JPH0869139A

JPH0869139A - 画像形成方法および装置

Info

Publication number: JPH0869139A
Application number: JP6204974A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Tanaka; 守田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】画素密度を上げレーザスポット径に対して画
素幅を相対的に小さくした場合においても、高画質のた
めの画像信号ごとの最適化と、各種の性能を持つ画像形
成装置との最適化とを同時に計ることが可能となり、よ
り高画質な画像を得ることができる。【構成】感光ドラム１００の表面上にレーザビームス
キャナ１１０によりレーザビームスポットを結像し、静
電潜像を形成し周知の電子写真プロセスを経て、記録紙
上に画像記録を行う。この時所定の注目画素において予
想される出力信号を隣接画素を含めた前記入力信号の関
数により表現し、該関数において各画素毎に出力信号が
出力理想値である基準信号と等しいとして連立方程式を
得る。該連立方程式を該入力信号について、すべての画
素毎に該基準信号と該出力信号との差が小さくなる方向
に解き、該入力信号により出力画像を形成する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成方法及び装置
に関し、例えば、電子写真プロセスを用いた画像形成方
法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置の中でも高速かつ低騒音な
プリンタとして、電子写真方式を採用したレーザビーム
プリンタがある。その代表的な記録方式は、文字や図形
等の画像を感光体にレーザビームを当てるか、当てない
かによって形成する、２値記録方式である。一般に、文
字や図形等の２値記録方式は中間調を必要としないため
プリンタ構造も簡単に実現できるが、２値記録方式であ
っても中間調を表現できるプリンタがある。かかるプリ
ンタとして、ディザ法、濃度パターン法等を採用したも
のがよく知られている。しかし、周知のごとく、ディザ
法、濃度パターン法等を採用したプリンタでは高解像度
が得られない。

【０００３】そこで、近年、記録密度を低下させずに高
解像を得つつ、各画素において中間調画素を形成する方
式が提案されている。この方式は、画像信号によってレ
ーザビームを照射するパルス幅を変調（ＰＷＭ）するこ
とにより中間調画素形成を行うもので、このＰＷＭ方式
によれば高解像度かつ高階調性の画像を形成でき、従っ
て、特に高解像度と高階調性を必要とするカラー像形成
装置にはこの方式が欠かせないものとなっている。すな
わち、このＰＷＭ方式によれば、１画素ごとにビームス
ポットにより形成されるドットの面積階調をとることが
でき、記録すべき画素密度（記録密度）を低下させるこ
となく、同時に中間調を表現することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したＰ
ＷＭ方式においても、さらに画素密度を上げていくとレ
ーザスポット径に対して画素幅が相対的に小さくなるた
め、低濃度の画素においてはドット潜像のコントラスト
電位が小さくなることにより現像が行われにくくなり、
逆に高濃度の画素においてはドット潜像の拡大により、
隣接画素の電位に対しての影響が増大し、従って各画素
間でのコントラストが十分とれず、また画素内でのＰＷ
Ｍ変調による階調も十分とることができないと言う問題
点が生じている。

【０００５】即ち、従来の画像形成装置の書き込み画素
密度を単純に上げていくと、低濃度再現性の低下と隣接
画素によるノイズの増大により、解像度の低下が発生す
るため、これらの弊害を改善する必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決することを目的としてなされたもので、前記の課題
を解決する一手段として、以下の構成を備える。即ち、
画像信号を入力する入力手段と、前記入力手段により入
力された画像信号を多値化する多値化手段と、前記多値
化手段により多値化された出力画像を形成する画像形成
手段とを有し、前記多値化手段は前記入力手段により入
力された各画素毎の入力信号に対する理想出力値である
基準信号を決定する基準信号決定手段と、所定の注目画
素において予想される出力信号を隣接画素を含めた前記
入力信号の関数により表現する第１の関数化手段と、前
記第１の関数化手段により表現された関数において各画
素毎に前記出力信号が前記基準信号決定手段により決定
された基準信号と等しいとした連立方程式を得る第２の
関数化手段と、前記第２の関数化手段により得られた連
立方程式を前記入力信号について解く演算手段とを含
み、前記演算手段はすべての画素毎に前記基準信号と前
記出力信号との差が小さくなる方向に前記入力信号を解
き、前記画像形成手段は前記演算手段により解かれた前
記入力信号により出力画像を形成することを特徴とす
る。

【０００７】例えば前記出力信号は、感光体、光学系及
び現像装置の特定に起因する濃度再現性の低下や隣接画
素によるノイズの増大等の信号劣化要因を含み、前記第
１の関数化手段は前記出力信号を隣接画素の影響量と低
濃度再現性の低下量及び高濃度再現性の低下量とにより
前記入力信号の関数を表現し、前記画像形成手段は面積
変調方式による濃度階調により画像形成を行うことを特
徴とする。

【０００８】更に、前記多値化手段は画像全域または画
像領域における画像域最大濃度よりも１画素内における
画素内最大濃度を大きく仮定する最大濃度仮定手段を含
み、該最大濃度仮定手段により、多値化された各濃度値
間の濃度差もしくは多値化数を大きくすることを特徴と
し、前記多値化手段は画素の入力信号濃度をしきい値と
の比較により多値化しその際に生ずる濃度誤差を誤差拡
散法により周辺の画素に分配することを特徴とする。
又、本発明の他の構成によれば、画像信号を入力する入
力手段と、前記入力手段により入力された画像信号を誤
差拡散法により多値化する多値化手段と、前記多値化手
段により多値化された出力画像を形成する画像形成手段
とを有し、前記多値化手段は画像全域または画像領域に
おける画像域最大濃度よりも１画素内における画素内最
大濃度を大きく仮定することにより、多値化された各濃
度値間の濃度差及び多値化数をなるべく大きくすること
を特徴とする。

