JP2015222899A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真方式を用いた画像形成装置において、潜像の高鮮鋭化・高安定化・高階調性を実現する。【解決手段】面積階調法で生成されたハーフトーン画像のデータをパルス幅変調して得られる露光制御信号に基づいて静電潜像を形成する、電子写真方式の画像形成装置であって、主走査方向における露光のオンとオフを表す情報であって、露光が連続する画素群の重心位置に向けて、前記ハーフトーン画像における各画素の露光を寄せることを指定する露光走査情報を生成する走査情報生成手段と、前記露光走査情報に基づいて前記露光制御信号を生成する手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、露光走査により画像形成を行う画像処理装置に関する。

従来、レーザビームプリンタや複写機といった、レーザ光を像担持体上に走査することで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置においては一般に、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング等の複数のプロセスを経て記録媒体上に画像を形成する。

ここで、一般的な電子写真プロセスについて説明する。まず帯電手段によって像担持体である感光体を一様に帯電させた後、露光手段によって感光体に画像信号に応じた光ビームを露光し、感光体上に静電潜像を形成する。そして、光ビームが走査する方向（主走査方向）に対して直行する方向（副走査方向）に感光体を回転させながら、静電潜像を形成する。その後、現像手段によって感光体上の静電潜像を現像し、感光体上にトナー像を形成する。その際、現像手段によってトナーを帯電させた後、回転する現像ローラを用いて感光体へトナーを供給し、このトナーを静電潜像に付着させてトナー像を形成する。そして、感光体上のトナー像を記録媒体上に転写し、定着することで画像が形成される。

図１は、電子写真方式の露光手段における光ビーム走査の、電気信号に対する発光量特性（レーザ素子発光の鈍り）を説明する図である。光ビームの点灯状態を高周波で駆動しようとした場合、図１に示すように光波形の鈍りが生じてしまうことが知られている。その結果、露光工程や静電潜像形成工程において、ボケた画像になってしまう。図２は、電子写真方式によって形成される画像の一例を示す図であり、（ａ）は入力画像、（ｂ）はボケ特性が掛かった形成画像を示している。

こうした、光ビームの波形鈍りや潜像形状が鈍るという課題に対しては、例えば特許文献１のような提案がなされている。特許文献１には、隣接画素の点灯画素と連結するよう、各画素に対する露光走査を隣接画素に対して寄せる（左成長・右成長などを切り替えて画素を連結する）ことで、潜像を安定化させる方法が開示されている。また、ボケ低減を目的として、アンシャープマスキング処理やラプラシアンフィルタ処理といった高周波数強調処理が、出力画像に対して適用する方法も提案されている。

特開平０４−２７３６６１号公報

上述の特許文献１による方法では、適切な画素連結をできないことがあった。すなわち、注目画素の露光走査を隣接画素に寄せたとしても、隣接画素の発光幅が画素幅より狭く、かつ隣接画素内の発光走査位置が注目画素とは逆方向に離れている場合には、該隣接画素と注目画素間で露光走査は連結しないため、波形鈍りの低減や潜像安定を常に実現することができなかった。

本発明に係る画像形成装置は、面積階調法で生成されたハーフトーン画像のデータをパルス幅変調して得られる露光制御信号に基づいて静電潜像を形成する、電子写真方式の画像形成装置であって、主走査方向における露光のオンとオフを表す情報であって、中間調を表現するドットの重心位置に向けて、前記ハーフトーン画像における各画素の露光位置を寄せることを指定する露光走査情報を生成する走査情報生成手段と、前記露光走査情報に基づいて前記露光制御信号を生成する手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電子写真方式を用いた画像形成装置において、潜像の高鮮鋭化・高安定化・高階調性を実現することができる。

レーザ素子発光の鈍りを説明する図である。 電子写真方式によって形成される画像の一例を示す図である。 画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。 画像処理装置における画像処理の流れを示すフローチャートである。 露光位置情報生成処理の流れを示すフローチャートである。 重心位置マスクとそれに対応する閾値マトリクスの一例を示す図である。 露光位置情報を含むハーフトーン画像データが生成される様子を説明する図である。 画像形成装置の内部構成を示すブロック図である。 露光工程を実現する光学系の一例を詳細に示した図である。 画素単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の流れを示すフローチャートである。 画素片単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る、露光走査情報の一例を示す図である。 ハーフトーン画像とその拡大図を示す図である。 実施例１に係る、露光走査情報を２次元画像で示した図である。 従来の寄せ制御によって得られる露光走査情報を説明する図である。 実施例１に係る、感光体表面に形成される電位分布（潜像）を示す図である。 実施例２に係る、露光走査情報の一例を示す図である。 実施例２に係る、露光走査情報を２次元画像で示した図である。 実施例２に係る、感光体表面に形成される電位分布（潜像）を示す図である。

以下、本発明を実施する為の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

以下では、電子写真方式を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置と、入力画像データを画像形成装置が出力可能な画像データに変換する画像処理装置とからなる印刷システム（不図示）を例に、本実施例の説明を行なうものとする。この場合において、画像処理装置と画像形成装置は、無線通信等のインタフェース又は回路によって接続される。

