(57)【要約】【課題】振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して潜像担持体表面に往復走査する画像形成装置において、中央部より端部において形成されるトナー濃度が濃くなるという画像弊害を防止する。【解決手段】主走査方向Ｘにおける端部ＥＰと中央部ＣＰとでハーフトーン処理で用いるディザマトリックスを切換える。つまり、中央部ＥＰに対して用いるディザマトリックスに比べて、端部に対して用いるディザマトリックスは、同じ階調値に対してより少ない画素に微小ドットを形成するよう決定する。【選択図】図５
2007152710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを主走査方向の第１方向及び該第１方向と逆の第２方向の両方向に走査可能に構成され、前記第１方向に走査する光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して前記潜像担持体表面にスポット状に照射して複数のスポット潜像を形成し、また前記第２方向に走査する光ビームを前記走査光学系を介して前記潜像担持体表面にスポット状に照射して複数のスポット潜像を形成する潜像形成部と、前記複数のスポット潜像の各々にトナーを付着させて微小ドットを形成する現像部と、互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを前記潜像担持体表面に仮想的に複数配列するとともに、各セル毎に該セルを構成する複数の画素のうちいずれの画素に対して潜像形成及び現像を行ない微小ドットを形成するかを決定する画像処理部とを備え、前記画像処理部による決定結果に基づいて前記潜像形成部による潜像形成及び前記現像部による現像を行うことで、前記セルを構成する複数の画素のうち階調値に応じた画素にのみ微小ドットを形成して階調再現を実行する画像形成装置において、
前記画像処理部は、
階調値の増大に対する前記セルに形成する微小ドットの形成パターンを規定する第１ディザマトリックスと、
所定の階調範囲にある階調値に対しては、前記第１ディザマトリックスに従って前記セルに対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定する第２ディザマトリックスとを有し、
前記潜像担持体表面を含む面における前記光ビームの軌跡の略中心線である走査線の前記主走査方向における振幅中心を幅中心として前記主走査方向に所定幅を有する中央部に位置する中央部セルと前記第１ディザマトリックスとを対比する一方、前記主走査方向において前記中央部の両端側に位置する端部セルと前記第２ディザマトリックスとを対比することで、各セルを構成する複数の画素のうちいずれの画素に対して潜像形成及び現像を行い微小ドットを形成するかを決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潜像担持体表面に光ビームを主走査方向に走査して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置は、潜像担持体、潜像形成部および現像部を有するとともに、次のようにして潜像担持体上にトナー像を形成する。すなわち、この画像形成装置では、潜像担持体表面に形成すべきトナー像に関連する画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて画像信号が形成され、潜像形成部に与えられる。この潜像形成部では、該画像信号に基づき光源からの光ビームが変調されるとともに、該変調光ビームが偏向器により主走査方向に走査される。そして、このように走査される光ビームは画像データに対応して潜像担持体表面にスポット状に照射されてスポット潜像を形成する。なお、この明細書では潜像担持体表面に光ビームが照射されて該表面に形成されるスポット領域を単に「スポット」と称する。
【０００３】
こうして潜像担持体表面へのスポット形成によってスポット潜像が形成され、さらに現像部により現像されて該スポット潜像位置にドットが形成されてトナー像が形成される。このように画像形成装置では、複数の画素により画像を構成しているが、画像データに応じて複数の画素のうち全部または一部についてのみスポット潜像が潜像担持体表面に形成されて画像データに対応する潜像が形成される。
【０００４】
また、偏向器の小型化および高速化を図るべく、偏向ミラーを振動させて偏向器として用いることが従来より提案されている（特許文献１参照）。すなわち、この装置では、トーションバーにより支持された偏向ミラーを正弦振動させるとともに、光源から照射される光ビームを該偏向ミラーにより反射して潜像担持体表面上に主走査方向に往復走査させている。
【０００５】
また、特許文献１では、上述のような正弦振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームを潜像担持体表面に等速走査するために、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いている。つまり、正弦振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームの走査光学系への入射角の角速度は、入射角が大きくなるほど遅くなる。よって、例えば歪曲特性を有さない走査光学系を用いた場合、潜像担持体表面における光ビームの走査速度は、主走査方向における光軸からの距離（像高）が大きくなるほど遅くなる。