【０００９】

【作用】以上の構成において、高画質化のために画素密
度を上げた場合においても、低濃度の画素におけるドッ
ト再現性の低下を低減し、また、高濃度の画素における
ドット潜像の拡大による隣接画素の画像信号に対しての
影響を低減し、高画質のための画像信号ごとの最適化
と、各種の性能を持つ画像形成手段との最適化とを同時
に計ることが可能となり、より高画質な画像を得ること
ができる。又、本発明の他の構成によれば、出力画像の
多値化を行う際に、各濃度間の濃度差を安定する大きさ
に拡大し、なおかつ多値化数を十分に大きくすることが
でき、高解像度のデジタル画像においても、階調性と解
像度を安定して両立させ、より高画質の画像を得ること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る一実施例
を詳細に説明する。＜第１実施例＞本発明に係る第１実施例を、図１〜図５
を参照して以下に説明する。本実施例においては、画像
形成手段として、デジタル電子写真方式を用いている。

【００１１】図１は本発明に係る画像形成装置の一実施
例であるデジタル電子写真方式のプリンタ装置の断面図
である。図１において、給紙部１１７から給紙ローラ１
１８により、記録紙が転写ドラム１２０の外周上に保持
される。感光ドラム１００は帯電器１１２により所定の
極性に均一に帯電され、レーザビームスキャナ１１０か
ら出力され、反射ミラー１１１を介したレーザビーム光
Ｌによる露光によって、感光ドラム１００上に各色毎に
潜像が形成される。感光ドラム１００上に形成された潜
像は、各色現像器Ｄｙ，Ｄｍ，Ｄｃ，Ｄｋにより可視像
化され、転写ドラム１２０外周の記録紙に複数回転写さ
れて、カラー画像が形成される。

【００１２】その後、記録紙は転写ドラム１２０より分
離爪１１４により分離され、定着ユニット１１５で転写
されたカラー画像が定着され、排紙トレー１１６に排出
される。尚、１１３はクリーナであり、感光ドラム１０
０の表面にに残留した各色のトナーを除去する。

【００１３】図２に、図１におけるレーザビームスキャ
ナ１１０の詳細構成を示す。図２において、不図示の画
像情報信号源より入力されたデジタル画像信号に従っ
て、レーザドライバ１０１が半導体レーザ１０２を駆動
し、レーザビームＬを出力する。レーザビームＬはコリ
メータ１０３、ポリゴンミラー１０４、及びｆ−θレン
ズ１０５を介して感光ドラム１００上を走査する。

【００１４】本実施例では以上のようにして感光ドラム
１００の表面上にレーザビームスポットを結像し、静電
潜像を形成し周知の電子写真プロセスを経て、記録紙上
に画像記録を実現するものである。ここで、本実施例を
適切に説明するため、記号を以下のように定義する。図
３に示す様に、画素ａについて縦方向の位置をｍ、横方
向の位置をｎとし、ｍ行ｎ列に位置する画素を”ａ[m,
n]”で表す。尚、１≦ｍ≦Ｍ、１≦ｎ≦Ｎであるとす
る。

【００１５】また、本実施例装置に対して出力が望まれ
る画像信号を基準信号”Ｒ”とし、上述した感光ドラム
１００で示される感光体、及びレーザビームスキャナ１
１０で示される光学系にて構成される潜像形成部に入力
する画像信号を入力信号”Ｘ”とする。また、上記感光
体、光学系及び現像装置の特性に起因する低濃度再現性
の低下と、隣接画素によるノイズの増大とを含んで出力
される画像信号を出力信号”Ｙ”とする。

【００１６】上記”Ｒ”，”Ｘ”，”Ｙ”各信号につい
ても同様に、その位置の表現は例えばｍ行ｎ列における
入力信号は”Ｘ[m,n] ”と表し、またｍ行ｎ列における
変数ｘについての関数ｆは”ｆ[m,n](ｘ)”と表記す
る。また、べき乗を”＾”によって表し、その他の記号
についても電子計算機用プログラム言語の慣行と同様と
する。但し、積は”・”で表す。

【００１７】以上の記号に基づき、本実施例の動作を図
３〜図５を参照して以下に説明する。本実施例のデジタ
ル電子写真プロセスにおいて、図３の中央に示す、ある
注目画素ａ[m,n] に入力する信号Ｘは、レーザビームに
よるスポット光量分布がほぼガウス分布をなしている。

【００１８】このため、画素密度が高く、即ちレーザス
ポット径に対して画素幅が小さい場合、注目画素ａ[m,
n] の隣接画素域（例えばａ[m-1,n]，ａ[m+1,n]等）へ
の露光量が増大し、注目画素ａ[m,n] の隣接画素への影
響力が大きくなる。また、エッジを鮮鋭化させるエッジ
効果等の影響により、現像方法によっては露光された潜
像の周辺で現像範囲が増大する。

【００１９】本実施例において、上述した注目画素にお
ける露光量ｘに対する隣接画素への露光量の影響ｆ2
(ｘ)等は、図４で参照されるように、近似的に以下に示
す式で表される。ｆ2(ｘ)＝0 ：ｘ≦β ・・・・・（１）ｆ2(ｘ)＝Ｂ・(ｘ−β) ：β≦ｘ・・・・・（２）上記の式（２）において、定数”Ｂ”の値は影響を与え
る隣接の位置によって異なる値をとることも可能であ
る。

