KR19990017813A - 화상 형성 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은, 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 장치에 있어서: 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블부; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 선택 수단; 및 상기 선택 수단에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 발생하는 계조 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 변환 테이블부의 다수의 변환 테이블 중에서 비디오 데이터의 성격에 따라 그 중 하나가 선택되어, 입력 비디오 데이터와 출력 데이터가 선형성을 갖도록 함으로써 빠른 데이터 변환이 가능하도록 하고, 비디오 데이터의 계조 재현성을 한층 더 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

화상 형성 장치 및 방법

본 발명은 화상 시스템의 화상 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원화상에 따라 특정 처리 모드가 선택되고, 그 처리 모드에 따라서 변환 수단의 변환 테이블부 및 PWM장치의 펄스폭이 변환됨으로써 디지털 화상의 계조 특성을 변환시키도록 하는 화상 형성 장치 및 방법(Apparatus and Method for Forming Image)에 관한 것이다.

화상 시스템은 화상 신호를 목적에 부합하도록 획득, 가공, 출력, 처리, 변환, 전송, 개선하는 시스템을 통칭하는 것으로, 대중적으로 보급된 프린터와 스캐너를 그 일례로 들 수 있으며, 프린터와 스캐너를 필수 구성 요소로 구비하여 복합 문서 출력 기능을 수행하는 복합기를 또한 그 예로 들 수 있다.

최근 들어, 날로 발전의 기로에 있는 사무 자동화에 편승하여 프린터, 스캐너 및 팩시밀리 등과 같은 사무 자동화 기기에 대한 수요가 급증하고 있음에 따라 각각의 사무 자동화 기기들은 각기 고유의 기능을 확장하기 위해 고성능으로 개발되고 있으며, 이와 더불어, 독자적으로 사용되던 각각의 사무 자동화 기기를 일체형으로 개발하여 사용자에게 경제적 부담과 설치 공간을 경감시켜주면서 동시에 복합 문서 출력 기능을 수행하는 제품이 생산·제공되고 있다. 이와 같은 기기를 일명 복합기(Multi-Function Peripheral; MFP)라고 명명하는 데, 오늘날 복합기는 팩시밀리를 채택하여 이용하는 기기의 대표적인 용례가 되고 있다.

다시 말해서, 복합기는 호스트 컴퓨터로부터 입력되는 데이터를 인쇄하는 프린터로서의 기능뿐만 아니라 화상 원고를 읽어들이는 스캐너로서의 기능과 스캐닝되어 입력된 화상 원고를 프린팅하여 복사하는 복사 기능과 통신 선로를 통해 화상 원고를 원격지로 전송시키는 팩시밀리로서의 기능 등을 수행하는 복합 문서 출력 기능을 갖는 기기이다. 즉, 기존의 팩시밀리, 스캐너, 프린터, 복사기 등 각각의 단품으로 존재하던 단말 장치들을 하나로 엮어서 만든 다기능 단말기로, 호스트 컴퓨터와 연동이 되는 기능인 호스트 컴퓨터-인터페이스 기능을 구비하고 있는 것이 일반적이다.

일반적인 복합기에 있어서, 대표적인 칼라 화상 입력 장치인 스캐너는 인쇄물, 사진, 사람의 손으로 작성한 메모 형태의 글자나 그림 등을 독취하기 위한 가장 일반적인 수단으로써, 복합기, 문서 번역기, CAD(Computer Aided Design)용 컴퓨터, 팩시밀리, 문자 인식기 등의 필수 구성 요소이다. 스캐너는 일정한 발광 스펙트럼을 갖는 조명 광원을 통해 피사체(원고)에 조사한 후, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 광전 변환 소자에서 피사체로부터 반사된 광학적 정보를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환 과정을 수행하여 화상 정보를 획득하게 된다.

또한, 대표적인 화상 출력 장치인 프린터는 컴퓨터가 처리한 결과를 확인·보관하며 타인에게 전달하기 위해 문서 형태로 출력하는 기기로써, 복합기, 개인용 컴퓨터, 팩시밀리, 전자식 금전 등록기, 현금 자동 인출기 등의 기본적인 구성 요소가 되고 있으며, 현재 까지는 데이지 휠방식 프린터, 핀방식 프린터, 잉크젯 방식 프린터 및 레이저 방식 프린터 등이 개발되어 있으며 특히, 잉크젯 프린터와 레이져 프린터가 보급 기종에서 주종을 이루고 있다.

