JPS58114570A

JPS58114570A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPS58114570A
Application number: JP56209563A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kawamura; 尚登河村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1981-12-26
Publication date: 1983-07-07
Also published as: JPH0359622B2; US4553173A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、中間調を有する画像を表示する画像出力方式
に関し、特に、例えばレーザビームプリンク等に？いて
出力表示する中間調画像の解像度Ｒよび階調性をともに
高めるようにしたものであるロ一般に、回転多面鏡や振動ミラーを用いた走査系は、走
査角度を大きくとれること、色分散が少ないこと等によ
り、レーザを用いたファクシミリ装置、各種ディスプレ
イ装置、印刷装置等に多く用いられており、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。

かかる走査系に？いては、従来、中間調画像を記録、表
示するために、記録、表示面に？ける１画素を、ｎを正
の整数としてｎｘｎ個の微画素よりなるマトリックス構
造により構成し、そのそれぞれの微画素を塗り潰すか否
かの明暗、すなわち、白色微画素と黒色微画素との配分
により中間調な再現するようにしている。丁なわち、例
えば、第１図に示すように、７画素を２×−個の微画素
のマトリックス構造により構成し、画素ｌを微画素−の
明暗の組合わせにより中間調を再現するには、同図の（
０）〜（４）に示すように順次に微画素コを塗り潰して
いくことにより、θＩｃｅコ、３．’ＩのＳ段階の明度
を得るようにしており、一般に、１画素をｎＸｎ個の微
画素よりなる微画素マトリックスにより構成し、ｎＸｎ
＋／段階の階調を再現するようにしている。

上述のような態様による中間調画像出力方式の利点は、（１）　　各微画素の記録を白黒ａ値のディジタル信号
により制御し得るのでシステムの構成が簡単となる。

（２）シたがって、感光体のガンマ特性は、非線形であ
ってもよく、感光体の選択が任意となる。

笠な挙げることができる。

かかる画像出力方式による画像処理系の概略構成を第２
図に示す。図示の構成に？いては、画像のサンプル点Ｉ
に２ける明度情報を表わす入力信号（Ｘｉ）、？を比較
器グにより一定の比較値（Ｃｉ）ｊと比較し、その大小
に応じて出力信号（Ｙｔ）４を得る。その比較値Ｃ１は
、第３図＋Ｂｌに示すように。

一般に、ｊＸｌ＜個の小区画よりなるマトリックス構造
を有する比較マトリックスによって設定してあり、第３
図人に例示した明度レベルの入力信号Ｘ１をこの比較マ
トリックスの各小区画に設定した閾値レベルとそれぞれ
比較し、明度レベルが閾値レベルを超えた小区画に対応
する微画素のみな黒レベルすなわち論理レベルＩｌｌ、
ｔｌとする出力信号’Ｙｉをｊｘｋ個形成する。かかる
ｊＸｌ（個の微画素マトリックスが表わす明暗の組合わ
せよりなる濃度パターンは、入力画像の各画素をｊＸｌ
ｃ個の微画素に区分し、各微画素を組織的に塗り潰すこ
とによって形成する。

上述のようにして形成した出力画像信号Ｙ１を第２図示
の構成におけるメモＩＪ　’７に一旦記憶した後、ある
いは１面接に、出力装置に供給して記録。

表示する。例えば、第３図囚〜（ＣＩに順次に示すよう
に、入力信号ＸｉがＸｉ　＝５・３×π であり、また、比較マトリックスＣｉ　　がなる１ｘｌ
Ｉ個の閾値区画からなるものとする。なお、入力信号Ｘ
ｉの最大値Ｘ１ｍａｘ−八〇とする。

その結果、得られる出力信号Ｙ１はとなる。かかる明暗決定を画像中の各画素について行な
った結果をメモリ７に記憶させる。

上述のような明暗の決定を行なう比較器グの動作の態様
を第４図に示し、比較マトリックスの構成例を第５図に
示し、また、その結果得られる濃度パターンの例を第６
図に示す。