そこで、像高が大きい位置における走査速度の減少を補償するために、入射角度が大きくなるほど入射角に対してより大きい出射角でもって光ビームを走査するａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２１４７号公報（３頁、５頁、図９及び図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようにａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いて光ビームを走査させる装置において、ディザマトリックスを用いて階調再現を実行するにあたって次のような問題があった。すなわち、ディザマトリックスを用いた階調再現では、複数の画素を用いて１つのセルを構成するともに、ディザマトリックスに従って、セルが有する複数の画素のうち階調値に応じた画素にのみスポット潜像形成および現像を行ってトナー像を形成する（以下、１画素に対して形成されるトナー像を「微小ドット」と呼ぶ）。これにより、セル面積のうち微小ドットが占める面積の比率（微小ドット面積率）を階調値に応じて変化させて階調を実現している。つまり、階調レベルが低い場合は微小ドット面積率を低くするとともに、階調の増加に伴って微小ドット面積率を増加させ、階調レベルが高い場合は微小ドット面積率を高くする。このように、微小ドット面積率により実現される階調レベルが決まることとなる。
【０００８】
一方、後述するように、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いた画像形成装置では、主走査方向位置によってスポットの径が異なる場合があった。この場合、主走査方向位置によって形成されるスポット潜像の径が異なるとともに、該スポット潜像を現像して形成されるドットの径も異なることとなる。その結果、同じ階調レベルのトナー像を形成しようとしているにもかかわらず、主走査方向位置により微小ドット面積率が異なり良好な階調再現が実現できない場合があった。
【０００９】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、正弦振動する偏向ミラーにより光ビームを偏向するとともに、該光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系により走査する画像形成装置において、上記画像弊害を抑制して、良好な階調再現を実現する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る画像形成装置は、潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを主走査方向の第１方向及び該第１方向と逆の第２方向の両方向に走査可能に構成され、第１方向に走査する光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して潜像担持体表面にスポット状に照射して複数のスポット潜像を形成し、また第２方向に走査する光ビームを該走査光学系を介して潜像担持体表面にスポット状に照射して複数のスポット潜像を形成する潜像形成部と、複数のスポット潜像の各々にトナーを付着させて微小ドットを形成する現像部と、互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを潜像担持体表面に仮想的に複数配列するとともに、各セル毎に該セルを構成する複数の画素のうちいずれの画素に対して潜像形成及び現像を行ない微小ドットを形成するかを決定する画像処理部とを備え、画像処理部による決定結果に基づいて潜像形成部による潜像形成及び現像部による現像を行うことで、セルを構成する複数の画素のうち階調値に応じた画素にのみ微小ドットを形成して階調再現を実行する画像形成装置であって、上記目的を達成するために、画像処理部は、階調値の増大に対するセルに形成する微小ドットの形成パターンを規定する第１ディザマトリックスと、所定の階調範囲にある階調値に対しては、第１ディザマトリックスに従ってセルに対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定する第２ディザマトリックスとを有し、潜像担持体表面を含む面における光ビームの軌跡の略中心線である走査線の主走査方向における振幅中心を幅中心として主走査方向に所定幅を有する中央部に位置する中央部セルと第１ディザマトリックスとを対比する一方、主走査方向において中央部の両端側に位置する端部セルと第２ディザマトリックスとを対比することで、各セルを構成する複数の画素のうちいずれの画素に対して潜像形成及び現像を行い微小ドットを形成するかを決定することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された画像形成装置では、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して、光ビームを潜像担持体表面に照射している。かかる走査光学系は、該走査光学系への光ビームの入射角度が大きくなるほど入射角に対してより大きい出射角でもって光ビームを走査する。したがって、主走査方向位置によって形成されるスポット潜像の径が異なるとともに、該スポット潜像を現像して形成されるドットの径も異なることとなる。その結果、同じ階調レベルのトナー像を形成しようとしているにもかかわらず、主走査方向位置により微小ドット面積率が異なり良好な階調再現が実現できない場合があった。この理由について図８を用いて詳述する。
【００１２】