なお、本実施例では、画像処理装置と画像形成装置とをそれぞれ別個の装置としているが、画像処理装置の機能を画像コントローラとして画像形成装置内に組み込んで１つの装置として構成してもよい。

［画像処理装置について］
まず、画像処理装置について説明する。本実施例における画像処理装置は、デジタルな入力画像データを画像形成装置が出力可能なデータに変換する。以下に述べる画像処理装置の各部の機能は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を備えた一般的なパーソナルコンピュータにインストールされたプリンタドライバによって実現される。

図３は、画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。画像処理装置１００は、画像生成部１０１、色変換処理部１０２、分版画像記憶部１０３、中間調処理部１０４〜１０７、ハーフトーン画像記憶部１０８、転送用バッファ１０９、画像転送部１１０で構成される。以下、各部について説明する。

画像生成部１０１は、入力されたＰＤＬ等で記述される画像データを解釈してビットマップ画像等のラスタイメージを生成する。

色変換処理部１０２は、画像生成部１０１で生成された画像を各色版に分版する。具体的には、入力されたＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）からなる画像データを画像形成装置２００が有する色材に対応する画像データに変換する。ここでは、ＲＧＢ画像データをＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の画像データに変換している。ＣＭＹＫ画像デ―タは、各画素０〜２５５いずれかの画素値を有する２５６階調（８ビット）の画像データとする。ＣＭＹＫそれぞれに対応する画像データは分版画像記憶部１０３に格納される。

中間調処理部１０４〜１０７は、各色版画像に対応して設けられており、それぞれの色版画像に対して中間調処理を行う。具体的には、分配画像記憶部１０３から受け取る色変換後の画像データに対して中間調処理を行ってハーフトーン画像データ（輝度データ）を生成する。さらに、中間調処理部１０４〜１０７は、画像形成装置２００における露光走査の際に、各画素がどの画素と連結され、どの位置に露光が行われるかを示す露光位置情報を生成する。露光位置情報の詳細については後述する。中間調処理には、閾値マトリクスを用いたディザ処理や誤差拡散法など公知の中間調処理技術を用いる。一般には、画像形成装置２００に応じた中間調処理が施され、本実施例では、いわゆる多値ディザによる中間調処理を行なうものとする。具体的には、周期的なスクリーン構造を持った画像データに変換するディザ処理によって、２５６階調の画像データを０〜６の画素値からなる７階調（３ビット内に格納される）の画像データに変換するものとする。中間調処理後のハーフトーン画像における各画素値は、露光制御信号の強度に対応する。これは、本実施例における画像形成装置２００は１６段階の露光制御信号を出力可能であるところ、例えばハーフトーン画像において画素値が「０」の画素は、露光制御信号の強度が０であり、露光を行わない非露光画素であることを示す。なお、本実施例ではＣＭＹＫの色毎に中間調処理部を設けているが、各色共通の中間調処理部を１つ設けてもよい。この場合、ＣＭＹＫそれぞれに対応する画像デ―タを順次中間調処理部に送り、各色についての条件下で中間調処理を行えばよい。

ハーフトーン画像記憶部１０８は、各中間調処理部１０４〜１０７で生成された各色のハーフトーン画像のデータを記憶する。

転送用バッファ１０９は、画像形成装置２００に転送されるハーフトーン画像のデータを一時的に格納するバッファである。

画像転送部１１０は、ハーフトーン画像データを所定のタイミングで画像形成装置２００に対して送出する。

次に、画像処理装置１００で実行される画像処理の流れについて説明する。図４は、画像処理装置１００で実行される画像処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、以下に示す手順を記述したプログラムをＲＯＭ等からＲＡＭ上に読み込んだ後にＣＰＵによって該プログラムを実行することにより実施される。

ＰＤＬで記述された所定の画像データが画像処理装置１００に入力されると、ステップ４０１において、画像生成部１０１は、ＰＤＬを解釈してラスタイメージに展開するＲＩＰ処理を行なう。そして、入力された画像データがＲＧＢ色空間のデータであれば生成したラスタイメージデータを色変換処理部１０２へ送り、ＣＭＹＫ色空間のデータであれば分版画像記憶部１０３へ送る。

ステップ４０２において、色変換処理部１０２は、ＲＧＢの画像データをＣＭＹＫの画像デ―タに変換する処理（分版処理）を行なう。ＣＭＹＫそれぞれに対応する画像デ―タは２５６階調を表す８ビットの画像データである。Ｋに対応する画像データを例に説明すると、前述の図２（ａ）に示した入力画像において、画素値が小さい画素ほど濃い黒を示しており、画素値が２５５の画素（白画素）は画像形成時における非露光画素となる。ＣＭＹの各画像データも同様に処理されると、ＣＭＹＫそれぞれに対応する画像データは分版画像記憶部１０３に送られ、記憶される。

