(57)【要約】【課題】  転写効率の低下を抑制する。【解決手段】  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レーザビームのエネルギーを表す擬似階調データと、擬似階調データによって表される各網点を記録するときのレーザビームのエネルギーを変動させる凸凹データとを合成することにより生成した出力画像データに基づいて画像形成処理を行うことによって、感光体２２上の静電潜像を構成する各網点内の露光エネルギーの頂点が凹凸となるように調整するともに、トナー像を構成する各網点内のトナーの量（感光体２２に付着したトナーの層厚）を変動させる。【選択図】        図１５
2006256263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを像担持体へ射出することによって、予め帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
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光ビームのエネルギーを表す擬似階調データに変換する変換手段と、
前記擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを該網点内で変動させる変動データを生成する生成手段と、
前記擬似階調データと前記変動データとを合成した変動階調値データを生成する合成手段と、
前記変動階調値データに応じて光ビームのエネルギーを変調させて前記像担持体へ射出するように前記潜像形成手段を制御する制御手段と、
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】
前記生成手段は、前記各網点を記録するときの光ビームのエネルギーの変動量及び変動幅を前記多値画像データに基づいて定め、定めた変動量及び変動幅で光ビームのエネルギーを変動させる変動データを生成する請求項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、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光ビームのエネルギーを表すように各画素の階調値に応じて予め定めた第１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擬似階調データに変換し、
前記生成手段は、擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを該網点内で変動させるように前記微画素各々に対応する閾値を各画素の階調値に応じて予め定めた第２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変動データを生成する、
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の閾値マトリクスは、ディザマトリクスである請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記変換手段とスクリーン角度及びスクリーン周期が同一となるように前記第２の閾値マトリクスに基づいて前記変動データを生成する請求項３または請求項４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像担持体上に形成される各網点に対応するトナー付着量を制御し、ブロック内の網点領域の大きさに応じたトナー付着量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トナー付着量が多くなり高濃度を表現している。
【０００４】
像担持体上に形成されたトナー像の被転写体としての記録媒体への転写は、像担持体に当接させるように配設された転写手段と像担持体との間で記録媒体を挟持搬送すると同時に転写手段に所定の転写電圧や転写電流を印加することによって、像担持体上のトナー像を記録用紙へ転写している。
【０００５】
このような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、帯電特性が保証されている。このようなトナーは、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。詳細には、画像の濃度が高くなるほど像担持体上に付着させるトナーの量を多くすることによってトナー層厚を大きくしているが、単純に濃度に応じてトナー層厚を大きくしても、実際の画像データに応じた濃度が得られないという問題があった。特に、高濃度の画像データに応じて現像されたトナー像は、トナー自信が有する電荷により転写電界が打ち消されて、転写効率が低下するという問題があり、画質劣化を引き起こすという問題があった。また、転写電界を強くしすぎると放電限界を超えてしまい、放電が起こるために、転写効率が低下するという問題があり、画質劣化を引き起こすという問題があった。
【０００６】
このような転写効率の低下を抑制する技術として、例えば、特許文献１の技術によれば、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体へ転写するときに、現像する対象となる色の画像データの量を検出して、検出した画像データの量に基づいて、転写電流を適宜調整することにより転写効率の低下を抑制している。