【００２０】また、本実施例のデジタル電子写真プロセ
スにおいては、感光体１００の表面上の潜像が小さく電
位差が微小な場合、感光体１００の表面近傍より離れた
位置では電界の変化がより小さくなるために、トナーに
よる現像がなされない信号範囲がある。この原因として
は、上記潜像による電界の変化の低下の他に、現像器Ｄ
ｙ，Ｄｍ，Ｄｃ，Ｄｋの特性、トナー粒径による幾何学
的限界、トナー電荷により生ずる誘導電荷と信号として
の潜像電荷との比による現像性の限界等がある。

【００２１】また露光による電位減衰量の上限や帯電し
たトナーの積層による感光体表面電位の上昇により、感
光体１００上に現像されるトナー量は、ある露光量から
一定となり、入力信号の増大に対して相対的に濃度再現
性が低下する。本実施例において、上述した注目画素に
おける露光量ｘに対する現像トナー量ｆ1(ｘ)は、図５
で参照されるように、近似的に以下に示す式で表され
る。

【００２２】ｆ1(ｘ)＝0 ：ｘ≦α1 ・・・・・（３）ｆ1(ｘ)＝Ａ・(ｘ−α1) ：α1≦ｘ≦α2 ・・・・・（４）ｆ1(ｘ)＝Ａ・(α2−α1) ：α2≦ｘ・・・・・（５）上記の式（４）及び（５）において、定数”Ａ”は、装
置特性等により決定される現像トナー量に関する定数で
ある。

【００２３】上述した式（１）〜（５）を組み合わせる
ことにより、出力信号Ｙを入力信号Ｘを用いて、以下に
示す式で表すことができる。Ｙ[m,n]＝ｆ1（ΣΣｆ2[i-m,j-n](Ｘ[i,j])）・・・・・（６）（ΣΣは m-1≦i≦m+1, n-1≦j≦n+1 についての加算）ここで、ｆ2[0,0](Ｘ) ≡ Ｘとし、また隣接画像の外
側、即ち i≦m-1,m+1≦i, j≦n-1,n+1≦j においてはｆ
2 ≡ 0とする。残りの各ｆ2[i-m,j-n] は、隣接位置を
表すi-m 及びj-n の値により影響量を表すＢ及びβの値
を異なる値とすることも可能である。尚、ここでは画素
ａ[m,n] へ影響する画素をm-1≦i≦m+1, n-1≦j≦n+1
の範囲の３３画素としたが、この範囲は任意に決めるこ
とができ、本実施例に限定されるものではない。

【００２４】本実施例では、上述のように各変数や定
数、及び関数をを表現した上で、各[m,n] の画素につい
て、基準信号Ｒと出力信号Ｙとの差（Ｙ−Ｒ）を最小に
近づけるように、Ｘ[m,n]を調整する。本実施例におい
ては、各[m,n] に関して、（Ｍ・Ｎ）個の以下に示す非
線形連立方程式を解く。Ｒ[m,n] −Ｙ[m,n] ＝ 0 ・・・・・（７）上記の（Ｍ・Ｎ）個の非線形連立方程式（７）を適当な
数値計算法によりＸ[m,n] を順次計算し、ｋ番目の順次
計算による値Ｘにより、（ｋ＋１）番目の値Ｘを計算し
ていく。このとき、各画素[m,n] の基準信号Ｒ[m,n] に
より、順次計算を行う回数は可変であり、本実施例にお
ける処理方式は動的とし得る。

【００２５】上述の過程において、[m,n] に関し、以下
に示す式を定義する。 ε＝（ΣΣ（（Ｒ[m,n]−Ｙ[m,n]）＾2））／（Ｍ・Ｎ）・・・・（８）（ΣΣは1≦m≦Ｍ、1≦n≦Ｎについての加算）上記の式（８）により求められるεを、予め決めてある
所定の値ε0 と比較して、ε≦ε0 となるまでｋを増加
させて計算を行う。

【００２６】以上説明したように本実施例では、個々の
画像形成装置における性能によって出力画像を最も原画
像データに近い画像として出力できるように、画像形成
装置の画像出力部に入力する信号を最適化することがで
き、高画質の画像を得ることができる。尚、上記の非線
形連立方程式（７）を解くための数値計算法としては、
例えばＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法や逐次近似法
等、多変数関数の極致問題を解く周知の各種解法等を用
いることができる。

【００２７】また、上述した式（１）及び（３）に示さ
れる関数ｆ1及びｆ2の値0 は、有害な誤差が生じない程
度の微小な値で置き換えることもできる。更に、入力信
号Ｘを最適化するために、上記の非線形連立方程式
（７）が高い精度で解かれる必要はない。順次計算にお
けるステップにおいて、式（８）に示すεの値が先に順
次計算した値よりも小さくなっていればより画質が向上
するため、εが増大していく場合や計算量の低減が必要
な場合には、回数０回も含めて適当な回数で、順次計算
を打ち切ることが許される。

【００２８】また入力信号Ｘの計算値の振動を低減する
ために、ｋ番目から（ｋ＋１）番目への入力信号Ｘの計
算値変化量に、０≦ｈ≦１であるような適当な値ｈを乗
じて、ゆるやかな収束で計算することも可能である。従
って、本実施例による画像形成方法は、原画像データの
性質及び与えられた画像形成装置の画素ドット再現にお
ける隣接画素への影響量や低濃度再現性低下に依存し
て、動的に入力信号Ｘを計算し、最適化していくことが
できる。

