JP2017209965A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、画像不良を抑制した露光を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、各画素の階調を像高に応じて補正した画像データを複数の画素を含むディザマトリクスによりハーフトーン処理し、形成する画像の各画素の露光領域を判定する処理手段と、処理手段が判定した各画素の露光領域に基づき、像高に応じて走査速度が変化する光で感光体を走査して潜像を形成する走査手段と、を備えており、ディザマトリクスの複数の画素のそれぞれは、第１領域の画素と第２領域の画素に分類され、ハーフトーン処理において、ディザマトリクスの階調値が第１閾値より大きく、かつ、第２閾値以下であると、第１領域の露光面積は、当該階調値が前記第１閾値のときの第１領域の露光面積より小さい。
【選択図】図９

Description

本発明は、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、デジタルＦＡＸといった電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体を露光するための光走査装置を有している。光走査装置は、画像データに基づいて光ビームを射出し、射出した光ビームを回転多面鏡で反射させ、ｆθ特性を有する走査レンズを透過させることで感光体を走査・露光する。ここで、ｆθ特性とは、回転多面鏡を等角速度で回転させると、感光体の表面を光ビームによるスポットが等速に移動することになる光学的特性である。しかしながら、ｆθ特性を有する走査レンズは、サイズが大きく、画像形成装置が大型化する要因となる。そのため、走査レンズ自体を使用しない、或いは、ｆθ特性を有さない走査レンズを使用することが考えられている。特許文献１は、光ビームのスポットが感光体の表面を等速で移動しない場合でも、感光体に形成される画素幅が一定となるよう、クロック周波数を変更する構成を開示している。

特開昭５８−１２５０６４号公報

しかしながら、クロック周波数を変更することで画素幅を一定にしても、走査速度の変動により感光体の単位面積あたりの露光量が変化する。この露光量の違いが画像不良の原因となり得る。

本発明は、主走査方向に一定でない走査速度で走査しても、画像不良を抑制した露光を行うことができる画像形成装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、画像形成装置は、感光体と、第１画像データの各画素の階調を前記感光体における像高に応じて補正して第２画像データを出力する補正手段と、前記第２画像データを複数の画素を含むディザマトリクスによりハーフトーン処理し、形成する画像の各画素の露光領域を判定するハーフトーン処理手段と、前記ハーフトーン処理手段が判定した各画素の露光領域に基づき、像高に応じて走査速度が変化する光で前記感光体を走査して潜像を形成する走査手段と、を備えており、前記ディザマトリクスの前記複数の画素のそれぞれは、第１領域の画素と第２領域の画素に分類され、前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が第１閾値より大きく、かつ、第２閾値以下であると、前記第１領域の露光面積は、当該階調値が前記第１閾値のときの前記第１領域の露光面積より小さいことを特徴とする。

本発明によると、主走査方向に一定でない走査速度で走査しても、画像不良を抑制した露光を行うことができる。

一実施形態による画像形成装置の構成図。 一実施形態による光走査装置の構成図。 一実施形態による像高と部分倍率との関係を示す図。 一実施形態による画像信号生成部の構成図。 一実施形態によるディザマトリクス及び位置制御マトリクスを示す図。 一実施形態によるハーフトーン処理の説明図。 一実施形態によるＰＷＭ信号生成の説明図。 一実施形態による階調値と露光部分との関係を示す図。 一実施形態による濃度補正処理の説明図。 一実施形態によるベタ画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による孤立画素を含む画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による階調値と露光部分との関係を示す図。 一実施形態によるベタ画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による孤立画素を含む画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による補正情報を示す図。 一実施形態による画像信号生成部の構成図。 一実施形態による濃度補正処理の説明図。 一実施形態によるベタ画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による孤立画素を含む画像の露光パターンを示す図。 一実施形態による補正情報を示す図。 一実施形態による階調値と露光部分との関係を示す図。 一実施形態による階調値と露光部分との関係を示す図。 一実施形態による各像高における階調値と露光部分との関係を示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置９の概略的な構成図である。光走査装置４００のレーザ駆動部３００は、画像信号生成部１００から出力される画像データに基づき、光ビーム２０８を射出する。この光ビーム２０８は、図示しない帯電部により帯電された感光体４を走査・露光し、感光体４の表面に潜像を形成する。不図示の現像部は、この潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。また、給紙ユニット８から給紙された記録媒体は、ローラ５により感光体４と転写ローラ４１とのニップ領域に搬送される。転写ローラ４１は、感光体４に形成されたトナー像をこの記録媒体に転写する。記録媒体は、その後、定着部６に搬送される。定着部６は、記録媒体を加熱・加圧してトナー像を記録媒体に定着させる。トナー像が定着された記録媒体は、排紙ローラ７により画像形成装置９の外部に排出される。

