JP3246944B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，デジタル複写機，レー
ザプリンタ，ファクシミリ等のデジタル画像形成装置及
び表示装置等に応用される画像形成方法に関し，より詳
細には，主走査方向の片方に隣接する２ドットの濃度デ
ータと，他方に隣接する２ドットの濃度データとを交互
にサンプリングして濃度表現を行い，主走査方向の読取
誤差による濃度ムラの低減化，解像性と階調性の両立，
バンディング，中間調部の濃度ムラによる画像ノイズの
低減を図り，中間調を滑らかに再現できる画像形成装置
および画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば，デジタル複写機における書込処
理においては，その解像性と階調性が重要な要因とな
る。細かな解像性と，中間調を忠実に再現する階調性が
文字や写真を含むあらゆる原稿に対する複写処理におい
て望まれる。

【０００３】従来において，階調性を表す方式として，
特開昭５４−１４４１２６号公報，特開昭５６−１７４
７８号公報，特開昭５７−７６９７７号公報等に開示さ
れているディザマトリクスを用いた面積階調法がある。
しかしながら，上記面積階調法にあっては，複数のドッ
トで画素を構成し，該書込ドット数で濃度表現を行うた
め，解像度が低下する。この場合，２値書込方式では画
素を構成するドット数をＮとすると，その階調数は地肌
白部を含まずにＮ段の階調が表されるが，一般的に解像
性は１／Ｎに低下する。

【０００４】一方，解像性を低下させないで，多階調を
実現する１ドット多値書込方式が提案されている。これ
は，例えば，電子写真方式のレーザビーム書き込みにお
いて，書込１ドットの濃度を変調するものである。書き
込みのレーザダイオードの光変調方式には，主にその露
光時間を変調するパルス幅変調方式と，露光強度を変調
するパワー変調方式とがある。上記パルス幅変調方式と
しては特開昭６２−４９７７６号公報，パワー変調方式
としては特開昭６４−１５４７号公報に具体的な技術が
開示されている。また，１ドット変調による多値書き込
みに，解像性の低下をできるだけ回避する微小マトリク
スとを組み合わせる２ドット多値書込方式も提案されて
いる。

【０００５】また，従来においては，主走査方向に隣接
する２ドットの濃度データを規則的にサンプリングし
て，それを１画素として濃度表現を行っていた。即ち，
サンプリングする２ドットは同一タイミングであり，主
走査方向に常に同じ位置の組合わせとなる画像を形成し
ていた。一方，読み取りのＣＣＤ（電荷結合素子）は，
主走査方向を１ラインづつ入力し，サンプリングするＣ
ＣＤの２ドットは同じセンサの組み合わせとなる。一般
に，ＣＣＤの感度分布は図２０に示すような特性（中央
部で最大となり端部で低下する）を有する。

【０００６】デジタル複写機の高画質化の１つの条件と
して，高精度の中間調再現が必要であり，また，解像性
と階調性の両立には，上記の１ドット多値書込方式が好
ましいものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記１
ドット多値書込方式にあっては，バンディングが発生し
易いという問題点があった。例えば，デジタル複写機に
おいて，中間調領域にて発生するバンディングは，感光
体の駆動ムラや振動，書込光学系の走査ピッチムラ等に
より発生し，該バンディングは主走査方向に連続な帯状
の濃度ムラとして現れる。特に，１ドット多値書込方式
においては，露光のレーザダイオードにおける副走査方
向の走査ピッチムラにより，中間露光領域の露光ビーム
の裾野が重なり，バンディングが発生する。

【０００８】また，高解像度化により，バンディングに
対する精度も要求されつつある。現在多く用いられてい
る４００ｄｐｉ程度における１ドット多値書き込みにお
いて，現状の電子写真プロセスにあっては，変調方式に
関わらず中間調ベタ部に濃度ムラによる画像ノイズが発
生し，中間調が滑らかに再現されないという問題点があ
った。

【０００９】また，バンディング及び画像ノイズを低減
させるための１ドット変調による多値書き込みに解像性
の低下の少ない微小マトリクスとを組み合わせる方式に
あっては，面積階調を実行する方向の解像性が低下し，
細線や文字の割れが顕像化する可能性が高いという問題
点があった。

【００１０】また，画像データに基づき，書込位相を主
走査方向に対してずらして，市松模様を形成する方法に
あっては，該方法を実際に電子写真プロセスを用いて具
現化するには，書込ビーム径の極小化による中間調での
１ドット以下の孤立したドット（例えば，１／２，１／
４）を解像する必要があり，現在の技術レベルでは困難
な点が多いという問題点があった。

【００１１】また，１ドット変調による多値書き込み
に，解像性の低下をできるだけ回避する微小マトリクス
とを組み合わせる２ドット多値方式にあっては，１ドッ
ト多値書き込みにより発生するバンディングや中間調部
の濃度ムラによる画像ノイズの低減化及び滑らかな中間
調再現による階調性の向上を図れるが，４００ｄｐｉの
書込密度で２００線を形成する２ドット多値のライン画
像の場合，文字やラインの割れが発生し，１ドット多値
書込方式と比較して画質低下となる。特に，文字やライ
ン割れ，周期的ラインのピッチ（濃度）ムラ，正円部の
エッジのジャギー等の異常画像が発生するという問題点
があった。

【００１２】また，従来の方法にあっては，主走査方向
に隣接する２ドットの濃度データを規則的にサンプリン
グして，それを１画素として濃度表現を行っているた
め，サンプリングする２ドットは同一タイミングで，主
走査方向に常に同じ位置の組み合わせとなる。この方式
による画像において，上記ライン画像で発生する文字，
ライン割れは，それが副走査方向に連続することにより
顕著となる。

【００１３】一方，図２０に示した従来におけるシェー
ディング補正にあっては，一般的に，ＣＣＤの感度分布
は図２０に示すような特性となり，センサ感度の個々の
ばらつきにより，隣接するドット間にも読取誤差が発生
する。そのため，シェーディング補正を行っているが，
補正手段の分解能に起因して完全には補正しきれない。
その感度差はＣＣＤの各センサに固有のため，読取濃度
ムラは副走査方向に連続する。主走査方向に隣接する固
定の２ドット濃度データをサンプリングして濃度表現を
行うと，その２つのセンサによる読取データ差が均一中
間調部に縦すじ状の濃度差として画像に現れ，画質低下
を招来するという問題点があった。

