JP2012003180A

JP2012003180A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012003180A
Application number: JP2010140403A
Authority: JP
Inventors: Eri Kusano; 江理草野; Naotoshi Kawai; 直利河合; Tomohiro Kato; 智宏加藤
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】プロセスの安定性を維持しつつ、中間階調をより高い解像度で再現できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本実施の形態に従う画像形成装置においては、スクリーンセットは、階調値がしきい値まで増加するに伴って第１領域が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群と、階調値がしきい値を超えて増加するに伴って第１領域が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群とを含む。スクリーン線数は、第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第２領域の幅と、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅との間のスクリーン線数に関連する関係式を満足するように設定されている。
【選択図】図１４

Description

この発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に中間階調をより安定して再現するための技術に向けられたものである。

従来から、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置においては、紙媒体へ画像を形成するプロセスとして電子写真方式が採用されている。この電子写真方式では、露光装置を用いて感光体上（典型的には、感光体ドラムや感光体ベルト）に静電潜像を形成し、続いて、この静電潜像を現像することで画像が作られる。

近年、この電子写真方式に対する高解像度化が進んでいる。たとえば、露光装置の改良によって、静電潜像の解像度は、従来の６００ｄｐｉ（dot per inch）から１２００ｄｐｉにまで向上しており、さらに高品位機種では、２４００ｄｐｉといった高解像度を実現できる。

一方で、このような解像度の向上とともに、プロセスの安定性の向上についても要望が高まっている。すなわち、解像度の向上とプロセスの安定性とは相反すると言われており、解像度を高めつつ、安定性を維持することが重要な技術的課題となっている。このようなプロセスの安定性は、中間階調の仕上がりに影響を与える。

そこで、特開平５−１６１０１３号公報（特許文献１）には、環境の変動、濃度検知センサの劣化、感光体の表面劣化等に起因する画質の劣化を防ぎ、常に高画質を安定に保つことの可能なデジタル記録装置が開示されている。また、特開平５−３２８１１２号公報（特許文献２）には、濃淡画像を構成する各画素周辺の画像の濃度状態に相応したディザ処理を行なうことで、対象とする濃淡画像に濃度の偏りがあっても、階調性をもった画像を復元できるディザ処理方法が開示されている。

特開平５−１６１０１３号公報特開平５−３２８１１２号公報

一般的に、電子写真方式の画像形成装置では、網点（ハーフトーン）手法を用いて、中間階調が再現される。このハーフトーン手法では、小さな点や線からなるパターンを用いて、その単位面積あたりの着色量（典型的には、トナー付着量）を制御することで、目的とする階調値を再現する。この単位面積あたりの着色量の制御では、複数の階調値にそれぞれ対応付けた複数のスクリーンを予め用意しておき、再現すべき濃度に応じてスクリーンが選択される。一般的なスクリーンは、着色すべき「付着領域」と着色すべきではない「非付着領域」とを所定周期で規則的に配置したものが用いられる。解像度が高くなるにつれて、スクリーンにおける「付着領域」と「非付着領域」との配置間隔はより短くできるが、上述したように、プロセスの安定性が低下し得るので、その配置間隔を短くすることについては制約を受ける。その結果、高解像度の静電潜像を形成できるにもかかわらず、その適用は文字領域のみに限定され、中間階調領域については、従来の低解像度の画像形成装置と同様のスクリーンが使用されるという状況であった。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プロセスの安定性を維持しつつ、中間階調をより高い解像度で再現できる画像形成装置を提供することである。

この発明のある局面に従えば、スクリーンを用いてトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置を提供する。本画像形成装置は、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンからなるスクリーンセットを保持する記憶手段と、スクリーンセットから再現すべき階調に応じたスクリーンを選択する手段と、選択されたスクリーンを用いて画像形成を実行する作像手段とを含む。スクリーンセットの各スクリーンは、一定のスクリーン線数を有し、かつ、トナーを付着すべき第１領域と、トナーを付着すべきではない第２領域とが定められたパターンを含む。スクリーンセットは、階調値がしきい値まで増加するに伴って第１領域が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群と、階調値がしきい値を超えて増加するに伴って第１領域が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群とを含む。スクリーン線数は、第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第２領域の幅と、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅との間のスクリーン線数に関連する関係式を満足するように設定されている。

好ましくは、周期ｎを（作像手段での解像度）／（スクリーン線数）とし、
第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第２領域の幅をｗとし、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける、第１領域の幅をｂとした場合に、関係式は、（ｎ−ｗ）^２≧ｎ×ｂである。

好ましくは、第１スクリーン群は、ドットパターンを有し、第２スクリーン群は、ラインパターンを有する。

さらに好ましくは、第１規則は、階調値の増加に従って、ドット径の拡大、または、ドット数の増大を含み、第２規則は、階調値の増加に従って、ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大を含む。

この発明の別の局面に従えば、スクリーンを用いてトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置を提供する。本画像形成装置は、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンからなるスクリーンセットを保持する記憶手段と、スクリーンセットから再現すべき階調に応じたスクリーンを選択する手段と、選択されたスクリーンを用いて画像形成を実行する作像手段とを含む。スクリーンセットの各スクリーンは、一定のスクリーン線数を有し、かつ、トナーを付着すべき第１領域と、トナーを付着すべきではない第２領域とが定められたパターンを含む。スクリーンセットは、階調値がしきい値まで増加するに伴って第１領域が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群と、階調値がしきい値を超えて増加するに伴って第１領域が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群とを含む。スクリーン線数は、第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅と、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける第２領域の幅との間のスクリーン線数に関連する関係式を満足するように設定されている。

好ましくは、周期ｎを（作像手段での解像度）／（スクリーン線数）とし、第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅をｂとし、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける、第２領域の幅をｗとした場合に、関係式は、（ｎ−ｂ）^２≧ｎ×ｗである。

さらに好ましくは、周期ｎが、さらに、ｎ≧（ｂ＋ｗ）を満足するように構成されている。

好ましくは、第１スクリーン群は、ラインパターンを有し、第２スクリーン群は、ドットパターンを有する。

さらに好ましくは、第１規則は、階調値の増加に従って、ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大を含み、第１規則は、階調値の増加に従って、ドット径の拡大、または、ドット数の増大を含む。

好ましくは、記憶手段は、互いにスクリーン角度の異なる複数のスクリーンセットを含み、第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅および第２領域の幅、ならびに、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける第１領域の幅および第２領域の幅のうち、少なくとも一つは、異なるスクリーン角度を有するスクリーンセットにおける対応する幅とは異なるように構成されている。

この発明によれば、プロセスの安定性を維持しつつ、中間階調をより高い解像度で再現できる画像形成装置を実現できる。

この発明の実施の形態１に従う画像形成装置の概略構成図である。ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。ドットスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。ラインスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの別の一例を示す図である。電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。この発明の実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。この発明の実施の形態に従う画像形成装置内の制御部のハードウェア構成を示す模式図である。この発明の実施の形態に従う画像形成装置の制御部における制御構造を示すブロック図である。本実施の形態に従う画像形成装置で使用されるスクリーンセットの構成を示す模式図である。図１３に示すハイライト部におけるドットパターンからラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１３に示すハイライト部におけるラインパターンからドットパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１３に示すシャドー部におけるドットパターンからラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１３に示すシャドー部におけるドットパターン（白抜きドットパターン）からラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける画像形成処理の手順を示すフローチャートである。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜Ａ．画像形成装置の構成＞
この発明は、電子写真方式の画像形成装置であればどのような装置にも適用できるものであり、具体的には、コピー機、レーザプリンタ、ファクシミリ、複合機（Multi Function Peripheral）などに適用される。以下では、この発明に係る画像形成装置の典型例として、複写機能、プリント機能、ファクシミリ機能、およびスキャナ機能といった複数の機能を搭載した複合機について説明する。

