(57)【要約】【課題】ラインを分割する数を更に増やすことなく、表現可能な濃淡の階調数を増加させることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像データ内における画素の位置に基づき、印字対象となる画素の種類を判別する画素種類判別部と、画素種類判別部で判別された画素の種類に応じて、印字対象となる画素を副走査方向に分割してなる画素区分別の点灯パターンを決定して前記露光部に出力する点灯パターン決定部を備え、点灯パターン決定部は、１画素内で点灯する画素区分の数が同一でも１画素内で点灯する前記画素区分の配置方法を変化させることで印字濃度の濃淡を反映し得る複数の点灯パターンの中から１の点灯パターンを決定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体のうち印字対象となる画素に対応する部位を露光して静電潜像を光学的に形成する露光部と、トナーを付着させて前記静電潜像を現像する現像部と、現像された画像を記録媒体に転写する転写部を備えた画像形成装置であって、
画像データ内における画素の位置に基づき、前記印字対象となる画素の種類を判別する画素種類判別部と、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に応じて、前記印字対象となる画素を副走査方向に分割してなる画素区分別の点灯パターンを決定して前記露光部に出力する点灯パターン決定部を備え、
前記点灯パターン決定部は、１画素内で点灯する前記画素区分の数が同一でも１画素内で点灯する前記画素区分の配置方法を変化させることで印字濃度の濃淡を反映し得る複数の点灯パターンの中から１の点灯パターンを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記点灯パターン決定部は、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に対応する印字濃度が第１の濃度である場合に、１画素内で点灯する前記画素区分が離散的に配置される第１の点灯パターンとし、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に対応する印字濃度が前記第１の濃度より高濃度の第２の濃度である場合に、１画素内で点灯する前記画素区分の数が前記第１の点灯パターンと等しく、且つ１画素内で点灯する前記画素区分が隣接的に配置される第２の点灯パターンとすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画素種類判別部は、前記印字対象となる画素が少なくとも黒領域の輪郭を構成する第１の画素か前記輪郭の内側を構成する第２の画素かを判定し、
前記点灯パターン決定部は、前記第２の画素が前記第１の画素よりも低濃度となるように点灯パターンを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記点灯パターン決定部は、前記画素種類判別部によって前記印字対象となる画素が直線を構成する１画素であると判定されると、当該直線を構成する１の画素の点灯パターンと、当該直線を構成する別の１の画素の点灯パターンを、１画素内で点灯する前記画素区分の数は同一で点灯する前記画素区分の配置態様が相互に異なる点灯パターンとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体を露光して形成した静電潜像を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光部として、主走査方向に複数のLED (Light-Emitting Diode) が配置されたLEDプリントヘッド（以下、「LPH」と略記）を用いた画像形成装置がある。このような画像形成装置において、１ライン内の各画素の濃度の変更したい場合がある。なお、ここで１ラインとは、主走査方向に１列に並べられた画素群を指している。
【０００３】
従来、１画素ごとにストローブ時間の変更できるLPHを用いて、画素別に濃度を変更する画像形成装置が存在する。しかし、この機器では、各画素別でストローブ時間に関連する数bitのデータを供給する必要があり、このような多階調のLPHは高価なものとなる。そこで、１画素に対して供給されるデータが１bitの廉価型の機器であっても、画素別の濃度変更が可能な画像形成装置が求められている。
【０００４】
下記特許文献１、２では、主走査方向のラインをｎ回（例えば４回）に分けて描き（このようなラインを以下、「サブライン」という。）、各画素を副走査方向にｎ分割して、そのうちの何個を黒にするかで濃淡を表現する技術が開示されている。図９において、ライン１０は副走査方向に５つのサブライン２１，２２，２３，２４，２５に分けられている。このとき、画素９０は、これらのサブラインによって画素区分９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ，９０Ｅに分割される。
【０００５】
そして、図９では、画素９０において、点灯させる画素区分を９０Ｂ及び９０Ｄとしている。これにより、点灯させる画素区分数が２となる。この画素区分数を変化させることで、画素毎の濃淡を表現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２７４１７２号公報
