(57)【要約】【課題】  副走査方向に駆動される潜像担持体表面に光ビームをスポット状に照射しながら偏向ミラー面により主走査方向の往復走査して潜像を形成する画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用いて階調再現を行う場合、主走査方向の両端間で濃度差が生じるという画像弊害が発生する。【解決手段】  セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成する。例えば図１１のように５×１セルＣＬ51を用いた場合、広ピッチ側と狭ピッチ側とのそれぞれに配置された５×１セルＣＬ51がスポットにより露光される範囲（スポット潜像）に差が生じない。よって、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害の発生を抑制することができ良好な階調再現が可能となる。【選択図】  図１１
2007062098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備えた画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対して前記ドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成方法であって、
前記セルとして、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備えた画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対して前記ドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成方法であって、
前記セルとして、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルと、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向にＭ個（Ｍ≧２）の画素を有するＮ×Ｍセルとを予め準備しておき、
形成しようとする画像の態様に応じて前記Ｎ×１セルおよび前記Ｎ×Ｍセルのうちの一方を選択的に用いて該画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
前記画像の態様として、空間解像度及び階調解像度のうち空間解像度を優先する高空間解像度モードと階調解像度を優先する高階調解像度モードとを有し、
形成しようとする画像の態様が前記高空間解像度モードであるときには前記Ｎ×１セルを用いる一方、前記高階調解像度モードであるときには前記Ｎ×Ｍセルを用いる請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記画像の態様として、画像を構成する中心要素が文字である線画モードと、画像を構成する中心要素が写真である写真モードとを有し、
形成しようとする画像の態様が前記線画モードであるときには前記Ｎ×１セルを用いる一方、前記写真モードであるときには前記Ｎ×Ｍセルを用いる請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項５】
その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備え、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対して前記ドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成装置において、
前記セルとして、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備え、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対して前記ドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成装置において、
前記セルとして、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルと、前記主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに前記副走査方向にＭ個（Ｍ≧２）の画素を有するＮ×Ｍセルとを有し、
形成しようとする画像の態様に応じて前記Ｎ×１セルおよび前記Ｎ×Ｍセルのうちの一方を選択的に用いて該画像を形成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、副走査方向に駆動される潜像担持体表面に光ビームを副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に走査して画像を形成する画像形成装置および該装置における画像形成方法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、露光ユニットおよび現像ユニットを有するとともに、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、トナー像を示す画像データに基づき露光ユニットの光源を制御するとともに、その光源からの光ビームを潜像担持体上にスポット状に結像しながら露光ユニットの偏向器により主走査方向に偏向走査することで画像データに対応する潜像を潜像担持体表面上に形成する。そして、該潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。
【０００３】
また、偏向器の小型化および高速化を図るべく、偏向ミラー面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線像担持体表面上に往復走査させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８２１４７号公報（第３頁および図９、１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような画像形成装置においては、光源からの光ビームを主走査方向の往路および復路の両方向において潜像担持体上に走査させることができる。しかしながら、このように偏向ミラーを用いて往路および復路の両方にスポットを走査させる装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用いて階調を再現するにあたって次のような問題があった。すなわち、ドット集中型の閾値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つのセルを形成するともに、閾値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レベルに対応する画素にのみ露光および現像を行ってドットを形成することで、かかるドットにより構成される網点の大きさを階調レベル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少ない数の画素を露光現像して小さな網点を形成するとともに、階調レベルが高い場合は多くの数の画素を露光現像して大きな網点を形成する。したがって、網点の大きさにより実現される階調レベルが決まることとなる。
【０００６】
しかしながら、上述のような画像形成装置では、光ビームを潜像担持体表面上にスポット状に結像しながら主走査方向の両方向に走査させているため、副走査方向への走査ピッチは一定でなく、副走査方向におけるスポットの重なりの程度にばらつきが生じることとなる。つまり、副走査方向の走査ピッチの狭いところでは、副走査方向のスポットの重なりは大きくなるのに対し、副走査方向の走査ピッチの広いところでは、副走査方向のスポットの重なりは小さくなる。よって、同じ階調レベルに対応した網点を形成する場合であっても、走査ピッチの狭いところでは形成される網点が小さいため階調レベルが低くなる一方、走査ピッチの広いところでは形成される網点が大きいため階調レベルが高くなる。その結果、後に詳述するように、同じ階調レベルの中間調を形成しているにもかかわらず、主走査方向の両端それぞれに配置されたセルに形成される網点の大きさが両端間で異なり、その結果両端間で濃度差ができるという画像弊害が発生する場合があった。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、副走査方向に駆動される潜像担持体表面に光ビームをスポット状に照射しながら偏向ミラー面により主走査方向に往復走査して潜像を形成する画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用いて階調再現を行う場合であっても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】
