JPH0550909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は像形成装置に関し、特にデイザ変換法
とパルス幅変調による多値出力を組合せた階調記
録方式の像形成装置に関するものである。

［従来技術］ デジタルプリンタの階調記録は１、０の２値出
力のデイザ法によるものが多い。しかしこの方式
は階調性を良くしようとすると解像度が悪くなる
関係にある。例えば、白を含めて17階調とするに
は４×４のデイザマトリクスが必要であり、65階
調とするには８×８のデイザマトリクスが必要で
ある。このように階調数を多くとればデイザ変換
領域は広がり、解像度が悪くなる関係にある。こ
のためデイザ法と１画素ビーム多値出力とを組合
せて解像度を落とさずに階調性を良くする方法が
考えられている。この方法によると、例えば４×
４のデイザマトリクスの場合、ビーム２値出力で
は17階調までしかとれないが、そのままの解像度
でビーム３値出力にすると33階調まで、ビーム４
値出力にすると49階調まで、ビーム５値出力にす
ると65階調までとれるようになる。

一方、デイザパターンには大別して分散型とド
ツト集中型がある。ビーム２値出力では分散型
（例えばベイヤー型）よりドツト集中型（例えば
渦巻型）の方が階調性が良いことが知られてい
る。しかしパルス幅変調ビーム多値出力を採用し
た場合に渦巻型デイザパターンを用いると次のよ
うな問題が発生する。例として４×４のデイザマ
トリクスとパルス幅０、1/2、１ドツトのビーム
３値出力を考えることにする。第２図は一例の渦
巻型デイザパターンをビーム主走査、副走査との
関係において示す図である。図において、ビーム
は左から右へ主走査され、該主走査１回毎に上か
ら下へ副走査される。また第３図はパルス幅変調
されたビーム３値出力信号を示す。図において、
ａは画素形成に同期しているクロツク信号、ｂは
独立の1/2ドツト幅に変調された画素信号、ｃは
独立の１ドツト幅に変調された画像信号、ｄは、
例えば第２図のデイザパターンの１から２に向け
て主走査方向にドツトが太つていくときの（１＋
１／２）ドツト幅に変調された画像信号、ｅは同じ
く３から４へ向けて主走査方向と逆方向にドツト
が太つていくときの（1/2＋１）ドツト幅に変調
された画像信号である。この説明は、常に主走査
に沿つて１画素の左側から1/2ドツト幅ずつ太つ
てゆく規約に従つている。

第４図ａ〜ｃは主走査Ｘ及び副走査Ｙ方向にガ
ウス分布で近似されるレーザビームスポツトで、
感光体を主走査したときのエネルギー分布を示す
図である。図において、信号b′〜e′は夫々第３図
の画像信号ｂ〜ｅで感光体を露光した場合に対応
している。さて、このようなエネルギー分布で露
光された感光ドラムがトナーにより顕像化される
場合に、（１＋1/2）ドツト幅信号ｄによる露光
と、（1/2＋１）ドツト幅信号ｅによる露光とでは
結果のプリント濃度が異なる。しかもビームパワ
ーが変動したり、現像プロセスに係る諸条件が変
動したような場合には、連続した（１＋1/2）ド
ツト幅信号ｄによる露光の方が不連続の（1/2＋
１）ドツド幅信号ｅによる露光よりも結果の濃度
に影響を受けにくいことが解る。更に詳しく述べ
ると、第４図ｂ及びｃの信号d′とe′では夫々顕像
化レベルd₁より上にある光エネルギーの部分が顕
像化されドツトを形成する。この場合に、例えば
ビームパワーを大きくすると光エネルギーがそれ
に比例して大きくなり、顕像化レベルd₁が相対的
にd₂まで下がつてドツトが大きくなる関係が容易
に理解される。電子写真方式のプリンタでは、か
かる状態がビームパワーの変動のみならず、感光
体電位、現像バイアス等の諸条件の変動によつて
も現れるものである。しかし、何れにしてもドツ
トの大きさの変動、つまり濃度の変動は連続した
（１＋1/2）ドツト幅信号ｄによる露光の方が不連
続の（1/2＋１）ドツト幅信号ｅによる露光より
も小さいことが解る。しかもレーザドライバによ
つてはパルス駆動信号に対する発光の立上りが遅
れるものがあり、（1/2＋１）ドツト幅信号ｅによ
る露光の場合は立上りが２回あるからその分立上
りロスが大きくなり、不安定性が増す。更に３
値、４値、５値…とビーム多値出力化を進めてい
くと、階調数は多くとれる反面、画質の不安定性
は増すのである。このように、従来のパルス幅変
調とビーム多値出力と渦巻型デイザパターンを併
用すると、主走査方向にドツトが太るときと、そ
の逆方向にドツトが太るときとでは階調性が異
り、特に後者はビームエネルギの変動や電子写真
プロセス諸条件の変動による画質の影響を受けや
すいという欠点があつた。

