JP4752886B2 - 画像形成装置および画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成システムに関するものである。

電子写真方式を用いた画像形成装置は、帯電された感光ドラムにレーザー等の光源を照射し、その部位の電圧を変化させて、トナーを付着させる。そして、感光ドラム上に出来たトナー像を、感光ドラムとは逆の電圧がかかっている転写ロールにより記録紙に転写する。その後、定着ローラが熱と圧力でトナーを定着させる。このようにすれば、記録紙の上に印刷結果が得られる。

ここで、画像の階調を擬似的に表現するために、ディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を行う場合がある。ハーフトーン処理により、例えば２５６階調の入力画像データを２階調の出力画像データに変換し、その出力画像データに基づいて画像を形成することで、階調に応じたサイズのドットが一定のピッチで離散的に配置されることにより階調が擬似的に再現された画像を形成することできる（特許文献１参照）。
特開２００３−２１５９７６号公報

しかしながら、感光ドラムがドラムギヤによって駆動される場合、駆動モータからの駆動力は、駆動ギヤ、これに噛合する上述のドラムギヤ等を介して、感光ドラムに伝達される。このような構成においては、駆動ギヤとドラムギヤとが噛み合うとき、回転ムラが生じる。ここで、ハーフトーン処理の結果として離散的に配置されるドットのピッチと、回転ムラの周期とが近くなると、これらの間で干渉が生じ、干渉縞（画像濃度の濃淡）が発生してしまう場合があるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、記録媒体における干渉縞の発生を抑制することができる画像形成装置および画像形成システムを提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、複数種類の閾値の配置が同じである最小単位であって、予め設定されたディザマトリクスを用いて画素の濃度を表す入力値の階調を変換し、画像データを生成する画像データ生成手段と、その画像データ生成手段により生成される画像データに応じて、像担持体を主走査方向に走査する走査手段と、駆動源から前記像担持体へ動力を伝達するギヤとを有する画像形成装置において、前記ディザマトリクスは、最小閾値に対応した画素の配設位置に形成されるドットを起点として、前記画像データの所定範囲内の前記入力値の階調が大となるにつれて主走査方向に棒状のドットを形成し、且つ、さらに前記階調が大となるにつれてその棒状のドット形状が副走査方向に太くなるように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成されるものであり、前記ディザマトリクスを構成する各サブマトリクスは、前記主走査方向に少なくとも１ドットずれた別のサブマトリクスと前記副走査方向にて隣接して配され、且つ、前記副走査方向に少なくとも１ドットずれたさらに別のサブマトリクスと前記主走査方向にて隣接して配され、且つ、前記サブマトリクスと前記別のサブマトリクスと前記さらに別のサブマトリクスとを構成する閾値の配置がそれぞれ異なり、前記主走査方向に直交する副走査方向における、前記ギヤ１歯当たりの記録媒体の進行距離をａとし、前記ディザマトリクスにおいて前記主走査方向に互いに隣接する一対のサブマトリクスであって、副走査方向に少なくとも１ドットずらして配されるサブマトリクスに起因して、前記最小閾値に対応した画素の配設位置に形成される記録媒体上の一対のドットを結ぶ線分の前記副走査方向に沿う距離であって、前記記録媒体上の前記距離をｂとすると、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たし、前記一対のドットを結ぶ線分は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜することを特徴とする。

ここで、「画素の濃度」とは、画素を構成する色成分の量（すなわち色の濃淡）を意味している。また、「画素の濃度が大」であるとは、色成分の量が大であり色が濃いことを意味している。

請求項２記載の画像形成システムは、画像データに応じて像担持体を主走査方向に走査する走査手段と、駆動源から前記像担持体へ動力を伝達するギヤとを有する画像形成装置と、その画像形成装置と通信可能に接続されるコンピュータとを備える画像形成システムであって、前記コンピュータは、複数種類の閾値の配置が同じである最小単位であって、予め設定されたディザマトリクスを用いて画素の濃度を表す入力値を変換し、前記画像データを生成する画像データ生成手段を備え、前記ディザマトリクスは、最小閾値に対応した画素の配設位置に形成されるドットを起点として、前記画像データの所定範囲内の前記入力値の階調が大となるにつれて主走査方向に棒状のドットを形成し、且つ、さらに前記階調が大となるにつれてその棒状のドット形状が副走査方向に太くなるように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成されるものであり、前記ディザマトリクスを構成する各サブマトリクスは、前記主走査方向に少なくとも１ドットずれた別のサブマトリクスと前記副走査方向にて隣接して配され、且つ、前記副走査方向に少なくとも１ドットずれたさらに別のサブマトリクスと前記主走査方向にて隣接して配され、且つ、前記サブマトリクスと前記別のサブマトリクスと前記さらに別のサブマトリクスとを構成する閾値の配置がそれぞれ異なり、前記主走査方向に直交する副走査方向における、前記ギヤ１歯当たりの記録媒体の進行距離をａとし、前記ディザマトリクスにおいて前記主走査方向に互いに隣接する一対のサブマトリクスであって、副走査方向に少なくとも１ドットずらして配されるサブマトリクスに起因して、前記最小閾値に対応した画素の配設位置に形成される記録媒体上の一対のドットを結ぶ線分の前記副走査方向に沿う距離であって、前記記録媒体上の前記距離をｂとすると、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たし、前記一対のドットを結ぶ線分は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜することを特徴とする。

