JP4702470B2 - 画像処理装置及びディザマトリクス - Google Patents

Description

本発明は、２値画像データを生成する画像処理装置及び２値画像データの生成に用いられるディザマトリクスに関するものである。

従来、感光体の表面を帯電させた後に露光することで静電潜像を形成し、形成された静電潜像にトナーを付着させて画像を形成する画像形成装置が広く利用されている。こうした画像形成装置において、感光体の表面を露光する手段としては、レーザ光を走査するタイプのものの他に、複数のＬＥＤを備えたタイプのもの（以下「ＬＥＤヘッド」という。）が知られている。

例えば特許文献１には、画像形成装置の備えるＬＥＤヘッド（ＬＰＨ）の発光むらを抑制するために、テストパターンを用紙に印刷し、その用紙からテストパターンの濃度を読み取り、読み取った濃度分布に基づきＬＥＤの光量補正を行う構成が示されている。具体的には、光量補正を行う際に、テストパターンの中に形成された２つのマーカのずれに基づきそのテストパターンの傾きを検出して補正することにより、濃度データとＬＥＤとの位置関係を正確にした上で光量補正を行うようにしている。

特開２００４−１８８６６５号公報

ところで、ＬＥＤヘッドを備える画像形成装置においては、ＬＥＤヘッドの組み付け時の位置ずれや組み付け後に生じる位置ずれ、部材精度のばらつきや部材劣化など、種々の要因により、ＬＥＤヘッドと感光体との位置関係にずれが生じることが考えられる。こうした位置関係のずれによりＬＥＤから感光体の表面までの光路長が変化すると、ＬＥＤの焦点の位置が感光体の表面からずれてしまい、ＬＥＤからの光が感光体の表面で収束しなくなる。

そして、ＬＥＤヘッドの焦点の位置が正常でない（ずれている）状態においては、低濃度の画像の濃度が正常時よりも薄くなり、逆に、高濃度の画像の濃度が正常時よりも濃くなる。具体的には、低濃度の画像は孤立ドット（網点）により表現されるが、ＬＥＤヘッドの焦点の位置がずれている状態においては孤立ドットが正しく形成されずにぼけたり、ドットが欠落したりする状態となるため、正常時に比べて濃度が低くなる。逆に、高濃度の画像はドットなし部分が孤立することにより表現されるが、現像剤の飛び散り等の要因によりドットなし部分につぶれが生じるため、正常時に比べて濃度が高くなる。

こうしたＬＥＤヘッドと感光体との位置関係のずれを解消することができるように、位置関係を微調整するための調整機構を画像形成装置に設けることも考えられるが、専門的な調整作業となることからユーザが容易に行うことはできない。

なお、前述した特許文献１には、ＬＥＤヘッドが傾いて配設されていることが原因でテストパターンが傾いた状態で用紙に印刷されるという問題にかんがみて、テストパターンの副走査方向の両端にマーカを形成し、これらの主走査方向におけるずれに基づきそのテストパターンの傾きを補正する構成が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の構成は、あくまでもテストパターンを正常に読み取るために傾きを補正するものであって、画像の悪化を解消することはできない。そもそも、ＬＥＤヘッドは感光体の回転により相対的に副走査方向へ移動するのであるから、ＬＥＤヘッドが傾いていても各ＬＥＤの主走査方向における位置は変化せず、副走査方向の両端に形成されたマーカが主走査方向にずれることはないため、この方法ではＬＥＤヘッドの傾きを検出することすらできない。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、感光体の表面に対する露光手段の焦点の位置ずれに起因する画像の再現性の低下を簡易的に抑えることのできる画像処理装置及びディザマトリクスを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためになされた本明細書の第１の構成の画像処理装置は、画像形成装置で用いられる２値画像データを生成するものである。具体的には、２値画像データに基づき複数の発光素子で感光体の表面を露光する露光手段により感光体の表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて画像を形成する画像形成装置が対象となる。

そして、この画像処理装置は、複数の網点が成長するようにしきい値が設定されたディザマトリクスを用いて２値画像データを生成する生成手段を備える。具体的には、ディザマトリクスは、入力階調値の増加に伴い、複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から複数の網点のすべてが発生するまでの過程においては、下記（１）が下記（２）を少なくとも１回挟んで繰り返される一方、入力階調値の減少に伴い、複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程においては、下記（３）が下記（４）を少なくとも１回挟んで繰り返されるように、しきい値が設定されている。

（１）複数の網点のうちの１つがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する。
（２）複数の網点のうちの１つがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する。

（３）複数の網点のうちの１つが残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する。
（４）複数の網点のうちの１つが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する。

なお、ここでいう「残ドット」とは、網点が最大の大きさ（残ドットなし状態）となるのに必要なドット数（残量）のことであり、例えばドット１６個分の大きさが最大の場合、「残ドット１個分の大きさ」とはドット１５個分の大きさを意味し、「残ドット２個分の大きさ」とはドット１４個分の大きさを意味する。

