JP2833066B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イメージリーダ等のホストから送られる画
像データに基づいて中間調画像等の画像を印字するパル
ス幅変調方式の画像形成装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 中間調画像をプリンタで印字する場合、ホストから各
画素の濃度データ（階調信号）がプリンタに送られる。
プリンタは、この濃度データに対応して印字信号を発生
する。

従来は、印字信号は、ディザ法などによりドット単位
で印字するかしないかを制御していた。従って、１ドッ
トの大きさは同じであった。

しかし、近年はパルス幅変調方式が中間調表現のため
に用いられるようになってきた。この方式では、１ドッ
トの濃度をたとえば８ビットの階調信号で表わし、印字
信号のパルス幅を濃度に対応して変調して１ドットの印
字面積を変化させ、中間調画像（256階調）を再現す
る。従って、解像度を劣化させず中間調画像が印字でき
る。たとえば、レーザプリンタでは、このパルス幅の出
力期間に半導体レーザが発光し、パルス幅に対応した大
きさのドットを感光体上に形成する。

このパルス幅変調方式での印字信号発生には、たとえ
ば、濃度データを一定周期の一定パターン信号（鋸波）
と比較する方式がある。この鋸波方式では、一定の振幅
と周期を有する鋸波をコンパレータの−入力端子に入力
する。この鋸波の１周期は、濃度データの出力の周期に
対応する。ホストから入力された階調信号（たとえば８
ビット）は、鋸波の１周期にアナログ電圧に変換されて
濃度データとしてコンパレータの＋入力端子に入力され
る。従って、１周期の中で濃度データが鋸波より大きい
期間に印字用のパルス信号が出力される。このパルス信
号は濃度データに比例した期間に出力され、１ドットの
印字面積は、パルス幅に対応して変調されることにな
る。また、鋸波方式の変形である三角波方式では、階調
性を改善するために、鋸波の代わりに一定周期で一定振
幅の三角波を用い、２ドット周期で１つのパルスを出力
する。

この鋸波方式は、平易で、回路構成も簡単である。し
かし、非整数倍のドット周期でのパルス出力を行いたい
場合などには、鋸波の出力周期の変更などの問題点があ
る。

一方、本発明は、新規なパルス幅変調方式である濃度
データ積分方式を用いる。この濃度データ積分方式は、
鋸波方式に比べると、非整数倍のドット周期でのパルス
出力が容易なことや、濃度データのγ補正を同時に行い
易い事など、種々の長所を有する。

本発明の目的は、新規なパルス幅変調方式を採用した
場合において、特に低濃度側での階調性を良好なものと
することができる画像形成装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る画像形成装置は、パルス幅を有する画像
記録信号を生成し、この画像記録信号に基づいて画像形
成を行う画像形成装置において、入力される濃度データ
が大きいときには小さな値に、入力される濃度データが
小さいときには大きい値になるように、濃度データを変
換して出力する変換手段と、前記変換手段の出力データ
を所定の積分期間毎に積分する積分手段と、前記積分手
段からの出力値と所定のしきい値とを比較し、しきい値
以下の出力によりパルス幅を有する画像記録信号を発生
する画像記録信号発生手段とを備えたことを特徴とす
る。

（作用） 低濃度での階調性を安定させるため、低濃度の方が高
濃度の場合よりも積分手段における積分値の増加の割合
を急にさせる。このため、変換手段により、積分手段へ
の入力値が低濃度で大きくなるように濃度データを変換
する。そして、積分手段の出力値がしきい値より小さい
ときに、画像記録信号を発生させ、低濃度でパルス幅を
短くする。従って、低濃度でパルス幅が安定して出力で
きる。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を次の順
序で説明する。

（ａ）濃度データ積分方式の発光時間制御 〈ａ−１〉濃度データ積分方式の構成 〈ａ−２〉濃度データの積分と補正 〈ａ−３〉高速２系統方式 〈ａ−４〉積分時間の切換えと濃度データ加算 〈ａ−５〉階調の低濃度又は高濃度での安定化 （ｂ）全体構成 （ｃ）高速２系統型の構成 （ｄ）複数画素の濃度データの加算 （ｅ）濃度データの補正 （ｆ）副走査方向ゲインの切換え （ｇ）積分部とコンパレート部 本発明が特に関連するのは、（ａ）節の〈ａ−１〉で
ある。

（ａ）濃度データ積分方式の発光時間制御 〈ａ−１〉濃度データ積分方式の構成 本実施例に係るレーザプリンタにおいては、イメージ
リーダ等のホストから送られてくる濃度データ（階調信
号）に対応して半導体レーザを発光させて感光体上に画
像の潜像を形成し、電子写真プロセスで印字を行う。半
導体レーザの発光時間は、濃度データに対応して１ドッ
トごとに変化させる。本実施例では、発光時間は、以下
に説明する濃度データ積分方式で制御する。

第１図は、本実施例における半導体レーザ発光制御の
基本的構成を図式的に示す。ここで、濃度データ（８ビ
ット）は、ホストから受信される。次に、濃度データ
は、後で説明するような補正を行うために補正部１で補
正される。D/A変換器２は、この補正されたデータをア
ナログ電圧INに変換し、積分器３はこの入力電圧INを所
定の積分期間において積分する。積分電圧INTGは、この
積分期間内にコンパレータ４で固定したしきい値THと比
較され、その結果、半導体レーザの発光時間を示すLDON
信号が半導体レーザのドライバ５に送られる。こうし
て、半導体レーザは、LDON信号の出力期間に発光され
る。つまり、このLDON信号のパルス幅は、濃度データに
対応して変調され、１ドットの印字面積が濃度データに
対応して変化されることになる。