請求項１記載の画像形成装置によれば、複数種類の閾値の配置が同じである最小単位のディザマトリクスは、最小閾値に対応した画素の配設位置に形成されるドットを起点として、画像データの所定範囲内の入力値の階調が大となるにつれて主走査方向に棒状のドットを形成し、且つ、さらに前記階調が大となるにつれてその棒状のドット形状が副走査方向に太くなるように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成されるものであり、ディザマトリクスを構成する各サブマトリクスは、主走査方向に少なくとも１ドットずれた別のサブマトリクスと副走査方向にて隣接して配され、且つ、副走査方向に少なくとも１ドットずれたさらに別のサブマトリクスと主走査方向にて隣接して配され、且つ、サブマトリクスと別のサブマトリクスとさらに別のサブマトリクスとを構成する閾値の配置がそれぞれ異なり、ギヤ１歯当たりの記録媒体の進行距離ａと、ディザマトリクスにおいて主走査方向に互いに隣接する一対のサブマトリクスであって、副走査方向に少なくとも１ドットずらして配されるサブマトリクスに起因して、最小閾値に対応した画素の配設位置に形成される記録媒体上の一対のドットを結ぶ線分の副走査方向に沿う距離であって、記録媒体上の距離ｂとの関係が、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たし、一対のドットを結ぶ線分は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜するように構成することにより、記録媒体における干渉縞の発生を抑制することができるという効果がある。

また、サブマトリクスによってカバーされる範囲内の画素の濃度が小である場合、すなわち、淡部においては、ドットは、起点から主走査方向に延びた棒状をなす。よって、ギヤの噛み合いに起因する副走査方向の回転ムラと副走査方向におけるドットの発生周期との関係によっては、ドットの粗密が生じ易くなるが、距離ａ，ｂが上述の関係を満たすように構成することにより、干渉縞の発生を抑制することができるという効果がある。

請求項２記載の画像形成システムによれば、請求項１記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の画像形成装置の実施形態であるレーザプリンタ１の概略断面図である。図１に示すように、レーザプリンタ１は、上部ケーシング２と下部ケーシング３とからなるプリンタケーシング４と、上部ケーシング２に設けられたレーザスキャナ装置５と、下部ケーシング３に着脱自在に設けられたプロセスカートリッジ６と、転写帯電器７と除電針８などを備えた転写・分離装置９と、加熱ローラ１０と加圧ローラ１１などを備えた定着装置１２と、給紙ローラ１３、レジストローラ１４、感光体ドラム２８上の可視像を記録紙３３に転写する転写ローラ３６、搬送ローラ１５及び排紙ローラ１６などを備えた搬送装置１７などで構成されている。

レーザスキャナ装置５は、半導体レーザ２２、６面体ミラー２３、結像レンズ２４、反射ミラー２５及びレーザ光出口部２６に配設された合成樹脂製のレンズ部材２７などを備えている。プロセスカートリッジ６は下部ケーシング３に着脱自在に配設され、その内部には、感光体ドラム２８、現像シリンダ３０などが一体に組立てられている。

次に、レーザプリンタ１の作動について簡単に説明する。半導体レーザ２２から出射されて６面体ミラー２３に入射したレーザ光３５は、一定の高速度で回転する６面体ミラー２３のミラー面毎に所定角度偏向されることにより所定角度範囲に亙って主走査され、次に結像レンズ２４を経て反射ミラー２５で鉛直下方に反射され、次にレーザ光３５の走査方向に細長いレンズ部材２７とを経て感光体ドラム２８に入射する。感光体ドラム２８に入射されたレーザ光３５は、後述するドラム駆動機構４０（図２参照）により一定速度で回転する感光体ドラム２８により副走査されて、感光体ドラム２８の周面上に静電潜像が形成される。レーザプリンタ１は、後述する画像データに応じて感光体ドラム２８を走査することにより、画像データに応じた静電潜像を形成する。

感光体ドラム２８に形成された静電潜像は、現像シリンダ３０から供給されるトナーにより現像され、記録紙３３上に転写され、その後記録紙３３は除電針８により感光体ドラム２８から分離されて定着装置１２に搬送される。定着装置１２において、加熱ローラ１０と加圧ローラ１１により、トナーは記録紙３３に溶着して定着され、その後搬送ローラ１５及び排紙ローラ１６を介して排紙トレー３４上に搬送されるようになっている。

図２は、ドラム駆動機構４０を示す概略図である。前記感光体ドラム２８のドラム軸２８ａには合成樹脂製で大径のドラムギヤ４１が固着され、このドラムギヤ４１に噛合する小径のドラム駆動ギヤ４２は、図示外のメインモータ（駆動源）に連結された連結機構により回転駆動される。すなわち、ドラム駆動機構４０には、メインモータから感光体ドラム２８へ動力を伝達するギヤ４１，４２が設けられる。一方、図１を参照して説明した、給紙ローラ１３、レジストローラ１４、転写ローラ３６、搬送ローラ１５及び排紙ローラ１６などはメインモータにより感光体ドラム２８の回転速度と同期して回転駆動されるように構成されている。即ち、記録紙３３は感光体ドラム２８の回転と同期して搬送されるようになっている。

ここで、前記ドラム駆動ギヤ４２の回転によりドラムギヤ４１つまり感光体ドラム２８を回転駆動する場合、ドラム駆動ギヤ４２のギヤ歯４２ａとドラムギヤ４１のギヤ歯４１ａとの噛み合いによるものであることから、ギヤ歯４１ａに対するギヤ歯４２ａの噛み合い開始位相角から噛み合い終了位相角に亙る噛み合い動作が、ドラムギヤ４１のギヤ歯４１ａ毎に繰り返されるので、ドラムギヤ４１の加工精度や材質などにより、ドラムギヤ４１つまり感光体ドラム２８の回転速度が、隣接する２つのギヤ歯４１ａ間のピッチ角α毎に変化する。

