JP3004991B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP3004991B2 JP63095841A JP9584188A JP3004991B2 JP 3004991 B2 JP3004991 B2 JP 3004991B2 JP 63095841 A JP63095841 A JP 63095841A JP 9584188 A JP9584188 A JP 9584188A JP 3004991 B2 JP3004991 B2 JP 3004991B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力画像信号を階調処理して出力画像を形成
する画像処理装置に関するものである。
〔従来の技術〕
デイジタル画像信号を2値化して、例えばレーザビー
ムプリンタなどで画像形成をする際に、階調性を得るた
めにデイジタル画像信号を一旦アナログ信号に変換し、
この変換した信号を三角波のようなパターン信号と比較
することでパルス幅変調をかけた2値化信号を発生させ
る手法が先に本願出願人によって提案されている。
第2図はこの手法の具体例を示したものである。デイ
ジタルビデオ信号はラツチ1においてビデオクロツクVK
でラツチされ同期がとられる。このビデオクロツクVKは
マスタークロツクMKをJ−Kフリツプフロツプ5で2分
周したクロツクである。このビデオ信号はD/Aコンバー
タ2でアナログビデオ信号AVに変換される。D/Aコンバ
ータ2の出力は抵抗3で電圧レベルに変換された後にコ
ンパレータ4の一方の入力端子に入力される。一方マス
タークロツクMKは分周器6による周期切換信号によって
所定の分周が行なわれ、さらにJ−Kフリツプフロツプ
7で2分周されデユーテイ比50%のクロツク信号SKとな
る。これはビデオクロツクVKに対して分周器6での分周
比と同じ倍率の周期をもつ。このクロツクSKは三角波発
生手段8により積分され、三角波Cとなり、前述のコン
パレータ4のもう一方の入力端子に入力され、アナログ
ビデオ信号AVと比較される。コンパレータ4からは、ア
ナログビデオ信号と三角波信号との比較結果に基づいて
パルス幅変調信号Eが出力される。このパルス幅変調信
号Eは駆動回路21に入力され、駆動回路21はパルス幅変
調信号に対応して半導体レーザ17を点滅変調駆動しレー
ザビーム11を出力させる。半導体レーザ17から射出され
たレーザビーム11は、回転多面鏡,ガルバノミラー等で
構成される走査器18によって走査される。なお、19はレ
ーザビーム11を感光体9に点状に結像させるレンズ、20
は光路を折る為のミラーである。
また、9は矢印方向に回転するドラム状電子写真感光
体であり、感光体9はまず帯電器10で均一に帯電され、
次に変調信号に対応して点滅変調されたレーザビーム11
で、感光体9の回転方向と略垂直な方向に走査、露光さ
れる。これによって感光体9に形成された静電潜像は、
現像器12によって現像可視化される。
感光体9に形成された可視トナー像は、転写帯電器13
により転写材14に転写される。転写材14に転写された可
視トナー像は不図示の定着器で定着され、一方、転写後
感光体9に残留したトナーはクリーニング器15で除去、
クリーニングされる。その後、感光体9に残留している
電荷は、ランプ16の除電光によって除電され、再び上記
各工程が繰り返される。
また、アナログビデオ信号のレベルと三角波のレベル
との関係は、得ようとしている画像の種類等により第3
図(a),(b),(c)などが考えられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここで、例えば、第3図(a)においてアナログビデ
オ信号の白のレベルαと、三角波の最大値の関係が三角
波発生手段の熱特性など何らかの理由で変動した場合、
たとえその変動量が微小であっても、画像濃度の薄い領
域での階調が大きく変動してしまう。また逆にアナログ
ビデオ信号の黒のレベルβと三角波の最小値との関係が
変動した場合には画像濃度の濃い領域での階調が大きく
変動してしまうという問題があった。また、もしアナロ
グビデオ信号の白及び黒のレベルと三角波との関係が、
ほとんど変動しないとしても、各レベルの微小のズレで
画像に大きな影響を与えるため、その調整はシンクロス
コープを用いても困難であった。さらには、アナログビ
デオ信号の白及び黒のレベルと三角波との関係が一定で
あったとしても、例えばレーザビームプリンタの場合、
レーザ発光パワー,レーザー発光の応答性,感光体のE