본 발명에 따라 화상 형성 장치 및 방법을 적용 실시할 수 있는 시스템으로 전자 사진 현상 기기를 들 수 있는 데, 특히, 화상 출력 장치 중 하나인 레이져 프린터는 전자 사진 현상 방식(electrophotograhic developing method)을 채택하고 있는 대표적인 기기의 하나로, 본 발명을 적용·실시할 수 있는 시스템의 일례가 되고 있다.

통상, 복사기, 레이져 프린터, 팩시밀리 등에 이용되고 있는 전자 사진 현상 방식은 원고 또는 소정의 소스로부터 취득한 비디오 데이터를 감광체에 노광하여 정전 잠상(electro-static latent image)을 형성하고, 정전 잠상이 형성된 부위에 현상제를 입혀 가시상을 형성하며 이 가시상을 인쇄 용지에 전사한 후, 정착시킴으로써 원하는 화상을 인쇄하게 되어 있다.

오늘날 전자 사진 현상 기기는 고해상도의 화상을 인쇄하기 위한 가장 일반적인 대안이 되고 있으며, 고가임에도 불구하고 고속이고 인쇄 상태가 미려하며 보존성이 뛰어난 등의 월등한 인쇄 성능에 힘입어 날로 보급이 확대되고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 전자 사진 현상 기기의 내부 구조를 개략적으로 예시한 예시도이며, 도 2는 일반적인 전자 사진 현상 기기의 화상 인쇄 방법의 순서도를 도시한 것이다.

일반적인 전자 사진 현상 기기는 도 1에 도시한 바와 같이, 감광 드럼(organic photoconductive drum; 20)과 노광 장치(30) 및 각종 로울러들(10, 40, 50, 70, 80, 90)이 상호 작용하여 도 2에 나타낸 바와 같이, 대전 단계(S10)와 노광 단계(S20), 현상 및 전사 단계(S30), (S50)와 정착 및 제전 단계(S60), (S70)로 구성되는 화상 인쇄 과정을 수행하여 인쇄 용지(110) 위에 화상을 형성시킨다.

본 발명은 상기 감광 드럼(20) 상에 노광 장치(30)를 이용하여 정전 잠상을 형성하는 것과 직접적으로 관련되어 있는 데, 입력 비디오 데이터를 감광 드럼에 형성시키는 방법으로는 잘 알려진 바 있는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM)하는 이용하는 방법이 대표적이다.

특히, 입력 비디오 데이터와 특정 주기(통상, 화소 주기의 정수배를 갖는 주기)의 삼각파(triangular wave) 또는 톱니파(sawtooth wave)를 비교하는 방법이 있으며, 펄스 주기를 가변시키기 위한 방법으로는 다수의 삼각파와 아날로그 비디오 데이터를 비교하여 이 펄스 출력 중의 하나를 선택하는 방법이 공지되어 있다. 이와 같은 방법에 있어서, 다수의 삼각파는 각기 서로 다른 주기를 가지며 삼각파의 주기가 길어지면 계조 특성이 개선되고 삼각파의 주기가 짧아지면 해상도가 개선되는 것이 일반적으로 알려진 사실임에 따라 출력 화상의 특성(즉, 문자 또는 그림 등)에 따라 삼각파의 주기를 선택적으로 사용한다.

또는, 삼각파 또는 톱니파의 형상에 의해 계조 특성을 보정하는 방법이 공지되어 있으며, 이 경우에 비선형 특성을 갖는 기준 신호를 발생시킬 시에는 대수 증폭기와 같은 비선형 증폭기가 사용된다.

일반적으로 계조 보정은 계조 재현 특성을 인간의 시감 특성과 일치시키고자 하는 것으로 원고의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도를 두 축으로 하는 좌표상에서 원고 화상의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도 간의 함수의 기울기가 선형성을 갖도록 제어하는 것이 목적이며, 이 기울기를 감마(γ) 곡선 또는 계조 재현 곡선(tone reproduction curve)이라고 하며, 바람직한 계조 재현 특성을 갖도록 하기 위해서는 감마 곡선에 선형성을 부여하는 감마 보정을 수행하는 것이 필요한 데, 감마 보정은 계조 보정의 대표적인 일례가 되고 있다.

여기서, 계조 재현은 원고 화상의 각각의 색성분(Red, Green, Blue)의 광학적 밀도(optical density)와 재현 화상의 광학적 밀도와의 유사도를 높이는 것으로, 색재현이 색상(hue)과 포화도(saturation)를 다루는 데 반하여 계조 재현은 휘도에 대한 화상 재현 능력을 말한다.

