JP6332623B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、更に詳しくは、画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている画像形成装置では、画像の再現性に向上の余地があった。

本発明は、少なくとも１つの所定パターンを含む画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置において、前記所定パターンは、複数の露光画素から成り、かつ前記画像データにおける前記所定パターンの周辺領域は複数の非露光画素から成り、前記複数の露光画素の露光量を設定する処理装置を備え、前記処理装置は、前記所定パターンと前記周辺領域との境界に隣接する、前記所定パターン内の少なくとも１つの露光画素から成る特定領域の露光画素の露光量と、前記所定パターン内の前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量とを互いに異なる値に設定することを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、画像の再現性を向上できる。

一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を示す図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれコロトロン帯電及びスコロトロン帯電を説明するための図である。 図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図１における光走査装置を説明するための図（その１〜その３）である。 プリンタ制御装置及び走査制御装置を説明するためのブロック図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ画像処理部を説明するための図（その１及びその２）である。 静電潜像計測装置を説明するための図である。 真空チャンバの断面図である。 図８（Ａ）は、加速電圧と帯電の関係を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、加速電圧と帯電電位の関係を示すグラフである。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ２次電子による電荷分布・電位分布検出の原理モデルである。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、それぞれ光走査装置により形成される潜像パターン（その１〜その４）を説明するための図である。 グリッドメッシュ配置による測定例を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ電位ポテンシャルと加速電圧との関係を説明するための図（その１及びその２）である。 潜像深さ計測結果の一例を示す図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ孤立パターンを示す図（その１及びその２）である。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、それぞれ積分光量について説明するための図（その１〜その３）である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ比較例１及び実施例１の孤立パターンの各露光画素の露光量と、該孤立パターンに対応する感光体ドラム上の静電潜像を示す図である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ比較例２及び実施例２の孤立パターンの各露光画素の露光量と、該孤立パターンに対応する感光体ドラム上の静電潜像を示す図である。 比較例３の積分光量について説明するための図である。 実施例３の積分光量（第１積分光量）について説明するための図である。 実施例４の積分光量（第２積分光量）について説明するための図である。 比較例４の積分光量について説明するための図である。 実施例５の積分光量（第３積分光量）について説明するための図である。 実施例６の積分光量（第４積分光量）について説明するための図である。 孤立パターンの具体例を示す図である。 ２つの孤立パターンが隣接している例を示す図である。 図２６（Ａ）は、従来の露光方式について説明するため図であり、図２６（Ｂ）〜図２６（Ｄ）は、それぞれＴＣ露光について説明するための図（その１〜その３）である。 図２７（Ａ）、図２７（Ｂ）及び図２７（Ｃ）は、それぞれ比較例５、実施例７及び実施例８の各露光画素に対する露光量設定値及び該露光量設定値に対応する静電潜像を示す図である。 図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）は、それぞれ比較例６及び実施例９の各露光画素に対する露光量設定値及び該露光量設定値に対応する静電潜像を示す図である。 図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）及び図２９（Ｃ）は、それぞれ比較例７、実施例１０及び実施例１１の各露光画素に対する露光量設定値及び該露光量設定値に対応する静電潜像を示す図である。 図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）は、それぞれ比較例８及び実施例１２の各露光画素に対する露光量設定値及び該露光量設定値に対応する静電潜像を示す図である。 ４５°傾斜ラインを形成するための複数の孤立パターンを示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図３１に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、露光装置としての光走査装置１０１０、像担持体としての感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、原稿読取装置としてのスキャナ１０（図４参照）、通信制御装置１０５０、プリンタ制御装置１０６０（処理装置）などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

帯電チャージャ１０３１は、図２（Ａ）に示されるようなコロトロン帯電や図２（Ｂ）に示されるようなスコロトロン帯電、あるいはローラによる帯電で、所望の電位を作ることができる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、例えばパソコン等の上位装置からの画像データ（画像情報）に基づいて変調されたレーザ光により走査する。この結果、感光体ドラム１０３０の表面に画像データに対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された静電潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した静電潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。この光走査装置１０１０は、一例として図３（Ａ）に示されるように、複数の発光部を含む光源、コリメートレンズ、シリンダレンズ、折り返しミラー、ポリゴンミラー、走査レンズＬ１、走査レンズＬ２、受光素子としてのＰＤ（フォトディテクタ）、走査制御装置１５（図４参照）などを備えている。そして、これらは、図示しないハウジングの中の所定位置に組み付けられている。

