JP3658024B2 - 画像形成装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像形成装置及び方法に関し、例えばフルカラーの多値画像を形成可能な画像形成装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフルカラーの多値画像を形成可能な画像形成装置には、例えば像担持体上に帯電、露光、現像によって形成された記録像を記録紙上に転写する行程を複数回繰り返すことによって、記録紙上に複数色の重ね画像を形成してカラー画像を得る構成をなすものが種々開発され、実用化されている。
【０００３】
以下、添付図面を参照して上述したような従来の画像形成装置について説明する。図６に、従来のカラー画像を形成可能な画像形成装置の縦断面図を示す。
【０００４】
図６において、電子写真感光ドラムと称される像担持体３（以下、感光ドラム３と称する）は図中矢印方向に回転し、帯電器１０により一様に帯電され、不図示のレーザダイオード、及び高速モータによって回転駆動される回転多面鏡、レンズ等により構成される露光部１１により光像照射されることにより、感光ドラム３上に静電潜像が形成される。この潜像は、例えばイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）等のカラー現像剤をそれぞれ収容した各色現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる現像器１にて可視画像、即ちトナー画像として現像される。
【０００５】
一方、転写材７は、例えばドラム形状である転写装置（転写ドラム）２の表面にグリッパ５で固定されて搬送され、吸着器８により静電吸着されて転写ドラム２上に保持される。そして感光ドラム３上のトナー画像は、転写ドラム２に巻き付いた転写材７に重ね転写される。
【０００６】
更に詳細に説明すると、まず１色目の例えばイエローの画像信号に基づいた露光により、感光ドラム３上に形成された静電潜像をイエロー（Ｙ）現像剤を収容する現像器１ａにより可視化した後、転写ドラム２上に保持された転写材７に転写する。続いて、感光ドラム３上の残留現像剤をクリーナ１２で除去した後、２色目の例えばマゼンタの画像信号に基づいた露光により感光ドラム３上に２色目の静電潜像を形成し、マゼンタ（Ｍ）現像剤を有した現像器１ｂにより可視化した後、１色目のイエロー可視画像を転写された転写ドラム２上の転写材７に重ねて転写する。次に、前述と同様な方法を繰り返し、転写ドラム２上の転写材７に例えば３色目としてシアン（Ｃ）、４色目としてブラック（ＢＫ）のトナー画像をそれぞれ重ね転写する。その後、分離器６により転写材７は転写ドラム２より分離され、定着器４によって定着されることにより、永久画像を得る。
【０００７】
転写材７が分離した後の転写ドラム２は、不図示の転写体クリーナにより、その表面に付着した現像剤が除去され、更に除電器９により除電されて電気的にも初期化される。
【０００８】
以上説明したようなカラー画像形成装置において多値画像を表現する場合、１画素表現をレーザのオン／オフのみによる２値表現とし、複数の画素のマトリックスによって多値の階調性を表現する方法（ディザ）や、レーザの点灯時間を可変とすることにより、基本画素の大きさを複数段階に可変とすることにより階調性を表現するパルス幅変調（ＰＷＭ）、また、レーザの光量を可変とすることにより、基本画素の潜像の露光部電位を複数段階に可変とすることにより階調性を表現する輝度変調等の技術がある。
【０００９】
一般的に、パルス幅変調（ＰＷＭ）、又は輝度変調による階調表現の方が、ディザによる階調表現に比べて階調性に優れていることが知られている。しかしながら、ＰＷＭによる階調表現においても、画像のハイライト部では形成される基本画素の潜像の面積が小さくなるため、再現性が低下してしまう。また、輝度変調による階調表現においても、画像のハイライト部では形成される基本画素の潜像の電位コントラストが小さくなるため、やはり再現性が低下してしまう。この再現性の低下を防ぐ方法として、複数個の基本画素を１単位とすることにより、ＰＷＭにおける基本画素の面積や、輝度変調における基本画素の光量を集中させることにより階調性を表現する方法が用いられている。この方法を、以下、ブレンドγと称する。
【００１０】
以下、ＰＷＭを例としてブレンドγについて詳細に説明する。
【００１１】
図７は、ＰＷＭにおいてブレンドγを適用しない場合の基本画素の並びを示す図である。図７において、１矩形枠が１基本画素を示し、全部で６×３画素を示す。また、各画素の中央の所定幅を有する有色領域が、ＰＷＭにより実際に再現される画素幅を表わしている。図７によれば、特にハイライト部では各基本画素において再現される面積（画素幅）が小さいため、再現性が低下してしまう。
【００１２】
