(57)【要約】【課題】画像の鮮鋭性や書き込み位置精度に優れモアレが発生しにくい誤差拡散法を採用した場合でも、「粒状度」の値が０．３０以下という良好な粒状性を達成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】照射光の主走査方向及び副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをそれぞれＬｐ１，Ｌｐ２とし、感光体ドラム１上での照射光の主走査方向及び副走査方向のビーム径をＤ１，Ｄ２としたとき、Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たし、現像装置４で用いる現像剤中のトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、入力画像データに擬似中間調処理を施して出力用画像データを生成する擬似中間調処理手段と、該出力用画像データに基づいてビーム状の照射光を該像担持体に照射して潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを備え、
該擬似中間処理手段が、誤差拡散法によって擬似中間調処理を行なうものである画像形成装置において、
該照射光の主走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ１とし、該照射光の副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ２とし、該像担持体上での該照射光の主走査方向のビーム径をＤ１とし、該像担持体上での該照射光の副走査方向のビーム径をＤ２としたとき、Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たし、
該現像装置で用いる現像剤中のトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、入力画像データに擬似中間調処理を施して出力用画像データを生成する擬似中間調処理手段と、該出力用画像データに基づいてビーム状の照射光を該像担持体に照射して潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを備え、
該擬似中間処理手段が、誤差拡散法によって擬似中間調処理を行なうものであり、
該露光装置における光源が複数の発光部を有するものである画像形成装置において、
該照射光の主走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ１とし、該照射光の副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ２とし、該像担持体上での該照射光の主走査方向のビーム径をＤ１とし、該像担持体上での該照射光の副走査方向のビーム径をＤ２としたとき、Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たし、
該現像装置で用いる現像剤中のトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記光源が、１チップ上に複数の発光部がアレイ状に配列された発光部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、
上記像担持体が、電荷発生層の上に電荷輸送層が形成された積層型の感光体であり、
該電荷輸送層の厚さをｄとしたとき、ｄ＜Ｄ１及びｄ＜Ｄ２の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置において、
上記トナーを構成する樹脂に対する色材の質量の比率が３．０〜８．０％であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの画像形成装置において、
上記解像度が６００ｄｐｉ以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置において、
各画素に対する上記照射光のデューティー比が５０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置において、
各画素に対する上記照射光による書き込み時間の逆数である画素クロック周波数が３０ＭＨｚであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、
互いに異なる色の複数のトナー像を転写体に重ね合わせてカラー画像を形成するものであり、
該複数のトナー像の少なくとも１色のトナー像が、上記露光装置で潜像を形成し上記現像装置で該潜像を現像して得られたトナー像であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９の画像形成装置において、
上記複数のトナー像が、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のトナー像であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記４色のトナー像のうち、シアン、マゼンタ及びイエローの３色のトナー像が、上記露光装置で潜像を形成し上記現像装置で該潜像を現像して得られたトナー像であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関するものである。詳しくは、擬似中間調処理で得られた画像データに基づいて強度変調したビーム状の照射光を像担持体に照射して潜像を形成し、その潜像を現像して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置として、像担持体としての感光体ドラムと、帯電手段と、露光装置と、現像装置とを備えた電子写真プロセスを用いる電子写真方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置の感光体ドラムは導体の表面に感光体を塗布することによって形成され、所定方向に回転駆動される。帯電手段は、感光体の表面を所望の電位に帯電する。露光装置は、感光体を露光して所望の画像に対応する静電潜像を感光体上に形成する。現像装置は、露光装置によってつくられた静電潜像をトナーによって現像し感光体上にトナー像を形成する。感光体上のトナー像は、紙などの転写体上に転写され、定着手段で加熱されて転写体上に定着される。
【０００３】
上記電子写真方式の画像形成装置で用いる露光装置は、光源としてのＬＤ（レーザーダイオード）を画像データに基づいて制御し、ＬＤから感光体に照射されるレーザー光の強度を変調する。この強度変調されたレーザー光は、コリメートレンズ、アパーチャー、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズを介して、感光体上に結像され、感光体上で走査される。これにより、所望の画像に対応する静電潜像を感光体上に形成することができる。
【０００４】
また、スキャナー等の画像入力部で読み取られた入力画像データは画像処理部に送られる。画像処理部では入力画像データに対してフィルタ処理、γ変換処理、擬似中間調処理といった各種画像処理を行い、処理結果を出力用画像データとしてビデオ信号処理部へと受け渡す。ビデオ信号処理部では、この出力用画像データを画像信号へと変換し、所定のタイミングで上記ＬＤを駆動させる。
【０００５】
ここで、上記入力画像データは、例えば写真などのピクトリアル画像では１画素あたり８〜１２ｂｉｔの多値データを持つ。これに対して紙等の転写体上に出力される画像を形成する画像形成装置（電子写真方式を含む）では、１画素あたりで表現が可能な階調数は実質的には非常に少ない。このような問題を解決するために、画像形成装置では、解像度を６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなどと向上させ、複数の画素を使用して画像濃度を面積的に変調して、擬似的に中間調の画像を表示する。この入力画像データを、擬似的な中間調画像に変換する工程で施される画像処理が、擬似中間調処理である。
【０００６】
擬似中間調処理は、一般的にＡＭスクリーンとＦＭスクリーンに大きく分けることができる。ＡＭスクリーンの代表的な方法としては、ディザ法がある。ディザ法の詳細の説明は省略するが、ディザ法では一定の周期で配列された網点を形成し、網点の大きさを変えることによって、中間調の表現をおこなう。ディザ法は上述したように中間調処理後の画像が、一定の周期構造を持つといった特徴をもつ。
これに対して、ＦＭスクリーンの代表的な方法としては、誤差拡散法がある。誤差拡散法についても詳細の説明は省略するが、誤差拡散法ではトナー付着部分（レーザーによって書き込みをおこなう部分）の密度を変化させることによって面積階調をおこない、中間調の表現をおこなう。このようにトナー付着部分の密度を変化させるため、画像は一定の周期を持たず、その空間周波数のスペクトラムはブロードな山形になる。この誤差拡散法を用いた画像形成装置については、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２８６８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、電子写真方式の画像形成装置で用いる擬似中間調処理方法としては、ＡＭスクリーンに属するディザ法が主流であった。これは、画質項目である（１）粒状性（ざらつき感）、（２）階調性、（３）色モアレ、及び（４）計算負荷から総合的に判断して、ディザ法を採用した方が画質が優れているためである。これに対し、誤差拡散法を電子写真方式の画像形成装置に採用した場合には、上記画質項目（１）の「粒状性（ざらつき感）」の点で良好な画質が得られない。そのため、電子写真方式の画像形成装置で用いる中間調処理方法としては誤差拡散法が主流とはなっていなかった。特に、高画質画像の出力が要求される電子写真方式のフルカラー画像形成装置では「粒状性（ざらつき感）」が問題となるため、誤差拡散法が採用されていなかった。
【０００９】
しかしながら、誤差拡散法を使用した場合は、次のような長所がある。
▲１▼ディザ法を代表とするＡＭスクリーンに比べて、鮮鋭性に優れた画像の出力が実現できる。
▲２▼ディザ法に比べて書き込みの位置精度が低いことによる異常画像の発生が少ない。
▲３▼周期的構造を持つような入力データが入力された場合にモアレが発生することがない。
▲４▼カラー画像形成装置においては色モアレなどが発生することがない。
これらの長所のうち特に上記▲１▼と▲２▼の長所が重要である。近年、電子写真方式の画像形成装置の高画質化、すなわちオフセット印刷などの印刷方式をも上回る粒状性と鮮鋭性の両立による高画質化が要求されてきている。この高画質化にあたっては、上記▲１▼の長所が重要である。また、印刷方式のような装置の大型化・複雑化が許容されない（印刷方式に比べて高精度のメカ駆動系の採用が難しい）電子写真方式の画像形成装置では、画像の書き込み位置精度（印字の位置精度）の許容範囲を広げることが、課題の一つになっている。この画像の書き込み位置精度の許容範囲を広げるためには、上記▲２▼の長所が重要である。