【特許文献１】特開平１０−１２３８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記従来技術では、現像する対象となる色の画像データの量に応じて転写電流を調整することはできるが、対象となる画像中に高濃度領域や低濃度領域が混在している場合についても一律に同一レベルの転写電流を調整するので、同一画像中の特に高濃度の領域においてトナー電荷により転写時の転写電界がうち消されて転写効率が低下するという問題があった。
【０００８】
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、転写効率の低下を抑制すること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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、光ビームを像担持体へ射出することによって、予め帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、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光ビームのエネルギーを表す擬似階調データに変換する変換手段と、前記擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを該網点内で変動させる変動データを生成する生成手段と、前記擬似階調データと前記変動データとを合成した変動階調値データを生成する合成手段と、前記変動階調値データに応じて光ビームのエネルギーを変調させて前記像担持体へ射出するように前記潜像形成手段を制御する制御手段と、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。
【００１０】
本発明の画像形成装置の合成手段は、擬似階調データと変動データとを合成し、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光ビームのエネルギーを表すと共に各網点を記録するときの光ビームのエネルギーが網点内で変動された変動階調値データを生成する。潜像形成手段は、制御手段による制御により、変動階調値データに応じて光ビームのエネルギーを変調させて射出することによって、変動階調値データに応じた複数の網点によって表される静電潜像を形成する。
【００１１】
現像手段は、像担持体上に形成された静電潜像の各網点の射出された光ビームのエネルギー変動に応じて、付着される色材の量が変動するように色材を付着させることによって静電潜像を現像し、現像した色材画像は、被転写体へ転写される。
【００１２】
このように、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光ビームのエネルギーを表す擬似階調データと、擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを網点内で変動させる変動データとを合成することにより生成した変動階調値データに応じた静電潜像を像担持体に形成するので、現像時に静電潜像の各網点に付着される色材の量を各網点内で変動させることができる。このため、各網点内に付着される色材の量、すなわち像担持体上の色材の層厚が各網点内で変動するような色材画像を被転写体へ転写することができる。このように、像担持体上に形成された色材画像の各網点内の色材の層厚を変動させると、像担持体上の色材が有する電荷が各網点内で変動し、各網点内で色材の電荷の変動が無い場合に比べて転写電界を打ち消す力が少なくなることや、色材層中に存在する空隙が、色材層の静電容量を下げる役割を果たし、放電が発生し難くなることにより、各網点の転写効率の低下を抑制することができると考えられる。従って、色材画像を被転写体へ転写するときの転写効率の低下を抑制することができる。
【００１３】
なお、前記生成手段は、前記各網点を記録するときの光ビームのエネルギーの変動量及び変動幅を前記多値画像データに基づいて定め、定めた変動量及び変動幅で光ビームのエネルギーを変動させる変動データを生成するので、多値画像データの各画素の階調値等に応じて、各網点を記録するときの光ビームのエネルギーの変動量及び変動幅を定めれば、効果的に各網点の転写効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
また、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、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光ビームのエネルギーを表すように各画素の階調値に応じて予め定めた第１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擬似階調データに変換し、前記生成手段は、擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを該網点内で変動させるように前記微画素各々に対応する閾値を各画素の階調値に応じて予め定めた第２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変動データを生成する、ことができる。
【００１５】