ステップ４０３において、中間調処理部１０４〜１０７は、ＣＭＹＫの各色に対応する画像データそれぞれに対しディザ法を用いた中間調処理を行ってハーフトーン画像を生成すると共に、分版画像の画素値・像域情報に基づいて上述の露光位置情報を生成する。この露光位置情報は、予め作成しておいたディザ種毎の重心位置を示すマスク（以下、重心位置マスク）を基に各画素に対して定められる情報であり、各画素の強度情報（画素値）に沿った露光走査がどの重心位置を基準になされるべきかを示している。露光位置情報生成の詳細については、後述する。

ステップ４０４において、画像転送部１１０は、画像形成装置２００から送られてくる所定のタイミング信号に同期して、上記露光位置情報を含むハーフトーン画像のデータを画像形成装置２００に対して送信する。

続いて、露光位置情報の生成について説明する。図５は、露光位置情報生成処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ５０１において、中間調処理部は、処理対象となる注目画素（読出し対象画素）を決定する。処理開始直後の段階では、画像バッファの先頭の画素が読み出し対象画素に決定される。

ステップ５０２において、中間調処理部は、読出し対象画素の画素位置（主走査方向X, 副走査方向Y）に応じて画素値及び像域情報を取得する。ここで、像域情報とは、ＰＤＬデータに含まれる各画素の属性を示す情報であり、例えば文字属性や写真（階調画像）属性などがある。

ステップ５０３において、中間調処理部は、取得した像域情報から使用するディザ（以下、使用ディザ）を決定する。本実施例では、ディザの種類として文字用ディザと階調画像用ディザの２種類を想定しているが、一般的なディザ種であればよく、他の種類のディザがあってもよい。また、ディザ種は１種類であってもよく、その場合は本ステップをスキップすればよい。

ステップ５０４において、中間調処理部は、決定した使用ディザの閾値マトリクスの重心位置マスクを取得し、取得した重心位置マスクから位置情報をコピーして読出し対象画素の露光位置情報を設定する。図６は、ディザ種毎に予め作成される、重心位置マスクとそれに対応する閾値マトリクスの一例を示す図である。図６の（ａ）及び（ａ）’は文字用ディザの重心位置マスクとそれに対応する閾値マトリクス、同（ｂ）及び（ｂ）’は階調画像用ディザの重心位置マスクとそれに対応する閾値マトリクスを示している。ここでの閾値マトリクスは、説明の便宜上、０〜１５の値を持つ閾値マトリクスとしている。重心位置マスクにおける１つのマスは１つの画素に対応し、各マスには以下に示す情報が入る。
・右画素参照：当該画素の露光は右隣にある画素の露光と結合されることを示す
・左画素参照：当該画素の露光は左隣にある画素の露光と結合されることを示す
・重心位置：露光の重心となる画素であることを示す（括弧内は、より細かな重心位置を指定）
そして、上述のような情報が例えば以下のような３ビットのデータで表される。
・０００＝右画素参照
・１１１＝左画素参照
・００１＝重心位置（１画素を６分割したときの左から１画素片目に重心位置）
・０１０＝重心位置（１画素を６分割したときの左から２画素片目に重心位置）
・０１１＝重心位置（１画素を６分割したときの左から３画素片目に重心位置）
・１００＝重心位置（１画素を６分割したときの左から４画素片目に重心位置）
・１０１＝重心位置（１画素を６分割したときの左から５画素片目に重心位置）
・１１０＝重心位置（１画素を６分割したときの左から６画素片目に重心位置）
なお、後述のとおり、露光位置情報は、画素片単位の細かな重心位置を指定する情報を含んでいなくてもよい。

ステップ５０５において、中間調処理部は、すべての画素について処理が完了したかどうか（全画素に対して露光位置情報が設定されたかどうか）を判定する。未処理の画素があればステップ５０１に戻り、次の画素を読出し対象画素に決定してステップ５０２〜５０４の処理を繰り返す。一方、全画素に対して露光位置情報が設定されていれば、本処理を終える。

上記のようにして露光位置情報の生成を一般的なディザ処理と共に行うことで、中間調処理部１０４〜１０７に入力された２５６階調の画像データは、上述の露光位置情報を含んだ７階調の強度情報（輝度情報）を持つハーフトーン画像データに変換される。図７は、露光位置情報を含むハーフトーン画像データが生成される様子を説明する図である。図７の例では、「１２８」の画素値を持つ４×４の入力画像を多値ディザ用の６枚の閾値マトリクスでディザ処理した結果として、４×４の強度情報（1行目：0,0,3,0、2-3行目：0,4,6,2、4行目：0,0,3,0）が得られている。そして、重心位置マスクから位置情報をコピーすることにより４×４の露光位置情報（1-2列目：000、3列目：100、4列目：111）が得られている。

［画像形成装置について］
次に、画像形成装置２００について説明する。本実施例における画像形成装置２００はタンデム方式であり、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）４色の色材各色に対応する画像形成部を有し、それぞれ独立して単色の画像を形成する。図８は、画像形成装置２００の内部構成を示すブロック図である。

