト信号とスタート信号とが同時にかかつた場合で
も、各々が作動し、レーザ発振が追従する。また、リセ
ツト信号と同時にスタート信号が発つせられる場合に
は、そのどちらにも、レーザ発振が追従しない様にして
も良い。この場合、前記リセツト記号が出る前の状態、
つまりレーザがＯＮ状態のままになり、１画素分連続Ｏ
Ｎになり、１つのスポツトで表わされることになり、好
ましい結果が得られる。

【００２２】一方、記録体上に照射される主走査方向ビ
ーム径が１画素の約２／ｎ（但しｎは２以上）程度か、
もしくはそれ以上（但し、最大１画素程度まで）の場合
には、１画素内に照射される光量は、１画素クロツク周
期Ｔ０時間に受ける光のほぼ総和と考えて良い。すなわ
ち、第４段目の波形に示すように、レーザ発振信号によ
り発振され記録体上に照射されるレーザ光量の１画素ク
ロツク周期Ｔ０時間にわたつての時間積分にほぼ等しく
なる。従つて、１画素に照射される光量は、画像濃度信
号に応じた光量であり、それが一画素全体にほぼ均一に
照射されたのとほぼ等しくなるので、光強度変調を受け
たのと同等の効果をもたらすことになる。

【００２３】以上説明したように、本実施例によれば、
１画素を複数回のレーザ発振の繰り返しによる光で記録
するため、低画像濃度領域での画像の粗さ及びレーザ発
振の立ち上がり不安定性も緩和され、安定した高画質、
高階調な画像の再現性が得られる。またレーザ発振の為
の基本信号の波形を選ぶことにより、パルス幅変調のみ
ではなく強度変調もレーザの発光特性や記録体の特性等
に合わせ任意に組み合わせることができる。これにより
高度、高精細な階調制御が可能となる。

【００２４】本発明は、レーザプリンタに限定されるも
のではなく、インクジエツトプリンター、サーマルプリ
ンター、あるいは他のラスター操作装置にも使用でき
る。

【００２５】

【他の実施例】さて、本発明は、レーザの出力光強度波
形つまり基本信号の波形を選ぶことにより、１画素内の
光強度分布を自由に変えることもできる。図２Ｂは本発
明の他の実施例による電流又は電圧の時間的な変移を示
す図であり、図７は第２実施例によるレーザ発振信号の
波形を示す図である。

【００２６】図２Ｂの１８に示す波形を基本信号とした
場合には、図７に示すように、レーザ発振信号は、画像
濃度信号に応じその波高も一様に変化する信号に変換さ
れる。この結果、画像濃度信号に応じてレーザ光強度が
変調されることになり、濃度階調的表現ができ、安定し
た高画質、高階調な中間調再現が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
解像度を下げることなく、安定した高階調な再生画像を
得ることができる。特に低濃度領域の中間調の再現性に
すぐれた再生画像を得ることができる。すなわち、中間
調低濃度領域において、ハイライト部を安定させた滑ら
かな階調再現性が得られる。特に、レーザのビーム径が
１画素とほぼ等しい面積の場合には、面積階調というよ
り濃度階調を変化させたのと同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の構成を
示すブロツク図である。

【図２Ａ】電流又は電圧の時間的な変移を示す図であ
る。

【図２Ｂ】本発明の他の実施例による電流又は電圧の時
間的な変移を示す図である。

【図３Ａ】，

【図３Ｂ】本実施例による電圧または電流の時間的な変
移を説明する図である。

【図４】一般的なＰＷＭ方式の原理を説明する図であ
る。

【図５】レーザ光走査計の基本概略図の例を示す図であ
る。

【図６】レーザ駆動信号、記録体３４上に１画素に対す
るスポツトの露光分布及び出力される画素濃度分布との
関係の一例を示す図である。

【図７】第２実施例によるレーザ発振信号の波形を示す
図である。

【符号の説明】

１画像信号２階調補正回路３基準クロツク発生回路４タイミング信号発生回路５基本信号発生回路６三角波発生回路７比較器１０，２０パターン信号１１，２１画素濃度信号１２，２２パルス信号３０レーザ駆動信号ライン３１レーザ３２ポリゴンミラー３３ｆ−θレンズ３４記録体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本信号に基づいて光学系を駆動する画像
形成装置において、画像信号を入力する入力手段と、１
画素クロツク周期よりも短い周期のパターン信号を発生
する第１の発生手段と、前記入力手段で入力した画像信
号と前記第１の発生手段で発生したパターン信号とを比
較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づい
てタイミング信号を発生する第２の発生手段と、前記第
２の発生手段で発生したタイミング信号に基づいて基本
信号を発生する第３の発生手段とを備えることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】前記パターン信号は、三角波としたことを
特徴とする請求項第１項記載の画像形成装置。
【請求項３】前記比較手段は、前記三角波に従つて前記
入力した画像信号を発振強度変調及びパルス幅変調した
パルス信号を得ることを特徴とする請求項第１項記載の
画像形成装置。