JPH06227033A - デジタル画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガンマ補正を小さくし安定した出力濃度特性
を有するデジタル画像形成装置を提供する。 【構成】 デジタル画像形成装置では、デジタルの画像
読取信号に応じて感光体を露光するレーザビームの露光
の光強度やパルス幅が変調される。ここで、レーザビー
ムの発光周期ごとにピークを有する波形を発生し、画像
読取信号とピーク波形とを合成し、ピークを有する駆動
信号を出力する。これにより、レーザビームを発生する
半導体レーザの駆動信号にピークをもたせることができ
る。したがって、低階調度の画像読取信号に対して、ピ
ークに対応する感光体位置では従来より半導体レーザの
露光量が増える。このため、低濃度での階調特性の非線
形性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームの変調に
よる電子写真プロセスを用いたデジタルプリンタなどの
デジタル画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザのレーザビームを用いて感
光体の露光を行う電子写真法を用いたデジタル画像形成
装置では、入力される多値デジタルデータ（原稿の読取
データ）に対応してレーザビームが変調されて、読取デ
ータに対応した潜像が感光体上に作られる。この潜像が
現像されて、得られたトナー像が紙の上に転写され、次
に定着されて、原稿の画像が再現される。画像再現に際
しては、画像安定化のために、感光体上に作成した基準
トナー像の濃度を検出し、最大濃度を一定に保つ制御が
行われ、レーザ発光強度、感光体表面電位などが調整さ
れる。さらに、特に中間調画像やカラー画像において、
入力される多値読取データに対して階調補正が重要であ
る。一般に、感光体の感光特性、トナーの特性、使用環
境等種々の要因がからみ合って、再現された画像濃度レ
ベルはレーザ光の露光レベルには正確には比例しない。
このような非線形特性は一般にガンマ特性(階調特性)と
呼ばれ、印字された再現画像の忠実度が低下する大きな
要因となっている。そこで、半導体レーザの出力パワー
について、あらかじめ出力特性を補正して比例特性を実
現させることが行われている。これを階調補正（いわゆ
るガンマ補正）という。すなわち、多値読取データに対
して、低階調度で出力パワーを大きくし、高階調度で出
力パワーを小さくして、再現画像の濃度を読取データの
階調度に比例させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】感光体上での潜像の形
成においては、こうして補正された読取データに対応し
てレーザビームの露光量が画素ごとに変調される。ここ
に、レーザビームの変調法には、強度変調（パルス幅一
定）とパルス幅変調（光強度一定）がある。強度変調で
は、１画素に対するレーザビームの露光時間は一定に保
つ一方、レーザビームの強度が、階調補正された読取デ
ータに対応して変調される。パルス幅変調では、レーザ
ビームの強度は一定に保つ一方、１画素に対するレーザ
ビームの露光時間（パルス幅）が、階調補正された読取
データに対応して変調される。いずれの変調方法でも、
１画素ごとに多階調の表現が可能であるが、得られた出
力濃度特性（ガンマ特性）が、読取データ（露光量）に
対して非線形になる。そのため、再現特性を狙いどおり
に補正する上述のガンマ補正が必要である。このガンマ
補正量は特に低濃度部（ハイライト部分）で大きくな
り、再現特性が変動しやすい。また、小さなノイズまで
も再現してしまうことがある。ガンマ補正量は小さいほ
うが、画像の安定性がよくなり、低濃度部分での画像の
抜けもなくなる。したがって、ガンマ補正量が小さい変
調が望ましい。

【０００４】本発明の目的は、ガンマ補正を小さくし安
定した出力濃度特性を有する画像形成装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子写真プ
ロセスを用いたデジタル画像形成装置は、受信したデジ
タルの画像読取信号に対応して、感光体を照射するレー
ザビームの発光周期ごとに１つのピークを有する波形を
有する出力信号を出力するピーク波形発生回路と、ピー
ク波形発生回路の出力信号に応じて変調される光量のレ
ーザビームを半導体レーザに発生させる駆動回路とを備
えたことを特徴とする。好ましくは、上記の波形合成回
路は、出力する駆動信号のピーク値が一定になるよう
に、駆動信号の増幅率を１画素ごとに設定する増幅回路
を備える。好ましくは、上記のピーク波形発生回路が、
入力される画像読取信号が小さいほど急な傾きのピーク
を発生する。好ましくは、上記のピーク発生回路は、ク
ロック信号を微分してピーク波形を発生し、上記の波形
合成回路は、画像読取信号と微分波とを合成する。