【００２９】尚、本実施例にて用いたＡ、Ｂ、α1、α
2、β等の、画像形成装置に依存するパラメータは、個
々の画像形成装置について実験により予め有効な値を求
めておく。以上説明したように本実施例によれば、ある
注目画素について、出力信号Ｙを隣接画素を含めた入力
信号Ｘの関数により表現し、各画素毎に前記出力信号Ｙ
と前記基準信号Ｒとが等しいとおいて得られる連立方程
式を前記入力信号Ｘについて解くことにより、すべての
画素についての前記基準信号Ｒと前記出力信号Ｙとの差
が可能な限り小さくなる方向に、前記入力信号Ｘの大き
さを各画素毎に個々に決定することができる。

【００３０】即ち、画像データ入力毎に各種画像出力装
置の性能の影響を考慮した上で、各画素について隣接画
素の影響による現像量増加と低濃度の現像能力低下等を
各々相互に加味して、入力信号を最適化することによ
り、解像度を低下させることなく、画素密度を上げるこ
とができるといった特有の作用効果がある。また、本実
施例においては、特定の数値解法、特定の収束判定方
法、特定の画素に対する隣接画素の影響による現像量増
加の影響量と、低濃度域の現像能力低下の影響量とにつ
いての特定の変数による記述に関して説明を行ったが、
他の数値解法及び他の収束判定方法及び例えば適当な多
項式を用いる等の上記各影響量の類似の表現方法を用い
ることも、もちろん可能である。

【００３１】尚、本実施例においては、個々の画像形成
装置の性能に依存するパラメータを含んで入力信号の最
適化を行い、更に画像データと画像形成装置の性能の両
方に依存した回数可変の画素間の最適化信号処理演算を
行う点が、通常のフィルタや、あるいは誤差拡散法（Ｅ
Ｄ法）等の濃度保存画像形成法とは異なる点である。＜第２実施例＞以下に、本発明に係る第２実施例につい
て説明する。

【００３２】上述した第１実施例においては、入力信号
Ｘを最適化する際の判定方法として、上記の式（８）に
おいて、予め決められた所定の値ε0 と比較して、ε≦
ε0となるまでｋを増加させて計算を行う方法を用いた
が、原画像のデータと画像出力装置の性能によってはε
0 の値を最適な固定値として扱えない状態が生じること
がある。

【００３３】従って第２実施例では、上述の第１実施例
で示した数値計算法の順次計算において、ｋ番目の順次
計算における値εと、（ｋ＋１）番目の順次計算におけ
る値εとの差の絶対値が予め決められた所定の値ε1 よ
り小さくなるまで計算を行う。従って、以上説明したよ
うに、第２実施例においては、例えば原画像のデータ毎
の最適化の限界の違いにより、上述した第１実施例の式
（８）に示されるεの値が定まらない場合においても、
第１実施例と同様の作用効果がある。

【００３４】＜第３実施例＞次に、本発明に係る第３実
施例について以下に説明する。第３実施例の装置構成は
上述した第１実施例と同一であるため、装置構成の説明
は省略する。第３実施例においては、上述した第１実施
例に加えて、１画素の多値化数に着目した画像形成方法
について説明する。

【００３５】誤差拡散法（ＥＤ法）等の多値化による濃
度保存画像形成方法においては、１画素の多値化数を上
げることによって、画像処理により生ずる画像劣化が低
減されて高画質になるため、形式的には多値化数をより
大きくすればいいことになる。しかし、第３実施例のよ
うな電子写真プロセスにおいては、現像されるドットの
面積値がある程度のバラツキを生じるため、出力画像に
おける多値化した各濃度置換の濃度差ΔＤを安定して再
現するためのドット面積変化量ΔＡに下限があるので、
ΔＤにも下限が生じ、従って多値化数Ｎに上限が生ず
る。

【００３６】また、解像度をあげるとΔＡの下限で決ま
るΔＤの下限に対して画素面積が小さくなるため、画像
濃度はアナログ的になり、感光体電位−濃度曲線のγ値
が大きくなり、画質が低下する。また環境等の変動を受
けやすくなり、画像が劣化してしまう。上記のような要
因から、各濃度値間の濃度差ΔＤを安定して再現できる
ように、ΔＤはある程度大きな値にして出力階調数を決
めなければならず、従って画素の多値化の個数Ｎが十分
にはとれず、画像処理により生ずるまだら状のノイズが
発生する等、画像が劣化してしまう。

【００３７】上記の問題は第３実施例のデジタル電子写
真プロセスにおける１画素の出力画像濃度差ΔＤにおい
て、安定して再現可能な大きさに下限があることに影響
されていると考えられる。従って第３実施例では、電子
写真プロセスにおいて、出力画像の濃度差ΔＤは装置の
現像特性、トナー径及びレーザスポット径等によって制
限されるため、ΔＤを小さくすることは困難であるとい
う特性と、また、感光体１００の電位コントラストを十
分大きく設定すれば、最大濃度Ｄｍａｘは印刷に十分な
値が得られるという特性とを考慮して、上記の問題を解
決する。

