JP2006281770A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一画像内でのイメージ部、特にハイライト部での濃度安定性、滑らかさと文字／ライン部の解像力の向上、プロポーションの均一性を両立することは不可能であった。
【解決手段】 画像信号に所定濃度以下の画素が連続して存在している低濃度領域が含まれるかどうかを判定し、その判定された低濃度領域内の所定の各画素エリアにおいて、当該画素エリアに含まれる画素データに基づいて画素エリアの注目画素のレーザの露光条件を変更し（Ｓ２０）、画素エリア内の注目画素以外の画素に対してはレーザ露光を禁止する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、レーザ光を露光して形成された静電潜像に応じて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置及びその制御方法に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、潜像担持体である感光ドラム上にレーザビームを用いて潜像を形成するようにしたものが一般的である。このような装置は、レーザ発振部より発振されたレーザビームを画像信号に応じて変調し、高速回転する回転多面鏡に照射する。このレーザビームは回転多面鏡により反射され、その回転に従って感光ドラムの軸方向に沿って偏向走査される。このレーザビームは更に結像レンズを介して感光ドラムに結像され、画像の各走査ラインに応じた静電潜像を形成している。

ところで、この種の画像形成装置では、微細文字の再現性やプロポーション等の均一性の観点から、高解像度の画像形成を実現することが要求されており、例えば、画像形成部が１２００×１２００ｄｐｉ以上の解像度を有する装置が数多く実現されている。また、面画像（イメージ部）、及び線画像（文字及びライン部）の画像品位を保つために、特許文献１に記載されているように、画像情報（属性）に応じて、レーザの露光量や装置の設定条件を制御するものが提案されている。
特開平６−１６１１９５号公報

しかしながら上述の従来技術の場合には、同一画像内にイメージ部と文字やライン部とが混在するような場合には、その両者の画像品位を良好に両立させることは非常に困難であった。特に画像形成装置を高解像度化すると、両者の画像品位の差がより顕著に表れてくる。

より詳しくは、画像全体に亘って面画像（イメージ部）の形成条件を設定すると、その画像内の線画像（文字やライン部）が太るため、特に微細文字の潰れ、即ち解像度の低下が生じてしまう。また画像全体に亘って線画像（文字やライン部）の形成条件を設定すると、その画像内の面画像（イメージ部）の最大濃度が低下する。特にフルカラーの画像形成装置では、再現可能な色範囲が低下し、良好なイメージ画像を得ることができなかった。

更に、高解像度化することにより、イメージ部の低濃度部の再現性が不安定化になるという問題は解消できない。図１２（Ａ）は、６００×６００ｄｐｉの解像度で６００ｄｐｉの１画素、１００％の画像を像担持体上に静電潜像を形成した時の潜像プロファイルの模式図を示す。図１２（Ｂ）は、１２００×１２００ｄｐｉの解像度で６００ｄｐｉの１画素、１００％の画像を像担持体上に静電潜像を形成した時の潜像プロファイルの模式図を示している。ここで両者の濃度が同一になるように、各装置での積分光量は一定となっている。この図から分かるように、より高い解像度で潜像形成した場合には静電潜像が浅く、かつ広く分布していることが分かる。

ところで、画像濃度が変動する要因として、例えば像担持体（感光ドラム）の帯電電位の変動や、露光部電位の変動、更には、現像バイアスの変動や現像剤の電荷の変動が挙げられる。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、このような画像濃度の変動要因を現像バイアスの変化で相対的に説明する図である。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、画像の解像度が６００×６００ｄｐｉで６００ｄｐｉの１画素、１００％の場合の一画素当たりの静電潜像の電位分布１００２を示している。一方、図１３（Ｄ）〜（Ｆ）は、画像の解像度が１２００×１２００ｄｐｉで６００ｄｐｉの１画素、１００％の場合の一画素当たりの静電潜像の電位分布１００２を示している。１００１は現像バイアスレベルを示し、この現像バイアスレベル１００１以下の部分１００３が画素が現像される現像部（濃度に比例した面積を有する）となり、付着するトナー量に相当する。

図１３（Ａ），（Ｄ）では、現像バイアス１００１がほぼ基準値で、この現像バイアス１００１で区切られた部分がトナー量、即ち濃度に相当し、この状態では濃度がほぼ等しくなっている。ところが、図１３（Ｂ），（Ｅ）のように、現像バイアスレベル１００１を上昇させると、６００ｄｐｉで画像形成時の濃度（図１３（Ｂ））よりも、解像度１２００ｄｐｉの画像形成時の濃度（図１３（Ｅ））の方が大きくなり、また画素（ドット）の形状も解像度１２００ｄｐｉ（図１３（Ｅ））の方が大きくなっている。また反対に、図１３（Ｃ），（Ｆ）のように、現像バイアスレベル１００１を下げて現像コントラストを小さくすると、６００ｄｐｉで画像形成時の濃度（図１３（Ｃ））の方が解像度１２００ｄｐｉでの画像形成時の濃度（図１３（Ｆ））よりも大きくなっている。このように解像度６００ｄｐｉの場合と比較すると、より高い解像度１２００ｄｐｉで画像形成を行ったほうが濃度が不安定となることがわかる。

このような条件下で例えば、図６に示すような画像パターンを形成すると、各々の部位の濃度の変動が大きいため、中間調、特にハイライト領域での濃度の均一性が低下し、粒状感の高い、がさついた画像となってしまう。