各図に例示するように、入力画像データ（Ｘｔ）３を６
ビツト構成とし、その６ビツト構成の画像データＸｌ　
により０−６１Ｉの段階よりなる６５階調を表わし、そ
の６５階調を比較、決定する比較マトリックス（Ｃｔ）
＆をｒＸｇ個の小区画をもって構成し、乙！階調に対す
る６ψ段階の閾値／−Ａグを第５図に示すように各小区
画にそれぞれ設定する。しかして、図示の比較マトリッ
クスにおいては、ｒｘざマトリックスなグ個のダ×ダマ
トリックスよりなるｌ領域に分割する。しかして、画素
の濃度レベルが各閾値レベルを超えた微画素を黒色にす
るものとすれば１例えば画素の製置レベルＸ１＝／３の
ときにば、出力画像濃度レベルＹｌの黒白の構成は第６
図に示すようになる。かかるｌ領域の比較マトリックス
との比較により決定した出力画像の解像度は、各領域な
なすり×ヶマトリックスを単位として表わされ、一方、
出力画像の階調性はｌ領域を総合したｇｘｇマトリック
スを単位として表わされるのであるから、出力画像の解
像度と階調性とが、視覚特性に対して巧みに適合するこ
とになる。すなわち、視覚特性としては、空間周波数の
低域成分、例えば人物像の肌の部分等に対しては階調性
を強く必要とするが、空間周波数の高域成分、例えば人
物像の輪郭等に対しては１階調性は多少低下しても、解
像度を高（する必要があるので、解像度決定の単位とし
ては小さいｇｘｇマトリックスな用い、また、階調性決
定の単位としては多段の閾値比較が可能なｔｘｔマトリ
ックスを用いることにより、視覚的に良好な結果が得ら
れることになる。

しかしながら、かかる態様の微画素マトリックスの濃度
レベル決定においては、濃度パターン中、黒色ドツトの
配分数が少ない画像部分にＲける再生画像の忠実性が損
なわれるという問題が生ずる。

すなわち１画素を構成する微画素マトリックスが表わす
濃度パターンが、第７図因〜（２）に示すように順次に
変化すると、黒色ドツトの配分数が増して〜・（に従っ
て各ドツト間のピッチが狭くなり、かかる濃度パターン
の集合よりなる画像の解像度が画素の濃度レベルの増大
とともに増大することになる。すなわち、第７区間の状
態においては黒ドツト間のピッチが、縦横ともに、微画
素のサイズをａとしたとき、ざａとなるのに対し、同図
ｆＢｌの状態においては斜め方向にＩｒ１ａ　ピッチと
なり。

同図ｆｃｌの状態においては、縦横ともに、ｌａピッチ
とｇａピッチとの混在となり、同図（Ｄ＋の状態に８い
ては縦横ともにｌａピッチとなる。

上述のよ５に、濃度の増大に伴う黒ドツト配分数の増大
によって黒ドツト間のピッチが変化すると、記録１表示
した画像の空間周波数に対する依存性が強い場合には、
画像の濃度レベルが黒ドツト配分数に比例して忠実に再
現されず、所期の濃度レベルより濃くなったり、薄くな
ったりし、出力画像の階調性が著しく低下することにも
なるので、上述した解像度の変化とともに、出力画像の
画質を著しく劣化させ、高画質の出力画像を得ることが
困難となるという欠点が生ずる。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、出力画
像の基本空間周波数が一定となるように比較マトリック
スにおける閾値レベルの配分な行ない、画像出力装置本
来の空間周波数依存性が強い場合にも、出力画像の解像
度と階調性とが平衡して艮好な画質の出力画像が得られ
るようにした画像出力方式を提供することにある。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず１本発明画像出力方式な適用するに好適な画像記録
装置として、レーザビームプリンタの構成例を第８図乃
至第１０図につき説明する。第８図および第９図におい
て、／／Ａは感光ドラム、／／Ｂは転写ドラムであり、
それぞれ矢印の方向に回転する。感光ドラム／／Ａの周
囲には、その回転方向に沿い、−次歪電器ｌコ、露光同
時帯電部／３．全面露光器ｌダ、現像器／ｊ、転写帯電
器／Ａおよびクリーニング部ｌりを順次に配置しである
。また、１ｇは、第ｉｏ図に示す光学系のうち、集光レ
ンズ／９に到るまでの元ビーム走査部である。

