JP2002271621A

JP2002271621A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002271621A
Application number: JP2001063962A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sato; 信行佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: JP4070418B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの付着が不安定になる領域を最小限に
し、画質の劣化を低減できる画像形成装置を提供する。【解決手段】ディザパターンによって表現可能な濃度
における平均の濃度以下の濃度範囲である低濃度範囲、
平均の濃度以上の濃度範囲である中・高濃度範囲のう
ち、中・高濃度範囲の少なくとも一部の範囲において、
入力された画像データに対する前記画素形成手段の画素
形成個数の割合を低く設定するディザパターンを発生す
る階調処理回路１１２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルデータ
処理によって画像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の画像形成装置には、いっそう高画
質の画像を形成することが要求されている。高画質の画
像を形成する手段の一つに、画像の濃度に応じて画素
（ドット）の配置を調整する処理がある。画素の配置を
調整することによって高画質画像を形成する従来の画像
形成装置として、例えば、特開平９−８３７９９号公報
に記載された発明が挙げられる。

【０００３】特開平９−８３７９９号公報に記載された
発明は、画像のうちの低濃度部では主走査方向に隣接し
て配置された２つのドットをペアとし、主走査方向にド
ットを集中させる。また、中濃度部では一方のデータの
一部のみを他方の画素へ移動させ、高濃度部では、ドッ
トの転移を行わないことによってモアレの防止、もしく
は、濃度飛びを防止している。

【０００４】また、一般的に、主走査方向にドットを集
中させるディザパターンは、図１２に示すような〜
のドットでなる３×３の正方格子マトリックスで構成さ
れる場合、図１３に示すようにドットを成長させる。図
１３は、縦軸に出力される画像データの濃度を、横軸に
入力される画像データの濃度を示した図である。図１３
において、直線１３０１、直線１３０２、直線１３０３
は、入力画像データの濃度と出力画像データの濃度との
関係を示している。直線１３０１はドット〜につい
て、直線１３０２はドット〜、直線１３０３はドッ
ト〜について、それぞれ入力画像データ濃度と出力
画像データ濃度との関係を示している。

【０００５】図１４は、図１３に示した関係にしたがっ
て露光されたパターンの露光分布状態（ベタ部分を図１
２、図１３で説明したディザパターンによって処理、出
力されたパターンの計算値）を示す図である。図示した
パターンは、１２×１２のドットマトリックスを用いた
例であり、図１４(ａ)、(ｂ)、(ｃ)、(ｄ)は、それぞれ
異なる画像データのパターンを用いたものである。各画
像データのうち、(ａ)に示した画像データを画像データ
１００、(ｂ)に示した画像データを画像データ１７０、
(ｃ)に示した画像データを画像データ２００、(ｄ)に示
した画像データを画像データ２２０と記す。画像データ
の１００、２００といった数値は、２５５を最高値とす
る画像データの階調であり、階調は、画像の濃度を示し
ている。以降、本実施の形態では、１００階調の画像デ
ータを、画像データ１００と記す。また、１００階調で
表される濃度を、１００値ともいう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−８３７９９号公報に記載された発明は、画像の高濃
度部においてドット転移を行わないことにより、高濃度
部分の付近ではドットの集中化が行われず、ほとんどベ
タ打ちの状態になる。ベタ打ちの状態の部位を現像でき
る限界ぎりぎりの露光量で露光した領域ではガンマ値が
高くなり、トナーの付着が不安定になる。このため、こ
のような領域において均一な濃度の画像が形成されず
（ぼそぼそした印象を与える画像が形成される）、画像
品質を劣化させるという不具合があった。

【０００７】また、図１５(ａ)〜(ｄ)は、図１４(ａ)〜
(ｄ)に示した露光分布状態を、縦軸に露光量を、横軸に
長さを示すことによって分布として示した図である。縦
軸の単位はμＪ／ｃｍ²であり、横軸の単位はｍｍであ
る。画像データ２００、画像データ２２０は、３×３の
マトリクスのうちの最後の画素の列が形成される濃度を
持つ。図１５(ａ)〜(ｄ)から明らかなように、画像デー
タ２００、画像データ２２０においては、マトリクスの
最後の１ラインの部分の光量が、露光量ピークの約半分
程度であり、非常に不安定な領域にある。そのため、画
像データ２００、画像データ２２０では、マトリクスの
終端部にトナーが均一に付着されず、濃度が均一な画像
を形成することができない。このような場合、形成され
る画像の画質が損なわれるという不具合が発生する。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、トナーの付着が不安定になる領域を最小限に
し、画質の劣化を低減できる画像形成装置を提供するこ
とを第１の目的とする。