【０００８】
この発明にかかる画像形成方法は、その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備えた画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対してドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するために、セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成することを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかる画像形成装置は、その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備え、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対してドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するために、セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明（画像形成方法および画像形成装置）では、光ビームを潜像担持体上にスポット状に照射しながら主走査方向の第１方向および該第１方向と逆の第２方向の両方向に走査することが可能に構成されている。そして、例えば図６に示すように潜像担持体上にライン潜像を形成する場合、光ビームが潜像担持体上にスポット状に照射されながら、主走査方向の第１方向に走査されて複数のスポット潜像が主走査方向に沿って並んでライン潜像ＬＩ(+X)が形成される一方、第１方向と逆の第２方向に光ビームが走査されて複数のスポット潜像が主走査方向に沿って並んでライン潜像ＬＩ(-X)が形成される。その結果、ライン潜像ＬＩ(+X)、ＬＩ(-X)が副走査方向に交互に形成されることとなる。
【００１１】
また、このように構成された発明では、潜像担持体表面上に光ビームを主走査方向に往復走査するとともに、潜像担持体表面を主走査方向に対してほぼ直交する副走査方向に駆動している。よって、潜像担持体上での光ビームの走査軌跡（スポット潜像の形成軌跡）は例えば図７の一点鎖線で示すものとなり、副走査方向での走査ピッチは一定とならない。そして、このような副走査方向での走査ピッチの不均一性は、走査軌跡の主走査方向における端部付近で特に顕著となる。したがって、本願発明にかかる画像形成方法または画像形成装置のように、ドット集中型の閾値マトリックスにより階調再現を行う場合、主走査方向の一方端では中間調濃度が高くなり、他方端では中間調濃度が低くなるという画像弊害が発生する場合があった。この理由について次に詳述する。
【００１２】
図８は主走査方向に５画素で副走査方向に２画素の５×２のセル（５×２セル）と該５×２セルに対応する１〜１０の閾値を有する閾値マトリックス（５×２閾値マトリックス）とを用いた場合の階調再現についての説明図であり、図９は、上述の画像弊害が発生する理由を説明する図である。なお、本明細書においては、主走査方向にＮ画素で副走査方向にＭ画素のセルを「Ｎ×Ｍセル」と称し、該Ｎ×Ｍセルに対応する閾値マトリックスを「Ｎ×Ｍ閾値マトリックス」と称する。ここで、図９の一点鎖線は潜像担持体上での光ビームの走査軌跡（スポット潜像の形成軌跡）を、実線の楕円はスポットにより露光される領域を、実線の長方形は５×２セルを表す。まず、図９を用いた画像弊害が発生する理由説明の前に、図８を用いて５×２閾値マトリックスの動作について説明する。
【００１３】
図８（ａ）は５×２閾値マトリックスを示す図であり、図８（ｂ）は該５×２閾値マトリックスを用いた場合における５×２セル内の網点の成長を示す図である。図８（ａ）に示す５×２閾値マトリックスは、ドット集中型の閾値マトリックスであり、階調レベルの増大に応じて網点の大きさを成長させている。具体的には、階調レベルが０％〜１００％へと増大するに従って、図８（ｂ）に示すように５×２セルＣＬ52の有する１０個の画素のうち斜線部分の画素に対して、各階調レベルに応じて露光現像してドットを形成することで、網点が成長することとなる。ここで、階調レベル０％とは全く画素にドットが形成されない状態に対応し、階調レベル１００％とは全ての画素にドットが形成される状態に対応する。そして、階調レベルが０％から１００％に増加するにしたがって、ドットを形成する画素数を比例的に増加させる。例えば階調レベルが４０％のときは、５×２閾値マトリックスの閾値が４以下に対応する４つの画素にドットが形成され、階調レベルが８０％のときは、５×２閾値マトリックスの閾値が８以下に対応する８個の画素にドットが形成される。そして、このような５×２閾値マトリックスを用いて階調再現を行う場合の上記画像弊害について、図７および図９を用いて説明する。
【００１４】
上述したとおり、光ビームの走査軌跡（スポット潜像の形成軌跡）は例えば図７の一点鎖線で示すものとなり、副走査方向での走査ピッチは一定とならない。例えば、図７の左端から右端に向うにしたがって、副走査方向への走査ピッチが広い「広ピッチ」から走査ピッチが狭い「狭ピッチ」へと変化したり、またその逆に「狭ピッチ」から「広ピッチ」へと変化する。そして、このような走査線に対して副走査方向に複数個の画素を有する例えば５×２セルのようなセルを配置してドット集中型の閾値マトリックスにより階調を表現する場合、図９に示すような画像弊害が生じることとなる。
【００１５】
図９は、階調レベル２０％の中間調を形成する場合を示している。この場合には、５×２セルＣＬ52を構成する１０個の画素のうち閾値１、２に対応する２つの画素のみにスポット潜像を形成することになり、そのスポット潜像に対応する光ビームの走査軌跡は広ピッチ側（図９の左手側）で比較的離間しているのに対し、狭ピッチ側（図９の右手側）で比較的接近している。このため、図９の「潜像形成」欄に図示するように、これらの画素に形成されるスポット潜像の副走査方向Ｙでのピッチは広ピッチ側で広いのに対し、狭ピッチ側で狭くなっている。そして、こうして形成された潜像をトナー現像することで得られる２ドットは図９の「網点形成」欄に図示するように広ピッチ側で比較的離れている。その結果、これらのドットの集まりとして形成される網点は比較的大きい。これに対し、狭ピッチ側では、２ドットは比較的接近している。その結果、これらのドットの集まりとして形成される網点は比較的小さい。このように走査軌跡のピッチが相違することにより、同じ階調レベルに対応する網点を形成しているにもかかわらず「網点大」と「網点小」が形成されてしまう。つまり、主走査方向Ｘの両端間に配置されたセルに対して、同じ階調の網点を形成しようとしているにもかかわらず、実際に各セルに形成される網点の大きさは異なる。その結果、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害が発生する。
【００１６】
このような画像弊害に対して本願発明では、セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルを用いて画像を形成する。よって、主走査方向Ｘの両端間に配置された各セルに形成される網点の大きさが異なることはない。よって、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害の発生を抑制することができ、良好に階調を表現することが可能となる。この理由について図１０、１１に示す例を用いながら説明する。
【００１７】
図１０（ａ）は副走査方向に１画素の５×１閾値マトリックスを示す図であり、図１０（ｂ）は該５×１閾値マトリックスを用いた場合における５×１セルＣＬ51内の網点の成長を示す図である。図１０（ａ）に示す５×１閾値マトリックスは、ドット集中型の閾値マトリックスであり、階調レベルの増大に応じて網点の大きさを成長させている。具体的には、階調レベルが０％〜１００％へと増大するに従って、図１０（ｂ）に示すように５×１セルＣＬ51の有する５個の画素のうち斜線部分の画素に対して、各階調レベルに応じて露光現像してドットを形成することで、網点が成長することとなる。ここで、階調レベル０％とは全く画素にドットが形成されない状態に対応し、階調レベル１００％ととは全ての画素にドットが形成される状態に対応する。そして、階調レベルが０％から１００％に増加するにしたがって、ドットを形成する画素数を比例的に増加させる。例えば階調レベルが４０％のときは、５×１閾値マトリックスＭＴＸ51の閾値が２以下に対応する２つの画素にドットが形成され、階調レベルが８０％のときは、５×１閾値マトリックスＭＴＸ51の閾値が４以下に対応す４個の画素にドットが形成される。