【００１０】
本発明は以上の背景の下でなされたものである。その目的は、画像の鮮鋭性や書き込み位置精度に優れモアレが発生しにくい誤差拡散法を採用した場合でも、「粒状度」の値が０．３０以下という良好な粒状性を達成できる画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、入力画像データに擬似中間調処理を施して出力用画像データを生成する擬似中間調処理手段と、該出力用画像データに基づいてビーム状の照射光を該像担持体に照射して潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを備え、該擬似中間処理手段が、誤差拡散法によって擬似中間調処理を行なうものである画像形成装置において、該照射光の主走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ１とし、該照射光の副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ２とし、該像担持体上での該照射光の主走査方向のビーム径をＤ１とし、該像担持体上での該照射光の副走査方向のビーム径をＤ２としたとき、Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たし、該現像装置で用いる現像剤中のトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、像担持体と、入力画像データに擬似中間調処理を施して出力用画像データを生成する擬似中間調処理手段と、該出力用画像データに基づいてビーム状の照射光を該像担持体に照射して潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを備え、該擬似中間処理手段が、誤差拡散法によって擬似中間調処理を行なうものであり、該露光装置における光源が複数の発光部を有するものである画像形成装置において、該照射光の主走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ１とし、該照射光の副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをＬｐ２とし、該像担持体上での該照射光の主走査方向のビーム径をＤ１とし、該像担持体上での該照射光の副走査方向のビーム径をＤ２としたとき、Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たし、該現像装置で用いる現像剤中のトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記光源が、１チップ上に複数の発光部がアレイ状に配列された発光部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、上記像担持体が、電荷発生層の上に電荷輸送層が形成された積層型の感光体であり、該電荷輸送層の厚さをｄとしたとき、ｄ＜Ｄ１及びｄ＜Ｄ２の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置において、上記トナーを構成する樹脂に対する色材の質量の比率が３．０〜８．０％であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの画像形成装置において、上記解像度が６００ｄｐｉ以上であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置において、各画素に対する上記照射光のデューティー比が５０％以下であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置において、各画素に対する上記照射光による書き込み時間の逆数である画素クロック周波数が３０ＭＨｚであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、互いに異なる色の複数のトナー像を転写体に重ね合わせてカラー画像を形成するものであり、該複数のトナー像の少なくとも１色のトナー像が、上記露光装置で潜像を形成し上記現像装置で該潜像を現像して得られたトナー像であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記複数のトナー像が、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のトナー像であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記４色のトナー像のうち、シアン、マゼンタ及びイエローの３色のトナー像が、上記露光装置で潜像を形成し上記現像装置で該潜像を現像して得られたトナー像であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１乃至１１の画像形成装置では、擬似中間調処理手段で誤差拡散法によって擬似中間処理を行ない、出力用画像データを生成することにより、次の▲１▼乃至▲３▼のような効果が得られる。
▲１▼鮮鋭性に優れた画像を出力できる。
▲２▼書き込みの位置ズレなどの影響が画像上に現れることなく中間調を表現することができる。
▲３▼モアレが発生することのなく中間調を表現することができる。
従来、このような効果が得られる誤差拡散法で擬似中間調処理を行なった場合、「粒状性」が悪化し、本来均一であるべき画像領域においてざらついた印象を与えることが問題となっていた。特に写真などのピクトリアル画像においては画質劣化の非常に大きな原因となっていた。この画質劣化について本発明者が鋭意研究を行なった結果、画像（潜像）の空間周波数によって微視的な現像電界が変化することが関連していることがわかった。すなわち、低い空間周波数の画像部分については潜像のトナー付着予定領域のサイズが比較的大きく、像担持体の表面に沿った方向での現像電界強度の空間分布がブロードになる。その結果、低い空間周波数の画像部分では各画素におけるトナー付着面積が大きくなり、「粒状性」が悪化してざらついた画像になってしまう。このように擬似中間調処理後の画像データには本来存在しないような低周波の濃度変動が現像後の画像には発生するといった問題を引き起こす。
そこで、請求項１乃至１１の画像形成装置では、上記照射光のビーム径Ｄを、解像度に基づいて算出される１画素の長さＬｐよりも小さくしている。これにより、擬似中間調処理法として、特定な周期構造を持たない誤差拡散法を使用しても、上記現像電界の空間周波数依存性の影響を受けやすい低空間周波数の画像部分が発生しにくくなる。従って、低空間周波数の画像部分の発生に起因した粒状性の悪化を抑制することができる。
更に、発明者らが上記ビーム径等の条件下で体積平均粒径が異なるトナーを用いて実験を行った結果、トナーの体積平均粒径が特定の範囲にある場合に、良好な「粒状性」が得られることを見い出した。すなわち、トナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下の場合に、所定の計算式で求めた「粒状度」の値を０．３０以下にできることがわかった。この「粒状度」の値が０．３０以下という条件は、電子写真方式の画像形成装置以外の印刷をはじめとするハードコピー機器と比較しても遜色なく、高画質の要件を十分満たすと考えられる条件である。この「粒状度」の定義等については、後に詳述する。
なお、上記トナーの体積平均粒径の下限については、トナー製造の低コスト化やトナー飛散の防止等の観点から３μｍ以上が好適である。より好ましい範囲は４．５μｍ以上である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真式のカラー画像形成装置（以下「画像形成装置」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置７、定着装置８等を備えている。帯電装置２は、図中矢印方向に回転する感光体ドラム１の表面を所望の電位に帯電する。露光装置３は、感光体ドラム１の表面を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１上に形成する。現像装置４は、露光装置３によって形成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム１上にトナー像を形成する。転写装置５は、感光体ドラム１上のトナー像を不図示の搬送手段によって搬送される紙などの転写体としての記録シート６上に転写する。クリーニング装置７は、転写装置５で記録シート６上に転写されず感光体ドラム表面に残ったトナーを清掃する。転写装置５によってトナー像を転写された記録シート６は定着装置８へ搬送される。定着装置８ではトナーは加熱され、記録シート６上に定着される。
感光体ドラム１は図２中の矢印方向に回転するため、上記帯電、露光、現像、転写などの工程を繰り返すことによって記録シート６上に所望の画像が形成されていく。
【００１４】
本画像形成装置の露光装置３は、いわゆるＬＤ（レーザーダイオード）から出射したビーム状のレーザー光を出力画像に対応させて光変調を行う。このＬＤから発光されたレーザー光は、いわゆるコリメートレンズ、アパーチャー、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズを介して、感光体ドラム１上に結像するようになっている。ポリゴンミラーは、回転する多面鏡であり、この回転によってレーザー光が感光体ドラム１上を走査するようになっている。このため、感光体ドラム表面を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を形成することができる。
【００１５】
図３は画像処理部１０を含む制御系の要部を示すブロック図である。画像入力部１１はデジタル複写機などのスキャナーに相当し、原稿を読み取った入力画像データを画像処理部１０に送る。画像処理部１０のＭＴＦフィルタ処理部１０１、γ変換処理部１０２及び擬似中間処理手段としての擬似中間処理部１０３では、上記入力画像データに対してフィルタ処理、γ変換処理、擬似中間調処理といった各種画像処理を行う。そして、その処理結果を出力用画像データとしてビデオ信号処理部１２へと受け渡す。ビデオ信号処理部１２では、この出力用画像データを画像信号へと変換し、所定のタイミングで上記露光装置３のＬＤを駆動させる。また、複数のＬＤを搭載した画像形成装置では、このビデオ信号処理部１２において、使用するＬＤごとに画像信号を配分していく。
【００１６】
上記現像装置４で使用するトナーは、その製造方法によって、粉砕トナーや重合トナーがあるが、いずれもバインダー樹脂と呼ばれる樹脂と顔料とを混合したものである。また、トナー中には、ワックス・帯電制御剤などが含まれる場合もある。さらに、酸化ケイ素や酸化チタンなどを外添する場合もある。
【００１７】
上記感光体ドラム１の感光体としては例えば有機感光体を用いることができる。この有機感光体は、アルミ製のドラム上に順に、下引き層（ＵＬ層）、電荷発生層（ＣＧ層）、電荷輸送層（ＣＴ層）を順次積層して形成された、積層型の感光体である。