図８は、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系の光軸に対して平行に入射された光ビーム１と、光軸に対して角度θ2でもって走査光学系に入射された光ビーム２とを比較した図である。光軸に対して平行に入射する光ビーム1は、光軸に対して平行に潜像担持体表面に照射される。その結果、該光ビーム1は潜像担持体表面に対して略０°の入射角でもって照射される。一方、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系は、上述のような特性を有するため、入射角θ2で入射する光ビーム2を入射角θ2よりも大きい出射角α2でもって潜像担持表面に向けて照射する。その結果、光ビーム2は、光ビーム1の潜像担持体表面に対する入射角０°よりも大きい入射角α2で潜像担持体表面に対して入射する。つまり、潜像担持体表面を含む面における光ビームの軌跡の略中心線である走査線の主走査方向における振幅の中央部と端部とでは、光ビームが入射する角度が異なる。しかも、本発明に係る画像形成装置では、入射角度が大きくなるほど入射角に対してより大きい出射角でもって光ビームを走査するａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いている。よって、上述のような中央部と端部の間における潜像担持体表面への光ビームの入射角の差異は、走査線の振幅中心から離れるほどより顕著となる。このように、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いて光ビームを潜像担持体表面に照射した場合、走査線の振幅の中央部と端部とで光ビームの入射角が大きく異なる。よって、中央部に照射される光ビームの主走査方向におけるスポット径に対して、端部に照射される光ビームの主走査方向におけるスポット径は大きくなる。
【００１３】
一方、本願発明にかかる画像形成装置では、ディザマトリックスを用いて階調再現を実行する。すなわち、複数の画素を用いて１つのセルを構成するともに、ディザマトリックスに従って、セルが有する複数の画素のうち階調値に応じた画素にのみスポット潜像形成および現像を行ってトナー像を形成する。これにより、セル面積のうち微小ドットが占める面積の比率（微小ドット面積率）を階調値に応じて変化させて階調を実現している。しかしながら、上述のように走査振幅の中央部と端部でスポット径が異なると、中央部と端部それぞれに形成される微小ドットの径も異なることとなる。その結果、同じ階調レベルのトナー像を形成しようとしているにもかかわらず、中央部より端部においてより大きい微小ドットが形成される場合があった。その結果、微小ドット面積率が中央部と端部で異なり良好な階調再現が実現できない場合があった。
【００１４】
これに対して、本発明にかかる画像形成装置の画像処理部は、階調値の増大に対するセルに形成する微小ドットの形成パターンを規定する第１ディザマトリックスと、所定の階調範囲にある階調値に対しては、第１ディザマトリックスに従ってセルに対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定する第２ディザマトリックスとを有している。そして、潜像担持体表面を含む面における光ビームの軌跡の略中心線である走査線の主走査方向における振幅中心を幅中心として主走査方向に所定幅を有する中央部に位置する中央部セルと第１ディザマトリックスとを対比する一方、主走査方向において中央部の両端側に位置する端部セルと前記第２ディザマトリックスとを対比することで、各セルを構成する複数の画素のうちいずれの画素に対して潜像形成及び現像を行い微小ドットを形成するかを決定するように構成している。
【００１５】
つまり、走査振幅の中央部では、第１ディザマトリックスを用いる一方、端部では第２ディザマトリックスを用いている。そして、該第２ディザマトリックスは所定の階調範囲にある階調値に対しては、第１ディザマトリックスに従ってセルに対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定する。したがって、少なくとも該階調範囲においては、端部の微小ドットの径が中央部の微小ドットの径より大きいことに起因した画像弊害を補償することが可能となり、良好な階調再現を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを装置本体５内に並設している。そして、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１からの印字指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに印字指令に対応する画像を形成する。
【００１７】
このエンジン部ＥＧでは、４つの感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのそれぞれに対応して帯電ユニット、現像ユニット（現像部）、露光ユニット（潜像形成部）およびクリーニング部が設けられている。このように、各トナー色ごとに、感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部を備えて該トナー色のトナー像を形成する画像形成手段が設けられている。なお、これらの画像形成手段（感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部）の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。
【００１８】
感光体２Ｙは図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられているとともに、該矢印方向に駆動される。このように駆動される感光体２Ｙの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙおよびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３Ｙは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、帯電制御部１０３からの帯電バイアス印加によって感光体２Ｙの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット３Ｙによって帯電された感光体２Ｙの外周面に向けて露光ユニット６Ｙから光ビームＬyが照射される。これによって印字指令に含まれるイエロー画像データに対応する静電潜像が感光体２Ｙ上に形成される。そして、露光ユニット６Ｙは、露光制御部１０２Ｙ（図４）からの制御指令に応じて動作する。