【００１４】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，ＣＣＤ等の読取装置における主走査方向の読取誤差
により発生する濃度ムラを低減して画質を向上させ，ま
た，デジタル複写機において解像性と階調性の両立を図
り，バンディング，中間調部の濃度ムラによる画像ノイ
ズを低減し，中間調を滑らかに再現して画質の向上を図
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記の目的を
達成するために，１ドット多階調書込手段と，隣接する
２ドットで面積階調を行う画像形成装置において，主走
査方向の読取ドットデータを遅延して主走査方向に隣接
する２ドットの濃度データをサンプリングするサンプリ
ング手段と，前記サンプリング手段でサンプリングされ
た２ドットの濃度データを，面積階調を行う２ドットの
うち一方のドットから濃度データを配分し，前記一方の
ドットが飽和濃度に達したら他方のドットに濃度データ
を配分する濃度変換手と，副走査方向にドットが連続す
る縦線基調のドット配置になるように前記濃度変換手段
に対して前記一方のドットを指定する制御手段を備えた
画像形成装置を提供するものである。

【００１６】また，１ドット多階調書込手段と，隣接す
る２ドットで面積階調を行う画像形成装置において，主
走査方向の読取ドットデータを遅延して主走査方向に隣
接する２ドットの濃度データをサンプリングするサンプ
リング手段と，前記サンプリング手段でサンプリングさ
れた２ドットの濃度データを，面積階調を行う２ドット
のうち一方のドットから濃度データを配分し，前記一方
のドットが飽和濃度に達したら他方のドットに濃度デー
タを配分する濃度変換手段と，ドットが市松模様を形成
するように前記濃度変換手段に対して前記一方のドット
を走査ライン毎に周期的に変えて指定する制御手段を備
えた画像形成装置を提供するものである。

【００１７】また，１ドット毎の多階調書き込みと隣接
する２ドットで面積階調を行う画像形成方法において，
主走査方向の読取ドットデータを遅延し，第１のライン
では主走査方向に隣接する第１のドットの濃度データと
第２のドットの濃度データとをサンプリングすることに
より２ドットずつ濃度データをサンプリングし，第２の
ラインでは主走査方向に隣接する第１のドットの濃度デ
ータと第１のドットを挟んで第２のドットと反対側に位
置する第３のドットの濃度データとをサンプリングする
ことにより２ドットずつ濃度データをサンプリングし，
前記第１と第２のラインのサンプリングデータを走査ラ
イン毎に周期的に切り替え，濃度の重み付けを行い，主
走査方向に隣接する書込２ドットデータに配分し，副走
査方向にドットが連続するように濃度発生ドットを配置
する画像形成方法を提供するものである。

【００１８】また，１ドット毎の多階調書き込みと隣接
する２ドットで面積階調を行う画像形成方法において，
主走査方向の読取ドットデータを遅延し，第１のライン
では主走査方向に隣接する第１のドットの濃度データと
第２のドットの濃度データとをサンプリングすることに
より２ドットずつ濃度データをサンプリングし，第２の
ラインでは主走査方向に隣接する第１のドットの濃度デ
ータと第１のドットを挟んで第２のドットと反対側に位
置する第３のドットの濃度データとをサンプリングする
ことにより２ドットずつ濃度データをサンプリングし，
前記第１と第２のラインのサンプリングデータを主走査
ライン毎に周期的に切り替え，濃度の重み付けを行い，
主走査方向に隣接する書込２ドットデータに配分し，主
走査方向のドット形成開始位相を走査ライン毎に周期的
に変え，濃度発生ドットを配置する画像形成方法を提供
するものである。

【００１９】

【作用】本発明による画像形成装置および画像形成方法
は，主走査方向の片方に隣接する２ドットの濃度データ
と，他方に隣接する２ドットの濃度データとを交互にサ
ンプリングして，そのデータを１画素として，濃度に重
み付けを行い，書込ドットデータに配分し，濃度再現を
行い，市松模様を形成するようにドット形成を実行す
る。

【００２０】また，２ドット多値の画像書き込みは，Ｌ
Ｄ多値変調による１ドット２５６階調出力に，主走査或
いは副走査方向の２ドットのマトリクスを組み合わせ
る。低濃度部では片方のドットより露光パワーを増して
最大値となると，次のドットの露光パワーを増してゆ
く。そして，２ドットを１画素として，濃度を保ちつつ
原稿を再現する。それにより，片方のドットは白または
黒に固定され，濃度が安定し，バンディングも低減す
る。

【００２１】

【実施例】以下，本発明の一実施例を添付図面を参照し
て， （１） デジタル複写機の構成 （２） 書込レーザダイオードの変調方式 （３） 画像読信号処理 （４） 画像処理 （５） ２ドット多値回路 （６） 読取データサンプリング （７） 市松模様の形成処理 （８） 各実施例の効果 の順に詳細に説明する。

【００２２】（１） デジタル複写機の構成 図１は，一般的なレーザ書込手段が適用されているレー
ザプリンタと原稿読取装置から構成されているデジタル
複写機を示し，図１において，読取原稿を載置するため
のコンタクトガラス１１１は，光源１１２によって照明
され，読取原稿の画像面からの反射光は，ミラー１１
３，１１４，１１５及びレンズ１１６を介してＣＣＤイ
メージセンサ１１７の受光面に結像される。また，光源
１１２及びミラー１１３は，コンタクトガラス１１１の
下面をコンタクトガラス１１１と平行に移動する走行体
１１８に搭載されている。

【００２３】主走査はＣＣＤイメージセンサ１１７の固
体走査によって実行される。原稿画像はＣＣＤイメージ
センサ１１７によって１次元的に読み取られ，光学系が
移動（副走査）することで原稿全面が走査される。この
例においては，読取処理の密度は，主／副走査共に４０
０ｄｐｉに設定され，Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０
ｍｍ）の原稿まで読取可能な構成になっている。

