(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを用いて被走査面の像担持体を左右方向に走査することで画像の書き込を行い、階調画像を網点の大きさあるいは数で表わす画像形成装置の中間調表現方式であって、前記光ビームの走査光学系が、副走査断面内において偏向反射面に対して角度をもってビームが入射し、かつ、偏心光学系を介して被走査面上に前記スポットを結像する光学系からなる中間調表現方式において、
前記光ビームを前記被走査面上に結像してできるスポットの形状が楕円あるいは長円状をなし、かつ、走査範囲内においてその楕円あるいは長円の長軸の主走査方向に対する角度が変化する形状をなすときに、網点の大きさの成長方向、あるいは、網点の数の増加パターンが左右対称であることを特徴とする網点による中間調表現方式。
【請求項２】
前記像担持体が電子写真方式の静電潜像担持体であることを特徴とする請求項１記載の網点による中間調表現方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、網点による中間調表現方式に関し、特に、走査光ビームスポットの集合によって網点の大きさを表現する場合に網点の形状を最適にした中間調表現方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式をとる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の多値の画像データに基づいて階調画像を記録する画像形成装置において、画素の濃度を最小濃度から最大濃度までアナログ的に変化させることは難しい。そのため、画素（網点）の大きさあるいは数を変化させることで、見かけの濃度を変化させる面積階調記録を行うことが多い。
【０００３】
網点の大きさあるいは数を増やしていく際の形状あるいは配置は、誤差拡散法のようにランダムな場合もあるが、ある規則性に従って網点を拡大して行くか、あるいは、網点を配置していく場合が多い（ディザパターン、「イメージング  Ｐａｒｔ１」第３３頁（（株）写真工業出版社発行、昭和６３年１月２０日））。その中、中心を核として順次太らせていくＦａｔｔｅｎｉｎｇ型（ドット集中型）と呼ばれる網点の形状を濃度の順に図６（１）〜（１５）に示す。この場合は、最高濃度の網点（全領域がドットで埋められている網点）の外形を太い直線で囲んだ正方形とし、その正方形を４×４のマトリックスで区切り、その正方形の中心を核として順にドット（スポット）の数を増やして濃度を濃くして行くもので、図６中、各網点の下に示された括弧内の数字はスポットの数に対応し、各網点の斜線部がスポット領域である。
【０００４】
一方、画像形成装置の画像書き込みに走査光ビームを用いる場合において、走査光学系によって被走査面上に形成されるスポットの形状は、正円あるいは楕円が望ましい。楕円になる場合は、主走査方向に短軸を一致させるようにスポットの向きを定めるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、走査光学系が偏心光学系である場合には、被走査面上での結像スポット（図５の斜線ハッチ部）の形状は、図５に示すように、走査中心付近では楕円の短軸が主走査方向に一致するが、走査両端部にいくに従って楕円状のスポットの短軸が主走査方向に一致せずに傾いていく。この現象は走査光学系のコマ収差等によって発生する。このような現象が起きる場合には、スポットの傾きは、図５のように、走査中心を軸に左右対称になる、すなわち、傾きの向きが走査範囲の左右で逆になる。
【０００６】
このように、結像スポットの形状が走査端部で左右非対称になっていて、かつ、図６のように網点の成長方向、あるいは、配置方向に左右の方向性があると、隣接する網点との距離が画像の左右位置で異なることになる。
【０００７】
この点を具体例で示す。図７は、図６（８）の濃度の網点を図５のような特性の結像スポットで形成した場合の、走査中心付近での網点（ａ）と左端での網点（ｂ）と右端での網点（ｃ）とを示す図である。図の左右の方向が主走査方向であり、上下の方向が副走査方向である。図７（ａ）〜（ｃ）を比べれば明らかなように、例えば同じ濃度（８）の上下の網点間の距離はそれぞれｄs 、ｄl 、ｄr であり、ｄl ＜ｄs ＜ｄr となる。これは、結像スポットの形状が走査端部で左右非対称になっていて、網点の成長方向に左右の方向性があるからである。
【０００８】
このように、隣接する網点間の距離が画像の位置で異なると、特に電子写真方式においては、網点間の電位分布等が異なり、結果的に濃度差を生じてしまい、図５に示したような形状をとる走査光ビームスポットの場合は、画像の左右位置で濃度差が生じてしまう。
【０００９】
以上は、網点の大きさによって濃度を表す場合であったが、一定面積中に占める同じ形状の網点の数によって濃度を表す場合（ディザパターン、Ｂａｙｅｒ型（ドット分散型）：「イメージング  Ｐａｒｔ１」第３３頁（（株）写真工業出版社発行、昭和６３年１月２０日））においても、その網点が走査端部で左右非対称になっていて網点の数を増やす方向に左右の方向性がある場合も同様である。