光源から射出された光ビームは、コリメートレンズで略平行光とされた後、線像結像光学系としてのシリンダレンズに入射する。シリンダレンズは副走査方向にのみパワーを有し、入射してくる複数の光ビームを副走査方向にのみ集束させ、ポリゴンミラーの反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させる。

ここで、ポリゴンミラーを駆動させるための不図示のモータ部と駆動用ＩＣが設けられている。駆動用ＩＣに適切なクロックを与えることでモータ部を所望の速度で回転させることができる。

モータ部によりポリゴンミラーが図３（Ａ）の矢印方向に等速回転されると、該ポリゴンミラーの偏向反射面で反射された複数の光ビームは、それぞれ偏向ビームとなって等角速度的に偏向される。

各偏向ビームは、偏向されつつ、走査結像光学系としての走査レンズＬ１、Ｌ２を透過し、長尺平面鏡である折り返しミラーにより反射されて光路を屈曲され、感光体ドラム１０３０の表面（被走査面）上に、走査レンズＬ１、Ｌ２の作用により光スポットとして集光する。

このようにして、光走査装置１０１０は、ポリゴンミラーの１つの偏向反射面による走査で被走査面の複数のラインを同時に走査する。

この結果、感光体ドラム１０３０上に画像データに応じた静電潜像が形成される。

また、ポリゴンミラーにより偏向されたレーザ光は、１ラインの走査が終了された後に又は１ラインの走査が開始される前にＰＤに入射する。ＰＤは、レーザ光を受光すると、その受光量を電気信号に変換し、該電気信号を後述する、光源を制御する走査制御装置１５に出力する。

走査制御装置１５内のバッファメモリには、光源の各発光部に対応する１ライン分の印字データが蓄えられる。ポリゴンミラーの偏向反射面１面毎に上記印字データが読み出され、感光体ドラム１０３０上の走査線上で印字データに対応して光ビームが点滅し、走査線に従って静電潜像が形成される。

図３（Ｂ）には、光源の一例として、４個の発光部（半導体レーザ）がコリメートレンズの光軸に垂直な方向に１次元配列された半導体レーザアレイが示されている。

図３（Ｃ）には、光源の一例として、１２個の発光部（面発光レーザ：ＶＣＳＥＬ）がコリメートレンズの光軸に垂直な平面に沿って２次元配列された面発光レーザアレイが示されている。ここでは、１２個の発光部が水平方向（主走査方向）に３行、垂直方向（副走査方向）に４列にマトリクス状に並んでいる。この場合、一つの走査線上を水平方向に並ぶ３つの発光部により走査し、垂直方向４本の走査線を同時に走査することもできる。

ここで、感光体に静電潜像が形成されるメカニズムを簡単に説明する。感光体（ＯＰＣ）は、導電性支持体の上に電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）層から構成され、表面が帯電している状態で、露光されると、ＣＧＬの電荷発生材料（ＣＧＭ）によって、光が吸収され、正負両極性のチャージキャリアが発生する。このキャリアは、電界によって、一方はＣＴＬに、他方は導電性支持体に注入される。ＣＴＬに注入されたキャリアはＣＴＬ中を電界によって、ＣＴＬ表面にまで移動し、感光体表面の電荷と結合して消去する。ＵＬは、導電性支持体からの電荷注入を阻止する働きがある。これにより、感光体表面に電荷分布、すなわち静電潜像が形成される。

ここで、プリンタ制御装置１０６０について説明する。

プリンタ制御装置１０６０は、図４に示されように、レーザプリンタ１０００の各構成部を統括的に制御する制御部（不図示）、画像処理部１０６０ａ、露光量設定部１０６０ｂ等を有している。

画像処理部１０６０ａは、図５（Ａ）に示されるように、画像処理ユニット（ＩＰＵ：Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、コントローラ部、メモリ部などを含む。

