(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データで変調したビームにより像露光して像形成体上にドッド状の潜像を形成し、当該潜像をトナーで顕像化してトナー画像を得る画像形成装置において、
三角波であって、ピーク位置の異なる複数の参照波を発生する参照波発生回路と、
画像濃度が低濃度の領域においては、隣接する２画素毎に、画像濃度が高濃度の領域の隣接する２画素よりもピークが近接する参照波を選択する参照波選択回路を有し、選択された参照波に基づいてパルス幅変調したビームで前記ドット状の潜像の形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、参照波信号により濃度データを変調した変調信号により発振させたレーザ光学系やＬＥＤ光学系によってドット記録を行い文字及び中間調再現を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に複写機又はプリンタ等の電子写真法を採用するエンジンを搭載した画像形成装置は、画像データに対する画像濃度の再現が最適となるように像露光や現像等のプロセス条件を設定したり、複数のγ補正曲線を予め用意し、その中のどれかを選択することにより再生画像の濃度を調整を可能にしている。
【０００３】
図１０は２画素ＰＷＭ（パルス幅変調）と１画素ＰＷＭの記録特性を示したグラフである。
【０００４】
ここで、１画素ＰＷＭとは１画素の画像データを画素クロックと同一周期の参照波でパルス幅変調したものである。かかる１画素ＰＷＭによれば１画素の画像データから１ドットに相当する記録信号を得ることになるので、かかる記録信号でレーザあるいはＬＥＤドライバを駆動して露光プロセスを実行すれば、１画素の画像データから１ドットとして静電潜像を形成する。従って、１画素ＰＷＭによれば、高解像の記録には適しているが、レーザスポットの発光特性や像形成体の感光特性の影響により、γ補正を行っても高濃度領域から特に低濃度領域で原画像に忠実な濃度再現を行うことができない。これに対して、２画素ＰＷＭは例えば、副走査方向の隣接する２画素のデータを画素クロックの２倍周期の参照波でパルス幅変調したものであり、かかる２画素ＰＷＭによれば２画素の画データから１ドットに相当する記録信号を得ることになるので、かかる記録信号でレーザあるいはＬＥＤドライバを駆動して露光プロセスを実行すれば、２画素の画像濃度データを１ドットとして静電潜像が形成されることになる。従って、２画素ＰＷＭによれば、解像度は犠牲になるが、高濃度領域から特に低濃度領域におけるドット再現性は１画素ＰＷＭの低濃度領域に比較して向上している。従って、グラフからも考察されるように２画素ＰＷＭを採用すれば、１画素ＰＷＭに比較して理想的な低濃度領域における記録特性を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子写真プロセスでは２画素ＰＷＭにおいては低濃度領域から高濃度領域におけるドット再現性と解像力を両立しないという課題が残っている。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、画像の低濃度領域におけるドット再現性を向上して安定化することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成により達成される。
【０００８】
（１）  画像データで変調したビームにより像露光して像形成体上にドッド状の潜像を形成し、当該潜像をトナーで顕像化してトナー画像を得る画像形成装置において、
三角波であって、ピーク位置の異なる複数の参照波を発生する参照波発生回路と、
画像濃度が低濃度の領域においては、隣接する２画素毎に、画像濃度が高濃度の領域の隣接する２画素よりもピークが近接する参照波を選択する参照波選択回路を有し、選択された参照波に基づいてパルス幅変調したビームで前記ドット状の潜像の形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態である画像形成装置の構成について説明する。
【００１４】
図９は本実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１５】
画像形成装置は、像形成体１を一様帯電した後にコンピュータ又はスキャナからのディジタル画像濃度データをＤ／Ａ変換して得られたアナログ画像濃度信号と参照波信号とを差動増幅して得られた変調信号に基づいてパルス幅変調したスポット光によりドット状の静電潜像を形成し、これをトナーにより反転現像してドット状のトナー画像を形成する。続いて、画像形成装置は帯電，露光及び現像工程を繰り返して像形成体１上にカラートナー像を形成し、このカラートナー像を記録紙上に転写し、像形成体１より分離し、定着してカラー画像を得るものであり、上記パルス幅変調によりドットの面積を変えることにより階調表現している。
【００１６】
本実施の形態の画像形成装置は、矢印方向に回動するドラム状の像形成体１と、この像形成体１上に一様な電荷を付与するスコロトロン帯電器２と、走査光学系３０、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒トナーを装填した現像器４１〜４４、クリーニグ装置７０等からなる。