【００１９】
図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図ある。以下、図２、３を参照しつつ、露光ユニット６の構成および動作について詳述する。なお、露光ユニット６の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。
【００２０】
この露光ユニット６Ｙ（６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２Ｙ（光源）が固着されており、レーザー光源６２Ｙから光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源６２Ｙは、図２に示す露光制御部１０２Ｙの光源駆動部（図示省略）と電気的に接続されている。そして、後述するように画像信号に応じて光源駆動部がレーザー光源６２ＹをＯＮ／ＯＦＦ制御してレーザー光源６２Ｙから画像データに対応して変調された光ビームが射出される。
【００２１】
露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２Ｙからの光ビームを感光体２Ｙの表面（図示省略）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、偏向器６５、走査光学系６６が設けられている。すなわち、レーザー光源６２Ｙからの光ビームは、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、シリンドリカルレンズ６３２を調整することでコリメート光は副走査方向Ｙにおいて偏向器６５の偏向ミラー面６５１付近で結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザー光源６２Ｙからの光ビームを整形するビーム整形系６３として機能している。
【００２２】
この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、共振振動する振動ミラーで構成されている。すなわち、偏向器６５では、共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する揺動軸（ねじりバネ）周りに揺動自在に軸支されるとともに、作動部（図示省略）から与えられる外力に応じて揺動軸周りに正弦揺動する。この作動部は露光制御部１０２のミラー駆動部（図示省略）からのミラー駆動信号に基づき偏向ミラー面６５１に対して静電気的、電磁気的あるいは機械的な外力を作用させて偏向ミラー面６５１をミラー駆動信号の周波数で揺動させる。なお、作動部による駆動方式は静電吸着、電磁気力あるいは機械力などのいずれの方式を採用してもよく、それらの駆動方式は周知であるため、ここでは説明を省略する。
【００２３】
偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームは、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系６６を介して感光体２Ｙの表面に走査される。また、上述の通り偏向ミラー面６５１は、遥動軸周りに正弦遥動する。したがって、光ビームは感光体２Ｙの表面に主走査方向Ｘの第１方向（+Ｘ）または該第１方向（+Ｘ）と逆の第２方向（-Ｘ）に往復走査されることとなる。そして、このように走査される光ビームが感光体表面（潜像担持体表面）をスポット状に照射することで、該スポットにスポット潜像が形成される。かかるスポット潜像は、形成すべき画像に応じて複数形成される。また、走査方向（+Ｘ）の上流側において走査光ビームの走査経路の端部を折り返しミラー６９により水平同期センサ６０に導いている。かかる水平同期センサ６０は、主走査方向に往復走査される光ビームの１周期毎に光ビームを検出し、水平同期信号Ｈsyncを出力する。そして、該水平同期信号Ｈsyncに基づいて潜像形成動作が制御されることとなる。
【００２４】
図１，２に戻って説明を続ける。上述の露光ユニット６Ｙにより形成されたスポット潜像は、現像ユニット４Ｙ（現像部）によってトナー現像されて微小ドットが形成される。この現像ユニット４Ｙはイエロートナーを内蔵している。そして、現像器制御部１０４から現像バイアスが現像ローラ４１Ｙに印加されると、現像ローラ４１Ｙ上に担持されたトナーが感光体２Ｙの表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着する。その結果、感光体２Ｙ上のスポット潜像がイエローのトナー像として顕像化される。なお、現像ローラ４１Ｙに与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したもの等を用いることができるが、特に感光体２Ｙと現像ローラ４１Ｙとを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。
【００２５】
現像ユニット４Ｙで現像されたイエロートナー像は、一次転写領域ＴＲy1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。また、イエロー以外の色成分についても、イエローと全く同様に構成されており、感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ形成されるとともに、一次転写領域ＴＲm1、ＴＲc1、ＴＲk1でそれぞれ中間転写ベルト７１上に一次転写される。
【００２６】
