JP2015024513A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異色間ゴースト現象を抑制すると、描画領域で濃度変動が生じる。【解決手段】複数の印字機構を有する画像形成装置において、注目画素が描画画素または描画画素の近傍の画素である近傍画素であるかを判定する。描画画素または近傍画素でないと判定された場合、注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる。【選択図】図１１

Description

本発明は複数の印字機構を有する画像形成装置およびその制御方法に関する。

一般に、電子写真方式の印字機構においては、帯電、潜像描画、現像、転写、除電及びクリーニングのサイクルを繰り返し実施することが行われている。また、カラー電子写真方式の画像形成装置においては、１色ごとに印字機構を設けて上記サイクルを実施することが行われている。すなわち、複数の印字機構を有するカラー電子写真方式の画像形成装置では、印字機構において１色ずつ画像を形成し、転写体に画像（トナー像）を転写し、転写体を搬送することで次の印字機構にトナー像を搬送する処理が行われている。ここで、複数の印字機構のうち最初にトナー像を載せる側の印字機構を上流側、その後にトナーを載せる印字機構を下流側と定義する。

近年、コストダウンを目的として、感光体ドラムの残存電荷の除去を行う除電機構を省略することが行われている。しかしながら、除電機構を省略すると、転写後に残る電荷像が後続の下流側の感光体ドラムに影響を及すことになり、下流側の印字結果に影響を及ぼすことになる。例えば、上流側の印字機構で転写ベルト上に生成されたトナー像は電荷を含む電荷像でもある。この電荷を含むトナー像は転写ベルトと接する下流側の感光体ドラムに電荷をあたえる。下流側の感光体ドラムでは除電機構による除電が行われないため、上流側の電荷を含むトナー像の影響を受けてゴーストと呼ばれる現象が発生してしまう。

特開平９−１６９１３６号公報 特開２００３−３１２０５０号公報

上記ゴースト現象を抑制するための好適な手法が存在しない。上記のゴースト現象を抑制するためには、例えば印字機構の中の帯電機構において帯電電圧を上げることが考えられる。感光体ドラムに対する帯電電圧を上げることで転写ベルトから感光体ドラムに逆転写される電位の相対強度が下がるからである。しかしながら、帯電電圧を上げたままの状態ではトナーを過剰に消費したり、意図しない部分にトナーが飛び散るなどの問題も生じる。そこで、通常の画像形成においては描画領域のみを露光するところ、描画領域以外の非描画領域についても微弱に露光をすることで帯電電圧を許容範囲まで下げることが考えられる。特許文献１及び２は、非描画領域を露光する技術が開示されているものの、上記ゴースト現象を抑制するための技術ではなく、従って、上記ゴースト現象を抑制した結果生じる問題についても何ら考慮されていない。

本発明に係る画像形成装置は、複数の印字機構を有する画像形成装置であって、注目画素が描画画素または描画画素の近傍の画素である近傍画素であるかを判定する判定手段と、前記判定手段において描画画素または近傍画素でないと判定された場合、前記注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、高品位な画像を出力する画像形成装置を提供できる。

電子写真方式における感光体ドラムの電位変動の例を示す図である。 複数の印字機構を有する画像形成装置の電位変動の例を示す図である。 ゴースト現象を説明するための図である。 非描画領域に微弱露光をすることによる電位変動の例を示す図である。 描画領域と非描画領域との露光によって画素が繋がってしまうことを示す図である。 実施例の効果を説明するための図である。 画像形成装置の構成の一例を示す図である。 印字機構の構成の一例を示す図である。 光走査画像生成部の一例を示す図である。 PWM波形の例を示す図である。 光走査画像生成部における処理の一例を示す図である。 周期パターンの画素配置例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

なお、具体的な実施例を説明する前に、まず、上記のゴースト現象が発生する原因や、ゴースト現象の対策によって生じる問題などを説明する。その後、本実施例の概略について説明した後で具体的な実施例について説明する。