【００１７】
走査光学系３０は半導体レーザ３１より出射したレーザ光をコリメータレンズ３２で平行光としたレーザビームとする。このレーザビームは一定の速度で回転する回転多面鏡３４によって反射偏向され、ｆθレンズ３５及びシリンドリカルレンズ３３，３６によって、一様帯電した像形成体１周面上を微少なスポット状に結像したレーザスポットとなり走査し像露光する。ここでｆθレンズ３５は等速の光走査を行うための補正レンズであり、シリンドリカルレンズ３３，３６は回転多面鏡３４の面倒れによるスポット位置の変動を補正するレンズである。
【００１８】
本実施の形態に用いられる像形成体１は、導電性支持体、中間層、感光層からなる。感光層の厚さは、５〜１００μｍ程度であり、好ましくは１０〜５０μｍである。像形成体１は直径１５０ｍｍのアルミニウム製のドラム状導電性支持体を用い、その導電性支持体上にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる厚さ０．１μｍの中間層を形成し、この中間層上に膜厚３５μｍの感光層を設けて構成される。
【００１９】
本実施の形態ではカラートナー像を像形成体１上に重ね合わせるので走査光学系３０からのレーザビームがカラートナー像により遮蔽されないように赤外側に分光感度を有する感光層及び赤外光を出射するレーザダイオードが用いられる。
【００２０】
ここで図９に示した画像形成装置の画像形成プロセスの概略を説明する。
【００２１】
先ず、スコロトロン帯電器２により像形成体１が一様帯電される。像形成体１上にイエローに対応する静電潜像が、ページメモリ２１０（図１参照）中からのイエローデータ（８ｂｉｔのディジタル濃度データ）により変調されたレーザビームの照射により形成される。かかるイエローに対応する静電潜像は、第１の現像器４１により反転現像され、像形成体１上に極めて鮮鋭度の高いドット状の第１のトナー像（イエロートナー像）が形成される。この第１のトナー像は記録紙に転写されることなく、退避しているクリーニング装置７０の下を通過し、像形成体１上に再びスコロトロン帯電器２により帯電が施される。
【００２２】
次いでマゼンタデータ（８ｂｉｔのディジタル濃度データ）により変調されたレーザビームが像形成体１上に照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、第２の現像装置４２により反転現像されて、第２のトナー像（マゼンタトナー像）が形成される。前記と同様にして第３の現像装置４３により順次反転現像されて、第３のトナー像（シアントナー像）が形成され、像形成体１上に順次積層された３色トナー像が形成される。最後に第４のトナー像（黒トナー像）が形成され、像形成体１上に順次積層された４色トナー像が形成される。
【００２３】
これらの４色トナー像は、給紙装置から供給された記録紙上に転写器６２の作用で転写される。
【００２４】
転写トナー像を担持した記録紙は、分離器６３により像形成体１から分離され、ガイドおよび搬送ベルトにより搬送されて定着装置６４に搬入され加熱定着されて排紙皿に排出される。
【００２５】
次に本実施の形態の画像形成装置を構成する画像処理回路について説明する。
【００２６】
図１は本実施の形態の画像処理回路を示すブロック図であり、図２は図１に示す画像処理回路の要部構成の具体例を示したブロック図であり、図３は本実施の形態の変調回路を示すブロック図である。
【００２７】
本実施の形態の画像処理回路は、画像判別により記録位置変調を行うものであり、画像データ処理回路１００と変調信号生成回路２００とレーザドライバ３００からなり、画像濃度データと組み合わされる参照波を位相の異なる複数の参照波とし、画像濃度データの画素内濃度分布検出回路２３０からの結果に基づいて画像濃度データと複数の参照波中からの特定の参照波とを選択的に組み合わせることによって得られる変調した記録信号を得る回路である。以下に各部構成について説明する。
【００２８】
画像データ処理回路１００は、フォントデータのエッジ部を補間して出力する回路であり、コンピュータからなる入力回路１１０とフォントデータ発生回路１２０とフォントデータ記憶回路１３０と補間データ生成回路１４０からなり、入力回路１１０からのキャラクタコード信号、サイズコード信号、ポジションコード信号及びカラーコード信号をフォントデータ発生回路１２０に送出する。フォンドデータ発生回路１２０は、４種の入力信号からアドレス信号を選択してフォントデータ記憶回路１３０に送出する。フォントデータ記憶回路１３０はアドレス信号に対応する１文字に対応するフォントデータをフォントデータ発生回路１２０に送出する。フォントデータ発生回路１２０はフォントデータを補間データ生成回路１４０に送出する。補間データ生成回路１４０は、フォントデータのエッジ部に生じる画像濃度データのギザギザや飛びを中間濃度を用いて補間して、例えば８ｂｉｔの画像濃度データとして、画像濃度データ記憶回路１６０に送出する。すなわち、カラーコードに応じて、対応色を各イエロー、マゼンタ、シアン、黒の多値の濃度データに変換してフレームメモリからなる画像濃度データ記憶回路１６０へ送出する。このようにして各色を同一形状で濃度の割合を異ならせた状態で多値展開されたフォントが各色毎の画像濃度データ記憶回路１６０中に多値のビットマップ展開される。