상기한 바와 같은 계조재현의 선형성을 높이기 위하여 다양한 방법들이 강구되어 왔고, 아날로그 비디오 데이터와 다수의 주기파들과 비교하여 펄스폭을 변환하는 방식을 사용하는 미국 특허 4,989,098이 그 한 예라 할 수 있다.

도 3은 종래의 아날로그 방식의 비디오 데이터의 계조 재현 방식의 화상 형성 장치의 구성 블록도이다.

비디오 클럭 신호(VIDEO CLOCK; 201)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비디오 신호(VIDEO SIG; 203)와 동기되어 호스트 컴퓨터(미도시)로부터 입력되며, 수평 동기 신호(HSYNC signal; 202)도 호스트 컴퓨터로부터 입력된다. 주파수 변환부(204)는 비디오 클럭 신호(201), HSYNC 신호(202), 및 비디오 신호(203)와 스크린 데이터(SCREEN DATA 즉, line number data; 205)를 입력받아 화상 신호에 대한 주파수 변환을 실시하여 비디오 데이터(21)와 스크린 데이터(22)를 출력시킨다. 펄스폭 변조부(pulse width modulator; 23)는 한 라인에 대하여 선입선출(First In First Out; FIFO)메모리로 구성되고 이 메모리 상에 비디오 데이터(21)를 저장한다. 저장된 비디오 데이터(21)는 비디오 클럭 신호에 의해 펄스폭 변조부(23)로부터 독출된다.

빔 검출 미러(BD mirror; 24)는 감광드럼(25)의 레이져 빔의 스캐닝 출발점 에 인접한 위치에 배치되고, 빔 검출 미러(24)에 의해서 반사된 레이져 빔은 광 파이버(25)를 통해서 빔 검출 디텍터(26)에 의해서 안내된다. 빔 검출 신호는 빔의 실제 스캐닝 위치를 지시하는 지시 신호가 된다. 빔 검출 신호(BD SIG; 206)는 펄스폭 변조부(23) 및 호스트 컴퓨터(미도시)에 입력된다. 호스트 컴퓨터는 비디오 클럭 신호(201), HSYNC 신호(202), 비디오 신호(203), 스크린 데이터(205)를 출력하는 데, 이때, 스크린 데이터(205)는 빔 검출 신호(206)와 동기되어 기록 라인의 수를 나타낸다.

감광 드럼(20)의 주 주사 방향(main scanning direction)의 실제 길이가 A3 용지 길이와 일치하고, 주 주사 방향에 대한 기록 밀도가 400dpi(dot per inch)이고, 부 주사 방향(sub-scanning direction)에 대한 기록 밀도가 400lpi(line per inch)라고 가정하면, 감광 드럼(20)의 주변 속도 0.3/sec이고, 빔 검출 신호(206)의 주기는 1/120sec = 8.33msec이다. 이에 따라, 호스트 컴퓨터는 8.33msec주기를 갖는 빔 검출 신호(206)에 일치하도록 하기 위하여 한 라인인 화상 데이터를 A3사이즈(4677픽셀)의 넓이에 일치시켜야 한다. 펄스폭 변조부(23)는 비디오 클럭 신호(130)를 사용하여 주파수 변환기(204)로부터 비디오 데이터(21)를 독출한다. 비디오 클럭 신호(130)는 회전 다면경(decahedral mirror; 27)의 이용 효율이 70%일 경우에 빔 검출 신호(206)의 주기가 8.33msec이라면, 4677픽셀의 화상 데이터는 8.33msec의 70% 시간 동안에 독출되어야 함에 따라 비디오 클럭 신호의 주파수는 802Khz이다.

펄스폭 변조부(23)에 의해 변조되어 출력되는 레이져 빔은 시준 렌즈(collimator lens; 210)와 실린더 렌즈(cylindrical lens; 211)를 통해서 회전 다면경(27)에 입력된다.

다각형 스캐너 모터(polygonal scanner motor; 28)는 회전 다면경(27)에 레이저 빔을 반사시켜 감광 드럼(20)을 스캐닝하도록 한다.

포커싱 렌즈(focusing lens; 29)는-정정(-correction)을 실시한다.

