(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像し、現像剤からなる像を形成する画像形成方法において、
画素ピッチに対する露光光のスポット径が大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合は、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値を、最小画素ラインのライン幅が画素ピッチにて定まる所定寸法となるように設定し、該設定した現像閾値を、ドット画像のドット数及びライン画像のライン数によって変更することなく、かつ、上記露光手段を、パルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像手段にて現像バイアスを印加することで静電潜像に現像剤を付与して現像し、現像剤からなる像を形成する画像形成部を有する画像形成装置において、
上記露光手段における露光光のスポット径が画素ピッチに対して大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値が、最小画素ラインのライン幅を画素ピッチにて定まる所定寸法とする値となるように、上記画像形成部における作像条件が設定されており、該設定した作像条件は、ドット画像のドット数及びライン画像のライン数によって変更されることなく、かつ、上記露光手段はパルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
上記作像条件は、画素ピッチにて定まる所定寸法を静電潜像担持体上に形成される現像剤像の幅Ｗ１（μｍ）として設定されており、上記Ｗ１は、画素ピッチをＰｄとすると、√２×Ｐｄ≦Ｗ１≦２×√２×Ｐｄであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記作像条件は、画素ピッチにて定まる所定寸法を理論解析から求まる静電潜像の幅Ｗ２（μｍ）として設定されており、
該幅Ｗ２は、レーザーのパワー、レーザーのパルス幅、及び走査速度を定めて計算にて求めたレーザーで静電潜像担持体上に１ライン照射した際のレーザー露光プロファイルにおいて、現像閾値以上の露光エネルギーを有する部分の幅Ｗ２であり、
上記幅Ｗ２は、画素ピッチをＰｄとすると、Ｐｄ≦Ｗ２≦２×Ｐｄであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記作像条件が、現像手段における現像バイアスであることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
上記作像条件が、静電潜像担持体に備えられる感光体の感度特性であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅を用いて設定されていることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅と、静電潜像担持体の移動方向である副走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅との平均を用いて設定されていることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法により形成される静電潜像に現像剤を供給して現像化する画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置や静電記録装置では、原稿画像に対し露光を行い、その反射光を静電潜像担持体に露光し静電潜像を得る方法が一般的に行われている。この方式は、原稿反射光量を直接画像信号とするため、静電潜像の電位は連続的に変化する。これに対し、原稿反射光を電気信号に変換し、その信号を処理した後、それに基づき静電潜像担持体の露光を行う、いわゆるデジタル電子写真装置、デジタル静電記録装置が近年商品化されている。
【０００３】
デジタルの画像信号を使用している電子写真装置の多くは、半導体レーザー等の発光体が画像信号に従いＯＮ−ＯＦＦされ、その光が静電潜像担持体上に投影される。
【０００４】
そして、このようなデジタル電子写真では、さらなる高画質化を図るため、３００ｄｐｉから６００ｄｐｉ、更には１２００ｄｐｉへと高解像度化される動きにある（本明細書中、解像度Ｒ（ｄｐｉ）とは、露光光の走査方向である主走査方向×静電潜像担持体の移動方向である副走査方向にＲ（ｄｐｉ）×Ｒ（ｄｐｉ）のことであり、ｄｐｉはドット／インチ＝ドット／２５．４ｍｍである）。
【０００５】
ところが、高解像度化に伴って画素ピッチが小さくなると、露光光のビーム径（スポット径）を十分に絞ることができず、これを原因とする画質低下が問題となる。
【０００６】
即ち、画素ピッチに対するビーム径の比と、１ドットのドット径に対する１ドットラインのライン幅の比とには相互関係があり、図７に、最小画素である１ドットのドット径が目標径となるように、作像条件（レーザーパワー、感光体感度、静電潜像担持体の帯電電位、現像バイアス等）を設定した時の、画素ピッチに対するビーム径（スポット径）の比と、最小画素である１ドットのドット径に対する１ドットラインのライン幅の比との関係をシミュレーションにより求めた結果を示す。
