(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの単位セルに対する発生されたグレイスケールの値に従って、電荷受容体上に潜像を形成する過程における電荷の分布を管理する方法であって、
（ａ）前記電荷受容体上の前記単位セルの個々のオン状態の画素領域に存在すべき電荷の量を決める段階と、
（ｂ）前記単位セルにおける先行するオン状態の画素領域に存在する電荷であって、後続のオン状態の画素領域の現像能力特性に影響を与える電荷に合わせて後続のオン状態の画素領域の電荷を補正する段階と、
を含み、前記後続のオン状態の画素領域の電荷を補正する段階（ｂ）は、
前記単位セルにおける後続のオン状態の画素領域の電荷量を、前記単位セルにおける最初のオン状態の画素領域の電荷量よりも、小さな値とすること、
を含む潜像形成中の電荷分布管理方法。
【請求項２】
１つの単位セルに対する発生されたグレイスケールの値に従って、電荷受容体上に潜像を形成する過程における電荷の分布を管理する装置であって、
前記電荷受容体上の前記単位セルの個々のオン状態の画素領域に存在すべき電荷の量を決める電荷形成手段と、
後続のオン状態の画素領域内の電荷を、先行するオン状態の画素領域に存在する電荷に合わせて補正する補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、前記単位セルにおける後続のオン状態の画素領域の電荷量を、前記単位セルにおける最初のオン状態の画素領域の電荷量よりも、小さな値に設定する、
潜像形成中の電荷分布管理装置。
【請求項３】
電荷受容体上のグレイスケールの潜像の電荷分布を管理する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの画素を有する１つの単位セル用のグレイスケール値を発生する段階と、
（ｂ）前記発生されたグレイスケ−ルの値に対応して前記単位セルの個々の各画素ごとに電荷値を決める段階であって、ここに、前記単位セル内の最初のオン状態の画素に対する前記電荷値には単位電荷値を割り当て、後続のオン状態の画素に対応する各電荷値は、前記最初のオン状態の画素に割り当てられた前記単位電荷値よりも小さい電荷値を有するように前記電荷値を決める段階と、
を含む潜像の電荷分布管理方法。
【請求項４】
前記後続のオン状態の画素領域の電荷を補正する段階（ｂ）は、前記単位セルにおける後続のオン状態の画素領域に照射する光量又はイオンビーム量のうちの何れかを変えることで、該後続のオン状態の画素領域の電荷量を補正することを含む、請求項１記載の潜像形成中の電荷分布管理方法。
【請求項５】
前記補正手段は、前記単位セルにおける後続のオン状態画素領域に照射する光量又はイオンビーム量のうちの何れかを変えることで、該後続のオン状態画素領域の電荷量を管理する、請求項２記載の潜像形成中の電荷分布管理装置。
【請求項６】
（ｃ）前記単位セルにおける後続のオン状態画素に照射する光量又はイオンビーム量のうちの何れかを変えることで、前記電荷値を決める段階（ｂ）において決められた電荷値を後続のオン状態の画素が有するように、該後続のオン状態の画素に対応する電荷値を管理する段階、を更に含む、請求項３記載の潜像の電荷分布管理方法。
【請求項７】
前記現像能力特性は、前記電荷受容体の厚さ及び前記単位セルのサイズの比率の関数である、請求項１記載の潜像形成中の電荷分布管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、概して、デジタル静電写真式の複写機あるいはデジタル静電写真式のプリンターにおいてハイブリッドトーン画像を生成するための方法および装置に関し、さらに詳細には、電荷受容体（チャージレセプター）の厚みに対するユニットセルの寸法の任意の比率に対し高品質のグレイスケールの再生もしくは複写（リプロダクション）を維持しつつ、白色から黒色（０から１）まで連続した値をとる灰色の画素をマークするための方法および装置に向けられている。この電荷受容体（チャージレセプター）には、電子写真用の光受容体（フォトレセプター）およびイオノグラフィー用の電気受容体（エレクトロレセプター）を含む。
【０００２】
【従来の技術】
従来、グレイスケールの再生を用いたデジタル式のマーキングやプリントは、ハーフトーン方式により達成されており、この方式では、１つのユニットセルのｍ×ｎの画素の配列内の１つの画素を１あるいは０（オンあるいはオフ）に設定する。このグレイスケールの再生もしくは複写において、デジタル式のマーキングエンジンは、意図されたグレ−レベルがｌ／（ｍ×ｎ）であるようにｌ個の画素をマ−クする。一方、デジタル式のマーキングエンジンにハイブリッドトーン方式を用いることも可能である。詳しく言うと、このハイブリッドトーン方式では、それぞれの画素のマーキングは、０（白色）および１（黒色）に加え、
１／２、１／４などの分数値を備えている。
【０００３】
このハイブリッドト−ン方式により、解像度周波数を低下させることなく灰色の段階（グレイステップ）を増やせるので、グレイスケールをさらに良く再生もしくは複写できる。この方式のさらに詳細な説明は、１９８９年６月に発行されたジャーナル・オブ・イメージテクノロジー第１５巻第３号にＷ．ランダ等による「ハイブリッド（灰色の画素）のハーフトーン印刷」という論文に示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した論文に開示された従来の方法では、品質の良い画像を作製できるが、解像度が増すに連れてこの方法により画像が歪みはじめてしまう。詳細に説明すると、この方法では、画素のサイズと、チャージレセプター（フォトレセプターあるいはエレクトロレセプター）の厚みとの関係を全く考慮していない。すなわち、デジタル式の静電写真のエンジン用のこのような画像を現像する過程は、本質的に静電的なものなのである。