포커싱 렌즈(29)에 의해서 출력된 레이져 빔은 반사 거울(212)에서 반사되어 감광 드럼(20)에 포커스되어 펄스폭 변조의 펄스폭에 일치하는 전위차를 갖는 정전 잠상을 형성한다.

도 4는 도 2에 나타낸 펄스폭 변조부(23)를 상세하게 도시한 블록도이다.

펄스폭 변조부(23)는 도 4에 도시한 바와 같이, 클럭 신호(c ; 302)를 발생하는 발진기(301)와, 기설정된 주기를 갖는 비디오 클럭 신호(130)를 출력시키는 클럭 신호(c ; 302)를 64배로 분주하고, HYSC 신호(120)를 출력하는 주파수 분주부(304)를 포함한다.

비디오 클럭 신호(130)는 빔 검출 신호(206)와 동기하여 클럭 신호(c ; 130)를 64로 나눔으로써 얻어진다. HYSC 신호(120)는 빔 검출 신호(206)가 출력된 후에 비디오 클럭 신호(130)의 트레일링 에지(trailing edge)에 동기되어 출력된다. 6비트 카운터(303)는 비디오 클럭(130)의 리딩 에지(leading edge)에 응답하여 클리어(clear)되며 클럭 신호(c ; 302)에 따라 카운트-업(count-up)된다. 카운터(103)로부터의 출력(19)은 비디오 클럭 신호(130)의 한 주기동안에 0에서 63까지 디지털 값을 가지며 가변되며 400 lpi 스크린에 일치하는 톱니파를 출력한다.

래치부(305)는 주파수 변환부(204)와 비디오 클럭 신호(130)에 대응하여 스크린 데이터(22)로부터 비디오 데이터(21)를 래취한다. 또한, 카운터(303)의 출력(31)과 동기된다.

스크린 데이터(205)는 2 비트의 특성을 갖는다. 스크린 데이터(205)의 비트가 0일 때 400lpi 스크린으로 기록됨을 의미하고, 1일 때는 200lpi스크린, 2일 때는 133 lpi 스크린으로 기록됨을 의미하며, 이 비트 상태는 스크린 데이터의 재생될 화상의 해상도를 결정한다.

도 5는 종래 기술에 따른 변환 테이블부의 일 실시예를 도시한 예시도로, 화상 데이터는 스크린 데이터에 따라 도 5에 도시된 바와 같은 변환 테이블부에 의해 입력 비디오 데이터의 값(X)은 변환된다.

이로써, 고정 주기에서 동작하면서도 서로 다른 주기의 삼각파를 이용한 펄스폭 변조 방식과 동일한 효과를 기할 수 있으며, 비선형 계조 보정도 가능한 수단을 제시하고 있는 것이다.

그러나, 이와 같이 하나의 변환 테이블부에서 변환 특성에 따라서 펄스폭 변조의 주기의 변환 및 계조 보정이 동시에 처리되어야 하기 때문에 계조 보정 특성에 제약을 받는 문제점을 내재하고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 펄스폭 변조 수단, 다수의 패턴 신호 및 계조 보정을 위한 변환 테이블을 구비함으로써 안정된 화상 재현성을 갖는 화상 형성 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전자 사진 현상 기기의 내부 구조를 개략적으로 예시한 예시도,

도 2는 일반적인 전자 사진 현상 기기의 화상 인쇄 방법의 순서도,

도 3은 종래 기술에 따른 아날로그 방식의 비디오 데이터의 계조 재현방식의 화상 형성 장치의 구성 블록도,

도 4는 도 2에 나타낸 펄스폭 변조부을 상세하게 도시한 블록도,

도 5는 종래 기술에 따른 변환 테이블부의 일 실시예를 도시한 예시도,

도 6은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예를 나타낸 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예의 스크린 데이터 값에 따른 주파수 분배부(41)의 출력에 대한 타이밍도,

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변환 테이블부의 변환 특성을 나타내는 그래프,

도 9는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예의 스크린 데이터의 값에 따른 펄스폭 변조부의 출력에 대한 타이밍도,

도 10은 본 발명에 따라 화상 형성 장치의 제 2 실시예를 나타낸 블록도,

도 11은 본 발명에 따른 화상 형성 방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도,

도 12는 일반적인 반도체 레이저 스캐닝 유니트를 보인 구성도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

20 : 감광 장치 21, 402 : 스크린 데이터

41 : 주파수 분배부 43 : 변환 테이블부

44 : 비교기 401 : 클럭 신호

403 : 수평 동기 신호 404 : 비디오 클럭

405 : PWM변조 클럭 406 : 클리어/로드 신호

408 : 선택 신호 409 : 비디오 데이터

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 장치에 따른 특징은, 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 장치에 있어서, 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블부; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 선택 수단; 및 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 발생하는 계조 보정부를 포함하는 화상 형성 장치에 있다.

