JPH11234519A

JPH11234519A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH11234519A
Application number: JP10028213A
Authority: JP
Inventors: Hideki Moriya; 秀樹守屋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】三角波の周期と振幅とを連続的に制御し、柔
軟なパルス幅変調出力を行って、高画質化を図った画像
処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】デジタル・アナログ変換手段１１は、デ
ジタル画像信号をアナログ画像信号Ｄａに変換する。三
角波周期信号生成手段１２は、画素クロック信号ＣＫか
ら三角波信号の周期に対応する三角波周期信号Ｄｔを生
成する。基準電圧信号発生手段１３は、基準電圧信号Ｄ
ｋを発生する。パターン信号生成手段１４は、三角波周
期信号Ｄｔの周期を持ち、かつ画素クロック信号ＣＫ及
び三角波周期信号Ｄｔの周期比と、基準電圧信号Ｄｋの
電圧と、から算出された振幅を持つパターン信号Ｄｐを
生成する。三角波信号生成手段１５は、パターン信号Ｄ
ｐにもとづいて、三角波信号Ｄｓを生成する。パルス幅
変調手段１６は、アナログ画像信号Ｄａと三角波信号Ｄ
ｓとを比較し、パルス幅変調を行って画像信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置に関
し、特にパルス幅変調によって画像信号を生成する、高
画質化を図った画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザを使用した電子写真式複写
装置やプリンタ等の画像処理装置では、一様に帯電され
た感光体の表面をレーザ光で露光することにより静電潜
像を形成し、この静電潜像をトナー等で現像することに
より可視像を得ている。

【０００３】また、一般にレーザはオンオフ制御される
ので、得られる出力画像は基本的に２値画像である。こ
のようなオンオフ制御されるレーザを使用した画像処理
装置では、中間調画像を再現するために、画像を網点で
表現し、網点の黒白比を変えることにより等価的に中間
調を再現することが行われている。

【０００４】この網点を出力するための信号は、入力画
像信号と所定周期の三角波を比較回路に供給してパルス
幅変調を行うことにより生成している。図１８は従来の
画像処理装置の構成を示す図である。入力デジタル画像
信号は、画像処理装置１００のＤ／Ａ変換手段１０１に
供給される。

【０００５】クロック信号発生手段１０７は、画素クロ
ック信号ＣＫを発生し、Ｄ／Ａ変換手段１０１は、この
画素クロック信号ＣＫに同期してデジタル画像信号をア
ナログ画像信号に変換する。また、このアナログ画像信
号は、コンパレータ１０６の一方の入力端子に入力す
る。

【０００６】一方、分周手段１０７ａは画素クロック信
号ＣＫを分周する。そして、分周後の画素クロック信号
は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１で構成される積分回路１
０５に入力され三角波信号となる。

【０００７】そして、三角波信号は、コンデンサＣ２と
抵抗Ｒ２からなるバイアス設定回路１１０でそのバイア
ス分を調整されて、コンパレータ１０６の他方の入力端
子に入力する。

【０００８】コンパレータ１０６では、アナログ画像信
号と三角波信号を比較し、アナログ画像信号をその濃度
に応じてパルス幅変調し、パルス幅変調出力として２値
化された画像信号を出力する。

【０００９】ここで高画質な出力画像を得るためには、
画像の種類に応じた複数の三角波信号が必要である。す
なわち、文字画像等の濃淡を明確に再現する必要のある
画像を出力する場合には周期の短い三角波を使用し、絵
柄画像等の中間調を再現する必要のある画像を出力する
場合には周期の長い三角波を使用する。

【００１０】したがって、三角波の振幅と周期を制御す
る必要がある。三角波の振幅と周期を制御する従来技術
としては、例えば、特公平７−１０５８８７号公報で
は、三角波生成回路にＣＲ積分回路の抵抗をアナログス
イッチで切り換えて振幅を制御し、クロック信号の分周
比を変更して周期を制御している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術では、あらかじめ設定された数種類の三角波し
か生成できない。このため、画像の種類に応じた高画質
な出力画像を得ることができないといった問題があっ
た。