【０００５】
高品質の画像を得るために必要とされるグレイステップの数量という点のみに集中してしまっているため、従来の方法および装置は画像の現像工程における表面電荷に起因する静電気力の重要性を考慮し忘れている。この静電気力は顕著な力であり、画像の品質に悪影響を与えうるものである。
【０００６】
本発明においては、これに対し、画像を現像する工程におけるこの静電気力を管理しあるいは制御することによって画像の品質を向上させる。さらに、画像を現像するこのような工程における静電気的な現象を明らかにし、また、幾つかの条件における違いを分析することによって、これらの結果を全ての画像の現像装置に適用できるように一般化し、特定の現像方法や装置に限定されないようにしている。
【０００７】
従って、本発明の目的の１つは、グレイスケールの画像を現像する工程における静電気力を制御し、あるいは管理することによってデジタル的に作製された画像の品質を向上できる方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、１つの単位セルに対する発生されたグレイスケールの値に従って、電荷受容体上に潜像を形成する過程における電荷の分布を管理する方法であって、（ａ）前記電荷受容体上の前記単位セルの個々のオン状態の画素領域に存在すべき電荷の量を決める段階と、（ｂ）前記単位セルにおける先行するオン状態の画素領域に存在する電荷であって、後続のオン状態の画素領域の現像能力特性に影響を与える電荷に合わせて後続のオン状態の画素領域の電荷を補正する段階と、を含み、前記後続のオン状態の画素領域の電荷を補正する段階（ｂ）は、前記単位セルにおける後続のオン状態の画素領域の電荷量を、前記単位セルにおける最初のオン状態の画素領域の電荷量よりも、小さな値とすること、を含む潜像形成中の電荷分布管理方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、１つの単位セルに対する発生されたグレイスケールの値に従って、電荷受容体上に潜像を形成する過程における電荷の分布を管理する装置であって、前記電荷受容体上の前記単位セルの個々のオン状態の画素領域に存在すべき電荷の量を決める電荷形成手段と、後続のオン状態の画素領域内の電荷を、先行するオン状態の画素領域に存在する電荷に合わせて補正する補正手段と、を備え、前記補正手段は、前記単位セルにおける後続のオン状態の画素領域の電荷量を、前記単位セルにおける最初のオン状態の画素領域の電荷量よりも、小さな値に設定する、潜像形成中の電荷分布管理装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、電荷受容体上のグレイスケールの潜像の電荷分布を管理する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの画素を有する１つの単位セル用のグレイスケール値を発生する段階と、
（ｂ）前記発生されたグレイスケ−ルの値に対応して前記単位セルの個々の各画素ごとに電荷値を決める段階であって、ここに、前記単位セル内の最初のオン状態の画素に対する前記電荷値には単位電荷値を割り当て、後続のオン状態の画素に対応する各電荷値は、前記最初のオン状態の画素に割り当てられた前記単位電荷値よりも小さい電荷値を有するように前記電荷値を決める段階と、
を含む潜像の電荷分布管理方法が提供される。
【００１１】
本発明の他の目的および長所は以下の記述および本発明の種々の特徴によって明らかにしてある。
【００１２】
【実施例】
本発明の特徴の総括的な理解のために、図面を参照して説明する。これらの図面において、同じ参照数字は、図面全体を通して同一の要素を示すために用いられる。
【００１３】
以下の説明も、電荷受容体（チャージレセプター）に関連している。チャージレセプターは、潜像がその上で形成される装置あるいは素材をいう。明確にすると、チャージレセプターは電子写真式システムにおける光受容体（フォトレセプター）、およびイオングラフィックシステムにおける電子受容体（エレクトロレセプター）のいずれであっても良く、明るい方を書き込むモード（明示モード）または暗い方を書き込むモード（暗示モード）のどちらに操作されても良い。本発明はいずれのタイプのシステムまたはモードに適用できる。というのは、いずれのシステムまたはモードにおいても、潜像を形成しあるいは形作ることは、チャージレセプター上の電荷量の存在に依存しているからである。
【００１４】
さらに、以下の説明はまた、ユニットセルおよび画素に関連している。ユニットセルとは、単一のグレイスケ−ル画像デ−タを発生するために処理される、チャージレセプター上の全領域を言う。これに対して、１つの画素はこのユニットセルの構成要素であり、その中でこの画素は完全にまたは部分的にオン状態かまたはオフ状態のいずれかになる。関連した複数の画素の組み合わせによって、１つのユニットセルが形成される。説明の明瞭化のために、ユニットセルは、２つ以上のグレイスケールの値のグループから選ばれた１つの値を有し、この値は構成要素である複数の画素の完全値および分数値の合計によって決定されるものとする。