また画像の属性に応じて、中間調の処理を変更し、見かけ上の線数を少なくして潜像の安定化を図る手法も提案、実現されている。しかしながら、潜像が安定、即ち画像データがある程度増加するまでのハイライト領域に関しては効果が得られないのは上記の説明と同じである。これは処理を変えて線数を少なくしたとしても、画像データ自体の基本解像度を変更する（低下させる）ことができないため、結果として、ハイライト領域では浅くて広い静電潜像が形成されるためである。即ち、従来の技術を組み合わせても、画像形成装置の高解像度化が進むにつれ、特に同一画像内でのイメージ部、特にハイライト部での濃度安定性、滑らかさと、文字／ライン部の解像力の向上、プロポーションの均一性を両立することは不可能であった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決することにある。

また本願発明の特徴は、ハイライト領域の画像濃度の安定化を図り、例えば孤立ドットの再現性を向上させた画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

上記特徴は、独立クレームに記載の特徴の組み合わせにより達成され、従属項は発明の更なる有利な具体例を規定するものである。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
像担持体と、
画像信号に応じて前記像担持体にレーザ光を照射し静電潜像を形成する露光手段と、
前記画像信号に所定濃度以下の画素が連続して存在している低濃度領域が含まれるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された低濃度領域内の所定の各画素エリアにおいて、当該画素エリアに含まれる画素データに基づいて前記画素エリアの注目画素の前記露光手段による露光条件を、前記注目画素以外の画素に対する露光条件とは異ならせるように制御する露光制御手段と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
像担持体と、画像信号に応じて前記像担持体にレーザ光を露光し静電潜像を形成する露光ユニットとを有し記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記画像信号に所定濃度以下の画素が連続して存在している低濃度領域が含まれるかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された低濃度領域内の所定の各画素エリアにおいて、当該画素エリアに含まれる画素データに基づいて前記画素エリアの注目画素の前記露光ユニットによる露光条件を、前記注目画素以外の画素に対する露光条件とは異ならせるように制御する露光制御工程と、を有することを特徴とする。

尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。

本発明によれば、解像度の高い画像においても、ハイライト領域の再現性を向上できるという効果がある。

また本発明によれば、上記効果に加えて。文字／ライン部における解像度を高めることができるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置である電子写真方式のフルカラープリンタの主要部を説明する図である。

このレーザプリンタ１００は、リーダ部２００と接続されているか、或いは一体化されている。このリーダ部２００は、外部情報を画像信号に変換してこのプリンタ１００に供給する装置である。このリーダ部２００は、原稿画像を読み取るスキャナなどを有する画像処理装置やパソコン等であっても良く、このリーダ部２００から、例えば原稿画像の輝度信号や、所定の画像信号処理が施された画像データが供給される。また本実施の形態１に係るプリンタ１００は、例えば１２００×１２００ｄｐｉの解像度で印刷が可能であり、リーダ部２００などから供給される画像データは、最終的に１２００×１２００ｄｐｉの解像度に変換される。また一画素当たり１６レベルの階調表現が可能であり、この階調再現手段としてパルス幅変調が用いられている。このプリンタ１００は、２５６階調（０〜２５５レベル）で階調再現が可能となっている。

この実施の形態１に係るリーダ部２００から供給される画像信号は、一般的な像域分離手段を用いて、その画像信号をベタ部、いわゆるイメージ部と、文字及びライン部（線画像）に分離することが可能である。またパソコン等から転送される画像信号も一般的に、イメージ部や文字及びライン部とを識別するためのタグが同時に転送される。そのタグを基に、その画像信号に含まれるイメージ部と文字及びライン部とを分離し、各々の部分に応じた最適の画像処理を実行して画像を形成（印刷）することができる。

このフルカラープリンタ（以下、単にプリンタと称す）１００は、像担持体としての感光ドラム１を備え、この感光ドラム１に作用して、リーダ部２００からの画像情報に応じて、各色に対応する静電潜像をドラム１上に形成する。この各色に対応する静電潜像は、対応する色の現像剤にて現像された像（トナー像）となる。こうして形成された各色のトナー像は、各色ごとに中間転写材である中間転写ベルト５Ａに転写され、この転写画像（カラー画像）が転写ローラ６により転写シートＰである記録シートに転写される。以下、詳しく説明する。

プリンタ１００は、帯電工程にて、帯電ローラ２に帯電バイアスを印加して、感光ドラム１の表面を所定の電位に一様に帯電する。次に潜像形成工程で、リーダ部２００からのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報に応じて露光ユニット（半導体レーザを含む）３を駆動し、各色の画像情報に応じたレーザ光Ｌを感光ドラム１上に照射する。これにより、一様に所定電位に帯電された感光ドラム１の表面上で、レーザ光が照射された部分の表面電位が変更され、その部分が静電潜像となる。

現像ユニット４は、トナーとキャリアを所定比率で混合した各色の現像剤（トナー）を、それぞれの現像剤色毎に収容した複数の現像器を有している。ここでは、イエロー現像剤を内包したイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像剤を内包した現像器４Ｍ、シアン現像剤を内包した現像器４Ｃ、ブラック現像剤を内包した現像器４Ｂｋを有し、この４つの現像器はロータリー現像ユニットを構成している。そして現像工程では、これらの現像器が順に、感光ドラム１上に形成された潜像部分に現像剤を転移させる。これにより感光ドラム１上には、各色の静電潜像に応じたトナー像が形成される。