＜電子写真方式の感光体の電位変動＞
図１は、一般的な電子写真方式の感光体の電位変動を示す模式図である。感光体ドラム１０に対して帯電機構２０がマイナスの電位を帯電させることで、感光体ドラム１０の電位はマイナスとなる。次に、描画機構６０が光で感光体ドラム１０上に画像を描画する。すなわち、描画機構６０は感光体ドラム１０上に潜像画像を形成する。感光体ドラム１０の光描画された部分はマイナスの電位がなくなり相対的にプラスの電位となる。つまり、画像が描画された部分は除電部分と言える。この除電部分を含む感光体ドラム１０にトナーを近づけると、除電部分にのみトナーが付着する。つまり、潜像画像が描画された部分にのみトナーが付着する。トナーが付着された感光体ドラム１０は、転写体３０と密着され、転写機構４０においてプラスの逆電位を与えることにより、トナー像が転写体３０に移される。除電機構５０は感光体ドラム１０の残存電荷を除去する。

＜複数の印字機構を有する画像形成装置の電位変動＞
次に、図１の除電機構５０を省略し、さらに複数の印字機構を有する画像形成装置における電位変動の例について説明する。図２は、複数の印字機構を有する画像形成装置における電位変動の例を示す模式図である。

電子写真方式のカラーの印字機構において、各感光体ドラム上に生成された画像は、転写ベルト上に順次まとめられるが、この転写ベルト上のトナー像を通じて相互干渉が発生し、ゴーストが発生する。以下、具体的に説明する。

最初にトナー像を載せる側の上流側をイエロー（Ｙ）、下流側をマゼンタ（Ｍ）用の印字機構として説明する。イエロー（Ｙ）の印字機構では図１で説明したようにイエローのトナー像が転写ベルトに付着される。転写ベルトにおいては上流側ではトナー像が付着していないために、転写ベルトの電位はフラットの状態である。その後、イエローのトナー像が付着すると、トナーの付着部分は、トナーの帯電分だけ電位が変わる。すなわち、用紙に定着される前の転写ベルト上の現像されたトナー像は、帯電しているトナーの電荷で像が保持されており、トナー像そのものが電荷像でもある。

その後、下流側のマゼンタ（M）の印字機構においてトナー像が転写ベルトに転写されると同時に、転写ベルト上にある上流のトナー像によって生じる電荷像が下流側の感光体ドラムの電位に逆転写され、下流側の感光体ドラムの電位に影響を与える。つまり、下流側のマゼンタ（Ｍ）用の感光体ドラムにおいて転写ベルトの電荷像が感光体に移る。このため、下流側の帯電機構で帯電した場合に、上流側の電荷像の像が残ってしまう。電荷像が残った部分についてはその後の描画機構による描画の際に除電が甘くなり、その結果、トナーの付着性が悪くなってしまう。

このように転写ベルトから感光体ドラムへの電荷像の逆転写によって、異なる色に対してゴーストと呼ばれる影響を与えてしまう。

図３は、ゴースト現象を説明するための図である。用紙３１の右側にイエローのパッチ３２を、中央にマゼンタのパッチ３３を形成したとする。ここで、イエローのパッチ３２の部分からドラムピッチ分（感光体ドラムの１回転後）の部分に、トナーの付着性が悪くなってしまうことに起因してマゼンタの色が薄くなるゴースト現象が発生する。このように、ゴーストは同色ではなく異なる色にゴーストを生じさせる異色間ゴーストであり、時間的、空間的に離れた位置に生じることになるので、画像処理による補正では対応が難しい。そこで、印字機構においてゴーストを生じさせないような対策が考えられる。

＜非描画領域に微弱露光をすることによる電位変動＞
図４は、非描画領域に微弱露光をすることによる電位変動の例を示す図である。図４に示すように、まず帯電機構において帯電電圧を上げ、描画機構が非描画領域に微弱露光をすることにより、ゴーストを抑制した画像形成をすることが可能となる。トナーが帯電できる電荷の量は一定である。そして、正常に生成されたトナー像においては逆転写像の元となる、トナー像が生じる電荷像の電位強度は帯電電位によらず一定である。従って、帯電機構が感光体ドラムに帯電する帯電電位を高めることによって、相対的に逆転写されるトナーによる電荷像の影響が小さくなる。つまり、帯電電位を高める処理によって異色間のゴーストは抑制されることになる。

しかしながら、高められた帯電電位は別の問題を発生させる。

前述したようにトナーの帯電しうる電荷量は一定であり、帯電電位が高すぎる印字機構おいては電位が高い分、光描画された潜像に対してトナーが過剰に供給されることになる。トナーが過剰に供給されることによって、描画された画像よりも描線が太ったり潜像領域から不規則にはみ出して尾引きや飛び散りの要因となる。このように、画像面で非常に望ましくない結果となるばかりでなく、トナーの消費量も過剰になる。