【００２４】次に，上記デジタル複写機を構成するレー
ザプリンタに関して説明する。原稿読取装置とレーザプ
リンタとは一体的に構成されている場合（本実施例）
と，構成は別個で電気的にのみ接続されている場合とが
ある。このレーザプリンタは，レーザ書込系，画像再生
系，給紙系等の各システムが一体的に構成されている。

【００２５】上記レーザ書込系は，図１，図２及び図３
に示すようにレーザ出力ユニット２１９，結像レンズ群
１２０，ミラー１２１を備えている。レーザ出力ユニッ
ト２１９の内部には，レーザ光源であるレーザダイオー
ドＬＤ１が備わり，書込ユニットにはモータによって高
速で定速回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）２１
９ａが備わっている。レーザ書込系から出力されるレー
ザ光は，多角形ミラー２１９ａ，ミラー１２１を介して
画像再生系に装備された感光体ドラム１２２に照射され
る。

【００２６】図１に示すように，上記感光体ドラム１２
２の周囲には，感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電
する帯電チャージャ１２３と，形成された静電潜像を可
視像化する現像ユニット１２５と，搬送されてきた記録
紙に感光体ドラム１２２表面に形成された顕像を転写す
る転写チャージャ１２６と，感光体ドラム１２２から記
録紙を分離する分離チャージャ１２７及び分離爪１２８
と，転写処理後において感光体ドラム１２２表面をクリ
ーニングするクリーニングユニット１２９等が装備され
ている。尚，感光体ドラム１２２の一端近傍のレーザ光
を照射する位置に，主走査同期信号（ＰＭＳＹＮＣ）を
発生するビームセンサ３３０が配置されている（図３参
照）。

【００２７】また，１３１は転写処理後の記録紙を所定
方向に搬送する搬送ベルト，１３２は搬送ベルト１３１
により搬送されてきた記録紙上の画像を定着させる定着
ユニット，１３３，１３４は各々異なったサイズの記録
紙を積載する給紙カセット，１３５，１３６は給紙カセ
ット１３３，１３４から記録紙を給紙する給紙コロ，１
３７は所定のタイミングをとって記録紙を転写部へ搬送
するレジストローラである。

【００２８】以上の構成において，その動作を説明する
と，感光体ドラム１２２の表面を，帯電チャージャ１２
３によって一様に高電位に帯電する。その感光体ドラム
１２２面にレーザ光が照射されると，照射された部分は
電位が低下する。レーザ光は記録画素の黒／白に応じて
ＯＮ／ＯＦＦ制御されるので，レーザ光の照射によって
感光体ドラム１２２面に記録画像に対応する電位分布，
即ち，静電潜像が形成される。

【００２９】静電潜像が形成された部分が現像ユニット
１２５を通過すると，その電位の高低に応じてトナーが
付着し，静電潜像を可視像化したトナー像が形成され
る。トナー像が形成された部分に所定のタイミングでレ
ジストローラ１３７により記録紙が搬送され，上記トナ
ー像に重なる。このトナー像が転写チャージャ１２６に
よって記録紙に転写された後，該記録紙は分離チャージ
ャ１２７及び分離爪１２８によって感光体ドラム１２２
から分離される。分離された記録紙は搬送ベルト１３１
によって搬送され，ヒータを内蔵した定着ユニット１３
２によって熱定着された後，排紙トレイ（図示せず）に
排出される。転写処理終了後，感光体ドラム１２２の表
面はクリーニングユニット１２９によりクリーニングさ
れ，次回の複写処理に備える。

【００３０】図１に示したデジタル複写機にあっては，
給紙系は２系統に構成されており，一方の給紙系には，
給紙カセット１３３が装備されており，他方の給紙系に
は給紙カセット１３４が装備されている。給紙カセット
１３３の記録紙は給紙コロ１３５によって給紙され，ま
た，給紙カセット１３４内の記録紙は給紙コロ１３６に
よって給紙される。給紙された記録紙は，レジストロー
ラ１３７に当接した状態で一旦停止し，記録プロセスの
進行に同期したタイミングで，感光体ドラム１２２の転
写部へ搬送される。尚，図示しないが，各給紙系には，
カセットの記録紙サイズを検知するサイズ検知センサが
備わっている。

【００３１】（２） 書込レーザダイオードの変調方式 図４は，本発明の一実施例に係るレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）のパワー変調方式を説明するブロック図であり，発
光レベル指令信号は，第１の電流変換手段４４０及び第
２の電流変換手段４４１へ入力される。

【００３２】第１の電流変換手段４４０では発光レベル
の指令信号は，その強弱に応じて発光レベル指令信号電
流（出力電流）Ｉ_S に変換される。第１の電流変換手段
４４０の出力電流Ｉ_S は，レーザダイオードＬＤ１の受
光素子４４２に発生する光出力Ｐ_O に比例する光起電流
Ｉ_L との差の入力電流（Ｉ_S −Ｉ_L ）となって，電流増
幅器４４３に入力する。該電流増幅器４４３は，入力電
流（Ｉ_S −Ｉ_L ）をＡ倍した出力電流Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）
を出力する。

【００３３】一方，第２の電流変換手段４４１により発
光レベル指令信号は，設定光量Ｐ_Sを発光させる出力電
流Ｉ₁ に変換される。この出力電流Ｉ₁ と，前記電流増
幅器４４３の出力電流Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）との和であるＩ
₁ ＋Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）は，レーザダイオードＬＤ１の順
方向電流となる。

【００３４】このようにして，レーザダイオードＬＤ１
は順方向電流Ｉ₁ ＋Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L）により決定される
光出力Ｐ_O を得る。即ち， Ｐ_O ＝Ｐ｛Ｉ₁ ＋Ａ（Ｉ_S −Ｉ_L ）｝ Ｐ：ＬＤ１の光出力−順方向電流特性を表す関数 の関係式が成立する。