図１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成図である。図１を参照して、画像形成装置ＭＦＰは、自動原稿搬送部２と、スキャナ３と、プリントエンジン４と、給紙部５とを含む。

自動原稿搬送部２は、原稿の連続的なスキャンを行なうためのものであり、原稿給紙台２１と、送出ローラ２２と、レジストローラ２３と、搬送ドラム２４と、排紙台２５とを含む。スキャン対象の原稿は、原稿給紙台２１上に載置され、送出ローラ２２の作動により一枚ずつ送り出される。そして、この送り出された原稿は、レジストローラ２３により一旦停止されて先端が整えられた後に、搬送ドラム２４へ搬送される。さらに、この原稿は、搬送ドラム２４のドラム面と一体に回転し、その過程において後述するスキャナ３により画像面がスキャンされる。その後、原稿は、搬送ドラム２４のドラム面を略半周した位置においてドラム面から分離されて排紙台２５へ排出される。

スキャナ３は、第１ミラーユニット３１と、第２ミラーユニット３２と、結像レンズ３３と、撮像素子３４と、プラテンガラス３５とを含む。第１ミラーユニット３１は、光源３１１とミラー３１２とを含み、搬送ドラム２４の直下の位置において、通過する原稿に向けて光源３１１から光を照射する。この光源３１１から照射された光のうち、原稿によって反射した光は、第２ミラーユニット３２へ入射する。第２ミラーユニット３２は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３２１および３２２を含み、第１ミラーユニット３１からの反射光は、ミラー３２１および３２２で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、この反射光をライン状の撮像素子３４に結像する。

画像形成装置ＭＦＰでは、プラテンガラス３５に載置された原稿から画像情報を取得することも可能である。この場合には、可動式の光源３５１およびミラー３５２が原稿の画像面をスキャンする。このスキャンに伴って、光源３５１から与えられた光は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３５３および３５４で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。

撮像素子３４は、受光した反射光を電気信号に変換して、後述する制御部１０へ出力する。スキャナ３によって取得された原稿の画像情報、すなわち撮像素子３４から出力される電気信号は、制御部１０にて各種の画像処理が行われる。

プリントエンジン４は、電子写真方式の画像形成プロセスの一例として、単色のプリント出力が可能である。すなわち、プリントエンジン４は、画像形成処理を実行する作像部に相当する。具体的には、プリントエンジン４は、感光体ドラム４１と、帯電器４２と、画像書込部４３と、現像部４４と、転写器４５と、除電器４６と、定着装置４７と、クリーニング部４８と、ＩＤＣ（Image Density Control）センサ４９とを含む。ユーザ操作などによって、画像形成処理（プリント処理）の開始が指示されると、画像書込部４３は、プリント対象の画像データに基づいてポリゴンミラー（図示しない）を回転作動させることで、レーザ発光器４３１から照射されるレーザビームを、感光体ドラム４１の軸方向に対する主走査露光として照射する。同時に、感光体ドラム４１自身の回転による副走査も行なわれる。このレーザビームの照射前に、感光体ドラム４１には、帯電器４２によって所定電位が付与されている。感光体ドラム４１は、この電位により一様に帯電されている。なお、感光体ドラム４１を帯電する構成としては、図１に示すローラ帯電方式に代えてコロナ放電方式を採用してもよい。このコロナ放電方式では、所定電位を発生するチャージャーと、チャージャーと電気的に接続されたグリッドメッシュ、ブレード、ブラシなどとを用いて、感光体ドラム４１を帯電する。

感光体ドラム４１の感光層には、主走査露光および副走査露光によって、原稿画像の静電潜像が形成される。なお、露光装置としては、ポリゴンミラーを用いてレーザ発光器４３１からのレーザ光を制御する構成に代えて、感光体ドラム４１の軸方向に沿って配置した複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光量を制御する構成を採用してもよい。また、像担持体としては、図１に示すローラ状の感光体ドラム４１に代えて、後述するようなベルト形状の感光体を採用してもよい。

現像部４４は、この感光体ドラム４１上に形成された静電潜像を反転現像してトナー像を生成する。一例として、現像部４４は、２成分現像方式に従ってトナー像を生成する。すなわち、現像部４４内には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が蓄えられており、これらのトナーとキャリアとは、攪拌スクリューによって攪拌されることで摩擦荷電された現像剤となる。そして、この現像剤が供給スクリューによって現像ローラに供給される。さらに、現像剤は、現像ローラの回転により感光体ドラム４１上の現像領域に近接した位置へと搬送されると、現像ローラの電位と感光体ドラム４１上に形成されている静電潜像の有する電位との間に生じる電界を受けて、感光体ドラム４１へ移動する。その結果、感光体ドラム４１上の静電潜像がトナー像として現像される。なお、現像部４４としては、上述の２成分現像方式に代えて、１成分現像方式もしくはハイブリッド現像方式を採用してもよい。

上述の現像部４４における動作と並行して、記録紙を収容する給紙部５の給紙カセットにそれぞれ対応する送出ローラ５２，５３，５４および手差給紙部２６のうち、画像形成に用いられるべき記録紙に対応する部位が作動して記録紙を供給する。この供給された記録紙は、搬送ローラ５５および５６ならびにタイミングローラ５１によって搬送され、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像に同期するように、感光体ドラム４１に給紙される。

転写器４５は、感光体ドラム４１に反対極性の電圧を印加することで、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を記録紙に転写する。そして、除電器４６は、トナー像が転写された記録紙を除電することで、記録紙を感光体ドラム４１から分離させる。その後、トナー像が転写された記録紙は定着装置４７へ搬送される。なお、転写器４５としては、図１に示すような転写ローラを用いた転写方式に代えて、転写チャージャーまたは転写ベルトを用いた転写方式を採用してもよい。あるいは、感光体ドラム４１から記録紙へトナー像を直接転写する直接転写方式に代えて、感光体ドラム４１と記録紙との間に、転写ローラ、転写ベルトといった中間転写体を配置して、２段階以上のプロセスによって転写を行なうようにしてもよい。

定着装置４７は、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２とを含む。加熱ローラ４７１は、記録紙を加熱することで、その上に転写されたトナーを溶融するとともに、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２との間の圧縮力により、溶融したトナーが記録紙上に定着される。そして、記録紙はトレイ５７に排出される。なお、定着装置４７としては、図１に示すような定着ローラを用いた定着方式に代えて、定着ベルトなど用いた定着方式、もしくは非接触の定着方式を採用してもよい。

一方、記録紙が分離された感光体ドラム４１では、その残留電位が除去された後、クリーニング部４８によって残留トナーが除去および清掃される。そして、次の画像形成処理が実行される。クリーニング部４８は、一例として、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラ、またはこれらの組み合わせにより、残留トナーを除去および清掃する。あるいは、クリーニング部４８に代えて、現像部４４を用いて残留トナーを回収するクリーナーレス方式を採用してもよい。

ＩＤＣセンサ４９は、感光体ドラム４１上に形成されるトナー像の濃度を検出する。このＩＤＣセンサ４９は、代表的に反射型フォトセンサからなる光強度センサであり、感光体ドラム４１の表面からの反射光強度を検出する。すなわち、ＩＤＣセンサ４９は、画像形成された結果を検出する。

＜Ｂ．中間階調の再現処理＞
次に、電子写真方式の画像形成プロセスにおける中間階調の再現処理について説明する。上述したように、電子写真方式における画像形成プロセスでは、レーザビームなどを用いて、一様に帯電させた感光体の表面を再現すべき画像に応じて露光させることで、感光体上に静電潜像を形成し、さらに、この形成された静電潜像を現像部によってトナー像として現像する。すなわち、電子写真方式では、感光体の表面上でトナー像とすべき部分か否かを制御するのみであり、各部分の着色量（すなわち、トナー付着量）を連続的に制御することはできない。そこで、電子写真方式における中間階調は、網点（ハーフトーン）手法を用いて、単位面積あたりのトナーを付着すべき面積の比率（以下「面積率」とも称す。）を制御することで再現される。すなわち、小さな点や線からなる露光パターンに従って、露光装置による単位面積あたりの露光量を制御することで中間階調が再現される。一般的に、露光装置では、露光に用いられる光をオン／オフ時間を制御する、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式が採用されているため、本実施の形態においても、このパルス幅変調方式の露光装置を用いる構成について例示する。このパルス幅変調方式では、画像の濃度が低い（低階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に短くし、画像の濃度が高い（高階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に長くする。