制御部８０１は、画像処理装置１００からの画像データの受信や画像処理装置１００へのタイミング情報等の送信などを含む、画像形成装置の統括的な制御を行う。制御部２０１には、プログラムに従って各種の演算を行なうＣＰＵ、各種データを格納するためのＲＡＭやＨＤＤが含まれる。

まず、電子写真方式による画像形成の大まかな流れに沿って、各部を説明する。

（１）帯電工程
帯電器８１６〜８１９を用いて、感光体８１２〜８１５を所定電位に帯電する。帯電器８１６〜８１９によって帯電される感光体の表面電位は、感光体８１２〜８１５に対向する電位計８４１〜８４４により電位を計測することで、所望の電圧になるよう制御される。

（２）露光工程
駆動部８０４〜８０７は、制御部８０１から得られるハーフトーン画像を、走査情報生成部８０２で生成される露光走査情報を基に露光制御信号に変調し、露光制御信号に基づいて露光部８０８〜８１１をそれぞれ駆動する。露光部８０８〜８１１は、感光体８１２〜８１５上を露光し、静電潜像を形成する。

図９は、露光工程を実現する光学系の一例を詳細に示した図である。駆動部８０４は、レーザドライバ９１０、強度検知フォトディテクタ９０４（以下、強度検知ＰＤセンサ）、ビーム位置検知フォトディテクタ９０６（以下、ＢＤセンサ）からなる。強度検知ＰＤセンサ９０４は、露光量を制御するために、ビームスプリッタ９０３で分離されたレーザ光の強度を検知する。ＢＤセンサ９０６は、書き出しを制御するためにレーザ光の位置を検知する。露光部８０８は、発光素子９０１、コリメータレンズ９０２、ポリゴンミラー９０５、Ｆθレンズ９０７、折り返しミラー９０８からなる。発光素子９０１は１次元アレイ状に８点の発光点を備えたマルチビームレーザー素子である。まず、発光素子９０１が駆動され、レーザ光を発する。レーザ光は、コリメータレンズ９０２により拡げられ、回転するポリゴンミラー９０５の表面において反射することにより移動走査を行う。移動走査するレーザ光をＢＤセンサ９０６が検知すると、書き出し開始信号を発生させ、制御部８０１に送信する。制御部８０１は、書き出し開始信号を受けてから所定時間後に、画像データをレーザドライバ９１０に送る。レーザドライバ９１０は、画像データをパルス幅変調（PWM）して得られる露光制御信号に基づいて発光素子９０１を駆動し、感光ドラム９０９上に静電潜像を生成する。なお、レーザ光が移動走査する方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する副走査方向に感光体が回転することで静電潜像を形成する。

（３）トナー現像工程
感光体８１２〜８１５上の静電潜像に対し、現像器８２０〜８２３によってトナーが付着されトナー像が生成される。

（４）転写工程
転写ベルト８２８と各感光体８１２〜８１５の当接部において、転写手段である導電ローラ（一次転写ローラ）８２４〜８２７に電圧を印加することにより、トナー像が感光体８１２〜８１５上から転写ベルト８２８上へと一次転写される。転写ベルト８２８上に、ＣＭＹＫのトナー像を同期させて順次形成することでカラーのトナー像を形成する。次に記録媒体Ｐと転写ベルト８２８が当接する２次転写ニップ８３０において、２次転写ローラ８２９に電圧を印加することにより、カラーのトナー像がさらに記録媒体Ｐ上へと２次転写される。

（５）定着工程
カラーのトナー像が表面に形成された記録媒体Ｐは、定着部８３１へと搬送される。加熱された定着部８３１は、記録媒体Ｐおよび記録媒体Ｐ上のトナー像に対して、熱及び圧力を印加し、トナー像を記録媒体Ｐ上に溶融定着する。

（６）排紙工程
カラー画像が形成された記録媒体Ｐは、排出部へと送られ画像形成装置２００から排出される。

以上のような工程を経て、電子写真方式による画像形成が完了する。

（走査情報生成部）
次に、走査情報生成部８０２について説明する。

走査情報生成部８０２は、画像処理装置１００から受信した露光位置情報を含むハーフトーン画像データを基に、主走査方向に行われる走査線全体に対する露光の状態を示す情報、すなわち、画素片毎のオンとオフを表す情報（以下、露光走査情報）を生成する。

本実施例では、１画素を６個の画素片に分割した上で、各画素片に対しオン／オフが可能であるため、走査線全体＝「長手画素数×６個の画素片」となる。長手画素数は、例えば1200dpiのA4サイズの場合で、20000画素程度である。走査情報生成部８０２では、走査線全体に対して各画素片のオン／オフを表す情報を一方の端部（走査線開始画素）から他方の端部（走査線最終画素）まで順に生成する。

まず、画素単位でのみ重心位置を考慮し画素片単位での重心位置までは考慮しない場合（露光位置情報に画素片単位の細かな重心位置の情報までは含んでいないケース）における、露光走査情報の生成について説明する。

図１０は、画素単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、以下に示す手順を記述したプログラムをＲＯＭ等からＲＡＭ上に読み込んだ後にＣＰＵによって該プログラムを実行することにより実施される。