つぎに、第ｉｏ図に示す光学系において、半導体レーザ
２３から出射した光ピームコＯは、コリメータレンズコ
ダにより平行光束となって、高速回転中の回転多面鏡２
Ｓに入射し、その反射鏡面、２＆−／にて反射された後
に、結像手段としての集光レンズｉｑを透過して感光ド
ラム／／Ａ上に結像し、回転多面鏡、２５の回転に伴う
反射鏡面、２５−／の反射角の変化に応じて主走査を行
なう。

なお、副走査は感光ドラム／／Ａの回転によって行な５
ｏかかる状態にて入力信号を半導体レーザ２３に供給し
、その入力信号によって光強度な変調したレーザビーム
元により感光ドラム／／Ａの面上に画像を形成する。し
かして、各回の主走査の開始位置を揃える水平同期信号
を発生させるために、レーザビームの主走査開始位置よ
りわずかに外側をレーザビームが通過する際に、そのビ
ーム光をミラー、２／を介して光検出器コλに導き、ビ
ーム光の入射に応じて水平同期信号を発生させる。その
水平同期信号発生の時点から所定の時間が経過したとき
を主走査開始点として入力信号の半導体レーザコ３に対
する供給を開始する。

しかして、第８図？よび第９図に示した構成のレーザビ
ームプリンタにおいては、−次歪電器／Ｊにより直流コ
ロナ放電を回転中の感光ドラム／／Ａの表面との間に生
成させ、感光ドラム／／Ａの表面圧おける感光体を一様
に正もしくは負に帯電させる。また、露光同時帯電部／
３ＶＣおいては、上述の一次帯電とは逆極性の直流コロ
ナ放電もしくは交流コロナ放電を感光体に対して生成さ
せると同時に１回転多面鏡２５によって主走査をする光
ビームを感光ドラム／／Ａの表面に照射してその表面上
に静電潜像な形成する。ついで、螢光灯などの全面照射
器ｌｌＩにより感光体面上の静電潜像に対して均一に光
の照射な施すことにより、記録用レーザビーム光が入射
した個所と当らない個所との間の表面電位差を増大させ
て、高コントラストの静電潜像な感光ドラム／／Ａの表
面上に形成する。

ついで、かかる高コントラストの静電潜像を現像器１５
により顕像化するが、かかる現像（はマグネットブラシ
法あるいはファーブラシ法を用いるのが好適であり、そ
の現像により生じたトナー像を転写帯電器１６により転
写ドラム／／Ｂに巻回した記録紙上に静電的に転写する
。なお、現像器ｉｓは、イエロー（Ｙｌ／！；Ｙ、マゼ
ンタ輌１５Ｍ。

シアンｔａ　／　ｓ　ｃの３色に対応した３個のユニッ
トからなり、３回の現像、すなわち、感光ドラム／／Ａ
の３回転により１枚のカラー画像を転写ドラム／／Ｂ上
の記録紙に転写して記録するとともに、トナー像転写後
の感光ドラム／／Ａ上にある残余のトナーをクリーニン
グ部１７のローラにより拭き取ってクリーニングを施す
。