【０００６】

【作用】デジタル画像形成装置では、デジタルの画像読
取信号に応じて感光体を露光するレーザビームの光強度
やパルス幅が変調される。この変調に用いる駆動信号と
して、従来は矩形波を用いていたが、本発明では、駆動
信号にピークを持たせる。すなわち、ピーク波形発生回
路は、レーザビームの発光周期ごとにピークを有する波
形を有する出力信号を出力する。これにより、レーザビ
ームを発生する半導体レーザの駆動信号にピークをもた
せることができる。したがって、低階調度の画像読取信
号に対して、ピークに対応する感光体位置では従来より
半導体レーザの露光量が増える。このため、低濃度での
階調特性の非線形性が改善される。好ましくは、駆動信
号のピークの高さは一定にされる。これにより、低階調
信号でもピークの高さが高いため階調特性の非線形性が
改善される。好ましくは、合成された駆動信号の波形
は、入力されるデジタル画像信号が小さいほど急な傾き
のピークをもつ。したがって、画像信号が０に近づくに
つれピーク幅が０に近づく。逆に、画像信号が増えるに
つれピークの傾斜がゆるやかになり、通常の矩形波に近
づく。これにより、立ち上がり形状が可変にでき、階調
特性の非線形性がさらに改善される。ピーク波形発生回
路は、たとえばクロック信号を微分してピーク波形を発
生する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例に
ついて説明する。 （ａ)デジタルカラー複写機の構成 図１は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機の
全体構成を示す断面図である。デジタルカラー複写機
は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１００と、イ
メージリーダ部で読み取った画像を再現する複写部２０
０とに大きく分けられる。イメージリーダ部１００にお
いて、スキャナ１０は、原稿を照射する露光ランプ１
２、原稿からの反射光を集光するロッドレンズアレー１
３、および、集光された光を電気信号に変換する密着型
のＣＣＤカラーイメージセンサ１４を備えている。スキ
ャナ１０は、原稿読取時にはモータ１１により駆動され
て、矢印の方向（副走査方向）に移動し、プラテン１５
上に載置された原稿を走査する。露光ランプ１２で照射
された原稿面の画像は、イメージセンサ１４で光電変換
される。イメージセンサ１４により得られたｒ,ｇ,ｂの
３色の多値電気信号は、読取信号処理部２０により、イ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかの８ビ
ットの読取データＣ，Ｍ，Ｙ，ＢＫに変換され、同期用
バッファメモリ３０に記憶される。

【０００８】図２は、ＣＣＤセンサ１４により読み取ら
れた画像データを処理する読取信号処理部２０のブロッ
ク図である。カラー原稿は、ＣＣＤセンサ１４により光
電変換され、原稿反射率データ（アナログ電圧）ｒ，
ｇ，ｂが得られる。このアナログ電圧は、次に、デジタ
ル化処理部２１で、ノイズ除去、信号増幅、ゲイン可変
の後、Ａ／Ｄ変換され、反射率データ（デジタル値）
Ｒ，Ｇ，Ｂに変換される。この反射率データは、次に、
濃度変換部２２で、ｌｏｇ変換により濃度データＤ_R，
Ｄ_G，Ｄ_Bに変換され、次に色補正処理部２３で、マスキ
ングなどの色補正処理がなされ、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（ＢＫ）の各色
のデータに変換された後に、画像処理部２４で、編集、
変倍、濃度補正、画質モニタなどの画像処理が施され、
読取データとして出力される。この読取データは、画像
形成の際は、ガンマ補正などの補正を受けた後、レーザ
ビームにより感光体上に露光され、静電潜像が形成され
る。

【０００９】図１に戻って説明を続けると、次いで、複
写部２００において、プリントヘッド部３１は、読取信
号処理部２０から入力される読取データに対して感光体
の階調特性に応じた階調補正(γ補正)および後述の波形
変換を行った後、レーザダイオード駆動信号を生成し
て、この駆動信号により半導体レーザ１２１（図３参
照）を発光させる。

【００１０】画像データに対応してプリントヘッド部３
１から発生されるレーザビームは、反射鏡３７を介し
て、回転駆動される感光体ドラム４１を露光する。感光
体ドラム４１は、１複写ごとに露光を受ける前にイレー
サランプ４２で照射され、帯電チャージャ４３により一
様に負に帯電されている。この状態で露光をうけると、
感光体ドラム４１上の照射位置の電位が低下して、原稿
の静電潜像が形成される。シアン、マゼンタ、イエロ
ー、ブラックのトナー現像器４５ａ〜４５ｄのうちいず
れか一つだけが選択され、感光体ドラム４１上の静電潜
像を現像する。静電潜像の減衰電位が現像バイアス電位
よりも低電位になると、現像器４５のスリーブ表面に運
ばれてきたトナー(負電荷を有する)が感光体ドラム４１
上に付着しトナー像が形成される。次に、転写前イレー
サランプ５５によって感光体上の電荷を消したあとに、
現像されたトナー像は、転写チャージャ４６により転写
ドラム５１上に巻きつけられた複写紙に転写される。

【００１１】上記印字過程は、現像器４５を切り替えて
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブ
ラック（ＢＫ）の４色について繰り返して行われる。こ
のとき、感光体ドラム４１と転写ドラム５１の動作に同
期してスキャナ１０はスキャン動作を繰り返す。最終転
写が終了すると、複写紙は、分離爪４７を作動させるこ
とによって転写ドラム５１から分離され、定着装置４８
を通って定着され、排紙トレー４９に排紙される。こう
して、フルカラーコピーが得られる。なお、複写紙は用
紙カセット５０より給紙され、転写ドラム５１上のチャ
ッキング機構５２によりその先端がチャッキングされ、
転写時に位置ずれが生じないようにしている。