【００１８】
次に、本実施形態の画像形成装置のより具体的な実施例について、比較例とともに説明する。
（実施例１）
実施例１の感光体ドラム１は導体（アルミニウムなど）の表面に、感光体を膜厚２５μｍで塗布することによって形成され、図２中の矢印方向に回転する。この感光体は、いわゆる電荷輸送層（ＣＴ層）２０μｍ、電荷発生層（ＣＧ層）１μｍ、下引き層（ＵＬ層）４μｍの積層型ＯＰＣである。感光体ドラム１の直径は９０ｍｍであり、周速は２４５ｍｍ／ｓｅｃである。
帯電装置２は、いわゆる接触ローラ型の帯電装置であり、芯金上にいわゆる中抵抗の導電性をもつ弾性層（厚み３ｍｍ）が形成された構成の帯電ローラに、電源によって直流電圧（−１．２１ｋＶ）を印加し、感光体を均一（−５５０Ｖ）に帯電する。
露光装置３は、帯電装置２で均一に帯電された感光体の表面に、目的の画像に対応した光を照射することによって、静電潜像を形成する。露光装置の光源はＬＤ（レーザーダイオード）であり、ポリゴンミラーによって、感光体上をレーザービームで照射しながら走査していく。いわゆるビーム径は主走査方向が４０μｍ（＝Ｄ１）、副走査方向が４０μｍ（＝Ｄ２）である。
現像装置４はいわゆる２成分現像装置であり、トナー（体積平均粒径５．５μｍ）とキャリア（粒径３５μｍ）をトナー濃度６．５％に混合した現像剤が現像容器内には収納されている。この現像装置４では、この現像剤を現像スリーブ４ａによって、感光体−現像スリーブ対向部へと搬送する。感光体−現像スリーブ間の距離、いわゆる現像ギャップは０．３ｍｍである。現像スリーブ４ａには図示しない電源により直流電圧（−４００Ｖ）が印加され、感光体上の静電潜像に対応してトナーが感光体上に付着する反転現像が行なわれる。また、現像スリーブ４ａの周速は４９０ｍｍ／ｓｅｃである。感光体ドラム１の周速に対する現像スリーブ４ａの周速の比（周速比）は２．０である。
転写装置５は、現像装置４で現像されたトナー像を不図示の給紙手段から搬送された記録シート６上に転写する。実施例１の転写装置５は２つのローラ５ａに掛け回された転写ベルト５ｂと図示しない電源とからなり、電源から転写ベルト５ｂに電圧が印加される。印加する電圧は定電流制御とし、３０μＡである。
クリーニング装置７は弾性体から形成されるブレード７ａ等によって構成され、感光体ドラム１上の残留トナー像、いわゆる転写残トナーのクリーニングを行う。
転写装置５によっての紙等の記録シート６上に転写されたトナー像は、定着装置８に搬送され、定着装置８で加熱加圧することによってトナー像が記録紙シート６上に定着され、画像形成装置機外へと排出され、出力画像となる。
本実施例１においても、上述の帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の工程を繰り返すことによって、所望の画像を記録シート上に形成することが可能になる。
【００１９】
図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１の露光装置（光書き込みユニット）３の平面図及び正面図である。実施例１では、光源として、２つの発光点が１チップ上に形成された２チャンネルＬＤアレイからなるＬＤユニット３０１を搭載している。このＬＤユニット３０１の各ＬＤからのレーザー光は、いわゆるコリメートレンズ３０２、ＮＤフィルタ３０３、アパーチャー３０４、シリンドリカルレンズ３０５を介して、ポリゴンミラー３０６へと照射される。実施例１のポリゴンミラー３０６は５面タイプであり、３４７２４ｒｐｍの回転数で回転している。ポリゴンミラー３０６で反射されたレーザー光は、ｆ−θレンズ３０７及び折り返しミラー３０８を介して、感光体ドラム１上で結像するようになっている。実施例１では、感光体ドラム１上でのレーザービームＬＢのビーム径は、４０μｍ（＝Ｌｐ１：主走査方向）×４０μｍ（＝Ｌｐ２：副走査方向）になるように調整されている。ｆ−θレンズ３０７はプラスチックを成形加工したプラスチックレンズであり、ＡＣ面（自由曲面）によってレンズ形状の設計がなされている。この結果、４０μｍ（＝Ｌｐ１：主走査方向）×４０μｍ（＝Ｌｐ２：副走査方向）というきわめて細いビーム径を実現している。このビーム径の調整は、ＰＨＯＴＯＮ社製のＢｅａｍＳｃａｎ装置を使用して、ビーム径を測定しながら行った。この装置では、ピーク値の１／ｅ２の値での径がビーム径として表記されるようになっている。
【００２０】
レーザー光ＬＢはポリゴンミラー３０６が回転することによって、感光体ドラム１上を走査する。実施例１の画像形成装置の解像度は６００ｄｐｉであり、１画素（ピクセル：ｐｉｘｅｌ）の大きさは、４２．３μｍ（主走査方向）×４２．３μｍ（副走査方向）である。実施例１では、１画素あたりを２５．５ｎｓｅｃの時間で移動しながら、感光体ドラム１にレーザービームＬＢを照射していく。このとき、各画素に対する光書き込み時間の逆数である画素クロックの周波数は３９．２ＭＨｚであり、この３９．２ＭＨｚの周波数でＬＤを光変調することを意味している。
【００２１】
また、実施例１では、上述のようにレーザー光がポリゴンミラー３０６の回転によって、感光体ドラム上を走査するが、非画像領域にレーザー光が位置するときに、図４（ａ）に図示された同期検知板３０９に、レーザー光が入射するようになっている。この同期検知板３０９は、レーザービームＬＢの入射によって基準信号が発生するような機構を有し、この基準信号に基づいて、画像書き出し位置のタイミング、いわゆる画素クロックを形成するクロック信号のリセットを行うようになっている。これにより、感光体ドラム１上の所定の位置に、光変調をなされたレーザー光を入射することができるようになっている。
【００２２】
また、実施例１では、副走査方向の記録開始位置（縦レジスト）は次のようにして決定される。第１に紙搬送経路の配置された紙検知センサによって紙位置を検知する。そしてこの検知信号に基づいて生成される記録開始信号生成手段で生成された記録開始信号にもとづいてＬＤの駆動が始まり、感光体ドラム１への光書込みが開始される。実施例１では、記録開始位置の検知を上述のような紙検知センサによって行うが、他の方法で記録開始位置を検知してもよい。例えば、感光体駆動手段に内蔵されたロータリ・エンコーダーや、感光体ドラム表面に印字されたパターンを読み取るリニア・エンコーダーなどを用いても良い。さらに、中間転写ベルト等の中間転写体上でＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４版を重ねるカラー画像形成装置では、上記エンコーダーを中間転写ベルトに採用して記録開始位置の検知を行う方法でもよい。また、先に中間転写ベルト上に転写される版においてあらかじめ位置を検知するためのパターンを印字しておき、この印字パターンを読み取ることによって記録開始位置の検知を行う方法でもよい。
【００２３】
また、実施例１は、１画素あたり１６階調の階調表現が可能な、いわゆる４ｂｉｔ書きこみを行うことができるように、ＬＤのパルス幅を１６段階で変化させてこのような多値書きこみを行っている。しかしながら、これはＬＤのパルス幅変調が４ｂｉｔであることを意味するものではない。実施例１では、ＬＤ発光のパルス幅は、上述の階調差を形成するほかに、ＬＤ間の積分光量の差を調整する役目を持つため、８ｂｉｔでパルス幅変調が可能な構成になっている。
【００２４】
次に、実施例１の画像処理部１０の説明を行う。実施例１の画像形成装置は、レーザープリンタタイプであるため、入力画像データはパソコンなどからの多値（８ｂｉｔ）画像であると想定する。デジタル複写機などの場合には、原稿を読み取るスキャナが付加され、このスキャナ部から入力データが送られてくると考える。
入力画像データは、図３に示す画像処理部１０において、ＭＴＦフィルタ処理部１０１において強調処理され、次いでγ補正処理部１０２により濃度制御される。次いで誤差拡散処理部１０３により擬似中間調処理がほどこされ、出力用画像データとして、画像出力側（ＬＤ駆動側）へと引き渡される。
ＭＴＦフィルタ処理部１０１では、一定サイズのマトリクス内の各画素データと予め定められたフィルタ係数を用いて積和計算を行い画像中のエッジを強調する。ＭＴＦフィルタ処理は従来の技術と同一であるので、詳細の説明は省略する。
γ補正処理部１０２は出力画像の濃度を決める変換処理を行い、このとき濃度特性の設定は、予め用意された複数の濃度特性から選択された１種類を、システムバス１３を通してγ変換処理に設定することにより行う。γ変換補正処理部１０２は従来の技術と同一であるので詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、図５を用いて誤差拡散処理部１０３について説明する。誤差拡散処理部１０３は、加算部１０３ａと量子化部１０３ｂと誤差演算部１０３ｃと誤差記憶部１０３ｄと補正値演算部１０３ｅとを備えている。
図６は、図５に示された補正値演算部１０３ｅにおける演算で用いられるウェイトマトリクスを示す図である。ここで、図６に示された数値は対応する画素における誤差の重みを意味し、＊は注目画素をあらわす。なおウェイトマトリクスにおいては様々な構成が考えられ、図６に示された構成（ウェイトマトリクスＡ）に限られるものではない。また、上記ウェイトマトリクスは補正値演算部１０３ｅに含まれた記憶部にあらかじめ記憶される。
まず、補正値演算部１０３ｅは誤差記憶部１０３ｄから量子化済み画素の誤差ｅｘ＋ｊ、ｙ＋ｊを読み出し、この誤差に対応するウェイトマトリクスを内蔵された上記記憶部から読み出す。そして、以下のようにこの誤差ｅｘ＋ｊ、ｙ＋ｊと対応するウェイトマトリクスとを画素毎に積算しこの画素毎積を加算するともにウェイトマトリクスの重みの和で除算して補正値Ｅｘ、ｙが算出される。
ここで、補正値Ｅｘ、ｙは例として図６に示されたウェイトマトリクスを用いて展開すると、次式のようにあらわすことができる。
【数１】
2004249677.tif 000003
【００２６】
そして、次に入力画像データｄｘ、ｙと補正値Ｅｘ、ｙが加算部１０３ａで加算され、補正画素データＤｘ、ｙが出力される。次に、量子化部１０３ｂによって補正画素データＤｘ、ｙが量子化される。より具体的には、量子化部１０３ｂは実施例１では２であり、出力用画像データは０または１の値をとる。
そして、誤差演算部１０３ｃは補正画素データＤｘ，ｙと出力用画像データＯｘ、ｙおよびあらかじめ定められた値Ｂ（実施例１では量子化数が２であるため、２５５）に応じて注目画素における誤差ｅｘ、ｙが次式により算出される。
【数２】
2004249677.tif 000004
【００２７】
実施例１では、量子化数は２であるが別の値であっても全くかまわない。通常の多値誤差最小法では、Ｏｘ，ｙ×Ｂの値は、０から入力画像データの最大値（たとえば２５５）の間で出力画像データＯｘ、ｙの量子化数に応じて等分された値とされるが、任意の値としてもよい。その場合には出力画像画像データＯｘ、ｙに応じた値を予め定められたルックアップテーブルなどが用いられる。
【００２８】