【００３５】ここで，Ｉ₁ はＩ_S ≒Ｉ_L となるように設
定されているので，下記のように近似できる。

【００３６】

【数１】

【００３７】受光素子の放射感度Ｓ，レーザダイオード
ＬＤ１との結合効率をαとおくと， Ｐ_O ＝Ｐ_S ＋η・Ａ・（Ｉ_S −Ｐ_O ・Ｓ・α） と表され，

【００３８】

【数２】 となる。

【００３９】光電気負期間ループの交叉周波数をｆ₀ と
おくと，上記光出力Ｐ_O のステップ応答は， Ｐ_O ＝Ｉ_S ／αＳ＋｛Ｐ_S −Ｉ_S ／αＳ｝・ｅｘｐ（−
２πｆ₀ ｔ） のように近似的に表すことができる。

【００４０】第２の変換手段４４１により設定されるＰ
_S はＩ_S ／αＳに等しくなるように設定されているが，
例えば，ドゥループ特性によりＰ_S が５％変動した場
合，ｆ₀ ＝４０ＭＨｚであったとしても，Ｐ_O の誤差が
０．４％以下になるのに要する時間は約１０ｎｓ程度と
なる。

【００４１】また，光出力Ｐ_O を変化させた直後から設
定された時間τ₀ までの全光量（光出力の積分値∫Ｐ
_OUT ）誤差が０．４％以下となるための前記交叉周波数
ｆ₀ はτ₀ ＝５０ｎｓとした場合，ｆ₀ ≧４０ＭＨｚで
あればよく，この程度の交叉周波数ならば容易に実現で
きる。

【００４２】以上説明したように，本方式により，高
速，高精度，高分解能のレーザダイオード制御方式が実
現できる。更に，本方式を用いたレーザダイオードＬＤ
１をパワー変調することにより，発光レベル指令信号に
２５６通りのアナログ信号を入力し，レーザプリンタに
おいて１ドット２５６階調の画像出力が実現される。

【００４３】次に，複数の定電流電源を用いた他の実施
例に係るレーザダイオード（ＬＤ）のパワー変調方式に
関して説明する。本実施例におけるレーザダイオードの
駆動制御方式は，図５に示すレーザダイオードの順方向
電流（Ｉ）と発光強度（Ｌ）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を
利用している。このレーザダイオードのＩ−Ｌ特性は，
閾値電流（Ｉｔｈ）以上の順方向電流においては略リニ
アであり，そのときの微分量子効率（ｎ）を一定として
扱う。

【００４４】制御方式は，図６に示すように，順方向電
流を複数の定電流源６４１，６４２，６４３，６４４の
合計電流で駆動し，それを書込データによりスイッチ６
４５，６４６，６４７でスイッチングする。閾値電流よ
りも大きなバイアス電流を定電流源６４１により供給
し，１：２：４の電流値になるように重み付けられた定
電流源６４２，６４３，６４４により，レーザダイオー
ドの駆動電流を３ビット８値に制御する。そのときの電
流値は各々Ｉ₁ ，Ｉ₂ ，Ｉ₃ であり，スイッチ６４５，
６４６，６４７を駆動しない最小値のバイアス電流はＩ
₀ である。従って，各電流Ｉ₀ 〜Ｉ₃ による発光強度
（光量）は，図５に示す通りでＩ₀ 〜Ｉ₃ の電流の全て
の組み合わせによる光量はＬ₀ 〜Ｌ₇ まで８通りが光量
差を等しく得られる。

【００４５】上記における設定手順は，次のように実行
される。 ＬＤ発光強度範囲Ｐ₀ 〜Ｐ_max に設定する（但し，
Ｐ₀ ≒０）。 ＬＤ最小発光強度Ｐ₀ ←ＬＤ順方向電流Ｉ₀ を決定
する。 ＬＤ最大発光強度Ｐ_max ←ＬＤ順方向電流Ｉ₀ ＋Ｉ
_max によりＩ_max を決定する。 Ｉ１＝（１／７）・Ｉ_max ，Ｉ２＝（２／７）・Ｉ
_max ，Ｉ３＝（４／７）・Ｉ_max とする。 以上により，定電流源数をｎとすると，２ⁿ の発光強度
が得られ，例えば，８個の定電流源を用い，８ビットの
発光データによりスイッチングすれば，２５６通りのレ
ーザダイオードの露光出力が得られる。

【００４６】（３） 画像読取信号処理 図７に画像読取信号処理の詳細ブロック図を示す。ＣＣ
Ｄ（電荷結合素子）１１７は，約５０００画素，４００
ｄｐｉの読取処理が可能で，原稿の主走査方向の反射光
を同時に読み取る。ＣＣＤ１１７で蓄積された光データ
を電気信号に変換し（光電変換），クランプ等の波形修
正，増幅，Ａ／Ｄ変換を実行し，６ビットのデジタル信
号としてＩＰＵ（画像処理装置）へ出力する。

【００４７】更に，具体的に説明すると，ＣＣＤ１１７
のアナログデータ出力は光電変換された後，高速転送の
ためＥＶＥＮ，ＯＤＤの２系統に別れて出力され，増幅
器７０２，７０３で各々増幅（信号増幅）されて，アナ
ログスイッチで構成されるスイッチングＩＣ７０３へ入
力する。ここで，シリアルのアナログ信号に合成される
（信号合成)。スイッチングＩＣ７０３によって合成され
たアナログ信号は増幅器７０４によって増幅（可変増
幅）されてＡ／Ｄコンバータ７０５に入力する。合成後
の一画素の画像転送速度は約１０ＭＨｚで，これに同期
してＡ／Ｄコンバータ７０５で６ビット６４階調のデジ
タル信号に変換（信号デジタル化）する。また，上記
（可変）増幅器７０４では，露光蛍光灯の光量変動を補
正するため，原稿走査前に基準白板（図示せず）を読み
取り，その増幅度を適性値になるように制御する。

【００４８】（４） 画像処理 原稿濃度を示す１画素毎のデジタル信号は，ＩＰＵ（画
像処理装置）８００へ入力されて画像処理される。ＩＰ
Ｕ８００による画像処理の流れを図８に示す。ＩＰＵ８
００は複数のＬＳＩで構成され，画像処理の他にそれに
基づく以下に示す制御を実行している。