より具体的には、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、スクリーンを用いてトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成機能を搭載している。すなわち、画像形成装置ＭＦＰでは、いわゆるスクリーン技術を用いて中間階調を再現する。このスクリーン技術では、複数の階調値にそれぞれ対応付けて複数のスクリーンが予め用意される。そして、この複数のスクリーンの中から、入力画像に含まれる中間階調を有する単位領域毎にスクリーンが選択され、この選択されたスクリーンに従って感光体の表面に対する露光パターンが制御される。すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンのうちからスクリーンを選択して記録紙上にトナー画像を形成する。写真などを高精度で再現するためには、多数の階調値を再現可能にする必要があるため、目的とし得る階調値に相当する数のスクリーンが予め用意される。このようなスクリーン群としては、一般的には、「ドットスクリーン」または「ラインスクリーン」が採用される。

図２および図３は、ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図であり、図４および図５は、ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。図２〜図５に示すように、各スクリーンは、着色すべき（トナーを付着すべき）領域である「第１領域（トナー付着領域）」と、着色すべきではない（トナーを付着すべきではない）領域である「第２領域（トナー非付着領域）」とにより定義された２値化パターンを有している。なお、図２〜図５では、第１領域（トナー付着領域）を「黒」で表現し、第２領域（トナー非付着領域）を「白」で表現しており、以下の図においても同様の表現方法を採用する。

図２〜図５に示すように、複数のスクリーンの各々は、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（または、トナー付着領域）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（または、トナー非付着領域）とが定められたパターンを含む。本明細書において、「第１領域」はトナーを付着させるための制御の対象となる画素または画素の集合体に対応し、「第２領域」はそれ以外の領域、すなわち、トナーを付着させるための制御の対象ではない画素または画素の集合体に対応する。

なお、以下の説明では、第１領域（または、トナー付着領域）を単に「付着領域」と称し、第２領域（または、トナー非付着領域）を単に「非付着領域」と称する。

図２および図３に示すように、「ドットスクリーン」は、典型的には、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域として配置したパターンを有する。図４および図５に示すように、一方、「ラインスクリーン」は、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンをもつ。

このとき、プリント結果における粒状性(ざらつき)の少ない緻密な画像を再現するためには、スクリーン切替によって空間周波数を大きく変化させないことが好ましい。そのため、ドットスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図２に示すように、元のドットの周囲に他のドットを追加配置して集合させる方法、もしくは、図３に示すように、分散させてドットの配置数を増加させる方法が採用される。このように、ドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドットの集合体の拡大、または、分散したドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。

また、ラインスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図４に示すように、元のラインの中心位置を維持したまま、そのライン幅を広くする方法、もしくは、図５に示すように、ラインの配置数を分散させて増加させる方法が採用される。このように、ラインスクリーンでは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ライン幅の拡大、または、分散したラインの配置数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。

さらに、上述のドットスクリーンとラインスクリーンとを複合したスクリーン群が採用される場合もある。図６および図７は、ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。

図６には、低階調側では、図２に示すドットスクリーンに類似したパターン変化を示す一方で、高階調側では、図４に示すラインスクリーンに類似したパターン変化を示すスクリーン群の例を示す。すなわち、図６に示すスクリーン群では、低階調側では、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には（すなわち、隣接するドット同士が接合した後には）、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が徐々に拡大する。

また、図７には、図６に示すスクリーン群に比較してその高階調側の階調再現性を高めたスクリーン群が例示される。すなわち、図７に示すスクリーン群では、再現すべき階調値が相対的に低い場合には、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が全体的に徐々に拡大する。さらに、ライン幅が所定値を超えると、ラインの一部の幅のみが徐々に拡大する。

＜Ｃ．電子写真方式における画像再現性＞
上述したように、電子写真方式では、静電潜像をトナー像に現像するため、非常に細い線や小さな隙間を再現することは得意ではない。

図８および図９は、電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。なお、図８および図９には、トナー像を定着させた記録紙の断面図を模式的に示すが、そのサイズについては、実際のものとは必ずしも一致していない。

図８に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅をもつ線状のトナー像を考える。トナー像を形成するための潜像がある程度の幅を有する場合には、潜像と現像ローラとの間の電界は、エッジ効果により電気力線の回り込みが生じても一定方向の電界となるため、トナー像はある程度安定して形成される。そのため、電荷を有するトナーの現像に際して、安定した現像を実行できる。しかし、潜像の有する幅が小さい場合は、現像領域に対してエッジ効果による電気力線の回り込みが顕著になり、電界の方向が安定しない傾向がある。そのため、狭い領域にトナーを安定して付着させることが困難となる。また定着においては、トナー像がある程度広い幅を有する場合には、トナーが一体化するため、記録紙に安定的に定着し得る。これに対して、トナー像が細い場合には、トナーの拡散などによって、記録紙に安定して定着できない場合がある。この場合には、線が「切れた」状態に見えたり、線が全く再現できなくなったりする。

また、図９に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅の隙間（トナーが存在すべきではない部分）をもつトナー像を考える。トナー像の隙間がある程度広い幅を有する場合には、隣接するトナーからの影響を受けたとしても、その隙間を維持することができる。これに対して、隙間が狭い場合には、隣接するトナーの拡散などによって、隙間が埋まってしまう場合がある。

このように、電子写真方式では、トナーを付着させる幅が狭いパターン、および、トナーを付着させない幅が狭いパターンについては、再現性が低下し得る。したがって、上述のような中間階調の再現処理に用いるスクリーン群についても、付着領域および非付着領域のいずれもができる限り狭くならないようにすることが好ましい。

上述の図２〜図５に示すスクリーン群は、ドットまたはラインという基本的な形状を基本にして、面積率を単調増加させて再現する階調値を変化させている。そのため、ある階調値においては、１画素分の幅しかない付着領域および／または非付着領域が存在していることがわかる。

また、図６に示すスクリーン群は、低階調側において、ドットスクリーンに類似した形態でドット径が拡大し、高階調側において、ラインスクリーンに類似した形態でライン幅が拡大するので、上述の図２〜図５に示すスクリーンに比較して、画像再現性の劣化を抑制することができる。さらに、図７に示すスクリーンは、高階調側において、非付着領域の幅を維持したまま、その長さが短くなるので、図６に示すスクリーンに比較して、高階調側における画像再現性の劣化を抑制することができる。

＜Ｄ．スクリーンセット＞
本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰが中間階調の再現処理に用いる複数のスクリーン（以下「スクリーンセット」とも称す。）は、上述の図７に示すスクリーン群に比較して、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避することで、中間階調をさらに高い安定性で再現する。すなわち、このスクリーンセットは、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンからなる。

図１０は、この発明の実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。なお、この発明についての理解をより容易にするために、図１０には、図２〜図７に示すスクリーンと対比可能なスクリーンを描画するが、この発明に係るスクリーンはこれに限られるものではない。

図６および図７に示すスクリーン群では、図２〜図５に示すスクリーン群に比較して、幅の狭い付着領域および／または非付着領域を含むパターンが低減されているが、ある面積率において、間隔の狭い非付着領域が現れてしまうと、その間隔の狭い非付着領域が消滅することはあっても、非付着領域の間隔が広がることはない。