このような画像処理装置によれば、感光体の表面に対する露光手段の焦点の位置ずれに起因する画像の再現性の低下（特に階調性の悪化）を簡易的に抑えることができる。
すなわち、露光手段の焦点の位置が正常でない（ずれている）状態においては、低濃度の画像の濃度が正常時よりも薄くなり、逆に、高濃度の画像の濃度が正常時よりも濃くなる。このため、複数の網点のすべてができるだけ均等に成長するようにしきい値が設定された従来のディザマトリクスでは、露光手段の焦点の位置がずれている状態においては階調性が極端に悪化してしまうという問題がある。

具体的には、複数の網点のすべてをできるだけ均等に成長させるためには、入力階調値の増加に伴い、複数の網点のすべてが並列的にドット１個分ずつ大きくなるようにしきい値が設定される。例えば、複数の網点のすべてがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する過程においては、ドット２個分以上の大きさの網点が発生しないようにする。

しかしながら、露光手段の焦点の位置がずれている状態においては、例えばドット１個分の大きさの網点ではほとんど認識されないが、ドット２個分の大きさの網点であれば認識されるといったことが生じ得る。この場合、複数の網点のすべてがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する過程においては階調変化がほとんど生じない（認識されにくい）のに対し、それらがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する過程においては階調変化が急激に生じる（ように認識される）ことになってしまう。

また、網点以外の領域（空白領域）についても同様に、例えば残ドット１個分の大きさではほとんど認識されないが残ドット２個分の大きさであれば認識されるとした場合、複数の網点のすべてが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する過程においては階調変化がほとんど生じないのに対し、それらが残ドット２個分の大きさに変化する過程においては階調変化が急激に生じることになってしまう。

そこで、第１の構成の画像処理装置で用いるディザマトリクスは、従来のように複数の網点をできるだけ均等に成長させるのではなく、露光手段の焦点の位置がずれている状態においては認識されにくい大きさの網点や空白領域の中に、そのような状態においても認識されやすい大きさの網点や空白領域が混在して発生するようにしきい値が設定されている。このため、露光手段の焦点の位置がずれている状態において生じる階調性の極端な悪化を簡易的に抑えることができる。

特に、第１の構成の画像処理装置で用いるディザマトリクスは、露光手段の焦点の位置が正常である状態及び正常でない状態の両方で共通して用いることができるため、状態に応じてディザマトリクスを使い分ける構成に比べて処理を簡素化することができる。

なお、複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から複数の網点のすべてが発生するまでの過程においては、上記（１）が上記（２）を少なくとも１回挟んで繰り返されればよく、上記（１），（２）以外の変化（ドット３個分以上の大きさへの変化）が含まれていてもよい。同様に、複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程においては、上記（３）が上記（４）を少なくとも１回挟んで繰り返されればよく、上記（３），（４）以外の変化（残ドット３個分以上の大きさへの変化）が含まれていてもよい。

ところで、網点がドット２個分以上の大きさに変化する際の成長パターンとしては、例えば第２又は第３の構成のように、連続した成長が挙げられる。
すなわち、第２の構成の画像処理装置では、複数の網点に対応する複数のサブマトリクス（ディザマトリクスを複数に分割したマトリクス）のうちの一部は、網点が発生する段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されている。また、第３の構成の画像処理装置では、複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、網点が最大の大きさとなる段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されている。なお、少なくともドット２個分連続して成長すればよく、ドット３個分以上連続して成長するものも含まれる。

一方、網点がドット２個分以上の大きさに変化する際の成長パターンとしては、例えば第４又は第５の構成のように、連続して成長するという制約を設けないパターンも考えられる。

すなわち、第４の構成の画像処理装置では、複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の増加に伴い、複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から複数の網点のすべてが発生するまでの過程における所定のタイミングで、ドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されている。

また、第５の構成の画像処理装置では、複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の減少に伴い、複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程における所定のタイミングで、残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されている。

このような第４又は第５の構成のディザマトリクスによれば、第２又は第３の構成のディザマトリクスに比べ、ディザマトリクス全域において網点や空白領域をできるだけ均等に発生させることが可能となる。なお、階調変化を認識しやすい網点がドット３個分以上である場合には、所定のタイミングでドット３個分以上の大きさに変化するようにしきい値が設定されていてもよい。空白領域についても同様である。

一方、第６〜１０の構成のディザマトリクスは、それぞれ第１〜５の構成の画像処理装置で用いられるディザマトリクスに対応するものであり、２値画像データの生成に用いられることにより前述した効果を得ることができる。

実施形態の画像形成装置の概略構成を示す側断面図である。 実施形態の画像形成装置のトップカバーの開放状態を示す側断面図である。 実施形態の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 ＬＥＤヘッドと感光ドラムとの位置関係のずれについての説明図である。 ＬＥＤヘッドと感光ドラムとの位置関係のずれが画像に与える影響についての説明図である。 入力濃度と出力濃度との関係を示すグラフである。 従来のディザマトリクスの説明図である。 従来のディザマトリクスによる網点の成長パターンについての説明図である。 第１実施形態の画像形成装置で用いるディザマトリクスによる網点の成長パターンについての説明図である。 感光ドラムの表面の電圧変化についての説明図である。 印刷処理のフローチャートである。 第２実施形態の画像形成装置で用いるディザマトリクスによる網点の成長パターンについての説明図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。