ここで一つの現像器によって感光体ドラム１上に、ある色のトナー像が形成されると、次に転写工程にて、転写ローラ５Ｂによって、その感光体ドラム１上のトナー像を、中間転写体である中間転写体ベルト５Ａに転写する。次に別の色の現像器によって形成されたトナー像が、先に中間転写体ベルト５Ａに形成されたトナー像に重ねて転写される。これが色の数だけ繰り返し実行される。これにより中間転写体ベルト５Ａ上には、４つの現像器からの現像剤によって形成された４色のトナー像が重ねられる。更にこの転写工程では、転写ローラ６によって、中間転写ベルト５Ａ上に形成されたカラートナー像が転写材Ｐに転写される。こうして転写材Ｐ上に形成されたこの未定着のトナー像は、定着工程にて、定着装置８によって定着される。

以上の画像形成工程において、感光ドラム１上に残留したトナー等は、クリーナ７Ａによって除去される。また中間転写体ベルト５Ａ上に残留したトナー等は、クリーナ７Ｂによって除去される。こうして前に形成されたトナー像を除去した後に、次の画像形成が実施される。

次に、以上の画像形成工程で使用される像担持体である感光ドラム１、帯電ローラ２、露光ユニット３、現像ユニット４、中間転写体ベルト５Ａ、転写ローラ５Ｂ及び６のそれぞれについて詳しく説明する。

感光ドラム１は、本実施の形態１では、直径８０ｍｍ、長さ３２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いている。この感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性ドラム基体と、その外周面に形成した感光層（光導電層）で構成された負帯電極性の感光体（ネガ感光体）を有し、矢印の方向に１５０ｍｍ／秒のプロセススピード（周速度）で回転駆動されている。

帯電ローラ２は、中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した弾性導電層と、更にその外周面に形成した抵抗層とから構成される複合層構造のローラである。弾性導電層は、例えば、１０４［Ω・ｃｍ］以下の導電性ゴムなどの単層或いは複合層であり、抵抗層は１０７〜１０１１[Ω・ｃｍ]、厚さ１００μｍ程度以下の導電性ゴム等の単層或は複合層である。この帯電ローラ２は、その芯金の両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、不図示の押圧手段により、感光ドラム１に対して所定の押圧力で圧接しており、本実施の形態１の場合は、感光ドラム１の回転駆動に伴って従動回転する。

又、不図示の電源により帯電ローラ２の芯金に所定のバイアス電圧である帯電バイアスが印加され、この帯電ローラ２と接触することにより感光ドラム１の外周面が均一に帯電される。本実施の形態１では、この帯電バイアスの印加方法としては、電位収束性に優れるＡＣ帯電方式を用いた。このＡＣ帯電方式とは、ＡＣバイアスにＤＣバイアスを重畳させたもので、ＡＣバイアスが所定電界以上であれば、感光ドラム１の電位はＤＣバイアスに略同等に収束する。

本実施の形態１では、画像形成時の帯電バイアスとしては、ＡＣバイアスとして、周波数１２００Ｈｚ，Ｖｐｐ１．７ｋＶの正弦波を用い、ＤＣバイアスとしては−６２０Ｖを印加することで、感光ドラム１の表面電位を−６００Ｖにすることができた。

レーザ光Ｌを発光（露光）するための、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像情報は、リーダ部２００により所定の画像処理が施された４色分の画像データである。これらの４色の画像データは、リーダ部２００における画像読取装置の読み取り動作に同期して露光ユニット３に転送される。

本実施の形態１では、この露光ユニット３から発光されるレーザ光Ｌによって形成される各色の画像データがべた画像であるとき、その画像部分の感光ドラム１の表面電位が−１８０Ｖになるように露光量が調整されている。具体的には、感光ドラム１上での静止光量が０．６８ｍＷとなるように調整されている。つまり、帯電面の−６００Ｖの表面電位を、レーザ光Ｌによって潜像部分に対応する電位まで下げる。こうして感光ドラム１の表面電位が変更された部分が静電潜像となる。

ロータリ現像ユニットに配される各色の現像器４Ｍ，４Ｙ，４Ｃ，４Ｂｋは、全て二成分方式の現像器であり、各現像器に収容されている現像剤は、所定の比率でトナーと磁性粒子（キャリア）が混合された二成分現像剤である。各現像器において、マグネットを内包した現像剤担持体である現像スリーブ上に現像剤を拘束し、不図示の現像バイアスによって、感光ドラム１上に現像剤が移動し、所望の濃度の画像形成が実行されるよう設定されている。又、本実施の形態１のトナーは全て負極性（ネガトナー）である。本実施の形態１では、画像形成時の現像バイアスとしては、ＡＣバイアスとしては、周波数２４００Ｈｚ，Ｖｐｐ２．０ｋＶの矩形波を、ＤＣバイアスとしては、−４５０Ｖを重畳させたものを用いた。又、各色の最大濃度が１．５（光学濃度）となるように各現像器内の現像剤の比率が設定されている。本実施の形態１では、トナーとキャリアの比率（以後「Ｔ／Ｃ比」と称す）が各色１０％に設定されている。この時の現像剤の平均電荷量は３２μC/mgとなっている。

このような条件の下で、表面電位と現像のＤＣバイアスの差分のポテンシャルとトナーの電荷量に応じて、感光ドラム１上のトナーが現像され、その形成された画像の濃度が一義的に決定される。