変換手段は、第１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閾値とを比較した比較結果に基づいて、多値画像データを二値化して、各微画素を各二値化した値によって、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光ビームのエネルギーを表す。生成手段は、擬似階調データに応じて形成される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを変動させるように微画素各々に対応する閾値を予め定めた第２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閾値とを比較した比較結果に基づいて、この多値画像データを二値化して、各微画素を二値化した値によって、擬似階調データに応じて形成される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを変動させるための変動データを生成する。
【００１６】
このように、第１の閾値マトリクスを用いて多値画像データを擬似階調データに変換すると共に、第２の閾値マトリクスを用いて多値画像データから変動データを生成するので、容易に擬似階調データ及び多値画像データ各々を生成することができる。
【００１７】
なお、前記第１の閾値マトリクスは、ディザマトリクスとしてもよい。
【００１８】
また、前記生成手段は、前記変換手段とスクリーン角度及びスクリーン周期が同一となるように前記第２の閾値マトリクスに基づいて前記変動データを生成するようにすれば、モアレを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、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光ビームのエネルギーを表す擬似階調データと、擬似階調データによって表される各網点を記録するときの光ビームのエネルギーを網点内で変動させる変動データとを合成することにより生成した変動階調値データに応じた静電潜像を像担持体に形成するので、各網点における色材の量が各網点内で変動するような色材画像を被転写体へ転写することができ、色材画像を被転写体へ転写するときの転写効率の低下を抑制することができる、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出力することにより（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の画像種別を判別すると共に判別した画像種別に応じたオブジェクトフラグ及び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１２Ｃ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、オブジェクトを示すオブジェクト情報、及び各オブジェクトの画像種別を表す画像種別情報等を含んで構成されている。
【００２５】
画像入力制御部１２Ｃ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、入力画像データが属する画像種別を判断し、画像種別に応じたオブジェクトフラグを付与することにより、各画素毎にオブジェクトフラグを付与する。また、画像入力制御部１２Ｃ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。濃度値としては、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求められる。画像入力部１２Ｃ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及びオブジェクトフラグを画像処理部１４へ出力する。
【００２６】
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。また、本実施の形態では、入力画像データの各画素の濃度値は、所定濃度値以上である場合を説明する。
【００２７】
画像処理部１４は、図３に示すように、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のレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆを表す擬似階調データに変換するための擬似階調変換部３４、擬似階調データによって表される各網点を記録するときのレーザビームのエネルギーを変動させる変動データとしての凹凸データを入力画像データから生成するための凹凸生成部３８、及び擬似階調データと凹凸データとを合成して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合成部３６を含んで構成されている。
【００２８】
擬似階調変換部３４は、第１の閾値マトリクスに基づいて入力画像データを擬似階調データに変換する。第１の閾値マトリクスは、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。図４及び図５に示すように、閾値マトリクス４０は、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４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４０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。
【００２９】
図６に示すように、この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（以下、領域テーブル４２という）。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、擬似階調変換部３４は、図６に示す領域テーブル４２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３４Ａに記憶された小閾値マトリクス４０Ａ（図４参照）が選択される。
【００３０】
