(57)【要約】【課題】  入力された画像データに応じて良好に階調表現を行う。【解決手段】  入力画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに出力するレーザビームのエネルギーを表す出力画像データに変換するための閾値マトリクスの各閾値を、網点領域の内側に網点領域の輪郭に沿って露光エネルギーを網点領域より小さくするような低エネルギー領域が設けられるとともに、低エネルギー領域と網点領域の輪郭との間の領域の露光エネルギーが低エネルギー領域より内側の網点領域より小さく且つ低エネルギー領域より大きくなるように、入力画像データの各画素の濃度値に応じて予め定めて、この閾値マトリクスに基づいて入力画像データを二値化した出力画像データに基づいて、電子写真方式により画像を形成するので、形成される画像の各網点領域と網点領域間の空隙領域を潰すことなく再現することができ、階調再現性を向上させることができる。【選択図】        図９
2006262174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに、該網点で表される網点領域の内側に該網点領域の輪郭に沿って光ビームのエネルギーが該網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、画素各々の画素データが階調値で表された多値画像データを該網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーを表す出力画像データに変換する変換手段と、
前記出力画像データに応じてエネルギーを変調させた光ビームを予め帯電された像担持体へ照射することによって該像担持体上に該出力画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体上に形成された静電潜像を色材により現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像された色材画像を被転写体へ転写する転写手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記変換手段は、前記網点領域内の前記低エネルギー領域と前記輪郭との間の領域の光ビームのエネルギーが、前記低エネルギー領域より内側の網点領域の光ビームのエネルギーより小さく且つ該低エネルギー領域の光ビームのエネルギーより大きくなるように、前記多値画像データを前記出力画像データに変換する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変換手段は、前記多値画像データの各画素を複数の微画素に分割した微画素各々に対応する閾値を、前記網点領域の内側に該網点領域の輪郭に沿って内側に光ビームのエネルギーが該網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように予め定めたの閾値マトリクスに基づいて、各画素の階調値と各画素に含まれる微画素各々に対応する前記閾値とを比較した比較結果に基づいて、該多値画像データを二値化することによって前記多値画像データを前記出力画像データに変換する請求項１または請求項２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、画像形成装置に係り、特に多値画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置として、文字や絵等を表わす画像データに応じて変調されたレーザビーム等の光ビームを像担持体上に照射することにより像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー等の色材によって現像することにより作成されたトナー像を被転写体へ転写して画像を形成する、いわゆるデジタル電子写真方式を用いた画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、形成する画像の階調表現には、一般的に、面積階調制御が行われており、入力された入力画像データに基づいて１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときの各ブロックに対応して点灯するレーザビームの強度や露光回数及びレーザビームの点灯時間を変化させて、露光エネルギーを変化させて各網点に対応するトナー付着面積の割合を制御し、ブロック内の網点領域の大きさにより濃度を表現している。具体的には、網点領域が大きくなるほど高濃度を表現している。
【０００４】
ここで、画像形成装置で用いられる色材としてのトナーは、一般的に帯電性の制御を阻害する色成分の量を所定量以下とすることによって帯電特性を保証しており、印刷インクに比べて着色力が弱いので、像担持体上に形成されるトナー層の厚みを所定値以上とする必要があるが、像担持体上のトナー層の厚みが大きい状態で、網点領域の大きさを入力画像データの濃度が高濃度となるほど大きくすると、網点領域間の空隙部（非網点領域）へのトナーの飛び散りや網点の潰れなどにより各網点間の空隙部がトナーにより埋められてしまう事があった。このため、入力画像データの濃度が所定濃度以上となると、記録される画像の濃度が飽和してしまい、入力された入力画像データの濃度に応じた階調を表現することができない、という問題があった。
【０００５】