ここで、図８にＰＷＭにおいてブレンドγを適用した場合の基本画素の並びを示す。上述した図７と同様に６×３画素の並びを示しているが、ブレンドγを適用した場合においては、各３×１画素を単位として、その全３画素分の再現面積（画素幅）を２画素に分配することにより、光学的濃度を変化させること無く、安定した階調性を得ることができる。即ち、ブレンドγを適用しない場合と比べて、安定した階調表現が可能となる様に基本画素を集中させた状態で、同じ光学濃度の画像を表現することができるため、ハイライト部でも安定した階調性を再現することが可能となる。
【００１３】
以上説明したようにブレンドγとは、基本画素を集中させた状態、即ち、複数個の基本画素を１単位として、安定に階調を表現するのに適した方法である。
【００１４】
以下、上述したブレンドγを実現する方法の例として、入力される多値画像信号に対して、出力される多値画像の光学濃度がリニアになるように補正するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を複数用意する方法について説明する。
【００１５】
図９のブロック図に示すように、入出力特性の異なる二つのＬＵＴａ，ｂを用意して、各ＬＵＴを切り替えながらＰＷＭ回路Ｌ１に出力することによって、ブレンドγを実現することができる。図９に示すＬＵＴａ，ｂの入出力特性を図１１に示す。図１１から分かるように、各ＬＵＴａ，ｂの入出力特性は、ハイライト部において、同一入力信号に対して得られるそれぞれの出力信号の差が大きくなるように設定される。そしてこの出力信号の差は、ハイライト部から離れるにつれて縮まるように設定される。即ち、ハイライト部においては、ＬＵＴａを参照した際には広く再現される基本画素が得られ、ＬＵＴｂを参照した際には狭く再現される基本画素が得られることになる。
【００１６】
ここで、入力される画像信号に対して、ＬＵＴをＬＵＴａ，ＬＵＴａ，ＬＵＴｂという順序で繰り返し参照するようにすれば、例えば、信号Ｉが入力された場合、ＰＷＭ回路Ｌ１には信号Ｏａ，Ｏａ，Ｏｂの順で出力信号が送出される。出力信号はＯａ＞Ｏｂが成り立つため、ＰＷＭ回路Ｌ１に送出される信号は、再現幅の大きな基本画素を副走査方向に集中させた状態、即ち、上述した図８に示す様な状態で画像を出力することができる。
【００１７】
また、図１０のブロック図に示すように、ＬＵＴｃは一つとし、入出力特性の異なる複数個のＰＷＭ回路Ｌ２，Ｌ３を用意して各ＰＷＭ回路を切り替えながら出力することによっても、ブレンドγを実現することが可能である。
【００１８】
以上、ＰＷＭの場合を例として説明を行ったが、これは輝度変調の場合でも同様であり、ブレンドγを適用することによって、電位コントラストの大きな基本画素を用いて階調を表現することが可能となるため、ハイライト部においても階調再現性が向上する。また、実現方法もＰＷＭの場合と同様に、複数のＬＵＴを用意する方法と、複数の輝度変調回路を用意する方法とがある。
【００１９】
ところで、上述した様なカラー画像形成装置においては、スクリーン角を各色毎に異なる角度とすることにより、モアレ周波数を高周波側にシフトさせ、低周波の目につき易い色でのモアレ縞の発生を抑えている。また、４色の現像を順次行う際に機械的振動が異なる場合には色ずれが生じてしまうが、この手法を用いることにより、色ずれを目立ちにくくしていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のカラー画像形成装置においては、ＰＷＭや輝度変調等にブレンドγを適用した際にスクリーン角を持たせると、図１２に示すように、集中していた基本画素が離散してしまう。従って、ブレンドγによるハイライト部の再現性向上の効果が低下してしまうという問題があった。
【００２１】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、上述した課題を解決するために、多値画像信号が入力された際に、基本画素単位はもちろん複数画素単位でも階調を表現することができ、スクリーン角を持たせた場合にも、安定してハイライト部が表現可能な画像形成装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は以下の構成を備える。
【００２３】
即ち、多値画像信号と基準信号とを比較して画像を形成する画像形成装置であって、前記基準信号の位相を、複数の基本画素により表される表現画素を単位として変更する第１の変更手段と、前記基準信号の位相を、前記基本画素単位で変更する第２の変更手段と、前記多値画像信号のハイライト部では、前記第１の変更手段に切り替え、前記多値画像信号のハイライト部以外では、前記第２の変更手段に切り替える切替手段と、前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号とを比較して、前記表現画素を単位として階調を再現する再現手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