上述のようにして画像処理部１０において処理を施された結果は、出力用画像データとして次工程であるビデオ信号処理部１２へと送られる。ビデオ信号処理部１２では前述の出力用画像データを受け取り、発光部の数（実施例１では２ＬＤ）分のデータをラインメモリ上に記憶し、前述のポリゴンミラー３０６の回転に合わせて（いわゆる同期信号）、光変調信号としてＬＤ駆動ドライバー部へと出力する。このＬＤ駆動ドライバー部がＬＤユニット３０１の２個のＬＤを同時に駆動することによって、感光体ドラム表面上に所望の潜像を形成していく。
【００２９】
実施例１では、上述のように擬似中間調処理方法は誤差拡散法である。誤差拡散法の詳細は上述の通りである。この誤差拡散法では、擬似中間調処理後の出力用画像データは、周期的な構造を持たない。誤差拡散法は、一般的にＦＭスクリーンと呼ばれる擬似中間調処理方法のひとつであり、ドットの密度（画像の空間周波数）を変化させて、画像の階調を再現している。このため、一定の周期構造を持たないといった特徴がある。
【００３０】
次に、実施例１の画像形成装置で用いたトナーについて説明する。実施例１で使用するトナーは、以下の方法で作製したいわゆる重合トナーである。
【００３１】
〜樹脂微粒子エマルションの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イオン交換水６８３部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０：三洋化成工業製）１１部、スチレン８３部、メタクリル酸８３部、アクリル酸ブチル１１０部、過硫酸アンモニウム１部を仕込み、４００回転／分で１５分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度８０℃まで昇温し５時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液３０部を滴下して加え、８０℃で７時間熟成してビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エテレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をＬＡ−９２０で測定した体積平均粒径は、０．０９μｍであった。［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは５８℃であった。
【００３２】
〜水相の調整〜
イオン交換水１０００部、［微粒子分散液１］８３部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。
【００３３】
〜低分子ポリエステルの合成〜
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２２９部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５２９部、テレフタル酸２０８部、アジピン酸４６部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸４４部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応し、［低分子ポリエステル１］を得た。［低分子ポリエステル１〕は、数平均分子量２５００、重量平均分子量６７００，Ｔｇ４３℃であった。
【００３４】
〜イソシアネート基を有するプレポリマーの合成〜
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６８２部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３部、無水トリメリツト酸２２部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した［中間体ポリエステル１］を得た。［中間体ポリエステル１］は、数平均分子量２１００、重量平均分子量９５００、Ｔｇ５５℃、酸価０．５、水酸基価５１であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル１］４１０部、イソホロンジイソシアネート８９部、酢酸エチル５００部を入れ１００℃で５時間反応し、［プレポリマー１］を得た。［プレポリマー１］の遊離イソシアネート重量％は、１．５３％であった。
であった。
【００３５】
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン１７０部とメチルエチルケトン７５部を仕込み、５０℃で５時間反応を行い、［ケチミン化合物１］を得た。［ケチミン化合物１］のアミン価は４１８であった。
【００３６】
〜顔料マスターバッチの調整〜
水１２００部、カーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ６０，デクサ社製）５４０部、［低分子ポリエステル１］１２００部を加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）で混合し、混合物を２本ロールを用いて１３０℃で４５分混練後、圧延冷却しパルペライザーで１ｍｍφ以下に粉砕し［マスターバッチ１］を得た。
【００３７】
〜油相の作成〜
撹拌棒および温度計をセットした容器に、［低分子ポリエステル１］３７８部、合成エステルワックス１１Ｏ部、ＣＣＡ（サリチル酸金属錯体Ｅ−８４：オリエント化学工業）２２部、酢酸エチル９４７部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、１時問で３０℃に冷却した。次いで容器に［マスターバッチ１］５００部、酢酸エチル５００部を仕込み、１時間混合し［原料溶解液１］を得た。
この［原料溶解液１］１３２４部を容器に移し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度１ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズを８０体積％充填、３パスの条件で、カーボンブラック、ＷＡＸの分散を行った。次いで、［低分子ポリエステル１］の６５％酢酸エチル溶液１３２４部加え、上記条件のビーズミルで１パスし、［顔料・ＷＡＸ分散液１］を得た。［顔料・ＷＡＸ分散液１］の固形分濃度（１３０℃、３０分）は５０％であった。
【００３８】
〜乳化⇒脱溶剤〜
［顔料・ＷＡＸ分散液１］６５０部、［プレポリマー１］を１４０部、［ケチミン化合物１］６．０部を容器に入れ、ＴＫホモミキサー（特殊機化社製）で５，０００ｒｐｍで１分間混合した後、容器に［水相１］１２００部を加え、ＴＫホモミキサーで、回転数１３，０００ｒｐｍで２０分間混合し［乳化スラリー１］を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、［乳化スラリー１］を投入し、３０℃で８時間脱溶剤した後、４０℃で８時間熟成を行い、［分散スラリー１］を得た。
【００３９】
〜洗浄⇒乾燥〜
［乳化スラリー１］１００部を減圧濾過した後、
▲１▼：濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
▲２▼：▲１▼の濾過ケーキに１０％水酸化ナトリウム水溶液１ＯＯ部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで３０分間）した後、減圧濾過した。
▲３▼：▲２▼の濾過ケーキに１０％塩酸１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
▲４▼：▲３▼の濾過ケーキにイオン交換水３００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過する操作を２回行い［濾過ケーキ１］を得た。
この［濾過ケーキ１］を循風乾燥機にて４５℃で４８時間乾燥し、目開き７５μｍメッシュで篩った後、トナー粒子１００部に疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザン表面処理品、比表面積：２００ｍ２／ｇ）０．５部と、疎水化ルチル型酸化チタン（イソブチルトリメトキシシラン表面処理品、平均一次粒子径：０．０２μｍ）０．５部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナーＡを得た。このトナーの体積平均粒径は５．４３μｍ、Ｔｇは４６℃、樹脂成分のＴＨＦ不溶分は１２％であった。
【００４０】
以上の方法で作製したトナーの粒径は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターＴＡＩＩ」を用い、アパーチャー径１００μｍで測定した。トナーの体積平均粒径および個数平均粒径は上記粒度測定器により求めたのもである。実施例１で作成したトナーの体積平均粒径は５．５μｍであった。また、このトナー中の顔料の樹脂に対する質量比率は６．０％であった。
【００４１】
実施例１のトナー作製方法は上記の通りであるが、本発明は、他の方法で作成したトナーを使用する場合にも適用できるものである。例えば、上記方法のほか分散重合法や、粉砕法によって作製したトナーであっても構わない。
【００４２】
次に、実施例１の画像形成装置で用いた感光体ドラム１について説明する。
実施例１の感光体ドラム１は、φ９０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、浸漬塗工によって順次塗布、乾燥して作成したものである。この作成方法により、膜厚３．５μｍの下引き層（ＵＬ層）、０．２μｍの電荷発生層（ＣＧ層）、２０μｍの電荷輸送層（ＣＴ層）を形成している。なお、膜厚はフィッシャースコープ社製の膜厚計で測定したものである。
【００４３】
〔下引き層塗工液〕
・二酸化チタン粉末：４００部
・メラミン樹脂：６５部
・アルキッド樹脂：１２０部
・２−ブタノン：４００部
〔電荷発生層用塗工液〕
クロロガリウムフタロシアニン顔料：２部
ポリビニルブチラール（エスレックＢＭ−１：積水化学製）：１．０部
シクロヘキサノン：３０部
メチルエチルケトン：７０部
〔電荷輸送層塗工液〕
・ポリカーボネート（パンライトＣ−１４００、帝人化成製）：６部
・下記化１の構造式の電荷輸送物質：４部
（キャリア移動度：１×１０−５ｃｍ２・Ｖ−１・ｓｅｃ−１）
・テトラヒドロフラン：５０部
【化１】
2004249677.tif 000005
【００４４】
実施例１の感光体ドラム１の仕様は上記の通りであるが、これに限定されるものでない。他の材料を使用した感光体ドラムであっても良いし、実施例１のような積層型感光体でなく単層型の感光体であっても良い。
【００４５】
次に、出力画像の評価について説明する。２５６段のパッチ（全階調）のうちのあらかじめ決定した１７段を使用して、この１７段のパッチ（１５ｍｍ四方）をスキャナーで読み込み、下記で説明する方法によって粒状度を計算・導出した。この「粒状性」は、「均一であるべき画像がどれだけざらついているかを表す主観評価値」と定義される。この主観的な評価値である粒状性を客観的に表した量が粒状性の評価尺度であり、「粒状度」である。この粒状度として標準化されているものとしてＲＭＳ粒状度があり、ＡＮＳＩ  ＰＨ−２．４０−１９８５で標準化され、次式で表される。式中のＤｉは濃度分布、Ｄは平均濃度（Ｄ＝（１／Ｎ）・ΣＤｉ）である。
