JP3434291B2 - 画像形成装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、デジタル複写機等に応用される画像形成装
置及びその方法に関し、より詳細には１ドット変調によ
る多値書込みに解像性の低下の少ない微小マトリクスと
を組み合わせて、バンディング及び画像ノイズを低減さ
せ、高画質な画像形成を実現する画像形成装置及びその
方法に関するものである。

【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ディザマトリ
クスを用いた面積階調法がある（特開昭54−144126号公
報、特開昭56−17478号公報、特開昭57−76977号公報等
に開示されている）。

【０００４】 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、一般に解像
性は1/Nに低下する。

【０００５】 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込み
において、書込み１ドットの濃度を変調するものであ
る。書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号公報に開示されている。

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

【０００７】

【発明が解決しようとする問題】

しかしながら、上記１ドット多値書込方式は、バンデ
ィングが発生し易いという欠点を有する。 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する。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、露光のレーザダイ
オードの副走査方向における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】 更に、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。 また、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る。

【０００９】 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１ド
ット変調による多値書込みに、解像性の低下の少ない微
小マトリクスを組み合わせる方式を採用し、バンディン
グ及び画像ノイズを低減させ画像濃度を安定させて安価
な方式で縦線基調の画像を形成し、高画質な画像形成を
実現することを第１の目的とする。 また、主走査方向に連続するトナー像を形成して高画
質な画像形成を実現することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記目的を達成するために、入力された画
像データを形成する第１のドットのドットデータと該第
１のドットと隣接する第２のドットのドットデータとを
加算する加算手段と、前記加算手段により加算された加
算データが入力され、かつ、ドット周期若しくはライン
周期を示す信号が所定の順序で順次入力された際に、前
記加算データが所定の濃度値よりも小さければ第１のド
ットまたは第２のドットのいずれか一方に対応する書き
込みデータとして前記加算データを変換したデータを出
力し、前記加算データが前記所定の濃度値よりも大きけ
れば第１のドットまたは第２のドットのいずれか一方に
対応する書き込みデータして前記所定の濃度値を出力す
るとともに、前記第１のドットまたは前記第２のドット
の他方に対応する書き込みデータとして前記加算データ
から前記所定の濃度値を減じた値を変換したデータを出
力する変換手段と、前記第１のドットに対応する書き込
みデータと前記第２のドットに対応する書き込みデータ
を連続して書き込む場合に、前記第１のドットに対応す
る書き込みデータの書き込み位置と前記第２のドットに
対応する書き込みデータの書き込み位置を入れ替える制
御手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】 また、入力された画像データを形成する第１のドット
のドットデータと該第１のドットと隣接する第２のドッ
トのドットデータとを加算する加算工程と、前記加算手
段により加算された加算データが入力され、かつ、ドッ
ト周期若しくはライン周期を示す信号が所定の順序で順
次入力された際に、前記加算データが所定の濃度値より
も小さければ第１のドットまたは第２のドットのいずれ
か一方に対応する書き込みデータとして前記加算データ
を変換したデータを出力し、前記加算データが前記所定
の濃度値よりも大きければ第１のドットまたは第２のド
ットのいずれか一方に対応する書き込みデータとして前
記所定の濃度値を出力するとともに、前記第１のドット
または前記第２のドットの他方に対応する書き込みデー
タとして前記加算データから前記所定の濃度値を減じた
値を変換したデータを出力する変換工程と、前記第１の
ドットに対応する書き込みデータと前記第２のドットに
対応する書き込みデータを連続して書き込む場合に、前
記第１のドットに対応する書き込みデータの書き込み位
置と前記第２のドットに対応する書き込みデータの書き
込み位置を入れ替える制御工程と、を含むことを特徴と
する。

【００１２】 本発明による画像形成装置は次のように作用する。 本発明による画像形成装置及び方法は、入力された画
像データを形成する第１のドットのドットデータと該第
１のドットと隣接する第２のドットのドットデータとを
加算し、この加算データが入力され、かつ、ドット周期
若しくはライン周期を示す偶数信号または奇数信号が入
力された際に、偶数信号または奇数信号に対応する書き
込みデータを発生し、発生した書き込みデータを第１の
ドットまたは第２のドットに対応する位置に書き込む際
に、偶数信号または奇数信号に対応する書き込みデータ
の書き込み位相を制御することとしたので、たとえば20
0線のものを100線にするように低線化を図りつつライン
を集中し、このライン集中によりバンディングおよび画
像ノイズを低減できる。