ステップ１００１において、走査情報生成部８０２は、処理対象となる注目画素（読出し対象画素）を決定する。処理開始直後の段階では、走査線開始画素が最初の読出し対象画素に設定される。

ステップ１００２において、走査情報生成部８０２は、読み出し対象画素における強度情報（画素値）及び露光位置情報（位置値）を取得する。

ステップ１００３において、走査情報生成部８０２は、取得した位置値に基づいて、読出し対象画素とハーフトーンドットの重心（以下、ＨＴドット重心）との位置関係を判定し、その後の処理を決定する。具体的には以下のとおりである。
・取得した位置値が「000」である場合（読出し対象画素の右側にＨＴドット重心がある場合）は、ステップ１００４に進む。
・取得した位置値が「111」である場合（読出し対象画素の左側にＨＴドット重心がある場合）は、ステップ１００５に進む。
・取得した位置値が、ＨＴドット重心の画素であることを示す値である場合は、ステップ１００６に進む。

ステップ１００４において、走査情報生成部８０２は、ステップ１００２で取得した画素値に従って、画素片ラインバッファの当該読出し対象画素の対応部分を、露光オンの状態を示す値（すなわち、「１」）で、右詰めで埋める。

ステップ１００５において、走査情報生成部８０２は、ステップ１００２で取得した画素値に従って、画素片ラインバッファの当該読出し対象画素の対応部分を、露光オンの状態を示す値（すなわち、「１」）で、左詰めで埋める。

ステップ１００６において、走査情報生成部８０２は、ステップ１００２で取得した画素値に従って、画素片ラインバッファの当該読出し対象画素の対応部分を、露光オンの状態を示す値（すなわち、「１」）で、その中心から埋める。この場合の「中心」は、予め決めておいた画素片とすればよく、例えば１画素が６画素片に分割される本実施例で、左から３画素片目を中心と決めた場合であれば、当該３画素片目から順に外側の画素片に向かって露光オンの状態を示す値で埋めればよい。

ステップ１００７において、走査情報生成部８０２は、未処理の画素があるかどうか（走査線最終画素まで達したかどうか）を判定する。未処理の画素があればステップ１００２に戻り、次の画素を読出し対象画素に決定して、処理を続行する。

以上が、画素単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の内容である。

次に、画素片単位での重心位置を考慮する場合（露光位置情報に画素片単位の細かな重心位置の情報を含んでいるケース）における、露光走査情報の生成について説明する。

図１１は、画素片単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ１１０１において、走査情報生成部８０２は、各種パラメータを初期化する。パラメータには、ドット強度積算値、ＨＴドット重心越えフラグ、露光開始位置、露光終了位置がある。ここで、ドット強度積算値は、ディザ内での連結された一連の露光を行う際の露光幅（画素片数）を示す変数である。ＨＴドット重心越えフラグは、露光が連続する一連の画素片群（以下、クラスタ）の中心（＝ＨＴドット重心）を、読出し対象画素が過ぎたことを示すフラグである。露光開始位置は、各クラスタの露光走査を開始する位置を示す変数である。露光終了位置は、各クラスタの露光走査を終了する位置を示す変数である。初期化の内容としては、ドット強度積算値については初期値として「０」が設定される。また、ＨＴドット重心超えフラグについては偽値（False等）が設定される。露光開始／終了位置には、走査線画素片バッファの書込み開始位置／書込み終了位置に「０」が設定される。

ステップ１１０２において、走査情報生成部８０２は、処理対象となる注目画素（読出し対象画素）を設定する。処理開始直後の段階では、走査線開始画素が最初の読出し対象画素に設定される。

ステップ１１０３において、走査情報生成部８０２は、読み出し対象画素における強度情報（画素値）及び露光位置情報（位置値）を取得する。

ステップ１１０４において、走査情報生成部８０２は、取得した位置値に基づいて読出し対象画素とＨＴドット重心との位置関係を判定し、その後の処理を決定する。具体的には以下のとおりである。
・取得した位置値が「000」である場合（読出し対象画素の右側にＨＴドット重心がある場合）は、ステップ１１０５に進む。
・取得した位置値が「111」である場合（読出し対象画素の左側にＨＴドット重心がある場合）は、ステップ１１１０に進む。
・取得した位置値が「001」〜「110」である場合（ＨＴドット重心が読出し対象画素内にある場合）は、ステップ１１０７に進む。

ステップ１１０５において、走査情報生成部８０２は、ＨＴドット重心越えフラグが真値（True）か偽値（False）かを判定する。ＨＴドット重心越えフラグが偽値の場合（＝読出し対象画素よりも右側に連続発光領域の重心が位置する場合）は、ステップ１１０６に進む。一方、ＨＴドット重心越えフラグが真値の場合は、ディザマスクの境界を超えたこと（クラスタが切り替わったこと）を意味するため、ステップ１１１１に進む。なお、読出し対象画素が走査線開始画素である場合は、最初のクラスタなので、必ずステップ１１０６に進むことになる。