更に、前記再現手段は、前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号を入出力特性の異なる複数のルックアップテーブルを選択的に使用して変換することにより得られた信号と、に基づいて前記階調を再現することを特徴とする。
【００２５】
更に、前記再現手段は、前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と前記多値画像信号とを比較してパルス幅変調を行う、入出力特性の異なる複数のパルス幅変調回路を選択的に使用することにより、前記階調を再現することを特徴とする。
【００２６】
更に、前記第１または第２の変更手段により変更される前記基準信号の位相は、前記多値画像信号を構成する色毎に異なることを特徴とする。
【００２７】
更に、前記基準信号は、三角波であることを特徴とする。
【００２８】
更に、前記多値画像信号と基準信号とを比較して形成された画像に基づいて、像担持体上に帯電、露光、現像によって記録像を形成し、該記録像を用いて転写紙に転写することを特徴とする。
【００２９】
【作用】
以上の構成により、多値画像信号に対して、ハイライト部においては複数画素単位により階調表現を行い、スクリーン角を持たせた場合にも安定した階調表現が可能となる。更に、ハイライト部以外においては基本画素単位でスクリーン角を表現するように切り替えることにより、ハイライト部では安定した階調表現を、それ以外の部分では滑らかなスクリーン角を得ることができる。従って、各色で異なる角度のスクリーン角を持たせて各色の画像を出力することができ、モアレや色ずれを防ぎつつ、ハイライト部の画像も安定して出力することができるという特有の作用効果が得られる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明に係る一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
＜第１実施例＞
本実施例においては、ＰＷＭにブレンドγを適用した例について説明する。尚、ブレンドγについては上述した従来例で説明したため、ここでの詳しい説明は省略する。また、本実施例が適用される装置構成も、上述した従来例と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
本実施例においては、ＰＷＭのパルス出現同期をずらすことによって、スクリーン角を持たせることを特徴とする。以下、図１を参照して本実施例におけるスクリーン角の発生について説明する。
【００３３】
ＰＷＭ回路の内部においては、基準となるパターン信号Ｓ（本実施例では三角波）と入力される画像信号Ｉのレベルを比較してパルス信号Ｐを得、不図示のレーザダイオードの発光パルス時間Ｔを制御している。本実施例においては、このパルス信号Ｐの出現同期をずらすことにより、スクリーン角を持たせている。即ち、三角波の位相をずらすことにより、パルス信号Ｐの出現同期をずらしている。
【００３４】
次に、本実施例におけるスクリーン角とブレンドγについて説明する。例えば、上述した従来で示した様に、図１１に示す二つのＬＵＴａ，ＬＵＴｂを用い、３つの基本画素を１単位として階調を表現する様なブレンドγを例として説明する。
【００３５】
入力された画像信号は、ＬＵＴａ，ＬＵＴａ，ＬＵＴｂのくり返しで各ＬＵＴを参照する。図２に示すように、各三角波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の位相を、階調を表現する３基本画素毎に、位相差Ｐでずらす。即ち、三角波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は同位相で、三角波Ｓ４は三角波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対してＰだけ位相がずれる。
【００３６】
以上説明したようにして、本実施例では図２に示すスクリーン角Ａを持つことができる。従って、出力される画像の基本画素は、図１２に示すように副走査方向に離散したものではなく、図３に示すように副走査方向に隣接し、集中したものとなる。
【００３７】
以上説明したように本実施例によれば、スクリーン角を持たせても、ブレンドγによる基本画素集中の効果が低下することなく、安定してハイライト部分の階調再現が可能となる。
【００３８】
また、各色で異なる角度のスクリーン角を持たせて各色の画像を出力することにより、モアレや色ずれを防ぎつつ、ハイライト部の画像も安定して出力することができる。
【００３９】
尚、本実施例においては、二つのＬＵＴを用い、副走査方向に関して３基本画素を１単位として階調を表現するブレンドγを例として説明を行ったが、本実施例はこの例に限定されるものではない。例えば二つ以上のＬＵＴを用意してもかまわないし、基本画素の集中の組み合わせ方もこれに限定されない。