【００３８】即ち、第１実施例に示したような画像処理
を行う際に、出力可能な最大濃度をハードウェア規格と
して設定された最大濃度よりも大きく仮定することで、
濃度多値化に必要な出力濃度差ΔＤを十分大きな値にし
て安定させると共に、多値化数を十分に確保できる。ま
た、この時に生じる仮定した最大濃度と、ハードウェア
規格としての最大濃度との間の差異を、各画素間で生ず
る通常の多値化濃度誤差と合わせて同時に誤差拡散除去
する。

【００３９】以下、図６〜図８を参照して、第３実施例
の詳細を説明する。図６〜図８において、Ｄｏは出力濃
度、Ｄｉは入力濃度であり、Ｄｍａｘは実際に出力が可
能であるとして仮定する最大濃度値、Ｄｏｍａｘは第３
実施例装置のハードウェア規格による最大濃度値であ
り、ＤｉｍａｘはＤｏｍａｘに対する入力最大濃度であ
る。また、Ｏ(n) は誤差拡散法を用いる際の各多値出力
濃度値であり、ΔＤ(n) は多値化の際の前記各Ｏ(n) の
各濃度差、Ｓ(n) は前記各Ｏ(n) に対する入力濃度Ｄｉ
の各しきい値である。

【００４０】図６〜図８において、図６及び図７はＤｍ
ａｘをＤｏｍａｘと等しいと仮定した場合、また図８は
ＤｍａｘをＤｏｍａｘより大きく仮定した場合を示し、
出力信号Ｄｏの０からＤｍａｘまでの区間の値を多値化
数Ｎで多値化し、多値化された各々の信号を多値出力濃
度信号Ｏ(n) とする。Ｏ(n) について、ｎは０からＮ−
１までのＮ個の値をとる。

【００４１】ここで、出力信号Ｄｏを決定するために、
入力信号Ｄｉに対してしきい値Ｓ(n) をｎ＝１からｎ＝
Ｎ−１の各々のｎごとに設ける。入力信号ＤｉがＳ(n)
とＳ(n+1) の間にある場合に、出力信号Ｄｏの値はＯ
(n) として決定される。まず、図６及び図７を参照し
て、ＤｍａｘとＤｏｍａｘとが等しい場合における多値
化について考える。

【００４２】図６において、濃度差ΔＤ(n) を十分安定
した大きさでとる場合、多値化数Ｎを低減させなければ
ならず（例えば図６ではＮ＝３となる）、画像処理によ
る画像劣化が生じる。また図７において、多値化数Ｎ
を増大させる場合、濃度差ΔＤ(n) が小さくなってしま
うため、多値出力濃度信号Ｏ(n) の濃度が上述の様に電
子写真プロセス的に不安定となり、やはり画像劣化が生
じる。

【００４３】次に図８を参照して、ＤｍａｘをＤｏｍａ
ｘより大きく仮定した場合について考える。図８は、
第３実施例において安定した濃度差ΔＤを決定する方式
を示す図である。図８において、まず感光体の電位コン
トラストにより得られる最大濃度値Ｄｍａｘを、ハード
ウェア規格の最大濃度値Ｄｏｍａｘよりも大きくなるよ
うに設定する。

【００４４】電子写真プロセス装置において、例えばそ
の規格最大濃度Ｄｏｍａｘが１．５（反射濃度）と設定
されている場合、電位コントラストＶｃｏｎｔを適宜設
定することにより、最大濃度値は１．８程度まで出力可
能であり、出力の最大濃度値を上げることは、装置の設
定により可能である。尚、図８においての多値化数Ｎ
は、次に示すように決定される。Ｄｏの０からＤｍａｘ
までの間における各ｎについての多値出力濃度信号Ｏ
(n) からＯ(n+1)までの濃度差をΔＤ(n+1) としたとき
に、各ｎについてのΔＤ(n) が安定して得られる様なｎ
の最大値をＮとして決定する。

【００４５】上記のようにして決定されたΔＤ(n) は、
装置の現像特性やトナー径、レーザスポット径及び解像
度等によって装置により差異があるが、デジタル濃度階
調チャートを出力してそのドット像を観察したり、また
濃度を測定したりする等の方法により、特定することが
できる。以上説明したように、図８に示した方法により
決定された多値出力濃度Ｏ(n)を用いて、その後の画像
処理は第１実施例を始めとして、公知の各種誤差拡散法
により、画像出力を行う。即ち、ある１画素についての
入力濃度Ｄｉと多値出力濃度Ｏ(n) との差を周辺画素群
のＤｉに分配して加算し、その結果を新たに入力濃度Ｄ
ｉとみなして上記と同様に次の画素の出力濃度信号Ｏ
(n) を決定していくという方法を用いることができる。

【００４６】尚、第３実施例で用いた、しきい値Ｓ
(n)、多値化数Ｎ、濃度差ΔＤ(n)、感光体の電位コント
ラストＶｃｏｎｔにより得られる最大濃度値Ｄｍａｘ、
プリンタの規格出力最大濃度値Ｄｏｍａｘ等のパラメー
タについては、電子写真プロセスの特性や、例えば平均
濃度保存法（ＭＤ法）やしきい値を固定した通常のＥＤ
法といった誤差拡散法の種類によって、入力画像の性質
や環境変動に対して様々な値をとりうる。従って、上記
パラメータに対して最適な制御を行うことも、第３実施
例に含まれる。