画像処理ユニットは、図５（Ｂ）に示されるように、濃度変換部、フィルタ部、色補正部、セレクタ部、階調補正部、階調処理部、各部を統括的に制御するユニット制御部（不図示）等を有している。

濃度変換部は、スキャナ１０やパソコンからのＲＧＢの画像データを、ルックアップテーブルを用いて濃度データに変換して、フィルタ部に出力する。

フィルタ部は、濃度変換部から入力される濃度データに対して、平滑化処理やエッジ強調処理等の画像補正処理を施して、色補正部に出力する。

色補正部は、フィルタ部から入力される画像補正された濃度データに対して、色補正（マスキング）処理を施して、セレクタ部に出力する。

セレクタ部は、ユニット制御部の制御下で、色補正部から入力される色補正された濃度データに対して、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのいずれかを選択して、階調補正部に出力する。

階調補正部は、セレクタ部から入力されるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの濃度データに対して、リニアな特性が得られるγカーブを設定する。

階調処理部は、階調補正部から入力されるγカーブが設定された濃度データに対してティザ処理等の階調処理を施す。

なお、画像処理ユニットは、画像処理前の画像データ又は画像処理後の画像データ（濃度データ）を必要に応じてコントローラ部に出力する。

コントローラ部は、画像処理ユニットからの画像データに対して、回転・リピート・集約・圧縮伸張などの処理を行った後、画像処理ユニットに出力する。

メモリ部には、上記ルックアップテーブル等の種々のデータが予め格納されている。

画像処理部１０６０ａにおいて、以上のような一連の処理が施された画像データ、オブジェクト情報を識別するタグデータ等が、露光量設定部１０６０ｂに出力される。

露光量設定部１０６０ｂは、画像処理部１０６０ａからの画像処理後の画像データの各露光画素の露光量の設定を行い、露光量設定後の画像データ、タグデータ等を走査制御装置１５に出力する。露光量設定部１０６０ｂについては、後に詳述する。なお、画像処理部１０６０ａから露光量設定部１０６０ｂに送られる画像データは、白部（非露光部）と黒部（露光部）とが画素ごとに指定されている。

走査制御装置１５を含む光走査装置２は、露光量設定部１０６０ｂからの露光量設定後の画像データ、タグデータ等に基づいて、感光体ドラム１０３０の表面を走査して、感光体ドラム１０３０の表面に静電潜像を形成する。

走査制御装置１５は、以下に詳述するように、露光量設定部１０６０ｂからの画像データ及びタグデータ等を必要に応じてインプットし、光源の駆動情報を生成し、該駆動情報を用いて光源の各発光部を駆動する。

走査制御装置１５は、図４に示されるように、基準クロック生成回路４０２、画素クロック生成回路４０５、光源変調データ生成回路４０７、光源選択回路４１４、書込みタイミング信号生成回路４１５、及び光源駆動回路４００を備えている。なお矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

基準クロック生成回路４０２は、走査制御装置１５全体の基準となる高周波クロック信号を生成する。

画素クロック生成回路４０５は、主にＰＬＬ回路からなり、同期信号ｓ１及び基準クロック生成回路４０２からの高周波クロック信号に基づいて、画素クロック信号を生成する。画素クロック信号は、周波数は高周波クロック信号と同一で、位相は同期信号ｓ１と一致している。したがって、画素クロック信号に画像データを同期させることで、走査ごとの書込み位置をそろえることができる。ここで生成された画素クロック信号は、上記駆動情報の１つとして光源駆動回路４００に供給されるとともに光源変調データ生成回路４０７に供給され上記駆動情報の１つとしての書込みデータｓ１６のクロック信号として用いられる。

光源変調データ生成回路４０７は、露光量設定部１０６０ｂからの画像データやタグデータに基づいて、最適な潜像が形成されるべく、画像データをＰＭ＋ＰＷＭ信号に変換する。