【００４９】 シェーディング補正処理 蛍光灯の直線光源を用い，またレンズによる集光のた
め，ＣＣＤ１１７中央部で光量が最大となり，端部では
低下する。また，ＣＣＤ１１７には素子個々の感度のば
らつきがある。上記の両方を，画素毎の基準白板読取デ
ータに基づいて原稿データを補正する。

【００５０】 ＭＴＦ補正処理 レンズ等を用いた光学系では，ＣＣＤ１１７による読取
出力はレンズなどの性能により周辺画素情報が影響し
て，なまったように読み取られる。そこで，１つの画素
データを求める際に，その周辺画素レベルに基づいて補
正することにより，再現性の高い画像を得る。

【００５１】 主走査方向変倍処理 本実施例にあっては，画像読み取りと書き込みの解像度
は同一の４００ｄｐｉであるが，読取画素周波数は約１
０ＭＨｚ，書込画素周波数は約１２ＭＨｚで異なるた
め，周波数変換を実行している。クロック変換は２ライ
ンメモリの読み書きで実現し，主走査変倍は主走査方向
の周辺画素データによる演算により算出している。

【００５２】 γ補正処理 ＣＣＤ１１７を用いた光学系の濃度データ変換特性（ス
キャナのγ特性）及び電子写真方式を用いたレーザプリ
ンタの濃度再現特性（プリンタのγ特性）は共にリニア
ではなく，そのままでは原稿濃度が忠実に再現されな
い。上記を各々個々に補正する場合もあるが，本画像形
成装置にあっては両者を考慮した変換処理を実行してい
る。また，マニュアルの濃度調整時も，この値を変更す
ることで濃度調整を実現する。

【００５３】 その他の処理 以上の他，ＩＰＵ（画像処理装置）８００はＡＧＣ（Ａ
ｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）等
の制御，マスキング，トリミング，ミラーリング，白黒
反転等の画像変換，原稿サイズ及び濃度検出，マーカー
等の画像検出等も実行している。

【００５４】本発明は，レーザダイオードのパワー変調
による１ドット２５６階調出力に主走査及び副走査方向
の２ドットのマトリクスを組み合わせたものである。図
９（ａ）に副走査方向の隣接２ドットで面積階調を行う
１×２マトリクス，図９（ｂ）に主走査方向の隣接２ド
ットで面積階調を行う２×１マトリクスの光書込方式を
示す。低濃度部では，片方のドットより露光パワーを増
して最大値（２５５）となると，次のドットの露光パワ
ーを増していく。また，上記において，主走査或いは副
走査方向の２ドットを注目画素として濃度再現を実行す
る。ＣＣＤ１１７の読取濃度は，その受光光量に比例す
る。従って，ＣＣＤ１１７の受光光量は原稿反射濃度に
対してリニアであり，２ドットの濃度データをデジタル
値に加算し，その加算値に対してγ変換を実行して上記
方式により書込濃度データに変換する。以上の結果，主
走査及び副走査方向の２ドットで５１２階調が実現でき
る。

【００５５】また，図１０は，中間調濃度領域の発生動
作を示す説明図である。図１０において，ＥＶＥＮのド
ットより濃度を埋めていく。副走査方向で面積階調を実
行する図１０（ａ），（ｃ）の１×２マトリクスは連続
的な中間濃度領域で横線基調，主走査方向で面積階調を
行う図１０（ｂ），（ｄ）の２×１マトリクスは連続的
な中間濃度領域で縦線基調となる。

【００５６】図１０（ｃ），（ｄ）は，各々図１０
（ａ），（ｂ）の書込位相を互い違いに変えたものであ
り，主走査及び副走査に２ドットラインを形成し，１０
０線の画像を形成する。これにより階調数は変わらない
がラインが集中し，見かけの解像度は半分に低下する。

【００５７】（５） ２ドット多値回路 図１１は，２ドット多値回路の構成を示すブロック図で
あり，スキャナから入力される６ビットの信号を入力す
る直列に接続されたラインメモリ１１０１，１１０２
と，ラッチ１１０３，１１０４と，該ラインメモリ１１
０１，１１０２及びラッチ１１０３，１１０４に各々ス
イッチＳＷ１〜ＳＷ４を介して接続されている加算器１
１０５と，該加算器１１０５に接続されているＲＯＭ１
１０６とから構成されている。該ＲＯＭからの出力は８
ビットのデータ信号としてプリンタに出力される。

【００５８】以下，１×２マトリクス，２×１マト
リクス，ドットの集中に分けて詳細に説明する。

【００５９】 １×２マトリクス 副走査方向の２ドットで面積階調を実行する場合（１×
２マトリクス）は，２つのラインメモリ１１０１，１１
０２を用いて，主走査２ライン分の読取データを遅延さ
せる。その後，２つの６ビットデータを加算器１１０５
により加算し，その７ビットデータをγ変換用のＲＯＭ
１１０６に入力する。ＲＯＭ１１０６内は，１つのテー
ブルが２５６バイトで構成され，その前半１２８バイト
がＥＶＥＮ，その後半１２８バイトがＯＤＤデータであ
る。

【００６０】初めの加算データがＲＯＭ１１０６のアド
レスバスに入力され，その番地で示されるＥＶＥＮデー
タを書込データとして出力する。次のラインで同一デー
タを加算し，ＯＤＤデータを書込データとしてデータバ
スより出力する。ＥＶＥＮ，ＯＤＤの切替えはライン周
期（ＰＭＳＹＮＣ）に同期して行う。その後，次の２ド
ットに移行して順次処理を繰り返す。

【００６１】図１１に示した２ドット多値回路におい
て，スイッチＳＷ１及びＥＶＥＮ／ＯＤＤは主走査１ラ
イン毎に切替え，スイッチＳＷ３，ＳＷ４はラインメモ
リ１１０１，１１０２からのデータが選択されるように
上側に設定する。また，図１２（ａ）は，副走査方向の
面積階調との組み合わせ（１×２マトリクス）を示した
説明図である。読み取りの副走査２ドットが書き込みの
副走査２ドットに対応する。