たとえば、図７に示すスクリーン群では、ドットスクリーンに類似した形態から、ラインスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するドット同士が接合する。すなわち、各ドットでは、当該ドットのある一方に位置する隣接ドットに向かって付着領域が拡大することでラインが現れる。このラインが現れる直前には、隣接するドット間で、その幅の狭い隙間領域２０２が生じる。この隙間領域２０２は、隣接するドット同士が接合すると消滅する。なお、このとき、隙間領域２０２以外の非付着領域については、その幅は変化しない。

また、図７に示すスクリーン群では、ラインスクリーンに類似した形態から、非付着領域についてのドットスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するライン同士の一部が接合する。すなわち、各ラインでは、当該ラインのある一方に位置する隣接ラインに向かって部分的にライン幅が拡大することで非付着領域についてのドットが現れる。この非付着領域についてのドットが現れる直前には、隣接するライン間で、その幅の狭い隙間領域２０４が生じる。この隙間領域２０４は、隣接するライン同士を接合する付着領域が延びることで消滅する。なお、このとき、隙間領域２０４以外の付着領域については、その幅は変化しない。

これに対して、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、スクリーン全体の階調値には影響を与えることなく、上述のような隙間領域２０２および２０４の発生を防止することを可能にしている。概略すると、本実施の形態に従うスクリーンは、ある階調値において付着領域に設定される部分であっても、より高い階調値においては、非付着領域に設定され得る点において、上述の図２〜図７に示すスクリーンとは大きく相違している。すなわち、上述の図２〜図７に示すスクリーンでは、ある階調値において付着領域とされた部分については、それより高い階調値においては常に付着領域とされているが、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、このような付着領域および非付着領域についての制限を緩和して、よりフレキシブルなパターン変化を行なう。

より具体的には、図１０に示すスクリーンでは、ドットスクリーン、ラインスクリーン、および白抜きドットスクリーンという３つのスクリーンを順次切替えることで、必要な濃度変化を生じさせる。すなわち、目的とする階調値が高くなるに従って、パターン２１１、パターン２１２、パターン２１３、パターン２１４、パターン２１５、パターン２１６、パターン２１７、パターン２１８の順で変化する。このうち、パターン２１１および２１２は、「ドットパターン」であり、パターン２１３、２１４および２１５は、「ラインパターン」であり、パターン２１６および２１７は、「白抜きドットパターン」である。

本明細書において、「ドットスクリーン」は、上述したように、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域としたパターンを意味する。このドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「ドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ドットパターン」とも称す。

また、「ラインスクリーン」は、上述したように、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンを意味する。このラインスクリーンは、階調値の増加に伴って、ドットスクリーンにおける規則とは独立した別の所定の規則（ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大）に従って付着領域が拡大するパターン変化を有する。なお、「ラインスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ラインパターン」とも称す。

さらに、「白抜きドットスクリーン」は、非付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を付着領域としたパターンを意味する。この白抜きドットスクリーンは、階調値の減少に伴って非付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「白抜きドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「白抜きドットパターン」とも称す。

図１０において、より高い階調値への変化に伴って、特定の階調値でドットパターン（パターン２１２）からラインパターン（パターン２１３）へ切替わる場合には、パターン２１２に示すドットを一方向にのみ拡大することでラインを生じさせるのではなく、ドットに含まれる一部分（領域２０５）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ドットの一部を隣接するドットの方向に拡大（領域２０６）させる。言い換えれば、ドットパターンを構成する領域２０５の付着領域を、領域２０６へ移動させることで、表現する階調値を増大する。なお、パターン２１２とパターン２１３との間では、面積率は一定となっているが、これは、表現される濃度がそのスクリーン種類（ドットパターンとラインパターンとの相違）に応じて異なるためである。すなわち、同じ面積率であっても、その値によっては、いずれかのスクリーン（この例では、ラインパターン）の方がより高い濃度として再現される場合があるからである。

このようにドットパターンからラインパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０２の発生を抑制できるとともに、ラインパターンへの切替後における非付着領域の線幅をより広くすることができる。

また、さらに高い濃度への変化に伴って、ラインパターン（パターン２１５）から白抜きドットパターン（パターン２１６）へ切替わる場合には、パターン２１５に示すラインの一部を一方向にのみ拡大することで白抜きドットを生じさせるのではなく、ラインに含まれる一部分（領域２０７）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ラインの一部を隣接するラインの方向に拡大（領域２０８）させる。言い換えれば、ラインパターンを構成する領域２０７の付着領域を、領域２０８へ移動させることで、再現する階調値を増大する。なお、パターン２１５とパターン２１６との間では、面積率は一定となっているが、これについても、上述したように再現される階調値がそのスクリーン種類（ラインパターンと白抜きドットパターンとの相違）に応じて異なるためである。このようにラインパターンから白抜きドットパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０４の発生を抑制できるとともに、白抜きドット自体も２マス×２マスの大きさを維持できる。この白抜きドットの幅は、図７に示す非付着領域の幅より広くなっている。

すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連のラインスクリーン）とを保持する。そして、入力画像の単位領域に対し、再現すべき階調値が第１しきい値（図１０に示すパターン２１２によって再現される階調値とパターン２１３によって再現される階調値との中間値）より小さい場合には、第１スクリーン群よりスクリーンが選択され、階調値が第１しきい値より大きい場合には第２スクリーン群よりスクリーンが選択される。このように、スクリーンセットから再現すべき階調に応じたスクリーンが選択される。そして、選択されたスクリーンを用いて画像形成が実行される。

上述したように、画像形成装置ＭＦＰは、階調値の減少に伴って第２領域（トナー非付着領域）が第１および第２規則と異なる独立した第３規則に基づき減少する第３スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）をさらに保持することが好ましい。このとき、入力画像の単位領域に対し、階調値が第１しきい値より大きい第２しきい値（図１０に示すパターン２１５によって再現される階調値とパターン２１６によって再現される階調値との中間値）より大きい場合には第３スクリーン群よりスクリーンが選択される。

別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを保持する。そして、再現すべき階調値の増加に伴って第１領域を所定の方向に拡大するように当該第１スクリーン群からスクリーンが選択される（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）。さらに、再現すべき階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーン選択元が当該第１スクリーン群から当該第２スクリーン群に切替えられる。切替時のスクリーンとしては、所定の方向において、当該第１パターン内の隣接する第１領域間の距離よりも、当該第２パターン内の第２領域の幅が大きいスクリーンが選択される（たとえば、図１０に示すパターン２１６）。

さらに別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（トナー非付着領域）を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを保持する。そして、階調値の減少に伴って第２領域が所定の方向に拡大するように、第２スクリーン群からスクリーンが選択され（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）、その後、階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーンの選択元が第２スクリーン群から第１スクリーン群に切替えられる。切替時のスクリーンとして、所定の方向において、第２パターン内の第２領域の幅よりも、第１パターン内の隣接する第１領域間の距離が小さいスクリーンが選択される（たとえば、図１０に示すパターン２１６の状態）。

上述のようなスクリーン群を採用した場合には、切替前後において、第１スクリーン群から選択されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態）と、第２スクリーン群から選択されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１３の状態）とは、実質的に同じ階調値を有することが好ましい。

また、切替前後において、同じ階調値を維持したまま、第１領域のトナー付着の制御対象の画素を第２領域におけるトナー付着の制御対象でない画素に置き換える再配置が実行されることが好ましい。たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態とパターン２１３の状態とを比較すると、第１領域（トナー付着領域）の数は維持されたまま、第２領域（トナー非付着領域）の一部が第１領域（トナー付着領域）に置き換えられていることがわかる。また、図１０に示すパターン２１５の状態とパターン２１６の状態との間でも同様である。

このように、本実施の形態においては、ある濃度において付着領域に設定される部分であっても、より高い濃度において非付着領域に設定する手法を用いてスクリーン切替を行なうことで、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避し、これによって、中間階調をより安定性を高めて再現できる。