いま、説明を簡単にするために、補正部１で補正を行
わず、ホストから受信した濃度データをそのまま積分器
３へ入力電圧INとしたとする。この場合の積分波形の例
が第２図（Ｂ）に示される。積分器３は、積分開始の前
にリセットされている。入力電圧INは積分期間内（INTG
T信号出力中）で一定であるので、積分電圧INTGは時間
とともに直線的に増加する。この積分電圧INTGは、コン
パレータ４でしきい値THと比較される。この場合、コン
パレータ４の両入力端子への接続は、第１図の例と逆で
あり、積分器３の出力電圧INTGは＋入力端子に接続され
る。積分電圧INTGがしきい値THに達すると、コンパレー
タ４はLDON信号を立上げる。このLDON信号は、積分電圧
がしきい値THより大きい期間、すなわち積分期間の終わ
りまで発生される。従って、半導体レーザは、積分期間
内において、濃度データに対応した期間に発光されるこ
とになる。こうして発光期間を示すLDON信号のパルス幅
は濃度データに応じて変調される。なお、積分器３は、
積分期間後はリセットされる。積分器３への実際の入力
電圧INは、濃度データそのものではなく、補正部１で適
当な補正を施した値であり、補正の詳細については〈ａ
−２〉節において説明する。

低濃度での階調を重視する場合、後の〈ａ−５〉節で
詳細に説明するように、低濃度での積分電圧INTGの傾斜
を急にする方が好ましい。そこで、説明の簡単のため
に、補正部１でホストから受信した濃度データのコンプ
リメント（補数）をとり、その値を積分器３への入力電
圧INとしたとする（コンプリメントを取ることも補正の
一種と考えられる。）。従って、濃度データが小さいと
きに入力電圧が大きく、濃度データが大きいときに入力
電圧が小さくなる。この場合の積分波形の例が第２図
（Ａ）に示される。積分器３は、積分開始の前にリセッ
トされている。先の例と異なり、コンパレータ４への入
力電圧としきい値の接続の極性は、第１図に示すとおり
である。コンパレータ４は、積分開始と同時にLDON信号
を立上げる。一方、入力電圧INは、積分期間内で一定で
あるので、積分電圧INTGは時間とともに直線的に増加す
る。この積分電圧INTGは、コンパレータ４でしきい値TH
と比較され、積分電圧INTGがしきい値THに達すると、コ
ンパレータ４は、LDON信号の発生を停止する。濃度が小
さいほど積分電圧の傾斜が急になりパルス幅は短いこと
になる。その後、積分期間の終わりまで積分電圧INTGは
増加するので、LDON信号は発生されない。従って、前の
例と同様に、LDON信号のパルス幅は濃度データに対応し
て変調される。なお、この場合でも積分器３への実際の
入力電圧INは、補正部１で適当に補正を施した値であ
る。

積分器３とコンパレータ４については、アナログ回路
を用いるが、デジタル回路を用いてもよい。

〈ａ−２〉濃度データの積分と補正 パルス幅（半導体レーザの発光時間）は、発光により
印字された画像の階調が第３図の直線Ｂのように濃度デ
ータに比例していることが望ましい。しかし、一般に
は、補正部１で補正をしなかった場合、濃度データまた
はそのコンプリメントが積分器３に入力されると、曲線
Ａのようにパルス幅は濃度データに対して上に凸に非直
線的に変化する。なぜなら、濃度データ積分方式では積
分波形をしきい値THと比較してLDON信号を発生させる
が、積分波形の傾斜自体は入力データに比例するもの
の、このしきい値THは一定であるため、パルス幅は入力
データに比例しないからである。そこで、補正部１にお
いて、第４図の曲線Ｃのように、パルス幅が濃度データ
に対して直線的に変化するように濃度データを補正す
る。なお、しきい値THを０に近付けると、第３図の曲線
Ａは直線Ｂに近付く。

実際には、さらにプリンタのγ特性も補正する必要が
ある。そこで、補正部１においてγ補正も同時に行う。
プリンタのγ特性は一般に第５図の曲線Ｄのように非直
線的に変化しているが、曲線Ｅのように階調濃度データ
に対し直線的に変化するように補正することが望まし
い。そこで、第６図の曲線Ｆに示すように補正部１で濃
度データを補正すればよい。

従って、第７図の曲線Ｇに示すように、第４図と第６
図とを組合せた形で補正を一度に行えばよい。

本実施例では低濃度での階調の安定性を重視するため
（〈ａ−５〉節参照）、積分器３への入力電圧INは、濃
度データのコンプリメントについて補正を行った補正デ
ータを用いて生成する。従って、補正部１では第７図の
曲線Ｇのように低濃度で入力電圧INが大きくなるように
補正を行う。なお、補正には、後述のコンパレータ部30
のしきい値の影響が考慮されている。補正は補正部１の
ROMのテーブルを用いて行なう（（ｅ）節参照）。

補正部１で補正された濃度データは、次にD/A変換器
２でアナログ電圧INに変換されて積分器３に供給され
る。積分器３は、第８図の例に示すように積分を行う。
すなわち、各積分期間のはじめには積分用コンデンサは
放電されていて、積分電圧は０に戻っている。積分期間
に入り、入力電圧INの積分が開始されるとともに、半導
体レーザの発光期間を示す信号LDONがＨレベルになり、
発光が開始される。積分器３の積分定数は大きく設定す
るので、積分電圧は積分時間に比例して直線的に増加す
る。積分電圧は、コンパレータ４でしきい値THと比較さ
れる。積分電圧がしきい値THより大きくなると、信号LD
ONがＬレベルになり、半導体レーザの発光が停止され
る。積分期間がすぎると積分器３はリセットされ、積分
電圧は０に戻る。積分期間が短いほど、すなわち高速化
するほどリセットの影響が無視できないので、第８図の
例では各ドットに対応する積分期間の間にリセット期間
を設け、後に第34図を用いて詳細に述べるように、リセ
ット期間にはLDON信号が出力されないような構成にして
いる。また、リセットの信号LDONへの影響を補正に取入
れてリセットの影響を打ち消すことも可能である。