【０００７】
なお、本来、解像度Ｒ（ｄｐｉ）において目標とされるドット径（μｍ）は、√２×２５．４×１０００／Ｒとなるが、本シミュレーションでは、感光体でのキャリア拡散の影響を考慮していないため、最終的にキャリア拡散により静電潜像が√２倍程度広がると想定し、シミュレーション上の目標ドット径（μｍ）は、２５．４×１０００／Ｒとした。したがって、目標ドット径は、３００ｄｐｉの場合８４μｍ、６００ｄｐｉの場合４２μｍ、１２００ｄｐｉの場合２１μｍとなる。また、画素ピッチ（μｍ）は、解像度をＲ（ｄｐｉ）とすると、２５．４×１０００／Ｒで定義される。
【０００８】
図７より、解像度に関係なく、画素ピッチに対するビーム径の比が１に近づくほど、１ドットのドット径に対する１ドットラインのライン幅の比も１に近づくことがわかる。通常、発光体から照射される露光光のビーム径は、画素ピッチの１．５倍程度に設定されるが、この場合、１ドットラインのライン幅は、ドット径の約１．１倍と若干太くなる程度であり、ドット径が目標値となるように作像条件を設定することで、ライン幅もドット径に近い幅となり、ドット径とライン幅とを両立できる。したがって、従来は最小画素の１ドットに着目し、１ドットのドット径が画素ピッチで決まる目標値となるように作像条件を設定している。
【０００９】
しかしながら、レーザー等から発生されるビーム径は、コスト的な観点から現状６０μｍ程度まで絞るのが実用限界である。そのため、１２００ｄｐｉ（画素ピッチ２１μｍ）以上の高解像度化を図っていくと、ビーム径を画素ピッチの３倍弱程度までしか絞れなくなる。
【００１０】
画素ピッチに対するビーム径が３倍程度となる場合の１ドットのドット径に対する１ドットラインのライン幅を図７より見ると、２倍程度にまで太くなることがわかる。その結果、１２００ｄｐｉ以上では、最小画素である１ドットに着目し、ドット径が目標値となるように作像条件を決定した場合、ライン幅とドット径を両立できず、前述したように画質が低下することとなる。
【００１１】
そこで、従来、このような高解像度での問題を解決するために、レーザーのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御や、パワー変調（ＰＭ）制御を行うことが提案されている。つまり、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を行って、ドットやライン、ベタといったそれぞれの画像パターンに応じた最適露光条件を設定することで、画像パターンに最も適した光量を感光体に与え、１２００ｄｐｉ以上においてもドット画像とライン画像の両立を図るものである。
【００１２】
ＰＷＭ制御やＰＭ制御の詳細については、例えば特開平１−２２４８７５号公報、特開平３−１８１９６７号公報に記載されている。前者には、出力画素の濃度に応じて光ビームの露光エネルギーをＰＭ制御して、理想的なドット潜像パターンの寸法を現像電位に対して変化させる書き込み方式が記載されている。また、後者には、レーザーのＰＷＭ制御やＰＭ制御により、感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置において、ベタ画像形成時の光量を細線形成時の光量より大きくすることによって、ベタ画像と細線の再現性を向上する書き込み方式が記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザーをＰＷＭ制御やＰＭ制御して画像パターンに応じた最適露光条件を設定する方法においては、以下のような問題がある。
【００１４】
1)  ＰＷＭ制御の問題点
１２００ｄｐｉ以上の解像度でＰＷＭ制御を行うと、パルス幅が非常に短くなり、回路素子の応答性の影響を受ける。また、逆にパルス幅の十分な確保を図ると、印字速度の高速化に対応できなくなる。
【００１５】
2)  ＰＭ制御の問題点
レーザーの安定使用領域は通常２倍以下であるが、ＰＭ制御によりラインとドットそれぞれに応じたレーザーパワーを設定すると、ライン画像形成時に対するドット画像形成時のレーザーパワーが２倍以上必要となり、レーザーを安定使用領域内で用いることができず、画像形成が不安定となる。
【００１６】
3)  ＰＷＭ制御及びＰＭ制御に共通する問題点
ＰＷＭ制御やＰＭ制御は、レーザーのＯＮ−ＯＦＦのみの２値で静電潜像を形成する構成に比べ、画像を処理するためのメモリーが多く必要となり、装置の高価格化に繋がる。また、画素単位に変調をかけるため、データ処理アルゴリズムが複雑化し、結果としてＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit) が多く必要となり、データ処理に時間を要する。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑み成されたものであって、その目的は、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を用いることなく２値でデータ処理を行うことで、装置の簡素化、低価格化、処理時間の向上を図ると同時に、十分な画像品質を得る画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、画素ピッチに対するスポット径の絞り込みが現実不可能な高解像度であっても、最小画素ラインのライン幅を画素ピッチから定まる所定寸法となるように現像閾値を設定することで、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を用いない光のＯＮ−ＯＦＦの２値制御であっても、高解像度に見合う十分な画像品位を実現し得ることを見い出した。