この転写ユニット７は、２つのローラ７２、７３に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７２を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｒ2に回転させるベルト駆動部（図示省略）とを備えている。また、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７４が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写タイミングを制御することで各トナー像を重ね合わせてカラー画像を中間転写ベルト７１上に形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７４との間の二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。一方、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、ブラックトナー像のみを感光体２Ｋに形成するとともに、二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にモノクロ画像を二次転写する。また、こうして画像の２次転写を受けたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に向けて搬送される。
【００２７】
なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部により除去された後、帯電ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにより次の帯電を受ける。
【００２８】
また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ７５、および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、クリーナ７５は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７２に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７２側に移動した状態でクリーナ７５のブレードがローラ７２に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。また、ローラ７２，７３の間には、色ずれセンサ７８が配置されており、各色のトナー像の色ずれ量を検出する。
【００２９】
なお、図２において、符号１１０はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００３０】
次に、本発明にかかる画像形成装置において実行される信号処理について説明する。図４は、本発明にかかる画像形成装置の信号処理を示す図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ１００などの外部装置から画像信号が入力されると、メインコントローラ１１がその画像信号に対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ１１は、色変換部１１３、画像処理ユニット１１５、２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂ、方向切換部１１６Ｃおよびパルス変調部１１７などの機能ブロックを備えている。なお、これらの各機能ブロックはハードウェアにより構成されてもよく、またＣＰＵ１１１、１０１により実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。
【００３１】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１３がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１３では、入力ＲＧＢ階調データは、１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。そして、色変換部１１３から出力されるＣＭＹＫ階調データは画像処理ユニット１１５に入力される。
【００３２】
画像処理ユニット１１５（画像処理部）は、入力されるＣＭＹＫ階調データに対してハーフトーン処理を行う。本実施形態におけるハーフトーン処理では、互いに隣接する複数の画素により構成されるセルを感光体表面（潜像担持体表面）に対して仮想的に複数配列する。そして、各セルに対して、ディザマトリックスにしたがってセルが有する複数の画像のうち階調値に応じた画素にのみスポット潜像形成および現像を行う。これにより、各セルに対して階調値に応じた微小ドットが形成されることとなる。つまり、本実施形態におけるハーフトーン処理では、セル面積のうち微小ドットが占める面積の比率（微小ドット面積率）を階調値に応じて変化させて階調再現を実現している。そして、本実施形態におけるハーフトーン処理では、次に詳述するように、セルの配列位置により対比するディザマトリックスを使い分けている。
【００３３】