このように各網点間がトナーにより覆われることを防ぐために、各網点間の空隙部を広くするように調整する方法が知られている（例えば、特許部文献１、及び特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１の技術によれば、記録されるドットの間隔が狭い画像の場合には、ドット径を小さくなるように制御して各ドットのつぶれの無い画像とし、ドットの間隔が広い画像に対しては、ドット径を大きくすることによって、良好な階調再現性を得ている。
【０００７】
また、特許文献２の技術によれば、入力された画像データを誤差拡散するときに誤差拡散を行う注目画素とその周辺画素とからなる微小領域の平均濃度を算出して、算出した平均濃度が濃い程ドットの径が小さくなるようにドットの径を調整することによって、濃度が高い画像でもドットの潰れが発生しないように制御している。
【特許文献１】特開平４−３６９９６８号公報
【特許文献２】特開２０００―１３８８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上記従来技術では、ドットとしての各網点間の空隙部がトナーにより潰れることを抑制するために、網点の径を小さくするように制御するため、記録する画像の階調表現範囲を確保するためには、精密な制御が必要になるという問題があった。また、網点の径を小さくするために、有効に使用できる像担持体上に形成される静電潜像のコントラスト電位の範囲が狭まるため、振動等に起因する僅かな電位変化によって帯状の局所的な濃度変化（所謂バンディング）が生じるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、入力された画像データに応じた良好な階調表現が可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに、該網点で表される網点領域の内側に該網点領域の輪郭に沿って光ビームのエネルギーが該網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、画素各々の画素データが階調値で表された多値画像データを該網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーを表す出力画像データに変換する変換手段と、前記出力画像データに応じてエネルギーを変調させた光ビームを予め帯電された像担持体へ照射することによって該像担持体上に該出力画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像を色材により現像する現像手段と、前記現像手段によって現像された色材画像を被転写体へ転写する転写手段と、を備えている。
【００１１】
本発明の画像形成装置の変換手段は、画素各々の画素データが階調値で表された多値画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときの網点で表される網点領域の内側に、網点領域の輪郭に沿って光ビームのエネルギーが網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーを表す出力画像データに変換する。潜像形成手段手段は、出力画像データに応じてエネルギーを変調させた光ビームを予め帯電された像担持体上に照射することによって、像担持体上に出力画像データに応じた静電潜像を形成する。像担持体上には、複数の網点によって構成される静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段によって現像され、静電潜像の各網点で表された網点領域に、各網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーに応じた量の色材が付着されて、色材画像が形成される。色材画像は、転写手段によって被転写体へ転写される。
【００１２】
このように、多値画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときの網点で表される網点領域の内側に、網点領域の輪郭に沿って光ビームのエネルギーが網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーを表す出力画像データに変換し、変換した出力画像データに基づいて像担持体へ静電潜像を形成し、静電潜像を現像した色材画像を被転写体へ転写する。
【００１３】
このため、網点領域の内側に網点領域の輪郭に沿って設けられた低エネルギー領域によって、網点領域内の色材が網点領域の外部へはみ出す事を抑制することができる。
【００１４】
従って、各網点領域と網点領域との間の空隙領域が色材によって潰されることを防ぐことができるので、入力された画像データに応じた良好な階調表現を行うことができる。
【００１５】
また、前記変換手段は、前記網点領域内の前記低エネルギー領域と前記輪郭との間の領域の光ビームのエネルギーが、前記低エネルギー領域より内側の網点領域の光ビームのエネルギーより小さく且つ該低エネルギー領域の光ビームのエネルギーより大きくなるように、前記多値画像データを前記出力画像データに変換することができるので、網点領域内の低エネルギー領域と網点領域の輪郭との間の領域によって網点領域外部へ色材がはみ出すことを防ぐことができると共に、網点領域内の低エネルギー領域によって網点領域内に現像される色材量が少なくなるような領域を設けることができるので、網点領域内の色材が網点領域外部へ広がることを防ぐことができる。
【００１６】
このように、各網点領域を滲みや潰れ無く良好に表現することができるので、入力された画像データに応じた良好な階調表現を行うことができる。