図２は、本実施形態による光走査装置４００の構成図であり、図２（Ａ）は、主走査方向の断面図を、図２（Ｂ）は、副走査方向の断面図を示している。光源４０１が射出した光ビーム（光束）２０８は、開口絞り４０２によって楕円形状に整形されてカップリングレンズ４０３に入射する。カップリングレンズ４０３を通過した光ビーム２０８は、略平行光に変換されて、アナモフィックレンズ４０４に入射する。なお、略平行光とは、弱収束光及び弱発散光を含む。アナモフィックレンズ４０４は、主走査断面内において正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査断面内においては収束光に変換する。また、アナモフィックレンズ４０４は、副走査断面内において偏向器４０５の反射面４０５ａの近傍に光束を集光しており、主走査方向に長い線像を形成する。

そして、アナモフィックレンズ４０４を通過した光束は、偏向器（ポリゴンミラー）４０５の反射面４０５ａにて反射される。反射面４０５ａで反射した光ビーム２０８は、結像レンズ４０６を透過し、感光体４の表面で結像し、所定のスポット状の像（以降、スポットと記述する）を形成する。偏向器４０５を不図示の駆動部により矢印Ａｏ方向に一定の角速度で回転させることにより、感光体４の被走査面４０７上でスポットが主走査方向に移動し、被走査面４０７上に静電潜像を形成する。なお、主走査方向とは、感光体４の表面に平行で且つ感光体４の表面の移動方向に直交する方向である。また、副走査方向とは、感光体４の表面の移動方向である。

ビームディテクト（以降、ＢＤと記述する）センサ４０９とＢＤレンズ４０８は、被走査面４０７上に静電潜像を書き込むタイミングを決定する同期用光学系である。ＢＤレンズ４０８を通過した光ビーム２０８は、フォトダイオードを含むＢＤセンサ４０９に入射し検知される。ＢＤセンサ４０９により光ビーム２０８を検知したタイミングに基づいて、書き込みタイミングの制御が行われる。本実施形態の光源４０１は１つの発光部を有するものであるが、光源４０１として、独立して発光制御可能な複数の発光部を備えるものであっても良い。

図２に示すように、結像レンズ４０６は、入射面４０６ａ及び出射面４０６ｂの２つの光学面（レンズ面）を有する。結像レンズ４０６は、主走査断面内において、反射面４０５ａにて偏向された光束が被走査面４０７上を所望の走査特性で走査する構成となっている。また、結像レンズ４０６は、被走査面４０７上でのレーザ光２０８のスポットを所望の形状にする構成となっている。

結像レンズ４０６は、所謂、ｆθ特性を有していない。つまり、偏向器４０５が等角速度で回転しているときに、スポットは、被走査面４０７上を等速に移動しない。ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６を用いることにより、結像レンズ４０６を偏向器４０５に近接して（距離Ｄ１が小さい位置に）配置することが可能となる。また、ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６はｆθ特性を有する結像レンズよりも、主走査方向の長さ（幅ＬＷ）及び光軸方向の長さ（厚みＬＴ）を小さくできる。よって、光走査装置４００の小型化が実現される。また、ｆθ特性を有するレンズの場合、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化がある場合があり、そのような形状の制約がある場合、良好な結像性能を得られない可能性がある。これに対して、結像レンズ４０６はｆθ特性を有していないため、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化が少ない為、良好な結像性能を得ることができる。なお、結像レンズ４０６は、主走査方向の一部の領域にｆθ特性を有し、その他の領域にはｆθ特性を有さないようなレンズでもよい。