【００１２】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、三角波の周期と振幅とを連続的に制御し、柔
軟なパルス幅変調出力を行って、高画質化を図った画像
処理装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、高画質化を図った画像処理装置におい
て、入力されたデジタル画像信号を画素クロック信号に
同期してアナログ画像信号に変換するデジタル・アナロ
グ変換手段と、前記画素クロック信号から三角波信号の
周期に対応する三角波周期信号を生成する三角波周期信
号生成手段と、基準となる電圧を持つ基準電圧信号を発
生する基準電圧信号発生手段と、前記三角波周期信号の
周期を持ち、かつ前記画素クロック信号及び前記三角波
周期信号の周期比と、前記基準電圧信号の電圧と、から
算出された振幅を持つパターン信号を生成するパターン
信号生成手段と、前記パターン信号にもとづいて、前記
三角波信号を生成する三角波信号生成手段と、前記アナ
ログ画像信号と前記三角波信号とを比較し、パルス幅変
調を行って画像信号を出力するパルス幅変調手段と、を
有することを特徴とする画像処理装置が提供される。

【００１４】ここで、デジタル・アナログ変換手段は、
入力されたデジタル画像信号を画素クロック信号に同期
してアナログ画像信号に変換する。三角波周期信号生成
手段は、画素クロック信号から三角波信号の周期に対応
する三角波周期信号を生成する。基準電圧信号発生手段
は、基準となる電圧を持つ基準電圧信号を発生する。パ
ターン信号生成手段は、三角波周期信号の周期を持ち、
かつ画素クロック信号及び三角波周期信号の周期比と、
基準電圧信号の電圧と、から算出された振幅を持つパタ
ーン信号を生成する。三角波信号生成手段は、パターン
信号にもとづいて、三角波信号を生成する。パルス幅変
調手段は、アナログ画像信号と三角波信号とを比較し、
パルス幅変調を行って画像信号を出力する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の画像処理装置の原
理図である。画像処理装置１０は、電子写真式複写装置
やプリンタの内部にあって、レーザのパルス幅変調によ
り画像信号を生成する。

【００１６】デジタル・アナログ変換手段１１は、入力
されたデジタル画像信号を画素クロック信号ＣＫに同期
してアナログ画像信号Ｄａに変換する。三角波周期信号
生成手段１２は、画素クロック信号ＣＫから三角波信号
の周期に対応する三角波周期信号Ｄｔを生成する。

【００１７】なお、三角波周期信号生成手段１２は、画
素クロック信号ＣＫに同期した高周波数信号を分周し、
連続して任意の周期に対応する所望の三角波周期信号Ｄ
ｔを生成する。詳細は後述する。

【００１８】基準電圧信号発生手段１３は、基準となる
電圧を持つ基準電圧信号Ｄｋを発生する。パターン信号
生成手段１４は、三角波周期信号Ｄｔの周期を持ち、か
つ画素クロック信号ＣＫ及び三角波周期信号Ｄｔの周期
比と、基準電圧信号Ｄｋの電圧と、から算出された振幅
を持つパターン信号Ｄｐを生成する。

【００１９】すなわち、画素クロック信号ＣＫの周期が
Ｍ、三角波周期信号Ｄｔの周期がＮの場合には、周期が
Ｎで、振幅が基準電圧信号Ｄｋの電圧のＭ／Ｎ倍のパタ
ーン信号Ｄｐを生成する。詳細は後述する。

【００２０】三角波信号生成手段１５は、パターン信号
Ｄｐにもとづいて、三角波信号Ｄｓを生成する。パルス
幅変調手段１６は、アナログ画像信号Ｄａと三角波信号
Ｄｓとを比較し、パルス幅変調を行って画像信号を出力
する。

【００２１】次に画像処理装置１０の詳細構成について
説明する。図２は画像処理装置１０の詳細構成を示す図
である。Ｄ／Ａ変換手段１１は、入力デジタル画像信号
をクロック信号発生手段１７から出力された画素クロッ
ク信号ＣＫに同期させて、アナログ画像信号Ｄａに変換
する。

【００２２】フルスケール設定手段１９は、アナログ画
像信号Ｄａのフルスケールを設定する。バイアスレベル
設定手段１８は、アナログ画像信号Ｄａのバイアスレベ
ルを設定する。