光源選択回路４１４は、光源が発光部を複数含む場合に用いられる回路であり、走査光の像面が走査終端に達すると、次の走査の開始を検知するのに用いられる発光部を複数（例えば３２個）の発光部から選択し、選択された発光部を指定する信号を出力する。この光源選択回路４１４の出力信号ｓ１４は、上記駆動情報の１つとして光源駆動回路４００に供給される。なお、光源に単一の発光部を用いる場合、光源選択回路４１４を設けなくても良い。

書込みタイミング信号生成回路４１５は、同期信号ｓ１に基づいて書き込み開始のタイミングを求め、そのタイミング信号である出力信号ｓ１５を上記駆動情報の１つとして光源駆動回路４００に出力する。

光源駆動回路４００は、上記駆動情報に基づいて光源の各発光部の駆動電流（例えばパルス電流）を生成し、該発光部に供給する。

次に、感光体ドラムに形成された静電潜像を計測する装置（静電潜像計測装置）について、図６を参照して説明する。

この静電潜像計測装置は、図６に示されるように、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部、露光部、感光体試料設置部、感光体試料に適切な電圧を印加するための複数の電圧電源、１次反転荷電粒子や２次電子などの検出部を含む。

ここでいう「荷電粒子」とは、電子ビームあるいはイオンビームなど電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。以下では、電子ビームを照射する例について説明する。

荷電粒子照射部は、電子ビームを発生させるための電子銃と、電子ビームを制御するためのサプレッサ電極及び引き出し電極と、電子ビームのエネルギを制御するための加速電極と、電子銃から発生された電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、電子ビームの照射電流を制御するための可動絞りと、電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせるためのビームブランキング電極と、該ビームブランキング電極を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズと、該走査レンズを介した電子ビームを再び集光させるための対物レンズとを含む。各レンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。

なお、イオンビームの場合には、電子銃の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。

露光部は、実機（光走査装置１０１０）と同じ構成でも良いし、帯電・露光条件を様々に変えられるような評価専用の構成であっても良い。

具体的には、露光部は、感光体に対して感度を持つ発振波長のＬＤ（レーザダイオード）等の光源、コリメートレンズ、アパーチャ、集光レンズなどを含み、感光体試料上に所望のビーム径、ビームプロファイルの光スポットを照射可能となっている。この際、光源制御回路により適切な露光時間、露光強度に制御される。

なお、露光部は、ライン状のパターンを形成するために、光学系にガルバノミラーやポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を有していても良い。また、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示されるようなＬＤアレイやＶＣＳＥＬアレイ等のマルチビーム光源であっても良い。

また、主走査方向に加えて、副走査方向にもスキャンさせる機構を設けることにより、２次元の露光パターンを形成可能な方式であっても良い。

露光部は、ポリゴンミラーなどの偏向器の振動や電磁場の影響が電子ビームの軌道に影響を与えないように、荷電粒子照射部が収容されている真空チャンバの外に配置されることが好ましい。荷電粒子照射部から遠ざけることにより、外乱の影響を抑制することが可能となる。露光部からの光は、真空チャンバに設けられた光学的に透明な入射窓から入射させることが望ましい。

図７には、上述したスキャニング機構を有する露光部を含む静電潜像計測装置の断面図が示されている。図７に示されるように、真空チャンバの鉛直軸に対して４５°の位置に、真空チャンバ内部に対して光源からの光が外部から入射可能なガラス窓が設けられ、真空チャンバ外部に露光部（光学ユニット）が配置されている。ここでは、露光部は、光源、光偏向器（図７中のポリゴンスキャナ）、走査レンズ、同期検知手段等を有している。

露光部を保持する光学ハウジングは、露光部全体をカバーで覆い、真空チャンバ内部へ入射する外光（有害光）を遮光する構成をとっても良い。

走査レンズは、ｆθ特性を有しており、光偏光器が一定速度で回転しているときに、光ビームは像面に対して略等速に移動する構成となっている。また、ビームスポット径を略一定にしつつ走査可能な構成となっている。

露光部は、真空チャンバに対して離れて配置されているので、ポリゴンスキャナ等の光偏向器を駆動する際に発生する振動は、直接真空チャンバに伝播されることの影響は少ない。さらに、図７では図示していないが、構造体と除振台との間にダンパを挿入すれば更に効果の高い防振効果を得ることができる。