【００４０】
また、複数のＬＵＴを用意した例について説明を行ったが、従来例で説明したように、複数のＰＷＭ回路を用意することによっても同様の効果を得ることができる。もちろん、ＰＷＭではなく、輝度変調による階調表現を行ってもかまわない。
【００４１】
＜第２実施例＞
以下、本発明に係る第２実施例について詳細に説明する。
【００４２】
上述した第１実施例においては、ブレンドγにおいて適切なスクリーン角を持たせるために、ＰＷＭの基準信号となる三角波を、階調を表現する３基本画素毎に、位相差Ｐでずらす例について説明した。即ち、図２に示したように三角波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は同位相で、三角波Ｓ４は三角波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対してＰだけ位相をずらした。これに対し、第２実施例においては、各基本画素に対する三角波を、それぞれずらす方法について説明する。
【００４３】
第２実施例が適用される装置構成も、上述した第１実施例と同様であるため、説明を省略する。また、第２実施例においても、上述した第１実施例と同様、図１１に示す二つのＬＵＴａ及びＬＵＴｂを用い、３基本画素を１単位として階調を表現するブレンドγを例として説明を行う。
【００４４】
第２実施例において、ハイライト部分を表わす画像信号が入力された場合には、上述した第１実施例と同様、図２に示すように３基本画素毎に位相差Ｐで三角波の位相をずらすことにより、スクリーン角Ａを持たせる。そして、ハイライト部分以外の領域を表わす画像信号が入力された場合には、図４に示すように、１基本画素毎に位相差Ｐ３で各三角波の位相をずらすことにより、スクリーン角Ａを持たせる。尚、この時、Ｐ３＝Ｐ／３の関係が成立するため、スクリーン角の角度はハイライト部分とそうでない部分とで同一となる。
【００４５】
尚、第２実施例における画像信号のハイライト部分とそうでない部分との区別は、装置によって最適な出力画像が得られるように、実験的に最適な境界値を決定すれば良い。
【００４６】
第２実施例においては、以上のようにしてハイライト部とハイライト部以外とでスクリーン角の持たせ方を切り替えることにより、ハイライト部では図３に示すように基本画素を集中して画像を形成し、スクリーン角を表現させるため、ハイライト部分を安定して再現することができる。一方、ハイライト部以外の領域では、図５に示すようにより解像度が高い基本画素単位でスクリーン角が形成されるため、ジャギー（ギザギザ）の少ない滑らかな画像を形成することができる。
【００４７】
尚、第２実施例において、上述したようにスクリーン角の持たせ方を切り替える境界値としては、光学濃度０．３程度が適当であることが実験により分かっている。
【００４８】
以上説明したように第２実施例によれば、ハイライト部においては複数画素単位でスクリーン角を持たせるため安定した再現ができ、ハイライト部以外の領域においては、基本画素単位でスクリーン角を持たせるためジャギーの少ない滑らかな画像を得ることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多値画像信号に対して、ハイライト部においては複数画素により階調表現を行い、スクリーン角を持たせた場合にも安定した階調表現が可能となる。
【００５１】
更に、ハイライト部以外においては基本画素単位でスクリーン角を表現するように切り替えることにより、ハイライト部では安定した階調表現を、それ以外の部分では滑らかなスクリーン角を得ることができる。
【００５２】
従って、各色で異なる角度のスクリーン角を持たせて各色の画像を出力することができ、モアレや色ずれを防ぎつつ、ハイライト部の画像も安定して出力することができる。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例におけるＰＷＭの基本概念を示す図である。
【図２】本実施例におけるＰＷＭ基準波の位相を示す図である。
【図３】本実施例においてスクリーン角を持ったハイライト部の基本画素群を示すである。
【図４】本発明に係る第２実施例におけるＰＷＭ基準波の位相を示す図である。
【図５】第２実施例においてスクリーン角を持ったハイライト部以外の基本画素群を示す図である。
【図６】従来のカラー画像形成装置の断面図である。
【図７】従来のＰＷＭによる基本画素群を示す図である。
【図８】従来のブレンドγによる基本画素群を示す図である。
【図９】従来のブレンドγを実現するブロック構成図である。
【図１０】従来のブレンドγを実現するブロック構成図である。
【図１１】従来のＬＵＴの入出力特性例を示す図である。
【図１２】従来のブレンドγにおいてスクリーン角を持たせた場合の基本画素群を示す図である。
【符号の説明】
１ 現像器
２ 転写ドラム
３ 感光ドラム