【０００９】また、本発明は、中濃度から高濃度の領域
における階調性を向上させることができる画像処理装置
を提供することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる画
像形成装置は、画像データをディジタル値として入力す
るディジタルデータ入力手段と、前記ディジタル入力手
段によって入力された画像データに基づいて、出力され
る画像データを設定することによってディザパターンを
生成するディザパターン生成手段と、前記ディザパター
ン生成手段により設定された画像データのレベルに応じ
て画素を形成する画素形成手段と、を有してなり、前記
ディザパターン生成手段は、前記ディザパターンによっ
て表現可能な濃度における平均の濃度以下の濃度範囲で
ある低濃度範囲、平均の濃度以上の濃度範囲である中・
高濃度範囲のうち、中・高濃度範囲の少なくとも一部の
範囲において、入力された画像データに対する前記画素
形成手段の画素形成個数の割合を低く設定することを特
徴とする。

【００１１】この請求項１に記載の発明によれば、ディ
ザパターンによって表現可能な濃度における平均の濃度
以下の濃度範囲である低濃度範囲、平均の濃度以上の濃
度範囲である中・高濃度範囲のうち、中・高濃度範囲の
少なくとも一部の範囲において、入力された画像データ
に対する前記画素形成手段の画素形成個数の割合を低く
設定するディザパターンを設定することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明にかかる画像形成装
置は、前記ディザパターン生成手段によって生成される
ディザパターンは、前記画素形成手段に対し、前記中・
高濃度範囲の少なくとも一部の範囲において、前記ディ
ジタルデータ入力手段の主走査方向に同一かつ副走査方
向に異なる位置にある画素が、入力された画像データの
値に応じて順次形成させることを特徴とする。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、前記
中・高濃度範囲の少なくとも一部の範囲において、ディ
ジタルデータ入力手段の主走査方向に同一かつ副走査方
向に異なる位置にある画素を、入力された画像データの
値に応じて順次形成することができる。

【００１４】請求項３に記載の発明にかかる画像形成装
置は、前記ディザパターン生成手段が、ｎ×ｎ（ｎ≦
２）の画素でなる正方格子を１つの単位として画像デー
タを設定することを特徴とする。

【００１５】この請求項３に記載の発明によれば、ディ
ザパターン生成手段が、ｎ×ｎ（ｎ≦２）の画素でなる
正方格子を１つの単位として画像データを設定すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置として
構成されたレーザビームプリンタ（以下、単にプリンタ
と記す）の概略構成を説明するための図である。プリン
タは、本体１１０の内部に矢印Ｒ２の方向に回転自在に
支持された感光体ドラム１０７を備えている。感光体ド
ラム１０７には、光走査部１０１によって変調発振され
たレーザ光束が繰り返しミラー１０２を介して光走査さ
れている。

【００１７】また、感光体ドラム１０７の周囲には、そ
の回転方向に沿って感光体ドラム１０７を一様に帯電す
る帯電部１０３、変調発振されたレーザ光束に従って、
感光体ドラム１０７に形成される静電潜像にトナーを付
着させてトナー像を形成する現像部１０４、感光体ドラ
ム１０７上のトナー像を転写材上に転写する転写帯電部
１０５および転写後に感光体ドラム１０７に残留してい
るトナーを回収するクリーニング部１０６が備えられて
いる。

【００１８】さらに、プリンタ本体１１０には、転写材
を積載する用紙カセット１０８が装着されている。そし
て、プリンタ本体１１０には、用紙カセット１０８内の
転写材を、感光体ドラム１０７と転写帯電部１０４の間
に搬送する給紙ローラ１０９ａおよびレジストローラ１
０９ｂが設けられている。

【００１９】なお、図１で示したプリンタは、単色のプ
リンタであるが、本発明のプリンタは単色の構成に限定
されるものでなく、例えば図２に示すような感光体ドラ
ム（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）、レーザービームを複数個有して
各色のトナーを重ねあわせる、カラープリンタにも適用
できる。