【００６２】 ２×１マトリクス 主走査方向の２ドットで面積階調を実行する場合（２×
１マトリクス）は，２つのラッチ１１０３，１１０４を
用いて，主走査方向２ドット分の読取データを遅延させ
る。以下，１×２マトリクスの場合と同様に，加算処
理，γ変換処理を実行して書込データを出力する。ＥＶ
ＥＮ，ＯＤＤの切替えは書込クロック信号ＷＣＬＯＣＫ
に同期して実行する。その後，次の２ドットに移行して
順次処理を繰り返す。

【００６３】図１１に示した２ドット多値回路におい
て，スイッチＳＷ２及びＥＶＥＮ／ＯＤＤは書込１クロ
ック毎に切替え，スイッチＳＷ３，ＳＷ４はラッチ１１
０３，１１０４からのデータが選択されるように下側に
設定する。また，図１２（ｂ）は，主走査方向の面積階
調との組み合わせ（２×１マトリクス）を示した説明図
である。読み取りの主走査２ドットが書き込みの主走査
２ドットに対応する。

【００６４】 ドットの集中 書き込みにおける位相を変換し，ドットを集中させる１
００線の画像を形成する場合は，ＥＶＥＮ，ＯＤＤの切
替え周期を各々２分周することで実行する。以上，全て
のモードにおいて階調情報の欠落は起きない。

【００６５】本装置に使用するγ変換テーブルの例を図
１３に示す。図１３（ａ）は，１×２マトリクスに用い
たγ変換テーブルで，図１３（ｂ）は２×１マトリクス
に用いたγ変換テーブルである。両テーブル共，原稿濃
度に対して複写濃度がほぼ等しくなるように設定されて
いる。

【００６６】中間濃度までは片方のＥＶＥＮドットが最
大値に達すると，ＯＤＤドットの露光強度を増加させ
る。これにより，２ドットの濃度情報を維持しながらド
ットを集中させる。また，このγ変換テーブルにより自
由にγ特性を制御でき，２ドットの増加の仕方も変える
ことができる。更に，面積階調との組み合わせ方式によ
っても濃度出力特性が変わるため，γ変換データを選択
或いは変換テーブルにＲＡＭを用い，それを書き換える
ことができる。一般的に，書込露光光量に対するプリン
ト濃度で表されるプリンタにおけるγ特性の逆変換をテ
ーブル値にすることにより，プリンタ単体のγ特性をリ
ニアにすることができる。

【００６７】図１１に示した２ドット多値回路はＩＰＵ
８００内に構成され，スキャナからの１ドット毎の画像
データを変換して書込系へ出力する。以上の結果，主走
査及び副走査方向の２ドット単位を１画素として５１２
階調の書込処理を実現することができる。

【００６８】（６） 読取データのサンプリング 図１４は，読取データのサンプリング方式を示す説明図
である。ドット内の数値は，サンプリングに用いたドッ
トの主走査方向の順番で，主走査方向の位置を示してい
る。２ドットデータのサンプリングは，書込クロックＷ
ＣＬＯＣＫの２分周信号で行い，本例では画素クロック
毎に同一データを２回サンプリングしている。第１の走
査ラインでは主走査方向に隣接する２ドットの濃度デー
タをサンプリングし，次の走査ラインでは主走査方向の
逆に隣接する２ドットの濃度データをサンプリングし
て，サンプリングは走査１ライン毎に切り替えるもので
ある。

【００６９】（７） 市松模様の形成処理 次に，市松模様の形成処理に関して，形成チャート，
形成処理の順で詳細に説明する。

【００７０】 形成チャート 図１５は，本発明による市松模様処理の形成方式チャー
トを示し，図中，網点部は濃度発生ドットを示し，矢印
方向は濃度データの移行を表している。図１５（ａ）の
２×１マトリクスは，データサンプリング方式（図１４
参照）で２ドットの重み付け配分をしているため，図示
のようにライン画像が形成される。図１５（ｂ）はデー
タサンプリング周期を走査２ライン毎に切り替えた場合
の画像形成例で，２ドットの重み付け配分も走査２ライ
ン毎に切り替え，見かけ上は図１５（ａ）と同じライン
画像を形成する。

【００７１】図１６（ｃ）〜（ｅ）は，本発明による市
松模様処理方式によるドット形成方式チャートを示し，
図において，網点部は濃度発生ドットを示し，矢印方向
は濃度データの移行を表している。主走査方向に隣接す
る読取ドットデータより，主走査方向に隣接する書込ド
ットデータに配分し，いずれも主走査方向２ドットで１
画素を形成する。

【００７２】図１６（ｃ）は，図１４に示した読取デー
タサンプリング方式で，１ドットサイズの市松模様を形
成し，図１６（ｄ）及び（ｅ）はデータサンプリング周
期と濃度発生ドットを走査２，３ライン毎に切り替えた
場合のものである。これによりドット集中した市松模様
画像が形成される。

【００７３】 形成処理 上記の市松模様の形成処理は，図１１に示した２ドット
多値回路のＥＶＥＮ／ＯＤＤの入力操作によって行う。
即ち，濃度発生ドットの位相をずらすことによってライ
ン画像，市松模様画像の形成を制御するものである。

【００７４】図１７は，データサンプルの位相変換回路
を示すブロック図であり，主走査ライン同期信号ＬＧＡ
ＴＥを分周する分周器１７０１と，書込クロック信号Ｗ
ＣＬＯＣＫを分周する１７０２と，隣接するドットデー
タをサンプリングするサンプル・バッファ１７０３とか
ら構成されている。

【００７５】以上の構成において，主走査方向ライン同
期信号ＬＧＡＴＥを分周器１７０１により分周し，サン
プリングの開始信号をセットする。従って，図１４の場
合は，主走査方向ライン同期信号ＬＧＡＴＥの２分周信
号で，走査１ライン毎にサンプリング初期セット信号を
サンプル・バッファ１７０３に指定する。その後，書込
クロック信号ＷＣＬＯＣＫを分周器１７０２により２分
周信号として，サンプル・バッファ１７０３のゲートス
イッチＳＷ２を操作して，走査ライン毎に異なる隣接ド
ットのデータをサンプリングする。