【００４７】以上説明したように第３実施例によれば、
出力画像の多値化を行う際に、各濃度値間の濃度差を安
定する大きさに拡大し、なおかつ多値化数を十分に大き
くすることができ、高解像度のデジタル画像において
も、階調性と解像度を安定して両立させ、より高画質の
画像を得ることができる。尚、第３実施例は電子写真方
式のプリンタについて説明を行ったが、第３実施例は特
にＬＥＤプリンタについて有用である。第３実施例によ
れば多値化出力濃度の各濃度値の差ΔＤを大きくとるこ
とができるため、ＬＥＤプリンタにおいてはＬＥＤアレ
イヘッドの各素子の光量のバラツキによって起こる濃度
不安定性による画質の劣化を低減でき、出力画像の品質
向上に大きな効果が得られる。

【００４８】＜第４実施例＞上述した第３実施例におい
ては、入力濃度と出力濃度との関係による画像形成の例
について説明したが、本発明はこの例に限定されるもの
ではなく一般の入力信号と出力信号との関係とみなした
概念を含んでおり、従って濃度の代わりに電気信号や光
量輝度信号やレーザ出力や感光体電位等の値により、実
質的に上述した第３実施例と同等な概念を提示し、実現
することが可能であり、また以上の値の組み合わせによ
る実現も可能である。

【００４９】以下に、第４実施例として図９に示すルッ
クアップテーブル（ＬＵＴ）を利用した例について説明
する。第４実施例では、まず図９に示すＬＵＴにより、
入力濃度Ｄｉをより高いＤｉ’に変換する。尚、第４実
施例では、ＬＵＴ変換後の最大入力濃度値Ｄｉ’ｍａｘ
を、上述した第３実施例に示した実際の最大出力濃度値
Ｄｍａｘに等しいとして決定する。

【００５０】次に、ＬＵＴ変換前の入力濃度Ｄｉによ
り、入力濃度のしきい値を決定し、以降は、入力濃度と
してＬＵＴ変換後入力濃度Ｄｉ’を用いて、上述した第
３実施例と同様に誤差拡散処理を行う。以上説明したよ
うに第４実施例によっても、第３実施例と同様の作用効
果が得られる。尚、第３実施例及び第４実施例は電子
写真プロセスに限らず、上述したＤｍａｘ、Ｄｏｍａｘ
の関係が対応しうる熱転写方式等のプリンタ等、その他
の画像形成装置にも適用可能である。

【００５１】＜第５実施例＞以下、本発明に係る第５実
施例として、図１０に示される様な多重現像一括転写電
子写真方式について説明する。図１０は、多重現像一括
転写電子写真方式の概要構成を表す図である。まず感光
ドラム１００は帯電器１１２により所定の極性に均一に
帯電される。レーザドライバ１０１により駆動された半
導体レーザ１０２より出力されたレーザビームは、反射
ミラー１１１等を介して感光ドラム１００上を走査し、
潜像を書き込む。そして反転現象によりレーザビームの
照射された部分のみ可視像化する。このプロセスをマゼ
ンタ、シアン、イエローの３色分、またはブラックを含
めた４色分について、それぞれ各現像器Ｄｙ，Ｄｃ，Ｄ
ｍおよびＤｋを使用して繰り返し、感光ドラム１００上
において各トナー像を重ね合わせ、カラー画像を形成す
る。

【００５２】そして上記のトナー像を、転写ドラム１０
によって記録紙に一括転写し、感光ドラム１００上の残
留電荷は前露光ランプ５によって除かれる。その後、記
録紙は転写ドラム１０より分離され、定着ユニット１１
５で転写されたカラー画像が定着され、排紙トレー１１
６に排出される。尚、１１３はクリーナであり、感光ド
ラム１００の表面にに残留した各色のトナーを除去す
る。

【００５３】上述のような多重現像一括転写電子写真方
式において、２色目以降のレーザ露光の際に、感光ドラ
ム１００上で可視像化されたトナーによって、上述した
第１実施例で説明したような隣接画素の影響による現像
量増加と、低濃度域における現像能力低下等の事象が発
生する。上記の事象については、上述した第１実施例に
おけるパラメータα1、α2、β、Ａ、Ｂ等によって表現
できるため、２色目以降のトナーの可視像化に関して
も、第１実施例同様な画像形成の最適化を行うことが可
能となり、即ち上述した第１〜第４実施例全てにおい
て、第５実施例は適用可能である。

【００５４】以上説明したように第５実施例によれば、
多重現像一括転写電子写真方式においても、第３実施例
と同様の作用効果が得られる。＜第６実施例＞以下、本発明に係る第６実施例として、
図１１に示される様な多重ドラム方式について説明す
る。

【００５５】図１１は、多重ドラム方式の概要構成を表
す図である。図１１に示す第６実施例装置は、各色毎に
専用の感光ドラム３Ｙ（イエロー）、３Ｍ（マゼン
タ）、３Ｃ（シアン）、３Ｋ（ブラック）を備え、その
周りに、それぞれ専用のレーザビームスキャナ８０Ｙ、
８０Ｍ、８０Ｃ、８０Ｋ、現像器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１
Ｋ、転写用放電器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、ク
リーニング器１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ等が配置
されている。

【００５６】記録紙は給紙ガイド５ａを通り、給紙ロー
ラ６、給紙ガイド５ｂ、と順に搬送され、吸着用帯電器
８１からコロナ放電を受け、搬送ベルト９ａに確実に吸
着する。その後、各感光ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ
に形成された画像は転写用放電器１０Ｙ、１０Ｍ、１０
Ｃ、１０Ｋによりそれぞれ同期を取りながら記録紙に転
写され、除電器８２により搬送ベルト９ａの除電を行っ
た後、記録紙は定着器１７によりトナー像が定着され
て、フルカラーの画像が得られる。