なお、図１０においては、濃度が高くなるにつれて、ドットパターン、ラインパターン、白抜きドットパターンの順でスクリーン切替を行なう構成について例示したが、切替ロジックをより簡素化する観点から、ドットスクリーンとラインスクリーンとの間でのみスクリーン切替を行なう構成を採用してもよい。

＜Ｅ．制御部のハードウェア構成＞
図１１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰ内の制御部１０のハードウェア構成を示す模式図である。

図１１を参照して、制御部１０は、処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０６、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable and Programmable Read Only Memory）１０８、およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１０と、通信部である外部通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス：Interface）１１２および内部通信Ｉ／Ｆ１１４とを含む。なお、これらの部位は、内部バス１１６を介して互いに接続される。

制御部１０では、ＣＰＵ１０２が、ＲＯＭ１０６などに予め格納されている各種処理を実行するためのプログラムをＲＡＭ１０４などに展開して実行することで、画像形成装置ＭＦＰが制御される。

ＲＡＭ１０４は、揮発性メモリであり、ワークメモリとして使用される。より具体的には、ＲＡＭ１０４には、実行されるプログラム自体に加えて、処理対象の画像データや各種変数データが一時的に格納される。ＥＥＰＲＯＭ１０８は、典型的には不揮発性の半導体メモリであり、画像形成装置ＭＦＰのＩＰアドレスやネットワークドメインなどを各種設定値を記憶する。ＨＤＤ１１０は、典型的には不揮発性の磁気メモリであり、画像処理装置から受信した印刷ジョブやスキャナ３によって取得した画像情報などを蓄積する。

外部通信Ｉ／Ｆ１１２は、典型的にはイーサネット（登録商標）といった汎用的な通信プロトコルをサポートし、ネットワークＮＷを介してパーソナルコンピュータＰＣや他の画像形成装置との間でデータ通信を提供する。

内部通信Ｉ／Ｆ１１４は、操作パネルなどと接続され、操作パネルに対するユーザ操作に応じた信号を受信して、ＣＰＵ１０２へ伝送するとともに、ＣＰＵ１０２からの命令に従って、操作パネルにメッセージなどを表示するために必要な信号を送信する。

＜Ｆ．制御構造＞
図１２は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの制御部１０における制御構造を示すブロック図である。

図１２を参照して、制御部１０は、プリント対象の入力画像に応じた静電潜像を感光体（感光体ドラム４１）上に形成するために露光装置へ与える指令（露光指令）を出力する。より具体的には、制御部１０は、その制御構造として、前処理部１５２と、領域分離部１５４と、文字処理部１５６と、階調値判断部１５８と、スクリーン選択部１６０と、スクリーン格納部１６２と、指令生成部１６６とを含む。スクリーン格納部１６２は、ＲＡＭ１０４、ＥＥＰＲＯＭ１０８、ＨＤＤ１１０（図１１）に含まれる所定の領域として提供される。その他の部位は、典型的に、ＣＰＵ１０２（図１１）がプログラムをＲＡＭ１０４（図１１）に展開し、各コマンドを実行することで提供される。

前処理部１５２は、プリント対象の入力画像に対して、色補正などの前処理を行なう。この前処理部１５２によって処理された入力画像は、領域分離部１５４へ出力される。

領域分離部１５４は、前処理部１５２から受けた入力画像を文字領域と画像領域とに分離する。基本的に、文字領域は、中間階調として再現する必要がない部分であり、画像領域は、中間階調として再現する必要がある部分である。領域分離部１５４によって分離された文字領域の情報は、文字処理部１５６へ出力され、画像領域の情報は、階調値判断部１５８へ出力される。

文字処理部１５６は、領域分離部１５４から受けた文字領域の情報に対して、輪郭強調処理などの文字に適した処理を行なう。そして、文字処理部１５６は、処理結果を指令生成部１６６へ出力する。

階調値判断部１５８は、領域分離部１５４から受けた画像領域の情報に基づいて、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断する。そして、階調値判断部１５８は、その判断結果をスクリーン選択部１６０へ出力する。

スクリーン選択部１６０は、階調値判断部１５８から受けた判断結果に基づいて、再現すべき濃度に応じたスクリーンを順次選択し、画像領域に対して、使用すべきスクリーンの種類をマッピングする。より具体的には、スクリーン選択部１６０は、スクリーン格納部１６２に格納されているスクリーンセット１６４を参照して、再現すべき濃度に対応するスクリーンを決定する。そして、スクリーン選択部１６０は、マッピング結果を指令生成部１６６へ出力する。なお、スクリーンセット１６４は、後述するような条件に従って作成されたスクリーン群１７２を適切に組み合わせて作成される。

指令生成部１６６は、文字処理部１５６から受けた処理結果およびスクリーン選択部１６０から受けたマッピング結果を合成することで、入力画像に対応する露光指令を生成する。そして、この露光指令は、画像書込部４３（図１）へ出力される。すなわち、この露光指令によって、スクリーンの選択結果に従って画像形成処理が実行される。

＜Ｇ．スクリーンセットを構成するためのスクリーン線数についての検討＞
上述のように、本実施の形態に従う画像形成装置は、複数種類のスクリーンを切替えることで、中間階調の再現性を向上させる。本実施の形態に従うスクリーンセットの各々は、一定のスクリーン線数を有する複数のスクリーンからなる。

ところで、再現すべき階調値が高くなるにつれて、スクリーンを構成するパターンにおけるドット径が大きくなるため、隣接するドットの間に生じる隙間がより小さくなる。同様に、再現すべき階調値が高くなるにつれて、スクリーンを構成するパターンにおけるライン幅が長くなるため、隣接するラインの間に生じる隙間がより小さくなる。また、スクリーン線数（スクリーンの密度）を高めた場合には、従来のスクリーンに比較して、微小化してしまう隙間がより高い頻度で発生する。電子写真方式では、このような微小な隙間を安定して再現することが困難であるため、スクリーン線数を高めた場合に、画像安定性が低下してしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態は、スクリーン線数を高めた場合であっても、安定して再現することのできない微小な隙間の発生頻度を低減する方法に向けられている。このような方法を採用することで、スクリーンの線数を高めても、画像安定性を維持することができる。

以下、本実施の形態に従うスクリーンセットにおいて、種別のスクリーンへの切替時において、ドットまたはラインのかすれ／途切れ、あるいは、白抜き部分のつぶれを発生させないための条件を考える。

図１３は、本実施の形態に従う画像形成装置で使用されるスクリーンセットの構成を示す模式図である。図１３に示すスクリーンセットでは、低濃度側のハイライト部で生じる、ドットパターンとラインパターンとの間の切替、および、高濃度側のシャドー部で生じる、ラインパターンとドットパターン（白抜きドットパターン）との間の切替について検討する。

なお、以下の説明では、ドットパターンにおいて面積率がｐである場合に表現される濃度をｆ（ｐ）と表現し、ラインパターンにおいて面積率がｑである場合に表現される濃度をｇ（ｑ）と表現する。

（ｇ１．ハイライト部におけるドットパターンからラインパターンへの切替）
まず、図１３の（１）に示す部分について検討する。

図１４は、図１３に示すハイライト部におけるドットパターンからラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１４を参照して、再現すべき階調が高くなるにつれて、ドットパターンの各ドットが成長することになる。このとき、各ドット（単位サイズ：ｎ×ｎ）について見れば、ドットの各辺の長さが（ｎ−ｗ）、すなわち、白抜き部分の長さがｗになった時点で、ラインパターンに切替えられるとする。言い換えれば、ドットの各辺の長さを（ｎ−ｗ）を超えて成長させた場合には、白抜き部分につぶれが発生するものとする。

なお、ｎは、“解像度［ｄｐｉ］／スクリーン線数［ｌｐｉ］”を示し、ドットパターンまたはラインパターンの周期に相当する。

このとき、スクリーン切替直後のラインパターンの線幅をｘとする。すると、切替前のドットパターンにおける面積率は（ｎ−ｗ）^２／ｎ^２となり、切替後のラインパターンにおける面積率はｘ／ｎとなる。