【００２０】図１に示したプリンタの光走査部１０１に
は、画像データが、図示しないホストコンピューター、
もしくは画像スキャナから図示しない画像処理部ＩＰＵ
にまず送られる。

【００２１】図３は、画像処理部ＩＰＵの概略機能ブロ
ック図である。画像データを、画素ごとのディジタル値
として入力するスキャナ３０１から出力したＲＧＢの画
像データは、シェーディング補正処理３０２、Ｙ，Ｍ，
Ｃ，Ｋ信号への色変換ＵＣＲ３０７された後、階調処理
回路３１２に入力される。階調処理回路３１２は、後述
するパターンテーブルを備え、入力された画像データに
基づいて、出力される画像データを設定することによっ
てディザパターンを生成する。プリンタ３１４は、生成
されたディザパターンにより設定された画像データのレ
ベルに応じて画素（画像）を形成して出力する。

【００２２】なお、以上の各機能および機能を実現する
ための構成は、例えば特開平１０−６５５８号公報に記
載されているように、周知であるためにこれ以上の説明
を省く。なお、階調処理回路３１２では、画像をブロッ
ク単位で評価し（本例では３×３の正方格子とするが、
別のブロック単位でもよい）３×３＝９個のドットの合
計値を計算する。

【００２３】図４は、階調処理回路３１２においてディ
ザパターンを生成するためのデータテーブルを示す図で
ある。データテーブルは、ディザパターンによって表現
可能な濃度（２２９５）における平均の濃度以下の濃度
範囲である低濃度範囲Ｌ、平均の濃度以上の濃度範囲で
ある中・高濃度範囲Ｈのうち、中・高濃度範囲Ｈの少な
くとも一部において、入力された画像データ（濃度）に
対する画素形成個数の割合を低く設定している。

【００２４】すなわち、図示したデータテーブルは、横
軸に、９個（３×３）のドットの合計の入力画像データ
を示す値、縦軸に入力画像データに応じて出力される画
像データを示している。画像データの値はいずれも画像
の濃度を階調で表している。なお、図示した例では、パ
ターンテーブルは直線のグラフであるが、感光体などの
作像条件に合わせて任意のカーブで描かれるパターンテ
ーブルを備えてもよい。

【００２５】また、９個のドットは前記した図１４と同
様に配置されていて、ドット〜は、図中の直線４０
１にしたがって出力画像データの濃度が設定される。ま
た、ドット〜は、図中の直線４０２にしたがって出
力画像データの濃度が設定される。ドットは図中の直
線４０３にしたがい、ドットは図中の直線４０４にし
たがい、ドットは図中の直線４０５にしたがって出力
画像データの濃度が設定される。

【００２６】例えば、画像データが１００値のベタ画像
がスキャナ３０１から送られてきた場合、３×３ブロッ
クを構成する９個のドットの画像データ合計値は９００
となる。このとき、各ドットの変調値は、図４のテーブ
ルから以下のように設定される。のドットはすべて２５５値のドットはすべて４５値のドットはすべて０値

【００２７】図５は、同様に、入力画像データが、画像
データ１００、画像データ１７０、画像データ２２０の
各ベタ画像である場合における、ディザ処理後の変調デ
ータの状態を説明するための図である。図５(ａ)は入力
画像データを示し、(ｂ)は本実施形態のディザパターン
によって処理された変調データを示している。また、
(ｃ)は、本実施形態のディザパターンによって処理され
た変調データを比較のために示した図である。

【００２８】図示したように、図４のパターンテーブル
によれば、１００、１７０といった比較的低濃度の画像
は従来のディザパターンと同様に画像データを変調す
る。そして、２００、２２０といった比較的高濃度の画
像については形成されるドットの個数を少なくすること
によってドットを集中させている。このため、中間〜高
濃度部においてドットを形成する面積を小さくし、露光
量が現像可能な限界値に近くなるマトリクスの領域を極
力使わないようにすることができる。したがって、本実
施形態によれば、中間〜高濃度部における画像のぼそつ
きを防止し、階調性を向上させることができる。