図２は、本実施の形態１に係るレーザプリンタのレーザ駆動部の主要構成を説明するブロック図である。

インターフェース２０１は、前述のリーダ部２００、或はＬＡＮ等のネットワークや通信回線とのインターフェースを制御して、これらネットワークや通信回線を介して送られてくる印刷データを受信して制御部２０２に出力する。制御部２０２は、このプリンタ全体の動作を制御しており、マイクロプロセッサなどのＣＰＵ２１０，ＣＰＵ２１０により実行されるプログラムや各種データを記憶しているＲＯＭ２１１，ＣＰＵ２１０による制御処理の実行時に各種データを一時的に保存するためのＲＡＭ２１２等を備えている。ＰＷＭ部２０３は、制御部２０２から出力される多値画像データを、その多値画像データの値に応じてパルス幅変調したパルス信号２３１を出力する。プリンタエンジン２０４は、図１に示すような構成を有し、パルス信号２３１が露光ユニット３（図１４を参照して後述する）に入力されることにより半導体レーザを発光駆動して像形成を行う。駆動電圧制御信号２３２は、露光ユニット３を駆動する際の駆動電圧を制御するための信号で、後述する処理において、画素データに対応するレーザ光の発光量を所定量（Ｒ倍）増大させる場合に、その画素の像形成タイミングに同期して制御部２０２から供給される。これにより駆動電圧制御信号２３２で指示された量だけ半導体レーザの駆動電圧が上昇され、その半導体レーザから発光されるレーザ光の光量が駆動電圧制御信号２３２に応じて増大される。

ＰＷＭ部２０３は、多値画像データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器２２１、プリンタエンジン２０４から出力されるＢＤ信号（水平同期信号）に同期した三角波信号を発生する三角波発生器２２２、Ｄ／Ａ変換器２２１により変換されたアナログの画像信号と三角波とを比較してパルス幅変調したパルス信号２３１を出力する比較器２２３とを備えている。尚、ＢＤ信号は、レーザ光が感光ドラム１上を走査する走査開始タイミングを規定する信号（水平同期信号）で、このＢＤ信号に同期して、制御部２０２からその走査で像形成される多値画像データがＰＷＭ部２０３に出力される。尚、カラー画像の像形成の際には、各色成分のカラー画像データごとに、このような同期が取られて感光ドラム１上に、各色に対応する画像が形成される。

図１４は、本実施の形態１に係る露光ユニット３の構成を説明するブロック図である。

ＬＤパワー変調部２３３は、駆動電圧制御信号２３２に応じて半導体レーザ２３６の発光量を設定する光量データ２３４を出力する。ＬＤ制御部２３５は、この光量データ２３４と、画像信号に応じてパルス幅変調されたパルス信号２３１とを入力して、半導体レーザ２３６の発光時間及び発光パワーを制御する。ダイオード２３７は、半導体レーザ２３６の発光量をモニタするためのフォトダイオードである。

図３は、解像度１２００ｄｐｉで一画素を１６階調で表現する場合のレーザ駆動パルス（パルス幅変調信号２３１に相当）を説明する図である。

ここでは一画素当たりの時間幅（画素周期）は、解像度１２００ｄｐｉに相当する画素幅をレーザ光が走査する時間である。この一画素周期内で、半導体レーザを駆動するパルス信号のパルス幅を、パルス信号を出力しない（０）から最大パルス幅（１５）まで変更することにより１６階調での画素形成を可能にしている。また前述したパルス信号のレベル（振幅）は、上述した半導体レーザ２３６の発光パワーに応じて変更される。

図４及び図５は、本実施の形態１に係るレーザプリンタにおける画像処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２１１に記憶されており、ＣＰＵ２１０の制御の下で実行される。

インターフェース部２０１から入力された画像信号は、ステップＳ１で所定の色変換処理がなされる。次にステップＳ２で、その色変換処理した画像信号に対してフィルタ処理を施し、次にステップＳ３で、画像形成装置の特性及び環境に応じて所望の階調特性となるようにガンマ変換処理を施す。次にステップＳ４で、１頁分の画像データに含まれる画素データを調べ、その画素値が所定値以下の画素が集中して存在している領域（低濃度エリア）があるかどうかを判定する。ここでは例えば、画素データが８ビットで表される場合、最大値「２５５」に対してほぼ９％である「２３」以下の画素データを有する画素画連続して存在している、例えば１０×１０画素以上の領域が存在しているかどうかをみる。ステップＳ５で、そのような画素領域（低濃度エリア）が存在していないときはステップＳ６に進み、所定の中間調処理、例えば１６６線の多値ディザ処理を施した１頁分の印刷データを生成してＲＡＭ２１２のページメモリに記憶する。そしてステップＳ７で、そのページメモリに記憶した印刷データを順次読み出してＰＷＭ部２０３に出力する。これにより、多値ディザ処理された印刷データに基づく画像が形成される。

一方、ステップＳ５で、その画像中に、濃度の低い画素が集中している低濃度エリアが存在している場合はステップＳ８（図５）に進む。

図５のステップＳ８では、その低濃度エリアが存在している位置座標をＲＡＭ２１２に記憶する。次にステップＳ９で、その画像全体に対して多値ディザ処理を実行する。そしてステップＳ１０〜ステップＳ１７の処理で、その多値ディザ処理済の画素データに対する処理を実行する。まずステップＳ１０で、多値ディザ処理済の処理対象の画素データが低濃度エリアに該当する画素かどうかを調べる。これはステップＳ８で記憶した位置座標を基に判定する。ここで低濃度エリアに該当する画素でないときはステップＳ１６に進み、その画素データをそのままＲＡＭ２１２のページメモリに記憶する。