【００１８】
図１１は、本発明の効果を示す図である。ここで図１１において、１点鎖線は走査線を、実線楕円で内部が白抜きのものはスポット潜像を、また実線楕円で内部が斜線で塗られているものはドットを表す。また、実線長方形は５×１セルＣＬ51を示す。図１１の例では、副走査方向Ｙに隣接して並ぶ２つの５×１セルＣＬ51のうち、図１１中の副走査方向Ｙの下流側の５×１セルＣＬ51に、階調レベル２０％の中間調を形成している。この場合には、５×１セルＣＬ51を構成する５個の画素のうち閾値１に対応する１つの画素のみにスポット潜像を形成することになる。図１１に示すように、５×１セルＣＬ51は副走査方向Ｙに１画素しか有しないため、上述した５×２セルＣＬ52に２０％の中間調を形成した場合のようにセル内で副走査方向Ｙに２つのスポット潜像が並べて形成されることはない。したがって、図９の「潜像形成」欄に示したような、副走査方向Ｙに隣接して並ぶ画素のそれぞれに形成されるスポット潜像間の副走査方向Ｙでの距離が、主走査方向Ｘの両端それぞれに配置されたセル間で異なるという現象は起こりえない。つまり、図１１の「潜像形成」欄に示すように、広ピッチ側と狭ピッチ側で、各画素に対して走査線が通過する位置が異なることに対応して、画素に対してスポット潜像が形成される位置が副走査方向Ｙにずれることはあっても、広ピッチ側と狭ピッチ側とのそれぞれに配置された５×１セルがスポットにより露光される範囲（スポット潜像）に差は生じない。よって、かかる露光領域にドットを形成して得られる網点の大きさにも差が生じることは無い。したがって、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害の発生を抑制することができ良好な階調再現が可能となる。
【００１９】
上述したように、副走査方向Ｙに１画素のＮ×１セルを用いることで主走査方向Ｘ両端間での濃度差を解消でき良好な階調再現が可能となることが判ったが、かかるＮ×１セルは、このような効果に加えて更に次のような効果を有する。つまり、Ｎ×１セルは、形成する画像の態様が文字等であって高い空間解像度が要求される場合に特に好適である。この理由について、副走査方向に１がそのＮ×１セルと副走査方向に２以上のＭ画素のＮ×Ｍセルを用いた場合とを比較して、図１２を用いながら説明する。図１２は所定の面積を有する領域ＤＭにＮ×１セル（図１２左）とＮ×Ｍセル（図１２右）とをそれぞれ配置した場合を示している。このように、Ｎ×１セルは副走査方向Ｙに１画素のみを有するのに対し、Ｎ×Ｍセルは副走査方向ＹにＭ画素有するため、領域ＤＭ内に配置できるセルの個数は、Ｎ×１セルはＮ×ＭセルのＭ倍となる。上述の通り、ドット集中型の閾値マトリックスを使用して階調再現を行う場合、複数の画素を有するセル１つにより１つの網点を形成する。したがって、所定面積を有する領域ＤＭ内により多くのセルを配置できるＮ×１セルでは、Ｎ×Ｍセルに比べてＭ倍の網点を用いて、該領域ＤＭ内に画像を形成することができる。つまり、Ｎ×１セルはＮ×Ｍセルに比べてＭ倍の空間解像度を実現でき、輪郭の明確な綺麗な画像を形成できる。このように、Ｎ×１セルを用いて画像形成を行った場合、主走査方向Ｘの両端での濃度差を解消して良好な階調再現が実現できるとともに、高い空間解像度で輪郭の明確な綺麗な画像を形成できる。
【００２０】
一方で、写真等の場合のように、多くの階調レベルで階調を再現することが要求される場合もある。つまり、より多くの画素を用いて多段階の階調レベルを表現することで、より細かい階調再現（高階調解像度）の実現が最重要とされる場合もある。かかる場合は、より画素数の多いＮ×Ｍセルを用いてより細かい階調再現（高階調解像度）を実現することが要求される。このように、形成する画像の態様により、要求される内容が異なる。そこで、このような画像の態様の違いに応じて最適な画像形成を行うため、本発明にかかる画像形成方法および画像形成装置を次のように構成しても良い。
【００２１】
この発明にかかる画像形成方法は、その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備えた画像形成装置において、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対して前記ドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するために、セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルと、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向にＭ個（Ｍ≧２）の画素を有するＮ×Ｍセルとを予め準備しておき、形成しようとする画像の態様に応じてＮ×１セルおよびＮ×Ｍセルのうちの一方を選択的に用いて該画像を形成することを特徴としている。
【００２２】
また、この発明にかかる画像形成装置は、その表面が副走査方向に駆動される潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを副走査方向とほぼ直交する主走査方向の第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を現像してドットを形成する現像部とを備え、ドット集中型の閾値マトリックスを用い、複数の画素を有するセルに対してドットによって網点を形成することにより階調を表現して画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するために、セルとして、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルと、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向にＭ個（Ｍ≧２）の画素を有するＮ×Ｍセルとを有し、形成しようとする画像の態様に応じてＮ×１セルおよびＮ×Ｍセルのうちの一方を選択的に用いて該画像を形成することを特徴としている。
【００２３】
このように構成された発明（画像形成方法および画像形成装置）では、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向に１個の画素を有するＮ×１セルと、主走査方向にＮ個（Ｎ≧２）の画素を有するとともに副走査方向にＭ個（Ｍ≧２）の画素を有するＮ×Ｍセルとを予め準備しておき、形成しようとする画像の態様に応じてＮ×１セルおよびＮ×Ｍセルのうちの一方を選択的に用いて該画像を形成する。つまり、互いに異なる大きさで異なる画素数を有するＮ×１セルとＮ×Ｍセルを準備しておき、画像の態様に応じてより適切なセルを選択的に用いることとしている。したがって、上述したような、画像の態様により異なる要求に対して適切に対応し、それぞれの画像態様に応じた最適な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
Ａ．装置構成
図１は本発明にかかる画像形成装置の第１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）、マゼンダ（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内に併設している。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、ユーザー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刷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からの印刷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用透明用シートなどのシートＳに印刷指令に対応する画像を印刷する。
【００２５】