−V特性などのバラツキや変動等により、画像濃度の特
に薄い部分と濃い部分において階調が大きく変動してし
まうという問題があった。
本発明は上述した点を改良すべく成されたものであ
り、画像を形成する回路の特性を較正して最適の出力画
像を形成する画像処理装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の問題点を解消するために本発明に係る画像処理
装置は、画像信号を入力する入力手段と、前記入力手段
によって入力された画像信号を、前記所定周期のパター
ン信号に応じてパルス幅変調信号を生成し、前記パルス
幅変調信号に基づいて発光素子を変調発光させる変調手
段と、前記発光素子の発光状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記所定周期のパター
ン信号及び前記画像信号の特性を補正する補正手段とを
有し、前記補正手段は、前記所定周期のパターン信号或
いは前記画像信号のいずれか一方を補正し、その補正結
果に依存していずれか他方のダイナミックレンジを補正
することにより前記パターン信号と前記画像信号との相
対的レベルを調整することを特徴とする。
〔実施例〕
第1図は本実施例の画像処理装置のブロツク図であ
る。尚、第2図と同様の機能を有するものにおいては同
じ符号を付け、その説明を省略する。
図中、22は各回路を制御するCPUであり、26は後述す
る第6図のフローチヤートの動作プログラムが格納され
ているROMである。また27はCPU22が動作するときのワー
クエリアとして使用するRAMである。30はセレクタであ
り、CPU22よりの指示により、デイジタルビデオ信号とC
PU22よりの信号線31に含まれるチエツクモード用の信号
とを、同じく信号線31に含まれる選択情報に基づいて選
択してラツチ1に出力する。9は矢印方向に回転するド
ラム状電子写真感光体である。感光体9はまず帯電器10
で均一に帯電され、次に変調信号に対応して点滅変調さ
れたレーザビーム11で、感光体9の回転方向と略垂直な
方向に走査、露光される。これによって感光体9に形成
された静電潜像は、現像器12によって現像可視化され
る。尚、この実施例では現像器12としては、感光体9の
レーザビームで露光された部分、所謂明部領域にトナー
を付着させる所謂反転現像を行なう現像器が使用されて
おり、従って現像器12が感光体9に供給するトナーは帯
電器10による感光体帯電極性と同極性に帯電している。
逆に言えば、レーザビーム11は、感光体9のトナーを付
着させるべき部分を露光するように変調されている。
いずれにせよ、感光体9に形成された可視トナー像
は、転写帯電器13により転写材14に転写される。転写材
14に転写された可視トナー像は不図示の定着器で定着さ
れ、一方、転写後感光体9に残留したトナーはクリーニ
ング器15で除去、クリーニングされる。その後、感光体
9に残留している電荷は、ランプ16の除電光によって除
電され、再び上記各工程が繰り返される。
レーザビーム11は半導体レーザ17から出射される。而
して半導体レーザ17は、コンパレータ4から出力される
パルス幅変調信号Eの印加される駆動回路21により駆動
され、この変調信号Eに対応して点滅変調されたレーザ
ビーム11を出射するものである。感光体9にデイジタル
ビデオ信号に対応する画像を形成する場合(画像形成モ
ード)、上記パルス幅変調信号Eはデイジタルビデオ信
号に対応した信号である。いずれにせよ、半導体レーザ
17から出射されたレーザビーム11は、回転多面鏡、ガル
バノミラー等の走査器18によって走査される。19はレー
ザビーム11を感光体9に点状に結像させるレンズ、20は
光路を折る為のミラーである。
画像形成モードでは、従来例で説明した通りデイジタ
ルビデオ信号からパルス幅変調信号Eを形成し、このパ
ルス幅変調信号Eを駆動回路21に印加する。そしてこの
パルス幅変調信号により半導体レーザ17をオン/オフ駆
動することにより階調画像を得ることができる。
さて、本実施例では、上述の画像形成モードの動作に
先立って、制御モードの動作が行なわれる。
制御モードでは半導体レーザ17の発光量の全てまたは
一部がレーザパワーセンサ31に到達するようにする。第
1図では可動式折り返しミラー32によってレーザパワー
センサ31側に光路がきりかえられる形を示した。
また、本実施例の制御モードでは、三角波発生手段の
バイアス調整(以下、チエツクモードAと称する)とア
ナログビデオ信号のダイナミツクレンジ調整(以下、チ