【００１３】 また、本発明による画像形成装置及び方法は、複数の
書き込みデータを連続して発生する場合に、偶数信号に
対応する書き込みデータの書き込み位置と、奇数信号に
対応する書き込みデータの書き込み位置とを交互に入れ
替えることとしたので、書き込み位置を入れ替え制御す
るという簡素な構成で効率良くラインを集中することが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

以下、本発明の一実施例を添付図面を参照してデジ
タル複写機の構成、書込レーザダイオードの変調方
式、画像読取信号処理、画像処理、２ドット多値
回路の順に説明する。

【００１５】 デジタル複写機の構成 第１図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
ル複写機を示す。 同図において、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113、114、115及びレンズ1
16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。

【００１６】 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、光学系が移動する（副走査）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400dpiに設定され、A3サイズ（297mm×420mm）の原稿
まで読取可能な構成になっている。

【００１７】 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。

【００１８】 レーザプリンタには、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。 上記レーザ書込系は第１図、第２図、第３図に示すよ
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LD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）219a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、画像再生系に装備
された感光体ドラム122に照射される。

【００１９】 第１図に示すように、感光体ドラム122の周囲には、
感光体ドラム122を均一に帯電する帯電チャージャ123
と、イレーサ124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、搬送されてきた転写紙に感光体
ドラム122の像を転写する転写チャージャ126と、感光体
ドラム122から転写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。

【００２０】 尚、感光体ドラム122の一旦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（第３図参照）。 131は搬送ベルト、132は定着ユニット、133、134は給
紙カセット、135、136は給紙コロ、137はレジストロー
ラである。

【００２１】 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123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。

【００２２】 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記録紙が搬送さ
れ、上記トナー像に重なる。

【００２３】 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132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。

【００２４】 第１図に示したデジタル複写機にあっては、給紙系は
２系統に構成されている。 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
紙される。また給紙カセット134内の記録紙は給紙コロ1
36によって給紙される。

【００２５】 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に搬送される。 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。

【００２６】 書込レーザダイオードの変調方式 第４図は、レーザダイオードのパルス幅変調書込みに
用いるパルス幅変調回路のブロック図であり、特に、デ
ィレイラインを用いた方式で、パルス幅信号を得るため
に複数の遅延素子450〜453と、論理回路（AND回路454、
450、OR回路456、457）及びセレクタ458から構成されて
いる。該セレクタからのセレクト信号はLD駆動回路459
に入力する。

【００２７】 第４図におけるパルス幅変調回路でパルス幅信号の発
生を第５図により説明する。 約50％のディーティの書込クロックを任意の設定時間
だけ遅延させる。50％以下の微小パルス幅を得る場合、
書込クロックとその遅延信号のANDを取り、遅延量に逆
比例するパルス幅を得る（第５図（ａ））。50％以上の
パルス幅を得る場合、書込クロックとその遅延信号のOR
を取り、遅延量に比例するパルス幅を得る（第５図
（ｂ））。それらのパルス幅を書込みの画素データに基
づきセレクタ458により選択し、主走査方向に連続した
パルス幅信号が得られる。上記の如く、複数の遅延素子
450〜453を用い出力信号を適性値に設定することによ
り、多階調のパルス幅変調書込みが実行される。

【００２８】 本実施例では、ディレイラインを用いた方式でパルス
幅変調を実行したが、その他の方式で、多階調のレーザ
ダイオードによるパルス幅変調書込みを実行しても差し
支えない。

【００２９】 第６図に第４図において示したLD駆動回路459の回路
構成を示す。 LD駆動回路内459は、図示の如くD/Aコンバータ655
と、定電流原652と、トランジスタ656と、電流・電圧変
換回路653と、A/Dコンバータ654及びレーザダイオードL
Dとから構成されている。