このように露光部がスキャニング機構を有することにより、感光体試料の母線方向に対して、ラインパターンを含めた任意の潜像パターンを形成することができる。

また、所定の位置に潜像パターンを形成するために、光偏向器からの走査ビームを検知する同期検知手段を有しても良い。

また、試料の形状は、平面であっても曲面であっても良い。

以下に、静電潜像計測装置を用いた静電潜像の計測方法を説明する。まず、感光体試料に電子ビームを照射させる。加速電圧|Ｖａｃｃ|は、２次電子放出比が１となる加速電圧より高い加速電圧に設定することにより、入射電子量が、放出電子量より上回るため電子が試料に蓄積され、チャージアップを起こす（図８（Ａ）参照）。この結果、試料をマイナスに一様に帯電させることができる。加速電圧と帯電電位には、図８（Ｂ）に示されるような関係があり、加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、電子写真における実機（光走査装置１０１０）と同じ帯電電位を形成することができる。照射電流は大きい方が、短時間で、目的の帯電電位に到達することができるため、数ｎＡで照射している。

この後、静電潜像が観察できるように入射電子量を１／１００〜１／１０００に下げる。

次に露光部により感光体試料に、露光を行う。露光部の光学系は、所望のビーム径及びビームプロファイルを形成するように調整されている。必要な露光エネルギは、感光体特性によって決まるファクタであるが、通常、２~１０ｍＪ／ｍ^２程度である。感度が低い感光体では、十数ｍＪ／ｍ^２必要なこともある。帯電電位や必要露光エネルギは、感光体特性やプロセス条件に合わせて設定すると良い。

これらを用いることにより、電子写真の実機（例えば光走査装置１０１０）に合わせた露光条件、例えば露光エネルギ密度０．５~１０ｍＪ／ｍ２、ビームスポット径３０〜１００ｕｍ、デューティ、画周波数、書込密度、画像パターン等の条件を設定すると良い。画像パターンとしては、１ドット孤立の他、１ｄｏｔ格子、２ｂｙ２、２ドット孤立など、また、ラインなど様々なパターンを形成することができる。

これにより、感光体試料に静電潜像を形成することができる。

すなわち、感光体試料を電子ビームで走査し、放出される２次電子をシンチレータを含む２次電子検出部で検出し、電気信号に変換してコントラスト像を観察する。

このようにすると、非露光部が２次電子検出量が多く、露光部が２次電子検出量が少ない明暗のコントラスト像が生じる。暗の部分を露光による潜像部とみなすことができる。

試料表面に電荷分布があると、空間に表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。このため、入射電子によって、発生した２次電子はこの電界によって押し戻され、検出器に到達する量が減少する。従って、電荷リーク箇所は、露光部が黒、非露光部が白となり、表面電荷分布に応じたコントラスト像を測定することができる。

図９（Ａ）は、荷電粒子捕獲器２４と、試料ＳＰとの間の空間における電位分布を、等高線表示で説明図的に示したものである。試料ＳＰの表面は、光減衰により電位が減衰した部分を除いては負極性に一様に帯電した状態であり、荷電粒子捕獲器２４には正極性の電位が与えられているから、「実線で示す電位等高線群」においては、試料ＳＰの表面から荷電粒子捕獲器２４に近づくに従い「電位が高く」なる。

従って、試料ＳＰにおける「負極性に均一帯電している部分」である図のＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、荷電粒子捕獲器２４の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示すように変位し、荷電粒子捕獲器２４に捕獲される。

一方、図９（Ａ）において、Ｑ３点は「光照射されて負電位が減衰した部分」であり、Ｑ３点近傍では電位等高線の配列は「破線で示す如く」であり、この部分電位分布では「Ｑ３点に近いほど電位が高く」なっている。換言すると、Ｑ３点の近傍で発生した２次電子ｅｌ３には、矢印Ｇ３で示すように、試料ＳＰ側に拘束する電気力が作用する。このため２次電子ｅｌ３は、破線の電位等高線の示す「ポテンシャルの穴」に捕獲され、荷電粒子捕獲器２４に向って移動しない。図９（Ｂ）は、上記「ポテンシャルの穴」を模式的に示している。