【００１５】
上述したように、本発明はグレイスケール画像を複写もしくは再生するためのハイブリッドトーンを用いたシステムに向けられている。作成されるべき画像は、画像入力端末（ＩＩＴ）によりグレイスケールの画像のデータへ変換される。このＩＩＴは再生もしくは複写用のスキャナ、あるいは画像を独自に作るのためのパーソナルコンピュータのいずれであっても良い。このグレイスケールの画像のデータは、画像出力端末（ＩＯＴ）により受け取られる。このＩＯＴが、このグレイスケールの画像のデータを書類もしくはドキュメント上の１つの画像に変換する。この変換は、上述した電子写真式およびイオングラフィックシステムを含む数多くの方法によって行える。言い換えれば、このグレイスケールの画像のデータは、フォトレセプターから電荷を消散するための光パルス、またはエレクトロレセプターの上に電荷を付着するためのイオンビームパルスのいずれにも変換できる。このような電荷を消散しあるいは付着することがまさに本例および本発明にかかわるものであり、なぜなら、現像過程においてチャージレセプター上に存在する電荷が、ドキュメント上に形成されるべき画像を描くからである。このような電荷が静電画像あるいは潜像とよばれるものを形成する。
【００１６】
本発明は帯電されたエリアを用いた現像法（ＣＡＤ）を例にとって説明している。しかしながら、この分野における通常の技術によって、本発明の概念を放電されたエリアを用いた現像（ＤＡＤ）システムに適用できることはもちろんである。
【００１７】
静電画像はチャージレセプターの表面に着電した電荷の分布によって発生する。ｌ（エル）／ｍ×ｎのグレイレベルのユニットセル内における電荷の分布は、ｋ＝１〜ｌ（エル）間の合計により、Ｑ（ｘ，ｙ）  ＝Σｑｋ  （ｘ，ｙ：ｘｋ  ，ｙｋ  ）  に設定される。
【００１８】
この電荷分布による現像ゾーン内の静電界はフーリエ変換によって評価できる。この現像能力は、現像ゾーン内の静電界の正規成分の積分として定義される。一つの与えられたグレイレベルのために、ユニットセルの全体にわたって平均化された現像能力（現像度あるいは出現度、ディベロッパビリティー）は、そのユニットセルのパターン形状と無関係である。しかしながら、最大値、最小値およびその分布はこのパターン形状、およびユニットセルのサイズ（λ）に対するチャージレセプターの厚さ（Ｌ）の比率によって変動する。平均的な現像能力はグレイレベルに応じて線形的に増加する。しかし、ユニットセル内の局部的な値は、広範囲にわたって変化し、その値は比率Ｌ／λと同様にパターンのタイプにも依存している。
【００１９】
図３にクラスタータイプ（ファットニングタイプ）のパターンのグレイレベルが２／１６，４／１６，６／１６，８／１６，１０／１６，１２／１６，１４／１６および１６／１６の場合の、現像能力が横軸の値より大きくなる、ユニットセルの分数領域を示してある。この図では、ユニットセルのサイズに対するチャージレセプターの厚さの比λ／Ｌは５である。このグラフは以下に説明するように、グレイスケールの複写が線形にならないことを示している。
【００２０】
現像時のしきい値が、破線で示されたように、８／１６のグレイレベル（５０％）が正確に複写されるように選ばれると、しきい値のライン（縦の破線）とこれらの曲線の交点は、異なったグレイレベルに対し出力が覆う領域を示している。図３の場合において、グレイレベルの低い（明るい）部分の出力被覆面積は予定された値より小さく、またグレイレベルの高い（暗い）部分を出力被覆面積は予定された値より大きい。このような出力されたグレイレベルと入力されたグレイレベルの間の非線形的な差の程度は、比率λ／Ｌに対し、非常に敏感に変動する。
【００２１】
図４に、４つの比率λ／Ｌにおける、入力されたグレイレベルに対する出力被覆面積のプロットを、図３と同様に得られたプロットに基づき示してある。この図４に示されたように、出力被覆面積は、比率λ／Ｌが約１０より低くなると、入力されたグレイレベルに対して大幅に非線形的になる。高品質のグレイスケールの画像を複写するために、理想的には、出力被覆面積は入力されたグレイレベルに対し線形にならなければならない。この線形度を定量的に測るために、５０％グレイレベル近傍の曲線の勾配を測定した。
【００２２】
図４に示されたように、入力されたグレイレベルに対するユニットセルの出力被覆面積を示す曲線は、チャージレセプターの厚さに対するユニットセルのサイズの比率λ／Ｌが１０以下においてＳ字型になる。このＳ字型の曲率が大きくなればなるほど、明るい部分がワッシュアウトされ、暗い部分は過度に現像されやすくなる。
【００２３】
たとえば、チャージレセプターの厚さおよび４×４の画素を備えた中間調のユニットセルを仮定すると、グレイスケールを正確に複写するために、ユニットセルのサイズλ（λ＝４ｓ，ｓは画素のサイズ）がチャージレセプターの厚さＬの約１０倍以上の大きさとすることが必要である。言い換えれば、典型的なチャージレセプターの厚さＬが２０ミクロンであるので、正確に灰色を複写するためには、画素のサイズｓが５０ミクロンより大きいかまたは等しいものに限定され、１インチ当たりのスポットの数（ｓｐｉ）が５００以下の解像度になってしまう。ハーフトーン方式を用いてグレイスケールの複写の質を維持しながら解像度を高める一つの方法は、薄いチャージレセプターを用いることである。しかしながら、薄いチャージレセプターを用いると、技術的問題および製造に関わる問題が多くなるので、現実的にはむずかしい。
【００２４】