ここで、ドラムギヤ４１がピッチ角α分回転したときに、すなわち、円ピッチ（ピッチ円を歯数で割ったもの）だけ回転したとき、感光ドラム２８表面上の一点が移動する距離を、ギヤピッチａとして定義する。なお、ギヤピッチａの値は、ｍｍの単位で求めることとする。感光体ドラム２８には、ギヤ歯４１ａとギヤ歯４２ａとが噛み合うときに回転速度のムラが生じるから、そのムラに起因して、記録紙３３上の印刷結果にはギヤピッチａ毎の濃淡ムラが生じることとなる。

図３は、レーザプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、レーザプリンタ１のビデオコントローラ５０は、ＣＰＵ５１と、種々の制御プログラムが格納されたＲＯＭ５２と、パーソナルコンピュータやホストコンピュータなどのデータ送信機器（図示せず）から送信された画像データを受けて格納する受信バッファなどの各種メモリが設けられたＲＡＭ５３と、外部のデータ送信機器（図示せず）から送信されるデータを受信するシリアルインターフェース（Ｓ・Ｉ／Ｆ）５４と、ビットイメージデータに変換された印刷情報を順次ＤＣコントローラ５８へ出力するビデオインターフェース（Ｖ・Ｉ／Ｆ）５５とを有し、これらはＣＰＵ５１に夫々接続されている。

ここで、印刷機構ＰＭには、前述したレーザスキャナ装置５、プロセスカートリッジ６、転写・分離装置９、定着装置１２、搬送装置１７が設けられる上、感光ドラム２８や搬送装置１７を駆動する為のメインモータ、加熱ローラ１０の為の定着ヒータ、その他の電装品回路などが設けられており、前記ＤＣコントローラ５８は、これらメインモータ、定着ヒータ及び各種電装品回路に加えて、半導体レーザ２２、６面体ミラー２３を駆動するスキャナモータを駆動制御するように構成されている。

ＲＯＭ５２には、通常のレーザプリンタが備える各種制御プログラムに加えて、予め設定されたディザマトリクス５２ａが格納されている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納された制御プログラムに従ってハーフトーン処理を実行することにより、画像データを生成する画像データ生成手段として機能する。

ハーフトーン処理では、ディザマトリクス５２ａを入力画像に重ね合わせ、ディザマトリクス５２ａを構成する各要素を閾値として、入力画像の各画素の濃度を表す入力値とその閾値とを１対１で比較する。そして、入力値が閾値以上であれば、その入力値の画素にトナーを定着することを意味する「１」に変換し、入力値が閾値より小であればその入力値の画素にトナーを定着しないことを意味する「０」に変換することにより、２５６階調の入力値を、２階調の画像データに変換する。したがって、ディザマトリクス５２ａがカバーする範囲内の画素に、その入力値が閾値以上である画素が多いほど、その範囲内においてトナーを定着する画素が多くなり、画像の階調を擬似的に表現することができる。ここで、ＣＰＵ５１は、ハーフトーン処理と共に、ガンマ補正などの公知の画像処理により画像データを補正して出力するが、本発明のポイントではないため、詳細は省略する。

図４は、レーザプリンタ１のＲＯＭ５２に格納されるディザマトリクス５２ａの一例を示す図である。なお、ハーフトーン処理においては、図４に示すディザマトリクス５２ａの横方向が主走査方向に一致し、ディザマトリクス５２ａの縦方向が副走査方向に一致する位置関係で入力画像にディザマトリクス５２ａを重ね合わせ、閾値と、画素の入力値とを比較する。

図４に示すように、ディザマトリクス５２ａは、サブマトリクス６０が１６個分を１組として規則的に配置されることにより構成されている。

各サブマトリクス６０は、その最上行の左端に、そのサブマトリクス６０内で最小の閾値（以下、単に最小閾値と称する）が配置される。そして、最上行には、左端から右端に向けて昇順に配列された１行分の閾値が割り当てられる。また、最上行の次の行には、最上行右端の閾値の次に大きい閾値から昇順に配列された１行分の閾値が割り当てられる。このように、下の行へ向かうにつれて、閾値が大となるように、閾値が順番に配列されている。

すなわち、サブマトリクス６０は、最小閾値に対応した起点に形成される１つのドットが、そのサブマトリクス６０がカバーする範囲内の画素の濃度が大となるにつれて主走査方向に延びて棒状のドット形状を形成し、さらに濃度が大となると、その棒状のドットが副走査方向に太くなるように、閾値が設定されたものである。

次に、ディザマトリクス５２ａを構成するサブマトリクス６０の配置について説明する。図４に示すように、ディザマトリクス５２ａにおいては、横方向（主走査方向に相当）において互いに隣接するサブマトリクス６０が、縦方向（副走査方向に相当）において１閾値分ずつずらして規則的に配置される。上述したように、１のサブマトリクス６０に対応して１のドットが形成されるから、ディザマトリクス５２ａによれば、サブマトリクス６０に基づく各ドットは、その起点が副走査方向に１画素分ずつずらされた規則的な配置で、形成されることとなる。

図５（ａ）は、記録紙３３に規則的に配置されるドットの起点６１と、サブマトリクス６０がカバーする範囲６１ａとの関係を示す概念図である。図５（ａ）に示すように、各ドットの起点６１は、１つのサブマトリクス６０がカバーする範囲６１ａの左上隅に形成される。

図５（ｂ）は、記録紙３３に形成されるドットの起点６１を通り主走査方向に平行な矢印を、図５（ａ）に示す概念図に重ねて示す図である。図４を参照して説明したように、各サブマトリクス６０に対応して形成されるドットは、サブマトリクス６０がカバーする範囲内の画素の濃度が小の場合、すなわち淡部において、起点６１から主走査方向に延びて棒状のドット形状に成長する。すなわち、図５（ｂ）に示す矢印上に棒状のドットが成長する。