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、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（潜像担持体）、帯電ユニット、現像ユニット（現像部）、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。
【００２６】
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。より、具体的には、感光体２Ｙの一方端部には、駆動モータＭＴが機械的に接続されている。そして、この駆動モータＭＴと電気的に接続されたモータ制御部１０５が駆動モータＭＴを駆動制御する。これによって感光体２Ｙが回転移動する。
【００２７】
このようにして駆動される感光体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に外周面に向けて露光ユニット６Ｙ（潜像形成部）から走査光ビームＬｙが照射される。これによって印刷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。このように露光ユニット６Ｙは、露光制御部１０２Ｙからの制御指令に応じて動作する。なお、露光ユニット６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）および露光制御部１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ）の構成および動作については後に詳述する。
【００２８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４Ｙ（現像部）によってトナー現像される。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上の静電潜像がイエローのトナー像として顕在化される。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望ましい。
【００２９】
現像ユニット４Ｙで現像されたイエロートナー像は、１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１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、１次転写領域ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１でそれぞれ中間転写ベルト７１上に１次転写される。
【００３０】
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２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、１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２次転写ローラ７４との間の２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２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、２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２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。
【００３１】
なお、中間転写ベルト７１へのトナー像を１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。
【００３２】
また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ７５、濃度センサ７６（図２）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、２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、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。さらに、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。
【００３３】
なお、図２において、符号１１３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。さらに符号１０８は、エンジン各部の使用状況に関する情報を保存しておくためのＦＲＡＭ（強誘電体メモリ）である。
【００３４】
図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（潜像形成部）の構成を示す主走査断面図である。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。
【００３５】
図４は図１の画像形成装置における信号処理ブロックを示す図である。以下、これら図３、４を参照しつつ、露光ユニット６および露光制御部１０２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および露光制御部１０２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。
【００３６】
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。そして、次のようにして画像信号に応じてレーザー光源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。以下、図４を参照しつつ説明する。
【００３７】
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１１４、画像処理ユニット１１５、２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂ、走査モード切換部１１６Ｃ、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【００３８】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０６、ＲＡＭ１０７、露光制御部１０２以外に、濃度センサ７６の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３を備えている。なお、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０においては、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。
【００３９】
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１１４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。そして、色変換部１１４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。
【００４０】
この画像処理ユニット１１５は、各色成分ごとに以下の処理を実行する。図５は画像処理ユニット１１５の構成を示した図である。画像処理ユニット１１５は、階調補正部１１５１とハーフトーン処理部１１５２とを有する。そして、色変換部１１４から入力された各画素の階調データに対し階調補正部１１５１で階調補正を行い補正階調データを生成した後、ハーフトーン処理部１１５２において、該補正階調データに対してハーフトーニング処理を行いハーフトーン階調データを生成する。すなわち、階調補正部１１５１の階調補正は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力階調データを、補正された階調レベルを示す補正階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。すなわち、この種の画像形成装置では、装置のガンマ特性が装置個体ごとに、また同一の装置においてもその使用状況によって変化する。そこで、このようなガンマ特性のばらつきが画像品質に及ぼす影響を除くため、所定のタイミングで、階調補正テーブル１１８の内容を画像濃度の実測結果に基づいて更新する階調制御処理を実行する。
【００４１】