【００１２】以下に説明する各実施例では、プリンタ制
御系での半導体レーザの駆動信号の発生方式がそれぞれ
異なる。 Ａ．第１実施例 図３は、第１実施例のプリンタ制御系を示す。この複写
機のプリント動作は、ＣＰＵを備えるプリンタ制御部１
０１により制御される。バッファメモリ３０の多値の読
取データは、インターフェース１１１を介してファース
トインファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ１１２に記
憶される。画像形成時には、プリンタ制御部１０１は、
ガンマ補正データを記憶するＲＯＭ１０２から読み出し
たガンマ補正データをガンマ補正回路１１３に送る。Ｆ
ＩＦＯメモリ１０２から読み出された読取データは、ガ
ンマ補正回路１１３にて補正され、次に反転回路１１４
により値が反転される（たとえば、０〜１０２４から１
０２４〜０へ）。この値は、Ｄ／Ａ変換器１１５により
アナログ値に変換されて、波形変換回路１１６に出力さ
れる。さらに、１ドットごとにピーク電圧の最大値は一
定になるようにガンマ補正回路１１３の出力に応じて増
幅率設定回路１４１により設定された増幅率で増幅率切
換回路１４２によりアンプ１１７の増幅率が設定され
る。

【００１３】一方、微分波発生器１３２は、クロック回
路１３１が発生するクロック信号を基に、微分波を発生
する。この微分波は、クロックの立ち上がりと立ち下が
りで異なった極性の波形を有する。そこで、微分波は、
整流器１３３により整流されて、出力極性の反転部分が
削除される。次に、オフセット回路１３４で微分波の定
数部分が調整され、波形変換回路１１６に出力される。
波形変換回路１１６は、入力される信号と微分波とを合
成し、強度変調信号を得る。次に、この信号は、アンプ
１１７で増幅され、ピーク値が一定にされる。また、プ
リンタ制御部１０１は、感光体感度、機械使用環境など
の影響を補正するために、全体のゲインを設定し、ゲイ
ン切換信号発生器１０３に送る。発生されたゲイン切換
信号は、ゲイン切換回路１１８に送られる。アンプ１１
７の出力信号は、ゲイン切換回路１１８で出力値を所定
増幅率で増幅された後、ドライブＩ／Ｏ１１９を介して
Ｌ／Ｄドライバ１２０に出力される。Ｌ／Ｄドライバ１
２０は、このピークを有する駆動信号に従って半導体レ
ーザ１２１を駆動する。なお、プリンタ制御部１０１
は、クロック切換回路１０４に信号を送り、半導体レー
ザ駆動用の変調クロック（１〜ｎ画素の階調表現画素サ
イズ、本実施例では１画素、の周期に対応する）のデュ
ーティ比を切り換えることができる。指定されたデュー
ティ比の変調クロックは、パラレルＩ／Ｏ１０５を介し
てＬ／Ｄドライバ１２０に送られ、Ｌ／Ｄドライバ１２
０の発生する駆動信号を設定デューティ比で変調する。

【００１４】図４は、図３に示したプリンタ制御系にお
ける画像信号の処理を示す。最上段に示されるＦＩＦＯ
メモリ１１２からの画像データ（ａ）は、反転回路１１
４により反転されて（ｂ）、次に、アナログ値（ｅ）に
変換されて、波形変換回路１１６に出力される。一方、
クロック回路１３１からのクロック信号（ｃ）は、微分
波発生回路１３２にて、クロック信号の立ち上がりで微
分され、クロックの立ち上がり時にピークを有する微分
波形が発生される。この微分波形は、オフセット回路１
３４で一定値だけオフセットされた後（ｄ）、波形変換
回路１１６に出力される。波形変換回路１１６は、この
２つの波形を合成（本実施例では、減算）する（ｆ）。
すなわち、オフセット回路１３４の発光制御出力（ｄ）
とＤ／Ａ変換器１１５の出力（ｅ）との差を検出し、Ｄ
／Ａ変換器１１５の出力（ｅ）が発光制御出力（ｄ）よ
り小さい部分を０で置き換えることにより画像データ
（ａ）の波形を、ピークを有する波形に変換する。

【００１５】さらに、波形合成後のピーク値をそろえる
ように、画素ごとの画像信号（または反転信号、Ｄ／Ａ
出力でもよい）に応じてアンプ１１７の増幅率を設定
し、波形変換回路１１５の出力をアンプ１１７で増幅す
る。これにより、ドライブＩ／Ｏ１１９が出力するドラ
イブ信号（ｇ）は、合成後のピーク値が一定で、その立
ち上がり形状を可変にできる。半導体レーザ１２１は、
このドライブ信号の大小に応じてその発光出力を可変に
される。

【００１６】なお、本実施例では、画像データをいった
ん反転し、Ｄ／Ａ変換した後、波形変換しているが、こ
の場合には、発光制御出力（ｄ）のピーク値がＤ／Ａ変
換出力（ｅ）より若干大きいくらいが望ましい。微分波
形状（時定数）およびオフセット値にもよるが、１．０
５倍から２倍までが適当である。また、オフセット回路
１３４のオフセット値は、発光制御出力のピーク値の５
０〜９０％くらいが望ましい。