本実施形態では、ドットの起点６１の副走査方向における間隔を、ラインピッチｂと称する。換言すれば、主走査方向に互いに隣接するサブマトリクス６０に起因して形成される一対のドットの起点６１間の距離の副走査方向成分を、ラインピッチｂと称する。なお、ラインピッチｂの値は、ｍｍの単位で求めることとする。

そして、本実施形態のレーザプリンタ１は、ラインピッチｂ（すなわち、記録紙３３に形成される一対のドットの起点６１が、副走査方向において離隔する距離）と、ギヤピッチａとが、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０、または、ａ＜０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＞１．２７を満たすように構成されている。

このようにすれば、副走査方向における棒状ドットの起点の周期と、ギヤの噛み合いに起因する回転ムラ周期との干渉に起因する、干渉縞の発生を抑制することができる。

なお、図４，図５を参照して説明したディザマトリクス５２ａと構成が異なるディザマトリクスを採用する場合にも、上記数値範囲を適用することにより、同様に干渉縞抑制の効果が得られる。

図６から図１１を参照して、ディザマトリクス５２ａと構成が異なる様々なディザマトリクスを例示すると共に、図６から図１１に示す各種ディザマトリクスについて上記の数値範囲を適用した場合に得られる効果を説明する。

図６（ａ）は、３×３の要素で構成されるサブマトリクス６４と、そのサブマトリクス６４が４つ集合して作成される基本単位６６との関係を示す図である。図６（ａ）に示すように、３×３の要素のサブマトリクス６４を、主走査方向に３要素分、副走査方向に１要素分ずつずらして基本単位６６を構成すれば、ドットの起点を結ぶ線が、主走査方向に対してなす角度（以下、スクリーン角度θと称する）を、約１８°とすることができる。

なお、サブマトリクス６４で囲まれた、いずれのサブマトリクス６４にも属さない閾値を、以下、サブマトリクス間セルＣと称することとする。図６（ａ）に示すように、基本単位６６は、１つのサブマトリクス間セルＣを内包する構成である。

図６（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位６６の組み合わせで作成されるディザマトリクス（以下、パターン１と称する）と、そのディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。６００ｄｐｉの解像度で、パターン１のディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を実行する場合、スクリーン線数は、約１９０lpi（line per inch）となり、ラインピッチｂは１画素分の長さ（約０．０４２ｍｍ）となる。ここでいう「スクリーン線数」は、ドットの起点を結ぶ線Ｌに対して垂直な方向における１インチ当たりに含まれるドットの起点の数を示す値を意味している。

図７（ａ）は、３×３の要素のサブマトリクス６４と、そのサブマトリクス６４が４つ集合して作成される基本単位６８との関係を示す図である。図７（ａ）に示すように、３×３の要素のサブマトリクス６４を、主走査方向に１要素分、副走査方向に３要素分ずつずらして作成される基本単位６８によれば、スクリーン角度θを、約７２°とすることができる。なお、図７（ａ）に示すように、基本単位６８は、１つのサブマトリクス間セルＣを内包する構成である。

図７（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位６８の組み合わせで作成されるディザマトリクス（以下、パターン２と称する）がカバーする範囲を示す概念図である。６００ｄｐｉの解像度で、パターン２のディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を実行する場合、スクリーン線数は、約１９０lpiとなり、ラインピッチｂは１画素分（約０．０４２ｍｍ）となる。

図８（ａ）は、４×４の要素のサブマトリクス６０と、そのサブマトリクス６０が４つ集合して作成される基本単位７０との関係を示す図である。図８（ａ）に示すように、４×４の要素のサブマトリクス６０を、主走査方向に４要素分、副走査方向に１要素分ずつずらして作成される基本単位７０によれば、スクリーン角度θを、約１４°とすることができる。なお、基本単位７０は、図８（ａ）に示すように、１つのサブマトリクス間セルＣを内包する構成である。

図８（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位７０の組み合わせで作成されるディザマトリクス（以下、パターン３と称する）がカバーする範囲を示す概念図である。６００ｄｐｉの解像度で、パターン３のディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を実行する場合、スクリーン線数は、約１４５lpiとなり、ラインピッチｂは１画素分の長さ（約０．０４２ｍｍ）となる。

図９（ａ）は、４×４の要素のサブマトリクス６０と、そのサブマトリクス６０の集合として作成される基本単位７２との関係を示す図である。図９（ａ）に示すように、４×４の要素のサブマトリクス６０を、主走査方向に１要素分、副走査方向に４要素分ずつずらして作成される基本単位７２によれば、ドットの起点を結ぶ線が主走査方向に対してなす角度を、約７６°とすることができる。なお、基本単位７２は、縦方向に２つ、横方向に１つの合計２つの閾値を含むサブマトリクス間セルＣを内包する構成である。

図９（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位７２の組み合わせで作成されるディザマトリクス（以下、パターン４と称する）がカバーする範囲を示す概念図である。６００ｄｐｉの解像度で、パターン４のディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を実行する場合、スクリーン線数は、約１３７lpiとなり、ラインピッチｂは２画素分の長さ（約０．０８５ｍｍ）となる。

図１０は、３×３の要素のサブマトリクス６４を組み合わせて作成されるパターン５のディザマトリクスと、そのディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。図１０に示すサブマトリクス６４は、４つのサブマトリクス６４の間に、横方向に２つ、縦方向に１つの合計２つの閾値を含むサブマトリクス間セルＣを介して配置される。６００ｄｐｉの解像度で、パターン５のディザマトリクスを用いたハーフトーン処理を実行する場合、スクリーン線数は約１７２lpiとなり、ラインピッチｂは１画素分の長さ（約０．０４２ｍｍ）となる。また、スクリーン角度は約１８．４°となる。