エツクモードBと称する)とで出力画像を較正する。
この処理工程を第6図のフローチヤートに示し、その
動作を以下に説明する。また、この制御モードは実際の
記録動作前に実行されるものであり、CPU22へ制御信号C
ISが伝達されてから開始される。
まずチエツクモードAが実施される。ステツプS1で
は、信号線31,セレクタ30を介して第1の所定レベルの
デイジタルビデオ信号がCPU22から出力されD/Aコンバー
タ2に入力される。この結果D/Aコンバータからは第4
図(a)に示すようなチエツクモードAのアナログビデ
オ信号AVが発生する。このアナログビデオ信号は、ダイ
ナミツクレンジ調整手段25を介してコンパレータ4に入
力し、前記アナログビデオ信号と同期した三角波と比較
される。この結果コンパレータ4からは第4図(b)に
示すようなパルス幅変調信号が出力され、半導体レーザ
17が駆動される。つまり、このパルス幅変調信号に基づ
いてオン/オフ変調されたレーザビーム11が半導体レー
ザ17から出射される。
次にステツプS2でこの出射されたレーザビームの発光
量E1′をレーザパワーセンサ31によって検出する。
その後CPU22は、上記検出されたレーザビームの発光
量E1′に対応して三角波発生手段8内のバイアス調整手
段24を調整する。そしてレーザビーム11の実際の発光量
E1′と所望の発光量E1との差が所定値ΔE以下になるま
で光量の調整を繰り返す(ステツプS3,S4)。ここでチ
エツクモードAに使用されるデイジタルビデオ信号は、
半導体レーザ17の発光している時間よりも、消えている
時間の方が長い信号であり、予め任意に設定されたレベ
ルの信号である。
また、所望の発光量E1は、半導体レーザ17の発光特性
や、設定したチエツクモードAのデイジタルビデオ信号
のレベルにより予め容易に設定することができる。いず
れにせよ、所望とする発光量E1と、実際の発光量E1′と
の差が予め設定された値以下になるまでバイアス調整手
段24を調整し、三角波発生手段から発生する三角波信号
Cのバイアスを調整する。
以上の様にチエツクモードAが完了すると次にチエツ
クモードBをステツプS5以下で実行することになる。
ステツプS5では信号線31,セレクタ30を介して第2の
所定レベルのデイジタルビデオ信号がCPU22から出力さ
れD/Aコンバータ2に入力される。この結果D/Aコンバー
タ2からは第4図(c)に示すようなチエツクモードB
用のアナログビデオ信号AVが発生する。このアナログビ
デオ信号は、前記チエツクモードAの場合と同様に三角
波信号とコンパレータ4にて比較され、コンパレータ4
から出力されるパルス幅変調信号に基づいて半導体レー
ザ17が駆動される。
ステツプS6では、半導体レーザ17から出射されたレー
ザビームの発光量E2′がレーザパワーセンサ31によっ
て、チエツクモードAと同様に検出される。ここでCPU2
2は上記検出されたレーザビームの発光量E2′に対応し
てアナログビデオ信号AVのダイナミツクレンジをダイナ
ミツクレンジ調整手段25により調整し、実際の発光量
E2′と所望の発光量E2との差が所定値ΔE以下になるま
で光量の調整を繰り返す(ステツプS7,S8)。
ここでチエツクモードBに使用されるデイジタルビデ
オ信号は、半導体レーザ17が発光している時間の方が消
えている時間より長くなる信号であり、予め任意に設定
したレベルの信号である。
また所望の発光量E2は、半導体レーザ17の発光特性
や、設定したチエツクモードBのデイジタルビデオ信号
のレベルにより予め容易に設定することができる。
以上の様に各チエツクモード処理が終了するとステツ
プS9で半導体レーザ17を停止させて一連のチエツクモー
ド処理を終了する。
さて、本実施例では半導体レーザ17の発光量と、所望
する発光量との差が予め設定された値ΔE以下となる様
にレーザ光量を補正したが、このΔEの値の説明を以下
に行なう。
第5図は半導体レーザの発光特性を示す図であり、電
位差ΔVに対する半導体レーザのビーム発光量Eの変化
を示す図である。
尚、電位差ΔVとは、三角波のダイナミツクレンジが
1Vであるときの、三角波のピーク電圧VPとチエツクモー
ドAの時の検出電位VCとの電位差であり、ΔV=VP−VC
で表わされる。
本実施例では、第5図からわかるように、半導体レー
ザ17を完全にオフした場合の発光量Eは0であり、ΔV
が大きくなるに従って、半導体レーザの発光量Eは増加
する。又、0.027±0.004mWの発光量Eで各回路を調整す
ると非常に安定した画像を得ることが確められた。その