【００１７】図５は、階調変化に伴うドライブ出力波形
（ｇ）の変化を示す。１ドット幅（パルス幅）は固定さ
れ、出力ピークの高さはクロックの立ち上がりエッジ側
で同一である。図よりわかるように、画像データ（濃
度）すなわちドライブ出力が小さいときは、ドライブ出
力が増加するにつれパルス幅が増加する。これは、アン
プ１１７による増幅において、ピーク波形部分の増幅率
が画像データが小さいほど大きくなるためである。この
ように、本実施例では、ピークを有する発光制御出力
（ｄ）を一律に流しておいて画像データに応じたＤ／Ａ
出力（ｅ）をアナログ的に減算することで、比較的容易
に目的の波形を得ることができる。

【００１８】図６は、入力データ（画像データ）に対す
る本実施例での露光、現像、転写、定着後の出力濃度特
性を、従来のレーザ強度変調の場合の出力濃度特性とと
もに示す。本実施例の出力濃度特性は、ハイライト部
（低濃度部）での立ち上がりが非常に早くなっているこ
とが分かる。また、高濃度に達するまでの出力濃度の入
力に対する傾き（変化）もゆるやかになっている。

【００１９】図７は、出力濃度特性の立ち上がりが早く
なることを説明するための図式的な図であり、画像デー
タが０からしだいに増加していくときの感光体表面での
電位分布を図式的に示す。静電潜像は、一様に暗部電位
Ｖ_oに帯電された感光体を照射することにより形成さ
れ、トナーは、潜像電位が現像バイアス電位Ｖ_Bより低
下したときに付着する。すなわち、最初の現像がされる
までには、暗部表面電位Ｖ_oから現像器のバイアス電圧
Ｖ_Bまで潜像電位を低下させなければならない。本実施
例では、ドライブ出力は、画像データが小さくてもピー
ク幅は狭いがピーク値が大きい。したがって、照射によ
る潜像電位は、画像データが小さくても現像バイアス電
位Ｖ_Bより低下しやすい。これは、感光体ドラムへの平
均光量が同じであっても、微分波ピークの分だけ発光強
度が部分的に強く、露光量極大部の電位をより低くでき
るためである。図の斜線部は、立ち上がり濃度に対応す
る。

【００２０】図８は、比較のために、従来の強度変調法
の場合の画像出力を次第に増加していく場合の電位分布
を図式的に示す。この場合、画像データが小さいとき
は、潜像電位の低下が小さく、トナーが付着しはじめる
のは、画像データがある程度大きくなってからである。
したがって、ある程度入力信号が大きくならないと、出
力濃度が現れない。これに対し、本実施例では、先に説
明したように、初期出力でもピーク出力は最大であるた
め、現像可能な潜像電位になるまでの出力変化は少なく
てすむ。

【００２１】図９と図１０は、それぞれ、本実施例の強
度変調法と従来の強度変調法の場合の、画像データを３
段階に（左から右へ）増加した場合の４ドット画像の潜
像電位を示す。斜線部がトナーが付着する部分を表す。
本実施例の強度変調の信号は、先に説明したようにピー
クを有するので、潜像電位の最低値ａｉの低下が大きい
ので、画像濃度が小さくても、従来の強度変調に比べ
て、トナーが付着しやすい。本実施例では図９の左に示
すように、小さい画像データに対してもトナーが付着す
るのに対し、図１０の従来の場合は、トナーが付着しに
くい。

【００２２】目標とする再現特性（たとえば原稿濃度に
たいして出力がリニアになる特性）を実現するために行
われているガンマ補正において、本実施例では、図６に
示すような出力濃度特性が実現されるので、補正量を小
さく押さえることができる。したがって、環境などの外
乱や耐久による画像再現特性の変化幅が非常に小さく安
定したものになる。特に出力濃度特性の立ち上がりが早
いので、ハイライト部の再現が安定し、また、その実質
的な再現能力を向上させることができる。濃度再現特性
のダイナミックレンジが広がり、実効的な階調数が増加
できる。

【００２３】なお、後で説明する第２実施例におけるよ
うに、増幅度設定回路１４１と増幅度切換回路１４２と
を設けずに、すなわちアンプ１１７の増幅率を画素ごと
に変化させずに、一定にしても、半導体レーザ１２１の
ドライブ信号はピークを有するので、従来の強度変調に
比べて、階調特性の非線形性は減少する。

【００２４】以上に説明した実施例では、半導体レーザ
の発光は、１〜ｎ画素あたり（複数画素周期）の基本周
期の全期間に行われるが、次のように、レーザ駆動にお
いて１基本周期の中に非発光期間を設けてもよい。すな
わち、制御信号である微分波と画像データのＤ／Ａ変換
出力とを波形変換する際に、クロック切換回路１０４を
作動させて発光デューティ比を１００％以外の値に設定
し、強制的に非発光時間を作ることで一定周期のパター
ンを作成してもよい。発光デューティ比を設定して、非
発光部分を設けるので、レーザ走査方向とは９０°異な
る方向に縦線状のパターンが作成され、レーザ走査方向
へのノイズを打ち消すために、非常に滑らかな再現がで
き、画像の品質が改善される。