すなわち、記憶部３４Ａには、図６に示す領域テーブル４２がオブジェクトフラグに応じて記憶されるとともに、各テーブル番号に対応する小閾値マトリクスが予め記憶されている。第１の閾値マトリクス４０は、入力された各画素の濃度値及びオブジェクトフラグに応じたテーブル番号が記憶部３４Ａに記憶されている領域テーブル４２から順次選択されて、図４に示すような４個×４個（１６個）の画素サイズの領域から構成される第１の閾値マトリクス４０が求められたときに、この第１の閾値マトリクス４０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のレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆを２値化されたデータで表すことができるように、予め各微画素に応じて定められた閾値によって構成されている。
【００３１】
擬似階調変換部３４では、画像入力部１２から入力された各画素のオブジェクトフラグ及び濃度値に基づいた第１の閾値マトリクスに基づいて、各画素の濃度値と第１の閾値マトリクスの対応する画素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（Ｏｎ）を示す「１」とし、濃度値が閾値未満の微画素のデータを白（Ｏｆｆ）を示す「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擬似階調データを生成する。
【００３２】
例えば、擬似階調変換部３４に入力される各画素の濃度値が全て２３９であり、オブジェクトフラグがグラフィックあった場合には、図４に示す第１の閾値マトリクス４０に基づいて、図８に示す二値化された擬似階調データが生成される。なお、図８において、黒で表現されている領域では微画素のデータは「１」であることを示し、白で表現されている領域では微画素のデータは「０」であることを示している。すなわち、図８に示す二値化された擬似階調データは、４個×４個（１６個）の画素のブロック４１各々を網点で記録するときのレーザビームのＯｎ／Ｏｆｆを「１」または「０」によって表すとともに、網点の大きさを「１」に設定された微画素の集合によって表している。
【００３３】
凹凸生成部３８は、第２の閾値マトリクスに基づいて、入力画像データから凹凸データを生成する。図９に示すように、第２の閾値マトリクス４４は、第１の閾値マトリクス４０と同様に、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て構成されている。凹凸生成部３８は、擬似階調変換部３４と同様に、入力画像データの各画素の濃度値に応じて上記図５に示す各Ａ〜Ｐの領域各々に対応するテーブル番号を予め定めた図６に示す領域テーブル４２と略同様の図示を省略する領域テーブル、各テーブル番号に対応する１画素に含まれる４個×４個（１６個）の微画素各々に対応する閾値を定めた小閾値マトリクス、及び入力画像データを補正するための補正テーブルを予め記憶した記憶部３８Ａを含んで構成されている。なお、これらの領域テーブル及びテーブル番号は、擬似階調変換部３４の記憶部３４Ａに記憶されている領域テーブル４２及びテーブル番号と略同様の機能のため詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２の閾値マトリクス４４は、入力された各画素の濃度値及びオブジェクトフラグに応じたテーブル番号が記憶部３８Ａに記憶されている領域テーブルに基づいて順次選択されて、図９に示すような４個×４個（１６個）の画素サイズの領域から構成される第２の閾値マトリクス４４が求められたときに、対応する第１の閾値マトリクス４０に応じて生成された擬似階調データに基づいて網点を記録するときに出力する各網点のレーザビームのエネルギーを網点内で所定範囲内で変動させるための凸凹データを入力画像データに基づいて生成可能となるように、予め各微画素に応じて定められた閾値によって構成されている。
【００３５】
すなわち、第２の閾値マトリクス４４は、擬似階調データによって形成される網点内のレーザビームのエネルギーを変動させる凸凹データを生成するように、各閾値が第１の閾値マトリクス４０に対応して定められている。
【００３６】
凹凸生成部３８では、画像入力部１２から入力された各画素のオブジェクトフラグ及び濃度値に対応するテーブル番号を記憶部３８Ａの領域テーブルから選択し、第２の閾値マトリクス４４に基づいて、各画素の濃度値を補正テーブルに基づいて補正した濃度値（詳細後述）と対応する微画素の閾値各々とを比較して、補正した濃度値が閾値以上の微画素のデータを黒（Ｏｎ）を示す「１」とし、補正した濃度値が閾値未満の微画素のデータを白（Ｏｆｆ）を示す「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凹凸データを生成する。
【００３７】
例えば、凹凸生成部３８に入力される各画素の階調値が全て２３９であり、且つオブジェクトフラグがグラフィックであった場合には、図９に示す第２の閾値マトリクス４４に基づいて、図１０に示すような二値化された凹凸データが生成される。
【００３８】
すなわち、図１０に示す二値化された凸凹データは、４個×４個（１６個）の画素のブロック４１各々の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変動するように、図８の擬似階調データによって示される各ブロック４１内の、「１」に設定された微画素の集合によって表される網点内に対応する領域に、「０」によって表される微画素が設けられた構成となっている。
【００３９】