一方ステップＳ１０で低濃度エリアに該当していると判定するとステップＳ１１に進み、まずその画素データを含む２×２画素エリアを取り出す。ここで各エリアに対して、注目画素データの位置（主副走査位置からみて左上）を（主走査位置、副走査位置）＝（Ｎ，Ｍ）とする。次にステップＳ１２で、この注目画素データを含む４つの画素データ｛（Ｎ，Ｍ），（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）｝のパルス幅を積算し、その合計値をＰ'(N,M)とする。尚、各画素データのパルス幅は、その画素データの値に基づいて前述の図３のように決定される。次にステップＳ１３で、これら４つの画素データに対応するパルス幅の内、最大のパルス幅をＰmaxとする。次にステップＳ１４で、この合計値Ｐ'(N,M)と、最大のパルス幅Ｐmaxとの比率Ｒ(N,M)（＝Ｐ'(N,M)／Ｐmax）を求める。そしてステップＳ１５で、この比率Ｒ(N,M)分だけ、画像位置（Ｎ，Ｍ）に対応するレーザの光量を増加させる（パルス幅はＰmax基準）ように、その画素データに対応付けて倍率Ｒを記憶する。そして、それ以外の画素データを「０」にしてステップＳ１６でページメモリに記憶する。そしてステップＳ１６で、その画像データの多値ディザ処理済の全ての画素に対する処理が終了したかを調べ、終了していなければステップＳ１０に戻って前述の処理を実行する。尚、ステップＳ１５の処理を実行した場合は、参照した２×２画素は処理済であるため、それ以降のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理で参照されないように、その画素が処理済であることを記憶しておく。そして、この処理済の画素かどうかは、次にステップＳ１０においてチェックされ、低濃度エリアに含まれていて、且つ処理済でない画素がステップＳ１１以降の処理対象の画素となる。

こうして一頁分の画素データに対する処理が終了するとステップＳ１８に進み、ページメモリに格納されている印刷データを順次読み出してＰＷＭ部２０３に出力する。このときステップＳ１９で、その読み出した画素データに対応して、前述のステップＳ１５で設定されたＲ倍の情報が記憶されているかどうかを判定する。その情報が記憶されていないときは通常の像形成であるためステップＳ２１に進むが、その情報が記憶されていればステップＳ２０に進み、そのＲ倍の情報に応じて駆動制御信号２３２をプリンタエンジン２０４に出力する。これにより、その画素に対応するレーザ光量がＲ倍に増量される。そしてステップＳ２１で、そのページメモリの全印刷データの出力が完了したかを調べ、完了していないときはステップＳ１８に戻り前述の処理を実行する。こうしてページメモリの全印刷データの出力が完了すると、この処理を終了する。尚、このＲ倍の情報は、例えばページメモリと同じメモリ空間を有し、各画素位置に対応するアドレスにその情報をフラグ（多値）として記憶しているフラグメモリに記憶しても良い。

こうして例えば、各画素のパルス幅が、画素（Ｎ，Ｍ）＝１５，画素（Ｎ＋１，Ｍ）＝１５，画素（Ｎ，Ｍ＋１）＝１５，画素（Ｎ＋１，Ｍ＋１）＝１５である場合、合計パルス幅Ｐ'(N,M)は「６０」となり、最大パルス幅Ｐmaxは「１５」となる。この場合の比率Ｒ(N,M)は、（６０／１５＝）「４」となる。よって、画素（Ｎ，Ｍ）の発光条件は、パルス幅が「１５」のままで、レーザ光量を４倍（＝０．６８×４＝２．７２ｍＷ相当）になるように点灯駆動する。そして、それ以外の画素（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）に対しては、レーザの発光を停止（パルス幅を「０」）させる。

また例えば各画素のパルス幅が、画素（Ｎ，Ｍ）＝１０，画素（Ｎ＋１，Ｍ）＝１２，画素（Ｎ，Ｍ＋１）＝０，画素（Ｎ＋１，Ｍ＋１）＝８である場合は、合計パルス幅Ｐ'(N,M)は「３０」となり、最大パルス幅Ｐmaxは「１２」となる。この場合の比率Ｒ(N,M)は、（３０／１２＝）「２．５」となる。よって、画素（Ｎ，Ｍ）の発光条件を最大パルス幅を「１２」として、レーザ光量を２．５倍（＝０．６８×２．５＝１．７ｍＷ相当）にして点灯駆動する。そして、他の画素（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１）、（Ｎ＋１，Ｍ＋１）に対しては、レーザ発光を停止（パルス幅を「０」）する。

図６は、このような低濃度エリアにおけるドットの分布を説明する図である。

この低濃度エリアは、例えば最大値「２５５」レベルに対して約「１０」レベルの画素エリアを示している。このような低濃度エリアに対して上述の処理を実行すると、２×２画素で構成される各黒領域６０１において左上の注目画素だけが、上述の計算で求められた倍率のレーザ光量で形成され、他の３つの画素は「０」となって画素を形成しないことになる。

以上の条件で画像形成を行ったところ、ハイライト部の濃度の安定性は、環境や使用条件に拘わらず、目標濃度に対して±５％以内の範囲に収めることができ、良好なハイライトの再現を実現できた。

また同時に、図７に示すように、『電』の文字の５ポイントの明朝体において良好な解像度、及びプロポーションを実現することができた。

（比較例）
本実施の形態１の構成を用いず、ハイライトの画像形成を行ったところ、ハイライト部の濃度のばらつきは、目標濃度に対して±１０％近くまで振れてしまい、特に３色グレーの色相のばらつきが大きく、良好なハイライトの再現ができなかった。