본 발명의 장치에 따른 특징에 있어서, 상기 화상 형성 장치는 상기 계조 보정부의 출력인 상기 계조 보정된 비디오 신호를 다수의 처리 모드로 펄스폭 변조하여 출력하는 펄스폭 변조부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 처리 모드의 주기는 각각 기본 화소 주기의 정수배인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 펄스폭 변조부는 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하는 카운터; 및 상기 카운터의 출력에 상응하는 펄스폭 변조 신호를 출력하기 위해 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조하는 디지털 비교부로 구성되는 것이 더욱 더 바람직하다.

본 발명의 방법에 따른 특징은, 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 방법에 있어서, 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블 작성 단계; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 변환 테이블 선택 단계; 상기 선택 수단에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 생성하는 계조 보정 단계; 및 상기 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 펄스폭 변조된 비디오 신호를 발생하는 펄스폭 변조 단계를 포함하는 화상 형성 방법에 있다.

본 발명의 방법에 따른 특징에 있어서, 상기 펄스폭 변조 단계는 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하는 카운팅 단계; 및 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조하는 디지털 비교 단계로 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예를 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예는 도 6에 도시한 바와 같이, 클럭 발생부(40)는 기본 화소 주파수 보다 매우 높은 주파수인 클럭 신호(c ; 401, 여기서는 편의상, 기본 화소 주파수의 64배 주파수로 정함)를 발생시킨다. 주파수 분배부(41)는 클럭 신호(c ;401), 수평 동기 신호(403) 및 스크린 데이터(402)를 입력받아c의 1/64배 주파수인 비디오 클럭(404)과 PWM변조를 위한 PWM 변조 클럭(405), 클리어/로드 신호(406)를 출력한다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예의 스크린 데이터(21)의 값에 따른 주파수 분배부(41)의 출력에 대한 타이밍도이다.

스크린 데이터(21)의 입력에 의해서 주파수 분배기(41)의 펄스폭 변조를 위한 클럭(405)의 주기는c의 1배, 2배, 3배의 주기를 갖는 클럭을 발생시킨다.

다시 말해서, 400 lpi인 경우에 스크린 데이터(21)의 값은 0으로써c의 주기 클럭을 발생시키고, 200lpi인 경우에는 스크린 데이터(21)의 값은 1로서, 2c의 주기 클럭을 발생시키고, 133lpi인 경우에는 스크린 데이터(21)의 값은 2로서, 3c의 주기 클럭을 발생시킨다.

카운터(42)는 주파수 분배부(41)의 클럭 신호(CLK; 405)에 의해서 카운팅되고, 클럭 신호(CLK; 405)가 64개 카운트되는 시점 마다 발생되는 클리어/로드 신호(CLEAR/LOAD signal)에 의해 리셋(reset)된다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변환 테이블부(43)의 변환 특성을 나타내는 그래프이다.

입출력 데이터는 부호 a와 같은 선형성을 유지해야 하기 때문에 입력 데이터가 실선과 같은 형태를 유지하게 된다면 a선을 기준으로 대칭되는 특성의 변환값을 갖어야 변환 후에는 a선과 일치하게 된다. 또한, 입력되는 비디오 데이터의 성격에 따라 선택 신호(408)가 공급되고, 이 신호에 의해 서로 a선에 대칭되는 변환 테이블을 공급하게 된다. 상기 변환 테이블부(43)에 의해서 변환된 비디오 데이터(409)는 비교기(44)에 의해서 비교된다.

필요에 의해 변화 후의 츨력 특성이 도 8의 부호 b,c,d,e와 같게 하기 위해서는 각각에 대한 변환 테이블을 작성하여 상기 변환 테이블부(43)에 데이터 베이스화하여 저장하고 있어야 함은 주지의 사실이다.

선택 신호(408)에 의해 원하는 계조 보정 및 펄스폭 변조 주기에 따라 변환 테이블부(43)에 포함된 다수의 변환 테이블들 중 어느 하나의 변환 테이블이 선택함에 따라 계조 보정된 비디오 데이터가 비교부(15)에 인가되도록 한다.