なお、本実施の形態では、各網点内に設ける「０」によって表される微画素は、所定方向に不連続な略線状となるように設けられる場合を説明するが、このような形態に限られるものではなく、分散するように設けられていても良い。ただし、この「０」によって表される微画素の数は、擬似階調データによって示される各ブロック内の網点を表す「１」を示す微画素の数に対する割合が所定値未満であるものとする。
【００４０】
合成部３６は、擬似階調変換部３４によって変換された擬似階調データと、凹凸生成部３８によって生成された凹凸データとを合成して変動階調値データとしての出力画像データを生成する。出力画像データとしては、例えば、図１５に示すように、擬似階調データによって示される各ブロック４１内の「１」を示すデータに設定された微画素の集合によって表される各網点内に、凸凹データによって示される所定方向に不連続となるように「０」を示すデータによって表される微画素が合成された出力画像データが生成される。合成部３６は、更に、生成した出力画像データを画像出力部１６へ出力する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
露光部２０は、図２０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６０が設けられており、レーザダイオード６０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６４、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、図示を省略した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。
【００４４】
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６０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６４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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施の形態のレーザダイオード６０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。
【００４９】
図７に示すように、レーザダイオード６０を１微画素分点灯してレーザビームを出力した場合には、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、レーザダイオード６０による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、感光体２２上の露光エネルギーの強弱を制御可能となっている。
【００５０】
制御部１８では、例えば、図１５に示すように、出力画像データとして、各ブロック４１の網点（「１」に設定された微画素の集合によって表される）内に、所定方向に不連続となるような「０」に設定された微画素が合成された出力画像データに基づいて、レーザビームを出力する場合には、制御部１８によって、「１」に設定された微画素ではレーザダイオード６０によるレーザビームを点灯し、「０」に設定された微画素ではレーザダイオード６０によるレーザビームを非点灯するように露光信号を生成して露光部２０へ出力する。これによって制御部１８では、複数の微画素に対応するレーザビームの出力を合成し、現像に有効な露光エネルギー以上の露光エネルギーが得られるように露光部２０を制御することができるように構成されている。また、各網点内の「０」を示す微画素の連属する数を調整するように予め第２の閾値マトリクスの閾値を定めることによって、結果的に、制御部１８では、網点内のレーザビームのエネルギーが変動される領域（すなわち変動幅）を調整することができるように構成されている。
【００５１】
ここで、感光体２２上の電位としては、図２に示すように、現像ユニット２６による現像において最適であるようにＶＨ、ＶＬ、及びＶｂｉａｓの各パラメータが予め設定されている。
【００５２】
ＶＨは感光体２２における最も高い電位を示し、ＶＬは、レーザ露光によって形成された静電潜像の最も低い電位を示し、ＶｂｉａｓはＶＨとＶＬの間に設定される現像ユニット２６にかけられる電位である。Ｖｂｉａｓは、レーザビームが露光された感光体２２上の電位ＶＬよりも高くなるように予め設定される。すなわち、ＶｂｉａｓとＶＬとの電位差をＶｃｏｎｔとすると、ＶＬはＶｂｉａｓに対して感光体２２上に形成された静電潜像にトナーが安定して付着するように、最適な値に設定される。また、ＶＨとＶｂｉａｓとの電位差をＶｃｌｎ（Ｖｃｌｎの値は絶対値とする）とすると、ＶＨは、Ｖｂｉａｓに対して、感光体２２の表面にトナーが付着せず、且つバックグランド部にトナーが付着しないように、最適な値に設定される。すなわち、複数の微画素に対応するレーザビームの出力を合成し、現像に有効なエネルギー以上のレーザビームを感光体２２へ出力することによって、Ｖｂｉａｓ以上ＶＬ以下の範囲の潜像電位が得られるように、レーザビームのエネルギーが調整されている。
【００５３】
次に、画像処理部１４の各機能部（擬似階調変換部３４、凹凸生成部３８、及び合成部３６）各々で実行される処理を説明する。
【００５４】
なお、本実施の形態では、入力画像データの各画素の濃度値は全て２３９であり且つオブジェクトフラグは全てグラフィックデータを表すフラグである場合を説明する。
【００５５】