スクリーンを切替える場合には、擬似輪郭の発生を防止するためには、以下の要件が満たされなければならない。

（イ）スクリーン切替前後で同じ濃度が維持されること
（ロ）切替後のラインパターンにおいてラインが途切れないこと
この（イ）および（ロ）の要件を満たすためには、以下の条件式（１）および（２）を満足させる必要がある。

ｆ（（ｎ−ｗ）^２／ｎ^２）＝ｇ（ｘ／ｎ） …（１）
ラインスクリーン線幅ｘ≧ｂ …（２）
但し、ｂは、ラインパターンにおいてラインが途切れないための最小の線幅（以下「黒細線再現限界幅」とも称す）を示す
（ｇ２．ハイライト部におけるラインパターンからドットパターンへの切替）
次に、図１３の（２）に示す部分について検討する。

図１５は、図１３に示すハイライト部におけるラインパターンからドットパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１５を参照して、再現すべき階調が低くなるにつれて、ラインパターンの各ラインの幅が細くなる。このとき、各ライン（単位サイズ：ｎ×ｎ）について見れば、ラインの各短辺の長さがｂ（黒細線再現限界幅）になった時点で、ドットパターンに切替えられるとする。言い換えれば、ラインの各短辺の長さを黒細線再現限界幅ｂより狭くした場合には、ラインのかすれ／途切れが発生するものとする。

このとき、スクリーン切替直後のドットパターンの各辺の長さを（ｎ−ｘ’）とする。すると、切替前のラインパターンにおける面積率はｂ／ｎとなり、切替後のラインパターンにおける面積率は（ｎ−ｘ’）^２／ｎ^２となる。

（ハ）スクリーン切替前後で同じ濃度が維持されること
（二）切替後のドットパターンにおいて白抜き部分がつぶれないこと
この（ハ）および（二）の要件を満たすためには、以下の条件式（３）および（４）を満足させる必要がある。

ｆ（（ｎ−ｘ’）^２／ｎ^２）＝ｇ（ｂ／ｎ） …（３）
ドットパターンの白抜き部分の幅ｘ’≧ｗ …（４）
但し、ｗは、ドットスクリーンにおいて白抜き部分がつぶれないための最小の幅（以下「白細線再現限界幅」とも称す）を示す
（ｇ３．シャドー部におけるドットパターンからラインパターンへの切替）
次に、図１３の（３）に示す部分について検討する。

図１６は、図１３に示すシャドー部におけるドットパターンからラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１６を参照して、再現すべき階調が高くなるにつれて、ドットパターンの各ドットが成長することになる。このとき、各ライン（単位サイズ：ｎ×ｎ）について見れば、ラインの各短辺の長さが（ｎ−ｗ）、すなわち、白抜き部分の長さが白細線再現限界幅ｗになった時点で、ラインパターンに切替えられるとする。言い換えれば、ラインの白抜き幅が白細線再現限界幅ｗを下回ってしまうと、白抜き部分につぶれが発生するものとする。

このとき、スクリーン切替直後のドットパターン（白抜きドットパターン）の線幅をｙとする。すると、切替前のラインパターンにおける面積率は（ｎ−ｗ）／ｎとなり、切替後の白抜きドットにおける面積率は（ｎ^２−（ｎ−ｙ）^２）／ｎ^２となる。

（ホ）スクリーン切替前後で同じ濃度が維持されること
（ヘ）切替後のドットパターンにおいて黒部分がかすれないこと
この（ホ）および（ヘ）の要件を満たすためには、以下の条件式（５）および（６）を満足させる必要がある。

ｆ（（ｎ^２−（ｎ−ｙ）^２）／ｎ^２）＝ｇ（（ｎ−ｗ）／ｎ） …（５）
白抜きドット間の線幅ｙ≧ｂ …（６）
（ｇ４．シャドー部におけるラインパターンからドットパターンへの切替）
最後に、図１３の（４）に示す部分について検討する。

図１７は、図１３に示すシャドー部におけるドットパターン（白抜きドットパターン）からラインパターンへの切替におけるパターン変化の例を示す図である。図１７を参照して、再現すべき階調が低くなるにつれて、ドットパターンの各白抜きドットの各辺の長さが長くなる。このとき、各白抜きドット（単位サイズ：ｎ×ｎ）について見れば、白抜きドットの各辺の長さがｂ（白抜きドットパターンにおいて黒部分のかすれが発生しないための最小の長さ：黒細線再現限界幅）になった時点で、ドットパターンに切替えられるとする。言い換えれば、白抜きドットの各辺の長さを黒細線再現限界幅ｂより長くした場合には、黒部分のかすれが発生するものとする。

このとき、スクリーン切替直後のラインの白抜き線幅をｙ’とする。すると、切替前の白抜きドットパターンにおける面積率は（ｎ^２−（ｎ−ｂ）^２）／ｎ^２となり、切替後のラインパターンにおける面積率は（ｎ−ｙ’）／ｎとなる。

（ト）スクリーン切替前後で同じ濃度が維持されること
（チ）切替後のラインスクリーンにおいて白抜き部分がつぶれないこと
この（ト）および（チ）の要件を満たすためには、以下の条件式（７）および（８）を満足させる必要がある。

ｆ（（ｎ^２−（ｎ−ｂ）^２）／ｎ^２）＝ｇ（（ｎ−ｙ’）／ｎ） …（７）
ラインの白抜き線幅ｙ’≧ｗ …（８）
（ｇ５．条件のまとめ）
上述した条件式（１）〜（８）に加えて、ラインパターンにおいてラインが途切れないための最小の線幅ｂ（黒細線再現限界幅）と、ドットスクリーンにおいて白抜き部分がつぶれないための最小の幅ｗ（白細線再現限界幅）との関係についても、以下の条件式（９）を満足させる必要がある。

ドットパターンまたはラインパターンの周期ｎ＜ｂ＋ｗ …（９）
すなわち、条件式（９）は、少なくとも、黒部分および白部分の両方を安定して再現するための最低限の条件である。

以上の検討をまとめると、（１）〜（９）式を満足するように、スクリーンを設定（より具体的には、スクリーン線数の制限など）すれば、黒部分および白部分のいずれについても、安定して再現することができる。

以下、これらの条件式（１）〜（９）を一般化することを考える。なお、ドットパターンとラインパターンとの間では、同じ面積率であれば、再現される濃度も実質的に同一になるとする。

ハイライト部におけるドットパターンからラインパターンへの切替（図１３の（１））についてみれば、上述の条件式（１）および（２）から、以下のような条件式（１０）を導出することができる。

（ｎ−ｗ）^２≧ｎ×ｂ …（１０）
ハイライト部におけるラインパターンからドットパターンへの切替（図１３の（２））についてみれば、上述の条件式（３）および（４）から、以下のような条件式（１１）を導出することができる。

（ｎ−ｗ）^２≧ｎ×ｂ …（１１）
シャドー部におけるラインパターンからドットパターン（白抜きドットパターン）への切替（図１３の（３））についてみれば、上述の条件式（５）および（６）から、以下のような条件式（１２）を導出することができる。

（ｎ−ｂ）^２≧ｎ×ｗ …（１２）
シャドー部におけるドットパターン（白抜きドットパターン）からラインパターンへの切替（図１３の（４））についてみれば、上述の条件式（７）および（８）から、以下のような条件式（１３）を導出することができる。

（ｎ−ｂ）^２≧ｎ×ｗ …（１３）
結局のところ、ハイライト部について導出された条件式（１０）と条件式（１１）とは同一であり、また、シャドー部について導出された条件式（１２）と条件式（１３）とについても同一である。