また、積分器３の積分波形の傾きは、入力電圧が小さ
くなるほど（すなわち濃度データが大きくなるほど）ゆ
るやかになる。積分期間の終わりでの積分電圧がしきい
値THに達しないと、発光期間は積分期間と同じになり、
変化しなくなる。そこで、最大濃度（濃度255）での補
正データは、第７図に示すように、積分期間の終わりで
積分電圧がしきい値THに達するように設定する。

また、高濃度での安定性を重視する場合は同様の理由
から、第13図に示すように最小濃度（濃度０）での補正
データを０でない値に設定する。

第３図と第５図からわかるように、高濃度では、濃度
データ積分方式をとることによる直線性からのずれはγ
特性による直線性からのずれを補償する方向にある。従
って、補正の程度は小さくなり、補正精度は高くでき
る。補正をしないですませることも実現可能である。

〈ａ−３〉高速２系統方式 第８図の例では、積分期間とリセット期間を交互に設
けている。しかし、高速処理を行う必要があるときは、
後に具体的に第18図に示すように、もう１系統の積分器
とコンパレータとを並列に設け、両系統で交互に積分と
リセットを行えばよい。第９図はこの場合の積分波形の
例を示す。この図において、積分波形の実線と鎖線は、
それぞれ、別の系統の積分器での波形を示す。第８図に
示す構成によると、積分器のリセット時の出力電圧によ
る影響が無く、しかもリセット期間を設けたことによる
時間のロスも解消されるので、高速化が図れる。

〈ａ−４〉積分期間の切換えと濃度データ加算 文字原稿は高解像度が要求され、写真原稿の場合は高
階調性が要求される。しかし、高解像度と高階調性とは
両立させることが困難である。ホストからの濃度データ
をそのまま印字すると、元の濃度データの解像度は維持
できる。しかし、階調性を重視する写真などでは、階調
性は不足する。一方、連続する濃度データを１つの単位
として印字すると、ダイナミックレンジが増加し、従っ
て、階調性が増大できるが、この場合は解像度は減少す
る。

本実施例のパルス幅変調方式は、濃度データを積分し
て得られる波形を所定のしきい値と比較してパルスを発
生させる。従って、しきい値は固定されている。いま、
濃度データ出力のクロックを同じに保ったまま、積分期
間を長くすると、複数の濃度データが同一積分期間内で
積分され、複数の濃度データを１つの単位としてパルス
を発生させることができる。たとえば、第10図（Ａ）に
は、基本的な積分期間の２倍の積分期間での積分による
パルス幅変調の例を図式的に示す。この場合、しきい値
THも２倍にする。さらに、基本期間の非整数倍の積分期
間にすることも可能である。たとえば第10図（Ｂ）は、
2.5倍の積分期間を示す。さらに、積分期間を、基本期
間とそれより長い期間に切り換えることができるように
積分器−コンパレータ系を構成すれば、オペレータは、
高解像度を優先させたい原稿と高階調性を優先させたい
原稿に対応して積分期間を選択できる。たとえば、後に
説明する理由により、解像性を優先する場合も基本期間
の1.5倍の積分期間とし、階調性を優先する場合は基本
期間の2.5倍の積分期間とする。選択のため、たとえ
ば、操作パネルに選択キーを設ければよい。オペレータ
の選択に対応して、１つの積分器−コンパレータ系で積
分期間を示すINTGT信号の発生タイミングを切り換え
て、積分器の積分期間とコンパレータのしきい電圧を同
時に切り換える。また、積分期間の異なる２つの積分器
−コンパレータ系を並列に設け、一方を選択できるよう
にしてもよい。

実際には、階調性を重視する場合、その積分期間内
で、濃度データを基本期間単位で単純に順に積分してい
くと、積分の初めには最初の濃度データしか寄与してい
ないため最初に積分した方の濃度データの重みが大きく
なる。階調性を重視するには、関連する全濃度データが
平均的に積分波形に寄与するようにした方がよい。そこ
で、本実施例では、単に積分期間を切り換えるだけでな
く、関連する全濃度データを予め加算し、その加算値を
積分器３への入力電圧とする。第11図（Ａ），（Ｂ）
は、第10図（Ａ），（Ｂ）の場合において、濃度データ
の加算値を入力電圧として積分する例を示す。なお、加
算値そのものではなく、平均値を計算し、積分入力電圧
とすれば、しきい電圧は切り換えなくてもよい。しか
し、この場合、階調は増加しない。

また、電子写真プロセスの安定性も考慮しなければな
らない。実施例では、１ドット時間は基本期間56nsであ
り、この１ドット時間内でのパルス幅変調では、電子写
真プロセス的に安定した階調性を得るのが困難である。
従って、文字原稿に適した高解像度を優先する場合で
も、基本期間より長い積分期間をとった方がよい。そこ
で、電子写真プロセスの安定性もある程度確保し、解像
度もある程度確保するため、標準モードでは、基本期間
の1.5倍の積分期間を採用する。そして、1.5個の濃度デ
ータを加算して、積分器３への入力電圧とする。一方、
高階調性を優先する写真モードでは、基本周期の2.5倍
の積分期間を採用する。そして、2.5倍の濃度データを
加算して、積分器３への入力電圧とする。なお、写真モ
ードで非整数倍の期間を採用するのは、偽のラインの発
生を防止するためである。詳細は（ｄ）節で説明する。
標準モードと写真モードを切り換えることができるの
で、個々の原稿に対応して階調性と解像度を選択でき
る。