【００２９】
本実施の形態における画像処理回路は、スキャナ１５１、Ａ／Ｄ変換回路１５２、濃度変換回路１５３から構成する画像データ処理回路１５０を備え、スキャナ１５１からの画像濃度データの入力及び画像処理を施すことができる。
【００３０】
画像濃度データ記憶回路１６０は、通常ページメモリ（以降、単にページメモリ１６０という。）であり、ページ単位で記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）であり、少なくとも１ページ（１画面分）に相当する多値の画像濃度データを記憶する容量を有する。また、カラープリンタに採用される装置であるならば、複数色、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の色成分に対応する画像濃度信号を記憶するだけのページメモリを備えていることになる。
【００３１】
変調信号生成回路２００は、画像制御により、文字に対して１画素単位で参照波を選択して変調した記録信号を得、中間調に対して２画素単位で参照波を選択して変調した記録信号を得るものであり、マスキング回路２１０による色補正と読み出し回路２２０とラッチ回路２２１，２２２と画素内濃度分布検出回路２３０とγ変換回路２４０とクロック発生回路２５０と参照波発生回路２６０と参照波選択回路２７０と変調回路２８０とから構成され、１走査ライン単位の画像濃度データを画像濃度データ記憶回路１６０から読み出し、その連続する１走査ライン単位の画像濃度データ中から文字、線画等の文字再現領域においてエッジに相当する画像濃度データを画素内濃度分布検出回路２３０で検出し、当該エッジの方向に対応して位相差のある参照波により変調回路２８０でパルス幅変調した記録信号を生成し、中間調再現領域において画素中央を走査するレーザビームを変調する参照波を画像濃度に応じて位相の異なる三角波を用いて、低濃度領域は高濃度領域より隣接するパルス幅位置を近接する記録信号を生成し、これらの記録信号で半導体レーザ３１の駆動手段を有するレーザドライバ３００に送出する。以下に本実施の形態における変調信号生成回路２００の各部構成を説明する。
【００３２】
マスキング回路２１０は、プリンタ特性に応じた色補正を行う回路であり、色補正により新たなイエロー、マゼンタ、シアン、黒画像データを作成する。
【００３３】
読み出し回路２２０は、インデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ１０に同期して連続する１走査ライン単位の画像濃度データをページメモリ２１０から読み出してラッチ回路２２１，２２２と画素内濃度分布検出回路２３０に送出する。読み出し回路２２０は１走査ライン分ずつ送られてくる画像濃度データの３走査ライン分の最初の１走査ライン分の画像濃度データには２ライン走査時間の遅延をかけ、中間の１走査ライン分の画像濃度データには１ライン走査時間の遅延をかけ、最後の１走査ライン分の画像濃度データには遅延をかけずに、各画像濃度データには２基準クロック分、又は１基準クロック分の遅延をかけ、注目画素を含み注目画素に隣接した画素の総ての画像濃度データを同時にラッチ回路２２１，２２２と画素内濃度分布回路２３０に送出する。この情報に基づき参照波の位相と同期を決定する。
【００３４】
ラッチ回路２２１，２２２は、画素内濃度分布検出回路２３０と参照波選択回路２７０の処理を実行している時間だけ、画像濃度データをラッチする回路である。
【００３５】
画素内濃度分布検出回路２３０は、画像判別機能と当該画像判別結果に基づいて周期の異なる参照波の中から位相を選択する選択信号を参照波選択回路２７０に送出することにより記録位置変調機能と共に画像判別結果により文字領域又は中間調領域毎にγを選択するγ選択信号をγ補正回路２４０に送出する回路である。説明の便宜上、画素内濃度分布検出回路２３０の機能のうち画像判別機能からγ変換処理を実行するための構成を説明する。
【００３６】
先ず、画素内濃度分布検出回路２３０の画像判別機能及びこれに関連するγ選択回路２４０を説明する。
【００３７】
画素内濃度分布検出回路２３０は、請求項に記載の画像判別手段に相当するものであり、読み出し回路２２０から読み出される連続した画像濃度データを文字再現領域又は中間調再現領域であるかを判別する機能も有し、注目画素とその隣接濃度の変化の大きさ、エッジの存在から画像判別し、その判別結果を参照波選択回路２７０及びγ変換回路２４０に送出する。画素内濃度分布判別回路２３０は注目画素の画像データが第１、第２の閾値のいずれであるかについて判別を行い、画像が大局的に文字領域か中間調領域のいずれであるかについて判別を行う。この判別は、注目画素を含めた１６×１６画素中での濃度変化により行っている。濃度変化が大きい領域である場合、注目画素を文字領域と判別し、濃度変化が小さい領域である場合は中間調領域と判別する。さらに判別領域結果が微少領域のみ異なっている場合、例えば文字領域中において、中間調領域が孤立して存在している場合は、文字として判定させる。中間調領域の場合も同様に判定する。