［１−１．全体構成］
図１は、第１実施形態の画像形成装置１の概略構成を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、図１における左側を前方とし、図１における手前側を右とする。

この画像形成装置１は、直接転写タンデム方式のカラープリンタであって、図１に示すように、略箱型の筐体２を備えている。筐体２の前面には、前面カバー３が設けられている。また、筐体２の上面には、画像形成後の被記録媒体としての用紙４が積載される排紙トレイ５Ａが形成され、その排紙トレイ５Ａが一体に設けられて画像形成装置１を上方から覆うトップカバー５は、画像形成装置１の後方上端を中心に開閉可能に設けられている（図２参照）。このトップカバー５を開放することにより、後述の画像形成ユニット３０及びベルトユニット２０を筐体２の内部から上方へ引き出すことが可能となる。

筐体２の下部には、画像を形成するための用紙４が収容される給紙トレイ７が前方へ引き出し可能に装着されている。給紙トレイ７内には、用紙４を積載して支持し、その用紙４の前端側を持ち上げるように傾動可能な図示省略した圧板が設けられている。また、給紙トレイ７の前端上方位置には、用紙４を搬送する給紙ローラ１１が設けられ、その給紙ローラ１１による用紙搬送方向下流側には、給紙ローラ１１にて搬送される用紙４を１枚ごとに分離する分離ローラ１２と分離パッド１３とが設けられている。

給紙トレイ７の最上位の用紙４は、分離ローラ１２によって１枚ごとに分離された後、さらに、紙粉取りローラ１４と対向ローラ１５とに挟まれて搬送され、一対のレジストローラ１６，１７の間へ送られる。レジストローラ１６，１７は、その用紙４を所定のタイミングで、後方のベルトユニット２０上へ送り出す。

ベルトユニット２０は、筐体２に対して着脱可能とされており、前後に離間して配置されたベルト駆動ローラ２１、テンションローラ２２の間に水平に架設される搬送ベルト２３（いわゆる転写搬送ベルト）を備えている。搬送ベルト２３は、ポリカーボネート等の樹脂材からなる無端状のベルトであり、後側のベルト駆動ローラ２１が回転駆動されることにより図１の時計方向に循環移動して、その上面に載せた用紙４を後方へ搬送する。

搬送ベルト２３の内側には、後述する画像形成ユニット３０が有する各感光ドラム３１と対向配置される４つの転写ローラ２４が前後方向に一定間隔で並んで設けられ、各感光ドラム３１と対応する転写ローラ２４との間に搬送ベルト２３を挟んだ状態となっている。後述のトナー像の転写時には、この転写ローラ２４と感光ドラム３１との間に転写バイアスが印加され、所定量の転写電流が通電される。

画像形成ユニット３０は、感光ドラム３１の表面を露光する４つのＬＥＤヘッド４０と対をなして前からブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色に対応して４つ設けられ、それら画像形成ユニット３０、ＬＥＤヘッド４０は、用紙４の搬送方向に沿って直列に配設されている。ＬＥＤヘッド４０は、主走査方向（左右方向）に沿って一列に配設された複数のＬＥＤと、ＬＥＤからの照射光を感光ドラム３１の表面に集光させるレンズ（光学系）とを備える。

各画像形成ユニット３０は、感光ドラム３１、トナー収容室３３、現像ローラ３５等を備えて構成されている。感光ドラム３１は、接地された金属製のドラム本体を備え、その表層を正帯電性の感光層で被覆することにより構成されている。この感光ドラム３１の表面は、その回転時、図示省略した帯電ワイヤにより一様に正帯電された後、ＬＥＤヘッド４０の下端に一列に配設された複数のＬＥＤにより露光されて、用紙４に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。

ここで、用紙４に形成すべき画像（印刷用の画像）を表す印刷データは、例えば外部のパーソナルコンピュータなどから送信されてくる。そして、本実施形態の画像形成装置１は、外部から送信されてきた印刷データ（本実施形態ではＲＧＢ表色系で表現された２５６階調の画像データ）を、トナーの色に対応したＣＭＹＫ表色系の画像データに変換する色変換処理を行う。さらに、色変換処理後の画像データ（２５６階調のＣＭＹＫデータ）を２値化し、ＣＭＹＫ各色の２値画像データを生成する２値化処理を行う。この２値化処理においては、画像データの表す画像の画素ごとに、その画素値である入力レベル（０〜２５５）とあらかじめ用意されたディザマトリクスのしきい値（１〜２５５の範囲で設定される値）とを比較し、入力レベルがしきい値以上の場合にその箇所のドットをオンにし、入力レベルがしきい値未満の場合にその箇所のドットをオフにする。こうして生成した各色の２値画像データに基づき、各色に対応するＬＥＤヘッド４０により感光ドラム３１の表面に２値画像データの表す画像を静電潜像として形成する。