〈ａ−５〉階調の低濃度又は高濃度での安定化 次に、低濃度での階調の安定化について説明する。第
12図（Ａ），（Ｂ）に示すように、積分波形にもしきい
値THにも実際には多少のノイズが乗っている。従って、
両者の交点はばらつきを生じる。図より明らかなよう
に、積分波形が急傾斜になるほど交叉時間が短く、ばら
つきＳは小さくなる。従って、本実施例のように低濃度
での階調の安定性を重視する場合、たとえば第７図のよ
うに低濃度で積分器３への入力電圧INを大きくし、積分
波形を急傾斜にすればよい。そこで、低濃度で入力電圧
INを大きくし、高濃度で入力電圧INを小さくする。これ
に対応して、LDON信号の出力期間は濃度データが大きく
なるにつれ長くならねばならないので、LDON信号の立上
がりは、積分器出力がしきい値以下に下がったときと
し、立下がりは、積分器出力がしきい値以上に上がった
ときとする（第２図（Ａ）参照）。

一方、高濃度での階調の安定性を重視する場合は、第
13図に示すように、低濃度で入力電圧を小さく高濃度で
入力電圧INを大きくするように濃度データを補正すれば
よい。そして、発光期間は、積分波形としきい値の交点
で開始し、積分期間の終わりに終了させる（第２図
（Ｂ）参照）。この方式の１つの利点は、しきい電圧を
適当に設定すると、画像の地肌部におけるノイズの影響
を除去できることである。

この高濃度で入力電圧INを大きくする方式では、積分
器のリセット時のリセット波形の影響があると、特に低
濃度で影響が大きく、パルス幅は、濃度データを忠実に
再現しない。そこで、LDON信号の立下がりはリセットの
影響を除いた方がよい。

第14図は、高濃度で入力電圧INを大きくする方式にお
ける、高速２系統型の場合の積分波形とLDON信号の一例
を示す。

積分器の積分波形の振幅は、不要ノイズの除去の面か
らもできるだけ小さい方が好ましい。本積分方式では、
重要な濃度部分（低濃度または高濃度）での振幅を確保
でき、それ以外で低振幅となるためノイズの平均レベル
を下げることが可能になる。

（ｂ）全体構成 第15図は、本発明の実施例のレーザプリンタの全体構
成を示すブロック図を示す。イメージリーダ等のホスト
からの濃度データとプリント制御データは、インターフ
ェース制御部11で受信される。また、操作パネル12は、
オペレータの各種指示をインターフェース制御部11に送
るとともに、プリンタの状態を表示する。インターフェ
ース制御部11は、これらの指示とデータに基づき、プリ
ントヘッド制御部13に濃度データを送り、電子写真制御
部14に制御信号を送る。これに対応して、プリントヘッ
ド制御部13は、濃度データに対応してプリントヘッド部
15のポリゴンモータを回転し、半導体レーザを発光さ
せ、電子写真プロセス部16の感光体上に静電潜像を形成
させる。一方、電子写真制御部14は、この画像書込に対
応して電子写真プロセス部16を制御して、電子写真プロ
セスで普通紙に画像を印字させる。

第16図は、操作パネル12の詳細を示すものである。こ
こに、21〜24が入力キーであり、30〜40が表示素子であ
る。キー21は、プリント動作を一時停止させるためのPA
USEキーである。キー23はシフトキーであり、キー22と
同時に押すことにより、プリントを中断するCANCELキー
となる。キー24は、標準モードと写真モードを選択する
ためのキーである。また、表示素子39は写真モードで点
灯するLEDである。

第17図は、プリントヘッド制御部13の構成を示すブロ
ック図を示す。インターフェース部51では、インターフ
ェース制御部11を介して、ホストからの画像信号（VIDE
O）、同期信号（SYNCK）および副走査方向の画像領域を
示す画像領域信号（VD）が受信され、ラインバッファメ
モリ52に送られる。一方、水平同期信号（HSYNC）がイ
ンターフェース部51へ送られる。

ラインバッファメモリ52は、イメージリーダから受け
取った画像データ（VIDEO）のクロック（約13MHz）とプ
リンタ側の打出しのクロック（約17MHz）のちがいを吸
収するための緩衝用のメモリであり、市販のファースト
イン・ファーストアウト（FIFO）メモリを用いる。

加算部53は、階調性の改善のためにラインバッファメ
モリ52からの画像データ（VIDEO）の1.5ドット分または
2.5ドット分を加算するブロックである。

補正部54は、加算部53で加算された画像データ（AVID
EO）に対して、後述の積分部59での積分に対する補正お
よびγ補正を行うブロックであり、ROMのルックアップ
テーブルにより補正を行う。

D/A変換部55は、補正部54で補正されたデジタル画像
データ（IDATA）をアナログ電圧（DAOUT）に変換するブ
ロックである。

副走査ゲイン切換部56は、階調性を高濃度まで良くす
るため、１ラインごとに副走査方向にゲインを切り換え
るためのブロックであり、D/A変換部55からのアナログ
電圧（DAOUT）をゲインを１ラインごとに切り換えてア
ナログ電圧（AMP）として出力する。

サンプルホールド部57は、積分部59への入力電圧を安
定させるために、このアナログ電圧（AMP）をサンプル
ホールドしたアナログ電圧（SHO）を出力するブロック
である。

ゲインオフセット調節部58は、積分部59の前段におい
て、入力電圧（SHO）に対して系全体のゲインとオフセ
ットを調整して出力するブロックである。

積分部59は、ゲインオフセット調節部58からの入力電
圧（IN）を積分するブロックである。

コンパレート部60は、積分部59の出力値（INTG）をし
きい電圧と比較してプリントヘッドの半導体レーザ62を
作動するパルス信号（CMP）を得るブロックである。

LDドライバ部61は、コンパレート部60からのパルス信
号CMP（LDON信号）に対応してプリントヘッド部15の半
導体レーザ62を駆動するブロックである。なお、半導体
レーザ62の出力を自動的に制御する回路も備えているが
説明を省略する。LDドライバ部61は、また、主走査方向
および副走査方向の発光の許可信号を出力する発光エリ
ア制御部と、発光エリア外でSOSセンサ（図示しない）
に光を入射させるために強制的に半導体レーザ62を発光
させる強制発光制御部を備えるが、詳細な説明を省略す
る。