【００１７】
前記変換手段は、前記多値画像データの各画素を複数の微画素に分割した微画素各々に対応する閾値を、前記網点領域の内側に該網点領域の輪郭に沿って内側に光ビームのエネルギーが該網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように予め定めたの閾値マトリクスに基づいて、各画素の階調値と各画素に含まれる微画素各々に対応する前記閾値とを比較した比較結果に基づいて、該多値画像データを二値化することによって前記多値画像データを前記出力画像データに変換することができる。
【００１８】
変換手段は、多値画像データの各画素を複数の微画素に分割した微画素各々に対応する閾値を、網点領域の内側に該網点領域の輪郭に沿って内側に光ビームのエネルギーが該網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように予め定めたの閾値マトリクスに基づいて、多値画像データを二値化することによって出力画像データに変換することができるので、簡易な構成で用意に入力された画像データに応じた良好な階調表現を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、多値画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときの網点で表される網点領域の内側に、網点領域の輪郭に沿って光ビームのエネルギーが網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、網点領域を記録するときの光ビームのエネルギーを表す出力画像データに変換し、変換した出力画像データに基づいて像担持体へ静電潜像を形成し、静電潜像を現像した色材画像を被転写体へ転写するので、網点領域の内側に網点領域の輪郭に沿って設けられた低エネルギー領域によって、網点領域内の色材が網点領域の外部へはみ出す事を抑制することができ、各網点領域と網点領域との間の空隙領域が色材によって潰されることを防ぐことができるので、入力された画像データに応じた良好な階調表現を行うことができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１０は、画像形成装置１０の外部から多値画像データとしての入力画像データを入力される画像入力部１２、画像入力部１２から出力された入力画像データに基づいて後述する変動階調値データとしての出力画像データを生成するための画像処理部１４、及び出力画像データに基づいてレーザビームのエネルギーを変調させて射出することにより（詳細後述）画像を形成する画像出力部１６を含んで構成されている。
【００２２】
なお、本実施の形態では、説明を簡単にするため、解像度６００ｄｐｉである２５６階調の入力画像データが入力され、レーザビームの出力強度を一定とし、解像度２４００ｄｐｉのレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆにて露光エネルギーを制御し、Ｏｎ／Ｏｆｆに対応する２値画像の出力画像データを生成する場合について説明する。
【００２３】
画像入力部１２は、図示を省略したネットワーク等の転送手段を介して画像形成装置１０の外部から多階調の入力画像データを入力するためのインターフェース部１２Ａ、及びインターフェース部１２Ａを介して入力された入力画像データを画像処理部１４へ出力するための画像入力制御部１２Ｂを含んで構成されている。
【００２４】
入力画像データは、例えば、ポストスクリプト（ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ：米国Ａｄｏｂｅ社商標、以下「ＰＳ」という）の他、インタプレス（米国Ｘｅｒｏｘ社商標）等のページ記述言語（ＰＤＬ：Ｐａｇｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）で記述されており、色情報を含むコマンドデータ等を含んで構成されている。
【００２５】
画像入力制御部１２Ｂは、ページ記述言語で記述された入力画像データを解析し、コマンドデータの色情報に基づいて、各画素毎に画像形成装置１０の現像色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）各色毎の濃度値を求める。濃度値は、８ビットのデータによって表されることにより、０から２５５までの階調値（２8階調：２５６階調）の内のいずれかの値が濃度値として求められる。画像入力制御部１２Ｂは、更に、入力画像データの解析によって得られた各画素毎の濃度値を画像処理部１４へ出力する。なお、本実施の形態では説明を簡略化するためにＹ、Ｍ、Ｃ、及びＫ各色の内、Ｋ（ブラック）のみの濃度値に基づいて処理を行う場合を説明するが、Ｙ、Ｍ及びＣについても同様の処理が行われるものとする。
【００２６】
画像処理部１４は、図２に示すように、画像入力部１２から入力された各画素に応じた閾値を選択するための閾値選択部３２と、閾値選択部で選択された閾値に基づいて、入力された画素の濃度値と閾値とを順次比較した比較結果に基づいて各画素の濃度値を二値化することによって、入力画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに出力するレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆを表す出力画像データに変換するための比較部３０と、を含んで構成されている。