トナー収容室３３には、ＣＭＹＫ各色の正帯電性非磁性１成分トナーが現像剤として収容されている。トナー収容室３３に収容されたトナーは、現像ローラ３５の回転等によって正に摩擦帯電され、一定厚さの薄層として現像ローラ３５上に担持される。次いで、現像ローラ３５の回転により、現像ローラ３５上に担持され正帯電されているトナーが、感光ドラム３１に対向して接触するときに、感光ドラム３１の表面上に形成されている静電潜像に供給される。これにより、感光ドラム３１の静電潜像は、可視像化され、感光ドラム３１の表面には、露光部分にのみトナーが付着したトナー像（トナーにより形成される可視像）が担持される。

その後、各感光ドラム３１の表面上に担持されたトナー像は、搬送ベルト２３によって搬送される用紙４が感光ドラム３１と転写ローラ２４との間を通る際に、転写電流によって、用紙４に順次転写される。こうして各色のトナー像が重ね合わせて転写されることによりカラー画像が形成された用紙４は、次いで定着器５０に搬送される。

定着器５０は、筐体２内における搬送ベルト２３の後方に配置されている。この定着器５０は、ハロゲンランプ等の熱源を備えて回転駆動される加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１の下方において、加熱ローラ５１を押圧するように対向配置され従動回転される加圧ローラ５２とを備えている。この定着器５０では、各色のトナー像が転写された用紙４を、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とによって狭持搬送しながら加熱することにより、トナー像（カラー画像）を用紙４に定着させる。そして、トナー像が定着された用紙４は、定着器５０の斜め後上方に配置された搬送ローラ５３により更に搬送され、筐体２の上部に設けられた排紙ローラ５４により、前述の排紙トレイ５Ａ上に排出される。

また、ベルト駆動ローラ２１の斜め下方における搬送ベルト２３の表面との対向位置には、内部センサ６０が設けられている。この内部センサ６０は、画像形成ユニット３０によって濃度パッチ等が搬送ベルト２３に形成されたときに、その濃度パッチ等を検出するものである。さらに、ベルト駆動ローラ２１とテンションローラ２２との間に架設された搬送ベルト２３の下面には、その搬送ベルト２３の表面に形成された濃度パッチ等を消去する周知のベルトクリーナ９９が当接している。

また、図２に示すように、トップカバー５はその後端に左右方向（すなわち搬送ベルト２３の移動方向とは直交する方向）に配設された軸５Ｂを中心に回動し、そのトップカバー５の下面には、４つのＬＥＤヘッド４０が図示省略した接続リンクを介して揺動可能に接続されている。このため、トップカバー５を開放することにより、図２に示すように各ＬＥＤヘッド４０を感光ドラム３１から離間することができ、トップカバー５を閉じることにより、図１に示すように各ＬＥＤヘッド４０を感光ドラム３１との対向位置に配設することができる。

［１−２．電気的構成］
次に、画像形成装置１の電気的構成について、図３のブロック図を用いて説明する。なお、本発明の特徴部分との関連性の薄い構成については図示及び説明を省略する。

同図に示すように、画像形成装置１は、前述したＬＥＤヘッド４０の他、制御部７０、操作部７１、表示部７２、通信部７３及び記憶部７４を備える。
制御部７０は、画像形成装置１の各部を統括制御するコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い、後述する印刷処理（図１１）などを実行する。

操作部７１は、ユーザからの外部操作による指令を入力するための入力装置であり、各種操作ボタンを備える。
表示部７２は、各種情報をユーザが視認可能な画像として表示するための出力装置であり、小型の液晶ディスプレイが用いられる。

通信部７３は、外部装置（本実施形態ではパーソナルコンピュータ８０）との間でデータ通信を行うためのインタフェースである。
記憶部７４は、記憶データを書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、本実施形態ではフラッシュメモリが用いられている。

［１−３．処理の概要］
次に、第１実施形態の画像形成装置１で実行される処理の概要について説明する。
画像形成装置１においては、ＬＥＤヘッド４０の組み付け時の位置ずれや、トップカバー５の開閉などにより生じる位置ずれ、部材精度のばらつき、部材劣化など、種々の要因により、ＬＥＤヘッド４０と感光ドラム３１との位置関係にずれが生じることが考えられる。

図４（Ａ），（Ｂ）は、ＬＥＤヘッド４０と感光ドラム３１との位置関係にずれが生じていない正常な状態（以下「位置ずれなしの状態」という。）を前方及び上方から見た模式図である。一方、図４（Ｃ），（Ｄ）は、ＬＥＤヘッド４０と感光ドラム３１との位置関係にずれが生じている状態（以下「位置ずれありの状態」という。）を前方及び上方から見た模式図である。