図３は、本実施形態による像高と部分倍率との関係を示している。なお、像高が０とは、スポットが結像レンズ４０６の光軸上にある場合であり、以下では軸上像高と呼ぶものとする。また、軸上像高以外の像高を以下では、軸外像高と呼ぶものとする。さらに、像高の絶対値の最大値を最軸外像高と呼ぶものとする。図２（Ａ）に示す様に、被走査面４０７における最軸外像高の位置はＷ／２である。図３において、例えば、像高の部分倍率が３０％とは、当該像高における走査速度が、部分倍率が０％の像高における走査速度の１．３倍であることを意味している。図３の例では、軸上像高における走査速度が最も低く、像高の絶対値が大きくなる程、走査速度が速くなっている。従って、クロックの周期によって決めた一定の時間間隔で主走査方向の画素幅を決めてしまうと、軸上像高と軸外像高とで画素密度が異なってしまう。したがって、本実施形態では、部分倍率補正を行う。具体的には、像高に拘らず画素幅が略一定となる様に像高に応じてクロック周波数を調整する。

また、被走査面４０７上の像高が軸上像高付近のときに単位長さを走査するのにかかる時間よりも、像高が最軸外像高付近の時に単位長さを走査するのにかかる時間の方が短くなる。これは、光源４０１の発光輝度が一定の場合、像高が軸上像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量よりも、像高が最軸外像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量の方が少なくなることを意味する。したがって、本実施形態では、良好な画質を得る為に、上述した部分倍率補正に加えて濃度補正を行う。

図４は、画像信号生成部１００の構成図である。不図示のホストコンピュータからの画像データは、メモリ１１０に保存される。なお、本例において、画像データは、各画素の階調を８ビットで示すものとする。画像処理部１０１の濃度補正処理部１０１ｚは、メモリ１１０の画像データに対して濃度補正処理を行う。なお、濃度補正処理の詳細については後述する。中間調処理部１０１ａは、濃度補正後の画像データに対してハーフトーン処理を行い、各画素の階調を５ビットで示す画像データを出力する。

以下に、中間調処理部１０１ａにおける処理の一列について説明する。図５（Ａ）に示す様に、本実施形態では、主走査方向（図の左右方向）に３画素、副走査方向（図の上下方向）に３画素の計９個の画素ａ〜ｉで構成されるディザマトリクスを使用する。図６は、図５（Ａ）の各画素ａ〜ｉそれぞれについて、レベルと閾値とを示している。なお、図６の表の配置と、図５（Ａ）の画素の配置は対応している。中間調処理部１０１ａは、入力される画像データの有る画素が、図５（Ａ）の画素ａ〜ｉの何れに対応するかを判定し、入力される画像データの階調値と、図６の表の対応する画素の閾値とを比較して対応するレベルを出力する。なお、図６の表の閾値は、当該閾値以上であり、かつ、１つ値が大きい閾値未満の範囲を意味するものとする。したがって、例えば、画素ａについて、入力される階調値が１５１であると、中間調処理部１０１ａは、レベルとして３を出力する。なお、閾値の範囲が同じレベルが複数ある場合、中間調処理部１０１ａは、最も大きいレベルを出力する。したがって、画素ａについて、入力される階調値が１８１以上であると、中間調処理部１０１ａは３１を出力する。

図４に戻り、位置制御部１０１ｂは、多値ディザ処理後の５ビットの画像データに対して、成長方向を示す２ビットの位置制御データを付加して付加後の画像データをＰＷＭ制御部１０１ｃに出力する。以下、位置制御部１０１ｂでの処理の詳細について説明する。図５（Ｂ）は、本例における位置制御マトリクスを示している。図５（Ｂ）の位置制御マトリクスの各四角は１つの画素であり、図５（Ａ）のディザマトリクスの画素に対応している。図５（Ｂ）によると、画素ａ、ｄ及びｇには"Ｒ"が設定され、画素ｂ、ｅ及びｈには"Ｃ"が設定され、画素ｃ、ｆ及びｉには"Ｌ"が設定されている。なお、"Ｒ"、"Ｃ"及び"Ｌ"は、２ビットで符号化される。例えば、"Ｒ"＝"０１"、"Ｃ"＝"００"、"Ｌ"＝"１０"である。