【００２７】
閾値選択部３２は、閾値マトリクスに基づいて入力画像データの各画素に対応する閾値を表す閾値データを選択する。図８に示すように、閾値マトリクスは、各画素を複数の微画素に分割した各微画素に対応する閾値をマトリクス状に配列したディザマトリクスである。閾値マトリクス４２は、図８及び図４に示すように、入力画像データの各画素を４個×４個（１６個）配列させたＡ〜Ｐの１６領域によって構成され、Ａ〜Ｐの各領域各々は、図８に示すように各領域を更に４個×４個に分割した１６個の微画素に応じた閾値で構成されている。すなわち、閾値マトリクス４２は、４個×４個（１６個）の画素を１単位とするブロックを網点で記録したときの各網点を、１６個×１６個（２５６個）の微画素によって２５６段階で表現可能に構成されている。なお、以下では、４個×４個の１６個の微画素に応じた閾値を定めたマトリクス（領域Ａ〜Ｐ各々に相当する）を小閾値マトリクスと称して説明する。
【００２８】
図５に示すように、これらのＡ〜Ｐの各領域各々には、各領域に対応するテーブル番号が入力画像データの各画素の濃度値に応じて定められている。各テーブル番号は、各画素を構成する４個×４個（１６個）の微画素各々に対応する閾値を予め定めた小閾値マトリクス、すなわち、１画素に含まれる１６個の微画素各々に対応する閾値を予め定めた小閾値マトリクスの種類を示している。例えば、画像入力部１２から入力された領域Ａに対応する画素の濃度値が１２８であった場合には、閾値選択部３２は、図５に示す領域テーブル４４から、濃度値１２８で且つ領域Ａに対応するテーブル番号として「Ｔａｂｌｅ６４」を選択し、「Ｔａｂｌｅ６４」に対応する予め記憶部３２Ａに記憶された小閾値マトリクス４２Ａ（図８参照）が選択される。選択された小閾値マトリクスは、閾値データとして比較部３０へ順次出力される。
【００２９】
すなわち、記憶部３２Ａには、図５に示す領域テーブル４４、各テーブル番号に対応する小閾値マトリクスが記憶されている。
【００３０】
比較部３０は、画像入力部１２から入力された各画素の濃度値と、閾値選択部３２から入力されたこの画素に対応する小閾値マトリクスの閾値とに基づいて、画素の濃度値と小閾値マトリクスの閾値各々とを比較して、濃度値が閾値以上の微画素のデータを黒「１」とし、濃度値が閾値未満の微画素のデータを白「０」とすることにより、入力画像データによって示される濃淡画像を順次二値化して出力画像データを生成する。
【００３１】
すなわち、閾値マトリクス４２は、入力された各画素の濃度値に応じたテーブル番号が記憶部３２Ａの領域テーブル４４から順次選択されて、例えば、図８に示すような４個×４個の画素サイズの領域から構成される閾値マトリクス４２が求められたときに、この閾値マトリクス４２に示される４個×４個の１６個の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに、この網点で表される網点領域を記録するときに出力するレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆを表すような出力画像データに変換するために、予め各微画素毎に定められた閾値によって構成されている。
【００３２】
比較部３０は、画像入力部１２から入力された各画素の濃度値と、閾値選択部３２から入力された小閾値マトリクスの各閾値とを比較して、濃度値が閾値以上の微画素のデータを、黒を表す「１」とし、濃度値が閾値未満の微画素のデータを、白を表す「０」とすることにより、入力画像データによって示される濃淡画像を二値化して出力画像データを生成し、生成した出力画像データを画像出力部１６へ出力する。
【００３３】
画像出力部１６は、図１に示すように、所謂電子写真方式を用いた画像出力装置であって、入力された出力画像データに基づいた露光信号を生成し、生成した露光信号を後述する画像形成部２１の動作と同期を取りながら画像形成部２１に出力するための制御部１８、制御部１８から入力された露光信号に応じて変調されたレーザビームを出力するための露光部２０、及び露光部２０から出力されたレーザビームに基づいて記録媒体に画像を形成するための画像形成部２１を含んで構成されている。
【００３４】
画像形成部２１は、所定方向に回転される感光体２２を含んで構成され、感光体２２の近傍には、感光体２２の回転方向に向かって順に、感光体２２の表面を帯電させるための帯電ユニット２４、出力画像データに応じたレーザビームを照射することによって感光体２２に出力画像データに応じた静電潜像を形成するための露光部２０、感光体２２上に形成された静電潜像にトナーを付着させることによって静電潜像を現像するための現像ユニット２６、感光体２２上が現像されることによって感光体２２上に形成されたトナー像を記録媒体へへ転写するための転写ユニット２８が設けられている。
【００３５】
露光部２０は、図６に示すように、制御部１８から入力された露光信号に応じたエネルギーのレーザビームを出力するためのレーザダイオード６１が設けられており、レーザダイオード６１のレーザ光射出側には、コリメータレンズ６２、シリンダーレンズ６５、反射ミラー６６及びポリゴンミラー６８が順に設けられている。ポリゴンミラー６８のレーザ光反射側には、ｆ−θレンズ７０、シリンダー部材７４、図示されないレーザビームの位置を検出する位置センサ、及び感光体２２が順に設けられている。
【００３６】