上述したグレイスケールの複写が非線形になることの理由に、フリンジフィールド効果があり、これによって、後続のオン状態の画素に同量の電荷があると、先行してオン状態となっていた画素の電荷より、現像能力のある被覆面積が大きくなる。このように、オン状態の画素の数に比例して現像能力のある被覆面積を増加するためには、後続するオン状態の画素にはより小さな電荷量を与えなければならない。
【００２５】
後のオン状態の画素に与える電荷量を減らす一つの方法は、イオンビーム（イオノグラフィーにおける）あるいはライトビーム（電子写真における）のパルス幅を変えることである。さらに、後続のオン状態の画素に与える電荷量は、イオンビームあるいはライトビームの強度を変えることによっても管理できる。
【００２６】
本発明の望ましい１つの実施例においては、後続のオン状態の画素に割り当てられる電荷は、強度ではなく、パルス幅を制御することによって管理されている。図１に、本発明の望ましい１つの実施例のブロック図を示しており、その中では、チャージレセプターに照射されるイオンあるいはライトビームのパルス幅は、そのユニットセルの画素の数量およびそのユニットセルに割り当てられたグレイレベルによって変動する。図１において、チャージマネージャ１はユニットセルに割り当てられたグレイレベルに関する情報、および、その潜像に対応する情報を保持するためにその時、用意がなされている、そのユニットセルの画素の数量を受け入れる。
【００２７】
このチャージマネージャ１はパルス幅制御装置１０を備えており、それはパルス発生器２０に接続されている。図２とともに後に説明するように、１つのユニットセル内のある特定の画素に対するパルス幅は、このユニットセル内の先行してオン状態となっている複数の画素の状態に依存する。さらに詳細に説明すると、このパルス幅制御装置１０は、このユニットセルに割り当てられたグレイレベルおよび画素の数の情報を受け取り、それに応じて、パルス発生器を制御し、パルス生成器２０によって生成されたパルスのパルス幅を、図２に示された関係に対応させる。
【００２８】
このような電荷管理を実現するために、パルス幅制御装置１０は、あらかじめパルス幅の記憶されたルックアップテーブルを備えており、このパルス発生器２０によって生成されるべき正当なパルス幅を参照するため、アドレスとして、画素の数の情報およびグレイレベルの情報が用いられる。これに対し、パルス幅制御装置１０がロジック回路を備えていても良く、このロジック回路で、あらかじめ定められたアルゴリズムに従って、ユニットセルに割り当てられたグレイレベルおよび画素の数に関連したパルス幅を計算しても良い。
【００２９】
このパルス幅発生器２０は、パルス幅制御装置１０により発生された情報に対応したパルス幅を有する信号を生成する。この信号は画像形成ユニット３０に送られ、このユニットが、この信号をイオンビームあるいはライトビームに変換し、チャージレセプター４０の電荷の状態を変える。このチャージレセプター４０は電子写真システムにおけるフォトレセプターあるいはイオノグラフィックシステムにおけるエレクトロレセプターで良いことはもちろんである。
【００３０】
図１０に本発明のもう一つの実施例を示してあり、ここでは、チャージマネージャ５０が画像形成ユニット１４０に送られる制御信号を生成している。これらの制御信号は最終的にはチャージレセプター上の電荷を管理するために用いられる。このチャージマネージャ５０では、奇数レベルのパルス幅発生器１００および偶数レベルのパルス幅発生器１１０が、チャージレセプター上に充電される、あるいは放電される、そのユニットセルの画素の数に対応するパルス幅を持った電気パルスを生成する。
【００３１】
この奇数レベルのパルス幅発生器１００および偶数レベルのパルス幅発生器１１０によって生成されたこれらの電気パルスは、ゼロ信号とともに、マルチプレクサ１２０内に供給される。このゼロ信号は電圧信号でなくとも良い。このマルチプレクサ１２０は、グレイレベルデコーダ１３０から受け取った制御信号に応じて、３つの入力信号のうち１つを選択する。このグレイレベルデコーダ１３０は、関連したユニットセルに関するグレイレベルの情報、および現在チャージレセプター上に充電される、あるいは放電される画素の数を受け取る。このグレイレベルデコーダ１３０は、そのグレイレベルの情報およびその画素の数の情報をデコードし、適切な制御信号を発生し、それによりマルチプレクサ１２０は、奇数レベルのパルス幅発生器１００からの電気信号、偶数レベルのパルス幅発生器１１０からの電気信号、あるいはゼロ信号のいずれかを選択する。図１のパルス幅制御装置１０のように、このグレイレベルデコーダ１３０は、制御信号を発生するためのルックアップテーブルあるいはロジック回路を備えていても良い。
【００３２】
この選択された電気信号は、次に、画像形成装置１４０に入力され、この画像形成装置では、電界を発生させ、適当な量の電荷をチャージレセプター上に付着させるか、あるいはライトビームを発生し、チャージレセプターから適当な量の電荷を消散させ、画素内に残る電荷を図２に示した関係に対応させる。すなわち、電荷マネージャ５０は、チャージレセプターに付着される、あるいはチャージレセプターから消散される電荷量を管理し、後続のオン状態の複数の画素はそれぞれが、ユニットセルの最初のオン状態の１つの画素より少ない電荷量を得るようにする。
【００３３】
さらに、ユニットセル内の画素の数によって決まるグレイスケールより多くのグレイスケールの発生を実現するために、２つの異なるパルス幅発生器は不要であることを記しておく。例えば、図１の実施例は、所定のグレイスケールを規定するために必要とされる様々なパルス幅を生成できる１つのパルス発生器を用いて、そのようなグレイスケールを生成できる。