位置制御データは、画素内でのドットの成長方向を示している。具体的には、"Ｒ"は画素の右端から左側にドットが成長することを示している。また、"Ｃ"は画素の中央から左右両方向にドットが成長することを示している。さらに、"Ｌ"は画素の左端から右側にドットが成長することを示している。位置制御部１０１ｂは、ディザ処理後の画像データの各画素に、２ビットの位置制御データを付加してＰＷＭ制御部１０１ｃに出力する。

ＰＷＭ制御部１０１ｃは、位置制御データが付加された７ビットの画像データに基づきＰＷＭ信号を生成してレーザ駆動部３００に出力する。図７は、ＰＷＭ制御部１０１ｃによるＰＷＭ信号の生成の説明図である。ＰＷＭ制御部１０１ｃは、１つの画素について、そのレベルを示す５ビットと、位置制御データの２ビットを取り出す。そして、位置制御データとレベルに基づき、図７に示すＰＷＭ信号を生成する。本実施形態においては、図７に示す様に、レベルが０〜１７の間は、レベルの増加に従いＰＷＭ信号のパルス幅（露光する時間に対応）が増加する。なお、上述した様に、位置制御データが"Ｃ"であると、画素の中央から順に露光領域を増加させる。同様に、位置制御データが"Ｌ"であると、画素の左端から順に露光領域を増加させ、位置制御データが"Ｒ"であると、画素の右端から順に露光領域を増加させる。なお、ＰＷＭ値は、ＰＷＭ信号のパルス幅を示し、値２５５とは、画素全体を露光することを意味している。なお、図７に示す様に、レベル１７を超えると、レベル１８からレベル２４まではレベルの増加に応じてＰＷＭパルス幅が減少する。さらに、レベル２４を超えると、再度、ＰＷＭパルス幅が増加する。この様に、本実施形態において、中間調処理部１０１ａ、位置制御部１０１ｂ及びＰＷＭ制御部１０１ｃは、濃度補正処理後の画像データに対してハーフトーン処理を行い、各画素の露光領域を決定する。

図８は、ディザマトリクス内の９つの画素が総て同じ階調値である場合の、階調値と露光部分との関係を示す図である。なお、図の黒塗り部分が露光部分に対応する。ディザマトリクスの階調値０から階調値２９までは、階調値の増加に応じて画素ｅのみの露光面積が増加する。その後、階調値５７までは画素ｂの露光面積が増加する。その後、階調値８６までは画素ｈの露光面積が増加する。さらに、階調値１４３までは、画素ｄ及びｆの露光面積が増加する。なお、階調値１４３において、画素ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｈは、その全領域が露光される。一方、階調値１４３までは、画素ａ、ｃ、ｇ及びｉは未露光のままである。

階調値が１４３を超えると、階調値１７１までは、画素ａ、ｃ、ｇ及びiの露光面積を増加させるが、画素ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｈについては、その露光面積を減少させる。なお、全体としての露光面積は増加するため濃度は高くなる。階調値１７１では、総ての画素がＰＷＭ値１５０に対応する面積だけ露光される。その後、階調値２５５に向けて階調が増加するに従い、各画素の露光面積が増加し、階調値２５５では、総ての画素の全領域が露光される。