【００３０】 以上の構成において、レーザダイオードの発光光量
は、レーザダイオードの順方向電流を定電流源652によ
って予め決定され、上記パルス幅信号でスイッチングし
てパルス幅変調書込みを実行する。

【００３１】 画像読取信号処理 第７図に画像読取信号処理の詳細ブロック図を示す。 CCD（電荷結合素子）117は、約5000画素、400dpiの読
取が可能で、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）800へ出力する。

【００３２】 更に、具体的に説明するとCCD117のアナログデータ出
力は、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する（信号
デジタル化）。

【００３３】 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を読み取
り、その増幅度を適性値にするように制御する。

【００３４】 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。IPU800
による画像処理の流れを第８図に示す。IPU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。

【００３５】 i. シェーディング補正 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、端部では低下し
てしまう。また、CCD117には素子個々の感度のばらつき
ある。上記の両方を、画素毎の基準白板読取データに基
づいて原稿読取データを補正する。

【００３６】 ii. MTF補正 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。

【００３７】 iii. 主走査方向変倍 本実施例にあっては、画像読取りと書込みの解像度は
同一の400dpiであるが、読取画素周波数は約10MHz、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
よる演算で算出している。

【００３８】 iv. γ補正 以上の他、IPU（画像処理装置）はAGC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。

【００３９】 本実施例は、パルス幅変調による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。

【００４０】 第９図（ａ）に１×２マトリクス、（ｂ）に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
トより露光時間を増して、最大露光時間になると次のド
ットの露光時間を増していく。

【００４１】 主走査方向に連続の２ドットで濃度再現を実行する場
合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス
幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることに
より、50％以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で
２つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が
増し階調が連続的になる。但し、後述するように更にラ
イン集中を実行する場合は、発生させるパルス幅が連続
するように２ドット毎に左右交互にパルス幅を形成する
ことが好ましい。

【００４２】 一方、副走査方向の２ドットで濃度再現を行う場合、
各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドットの主
走査方向の片寄りがないように、その中心より成長する
パルス幅がよい。

【００４３】 主走査或いは副走査方向の２ドットを注目画素とし
て、濃度再現を行う。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
タル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換
を施し、上記方式で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に２ドットで512
階調が実現される。

【００４４】 ２ドット多値回路 第10図は２ドット多値回路のブロック図であり、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
続されているラインメモリ1001、1002と、ラッチ1003、
1004と、該ラインメモリ1001、1002及びラッチ1003、10
04に各々スイッチSW1〜SW4を介して接続されている加算
器1005と、該加算器1005に接続されているROM1006とか
ら構成されている。該ROM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。

【００４５】 以下、i.1×２マトリクス、ii.2×１マトリクス、ii
i.ドットの集中に分けて詳細に説明する。 i.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1001、1002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1005により加算
し、その７ビットデータをγ変換用のROM1006に入力す
る。ROM1006内は、１つのテーブルが265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OD
Dデータである。

【００４６】 初めの加算データがROM1006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。

【００４７】 第10図に示した２ドット多値回路のブロック図におい
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1001、1002から
のデータが選択されるように上側に設定する。

【００４８】 ii.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1003、1004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。EVEN、ODD
の切替えは書込ドット周期（WRITECLK）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。

【００４９】 第10図に示した２ドット多値回路のブロック図におい
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1003、1004からのデー
タが選択されるように下側に設定する。

【００５０】 iii.ドットの集中 書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる10
0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。

【００５１】 本装置に使用するγ変換テーブルの例を第11図に示
す。 第11図に示すγ変換テーブルは、原稿濃度に対して複
写濃度がほぼ等しくなるように出力するもの（Ａ）と、
プリンタの階調チェックを実行するための入力データに
対してリニアに出力するもの（Ｂ）がある。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。

【００５２】 また、このγ変換テーブルにより自由にγ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。

【００５３】 一般に、書込み露光光量に対するプリント濃度で表さ
れるプリンタの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。

【００５４】 第10図の２ドット多値回路は、IPU800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階調の書込処理が実現する。