そこで、高めた帯電電圧を補正する処理が考えられる。具体的には、帯電電圧を補正するために非描画領域においても微弱な露光をすることで、余剰な帯電電圧を相殺する。帯電機構の次に処理が行われるのは描画機構である。一般的な描画機構では、描画領域で発光、非描画領域で非発光という制御を行っている。これを描画領域で強く発光、非描画領域で微弱に発光という制御に置き換える。微弱な光を受光した感光体部分には弱い電流が流れ、電荷の一部を喪失するが、電位は残っている。強い発光を受けた感光体部分は強い電流が流れ電荷を喪失し、電位が無くなる。このように、微弱な光を受光した感光体部分の電位が一般の描画方式の電位と同等となるように調整すれば、一般の電子写真画像が再現できる。従って、描画機構の発光制御を変更して、高すぎる帯電電位を低減させる為に弱い光で非描画領域に全面露光をかけて帯電電位を調整することが考えられる。

しかしながら、単に描画領域に強く発光、非描画領域に微弱で発光という制御をするだけでは問題がある。一般に描画機構はレーザーで構成される。レーザーの場合、発光光量を一定に制御して、発光時間を制御することが行われる。レーザービームは特性としてガウス分布形の広がりを有しており、描画画素と微弱露光画素が近接した場合、レーザービームスポットの広がりによって画素がつながってしまい、電荷像がわずかに広げられてしまう。図５は、描画領域と非描画領域との露光によって画素が繋がってしまうことを示す模式図である。図５は意図していない領域、つまり描画領域に近接する非描画領域においてもトナーが付着してしまうことを模式的に示している。このように、描画領域と非描画領域との露光によって画素が繋がってしまうことにより、トナー付着量が微弱に増えることになり濃度が変動する。

このような濃度変動によって描画領域の画素がわずかに太くなってしまう場合がある。また、非描画領域に対する微弱露光を行う際の露光パターンが周期的なパターンである場合には、濃度変動が周期的に発生して知覚されやすくなってしまう。さらに、一般に描画領域においては周期的なハーフトーン処理も行われており、ハーフトーンの周期と微弱露光の周期とが干渉を起してモアレ等の画質低下の要因ともなり得る。

そこで、本実施例においては、描画領域及び描画領域の近傍領域を処理する際には、描画機構を強く発光させ、それ以外の領域に対しては、描画機構を弱く発光させる制御を行う。つまり、非描画領域であっても、描画領域の近傍領域には微弱露光を行わない。このような制御により、上述した濃度変動やモアレ等を避けることができる。図６は、本実施例の効果を説明するための図である。図６（ａ）は、描画領域で強く発光、非描画領域で微弱に発光という制御を行う場合の例である。ドット部分は微弱露光が行われる領域を示している。図６（ａ）では、描画領域に近接する非描画領域にも微弱露光が行われているので、濃度変動が知覚されやすい。これに対して、図６（ｂ）では描画領域に近接する非描画領域には微弱露光が行われないので、図６（ａ）よりも濃度変動が知覚されにくい。

なお、上記ではレーザーダイオードを光源とした説明を行ったが、LEDアレイ等による光描画を行う印字機構においても個々の光源の光分布形状は異なるが、同等の技法を適用できる。

以上の概要を踏まえて以下に具体的な実施例を説明する。

図７は、本実施例における画像形成装置の構成の一例を示す図である。画像形成装置は、画像処理部７００と、通信部７５０と、光走査画像生成部７１１〜７１４と、印字機構７６０とを有する。

画像形成装置は外部機器との通信により描画コマンドや画像情報を受け取り、印字機構を駆動させるのに適したイメージデータを生成して印字機構７６０で画像を印字する。通信部７５０は、外部機器から描画コマンドや画像情報を受け取る。画像処理部７００は、一般的なコンピュータと同様に固定記憶装置、演算装置、一時記憶装置等を構成要素に含む。画像処理部７００は、通信部７５０から受け取った情報を解析処理して電子写真方式の現像機構の駆動に適したイメージデータ７０５を生成する。

本実施例においては画像処理部の生成するイメージデータは多値であるものとし、１６値４ビットデータとして以降の説明を行うが、２値の１ビットデータであってもよい。多値のイメージデータは各色毎に７２１〜７２４の４つの伝送線より送出され、光走査画像生成部７１１〜７１４を通して、印字機構７６０に送られ印字される。