【００３４】
本発明の重要な原理および動作について、図２から図９を利用して以下に簡単に説明する。
【００３５】
図２に、種々に与えられたλ／Ｌ比に対する４×４の中間調ユニットセルの
１６個の画素用のパルス幅の例を示してある。図２には、適用されるべきパルス幅の分数値を示してあるが、この示された関係は１つのユニットセル内の個々の画素のチャージ量の関係と直接対応している。さらに、図２にはクラスタータイプあるいはファッテニングタイプのユニットセルパタ−ン用の値を示してある。このクラスタータイプあるいはファッテニングタイプのパターンは、図４の挿入画に示してある。
【００３６】
図２から判るように、４×４のユニットセルの最初のオン状態の画素用のパルス幅は１である。この４×４のユニットセルのこれに続くオン状態の画素のパルス幅は、１６番目まで続く複数のオン状態の画素では減少し、１６番目のオン状態の画素では、そのパルス幅は、最初のオン状態の画素のパルス幅と等しくなる。
【００３７】
本発明のコンセプトをさらに明確にするために、グレイレベルが４／１６でλ／Ｌが２．５のユニットセルを形成する際に、この様な関係を用いた場合を例として説明する。あるユニットセルが４／１６のグレイレベルに割り当てられると、このユニットセルは、１６個のうち４つのオン状態に割り当てられた画素を有するであろう。この場合、最初のオン状態の画素には全電荷量が割り当てられる。２番目のオン状態の画素には、最初のオン状態の画素の全電荷（フルチャージ）量に対し半分の電荷（チャージ）量が割り当てられる。３番目のオン状態の画素には、最初のオン状態の画素のフルチャージ量に対し０．３５のチャージ量が割り当てられる。最後に、４番目のオン状態の画素には、最初のオン状態の画素のフルチャージ量に対し０．２２のチャージ量が割り当てられる。本発明の好ましい実施例の１つでは、このような電荷の管理を、チャージレセプターに印加される電気信号のパルス幅を上記の関係によって変えることによって実現している。上記の数値は概略値であり、以下に示すような式を用いて最適化できることを記載しておく。
【００３８】
この方法によってチャージレセプター上の個々の画素の電荷量を管理することにより、連続したオン状態の画素に同じ量の電荷を与えると前のオン状態の画素の電荷より現像可能領域範囲が大きくなるといったフリンジフィールド効果を抑制できる。このタイプの管理システムによって、λ／Ｌの比がどのような値であっても、グレイスケールの複写の再現性の高いデジタルマーキング用のエンジンを実現でき、チャージレセプターの厚みを減らさなくとも解像度を非常に高くできる。
【００３９】
図２には、後続の複数のオン状態の画素に対し定められたパルス幅を示してあるが、このようなパルス幅は、後続のオン状態の画素の領域に存在すべき電荷量に直接比例すると考えられる。従って、このグラフがオン状態の画素間の電荷量の関係を明らかに示していることを当業者ならさとるであろうし、このため、パルス幅のこのような関係は、イオンビームのパルスにも、また、光ビームのパルスにも適用可能である。さらに、図２には、チャージレセプターの厚みに対しユニットセルのサイズが所定の比である場合の、４×４のユニットセル用の特定のチャージ量を示してあるが、電荷量の関係を決定する値を説明すると以下の通りである。
【００４０】
上述したように、静電潜像は表面の電荷の分布によって現れる。（ｘｉ  ，ｙｊ  ）に中心を持つ画素の寄与による電荷は、ｘおよびｙ方向にｗｘ  およびｗｙ  に等しい幅の１／ｅ  ２のガウス分布を持つ電荷のビームをｘｉ  −ｐｉ  ／２から
ｘｉ  ＋ｐｉ  ／２までスキャンすることによって作られる。ここで、ｐｉ  は空間的なパルス幅（パルス時間×スキャンスピード）である。
【００４１】
【数１】
0003574483.tif 000002
【００４２】
ここでｅｒｆｃ（ｘ）は共役なエラー関数である。また、
【００４３】
【数２】
0003574483.tif 000003
【００４４】
この画素のサイズは、ｓ＝ｗｘ  の場合のスキャン方向のビーム径である。パルス幅ｐｉ  が画素の寸法ｓに等しい場合、画素の中心（ｘｉ  ，ｙｊ  ）における電荷密度を単位に規格化すると、以下の通りとなる。
【００４５】
【数３】
0003574483.tif 000004
【００４６】
この画素からの全電荷がパルス幅ｐｉ  に比例するということは、数値積分によって示すことができる。
【００４７】
【数４】
0003574483.tif 000005
【００４８】
このように、ｐｉ  ／ｓをグレイレベルを規定するために用いることができる。１つのユニットセルの全電荷分布は、１つの４×４のユニットセル内のそれぞれの画素からの独立した寄与の和として計算できる。この全電荷の分布はＱ（ｘ，ｙ）＝ΣＱｉ  （ｘ，ｙ：ｘｉ  ，ｙｉ  ，ｐｉ  ）となる。
【００４９】
静電的な潜像の密度、現像能力Ｄ（ｘ，ｙ）は、現像ゾーン内の静電界の規格化された成分の積分値として規定される。この現像能力の規定は、従来の、フィールドによってではなくポテンシャルによって現像能力を特定する手法と一致する。
【００５０】