位置ずれありの状態では、ＬＥＤヘッド４０の下端に配設されたＬＥＤから感光ドラム３１の表面までの光路長Ｌ１，Ｌ２（図４（Ｃ））が、位置ずれなしの状態での正常な光路長Ｌ０（図４（Ａ））と異なり得る。このように光路長が変化すると、ＬＥＤの焦点が感光ドラム３１の表面からずれてしまい、ＬＥＤからの光が感光ドラム３１の表面で収束しないため、静電潜像が適切に形成されなくなってしまう。具体的には、感光ドラム３１の表面における電圧の変化が鈍くなり、トナーが正しく付着しなかったり、目標外の箇所に付着してしまったりする。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は、ブラックのトナーのみで印刷された画像の拡大図である。このうち、図５（Ａ）は位置ずれなしの状態での画像の淡部（低濃度の画像）の拡大画像であり、図５（Ｂ）は位置ずれありの状態での画像の淡部の拡大画像である。一方、図５（Ｃ）は位置ずれなしの状態での画像の暗部（高濃度の画像）の拡大画像であり、図５（Ｄ）は位置ずれありの状態での暗部の拡大画像である。

これらに示すように、画像の淡部においては、位置ずれなしの状態（図５（Ａ））では明確に形成される孤立ドットが、位置ずれありの状態（図５（Ｂ））では正しく形成されずにぼけたり、ドットが欠落したりする状態となる。反対に、画像の暗部においては、位置ずれなしの状態（図５（Ｃ））では明確に形成されるドットなし（空白）部分が、位置ずれありの状態（図５（Ｄ））ではトナーの飛び散り等の要因によりつぶれが発生する。

したがって、図６に示すように、入力濃度（２値画像データに基づく濃度）に対する出力濃度（実際に形成したトナー画像の測定濃度）は、位置ずれありの状態（点線のライン）では位置ずれなしの状態（実線のライン）に比べ、淡部の濃度は下がり暗部の濃度は逆に上がるという濃度特性（以下「位置ずれ特性」という。）となる。このため、すべての網点ができるだけ均等に成長するようにしきい値が設定された従来のディザマトリクスでは、位置ずれありの状態においては階調性が極端に悪化してしまうという問題がある。

すなわち、図７に示す従来のディザマトリクスは、４×４のサイズのサブマトリクスが縦横にそれぞれ４個ずつ（計１６個）配置された１６×１６のサイズのものであり、「１」〜「２５５」の各しきい値が１つ以上配置されており、０〜２５５の各入力レベルに応じた階調（２５６階調）を複数の網点で表現するものである。このディザマトリクスでは、各サブマトリクスが１つの網点を形成するようにしきい値が設定されている。

そして、このディザマトリクスでは、１６個のサブマトリクスにより形成される１６個の網点すべてをできるだけ均等に成長させるために、入力階調値の増加に伴い、すべての網点が並列的にドット１個分ずつ大きくなるようにしきい値が設定されている。

具体的には、図８（Ａ）に示すように、「１」〜「１６」のしきい値が各サブマトリクスに１つずつ分配されており、すべての網点がドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する過程においては、ドット２個分以上の大きさの網点が発生しないようになっている。同様に、「１７」〜「３２」のしきい値も各サブマトリクスに１つずつ分配されており、すべての網点がドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する過程においては、ドット３個分以上の大きさの網点が発生しないようになっている。

また、図８（Ｂ）に示すように、「２４０」〜「２５５」のしきい値も各サブマトリクスに１つずつ分配されており、すべての網点が最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する過程においては、残ドット２個分以上の大きさの網点が発生しないようになっている。同様に、「２２４」〜「２３９」のしきい値も各サブマトリクスに１つずつ分配されており、すべての網点が残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する過程においては、残ドット３個分以上の大きさの網点が発生しないようになっている。

しかしながら、位置ずれありの状態においては、ドット１個分の大きさの網点ではほとんど認識されないが、ドット２個分の大きさの網点であれば認識されるといったことが生じ得る。この場合、すべての網点がドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する過程においては階調変化がほとんど生じない（認識されにくい）のに対し、それらがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する過程においては階調変化が急激に生じる（ように認識される）ことになってしまう。

また、網点以外の領域（空白領域）についても同様に、残ドット１個分の大きさではほとんど認識されないが残ドット２個分の大きさであれば認識されるとした場合、すべての網点が最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する過程においては階調変化がほとんど生じないのに対し、それらが残ドット２個分の大きさに変化する過程においては階調変化が急激に生じることになってしまう。つまり、画像の階調性が極端に悪化することになる。

そこで、第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、従来のように複数の網点をできるだけ均等に成長させるのではなく、位置ずれありの状態においては認識されにくいドット１個分の大きさの網点や空白領域の中に、そのような状態においても認識されやすいドット２個分の大きさの網点や空白領域が混在して発生するようにしきい値が設定されている。

第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、「１」〜「３２」のしきい値の配置と、「２２４」〜「２５５」のしきい値の配置とが、従来のディザマトリクス（図７）と異なる。その他のしきい値の配置は同一である。

具体的には、図９（Ａ）に示すように、縦横にそれぞれ４個ずつ（４列×４行）配置された１６個のサブマトリクスのうち、２列目又は４列目でかつ２行目又は４行目の４個のサブマトリクス（以下「独立成長サブマトリクス」という。）については、「１」〜「３２」のしきい値がドット２個分連続して成長するように設定されている。ここで、連続するしきい値は、「１，２」、「７，８」、「１３，１４」、「１９，２０」というように、しきい値４個分ずつ飛ばした間隔で設定されている。このため、入力階調値の増加に伴い、１６個の網点のうちの１つのみが発生した状態からすべての網点が発生するまでの過程においては、下記（１）が下記（２）を一定回数（この例では５回）挟んで繰り返される。