【００１９】
そこで、本発明に係る画像形成方法は、上記課題を解決するために、帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像し、現像剤からなる像を形成する画像形成方法において、画素ピッチに対する露光光のスポット径が大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合は、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値を、最小画素ラインのライン幅が画素ピッチにて定まる所定寸法となるように設定し、上記露光手段をパルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像手段にて現像バイアスを印加することで静電潜像に現像剤を付与して現像し、現像剤からなる像を形成する画像形成部を有する画像形成装置において、上記露光手段における露光光のスポット径が画素ピッチに対して大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値が、最小画素ラインのライン幅を画素ピッチにて定まる所定寸法とする値となるように、上記画像形成部における作像条件が設定されており、かつ、上記露光手段がパルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御されることを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置によれば、従来着目していた最小画素ドットの再現性は無視され、最小画素ラインの再現性にポイントを合わせて現像閾値が設定されており、設定された現像閾値となるように画像形成部の作像条件が合わせ込まれることとなる。
【００２２】
したがって、最小画素ドット、つまり１ドット画像は、所定の径に再現されなくなるものの、１ドット画像を除く他のドット画像（２ドット画像，３ドット画像，…）及び、全てのライン画像（１ドットライン画像，２ドットライン画像，…）を、所定の径、所定の幅通りに再現できる。
【００２３】
その結果、ハイライト部の階調性は若干低下するものの、総合評価としてはテキスト画像及びグラフィック画像の何れにおいても、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を実施して得た画像と遜色ない画質を得ることができる。
【００２４】
例えば２５６階調で画像を再現する場合、１ドット画像はハイライト側の１５階調分に用いられるのみである。したがって、たとえ１ドット画像が所定の径に再現されなくとも、ハイライト部の１５階調分の階調性が若干低下する程度で、総合的には何ら問題ない。
【００２５】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、現像閾値を上記のように定めるには、画像形成部における作像条件として、例えば現像バイアス、又は静電潜像担持体における感光体の感度特性を設定することで、容易に実現できる。
【００２６】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記作像条件は、画素ピッチにて定まる所定寸法を静電潜像担持体上に形成される現像剤像の幅Ｗ１（μｍ）として設定されており、上記Ｗ１は、画素ピッチをＰｄとすると、√２×Ｐｄ≦Ｗ１≦２×√２×Ｐｄであることが好ましい。
【００２７】
通常、静電潜像担持体上に形成される最小画素ラインのライン幅（現像剤像）は、画素ピッチＰｄの√２倍程度に設定するのが普通である。しかしながら、高解像度化されていった場合、静電潜像担持体上に形成された現像剤像を転写プロセスで用紙等の転写材に転写する際に、エッジ部が十分転写されずに静電潜像担持体上に残ってしまい、転写後のライン幅としては細くなってしまう恐れがある。
【００２８】
したがって、静電潜像担持体上に形成する現像剤像のライン幅としては、上記式の範囲に設定することが好ましく、これにより、たとえエッジ部が十分転写されないといった事態が発生しても、１ドット画像を除くその他の画像パターンを、所定の径、所定の幅通りに再現できる。
【００２９】
また、同様に、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記作像条件は、画素ピッチにて定まる所定寸法を理論解析から求まる静電潜像の幅Ｗ２（μｍ）として設定されており、該幅Ｗ２は、レーザーのパワー、レーザーのパルス幅、及び走査速度を定めて計算にて求めたレーザーで静電潜像担持体上に１ライン照射した際のレーザー露光プロファイルにおいて、現像閾値以上の露光エネルギーを有する部分の幅Ｗ２であり、上記幅Ｗ２は、画素ピッチをＰｄとすると、Ｐｄ≦Ｗ２≦２×Ｐｄであることが好ましい。