【００２３】そして、フルスケール及びバイアスレベル
が設定されたアナログ画像信号Ｄａは、パルス幅変調手
段（コンパレ−タ）１６の一方の端子に入力される。三
角波周期信号発生手段１２は、所望の三角波信号Ｄｓの
周期の三角波周期信号Ｄｔを生成する。基準電圧信号発
生手段１３は、フルスケールに応じて基準となる電圧を
持つ基準電圧信号Ｄｋを発生する。

【００２４】パターン信号発生手段１４は画素クロック
信号ＣＫ及び三角波周期信号Ｄｔの周期比と、基準電圧
信号Ｄｋの電圧と、から算出された振幅を持つパターン
信号Ｄｐを生成する。

【００２５】三角波信号生成手段１５は、入力されたパ
ターン信号から所定の振幅に制御された三角波信号Ｄｓ
を生成する。この三角波信号Ｄｓは、パルス幅変調手段
１６の他方の端子に入力される。

【００２６】パルス幅変調手段１６は、アナログ画像信
号Ｄａと三角波信号Ｄｓとを比較し、パルス幅変調を行
って画像信号を出力する。次に三角波周期信号生成手段
１２について説明する。図３は三角波周期信号生成手段
１２の構成を示す図である。

【００２７】三角波周期信号生成手段１２は、内部に電
圧制御発振器１２ｃを持ち、リファレンス分周器１２ａ
と、位相比較器１２ｂと、フィードバック分周器１２ｄ
と、で画素クロック信号ＣＫに同期した高周波数を発振
している。そして、この信号を分周器１２ｅで分周し、
三角波周期信号Ｄｔとして出力する。

【００２８】従来では三角波は、画素クロック信号ＣＫ
を分周して生成するため、画素クロック信号ＣＫの１／
ｎ（ｎは自然数）の周期の三角波しか得ることができな
かった。

【００２９】本発明の三角波周期信号生成手段１２で
は、リファレンス分周器１２ａ、フィードバック分周器
１２ｄ、分周器１２ｅの値を制御する事で、ほぼ連続的
に希望する周期の信号を得ることができる。

【００３０】次にパターン信号生成手段１４について説
明する。図４はパターン信号生成手段１４の構成を示す
図であり、図５は三角波周期信号Ｄｔを周波数／電圧変
換する際の周期比と電圧の関係を示すグラフである。縦
軸に電圧、横軸に周期比（Ｍ／Ｎ）をとる。なお、Ｍは
画素クロック信号ＣＫの周期、Ｎは三角波周期信号Ｄｔ
の周期である。

【００３１】三角波周期信号ＤｔはＦ／Ｖ変換器１４ａ
で周波数／電圧変換される。この時の周期比と電圧の関
係はグラフに示す様に比例する。変換された電圧は、オ
ペアンプ１４ｂでバッファリングされ、トランジスタＱ
１を駆動し、またトランジスタＱ１のエミッタの電圧と
して出力される。

【００３２】また、三角波周期信号Ｄｔはトランジスタ
Ｑ２に入力され、トランジスタＱ２は三角波周期信号Ｄ
ｔの周期でＯＮ，ＯＦＦする。トランジスタＱ２がＯＮ
の時パターン信号Ｄｐの出力電圧は０Ｖとなり、ＯＦＦ
の時はトランジスタＱ１のエミッタの電圧が出力され
る。つまりパターン信号Ｄｐは基準電圧（基準電圧信号
Ｄｋの電圧）×Ｍ／Ｎの振幅を持つ信号となる。

【００３３】次に三角波信号生成手段１５について説明
する。図６は三角波信号生成手段１５の構成を示す図で
ある。抵抗ＲａとコンデンサＣａで構成された積分回路
１５ａと、抵抗ＲｂとコンデンサＣｂで構成されたＤＣ
カット回路１５ｂと、からなる。

【００３４】また、Ｖ１電圧は三角波信号生成手段１５
に入力するパターン信号Ｄｐの電圧、Ｖ２電圧は積分回
路１５ａの出力電圧、Ｖ３電圧はＤＣカット回路１５ｂ
でＤＣカットされた出力電圧である。