【００５５】 本発明による２ドット多値書込方式を用いて、各濃度
における画像を出力し、そのバンディング（帯状の服走
査方向の濃度ムラ）の発生について効果を確認したとこ
ろ、１ドット多階調の画像と比較して２ドット多階調の
画像は、バンディングが大きく低減された。

【００５６】 次に、本発明の第２の実施例を示す。 上記第１の実施例と重複する説明は簡略化のため省略
する。 第12図は、本発明の第２の実施例に係るレーザダイオ
ード（LD）のパワー変調方式のブロック図であり、発光
レベル指令信号は、第１の電流変換手段1200及び第２の
電流変換手段1201へ入力される。

【００５７】 第１の電流変換手段1200では発光レベル指令信号は、
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1200の出力電流I_S
はレーザダイオードLD1の受光素子1202に発生する出力P
₀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1203に入力する。

【００５８】 該電流増幅器1203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。 一方、第２の電流変換手段1201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1203の出力電流
Ａ（I_S−I_L）との和であるI₁＋Ａ（I_S−I_L）はレーザダ
イオードLD1の順方向電流となる。

【００５９】 このようにして、レーザダイオードLD1は順方向電流I
₁＋Ａ（I_S−I_L）により決定される光出力P₀を得る。 即ち、下記の関係式が成立する。 P₀＝Ｐ｛I₁＋Ａ（I_S−I_L）｝ P:レーザダイオードLD1の光出力−順方向電流特性
を表す関数

【００６０】 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。 P₀＝Ｐ（I₁）＋［δp/δＩ］_Ｉ＝I1・Ａ（I_S−I_L） ＝P_S＋η・Ａ・（I_S−I_L） 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δとおくと、 P₀＝P_S＋η・Ａ・（I_S−P₀・Ｓ・δ） と表され、 P₀＝｛P_S/（１＋η・δ・Ｓ・Ａ）｝＋I_S｛η・A/（１＋η・δ・Ｓ・Ａ）｝ となる。

【００６１】 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P₀のステップ応答は下記のように近似的に表すこ
とができる。 P₀＝I_S/δ・Ｓ＋｛P_S−I_S/δ・Ｓ｝・exp（−２π・f₀t）

【００６２】 第２の変換手段1201により設定されるP_Sは、I_S/δＳ
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、P₀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。

【００６３】 また、光出力P₀を変化させた直後から設定された時間
τ_０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τ_０＝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。 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。

【００６４】 本方式を用いたレーザダイオードLD1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25
6階調の画像出力が実現される。

【００６５】 次に、複数の定電流電源を用いた第２の実施例に係る
レーザダイオード（LD）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、第13図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）を用いてい
る。

【００６６】 このレーザダイオードのＩ−Ｌ特性は、閾値電流（It
h）以上の順方向電流においてはほぼリニアで、その時
の微分量子効率（ｎ）を一定として扱う。 制御方式は、第14図に示すように、順方向電流を複数
の定電流源1441、1442、1443、1444の合計電流で駆動
し、それを書込データによりスイッチ1445、1446、1447
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1441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1442、1443、1444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1445、1446、1447は駆動しない最小値のバイアス電
流はI₀である。従って、各電流I₀〜I₃による発光強度
（光量）は第13図に示す通りで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。

【００６７】 そのときの設定手順は、次のように実行する。 （ａ） レーザダイオード発光強度範囲P₀〜P_maxに設定
（但し、P₀≒０）。 （ｂ） レーザダイオード最小発光強度P₀←レーザダイ
オード順方向電流I₀を決定する。 （ｃ） レーザダイオード最大発光強度P_max←レーザダ
イオード順方向電流I₀＋I_maxによりI_maxを決定する。 （ｄ） ＝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。

【００６８】 次に、第２の実施例における画像処理について説明す
る。 本実施例は、レーザダイオードパワー変調による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。

【００６９】 第15図に１×２マトリクスの光書込方式を示す。低濃
度部では、前の片方のドットより露光パワーを増して、
最大値となる次の後のドットの露光パワーを増してい
く。

【００７０】 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変換を施し、上記方式により
書込濃度データに変換する。以上の結果、主走査方向の
２ドットで512階調が実現される。