【００３０】
静電潜像担持体では、感光体のキャリア拡散が発生し、実際に露光した領域より形成される静電潜像は広がる方向にある。そこで、現像閾値の設定を、理論解析から求まる静電潜像の幅に対して行う場合は、最終的にキャリア拡散にて潜像が√２倍程度広がると想定して、シミュレーション上の目標値であるＷ２としては、上記式の範囲に設定することが好ましい。なお、この式の範囲でも下限の２倍を上限としているのは、上記Ｗ１と同じ理由であり、転写時のエッジ部の転写不良を補うためである。
【００３１】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅を用いて設定されていることが好ましい。
【００３２】
副走査方向に伸びるラインのライン幅は、主走査方向に伸びるラインのライン幅に比べ、露光書き出し位置ずれ等の影響や、露光光のスポットの重ねあわせの影響等により、ライン幅が変動しやすい。したがって、作像条件（現像閾値）の設定に用いるライン幅は、主走査方向に伸びるラインのライン幅を測定、もしくは理論解析により計算することが好ましく、これにより、正確な最小画像ラインのライン幅にて、作像条件（現像閾値）を設定できる。
【００３３】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅と、静電潜像担持体の移動方向である副走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅との平均を用いて設定されていることが好ましい。
【００３４】
主走査方向に伸びるラインと副走査方向に伸びるラインの各ライン幅が大きく異なる場合、何れか一方を採用して作像条件（現像閾値）を設定すると、採用されなかった走査方向側にライン幅の差の影響が集中し、パターン画像に走査方向の違いによる影響が出て画質が低下する。したがって、両者の平均を取り、平均のライン幅を用いて作像条件（現像閾値）を設定することが好ましく、これにより、主走査方向に伸びるラインと副走査方向に伸びるラインの各ライン幅に大きな差があっても、両走査方向それぞれに差が分散され、画質を良好に維持できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置の実施の一形態を、図１ないし図６を用いて以下に説明する。
【００３６】
まず、図１の模式図を用いて、本実施の形態の画像形成装置における画像形成部の構成を説明する。図１に示すように、本画像形成装置には、静電潜像担持体１が備えられ、その周りに、静電潜像担持体１の回転方向（図中矢印）に沿って、帯電器４、光書込み部（露光手段）６、現像器（現像手段）３、転写器２、クリーニング部５、除電器７が順に配設されている。
【００３７】
静電潜像担持体１は、例えば円筒状のアルミニウム素管に感光体（感光層）を塗布したものからなる。帯電器４は、静電潜像担持体１表面を帯電するもので、ここではチャージャー方式の帯電器が採用されている。光書込み部６は、帯電器４にて帯電された静電潜像担持体１表面を露光して静電潜像を書き込むものであり、発光体のＯＮ−ＯＦＦの２値制御にて、１２００ｄｐｉ以上の高い露光解像度で、静電潜像を形成するものである。発光体としては、半導体レーザー、発光ダイオード等を用いることができる。
【００３８】
現像器３は、内部にトナーを収納しており、静電潜像担持体１との対向部にて、現像剤担持体３ａ上に保持したトナーを、静電潜像担持体１と現像剤担持体３ａとの間に印加される現像バイアスにて静電潜像担持体１上の静電潜像に供給して現像化するものである。画像形成装置がカラー対応の場合、現像器３は用いられるトナーの色の数、例えばイエロー，マゼンタ、シアン，ブラックの４つ配設されることとなる。
【００３９】
転写器２は、用紙カセット１５より給送された用紙Ｐに、静電潜像担持体１上の可視像であるトナー像（現像剤像）を転写するものであり、ここでは、チャージャー方式の転写器が採用されている。クリーニング部５は、トナー像が転写された後の静電潜像担持体１表面に残留するトナーを掻き取るものである。
【００４０】
用紙カセット１５は、用紙Ｐを収容するものであって、用紙カセット１５内の用紙Ｐは、半月型のピックアップローラ１８と給紙ローラ１９とによって一枚ずつ分離給紙される。分離給紙された用紙Ｐは、転写器２と静電潜像担持体１との対向部に搬送され、静電潜像担持体１上のトナー像が転写される。
【００４１】
このような構成を有する本画像形成装置では、静電潜像担持体１の回転に伴い、帯電器４による静電潜像担持体１の帯電、光書き込み部６による静電潜像の形成、現像器３による静電潜像の現像、転写器２による用紙Ｐへのトナー像の転写、クリーニング部５による静電潜像担持体１のクリーニングの各工程を繰り返すことによって画像を形成する。なお、画像形成装置がカラー対応の場合は、トナーの色数分のトナー像が静電潜像担持体１上に各々形成され、用紙Ｐ上に順次重ねられることとなる。用紙Ｐ上に形成されたトナー像は、その後定着器８を通過することによってトナーが溶融されると共に加圧され、用紙Ｐ上に固定される。