（１）１６個の網点のうちの１つがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する。
（２）１６個の網点のうちの１つがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する。

また、図９（Ｂ）に示すように、独立成長サブマトリクスについては、「２２４」〜「２５５」のしきい値もドット２個分連続して成長するように設定されており、連続するしきい値は、「２３６，２３７」、「２４２，２４３」、「２４８，２４９」、「２５４，２５５」というように、しきい値４個分ずつ飛ばした間隔で設定されている。このため、入力階調値の減少に伴い、１６個の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態からすべての網点が最大の大きさでなくなるまでの過程においては、下記（３）が下記（４）を一定回数（この例では５回）挟んで繰り返される。

（３）１６個の網点のうちの１つが残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する。
（４）１６個の網点のうちの１つが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する。

ところで、図１０（Ａ）は、ドット１個分の孤立ドットを配置した場合の感光ドラム３１の表面の電圧変化を示すグラフ（縦軸が電圧、横軸が主走査方向の位置）である。横軸に沿った境界線（破線で示す直線）は、トナーが多く付着するか否かの目安としての境界線であり、この境界線を上回っているほどトナーが付着しやすいことを意味する。このグラフに示すように、位置ずれありの状態での電圧変化（点線で示す曲線）は、位置ずれなしの状態での電圧変化（実線で示す曲線）に比べて山が緩やかとなり、境界線を越える部分が小さくなるためトナーが付着しづらい。

図１０（Ｂ）は、位置ずれありの状態で２つのドットを横方向に連続して配置した場合の電圧変化を示すグラフである。このグラフに示すように、１ドット分の電圧変化（点線で示す曲線）が２つ分加算され、二点鎖線で示す電圧変化となり、境界線を越える部分が増えるため、トナーが付着しやすくなる。

図１０（Ｃ）は、ドットなし部分をドット２個分横方向に連続して配置した場合の電圧変化を示すグラフである。このグラフに示すように、位置ずれありの状態での電圧変化（点線で示す曲線）は、位置ずれなしの状態での電圧変化（実線で示す曲線）に比べて山が緩やかで裾野も広がっているため、空白部分も電圧が変化した状態となり、この部分にトナーが微量ながら付着しやすく（トナーの飛び散りが発生しやすく）、前述のようにつぶれが発生する要因となる。

このため、第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスでは、ドット１個分の大きさの網点や空白領域が順に発生する過程において、ドット２個分の大きさの網点や空白領域が周期的に発生するようにしきい値が設定されている。このようなディザマトリクスを用いれば、位置ずれありの状態においてドット１個分の大きさの網点や空白領域ではほとんど認識されないがドット２個分の大きさの網点や空白領域であれば認識される場合にも、ドット２個分の大きさの網点や空白領域によって階調を表現することができるため、画像の階調性の極端な悪化を抑えることができる。一方、第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、従来のディザマトリクスに対してしきい値の配置のみを変更したものであるため、位置ずれなしの状態においても階調性は保たれる。

［１−４．具体的処理手順］
次に、前述した処理を実現するために制御部７０が実行する印刷処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。この印刷処理は、印刷データ（２５６階調のＲＧＢデータ）の表す画像の印刷指令を受けたことを契機に開始される。

制御部７０は、この印刷処理を開始すると、まずＳ１０１で、印刷データの表す画像を構成する画素単位のデータである画素データ（ＲＧＢ値）の中から、未処理の画素データを１画素分取得する。

続いて、Ｓ１０２では、使用カラープロファイルを用いて色変換処理を実行することにより、画素データを２５６階調のＣＭＹＫ値に変換する。
続いて、Ｓ１０３では、前述したディザマトリクス（図９（Ａ），（Ｂ））を使用して２値化処理を実行する。

続いて、Ｓ１０４では、印刷データの表す画像を構成するすべての画素について処理を終了したか否かを判定する。
そして、Ｓ１０４で、すべての画素について処理を終了していない（未処理の画素が存在する）と判定した場合には、Ｓ１０１へ戻る。

一方、Ｓ１０４で、すべての画素について処理を終了したと判定した場合には、Ｓ１０５へ移行し、２値化処理によって生成された２値画像データに基づき印刷処理を実行する。その後、本印刷処理を終了する。

［１−５．効果］
以上説明したように、第１実施形態の画像形成装置１によれば、前述したディザマトリクス（図９（Ａ），（Ｂ））を用いることにより、位置ずれありの状態において生じる画像の階調性の極端な悪化を簡易的に抑えることができる。特に、このディザマトリクスによれば、位置ずれなしの状態においても従来のディザマトリクスと同様の階調性が保たれるため、位置ずれありの状態及び位置ずれなしの状態の両方で共通して用いることができ、状態に応じて専用のディザマトリクスを使い分ける構成に比べて処理を簡素化することができる。