すなわち、荷電粒子捕獲器２４より検出される２次電子のベクトル（２次電子数）は、ベクトルの大きい部分が「静電潜像の地の部分（均一に負帯電している部分、図９（Ａ）の点Ｑ１やＱ２に代表される部分）」に対応し、ベクトルの小さい部分が「静電潜像の画像部（光照射された部分図９（Ａ）の点Ｑ３に代表される部分）」に対応することになる。

従って、２次電子検出部で得られる電気信号を、信号処理部で適当なサンプリング時間でサンプリングすれば、前述の如く、サンプリング時刻：Ｔをパラメータとして、表面電位分布：Ｖ（Ｘ，Ｙ）を「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定でき、信号処理部により上記表面電位分布（電位コントラスト像）：Ｖ（Ｘ，Ｙ）を２次元的な画像データとして構成し、これをアウトプット装置で出力すれば、静電潜像が可視的な画像として得られる（図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）参照）。

例えば、捕獲される２次電子のベクトルを「明るさの強弱で表現」すれば、静電潜像の画像部分は暗く、地の部分は明るくコントラストがつき、表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）することができる。勿論、表面電位分布が知れれば、表面電荷分布も知ることができる。

表面電荷分布や表面電位分布のプロファイルを測定することにより、さらに高精度に測定することが可能である。

図１１には、静電潜像計測装置の他の例が示されている。

感光体試料の下側の試料設置部には、電圧±Ｖｓｕｂを印加できる電圧印加部が接続されている。また、感光体試料の上側には、入射電子ビームが試料電荷の影響を受けることを抑制するために、グリッドメッシュが配置されている。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、入射電子と試料の関係を示す図である。図１２（Ａ）は加速電圧が表面電位ポテンシャルより大きい場合を示し、図１２（Ｂ）は加速電圧が表面電位ポテンシャルより小さい場合を示す。

入射する荷電粒子の試料垂直方向の速度ベクトルが、試料到達前に反転するような状態が存在する領域が存在し、その１次入射荷電粒子を検出する構成となっている。

なお、加速電圧は、正で表現することが一般的であるが、加速電圧の印加電圧Ｖａｃｃは負であり、電位ポテンシャルとして、物理的意味を持たせるためには、負で表現する方が説明しやすいため、ここでは加速電圧は負（Ｖａｃｃ＜０）と表現する。電子ビームの加速電位ポテンシャルをＶａｃｃ（＜０）、試料の電位ポテンシャルをＶｐ（＜０）とする。

電位とは、単位電荷が持つ電気的な位置エネルギである。したがって、入射電子は、電位０（Ｖ）では加速電圧Ｖａｃｃに相当する速度で移動する。すなわち、電子の電荷量をｅとし電子の質量をｍとすると、電子の初速度ｖ_０は、ｍｖ_０ ^２／２＝ｅ×｜Ｖａｃｃ｜で表される。真空中ではエネルギ保存の法則により、加速電圧の働かない領域では等速で運動し、試料面に接近するに従い、電位が高くなり、試料電荷のクーロン反発の影響を受けて速度が遅くなる。

したがって、一般的に以下のような現象が起こる。
図１２（Ａ）において、｜Ｖａｃｃ｜≧｜Ｖｐ｜なので、電子は、速度は減速されるものの、試料に到達する。図１２（Ｂ）において、｜Ｖａｃｃ｜＜｜Ｖｐ｜
場合には、入射電子の速度は試料の電位ポテンシャルの影響を受けて、徐々に減速し、試料に到達する前に速度が０となって、反対方向に進む。

空気抵抗の無い真空中では、エネルギ保存則がほぼ完全に成立する。したがって、入射電子のエネルギを変えたときの、試料面上でのエネルギ、すなわちランディングエネルギがほぼ０となる条件を計測することで、表面の電位を計測することができる。ここでは１次反転荷電粒子、特に電子の場合を１次反転電子と呼ぶことにする。試料に到達したとき発生する２次電子と１次反転荷電粒子では、検出器に到達する量が大きく異なるので、明暗のコントラストの境界より、識別することができる。