ステップ１１０６において、走査情報生成部８０２は、読出し対象画素の画素値（強度）をドット強度積算値に加算する。併せて、ＨＴドット重心の画素を、暫定的に読出し対象画素の右隣の画素に設定する。その後、ステップ１１１７に進み、未処理の画素があるかどうか（走査線最終画素まで達したかどうか）を判定して、未処理の画素があればステップ１１０２に戻って、次の画素を読出し対象画素として処理を続行する。

一方、ステップ１１０４でＨＴドット重心が読出し対象画素内に位置すると判定された場合におけるステップ１１０７において、走査情報生成部８０２は、当該読出し対象画素の位置及びその位置値に基づいて、ＨＴドット重心位置を生成する。具体的には、以下の式（１）を用いて、ＨＴドット重心位置としてのラインバッファにおける位置（画素片単位）を求める。
ＨＴドット重心位置＝自画素位置×６＋位置値 ・・・式（１）
上記式（１）によって求められたＨＴドット重心位置（具体的には、画素片ラインバッファ内の位置を示す画素片単位の値）は、ＲＡＭ等に記憶される。

ステップ１１０８において、走査情報生成部８０２は、読出し対象画素の画素値をドット強度積算値に加算する。

ステップ１１０９において、走査情報生成部８０２は、ＨＴドット重心を過ぎたことを示すＨＴドット重心超えフラグを真値（True）に設定する。その後、ステップ１１１７に進み、未処理の画素があればステップ１１０２に戻って、次の画素を読出し対象画素として処理を続行する。

一方、ステップ１１０４で左側にＨＴドット重心があると判定された場合におけるステップ１１１０において、走査情報生成部８０２は、読出し対象画素の画素値をドット強度積算値に加算する。その後、ステップ１１１７に進み、未処理の画素があればステップ１１０２に戻って、次の画素を読出し対象画素として処理を続行する。

次に、ステップ１１０５でＨＴドット重心越えフラグが真値であると判定された場合におけるステップ１１１１〜ステップ１１１８の処理について説明する。

まず、ステップ１１１１において、走査情報生成部８０２は、ＨＴドット重心越えフラグを偽値（False）に設定する。

ステップ１１１２において、走査情報生成部８０２は、直近のルーチンでドット強度積算値が確定しているクラスタについての、強度に相当する露光幅（クラスタの総オン画素片数）の中心を導出する。具体的には、ドット強度積算値を２で除した値を求める。これにより得られる値は、連続して露光されるオン画素片数の半分を特定する情報、すなわち、露光中心から露光端までの画素片数を表す値（以下、連続露光半値）となる。求められた連続露光半値はＲＡＭに記憶される。

ステップ１１１３において、走査情報生成部８０２は、画素片ラインバッファ内における露光開始位置及び露光終了位置を設定する。具体的には、露光開始位置の場合であれば、ステップ１１０７で生成・保持されたＨＴドット重心位置を示す値から、ステップ１１１２で求めた連続露光半値を減算する。そして、当該減算によって得られた値を露光開始位置とする。同様に、露光終了位置の場合であれば、ステップ１１０７で生成・保持されたＨＴドット重心位置を示す値に、ステップ１１１２で求めた連続露光半値を加算する。そして、当該加算により得られた値を露光終了位置とする。これにより、クラスタにおける中心位置とその露光幅が、画素片単位のＨＴドット重心位置を基準とした所定の画素片数として設定される。

ステップ１１１４において、走査情報生成部８０２は、画素片ラインバッファの書込み済み終端（直近に処理されたクラスタの終端）の次の画素片から、ステップ１１１３で設定された露光開始位置までの間を、露光オフの状態を示す値（すなわち、「０」）で埋める。

ステップ１１１５において、走査情報生成部８０２は、ステップ１１１３で設定された露光開始位置及び露光終了位置に基づき、両者の間を露光オンの状態を示す値（すなわち、「１」）で埋める。これにより、露光が連続する画素片群（クラスタ）が形成されることになる。

ステップ１１１６において、走査情報生成部８０２は、次のクラスタの処理に備え、ドット強度積算値を初期化する。初期化後は、ステップ１１０６に進み、読出し対象画素の画素値をドット強度積算値に加算すると共に、ＨＴドット重心画素を暫定的に読出し対象画素の右隣の画素に設定する。そして、次の画素への処理ループに進む（ステップ１１１７）。

以上が、画素片単位での重心位置を基準とした露光走査情報生成処理の内容である。この処理を、走査線全体（長手画素数×６個の画素片群）に対して行うことで、一走査線分の画素片に対する露光のオン／オフを表す情報が生成される。

なお、上述した図１０及び図１１のフローチャートを実行するプログラムに基づいて配線するゲートアレイやＦＰＧＡなどを使うことにより、ハードウェアで構成することも可能である。