［１−６．特許請求の範囲との対応］
なお、第１実施形態では、感光ドラム３１が感光体に相当し、ＬＥＤヘッド４０が露光手段（ＬＥＤが発光素子）に相当する。また、Ｓ１０３，Ｓ１０４の処理を実行する制御部７０が生成手段に相当する。

［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態の画像形成装置１は、２値化処理に用いるディザマトリクスが第１実施形態の画像形成装置１と相違する。その他、基本的な構成は第１実施形態と共通しているため、共通部分については同一の符号を流用するとともに説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第２実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、「１」〜「３２」のしきい値の配置と、「２２４」〜「２５５」のしきい値の配置とが、第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクス（図９（Ａ），（Ｂ））と異なる。その他のしきい値の配置は同一である。

具体的には、図１２（Ａ）に示すように、縦横にそれぞれ４個ずつ（４列×４行）配置された１６個のサブマトリクスのうち、１列目又は３列目でかつ１行目又は３行目の４個のサブマトリクス（以下「共用成長サブマトリクス」という。）については、「１」〜「３２」のしきい値が、網点が１つも発生していない段階からすべての網点が発生するまでの間にドット２個分となるように設定されている。ここで、共用成長サブマトリクスの網点をドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化させるしきい値は、「２」、「６」、「１１」、「１６」というように、しきい値３個分又は４個分ずつ飛ばした間隔で設定されている。このため、入力階調値の増加に伴い、１６個の網点のうちの１つのみが発生した状態からすべての網点が発生するまでの過程においては、下記（１）が下記（２）を３回又は４回挟んで繰り返される。

（１）１６個の網点のうちの１つがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する。
（２）１６個の網点のうちの１つがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する。

また、図１２（Ｂ）に示すように、共用成長サブマトリクスについては、「２２４」〜「２５５」のしきい値も、網点がすべて最大の大きさである段階からすべての網点が最大の大きさでなくなるまでの間に残ドット２個分となるように設定されている。ここで、共用成長サブマトリクスの網点を残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化させるしきい値は、「２５４」、「２５０」、「２４５」、「２４０」というように、しきい値３個分又は４個分ずつ飛ばした間隔で設定されている。このため、入力階調値の減少に伴い、１６個の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態からすべての網点が最大の大きさでなくなるまでの過程においては、下記（３）が下記（４）を３回又は４回挟んで繰り返される。

（３）１６個の網点のうちの１つが残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する。
（４）１６個の網点のうちの１つが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する。

つまり、第２実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、しきい値がドット２個分連続して成長するという制約を設けていない点が第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスと異なる。具体的には、共用成長サブマトリクスの網点が、入力階調値の増加に伴い、複数の網点のうちの１つのみが発生した状態からすべての網点が発生するまでの過程におけるほぼ一定のタイミングで、ドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化し、また、入力階調値の減少に伴い、複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態からすべての網点が最大の大きさでなくなるまでの過程におけるほぼ一定のタイミングで、残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化するように、しきい値が設定されている。

このようなディザマトリクスを用いれば、第１実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスと同様の効果を得ることができる。
特に、第２実施形態の画像形成装置１で用いるディザマトリクスは、第１実施形態のものに比べ、網点や空白領域をディザマトリクス全域においてできるだけ均等に発生させることが可能となる。すなわち、例えば入力レベル「１６」の状態で比較すると、第１実施形態のディザマトリクスは、図９（Ａ）に示すように、網点の発生しているサブマトリクスと発生していないサブマトリクスとの配置に偏りが目立つが、第２実施形態のディザマトリクスは、図１２（Ａ）に示すように、第１実施形態のものに比べ、配置が均等となる。なお、図９（Ｂ）及び図１２（Ｂ）は、入力レベル「２３９」の状態を示すが、同様のことがいえる。

［３．他の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態では、本発明の発光素子としてＬＥＤを例示したが、これに限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば適用することができる。
また、上記各実施形態では、ドット１個分の大きさの網点や空白領域が順に発生する過程において、ドット２個分の大きさの網点や空白領域が周期的に発生するようにしきい値が設定されたディザマトリクスを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ドット１個分の大きさの網点や空白領域が順に発生する過程において、ドット３個分以上の大きさの網点や空白領域が周期的に発生するようにしきい値を設定してもよい。このようにすれば、位置ずれありの状態において、例えば、ドット２個分以下の大きさの網点や空白領域ではほとんど認識されないが、ドット３個分以上の大きさの網点や空白領域であれば認識されるような場合に、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記各実施形態では、本発明の画像処理装置を画像形成装置１の構成要素とした場合について例示したが、これに限定されるものではなく、画像形成装置とは別体のものとしてもよい。例えば、画像形成装置に対応するプリンタドライバがインストールされたパーソナルコンピュータを、本発明の画像処理装置として機能させることも可能である。具体的には、印刷データに基づく２値画像データの生成をパーソナルコンピュータ側で行い、生成した２値画像データをパーソナルコンピュータから画像形成装置へ送信する構成であれば、前述した印刷処理（図１１）におけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様の処理をパーソナルコンピュータで実行することが可能となる。