도 9는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제 1 실시예의 스크린 데이터(21)의 값에 따른 펄스폭 변조부(23)의 출력에 대한 타이밍도이다.

스크린 데이터(21)가 0인 경우에는 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이,c의 톱니파가 발진되고, 이때 비디오 데이터(407)는 선택 신호(408)에 의해서 변환 테이블부(43)에 포함된 다수의 변환 테이블들 중 하나가 선택된다.

선택된 변환 테이블에 따라 비디오 데이터(407)가 변환되어 두 주기 동안에 순차적으로 a, b, c값(502)을 유지하게 된다면, 이들은 톱니파(501)와 비교되어 비디오 데이터(502)가 큰 값을 유지하는 동안에 '하이'상태를 유지하고, 작은 값을 유지하는 동안에 '로우' 상태를 유지하게 되는 펄스폭 변조(PWM) 파형(505)이 발생되고, PWM신호의 '하이' 상태로부터 레이져 구동 신호(laser driving signal)가 공급발생되도록 한다.

스크린 데이터(21)가 1인 경우에는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이,c의 2배의 주기를 갖는 톱니파(503)가 발생되고, 이들은 변형된 비디오 데이터a, b, c와 비교되어 PWM파형(504)이 발생된다.

또한, 스크린 데이터(21)가 2인 경우에는 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이,c의 3배의 주기를 갖는 톱니파(505)가 발생되고, 이 톱나파(505)는 비디오 데이터a, b, c와 비교되어 PWM변조파형(506)을 발생하도록 한다.

도 10은 본 발명에 따라 화상 형성 장치의 제 2 실시예를 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 제 2 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예에서 카운터(42)와 비교기(44) 대신에 다운 카운터(down counter; 70)와 플립플롭(flip flop; 71)이 사용되고 있는 점에 차이가 있다. 다운 카운터(70)는 클럭신호(401)의 매 64클럭주기를 갖는 비디오 클럭 신호(406)의 리딩 에지(leading edge)에 응답하여 비디오 데이터(407)를 로드(load)하고, 클럭 신호(401)에 동기하여 카운트 다운(count down)을 시작한다. 로드된 값의 카운트 다운이 완료되면, 카운터(70)는 카운트 종료 신호(CO; Count Out)를 발생시킨다. 플립플롭(71)은 비디오 클럭 신호(404)의 리딩 에지와 동기하여 세트되고, 카운트 종료 신호(410)에 의해서 리세트된다. 플립플럽(71)의 출력(411)은 도 9의 PWM신호와 동일 파형으로 나타나게 된다.

이하, 본 발명에 따른 화상 형성 방법의 바람직한 실시예를 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 11은 본 발명에 따른 화상 형성 방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다.

본 발명에 따른 화상 형성 방법의 바람직한 실시예는 도 11에 도시한 바와 같이, 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 방법에 있어서, 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블 작성 단계(S110); 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 변환 테이블 선택 단계(S120); 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 생성하는 계조 보정 단계(S130); 상기 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 펄스폭 변조된 비디오 신호를 발생하는 펄스폭 변조 단계(S140); 및 상기 펄스폭 변조된 비디오 신호에 따라 상기 레이져 구동 신호를 발생하여 화상 형성을 위한 레이져를 구동하는 레이져 구동 단계(S150)를 수행하도록 한다.

여기서, 상기 펄스폭 변조 단계(S140)는 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하는 카운팅 단계; 및 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조하는 디지털 비교 단계로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상 형성 방법의 바람직한 실시예를 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 핵심 사상은 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 원하는 계조 보정 특성에 따라 각각의 변환 테이블을 선택하여 계조 보정을 수행하는 것에 있다.

이때, 각각의 변환 테이블을 작성하여 변환 테이블 저장부에 기록하는 과정은 제조 회사가 생산 과정에서 입력시킬 수도 있으며, 사용자가 작업 환경이나 경시 변화 등을 고려하여 계조 보정을 위한 테스트 패턴과 같은 수단을 이용하여 계조 조정을 위한 계조 기준 데이터를 갱신할 수도 있다.

일례로, 테스트 패턴을 이용할 경우, 계조 기준 데이터에 대한 측정은 정밀한 광학적 계측기를 통해 측정하여 신뢰성을 확보해야 함은 주지의 사실이며, 광학적 밀도 계측기(optical densitometer)를 통해 테스트 패턴에 따른 모든 무채색 시료들의 광학적 밀도값을 각각 측정하여 데이터 베이스화한다.