【００７１】 形成される中間調濃度領域のチャートは第16図に示す
ように発生する。 図中、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第16図（ａ）、（ｂ）
の１×２マトリクスは横線基調となる。

【００７２】 第16図（ｂ）は、第16図（ａ）の書込位相を互い違い
に変えたもので、主走査方向に２ドットラインを形成
し、100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。

【００７３】 次に、第２の実施例における２ドット多値回路につい
て説明する。 第17図は２ドット多値回路のブロック図であり、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
続されているラインメモリ1701、1702と、スイッチSW1
を介して接続されている加算器1703と、該加算器1703に
接続されているROM1704とから構成されている。該ROM17
04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。

【００７４】 以下、i.1×２マトリクス、ii.ドットの集中に分けて
詳細に説明する。 i.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1701、1702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1703により加算
し、その７ビットデータをγ変換用のROM1704に入力す
る。ROM1704内は、１つのテーブルが265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OD
Dデータである。

【００７５】 初めの加算データがROM1704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。

【００７６】 第17図に示した２ドット多値回路のブロック図におい
て、スイッチSW1及びEVEN/ODDは主走査１ライン毎に切
替える。

【００７７】 ii.ドットの集中 書込みにおける位相を変換し、ドットを集中させる10
0線の画像を形成する場合は、EVEN、ODDの切替え周期を
ライン周期（PMSYNC）の２分周で行う。以上、全てのモ
ードにおいて階調情報の欠落は起きない。

【００７８】 本実施例による２ドット多値書込方式を用いて、各濃
度における画像を出力し、そのバンディング（帯状の副
走査方向の濃度ムラ）の発生について効果を確認した。

【００７９】 画像出力は、感光体ドラムの2mmピッチで１％の回転
速度ムラを加えてバンディングを強制的に発生させる。
官能評価においては、第13図に示すようにレーザダイオ
ードのパワー変調による１ドット多階調の画像と比較し
て２ドット多階調の画像は、バンディングが大きく低減
された。

【００８０】 次に、本発明の第３の実施例を説明する。 尚、上記説明した実施例と同一部分は簡略化のため、
その説明を省略する。 本実施例では、パルス幅変調による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。

【００８１】 第９図（ａ）に１×２マトリクス、（ｂ）に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
トより露光時間を増して、最大露光時間となると次のド
ットの露光時間を増していく。

【００８２】 主走査方向に連続の２ドットで濃度再現を実行する場
合、各ドットの書込みは、その中心より成長するパルス
幅でも良いが、片側、例えば左側より発生させることに
より、50％以上の濃度、即ち片方のドット濃度が飽和で
２つのパルス幅が連続となり、よりドット集中の効果が
増し、階調が連続的になる。但し、更にライン集中を実
行する場合は、発生させるパルス幅が連続するように２
ドット毎に左右交互にパルス幅を形成することが好まし
い。

【００８３】 この場合の書込パルス発生回路を第18図に示す。 第18図において、定電流源及び充放電器により構成さ
れる鋸歯状波発生回路1801と、書込多値データをアナロ
グデータに変換するD/A変換器1802と、上記鋸歯状波発
生回路1801からの出力とD/A変換器1802からの出力を比
較する比較器1803とから構成されている。

【００８４】 第18図に示す書込パルス発生回路によるパルス信号の
発生を第19図の各出力点Ａ、Ｂ、Ｃの信号で示す。第18
図に示した書込パルス発生回路により、ドット毎のパル
ス信号はドット書込位置の左側より発生する。即ち、２
ドット処理の連続出力ではパルス幅信号が連続となり、
主走査方向の２ドットで１画素を形成する。そのドット
形成の状態を第20図に示す。

【００８５】 一方、副走査方向の２ドットで濃度再現を実行する場
合、各ドットの書込みは各濃度でパルス幅によるドット
の主走査方向の片寄りがないように、その中心より成長
するパルス幅がより良い。 この場合のパルス幅信号の発生方法は、第４図に示し
たディレイラインを用いて実行される。

【００８６】 また、第21図のパルス発生回路によっても実行でき
る。第21図のパルス発生回路は第18図に示した鋸歯状波
発生回路1801を三角波発生回路2101に置き換えて構成さ
れている。これによって第22図に示すように書込ドット
は、その中心より成長する。