【特許文献２】特開平５−１７７８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各特許文献では、ｎ分割することによって、ｎ＋１階調の濃淡が表現できることが示されている。ここで、階調数を増やすためには、ｎを大きくする必要があるが、ｎを大きくすると画像１ラインを記録する時間が長くなり、プリント速度が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み、ラインを分割する数を更に増やすことなく、表現可能な濃淡の階調数を増加させることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体のうち印字対象となる画素に対応する部位を露光して静電潜像を光学的に形成する露光部と、トナーを付着させて前記静電潜像を現像する現像部と、現像された画像を記録媒体に転写する転写部を備えた構成であって、
画像データ内における画素の位置に基づき、前記印字対象となる画素の種類を判別する画素種類判別部と、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に応じて、前記印字対象となる画素を副走査方向に分割してなる画素区分別の点灯パターンを決定して前記露光部に出力する点灯パターン決定部を備え、
前記点灯パターン決定部は、１画素内で点灯する前記画素区分の数が同一でも１画素内で点灯する前記画素区分の配置方法を変化させることで印字濃度の濃淡を反映し得る複数の点灯パターンの中から１の点灯パターンを決定することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、点灯する画素区分の数が同じであっても、印字濃度の濃淡を反映し得る複数の点灯パターンが存在するので、各画素を副走査方向に分割する場合の分割数をそこまで増加させなくても、表現可能な階調数を増加させることができる。
【００１１】
ここで、前記点灯パターン決定部は、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に対応する印字濃度が第１の濃度である場合に、１画素内で点灯する前記画素区分が離散的に配置される第１の点灯パターンとし、
前記画素種類判別部で判別された画素の種類に対応する印字濃度が前記第１の濃度より高濃度の第２の濃度である場合に、１画素内で点灯する前記画素区分の数が前記第１の点灯パターンと等しく、且つ１画素内で点灯する前記画素区分が隣接的に配置される第２の点灯パターンとするのが好適である。
【００１２】
本発明者の鋭意研究により、点灯する画素区分を離散配置した場合と、隣接配置した場合とでは、後者の方が印字対象画素を高濃度に表現することができることが分かった。上記構成を採用することで、同一の点灯画素数でも画素別に印字濃度の濃淡を反映させることができる。
【００１３】
また、前記画素種類判別部は、画像データ内における画素の位置に基づき、前記印字対象となる画素が少なくとも黒領域の輪郭を構成する第１の画素か前記輪郭の内側を構成する第２の画素かを判定し、
前記点灯パターン決定部は、前記第２の画素が前記第１の画素よりも低濃度となるように点灯パターンを決定するものとしても構わない。
【００１４】
このような構成とすることで、画像劣化を最小限に抑制しながらトナー消費量を抑制することができる。
【００１５】
また、前記点灯パターン決定部は、前記画素種類判別部によって前記印字対象となる画素が直線を構成する１画素であると判定されると、当該直線を構成する１の画素の点灯パターンと、当該直線を構成する別の１の画素の点灯パターンを、１画素内で点灯する前記画素区分の数は同一で点灯する前記画素区分の配置態様が相互に異なる点灯パターンとするものとしても構わない。
【００１６】
このような構成とすることで、複数の画素が直線を構成する場合、点灯パターンを画素毎に変えることにより、形成される直線画像の濃度を細かく調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置によれば、点灯する画素区分の数が同じであっても、印字濃度の濃淡を反映し得る複数の点灯パターンが存在するので、各画素を副走査方向に分割する場合の分割数をそこまで増加させなくても、表現可能な階調数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】画像形成装置の内部構成を模式的に示す概略断面図である。
【図２】画像形成装置の制御部構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図２におけるＦＰＧＡの構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】図３における画素判別モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】図３におけるＬＰＨモジュールの構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】点灯パターンの一例である。
【図７】点灯数が同一で点灯配置態様を異ならせた点灯パターンを用いた場合の、印字率と濃度の関係を示すグラフである。
【図８】直線構成画素に採用される点灯パターンの一例である。