この階調制御処理では、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ７６が読み取り、その濃度センサ７６からの信号に基づき階調特性検出部１２３が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。そして、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する。こうすることで、この画像形成装置では、装置のガンマ特性のばらつきや経時変化によらず、安定した品質で画像を形成することができる。
【００４２】
上述のように補正された補正階調データに対して、ハーフトーン処理部１１５２は、いわゆるドット集中型の閾値マトリックスＭＴＸを用いて、ハーフトーン階調データを生成する。つまり、複数の画素を用いて１つのセルを形成するともに、閾値マトリックスＭＴＸに従ってセルが有する複数の画素のうち階調レベルに対応する画素にのみ露光および現像を行ってドットを形成することで、かかるドットにより構成される網点の大きさを階調レベルに応じて変化させて階調を実現している。なお、具体的なハーフトーン処理については、後の「Ｂ．ハーフトーン処理」の項で説明する。そして、ハーフトーン処理部１１５２で生成されたハーフトーン階調データは、２種類のラインバッファ１１６Ａ、１１６Ｂに入力される。
【００４３】
これらのラインバッファ１１６Ａ、１１６Ｂは画像処理ユニット１５から出力される１ライン画像データを構成するハーフトーン階調データを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１ライン画像データを構成する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。
【００４４】
そして、こうして出力されるハーフトーン階調データは走査モード切換部１１６Ｃに入力され、走査モード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走査モード切換部１１６Ｃからパルス変調部１１７に出力される。また、走査モード切換部１１６Ｃによって各色成分に対応したタイミングおよび順序で階調データがパルス変調部１１７に入力される。
【００４５】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後の階調データは、各画素に付着させるべき各色のトナードット（ドット）のサイズおよびその配列を示す多値信号であり、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、その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パルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。そして、このビデオ信号に基づいて露光ユニット６のレーザー光源６２ＹをＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、他の色成分についても同様である。
【００４６】
次に、図３に戻って説明を続ける。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、走査レンズ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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、上記のように構成された装置では、光ビームを主走査方向に往復走査することができる、つまり光ビームを（＋Ｘ）方向にも、（−Ｘ）方向にも走査可能となっている。そして、上記したように１ライン画像データを構成する階調データを記憶部（ラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂ）に一時的に記憶しておき、走査モード切換部１１６Ｃが適当なタイミングおよび順序で階調データをパルス変調部１１７に与える。例えば（＋Ｘ）方向に切り換えられた場合には、図６（ａ）に示すように、ラインバッファ１１６Ａから階調データＤＴ1，ＤＴ2，…ＤＴnの順序で読み出され、各階調データに基づきビームスポットが第１方向（＋Ｘ）に感光体２上に照射されてライン潜像ＬＩ(+X)が形成される。一方、（−Ｘ）方向に切り換えられた場合には、図６（ｂ）に示すように、ラインバッファ１１６Ｂから階調データＤＴn，ＤＴ(n-1)，…ＤＴ1の順序で読み出され、各階調データに基づきビームスポットが第２方向（−Ｘ）に感光体２上に照射されてライン潜像ＬＩ(-X)が形成される。
【００４９】
Ｂ．ハーフトーン処理
上記「Ａ．装置構成」の項で述べたとおり、第１実施形態ではハーフトーン処理部１１５２において、階調補正部１１５１から出力される補正階調データに対してドット集中型の閾値マトリックスＭＴＸを用いて、ハーフトーン階調データを生成する（図５）。以下、図１０、１３を用いて本実施形態でのハーフトーン処理について説明する。図１３は、ハーフトーン処理部１１５２で行うハーフトーン処理を示す図である。第１実施形態では、主走査方向Ｘに５画素で副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を用いて、該５×１セルＣＬ51が有する複数の画素のうち階調レベルに対応する画素にのみ露光および現像を行ってドットを形成する。この際、どの画素にドットを形成するかは、補正階調データと次に説明する閾値マトリックスＭＴＸとの比較結果により決定される。つまり各画素ごとに、補正階調データと５×１閾値マトリックスＭＴＸ51の閾値とを比較して、補正階調データが対応する画素の閾値以上であれば、該画素部分にスポット潜像が形成され、未満であればスポット潜像は形成されない。例えば、補正階調データの階調レベルが４０％である場合は、図１３の５×１セルＣＬ51の斜線部分にスポットが形成されることとなる。
【００５０】
図１０は、５×１閾値マトリックスＭＴＸ51の動作を示す図である。図１０（ａ）は、５×１閾値マトリックスＭＴＸ51を示す図であり、図１０（ｂ）は該５×１閾値マトリックスＭＴＸ51を用いた場合における５×１セルＣＬ51内の網点の成長を示す図である。図１０（ａ）に示す５×１閾値マトリックスＭＴＸ15は、ドット集中型の閾値マトリックスであり、階調レベルの増大に応じて網点の大きさを成長させている。具体的には、階調レベルが０〜１００％へと増大するに従って、図１０（ｂ）に示すように５×１セルＣＬ51の有する５つの画素のうち斜線部分の画素が各階調レベルに応じて露光されることで、セルの中心部から網点が成長することとなる。
【００５１】
Ｃ．セルの配置方法
図１４は、第１実施形態での５×１セルＣＬ５１の配置方法を示す図である。第１実施形態では、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙのそれぞれの方向に５×１セルＣＬ51を隣接して配置している。
【００５２】
Ｄ．第１実施形態での発明の効果
第１実施形態では、上記「Ｂ．ハーフトーン処理」で説明したように副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を用いて階調再現を実現している。よって、例えば図１１に示すように、副走査方向Ｙに隣接して並ぶ２つの５×１セルＣＬ51のうち、図１１中の副走査方向Ｙの下流側の５×１セルＣＬ51に、階調レベル２０％の中間調を形成した場合であっても、５×１セルＣＬ51は副走査方向Ｙに１画素しか有しないため、図９の「網点形成」欄に示す５×２セルＣＬ52に２０％の中間調を形成した場合のようにセル内で副走査方向Ｙに２つのスポット潜像が並べて形成されることはない。したがって、図９の「潜像形成」欄に示したような、副走査方向Ｙに隣接して並ぶ画素のそれぞれに形成されるスポット潜像間の副走査方向Ｙでの距離が、主走査方向Ｘの両端それぞれに配置されたセル間で異なるという現象は起こりえない。つまり、図１１の「潜像形成」欄に示すように、広ピッチ側と狭ピッチ側で、各画素に対して走査線が通過する位置が異なることに対応して、画素に対してスポット潜像が形成される位置が副走査方向Ｙにずれることはあっても、広ピッチ側と狭ピッチ側とのそれぞれに配置された５×１セルＣＬ51がスポットにより露光される範囲（スポット潜像）に差は生じない。よって、かかる露光領域にドットを形成して得られる網点の大きさにも差が生じることは無い。したがって、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害の発生を抑制することができ良好な階調再現が可能となる。