【００３８】
なお、注目画素が特定濃度（例えば記録濃度で０．２以下）より低い時は、走査位置変調によりノイジーな画像となり易いので、中間調と判別させる。
【００３９】
γ変換回路２４０は、入力画像データに対し記録画像とを対応づけるように最適な階調特性を現すように補正した画像データを変調回路２８０に送出するものである。γ変換回路２４０は、ラッチ回路２２１から送出される画像データを入力端子を備え、中間調再現用補正曲線データと文字再現用補正曲線テーブルを有しており、画素内濃度分布回路２３０からの判別信号に応じて中間調再現用補正曲線データか文字再現用補正曲線の何れかを使用することによりγ補正された画像データを変調回路２８０に送出することになる。これにより、文字や線画の文字領域であると判別された場合は、色調に変化のない鮮明な文字やエッジ部が再現される。また、中間調領域と判断した場合は、階調性の高い画像を形成できると共に、文字画像には鮮鋭さとしまりを与える効果が生まれる。
【００４０】
次に画素内濃度分布検出回路２３０の記録位置変調機能を説明すると共にこの機能に直接関係するクロック発生回路２５０、参照波発生回路２６０、参照波選択回路２７０を図２を参照して説明する。
【００４１】
ここで、２画素単位でのＰＷＭは、上述してあるように例えば副走査方向の隣接する２画素の画像データを画素クロックと同一周期で画像濃度に応じて位相の異なる参照波でパルス幅変調したものであり、かかる２画素単位のＰＷＭによれば２画素のデータから隣接した２ドットに相当する記録信号を得ることになるので、かかる記録信号でレーザドライバを駆動して露光プロセスを実行すれば、２画素の画像濃度データを隣接した２ドットとして静電潜像が形成されることになる。従って、２画素単位のＰＷＭによれば、特に低濃度領域におけるドット再現性は１画素単位のＰＷＭの低濃度領域に比較して２画素のドットが実質的につながったドットに再現されるのでドット再現性が向上している。中高濃度部ではドットは分離して、あるいは近接して形成されるので、解像力を落とすことがない。従って、中間調画像に対して２画素単位のＰＷＭを採用している。また、２画素単位のＰＷＭにおいては、高濃度領域における解像力を低下させない隣接ドッドを寄せないようにする。このようにして、本実施の形態では、像露光は画像濃度に応じたパルス幅変調を行うと共に、低濃度領域は高濃度領域より隣接する画素間で形成するドットの潜像を近接させるような工夫を行っている。
【００４２】
本実施の形態における画像形成装置は、前述の画素内濃度分布検出回路２３０における画像判別処理により中間調画像であると判別すれば、画像データで変調したビームを像露光することにより像形成体１上にドッド状の潜像を形成し、当該潜像をトナーで顕像化してトナー画像を得る装置であって、像露光は画像濃度に応じたパルス幅変調を行うと共に、低濃度領域は高濃度領域より隣接する画素間で形成するドットの潜像を近接させるパルス幅変調を行うものである。
【００４３】
具体的には、画素内濃度分布検出回路２３０は、前述の画像判別処理により中間調画像であると判断すれば、画素間での記録位置が画像濃度に応じて低濃度領域が高濃度領域より記録位置を近接するような選択信号を参照波選択回路２７０を構成する同期位相選択回路２７１に送出する。
【００４４】
画素内濃度分布検出回路２３０は、前述の画像判別処理により文字画像であると判断すれば、記録画素の濃度に応じて近接の度合の異なるパルス幅変調を行うために、１画素単位のＰＷＭでＲＥＴ処理を行う。
【００４５】
ここで、１画素単位のＰＷＭは１画素の画像データを画素クロックと同一周期の参照波でパルス幅変調したものである。かかる１画素単位のＰＷＭによれば１画素の画像データから１ドットに相当する記録信号を得ることになるので、かかる記録信号でレーザドライバを駆動して露光プロセスを実行すれば、１画素の画像データから１ドットとして静電潜像を形成する。従って、１画素単位のＰＷＭによれば、レーザスポットの発光特性や像形成体の感光特性の影響により、特に低濃度領域で原画像に忠実な濃度を得ることができない。しかしながら、１画素単位のＰＷＭは２画素単位のＰＷＭに比較して色調変化のない鮮明な文字やエッジ部の再現性が良好であるため、文字再現に１画素単位のＰＷＭを採用している。像露光は画像濃度に応じたパルス幅変調を行うと共に、記録画素の濃度に応じて近接の度合いの異なるパルス幅変調を行うことにより、文字やエッジ部の再現性をさらに向上させている。
【００４６】
ＲＥＴ処理は、画像濃度データの注目する１画素分をｍ×ｎ（横×縦）の小画素で形成するようにし、該注目画素を含む隣接画素の濃度データの分布を１画素内のｍ×ｎの小画素の分布に置き換え、一定の定数Ｐを乗じた注目画素のデータを前記分布に応じて分配する。このようにして得られる小画素の画像濃度データを次に副走査方向に全部加算する。こうして得られた主走査方向の微小画素データと微小画素データの濃度分布に基づいて画素内の参照波選択あるいは参照波の位相を変位させるものである。
【００４７】