４ 定着器
５ グリッパ
６ 分離器
７ 転写材
８ 吸着器
９ 除電器
１０ 帯電器
１１ 露光部
１２ クリーナ

Claims (12)

1. 多値画像信号と基準信号とを比較して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記基準信号の位相を、複数の基本画素により表される表現画素を単位として変更する第１の変更手段と、
   前記基準信号の位相を、前記基本画素単位で変更する第２の変更手段と、
   前記多値画像信号のハイライト部では、前記第１の変更手段に切り替え、前記多値画像信号のハイライト部以外では、前記第２の変更手段に切り替える切替手段と、
   前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号とを比較して、前記表現画素を単位として階調を再現する再現手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記再現手段は、
   前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号を入出力特性の異なる複数のルックアップテーブルを選択的に使用して変換することにより得られた信号と、に基づいて前記階調を再現することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記再現手段は、
   前記第１または第２の変更手段により位相が変更された前記基準信号と前記多値画像信号とを比較してパルス幅変調を行う、入出力特性の異なる複数のパルス幅変調回路を選択的に使用することにより、前記階調を再現することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第１または第２の変更手段により変更される前記基準信号の位相は、前記多値画像信号を構成する色毎に異なることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記基準信号は、三角波であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記多値画像信号と基準信号とを比較して形成された画像に基づいて、像担持体上に帯電、露光、現像によって記録像を形成し、該記録像を用いて転写紙に転写することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 多値画像信号と基準信号とを比較して画像を形成する画像形成方法であって、
   前記基準信号の位相を、複数の基本画素により表される表現画素を単位として変更する第１の変更工程と、
   前記基準信号の位相を、前記基本画素単位で変更する第２の変更工程と、
   前記多値画像信号のハイライト部では、前記第１の変更工程に切り替え、前記多値画像信号のハイライト部以外では、前記第２の変更工程に切り替える切替工程と、
   前記第１または第２の変更工程により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号とを比較して、前記表現画素を単位として階調を再現する再現工程と
   を有することを特徴とする画像形成方法。
8. 前記再現工程は、
   前記第１または第２の変更工程により位相が変更された前記基準信号と、前記多値画像信号を入出力特性の異なる複数のルックアップテーブルを選択的に使用して変換することにより得られた信号と、に基づいて前記階調を再現することを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
9. 前記再現工程は、
   前記第１または第２の変更工程により位相が変更された前記基準信号と前記多値画像信号とを比較してパルス幅変調を行う、入出力特性の異なる複数のパルス幅変調回路を選択的に使用することにより、前記階調を再現することを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
10. 前記第１または第２の変更工程により変更される前記基準信号の位 相は、前記多値画像信号を構成する色毎に異なることを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
11. 前記基準信号は、三角波であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成方法。
12. 前記多値画像信号と基準信号とを比較して形成された画像に基づいて、像担持体上に帯電、露光、現像によって記録像を形成し、該記録像を用いて転写紙に転写することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の画像形成方法。

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