【００７６】図１８は，濃度発生ドットを指示するＥＶ
ＥＮ／ＯＤＤ入力の位相変換部を示すブロック図であ
り，位相変換回路１８０１は，フリップ・フロップ等の
標準ロジックで構成された位相変換回路からなり，書込
クロック信号ＷＣＬＯＣＫ，主走査ライン同期信号ＬＧ
ＡＴＥの入力を処理モードにより分周および設定してＥ
ＶＥＮ／ＯＤＤ信号を作成する。また，書込クロック信
号ＷＣＬＯＣＫ，主走査ライン同期信号ＬＧＡＴＥ信号
は，上記図１１に示した２ドット多値回路に用いている
制御信号（図示せず）と同じで，互いに同期している。

【００７７】図１９は，各モードにおける書込位相制御
のＥＶＥＮ／ＯＤＤ信号のタイミングを示すタイミング
チャートである。図１９において，（ａ）〜（ｅ）は，
図１５（ａ）〜（ｂ）及び図１６（ｃ）〜（ｅ）の形成
パターンに各々対応する。この場合，図１８に示した位
相変換回路１８０１により，全てのモードは図１９に示
した書込位相信号のように書込クロック信号ＷＣＬＯＣ
Ｋ信号の２分周信号より発生される。

【００７８】図１９（ａ）及び（ｂ）では，主走査ライ
ン同期信号ＬＧＡＴＥで走査ラインの書込初期位相をセ
ットする。図１９（ｃ）は，主走査ライン同期信号ＬＧ
ＡＴを２分周して書込初期位相が互い違いになるように
セットする。図１９（ｄ）は書込クロック信号ＷＣＬＯ
ＣＫを４分周し，図１９（ｅ）は同様に書込クロック信
号ＷＣＬＯＣＫを６分周して書込初期位相をセットす
る。

【００７９】また，図１９にサンプリングデータの選択
制御信号を示す。これは，図１４に示した読取データの
サンプリングのタイミングであり，図１５（ａ）及び図
１６（ｃ）におけるドット形成のものである。尚，ここ
で，２ドットのデータのサンプリングと濃度発生ドット
画像上の位相を合わせることにより，他の実施例も実現
されることは明白である。

【００８０】また，上記の如く，本発明によれば，主走
査方向の片方に隣接する２ドットの濃度データと，他方
に隣接する２ドットの濃度データとを交互にサンプリン
グして濃度表現を行うことにより濃度移行方向が分散さ
れるため，特にライン画像の主走査方向のピッチムラの
改善が図れる。

【００８１】また，主走査方向の片方に隣接する２ドッ
トの濃度データと，他方に隣接する２ドットの濃度デー
タとを交互にサンプリングして，そのデータを１画素と
して濃度に重み付けを行い，書込ドットデータに配分
し，濃度再現を行ったが，副走査方向の片方に隣接する
２ドットの濃度データと，他方に隣接する２ドットの濃
度データとを交互にサンプリングして，濃度再現を行う
ことも可能である。

【００８２】（８） 各実施例の効果 上記における各実施例の効果を以下にまとめて説明す
る。第１に，隣接する読取ドットデータより，濃度に重
み付けを行い，書込ドットデータに配分して２ドット多
値書き込みのライン画像を形成し，バンディング，中間
調部の濃度ムラによる画像ノイズが低減される。更に，
主走査方向の片方に隣接する２ドットの濃度データと，
他方に隣接する２ドットの濃度データとを交互にサンプ
リングして濃度表現を行い，主走査方向の読取誤差によ
る濃度ムラが低減される。

【００８３】第２に，隣接する読取ドットデータより，
濃度に重み付けを行い，書込ドットデータに配分して２
ドット多値書き込みの市松模様画像を形成するため，バ
ンディング，中間調部の濃度ムラによる画像ノイズが低
減し，更に，文字，ライン画像の割れが防止される。

【００８４】第３に，主走査方向の片方に隣接する２ド
ットの濃度データと，他方に隣接する２ドットの濃度デ
ータとを交互にサンプリングして濃度表現を行うため，
主走査方向の読取誤差よる濃度ムラが低減される。

【００８５】

【発明の効果】以上説明した通り，本発明による画像形
成装置は，１ドット多階調書込手段と，隣接する２ドッ
トで面積階調を行う画像形成装置において，主走査方向
の読取ドットデータを遅延して主走査方向に隣接する２
ドットの濃度データをサンプリングするサンプリング手
段と，前記サンプリング手段でサンプリングされた２ド
ットの濃度データを，面積階調を行う２ドットのうち一
方のドットから濃度データを配分し，前記一方のドット
が飽和濃度に達したら他方のドットに濃度データを配分
する濃度変換手と，副走査方向にドットが連続する縦線
基調のドット配置になるように前記濃度変換手段に対し
て前記一方のドットを指定するため，ＣＣＤ等の読取装
置における主走査方向の読取誤差により発生する濃度ム
ラを低減して画質を向上させ，また，デジタル複写機に
おいて解像性と階調性の両立を図り，バンディング，中
間調部の濃度ムラによる画像ノイズを低減し，中間調を
滑らかに再現して画質の向上を図ることができる。

【００８６】また，本発明による画像形成方法は，１ド
ット毎の多階調書き込みと隣接する２ドットで面積階調
を行う画像形成方法において，主走査方向の読取ドット
データを遅延し，第１のラインでは主走査方向に隣接す
る第１のドットの濃度データと第２のドットの濃度デー
タとをサンプリングすることにより２ドットずつ濃度デ
ータをサンプリングし，第２のラインでは主走査方向に
隣接する第１のドットの濃度データと第１のドットを挟
んで第２のドットと反対側に位置する第３のドットの濃
度データとをサンプリングすることにより２ドットずつ
濃度データをサンプリングし，前記第１と第２のライン
のサンプリングデータを走査ライン毎に周期的に切り替
え，濃度の重み付けを行い，主走査方向に隣接する書込
２ドットデータに配分し，副走査方向にドットが連続す
るように濃度発生ドットを配置するため，ＣＣＤ等の読
取装置における主走査方向の読取誤差により発生する濃
度ムラを低減して画質を向上させ，また，デジタル複写
機において解像性と階調性の両立を図り，バンディン
グ，中間調部の濃度ムラによる画像ノイズを低減し，中
間調を滑らかに再現して画質の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデジタル複写機の構成を示す説明
図である。