ここで、画素内濃度分布検出回路２３０で文字領域であると判断された場合の１画素内の濃度分布を求めるために注目画素ｍ５を３×３の小画素に分割処理を図４を参照して説明する。
【００４８】
図４は注目画素ｍ５を３×３に分割した場合の一例を示す図であり、図４（ａ）は上記注目画素をｍ５とし、注目画素ｍ５を３×３に分割する場合の注目画素ｍ５を含む隣接画素をｍ１〜ｍ９として表した平面図であり、図４（ｂ）は注目画素ｍ５を３×３の小画素に分割した場合の各小部分をｓ１〜ｓ９で表した場合を示す拡大図である。ｍ１〜ｍ９及びｓ１〜ｓ９はその部分の濃度をも表すものとする。
【００４９】
小画素ｓｉの濃度は次の式によって得る。
【００５０】
ｓｉ＝（９×ｍ５×Ｐ×ｍｉ／Ａ）＋（１−Ｐ）×ｍ５
ここで、ｉ＝１，２，・・・９であり、ＰはＲＥ処理の強度ともいうべき定数であり０．１〜０．９の範囲の数値が用いられる。Ａはｍ１〜ｍ９の総和である。
【００５１】
上式は、（９×ｍ５×Ｐ×ｍｉ／Ａ）の項は注目画素ｍ５の濃度にＰを乗じた分を隣接画素の濃度の割合に応じて振り分けたものであり、（１−Ｐ）×ｍ５の項は注目画素ｍ５の残りの濃度を各小画素に均等に振り分けたものであり、ボケの要素を取り入れたことになる。
【００５２】
画素内濃度分布検出回路２３０は、さらに各小走査ラインの平均濃度と各小走査ラインの元の１画素内の濃度データの重心位置を求める演算を行って、その重心位置データより次のようにそれぞれ異なる選択信号を出力端子Ｏより参照波選択回路２７０に出力する。すなわち、画素ｍ５の副走査方向の和である各ｓ１＋ｓ４＋ｓ７，ｓ２＋ｓ５＋ｓ８，ｓ３＋ｓ６＋ｓ９の重心が副走査方向の和である。画像濃度分布検出回路２３０は、ｓ２＋ｓ５＋ｓ８の中央近傍にあるときは位相変位のない基準三角波φ１０を選択する信号を出力し、例えば重心がｓ２＋ｓ５＋ｓ８とｓ１＋ｓ４＋ｓ７の境界近傍にあるときは位相が１／９周期進んだ三角波φ１１を選択する信号を出力し、例えば重心がｓ１＋ｓ４＋ｓ７の中央近傍にあるときは位相が２／９周期進んだ三角波φ１２を選択する信号を出力し、例えば重心がｓ２＋ｓ５＋ｓ８とｓ３＋ｓ６＋ｓ９の境界近傍にあるときは位相が１／９周期遅れた三角波φ１３を選択する信号を出力し、例えば重心がｓ３＋ｓ６＋ｓ９中央近傍にあるときは２／９周期遅れた三角波φ１７を選択する信号を出力端子Ｏより参照波選択回路２７０を構成する同期位相選択回路２７１に出力する。
【００５３】
クロック発生回路２５０は、画素クロックと同一の繰り返し周期の基準クロックＤＣＫ１０を発生して三角波発生回路２６１に送出する。なお、クロック発生回路２５０は、図１に示すように基準クロックＤＣＫ１０を読み出し回路２２０と参照波発生回路２６０と変調回路２８０に出力する。
【００５４】
参照波発生回路２６０は、図２に示すように三角波発生回路２６２と遅延回路群２６３からなる。
【００５５】
三角波発生回路２６２は基準クロックＤＣＫ１０に基づいて画素クロックと同周期の参照波である基準の三角波φ１０の波形成形を行う。また、遅延回路群２６３では基準クロックＤＣＫ１０に対し一定周期ずつ（この例で１／９周期ずつ）位相差を有する複数のクロックＤＣＫ１１〜ＤＣＫ１８を生成しこれに基づいて、位相の異なる参照波である三角波φ１１〜φ１８（ここでは１／９周期進んだ三角波φ１１、２／９周期進んだ三角波φ１２、１／９周期遅れた三角波φ１３、２／９周期遅れた三角波φ１４）を出力する。
【００５６】
参照波選択回路２７０は、文字再現領域と判断したときは、１画素単位のＰＷＭを実行するために基準クロックＤＣＫ１０と同一周期である参照波φ１０〜φ１８の中から選択して送出し、中間調再現領域と判断したときは、２画素単位のＰＷＭを実行するために参照波φ１０〜φ１８の中から選択して送出する。参照波の位相決定に使用するための特定色例えばＲ＋２Ｇ＋Ｂ（ここでＲは赤の濃度データ、Ｇは緑の濃度データ、Ｂは青の濃度データである。）の濃度データに変換したものを用いている。これにより、参照波の位相を、各記録色に対し共通に用いることにより、画像の階調性の保証や色味の変化を防止できる。なお、位相の決定には、視覚的に一致するＧ成分、あるいはＧ成分を有する無彩色データを用いるのが好ましい。
【００５７】
参照波選択回路２７０は、図２に示すように同期位相選択回路２７１と記録位置変調回路２７２とからなる。
【００５８】
同期位相選択回路２７１は、ラッチ回路２２２からの画像濃度データと画素内濃度分布検出回路２３０からの判別信号に基づいてセレクタ２６１の出力を指示し、記録位置変調回路２７２の出力を選択する回路であり、画素内濃度分布検出回路２３０からの判別信号が文字画像であれば、画素内濃度分布検出回路２３０からの選択信号を記録位置変調信号２７３に送出し、画素内濃度分布検出回路２３０からの判別信号が中間調画像であれば、低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近接するような三角波をテーブルから選択する。このテーブルは画像濃度に応じて参照波を選択するのものであり、ドットのずれを実験的に求めた参照波をＲＯＭテーブルにしてある。低濃度領域ほど隣接する参照波のピーク間距離が近接させるようにしたものである（図５参照）。
【００５９】