【図９】点灯区分数に応じて画素の濃淡を表現する内容を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の画像形成装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００２０】
［全体構成］
図１は、画像形成装置１の内部構成を示した概略断面図の一例である。画像形成装置１は、原稿読取部３０で読み取った原稿の画像データに基づいて記録紙に画像形成などを行う複合機であり、その外形が本体ハウジング２により規定されている。本体ハウジング２内には、給紙部３、画像形成部４及び定着部５などが収容されている。
【００２１】
なお、本実施形態では、複合機を例に挙げて説明するが、複写機、プリンタ、又はファクシミリといった単体機能を有する画像形成装置であっても構わない。
【００２２】
給紙部３は、記録紙を収容するための記録紙カセット３１を備えており、記録紙カセット３１内に設けられた支持板３２上に、記録紙を積層した状態で収容できる構成である。支持板３２は、その一端部に設けられた支軸３３を中心に回転可能となっており、支軸３３側とは反対側の端部が上方へ付勢されることにより、最上部の記録紙が給紙ローラ３４に対して押圧される。この状態で給紙ローラ３４が回転駆動されることにより、記録紙カセット３１内に収容されている記録紙が、給紙ローラ３４と分離パッド（不図示）により分離され、本体ハウジング２の内部に形成された搬送路６に１枚ずつ送り出される。
【００２３】
記録紙カセット３１から搬送路６に送り出された記録紙は、搬送路６を通って画像形成部４側へ搬送される。そして、搬送路６にある記録紙を厚み方向両側から挟む位置に配置されたレジストローラ７によって、記録紙は画像形成部４の直前で一旦停止され、画像形成部４により記録紙に画像を形成するタイミングに合わせて画像形成部４に送り出される。
【００２４】
画像形成部４は、感光体ドラム４１、帯電器４２、光書込みユニット４３、現像装置４４、転写器４５及びクリーニング装置４６を備え、電子写真方式により記録紙に画像を形成する。
【００２５】
円筒状の感光体ドラム４１の表面には感光体が形成されており、画像形成時には、回転駆動される感光体ドラム４１の表面が帯電器４２により一様に、例えば負に帯電される。光書込みユニット４３は、外部から入力される画像データ（例えば電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データ）や、原稿読取部３０で読み取った画像データに基づいて、LPHを構成するLEDから選択的に光を出力させる。帯電器４２により一様に帯電された感光体ドラム４１の表面には、光書込みユニット４３から出力される光で露光されることにより、静電潜像が形成される。
【００２６】
静電潜像が形成された感光体ドラム４１の表面には、現像装置４４から供給されるトナーが付着することによりトナー像が形成され、当該トナー像が転写器４５を用いて記録紙に転写される。転写後に感光体ドラム４１の表面に残留したトナーは、クリーニング装置４６により取り除かれる。転写器４５によりトナー像が転写された記録紙は、搬送路６を通って定着部５へ搬送される。
【００２７】
なお、感光体ドラム４１が「感光体」、光書込みユニット４３が「露光部」、現像装置４４が「現像部」、転写器４５が「転写部」にそれぞれ対応している。
【００２８】
現像装置４４は、非磁性一成分現像方式を採用しており、トナー貯留室４９、トナー貯留室４９内に設けられたアジテータ５１、供給ローラ５３、現像剤担持体としての現像ローラ５４を備える。現像装置４４は、トナーを収容するトナーカートリッジ４７からトナーの供給を受ける。アジテータ５１は回転し、これによってトナーをトナー貯留室４９内で攪拌する。また、供給ローラ５３も回転駆動されて、現像ローラと規制ブレードとの接触部においてトナーを摩擦帯電させ、現像ローラ５４上にトナーを吸着させるように構成されている。
【００２９】
定着部５には、所定の温度に加熱される加熱ローラ１８と、当該加熱ローラ１８に対して所定の圧力で接する加圧ローラ１９とが備えられている。トナー像が転写された記録紙は、加熱ローラ１８と加圧ローラ１９の間を通過することによりトナーが定着された後、排出ローラ８を介して、本体ハウジング２の外部に形成された排出トレイ９上に排出される。
【００３０】
［制御部］
図２は、画像形成装置１の制御部構成を模式的に示すブロック図である。画像形成装置１は、主としてＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、統合チップセット７１、原稿読取部３０を構成するスキャナユニット７２、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）７３及び光書込みユニット４３を備えている。
【００３１】
ＣＰＵ７０は、システムバス７４を介して接続されたフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）７０１に記録された制御プログラムを実行することにより、画像形成装置１の動作を制御する。システムバス７４には、ＣＰＵ７０及びフラッシュＲＯＭ７０１の他に、ＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)７０２、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）７０３、ＭＯＤＥＭ７０４、操作パネルユニット７０５、ＲＴＣ（Real Time Clock）７０６が接続されている。