したがって、同じ面積率であれば、再現される濃度も実質的に同一になることを前提とした場合には、以下の３つの条件式を満たせば、よいことになる。

ｎ≧ｂ＋ｗ …（９）
（ｎ−ｗ）^２≧ｎ×ｂ …（１０，１１）
（ｎ−ｂ）^２≧ｎ×ｗ …（１２，１３）
言い換えれば、ハイライト部において、切替直前のドットパターンの白抜き部分の幅を白細線再現限界幅ｗまで小さくし、かつ、切替直後のラインパターンの線幅を黒線線再現限界幅ｂまで小さくした場合には、切替直前のドットパターンの白抜き部分の幅ｗと、切替直後のラインパターンの線幅ｂとについて、上述の条件式（１０，１１）を満足するように、スクリーン線数を設定する必要がある。

すなわち、ハイライト部について言えば、階調値がしきい値（スクリーン切替位置）まで増加するに伴って第１領域（トナー付着領域）が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群（ドットパターン）と、階調値が当該しきい値を超えて増加するに伴って第１領域が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群（ラインパターン）とを含むスクリーンセットについて、スクリーン線数は、第１スクリーン群（ドットパターン）のうち最も高い階調値に対応するパターン（切替直前のスクリーン）における第２領域（トナー非付着領域）の幅と、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターン（切替直後のスクリーン）における第１領域の幅との間のスクリーン線数に関連する関係式（条件式（１０，１１））を満足するように設定されている。

また、言い換えれば、シャドー部において、切替直前のラインパターンの線幅を黒線線再現限界幅ｂまで小さく、かつ、切替直後のドットパターン（白抜きドットパターン）の白抜き部分の幅を白細線再現限界幅ｗまで小さくした場合には、切替直前のラインパターンの線幅ｂと、切替直後のドットパターン（白抜きドットパターン）の白抜き部分の幅ｗとについて、上述の条件式（１２，１３）を満足するように、スクリーン線数を設定する必要がある。

すなわち、シャドー部について言えば、階調値がしきい値（スクリーン切替位置）まで増加するに伴って第１領域（トナー付着領域）が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群（ラインパターン）と、階調値が当該しきい値を超えて増加するに伴って第１領域が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群（ドットパターン（白抜きドットパターン））とを含むスクリーンセットについて、スクリーン線数は、第１スクリーン群（ラインパターン）のうち最も高い階調値に対応するパターン（切替直前のスクリーン）における第１領域の幅と、第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターン（切替直後のスクリーン）における第２領域（トナー非付着領域）の幅との間のスクリーン線数に関連する関係式（条件式（１２，１３））を満足するように設定されている。

なお、黒細線再現限界幅ｂ、および、白細線再現限界幅ｗは、細線および白細線の太さを異ならせた入力画像を実際に作像した上で、途切れなく再現している限界幅に基づいて決定する。また、使用するスクリーン角に対応できるように、複数のスクリーン角の各々に対応付けて、黒細線再現限界幅および白細線再現限界幅を予め設定しておくことが好ましい。

すなわち、互いにスクリーン角度の異なる複数のスクリーンセットが予め記憶される場合には、上述の条件式に基づいて、ドットパターンのうち最も高い階調値に対応するパターン（切替直前のスクリーン）におけるトナー非付着領域の幅、ラインパターンのうち最も低い階調値に対応するパターン（切替直後のスクリーン）におけるトナー付着領域の幅、ラインパターンのうち最も高い階調値に対応するパターン（切替直前のスクリーン）におけるトナー付着領域の幅、白抜きドットパターンのうち最も低い階調値に対応するパターン（切替直後のスクリーン）におけるトナー非付着領域の幅のうち、少なくとも一つは、異なるスクリーン角度を有するスクリーンセットにおける対応する幅とは異なるように構成されることになる。

さらに、本実施の実施の形態においては、１つのスクリーンセットにおいて、ハイライト部およびシャドー部のそれぞれにおいてスクリーン切替えが実施される構成を例示したが、１つのスクリーンセットの１箇所のみにおいてスクリーン切替えが実施されるようにしてもよい。その場合、上述の条件式（１０，１１）、または、条件式（１２，１３）のうち、スクリーン切替に関係のない条件式は無視できる。

＜Ｈ．計算例＞
（ｈ１．代表例）
以下、上述したような条件式に基づいて、本実施の形態に従う画像形成装置で利用可能なスクリーンセットに採用することのできるスクリーン線数の計算例について説明する
一例として、以下のような仕様での画像プロセスを考える。

解像度：１２００［ｄｐｉ］
黒細線再現限界幅ｂ：２［画素］
白細線再現限界幅ｗ：３［画素］
（１）ハイライト部について
上述の条件式（１０，１１）に上記条件に係る黒細線再現限界幅ｂおよび白細線再現限界幅ｗを代入して、左辺にまとめると、周期ｎについての以下の不等式が得られる。

ｎ^２−８ｎ＋９≧０
この不等式を解くと、以下の解が求められる。

ｎ≦１．４ｏｒｎ≧６．６
ここで、上述の条件式（９）から、以下の条件を満たす必要がある。

ｎ≧ｂ＋ｗ＝５
したがって、求められた解のうち、条件を満たすものは、“６．６≦ｎ”のみである。ここで、スクリーン線数＝解像度／周期ｎであるので、スクリーン線数Ｘ＝１２００／ｎの関係式から、以下の条件が算出される。

スクリーン線数Ｘ≦１８１．８
以上の計算によれば、ハイライト部において条件を満たすのは、スクリーン線数が１８１．８以下のスクリーンでなければならない。

（２）シャドー部
上述の条件式（１２，１３）に上記条件に係る黒細線再現限界幅ｂおよび白細線再現限界幅ｗを代入して、左辺にまとめると、周期ｎについての以下の不等式が得られる。

ｎ^２−７ｎ＋４≧０
この不等式を解くと、以下の解が求められる。
ｎ≦０．６ｏｒ６．４≦ｎ
ここで、上述の条件式（９）から、以下の条件を満たす必要がある。

ｎ≧ｂ＋ｗ＝５
したがって、求められた解のうち、条件を満たすものは、“６．４≦ｎ”のみである。ここで、スクリーン線数＝解像度／周期ｎであるので、スクリーン線数Ｘ＝１２００／ｎの関係式から、以下の条件が算出される。

スクリーン線数Ｘ≦１８８．３
以上の計算によれば、シャドー部において条件を満たすのは、スクリーン線数が１８８．３以下のスクリーンでなければならない。

最終的に、ハイライト部およびシャドー部のいずれについての条件も満足するスクリーンは、スクリーン線数が１８１．８以下でなければならないという結論になる。

（ｈ２．スクリーニング）
さらに、本願発明者らは、上述したような条件の画像プロセスについて、スクリーン線数を異ならせて、上述の３つの条件式を満足するか否かをスクリーニング調査した。より具体的には、上述と同一の条件（解像度：１２００［ｄｐｉ］、黒細線再現限界幅ｂ＝２［画素］、ｗ＝３［画素］）において、スクリーン線数を２４０線〜１４０．４５線の間で異ならせて、各スクリーン線数について、上述の３つの条件式を満たすか否かを評価した。この評価結果を以下に示す。

この結果、上述の３つの条件式を満たすのは、スクリーン線数が１４０．４５〜１７８．８９の間のスクリーンであった。そして、これらの３つの条件を満足したスクリーン線数を有するスクリーンについては、十分な画像再現性を確保できていることが確認された。

＜Ｊ．処理手順＞
図１８は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける画像形成処理の手順を示すフローチャートである。

図１８を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、画像形成処理の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。画像形成処理の開始が指示されていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１００の処理を繰返す。

画像形成処理の開始が指示された場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０２は、入力画像を受付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、ＣＰＵ１０２は、スキャナ３（図１）へ制御指令を与えて、原稿のスキャンを実行させる。あるいは、ＣＰＵ１０２は、ＨＤＤ１１０などから指定された画像データを読出す。