【００２５】図１１は、発光デューティ比を設定した場
合の波形変換の状況を示す。波形変換は、図４と同様に
行われ、Ｌ／Ｄドライバ１２０にドライブ信号が送られ
る。ここで、図１１に示す波形のうち、（ａ）〜（ｇ）
は、図４と同じである。同時に、プリンタ制御部１０１
からのクロック切換信号に基づいてクロック切換回路１
０４において変調クロックが切り換えられ、この切り換
えられた変調クロックのデューティ比に基づいて、ドラ
イブＩ／Ｏ１１９が出力するドライブ信号（ｇ）が変調
される。変調クロックは、たとえば変調クロック（ｈ）
のように、クロック回路１３１のクロック１の基本周期
の７５％ＯＮ，２５％ＯＦＦ（デューティ比７５％）と
してもよい（ここに、ＯＮは発光期間、ＯＦＦは非発光
期間となる。）。すなわち、Ｌ／Ｄドライバ１２０は、
入力されるドライブ出力（ｇ）を、７５％の期間でだけ
ドライブ出力（ｉ）として出力する。また、クロック回
路１３１のクロック信号（ｃ）の基本周期の整数倍を１
周期とし、そのなかのいくつかの基本周期でＯＮ、残り
をＯＦＦとしてもよい。この変調では、ドライブ出力
（ｉ）は、１画素当たりの全時間でレーザを駆動せず、
先に設定したＯＮ−ＯＦＦのデューティ比（７５％）に
従って駆動する。

【００２６】このように非発光期間を設けることによ
り、現像におけるトナー付着において、ドット間で濃度
の薄い部分ができるので、高発光レベルでの飽和が遅れ
る。図１２は、このように変調したときの出力濃度特性
を、従来の強度変調の場合とともに示す。図より明らか
なように、本実施例の場合の出力濃度特性は、デューテ
ィ比を変化させない場合（図６）と比べてもさらに立ち
上がりが早く、高濃度飽和が極端に遅くなる。したがっ
て、もともとのプロセスの持つ出力濃度特性（再現特
性）が非常にゆるやかな傾きを持ち、画像再現の滑らか
さがより一層増す。本実施例では、レーザ発光にデュー
ティ比を設けたが、好ましくは、非発光部を設けた分だ
けレーザの最大パワー設定をＯＦＦ時間の割合に応じて
大きくする。すなわち、発光時間のデューティ比Ｘ
（％）に対し、最大発光強度ＰをＰ₀×（１００／Ｘ）
となるように制御する。ここに、Ｐ₀は、デューティ比
Ｘが１００であるときの最大発光強度である。これによ
り、感光体ドラム表面への平均光量は同じになり、全体
としてのエネルギー変化はなく、最大濃度は変化しな
い。この露光量制御により、ガンマ特性の立ち上がりが
さらに早く、また濃度飽和が遅くなり、ガンマ特性の非
線形性が一層改善される。

【００２７】Ｂ．第２実施例 本実施例では、ピークを有する発光制御出力を一律に流
しておいて画像読取データに応じたＤ／Ａ出力をアナロ
グ的に加算することで、ピークを有する目的の波形に変
換する。図１３は、本実施例におけるプリンタ制御系の
ブロック図を示す。このプリンタ制御系の第１実施例の
プリンタ制御系（図３）との違いは、本実施例では、波
形変換回路１２３の波形合成において、微分波発生器１
３２が整流器１３３を介して出力する発光制御信号であ
る微分波と、Ｄ／Ａ変換器１１４が出力する画像データ
のＤ／Ａ変換出力とを加算することである。したがっ
て、第１実施例に用いた反転回路１１４は必要でなく、
また、アンプ１２２を用いる。波形を合成する際には、
微分波出力は、合成されるＤ／Ａ出力（増幅後）の最大
値の５〜５０％位が望ましい。そこで、Ｄ／Ａ変換器１
１５の出力は、適当な増幅率でアンプ１２２により増幅
されて、波形変換回路１２３に出力される。その他の構
成は、第１実施例のプリンタ制御系（図３）と同じであ
るので、詳細な説明は省略する。

【００２８】図１４は、このプリンタ制御系において、
増幅度設定器１４１と増幅度切換回路１４２を用いない
で、アンプ１１７の増幅率を一定にした場合における信
号処理を示す。最上段に示される画像データ（ａ）は、
アナログ値（ｄ）に変換されて、波形変換回路１２３に
出力される。一方、クロック回路１３１からのクロック
信号（ｂ）は、微分波発生回路１３２にて、クロック信
号の立ち上がりで微分され、クロック信号の立ち上がり
時にピークを有する微分波形が発生され、次に、整流回
路１３３で反転極性部分を除き、次に、オフセット回路
１３４でオフセットされてピークを取り出した後
（ｃ）、波形変換回路１２３に出力される。微分波
（ｃ）が一定な出力が得られる。波形変換回路１２３
は、この２つの波形を合成（本実施例では、加算）する
（ｅ）。これにより、ドライブ出力（ｆ）は、クロック
の立ち上がりにピークを有することになる。

【００２９】本実施例での出力濃度特性は、図６と同様
に、ハイライト部（低濃度部）での立ち上がりが非常に
早くなり、また、高濃度に達するまでの出力濃度の入力
に対する傾き（変化）もゆるやかになる。