また一方で、レベル、低濃度領域によらず発光条件の変更を行ったところ、図８に示すように『電』の文字の５ポイントの明朝体のプロポーションが乱れてしまい、良好な文字画像を形成することはできなかった。

ところで本実施の形態１では、２×２画素の左上の画素を基準に発光量の制御を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の画素、或はランダムに発光の基準位置を変更しても同様の効果を得ることができる。

また本実施の形態１では、画素データが最大値の９％以下である画素が連続して１０×１０画素集中している領域を発光条件の変更の基準としたが、これは１６６線のディザ処理において、ディザ後の画像が２×２画素以下になるためである。よって本発明はこれらの値に限定されるものではなく、ディザ処理の線数、及び画像形成装置の特性に応じて、上記領域を決定する基準値を適宜変更して良いのは勿論である。

更に、本実施の形態１では、２×２画素以下のエリアを条件に発光条件の変更を行っているが、それ以外の２×１画素、３×３画素等、画像形成装置の特性に応じてエリアの条件を変更しても良い。

［実施の形態２］
前述の実施の形態１では、画素データの値が所定値以下の画素が集中しているエリアに応じて、画像形成時のレーザ発光条件を変更した。この場合、薄文字部の離散している部分や孤立点が存在するような文字部に対しても発光条件が変更されてしまうため、プロポーションを乱す虞がある。特に文字サイズが４ポイント以下の文字に対しては、孤立点が生じやすくなった。このような孤立点は、例えば解像度１２００ｄｐｉで２×２画素以下のものである。また、基本的に全画像領域に対して判定を行うため、画像データによっては、処理速度の低下を生じることもあった。

そこで実施の形態２では、画像データ中のイメージ部と判定された部分に対してのみ、前述の実施の形態１と同様な処理を行うこととした。尚、この実施の形態２に係るプリンタの構成は、前述の実施の形態１に係るレーザビームプリンタ１００と同じ構成であるため、その説明を省略する。

このように実施の形態２では、画像データに含まれるイメージ部のみで発光条件を変更するため、薄文字部の解像力や鮮鋭性は保たれたままとなり、かつ判定対象の画素数が減るために、処理速度の低下も削減することができた。また更に、文字及びライン部の多値ディザ処理の線数を２６８線と増加させることで、前述の第１実施の形態に比べて、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ハーフトーン文字及びライン部の解像力、鮮鋭性も向上することができた。

図９（Ａ）は、２６８線のディザ処理時の５０％ハーフトーン文字の印刷例を示し、図９（Ｂ）は１６６線のディザ処理時（実施の形態１）の５０％ハーフトーン文字の印刷例を示している。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２１１に記憶されており、ＣＰＵ２１０の制御の下に実行される。

まずステップＳ３１で、画像データに含まれる文字／ライン部とイメージ部とを判別する。次にステップＳ３２で、文字／ライン部が含まれているかどうかを判断し、文字／ライン部が含まれていればステップＳ３３に進み、その画像に含まれている文字及びライン部を抽出する。そしてステップＳ３４で、その抽出した文字／ライン部に対して色変換処理を行い、次にステップＳ３５でガンマ変換処理、ステップＳ３７で多値ディザ処理を行う。この多値ディザ処理は２６８線の多値ディザ処理である。こうしてステップＳ３８に進み、ページメモリにその多値ディザ処理した文字／ライン部の印刷データを格納する。これによりページメモリには、画像データ中の文字及びライン部の多値ディザ処理済の印刷データが記憶されたことになる。

次にステップＳ３９で、その画像にイメージ部が含まれているかどうかを判断する。イメージ部が含まれているときはステップＳ４０に進み、その画像からイメージ部を抽出する。そしてその抽出したイメージ部に対して前述の図４のステップＳ１からの処理ステップで示される処理を実行する。尚、この場合、図４のステップＳ６、及び図５のステップＳ９の多値ディザ処理では、１６６線の多値ディザ処理が実行される点が、前述の実施の形態１とは異なっている。

このように実施の形態２によれば、イメージ部においてのみ低濃度領域に対してレーザの発光条件を変更するため、薄文字部の解像力や鮮鋭性は保たれたままで、かつ判定画素数が減るために、処理速度の低下も削減することができる。

また文字及びライン部の多値ディザ処理の線数をイメージ部の線数に対して増加させることにより、ハーフトーン文字やライン部の解像力、鮮鋭性も向上することができた。

［実施の形態３］
前述の実施の形態１，２では、レーザの発光条件の変更手段として、レーザ光量の変更の場合で説明した。しかし、このような場合には、最大で４倍のレーザ光量を必要とする場合があり、このような４倍の光量制御が可能な半導体レーザ素子は高価なものとなり装置のコストアップを招く。そこで実施の形態３では、図１１に示すようなフローに基づいて発光条件の変更を行った。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る処理を説明するフローチャートで、この処理は前述の図５のフローチャートのステップＳ１０で判定が「ＹＥＳ」となって実行されるステップＳ１１〜Ｓ１５に置き換えて実行される。尚、この実施の形態３に係るプリンタの構成は、前述の実施の形態１に係るレーザビームプリンタ１００と同じ構成であるため、その説明を省略する。