つぎに、上述のよう＝な電子写真における静電潜像およ
び現像・転写のＭ’ｌ’Ｆ値の空間周波数に対する変化
の例を第１１図に示す。そのＭＴＦ値は、図から明らか
なように、空間周波数の上昇に伴つ℃急激に低下し℃い
る。したかつ℃、前述したように、第５図示のように構
成した比較マトリックスを用いて画素毎のドツトパター
ンを記録した場合には、第７図につき前述したように、
低濃度であって黒ドツト配分数の少ない領域においては
基本空間周波数がその黒ドツト配分数の変化により顕著
な変化を呈するので、出力画像の画質？よび記録濃度が
所期の程度には得られな（なる。したがつ℃、基本空間
周波数すなわち、黒ドツト相互間のピッチがつねに一定
値であることが望ましいことになる。

これに対し、本発明により一定の基本空間周波数を呈す
るドツトパターンが形成されるようにした比較マトリッ
クスの構成例を第１２図に示す。

図示の比較マ）　ＩＪラックスおける順次の閾値の構成
配置の態様は、第５図に示した従来の比較マトリックス
にＲけるとほぼ同様であるが、閾値ｌ。

コ、３．ダについては、図示のように、／微画素区画を
亭個の不区画に再区分して、それらｌ個の／Ｊ％区画に
ゲ段階の閾値／、２．．３．４１をそれぞれ設定し１例
えばパルス幅変調の形態にて黒ドツトが表わす濃度を変
化させる。したがって、第１２図示の本発明による比較
マトリックスを用いれば。

低濃度の領域に？いても、従来とは格段に異なり。

はぼ同一ピッチのドツトパターンによる網点画像が形成
される。

かかる同一ピッチのドツトパターンによる出力画像の例
を第１３図（イ）〜（至）に順次に示す。図示の出力画
像を第７図囚〜（２）に順次に示した従来の出力画像と
比較すれば明らかなとおりに、ドツトパターンによる基
本格子のピッチがつねに一定となり、前述した従来の問
題、すなわち、出力画像の解像度Ｒよび階調性が入力画
像におげろとは比例しなくなる問題が全く生じなくなる
。

つぎに１本発明による上述のよ５な出力画像を得るため
の出力画像信号形成回路の構成例を第１４図に示す。図
示の回路構成においては、アナログ・ディジタル変換器
３１からの６ビツト構成の入力ディジタル画像信号Ｘｉ
を比較器グａ　ｇ　ｌ／−１）　ａ４ｔＱ　、　４１４
ｄに並列に供給する。しかして、比較器Ｊａにおいては
、上述の比較マトリックスを格納したり一ドオンリメモ
リＪ４ｔから読み出した一つの閾値Ｃ１（５）と入力画
像信号Ｘｉとのレベル比較を行ない、Ｘｌ）Ｃｉであれ
ば、出力ディジタル画像信号Ｙ１−／　を得、つぎの／
パルス発生器３コａによりｌ微画素に相当するパルス幅
の７パルス信号を発生させる。なお、その比較マトリッ
クスは第１５図に示すように、グ以上の閾値レベルを設
定したものであり、したがって、入力画像信号Ｘｉが閾
値レベルｌ、コ、３に対応するものであれば、上述した
出力ディジタル画像信号Ｙ、＝／は得られない。

一方、比較器ｌＩｂ　＋　４’　Ｃ＋　ｌ　ｄはそれぞ
れ閾値レベルＣ１を／、２．．３に固定した比較レベル
をそれぞれ内蔵してＳす、それらの比較器ダ’ｂ　＠　
’Ｉ　Ｃ＋ｌＩｄにそれぞれ対応させてハパルス発生器
、７１ｂ。