【００８７】 更に、上記の如く位相変換した場合、画素の両端ドッ
ト、即ち、パルス幅変調により１ドット内の濃度変換を
実行しているドットは、パルス信号が連続になるよう
に、パルスを画素中心側より発生させる。その画素形成
の状態を第23図に示す。パルス発生回路は第18図に示し
た鋸歯状波発生回路1801と逆位相の鋸歯状波発生回路と
を設け、これを交互に選択することにより実行される。 これにより、画素の右側に位置するパルス幅はドット
の左に、画素の左側に位置するパルス幅はドットの右に
形成され、パルス幅信号が連続となる。

【００８８】 そのパルス幅信号の状態を第23図に示す。 主走査或いは副走査方向の２ドットを注目画素とし
て、濃度再現を行う。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
タル値で加算する。その後、その加算値に対してγ変換
を施し、上記方式で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に２ドットで512
階調が実現される。

【００８９】 形成される中間調濃度領域のチャートは第24図に示す
ように発生する。 図中、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第24図（ａ）、（ｃ）
の１×２マトリクスは横線基調、主走査方向で面積階調
を行う第24図（ｂ）、（ｄ）の２×１マトリクスは縦線
基調となる。

【００９０】 第24図（ｃ）、（ｄ）は、各々第24図（ａ）、（ｂ）
の書込位相を互い違いに変えたもので、主走査及び副走
査に２ドットラインを形成し、100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。

【００９１】 ２ドット多階調の画像は１ドット多階調の画像と比較
して、中間調領域も濃度ムラが少なく滑らかに表現され
る。また、階調の境目に発生していた濃度低下、ハーフ
トーン後端白抜け等が改善される。１ドット多階調画像
は、トナーの付き方に規則性が見られず、これが原因と
なって中間調画像をノイジーに見せていたが、上記各実
施例による２ドット処理したものは、横線が明らかに再
現しており、これが視覚的に滑らかに見える。

【００９２】 更に、複数ドット、例えば３ドット処理では、バンデ
ィングはなくなり、濃度は安定し、中間調が滑らかに再
現される。 尚、本方式による複数ドットによる多階調書込方式
は、本実施例以外にもパワー変調やパルス幅変調などの
レーザダイオードの変調方式に係わらず使用可能な画像
処理方式である。

【００９３】

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、入力された画像
データを形成する第１のドットのドットデータと該第１
のドットと隣接する第２のドットのドットデータとを加
算し、加算された加算データが入力され、かつ、ドット
周期若しくはライン周期を示す信号が所定の順序で順次
入力された際に、加算データが所定の濃度値よりも小さ
ければ第１のドットまたは第２のドットのいずれか一方
に対応する書き込みデータとして加算データを変換した
データを出力し、加算データが所定の濃度値よりも大き
ければ第１のドットまたは第２のドットのいずれか一方
に対応する書き込みデータとして所定の濃度値を出力す
るとともに、第１のドットまたは第２のドットの他方に
対応する書き込みデータとして加算データから所定の濃
度値を減じた値を変換したデータを出力し、第１のドッ
トに対応する書き込みデータと第２のドットに対応する
書き込みデータを連続して書き込む場合に、第１のドッ
トに対応する書き込みデータの書き込み位置と第２のド
ットに対応する書き込みデータの書き込み位置を入れ替
えるよう構成したので、たとえば200線のものを100線に
するように低線化を図りつつ、ラインを集中し、もって
バンディング及び画像ノイズを低減することができる。

【００９４】 また、本発明によれば、書き込み位置を入れ替え制御
するという簡素な構成で効率良くラインを集中すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像形成装置を適用するデジタル複写機の
構成を示す説明図である。

【図２】 図１に示したデジタル複写機におけるレーザ書込系の構
成を示す説明図である。

【図３】 図１に示したデジタル複写機におけ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パルス幅変調
回路の構成を示すブロック図である。