ここではまずステップＳ５１で、ステップＳ１１と同様に、低濃度領域の画素を２×２画素のエリアに分割し、ステップＳ５２で、２×２画素のエリアの画素値を積算する。ここでは前述のステップＳ１２と同様に、注目画素データを含む４つの画素データ｛（Ｎ，Ｍ），（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）｝のパルス幅を積算し、その合計値をＰ'(N,M)とする。次にステップＳ５３で、２×２画素エリアの画素（Ｎ，Ｍ），（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）の画像レベル（パルス幅）を各々主走査方向に積算して、それぞれＰ1(N,M)（１ライン目）とＰ2(N,M)（２ライン目）とする。次にステップＳ５４で、これら積算した積算値Ｐ1(N,M)とＰ2(N,M)とを比較し、大きい方をパルス幅の基準Ｐm(N,M)とする（Ｐm(N,M)＝MAX{Ｐ1(N,M)，Ｐ2(N,M)}：MAX{A,B}は、ＡとＢのいずれか大きい方を意味する）。次にステップＳ５５で、ステップＳ５２で求めた合計値Ｐ'(N,M)と、ステップＳ５４で求めた基準Ｐm(N,M)との比率Ｒ'（Ｒ'＝Ｐ'(N,M)／Ｐm(N,M)）を求める。そしてステップＳ５６で、位置（Ｎ，Ｍ）の注目画素のレーザ発光量を、ステップＳ５５で求めた倍率Ｒ'として設定する。そして、その２×２画素の残りの３つの画素の画素データを「０」にする。そして図５のステップＳ１６に進む。

これにより例えば、（Ｎ，Ｍ）＝１５，（Ｎ＋１，Ｍ）＝１５，（Ｎ，Ｍ＋１）＝１５，（Ｎ＋１，Ｍ＋１）＝１５の場合は、１ライン目の合計Ｐ1(N,M)は、Ｐ1(N,M)＝１５＋１５＝３０となり，２ライン目の合計値Ｐ2(N,M)は、Ｐ2(N,M)＝１５＋１５＝３０であるため、Ｐm(N,M)＝３０となる。また４画素の積算値Ｐ'(N,M)は、Ｐ'(N,M)＝１５＋１５＋１５＋１５＝６０なので、比率Ｒ'は、Ｒ'(N,M)＝６０／３０＝２となる。この場合は、位置（Ｎ，Ｍ）の注目画素の発光条件をパルス幅を３０としてレーザ光量を２倍＝０．６８×２＝１．３６ｍＷ相当で点灯させ、（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）を発光停止（パルス幅ゼロ）の状態となる。

また、（Ｎ，Ｍ）＝１０，（Ｎ＋１，Ｍ）＝１２，（Ｎ，Ｍ＋１）＝０，（Ｎ＋１，Ｍ＋１）＝８の場合は、１ライン目の合計Ｐ1(N,M)＝１０＋１２＝２２，２ライン目の合計Ｐ2(N,M)＝０＋８＝８であるため、Ｐm(N,M)＝２２となる。このとき、４画素の合計値Ｐ'(N,M)は、Ｐ'(N,M)＝１０＋１２＋０＋８＝３０なので、比率Ｒ'(N,M)は、３０／２２＝１．３６３６となる。よって、位置（Ｎ，Ｍ）の注目画素の発光条件をパルス幅を２２としてレーザ光量を１．３７倍＝０．６８×１．３７＝０．９３２ｍＷ相当で、レーザを発光させ、（Ｎ＋１，Ｍ），（Ｎ，Ｍ＋１），（Ｎ＋１，Ｍ＋１）の画素位置でのレーザ光を発光停止（パルス幅ゼロ）の状態とする。

上記の条件で画像形成を行ったところ、実施の形態１，２とほぼ同様の効果を得ることができ、かつレーザの光量の増大量も最大２倍程度に低減できるため、低コストの半導体素子を使用できコスト上昇も抑えることができた。

また実施の形態３では、発光条件の変更手段として、レーザの駆動電圧とパルス幅の制御を併用したが、積算のレベル（パルス幅）の時間が他の画像に影響を与えない範囲内であれば、パルス幅のみを変更してレーザの発光条件を変更させても構わない。

また前述の実施の形態１〜３において、２×２画素の内、基準画素（注目画素）のみを発光させて、残りの画素位置ではレーザ光の発光を停止させたが、本発明はこれに限定するものでなく、例えば、画像形成装置のレーザ素子の最大発光強度を超えるような場合には、基準画素以外の画素位置においても、所望の濃度となるように、その基準画素以下のレーザ発光量で発光させても構わない。

また、実施の形態１〜３において、露光量とパルス幅との比例関係を基にレーザの発光条件を変更しているが、それ以外にも画像形成装置の有するレーザの発光特性、及び画像形成装置の画像形成特性等に応じてレーザ光量を変更しても良いのは勿論である。