印字機構７６０は各色ごとに帯電機構、描画機構、現像機構、転写機構、感光体ドラムなどを有する。４つの光走査画像生成部７１１〜７１４の出力は印字機構７６０のそれぞれ各色の光源を駆動し、電位補正の微弱露光と潜像描画とを切り替えて実施する。さらに印字機構７６０は潜像からトナー像の生成を行い、最終的に記録紙に印字出力をおこなう。

図８は印字機構７６０の主要構成の一例を示す図である。色の再現は理論上は３つの顔料で再現できる筈であるが、黒色の吸光性を３色顔料の混合で再現するのが難しいので通常は黒顔料を加え４つの顔料でカラー印刷を行う。従って、図８の印字機構７６０には各色ごとに感光体ドラムと描画機構と現像機構等を設け、転写ベルト等で各色の画像をまとめて紙に印字する。

図８の例では現像系が４つある構成を示すが、特別な色の再現性を向上させたり、３色合成で困難な白やメタリックカラー等を含む場合は、現像系が５つ以上存在してもよい。あるいは、また黒を省略した３色構成でもよく、図８の例に限定されるものではない。本実施例においては低廉でかつ生産性を維持した構成として印字機構が４つ並んだ印字機構における構成例を示す。

それぞれの印字機構は帯電機構８１０〜８１３、描画機構７７０〜７７３、現像機構８１５〜８１８、転写機構８３０〜８３３、感光体ドラム８２５〜８２８などにより構成される。

現像機構８１５〜８１８は各色の現像を担当し、４色のトナー像は転写ベルト８０５上でまとめられる。すなわち、各印字機構の転写機構８３０〜８３３は、各色で現像されたトナー像を感光体ドラム８２５〜８２８から転写ベルト８０５上に１次転写する。各色のトナー像は転写ベルト８０５上で合成され、２次転写機構８４０によって不図示の用紙に２次転写される。その後、用紙は紙搬送路８００を介して定着器８０１に搬送される。定着器８０１においてトナー像は熱および圧力で用紙に固定されカラー印字出力される。定着器８０１は、用紙表面に電荷で仮止めされたトナー像を熱と圧力で用紙に固定する。定着器のヒーター８０２は、トナー樹脂を一時的に加熱溶解し用紙への固着を助ける。

各感光体ドラム８２５〜８２８上においては、以下の順序でトナー像が形成される。帯電機構８１０〜８１３が感光体ドラム８２５〜８２８上において表面を帯電させ電位を上げる。本実施例においては通常のトナー潜像を作るのに必要な電位よりも高い電位に帯電させる。これにより、前述のゴースト現象を抑制する。次に、描画機構７７０〜７７３による光描画によって表面電荷の一部を消失させ電位潜像を作る。本実施例では、描画機構としてレーザー光源を用いる。

光描画で二次元潜像を形成する場合、一列分の光源を列に配置する方式と、一つないし少数の光源と回転多面鏡を組み合わせ、搬送方向に垂直な走査を行う方式があるが、いずれの方式であってもよい。本実施例においては１色当たりの光源は一つの方式であるものとする。レーザー光源を有する描画機構７７０〜７７３は、光走査系によって感光体ドラム８２５〜８２８上の走査を行う。感光体ドラム上で光の当たった部分は電荷が喪失し、電位潜像が形成される。

なお、走査する光の強度は図７で示した光走査画像生成部７１１〜７１４によって決定される。本実施例においては走査光の強度は描画領域およびその近傍と、その他の領域とで切り替えられる。その他の領域には微弱露光パターンにより決定された強度の走査光が露光される。微弱露光パターンの描画された領域は電荷の一部を喪失するが、電位は残存している。描画領域およびその近傍と判定される領域で描画が行われた領域は、感光体ドラム表面の電荷が失われ電位は消失する。

現像機構８１５〜８１８は、このように感光体ドラム８２５〜８２８上に描画された潜像画像を現像する。すなわち、現像機構８１５〜８１８は顔料を含む樹脂粉であるトナーを感光体表面電位と同方向の電荷に帯電させ、感光体ドラム上に供給する。感光体上に供給されたトナーは電位の残っている領域を避け、光描画によって電荷を完全に喪失した部分に付着する。結果として、感光体上に光描画された潜像がトナー像に変換される。