露光信号に基づいたエネルギーのレーザビームがレーザダイオード６１から出力されると、このレーザビームは、コリメータレンズ６２によって略平行光に変換された後に、シリンダーレンズ６５によって副走査方向に集光されて、反射ミラー６６を介してポリゴンミラー６８に結像される。
【００３７】
ポリゴンミラー６８に入射されたレーザビームは、ポリゴンミラー６８の回転により主走査がなされ、ポリゴンミラー６８によって反射変更されたレーザビームは、ｆ−θレンズ７０によって略等速度に主走査が行われるように変換され、シリンダー部材７４によって副走査方向に集光されて感光体２２上に結像される。これによって、感光体２２は、主走査方向に走査露光されると共に、感光体２２の回転によって副走査方向に走査露光されて、感光体２２上に静電潜像が形成される。
【００３８】
感光体２２は、帯電ユニット２４によって一様に帯電された後に、露光部２０による走査露光によって出力画像データに応じた静電潜像が形成され、この静電潜像が現像ユニット２６によって静電潜像に応じたトナーが付着されることにより現像されてトナー像が形成されると、感光体２２上のトナー像は転写ユニット２８によって記録媒体へ転写される。
【００３９】
記録媒体を供給するための図示を省略した用紙供給部から画像出力部１６へ図示を省略した搬送ユニットによって記録媒体が搬送されて、転写ユニット２８の配置位置まで搬送されると、転写ユニット２８と感光体２２との間で挟持搬送されることによって感光体２２上のトナー像が記録媒体へ転写される。記録媒体へ転写されたトナー像は、図示を省略した定着装置の設置位置まで搬送され、この定着装置によって記録媒体上に定着される。
【００４０】
レーザダイオード６１から出力される露光部２０のレーザビームの径は、約５０μｍ（１／ｅ2直径）であり、解像度は２４００ｄｐｉである。図７に示すように、レーザダイオード６１から出力されるレーザビームを１微画素分点灯した場合には、現像ユニット２６における現像に有効な露光エネルギーが得られないが、レーザビームの点灯数を２微画素分、及び６微画素分に増加させると、レーザビームの合成露光エネルギーが増加し、現像に有効な露光エネルギーを得ることができることが分かる。また、レーザビームの点灯数を制御することによって、感光体２２へ出力するレーザビームのエネルギーを変更し、合成露光エネルギーの強弱を制御可能となっている。
【００４１】
本発明の画像形成装置１０では、図７に示すように、複数の微画素に対応するレーザダイオード６１によるレーザビームの出力を合成することによって、現像に有効な露光エネルギー以上の露光エネルギーを得る。また、出力画像データにより示される「１」に設定された微画素の集合によって表される網点領域の輪郭に沿って内側に、レーザビームのエネルギーが網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、閾値マトリクスの閾値を予め定めている。また、網点領域内の低エネルギー領域と輪郭との間の領域におけるレーザビームのエネルギーが、低エネルギー領域より内側の網点領域の、レーザビームのエネルギーより小さく且つ低エネルギー領域のレーザビームのエネルギーより大きくなるように、閾値マトリクスの閾値を予め定めている。
【００４２】
具体的には、入力画像データの各画素の濃度値が全て１２８である場合に、閾値マトリクスに含まれる１６個の各小閾値マトリクス各々の閾値を、図８に示す閾値マトリクス４２に示されるような値に予め定めることによって、図９の閾値マトリクス４２に対応する４個×４個（１６個）の画素サイズから構成された各ブロック４４に示されるように、網点領域４６の内側に網点領域４６の輪郭に沿って低エネルギー領域４８が設けられるとともに、低エネルギー領域４８と網点領域４６の輪郭との間の領域４７のレーザビームのエネルギーが低エネルギー領域４８より内側の領域４９より小さく且つ低エネルギー領域４８より大きくなるように、各閾値が予め定められている。例えば、図８の閾値マトリクス４２では、図９に示すように、網点領域４６内の低エネルギー領域４８より内側の領域４９として、複数の「１」に設定される微画素がレーザビームの主走査方向に連続され、低エネルギー領域４８として、「０」に設定される微画素が主走査方向に２個連続され、網点領域４６の輪郭と低エネルギー領域４８との間の領域４７として、「１」に設定される微画素が主走査方向に２個連続さるように、各微画素各々に対応する閾値が各画素の濃度値に応じて予め定められている。
【００４３】
次に、画像処理部１４で実行される処理を説明する。
【００４４】
画像処理部１４では、ステップ１００において、画像入力部１２から各画素毎の濃度値及び同期信号が入力されたか否かを判別し、否定されると本ルーチンを終了し、肯定されるとステップ１０２へ進む。
【００４５】
ステップ１０２では、閾値選択部３２において、上記ステップ１００で入力された同期信号に基づいて各画素に対応する領域Ａから領域Ｐの何れかの領域を判別し、判別した領域とこの画素の濃度値とに対応するテーブル番号を、記憶部３２Ａの領域テーブルから選択することによって選択したテーブル番号に応じた小閾値マトリクスを選択し、順次比較部３０へ出力する。
【００４６】
次のステップ１０４では、比較部３０において、閾値選択部３２から入力された小閾値マトリクスの各閾値と、上記ステップ１００で入力された対応する画素の濃度値とを比較して、濃度値が閾値以上の微画素のデータを、黒を表す「１」とし、濃度値が閾値未満の微画素のデータを、白を表す「０」とすることにより、入力画像データによって示される濃淡画像を二値化して出力画像データに変換する。
【００４７】