また、実施の形態１〜３におけるレーザ駆動量とレーザ駆動用パルス幅との関係を、そのプリンタの使用環境や印刷枚数に応じて適宜変更してもよい。

以上説明したように本実施の形態によれば、高解像度の画像形成装置において、イメージ部のハイライト部の再現安定性と文字及びライン部の解像力、プロポーションの向上を両立することができる。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置である電子写真方式のフルカラープリンタの主要部を説明する図である。 本実施の形態１に係るレーザビームプリンタの主要構成を説明するブロック図である。 解像度１２００ｄｐｉで一画素を１６階調で表現する場合のレーザ駆動パルスを説明する図である。 本実施の形態１に係るレーザビームプリンタにおける画像処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態１に係るレーザビームプリンタにおける画像処理を説明するフローチャートである。 低濃度エリアにおけるドットの分布の一例を説明する図である。 本実施の形態１における、５ポイントの明朝体の文字「電」の印刷例を示す図である。 比較例での明朝５ポイント『電』の印刷例を説明する図である。 図９（Ａ）は、２６８線のディザ処理時の５０％ハーフトーン文字の印刷例を示し、図９（Ｂ）は１６６線のディザ処理時（実施の形態１）の５０％ハーフトーン文字の印刷例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る処理を説明するフローチャートである。 図１２（Ａ）は、６００×６００ｄｐｉの解像度で６００ｄｐｉの１画素、１００％の画像を像担持体上に静電潜像を形成した時の潜像プロファイルの模式図を示す図、図１２（Ｂ）は、１２００×１２００ｄｐｉの解像度で６００ｄｐｉの１画素、１００％の画像を像担持体上に静電潜像を形成した時の潜像プロファイルの模式図である。 静電潜像に基づく画像濃度の変動要因を現像バイアスの変化で相対的に説明する図である。 本実施の形態に係る露光ユニットの構成を説明するブロック図である。

Claims (20)

1. 像担持体と、
   画像信号に応じて前記像担持体にレーザ光を照射し静電潜像を形成する露光手段と、
   前記画像信号に所定濃度以下の画素が連続して存在している低濃度領域が含まれるかどうかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により判定された低濃度領域内の所定の各画素エリアにおいて、当該画素エリアに含まれる画素データに基づいて前記画素エリアの注目画素の前記露光手段による露光条件を、前記注目画素以外の画素に対する露光条件とは異ならせるように制御する露光制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像信号は多値画像信号であり、前記露光手段は前記画像信号を多値ディザ処理した画像データに対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定濃度及び前記画素エリアは、前記多値ディザ処理における線数に基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記露光制御手段は、
   前記画素エリア内の画素データを積算して合計値を算出する演算手段と、
   前記画素エリア内の最大画素濃度を識別する識別手段とを有し、
   前記合計値と前記最大画素濃度との比率に基づいて、前記注目画素の前記露光手段による露光条件を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記露光制御手段は、
   前記画素エリア内の１ライン目の画素データを積算した第１積算値と、前記画素エリア内の２ライン目の画素データを積算した第２積算値との大きい方の積算値を求める手段と、
   前記画素エリア内の最大画素濃度を識別する識別手段とを有し、
   前記大きい方の積算値と前記最大画素濃度との比率に基づいて、前記注目画素の前記露光手段による露光条件を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記露光制御手段は、前記レーザ光の光量を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記露光制御手段は、前記レーザ光の発光時間を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 更に、前記画像信号の属性を判定する属性判定手段を有し、
   前記露光制御手段は、前記属性判定手段により所定の属性と判定された画像信号に対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記属性判定手段は、前記属性に応じて、少なくとも画像信号に含まれるイメージ部と文字及びライン部とを判別し、前記露光制御手段は、前記属性判定手段によりイメージ部と判定された画像信号に対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記露光制御手段は、前記画素エリアの注目画素の前記露光手段による露光量を多くし、前記注目画素以外の画素に対する露光を禁止するように制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 像担持体と、画像信号に応じて前記像担持体にレーザ光を露光し静電潜像を形成する露光ユニットとを有し記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
    前記画像信号に所定濃度以下の画素が連続して存在している低濃度領域が含まれるかどうかを判定する判定工程と、
    前記判定工程で判定された低濃度領域内の所定の各画素エリアにおいて、当該画素エリアに含まれる画素データに基づいて前記画素エリアの注目画素の前記露光ユニットによる露光条件を、前記注目画素以外の画素に対する露光条件とは異ならせるように制御する露光制御工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
12. 前記画像信号は多値画像信号であり、前記露光ユニットは前記画像信号を多値ディザ処理した画像データに対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制御方法。
13. 前記所定濃度及び前記画素エリアは、前記多値ディザ処理における線数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置の制御方法。
14. 前記露光制御工程は、
    前記画素エリア内の画素データを積算して合計値を算出する工程と、
    前記画素エリア内の最大画素濃度を識別する工程とを有し、
    前記合計値と前記最大画素濃度との比率に基づいて、前記注目画素の前記露光ユニットによる露光条件を変更することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
15. 前記露光制御工程は、
    前記画素エリア内の１ライン目の画素データを積算した第１積算値と、前記画素エリア内の２ライン目の画素データを積算した第２積算値との大きい方の積算値を求める工程と、
    前記画素エリア内の最大画素濃度を識別する工程とを有し、
    前記大きい方の積算値と前記最大画素濃度との比率に基づいて、前記注目画素の前記露光ユニットによる露光条件を変更することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
16. 前記露光制御工程は、前記レーザ光の光量を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
17. 前記露光制御工程は、前記レーザ光の発光時間を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
18. 更に、前記画像信号の属性を判定する属性判定工程を有し、
    前記露光制御工程は、前記属性判定工程で所定の属性と判定された画像信号に対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。
19. 前記属性判定工程は、前記属性に応じて、少なくとも画像信号に含まれるイメージ部と文字及びライン部とを判別し、前記露光制御工程は、前記属性判定手段によりイメージ部と判定された画像信号に対して露光の制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置の制御方法。
20. 前記露光制御工程では、前記画素エリアの注目画素の前記露光ユニットによる露光量を多くし、前記注目画素以外の画素に対する露光を禁止するように制御することを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置の制御方法。

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