感光体ドラム上で現像されたトナー像は感光体ドラム８２５〜８２８から順次転写ベルト８０５に転写され、トナーは感光体表面から転写ベルト表面に移動する。

次に、図９を用いて光走査画像生成部について説明する。図９は、光走査画像生成部の一例を示す図である。光走査画像生成部７１１〜７１４の主要構成は微弱露光パターン発生部９２０と、近傍判定部９１０と、微弱露光パターンおよびイメージデータのうちの一方を選択するデータ選択部９１５とを含む。また、光走査画像生成部７１１〜７１４はラインバッファ９００〜９０２を有する。

近傍判定部９１０は、注目画素が描画領域またはその近傍か否かを判定する。描画領域は、画像処理部７００からのイメージデータに基づいて決定される。描画領域の「近傍」は、印字機構で使用されるレーザーのスポット径によって決定することができる。あるいは、描画領域の「近傍」は、描画画素の周囲の所定数の画素として決定することもできる。本実施例においては、簡単な近傍の判定手法として、注目画素の近傍の８画素を確認する３×３フィルタを用いる例を示す。なお、本実施例では、イメージデータ一画素当たり１６値４ビットとする。４ビットデータの数値が大きいほど強い光描画を示し、値０は非描画画素とする。

近傍判定部９１０は、注目画素を３×３フィルタの中心とした場合、全ての画素の画素値がない場合には注目画素は、描画領域ではなく、かつ描画領域の近傍でもないと判定することができる。一方、近傍判定部９１０は、３×３フィルタの注目画素に画素値がある場合、注目画素は描画領域であると判定することができる。また、近傍判定部９１０は、３×３フィルタの注目画素に画素値がなく、かつ、注目画素以外の部分に画素値がある場合、注目画素は描画領域の近傍であると判定することができる。近傍判定部９１０は、注目画素に対する判定結果を選択信号９６０としてデータ選択部９１５に出力する。選択信号９６０は、レーザー駆動信号としてイメージデータを使用するか、微弱露光パターンを使用するかを選択するための信号である。本実施例では、注目画素が描画領域である場合に加えて、描画領域の近傍である場合においてもイメージデータを使用する信号を出力する。そして、注目画素が描画領域でも描画領域の近傍でもない場合に微弱露光パターンを使用する信号を出力する。このような処理により、濃度変動や画質低下などを避けることができる。詳細は後述する。

なお、このように注目画素を３×３フィルタで判定する場合には、注目画素の上下方向の画素の情報が必要となる。図９の例では、３本のラインバッファ９００〜９０２を設けている。３×３の近傍のみ参照する機構を構成する場合、現在光走査中のライン以外に前走査ラインと後走査ラインの計３本の走査ラインを用いる。それぞれのラインバッファは一走査分の画素列の画素値を格納し、画素クロックにあわせて１画素ずつシフトされて処理が行われる。ラインバッファ９００の後段にラインバッファ９０１が結合され、さらにラインバッファ９０１の後段にラインバッファ９０２が結合されている。

ラインバッファ９００はまだ光描画に使用されていない前走査情報としてイメージデータ一列分の画素列の画素値を保持する。ラインバッファ９０１は現在光描画に使用中の注目画素を含むイメージデータ一列分の画素列の画素値を保持する。ラインバッファ９０２はすでに光描画に使用された後走査情報としてイメージデータ一列分の画素列の画素値を保持する。各ラインバッファの途中から注目画素および近傍画素の画素値が取り出され近傍判定部９１０に入力される。なお、本実施例では、３本のラインバッファを設けて３×３のフィルタを用いて近傍判定を行っているが、この例に限られるものではない。例えば５本のラインバッファを設けて５×５のフィルタを実装してもよいし、５×３や７×３のように主走査方向にフィルタサイズを伸ばすようなものであってもよい。

微弱露光パターン発生部９２０は、イメージデータのうち、描画領域およびその近傍領域でない非描画領域を埋め尽くす為の微弱露光パターンを保持する。微弱露光パターン発生部９２０は、イメージデータ走査のタイミング情報を取得してイメージデータの描画に同期して微弱露光パターンに応じた信号を生成して出力する。