図５は、本実施形態での走査線と感光体２の表面（潜像担持体表面）との関係を示す図である。ここで走査線とは、感光体２の表面（潜像担持体表面）を含む面における光ビームの軌跡の中心線を指す。また、図６は、本実施形態におけるハーフトーン処理において使用するディザマトリックスを示す図である。本実施形態では、セルとして副走査方向Ｙに４画素で主走査方向Ｘに４画素の４行４列の４×４セルＣＬ44を用いることとする。図５に示すように、本実施形態では、走査線の主走査方向Ｘにおける振幅中心ＡＣを幅中心として主走査方向Ｘに所定幅Ｗを有する領域を中央部ＣＰと定義するとともに、該中央部ＣＰ以外の領域を端部ＥＰと定義する。また、中央部ＣＰに配列される４×４セルＣＬ44を中央部セルと定義するとともに、端部ＥＰに配列される４×４セルＣＬ44を端部セルと定義する。そして、中央部セルに対しては、図６（a）に示す第１マトリックスＭＴＸ44-C1（第１ディザマトリックス）を用いる一方、端部セルに対しては、図６（b）に示す第２マトリックスＭＴＸ44-Ｅ1（第２ディザマトリックス）を用いる。図６に示すように、第１マトリックスＭＴＸ44-C1及び第２マトリックスＭＴＸ44-E1は、いずれも４×４＝１６個の閾値を行方向に４個且つ列方向に４個の行列状に配列して構成される４行４列の４×４マトリックスである。
【００３４】
このように定義された端部セルまたは中央部セルのＣＭＹＫ階調データと４×４マトリックスＭＴＸ44-E1または４×４マトリックスＭＴＸ44-C1の閾値とを１画素毎に比較する。そして、ＣＭＹＫ階調データが閾値以上である場合は、対応する画素に対してスポット潜像を形成するとともに該スポット潜像を現像して微小ドットを形成すると決定する。一方、ＣＭＹＫ階調データが閾値未満である場合は、対応する画素に対してスポット潜像形成および微小ドットの形成は行わないと決定する。これによりＣＭＹＫ階調データの階調値に応じた画素にだけ微小ドットを形成している。
【００３５】
図７は、ＣＭＹＫ階調データの階調値に対して第１マトリックスＭＴＸ44-C1及び第２マトリックスＭＴＸ44-E1がセルＣＬ44の有する１６画素のうち微小ドットを形成すると決定する画素の数を示した図である。同図の実線が第１マトリックスＭＴＸ44-C1に対応し、同図の破線が第２マトリックスＭＴＸ44-E1に対応する。同図に示すように、階調範囲０〜２５５の全域において、同じＣＭＹＫ階調データの階調値に対して第２マトリックスＭＴＸ44-E1は第１マトリックスＭＴＸ44-C1よりも少ない個数の画素に微小ドットを形成すると決定している。つまり、第２マトリックスＭＴＸ44-E1は、第１マトリックスＭＴＸ44-C1に従ってセルＣＬ44に対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定している。
【００３６】
本実施形態では、上述の４×４マトリックスＭＴＸ44-E1，ＭＴＸ44-C1を用いたハーフトーン処理を全てのＣＭＹＫ階調データに対して実行する。そして、全ての画素の各々に対してスポット潜像形成・微小ドット形成を行うか否かを示すデータとしてハーフトーン階調データを求める。
【００３７】
再び図４に戻って説明を続ける。上述のようにして求められたハーフトーン階調データは、順方向ラインバッファ１１６Ａおよび逆方向ラインバッファ１１６Ｂに入力される。これらのラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂは画像処理ユニット１１５から出力されるハーフトーン階調データを走査線１ライン分だけ記憶するものである点で共通するが、階調データの読出し順序が相違する。すなわち、順方向ラインバッファ１１６Ａは走査線１ライン分のハーフトーン階調データを先頭から順方向に出力するものであるのに対し、逆方向ラインバッファ１１６Ｂは最後から逆方向に出力するものである。ここで、走査線とは、感光体表面（潜像担持体表面）を含む面における光ビームの軌跡の略中心線を指す。また、走査線１ライン分のハーフトーン階調データとは、１回の往路走査または復路走査の間に出力されるハーフトーン階調データを言う。このような２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂを設けた理由は次のとおりである。
【００３８】
上述した露光制御部１０２Ｙの光源駆動部は、パルス変調部１１７からのビデオ信号を受けて露光ユニット６Ｙのレーザー光源６２ＹをＯＮ／ＯＦＦ制御する。そして、かかるビデオ信号は、パルス変調部１１７によって、画像処理ユニット１１５から出力されるハーフトーン階調データを用いて、エンジン部ＥＧの各色画像の露光レーザーパルスをパルス幅変調するために作成されるものである。一方、上述の通り、本実施形態では共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに往復走査している。つまり、光ビームは、互いに走査方向が逆である往路と復路とを交互に往復走査されることとなる。したがって、パルス変調部１１７にハーフトーン階調データを入力するにあたっては、光ビームの走査方向の違いに応じてパルス変調部１１７に入力するハーフトーン階調データの入力順序を変える必要がある。そこで、本実施形態では順方向ラインバッファ１１６Ａと逆方向ラインバッファ１１６Ｂとを設けている。
【００３９】
そして、こうして出力されるハーフトーン階調データは方向切換部１１６Ｃに入力され、方向切換信号に基づき、一方のラインバッファから出力されるハーフトーン階調データのみが適当なタイミングで方向切換部１１６Ｃからパルス変調部１１７に出力される。つまり、光ビームが順方向に走査される際には、方向切換信号として順方向信号が方向切換部１１６Ｃに与えられ、順方向ラインバッファ１１６Ａからのハーフトーン階調データがパルス変調部１１７へ向けて出力される。一方、光ビームが逆方向に走査される際には、方向切換信号として逆方向信号が方向切換部１１６Ｃに与えられ、逆方向ラインバッファ１１６Ａからのハーフトーン階調データがパルス変調部１１７へ向けて出力される。そして、このようにパルス変調部１１７に入力されたハーフトーン階調データはビデオ信号に変換された後、図示を省略するビデオインターフェイスを介してエンジンコントローラ１０に出力される。
【００４０】