％パルス発生器３コＣ１％パルス発生器３．２ｄをそれ
ぞれ接続してあり、入力画像信号Ｘ１がそれぞれＸｌ＝
　／、　Ｘｌ−２、Ｘｌ−３であったときに、ｌ微画素
幅に対し、号のパルス幅を有する％パルス信号、％のパ
ルス幅を有する％パルス信号１％のパルス幅を有する％
パルス信号を各パルス発生器３Ｊ、ｂ、３２ｃ、３コｄ
　からそれぞれ発生させ、前述したｌパルス信号ととも
に多大カオア回路３３にて組合わせ、出力画像信号を形
成して取出す。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各画
素を微画素マトリックスにより構成し、同様に構成して
順次の段階の閾値レベルを設定した比較マトリックスと
のレベル比較により出力画像を記録表示する画像出力方
式において、同一ピッチのドツトパターンによる高解像
度、高階調の高品位出力画像を記録・表示することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は微画素マトリックスの構成の態様の例を順次に
示す線図、第２図は画像処理系の概略構成を示すブロッ
ク線図、第３図囚、βｌ　、　Ｉｃ＋は画素、比較マト
リックス、ドツトパターンの例をそれぞれ示す線図、第
４図は比較器の動作の態様を示す線図、第５図は従来の
比較マトリックスにぢげる閾値設定の例を示す線図、第
６図はドツトパターンの構成例を示す線図、第７図ｔＡ
Ｉ　、　ＩＢＩ　、　Ｃ＋　。（２）は濃度パターンの濃度変化の態様の例を順次に示
す線図、第８図および第９図はレーザビームプリンタの
構成例をそれぞれ示す斜視図および側面図、第１０図は
同じくその光学系の構成例を示す斜視図、第１１図は同
じ（そのＭＴＦ値特性の例を示す特性的縮図、第１２図
は本発明による比較マトリックスの構成例を示す線図、
第１３回置。旧１　、１ｃＩ　、　（Ｄ＋は本発明による濃度パター
ンの濃度変化の態様の例を順次に示す線図、第１４図は
本発明による画像処理回路の構成例を示すブロック線図
、第１５図は本発明による比較マトリックスの他の構成
例を示す線図である。ｌ・・・画素、　　　　　　コ・・・微画素、３・・・
入力信号、ｌｌ・・・比較器。！・・・比較値、　　　　　６・・・出力信号、り・・
・メモリ。／／Ａ・°°感光ドラム、　　／／Ｂ・・・転写ドラム
、１２・・・−次歪電器、　　　　／３・・・露光同時
帯電器。／４Ｚ・・・全面露光器、　　　　ｔＳ・・・現像器、
１６・・・転写帯電器、　　　１７・・・クリーニング
部。ｉｔ・・・光ビーム走査部、　　１９・・・集光レンズ
。、２０パ°光ビーム、　　　、７／・・・ミラー。２２・・・光検出器、　　　コ３・・・半導体レーザ。 −ｑ・・・コリメータレンズ。コＳ・・・回転多面鏡、　　、ｚｒ−ｉ・・・反射鏡面
。３　ｌ・・・アナログ・ディジタル変換器、３コａ・・
・　ｌパルス発生器、３２ｂ・・・Ｋパルス発生器。３、ｌｃ・・・％パルス発生器。３２ｄ・・・％パルス発生器、３３・・・多入力オア回路、３グ・・・比較マトリックス用ＲＯＢＪ。３Ｓ・・・出力信号。特許量　願人　　キャノン株式会社＜３）　　　　　　　　　　　（Ａ）第２図（２）第５図第３図第４図ｉ−ｓ第６図第７図（Ａｌ　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第１５図

Claims

【特許請求の範囲】

画像を構成する画素を小区画に区分したｎＸｎ個の微画
素よりなる微画素マトリックスにおける各微画素の明暗
の組合わせにより階調を表現する画像出力方式において
、前記微画素マトリックスと同形に構成して各微画素の
明暗を決定するｎ２段階の閾値レベルを各小区画にそれ
ぞれ設定する比較マトリックスをｍ個の方形領域に等分
し、各方形領域にて互い忙対応する小区画に等レベル差
の閾値レベルを設定するとともに、第１段階から第ｍ段
階までの閾値レベルを各方形領域にて互いに対応する位
置の小区画を区分したｍ個の微小区画に互いに同様にそ
れぞれ設定するようにしたことを特徴とする画像出力方
式。