図１２は、露光走査情報の一例を示す図であり、図７で示した４×４の強度情報と４×４の露光位置情報からなるハーフトーン画像データに対応している。図１２において、参照符号１２０１は、強度情報の画素値[0,4,6,2]部分に対応する、図１０のフローチャートによって得られる露光走査情報である。同様に、参照符号１２０２は、強度情報の画素値[0,4,6,2]部分に対応する、図１１のフローチャートによって得られる露光走査情報である。計１２個の画素片からなるクラスタの形成を示すものである点で、露光走査情報１２０１と１２０２との間に違いはない。しかし、露光走査情報１２０２の場合は、画素値「4」の画素におけるオン画素片（点灯画素片）の数が４個ではなく３個であり、逆に画素値「2」の画素におけるオン画素片の数が２個ではなく３個になっている。つまり、他の画素に自画素分の一部が移動する結果となっている。これは、図１１のフローチャートでは、より細かな重心位置（画素片単位での重心位置）を基準として、ディザ内でクラスタを構成するオン画素片の位置が決定されるためである。

図１３は、ベタの背景に文字が配置された画像に対して中間調処理を行なって得られるハーフトーン画像とその拡大図を示しており、図１４は、当該拡大図に対応する露光走査情報を２次元画像で示したものである。図１４の（ａ）は本実施例の手法によって生成される露光走査情報を示しており、画像の全領域において、中間調を表現するドットを構成する露光部が連続点灯するよう制御されていることが確認できる。一方、図１４の（ｂ）は、各画素での露光走査を中央成長で一律に行う従来の手法によって得られる露光走査情報を示しており、破線の楕円で示された部分において、中間調を表現するドットに対する露光部が分離してしまっているのが分かる。

また、図１５は、特許文献１に係る、隣接画素の点灯画素と連結するよう露光位置を寄せる手法（以下、寄せ制御）によって得られる露光走査情報を説明する図である。図１５の（ａ）は図１３における拡大図に相当し、同（ｂ）は図１４の２次元画像に相当する。この場合、注目画素の両隣が同じ画素値であると（図１５（ａ）の矢印部分）寄せ制御ができず、図１４の（ｂ）の場合と同様、本来同じ露光ドットに属するべき露光が分離してしまう領域（破線の楕円で示した部分）が存在してしまうことになる。

すでに説明したように、露光工程で用いられるレーザ素子の発光特性には、時間応答性に関し鈍りが存在する。特に、レーザ素子の点灯信号駆動を高速に行った場合、波形鈍りが生じる。また、感光体上における露光強度分布（光学スポット）は、一般にガウス分布に近似され、露光制御信号に基づくレーザ素子発光により露光された露光分布は、実際にはボケたようになる。そして、その後の現像工程において、露光された感光体上で表面電位分布が形成され、露光強度分布よりもさらに広がった分布となる。これは、感光体における表面電位分布（静電潜像）のボケは、感光体の誘電率や膜厚に加え、現像工程における電極配置や現像剤誘電率などにも依存するためである。

図１６は、感光体表面に形成される電位分布（＝潜像）を示す図であり、（ａ）は本実施例、（ｂ）は従来の中央成長、（ｃ）は従来の寄せ制御にそれぞれ対応している。図１６の（ａ）〜（ｃ）を比べると、本実施例の手法では露光の分離が存在せず、鮮鋭度の高い潜像形成が可能であるのに対し、従来の手法では露光の分離が存在し、露光ドットのボケが大きいことが確認できる。

以上のとおり本実施例によれば、露光を連続・集中させることができ、電子写真画像形成における潜像のボケ・出力画像のボケを低減し、高画質な画像を形成できる。

実施例１では、１画素を６分割して０〜６の画素片幅の点灯を行うことで７階調を表現する構成を前提としており、１画素に対応する複数の画素片で構成される露光幅が、１画素の幅に対して１００％となっていた。次に、１画素に対応する複数の画素片で構成される露光幅が、１画素の幅に対して１００％未満となる態様について、実施例２として説明する。なお、実施例１と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明するものとする。

本実施例では、１画素を７分割し、７つの画素片のうち６つの画素片（０〜６の画素片）の点灯状態を用いることで、７階調出力を行う場合を例に説明する。

図１７は、実施例１における図１２に相当する、本実施例（全点灯＝６画素片を点灯）で生成される露光走査情報の一例を示す図である。図１７において、参照符号１７０１は、強度情報の画素値[0,4,6,2]部分に対応する、前述の図１１のフローチャートによって得られる露光走査情報である。計１２個の画素片からなるクラスタの形成を示すものである点で、実施例１における露光走査情報１２０１や１２０２と同じである。本実施例で生成される露光走査情報１７０１の場合、重心位置のある画素における本来であれば露光されない（不点灯となる）はずの画素片分を埋めるように、左から４個分の画素片と右から２個分の画素片が重心位置のある画素に向かって食い込んでいるのが分かる。

図１８は、本実施例に係る露光走査情報を２次元画像で示した図であり、実施例１の図１４に相当する。図１８の（ａ）は、本実施例の手法によって生成される露光走査情報を示しており、ハーフトーンパターンに対する露光走査が連続し、集中化されているのが分かる。一方、図１８の（ｂ）は、従来の中央成長の手法によって得られる露光走査情報を示しており、画素幅（画素片数７）に対して、露光点灯領域が全て離れてしまっているのが分かる（破線の楕円で示した部分）。また、図１８の（ｃ）は、従来の寄せ制御によって得られる露光走査情報を示しており、（ｂ）と比較すると分離の程度は抑えられているものの、やはりドットに対する露光走査が分断されているのが分かる（破線の楕円で示した部分）。