【００２９】ところで、画像の高解像度に伴って、画像
を形成するライン幅が狭まる傾向にあることが知られて
いる。例えば、解像度６００ｄｐｉの場合、１ラインの
幅は約４２μｍである。さらに、実際のビームすそ野の
広がりを考慮すると１ラインの幅はさらに狭くなる。ラ
イン幅が狭くなると、画像の中〜高濃度部の領域ではラ
インの両側が空白部にはみ出してしまい、トナーの付着
が不安定になるという不具合が発生する。このような不
具合は、特開平１０−６５５８号公報にも指摘されてい
るように周知である。

【００３０】このため、本実施の形態の階調処理回路３
１２において作成されるディザパターンは、図４に示し
たように、プリンタ３１４に対し、中・高濃度範囲Ｈの
少なくとも一部の範囲において、ディジタルデータ入力
手段の主走査方向に同一かつ副走査方向に異なる位置に
ある画素を、入力された画像データの値に応じて順次形
成させる。以下、本実施の形態のこのような処理によっ
て得られる効果について説明する。

【００３１】図６は、濃度が４段階に異なる画像の画像
データを、各々レーザービームによって感光体ドラムに
露光したときの露光分布状態を計算で求めた図である。
図６(ａ)は画像データ１００、(ｂ)は画像データ１７
０、(ｃ)は画像データ２００、(ｄ)は画像データ２２０
を用いて露光された露光状態について計算を行った結果
である。前述した図１４の露光分布状態は、図６に示し
た露光状態を求めた計算を従来のディザパターンを使っ
て行った結果である。

【００３２】また、図７は、図６に示した露光分布状態
を露光光量分布として示した図である。図７の横軸の単
位はｍｍであり、縦軸の単位はμＪ／ｃｍ²である。ビ
ーム径は、主走査５０μｍ、副走査６０μｍの場合を例
示している。計算は、マトリクスのドット数が１２×１
２ドットであるものとして行った。前述した図１５の露
光分布は、図７に示した露光分布を求めた計算を従来の
ディザパターンを使って行った結果である。

【００３３】図１４から明らかなように、従来のディザ
パターンを用いた場合、露光パターンが画像データが２
００値以上になると、パターンの第３番目のラインの間
隔が狭くなる。また、図１５によれば、従来のディザパ
ターンを用いた場合、露光量が、ピークの露光量に対し
て約１／２付近という、現像される限界の値にある。そ
のため、この部分はトナーの帯電量のばらつき等によっ
て、確率的にトナーが付着し、ざらつきが目立つ画像と
なってしまう。

【００３４】一方、図６、図７に示したように、本実施
の形態のディザパターンを用いた場合、第３番目のライ
ンにおいても副走査方向（紙送り方向）に対してもドッ
ト集中を行っているため、ドットを形成しない部分の露
光量はピークレベルに対して約１／１０程度であり、十
分にコントラストが取れている。すなわち、トナーの帯
電量がばらついても、ドットを形成しない領域には安定
してトナーが付着せず、ざらつきが改善される。

【００３５】図８は、感光体ドラムでの電位分布状態
を、本実施の形態のディザパターンを用いた場合（図８
(ａ)〜(ｄ)）と、従来のディザパターンを用いた場合
（図８(ｅ)〜(ｈ)）とで比較した図である。また、図９
は、図８で示した電位の分布状態を断面として図であ
る。図８、図９のいずれにおいても、(ａ)、(ｅ)は画像
データ１００を用いたもので、(ｂ)、(ｆ)は画像データ
１７０を用いたものである。また、(ｃ)、(ｇ)は画像デ
ータ２００を用いたもので、(ｄ)、(ｈ)は画像データ２
２０を用いたものである。

【００３６】図９の縦軸は、単位がＶであり、感光体を
約７００Ｖで一様に帯電した後、各露光量で露光した場
合の減衰後の電位を示している。従来のディザパターン
を用いた場合、電圧も、第３番目のライン部は電位が不
安定（感光体のγが高い）範囲にあり、トナー付着が不
安定になりやすいのが確認できる。なお、図９の横軸の
単位はｍｍである。

【００３７】また、図１０は、図８、図９に示した電位
から電界の分布状態を求め、本実施の形態のディザパタ
ーンを用いた場合（図１０(ａ)〜(ｄ)）と、従来のディ
ザパターンを用いた場合（図１０(ｅ)〜(ｈ)）とで比較
した図である。図１１は、図１０で示した電界の分布状
態を断面として示した図であり、横軸の単位はｍｍ、縦
軸の単位はＶ／ｍｍである。