【００４２】
次に、本画像形成装置において採用されている、１２００ｄｐｉ以上の高解像度でありながら、光書込み部６の発光体をＯＮ−ＯＦＦする２値制御で、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を実施した場合と遜色ない高画質画像を得ることを可能にする構成について説明する。
【００４３】
先ずは、静電潜像担持体１上の静電潜像にトナーを供給してトナー像として可視化する現像のメカニズムを説明する。
【００４４】
帯電された静電潜像担持体１表面に光書込み部６からレーザー等を照射して任意のパターンを書き込むと、光が照射された領域の表面電位が、レーザーの光量や照射時間に応じて変化する。
【００４５】
図２下部に、理論解析（シミュレーション）により求めた、レーザーで静電潜像担持体１上に１ライン照射した際のレーザー露光プロファイルを示す。また、レーザー露光プロファイルの計算に用いた式を以下に示す。
【００４６】
【数１】
0003892201.tif 000002
【００４７】
Ｐ：レーザーパワー（ｍＷ）
ｗｘ：主走査方向のレーザー径の１／２（μｍ）
ｗｙ：副走査方向のレーザー径の１／２（μｍ）
（ｘ，ｙ）：位置（μｍ）
π：円周率
ｖ：走査速度
Δｔ：パルス幅（パルス時間）
上記式（１）は、レーザービームが静止している時の光量プロファイルを求める式であり、式（２）は、レーザービームがｘ方向（本明細書では主走査方向）へ移動した場合の光量プロファイルを求める式である。
【００４８】
これよりわかるように、１ライン照射領域の露光エネルギー分布は、ラインの幅中心において高くエッジ側で低い、いわゆるガウス分布状となる。このレーザー露光プロファイルにおいて、静電潜像担持体１上にライン幅或いはドット径として寸法ａを出すには、露光エネルギーが０．２μＪ／ｃｍ2 以上必要となり、これが寸法ａを出すための現像閾値となる。つまり、この現像閾値以上の領域が現像されることで、寸法ａのライン幅或いはドット径を得ることができる。そして、この現像閾値以上の領域を現像するには、現像閾値に相当する電位以上の現像バイアスが必要となる。
【００４９】
図２上部に、静電潜像担持体１における感光体の光放電曲線（ＰＩＤＣ特性）を示す。ＰＩＤＣ特性は、静電潜像担持体１表面の電位と露光エネルギーとの関係を示すものである。帯電器４の作用で−６００Ｖに帯電された静電潜像担持体１の表面電位は、レーザーの照射にて受ける露光エネルギーの値が大きくなるほどゼロＶ近くに減衰する。
【００５０】
この図にて、現像閾値である０．２μＪ／ｃｍ2 における静電潜像担持体１上の電位を求めると、−３００Ｖとなっている。したがって、静電潜像担持体１上でａの幅を得るには、現像バイアスとして−３００Ｖを印加することが必要となる。
【００５１】
このことはつまり、感光体のＰＩＤＣ特性と現像バイアスとの関係から、現像に必要な現像閾値（露光エネルギー）が求まり、この現像閾値を超える露光エネルギー部分が現像化されてドット画像やライン画像が形成されると考えると、静電潜像において必要なドット径及びライン幅を算出可能ということである。
【００５２】
そこで、次に、解像度１２００ｄｐｉ（画素ピッチ２１μｍ）において、各画像パターンにおける最適現像閾値条件を、シミュレーションにより求めることにした。シミュレーションでは、レーザーパワーを０．１５ｍＷの一定とし、ライン画像としては、１ドットライン、２ドットライン、３ドットラインの３パターンを形成し、ドット画像としては、１ドット、２ドット、３ドットの３パターンにおけるそれぞれの最適現像閾値条件を求めた。
【００５３】
また、本来の解像度Ｒ（ｄｐｉ）における目標とされるドット径（μｍ）は√２×２５．４×１０００／Ｒであるが、本シミュレーションにおいても、感光体でのキャリア拡散の影響を考慮していないため、最終的にキャリア拡散により静電潜像が√２倍程度広がると想定し、シミュレーション上の目標ドット径（μｍ）は、２５．４×１０００／Ｒとした。
【００５４】
したがって、１２００ｄｐｉの目標ドット径は２１μｍであり、１ドットライン，２ドットライン，３ドットラインの各目標ライン幅は、２１μｍ，４２μｍ，６３μｍ、１ドット，２ドット，３ドットの各目標ドット径は、２１μｍ，４２μｍ，６３μｍとして、そのときの現像閾値を最適現像閾値とした。
【００５５】
図３に結果を示す。これより、１ドットのみ最適現像閾値が０．１５μＪ／ｃｍ2 と、他と大きく異なるが、それ以外の２ドットも３ドットも、また、１ドットラインも２ドットラインも３ドットラインもほぼ最適現像閾値が０．３μＪ／ｃｍ2 で一致していることがわかる。
【００５６】
以上のことから、１２００ｄｐｉの解像度では、従来のように最小画素の１ドットを基準とするのではなく、１ドットラインが、画素ピッチにて決まる目標値（所定値）となるように作像条件（現像閾値）を設定することで、最小画素より大きいドット画像、つまり、２ドット，３ドット，４ドット…のドット画像はもちろんのことすべてのライン画像を、ほぼ所定のドット径、所定のライン幅通りに再現できることがわかった。
【００５７】