時の電位差ΔVは機械間差によって0.035Vの場合もあり
(ケースa)、0.042Vの場合もあった(ケースb)が、
いずれの場合も同様の再生画像を得ることができた。
これは半導体レーザ17のビーム発光量を基準として各
回路を調整すると、レーザ発光パワー,レーザ発光の応
答性のバラツキや変動等による画像への影響を含めて調
整でき、良好な画像を得るための調整ラチユードが広く
なり、安定した画像を得ることが可能になったためであ
る。
また本実施例においては、アナログビデオ信号と三角
波の調整を、アナログビデオ信号のダイナミツクレンジ
と三角波信号のバイアスを使用して2つのパラメータで
調整したが、他にもアナログビデオ信号を一定にして三
角波の振幅とバイアスを調整するなど、アナログビデオ
信号と三角波の関係を調整できる方法であれば、他の方
法を用いてもよい。
また、制御モードが終ると、次いで或いは一旦休止状
態に入った後、画像形成指令(プリント指令)が入った
段階で、前記画像形成モードの動作が開始される。
なお、制御モードは必ずしも自動で行なう必要はな
く、制御モードのスイツチを押すことにより、チエツク
モードA,Bにおける半導体レーザの発光量を表示させ、
ボリウム調整でアナログビデオ信号と三角波の関係を調
整してもよい。
〔他の実施例〕
以上レーザビームプリンタを例に取り説明したが、本
発明は、多数の微小発光ダイオード(LED)を並べたLED
アレイを使用し、このアレイの各LEDを変調信号に対応
して点滅制御して電子写真感光体を露光することにより
画像形成をするようにした画像処理装置にも適用でき
る。
更に、上述した例では、感光体の露光された領域にト
ナーを付着させるいわゆる反転現像が採用されている
が、露光されなかった感光体領域、つまり暗部領域にト
ナーを付着させる正規現像が採用された画像形成装置に
も本発明は適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、変調発光された
発光素子の発光状態に応じて、所定周期のパターン信号
或いは画像信号のいずれか一方を補正し、その補正結果
に依存していずれか他方のダイナミックレンジを補正す
ることにより前記パターン信号と前記画像信号との相対
的レベルを調整するので、前記画像信号と前記パターン
信号との最適なマッチングを正確に行うことができ、き
わめて良好な出力画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の画像処理装置を示す図、 第2図は先に本願出願人によって提案された画像処理装
置のブロツク図、 第3図(a)〜(c)はアナログビデオ信号と三角波の
関係の例を示した図、 第4図(a)〜(d)はチエツクモードにおけるパルス
幅変調の例を示した図、 第5図はレーザ発光特性を示す図、 第6図は制御モード時のフローチヤートである。 図中、 1……ラツチ部、2……D/Aコンバータ 3……抵抗、4……コンパレータ 5,7……フリツプフロツプ 6……分周器、8……三角波発生手段 9……感光体、10……帯電器 11……レーザビー、12……現像器 13……転写分離器、14……転写紙 15……クリーナ、16……ランプ 17……半導体レーザ、18……走査器 19……レンズ、20……ミラー 21……駆動回路、22……CPU 24……バイアス調整手段、31……レーザパワーセンサ である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された画像信号を、前記所定
    周期のパターン信号に応じてパルス幅変調信号を生成
    し、前記パルス幅変調信号に基づいて発光素子を変調発
    光させる変調手段と、 前記発光素子の発光状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に応じて前記所定周期のパター
    ン信号及び前記画像信号の特性を補正する補正手段とを
    有し、 前記補正手段は、前記所定周期のパターン信号或いは前
    記画像信号のいずれか一方を補正し、その補正結果に依
    存していずれか他方のダイナミックレンジを補正するこ
    とにより前記パターン信号と前記画像信号との相対的レ
    ベルを調整することを特徴とする画像処理装置。
JP63095841A 1988-04-18 1988-04-18 画像処理装置 Expired - Lifetime JP3004991B2 (ja)

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