１…画像形成装置、２…筐体、４…用紙、５…トップカバー、２３…搬送ベルト、２４…転写ローラ、３０…画像形成ユニット、３１…感光ドラム、３３…トナー収容室、３５…現像ローラ、４０…ＬＥＤヘッド、５０…定着器、６０…内部センサ、７０…制御部、７１…操作部、７２…表示部、７３…通信部、７４…記憶部、８０…パーソナルコンピュータ、９９…ベルトクリーナ

Claims (14)

1. ２値画像データに基づき複数の発光素子で感光体の表面を露光する露光手段により前記感光体の表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて画像を形成する画像形成装置で用いられる前記２値画像データを生成する画像処理装置であって、
   複数の網点が成長するようにしきい値が設定されたディザマトリクスを用いて前記２値画像データを生成する生成手段を備え、
   前記ディザマトリクスは、入力階調値の増加に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から前記複数の網点のすべてが発生するまでの過程においては、下記（１）が下記（２）を少なくとも１回挟んで繰り返される一方、入力階調値の減少に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から前記複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程においては、下記（３）が下記（４）を少なくとも１回挟んで繰り返されるように、しきい値が設定されていること
   を特徴とする画像処理装置。
   （１）前記複数の網点のうちの１つがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する。
   （２）前記複数の網点のうちの１つがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する。
   （３）前記複数の網点のうちの１つが残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する。
   （４）前記複数の網点のうちの１つが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する。
2. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、網点が発生する段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、網点が最大の大きさとなる段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の増加に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から前記複数の網点のすべてが発生するまでの過程における所定のタイミングで、ドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の減少に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から前記複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程における所定のタイミングで、残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記ディザマトリクスは、２ ^P 個（Ｐ≧２）の網点に対応する２ ^P 個のサブマトリクスからなり、前記２ ^P 個の網点のうちの一部である２ ^P ／２ ^N 個（１≦Ｎ＜Ｐ）の網点が発生した状態において、網点の発生している２ ^P ／２ ^N 個のサブマトリクスが前記ディザマトリクスにおいて均等な配置となるようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記ディザマトリクスは、２ ^P 個（Ｐ≧２）の網点に対応する２ ^P 個のサブマトリクスからなり、前記２ ^P 個の網点のうちの一部である２ ^P ／２ ^N 個（１≦Ｎ＜Ｐ）の網点が最大の大きさでない状態において、網点が最大の大きさでない２ ^P ／２ ^N 個のサブマトリクスが前記ディザマトリクスにおいて均等な配置となるようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 複数の網点が成長するようにしきい値が設定されたディザマトリクスであって、
   入力階調値の増加に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から前記複数の網点のすべてが発生するまでの過程においては、下記（１）が下記（２）を少なくとも１回挟んで繰り返される一方、入力階調値の減少に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から前記複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程においては、下記（３）が下記（４）を少なくとも１回挟んで繰り返されるように、しきい値が設定されていること
   を特徴とするディザマトリクス。
   （１）前記複数の網点のうちの１つがドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化する。
   （２）前記複数の網点のうちの１つがドットなし状態からドット１個分の大きさに変化する。
   （３）前記複数の網点のうちの１つが残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化する。
   （４）前記複数の網点のうちの１つが最大の大きさから残ドット１個分の大きさに変化する。
9. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、網点が発生する段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されていること
   を特徴とする請求項８に記載のディザマトリクス。
10. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、網点が最大の大きさとなる段階において、ドット２個分連続して成長するようにしきい値が設定されていること
    を特徴とする請求項８又は請求項９に記載のディザマトリクス。
11. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の増加に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが発生した状態から前記複数の網点のすべてが発生するまでの過程における所定のタイミングで、ドット１個分の大きさからドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されていること
    を特徴とする請求項８に記載のディザマトリクス。
12. 前記複数の網点に対応する複数のサブマトリクスのうちの一部は、入力階調値の減少に伴い、前記複数の網点のうちの１つのみが最大の大きさでなくなった状態から前記複数の網点のすべてが最大の大きさでなくなるまでの過程における所定のタイミングで、残ドット１個分の大きさから残ドット２個分の大きさに変化するようにしきい値が設定されていること
    を特徴とする請求項８又は請求項１１に記載のディザマトリクス。
13. ２ ^P 個（Ｐ≧２）の網点に対応する２ ^P 個のサブマトリクスからなり、前記２ ^P 個の網点のうちの一部である２ ^P ／２ ^N 個（１≦Ｎ＜Ｐ）の網点が発生した状態において、網点の発生している２ ^P ／２ ^N 個のサブマトリクスが均等な配置となるようにしきい値が設定されていること
    を特徴とする請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載のディザマトリクス。
14. ２ ^P 個（Ｐ≧２）の網点に対応する２ ^P 個のサブマトリクスからなり、前記２ ^P 個の網点のうちの一部である２ ^P ／２ ^N 個（１≦Ｎ＜Ｐ）の網点が最大の大きさでない状態において、網点が最大の大きさでない２ ^P ／２ ^N 個のサブマトリクスが均等な配置となるようにしきい値が設定されていること
    を特徴とする請求項８から請求項１３までのいずれか１項に記載のディザマトリクス。