なお、SOS/HSYNC部63は、SOSセンサからの検出信号SE
NSORから同期信号▲▼および▲▼を発
生させるブロックである。

また、クロック発生部64は、発振器65で発生した信号
及び▲▼信号、▲▼信号から各ブロッ
クへの各種タイミング信号を発生させるブロックであ
る。後で説明するように、標準モードと写真モードで
は、異なったタイミングで各種タイミング信号が供給さ
れる。すなわち、キー24により設定される▲
▼信号に対応して、第21図、第22図、第31図、第32図に
示すように、標準モードと写真モードで積分等のタイミ
ングを発生する。ここに、クロック発生部64では、発振
器65のクロック信号を基にデータ読出のための▲
▼信号（第21図など）が発生され、さらに、▲
▼信号に対応して、各種タイミング信号が公知のハー
ドロジック素子による論理回路を用いて発生される。

（ｃ）高速２系統型の構成 濃度データ積分方式で半導体レーザ発光時間を発生さ
せる場合、リセットの影響を除くため、積分部59におい
て積分期間とリセット期間を交互に設けねばならない。
そこで、〈ａ−３〉節で説明したように、２系統の積分
器−コンパレータ系統を設けると高速化が図られる。す
なわち各系統で交互に積分を行えばよい。

第18図は、第17図の全体構成の一部を２系統にした場
合の２系統化部分を示す（両系統の各種信号は、1,2を
付して区別する。）。すなわち、副走査ゲイン切換部56
の後に、サンプルホールド部57、ゲインオフセット調整
部58、積分部59およびコンパレート部60に並列に、サン
プルホールド部71、ゲインオフセット調整部72、積分部
73およびコンパレート部74が設けられる。両系統は、積
分のタイミングが異なるが（第31図、第32図参照）、他
の点では同じ動作をする。両コンパレート部60,74の出
力信号は、ORゲート75を介して半導体レーザドライバ61
に送られる。これにより、第９図、第14図に示したよう
な高速動作が可能になる。

（ｄ）複数画素の濃度データの加算 本実施例では、ラインバッファメモリ52に格納された
400DPIの濃度データは、56ns周期のクロック（▲
▼）で順次読出される。このラインバッファメモリ52
に格納されたデータは、ホストから受信したものであ
り、画像読出の単位（たとえばリニアCCDセンサの画
素）ごとの濃度のデータである。印字においては、この
受信データの単位で感光体に画像を書き込めば、解像度
が劣化しない。しかし、上記の１クロック周期（56ns）
内の発光期間での発光制御では、電子写真プロセスにお
いて安定した階調を得ることは困難である。

この問題を解決するために連続する２画素の濃度デー
タを加算し、２クロック単位で印字を行うとすると、階
調は安定するが、解像度は１クロック単位で印字する場
合の半分になってしまう。

そこで、階調性と解像度の両方をある程度確保するた
めに、１クロック周期と２クロック周期の間の適当な長
さの周期で印字を行えばよい。そこで、本実施例では、
標準モードでは1.5クロック単位で印字を行う。この場
合解像度は約10本/mmとなり、ある程度確保できる。

標準モードでは、ラインバッファメモリ52から読出し
た濃度データから、1.5クロック単位の印字用濃度デー
タを作り出さねばならない。そこで、連続する３個の濃
度データについて、真中の濃度データを半分にし、初め
と最後の濃度データに加算する。そして、こうして３個
の濃度データから得られた２個の加算データを1.5クロ
ックの周期で出力し、その大きさに対応したドットを印
字する。この加算により、階調性はみかけ上では1.5倍
になる。この加算処理は、３クロック周期を１単位とし
て繰り返し行われる。

また、中間調表現に適したモード（写真モードとい
う）を設け、電子写真プロセスにおいて安定な階調性を
表現できるようにする。この場合、複数個の濃度データ
を加算し、その複数倍のクロック周期（たとえば３クロ
ック周期）で印字することが考えられる。しかし、３ド
ット周期で中間調画像を表現すると、３ドット周期の縦
のラインが目に入ってくる。このラインを避けるには、
たとえば副走査方向に１ドットずつずらして45°のスク
リーン角をつけねばならない。

この問題を解決するため、整数倍でない周期、たとえ
ば2.5クロック周期（解像度は6.4本/mm）とすると、縦
のラインは目に入ってこなくなる。そこで、写真モード
では５濃度データの単位でデータ処理を行う。即ち、連
続する５個の濃度データの中で３番目の濃度データを半
分にし、そのデータの前後の各２濃度データの和に加算
する。そして、こうして５個の濃度データから得られた
２個の加算データを2.5クロックの周期で出力し、その
大きさに対応したドットを印字する。

２つの加算モードすなわち標準モードと写真モードの
選択、すなわち、加算するデータ数の選択は、オペレー
タが操作パネル12においてキー24を押下して行うことが
できる。この選択に対応して▲▼信号が発生
され、これに対応してクロック発生部64は、加算データ
数選択のためのADDLA信号を加算部53に送る。

次に、複数画素の濃度データの加算について具体的に
説明する。

第19図は、ラインバッファメモリ52の接続を示す。ラ
インバッファメモリ52は、FIFOメモリ101と２つのラッ
チ102,103からなり、ホストからのデータ転送のクロッ
クとプリンタ側の印字のクロックとの違いを緩衝させる
ために用いる。インターフェース51からの８ビットの画
像データ（VIDEO）は、ラッチ102でラッチされた後、FI
FOメモリ101にホストからの信号▲▼のタイ
ミングで書き込まれる。また、FIFOメモリ101からクロ
ック▲▼のタイミングで読み出したデータ（VI
DEO）も、ラッチ103で一度ラッチした後、出力される。
読出のクロック▲▼はクロック発生部64から供
給される。