全電荷の分布Ｑ（ｘ，ｙ）によるこの現像能力Ｄ（ｘ，ｙ）はフーリエ変換によって計算される。４×４の画素のハイブリッドトーンパターン中のＮ×Ｎ（通例はＮ＝３２）の格子点における現像能力が計算される。この現像能力がある値Ｄより大きな、このユニットセルの機能領域範囲Ｃｏｕｔが計算される。それぞれのグレイレベルのパターンの現像能力Ｄに対する実際の領域範囲Ｃｏｕｔをプロットすると図３に示したカーブとなる。これらのカーブは１／１６の偶数倍に等しいグレイレベルのクラスタータイプあるいはファッテニングタイプのハーフトーンパターンについて得られたものである。
【００５１】
ここで、現像のしきい値を、８／１６のグレイレベル（５０％）が正確に複写されるように設定する（垂直な一点破線で示すように）と、この垂直な一点破線と他のカーブとの交点がこれらのグレイレベルに対し有効な出力領域範囲（ｏｕｔｐｕｔ  ａｒｅａ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）  となる。本例（図３）では、チャージレセプターの厚みに対するユニットセルのサイズの比であるλ／Ｌは５である場合、低いグレイレベル（明るい部分）に対する出力範囲は小さく、高いグレイレベル（影の部分）では予定された値より大きいのが分かる。
【００５２】
フリンジフィールド効果によって、位置（ｘｉ  ，ｙｉ  ）における現像能力Ｄは（ｘｉ  ，ｙｉ  ）だけにおける電荷密度のみによって決定できず、全電荷の分布
Ｑ（ｘ，ｙ）によって決まる。このことは、図５ないし図８に示したハーフトーン（バイナリー）の４×１のユニットセルの一次元の例によって良く判る。
【００５３】
図５ないし図８は、スキャンライン（走査線）に沿って分布している電荷を示してある。図５は、グレイレベルが２５％の場合を示す。図６は、グレイレベルが５０％の場合を示す。図７は、グレイレベルが７５％の場合を示す。図８は、グレイレベルが１００％の場合を示す。すなわち、このユニットセル中のオン状態の画素の数は、図５ないし図８のそれぞれに対し、１，２，３および４となる。
【００５４】
図９に、電荷の分布による現像能力の分布を示してあり、ここでは、ユニットセルのサイズがチャージレセプターの厚みより２と１／２倍大きくしてある。図５ないし図８は、オン状態となった画素の追加による影響を受けない所定の位置における電荷密度を示してある。しかしながら、図９には、同じく、オン状態となった画素の追加による影響を受けない電荷密度の場所であるが、これらの場所における現像能力が大きく変わることを示してある。例えば、ｘ／λ＝０．５において、２、３および４のオン状態の画素に対する電荷密度は同じであるが、現像能力は、相対的な単位を用いると、それぞれ、０．０９３、０．１１６および０．１４になる。
【００５５】
図９に矢印で示すように、現像時のしきい値が５０％の灰色が正確に複写されるように選定されると、２５％のグレイレベルはワッシュアウトされ、７５％のグレイレベルは１００％黒くなる。現像能力のしきい値を変えても４つのグレイレベルに対する最良の複写もしくは再生がもたらされることはない。
【００５６】
この１次元の例から、図５ないし図９には、フリンジフィールド効果により、後続したオン状態の画素に同じ量の電荷があると、先行するオン状態の１つの画素にその量の電荷がある場合より、現像能力のある被覆面積は大きくなる。従って、現像能力のある被覆面積をオン状態の画素の数量に比例して増加させるため、本発明では、後続のオン状態の画素の電荷量を最初のオン状態の画素より少ない量に管理している。上述したように、望ましい実施例の１つでは、イオンあるいは光ビームのパルス幅を減らすことによって連続したオン状態の画素に与えられる電荷量を管理している。
【００５７】
本発明の望ましい実施例において、後続のオン状態の画素のための電荷量に対応する実際の数値は、４×４＝１６個のレベルを例として用いて以下のようになる。
【００５８】
最初に、選択された電荷量を持ったオン状態の単一の画素のユニットセル内の現像能力の分布が計算される。この結果が、図３に基づき説明したような現像能力をしきい値とした関数として、出力被覆面積を評価するのに用いられる。１つのパターンができるかぎり１／１６に近くなるような出力被覆面積となるこのような現像能力のしきい値Ｄｔｈが次に決定される。さらに、画素１において上記の選択した電荷量から、２／１６用のそのユニットセルの現像能力の分布が計算され、この第２の画素の値のための電荷量が、Ｄｔｈにおける出力被覆面積が２／１６に十分近くなるように調整される。これが３／１６、４／１６など１６画素のための１６個の値が決定するまで繰り返される。このプロセスはデジタルマーキングエンジンの中で実時間で実行できるが、同じプロセスをこれらの値を予め計算するために用いることができ、これらの値はこのデジタルマーキングエンジンの中のルックアップテーブル中に収納される。さらに、後続の複数の画素の電荷量を決定するこの計算方法は、以下のような同じ手順によって、あるチャージレセプターによっても実際に行える。
【００５９】
このハイブリッドトーン方式を適用することによってグレイレベルの数がユニットセル内の画素の数よりも大きな場合にも対応できる。例えば、４×４個の画素のユニットセルを用いて３２のグレイレベルを得るには、この１６個の画素に対し３２の異なるパルス幅を割り当てておけば良い。ｉ番目の画素に対し、奇数レベルのパルス幅ｐｉｏおよび偶数レベルのパルス幅ｐｉｅが上述したように決められると、出力被覆面積が正確に複写される。この状態において異なることは、４×４の画素のユニットセル用に３２レベルのグレイスケールが用いられると、奇数番目グレイレベル、すなわち１／３２、３／３２、５／３２、７／３２などに対応するユニットセルの画素に奇数レベルのパルス幅ｐｉｏのみが用いられるということでだけである。一方、ユニットセルの完全な１６番目のグレイレベルと関連したすべての画素には、偶数レベルのパルス幅ｐｉｅが用いられる。