【数３】
2004249677.tif 000006
【００４６】
このほか、次式で示す画像の濃度変動のパワースペクトラムであるＷｉｎｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍを用いた粒状度が定義されている。ＸｅｒｏｘのＤｏｏｌｅｙとＳｈａｗはＷｉｎｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍを適用し、視覚の空間周波数特性（Ｖｉｓｕａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＶＴＦ）とカスケードした後、積分した値を粒状度（ＧＳ）とした（詳細は、Ｒ．Ｐ．Ｄｏｏｌｅｙ，Ｒｓｈａｗ：Ｎｏｉｓｅ  Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｏｔｏｇｒ．Ｅｎｇ．，５，４（１９７９），ｐｐ１９０−１９６参照）。
【数４】
2004249677.tif 000007
【００４７】
本実施例における「粒状度」は、このＤｏｏｌｅｙとＳｈａｗによる粒状度をさらに発展させ、次式によって定義されるものである。
【数５】
2004249677.tif 000008
【００４８】
この場合には、画像の濃度Ｄではなく、明度Ｌ＊を使用する。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる点が特徴である。以下で記載する粒状度は、この数５で示す式によって定義された粒状度である。
粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。本実施例では、出力画像をスキャナー（ＦＴ−Ｓ５０００：大日本スクリーン社製）で読み込んだ後に、上記数５で示す計算式に基づき粒状度の計算を行った。
【００４９】
図９は粒状度の数値化の一例を示すグラフである。横軸が明度、縦軸が粒状度となっている。粒状度は明度ごとに与えられるものであり、明度を１７水準（１７段のパッチ）ごとに粒状度が数値化されている。これら１７段のパッチのうち明度値（横軸）が８０、７０、６０、５０、４０にそれぞれもっとも近い５パッチを選択した。そして、この５パッチの粒状度の値を算術平均して算出した値を、その画像出力条件での粒状度として定義することにした。以後、本実施例における粒状度は、この算術平均により計算された粒状度である。
【００５０】
また、画像の出力の実験は、本実施例１で記載した構成をもつ実験機（リコー社製：ＩＭＡＧＩＯ  Ｃｏｌｏｒ  ５１００）をベースにして改造した実験機）により行った。画像出力及び粒状度の測定の結果、実施例１の構成の画像形成装置での粒状度の値は、０．２０であった。粒状度の値としては、０．３０以下であれば、印刷をはじめとする電子写真方式以外のハードコピー機器と比較しても遜色なく、高画質の要件を十分満たすと考え、粒状度が０．３０以下であることが画質上の制約であると考えた。
このように実施例１の画像形成装置では、擬似中間調処理方法として誤差拡散法をしても、出力画像の粒状性が上述のように良好である。
【００５１】
（実施例２、３）
実施例２及び３では、実施例１と同じ画像形成装置において、誤差拡散処理工程で使用するウェイトマトリクスのみを下記のように変えた。実施例２及び実施例３で使用したウェイトマトリックスについてはそれぞれ図７及び図８に示す。また、各実施例１、２及び３における解像度は６００ｄｐｉ（主走査方向）×６００ｄｐｉ（副走査方向）である。
【００５２】
実施例１：誤差拡散Ａ（図６のウェイトマトリクスＡ）
実施例２：誤差拡散Ｂ（図７のウェイトマトリクスＢ）
実施例３：誤差拡散Ｃ（図８のウェイトマトリクスＣ）
【００５３】
表１は、各実施例１、２及び３における粒状度の評価結果である。いずれのウェイトマトリクスにおいても、粒状性が良好である画像形成装置を実現することができる。
【表１】
2004249677.tif 000009
【００５４】
（比較例１、２、３）
比較例１、２及び３では、実施例１と同じ画像形成装置において、感光体ドラム１上のビーム径Ｄ１，Ｄ２のみを下記のように変えた。ビーム径の変更はアパーチャーの変更により行い、調整後のビーム径をビームスキャンで測定して確認した。
【００５５】
比較例１：５０μｍ（主走査方向）×５０μｍ（副走査方向）
比較例２：６０μｍ（主走査方向）×６０μｍ（副走査方向）
比較例３：７０μｍ（主走査方向）×７０μｍ（副走査方向）
【００５６】
表２は、各比較例１、２及び３における粒状度の評価結果である。いずれの比較例においても、粒状度が０．３以上であった。
【表２】
2004249677.tif 000010
【００５７】
実施例１〜３及び比較例１〜２はいずれも、解像度６００ｄｐｉの２値誤差拡散であり、解像度に基づく１画素あたりの主走査方向及び副走査方向の長さＬｐ１，Ｌｐ２は４２．３μｍである。ここで、図１に示すように感光体ドラム表面上におけるレーザビームＬＢの主走査方向及び副走査方向のビーム径をそれぞれＤ１及びＤ２としたときに、下記の数６に示す条件式の関係を満たすことが、粒状度を悪化させない条件である。表２の結果から、上記条件を満たすことによって粒状度の悪化を防止することができるメカニズムについては後で説明する。
【数６】
Ｄ１＜Ｌｐ１
Ｄ２＜Ｌｐ２
【００５８】
次に、画像形成装置の解像度を１２００ｄｐｉにして画像の出力を行った結果を示す。解像度を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに変更した場合には、１画素あたりの主走査方向及び副走査方向の長さは、Ｌｐ１＝Ｌｐ２＝２１．２μｍである。解像度を１２００ｄｐｉに変更して画像の出力を行うためには、実施例１において画素クロックの周波数を７８．３ＭＨｚ、ポリゴンミラー３０６の回転数を３４７２４ｒｐｍで、ＬＤの数を２倍にすることによって実現することができる。合計４つのＬＤが必要となるため、光源のレイアウトの制約から１チップ上に４つのＬＤを配列して形成された４チャンネルＬＤアレイを使用した。
【００５９】
（実施例４）
実施例４では、アパーチャーの交換により感光体ドラム１上でのビーム径を２０μｍ（Ｄ１：主走査方向）×２０μｍ（Ｄ２：副走査方向）とした。解像度は上述の変更により１２００ｄｐｉとした。
【００６０】
（比較例４）
比較例４では、アパーチャーの交換により感光体ドラム１上でのビーム径を３０μｍ（Ｄ１：主走査方向）×３０μｍ（Ｄ２：副走査方向）とした。解像度は上述の変更により１２００ｄｐｉとした。
【００６１】
（比較例５）
比較例５では、アパーチャーの交換により感光体ドラム１上でのビーム径を４０μｍ（Ｄ１：主走査方向）×４０μｍ（Ｄ２：副走査方向）とした。解像度は上述の変更により１２００ｄｐｉとした。
【００６２】
表３は、解像度が１２００ｄｐｉである実施例４及び比較例４、５における粒状度の評価結果である。表３からわかるように、やはりビーム径が大きくなると（具体的には３０（主）×３０（副）μｍ以上になると）、粒状度の値が著しく悪化することが分かる。１２００ｄｐｉにおいても６００ｄｐｉの場合と同じく、前述の数６で示す条件式の関係を満たすことが、粒状度を悪化させない条件の一つであることがわかる。
【表３】
2004249677.tif 000011
【００６３】
次に、主走査方向及び副走査方向の解像度に基づく１画素あたりの長さをそれぞれＬｐ１，Ｌｐ２とし、感光体ドラム表面上におけるレーザビームＬＢの主走査方向及び副走査方向のビーム径をそれぞれＤ１及びＤ２としたときに、Ｄ１＜Ｌｐ１、かつＤ２＜Ｌｐ２の関係を満たす場合に、擬似中間調処理方法として誤差拡散法を用いた場合でも粒状性の悪化が起こらない理由を説明する。詳細の理由については推測の域をでないが、発明者らの実験結果に基づく経験的な説明である。
【００６４】
誤差拡散法では、擬似中間調処理後の画像データは前述のように周期的な構造を持たない。図１０は誤差拡散処理を施した画像データ（画像は８０／２５５に相当するパッチの一部を１０×１０画素抽出）であるが、誤差拡散法による擬似中間調処理では、図１０のように書きこみ画素の配置が非周期的であるため、隣接する書きこみ画素との位置関係もまちまちである。周囲に書き込まれた画素がまったくない場合と、多くの書き込まれた画素と隣接している場合とが混在している。
【００６５】
図１０のような画像データに対応して、実際にレーザービームによって書き込みが行われるのであるが、レーザービームのビームスポット径によって、形成される静電潜像の形は変化する。ビームスポット径が画像データの１画素よりも大きな場合（Ｄ１＞Ｌｐ１、Ｄ２＞Ｌｐ２）である場合には、書き込みを行っていない画素の部分まで同時に露光してしまう。このような部分での電位は、未露光部と露光部との中間的な電位となる。一方、ビームスポット径が画像データの１画素よりも小さい場合（Ｄ１＞Ｌｐ１、Ｄ２＞Ｌｐ２）には、現実的には感光体の電荷輸送層などで潜像が面方向に拡散するため、上述のような中間的な電位となってしまう部分生じる。この中間的な電位となる領域は、図１１に示すようにビームスポット径が画像データの１画素よりも大きな場合に比べて各段に少ない。
【００６６】
また、電子写真方式の画像形成装置では、現像工程において周波数依存性を持つことが避けられないため、潜像の周波数ごとに異なるトナー付着量となる。現像工程での空間周波数依存性の結果、注目した画素に付着するトナーの量は、周囲に存在する書き込みを行われた画素によって変化する。このトナーの付着量が強調されたり鈍化されたりすることが、注目画素の周囲に存在する書き込みを行われた画素によって決定されるのである。このような周波数依存性は、上述の未露光部と露光部との中間的な電位となる領域が多くなるにしたがって、その影響が無視できなくなる。つまり、この中間的な電位となっている部分にトナーが付着するか付着しないかは、周囲の状況によって決定される。誤差拡散法では、周囲の書き込み状況は図１０のように一定ではないため、このような中間的な電位部にトナーが付着するか付着しないかによって、巨視的に見た場合には低周波な濃度変動が発生しているように見え、粒状性の悪い画像となると予想している。
【００６７】
これに対して、ビームスポット径が画像データの１画素よりも小さい場合（主走査方向：Ｄ１＜Ｌｐ１、副走査方向：Ｄ２＜Ｌｐ２）には、中間的電位となってしまう部分が少ないために、粒状性の悪い画像にはならないのである。
【００６８】
（比較例６、７、８）
次に、上記実施例１〜４の画像形成装置とディザ法を用いた画像形成装置との比較実験の結果について説明する。比較例６〜９の画像形成装置で用いた擬似中間調処理は次のとおりである。
比較例６：２８０ｌｐｉディザ
（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり）
比較例７：２４０ｌｐｉディザ
（スクリーン角５３°、副走査方向への周期構造：あり）
比較例８：２１２ｌｐｉディザ