上述のビデオ信号を受けた露光制御部１０２Ｙの光源駆動部（図示省略）は、露光ユニット６（潜像形成部）のレーザー光源６２ＹをＯＮ／ＯＦＦ制御する。そして、レーザー光源からの光ビームが走査されるとともに、該光ビームが感光体表面にスポット状に照射されてスポット潜像が形成される。さらに、このように形成された静電潜像が現像ユニット４（現像部）により現像されて各画素に対して微小ドットが形成される。
【００４１】
上述したように、本実施形態では、中央部ＣＰに配列される中央部セルと端部ＥＰに配列される端部セルとでディザマトリックスを使い分けている。つまり、中央部セルに対しては第１マトリックスＭＴＸ44-C1（図６（a））を用いてハーフトーン処理を実行する一方、端部セルに対しては第２マトリックスＭＴＸ44-E1（図６(b)）を用いてハーフトーン処理を実行する。また、第２マトリックスＭＴＸ44-E1は、第１マトリックスＭＴＸ44-C1に従ってセルＣＬ44に対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定している。よって、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いた場合の画像弊害を抑制して、良好な階調再現を実現することが可能となっている。この理由について詳述する。
【００４２】
本実施形態では。ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系６６を用いて、光ビームを感光体２の表面（潜像担持体表面）に走査している。したがって、図８を用いて上述したように、光ビームが感光体２の表面に照射されて形成されるスポットの主走査方向における径が、走査線の振幅の中央部ＣＰと端部ＥＰとで異なる。つまり、中央部ＣＰでは主走査方向スポット径ＤＣは比較的小さい一方、端部ＥＰでは主走査方向スポット径ＤＥは比較的大きい。よって、これらのスポットを現像することで得られる微小ドットの径も、端部ＥＰでは比較的大きく中央部ＣＰでは比較的小さくなる。その結果、同じ階調値のトナー像を形成しようとしているにもかかわらず、中央部ＣＰで実際に形成されるトナー像が端部ＥＰに実際に形成されるトナー像よりも濃度が濃く形成されるという画像弊害が生じる場合があった。
【００４３】
これに対して本実施形態に係る画像形成装置では、中央部セルに対しては第１マトリックスＭＴＸ44-C1（図６（a））を用いてハーフトーン処理を実行する一方、端部セルに対しては第２マトリックスＭＴＸ44-E1（図６(b)）を用いてハーフトーン処理を実行する。また、第２マトリックスＭＴＸ44-E1は、階調範囲０〜２５５の全域において、第１マトリックスＭＴＸ44-C1に従ってセルＣＬ44に対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定している。よって、階調範囲０〜２５５の全域において、端部ＥＰの微小ドットの径が中央部ＣＰの微小ドットの径より大きいことに起因した画像弊害を補償することが可能となり、良好な階調再現が実現できる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。上記実施形態では、セルとして副走査方向に４画素で主走査方向に４画素の４×４セルを用いるとともに、これに対応して第１、第２ディザマトリックスとして４行４列の４×４マトリックスを用いている。しかしながら、本発明に使用可能なセル及びディザマトリックスの種類は限られるものではなく、要求される階調分解能や解像度に応じて変更可能である。例えば、副走査方向に６画素で主走査方向も４画素の６×４セルを用いるとともに、これに対応して第１、第２ディザマトリックスとして６行４列の６×４マトリックスを用いていも良い。要は、スポット径の違いに起因した端部ＥＰと中央部ＣＰとの階調差を補償するように第１、第２ディザマトリックスを構成すれば良い。
【００４５】
また、上記実施形態では、第２マトリックスＭＴＸ44-E1は、階調範囲０〜２５５の全域において、第１マトリックスＭＴＸ44-C1に従ってセルＣＬ44に対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定している。しかしながら、第２マトリックスＭＴＸ44-E1が、第１マトリックスＭＴＸ44-C1に従ってセルＣＬ44に対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定する階調範囲は全域に限られるものではなく、一部の階調範囲についてのみ上述のように微小ドットの形成パターンを規定しても良い。例えば、予め第１ディザマトリックスのみを用いて中央部ＣＰと端部ＥＰとにおけるγ特性を求めておき、該結果から次のように第２ディザマトリックスを構成しても良い。
【００４６】
図９は、γ特性の一例を示す模式図である。図９において、実線は中央部ＣＰにおけるγ特性を示し、破線は端部ＥＰにおけるγ特性を表す。同図において、階調範囲ＤＭにおいてのみ端部ＥＰにおけるトナー像の濃度が、中央部ＣＰにおけるトナー像と比べて濃く出ているのがわかる。このような場合、該階調範囲ＤＭにおける端部ＥＰと中央部ＣＰとの濃度差を補償するように、第２ディザマトリックスを構成しても良い。具体的には、階調範囲ＤＭにある階調値に対しては、第１ディザマトリックスに従ってセルに対して微小ドットを形成した場合よりも少ない個数の画素に対して微小ドットを形成するように微小ドットの形成パターンを規定するよう第２ディザマトリックスを構成しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態では、１つの感光体２（潜像担持体）に対して１つの露光ユニット６を設けて潜像形成を実行していたが、例えば、特開２００３−１３１１５４号公報に示すように、１つの感光体２（潜像担持体）に対して複数の露光ユニット６を設けて潜像形成を実行する画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。
【００４８】