【００３５】次に電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３の関係について説
明する。図７〜図９は電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３の関係を示す
図である。図７は画素クロック信号ＣＫの周期と三角波
周期信号Ｄｔの周期が等しくＭ／Ｎ＝１の場合、図８は
画素クロック信号ＣＫの周期と三角波周期信号Ｄｔの周
期がＭ／Ｎ＝２／３の場合、図９は画素クロック信号Ｃ
Ｋの周期と三角波周期信号Ｄｔの周期がＭ／Ｎ＝１／２
の場合である。

【００３６】このように画素クロック信号ＣＫの周期が
Ｍで、三角波周期信号Ｄｔの周期がＮの時、周期がＮ
で、振幅が基準電圧信号Ｄｋの電圧のＭ／Ｎ倍であるパ
ターン信号Ｄｐを用いると、生成される三角波信号Ｄｓ
のＶ３電圧は常に一定の値となる。

【００３７】なお、図示されていない画素クロック信号
ＣＫの周期と三角波周期信号Ｄｔの周期の関係に対して
も、三角波信号ＤｓのＶ３電圧は一定の値となる。次に
画像濃度と出力パルス幅の関係について説明する。図１
０、図１１は画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図で
あり、図１２は周期比と電圧の関係を示すグラフであ
る。縦軸に電圧、横軸に周期比（Ｍ／Ｎ）をとる。

【００３８】図１０のグラフＧ２は三角波の周期がＧ１
に対し１／２のときのものである。アナログ画像信号Ｄ
ａと三角波信号Ｄｓを比較するコンパレータ１６はその
最小パルス幅出力特性より、その値以下のパルス幅は出
力できないため、三角波の周期が短くなるとダイナミッ
クレンジは小さくなってしまう。

【００３９】そこで図１２に示すようにＦ／Ｖ変換特性
の傾きを変更することで、図１０のＧ２を図１１のＧ３
のようにすることができる。このような設定をすれば、
どのような周期の三角波でも等しいダイナミックレンジ
を得ることができる。

【００４０】次にバイアスレベル設定手段１８及びフル
スケール設定手段１９について説明する。図１３はバイ
アスレベル設定手段１８及びフルスケール設定手段１９
の周辺部を示す図である。

【００４１】デジタル画像信号はＤ／Ａ変換手段１１内
の集積回路であるＤ／Ａコンバータ１１ａでアナログ信
号に変換される。このときフルスケール設定手段１９か
らの信号はＤ／Ａコンバータ１１ａのフルスケール設定
端子に接続されており、その電圧でアナログ信号のフル
スケールを設定する。

【００４２】バイアスレベル設定手段１８は、オペアン
プ１８ａを含み、リファレンス端子１８ｂの電圧の設定
でバイアスレベルを設定し、アナログ画像信号Ｄａを出
力する。

【００４３】次に画像濃度と出力パルス幅の設定につい
て説明する。図１４〜図１７はフルスケールとバイアス
レベルの設定と、対応する画像濃度と出力パルス幅の関
係を示す図である。（Ａ）はフルスケールとバイアスレ
ベルの設定を変えた図であり、（Ｂ）は対応する画像濃
度と出力パルス幅の関係を示す図である。

【００４４】図に示すように、フルスケールとバイアス
レベルを任意に設定することで画像濃度と出力パルス幅
の関係を所望の関係に設定できる。したがって、アナロ
グ画像信号のフルスケールと基準電圧信号Ｄｋとを連動
させているため、電源変動や環境の変化などの外乱に対
してもアナログ画像信号Ｄａと三角波信号Ｄｓの振幅は
相対的に変化しないため、常に安定したパルス幅出力が
得ることができる。

【００４５】以上説明したように、本発明の画像処理装
置１０は、画素クロック信号ＣＫ及び三角波周期信号Ｄ
ｔの周期比と、基準電圧信号Ｄｋの電圧と、から算出さ
れた振幅を持つパターン信号Ｄｐを生成し、このパター
ン信号Ｄｐの振幅にもとづいて三角波信号Ｄｓを生成し
て、アナログ画像信号Ｄａとパルス幅変調を行う構成と
した。これにより、三角波の周期と振幅とを連続的に制
御でき、柔軟なパルス幅変調出力を行えるので、画像の
高画質化を図ることが可能になる。