擬似階調変換部３４では、図１２に示す処理ルーチンが実行されて、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各画素のオブジェクトフラグが入力されるまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ１０２へ進む。
【００５６】
ステップ１０２では、上記ステップ１００で入力された各画素のオブジェクトフラグ及び濃度値に対応するテーブル番号を記憶部３４Ａ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閾値マトリクスを記憶部３４Ａから選択する。
【００５７】
次のステップ１０４では、各画素の濃度値と、上記ステップ１０２で選択した各画素の濃度値と選択した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二値化して擬似階調データを生成する。ステップ１０４の処理によって、例えば、図４に示す第１の閾値マトリクス４０に基づいて、図８に示す２値データとしての擬似階調データが生成される。
【００５８】
次のステップ１０６では、上記ステップ１０４で生成した擬似階調データを合成部３６へ出力した後に、本ルーチンを終了する。
【００５９】
一方、凹凸生成部３８では、図１３に示す処理ルーチンが実行されて、ステップ２００において、画像入力部１２から各画素毎の濃度値及び各画素のオブジェクトフラグが入力されるまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ２０２へ進む。
【００６０】
ステップ２０２では、上記ステップ２００で入力されたオブジェクトフラグ及び濃度値に対応するテーブル番号を記憶部３８Ａ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閾値マトリクスを記憶部３８Ａから選択する。なお、凹凸データ生成部では、擬似階調変換部３４の記憶部３４Ａに記憶されている閾値マトリクスのスクリーンパラメータに依存し、少なくともスクリーン角が擬似階調変換部３４で用いられる角度と同じになるように閾値マトリクスが選択される。また、スクリーン周期は、整数分の１や整数倍の周期でも可能だが、カラーなど多色刷りの場合には、色モアレや原稿モアレが発生しやすくなるので、スクリーン周期についても、擬似階調変換部３４で用いられるスクリーン周期と同一の周期とすることが好ましい。また、擬似階調変換部３４の記憶部３４Ａに記憶されている閾値マトリクスのスクリーンが、非周期性のスクリーンであった場合には、この限りではないのは明白である。
【００６１】
次のステップ２０４では、上記ステップ２００で入力された各画素の濃度値を、図１１の補正直線に基づいて補正する。ステップ２０４の処理によって、例えば、濃度値が２３９の画素の濃度値は１５となるように補正される。
【００６２】
なお、本実施の形態では、図１１に示すような入力画像データ（各画素の濃度値）と補正データとの関係が直線的な関係となるように、入力された各画素の濃度値が補正される場合を説明するが、二次曲線的な関係となるように補正してもよいし、また、数式に基づいて算出するようにしてもよく、このような形様に限られるものではない。また、さらに閾値マトリクスの閾値を、補正ずみのデータとしても良い。
【００６３】
次のステップ２０６では、各画素の濃度値を上記ステップ２０４で補正した各画素の濃度値と、上記ステップ２０２で選択した閾値マトリクスの閾値各々とを比較して、補正した濃度値が閾値以上の微画素のデータを黒「１」とし、補正した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二値化して擬似階調データを生成する。ステップ２０６の処理によって、図９に示す第２の閾値マトリクス４４に基づいて図１０に示す２値データとしての凹凸データが得られる。
【００６４】
次のステップ２０８では、上記ステップ２０６で生成した凹凸データを合成部３６へ出力した後に、本ルーチンを終了する。
【００６５】
合成部３６では、図１４に示す処理ルーチンが実行されてステップ３００へ進み、擬似階調変換部３４から擬似階調データが入力されると共に、凹凸生成部３８から凹凸データが入力されるまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ３０２へ進む。
【００６６】
ステップ３０２では、入力された擬似階調データと凹凸データとの論理積を求めることによって、擬似階調データと凹凸データとを合成する。
【００６７】
ステップ３０２の処理では、例えば、図８に示す擬似階調データ（図８では、「１」に設定された微画素が黒い領域で示されると共に、「０」に設定された微画素が白い領域で示されている）と、図１０に示す凹凸データ（図１０では、「１」に設定された微画素が黒い領域で示されると共に、「０」に設定された微画素が白い領域で示されている）との論理積を求めることによって二値データ（以下、出力画像データという）が合成される。
【００６８】
次のステップ３０４では、上記ステップ３０２の処理によって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。
【００６９】
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６０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、一次転写ユニット２８及び二次転写ユニット３２に転写された後に記録媒体に転写される。
【００７０】