図１０は、１つの感光体２に対して露光ユニット６を３つ用いて潜像形成を実行する装置の模式図である。該装置においては、感光体２に対向する３つの露光ユニット３が主走査方向Ｘに配列されている。そして、３つの露光ユニット６は、感光体２の表面（潜像担持体表面）の第１走査領域、第２走査領域、第３走査領域に対して光ビームを照射してスポット潜像を形成する。なお、露光ユニット６としては、図３に示したような振動する偏向ミラー面６５１及びａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系６６により光ビームを走査する露光ユニットを用いるものとする。
【００４９】
図１１は、１つの感光体２に対して露光ユニット６を３つ用いて潜像形成を実行する場合の動作を示す図である。３つの露光ユニット６は、それぞれ感光体２（潜像担持体）の表面の第１走査領域、第２走査領域、第３走査領域に対して光ビームを主走査方向Ｘに往復走査する。また、感光体２の表面は副走査方向Ｙに駆動されている。よって、感光体２の表面（潜像担持体表面）を含む面における光ビームの軌跡の略中心線である走査線は、同図の１点鎖線のようになる。但し、図示の簡便のため第１走査領域における走査線のみを示したが、他の第２・第３走査領域においても同様に走査線を定義できる。また、同図中において第１走査領域における走査線は、該第１走査領域を主走査方向Ｘにはみ出して記載されているが、実際に該走査線がスポット潜像を形成する領域は第１走査領域のみである。
【００５０】
図１１に示す場合においても、走査領域毎にａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系６６を用いて光ビームを感光体表面に照射している。従って、各走査領域において、走査線振幅の中央部と端部でスポットの主走査方向の径が異なる。その結果、微小ドットの径が、中央部と端部とで異なり、画像弊害が発生する場合がある。
【００５１】
そこで、このような複数の露光ユニット６を用いて感光体２の表面を走査する装置においても、本発明を適用しても良い。つまり、同図に示すように、第１〜３走査領域のそれぞれにおいて、走査線の主走査方向Ｘにおける振幅中心ＡＣを幅中心として主走査方向Ｘに所定幅Ｗを有する領域を中央部ＣＰと定義するとともに、該中央部ＣＰ以外の領域を端部ＥＰと定義する。また、中央部ＣＰに配列されるセルを中央部セルと定義するとともに、端部ＥＰに配列されるセルを端部セルと定義する。そして、端部セルに対しては、上述してきたような第２マトリックスＭＴＸ44-Ｅ1等の第２ディザマトリックスを用いる一方、中央部セルに対しては、第１マトリックスＭＴＸ44-C1等の第１ディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を実行しても良い。このようにハーフトーン処理を実行した場合、端部ＥＰの微小ドットの径が中央部ＣＰの微小ドットの径より大きいことに起因した画像弊害を補償することが可能となり、良好な階調再現が実現できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、微小ドットを集中させて成長させていく、いわゆる「集中型」のディザマトリックスを用いたが、本発明が適用可能なディザマトリックスは「集中型」に限られない。つまり、セル内における微小ドットの数を、該微小ドットを分散的に配置しながら増加させる「分散型」のディザマトリックスを用いても良い。
【００５３】
また、上記実施形態では、カラー画像を形成する画像形成装置を用いて説明したが、単色印字のみを行う画像形成装置においても本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】図１の画像形成装置における露光ユニットの構成を示す主走査断面図。
【図４】図１の画像形成装置における信号処理ブロックを示す図。
【図５】走査線と潜像担持体表面との関係を示す図。
【図６】実施形態において使用するディザマトリックスを示す図。
【図７】第１・第２ディザマトリックスの動作を示す図。
【図８】本発明の課題を示す図。
【図９】ａｒｃ−ｓｉｎ特性の走査光学系を用いた場合のγ特性の一例を示す図。
【図１０】本発明を適用可能な他の装置の構成を示す模式図。
【図１１】図１０に示す装置における潜像形成動作を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、  ４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像ユニット（現像部）、  ６，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…露光ユニット（潜像形成部）、  ６０…水平同期センサ、  ６２…レーザー光源、  ７１…中間転写ベルト、  ６５１…偏向ミラー面、  Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム、  １１…メインコントローラ、  １１５…画像処理ユニット（画像処理部）、  ＣＭＹＫ…ＣＭＹＫ階調データ、  Ｘ…主走査方向、  Ｙ…副走査方向、  ＭＴＸ44-C1…第１ディザマトリックス、  ＭＴＸ44-E1…第２ディザマトリックス、  Ｗ…所定幅、  ＡＣ…振幅中心、  ＣＰ…中央部、  ＥＰ…端部、  ＤＥ，ＤＣ…（主走査方向の）径
【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】
2007152710.tif 000010
【図９】
2007152710.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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