【００５７】第６実施例においては、フルカラー画像の
高速出力を主たる目的として、レーザビームスキャナや
感光ドラムを複数配置しているが、この場合、各々のレ
ーザビームスキャナ８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋ
や、感光ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの機械的制限等
から、上述した第１実施例で説明した構成よりも、更に
画素ドットの安定性が重要となる。

【００５８】従って第６実施例においては、多重ドラム
方式の画像形成装置について上述の第１〜第４実施例を
適用することができ、安定した画素再現と共にドットの
解像度及び階調性の向上を計ることが可能となる。以上
説明したように第６実施例によれば、多重ドラム方式の
画像形成装置においても、第３実施例と同様の作用効果
が得られる。

【００５９】上述した各実施例においては、主にデジタ
ル複写機について説明を行ったが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば、同様の電子写真プロセス
を用いた画像記録装置、例えばレーザビームプリンタ等
にも本発明が利用できることは言うまでもない。更に、
本発明の方式はＰＷＭ方式以外のレーザビームを用いた
方式にも、適用可能であり、その他にも、例えばインク
ジェットプリンタや、熱転写プリンタ等の他の画像形成
装置の特性に合わせた最適化に応用することも可能であ
る。

【００６０】また、上述した各実施例においては、電子
写真プロセスにおける露光、現像工程について主に説明
を行ったが、他の処理工程、例えば転写、分離、クリー
ニング、定着等において画質が改善される各種の方法と
組み合わせることにより、より画質の改善を図る方法も
もちろん可能である。また、本発明における最適化制御
は、制御の柔軟性及び冗長性を考慮したソフトウェアに
よる制御を行う構成をとることも、高速動作を行うため
ハードウェアによる構成をとることも可能である。

【００６１】尚、本発明を適用した画像形成の特徴を追
記しておく。本発明における入力画像信号として、画像
全域または画像領域に対して画像域最大信号値を一様に
入力した画像信号（いわゆるベタ画像、ベタ黒画像）を
用いた場合に、出力画像信号は一様な一定値とはならず
に、誤差拡散による画像信号パターンが発生し得る。

【００６２】しかし上記画像信号パターンは、本発明に
て適用することのできる高解像化、高多値化に対して、
画質的にはほとんど劣化要因とはならない。更に、入力
画像信号として、画像域最大信号値よりも小さい画像域
信号を一様に入力した画像信号（いわゆるグレースケー
ルチャート画像等）を用いた場合にも、出力画像上の各
画素のいずれかの出力信号値が、上記最大信号ベタ画像
のいずれかの画素の出力信号値よりも上回っていること
も発生し得るが、上記と同様、画質の劣化要因とはなら
ない。

【００６３】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
画質化のために画素密度を上げレーザスポット径に対し
て画素幅を相対的に小さくした場合においても、低濃度
の画素におけるドット再現性の低下を低減し、また、高
濃度の画素におけるドット潜像の拡大による隣接画素の
画像信号に対しての影響を低減し、高画質のための画像
信号ごとの最適化と、各種の性能を持つ画像形成装置の
電子写真プロセスごとの最適化とを同時に計ることが可
能となり、より高画質な画像を得ることができる。又、
本発明によれば、出力画像の多値化を行う際に、各濃度
間の濃度差を安定する大きさに拡大し、なおかつ多値化
数を十分に大きくすることができ、高解像度のデジタル
画像においても、階調性と解像度を安定して両立させ、
より高画質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例における電子写真方式
の画像形成装置の概要構成を表す図である。