次のステップ１０６では、上記ステップ１０４で生成した出力画像データを画像出力部１６へ出力した後に、本ルーチンを終了する。
【００４８】
画像出力部１６では、入力された出力画像データに基づいて、出力画像データの「１」に設定された微画素に応じてレーザダイオード６１によりレーザビームを点灯させ、「０」に設定された微画素ではレーザダイオード６１によりレーザビームを非点灯とすることによって、エネルギーが調整されたレーザビームを感光体２２の回転に応じて感光体２２へ出力することによって、感光体２２上に出力画像データに応じた静電潜像を形成する。感光体２２上に形成された静電潜像は、現像ユニット２６によってトナーが付着されて現像され、この静電潜像に応じたトナー像が形成された後に、転写ユニット２８により記録媒体へ転写される。
【００４９】
例えば、上記処理ルーチンが実行されることによって、入力画像データの各画素の濃度値が全て１２８である場合には、入力された各画素の領域と濃度値とに応じたテーブル番号が記憶部３２Ａの領域テーブル４４から順次選択されることにより、図８に示す４個×４個の画素サイズの領域から構成される閾値マトリクス４２が求められ、この閾値マトリクス４２の各領域に対応する画素の濃度値と各領域内の閾値各々とを比較することによって、入力画像データから図９に示す二値化された出力画像データが得られる。図９に示す出力画像データは、本発明の画像形成装置１０では閾値マトリクスの閾値が、出力画像データにより示される「１」を示すデータによって表される微画素の集合によって表される網点領域の輪郭に沿って、レーザビームのエネルギーが網点領域より低くなる低エネルギー領域が設けられるように、閾値マトリクスの閾値を予め定めるとともに、網点領域内の低エネルギー領域と輪郭との間の領域のレーザビームのエネルギーが、低エネルギー領域より内側の網点領域のレーザビームのエネルギーより小さく且つ低エネルギー領域のレーザビームのエネルギーより大きくなるように、閾値マトリクスの閾値を予め定めているので、網点領域４６内の微画素のデータが「１」であり、網点領域４６の輪郭に沿って１微画素または２微画素内側の微画素のデータが「０」となっている。
【００５０】
このように、網点領域４６の輪郭に沿って内側に「０」にする微画素が設けられることによって、網点領域４６の輪郭に沿って内側にレーザビームのエネルギーが網点領域４６内より小さい低エネルギー領域を設けることができると共に、「０」にする微画素を網点領域の輪郭より１微画素または２微画素内側に設けることによって、網点領域４６の輪郭と低エネルギー領域との間の領域をレーザビームのエネルギーが網点領域４６内より小さく且つ低エネルギー領域より大きい露光領域とすることができる。
【００５１】
そして、画像出力部１６によって、得られた出力画像データに応じた画像が記録媒体に形成される。
【００５２】
ここで、画像出力部１６には、電子写真方式に限らず、入力された出力画像データの空間周波数に対して固有の応答性があることが知られている。具体的には、図１１に示すように、入力されたステップ状の露光信号５０Ａに対して、線図５０Ｂに示されるような周波数応答が示され、ステップ状の露光信号５０Ａに対して特定の傾き５０Ｃを有する曲線特性が得られることが知られている。ステップ状の信号の振幅が露光信号５０Ａより小さい露光信号５２Ａが入力された場合には、線図５２Ｂに示されるような周波数応答が示され、ステップ状の露光信号５２Ａに対して特定の傾き５２Ｃを有する曲線特性を示す。図１１に示すように、入力信号の振幅レベルにかかわらず、周波数応答の傾き（傾き５０Ｃ及び傾き５２Ｃ）は一定であることから、入力信号の振幅レベルが小さい露光信号５２Ａに対する周波数応答を示す線図５２Ｂの方が、振幅レベルが大きい露光信号５０Ａに対する周波数応答を示す線図５０Ｂに比べて早く、すなわち、よりステップ状の信号の立ち下がり位置に近い位置に収束することが知られている。
【００５３】
本発明の画像形成装置１０で入力画像データの画素の濃度が全て１２８である場合に、入力画像データを二値化した図９に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図９中のＡ―Ｂ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光エネルギーの模式図を、図１３（Ｂ）の細線で示される線図５４Ａに示す。同様に、図９中のＡ−Ｂ間に対応する感光体２２上に形成されたトナー像の現像プロファイルの断面模式図を、図１３（Ｂ）の太線で示される線図５４Ｂに示す。
【００５４】
また、比較のために、入力画像データの各画素の濃度が全て１２８である場合に、従来の方式に基づいて、閾値マトリクスに含まれる１６個の各小閾値マトリクス各々の閾値を本発明のように各網点領域内に低エネルギー領域は設けられず一定のレーザビームのエネルギーで網点を記録するように各閾値が予め定められた図３に示す閾値マトリクス４０に基づいて変換すると、図１２に示すような、各ブロック４４各々内の網点領域を形成する微画素のデータの集合が全て「１」を示すデータで表された出力画像データが得られる。この図１２に示す出力画像データに基づいてレーザダイオード６１によりレーザビームを照射したときの図１２中のＣ―Ｄ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルの模式図を、図１３（Ａ）の細線で示される線図５６Ａに示す。同様に、図１２中のＣ−Ｄ間に対応する感光体２２上に形成されたトナー像の現像プロファイルの断面模式図を、図１３（Ａ）の太線で示される線図５６Ｂに示す。