【００１０】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、走査光ビームを用いて被走査面の像担持体を走査することで階調画像の書き込を行う画像形成装置において、網点の大きさあるいは数で階調を表わす場合に画像の位置によって濃度差を生じないようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の網点による中間調表現方式は、光ビームを用いて被走査面の像担持体を左右方向に走査することで画像の書き込を行い、階調画像を網点の大きさあるいは数で表わす画像形成装置の中間調表現方式であって、前記光ビームの走査光学系が、副走査断面内において偏向反射面に対して角度をもってビームが入射し、かつ、偏心光学系を介して被走査面上に前記スポットを結像する光学系からなる中間調表現方式において、
前記光ビームを前記被走査面上に結像してできるスポットの形状が楕円あるいは長円状をなし、かつ、走査範囲内においてその楕円あるいは長円の長軸の主走査方向に対する角度が変化する形状をなすときに、網点の大きさの成長方向、あるいは、網点の数の増加パターンが左右対称であることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、その像担持体が電子写真方式の静電潜像担持体である場合に適用することができる。
【００１４】
本発明においては、光ビームを被走査面上に結像してできるスポットの形状が楕円あるいは長円状をなし、かつ、走査範囲内においてその楕円あるいは長円の長軸の向きが変化する形状をなすときに、網点の大きさの成長方向、あるいは、網点の数の増加パターンが左右対称であるので、書き込もうとする濃度が同じである限り、画像左右端、中心付近何れの位置でも濃度差が生じることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の網点による中間調表現方式の原理と実施例について説明する。
【００１６】
図１は、図６に対応する図であり、図１（１）〜（１５）に本発明による網点形状を濃度の順に示す。この網点による中間調表現方式も、中心を核として網点形状を順次太らせていくもので、最高濃度の網点の外形を図の太い直線で囲んだ正方形とする。そして、その正方形の中心を核として順に走査光ビームのスポットの数を増やして濃度を濃くして行く点は従来の図６の場合と同様であり、図１中、各網点の下に示された括弧内の数字はスポットの数に対応し、各網点の斜線部がスポット領域である。
【００１７】
この方式においては、図１の何れの網点形状からも明らかなように、網点の最大外形を表す正方形の枠の左右の中心線に対して、何れの濃度の網点も左右対称の形状に走査光ビームスポットが書き込まれる。例えば濃度（５）においては、４つのスポットは４×４のマトリックス中心の２×２の位置と、残りの１つのスポットは４×４のマトリックスの小枠内ではなく、そのマトリックス中心の２×２の上側の１行の中心、すなわち、１行の左右の中心線上の位置（１行２列と１行３列の間の位置）とに書き込まれる。従来の図６の濃度（５）の配置（残りの１つのスポットは４×４のマトリックスの２行１列の位置に書き込まれている。）と比較すればその違いは明らかである。他の濃度の網点においても同様である。このように、網点の大きさの成長方向が左右対称形状であると、後記の実施例から明らかなように、走査光ビームスポットの形状が走査両端部で左右非対称になっていても、書き込もうとする濃度が同じである限り、画像左右端、中心付近何れの位置でも濃度差が生じることはない。
【００１８】
また、一定面積中に占める網点の数によって濃度を表す場合（ドット分散型）においても、網点を形成する走査光ビームスポットの形状が走査両端部で左右非対称になっていても、網点の数の増やし方が左右の中心線に対して左右対称配置であれば、同様に、書き込もうとする濃度が同じである限り、画像左右端、中心付近何れの位置でも濃度差が生じることはない。
【００１９】
なお、本発明において、左右とは、走査線の方向、すなわち、主走査方向とする。
【００２０】
次に、このような中間調表現方式を用いた画像形成装置の１実施例について説明する。
【００２１】
図２は、走査光学系からなる露光光学系３を備えた電子写真方式の画像形成装置（例えば、電子写真プリンタ）の感光ドラム１の回転軸８に垂直にとった断面図であり、走査光学系３の副走査断面に一致する。なお、図２は画像形成装置の概略の構成を示すものである。図３は、主として図１の走査光学系３を二重矢印方向から見た図である。この実施例においては、光偏向器として回転多面鏡１４を用いており、回転多面鏡１４の回転軸１７に直交し走査光学系３の光軸に垂直な方向が主走査方向、回転多面鏡１４の回転軸１７を含む面内（図２の面）で光軸に垂直な方向が副走査方向である。
【００２２】
図２及び図３において、この画像形成装置は、主として、静電潜像担持体の感光ドラム１、感光ドラム１を帯電する帯電器２、帯電された感光ドラム１に走査露光する走査光学系３、走査光学系３で網点画像が露光され静電潜像が形成された感光ドラム１を現像剤（トナー）で現像する現像器４、図示しない搬送装置により搬送された紙等の転写媒体Ｐ上に現像されたトナー像を転写する転写器５、転写後の感光ドラム１をクリーニングするクリーナー６等からなる。その他、定着装置等を備えるもので、こようなの画像形成装置の構成自体はよく知られているので、他の説明は省く。
【００２３】