本実施例では、微弱露光パターンとして周期パターンを用いる例を説明する。簡単に周期パターンを用いる理由について説明する。先に説明したように、描画機構においてはレーザービームによる光描画が行われる。レーザービームは特性としてガウス分布の広がりを有する。レーザービームの広がりは、解像度やレーザーの特性にも拠るが、一画素ごとに対する厳格な光量調整が難しくするものの、微弱露光を行う際には有利になる。すなわち、数画素おきに離散的な発光をすることにより相互の微弱露光が繋がり、均一に感光体面を照射して電位を一律に下げることができる。また、数画素おきに離散的に発光することにより電磁波ノイズや光源寿命の面で有利である。

本実施例では、離散的に画素を発光する際に発光させる画素の配置、すなわち微弱露光パターンとして、周期パターンを用いる。周期パターンを用いることにより電位を均一に下げることを容易に制御できる。なお、周期パターンを用いると、本実施例のような対策を施していない場合には、描画画像のハーフトーン処理の周期と干渉してモアレ等を引き起す可能性がある。しかしながら、本実施例では、描画領域とその近傍については微弱露光を行わないように制御しているため、このようなモアレ等の発生を防ぐことができる。以上が微弱露光パターンとして周期パターンを用いる理由である。

微弱露光パターン発生部９２０は、タイミング情報である画素クロックや走査線の同期信号のカウントを行うことによって周期パターンを同期させる。微弱露光パターン発生部９２０は周期パターンとして、例えば数値テーブル上に設定された光強度パターンの情報を用いる。

表１は、数値テーブルの一例として光強度パターンを示す。

表１の例では、「０」の値の画素は発光せず、「１」と「２」の画素については、それぞれその値に対応する微弱露光を行うことを示す。駆動可能な光強度のうち、微弱露光に使用される発光強度は弱い光強度を使用する。複数の光強度を組み合わせて使用すると電位補正のための光量の微調整が容易である。パルス幅変調（PWM：pulse width modulation）による光量調整は高周波数でレーザーを駆動することになるので、機器が規定以上の電磁波ノイズを発生させやすい。パルスの高調波成分分布はパルス幅によって変化することが知られており、異なるパルス幅を混合して微弱露光パターンを形成した方が、特定の周波数に電磁波ノイズが集中しにくい。従って、本実施例では、複数の光強度を使用する例を示している。

表１には、主走査方向５画素、副走査方向３画素の微弱露光パターンが示されている。主走査方向６画素目、副走査方向４画素目の画素のための微弱露光信号９７０は、周期パターンにおける主走査方向１画素目、副走査方向１画素目の値（即ち、０）となる。数式で表現すると、主走査方向Ｎ画素目、副走査方向Ｍ画素目の画素の微弱露光信号９７０は、周期パターンにおけるＮmod５画素目、Ｍmod３画素目の画素の値となる。

もちろん、表１以外のパターンを用いても良いのは言うまでも無い。この場合、Ｎmod５、Ｍmod３のうちの５、３の代わりに、用いるパターンの主走査方向の画素数、副走査方向の画素数が用いられる。また、微弱露光パターンというからには、１５のような値が含まれても良いのは言うまでもないが、最大値は２に限らず、３や４の値であっても良い。即ち、１や２の値は、装置の設計者によって適宜設定されれば良い。

データ選択部９１５は、選択信号９６０に基づいて一画素毎に、注目画素信号９５０と微弱露光パターン発生部９２０からの微弱露光信号９７０とのうちの一方を選択し、光源の駆動強度を決定する。選択信号９６０の制御により、イメージデータの描画画素と描画画素の近傍においては、イメージデータの信号、すなわち、注目画素信号９５０が選択される。一方、描画画素から離れた非描画領域については微弱露光信号９７０が選択される。描画画素の近傍の画素であり、かつ非描画領域の画素は、それ自身の濃度は０であるから、結果として描画画素の周りが微弱露光が行われない非描画画素で縁取りされる。そして描画画素と描画画素の近傍以外の領域が微弱露光パターンで埋め尽くされることになる。