【００５５】
図１３（Ａ）に示すように、従来技術では、露光エネルギー５６Ａに対して現像プロファイル５６Ｂの応答が追随されていないため、現像プロファイル５６Ｂは、網点領域の輪郭に相当する露光エネルギー５６Ａの立ち下がり位置５６Ｃに対して大幅にはみ出した位置５６Ｄで収束するのに対して、本発明の画像形成装置１０では、図１３（Ｂ）に示すように、網点領域の輪郭に沿って網点領域の内側の露光エネルギー６０より低い露光エネルギー６４の領域が形成されるので、現像されたトナー像の現像プロファイル５４Ｂは、網点領域の輪郭に相当する露光エネルギー５４Ａの立ち下がり位置５６Ｃに対するはみ出し量が従来技術に比べて少なく、位置５６Ｅで収束していることが分かる。
【００５６】
また、本発明の技術によれば、網点領域の輪郭の所定距離内側に露光エネルギーの低い領域５４Ｃが形成されので、網点領域の輪郭に相当する位置５６Ｃと網点領域内の露光エネルギーの高い領域との間に、トナーの付着量の少ない谷となる部分を形成することができるので、網点領域の輪郭を超えて外部に広がろうとするトナーの広がりを防止することができる。
【００５７】
同様に、入力画像データの画素の濃度値が全て１３９である場合に、本発明の画像形成装置１０によって、網点領域の内側に網点領域の輪郭に沿って低エネルギー領域が設けられるとともに、低エネルギー領域と網点領域の輪郭との間の領域のレーザビームのエネルギーが低エネルギー領域より内側の領域より小さく且つ低エネルギー領域より大きくなるように、各閾値が予め定められた、濃度値１３９に対応する閾値マトリクスに基づいて、入力画像データを二値化した図１４に示す出力画像データに基づいて、レーザダイオード６１によりレーザビームを照射したときの図１４中のＥ―Ｆ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光エネルギーの模式図を図１６（Ｂ）の細線で示される線図６８Ａに示す。同様に、図１４中のＥ−Ｆ間に対応する感光体２２上に形成されたトナー像の現像プロファイルの断面の模式図を、図１６（Ｂ）の太線で示される線図６８Ｂに示す。
【００５８】
また、比較のために、入力画像データの各画素の濃度値が全て１３８である場合に、従来の方式に基づいて、図１７に示す各画素の濃度値が全て１３８である場合に対応する閾値マトリクスに基づいて、この入力画像データを出力画像データに変換したところ、出力画像閾値マトリクスに含まれる１６個の各小閾値マトリクス各々の閾値を本発明のように各網点領域内に低エネルギー領域は設けられず一定のレーザビームのエネルギーで網点を記録するように各閾値が予め定められた図１７に示す閾値マトリクスに基づいて変換するため、図１５に示すような、各網点領域を形成する微画素のデータの集合が全て「１」を示すデータで表された出力画像データが得られる。この図１５に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図１５中のＧ―Ｈ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルの模式図を、図１６（Ａ）の細線で示される線図６６Ａに示す。同様に、図１５中のＧ−Ｈ間に対応する感光体２２上に形成されたトナー像の現像プロファイルの断面模式図を、図１６（Ａ）の太線で示される線図６６Ｂに示す。
【００５９】
図１６に示すように、従来技術では、露光エネルギー６６Ａに対して現像プロファイル６６Ｂの応答が追随されていないため、現像プロファイル６６Ｂは、網点領域の輪郭に相当する露光エネルギー６６Ａの立ち下がり位置７０Ａから隣接する網点領域の輪郭に相当する露光エネルギー６６Ａの立ち上がり位置７０Ｂまでの間の、網点領域と網点領域との間の空隙部分６６Ｃに大幅にトナーがはみ出していることがわかる。このため、従来方式では、各網点領域間の空隙部分がトナーにより潰され、良好な階調表現が困難であることがわかる。
【００６０】
一方、本発明の画像形成装置１０によれば、各網点領域の内側の露光エネルギー７２より低い露光エネルギー６４の領域６８Ｄが各々網点領域の輪郭（露光エネルギー６８Ａの立ち下がり位置７０Ａに相当）に沿って形成されているので、現像されたトナー像の現像プロファイル６８Ｂは、網点領域と網点領域との間の空隙部分６８Ｃ内で収束し、網点領域と網点領域との間の空隙領域が潰されずに形成されていることが分かる。このため、高濃度部の良好な階調表現が可能となっていることがわかる。
【００６１】
また、本発明の技術によれば、網点領域の輪郭の所定距離内側に露光エネルギーの低い領域６８Ｅが形成されているので、網点領域の輪郭と網点領域内の露光エネルギーの高い領域との間に、トナーの付着量の少ない谷となる部分を形成することができるので、網点領域の輪郭を超えて外部（網点領域と網点領域との間の空隙部分）に広がろうとするトナーの広がりを防止することができる。