이 경우에 계조 보정 처리는 입력 대상 원고를 스캐닝한 입력 데이터에 계조 보정 변환 행렬을 적용하여 선형 변환을 수행함으로써 계조 보정 처리를 수행하게 되는 데, 이때 계조 보정 변환 행렬의 정확성 여부가 화상 시스템의 계조 재현 특성과 인간의 시감 특성 간의 선형성을 부여하는 행위인 계조 보정 처리의 성능을 결정하게 된다.

물론, 이와 같은 계조 보정 변환 행렬 산출 과정은 일반적으로 입력 데이터가 인가될 때 마다 매번 수행하기 보다는 화상 시스템의 초기화 동작이나 기타 사용자가 기기의 동작 조건이나 환경이 변화되어 새롭게 계조 보정을 행하여야 한다고 판단했을 시에 수행하는 것임은 당분야에 대한 통상의 지식을 가진자들에게 있어 명백한 사실이다.

다시 말해서, 변환 테이블 작성 단계(S110)를 통해 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하는 상기와 같은 전제 조건이 만족된 상태에서 변환 테이블 선택 단계(S120)에서는 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택한다.

이후, 계조 보정 단계(S130)에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 생성한다.

이에 따라, 펄스폭 변조 단계(S140)에서는 상기 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 펄스폭 변조된 비디오 신호를 발생한다.

더욱 더 상세하게는 카운팅 단계에서 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하면, 디지털 비교 단계에서는 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조한다.

이후, 레이져 구동 단계(S150)에서는 상기 펄스폭 변조된 비디오 신호에 따라 상기 레이져 구동 신호를 발생하여 화상 형성을 위한 레이져를 구동하여 감광 드럼상에 정전 잠상을 형성한다.

본 발명과 관련된 이해의 증진을 도모하기 위해 일반적인 반도체 레이져 스캐닝 유니트를 도 12를 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 12는 일반적인 반도체 레이저 스캐닝 유니트를 보인 구성도이다.

도 12를 참조하면, 광원으로 사용되는 레이저 빔을 출사시키는 반도체 레이저 다이오드(100)와; 상기 반도체 레이저 다이오드(100)에서 출사된 레이저 빔을 광축에 대해 평행 광으로 만들어주는 시준 렌즈(101)와; 상기 시준 렌즈(101)를 통한 평행 광을 부주사 방향에 대해 수평방향의 선형 광으로 만들어주는 실린더형 렌즈(102)와; 상기 실린더형 렌즈(102)를 통한 수평방향의 선형 광을 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 회전 다면경(103)과; 상기 회전 다면경(103)을 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 스캐닝 모터(104)와; 광축에 대해 일정한 음의 굴절률을 갖고 상기 회전 다면경(103)을 통한 등선속도의 광을 주 스캐닝 방향으로 편광 시키고 구면수차를 보정하여 스캐닝 면상에 포커스를 맞추어 주는 결상용 렌즈군(105)과; 상기 결상용 렌즈군(105)을 통한 레이저 빔을 수직으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(107)의 표면에 점상으로 결상시키는 결상용 반사미러(106)와; 상기 결상용 렌즈군(105)을 통한 레이저 빔을 수평방향으로 반사시켜 주는 수평동기 미러(108)와; 상기 수평동기 미러(108)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여 동기를 맞추어 주기 위한 광센서(109)로 구성된다.

상기에서 결상용 렌즈군(105)은, 상기 회전 다면경(103)에서 등선속도로 굴절된 레이저 빔을 집속하여 편광 시키는 구면수차 보정용 구면렌즈(105a); 및 상기 구면렌즈(105a)를 통해 구면수차가 보정된 레이저 빔을 일정한 굴절률을 갖고 주 스캐닝 방향으로 편광 시켜 주는 토릭 렌즈(toric lens)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 일반적인 반도체 레이저 스캐닝 유니트는, 먼저 반도체 레이저 다이오드(100)로부터 광원으로 사용하기 위한 레이저 빔이 출사된다.

상기 출사된 레이저 빔은 시준 렌즈(101)에 의해 광축에 대해 평행한 광속으로 조절된다.

상기 시준 렌즈(101)를 통한 평행 광은 실린더형 렌즈(102)에 의해 부 주사 방향에 대해 수평 방향의 선형 광으로 조절된다.