データ選択部９１５からの駆動強度指示信号は光量変調器９３０に入力される。光源が半導体レーザーの場合、発光光量それ自身を直接制御することは難しく、発光時間の制御によって間接的に光量を制御する。つまりパルス幅変調（PWM）を実行する。図１０は、光量変調器の入力とPWM変調された出力波形を示す。数値が小さいほど出力ON時間が短く、数値が大きいほど出力ON時間が長くなる。０は非発光を示しON時間が無く、１５は全点灯を示しON時間のみである。一画素の発光時間を１００nsecとしたときに、４ビット入力値が最大値１５の時レーザーの駆動信号を１００nsec動作させ、入力値が８のときには５０nsec強動作させ、入力値が１のときには６〜７nsec動作させる。光量変調器９３０の出力は電圧レベルとしては２値の信号であるが、PWM処理によって時間軸方向の駆動時間の変調を加えられることによって光強度を制御する。

図１１は、本実施例における光走査画像生成部における処理の一例を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、図９に示すハードウェア構成において実現されるが、不図示のＲＯＭに格納されているプログラムを不図示のＣＰＵなどのプロセッサによって実行するといったソフトウェアによる処理によって実現されてもよい。

ステップＳ１１０１において、光走査画像生成部は、画像処理部からのイメージデータを１画素分受信する。ステップＳ１１０１において光走査画像生成部は、ラインバッファにバッファしている画素値を１画素ずつシフトさせ、ラインバッファ９００〜９０２を更新する。

ステップＳ１１０２において、光走査画像生成部は、注目画素と注目画素の近傍画素を近傍判定部９１０に入力する。本実施例では、注目画素を中心とする３×３画素分の画素を入力する。

ステップＳ１１０３において、光走査画像生成部は、近傍判定を実施する。すなわち、光走査画像生成部は、注目画素が描画画素またはその近傍の近傍画素であるか否かを判定する。ステップ１１０３の結果、注目画素が描画画素である場合、または近傍画素である場合は、光走査画像生成部は、ステップＳ１１０４に処理を進める。ステップＳ１１０３の結果、注目画素が描画画素でもなく、近傍画素でもない場合、光走査画像生成部は、ステップＳ１１０５に処理を進める。

ステップＳ１１０４では、光走査画像生成部は、イメージデータを注目画素の出力に用いることを選択する。

ステップＳ１１０５では、光走査画像生成部は、微弱露光パターンを注目画素の出力に用いることを選択する。

ステップＳ１１０６では、光走査画像生成部は、ステップＳ１１０４またはステップＳ１１０５の選択に基づいて注目画素を描画する際の光強度を決定する。ステップＳ１１０７では、光走査画像生成部は、画像の全ての画素が注目画素として処理されたかを判定し、未処理の画素がある場合にはステップＳ１１０１からの処理を繰り返す。

以上のとおり、本実施例によれば、ゴースト現象を抑制し、かつ、濃度変動などが生じない画像形成を行うことが可能となる。また、本実施例の効果は、先に示した図６の例の通りである。

なお、図２の例で説明したように、本実施例は、上流側のトナー像が転写ベルトを介して下流側の感光体ドラムに影響を与えることによる１次的または２次的に生じ得る問題を解決するものである。換言すれば、上流側の印字機構においては、転写ベルトを介してトナー像の影響が生じない場合も考えられる。従って、光走査画像生成部については、各色ごとに同様の構成とすることができると説明したが、上流側の印字機構においては、本実施例で説明したような光走査画像生成部の構成を有していなくても良い。もちろん、上流側においても本実施例で説明したような光走査画像生成部の構成を有してもよい。

実施例１では、単一の微弱露光パターンを用いる例について説明した。しかしながら、電子写真方式の画像形成装置は各種の消耗材を構成要素に含んでいる。感光体ドラムは高耐久化が計られているが、摩耗が激しい位置におかれており、製品寿命内において帯電性や光感度などにおいて特性の変動が避けられない部材である。特に帯電電位を高く設定し、その一部を微弱露光によって再び下げる設計においては電位設定を複数回実施していることになり影響が大きくなる。また粉体であるトナーも特性が変動する。

安定した特性を維持する為には、特性の変動を計測して微弱露光の光量ないし帯電電位の補正を行う必要がある。そこで、本実施例では、複数の微弱露光パターンを用意する。また、部材の使用回数や寿命を記録し、使用回数などの消耗度に応じて設定を変更する。本実施例においては感光体ドラムの使用回数を記録しておき、一定の枚数毎に微弱露光パターンを変更する構成を示す。

微弱露光パターン発生部９２０は、複数の微弱露光パターンを記憶しておき、パターンサイズを可変できるように内部のN進カウンタにおいて進数が設定可能なカウンタを使用するものとする。