【図５】 図４に示したパルス幅変調回路によるパルス幅信号の発
生を示す説明図である。

【図６】 レーザダイオードのドライブ回路を示す回路図である。

【図７】 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】 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】 各々１×２マトリクス、２×１マトリクスの光書込方式
を示す説明図である。

【図１０】 本発明による画像形成装置に用いられる２ドット多値回
路のブロック図である。

【図１１】 ２ドット多値γ変換を示すテーブルである。

【図１２】 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１３】 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１４】 レーザダイオードの制御方式を示す回路図である。

【図１５】 １×２マトリクスの光書込方式を示す説明図である。

【図１６】 形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。

【図１７】 実施の形態２に基づく２ドット多値回路のブロック図で
ある。

【図１８】 パルス信号発生回路の構成を示すブロック図である。

【図１９】 図18に示したパルス信号発生回路の各部における信号波
形を示す説明図である。

【図２０】 図18に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状
態を示す説明図である。

【図２１】 他のパルス信号発生回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図２２】 図21に示したパルス信号発生回路によるドット形成の状
態を示す説明図である。

【図２３】 画素形成の状態を示す説明図である。

【図２４】 形成される中間調濃度領域を示すチャート図である。

【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 450〜453……遅延素子 454,455……AND回路 456,457……OR回路 458……セレクタ 459……LD駆動回路 652……定電流源 702,704……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） 1001,1002,1701,1702……ラインメモリ 1003,1004……ラッチ 1005,1703……加算器 1006,1704……ROM 1200……第１の電流変換手段 1201……第２の電流変換手段 1202……受光素子 1203……電流増幅器 1441〜1444……定電流源 1445〜1447……スイッチ 1801……鋸歯状波発生回路 1802……D/A変換器 1803……比較器 2101……三角波発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−111573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47546（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212172（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−287469（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−217168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−101175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−240277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−233981（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された画像データを形成する第１のド
   ットのドットデータと該第１のドットと隣接する第２の
   ドットのドットデータとを加算する加算手段と、 前記加算手段により加算された加算データが入力され、
   かつ、ドット周期若しくはライン周期を示す信号が所定
   の順序で順次入力された際に、前記加算データが所定の
   濃度値よりも小さければ第１のドットまたは第２のドッ
   トのいずれか一方に対応する書き込みデータとして前記
   加算データを変換したデータを出力し、前記加算データ
   が前記所定の濃度値よりも大きければ第１のドットまた
   は第２のドットのいずれか一方に対応する書き込みデー
   タとして前記所定の濃度値を出力するとともに、前記第
   １のドットまたは前記第２のドットの他方に対応する書
   き込みデータとして前記加算データから前記所定の濃度
   値を減じた値を変換したデータを出力する変換手段と、 前記第１のドットに対応する書き込みデータと前記第２
   のドットに対応する書き込みデータを連続して書き込む
   場合に、前記第１のドットに対応する書き込みデータの
   書き込み位置と前記第２のドットに対応する書き込みデ
   ータの書き込み位置を入れ替える制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】入力された画像データを形成する第１のド
   ットのドットデータと該第１のドットと隣接する第２の
   ドットのドットデータとを加算する加算工程と、 前記加算手段により加算された加算データが入力され、
   かつ、ドット周期若しくはライン周期を示す信号が所定
   の順序で順次入力された際に、前記加算データが所定の
   濃度値よりも小さければ第１のドットまたは第２のドッ
   トのいずれか一方に対応する書き込みデータとして前記
   加算データを変換したデータを出力し、前記加算データ
   が前記所定の濃度値よりも大きければ第１のドットまた
   は第２のドットのいずれか一方に対応する書き込みデー
   タとして前記所定の濃度値を出力するとともに、前記第
   １のドットまたは前記第２のドットの他方に対応する書
   き込みデータとして前記加算データから前記所定の濃度
   値を減じた値を変換したデータを出力する変換工程と、 前記第１のドットに対応する書き込みデータと前記第２
   のドットに対応する書き込みデータを連続して書き込む
   場合に、前記第１のドットに対応する書き込みデータの
   書き込み位置と前記第２のドットに対応する書き込みデ
   ータの書き込み位置を入れ替える制御工程と、 を含むことを特徴とする画像形成方法。