そこで、上記した本画像形成装置においては、１ドットラインに着目し、現像閾値は、１ドットラインのライン幅が画素ピッチにて定まる目標値（所定値）となる０．３μＪ／ｃｍ2 に設定され、該現像閾値を満足するように、画像形成部の現像条件が合わせ込まれている。
【００５８】
ここで、画素ピッチにて定まる目標値としては、静電潜像担持体１上に形成されるトナー像（現像剤像）の幅Ｗ１と、シミュレーションにて求まる静電潜像担持体１上の静電潜像の幅Ｗ２とが考えられる。
【００５９】
静電潜像担持体上に形成されるトナー像の幅Ｗ１（μｍ）として現像閾値を設定する場合、上記Ｗ１は、画素ピッチをＰｄとすると、√２×Ｐｄ≦Ｗ１≦２×√２×Ｐｄとすることが好ましい。
【００６０】
通常、静電潜像担持体１上に形成される最小画素ラインのライン幅（トナー像）は、画素ピッチＰｄの√２倍程度に設定するのが普通であるが、高解像度化されていった場合、静電潜像担持体１上に形成されたトナー像を転写プロセスで用紙Ｐに転写する際に、エッジ部が十分転写されずに静電潜像担持体１上に残ってしまい、転写後のライン幅としては細くなってしまう恐れがある。
【００６１】
したがって、静電潜像担持体１上に形成するトナー像のライン幅としては、上記式の範囲、即ち１２００ｄｐｉの場合は、√２×２１〜２×√２×２１μｍに設定することが好ましく、ここでは、トナー像のライン幅がこの範囲に入る０．３μＪ／ｃｍ2 とした。これにより、たとえエッジ部が十分転写されないといった事態が発生しても、１ドット画像を除くその他の画像パターンを、所定の径、所定の幅通りに再現できる。
【００６２】
また、同様に、画素ピッチにて定まる所定寸法をシミュレーションから求まる静電潜像の幅Ｗ２（μｍ）として現像閾値を設定する場合は、上記Ｗ２は、画素ピッチをＰｄとすると、Ｐｄ≦Ｗ２≦２×Ｐｄとすることが好ましい。
【００６３】
静電潜像担持体１では、感光体のキャリア拡散が発生し、実際に露光した領域より形成される静電潜像は広がる方向にあるが、シミュレーションではこれを考慮していない。そこで、現像閾値の設定を、シミュレーションから求まる静電潜像の幅に対して行う場合は、最終的にキャリア拡散にて潜像が√２倍程度広がると想定して、シミュレーション上の目標値であるＷ２としては、上記式の範囲、即ち１２００ｄｐｉの場合は、２１〜４２μｍに設定することが好ましい。なお、この式の範囲でも下限の２倍を上限としているのは、上記Ｗ１と同じ理由であり、転写時のエッジ部の転写不良を補うためである。
【００６４】
また、現像閾値の設定に用いる最小画素ラインのライン幅としては、露光光の走査方向である主走査方向と、静電潜像担持体１の回転方向である副走査方向の両方向が考えられるが、主走査方向に伸びる最小画素ラインのものを用いることが好ましい。
【００６５】
これは、副走査方向に伸びるラインのライン幅は、主走査方向に伸びるラインのライン幅に比べ、露光開始位置のずれ等の影響や、露光光のスポットの重ねあわせの影響等により、ライン幅が変動しやすいためである。主走査方向に伸びるラインのライン幅を測定、もしくはシミュレーションにより計算したものを用いることで、正確な最小画像ラインのライン幅にて、現像閾値を設定できる。
【００６６】
但し、主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅と、副走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅との間に大きな差がある場合は、平均を用いることが好ましい。
【００６７】
これは、主走査方向と副走査方向のライン幅が大きく異なる場合、何れか一方を採用して現像閾値を設定すると、採用されなかった走査方向側にライン幅の差の影響が集中し、パターン画像に走査方向の違いによる影響が出て画質が低下するためである。両者の平均を取り、平均のライン幅を用いて現像閾値を設定することで、主走査方向と副走査方向のライン幅に大きな差があっても、両走査方向それぞれに差が分散され、画質を良好に維持できる。
【００６８】
そして、本画像形成装置のように、最小画素の１ドットを基準とするのではなく、１ドットラインが、画素ピッチにて決まる目標値（所定値）となるように作像条件（現像閾値）を設定することで、最小画素ドット以外の画像を、ほぼ所定のドット径、所定のライン幅通りに再現することができるのは、露光光のスポット径の絞り込みが不足して、露光光のスポット径の画素ピッチに対する比が、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える程度に大きくなる場合である。
【００６９】
本願発明者らの検討の結果、最小画素ドットのドット径に対して最小画素ラインのライン幅が１．３倍を超えると、ドット径とライン幅との違いにより画質の低下が目立った。そこで、最小画素ドットのドット径に着目して現像閾値を設定するか、最小画素ラインのライン幅に着目して現像閾値を設定するかは、露光光のスポット径をＤｐとすると、図７より、上記値が１．３となるＤｐ／Ｐｄ＝２が臨界であり、Ｄｐ／Ｐｄ≧２となる場合は、本画像形成装置のように、最小画素ラインのライン幅に着目して現像閾値を設定することが好ましい。
【００７０】