상기 시준 렌즈(101)를 통한 수평 방향의 선형 광은 스캐닝 모터(104)의 회전축에 회전이 자유롭게 지지된 광편향 소자인 다각형의 회전 다면경(103)의 회전 반사에 의해 등선속도로 이동되어 대상물을 스캐닝하게 된다.

즉 다시 말해, 상기 다각형의 회전 다면경(103)에 수평 방향의 선형 광이 집광되면, 그 회전 다면경(103)이 스캐닝 모터(104)에 의해 회전하고 있으므로 각도에 따라 광이 등선속도로 굴절 이동되어 결상용 렌즈군(105)에 집광된다.

상기 결상용 렌즈군(105)은 회전 다면경(103)로부터 등선속도로 굴절되어 집광되는 광을 주 주사 방향에 대해 구면 수차(f-θ)의 오차를 보정하여 편광시키게 된다(여기서, f는 초점거리이고 θ는 화각, 즉 주사 각이다).

즉, 상기 결상용 렌즈군(105)은, 구면 수차를 보정하기 위해 일정한 굴절률을 갖고 레이저 빔을 편향시키는 구면 렌즈(105a)와, 이 구면 렌즈(105a)와 다른 굴절률을 갖고 레이저 빔을 주 주사 방향으로 편광시켜 스캐닝 면상에 포커스를 맞추어 주는 토릭 렌즈(105b)를 포함한다.

따라서, 상기 결상용 렌즈군(105)을 통한 레이저 빔은 결상용 반사 미러(106)를 통해 수직 방향으로 반사되어 감광 드럼(107)의 표면에 정전 잠상으로 결상시켜 주게 된다.

상기에 있어서는 동일 구성 요소임에도 불구하고 서로 다른 도면 부호를 부여함에 따라 착오를 유발할 수도 있으나 이것은 설명의 편의를 도모하기 위한 것일 뿐 다른 의도가 없음은 명백하다.

한편, 본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 본 발명의 청구 범위에 모두 귀속됨은 명백하다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 장치에 있어서: 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블부; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 선택 수단; 및 상기 선택 수단에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 발생하는 계조 보정부를 포함하는 본 발명에 따르면, 변환 테이블부의 다수의 변환 테이블 중에서 비디오 데이터의 성격에 따라 그 중 하나가 선택되어, 입력 비디오 데이터와 출력 데이터가 선형성을 갖도록함으로써 빠른 데이터 변환이 가능하도록 하고, 비디오 데이터의 계조 재현성을 한층 더 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 장치에 있어서; 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블부; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 선택 수단; 및 상기 선택 수단에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 발생하는 계조 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 계조 보정부의 출력인 상기 계조 보정된 비디오 신호를 다수의 처리 모드로 펄스폭 변조하여 출력하는 펄스폭 변조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다수의 처리 모드의 주기는 각각 기본 화소 주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 펄스폭 변조부는, 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하는 카운터; 및 상기 카운터의 출력에 상응하는 펄스폭 변조 신호를 출력하기 위해 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조하는 디지털 비교부로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
5. 비디오 신호를 입력받아 계조 보정을 수행하고 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 레이져 구동 신호로 출력하는 화상 형성 방법에 있어서, 입력된 비디오 신호와 출력된 비디오 신호간의 계조 재현 특성이 선형성을 갖도록 변환시키기 위해 각각의 계조 보정 특성을 갖는 다수의 변환 테이블들을 데이터 베이스화하여 저장하고 있는 변환 테이블 작성 단계; 원하는 상기 각각의 계조 보정 특성에 따라 상기 변환 테이블부에 포함된 변환 테이블들 중 하나의 변환 테이블을 선택하기 위한 변환 테이블 선택 단계; 및 상기 선택 수단에서 선택된 변환 테이블에 따라 상기 비디오 신호를 대상으로 계조 보정을 수행하여 상기 계조 보정된 비디오 신호를 생성하는 계조 보정 단계; 및 상기 계조 보정된 비디오 신호를 펄스폭 변조하여 펄스폭 변조된 비디오 신호를 발생하는 펄스폭 변조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 펄스폭 변조 단계는, 선택된 처리 모드에 따라 기설정된 클럭 신호를 상기 계조 보정된 비디오 신호에 대응하는 값만큼 카운팅하여 디지털 패턴 신호를 출력하는 카운팅 단계; 및 상기 디지털 패턴 신호와 상기 계조 보정된 비디오 신호를 비교하여 펄수폭 변조하는 디지털 비교 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.