［目的］ 本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みて成さ
れたものであつて、その目的とする所は、階調性
の一様で安定な像形成装置を提供することにあ
る。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明に係る一実施例を
詳細に説明する。

第１図は本発明に係る一実施例のレーザビーム
プリンタの主要構成を示すブロツク図である。図
において、画像入力データはデイザ変換部１に入
力され、画像出力１画素につき複数階調信号を出
力するようにデイザ変換される。即ち、図中１ａ
は1/2ドツト階調変換するデイザマトリクスであ
り、１ｂは１ドツト階調変換するデイザマトリク
スである。次にデイザ変換部１の階調出力はパル
ス幅変調回路２に入力される。ここではクロツク
信号ａに同期してデイザ変換部１の階調出力に基
づき、1/2ドツト幅にパルス幅変調された画像信
号、１ドツト幅にパルス幅変調された画像信号、
及び主走査方向にドツトが太つていくときの（１
＋1/2）ドツト幅にパルス幅変調された画像信号
等が形成される。しかしデイザマトリクスの配列
により、主走査と逆方向にドツトが太つていくと
きの（1/2＋１）ドツト幅にパルス幅変調される
ような画像信号は形成されないようになつてい
る。この点については後述する。次にパルス幅変
調回路２の画像出力信号は半導体レーザ３を２値
駆動する。該半導体レーザ３からの２値変調光ビ
ームはコリメートレンズ４を介して回転多面鏡５
に入射され、ここで主走査（矢印Ｈ）方向に偏向
され、その偏向光ビームは結像レンズ６により感
光ドラム９上に結像される。その際、主走査の先
端部に配されたミラー７からの反射光は光検出器
８で検出され、主走査の同期信号を形成してい
る。また同時に感光ドラム９は矢印Ｖ方向に回転
されるから、結果としてドラム９の面上には主走
査と副走査による潜像が形成される。

第５図ａ〜ｆは主走査、副走査に沿う反復デイ
ザ変換により、出力画像に現れるべき濃度中心か
らビーム走査方向にはドツトを太らせるようにデ
イザ変換し、該ビーム走査方向の逆方向にはドツ
トを太らせないようにデイザ変換する一実施例の
デイザパターンを示す図である。同図ａは３×３
で1/2ドツト階調にデイザ変換するパターン、同
図ｂは同じく３×３で１ドツト階調にデイザ変換
するパターンである。この両パターンでビーム３
値（０、1/2、１）出力のパルス幅変調信号を形
成している。さて、両パターンａ，ｂをみると、
ドツトの太る方向は常に右方向（走査方向）と下
方向（副走査方向）であることが解る。しかしデ
イザパターンは主走査及び副走査に沿つて２次元
的に繰返されるのであるから、ある出力画素を中
心にデイザパターンをみれば同図ａのパターンは
夫々同図ｃ〜ｆのパターンのようにみえる。従つ
てマトリクス内のドツトの太り方を追つただけで
はビーム走査の逆方向にはドツトを太らせないよ
うにしている関係が容易に判断できない。同図ｂ
のデイザパターンについても同様である。すなわ
ち、本実施例ではデイザパターンの繰返しも考慮
して、実質的にビーム走査の逆方向にはドツトを
太らせないようにしているのである。

つまり、同図ｃのパターンの繰り返しを考慮す
ると、第１ライン目ではデイザ値が９→１→３→
９→１→３と繰り返されるので、３つのデイザ値
のうち一番数の小さいデイザ値からビームの走査
方向に対して１→３→９の順で、この３つのデイ
ザ値を周期としてドツトが太つていくことがわか
る。

第６図ａ〜ｃは他の種類のデイザ変換について
ドツトを打つ順序を示したものであり、ビーム走
査の逆方向にドツトを太らせることが禁止される
例を示した図である。同図ａのパターンは第２ラ
イン目で４→１→８→４→１→８とデイザ値が変
化するので４と１の所で、或は、８と４の所でデ
イザ値が減少し、また、第３ライン目では３→２
→９→３→２→９とデイザ値か変化するので３と
２の所で、或は、９と３の所でデイザ値か減少す
る。このため、これらの場所でビーム走査の逆方
向にドツトを太らせるから使用できない。同図ｂ
のパターンはその第１ライン目で１→６→３→１
→６→３とデイザ値が変化するので、３と１の所
で（或は、６と３の所で）、デイザ値が減少し、
その場所でビーム走査の逆方向にドツトを太らせ
るから使用できない。同図ｃのパターンは１と２
の所で上に太つているが、本実施例では副走査の
関係にあたるから使用できる。

第７図ａ，ｂは夫々ビーム３値出力の場合の1/
２ドツトと１ドツトのデイザ変換について、ドツ
トを打つ順序を示した図である。同図ａとｂとで
はドツトを打つ順序が異なつていることに注目さ
れたい。これら1/2ドツトと１ドツトとは必ずし
も同じ順序で打たれなくてもよいし、1/2ドツト
のレベルを省いていきなり１ドツトを打つたり、
複数個を同時に打つてもよいのである。