【００３０】さらに、クロック切換回路１０４により変
調クロックのデューティ比を可変にすると、さらに階調
特性の非線形性が改善される。図１５は、発光デューテ
ィ比を７５％に設定した場合の波形変換の状況を示す。
波形変換は、図１４と同様に行われ、Ｌ／Ｄドライバ１
２０にドライブ信号が送られる。ここで、図１４に示す
波形のうち、（ａ）〜（ｆ）は、図１４と同じである。
同時に、プリンタ制御部１０１からのクロック切換信号
に基づいてクロック切換回路１０４において変調クロッ
クが切り換えられ、この変調クロック（ｇ）に基づいて
ドライブ信号が変調される。変調クロックは、ここで
は、変調クロック（ｇ）のように、クロック回路１３１
のクロック信号（ｂ）の基本周期の７５％ＯＮ，２５％
ＯＦＦ（デューティ比７５％）とする（ここに、ＯＮは
発光期間、ＯＦＦは非発光期間となる。）。すなわち、
Ｌ／Ｄドライバ１２０は、入力されるドライブ出力
（ｇ）を、７５％の期間でだけドライブ出力（ｉ）とし
て出力する。また、クロック信号（ｂ）の基本周期の整
数倍を１周期とし、そのなかのいくつかの基本周期でＯ
Ｎ、残りをＯＦＦとしてもよい。この変調では、ドライ
ブ出力（ｉ）は、１〜ｎ画素当たりの全時間でレーザを
駆動せず、先に設定したＯＮ−ＯＦＦのデューティ比
（７５％）に従って駆動する。

【００３１】このように非発光期間を設けた場合の出力
濃度特性は、図１２と同様に、デューティ比を変化させ
ない場合と比べてもさらに立ち上がりが早く、高濃度飽
和が極端に遅くなる。したがって、もともとのプロセス
の持つ出力濃度特性（再現特性）が非常にゆるやかな傾
きを持ち、画像再現の滑らかさがより一層増す。

【００３２】本実施例では、レーザ発光にデューティ比
を設けたが、好ましくは、非発光部を設けた分だけレー
ザの最大パワー設定をＯＦＦ時間の割合に応じて大きく
する。これにより、ガンマ特性の立ち上がりが極端に早
く、また濃度飽和が遅くなり、ガンマ特性の非線形性が
一層改善される。さらに、第１実施例におけるように、
増幅度設定器１４１と増幅度切換回路１４２を用いて、
画素ごとに増幅率を変化させて、出力信号のピーク値を
一定にすると、さらに非線形性が改善される。

【００３３】Ｃ．第３実施例 本実施例では、微分波を１画素ごとに微分のＲＣ時定数
を切換えることで波形変換し、微分波形変換のレベルを
変える。この方法は、確実に微分波ピークの減衰率を変
えられるが、切換スピードが遅い。したがって、レーザ
発振周波数の小さいプリンタに使用できる。図１６のブ
ロック図に示すように、ガンマ補正回路２１３からの画
像データは、その出力に応じて定数設定器２１５により
微分波発生器２１４の微分のＲＣ時定数を変更され、微
分波発生器２１４により微分によるピークを有する形状
に変換される。その後、アンプで増幅、ゲイン調整さ
れ、ドライブ信号とされる。この場合は、画像データに
応じて微分のＲＣ定数を切り換えることでクロックから
の信号を微分した波形の形状を変更させることができ
る。

【００３４】次に、図１６に示すプリンタ制御系につい
てさらに説明する。このプリンタ制御系は、ＣＰＵを備
えるプリンタ制御部２０１により制御される。多値の読
取画像データは、インターフェース２１１を介してファ
ーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ２１２
に記憶される。クロック回路２３１は、ＦＩＦＯメモリ
２１２とクロック切換回路２３２にクロックを出力す
る。画像形成時には、プリンタ制御部２０１は、ガンマ
補正データを記憶するＲＯＭ２０２から読み出したガン
マ補正データをガンマ補正回路２１３に送る。ＦＩＦＯ
メモリ２１２から読み出された画像データは、ガンマ補
正回路２１３にて補正される。

【００３５】補正された画像データは、次に、微分波発
生器２１４と定数設定器２１５に送られる。微分波発生
器２１４は、入力信号をＤ／Ａ変換によりアナログ値に
変換し、このＤ／Ａ出力を微分する。この微分におい
て、微分波発生器２１４は、画像信号の階調度（たとえ
ば２５６段階）でＲＣ時定数のそれぞれ異なる並列の微
分回路を備えていて、定数設定器２１５で設定されたＲ
Ｃ時定数の微分回路で微分を行う。定数設定器２１５
は、入力値が小さいほど微分のためのＲＣ時定数を大き
く設定し、微分波発生器２１４に送る。一方、クロック
切換回路２３２が発生するクロック信号は、微分波発生
器２１４と遅延回路２１６に送られる。微分波発生器２
１４は、このクロックに同期して、設定されたＲＣ時定
数をもとに、微分波を発生する。これにより、発生され
る微分波の立ち上がり形状は可変にされる。なお、発生
される微分波は、入力されるクロック信号の立ち上がり
と立ち下がりで信号の極性が反転するので、適切なデュ
ーティ比のクロックを作成し、それに基づいて波形変換
することが望ましい。好ましくは、微分発生器２１４の
後に、第１実施例のように整流器を通して、出力極性の
反転部分を削除する。反転期間を利用すると、先の実施
例のように発光デューティ比を設定して得られる効果と
同等のものを得ることが可能である。また、微分波発生
器２１４の内部に、変調周期で微分波発生器２１４をリ
セットするリセット回路を設けるとさらによい。