【００６０】
例えば、図１１には、チャージされたエリアを現像するシステム（ＣＡＤ）において、４×４個の画素のユニットセルに対して３２レベルのグレイスケールを発生するように、１つの画素当たり２つの異なったパルス幅を用いる様子を示してある。図１１において、実線は最初の偶数レベルのパルス（グレイスケールが１／１６に対する）が単位に等しい場合に発生されるパルス幅のセットを示し、破線は最初の奇数レベルのパルス幅（グレイスケールが１／３２に対する）が単位値を有するもう１つのセットを示している。最初の実施例（実線）において、ユニットセルのグレイレベルが１／３２であると、０．８に等しい最初の奇数レベルのパルス幅が４×４の画素のユニットセルの最初の画素に印加される。さらに、ユニットセルのグレイレベルが１／１６に等しいと、１に等しい最初の偶数レベルのパルス幅がユニットセルの最初の画素に印加される。しかしながら、ユニットセルのグレイレベルが７／３２であると、そのユニットセルの最初の３つの画素は、それぞれ１，０．７，０．５の偶数レベルのパルス幅を受け入れるであろう。すなわち、最初の３つの画素は、３２レベルのグレイスケールにおける７レベルの内の６レベルを占めるであろう。４番目の画素においては、０．２の奇数レベルのパルス幅がユニットセル内の４番目の画素に印加される。このような方法で、このユニットセルは７／３２のグレイレベルを有するであろう。
【００６１】
図１２に、本発明のコンセプトをプリンターシステムに適用したものを示してある。図１２において、画像データは画像入力ターミナル（ＩＩＴ）２００からプリンター２１０に入力される。このＩＩＴ２００はスキャナー、パーソナルコンピューター、ネットワーク上のワークステーション、あるいはネットワーク上のファイルサーバーでも良い。このイメージデータはチャージマネージャー５０に送られる。このチャージマネージャー５０は図１あるいは図１０に示すマネージャーのいずれでも良い。簡潔にするために、本発明のこの実施例には図１のマネージャーを用いて説明する。
【００６２】
このチャ−ジマネージャー５０は、あるユニットセルに割り当てられたグレイレベル、および潜像に対応する情報を保持するために現在用意されているユニットセルの画素の数に関する情報を受け取る。このチャージマネージャー５０は、パルス幅制御装置１０を備えており、このパルス幅制御装置１０はパルス発生器２０に接続されている。１つのユニットセル内の特定の画素用のパルス幅は、そのユニットセル内の先にオン状態となった画素の状態に依存する。詳しくは、パルス幅制御装置１０は、そのユニットセルに割り当てられたグレイレベルの情報と画素の数を受け取り、これに従ってパルス発生器を制御して、このパルス発生器２０から発生されたパルスのパルス幅を図２に示した電荷量の関係に対応させる。
【００６３】
このようなチャージ管理を実現するために、パルス幅コントロ−ラ−もしくはパルス幅制御装置１０はルックアップテーブルを備えていても良く、このテーブルにはパルス幅が予め格納されており、パルス発生器２０から発生されるべき適当なパルス幅を参照するためのアドレスとして画素の数量の情報とグレイレベルの情報が用いられる。これに対し、パルス幅制御装置１０は、ロジック回路を備えていて良く、この回路により、予め決められたアルゴリズムに従ってユニットセルに割り当てられたグレイレベルおよび画素の数に該当するパルス幅が計算される。
【００６４】
パルス発生器２０は、パルス幅制御装置１０によって発生された情報に対応するパルス幅の電気パルスを生成する。この電気パルスは、画像形成ユニット３０に送られ、ここでこの電気パルスがレーザービームのパルスあるいはイオンビームのパルスに変換されチャージレセプター４０の上の電荷分布を変調する。この結果、その画素のチャージレセプター４０の上に残った電荷は、図２に示した関係によって決まった電荷量と等しくなる。チャージレセプター４０は、静電写真法におけるフォトレセプター、あるいは、イオノグラフィにおけるエレクトロレセプターであっても良いことはもちろんである。
【００６５】
この画像形成ユニット３０によって、チャージレセプター４０の上に潜像が形成されると、この潜像は現像領域に移動し、そこで現像ユニット２２０がトナーを付着させ、このトナ−が、放電された領域に着く。現像された領域は転写領域に移動し、そこで転写ユニット２３０がトナーをシートに転写し、その上のトナーを溶融する。画像の融着されたシートが画像出力ユニット２５０に送られる。最後に、チャージレセプターは、画像形成ユニット３０によって処理される前に、クリーニングおよび前準備用のユニット２４０によってクリーニングされ、前準備が行われる。
【００６６】
本発明を以上に詳しく説明したが、この発明の精神から離れないで様々な変更が可能である。例えば、本発明は４×４個の画素のユニットセルに限定されず、どのようなサイズのユニットセルに対しても適用できる。
【００６７】
さらに、グレイスケールの追加レベルに対応した追加のパルス幅を加えることによって、ユニットセルの数の２倍以上のグレイスケールを実現するために用いることも可能である。例えば、６４レベルのグレイスケールが、１／４のパルス幅、１／２のパルス幅、および全パルス幅のセットを用いることによって、用いられ得る。１つのユニットセル内の後続のオン状態の画素であって、その画素内に存在する電荷量が、そのユニットセルの最初にオン状態となった画素における電荷量と異なった画素を備えているといった本発明のコンセプト全体に従って、パルス幅発生器が適切な電気パルスを発生する。