【００５３】
また、第１実施形態のように、５×１セルＣＬ51を用いて画像形成を行った場合、次のような効果を有する。つまり、上記「課題を解決するための手段」において図１２を用いて説明したとおり、副走査方向Ｙに１画素の５×１セルは、副走査方向ＹにＭ画素（Ｍ≧２）の５×Ｍセルと比較してより高い空間解像度が実現できる。よって、５×１セルＣＬ51を用いて画像形成を行った場合、輪郭が明確な綺麗な画像を形成できるという効果をさらに有する。
【００５４】
＜第２実施形態＞
上述したとおり、上記第１実施形態によれば、副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を用いているため、主走査方向Ｘの両端間での濃度差を解消して良好な階調再現が実現できるのみならず、高い空間解像度をも実現できることがわかった。したがって、例えば文字等の線画のように高い空間解像度が要求される画像態様にとっては、副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51は特に好適である。しかしながら、写真等の場合のように、より多くの階調レベルで階調を再現することが要求される場合もある。つまり、より多くの画素を用いて多段階の階調レベルを表現することで、より細かい階調再現（高階調解像度）の実現が最重要とされる場合もある。かかる場合は、より画素数の多い例えば５×５セルＣＬ55等を用いてより細かい階調再現（高階調解像度）を実現することが要求される。但しこの場合、より大きいセルである５×５セルＣＬ55を用いるため、空間解像度としては５×１セルＣＬ51と比べて低下する。このように、形成する画像の態様により、要求される内容が異なる。そこで、本発明の第２実施形態では、このような画像の態様の違いに応じて最適な画像形成を行うため、次のように構成している。ただし、以下に、主に第２実施形態の特徴部分についてのみ説明することとし、その他の第１実施形態と同様部分については説明を省略する。
【００５５】
図１５、１６は、本発明にかかる画像形成方法および画像形成装置の第２実施形態を示す図である。第２実施形態では、２種類のセルを予め準備しておき、形成する画像態様に応じて、階調再現にあたり用いるセルの種類を変えている。つまり、Ｉ／Ｆ（図２）を介してＣＰＵ１１１に送信されてくる画像データから、形成しようとする画像の態様をＣＰＵ１１１で判断する。より具体的には、第２実施形態では、画像の態様として、空間解像度及び階調解像度のうち空間解像度を優先する高空間解像度モードと階調解像度を優先する高階調解像度モードとを有しており、形成しようとする画像モードが高空間解像度モードであるか高階調解像度モードであるかをＣＰＵ１１１で判断する。そして、かかる判断結果は、画像モード信号としてハーフトーン処理部１１５２に送られる。そして、ハーフトーン処理部１１５２では、階調補正部１１５１から送られてくる補正階調データに対して、画像モード信号に応じてハーフトーン処理を行う。
【００５６】
図１６は、第２実施形態におけるハーフトーン処理を示す図である。第２実施形態では、ＣＰＵ１１１から送られてくる画像モード信号が高空間解像度モードであるときには５×１セルＣＬ51（図１６（ａ））を用いる一方、高階調解像度モードであるときには５×５セルＣＬ55（図１６（ｂ））を用いることとしている。次に、それぞれのモードについてのハーフトーン処理について説明する。
【００５７】
上述のとおり画像モードが高空間解像度モードである場合は、５×１セルＣＬ51を用いて階調再現を行うとともに、該５×１セルＣＬ51に対して図１６（ａ）に示すドット集中型の５×１閾値マトリックスＭＴＸ51を用いることとしている。つまり、５×１セルＣＬ51が有する複数の画素のうち階調レベルに対応する画素にのみ露光および現像を行ってドットを形成する。この際、どの画素にドットを形成するかは、補正階調データと閾値マトリックスＭＴＸ51との比較結果により決定される。つまり各画素ごとに、補正階調データと５×１閾値マトリックスＭＴＸ51の閾値とを比較して、補正階調データが対応する画素の閾値以上であれば、該画素部分にスポット潜像が形成され、未満であればスポット潜像は形成されない。例えば、補正階調データの階調レベルが４０％である場合は、図１６（ａ）の５×１セルＣＬ51の斜線部分にスポットが形成されることとなる。なお、第２実施形態において、５×１セルＣＬ51は、図１７（ａ）に示すように、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙのそれぞれの方向に隣接して複数配置している。
【００５８】
また、上述のとおり画像モードが高階調解像度モードである場合は、５×５セルＣＬ55を用いて階調再現を行うとともに、該５×５セルＣＬ55に対して図１６（ｂ）に示すドット集中型の５×５閾値マトリックスＭＴＸ55を用いることとしている。つまり、５×５セルＣＬ55が有する複数の画素のうち階調レベルに対応する画素にのみ露光および現像を行ってドットを形成する。この際、どの画素にドットを形成するかは、補正階調データと閾値マトリックスＭＴＸ55との比較結果により決定される。つまり各画素ごとに、補正階調データと５×５閾値マトリックスＭＴＸ55の閾値とを比較して、補正階調データが対応する画素の閾値以上であれば、該画素部分にスポット潜像が形成され、未満であればスポット潜像は形成されない。例えば、補正階調データの階調レベルが４０％である場合は、図１６（ｂ）の５×５セルＣＬ55の斜線部分にスポットが形成されることとなる。なお、第２実施形態において、５×５セルＣＬ55は、図１７（ｂ）に示すように、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙのそれぞれの方向に隣接して複数配置している。
【００５９】
このように第２実施形態では、形成しようとする画像データの態様に応じて、階調再現にあたり用いるセルを、５×１セルＣＬ51と５×５セルＣＬ55の一方を選択的に使用することとしている。そして、空間解像度を優先する高空間解像度モードの際は、副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を用いて画像形成を行う。よって、上述した第１実施形態の場合と同様図１１の「潜像形成」欄に示すように、広ピッチ側と狭ピッチ側で、各画素に対して走査線が通過する位置が異なることに対応して、画素に対してスポット潜像が形成される位置が副走査方向Ｙにずれることはあっても、広ピッチ側と狭ピッチ側とのそれぞれに配置された５×１セルＣＬ51がスポットにより露光される範囲（スポット潜像）に差は生じない。よって、かかる露光領域にドットを形成して得られる網点の大きさにも差が生じることは無い。したがって、同じ濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず主走査方向Ｘの両端間で濃度差が生じるという画像弊害の発生を抑制することができ良好な階調再現が可能となる。また、副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を使用しているため、高い空間解像度が実現でき輪郭の明確な綺麗な画像形成が可能となる。
【００６０】
さらに、第２実施形態では、高階調解像度モードの際は、副走査方向Ｙに２以上の画素を有する５×５セルＣＬ55を用いて階調再現を行うこととしている。このように、５×１セルＣＬ51と比べてより多くの画素を有する５×５セルＣＬ55により階調表現を行うことで、より多段階の階調レベルを実現できる。よって、より細かい階調再現（高階調解像度）が可能となる。このように、第２実施形態では、画像データの態様に応じて高空間解像度モードと高階調解像度モードとの一方を選択的に実行するため、画像態様の違いに応じて最適な画像形成が可能となる。
【００６１】
＜その他＞