図１１は、４×４の要素のサブマトリクス６０を組み合わせて作成されるパターン６のディザマトリクスと、そのディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。図１１に示すサブマトリクス６０は、４つのサブマトリクス６４の間に、横方向に２つ、縦方向に１つの合計２つの閾値を含むサブマトリクス間セルＣを介して配置される。このようなパターン６のディザマトリクスによれば、スクリーン線数は約１３７lpi、ラインピッチｂは１画素分の長さ（約０．０４２ｍｍ）となる。また、スクリーン角度は約１４°となる。

図１２は、図６から図１１を参照して説明したパターン１からパターン６のディザマトリクスを適用する場合のラインピッチｂの各々に対し、適切なギヤピッチａの範囲を調べた実験結果を表で示した図である。

本発明者は、パターン１からパターン６のディザマトリクスを用いてハーフトーン処理した画像データをレーザプリンタによって６００ｄｐｉの解像度で印刷出力して、その結果、干渉縞が発生するか否かを実験した。なお、ギヤピッチａは、ギヤのモジュールを固定し、ギヤ外径を変えることにより、歯数を変え、それに応じてギヤピッチａを変化させた。

図１２に示す表において、○は干渉縞が発生しない或いは干渉縞が抑制され許容レベル内であることを示し、×は干渉縞が発生し許容レベルを超えていることを示す。また、ラインピッチｂをギヤピッチａで除算して得られる数値（ｂ／ａ）は、評価結果を表すマーク○，×の上に記載している。

図１２に示すように、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たす場合に、干渉縞が発生しない或いは干渉縞が抑制され許容レベルである、という結果が得られた。また、ａ＜０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＞１．２７を満たす場合に、干渉縞が発生しない或いは干渉縞が抑制され許容レベルである、という結果が得られた。

次に、図１３から図１８を参照して、ディザマトリクスの設計の手順について説明する。ディザマトリクスを設計する際には、まず、目標とするスクリーン線数から、サブマトリックスのサイズ（要素数）を決定する。例えば、スクリーン線数が１５０ｌｐｉから２００ｌｐｉの範囲を目標とする場合は、サブマトリクスのサイズとして３×３を決定する。また、スクリーン線数が１２０ｌｐｉから１５０ｌｐｉの範囲を目標とする場合は、サブマトリクスのサイズとして４×４を決定する。

次に、目標とするスクリーン角度およびスクリーン線数から、基本単位を構成するサブマトリクスの配置を決定する。

図１３（ａ）は、４×４の要素からなるサブマトリクス６０を４つ配置して構成される基本単位６２を示す図である。図１３（ａ）に示すようにサブマトリクス６０を配置すれば、スクリーン角度θを約１４°、スクリーン線数を約１４５lpiとすることができる。

もちろん、サブマトリクスのサイズや、その配置を異ならせて基本単位を構成することにより、スクリーン角度θやスクリーン線数を適宜変更することができる。

図１３（ｂ）は、３×３のサブマトリクス６４間に、縦方向１要素分のサブマトリクス間セルＣを介在させた例を示している。この場合、スクリーン角度θはいずれも約１８°となる。また、サブマトリクス間セルＣの横方向の要素数を増減させることにより、スクリーン線数を適宜変化させることができる。

同様に、図１３（ｃ）は、３×３の一対のサブマトリクス６４間に、横方向が１要素分のサブマトリクス間セルＣを介在させた例を示している。この場合、スクリーン角度θはいずれも約７２°となる。また、サブマトリクス間セルＣの縦方向の要素数を増減させることにより、スクリーン線数を適宜変更することができる。

図１４を参照して、サブマトリクスの配置とスクリーン角度θとの関係についてさらに説明する。図１４（ａ）は、約３４°のスクリーン角度を形成するためのサブマトリクスの配置例を示す図である。図１４（ａ）に示すように、３×３のサブマトリクス６４間に、縦方向に２要素、横方向に１要素分のサブマトリクス間セルＣを介在させて配置すれば、約３４°のスクリーン角度を実現できる。

図１４（ｂ）は、４５°のスクリーン角度θを実現するためのサブマトリクスの配置例を説明する図である。図１４（ｂ）に示すように、３×３のサブマトリクス６４を、横方向に３要素ずつ、縦方向に３要素ずつずらして配置することにより、４５°のスクリーン角度を形成するための基本単位を構成することができる。なお、ｎ×ｎのサブマトリクスを、横方向および縦方向にそれぞれｎ要素ずつずらして配置することにより、同様に４５°のスクリーン角度θを実現することができる。

図１４（ｃ）は、４×４のサブマトリクス６０間に、縦方向に２要素分のサブマトリクス間セルＣを介在させた例を示す図である。図１４（ｃ）に示すようにサブマトリクス６０を配置することにより、スクリーン角度θを約２７°とすることができる。

図１３，図１４を参照して説明したように、サブマトリクスのサイズ、配置を調整することにより、スクリーン角度θおよびスクリーン線数を所望の値に調整することができる。

図１５（ａ）は、基本単位６２と、その基本単位６２の集合として構成されるディザマトリクス５２ａとの関係を示す図である。ここで、ディザマトリクス５２ａ内の要素数は、ディザマトリクス５２ａがカバーする範囲で表現可能な階調数に等しい。よって、ディザマトリクス５２ａで表現しようとする所望の階調数と、基本単位６２内の要素数とに基づいて、ディザマトリクス５２ａを構成する基本単位６２の数を算出することができる。例えば、ディザマトリクス５２ａで表現したい階調数が２５６階調であり、１つの基本単位６２内の要素数が、６５個であれば、４つの基本単位６２（すなわち１６個のサブマトリクス６０）で、１のディザマトリクス５２ａを構成すれば良いことが分かる。