（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり）
比較例９：１７０ｌｐｉディザ
（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり）
【００６９】
擬似中間調処理法として誤差拡散法を使用した実施例１〜４の画像形成装置においては、粒状度が十分良好であり、なおかつ次の▲１▼〜▲３▼のような特長を有する。
すなわち、▲１▼ディザ法に比べて鮮鋭性に優れた画像の実現が可能である。また、▲２▼位置精度が低いことによる異常画像の発生が少ない。実施例１に記載した実験装置では、２つのＬＤを搭載しているが、２ＬＤの波長差によるいわゆる倍率誤差に偏差が生じるため、主走査方向に最大で３０μｍ程度の書き込み位置ずれが生じている。しかしながら実施例１の構成ではこのような書き込み位置ずれの影響が出力画像に現れることはなかった。これに対して、ディザ法を用いた場合には、わずかながら主走査方向につらなるライン上の異常画像がみられた。更に、▲３▼周期的構造を持つような入力データを入力した場合であってもモアレが発生しなかった。
【００７０】
これに対して、上記比較例６〜８では、表４に示すように良好な粒状性の実現と上記▲１▼〜▲３▼のすべてを両立する条件は見つからなかった。なお、表４の画質評価は目視評価によるものである。
【表４】
2004249677.tif 000012
【００７１】
（実施例５、６、比較例１０、１１）
次に、実施例１の画像形成装置においてトナーの仕様を変更した場合の画像出力結果について説明する。トナーの体積平均粒径の測定は、前述のとおり、コールターカウンターによって測定したものである。実施例５及び比較例１０、１１で使用したトナーは次のとおりである。
比較例１０：実施例１とほぼ同処方で重合法により作製したトナー（体積平均粒径：６．９μｍ）
実施例５：粉砕法により作製したトナー（体積平均粒径：５．５μｍ）
比較例１１：粉砕法により作製したトナー（体積平均粒径：６．５μｍ）
【００７２】
表５は、実施例５及び比較例１０、１１における粒状度の評価結果である。表５から明らかなように、体積平均粒径が５．５μｍの粉砕法で作製したトナーの場合に、粒状度の値が０．２０となり、良好な粒状性が得られた。これに対し、トナーの体積平均粒径が大きい（６．５μｍ、６．９μｍ）場合には、トナーの作成方法の種類にかかわらず粒状性を良好にすることができなかった。
【表５】
2004249677.tif 000013
【００７３】
更に、実施例６として、実施例１と同じ画像形成装置において、平均体積粒径が４．５μｍの重合法で作製したトナーを用いて画像を出力し、粒状度を評価した。その結果、表６に示すように粒状度の値が０．１９となり、良好な粒状性が得られた。
【表６】
2004249677.tif 000014
【００７４】
これらの実施例５、６及び比較例１０、１１の結果と、前述の実施例１の結果から、トナーの体積平均粒径が少なくとも５．５μｍ以下である場合において粒状性が良好になることがわかる。しかも、その粒状性は、トナーの作製法（重合法、粉砕法）には依存しないがわかる。
【００７５】
（実施例７）
次に、実施例１の画像形成装置において、トナー中の樹脂に対する顔料（色材）の質量比率（以下「顔料比率」という。）を変更した実施例７における画像出力結果を説明する。画像の評価項目は前述の粒状度であり、擬似中間調処理は実施例１で用いたウェイトマトリクスを使用した解像度６００ｄｐｉの２値誤差拡散処理である。
【００７６】
図１２は、トナー中の顔料比率を３〜１４％の水準で振ったトナーを用意して、それぞれのトナーについてビーム径を変更して画像出力を行い、粒状度を測定した結果である。このとき使用した擬似中間調処理は実施例１でのウェイトマトリクスを使用した誤差拡散法である。図１２から、顔料比率が３〜８％の範囲であり、且つ感光体ドラム１上の主・副走査方向のビーム径（Ｄ１、Ｄ２）がそれぞれ４０μｍ以下の場合に、今回設定した粒状度０．３以下であるという条件を満足することがわかる。
【００７７】
（実施例７，８、比較例１２）
次に、実施例１の画像形成装置において、感光体ドラム１の仕様を変更した場合のの画像出力結果を説明する。感光体ドラム１の電荷輸送層（ＣＴ層）の膜厚ｄの測定は、前述のとおりフィッシャー社製の膜厚測定器によるもである。
実施例７：電荷輸送層の膜厚ｄを２５μｍとした感光体ドラム
実施例８：電荷輸送層の膜厚ｄを３５μｍとした感光体ドラム
比較例１２：電荷輸送層の膜厚ｄを５０μｍとした感光体ドラム
【００７８】
表７は、実施例７，８及び比較例１２における粒状度の評価結果である。表７から分かるように、感光体ドラム１の電荷輸送層の膜厚ｄがｄ＜Ｄ１、かつｄ＜Ｄ２の条件を満たす場合に、中間調処理として誤差拡散法を使用した場合でも粒状性が悪化しない条件となっていることがわかる。ここで、Ｄ１及びＤ２はそれぞれ、感光体ドラム１上の主走査方向及び副走査方向のビーム径（直径）である。
【表７】
2004249677.tif 000015
【００７９】
なお、以上示した実施例１〜８及び比較例１〜１２における主要な実験条件と評価結果をまとめたものを、表８に示す。
【表８】
2004249677.tif 000016
【００８０】
（実施例９）
次に、実施例１の画像形成装置における露光装置（光書き込みユニット）３の構成を変更した実施例９について説明する。
図１３は、本実施例９に係る画像形成装置における露光装置３の概略図である。この露光装置３のＬＤユニット以外の構成は実施例１と同じである。実施例９では、２つの１ｃｈタイプのＬＤユニット３１０を組み合わせて使用している。各ＬＤユニット３１０のＬＤから出射したビーム状のレーザー光をミラー３１１及びハーフミラー３１２を使用して重ね合わせている。
本実施例９のように複数のＬＤユニット３１０を搭載した場合にも、やはり各ＬＤの特性の違いなどにより長期間に渡って各ＬＤの光量を一致させることは難しい。特に実施例１のＬＤアレイからなる２ｃｈタイプのＬＤユニット３０１と比べると、半導体素子の形成条件が完全には一致していないなどの理由により、発光電流特性、温度依存性などバラツキが大きい。さらに特に大きな問題となるのが波長である。各ＬＤユニット３１０のＬＤから出射されるレーザ光の波長差は、発光光量のバラツキには直接的には関係しないが、感光体の分光感度特性がすべての波長について一定でないことから、発光光量のバラツキと同じ問題を引き起こすおそれがある。
本実施例９の構成の画像形成装置では、かかる問題が発生することがない。すなわち、実施例１の場合と同じ理由により、各ＬＤユニット３１０の波長差に起因して画像上に濃度ムラがのってしまうような異常画像の発生を防止することができる。さらに、本実施例１０では、コスト的に安い１ｃｈタイプのＬＤユニットを使用することができるため、露光装置３の低コスト化を図ることができる。
【００８１】
（実施例１０）
図１４は、実施例１０に係る画像形成装置における露光装置３の概略図である。この露光装置３では、実施例１とは異なり、２組の光学ユニット３２０を感光体ドラム１の表面１ａに対して並列に配置したような構成になっている。各光学ユニット３２０はそれぞれ、ＬＤユニット３２１、コリメートレンズ３２２、シリンドリカルレンズ３２３、ポリゴンミラー３２４及びｆ−θレンズ３２５を備えている。本実施例１０のように２組の光学ユニット３２０を感光体ドラム１の表面１ａに対して並列に配置した構成では、レーザービームＬＢが感光体ドラム表面１ａ上を走査する区間を短くすることができるため、次のようなメリットがある。
▲１▼幅の広い画像に対応することができる。（いわゆる広幅機）
▲２▼レーザービームの走査区間が短いためビーム径を細くしやすい。
▲３▼画素クロックを遅くできる。
【００８２】
その反面、図１４でもわかるように、レーザービームＬＢのつなぎ目が画像中央に現れてしまうという問題がある。ＬＤ間に光量差が存在する場合、画像中央部であるために、写真画像などのように中間調（中濃度）を多く含む画像などでは、このつなぎ目で濃度差が発生してしまうという問題がある。この問題に対しても、擬似中間調処理法として周期的な構造を持たない誤差拡散法などを用いた場合には、光量差が画像上に濃淡として現れるようなことがない。そのため、上記画像中央部のつなぎ目の問題が発生しない画像形成装置を実現することができる。
【００８３】
（実施例１１）
実施例１１では、露光装置に、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ書きこみ光学系を採用している。このＬＥＤ書きこみ光学系は、上記実施例１等のＬＤを用いた方式に比べて、▲１▼ポリゴンミラーなどの駆動部がないことによる騒音の低減、▲２▼光学ユニット自体の大きさが小さくてすむことによる省スペース化の実現、といった長所がある。その反面、多数の発光素子が近接して配置されるため、実施例１と同じような熱的・電気的なクロストークが発生しやすいといった問題がある。また多数の発光点を駆動するため、ＬＤＥ駆動用のＩＣチップをやはり複数搭載する必要がある。このＬＥＤ駆動用のＩＣにしても特性がすべてにおいて一致させることはきわめて困難である。
本実施例１１の構成の画像形成装置では、かかる問題が発生することがない。すなわち、実施例１の場合と同じ理由により、各ＬＥＤ駆動用ＩＣの特性のばらつきに起因して画像上に濃度ムラがのってしまうような異常画像の発生を防止することができる。
【００８４】
以上、本実施形態によれば、主・副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをそれぞれＬｐ１、Ｌｐ２とし、主・副走査方向における感光体ドラム表面上での照射光のビーム径をそれぞれＤ１、Ｄ２としたとき、条件式Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２を満たすようにしている。これにより、上記実施例１で説明したように、電子写真方式を用いた画像形成装置における特有の問題を解決できる。すなわち、特定の周期構造を持たない誤差拡散法を使用した場合に画質上の重要な項目である「粒状性」の悪化という問題を解決することができる。これは、ビーム径を特定の範囲内に制限することによって、現像工程での問題である現像電界の周波数依存性の影響を受けづらくなるためである。この現像の空間周波数依存性とは、現像電界が書き込みのパターン（画像の空間周波数）によって変化することを意味するものであり、そして結果として、擬似中間調処理後の画像データには本来存在しないような低周波の濃度変動が現像後の画像には発生するといった問題を引き起こす。この「粒状性」の悪化は、本来均一であるべき画像領域においてざらついた印象をあたえ、特に写真などのピクトリアル画像においては画質劣化の非常に大きな原因となる。本実施形態では、擬似中間調処理法として特定な周期構造を持たない誤差拡散法を使用しても、粒状性の悪化することのない電子写真方式の画像形成装置を実現することができる。
さらに、擬似中間調処理法として特定な周期構造を持たない誤差拡散法を使用することにより、次の▲１▼及び▲２▼の長所を有する画像形成装置を実現することができる。