【００６２】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、入力画像データを、予め定められた１または複数の画素を１単位とするブロックの各々を網点で記録するときに出力するレーザビームのエネルギーを表す出力画像データに変換するための閾値マトリクスの各閾値を、網点領域の内側に網点領域の輪郭に沿って露光エネルギーを網点領域より小さくするような低エネルギー領域が設けられるとともに、低エネルギー領域と網点領域の輪郭との間の領域の露光エネルギーが低エネルギー領域より内側の網点領域より小さく且つ低エネルギー領域より大きくなるように、入力画像データの各画素の濃度値に応じて予め定めて、この閾値マトリクスに基づいて入力画像データを二値化した出力画像データに基づいて、電子写真方式により画像を形成するので、形成される画像の各網点領域と網点領域間の空隙領域を潰すことなく再現することができ、階調再現性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、階調値１２８及び１３９を例にした場合を説明したが、階調値が所定値より小さい、すなわち網点の潰れや広がりがないような階調値で有る場合には、従来の閾値マトリクス（例えば、図３に示す閾値マトリクス４０）を用いるようにすればよい。このようにすれば、入力画像データの各画素の濃度値が低い場合には、濃度値に応じて各ブロックの網点を形成し、濃度値が所定値より高い場合には、各網点の輪郭に沿って内側に低エネルギー領域を設けるようにすれば、良好な階調値を得ることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、レーザビームに約５０μｍのビーム径を用い、周辺画素の露光エネルギーと合成し、露光エネルギーの強弱を制御したが、レーザビーム径を細くして、レーザ出力強度を変調したり、露光時間をより細かく制御したり、更には両者の組み合わせでも、所望の露光エネルギー分布を達成されることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略を示すブロック図である。
【図２】画像処理部の機能を示す機能ブロック図である。
【図３】従来の閾値マトリクスの一例を示す模式図である。
【図４】閾値マトリクスを構成する４個×４個（１６個）領域（Ａ〜Ｐ）を示す模式図である。
【図５】入力画像データの各画素の濃度値に応じた、各領域に対応する小閾値マトリクスを示した領域テーブルの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の画像形成装置の露光部を示す概略構成図である。
【図７】各微画素に対応するレーザ光量と、複数の微画素の合成ビームとの関係を示す模式図である。
【図８】本発明の各画素の濃度値が全て１２８の場合の閾値マトリクスを示す模式図である。
【図９】図８に示す閾値マトリクスに基づいて二値化されることによって生成された出力画像データを示す模式図である。
【図１０】画像処理部で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】入力されたステップ状の露光信号に対する周波数応答を表す模式図である。
【図１２】図３に示す従来の閾値マトリクスに基づいて二値化されることによって生成された出力画像データを示す模式図である。
【図１３】（Ａ）は、従来の方式において、入力画像データの各画素の濃度が全て１２８である場合に、従来の方式に基づいて、図３に示す閾値マトリクスに基づいて変換したときの図１２に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図１２中のＣ―Ｄ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルと現像プロファイルの断面を示す模式図であり、（Ｂ）は、本発明の画像形成装置において入力画像データの画素の濃度が全て１２８である場合に、入力画像データを二値化した図９に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図９中のＡ―Ｂ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルと、現像プロファイルの断面を示す模式図である。
【図１４】本発明の各画素の濃度値が全て１２８である場合の閾値マトリクスに基づいて二値化された出力画像データを示す模式図である。
【図１５】従来の発明における各画素の濃度値が全て１３９で有る場合の図１７に示す閾値マトリクスに基づいて二値化された出力画像データを示す模式図である。
【図１６】（Ａ）は、従来の方式において、入力画像データの各画素の濃度が全て１３９である場合に、従来の方式に基づいて、図１７に示す閾値マトリクスに基づいて変換したときの図１５に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図１５中のＧ―Ｈ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルと現像プロファイルの断面を示す模式図であり、（Ｂ）は、本発明の画像形成装置において入力画像データの画素の濃度が全て１３９である場合に、入力画像データを二値化した図１４に示す出力画像データに基づいてレーザビームを照射したときの図１４中のＥ―Ｆ間に対応するレーザビームの感光体２２上の露光プロファイルと、現像プロファイルの断面を示す模式図である。
【図１７】従来の発明における各画素の濃度値が全て１３９である場合の閾値マトリクスを示す模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  画像形成装置
１４  画像処理部
１８  制御部
２０  露光部
２６  現像ユニット
２８  転写ユニット
３０  比較部
４２  閾値マトリクス
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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