図１９は、実施例１の図１６に相当する、感光体表面に形成される電位分布（＝潜像）を示す図であり、（ａ）は本実施例、（ｂ）は従来の中央成長、（ｃ）は従来の寄せ制御にそれぞれ対応している。図１９の（ａ）〜（ｃ）を比べると、本実施例の手法では露光の分離が存在せず、鮮鋭度の高い潜像形成が可能であるのに対し、従来の手法では露光の分離が存在し、露光ドットのボケが大きいことが確認できる。

以上のとおり、画素幅よりも全点灯時の総画素幅が狭い場合においても露光を連続・集中させることができ、電子写真画像形成における潜像のボケ・出力画像のボケを低減し、高画質な画像を形成できる。

実施例１及び実施例２では、予め作成されたディザ種ごとの重心位置を示す重心位置マスクからディザ種に応じた露光位置情報を生成し、それに基づいて露光走査情報を生成していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、以下の１）〜４）のような態様もその適用範囲内である。
１）注目画素の両隣（左右）の画素に対応する、閾値マトリクスにおける閾値を比較し、その値が小さい方に注目画素における露光分を寄せるように露光走査の位置を制御
２）面積階調の重心位置に対して、主走査方向に順次結合するように露光走査の位置を制御
３）最も点灯ドットが少ない階調において、点灯を最初に開始する画素に対して順次結合させる（すなわち、閾値マトリクスの中で最小の閾値に対応する画素を重心にする）ように露光走査の位置を制御
４）面積階調法として誤差拡散法もしくはＦＭ法を用い、ドットを形成するクラスタ毎に露光走査が結合するように、露光走査の位置を制御
上記のような方法によっても、同様の効果を生じさせることができる。

（その他の実施例）
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、上述した実施例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 (13)

1. 面積階調法で生成されたハーフトーン画像のデータをパルス幅変調して得られる露光制御信号に基づいて静電潜像を形成する、電子写真方式の画像形成装置であって、
   主走査方向における露光のオンとオフを表す情報であって、中間調を表現するドットの重心位置に向けて、前記ハーフトーン画像における各画素の露光位置を寄せることを指定する露光走査情報を生成する走査情報生成手段と、
   前記露光走査情報に基づいて前記露光制御信号を生成する手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記露光走査情報は、前記各画素が複数の画素片に分割される場合において、露光が連続する一連の画素片群が形成されるように、オンにする画素片が決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記各画素それぞれの、前記複数の画素片で構成される露光幅が、１画素の幅に対して１００％未満である場合において、
   前記走査情報生成手段は、露光されないはずの画素片分を埋めるようにオンにする画素片を決定して、前記露光走査情報を生成することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記露光走査情報は、前記ハーフトーン画像における各画素の強度情報に基づいて生成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記重心位置が画素単位で特定される場合、前記走査情報生成手段は、
   前記注目画素の強度情報によってオンとなる画素片について、前記重心位置のある画素に寄せることにより、前記露光走査情報を生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記重心位置が画素片単位で特定される場合、前記走査情報生成手段は、
   前記各画素の強度情報によってオンとなる画素片について、前記露光が連続する一連の画素片群の露光開始位置と露光終了位置を設定し、設定された前記露光開始位置から前記露光終了位置までの間の画素片をオンにすることにより前記露光走査情報を生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記露光開始位置は、前記画素片単位で特定される前記重心位置から、前記露光が連続する一連の画素片群の露光中心から露光端までの画素片数を減算することによって求められ、
   前記露光終了位置は、前記画素片単位で特定される前記重心位置から、前記露光が連続する一連の画素片群の露光中心から露光端までの画素片数を加算することによって求められる、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記走査情報生成手段は、前記ハーフトーン画像における各画素がどの画素と連結されるのかを示す露光位置情報に基づいて、前記露光走査情報を生成する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. 前記露光位置情報は、前記重心位置を、画素単位又は１画素を複数に分割した画素片単位で示す情報であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記面積階調法は、ディザ法であり、
    前記露光位置情報は、使用される閾値マトリクスの重心位置を示すマスクに基づいて生成される
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記マスクは、ディザ種毎に存在することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 面積階調法で生成されたハーフトーン画像のデータをパルス幅変調して得られる露光制御信号に基づいて静電潜像を形成する、電子写真方式の画像形成装置の制御方法であって、
    主走査方向における露光のオンとオフを表す情報であって、中間調を表現するドットの重心位置に向けて、前記ハーフトーン画像における各画素の露光位置を寄せることを指定する露光走査情報を生成するステップと、
    前記露光走査情報に基づいて前記露光制御信号を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする制御方法。
13. コンピュータを、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置として機能させるためのプログラム。