【００３８】図１０、図１１によれば、従来のディザパ
ターンを用いた場合、第３番目のライン部は、ほぼ０Ｖ
／ｍｍ付近にあって非常に不安定である（トナーは電界
のプラスの領域に付着し、マイナスの領域に付着しない
が、トナーの帯電量のばらつき等により０Ｖ／ｍｍ付近
の領域は不安定になりやすい）。一方、本発明のディザ
パターンを用いた結果によれば、電界のコントラストが
高くなり、安定な現像が行えることが分かる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明は、中・高濃度部においてはドットを集中して形成
し、ドットが形成される面積をより小さくしているた
め、露光量が現像限界に近い値になるマトリクス領域が
画像形成に使用されることを抑え、中・高濃度部におけ
る画像のぼそつきを防止し、画像の階調性を向上させる
ことができる。

【００４０】請求項２に記載の発明は、中・高濃度部に
おいて副走査方向にドットを集中して形成するため、ト
ナーの付着が不安定になるマトリクス領域が画像形成に
使用されることを抑え、画像のぼそつきを防止する事が
できる。

【００４１】請求項３に記載の発明は、中・高濃度部に
おいて正方格子を1つの単位としてドットを集中して形
成するため、低コストで、ぼそつきの無いディザ処理を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の画像形成装置の構成を
説明するための図である。

【図２】本発明の一実施の形態の画像形成装置の他の構
成を説明するための図である。

【図３】本発明の一実施の形態の画像形成装置の機能ブ
ロック図である。

【図４】本発明の一実施の形態のディザパターンを生成
するパターンテーブルを示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態のディザパターンを従来
のディザパターンと比較して示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態のディザパターンを用い
た場合の露光分布の状態を示す図である。

【図７】本発明の一実施の形態のディザパターンを用い
た場合の露光光量分布の状態を示す図である。

【図８】本発明の一実施の形態のディザパターンを用い
た場合の電位分布の状態を、従来のディザパターンと比
較して示す図である。

【図９】本発明の一実施の形態のディザパターンを用い
た場合の電位分布の断面を、従来のディザパターンと比
較して示す図である。

【図１０】本発明の一実施の形態のディザパターンを用
いた場合の電界分布の状態を、従来のディザパターンと
比較して示す図である。

【図１１】本発明の一実施の形態のディザパターンを用
いた場合の電界分布の断面を、従来のディザパターンと
比較して示す図である。

【図１２】３×３マトリクスを説明するための図であ
る。

【図１３】従来のディザパターンを生成するパターンテ
ーブルを示す図である。

【図１４】従来のディザパターンを用いた場合の露光分
布の状態を示す図である。

【図１５】従来のディザパターンを用いた場合の露光光
量分布の状態を示す図である。

【符号の説明】

１０１光走査部１０２ミラー１０３帯電部１０４現像部１０５転写帯電部１０６クリーニング部１０７感光体ドラム１０８用紙カセット１０９ｂレジストローラ１０９ａ給紙ローラ１１０プリンタ本体３０１スキャナ３０２シェーディング補正処理３１２階調処理回路３１４プリンタ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データをディジタル値として入力す
るディジタルデータ入力手段と、前記ディジタル入力手段によって入力された画像データ
に基づいて、出力される画像データを設定することによ
ってディザパターンを生成するディザパターン生成手段
と、前記ディザパターン生成手段により設定された画像デー
タのレベルに応じて画素を形成する画素形成手段と、を
有してなり、前記ディザパターン生成手段は、前記ディザパターンに
よって表現可能な濃度における平均の濃度以下の濃度範
囲である低濃度範囲、平均の濃度以上の濃度範囲である
中・高濃度範囲のうち、中・高濃度範囲の少なくとも一
部の範囲において、入力された画像データに対する前記
画素形成手段の画素形成個数の割合を低く設定すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記ディザパターン生成手段によって生
成されるディザパターンは、前記画素形成手段に対し、
前記中・高濃度範囲の少なくとも一部の範囲において、
前記ディジタルデータ入力手段の主走査方向に同一かつ
副走査方向に異なる位置にある画素が、入力された画像
データの値に応じて順次形成させることを特徴とする請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記ディザパターン生成手段はｎ×ｎ
（ｎ≦２）の画素でなる正方格子を１つの単位として画
像データを設定することを特徴とする請求項１または２
に記載の画像形成装置。