第８図ａ〜ｄは４×４のデイザ変換についてド
ツトを打つ順序を示した図である。このうち同図
ａ〜ｃは同一のパターンについて視点を変えたも
のであるが、第５図で説明したのと同様にしてマ
トリクス内のドツトの太り方を追つただけではビ
ーム走査の逆方向にはドツトを太らせないように
している関係が容易に判断できないことが解る。

更に解像度を落とさず階調性を良くする方法と
して基本マトリクス複数個で階調整を表現する方
法がある。例えば、３×３の基本マトリクス４個
を階調性表現の単位とし、対角に２個ずつのドツ
トを打つていくようにすると階調数は３×３のマ
トリクス１個の場合の２倍になる。第９図はこの
方法に本発明を適用した例を、ドツトを打つ順序
で示す図である。解像度にかかわるドツト集中の
単位は３×３の基本マトリクスであり、階調性表
現の単位は３×３の基本マトリクスを４個用い
た、即ち６×６のマトリクスである。この６×６
のマトリクスに２個ずつドツトを打つていくこと
により、階調数は３×３のマトリクス１個の場合
の２倍になる。この例では６×６のマトリクスに
２個ずつドツトを打つていつたが、１個ずつ打つ
ようにすれば、階調数は３×３マトリクス１個の
場合の４倍になるが、ドツト数が少ないハイライ
ト部分でテクスチヤーパターンが出やすくなる。
尚、本発明はサーマルプリンタ、インクジエツト
プリンタ等としても実現可能である。

［効果］ 以上述べた如く本発明によれば、主走査ｍ画素
×副走査ｍ画素のデイザマトリクスを用い、入力
画素信号をパルス幅変調信号に変換し、パルス幅
変調信号に基づき、ビームを走査し、画像を形成
する装置において、前記デイザマトリクスの主走
査方向のデイザ値の配列を、そのデイザマトリク
スを繰り返して配置した場合に、前記主走査ｍ個
のデイザ値のうち一番数の小さいデイザ値からビ
ームの走査方向に順次デイザ値が増加するように
ｍ個のデイザ値を配列したことにより、前記主走
査ｍ画素のうち一番数の小さいデイザ値からビー
ムの走査方向に対して前記ｍ画素を周期としてド
ツトを太らせることができ、これにより出力画像
の階調性を一様化し、高画質な多階調画像を出力
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のレーザビーム
プリンタの主要構成を示すブロツク図、第２図は
一例の渦巻型デイザパターンをビーム主走査、副
走査との関係において示す図、第３図はパルス幅
変調されたビーム３値出力信号を示す図、第４図
ａ〜ｃは主走査Ｘ及び副走査Ｙ方向にガウス分布
で近似されるレーザビームスポツトで感光体を主
走査したときのエネルギー分布を示す図、第５図
ａ〜ｆは主走査、副走査に沿う反復デイザ変換に
より、出力画像に現れるべき濃度中心からビーム
走査方向にはドツトを太らせるようにデイザ変換
し、該ビーム走査方向の逆方向にはドツトを太ら
せないようにデイザ変換する一実施例のデイザパ
ターンを示す図、第６図ａ〜ｃは他の種類のデイ
ザ変換についてドツトを打つ順序を示したもので
あり、ビーム走査の逆方向にドツトを太らせるこ
とが禁止される例を示した図、第７図ａ，ｂは
夫々ビーム３値出力の場合の1/2ドツトと１ドツ
トのデイザ変換について、ドツトを打つ順序を示
した図、第８図ａ〜ｄは４×４のデイザ変換につ
いてドツトを打つ順序を示した図、第９図は基本
マトリクス複数個で階調性を表現する他の実施例
のデイザ変換について、ドツトを打つ順序を示し
た図である。 ここで、１……デイザ変換部、２……パルス幅
変調回路、３……半導体レーザ、４……コリメー
トレンズ、５……回転多面鏡、６……結像レン
ズ、７……ミラー、８……光検出器、９……感光
ドラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力画像信号を少なくとも主走査ｍ画素×副
   走査ｍ画素を基本マトリクス単位とするデイザマ
   トリクスと比較し、１画素の入力画像信号に対し
   パルス幅の異なるパルス幅変調信号を出力するパ
   ルス幅変調手段と、 前記パルス幅変調手段からの異なるパルス幅の
   パルス幅変調信号に基づき記録のためのビームを
   主走査方向に走査するとともに、ビームが照射さ
   れる記録媒体を副走査方向に移動させることによ
   り画像を形成する画像形成手段とを有し、 前記デイザマトリクスの主走査方向のデイザ値
   の配列を、そのデイザマトリクスを繰り返して配
   置した場合に、前記主走査ｍ個のデイザ値のうち
   一番数の小さいデイザ値からビームの走査方向に
   順次デイザ値が増加するようにｍ個のデイザ値を
   配列することにより、前記主走査ｍ画素のうち一
   番数の小さいデイザ値からビームの走査方向に対
   して前記ｍ画素を周期としてドツトを太らせるよ
   うにしたことを特徴とする像形成装置。