次に、各サブマトリクス６０に、最小閾値として１から１６までの値を割り振る。図１５（ｂ）は、各サブマトリクス６０に割り当てられる最小閾値の一例を示す図である。ここで割り当てられる最小閾値は、ディザマトリクス５２ａに２５６段階の閾値を一様に割り当てるために、一時的に割り当てられる仮の最小閾値である。

次に、図１６に示すように、ディザマトリクス５２ａの集合から構成される大ディザ６３のサイズを決定する。具体的には、同一の最小閾値が、同一の横方向位置、同一の縦方向位置に発生する箇所を探し、その箇所までの範囲をカバーするサイズを、大ディザ６３のサイズとして決定する。例えば、図１６に示すように、最小閾値「１」が発生する箇所Ｘ１を頂点とし、縦方向位置が箇所Ｘ１と同一で且つ同一の最小閾値「１」が発生する箇所Ｘ３と、横方向位置が箇所Ｘ１と同一で且つ同一の最小閾値「１」が発生する箇所Ｘ５とで規定される大きさを、大ディザ６３のサイズとして決定する。

箇所Ｘ１から箇所Ｘ３までの距離および箇所Ｘ１から箇所Ｘ５までの距離（すなわち、大ディザ６３のサイズ）の算出手順を以下に説明する。まず、箇所Ｘ１と同一の最小閾値「１」が発生する箇所Ｘ２を探索する。図１５に示す例では、箇所Ｘ１と箇所Ｘ２との間は、縦方向に１６閾値分離隔し、横方向には４閾値分離隔する。また、箇所Ｘ２から同一の最小閾値「１」が発生する箇所Ｘ４までは、横方向に１６閾値分、縦方向に４閾値分が存在する。

したがって、１６÷４＝４より、箇所Ｘ３から箇所Ｘ２までの間には、４つのディザマトリクス５２ａを配置できることが分かる。したがって、箇所Ｘ２から箇所Ｘ３に至るまでの横方向に配置される閾値の数は、１６×４＝６４より、６４個と算出できる。

また、箇所Ｘ１から箇所Ｘ２までは、横方向に４閾値分離隔する。したがって、６４＋４＝６８より、箇所Ｘ１から箇所Ｘ３までに含まれる閾値の数（すなわち、大ディザ６３の横方向サイズ）を、６８閾値と算出することができる。同様にして、箇所Ｘ１から箇所Ｘ５までに含まれる閾値の数（すなわち、大ディザの縦方向サイズ）を算出することができる。

後述する処理によって設計されるディザマトリクスは、このようにして定めた大ディザの単位で、ＲＯＭ１２（図３参照）へ格納されることとなる。

次に、各サブマトリクス６０に対応して形成させるドットの形状を選択する。ドットの形状としては、具体的には「円」、「楕円」、「四角」、「菱形」などがあるが、用途や解像度に合ったドットの形状を選択すれば良い。ここでは、レーザプリンタ１に好適な棒状のドット形状を選択したものとして説明する。

図１７（ａ）は、主走査方向に平行な棒状のドットを形成するためのドットの成長順序の一例を示す図である。図１７（ａ）ドットの成長順序が大であるほど、割り当てられる閾値が大となるように、換言すれば、ドットの成長順序に従って、閾値を小さい順に割り当ててサブマトリクス６０、およびサブマトリクス間セルＣを設計すれば、所望のドット形状をなすサブマトリクス６０およびサブマトリクス間セルＣを設計することができる。

図１７（ａ）に示すように、ドットの成長順序を定める場合、サブマトリクス６０に対応して形成されるドットは、そのサブマトリクス６０の左上隅に対応した位置を起点とし、主走査方向に延びて棒状のドット形状を形成する。

図１７（ｂ）は、図１５（ｂ）に示す最小閾値、および図１７（ａ）に示すドットの成長順序に従い、ディザマトリクス５２ａに割り当てた閾値の一例を示す図である。図１５（ｂ）に示すように割り当てられた最小閾値をサブマトリクス６０の左上隅に配置し、その最小閾値に「１６」を加算しつつ、図１７（ａ）に示すドットの成長順序に従い、閾値を配置する（図１７（ｂ）参照）。このようにすれば、１から２５６までの閾値を分散して割り当てることができる。次に、このようにしてディザマトリクス５２ａに配置された閾値を微調整する。

図１８は、ディザマトリクス５２ａに配置された閾値の調整例を説明する図である。例えば、レーザプリンタ１においてトナーが定着し難いという特性が見られる場合は、ディザマトリクス５２ａに配置される閾値を小さくすることにより、トナーを付す画素を増加させることができるので、トナーが定着し難くても、適切な大きさのドットを形成することができる。

よって、例えば、図１８（ａ）に示すように、仮の最小閾値として、最初に「１，２，３，４」が割り当てられたサブマトリクスについては、最小閾値を「１」に変更する（サブマトリクス６０Ａ）。同様に、仮の最小閾値として、最初に「５，６，７，８」が割り当てられたサブマトリクスについては、最小閾値を「２」に変更する（サブマトリクス６０Ｂ）。同様に、仮の最小閾値として、最初に「９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６」が割り当てられたサブマトリクスについては、最小閾値を「３」に変更する（サブマトリクス６０Ｃ）。次に、変更後の最小閾値「１，２，３」の次に小さい閾値である「４」から「１９」の閾値を、それぞれ、いずれかのサブマトリクスにおける最小閾値の右隣に割り当てる。そして、その割り当てた「４」から「１９」の閾値を基準として、各サブマトリクス６０内の残りの閾値を１６おきの値とすることにより、サブマトリクス６０内の閾値を設定し直す。