第20図は、加算部53のブロック図である。加算部53
は、ラインバッファメモリ52から送られてくる画像デー
タ（濃度データ）を２つの加算モードで加算する。標準
モードでは、1.5個のデータが加算され、写真モードで
は2.5個のデータが加算される。モードは▲
▼信号により設定され、標準モードでは▲▼
＝“H"であり、写真モードでは▲▼＝“L"で
ある。

ラインバッファメモリ52からの８ビットの濃度データ
VIDEOは、ラッチメモリ111,112,113においてそれぞれ信
号DATALA1,DATALA2,DATALA3のタイミングでラッチされ
る。ラッチメモリ112の出力データVIDEO2（８ビット）
とラッチメモリ113の出力データVIDEO3（７ビット）と
は、加算器114で加算される。このとき、ラッチメモリ1
13の入力データVIDEOの最下位ビットは加算器114に入力
されず、下位側へ１ビット分ずらして入力されるので、
ラッチメモリ113にラッチされた値の1/2のデータが加算
されることになる。加算器114の加算データVIDEOA1（９
ビット）は、さらに加算器115においてラッチメモリ111
の出力データVIDEO1（８ビット）と加算され、加算後の
値VIDEOA2（10ビット）は、ラッチメモリ116で信号ADDL
Aのタイミングでラッチされる。

第21図は、写真モードでの加算のタイミングチャート
を示す。信号▲▼は、主走査方向の走査におい
て、主走査方向のイメージエリア内であることを示す信
号であり、▲▼信号がSOSセンサにより出力され
た後、一定時間後に立下がり、その後のイメージエリア
に相当する時間が経過すると立上がる。イメージエリア
内で信号HIAが“L"になると、ラインバッファメモリ52
からのデータ読出用クロック▲▼がラインバッ
ファメモリ52に供給され、その立上りエッジにて濃度デ
ータVIDEOが出力される。図に示すようにクロック▲
▼の２番目の立上りエッジ以降の立上りエッジ
で、濃度データが０番地から順に出力される。図では
によりｎ番地のデータを示す。この出力データVIDEOを
ラッチするための各タイミング信号は、図に示すように
５個のクロック▲▼を１周期として異なったタ
イミングで発生される。ラッチメモリ111のためのタイ
ミング信号DATALA1は、5m,5m＋４（ｍは０または正の整
数）番目の濃度データをラッチできるように出力され、
ラッチメモリ112のためのタイミング信号DATALA2は、5m
＋1,5m＋３番目の濃度データをラッチできるように出力
され、ラッチメモリ113のためのタイミング信号DATALA3
は、5m＋２番目の濃度をラッチできるように出力され
る。さらに2.5データ分の加算値をラッチするラッチメ
モリ116のためのタイミング信号ADDLAは、2.5クロック
ごとに出力される。

最初の周期について説明すると、０番地のデータはタ
イミング信号DATALA1によりラッチメモリ111にラッチさ
れ、次に１番地のデータがタイミング信号DATALA2によ
りラッチメモリ112にラッチされ、次に、２番地のデー
タがラッチメモリ113にラッチされる。これにより、０
番地のデータ、１番地のデータおよび（２番地のデー
タ）/2のデータの加算値が加算器115から出力される。
そこで、この2.5データの加算値（VIDEOA2）がタイミン
グ信号ADDLAによりラッチメモリ116にラッチされ、信号
VIDEOAとして出力される。次に、３番地のデータがタイ
ミング信号DATALA2によりラッチメモリ112によりラッチ
され、次に、４番地のデータがタイミング信号DATALA1
によりラッチメモリ111にラッチされる。これにより、
（２番地のデータ）/2のデータ、３番地のデータおよび
４番地のデータの加算値が加算器115から出力される。
そこで、この2.5データ分の加算値がタイミング信号ADD
LAによりラッチメモリ116にラッチされ、信号VIDEOAと
して出力される。

以下、５個のクロック▲▼ごとに同様の加算
が行われる。

第22図は、標準モードの加算のタイミングチャートを
示す。標準モードでは、1.5データの加算を行うので、
ラッチメモリ111は使わずに、他の２個のラッチメモリ1
12,113のみを用いる。このため、ラッチメモリ111のた
めのタイミング信号DATALA1は常に“L"レベルに保つ。
一方、ラッチメモリ112のためのタイミング信号DATALA2
は、3m,3m＋２（ｍは０または正の整数）番目のデータ
をラッチできるように出力され、ラッチメモリ113のた
めのタイミング信号DATALA3は、3m＋１番目のデータを
ラッチできるように出力され、さらに、1.5データ分の
加算値をラッチするラッチメモリ116のためのタイミン
グ信号ADDLAは、1.5クロックごとに出力される。

最初の１周期について説明すると、０番地のデータは
タイミング信号DATALA2によりラッチメモリ112にラッチ
され、次に１番地のデータがタイミング信号DATALA3に
よりラッチメモリ113にラッチされる。これにより、０
番地のデータと（１番地のデータ）/2のデータの加算値
が加算器115から出力される。そこで、この1.5データの
加算値がタイミング信号DATALAによりラッチメモリ116
にラッチされ、信号VIDEOAとして出力される。次に、２
番地のデータがタイミング信号DATALA2のタイミングで
ラッチメモリ112にラッチされる。これにより、（１番
地のデータ）/2のデータと２番地のデータの加算値が加
算器114,115から出力される。そこで、この1.5データ分
の加算値がタイミング信号ADDLAによりラッチメモリ116
にラッチされ、信号VIDEOAとして出力される。

以下、３個のクロック▲▼ごとに同様の加算
が行われる。

（ｅ）濃度データの補正 加算部53で加算された濃度データは、〈ａ−２〉節で
説明したように、次に補正部54でγ補正などを考慮して
補正される（第７図，第13図参照）。