例えば、画素ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｈを第１領域の画素に分類し、画素ａ、ｃ、ｇ及びｉを第２領域の画素に分類する。さらに、階調値１４３を第１閾値とし、階調値１７１を第２閾値とする。この場合、図８に示す本実施形態のハーフトーン処理における第１領域と第２領域の露光面積の関係は以下に説明する通りとなる。なお、ディザマトリクスの全画素の階調値は同じとする。まず、階調値が第１閾値以下においては、階調値の増加と共に第１領域の露光面積が増加する。なお、このとき、図８に示す様に、第１領域の露光領域は連続させる。また、階調値が第１閾値以下においては、第２領域は未露光である。一方、階調値が第１閾値以上で、かつ、第２閾値以下においては、階調値の増加と共に第１領域の露光面積が減少し、第２領域の露光面積が増加する。したがって、階調値が第１閾値より大きく、かつ、第２閾値以下のときの第１領域の露光面積は、階調値が第１閾値のときの第１領域の露光面積より小さい。なお、階調値が第１閾値以上で、かつ、第２閾値より小さいときの第２領域の露光面積は、第１領域の露光面積より小さい。そして、階調値が第２閾値になると、ディザマトリクスの各画素の露光面積は同じになる。なお、階調値が第２閾値において、ディザマトリクスの各画素は未露光の部分を有する。

以上、本実施形態のディザ処理では、低階調域、つまり階調値０から階調値１４３の間では、各画素の露光領域が互いに距離を置かず、隣接している。これにより、静電潜像を現像してトナー像とする際、階調増加に伴いトナーサイズが急激に大きくなり、画像濃度が急上昇する現象、いわゆる階調飛びが生じることを抑えることができる。特に、低階調域では、濃度変化に対する人間の視覚的感度が高いため、良好な画像品位を得るために階調飛びの防止は重要である。

一方、中間階調域、つまり階調値１４３から階調値１７１においては、階調増加とともに、階調１４３において未露光の画素に露光部分を追加すると共に、階調１４３において全露光であった画素の露光領域を縮小させている。これにより、ディザマトリクスを構成する各画素の露光領域を分散させ、階調値１７１では、全画素の露光領域のサイズを同じとしている。更に、高階調域、つまり階調値１７２以上では、全画素が露光領域を持つ状態を維持したまま、各画素の露光領域を拡大し、階調値２５５で全画素の全領域を露光させている。

続いて、濃度補正処理部１０１ｚにおける濃度補正処理について説明する。上述した様に、本実施形態の光走査装置４００は、軸上像高に比べて軸外像高の走査速度が速くなる。このため、本実施形態ではクロック速度を調整し、像高による１画素の主走査方向の幅の変動を抑えている。具体的には、図９に示す様に、軸上像高でのクロック周波数を１００％とし、最軸外像高に向けてクロック周波数を増加させる。本実施形態による光走査装置４００では、最軸外像高の部分倍率が３５％であるため、最軸外像高でのクロック周波数を１３５％としている。

しかしながら、クロック周波数を調整することで画素サイズの像高による変動を抑えることができるが、走査速度の変動により、像高により単位長さ当たりの総露光量が低下する。したがって、本実施形態では、濃度変動を抑えるため画像データが示す各画素の階調値を補正する。図９は、主走査方向の総ての画素の階調値が２５５である場合の濃度補正処理を示している。本実施形態では、主走査方向を７つの領域Ａ〜Ｇに分割し領域毎に補正を行う。最軸外像高を含む領域Ａ及びＧでは、補正後の階調値は２５５のままである。領域Ａ及びＧの軸上像高側の領域Ｂ及びＦの補正後の階調値は２２８である。また、領域Ｂ及びＦの軸上像高側の領域Ｃ及びＥの補正後の階調値は２００である。そして、軸上像高を含む領域Ｄの補正後の階調値は１７１である。この様に、本実施形態では、最軸外像高を基準とし、走査速度が遅くなる程、階調値を下げる補正を行う。これにより、像高による濃度変動を抑える。なお、濃度補正処理１０１ｚが濃度補正に使用する領域毎の補正情報は、感光体４の露光感度特性やトナーの現像特性に基づき予め求めて、濃度補正部１０１ｚに格納しておく。

図１０は、全画素の階調値が２５５の画像の露光状態の説明図である。なお、図１０は、ディザマトリクス９個分の範囲を示している。図６で示す様に、濃度補正処理後の階調値は、領域Ａでは２５５であり、領域Ｂでは２２８であり、領域Ｃでは２００であり、領域Ｄでは１７１である。なお、領域Ｅ、Ｆ及びＧは、領域Ｃ、Ｂ及びＡと同様である。領域Ａでは、各画素ともにＰＷＭ値２５５で露光される。領域Ｂでは、一部の画素がＰＷＭ１５０での露光となる。省域Ｃも一部の画素がＰＷＭ値１５０での露光となるが、領域Ｂより多くの画素がＰＷＭ値１５０での露光となる。一方、領域Ｄでは、全画素がＰＷＭ値１５０での露光となる。