図１８（ａ）に示すように、各サブマトリクス６０内の閾値を変更すると、ディザマトリクス５２ａ内の閾値の最大値が２５５よりも小となる。例えば、図１８（ａ）の場合では、最大閾値は２４３となる。この場合、入力値２４３の時点で、ディザマトリクスがカバーする範囲内の全ての画素の値が、トナーを定着することを意味する「１」に変換されるので、入力値２４３から入力値２５５までの階調を表現できないこととなる。

よって、図１８（ｂ）に示すように、ディザマトリクス５２ａ全体の閾値の最大値が、２５５となるように、閾値を調整する。具体的には、全閾値に対し、「閾値×２５５÷（図１８（ａ）時点の最大閾値）」、例えば、図１８（ａ）時点での最大閾値が２４３であれば、「閾値×２５５÷２４３」の計算を全閾値に対して実行し、２５５まで閾値を均等に割り振る。なお、演算結果の少数点以下は四捨五入する。このようにして閾値の最大値を調整した結果、例えば、いずれかの閾値が０になったり、或いは、例えば、閾値２０の次が閾値２７になるといった飛びが発生し、滑らかな階調表現ができないなどの不具合が生じた場合には、ディザマトリクス５２ａ作成の作業者が、図１３から図１８に示した手順のいずれかに戻り、作業をやり直しても良い。

作成したディザマトリクス５２ａは、図１６で決定した大ディザ６３の単位でＲＯＭ１２（図３参照）に格納する。このようにすれば、ハーフトーン処理においては、入力画像に、大ディザ６３を重ねて閾値との比較処理を行うことにより、ディザマトリクス５２ａ複数個分の範囲を一度に処理することができる。

なお、図６から図１１を参照して説明したパターン１からパターン６のディザマトリクスも同様の手順で設計することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、本実施形態では、レーザプリンタ１がディザマトリクス５２ａを記憶するものであり、レーザプリンタ１においてハーフトーン処理が行われるものとして説明した。これに対し、パーソナルコンピュータなど、外部の情報処理機器においてハーフトーン処理を実行し、レーザプリンタに画像データを出力するように構成しても良い。この場合にも、本発明は適用可能である。

図１９は、パーソナルコンピュータ８０（以下、ＰＣ８０と称する）と、そのＰＣ８０と通信可能に接続されたレーザプリンタ９０との電気的構成を示すブロック図である。レーザプリンタ９０は、感光体ドラム、画像データに応じて感光体ドラムを主走査方向に走査するレーザスキャナ装置、駆動源から感光体ドラムへ動力を伝達するドラムギヤ、ドラム駆動ギヤを有する。なお、これら感光体ドラム、レーザスキャナ装置、ドラムギヤ、ドラム駆動ギヤの構成は、実施形態で説明したレーザプリンタ１と同一の構成で良いため、詳細な図示および説明は省略する。

ＰＣ８０は、ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３，ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）８４，レーザプリンタ９０と接続するためのインターフェイス８６を備える。

図１９に示すように、ＨＤＤ８４は、プリンタドライバ８４ａ、およびハーフトーン処理に用いるディザマトリクス８４ｂを記憶する。ＣＰＵ８１は、プリンタドライバ８４ａに従って、ディザマトリクス８４ｂを用いたハーフトーン処理を実行することにより、画像データを生成する画像データ生成手段として機能する。

ディザマトリクス８４ｂは、実施形態のディザマトリクス５２ａと同様に、起点から主走査方向に向けてドットが棒状に成長するように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成される。

このような場合においても、レーザプリンタ９０の構成に基づいて定まるギヤピッチａと、ＰＣ８０が記憶するディザマトリクスに基づいて定まるラインピッチｂとが、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０、または、ａ＜０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＞１．２７を満たすように構成することにより、実施形態のレーザプリンタ１と同様に、記録紙における干渉縞の発生を抑制することができる。

また、上記実施形態では、レーザプリンタ１における使用色が１色であるものとして説明したが、複数色のトナーで画像を形成するカラーレーザプリンタにおいても、本発明は適用可能である。複数色のトナーで画像を形成する場合、適用するディザマトリクスを色毎に異ならせ、スクリーン角度を色毎に異ならせることがある。この場合にも、各色のディザマトリクスから定まるラインピッチｂとギヤピッチａとが、それぞれ、ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０、または、ａ＜０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＞１．２７を満たすように構成することにより、実施形態のレーザプリンタ１と同様に、記録紙における干渉縞の発生を抑制することができる。