濃度データの補正は、標準モード、写真モードにおい
てそれぞれ適当な補正を行う他、AIDCモード（画像濃度
が一定になるようにトナー量を制御するモード）におい
ても補正を行う。なお、以下ではAIDCモードについての
説明は行わない。

第23図は、補正部54のブロック図である。加算部53か
ら出力される濃度データVIDEOA（10ビット）に対応して
ROM131,132がアクセスされる。２つのROM131,132は、そ
れぞれ、補正データの下位８ビットと上位２ビットを格
納する。そこで、第24図に示すように、濃度データVIDE
OAを両ROM131,132のアドレス端子A₀〜A₉に入力するとと
もに、モードを選択するために、アドレス端子A₁₀には
▲▼信号を入力し、アドレス端子A₁₁にAIDC
モードを選択するためのAIDC信号を入力する。すなわ
ち、ROM131,132において、第25図のアドレスマップに示
すように、000〜3FFH番地には写真モードの補正データ
が格納され、400H〜7FFH番地には標準モードの補正デー
タが格納され、800H〜FFFH番地にはAIDCモードの補正デ
ータが格納される。ROM131,132の出力データIDATAは、
タイミング信号ROMLAでそれぞれＤ−FF133,134において
ラッチされ、D/A変換器55に出力される。ここで、ラッ
チのタイミング信号ROMLAは、ROM131,132からデータIDA
TAが出力されるごとに出力される。出力のタイミングは
第21図と第22図に示されている。

（ｆ）副走査方向のゲインの切換え 本実施例では、高階調度まで忠実な階調を得るため
に、副走査方向の１ラインごとにゲインを切り換える。

第26図は、低濃度、中濃度および高濃度の３点を３ラ
インにわたって印字した例を図式的に示す。中央のライ
ンのゲインは、上と下のラインに比べて小さくし、高濃
度においても上、下のラインの点と重ならないようにし
ている。このため、第27図の曲線Ｌに示すように、高階
調度まで忠実な階調が得られる。一方、従来のように各
ラインとも同じゲインにすると、高濃度でライン間で重
なりが生じ、高濃度では階調度の変化が少なくなり、階
調が忠実に表現されない（たとえば第27図のＭ参照）。

第28図は、副走査ゲイン切換部56の回路図を示す。D/
A変換器55からの出力電圧DOUTは、D/A変換器55の出力電
流を極小化しD/A変換のダイナミックレンジを大きくと
るためのボルテージフォロワ151から信号V₁として出力
される。この信号V₁は、次段のサンプルホールド部57の
処理電圧との相違に対応させるため、OPアンプ152,153
を用いた差動増幅器によりそれぞれ異なったゲイン（た
とえば100％と80％）で増幅されてアナログスイッチ154
に出力される。このスイッチ154は、１ラインごとにHIA
EXC信号により切り換えられ、各差動増幅器の出力電圧
が信号AMPとして交互に出力される。この差動増幅器の
出力は、第28図の回路定数を用いると、OPアンプ152に
ついては、 であり、ゲインは抵抗値により調整できる。なお、ライ
ン切換用の信号HIAEXCは、たとえば単安定マルチバイブ
レータの出力をADDLA信号で切り換えて発生できる（第2
1図、第22図参照）。

（ｇ）積分部とコンパレータ部 第29図は、積分部59の回路図を示す。ゲインオフセッ
ト調整部58でオフセットが調整された電圧INは、OPアン
プ171を用いて積分される。この積分回路において、入
力電圧INは抵抗R1を介して−入力端子に入力され、ま
た、−入力端子は抵抗R2を介して接地される。コンデン
サＣが−入力端子と出力端子の間に接続され、コンデン
サＣには並列してFETスイッチと抵抗R3が接続される。
一方、＋入力端子には定電圧STが入力される。このFET
スイッチは、リセット時（INTGT信号Ｈレベル）は導通
状態になり、コンデンサＣの電荷を放電する。積分時
は、INTGT信号をＬレベルとしてFETスイッチを不導通状
態として積分を行う。このとき、図の回路定数を用いる
と、出力電圧INTGは次の通りである。

第30図は、積分入力電圧INが基準電圧STと等しい場
合、すなわち最大濃度の場合の積分波形Ｐと、積分入力
電圧INが基準電圧STより大きい場合、すなわち濃度が最
大値より小さい場合の積分波形Ｑを示す。なお、THは、
後段のコンパレータ60のしきい値である。積分波形がし
きい値THより低いときにレーザ駆動用パルスLDONが出力
される。ここに、最大濃度の場合は、積分波形は、積分
期間の終わりにしきい値THに達する。濃度が最大濃度以
下であれば、積分期間の終わりまでに積分波形Ｑはしき
い値THを越える。

なお、高濃度での階調性を重視する場合は、積分波形
Ｐは最小入力電圧に対応する濃度０の場合に該当する
（第13図参照）。

高速２系統型（第18図参照）の場合、積分部59,73と
して第29図の積分器を用い、コンパレート部60,74とし
て第29図のコンパレータを用いればよい。ここで両系統
で交互に積分を行うように制御用信号が発生される。

第31図と第32図は、それぞれ、写真モードと標準モー
ドでのタイミングチャートを示す。積分部59,73は、そ
れぞれ、積分期間を示す信号INTGT1,INTGT2により、交
互に積分とリセットが行われる。