【００３６】微分波発生器２１４の出力は、アンプ２１
７で増幅される。プリンタ制御部２０１は、感光体感
度、機械使用環境などの影響を補正するために、全体の
ゲインを設定し、ゲイン切換信号発生器２０３に送る。
発生されたゲイン切換信号は、ゲイン切換回路２１８に
送られる。アンプ２１７の出力信号は、ゲイン切換回路
２１８で変化された後で、ドライブＩ／Ｏ２１９を介し
てＬ／Ｄドライバ２２０に出力される。Ｌ／Ｄドライバ
２２０は、この値に従って半導体レーザ２２１を駆動す
る。なお、プリンタ制御部２０１は、クロック切換回路
２０４に信号を送り、変調クロックのデューティ比を切
り換えることができる。指定されたデューティ比の変調
クロックは、パラレルＩ／Ｏ２０５を介してＬ／Ｄドラ
イバ２２０に送られ、Ｌ／Ｄドライバ２２０の発生する
駆動信号を設定デューティ比で変調する。本実施例での
出力濃度特性は、図６と同様に、ハイライト部（低濃度
部）での立ち上がりが非常に早くなり、また、高濃度に
達するまでの出力濃度の入力に対する傾き（変化）もゆ
るやかになる。デューティ比を変化させて非発光期間を
設けると、画質はさらに改善される。

【００３７】Ｄ．第４実施例 本実施例では、画像信号のＤ／Ａ出力自体を微分して波
形変換が行われる。図１７は、本実施例のプリンタ制御
系を示す。この複写機のプリント動作は、ＣＰＵを備え
るプリンタ制御部３０１により制御される。多値の読取
画像データは、インターフェース３１１を介してファー
ストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ３１２に
記憶される。画像形成時には、プリンタ制御部３０１
は、ガンマ補正データを記憶するＲＯＭ３０２から読み
出したガンマ補正データをガンマ補正回路３１３に送
る。ＦＩＦＯメモリ３１２から読み出された画像データ
は、ガンマ補正回路３１３にて補正され、次にＤ／Ａ変
換器３１４によりアナログ値に変換されて、微分波発生
器３１５に送られる。微分波発生器３１５は、Ｄ／Ａ変
換器３１４からの信号を基に、微分波を発生し、波形変
換回路３１６に出力する。さらに、ガンマ補正回路３１
３の出力に応じて増幅率設定回路３４１により設定され
た増幅率で増幅率切換回路３４２によりアンプ３１７の
増幅率が設定される。これにより、１周期ごとにピーク
電圧は一定にされる。

【００３８】一方、第２クロック回路３３１が発生する
クロック信号は、第１クロック回路３３２が発生するク
ロック信号とともに、クロック切換回路３３３に送られ
る。クロック切換回路３３３からのクロック信号は、ガ
ンマ補正回路３１３とリセット回路３３４に送られる。
リセット回路３３４は、ガンマ補正回路３１３、微分波
発生器３１５および波形変換回路３１６にリセット信号
を送る。波形変換回路３１６は、入力される信号のうち
反転部を削除してレーザ駆動用アナログ信号を得る。次
に、この信号は、アンプ３１７で増幅され、ピーク値が
一定にされる。また、プリンタ制御部３０１は、感光体
感度、機械使用環境などの影響を補正するために、全体
のゲインを設定し、ゲイン切換信号発生器３０３に送
る。発生されたゲイン切換信号は、ゲイン切換回路３１
８に送られる。アンプ３１７の出力信号は、ゲイン切換
回路３１８で出力値が所定増幅率で増幅された後、ドラ
イブＩ／Ｏ３１９を介してＬ／Ｄドライバ３２０に出力
される。Ｌ／Ｄドライバ３２０は、この値に従って半導
体レーザ３２１を駆動する。

【００３９】図１８は、波形変換の状況を示す図であ
る。画像信号のＤ／Ａ出力から、微分発生器３１５によ
り微分波が発生される。この微分波は、波形変換回路３
１６で整流されて、波形変換出力が得られる。この出力
は、次に、アンプ３１７により、ピークが一定になるよ
うに画素ごとに設定された増幅率で増幅され、ドライブ
出力が得られる。ここで、画素の連続部で、各画素ごと
にリセット回路３３４によりリセットをかけ、信号の区
切りをつけている。これは、処理すべき画素の信号と前
の画素の信号との差が微分されるのを避け、処理すべき
画素の信号のみについて処理するためである。本実施例
により出力濃度特性は、従来の強度変調に比べて、ハイ
ライト部（低濃度部）での立ち上がりが早くなり、ま
た、高濃度に達するまでの出力濃度の入力に対する傾き
（変化）もゆるやかになる。