本発明の画像形成装置の実施形態であるレーザプリンタの概略断面図である。 ドラム駆動機構を示す概略図である。 レーザプリンタの電気的構成を示すブロック図である。 ディザマトリクスの一例を示す図である。 （ａ）は、記録紙に規則的に配置されるドットの起点と、サブマトリクスがカバーする範囲との関係を示す概念図であり、（ｂ）は、記録紙に形成されるドットの起点を通り主走査方向に平行な矢印を、（ａ）に示す概念図に重ねて示す図である。 （ａ）は、３×３の要素で構成されるサブマトリクスと、そのサブマトリクスの集合として作成される基本単位との関係を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位の組み合わせで作成されるパターン１のディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 （ａ）は、３×３の要素のサブマトリクスと、そのサブマトリクスの集合として作成される基本単位との関係を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位の組み合わせで作成されるパターン２のディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 （ａ）は、４×４の要素のサブマトリクスと、そのサブマトリクスの集合として作成される基本単位との関係を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位の組み合わせで作成されるパターン３のディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 （ａ）は、４×４の要素のサブマトリクスと、そのサブマトリクスの集合として作成される基本単位との関係を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すような基本単位の組み合わせで作成されるパターン４のディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 ３×３の要素のサブマトリクスを組み合わせて作成されるパターン５のディザマトリクスと、そのディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 ４×４の要素のサブマトリクスを組み合わせて作成されるパターン６のディザマトリクスと、そのディザマトリクスがカバーする範囲を示す概念図である。 図６から図１１を参照して説明したパターン１からパターン６のディザマトリクスを適用する場合のラインピッチｂの各々に対し、適切なギヤピッチａの範囲を調べた実験結果を表で示した図である。 （ａ）は、４×４の要素からなるサブマトリクスの集合として構成される基本単位を示す図である。（ｂ）,（ｃ）は、サブマトリクスの配置と、スクリーン角度およびスクリーン線数との関係を説明する図である。 サブマトリクスの配置とスクリーン角度θとの関係を示す図である。 （ａ）は、基本単位と、その基本単位の集合として構成されるディザマトリクスとの関係を示す図である。（ｂ）は、各サブマトリクスに割り当てられる最小閾値の一例を示す図である。 大ディザのサイズの決定方法を説明する図である。 （ａ）は、主走査方向に平行な棒状のドットを形成するためのドットの成長順序の一例を示す図である。（ｂ）は、図１５（ｂ）に示す最小閾値、および図１７（ａ）に示すドットの成長順序に従い、ディザマトリクスに割り当てた閾値の一例を示す図である。 ディザマトリクスに配置された閾値の調整例を説明する図である。 ＰＣと、そのＰＣと通信可能に接続されたレーザプリンタとの電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，９０ レーザプリンタ（画像形成装置の一例）
５ レーザスキャナ装置（走査手段の一例）
２８ 感光体ドラム（像担持体の一例）
３３ 記録紙（記録媒体の一例）
４１ ドラムギヤ（ギヤの一例）
５１ 画像データ生成手段の一例
５２ａ，８４ａ ディザマトリクス
６０，６４ サブマトリクス
６１ 起点
８０ ＰＣ（コンピュータの一例）
８１ 画像データ生成手段の一例

Claims (2)

1. 複数種類の閾値の配置が同じである最小単位であって、予め設定されたディザマトリクスを用いて画素の濃度を表す入力値の階調を変換し、画像データを生成する画像データ生成手段と、
   その画像データ生成手段により生成される画像データに応じて、像担持体を主走査方向に走査する走査手段と、
   駆動源から前記像担持体へ動力を伝達するギヤとを有する画像形成装置において、
   前記ディザマトリクスは、
   最小閾値に対応した画素の配設位置に形成されるドットを起点として、前記画像データの所定範囲内の前記入力値の階調が大となるにつれて主走査方向に棒状のドットを形成し、且つ、さらに前記階調が大となるにつれてその棒状のドット形状が副走査方向に太くなるように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成されるものであり、
   前記ディザマトリクスを構成する各サブマトリクスは、前記主走査方向に少なくとも１ドットずれた別のサブマトリクスと前記副走査方向にて隣接して配され、且つ、前記副走査方向に少なくとも１ドットずれたさらに別のサブマトリクスと前記主走査方向にて隣接して配され、且つ、前記サブマトリクスと前記別のサブマトリクスと前記さらに別のサブマトリクスとを構成する閾値の配置がそれぞれ異なり、
   前記主走査方向に直交する副走査方向における、前記ギヤ１歯当たりの記録媒体の進行距離をａとし、
   前記ディザマトリクスにおいて前記主走査方向に互いに隣接する一対のサブマトリクスであって、副走査方向に少なくとも１ドットずらして配されるサブマトリクスに起因して、前記最小閾値に対応した画素の配設位置に形成される記録媒体上の一対のドットを結ぶ線分の前記副走査方向に沿う距離であって、前記記録媒体上の前記距離をｂとすると、
   ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たし、
   前記一対のドットを結ぶ線分は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像データに応じて像担持体を主走査方向に走査する走査手段と、駆動源から前記像担持体へ動力を伝達するギヤとを有する画像形成装置と、その画像形成装置と通信可能に接続されるコンピュータとを備える画像形成システムであって、
   前記コンピュータは、
   複数種類の閾値の配置が同じである最小単位であって、予め設定されたディザマトリクスを用いて画素の濃度を表す入力値を変換し、前記画像データを生成する画像データ生成手段を備え、
   前記ディザマトリクスは、
   最小閾値に対応した画素の配設位置に形成されるドットを起点として、前記画像データの所定範囲内の前記入力値の階調が大となるにつれて主走査方向に棒状のドットを形成し、且つ、さらに前記階調が大となるにつれてその棒状のドット形状が副走査方向に太くなるように閾値が設定されたサブマトリクスを、複数個、規則的に配置して構成されるものであり、
   前記ディザマトリクスを構成する各サブマトリクスは、前記主走査方向に少なくとも１ドットずれた別のサブマトリクスと前記副走査方向にて隣接して配され、且つ、前記副走査方向に少なくとも１ドットずれたさらに別のサブマトリクスと前記主走査方向にて隣接して配され、且つ、前記サブマトリクスと前記別のサブマトリクスと前記さらに別のサブマトリクスとを構成する閾値の配置がそれぞれ異なり、
   前記主走査方向に直交する副走査方向における、前記ギヤ１歯当たりの記録媒体の進行距離をａとし、
   前記ディザマトリクスにおいて前記主走査方向に互いに隣接する一対のサブマトリクスであって、副走査方向に少なくとも１ドットずらして配されるサブマトリクスに起因して、前記最小閾値に対応した画素の配設位置に形成される記録媒体上の一対のドットを結ぶ線分の前記副走査方向に沿う距離であって、前記記録媒体上の前記距離をｂとすると、
   ａ≧０．０８ｍｍ且つｂ／ａ＜０．８０を満たし、
   前記一対のドットを結ぶ線分は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜することを特徴とする画像形成システム。
   

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