記録位置変調回路２７２は基準三角波φ１０と位相のずれた三角波φ１１〜φ１８の入力部を有し、同期位相選択回路２７１からの選択信号に応じて上記三角波の内の１つを選択して変調回路２８０の入力端子Ｔに送出するものである。
【００６０】
なお、本実施の形態では主走査方向にパルス幅変調を行うレーザ光学系では、副走査方向に加算を行って、主走査方向の参照波を決定しているが、ＬＥＤやＥＬ光学系の様なラインヘッドを採用した場合は、主走査方向に加算を行って、副走査方向の参照波を決定することになる。
【００６１】
変調回路２８０は、図３に示すよう同一の回路構成であり、Ｄ／Ａ変換回路２８１、コンパレータ２８２と、前記の基準三角波φ１０とその１／９周期ずつ位相をずらした三角波とその１／９周期ずつ位相をずらした三角波の入力部Ｔを有していて、ラッチ回路２２１を経て入力される画像濃度データを基準クロックＤＣＫ１０に同期してＤ／Ａ変換回路２８１でＤ／Ａ変換し、参照波選択回路２７０から入力される上記の三角波を参照波としてコンパレートしてパルス幅変調信号を得る回路である。
【００６２】
レーザドライバ３００は、図示しないインデックス検出回路及び多面鏡ドライバ等を備える。
【００６３】
レーザドライバ３００は変調回路２８０からの変調信号で半導体レーザ３１を発振させるものであり、半導体レーザ３１からのビーム光量に相当する信号がフィードバックされ、その光量が一定となるように駆動する。
【００６４】
インデックス検出回路は、インデックスセンサ３９からのインデックス信号により所定速度で回転する回転多面鏡３４の面位置を検知し、主走査方向の周期によって、ラスタ走査方式で前記変調された画像濃度信号による光走査を行っている。
【００６５】
多面鏡ドライバは、直流モータを所定速度で一様に回転させ、回転多面鏡３４を回転させるものである。
【００６６】
次の本実施の形態の画像形成装置における露光プロセスにおける制御動作を図５〜図８を参照して説明する。
【００６７】
先ず、中間調再現領域の場合の変調信号生成回路２００の動作を図５及び図６（ａ）を参照して説明する。かかる変調動作は１副走査ライン単位で参照波の位相をづらしたものである。
【００６８】
図５は中間調領域として判定された領域における記録位置変調される場合の変調信号生成回路の各部信号を示すタイムチャートである。
【００６９】
画素内濃度分布回路２３０が中間調再現領域と判断した場合は、同期位相選択回路２７１は参照波発生回路２６０から位相の異なる三角波φ１０〜φ１８を記録位置変調回路２７２に送出する。記録位置変調回路２７２は、ラッチ回路２２２からの画像データに基づいて低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近接した参照波φ１０〜φ１８を変調回路２８０に出力する。
【００７０】
図５（ａ）は、変調回路２８０における変調動作を示したものであり、ページメモリ２１０からインデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ１０に基づいて読み出される画像濃度データを一点線鎖線で示しており、当該画像濃度データに低濃度領域の階調性を向上すべくγ補正した画像データをＤ／Ａ変換回路２８１でアナログ値に変換されたものである。画像濃度データは高レベル側ほど淡い濃度を示し、低レベル側ほど濃い濃度を示している。更に参照波に相当する三角波を示してある。かかる参照波は画像データに基づいて低濃度領域が高濃度領域より隣接した三角波に選択してある。
【００７１】
図５（ｂ）は図５（ａ）に示した記録特性を示すことになるコンパレータ２８２から出力されるパルス幅変調信号を示している。かかる変調信号は低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近接している事が分かる。かかる変調信号がレーザドライバ３００に送出され、半導体レーザ３１が発振される。
【００７２】
図６（ａ）は図５（ａ），（ｂ）に示した変調動作により像形成体１上に形成される潜像を示した模式図であり、横方向は走査光学系３０の主走査方向に対応しており、縦方向は走査光学系３０の副走査方向に対応している。
【００７３】
図６（ａ）において、奇数段に配列してある潜像は図５（ｂ）に示した記録信号で走査光学系３０を駆動することにより得られるものであり、原画像信号と比較して低記録濃度領域が高記録濃度領域に比較してドットを集中して形成してある。
【００７４】
図５（ｃ）は、変調回路２８０における変調動作を示したものであり、ページメモリ２１０からインデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ１０に基づいて読み出される画像濃度データを一点鎖線実線で示しており、当該画像濃度データに高濃度領域の階調性を向上すべくγ補正した画像データをＤ／Ａ変換回路２８１でアナログ値に変換されたものである。更に参照波に相当する三角波を示してある。かかる参照波は画像データに基づいて低濃度領域が高濃度領域より隣接した三角波に選択してある。
【００７５】
図５（ｄ）は図５（ｃ）に示した変調動作によるコンパレータ２８２から出力されるパルス幅変調信号を示している。かかる変調信号は低濃度領域が高濃度領域より隣接する画素間隔の記録位置を近接している事が分かる。