なお、本発明は上記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。例えば、上記第２実施形態では、形成しようとする画像の態様が、高空間解像度モードであるか高階調解像度モードであるかで、使用するセルの種類を選択している。しかしながら、画像形成にあたり使用するセルを選択する基準はこれに限られるものではなく、例えば、図１８に示すように画像の態様として画像を構成する中心要素が文字である線画モードと、画像を構成する中心要素が写真である写真モードとを有し、形成しようとする画像の態様が線画モードであるときには５×１セルＣＬ51を用いる一方、写真モードであるときには５×５セルＣＬ55を用いるように構成しても良い。このように構成することで、線画を形成するにあたっては、高い空間解像度により画像形成ができるため輪郭の明確な線画を形成することが可能となり、写真を形成するにあたっては、高い階調解像度で画像形成ができるため綺麗な写真を形成することが可能となる。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、図１０に示すように、階調再現を行うにあたり階調レベルに応じて５×１セルＣＬ51を構成する各画素の全領域に対して露光現像を行っている。したがって、５個の画素から構成される５×１セルＣＬ51では、０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％の６段階の階調レベルしか実現できない。しかしながら、上述した５×１セルＣＬ51に対して、いわゆるＰＷＭ変調を行って光ビームの点灯時間を調整することで、該光ビームを５×１セルＣＬ51の各画素の一部に対してのみ露光しても良い。このように、光ビームの点灯時間を調整することで、図１９に示すように０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の１１段階の階調レベルを実現することができ好適である。ただし、図１９において、四角は画素を表すとともに、グレー部分に対して光ビームが露光される。
【００６３】
また、上記第１実施形態および第２実施形態での高空間解像度モードでは、副走査方向Ｙに１画素を有するセルとして５×１セルＣＬ51を用いているが、セルの種類としてはこれに限られず、例えば３×１セルや６×１セルなど、主走査方向Ｘの画素数は任意に設定できる。要は、主走査方向Ｘの画素数としては２以上であれば良い。
【００６４】
また、上記第２実施形態での高階調解像度モードでは、５×５セルＣＬ55を用いたが、高階調解像度モードで使用できるセルの種類としてはこれに限られない。要は、主走査方向Ｘに２個以上の画素を有するとともに副走査方向Ｙに２個以上の画素を有するセルであれば良い。ただし、画素数が多いほどより多段階の階調レベルが実現できる。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、１×５セルＣＬ15を主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに隣接して複数配置するとともに、副走査方向Ｙにおいて互いに隣接するセル同士を主走査方向Ｘに相互にずらせることなく配置しているが、セルの配置の仕方としてはこれに限られず、例えば後の実施例で説明する図２２、２３に示すように、副走査方向Ｙにおいて互いに隣接するセル同士を主走査方向Ｘに相互に数画素ずらして配置しても良い。
【００６６】
また、上記第２実施形態では、５×５セルＣＬ55を主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに隣接して複数配置するとともに、副走査方向Ｙにおいて互いに隣接するセル同士を主走査方向Ｘに相互にずらせることなく配置しているが、セルの配置の仕方としてはこれに限られず、副走査方向Ｙにおいて互いに隣接するセル同士を主走査方向Ｘに相互に数画素ずらして配置しても良い。
【００６７】
また、上記第２実施形態では、５×５セルＣＬ55を主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに隣接して複数配置するとともに、主走査方向Ｘにおいて互いに隣接するセル同士を副走査方向Ｙに相互にずらせることなく配置しているが、セルの配置の仕方としてはこれに限られず、主走査方向Ｘにおいて互いに隣接するセル同士を副走査方向Ｙに相互に数画素ずらして配置しても良い。
【００６８】
また、上記実施形態は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタについて本発明を適用したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、例えばいわゆる４サイクル方式のプリンタや単色印字のみを行うモノクロプリンタについても適用可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、中間転写ベルトなどの中間転写媒体に一時的にカラー画像を形成した後に該カラー画像をシートＳに転写する画像形成装置に対して本発明を適用しているが、各トナー像を直接シート上で重ね合わせてカラー画像を形成する装置に対しても適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、振動する偏向ミラー面６５１をマイクロマシニング技術を用いて形成しているが、偏向ミラー面の製造方法はこれに限定されるものではなく、振動する偏向ミラー面を用いて光ビームを偏向して潜像担持体上に光ビームを走査させる、いわゆる画像形成装置全般に本発明を適用することができる。
【実施例】
【００７１】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７２】
以下に、本発明の効果を示すために、本発明の実施例である実施例１〜６により中間調画像を形成した場合と、従来の階調再現方法を用いた比較例により中間調画像を形成した場合とを比較した際の結果について説明する。
【００７３】
図２０は、実施例１〜６および比較例で用いたセルに対応する閾値マトリックスを示す図である。実施例１〜６においては、主走査方向Ｘに５画素で副走査方向Ｙに１画素の５×１セルＣＬ51を用い、これに対応して図２０（ａ）に示すドット集中型の５×１閾値マトリックスＭＴＸ51を用いた。また比較例においては、主走査方向Ｘに５画素で副走査方向Ｙに４画素の５×４セルを用い、これに対応して図２０（ｂ）に示すドット集中型の閾値マトリックスＭＴＸ54を用いた。
【００７４】
実施例１〜６および比較例のいずれも、マイクロソフト社のＷｏｒｄを用いて所定濃度を有するシアン色のハーフトーン画像（グラデーション）を用紙の両端（主走査方向Ｘの両端）に作成し、これら両端間の濃度差を測定した。実施例１〜３および比較例では、形成する画像の濃度を２０％、４０％、６０％、８０％の４種類の設定濃度に設定した場合のハーフトーン画像（グラデーション）を作成した。また、実施例４〜６では、図１９を用いて上で説明したいわゆるＰＷＭ変調を行って光ビームの点灯時間を調整することで、５×１セルＣＬ51に対して、形成する画像の濃度を１０％、３０％、５０％、７０％の４種類の設定濃度に設定している。なお、濃度測定は、グレタグマクベス社のスペクトロリノを用いるとともに、測定誤差を考慮して５点平均を測定値として採用した。また、空間解像度は、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙともに６００ｄｐｉで画像を作成した。そして、次に説明するように、それぞれの実施例または比較例で使用するセルの配置方法を変えている。
【００７５】
図２１は実施例１および４でのセルの配置方法を示す図である。実施例１および４では主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに複数の５×１セルＣＬ51を隣接して配置している。
【００７６】
図２２は実施例２および５でのセルの配置方法を示す図である。実施例２および５では、主走査方向Ｘおよび副走査歩行Ｙに複数の５×１セルＣＬ51を隣接して配置している。また、副走査方向Ｙに互いに隣接する５×１セルＣＬ51を主走査方向Ｘに１画素だけ相互にずらして配置している。
【００７７】
図２３は実施例３および６でのセルの配置方法を示す図である。実施例３および６では、主走査方向Ｘおよび副走査歩行Ｙに複数の５×１セルＣＬ51を隣接して配置している。また、副走査方向Ｙに互いに隣接する５×１セルＣＬ51を主走査方向Ｘに２画素だけ相互にずらして配置している。
【００７８】
図２４は比較例でのセルの配置方法を示す図である。比較例では主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに複数の５×４セルＣＬ54を隣接して配置している。
【００７９】
表１は、実施例１において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図２５は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表１に示す結果をプロットしたものである。
【００８０】
【表１】
2007062098.tif 000003