【００３２】
ＳＲＡＭ７０２は、ＣＰＵ７０により更新及び参照されるデータを記憶する。ＭＯＤＥＭ７０４は、ＮＣＵ（Network Control Unit）基板７０７を通じて外部のファクシミリ装置へ送信するデータの送信信号を変調する処理及びＮＣＵ基板７０７により得られる受信信号を復調する処理を行う。ＳＤＲＡＭ７０３は、ＣＰＵ７０の作業領域として用いられる。操作パネルユニット７０５は、人に操作される操作部であり、ユーザからの操作を受け付ける各種キーと、ユーザに対して情報を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ: Liquid Crystal Display ）を有する。ＲＴＣ７０６は日時をカウントし、ＣＰＵ７０の要求に応じて、日時データをシステムバス７４に出力する。
【００３３】
統合チップセット７１は、ＣＰＵ７０の指令に応じて、原稿を読み取るためのスキャナユニット７２、印刷するための光書込みユニット４３を駆動するＦＰＧＡ７３、及び、外部のパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」という。）などの通信機器と画像データの送受信を行うためのネットワーク基板７６の駆動を制御する。また、統合チップセット７１は、ＣＰＵ７０からプリント指示があると、印刷対象となる画像データをＦＰＧＡ７３に出力する。印刷対象となる画像データは、例えば、ネットワーク基板７６を介して外部のＰＣなどの通信機器から受信した画像データ、スキャナユニット７２で読み取った原稿を示す画像データ、ＭＯＤＥＭ７０４を介して受信した画像データなどが挙げられる。なお、統合チップセット７１は、画像データを記憶するための第２のＳＤＲＡＭ７１１に接続されている。
【００３４】
本実施形態の画像形成装置１は、主走査方向のラインを副走査方向にｎ分割することで、１つの画素を複数の画素区分で認識することが可能な態様である。そして、各画素を構成する副走査方向に並べられた複数の画素区分のうち、どの画素区分を点灯させるかによって画素別の濃度調整が行われる。
【００３５】
後述するように、図２に示すＦＰＧＡ７３は、画像データ内における画素の位置に基づいて印字対象となる画素の種類を判別する画素種類判別部と、画素種類判別部で判別された画素の種類に応じてどの画素区分を点灯させるかというパターン（以下、「点灯パターン」と呼ぶ。）を決定する点灯パターン決定部を備える。画素毎に決定された点灯パターンに関する情報は、光書込みユニット４３に送られ、感光体ドラム４１のうち各々の印字画素に対応する部位に、当該点灯パターンに応じた露光処理が施される。
【００３６】
図３は、ＦＰＧＡ７３の詳細な構成を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、ＦＰＧＡ７３は、ビデオモジュール７３０と、ＭＰＵ(Micro Processor Unit)７３１と、タイミングジェネレータモジュール７３２と、イメージモジュール７３３と、画素判別モジュール７３４と、ＬＰＨモジュール７３５を有する。
【００３７】
ＭＰＵ７３１は、ＣＰＵ７０とシリアル通信を行うと共に、各モジュール７３０，７３４，７３５へのレジスタアクセスを行う。ＭＰＵ７３１は、画素種類と点灯パターンを関連づけた露光値を、ＣＰＵ７０からの濃度変更信号に応じてＬＰＨモジュール７３５のサブライン毎のデータ配列設定レジスタ７３５２にセットする（図５参照）。タイミングジェネレータモジュール７３２は、１ライントリガ信号を生成して各モジュール７３３・７３４・７３５に入力する。ビデオモジュール７３０は、統合チップセット７１からの画像データをイメージモジュール７３３へ中継する役割を担う。イメージモジュール７３３は、画像データに対して左右印字位置調整処理やマスク処理等を施し、処理後の画像データを画素判別モジュール７３４に入力する。
【００３８】
画素判別モジュール７３４は、画像データ内における画素の位置に基づき各画素の種類を判別し、画素種類信号をＬＰＨモジュール７３５に入力する。画素判別モジュール７３４は、図４に模式的に示すように、マトリックス状に配置された複数のＤ−フリップフロップとラインメモリとで構成される比較対象の画素データを保持する画素データ保持部７３４１と、比較対象の画素データと予め設定されたパターンとを比較するパターンマッチングにより、注目画素の画素種類を判別し、画素判別信号を出力する画素種類判別部７３４２を有する。
【００３９】
画素種類判別部７３４２は、ＭＰＵ７３１から入力される検出マトリクスサイズ切替信号に応じて、注目画素（印字対象となる画素）が、画像データ内のどの位置に存在する画素であるかを、例えばパターンマッチング回路を用いて検出する。例えば、注目画素が輪郭画素か、輪郭の内側の画素かを検出したり、直線を構成する画素かを検出する。検出マトリクスサイズ切替信号は、注目画素の周囲の所定比較範囲の大きさを変更する場合に利用される。
【００４０】
図５に示すように、ＬＰＨモジュール７３５は、画素種類信号を中継する濃度修正値出力回路７３５１と、画素種類と点灯パターンとを関連づけた露光値が設定されるサブライン毎のデータ配列設定レジスタ７３５２と、注目画素に対応する画素種類信号に対応した点灯パターンを決定する点灯パターン決定部７３５３を有する。
【００４１】
［点灯パターン］