このことはつまり、画素ピッチＰｄ（μｍ）で言えば、Ｐｄ≦３０μｍであり、解像度Ｒ（ｄｐｉ）で言えば、Ｒ≧１２００ｄｐｉの場合である。
【００７１】
図４に、本発明の比較例としての、解像度１２００ｄｐｉにおいて、ＰＭ制御を用いて、図３の場合と同じ各画像パターンの最適現像閾値条件を一致させた場合のシミュレーション結果を示す。これより、ＰＭ制御を行うことで、すべての画像パターンの最適現像閾値を０．３μＪ／ｃｍ 2に一致させることができ、すべての画像パターンを目標値通りに再現できることがわかる。
【００７２】
しかしながら、図４よりわかるように、解像度１２００ｄｐｉでは、１ドットを形成するためのレーザーパワーは０．３３ｍＷであるが、２ドットライン，３ドットラインを形成するためのレーザーパワーは０．１５ｍＷとなり、画像パターンに応じて２倍以上のパワー変調が必要となっている。課題の項でも説明したように、ＰＭ制御の幅（レーザーパワーの設定幅）が２倍以上となると、レーザーの出力が不安定となり、画像形成が不安定となる。
【００７３】
次に、現像閾値を上記のように設定するための具体的条件について説明する。本画像形成装置では、作像条件の１つである現像器３の現像バイアスを変更して現像閾値を合わせ込んでいる。
【００７４】
図５に、現像閾値と現像バイアスとの関係を示す。この図より分かるように、現像バイアスと現像閾値とは相互関係にあり、現像バイアスを変更することで現像閾値が変化する。したがって、現像バイアスを適切に設定することで、１ドットラインのライン幅を所定幅とすることができる。
【００７５】
最小画素ラインである１ドットラインの最適現像閾値は、上述したように、図３より０．３μＪ／ｃｍ2 であるので、現像バイアスを、最小画素ドットの最適値である−４２０Ｖ（現像閾値０．１μＪ／ｃｍ2 ）ではなく、−１９０Ｖに設定することで、現像閾値を最小画素ラインの最適値である０．３μＪ／ｃｍ2 に設定できる。
【００７６】
また、現像閾値を上記のように設定するための具体的条件として、現像バイアスの設定以外に、静電潜像担持体１の感光体の感度特性を設定することでも容易に実現できる。
【００７７】
図６に、現像閾値と感光体感度の関係を示す。この図より分かるように、感光体感度が低くなるほど、感光体のＰＩＤＣ特性が緩やかとなり、感光体の感度を適切に設定することで、現像バイアスは従来と同じであっても、最小画素ライン幅を所定幅とできることがわかる。
【００７８】
最小画素ラインである１ドットラインの最適現像閾値は、上述したように、図３より０．３μＪ／ｃｍ2 であるので、感光体感度を低感度とすることで、現像バイアスは、最小画素ドットの最適値である−４２０Ｖ（現像閾値０．１μＪ／ｃｍ2 ）のままで、現像閾値を最小画素ラインの最適値である０．３μＪ／ｃｍ2 に変更できる。
【００７９】
なお、上記した現像バイアス、感光体感度以外の作像条件としては、レーザーパワー、プロセス速度、感光体の初期帯電電位、感光体膜厚などがある。
【００８０】
以上のように、本画像形成装置によれば、従来着目していた最小画素ドットの再現性は無視し、最小画素ラインの再現性にポイントを合わせ、最小画素ラインのライン幅が画素ピッチにて定まる所定寸法となる値に現像閾値を設定し、設定された現像閾値となるように画像形成時の作像条件（ここでは、現像バイアス）が合わせ込まれている。
【００８１】
したがって、最小画素ドット、つまり１ドット画像は、所定の径に再現されなくなるものの、１ドット画像を除く他のドット画像（２ドット画像，３ドット画像，…）及び、全てのライン画像（１ドットライン画像，２ドットライン画像，…）を、所定の径、所定の幅通りに再現できる。
【００８２】
その結果、ハイライト部の階調性は若干低下するものの、総合評価としてはテキスト画像及びグラフィック画像の何れにおいても、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を実施して得た画像と遜色ない画質を得ることができる。
【００８３】
最後に、本画像形成装置と、本画像形成装置と同じ２値であって最小画素ドットを基準に合わせ込みを行った従来タイプの２値制御の画像形成装置、ＰＷＭ制御を用いた画像形成装置、及びＰＭ制御を用いた画像形成装置とで、テキスト画像とグラフィック画像を出力して画像品位の比較を行った。表１にその結果を示す。
【００８４】
【表１】
0003892201.tif 000003
【００８５】
▲１▼が、最小画素ラインを重視して作像条件を設定した本実施の形態の画像形成装置、▲２▼が、最小画素ドットを重視して作像条件を設定した２値制御の画像形成装置、▲３▼が、ＰＷＭ制御によりドット径とライン幅とを両立した第２の画像形成装置、▲４▼が、ＰＭ制御によりドット径とライン幅とを両立した画像形成装置の各評価結果である。
【００８６】
これより、▲１▼の本画像形成装置では、▲２▼の画像形成装置に比べ画像品位に優れ、▲３▼▲４▼のＰＷＭやＰＭ制御を用いた画像形成装置と比較しても、ほとんど遜色ない画質が得られることがわかる。
【００８７】