図１１は、他の画像の露光状態の説明図である。図１１の例においては、３つの画素の階調値が２５５であり、その他の画素の階調値が０である画像データを示している。なお、階調値が２５５の位置は、図１１に示す通りとする。図１０と同様に、濃度補正処理により階調値２５５は、領域Ａでは２５５に、領域Ｂでは２２８に、領域Ｃでは２００に、領域Ｄでは１７１に補正される。図１０と同様に、領域Ａでは、３画素ともにＰＷＭ値２５５で露光される。領域Ｂ及びＣでは、１つの画素がＰＷＭ値２５５で露光され、２つの画素がＰＷＭ値１５０で露光される。一方、領域Ｄでは、３画素共にＰＷＭ値１５０での露光となる。

本実施形態では、図８に示す様に、階調値が１４３より大きく、かつ、１７１以下の場合、階調値の増加により画素ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｈの露光領域を狭くする様にしていた。ここで、比較のために、図１２に示すディザ処理を考える。図１２において、階調値０〜階調値１４３までは図８と同様である、しかしながら、階調値が１４３より大きくなっても、画素ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｈはその全領域を露光するままに維持している。

図１３は、図１２に示すディザ処理を適用する場合において、全画素の階調値が２５５の画像の露光状態の説明図である。領域Ａでは全画素ともＰＷＭ値２５５で露光される。領域Ｂ〜Ｄでは、多くの画素がＰＷＭ値２５５で露光されるが一部の画素が非露光となる。なお、非露光となる画素数は、領域Ｂ、Ｃ、Ｄの順に多くなる。

図１４は、図１２に示すディザ処理を適用する場合において、３画素の階調値が２５５の画像の露光状態の説明図である。図１４に示す様に領域Ａ及びＢにおいては、３画素ともＰＷＭ値２５５で露光されている。一方、領域Ｃ及びＤでは、２画素がＰＷＭ値２５５で露光されるが、１つの画素が非露光となる。非露光となる画素は画素ｃに対応し、画素ｃが非露光となるのは、図１２に示す様に、階調１７１や２００では画素ｃが非露光であるからである。一方、本実施形態では、図８に示す様に、階調が１７１以上では未露光となる画素が存在しないため、図１１に示す様に、孤立画素（周囲が非露光の画素）の欠損を効果的に抑えることができる。この様に、濃度補正処理部１０１ｚは、像高に応じて階調値の最大値を補正する。本例においては、濃度補正処理部１０１ｚは、各像高に応じて補正後の階調値の最大値を、補正前の最大値以下に補正する。図９の例において、補正前の階調値の最大値は２５５であるが、濃度補正処理部１０１ｚは、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれの階調値の最大値を２５５、２２８、２００、１７１に補正している。そして、中間調処理部１０１ａでのハーフトーン処理において、第２閾値（図８では階調値１７１）を、濃度補正後の各領域の階調値の最大値の内の最小値（図９では１７１）以下とする。この構成により、図１１に示す様に、孤立画素の欠損を抑えることができる。