上記のように、走査光学系３は、レーザー等の光源１１からの光ビームを主走査方向に走査して感光ドラム１上に静電潜像を書き込むものであり、光源１１、光源１１から射出される光ビームを主走査方向、副走査方向共に平行なビームに変換するコリメータレンズ１２、コリメータレンズ１２によって平行にされたビームを副走査方向において回転多面鏡１４の偏向反射面上に集束するビームに変換する副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ１３、主走査方向で平行、副走査方向で集束するビームを偏向する回転多面鏡１４、回転多面鏡１４で偏向されたビームを主走査方向において感光ドラム１の表面と一致する被走査面上に結像させる結像レンズ１５、結像レンズ１５を通過したビームを副走査方向に結像させる長尺レンズ１６からなる。
【００２４】
このような走査光学系３において、回転多面鏡１４に入射するビームは、副走査断面（図２の面）内において回転多面鏡１４の回転軸１７と直交する面に対して角度をなしている（スキュー入射と呼ぶ）。一方、主走査断面内においては、入射ビームがその回転軸１７と交差するように回転多面鏡１４の偏向反射面の正面から入射する。このように副走査断面内において角度をもって回転多面鏡１４の偏向反射面にビームが入射する場合、偏向されたビームは偏向点を中心として円錐状に移動するので、走査線の湾曲を生じる。これを避けるために、結像レンズ１５あるいは長尺レンズ１６の光軸を偏向されたビームに対して偏心させる（図２では、長尺レンズ１６を矢印方向へ偏心させるものとしている。）。
【００２５】
このように走査光学系３の一部の要素を偏心させた場合、図５に示すように、走査範囲の中央付近では、楕円状の結像スポット（図５の斜線ハッチ部）の短軸が主走査方向に一致するが、走査両端部では楕円のスポットが主走査方向に対して傾く。この現象は前記のように走査光学系のコマ収差等によって発生する。その傾きの向きは、主走査方向において右側か左側かによって逆転する。
【００２６】
このように、被走査面上に結像されるスポットの形状が楕円あるいは長円状をしており、かつ、走査範囲内においてその楕円あるいは長円の長軸の向きが変化する形状の場合に、階調画像を表す網点として、図１の方式に従って、中心線から左右対称の形状に成長させた、あるいは、中心線に対して左右対称の形状にした網点を用いるようにする。
【００２７】
図４は、図１（８）の濃度の網点を、このように楕円のスポットの傾き方向が主走査方向の右側と左側とで逆になるスポットで形成した場合の、走査中心付近での網点（ａ）と左端での網点（ｂ）と右端での網点（ｃ）とを例示する図である。図７と同様、図の左右の方向が主走査方向であり、上下の方向が副走査方向である。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）何れにおいても、同じ濃度（８）の上下の網点間の距離はほとんど同じである。
【００２８】
このように、楕円状のスポットの傾きが画像の左右両端部で反転していても、隣接する画素との距離は左右端、中心付近何れの位置でも略等しくなり、濃度も何れの位置でも等しくなる。
【００２９】
また、網点の数で濃度を表わす場合でも、各濃度を表わす網点の配置は左右対称なので、上記のように１つの網点が成長する場合と同様に、左右の濃度差が生ずることがない。
【００３０】
以上、本発明の網点による中間調表現方式をその原理と実施例の説明に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の網点による中間調表現方式によると、光ビームを被走査面上に結像してできるスポットの形状が楕円あるいは長円状をなし、かつ、走査範囲内においてその楕円あるいは長円の長軸の向きが変化する形状をなすときに、網点の大きさの成長方向、あるいは、網点の数の増加パターンが左右対称であるので、書き込もうとする濃度が同じである限り、画像左右端、中心付近何れの位置でも濃度差が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく１つの実施例の網点形状を濃度の順に示す図である。
【図２】本発明の中間調表現方式を用いた画像形成装置の１実施例の断面図である。
【図３】主として図１の走査光学系を二重矢印方向から見た図である。
【図４】図１（８）の濃度の網点を図２の装置のスポットで形成した場合を例示する図である。
【図５】図２の走査光学系による結像スポット形状の走査位置による違いを示す図である。
【図６】従来のＦａｔｔｅｎｉｎｇ型の網点形状を濃度の順に示す図である。
【図７】図６（８）の濃度の網点を図５のスポットで形成した場合を示す図である。
【符号の説明】
１…感光ドラム
２…帯電器
３…走査光学系
４…現像器
５…転写器
６…クリーナー
８…感光ドラムの回転軸
１１…光源
１２…コリメータレンズ
１３…シリンドリカルレンズ
１４…回転多面鏡
１５…結像レンズ
１６…長尺レンズ
１７…回転多面鏡の回転軸
Ｐ…転写媒体
【図１】
0003758916.tif 000002
【図２】
0003758916.tif 000003
【図３】
0003758916.tif 000004
【図４】
0003758916.tif 000005
【図５】
0003758916.tif 000006
【図６】
0003758916.tif 000007
【図７】
0003758916.tif 000008