これは、最小画素ドットが必要とされるのは、グラフィック画像のハイライト部のみであり、その部分を除いては、最小画素ドットが出なくても、他の画像パターンに対してはほとんど影響がないためである。例えば１６×１６のマスクサイズで２５６階調のディザパターンを形成する場合、１ドットを使用するのは一般的にはハイライト側の15階調分のみであり、１ドットが出なくても、この部分の再現性（階調性）が多少低下する程度である。
【００８８】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成方法は、以上のように、画素ピッチに対する露光光のスポット径が大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合は、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値を、最小画素ラインのライン幅が画素ピッチにて定まる所定寸法となるように設定し、露光手段をパルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御する構成である。
【００８９】
また、本発明に係る画像形成装置は、以上のように、露光手段における露光光のスポット径が画素ピッチに対して大きく、最小画素ドットのドット径と最小画素ラインのライン幅との比が所定値を超える場合、現像に必要な光エネルギー閾値である現像閾値が、最小画素ラインのライン幅を画素ピッチにて定まる所定寸法とする値となるように、上記画像形成部における作像条件が設定されており、かつ、上記露光手段がパルス幅を変調しないＯＮ−ＯＦＦの２値にて制御される構成である。
【００９０】
これにより、最小画素ドット、つまり１ドット画像は、所定の径に再現されなくなるものの、１ドット画像を除く他のドット画像（２ドット画像，３ドット画像，…）及び、全てのライン画像（１ドットライン画像，２ドットライン画像，…）を、所定の径、所定の幅通りに再現でき、その結果、ハイライト部の階調性は若干低下するものの、総合評価としてはテキスト画像及びグラフィック画像の何れにおいても、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を実施して得た画像と遜色ない画質を得ることができる。
【００９１】
それゆえ、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を用いることなく２値でデータ処理を行うことで、装置の簡素化、低価格化、処理時間の向上を図ると同時に、十分な画像品質を得る画像形成方法及び画像形成装置を提供できるという効果を奏する。
【００９２】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅を用いて設定されていることが好ましい。
【００９３】
これにより、正確な最小画像ラインのライン幅にて、作像条件（現像閾値）を設定可能となるので、上記した本発明の構成による効果を、効率良く得ることができる。
【００９４】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、作像条件は、露光光の走査方向である主走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅と、静電潜像担持体の移動方向である副走査方向に伸びる最小画素ラインのライン幅との平均を用いて設定されていることが好ましい。
【００９５】
これにより、主走査方向に伸びるラインと副走査方向に伸びるラインの各ライン幅に大きな差があっても、両走査方向それぞれに差が分散されるので、上記した本発明の構成による効果を、効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、画像形成装置における静電潜像担持体周辺の構成を示す模式図である。
【図２】理論解析により、静電潜像のドット径やライン幅を求める方法を示す説明図である。
【図３】解像度１２００ｄｐｉで２値制御の、各画像パターンにおける現像閾値とドット径又はライン幅との関係を示すグラフである。
【図４】解像度１２００ｄｐｉで、ＰＭ制御により各画像パターンの最適現像閾値条件を一致させた場合の、現像閾値とドット径又はライン幅との関係を示すグラフである。
【図５】現像閾値と現像バイアスとの関係を説明するための、ある感度特性を有する感光体における露光エネルギーと感光体表面電位との関係を示すグラフである。
【図６】現像閾値と感光体感度特性との関係を説明するための、現像バイアスを一定とした場合の露光エネルギーと感光体表面電位との関係を、感度毎に示すグラフである。
【図７】画素ピッチに対するビーム径の比と、１ドットのドット径に対する１ドットラインのライン幅の比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    静電潜像担持体
２    転写器
３    現像器
４    帯電器
５    クリーニング部
６    光書込み部（露光手段）
【図１】
0003892201.tif 000004
【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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