続いて、濃度補正処理部１０１ｚが保持する補正情報について説明する。図１５（Ａ）は、補正情報の一例を示している。上述した様に、各領域Ａ〜Ｇについて、補正後の階調値の最大値が決められている。そして、図１５（Ａ）では、各領域において、補正前の階調値が補正後の階調値の最大値以下であると、補正前の階調値と補正後の階調値を同じとしている。一方、補正前の階調値が補正後の階調値の最大値以上であると、補正後の階調値は当該最大値としている。図１５（Ａ）では、任意の中間階調値の画像形成が可能であり、かつ、濃度補正処理を簡略化できる。一方、図１５（Ｂ）は、補正前の階調値の最小値（０）〜最大値（２５５）に対して、補正後の階調値が、その最小値（０）から領域毎の最大値に線形に増加する様にしたものである。図１５（Ｂ）では、補正後の階調値が補正前の階調値に対して線形に上昇し、連続的な階調特性を示す画像の形成が可能となる。一方、図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）と同様に、補正前の階調値が増加するに従い、補正後の階調値も増加する様にしたものである。しかしながら、図１５（Ｃ）の補正情報では、補正前の階調値の増加に従い線形的に補正後の階調値を増加させてはいない。これは感光体４、現像部、トナーなどの特性によっては、補正前の階調値の増加に伴い補正後の階調値を非線形で増加させた方が走査方向の濃度の変動を抑えることができるからである。この様に、走査方向の濃度が、走査速度の変動に拘らず一定となる様に、補正前後の階調値の関係を感光体４の特性に応じて予め求めて補正情報とすることができる。

図２３は、本実施形態による領域毎のディザマトリクスを示している。上記の通り、濃度補正処理部１０１ｚは、領域毎に階調値の最大値を補正する。本例において、領域Ａ及びＧでは、階調値０から階調値２５５のディザマトリクスが使用される。また、領域Ｂ及びＦでは、階調値０から階調値２２８のディザマトリクスが使用される。また、領域Ｃ及びＥでは、階調値０から階調値２００のディザマトリクスが使用される。さらに、領域Ｄでは、階調値０から階調値１７１のディザマトリクスが使用される。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図１６は、本実施形態による画像信号生成部１００の構成図である。図４に示す第一実施形態との相違点は、中間処理の前に濃度補正処理を行うのではなく、ＰＷＭ信号に対して濃度補正処理を行うことである。したがって、本実施形態では、濃度補正処理部１０１ｚに代えて、濃度補正処理部１０１ｙを設ける。なお、本実施形態では、中間調処理部１０１ａでのディザ処理におけるディザマトリクスの成長は、図１２の通りとする。

本実施形態において、濃度補正処理部１０１ｙは、補正情報に従いＰＷＭ信号のパルス幅を調整することで濃度補正を行う。つまり、濃度補正処理部１０１ｙは、各画素の露光領域を調整する。なお、ＰＷＭ信号のパルス幅を変化させることはＰＷＭ値（図７参照）を変化させることと等価であるため、以下では、ＰＷＭ値により説明する。

図１７は、本実施形態による濃度補正処理の説明図である。第一実施形態と同様に、主走査方向を７つの領域Ａ〜Ｇに分割し、領域毎に補正を行う。図１７においては、領域Ａ及びＧでは、補正後のＰＷＭ値は補正前のＰＷＭ値と同じ２５５である。一方、その他の領域では、補正後のＰＷＭ値は補正前のＰＷＭ値より小さくしている。具体的には、領域Ｂ及びＦの補正後のＰＷＭ値は２２１であり、領域Ｃ及びＥの補正後のＰＷＭ値は１８７であり、領域Ｄの補正後のＰＷＭ値は１５３である。

図１８は、全画素の階調値が２５５の画像の露光状態の説明図である。図１７に示す様に、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、ＰＷＭ値２５５、２２１、１８７、１５３で露光される。図１９は、３つの画素の階調値が２５５であり、その他の画素の階調値が０である画像データを示している。なお、階調値が２５５の位置は、図１９に示す通りとする。濃度補正処理によりＰＷＭ値２５５は、領域Ａでは２５５に、領域Ｂでは２２１に、領域Ｃでは１８７に、領域Ｄでは１５３に補正される。なお、領域Ａ〜Ｄの総てにおいて、３つの孤立画素は欠落することなく露光される。

図２０は、本実施形態による補正情報の例を示す図である。図２０（Ａ）は、第一実施形態の図１５（Ａ）と同様であり、各領域のＰＷＭ値の最大値までは補正前後で同じＰＷＭ値を使用するものである。一方、図２０（Ｂ）は、第一実施形態の図１５（Ｂ）と同様であり、補正後のＰＷＭ値は、補正前のＰＷＭ値の増加に従って各領域の最大値まで線形に増加する。なお、図１５（Ｃ）の様に非線形に増加させることもできる。図２１は、図２０（Ａ）の補正情報を使用した場合の、各階調と露光状態の関係を示している。一方、図２２は、図２０（Ｂ）の補正情報を使用した場合の、各階調と露光状態の関係を示している。