【図２】本実施例のレーザビームスキャナの詳細構成を
表す図である。

【図３】本実施例の注目画素及びその隣接画素を表す図
である。

【図４】本実施例の露光量と隣接画素への影響量との関
係を示す図である。

【図５】本実施例の露光量とトナー現像量をとの関係を
示す図である。

【図６】本発明に係る第３実施例において、多値化数を
大きくできない例を表す図である。

【図７】本発明に係る第３実施例において、濃度差を大
きくできない例を表す図である。

【図８】本発明に係る第３実施例において、最大出力濃
度値を高く仮定した例を表す図である。

【図９】本発明に係る第４実施例におけるＬＵＴの一例
を示す図である。

【図１０】本発明に係る第５実施例における多重現像一
括転写電子写真方式の画像形成装置の概要構成を表す図
である。

【図１１】本発明に係る第４実施例における多重ドラム
方式の画像形成装置の概要構成を表す図である。

【符号の説明】

１００感光ドラム１０１レーザドライバ１０２半導体レーザ１０３コリメータ１０４ポリゴンミラー１０５ｆ―θレンズ１１０レーザビームスキャナ１１１反射ミラー１１２帯電器１１３クリーナ１１４分離爪１１５定着ローラ１１６排紙部１１７給紙部１１８給紙ローラ１２０転写ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/01 １１３ＡＨ０４Ｎ 1/40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号を入力する入力工程と、前記入
力工程により入力された画像信号を多値化する多値化工
程と、前記多値化工程により多値化された出力画像を形
成する画像形成工程とを有し、前記多値化工程は前記入
力工程により入力された各画素毎の入力信号に対する理
想出力値である基準信号を決定する基準信号決定工程
と、所定の注目画素において予想される出力信号を隣接
画素を含めた前記入力信号の関数により表現する第１の
関数化工程と、前記第１の関数化工程により表現された
関数において各画素毎に前記出力信号が前記基準信号決
定工程により決定された基準信号と等しいとした連立方
程式を得る第２の関数化工程と、前記第２の関数化工程
により得られた連立方程式を前記入力信号について解く
演算工程とを含み、前記演算工程はすべての画素毎に前
記基準信号と前記出力信号との差が小さくなる方向に前
記入力信号を解き、前記画像形成工程は前記演算工程に
より解かれた前記入力信号により出力画像を形成するこ
とを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記出力信号は、感光体、光学系及び現
像装置の特性に起因する濃度再現性の低下や隣接画素に
よるノイズの増大等の信号劣化要因を含むことを特徴と
する請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】前記第１の関数化工程は前記出力信号を
隣接画素の影響量と低濃度再現性の低下量及び高濃度再
現性の低下量とにより前記入力信号の関数を表現するこ
とを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
【請求項４】前記画像形成工程は面積変調方式による
濃度階調により画像形成を行うことを特徴とする請求項
３記載の画像形成方法。
【請求項５】前記多値化工程は画像全域または画像領
域における画像域最大濃度よりも１画素内における画素
内最大濃度を大きく仮定する最大濃度仮定工程を含み、
該最大濃度仮定工程により多値化された各濃度値間の濃
度差を大きくすることを特徴とする請求項４記載の画像
形成方法。
【請求項６】前記多値化工程は画素の入力信号濃度を
しきい値との比較により多値化しその際に生ずる濃度誤
差を誤差拡散法により周辺の画素に分配することを特徴
とする請求項５記載の画像形成方法。
【請求項７】前記多値化工程は画像全域または画像領
域における画像域最大濃度よりも１画素内における画素
内最大濃度を大きく仮定する最大濃度仮定工程を含み、
該最大濃度仮定工程により多値化数を大きくすることを
特徴とする請求項４記載の画像形成方法。
【請求項８】前記多値化工程は画素の入力信号濃度を
しきい値との比較により多値化しその際に生ずる濃度誤
差を誤差拡散法により周辺の画素に分配することを特徴
とする請求項７記載の記載の画像形成方法。
【請求項９】画像信号を入力する入力手段と、前記入
力手段により入力された画像信号を多値化する多値化手
段と、前記多値化手段により多値化された出力画像を形
成する画像形成手段とを有し、前記多値化手段は前記入
力手段により入力された各画素毎の入力信号に対する理
想出力値である基準信号を決定する基準信号決定手段
と、所定の注目画素において予想される出力信号を隣接
画素を含めた前記入力信号の関数により表現する第１の
関数化手段と、前記第１の関数化手段により表現された
関数において各画素毎に前記出力信号が前記基準信号決
定手段により決定された基準信号と等しいとして連立方
程式を得る第２の関数化手段と、前記第２の関数化手段
により得られた連立方程式を前記入力信号について解く
演算手段とを含み、前記演算手段はすべての画素毎に前
記基準信号と前記出力信号との差が小さくなる方向に前
記入力信号を解き、前記画像形成手段は前記演算手段に
より解かれた前記入力信号により出力画像を形成するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】前記出力信号は感光体、光学系及び現
像装置の特性に起因する濃度再現性の低下や隣接画素に
よるノイズの増大等の信号劣化要因を含むことを特徴と
する請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記第１の関数化手段は前記出力信号
を隣接画素の影響量と低濃度再現性の低下量と高濃度再
現性の低下量とにより前記入力信号に関して表現するこ
とを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記画像形成手段は面積変調方式によ
る濃度階調により画像形成を行うことを特徴とする請求
項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記多値化手段は画像全域または画像
領域における画像域最大濃度よりも１画素内における画
素内最大濃度を大きく仮定する最大濃度仮定手段を含
み、該最大濃度仮定手段により多値化された各濃度値間
の濃度差を大きくすることを特徴とする請求項１２記載
の画像形成装置。
【請求項１４】前記多値化手段は画素の入力信号濃度
をしきい値との比較により多値化しその際に生ずる濃度
誤差を誤差拡散法により周辺の画素に分配することを特
徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記多値化手段は画像全域または画像
領域における画像域最大濃度よりも１画素内における画
素内最大濃度を大きく仮定する最大濃度仮定手段を含
み、該最大濃度仮定手段により多値化数を大きくするこ
とを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記多値化手段は画素の入力信号濃度
をしきい値との比較により多値化しその際に生ずる濃度
誤差を誤差拡散法により周辺の画素に分配することを特
徴とする請求項１５記載の記載の画像形成装置。
【請求項１７】画像信号を入力する入力工程と、前記
入力工程により入力された画像信号を誤差拡散法により
多値化する多値化工程と、前記多値化工程により多値化
された出力画像を形成する画像形成工程とを有し、前記
多値化工程は画像全域または画像領域における画像域最
大濃度よりも１画素内における画素内最大濃度を大きく
仮定することにより、多値化された各濃度値間の濃度差
及び多値化数をなるべく大きくすることを特徴とする画
像形成方法。
【請求項１８】画像信号を入力する入力手段と、前記
入力手段により入力された画像信号を誤差拡散法により
多値化する多値化手段と、前記多値化手段により多値化
された出力画像を形成する画像形成手段とを有し、前記
多値化手段は画像全域または画像領域における画像域最
大濃度よりも１画素内における画素内最大濃度を大きく
仮定することにより、多値化された各濃度値間の濃度差
及び多値化数をなるべく大きくすることを特徴とする画
像形成装置。