本発明の画像形成装置１０を使用し、記録媒体に、富士ゼロックスオフィスサプライ社製のリサイクル紙（商品名「ＷＲ紙」）を用いて、各画素の階調値が全て２３９の入力画像データから生成した出力画像データに基づいて画像形成部２１において感光体２２に静電潜像を形成し、静電潜像に形成され現像されたトナー像がＷＲ紙に転写されたと同時に画像形成装置１０の電源を切り、「ＷＲ紙」に転写されたトナーをエアブローで飛ばし、エアブロー前後の「ＷＲ紙」の重量変化から転写効率を測定したところ、転写効率９０％という良好な結果が得られた。
【００７１】
なお、転写効率は、転写効率＝（転写トナー量）／[（転写トナー量）+（未転写トナー量）]で算出した。また、一回の転写効率測定が終了する度に感光体２２上の残トナーを除去した後に、転写効率を測定する一連の実験を複数回繰り返して測定した転写効率の平均値を、最終的な測定結果としての転写効率とした。
【００７２】
同様に、従来用いられているように、擬似階調データに基づいて画像形成処理を行った場合の転写効率を測定したところ、転写効率は８０％であった。このため、本発明の画像形成装置１０によれば、転写効率の向上が見られたといえる。
【００７３】
また、本発明の画像形成装置１０において、図１５に示す出力画像データが生成され、この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の模式図を、図１６に示す。同様に、図１５中のＡ−Ｂ間に対応する感光体２２上に形成されるトナー像の現像プロファイルの模式図を、図１７に示す。
【００７４】
また、比較対照として、擬似階調変換部３４で生成された図８に示す擬似階調データに基づいて、感光体２２へレーザビームを照射したときの図８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１８に示す。同様に、図８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模式図を、図１９に示す。
【００７５】
図１８及び図１９に示すように、擬似階調データに基づいたレーザビームの露光プロファイル及び現像プロファイルは、合成された露光エネルギーの頂点部が略平らになっている。一方、本発明の画像形成装置１０では、図１６及び図１７に示すように、擬似階調データに凹凸データを合成した出力画像データに基づいて露光を行うので、出力画像データに基づいたレーザビームの露光プロファイル及び現像プロファイルは、合成された露光エネルギーの頂点部に凹凸が形成されていることが分かる。このため、本発明の画像形成装置１０によれば、擬似階調データと凹凸データとを合成した出力画像データに基づいて画像形成処理を行うことによって、感光体２２上の静電潜像を構成する各網点内の露光エネルギーの頂点が凹凸となるように調整することができるとともに、トナー像を構成する各網点内のトナーの量（感光体２２に付着したトナーの層厚）を変動させることができるので、感光体２２上に付着しているトナー層が有する電荷が各網点内で変動し、各網点内でトナーの電荷の変動が無い場合に比べて転写電界を打ち消す力が少なくなることから、各網点の転写効率の低下を抑制することができると考えられる。従って、転写効率の低下を抑制することができると考えられる。
【００７６】
また、感光体２２上の静電潜像を構成する各網点内の露光エネルギーの頂点が凹凸となるように調整するともに、トナー像を構成する各網点内のトナーの量（感光体２２に付着したトナーの層厚）を変動させることにより、転写時に、感光体２２と転写ロール２９間で蓄えられる電荷が減るので、感光体２２及び転写ロール２９の回転によってトナー像が感光体２２から剥離されるときに剥離放電する電荷が減少することから、転写効率の低下を抑制することができると考えられる。
【００７７】
以上説明したように、本発明の画像形成装置１０では、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のレーザビームのエネルギーを表す擬似階調データと、擬似階調データによって表される各網点を記録するときのレーザビームのエネルギーを変動させる凹凸データとを合成することにより生成した出力画像データに応じた静電潜像を感光体２２に形成し、各網点における色材の量が各網点内で変動するようなトナー像を記録媒体へ転写するので、感光体２２上の静電潜像を構成する各網点内の露光エネルギーの頂点が凹凸となるように調整することができるとともに、トナー像を構成する各網点内のトナーの量（感光体２２に付着したトナーの層厚）を変動させることができるので、転写効率の低下を抑制することができる、という効果が得られる。
【００７８】
また、凹凸生成部３８で生成される凹凸データは、擬似階調変換部３４で用いられるスクリーン角と同一角度且つ同一周期となるように調整するため、擬似階調変換部３４におけるスクリーンと凹凸生成部３８で生成された「０」に設定された微画素とに干渉縞が発生することを抑制することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、６００ｄｐｉの２５６階調の入力画像データを２４００ｄｐｉの２値画像に変換する場合について説明するため、第１の閾値マトリクス４０は、４個×４個の１６個の画素サイズの領域によって構成されると共に、各領域（各画素サイズ）は、４個×４個の１６個の微画素に分割される場合を説明したが、このような値に限られるものではなく、解像度や現像色に応じて変更してもよく、また任意の値を設定するようにしてもよい。その場合、設定した値に応じた閾値マトリクスを用意するようにすればよい。
【００８０】
なお、本実施の形態では、入力画像データの各画素の濃度値は、所定濃度値以上である場合を説明したが、所定濃度値未満の場合には、凸凹データの生成を行わずに擬似階調データに基づいて画像形成を行うようにしてもよい。