本実施形態では、第一実施形態とは異なり階調範囲を制限しないため、階調数が確保された良好なハーフトーン階調特性が得られる。また、図１９に示す様に、孤立画素を含む画像であっても、各画素のＰＷＭ値が均一となり、良好な画像を形成することができる。

なお、第一実施形態と第二実施形態とを合わせて、ディザ処理前に濃度補正を行い、かつ、ＰＷＭ信号のパルス幅を調整することで更なる濃度補正を行う構成とすることもできる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

４：感光体、１０１ｚ：濃度補正部、１０１ａ：中間調処理部、４００：光走査装置

Claims (17)

1. 感光体と、
   第１画像データの各画素の階調を前記感光体における像高に応じて補正して第２画像データを出力する補正手段と、
   前記第２画像データを複数の画素を含むディザマトリクスによりハーフトーン処理し、形成する画像の各画素の露光領域を判定するハーフトーン処理手段と、
   前記ハーフトーン処理手段が判定した各画素の露光領域に基づき、像高に応じて走査速度が変化する光で前記感光体を走査して潜像を形成する走査手段と、
   を備えており、
   前記ディザマトリクスの前記複数の画素のそれぞれは、第１領域の画素と第２領域の画素に分類され、
   前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が第１閾値より大きく、かつ、第２閾値以下であると、前記第１領域の露光面積は、当該階調値が前記第１閾値のときの前記第１領域の露光面積より小さいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以上で、かつ、前記第２閾値より小さいと、前記第２領域の露光面積は、前記第１領域の露光面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以上で、かつ、前記第２閾値以下であると、階調値の増加と共に前記第１領域の露光面積が減少することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以上で、かつ、前記第２閾値以下であると、階調値の増加と共に前記第２領域の露光面積が増加することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以下であると、階調値の増加と共に前記第１領域の露光面積が増加することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以下であると、前記第１領域の露光領域は連続していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第１閾値以下であると、前記第２領域は未露光であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第２閾値であると、前記ディザマトリクスの各画素の露光面積は同じであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記ハーフトーン処理において、前記ディザマトリクスの階調値が前記第２閾値であると、前記ディザマトリクスの各画素は未露光の部分を有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記ディザマトリクスの階調値は、前記ディザマトリクスの複数の画素の階調値が同じであるときの、前記複数の画素の当該階調値であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記第２画像データの画素の階調値の最大値は、前記第１画像データの画素の階調値の最大値以下であり、かつ、当該画素の前記感光体における像高に応じて異なることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記第２画像データの画素の階調値の最大値は、当該画素の前記感光体における像高での前記走査手段による走査速度が速くなる程、減少することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２閾値は、前記第２画像データにおける各像高の階調値の最大値の内の最小値より小さいことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 感光体と、
    画像データをディザマトリクスによりハーフトーン処理し、形成する画像の各画素の露光領域を判定するハーフトーン処理手段と、
    前記ハーフトーン処理手段が判定した各画素の露光領域を画素の前記感光体における像高に応じて補正する補正手段と、
    前記補正手段による補正後の各画素の露光領域に基づき、像高に応じて走査速度が変化する光で前記感光体を走査して潜像を形成する走査手段と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。
15. 前記補正手段は、前記走査手段による走査速度が第１閾値以上となる像高の画素については、前記ハーフトーン処理手段が判定した露光領域の補正を行わないことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記補正手段は、前記走査手段による走査速度が前記第１閾値より小さくなる像高の画素については、前記ハーフトーン処理手段が判定した露光領域を減少させる補正を行うことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記補正手段は、前記走査手段による走査速度が前記第１閾値より小さくなる像高の画素について、補正後の露光領域を走査速度に応じて決定することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。