図６は、１画素につき４つの画素区分を構成した場合における想定される点灯パターンの種類である。つまり、１ラインに対して４つのサブラインを想定している。ここでは、印字対象となる画素に対して７種類の階調を表現することができる。
【００４２】
図７は、図６の例において、点灯数が２で共通の点灯パターン９１，９２，９３に関して、印字率と濃度の関係をグラフ化したものである。なお、図７における縦軸は濃度の絶対値（ＯＤ値）を表している。図７によれば、点灯数が同一でも、各点灯パターン間で濃度に相違が現れている。つまり、表現したい階調数よりも少ないサブラインの数で多階調の表現が可能であることが分かる。画素種類判別部７３４２で判別された画素の種類に応じて、各画素の点灯パターンを決定することで、画素別に多階調の濃度調整が可能となる。
【００４３】
このような技術は、例えばトナーセーブモードに利用することができる。一例としては、注目画素が、黒領域の輪郭形成画素か、輪郭隣接画素か、輪郭の内側の画素かによって、濃度に差異を設けることにより、画質の劣化を最小限に抑えながらトナー消費量を抑制することができる。一例として、輪郭を構成する第１の画素よりも、輪郭の内側を構成する第２の画素の濃度を低くする。更に輪郭に隣接する画素を白画素に置換する。具体的には、第１の画素に採用する点灯パターンと、第２の画素に採用する点灯パターンを異なるものとし、第２の画素の方が、より濃度が低くなるような点灯パターンとする。
【００４４】
図８は、注目画素が直線を構成する画素である場合に、各画素に採用される点灯パターン群の一例を示す図である。なお、図８では、１画素を副走査方向に５つの区分に分割している。パターン群９７では、相互に隣接する画素に対して採用する点灯パターンとして、点灯数は共通で点灯させる画素区分の箇所を変化させている。一方、パターン群９８では、全ての画素に対して共通の点灯パターンを採用している。パターン群９８を採用した場合に比べて、パターン群９７を採用した場合の方が、印字された直線画像の濃度を低下させることができる。
【００４５】
つまり、画像形成装置１によれば、特定の領域全体に対して、周辺領域と濃度差を設ける場合においても、採用する点灯パターンを異ならせることで対応することができる。更に言えば、トナー量が不足してきた場合など、画像全体の濃度を低下させたいような場合においても、各画素に対する点灯パターンを例えば一段階濃度が低下するように変化させることで対応が可能である。逆に、画像全体の濃度を上昇させるような場合も同様である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ：    画像形成装置
２    ：    本体ハウジング
３    ：    給紙部
４    ：    画像形成部
５    ：    定着部
６    ：    搬送路
７    ：    レジストローラ
８    ：    排出ローラ
９    ：    排出トレイ
１０    ：    ライン
１８    ：    加熱ローラ
１９    ：    加圧ローラ
２１，２２，２３，２４，２５    ：    サブライン
３０    ：    原稿読取部
３１    ：    記録紙カセット
３２    ：    支持板
３３    ：    支軸
３４    ：    給紙ローラ
４１    ：    感光体ドラム
４２    ：    帯電器
４３    ：    光書込みユニット
４４    ：    現像装置
４５    ：    転写器
４６    ：    クリーニング装置
４７    ：    トナーカートリッジ
４９    ：    トナー貯留室
５１    ：    アジテータ
５３    ：    供給ローラ
５４    ：    現像ローラ
７０    ：    ＣＰＵ
７１    ：    統合チップセット
７２    ：    スキャナユニット
７３    ：    ＦＰＧＡ
７４    ：    システムバス
７６    ：    ネットワーク基板
９０    ：    画素
９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ，９０Ｅ    ：    画素区分
９１，９２，９３    ：    点灯パターンの例
９７，９８    ：    点灯パターン群の例
７０１    ：    フラッシュＲＯＭ
７０２    ：    ＳＲＡＭ
７０３    ：    ＳＤＲＡＭ
７０４    ：    ＭＯＤＥＭ
７０５    ：    操作パネルユニット
７０６    ：    ＲＴＣ
７０７    ：    ＮＣＵ基板
７１１    ：    ＳＤＲＡＭ
７３０    ：    ビデオモジュール
７３１    ：    ＭＰＵ
７３２    ：    タイミングジェネレータモジュール
７３３    ：    イメージモジュール
７３４    ：    画素判別モジュール
７３５    ：    ＬＰＨモジュール
７３４１    ：    画素データ保持部
７３４２    ：    画素種類判別部
７３５１    ：    濃度修正値出力回路
７３５２    ：    サブライン毎のデータ配列設定レジスタ
７３５３    ：    点灯パターン決定部
【図１】
2014103512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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