【００８１】
表２は、実施例２において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図２６は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表２に示す結果をプロットしたものである。
【００８２】
【表２】
2007062098.tif 000004
【００８３】
表３は、実施例３において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図２７は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表３に示す結果をプロットしたものである。
【００８４】
【表３】
2007062098.tif 000005
【００８５】
表４は、比較例において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図２８は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表４に示す結果をプロットしたものである。
【００８６】
【表４】
2007062098.tif 000006
【００８７】
表５は、実施例４において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図２９は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表５に示す結果をプロットしたものである。
【００８８】
【表５】
2007062098.tif 000007
【００８９】
表６は、実施例５において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図３０は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表６に示す結果をプロットしたものである。
【００９０】
【表６】
2007062098.tif 000008
【００９１】
表７は、実施例６において用紙の左右両端（主走査方向の両端）に形成された各設定濃度（％）のハーフトーン画像（グラデーション）の濃度を実際に測定した結果である。そして、図３１は、横軸をハーフトーン画像の設定濃度（％）とし、縦軸を横軸の設定濃度（％）で用紙の左右両端に形成されたハーフトーン画像濃度の実測値として、表７に示す結果をプロットしたものである。
【００９２】
【表７】
2007062098.tif 000009
【００９３】
図２８から判るように、従来の階調再現方法を用いてハーフトーン画像を形成した比較例では、設定濃度４０％〜８０％のいずれにおいても、左端に形成したハーフトーン画像のほうが右端に形成したハーフトーン画像より画像濃度の実測値が高く出ていることがわかる。これに比較して、本発明の実施例である実施例１〜３に対応する図２５〜２７では、左端に形成したハーフトーン画像の画像濃度の実測値と右端に形成したハーフトーン画像の画像濃度の実測値とはほぼ同じ値を示していることが判る。つまり、本発明の実施例１〜３の方が比較例と比較して左右の濃度差が抑えられているのが判る。このように、本発明の実施例１〜３によれば、主走査方向Ｘにおける両端間で濃度差が生じるという画像弊害を抑制して、良好な階調再現を実現できることが判った。
【００９４】
また、本発明の実施例である実施例４〜６に対応する図２９〜３１では、左端に形成したハーフトーン画像の画像濃度の実測値と右端に形成したハーフトーン画像の画像濃度の実測値とはほぼ同じ値を示していることが判る。このように、いわゆるＰＷＭ変調を行って光ビームの点灯時間を調整することで、５×1セルＣＬ51に対してドット集中型の閾値マトリックスをＭＴＸ51用いて、形成する画像の濃度を１０％、３０％、５０％、７０％に設定した場合であっても、主走査方向Ｘにおける両端間で濃度差が生じるという画像弊害を抑制して良好な階調再現を実現できるという本発明の効果を奏することが判った。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の第１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】画像処理ユニットの構成を示す図。
【図６】図１の画像形成装置により形成されるライン潜像を示す図。
【図７】本発明における走査ピッチを示す図。
【図８】本発明の課題の説明図。
【図９】本発明の課題の説明図。
【図１０】第１実施形態での閾値マトリックスの動作を示す図。
【図１１】本発明の効果の説明図。
【図１２】本発明の効果の説明図。
【図１３】第１実施形態でのハーフトーン処理を示す図。
【図１４】第１実施形態でのセルの配置を示す図。
【図１５】第２実施形態での画像処理ユニットの構成を示す図。
【図１６】第２実施形態でのハーフトーン処理を示す図。
【図１７】第２実施形態でのセルの配置を示す図。
【図１８】別の実施形態でのハーフトーン処理を示す図。
【図１９】５×１セルに対するＰＷＭ変調による階調再現の説明図。
【図２０】実施例で使用する閾値マトリックスを示す図。
【図２１】実施例１、４のセル配置を示す図。
【図２２】実施例２、５のセル配置を示す図。
【図２３】実施例３、６のセル配置を示す図。
【図２４】比較例のセル配置を示す図。
【図２５】実施例１での実測結果を示す図。
【図２６】実施例２での実測結果を示す図。
【図２７】実施例３での実測結果を示す図。
【図２８】比較例での実測結果を示す図。
【図２９】実施例４での実測結果を示す図。
【図３０】実施例５での実測結果を示す図。
【図３１】実施例６での実測結果を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、  ６，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…露光ユニット、  ６０…水平同期センサ、  ６２，６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋ…レーザー光源、  ７１…中間転写ベルト、  ６５１…偏向ミラー面、  ＤＴ1，ＤＴ2，ＤＴ(n-1)，ＤＴn…階調データ、  Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム、  ＬＩ(+X)，ＬＩ(-X)…ライン潜像、  ＭＴ…駆動モータ、  Ｘ…主走査方向、  Ｙ…副走査方向、  ＭＴＸ，ＭＴＸ51，ＭＴＸ54，ＭＴＸ55…閾値マトリックス、  ＣＬ，ＣＬ51，ＣＬ54，ＣＬ55…セル
【図１】
2007062098.tif 000010
【図２】
2007062098.tif 000011
【図３】
2007062098.tif 000012
【図４】
2007062098.tif 000013
【図５】
2007062098.tif 000014
【図６】
2007062098.tif 000015
【図７】
2007062098.tif 000016
【図８】
2007062098.tif 000017
【図９】
2007062098.tif 000018
【図１０】
2007062098.tif 000019
【図１１】
2007062098.tif 000020
【図１２】
2007062098.tif 000021
【図１３】
2007062098.tif 000022
【図１４】
2007062098.tif 000023
【図１５】
2007062098.tif 000024
【図１６】
2007062098.tif 000025
【図１７】
2007062098.tif 000026
【図１８】
2007062098.tif 000027
【図１９】
2007062098.tif 000028
【図２０】
2007062098.tif 000029
【図２１】
2007062098.tif 000030
【図２２】
2007062098.tif 000031
【図２３】
2007062098.tif 000032
【図２４】
2007062098.tif 000033
【図２５】
2007062098.tif 000034
【図２６】
2007062098.tif 000035
【図２７】
2007062098.tif 000036
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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