【図２】本発明に係るレーザ書込系の構成を示す説明図
である。

【図３】本発明に係るレーザ書込系の構成を示す説明図
である。

【図４】図１に示したデジタル複写機に用いられるレー
ザダイオード（ＬＤ）のパワー変調方式を示すブロック
図である。

【図５】本発明に係るレーザダイオードの順方向電流
（Ｉ）と発光強度（Ｌ）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を示す
グラフである。

【図６】本発明に係るレーザダイオードの制御方式を示
す回路図である。

【図７】本発明に係る画像読取信号処理を実行する各部
を示すブロック図である。

【図８】本発明に係る画像処理装置による画像処理の流
れを示すブロック図である。

【図９】本発明に係る１×２マトリクス及び２×１マト
リクスの光量方式を示す説明図である。

【図１０】本発明に係る中間調領域を示す説明図であ
る。

【図１１】本発明に係る２ドット多値回路の構成を示す
ブロック図である。

【図１２】本発明に係る副走査方向／主走査方向の面積
階調との組合せを示す説明図である。

【図１３】本発明に係る２ドット多値γ変換を示すテー
ブルである。

【図１４】本発明に係る読取データサンプリングを示す
説明図である。

【図１５】本発明に係るドット形成方式チャートを示す
説明図である。

【図１６】本発明に係る市松模様処理のドット形成方式
チャートを示す説明図である。

【図１７】本発明に係るデータサンプル位相変換回路の
構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明に係るＥＶＥＮ／ＯＤＤ入力の位相変
換部の構成を示すブロック図である。

【図１９】本発明に係る書込位相制御のＥＶＥＮ／ＯＤ
Ｄ信号及びサンプリングデータの選択制御信号のタイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図２０】シェーディング補正処理とＣＣＤ出力電圧の
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１７ ＣＣＤイメージセンサ １２２ 感光
体ドラム ２１９ レーザ出力ユニット ３３０ ビー
ムセンサ ４４０ 第１の電流変換手段 ４４１ 第２
の電流変換手段 ４４２ 受光素子 ６４１〜６４
４ 定電流源 ６４５〜６４７ スイッチ ７０２ ７０
４ 増幅器 ７０３ スイッチングＩＣ ７０５ Ａ／
Ｄコンバータ ８００ ＩＰＵ（画像処理装置） １１０３ １
１０４ ラッチ １７０１ １７０２ 分周器 １７０６ サ
ンプル・バッファ １８０１ 位相変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １ドット多階調書込手段と，隣接する２
   ドットで面積階調を行う画像形成装置において， 主走査方向の読取ドットデータを遅延して主走査方向に
   隣接する２ドットの濃度データをサンプリングするサン
   プリング手段と， 前記サンプリング手段でサンプリングされた２ドットの
   濃度データを，面積階調を行う２ドットのうち一方のド
   ットから濃度データを配分し，前記一方のドットが飽和
   濃度に達したら他方のドットに濃度データを配分する濃
   度変換手と， 副走査方向にドットが連続する縦線基調のドット配置に
   なるように前記濃度変換手段に対して前記一方のドット
   を指定する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 １ドット多階調書込手段と，隣接する２
   ドットで面積階調を行う画像形成装置において， 主走査方向の読取ドットデータを遅延して主走査方向に
   隣接する２ドットの濃度データをサンプリングするサン
   プリング手段と， 前記サンプリング手段でサンプリングされた２ドットの
   濃度データを，面積階調を行う２ドットのうち一方のド
   ットから濃度データを配分し，前記一方のドットが飽和
   濃度に達したら他方のドットに濃度データを配分する濃
   度変換手段と， ドットが市松模様を形成するように前記濃度変換手段に
   対して前記一方のドットを走査ライン毎に周期的に変え
   て指定する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 １ドット毎の多階調書き込みと隣接する
   ２ドットで面積階調を行う画像形成方法において， 主走査方向の読取ドットデータを遅延し，第１のライン
   では主走査方向に隣接する第１のドットの濃度データと
   第２のドットの濃度データとをサンプリングすることに
   より２ドットずつ濃度データをサンプリングし，第２の
   ラインでは主走査方向に隣接する第１のドットの濃度デ
   ータと第１のドットを挟んで第２のドットと反対側に位
   置する第３のドットの濃度データとをサンプリングする
   ことにより２ドットずつ濃度データをサンプリングし，
   前記第１と第２のラインのサンプリングデータを走査ラ
   イン毎に周期的に切り替え，濃度の重み付けを行い，主
   走査方向に隣接する書込２ドットデータに配分し，副走
   査方向にドットが連続するように濃度発生ドットを配置
   することを特徴とする画像形成方法。
4. 【請求項４】 １ドット毎の多階調書き込みと隣接する
   ２ドットで面積階調を行う画像形成方法において， 主走査方向の読取ドットデータを遅延し，第１のライン
   では主走査方向に隣接する第１のドットの濃度データと
   第２のドットの濃度データとをサンプリングすることに
   より２ドットずつ濃度データをサンプリングし，第２の
   ラインでは主走査方向に隣接する第１のドットの濃度デ
   ータと第１のドットを挟んで第２のドットと反対側に位
   置する第３のドットの濃度データとをサンプリングする
   ことにより２ドットずつ濃度データをサンプリングし，
   前記第１と第２のラインのサンプリングデータを主走査
   ライン毎に周期的に切り替え，濃度の重み付けを行い，
   主走査方向に隣接する書込２ドットデータに配分し，主
   走査方向のドット形成開始位相を走査ライン毎に周期的
   に変え，濃度発生ドットを配置することを特徴とする画
   像形成方法。