表２は、本実施例において感光体ドラムの使用回数に対するインデックス数値を割り当てる例を示す。また、表３は、微弱露光パターンの設定にインデックス数値を割り当てる例を示す。これらのインデックス値は対応しており、例えばドラム印字枚数が１００００〜１９９９９枚の場合には、「設定３」が示す周期パターンが用いられる。このように微弱露光パターンを適切に設定することによって、現在の消耗状況に合致した光量の微弱露光が可能になり、最善の印字品質が提供できる。

実施例３では、微弱露光パターンの周期パターンの画素配置を好適にする例を説明する。レーザービームの光強度分布をガウス分布であると近似する。

ガウス分布の平均を０分散を１と規定し更に式の形を簡潔にした正規分布関数形は
Z＝１／（√（２π））×exp（−（x^２＋y^２）／２） （式１）
である。

式１は指数関数であるが、運用上はピーク強度に対する光強度１／２のピーク中心点からの距離をビーム半径と定義するのが計測しやすい。光強度をビーム半径の半分の１／４まで下げる為にはおおよそビーム半径の1.4倍程度離す必要が有る。さらに光強度を１０％まで下げる為にはビーム半径の1.8倍程度まで離す必要が有る。

このような光強度分布を有しているために、２つのビームの間隔をビーム半径の1.7倍程度近づけるとピークが融合して一つの連なりになる。均一に帯電電位を補正するという観点からは、個々の微弱露光の離散した個々の発光点をこの範囲に収めることが望ましく、そのように設計を行う。

数値例として600dpiの印字解像度でビームの光量半値直径が90μmとする。600dpiの画素サイズは42μmである。感光体表面において光量半値直径が90μmの光学設計を行った機種では補正電位をほぼフラットにする為には光点間隔を77μ程度に収める必要が有る。これは600dpiにおける２画素周期84μmにやや足りないために、図１２（ａ）に示すように隣接する光点間の電位に一様性が弱く、かつ斜め方向に電位補正されない領域が出来る。

一方で斜め４５°方向の画素距離を計算すると59μmに収まるので、微弱露光の発光点を図１２（ｂ）に示すように市松状に配置する周期パターンを用いるのが好ましい。図１２（ｂ）に示すように、斜め方向に隣接する光点間の帯電電位の平坦性をほぼ確保でき、かつ水平垂直方向にたいしても電位補正されない領域が無くなる。

＜その他の実施例＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (14)

1. 複数の印字機構を有する画像形成装置であって、
   注目画素が描画画素または描画画素の近傍の画素である近傍画素であるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段において描画画素または近傍画素でないと判定された場合、前記注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる制御手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記判定手段において注目画素が描画画素または近傍画素であると判定された場合、前記注目画素の画素値を用いて前記注目画素を描画機構に描画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。
3. 複数の印字機構を有する画像形成装置であって、
   注目画素を含む所定数の画素が０でない画素値を含むか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段において０でない画素値を含まないと判定された場合、前記注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる制御手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記判定手段において０でない画素値を含むと判定された場合、前記注目画素の画素値を用いて前記注目画素を描画機構に描画させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記所定数は、バッファに応じて決定されることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記印字機構は感光体と、前記感光体を帯電させる帯電機構とを有し、
   前記帯電機構は、前記微弱露光パターンによる描画によって電位が相殺され得る程度に帯電電位を高めることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記描画機構は、レーザーによる光描画を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記印字機構は除電機構を含まないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、微弱露光パターンとして離散的な画素配置の周期パターンを用いることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、市松状の画素配置を用いることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、部材の消耗度に応じて使用する微弱露光パターンを変更することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 複数の印字機構を有する画像形成装置における制御方法であって、
    注目画素が描画画素または描画画素の近傍の画素である近傍画素であるかを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおいて描画画素または近傍画素でないと判定された場合、前記注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる制御ステップと
    を有することを特徴とする制御方法。
13. 複数の印字機構を有する画像形成装置における制御方法であって、
    注目画素を含む所定数の画素が０でない画素値を含むか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおいて０でない画素値を含まないと判定された場合、前記注目画素を微弱露光パターンを用いて描画機構に描画させる制御ステップと
    を有することを特徴とする制御方法。
14. コンピュータを、請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像形成装置の各手段として機能させるためのプログラム。