第33図は、コンパレート部60の回路図を示す。積分部
59の出力信号INTGは、抵抗を介してコンパレータ181の
−入力端子に入力される。また、この−入力端子には、
エミッタ接地されたトランジスタ183のコレクタ端子が
接地され、そのベース端子には積分部59のリセット期間
を除いてクロック発生部64より出力されるINTGT信号に
基づく▲▼信号が入力される。一方、コンパ
レータ181の＋入力端子にはしきい電圧THが入力され
る。なお、このしきい電圧THは、▲▼信号
（1:標準モード、0:写真モード）によりスイッチ182を
作動させて、加算モードに対応した値に切り換えられ
る。コンパレータ181は、両入力電圧を比較して、パル
ス幅作成用の比較信号CMPを出力する。積分部59のリセ
ット期間には、INTGT信号がトランジスタ183のゲートに
供給されて、トランジスタ183は導通状態になり、強制
的な高速リセットが可能になり、＋入力端子の電圧を0V
におとす。従って、比較信号CMPが濃度データに忠実に
出力される。

積分部59のリセットの影響を無くするためには、第33
図に示したようにリセット期間におけるコンパレータの
入力を０とするようにすると信号処理が容易であるが、
第34図に示すように、コンパレータ181からの出力CMPと
INTGT信号とをANDゲート185に入力して、ANDゲート185
の出力信号を用いてリセット期間中はキャンセルするよ
うにしてもよい。

ところで、低濃度で積分部への入力電圧INを大きくす
る方式によると、第２図の（Ａ）に示されるとおり積分
電圧がしきい値THを越えるまでLDON信号が出力されるの
で、濃度データがいかに小さくとも（すなわち積分部へ
の入力電圧がいかに大きくとも）LDON信号は必ず出力さ
れることになり、例えば画像の地肌部においても半導体
レーザがわずかにONしてしまい、画像の汚れとなって現
れる可能性もある。そこで、第８図に示した２系統型の
回路において、コンパレート部60,74の構成を第35図に
示す構成とし、それらの出力信号CMP1及びCMP2をORゲー
トではなくANDゲートを介してLDドライバに入力するよ
うにすることによって、上記の最低濃度時における問題
を解決することができる。

第35図に示す回路は、積分部からの出力信号INTG信号
をトランジスタを介さずに直接コンパレータ181の−端
子に接続し、しきい電圧THがコンパレータ181の＋端子
に入力される。すなわちこの構成によると、積分部のリ
セット期間においても積分電圧INTG信号がしきい電圧TH
を下まわる期間に対応し、CMP信号が上記のANDゲートに
入力される。

従って積分電圧とANDゲートから出力されるLDON信号
との関係は第36図に示すとおり、一方の積分器のリセッ
ト時に積分波形がしきい値THまで下がったときにLDON信
号が立上がり、もう一方の積分波形がしきい値TH以上に
なった時にLDON信号が立下がる。この場合、最低濃度時
においても、積分期間の最初から積分波形がしきい値TH
を上まわるまで多少の時間があるが、もう一方の積分器
のリセット波形がしきい値THより下がるまではLDON信号
はＨレベルにならない。

このリセット波形がしきい値THより下がるまでの時間
は濃度データが小さくなるほど長くなるので、前述した
画像の地肌部の汚れ等の問題は解消される。

（発明の効果） 濃度が小さいときに積分波形が急傾斜となるので、パ
ルス幅が低濃度で安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、濃度データ積分方式のパルス幅変調の基本的
構成の図式的ブロック図である。 第２図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、積分波形の図であ
る。 第３図は、印字画像の階調の濃度データに対応する変化
を示す図である。 第４図は、濃度データに対する補正データの図である。 第５図は、γ特性の図である。 第６図は、γ特性に対する補正データの図である。 第７図は、実際の補正データを図式的に示す図である。 第８図は、積分器における積分波形の図である。 第９図は、高速２系統処理での積分波形の図である。 第10図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、基本期間より長い
積分期間によるパルス発生を示す図である。 第11図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、第10図（Ａ），
（Ｂ）に対応する場合に、加算値を入力した場合のパル
ス発生を示す図である。 第12図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、コンパレータにお
けるノイズの影響を示す図である。 第13図は、変形例における補正データの図である。 第14図は、変形例における高速２系統処理での積分波形
の図である。 第15図は、レーザプリンタの全体構成のブロック図であ
る。 第16図は、操作パネルの図である。 第17図は、プリントヘッド制御部のブロック図である。 第18図は、高速２系統型のプリントヘッド制御部の２系
統部分のブロック図である。 第19図は、ラインバッファメモリのブロック図である。 第20図は、加算部のブロック図である。 第21図は、写真モードでのタイミングチャートである。 第22図は、標準モードでのタイミングチャートである。 第23図は、補正部のブロック図である。 第24図は、補正部のROMのアドレスの図である。 第25図は、補正部のROMのアドレスマップである。 第26図は、３ラインの印字例の図である。 第27図は、階調の濃度データ依存性のグラフである。 第28図は、副走査ゲイン切換部の回路図である。 第29図は、積分部の回路図である。 第30図は、積分部での積分波形の一例の図である。 第31図は、写真モードでの積分のタイミングチャートで
ある。 第32図は、標準モードでの積分のタイミングチャートで
ある。 第33図，第34図および第35図は、いずれもコンパレート
部の回路図である。 第36図は、高速２系統処理での積分波形の図である。 １…補正部、３…積分器、４…コンパレータ、12…操作
パネル、13…プリントヘッド制御部、24…加算モード選
択キー、53…加算部、56…副走査ゲイン切換部、59…積
分部、60…コンパレート部、62…半導体レーザ、73…積
分部、74…コンパレート部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス幅を有する画像記録信号を生成し、
   この画像記録信号に基づいて画像形成を行う画像形成装
   置において、 入力される濃度データが大きいときには小さな値に、入
   力される濃度データが小さいときには大きい値になるよ
   うに、濃度データを変換して出力する変換手段と、 前記変換手段の出力データを所定の積分期間毎に積分す
   る積分手段と、 前記積分手段からの出力値と所定のしきい値とを比較
   し、しきい値以下の出力によりパルス幅を有する画像記
   録信号を発生する画像記録信号発生手段とを備えたこと
   を特徴とする画像形成装置。