【００４６】また、三角波の周期をどのような設定にし
ようとも何の調整も不要で所望のパルス幅変調出力が得
ることができる。例えば、システムにおいてクロック周
波数を変化させた場合においても三角波調整は不要であ
り、常にダイナミックレンジのとれたパルス幅出力が得
られる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置は、画素クロック信号及び三角波周期信号の周期比
と、基準電圧信号の電圧と、から算出された振幅を持つ
パターン信号を生成し、このパターン信号の振幅にもと
づいて三角波信号を生成して、アナログ画像信号とパル
ス幅変調を行う構成とした。これにより、三角波の周期
と振幅とを連続的に制御でき、柔軟なパルス幅変調出力
を行えるので、画像の高画質化を図ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理装置の原理図である。

【図２】画像処理装置の詳細構成を示す図である。

【図３】三角波周期信号生成手段の構成を示す図であ
る。

【図４】パターン信号生成手段の構成を示す図である。

【図５】三角波周期信号を周波数／電圧変換する際の周
期比と電圧の関係を示すグラフである。

【図６】三角波信号生成手段の構成を示す図である。

【図７】電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３の関係を示す図である。

【図８】電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３の関係を示す図である。

【図９】電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３の関係を示す図である。

【図１０】画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図であ
る。

【図１１】画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図であ
る。

【図１２】周期比と電圧の関係を示すグラフである。

【図１３】バイアスレベル設定手段及びフルスケール設
定手段の周辺部を示す図である。

【図１４】フルスケールとバイアスレベルの設定と、対
応する画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図である。
（Ａ）はフルスケールとバイアスレベルの設定を変えた
図である。（Ｂ）は対応する画像濃度と出力パルス幅の
関係を示す図である。

【図１５】フルスケールとバイアスレベルの設定と、対
応する画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図である。
（Ａ）はフルスケールとバイアスレベルの設定を変えた
図である。（Ｂ）は対応する画像濃度と出力パルス幅の
関係を示す図である。

【図１６】フルスケールとバイアスレベルの設定と、対
応する画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図である。
（Ａ）はフルスケールとバイアスレベルの設定を変えた
図である。（Ｂ）は対応する画像濃度と出力パルス幅の
関係を示す図である。

【図１７】フルスケールとバイアスレベルの設定と、対
応する画像濃度と出力パルス幅の関係を示す図である。
（Ａ）はフルスケールとバイアスレベルの設定を変えた
図である。（Ｂ）は対応する画像濃度と出力パルス幅の
関係を示す図である。

【図１８】従来の画像処理装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０画像処理装置１１デジタル・アナログ変換手段１２三角波周期信号生成手段１３基準電圧信号発生手段１４パターン信号生成手段１５三角波生成手段１６パルス幅変調手段ＣＫ画素クロック信号Ｄａアナログ画像信号Ｄｋ基準振幅信号Ｄｐパターン信号Ｄｓ三角波信号Ｄｔ三角波周期信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高画質化を図った画像処理装置におい
て、入力されたデジタル画像信号を画素クロック信号に同期
してアナログ画像信号に変換するデジタル・アナログ変
換手段と、前記画素クロック信号から三角波信号の周期に対応する
三角波周期信号を生成する三角波周期信号生成手段と、基準となる電圧を持つ基準電圧信号を発生する基準電圧
信号発生手段と、前記三角波周期信号の周期を持ち、かつ前記画素クロッ
ク信号及び前記三角波周期信号の周期比と、前記基準電
圧信号の電圧と、から算出された振幅を持つパターン信
号を生成するパターン信号生成手段と、前記パターン信号にもとづいて、前記三角波信号を生成
する三角波信号生成手段と、前記アナログ画像信号と前記三角波信号とを比較し、パ
ルス幅変調を行って画像信号を出力するパルス幅変調手
段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記三角波周期信号生成手段は、前記画
素クロック信号に同期した高周波数信号を分周し、連続
して任意の周期に対応する前記三角波周期信号を生成す
ることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記アナログ画像信号のバイアスレベル
を設定するバイアスレベル設定手段をさらに有すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】前記アナログ画像信号のフルスケールを
設定するフルスケール設定手段をさらに有することを特
徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】前記基準電圧信号発生手段は、前記フル
スケールに応じて前記基準電圧信号を発生することを特
徴とする請求項４の画像処理装置。