▲１▼モアレが発生することのなく中間調を表現することができる。
▲２▼書き込みの位置ズレなどの影響が画像上に現れることなく中間調を表現することができる。
また、本実施形態によれば、体積平均粒径が５．５μｍ以下のトナーを用いることにより、前述の数５で定義される粒状度を３．０以下にすることができる。このように粒状度を３．０以下にすることで、印刷をはじめとする電子写真方式以外のハードコピー機器と比較しても遜色なく、高画質の要件を十分満たした画像形成装置を実現することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、誤差拡散法を用いた擬似中間調処理を行なっている。この誤差拡散法はＦＭスクリーンと呼ばれる擬似中間調処理法であり、ドットの密度を変化（周波数変調）させて画像の濃淡を再現する方法である。このため、周期的な構造を持たず、上記▲１▼及び▲２▼と同じ効果ををもつ。さらに、誤差拡散法は、入力画像から擬似中間調処理後画像を得る際に、各画素ごとに入力画像の値と処理後画像との差を周辺の画素に振り分けるため、平均的に見ると画像濃度の再現性が良い。
これに対して、ディザ法では入力画像と処理後画像との差が生じた場合には、この分の誤差は無視されるので、画像濃度の再現性という観点ではわずかに誤差拡散法に劣る。このほか、ブルーノイズ法なども、画像濃度の再現性という観点ではわずかに誤差拡散法に劣る。
【００８６】
また、本実施形態によれば、露光装置３が複数の発光部（ＬＤ：レーザーダイオード）を有する場合の濃度ムラを抑制できる。複数の発光部を有する場合には、各発光部での光量の差を原因とするような画像上に知覚することができるような空間周波数（５０〜１００ｌｐｉ程度）の濃度ムラが発生するといった問題がある。各発光点の光量は、先述したとおり、▲１▼電気的クロストーク、▲２▼熱的クロストーク、▲３▼発光素子の経時劣化の違い、▲４▼発光素子の温度依存性の違い、などによって光量差が生じてしまう。このような光量差によって、先述の画像上に本来存在しないような濃度ムラが発生してしまう。また、複数の画素を同時に走査して書き込むため、発光点の光量を完全に一致させた場合であっても走査の仕方が異なる（図１５参照）ため、光量差がある場合と同じような問題が発生する。図１５のケース１は、２ドットからなるパターンをレーザビームの１回の走査（走査１）で書き込む場合を示している。図１５中のケース２は、ケース１と同じ２ドットからなるパターンをレーザビームの２回の走査（走査１、走査２）で書き込む場合を示している。
このような問題に対しても、擬似中間調処理法として周期的な構造をもたない誤差拡散法を組み合わせることが有効である。周期的な構造をもたない誤差拡散法を採用することにより、上述のようなＬＤ間の光量差が発生するような場合であっても、異常画像が発生することのない画像形成装置を長期間に渡って実現することができる。また、環境変化の大きな使用条件下においても異常画像が発生することのない画像形成装置を実現することができるようになる。また、複数ＬＤを使用せざるを得ないような高速の画像形成装置において、上述のような画像形成装置を実現することができるようになる。
【００８７】
また、本実施形態では、露光装置３の光源として、複数の発光部が十数μｍ〜数十μｍの間隔で１チップ上にアレイ状に配列してある発光部材を用いることができる。このような発光部材を用いた場合は、次のような効果を奏することができる。まず、発光部同士が極めて近いため、光学ユニット内を通過する各光源の光路ほぼ同じであることある。このことは、光学ユニット内に配置される光学素子（ｆ−θレンズ、折り返しミラーなど）を上記光路が通過する位置が極めて近いことを意味する。このため、光学素子の特性が近い場所（部位）を複数の光源が使用できるようになる。従って、▲１▼感光体上でのレーザービームの露光位置が各光源について一致させやすい、▲２▼感光体上でのレーザービームのいわゆるスポット径を一致させやすい、といった長所がある。さらに、半導体レーザーダイオードの場合には、製造上の理由により、１チップ上の形成されるＬＤアレイでは、各発光部（発光源）から出射されるレーザ光の波長差が非常に小さいといった特徴がある。このようにレーザ光の波長差が小さくことにより、感光体ドラム表面上での露光位置が発光部（発光源）ごとにズレるといった現象が発生しにくくなる。
発光部がアレイ状に配列した発光部材では、上記のような長所がある反面、次に挙げるような欠点を併せ持つ。この種の発光部材では、先述したように各発光部間の距離が十数μｍ〜数十μｍの間隔であるため、各発光部の発熱によって１つの発光部の光変調の影響が隣接する発光部に光量の変動として影響する。いわゆる熱的なクロストークが大きくなる傾向がある。また、ＬＤの変調電流が隣接する発光部に電気的誘導を引き起こすような電気的なクロストークも大きい。これらの熱的なクロストークや電気的なクロストークの問題に対しても擬似中間調処理法として周期的な構造をもたない誤差拡散法を組み合わせることが有効である。周期的な構造をもたない誤差拡散法を採用することにより、出力画像上にはクロストークによる各発光部の光量差によって引き起こされる異常画像（副走査方向への画像濃淡）が発生しなくなる。このため、上述の発光部がアレイ状に配列した発光部材の長所のみが生かせるようになり、位置精度の高い画像形成装置を実現することができるようになる。
【００８８】
また、本実施形態では、感光体ドラム１の感光体として、積層型の感光体を用いることができる。感光体としては積層感光体と単層感光体とがあるが、積層型感光体の方が▲１▼高感度を有する、▲２▼光書き込み後、電荷がキャンセルされるまでの時間が短い（応答性がよい）、といった長所がある。その反面、積層型の感光体では、感光体の底面側に電荷発生層が存在するため、フォトキャリアが電荷輸送層中を長い距離（電荷輸送層膜厚に相当する１０〜３０μｍ）を移動しなければならない。この移動の間にフォトキャリア同士のクーロン反発力によってフォトキャリアが感光体の表面方向に広がってしまうといった構造上の問題がある。このようなフォトキャリアの拡散によって、感光体上に形成される静電潜像（感光体上の電荷分布）はビーム径に比べてかなり大きなものになってしまい、また電荷のコントラストとしてもブロードな形状になってしまう。ビーム径に比べての静電潜像の広がりは、擬似中間調処理法としてディザ法などのＡＭスクリーンを使用した場合にはさほど大きな問題にはならない。これは、ディザ法などでは擬似中間調処理をドット集中型で行うことが多く、このような静電潜像の広がりは網点を形成するドットのうち周辺部に位置するドットのみに影響し、内部に存在するドットには影響がないためである。しかし、誤差各拡散法などのＦＭスクリーンを使用する場合には影響が大きい。これは、誤差拡散法などでは、ドットが離散的に形成されることが多く、すべてのドットが周辺部に存在すると考えることができる。このため、静電潜像の広がりの影響がより大きいのである。静電潜像の広がりは結果として、ビーム径の大きな条件での結果と同じであり、周期的な構造をもたない擬似中間調処理方法と組みあわせた場合には粒状性が悪化するといった問題を引き起こす。
本実施形態では、主・副走査方向の解像度に基づいて算出される１画素の長さをそれぞれＬｐ１、Ｌｐ２とし、主・副走査方向における感光体ドラム表面上での照射光のビーム径をそれぞれＤ１、Ｄ２としたとき、条件式Ｄ１＜Ｌｐ１及びＤ２＜Ｌｐ２を満たすようにしている。このため、静電潜像の広がりやすい積層型の感光体と、周期的な構造をもたない擬似中間調処理方法とを組み合わせた場合においても、粒状性の悪化を抑制することが可能となる。さらに、積層型の感光体を使用することができることにより、高感度であり、高速応答の感光体を搭載した画像形成装置を実現することができ、ＬＤ出力の低減によるＬＤコストの軽減や、高速化の画像形成装置の実現といった改善が可能となる。
【００８９】
特に、上記積層型の感光体を用いる場合は、電荷輸送層（ＣＴ層）の厚さをｄとし、たとき、ｄ＜Ｄ１及びｄ＜Ｄ２の条件を満たす必要がある。この条件が必要な理由は、次のように考えることができる。感光体が積層型感光体である場合には、電荷発生層で発生したフォトキャリアが電荷輸送層を通過して感光体表面の電荷と結合する際に、静電気的なクーロン力により、電荷輸送層中においてフォトキャリアが感光体面方向に広がる現象が発生する。また、静電気的なクーロン力により、別の箇所で発生したフォトキャリアの影響を受けて感光体面方向に移動してしまう現象も発生する。これらの現象の結果として、静電潜像がひろがってしまいシャープな潜像が形成されなくなる。感光体上に形成される潜像からの観点では、大きなビーム径による書きこみと変わらなくなってしまう。また、フォトキャリアの重心位置が正規の位置から動いてしまい画像上のノイズの要因となる。
このような影響は、電荷輸送層の膜厚が大きいほど大きくなる。電荷輸送層の膜厚がビーム径よりも小さい場合（ｄ＜Ｄ１、かつｄ＜Ｄ２）には、上述の影響はあまり大きくなく、潜像のシャープさはほぼ書きこみを行うビーム径によって決定されると考えられる。しかしながら、電荷輸送層の膜厚がビーム径よりも大きな場合（ｄ＞Ｄ１、ｄ＞Ｄ２）には、書きこみのビーム径を小さくした場合においても、潜像のシャープさは電荷輸送層の膜厚によって決まってしまうため、本発明の目的とする粒状性の悪化の防止という効果は得られない。つまり、積層型感光体を使用した場合には、電荷輸送層膜厚ｄが、ｄ＜Ｄ１、かつｄ＜Ｄ２の条件を満たす場合に、粒状性の悪化の防止することができうる。
【００９０】
また、本実施形態の画像形成装置で用いるトナーを構成する樹脂に対する色材（顔料）の質量の比率は３．０〜８．０％の範囲が好ましい。この場合は、粒状性の悪化を更に確実に防止できる。
【００９１】
また、本実施形態の画像形成装置において、解像度は６００ｄｐｉ以上が好ましい。ここまで述べてきた効果については、主に画像上の中間調部分についての効果に注目したものであった。具体的には、擬似中間調処理を施した部分についての「粒状性」についてのものであった。この中間調領域の粒状性に関しては画像形成装置の解像度は４００ｄｐｉ以上であれば問題はなかった。しかしながら、文字部や細線のジャギーに関しては、解像度が４００ｄｐｉ程度では問題となる場合がある。特にトナーの体積平均粒径が小さくなった場合には、トナー像自体の凸凹がかなり円滑になりその分書き込みの解像度不足が知覚されるようになる。特に、本実施形態のようにトナーの体積平均粒径が５．５μｍ以下となったような場合では、解像度が４００ｄｐｉではジャギーが目立つようになり、画質上好ましくなかった。そこで、解像度を６００ｄｐｉに上げることによって、このようなジャギーを解決することができ高画質化を達成することができた。
【００９２】