続いて、ＣＰＵ１０２は、受付けた入力画像に対して前処理を実行し（ステップＳ１０４）、さらに、前処理後の入力画像を文字領域と画像領域とに分離する（ステップＳ１０６）。その後、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した文字領域について、必要な処理を行なう（ステップＳ１０８）。

並行して、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した画像領域について、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断し（ステップＳ１１０）、この判断結果に基づいて、各単位領域に用いるべきスクリーンを選択する（ステップＳ１１２）。

最終的に、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０８において出力された処理結果と、ステップＳ１１２において選択されたスクリーンとに基づいて、入力画像に対応する露光指令を生成し（ステップＳ１１４）、その生成した露光指令を画像書込部４３へ出力する（ステップＳ１１６）。すると、プリントエンジン４が、その露光指令に基づく、画像形成処理を実行する。その後、ＣＰＵ１０２は、プロセス変動補正サブルーチンを実行する（ステップＳ１１８）。このプロセス変動補正サブルーチンについては後述する。
そして、処理は終了する。

＜Ｋ．作用効果＞
この発明の実施の形態によれば、トナーを付着させる幅が狭いパターン、および、トナーを付着させない幅が狭いパターンといった電子写真方式において再現性が低下するようなパターンを避けたスクリーンセットを用いて中間階調が再現される。そのため、中間階調を安定して再現することができる。同時に、再現すべき階調値に応じて、複数種類のスクリーンからプロセスがより安定化するスクリーンが選択的に組み合わされてスクリーンセットが構成される。そのため、ハーフトーン再現の安定性や粒状性を向上させることができる。

また、この発明の実施の形態によれば、隣接するドット間の隙間および隣接するライン間の隙間を可能な限り限界幅以上に維持するように、スクリーン線数を制限する。これにより、スクリーン線数を高めることで、かえって画像安定性を低下させてしまうような状況を回避できる。

［その他の実施の形態］
上述のこの発明の実施の形態の各々においては、３つのスクリーン（ドットスクリーン、ラインスクリーン、および白抜きドットスクリーン）を順次切替えることで、必要な濃度変化を生じさせる構成について例示した。しかしながら、２つのスクリーンを順次切替えることで、必要な濃度変化を生じさせてもよい。典型的には、再現すべき濃度が低い（低階調値の）部分および再現すべき濃度が高い（高階調値の）部分についてはドットスクリーンを用い、その他の中間濃度（中間階調）の部分についてはラインスクリーンを用いてもよい。

あるいは、ラインスクリーンと白抜きドットスクリーンとを用いて、スクリーンセットを生成してもよい。もしくは、ドットスクリーンと白抜きドットスクリーンとを用いて、スクリーンセットを生成してもよい。

上述の実施の形態に係るプログラムによって実現される機能の一部または全部を専用のハードウェアによって構成してもよい。

また、上述の実施の形態に従うＣＰＵで実行されるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。したがって、このようなモジュールを含まないプログラムも、この発明に係るプログラムに含まれ得る。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２自動原稿搬送部、３スキャナ、４プリントエンジン、５給紙部、１０制御部、２１原稿給紙台、２２送出ローラ、２３レジストローラ、２４搬送ドラム、２５排紙台、２６手差給紙部、２７転写ベルト、３１，３２ミラーユニット、３３結像レンズ、３４撮像素子、３５プラテンガラス、４１感光体ドラム、４２帯電器、４３画像書込部、４４現像部、４５転写器、４６除電器、４７定着装置、４８クリーニング部、４９ＩＤＣセンサ、５１タイミングローラ、５２，５３，５４送出ローラ、５５搬送ローラ、５７トレイ、１０２ＣＰＵ、１０４ＲＡＭ、１０６ＲＯＭ、１０８ＥＥＰＲＯＭ、１１０ＨＤＤ、１１２外部通信Ｉ／Ｆ、１１４内部通信Ｉ／Ｆ、１１６内部バス、１５２前処理部、１５４領域分離部、１５６文字処理部、１５８階調値判断部、１６０スクリーン選択部、１６２スクリーン格納部、１６４スクリーンセット、１６６指令生成部、１７２スクリーン群、１７６色分離部、１８１，１８２，１８３，１８４スクリーンテーブル、３１１，３５１光源、３１２，３２１，３５２，３５３ミラー、４３１レーザ発光器、４７１加熱ローラ、４７２加圧ローラ、ＭＦＰ画像形成装置。

Claims

スクリーンを用いてトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンからなるスクリーンセットを保持する記憶手段と、
前記スクリーンセットから再現すべき階調に応じたスクリーンを選択する手段と、
選択されたスクリーンを用いて画像形成を実行する作像手段とを備え、
前記スクリーンセットの各スクリーンは、一定のスクリーン線数を有し、かつ、トナーを付着すべき第１領域と、トナーを付着すべきではない第２領域とが定められたパターンを含み、
前記スクリーンセットは、階調値がしきい値まで増加するに伴って前記第１領域が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群と、階調値が前記しきい値を超えて増加するに伴って前記第１領域が前記第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群とを含み、
前記スクリーン線数は、前記第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける前記第２領域の幅と、前記第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける前記第１領域の幅との間の前記スクリーン線数に関連する関係式を満足するように設定されている、画像形成装置。
周期ｎを（前記作像手段での解像度）／（前記スクリーン線数）とし、
前記第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける前記第２領域の幅をｗとし、
前記第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける、前記第１領域の幅をｂとした場合に、
前記関係式は、（ｎ−ｗ）^２≧ｎ×ｂである、請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１スクリーン群は、ドットパターンを有し、
前記第２スクリーン群は、ラインパターンを有する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記第１規則は、階調値の増加に従って、ドット径の拡大、または、ドット数の増大を含み、
前記第２規則は、階調値の増加に従って、ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大を含む、請求項３に記載の画像形成装置。
スクリーンを用いてトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンからなるスクリーンセットを保持する記憶手段と、
前記スクリーンセットから再現すべき階調に応じたスクリーンを選択する手段と、
選択されたスクリーンを用いて画像形成を実行する作像手段とを備え、
前記スクリーンセットの各スクリーンは、一定のスクリーン線数を有し、かつ、トナーを付着すべき第１領域と、トナーを付着すべきではない第２領域とが定められたパターンを含み、
前記スクリーンセットは、階調値がしきい値まで増加するに伴って前記第１領域が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群と、階調値が前記しきい値を超えて増加するに伴って前記第１領域が前記第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群とを含み、
前記スクリーン線数は、前記第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける前記第１領域の幅と、前記第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける前記第２領域の幅との間の前記スクリーン線数に関連する関係式を満足するように設定されている、画像形成装置。
周期ｎを（前記作像手段での解像度）／（前記スクリーン線数）とし、
前記第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける前記第１領域の幅をｂとし、
前記第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける、前記第２領域の幅をｗとした場合に、
前記関係式は、（ｎ−ｂ）^２≧ｎ×ｗである、請求項５に記載の画像形成装置。
前記第１スクリーン群は、ラインパターンを有し、
前記第２スクリーン群は、ドットパターンを有する、請求項５または６に記載の画像形成装置。
前記第１規則は、階調値の増加に従って、ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大を含み、
前記第２規則は、階調値の増加に従って、ドット径の拡大、または、ドット数の増大を含む、請求項７に記載の画像形成装置。
前記周期ｎが、さらに、ｎ≧（ｂ＋ｗ）を満足するように構成されている、請求項２または６に記載の画像形成装置。
前記記憶手段は、互いにスクリーン角度の異なる複数の前記スクリーンセットを含み、
前記第１スクリーン群のうち最も高い階調値に対応するパターンにおける前記第１領域の幅および前記第２領域の幅、ならびに、前記第２スクリーン群のうち最も低い階調値に対応するパターンにおける前記第１領域の幅および前記第２領域の幅のうち、少なくとも一つは、異なるスクリーン角度を有するスクリーンセットにおける対応する幅とは異なるように構成されている、１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。