【００７６】
図６（ａ）において、偶数段に配列してある静電潜像は図５（ｄ）に示した記録信号で走査光学系３０を駆動することにより得られるものであり、原画像信号と比較して低記録濃度領域は高記録濃度領域でドットを集中して形成してある。
【００７７】
従って、現像装置４１〜４４でトナー像に顕像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低記録濃度付近ではドット径が確実に形成されていることになる。上記変調信号生成結果により、主走査方向の２画素で記録することにより、低濃度領域では主走査方向の２画素毎に隣接させ、高濃度領域では一方のドットの飽和をおさえることにより、原画像の画像濃度と比較すれば、略同一となって濃度再現が忠実になっていることになり、写真などの中間調でも鮮明さを失うことなく再現が向上することになる。
【００７８】
また、参照波位相を１副走査ライン毎に順次ずらしていくことによりスクリーン角度の付いた網点に相当するドットを構成することができる。例えば、スクリーン角度をイエロー成分では４５°、マゼンタ成分では２６．６°、シアン成分では−２６．６°、黒成分では０°にして色再現の一様性を向上しモアレ縞の発生を防止することができる。
【００７９】
次の２副走査ライン単位で順次参照波の位相をづらした場合を図６（ｂ）を参照して説明する。
【００８０】
図６（ｂ）は横方向は走査光学系３０の主走査方向に対応しており、縦方向は走査光学系３０の副走査方向に対応している。
【００８１】
図６（ｂ）において、２副走査ライン毎に位相をづらしてあり、原画像信号と比較して低記録濃度領域は高記録濃度領域に比較してドットを集中して形成してある。従って、現像装置４１〜４４でトナー像に顕像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低記録濃度付近ではドット径が確実に形成されていることになる。
【００８２】
上記変調信号生成結果により、主走査方向の２画素に加え、副走査方向の２画素も加えて記録することにより低濃度領域では４ケのドットを実質的に１つに隣接させ、高濃度領域では一方のドットの飽和をおさえることにより、原画像の画像濃度と比較すれば、略同一となって濃度再現が忠実になっていることになり、写真などの中間調でも鮮明さを失うことなく再現が向上することになる。従って、現像装置４１〜４４でトナー像に顕像化すれば、高記録濃度付近では飽和しており、低記録濃度付近ではドット径が確実に形成されていることになる。その結果、像形成体１上に形成される静電潜像は図６に示すように中央の記録幅が長い菱形に近いものとなってより均一した縦縞構造の現れない中間調画像が得られる。
【００８３】
次に文字再現領域の場合の変調信号生成回路２００の動作を中心に露光プロセスを図７及び図８を参照して説明する。
【００８４】
図７は文字領域と判定された領域における記録位置変調される場合の変調信号生成回路の各部信号を示すタイムチャートである。
【００８５】
図７（ａ）はページメモリ２１０からインデックス信号をトリガとして基準クロックＤＣＫ１０に基づいて読み出される１走査ライン分の画像濃度データがＤ／Ａ変換回路２８１によりアナログ値に変換されたものの一部を示している。この１走査ライン分のディジタル画像濃度データは読み出し回路２２０から同時に画素内濃度分布検出回路２３０及びラッチ回路２２１，２２２に送出する。画像濃度データは、高レベル側ほど淡い濃度を示し、低レベル側ほど濃い濃度を示している。
【００８６】
図７（ｂ）は画素内濃度分布検出回路２３０における主走査方向のエッジ検出の状態を示すもので、主走査方向の微分値を示している。前述のように微分値の絶対値が特定値αを超えるときはエッジ部と判断し、その符号の正負によってエッジの方向を判断する。出力値が“０”であれば、同一レベルの画像濃度データが連続していることを示している。この出力信号は基準クロックＤＣＫ１０に基づいて参照波選択回路２７０に送出される。
【００８７】
以下（ｃ）〜（ｅ）は選択される参照波と画像濃度データの組み合わせを示す。
【００８８】
図７（ｃ）は変調回路２８０において画素内濃度分布検出回路２３０からの出力値が正の値であるときの参照波を示している。この場合は基準三角波に対し１／９周期遅れた三角波である。これにより変調回路２８０からの出力信号は図７（ｆ）に示すように基準三角波でパルス幅変調した場合に比べて１／９周期だけ遅れた変調信号を得ることになる。点線で示した変調信号は位相遅れのない三角波によって変調した場合の出力信号である。
【００８９】
図７（ｄ）は変調回路２８０において画素内濃度分布検出回路２３０からの出力値が“０”の場合の変調動作を示しており、変調回路２８０には画素内濃度分布検出回路２３０からの選択信号が“０”である期間での画像濃度データを基準三角波によって変調した図７（ｇ）に示すような基準位相の変調信号を出力する。
【００９０】
図７（ｅ）は変調回路２８０において画素内濃度分布検出回路２３０からの出力値が負の場合の変調動作を示し、画素内濃度分布検出回路２３０からの選択信号が負の値を示した期間の画像濃度データが入力され、参照波は１／９周期だけ進んだ三角波である。これによってコンパレータ２８２によりコンパレートされて図７（ｈ）に示す１／９周期進んだパルス幅変調の変調信号を出力する。