【００６８】
さらに、光ビームあるいはイオンビームの強さを同じようなやり方で変えることによって本発明の目的を活かすことができ、これによって、１つのユニットセル内の電荷を管理できる。これらのバリエーションは本発明の範囲内で実現でき、後続のオン状態の画素の電荷をそのユニットセルの先行するオン状態の画素に合わせて補正し、それにより、先行するオン状態の画素による静電気力の、連続したオン状態の画素の現像能力に対する影響を抑制するという基本的に同じコンセプトを実現する改造が含まれる。
【００６９】
最後に、本発明は電荷領域を現像するシステム（ＣＡＤ）を用いて説明しているが、本発明は、放電領域を現像するシステム（ＤＡＤ）にも適用できる。さらに、静電写真法（レーザー印刷）およびイオノグラフィックシステムのいずれにも適用可能であり、明示あるいは暗示モードのいずれであってもよい。静電写真式においては、ＣＡＤでフォローする明示、あるいはＤＡＤでフォローする暗示のいずれを用いても良い。イオノグラフィーでは、暗示はＣＡＤでフォローされ、明示がＤＡＤでフォローされる。しかしながら、均一に予めチャージされたエレクトロセレプターが用いられれば、イオノグラフィーでもＤＡＤにフォローされる暗示を採用でき、ＣＡＤでフォローされる明示を採用できる。本発明は、必要な電荷の値をちょっと変更すれば、原則として全てのモードに適用できる。
【００７０】
本発明は上記のような幾つかの実施例を参照して説明しているが、上記の詳述に限定されるものではなく、添付の請求の範囲で把握され得る変更や改良を全てカバーするものである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、グレイスケ−ルの画像を現像する工程における静電気力を制御し、あるいは管理することにより、デジタル的に作製された画像の品質を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例のブロックダイヤグラムである。
【図２】本発明に用いられているパルス幅／画素寸法、チャージレセプターの厚みに対するユニットセルの寸法の比およびグレイレベルの関係を示すグラフである。
【図３】チャージレセプターの厚みに対するユニットセル寸法のある選択された比におけるグレイレベル、現像能力および被覆面積の関係を示すグラフである。
【図４】従来のハーフトーンパターンを用いたときの、チャージレセプターの厚みに対するユニットセルのサイズの比が特定の場合のグレイレベルおよび出力被覆面積の関係を示すグラフである。
【図５】４×１の画素のユニットセルにおけるグレイレベルが２５％のときのユニットセル内のチャ−ジの位置とユニットセルの電荷との関係を示すグラフである。
【図６】４×１の画素のユニットセルにおけるグレイレベルが５０％のときのユニットセル内のチャ−ジの位置とユニットセルの電荷との関係を示すグラフである。
【図７】４×１の画素のユニットセルにおけるグレイレベルが７５％のときのユニットセル内のチャージの位置とユニットセルの電荷との関係を示すグラフである。
【図８】４×１の画素のユニットセルにおけるグレイレベルが１００％のときのユニットセル内のチャージの位置とユニットセルの電荷との関係を示すグラフである。
【図９】図５〜図８に示すカーブに対応したユニットセル内の場所に対する個々のユニットセルの現像能力の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のブロックダイヤグラムである。
【図１１】図１０に示す本発明の第２の実施例に用いられているチャージレセプターの厚みに対するユニットセルの寸法の比が特定の場合の、パルス幅／画素寸法およびグレイレベルの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の概念を用いたプリントシステムのブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
１０  パルス幅制御装置
２０  パルス発生器
３０  画像形成ユニット
４０  チャージレセプター
５０  チャージマネージャー
１００  奇数レベルのパルス幅発生器
１１０  偶数レベルのパルス幅発生器
１２０  混合器
１３０  グレイレベルデコーダー
１４０  画像形成ユニット
２００  画像入力ターミナル
２１０  プリンター
２２０  現像ユニット
２３０  トランスファーユニット
２４０  クリーニングおよび前処理ユニット
２５０  画像出力ユニット
【図１】
0003574483.tif 000006
【図２】
0003574483.tif 000007
【図３】
0003574483.tif 000008
【図４】
0003574483.tif 000009
【図５】
0003574483.tif 000010
【図６】
0003574483.tif 000011
【図７】
0003574483.tif 000012
【図８】
0003574483.tif 000013
【図９】
0003574483.tif 000014
【図１０】
0003574483.tif 000015
【図１１】
0003574483.tif 000016
【図１２】
0003574483.tif 000017