【００８１】
また、本実施の形態では、画像種別がグラフィックデータである場合を説明したが、画像種別が文字線画であった場合には、凹凸生成部３８では、入力される各画素の濃度値に関係なく、全ての微画素を「１」とする凹凸データを生成するようにすればよい。
【００８２】
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、更には両者の組合せでも、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。なお、本実施の形態では、第１の閾値マトリクス４０及び第２の閾値マトリクス４４に基づいて、各々擬似階調データ及び凹凸データを生成して、これらの擬似階調データと凹凸データとを合成した出力画像データに基づいて露光を行うことによって、各網点を記録するときのレーザビームのエネルギーを変動させる場合を説明したが、このような形態に限られるものではない。
【００８３】
例えば、各網点を網点の大きさを示すパルス幅及び網点の濃度によって間欠パルスを発生させ、このパルス信号に基づいた露光を行うようにし、露光部２０にこのパルス信号に対して出力光強度がオーバーシュートを発生する特性を持たせることによって、各網点を形成するための露光エネルギーを変動させて、網点内の露光エネルギーのレベルが変動されるように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【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】感光体の表面における電位設定を表す模式図である。
【図３】画像処理部の機能を示す機能ブロック図である。
【図４】第１の閾値マトリクスの一例を示す模式図である。
【図５】第１の閾値マトリクス及び第２の閾値マトリクスを４×４画素サイズに分割した各領域を示す模式図である。
【図６】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】第１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擬似階調データの一例を示す模式図である。
【図９】第２の閾値マトリクスの一例を示す模式図である。
【図１０】第２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凹凸データの一例を示す模式図である。
【図１１】凹凸生成部に入力された各画素の濃度値と補正後の補正データとの関係を示す線図である。
【図１２】擬似階調変換部における処理を示すフローチャートである。
【図１３】凹凸生成部における処理を示すフローチャートである。
【図１４】合成部における処理を示すフローチャートである。
【図１５】擬似階調データと凹凸データとを合成した出力画像データの一例を示す模式図である。
【図１６】本発明の出力画像データに基づく前記図１５のＡ―Ｂ線に対応する感光体上の主走査方向に、露光されたレーザビームのエネルギーを示す露光プロファイルの模式図である。
【図１７】本発明の出力画像データに基づく前記図１５のＡ―Ｂ線に対応する感光体上の主走査方向に、現像されたトナー像の現像プロファイルの模式図である。
【図１８】擬似階調データに基づく前記図８のＣ―Ｄ線に対応する感光体の主走査方向に、露光されたレーザビームのエネルギーを示す露光プロファイルの模式図である。
【図１９】擬似階調データに基づく前記図８のＣ−Ｄ線に対応する感光体の主走査方向に、現像されたトナー像の現像プロファイルの模式図である。
【図２０】本発明の画像形成装置の露光部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  画像形成装置
１６  画像出力部
２０  露光部
２６  現像ユニット
３２  二次転写ユニット
３４  擬似階調変換部
３６  合成部
３８  凹凸生成部
【図１】
2006256263.tif 000003
【図２】
2006256263.tif 000004
【図３】
2006256263.tif 000005
【図４】
2006256263.tif 000006
【図５】
2006256263.tif 000007
【図６】
2006256263.tif 000008
【図７】
2006256263.tif 000009
【図８】
2006256263.tif 000010
【図９】
2006256263.tif 000011
【図１０】
2006256263.tif 000012
【図１１】
2006256263.tif 000013
【図１２】
2006256263.tif 000014
【図１３】
2006256263.tif 000015
【図１４】
2006256263.tif 000016
【図１５】
2006256263.tif 000017
【図１６】
2006256263.tif 000018
【図１７】
2006256263.tif 000019
【図１８】
2006256263.tif 000020
【図１９】
2006256263.tif 000021
【図２０】
2006256263.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月23日(2005.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006256263.tif 000023
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006256263.tif 000024