また、本実施形態において、１画素に対する発光のデューティー比は５０％以下が好ましい。この発光のデューティー比を大きくした場合には、１画素あたりの書き込み面積が大きくなってしまう。これは、レーザーが発光している間もレーザービームは感光体ドラム表面を走査しているためである。図１６及び図１７はそれぞれデューティー比が５０％の場合と１００％の場合におけるレーザービームの走査の様子を模式的にあらわしたものである。各図中の実線で表示したものは１画素に対する照射開始時及び照射終了時のレーザ光の照射スポットである。図１６に示すように１画素に対する発光のデューティー比が５０％の場合は、発光時間中にレーザービームが感光体ドラム表面上を走査する面積が少ない。これに対し、図１７に示すように１画素に対する発光のデューティー比が１００％の場合は、感光体上を走査する面積が大きくなってしまう。つまり、上記発光のデューティー比を大きくしてしまうと、レーザービームの書き込みエネルギーが集中されずに広がってしまい、ビーム径を絞ったことの効果が得られなくなってしまう。レーザービームの書き込みエネルギーが広がってしまった場合には、上述の感光体による静電潜像の広がりと同じ理由により、周期的構造をもたない中間調処理方法と組み合わせた場合には粒状性が悪化すると考えられる。
そこで、１画素に対する発光のデューティー比を５０％以下にすることにより、露光エネルギーを集中させることができる。そして、周期的な構造をもたない擬似中間調処理法と組み合わせても、粒状性の悪化が発生しない画像形成装置を実現することができる。
【００９３】
また、本実施形態における１画素の長さＬｐ１，Ｌｐ２と照射光のビーム径Ｄ１，Ｄ２との関係（Ｄ１＜Ｌｐ１，Ｄ２＜Ｌｐ２）と誤差拡散法と５．５μｍ以下の小粒径トナーとを組み合わせる構成は、複数色のトナー像を重ね合わせた画像の出力をおこなうカラー画像形成装置において有効である。この種のカラー画像形成装置では、色重ねによる干渉を回避することが要求される。また、わずかな版ズレなどの影響が実質的に現れないようにするためにも、中間調処理方法の周期構造を、各色ごとに一致させないことが有効な対処法である。ディザ法を使用する場合には、いわゆるスクリーン角を角色ごとにずらすことがしばしば利用される。しかしながら、ディザ法を使用した場合にはモアレが発生しやすく、また、書き込み位置精度や複数ＬＤを使用する場合にはＬＤ光量差を原因とする濃度ムラが発生しやすいといった問題が発生しやすい。
これに対して、本実施形態における誤差拡散法などのように副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理法を使用する画像形成装置では、上述のように、画像上に濃度ムラが載ることはない。また、上述の色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりについても、副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理をおこなうため、問題が発生しない。その上、カラー画像上での粒状性の悪化も抑制することができる。
【００９４】
また、本実施形態における１画素の長さＬｐ１，Ｌｐ２と照射光のビーム径Ｄ１，Ｄ２との関係（Ｄ１＜Ｌｐ１，Ｄ２＜Ｌｐ２）と誤差拡散法と５．５μｍ以下の小粒径トナーとを組み合わせる構成は、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する場合にも有効である。この場合に、擬似中間調処理としてディザ法を使用しようとするときは、４色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりを防止するために、ディザマトリクスを４枚用意し、スクリーン角をつけて組み合わせる必要ある。しかしながら、ディザ法を使用した場合にはモアレが発生しやすく、また、書き込み位置精度や複数ＬＤを使用する場合にはＬＤ光量差を原因とする濃度ムラが発生しやすいといった問題が発生しやすい。
これに対して、本実施形態における誤差拡散法などのように副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理法を使用する画像形成装置では、問題としている画像上に濃度ムラがのるようなことはない。また、上述の色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりについても、副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理をおこなうため、問題が発生しない。その上、４色のトナー像を重ね合わせたカラー画像上での粒状性の悪化も抑制することができる。
【００９５】
なお、本発明を適用可能なカラー画像画像形成装置の構成は、特定の構成に限定されるものではない。例えば、本発明は、タンデムタイプ（直接転写）のカラー画像形成装置、タンデムタイプ（中間転写）のカラー画像形成装置、リボルバータイプのカラー画像形成装置等に適用することができる。
【００９６】
図１８は、いわゆるタンデムタイプ（直接転写）のカラー画像形成装置の概略構成図である。このカラー画像形成装置は、張力ローラ１５に掛け回された紙搬送ベルト１６で搬送される記録シートの搬送方向に沿って、４組の画像形成部１７〜２０が配設されている。各画像形成部１７〜２０は、前述の画像形成装置（図２）と同様に、感光体ドラム１や帯電装置２等を備え、互いに異なる色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナー像を形成するものである。各画像形成部１７〜２０の感光体ドラム１に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ２１とが対応している転写位置で、記録シート６上に順次重ね合わせるように転写される。カラー画像が転写された記録シート６は、定着装置８でトナー画像が定着された後、機外に排出される。なお、紙搬送ベルト１６の表面に付着している残トナー等の汚れは、ベルトクリーニング装置２２でクリーニングされる。
【００９７】
図１９は、いわゆるタンデムタイプ（中間転写）のカラー画像形成装置の概略構成図である。このカラー画像形成装置は、張力ローラ１５に掛け回された中間転写体としての中間転写ベルト２３の張架方向に沿って、４組の画像形成部１７〜２０が配設されている。各画像形成部１７〜２０は、前述の画像形成装置（図２）と同様に、感光体ドラム１や帯電装置２等を備え、互いに異なる色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナー像を形成するものである。各画像形成部１７〜２０の感光体ドラム１に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ２１とが対応している転写位置で、中間転写ベルト２３上に順次重ね合わせるように転写される。中間転写ベルト２３上に転写されたカラー画像は、２次転写用の転写ローラ２４が対向する２次転写位置で記録シート６に一括転写される。カラー画像が転写された記録シート６は、定着装置８でトナー画像が定着された後、機外に排出される。なお、中間転写ベルト２３の表面に付着している残トナー等の汚れは、ベルトクリーニング装置２２でクリーニングされる。
【００９８】
図２０は、いわゆるリボルバータイプのカラー画像形成装置の概略構成図である。このカラー画像形成装置は、一つの感光体ドラム１上に互いに異なる色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）に対応する静電潜像が形成される。感光体ドラム１上の各色の静電潜像は、リボルバ現像装置４０が順次回転することにより、対応する色のトナーで現像される。感光体ドラム１上に形成される各色のトナー像は、転写ローラ２６が対向する転写位置で、紙搬送ドラム２５に保持されている記録シート６上に順次重ね合わせて転写される。すべての色のトナー像が転写された記録シート６は、定着装置８でトナー画像が定着された後、機外に排出される。
【００９９】
【発明の効果】
請求項１乃至１１の発明によれば、主・副走査方向における像担持体上の照射光のビーム径Ｄ１，Ｄ２をそれぞれ、主・副走査方向の解像度から算出される１画素の長さＬｐ１，Ｌｐ２よりも小さくしている。これにより、モアレが発生しにくく階調再現性にも優れた誤差拡散法を使用しても、現像電界の空間周波数依存性の影響を受けやすい低空間周波数の画像部分が発生しにくくなる。従って、低空間周波数の画像部分の発生に起因した粒状性の悪化を抑制することができる。特に、体積平均粒径が５．５μｍのトナーを用いることにより、前述の数５で定義される「粒状度」が３．０以下の良好な粒状性を達成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置における感光体ドラム表面上のレーザビームＬＢのビーム径Ｄ１，Ｄ２と１画素の長さＬｐ１，Ｌｐ２との関係を示す説明図。
【図２】同画像形成装置の概略構成図。
【図３】画像処理部を含む制御系の要部を示すブロック図。
【図４】（ａ）は露光装置における光学ユニットの平面図。
（ｂ）は同光学ユニットの正面図。
【図５】画像処理部の誤差拡散処理部における処理内容の説明図。
【図６】実施例１で用いたウェイトマトリックス（誤差拡散マトリックス）Ａの説明図。
【図７】実施例２で用いたウェイトマトリックス（誤差拡散マトリックス）Ｂの説明図。
【図８】実施例３で用いたウェイトマトリックス（誤差拡散マトリックス）Ｃの説明図。
【図９】粒状度の数値化の例を示すグラフ。
【図１０】誤差拡散処理を施した画像データの説明図。
【図１１】ビームスポット径による「中間的な電位の領域」の変化を示す説明図。
【図１２】顔料の比率を変化させたときのビームスポット径と粒状度との関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）は実施例９に係る露光装置における光学ユニットの平面図。
（ｂ）は同光学ユニットの正面図。
【図１４】（ａ）は実施例１０に係る露光装置における光学ユニットの平面図。
（ｂ）は同光学ユニットの正面図。
【図１５】同じ２ドットパターンを互いに異なる２種類のレーザビームの走査で書き込む場合を示した説明図。
【図１６】発光のデューティー比が５０％のときのレーザービームの走査の様子を示す説明図。
【図１７】発光のデューティー比が１００％のときのレーザービームの走査の様子を示す説明図。
【図１８】本発明を適用可能なカラー画像形成装置の概略構成図。
【図１９】他の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図。
【図２０】更に他の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
１ａ    感光体ドラム表面
２      帯電装置
３      露光装置
４      現像装置
５      転写装置
６      記録シート
７      クリーニング装置
８      定着装置
１０    画像処理部
１０１  ＭＴＦフィルタ処理部
１０２  γ処理部
１０３  擬似中間調処理部
３０１  ＬＤ（レーザーダイオード）ユニット
ＬＢ    レーザービーム
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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