【００９１】
上述のようにして、本実施の形態における変調信号生成回路２００は、画像濃度データからエッジ及びエッジの向きを画素内濃度分布検出回路２３０で検出することにより、エッジ部の主走査方向の位置変調を行った１走査ライン単位の変調信号をレーザドライバ３００に出力し、半導体レーザ３１を発振させる。
【００９２】
図８は以上のような変調信号生成回路２００からの変調信号で文字再現領域の潜像を形成した際の模式図である。図８に示すように主走査方向でエッジの方に寄せてエッジ部の点が記録されることになる。このように記録位置変調された静電潜像を形成することにより、エッジ部の解像度を向上することができる。図８の点線で示したのは従来の記録位置変調を行わない場合の記録である。
【００９３】
さらに、参照波位相を副走査毎に順次ずらしていくことによりスクリーン角度の付いた網点に相当するドットを構成することができる。例えば、スクリーン角度をイエロー成分では４５°、マゼンタ成分では２６．６°、シアン成分では−２６，６°、黒成分では０°にして色再現の一様性を向上しモアレ縞の発生を防止することができる。
【００９４】
特に黒成分を０°にすることにより、上記記録位置変調手段はそのまま変更せず用いることができるという利点を有する。
【００９５】
図１１は他の実施の形態の画像処理回路の要部構成の具体例を示したブロック図及び動作を示す模式図であり、図１１（ａ）は図２に示した回路と参照波発生回路を変更した実施の形態を示したものであり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した参照波発生回路から発生する参照波を示したものである。
【００９６】
前述した実施の形態は、選択された位相の異なる参照波と画像信号との比較によりパルス幅変調された記録信号を得るが、これに限定されるものでない。具体的には図１１（ａ）に示したように画素内濃度分布検出回路２３０から判別結果を示す信号により図１１（ｂ）に示したように波形の異なる参照波発生回路２７５でピークをずらした波形の異なる参照波を発生するようにしたものである。これにより、図３に示した変調回路２８０でピーク位置をずらした波形の参照波と画像信号とを比較してパルス幅変調した記録信号を得るようにしても前述してある実施の形態と同様な記録信号を得ることができる。さらに画素内濃度分布検出信号２３０からの検出信号と画像信号からドット位置のずれを生じるパルス幅変調した記録信号を直接得るようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、上記構成を備えることにより、画像の低濃度領域におけるドット再現性を向上して安定化することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の画像形成装置に用いられる画像処理回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す画像処理回路の要部構成の具体例を示したブロック図である。
【図３】本実施の形態の変調回路を示すブロック図である。
【図４】注目画素ｍ５を３×３に分割した場合の一例を示す図である。
【図５】中間調領域として判定された領域における変調信号生成回路の各部信号を示すタイムチャートである。
【図６】図５に示した変調動作により像形成体１上に形成される潜像を示した模式図である。
【図７】文字領域と判定された領域における変調信号生成回路の各部信号を示すタイムチャートである。
【図８】文字再現領域の潜像を形成した際の模式図である。
【図９】本実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】２画素ＰＷＭと１画素ＰＷＭの記録特性を示したグラフである。
【図１１】他の実施の形態の画像処理回路の要部構成の具体例を示したブロック図及び動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１  像形成体
３０  走査光学系
３１  半導体レーザ
２１０  画像濃度データ記憶回路（ページメモリ）
２２０  読み出し回路
２２１，２２２  ラッチ回路
２３０  画素内濃度分布検出回路
２４０  γ変換回路
２５０  クロック発生回路
２６０  参照波発生回路
２７０  参照波選択回路
２８０  変調回路
３００  レーザドライバ
【図１】
0003551403.tif 000002
【図２】
0003551403.tif 000003
【図３】
0003551403.tif 000004
【図４】
0003551403.tif 000005
【図５】
0003551403.tif 000006
【図６】
0003551403.tif 000007
【図７】
0003551403.tif 000008
【図８】
0003551403.tif 000009
【図９】
0003551403.tif 000010
【図１０】
0003551403.tif 000011
【図１１】
0003551403.tif 000012