【００４０】Ｅ．第５実施例 以上では、強度変調方式のレーザ露光方式について説明
した。一方、従来のパルス幅変調方式では、各ドットの
濃度に応じて半導体レーザに与える駆動信号のパルス幅
を変えることによって、同一光強度でレーザの発光時間
を変化させ、濃度に応じた大きさのドットを形成する。
一般に、パルス幅変調方式の装置においては、ドットの
大きさで画像の濃度を表現するので、感光体上の露光部
の電位は再現すべき濃度にかかわらず、比較的均一であ
る。しかし、駆動信号のパルス幅が微小であるときに
は、感光体の電位が十分下がりきらず、不安定になりや
すい。また、低濃度部での濃度の立ち上がりもにぶい。

【００４１】そこで、本実施例のパルス幅変調方式にお
いては、微分波を用いて駆動信号にピークを設けること
によりガンマ補正を小さくできる。すなわち、図１９に
示すように、駆動信号のパルスを単なる矩形波形ではな
く、パルスの始めにピークを持たせることによって、低
濃度でも画像濃度が安定し、また、ガンマ特性の非線形
性も緩和される。このため、従来から知られている変換
回路（パルス幅発生回路）により各ドットに応じたパル
ス幅の信号が発生される。変換回路は、たとえば、図１
３のプリンタ制御系において、ガンマ補正回路１１３の
後に配置すればよい。その後に、画像信号に対応したパ
ルス幅に駆動信号を制御するようにクロック周期で発生
された微分波のパルス幅が変更されて、ピークを持つよ
うに波形変換される。本実施例のパルス幅変調における
出力濃度特性は、従来のパルス幅変調に比べて、ハイラ
イト部（低濃度部）での立ち上がりが早くなり、低濃度
での画像再現が安定する。

【００４２】

【発明の効果】１画素中で信号出力の周期を変えること
なく１ドットごとにたとえば２５６階調表現が可能であ
る。階調特性の非線形性が軽減され、ガンマ補正を小さ
くかつ精度よく行え、最終出力濃度特性の安定化を達成
できる。特にハイライト（低濃度）部の再現が安定し、
かつ滑らかになり、肌色再現などの優れた画像を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機
の全体構成を示す断面図である。

【図２】 ＣＣＤセンサにより読み取られた画像データ
を処理する読取信号処理部のブロック図である。

【図３】 第１実施例での複写機の制御系のブロック図
である。

【図４】 波形変換における信号波形の図である。

【図５】 階調変化に伴うドライブ出力波形の変化を示
す図である。

【図６】 出力濃度特性の図である。

【図７】 本実施例の強度変調における減衰電位の図で
ある。

【図８】 従来の強度変調における減衰電位の図であ
る。

【図９】 本実施例の強度変調における減衰電位の図で
ある。

【図１０】 従来の強度変調における減衰電位の図であ
る。

【図１１】 波形変換における信号波形の図である。

【図１２】 出力濃度特性の図である。

【図１３】 第２実施例での複写機の制御系のブロック
図である。

【図１４】 波形変換における信号波形の図である。

【図１５】 波形変換における信号波形の図である。

【図１６】 第３実施例での複写機の制御系のブロック
図である。

【図１７】 第４実施例での複写機の制御系のブロック
図である。

【図１８】 波形変換の状況を示す図である。

【図１９】 パルス幅変調方式でのドライブ信号の１例
の図である。

【符号の説明】

３１…レーザヘッド、 ４１…感光体ドラム、１０
１、２０１、３０１…プリンタ制御部、１０４、２０
４、３０４…クロック切換回路、１１３、２１３、３１
３…ガンマ補正回路、１１６、１２３、２１６、３１６
…波形変換回路、１１７、２１７、３１７…アンプ、１
２０、２２０、３２０…Ｌ／Ｄドライバ、１２１、２２
１、３２１…半導体レーザ、１３２、２１４、３１５…
微分波発生器、１４２、２４２、３４２…増幅度切換回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 一之 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 衛藤 浩一 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信したデジタルの画像読取信号に対応
   して、感光体を照射するレーザビームの発光周期ごとに
   １つのピークを有する波形を有する出力信号を出力する
   ピーク波形発生回路と、 ピーク波形発生回路の出力信号に応じて変調される光量
   のレーザビームを半導体レーザに発生させる駆動回路と
   を備えたことを特徴とする電子写真プロセスを用いたデ
   ジタル画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたデジタル画像形成
   装置において、 上記の波形発生回路は、出力する駆動信号のピーク値が
   一定になるように、駆動信号の増幅率を１画素ごとに設
   定する増幅回路を備えることを特徴とするデジタル画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されたデジタル画像形成
   装置において、 上記のピーク波形発生回路が、入力される画像読取信号
   が小さいほど急な傾きのピークを発生することを特徴と
   するデジタル画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載されたデジタル画像形成
   装置において、 上記のピーク発生回路は、クロック信号を微分してピー
   ク波形を発生し、画像読取信号と微分波とを合成するこ
   とを特徴とするデジタル画像形成装置。