なお、走査電子顕微鏡などには、反射電子検出器があるが、この場合の反射電子とは、一般的に試料の物質との相互作用により、入射電子が後方背面に反射（散乱）され、試料の表面から飛び出す電子のことを指す。反射電子のエネルギは入射電子のエネルギに匹敵する。反射電子のベクトルは試料の原子番号が大きいほど大きいといわれ、試料の組成の違い、凹凸がわかるための検出方法である。これに対して、１次反転電子は、試料表面の電位分布の影響を受けて、試料表面に到達する前に反転する電子のことで有り、全く異なる現象である。

図１３には、潜像深さの計測結果の一例が示されている。各走査位置（ｘ，ｙ）で、加速電圧Ｖａｃｃと、試料下部印加電圧Ｖｓｕｂとの差をＶｔｈ（＝Ｖａｃｃ−Ｖｓｕｂ）とすれば、ランディングエネルギがほぼ０となるときのＶｔｈ（ｘ，ｙ）を測定することで電位分布Ｖ（ｘ，ｙ）を測定することができる。Ｖｔｈ（ｘ，ｙ）は、電位分布Ｖ（ｘ，ｙ）とは一意的な対応関係があり、Ｖｔｈ（ｘ，ｙ）はなだらかな電荷分布などであれば、近似的に電位分布Ｖ（ｘ，ｙ）と等価となる。

図１３の上段の曲線は、試料表面の電荷分布によって生じた表面電位分布の一例を示している。２次元的に走査する電子銃の加速電圧は−１８００Ｖとした。中心（横軸座標＝０）の電位が約−６００Ｖであり、中心から外側に向かうに従って、電位がマイナス方向に大きくなり、中心から半径が７５μｍを超える周辺領域の電位は約−８５０Ｖ程度になっている。

図１３の中段の楕円形は、試料の裏面をＶｓｕｂ＝−１１５０Ｖに設定したときの検出器出力を画像化した図である。このとき、Ｖｔｈ＝Ｖａｃｃ−Ｖｓｕｂ＝−６５０Ｖとなっている。

図１３の下段の楕円形は、Ｖｓｕｂ＝−１１００Ｖとしたほかは上記条件と同じ条件で得られた検出器出力を画像化したものである。このときのＶｔｈは−７００Ｖになっている。したがって、加速電圧Ｖａｃｃまたは印加電圧Ｖｓｕｂを変えながら、試料表面を電子で走査させ、Ｖｔｈ分布を計測することにより、試料の表面電位情報を計測することが可能となる。

この方法を用いることにより、従来困難であった、潜像プロファイルをミクロンオーダーで可視化することが可能となる。

１次反転電子で潜像プロファイルを計測する方式では、入射電子のエネルギが極端に変わるため、入射電子の軌道がずれてくることが生じ、その結果として、走査倍率が変わったり、歪曲収差を生じたりすることになる。その場合には、静電場環境や電子軌道をあらかじめ計算しておき、それをもとに補正することにより、さらに高精度に計測することが可能となる。

このようにして、潜像電荷分布、表面電位分布、電界強度分布及び試料垂直方向の電界ベクトルを高精度に計測することが現実的に可能となった。

ところで、昨今、多色画像形成装置に対する画像形成の高速化への要求が高まるとともに、画像形成装置がオンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになり、画像の高品質化、高精度化が求められている。

電子写真方式の画像形成装置による画像形成の課題として、孤立したパターン（以下では、孤立パターンとも称する）の再現性が挙げられる。特に、解像度６００ｄｐｉで１ｄｏｔ相当以下のサイズの孤立パターンに基づいて形成される画像は、目標画像に比べて濃度が下がったり面積が小さくなったりしやすいので、高品質な画像形成を行うためには、そのような孤立パターンの形成においても優れた再現性が求められる。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程における結果の良し悪しが、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与えるが、中でも、露光プロセスにより感光体上に生じる静電潜像の状態は、トナー粒子の挙動に直接影響を及ぼす重要なファクタである。そのため、露光により感光体上に形成される静電潜像を改善することは、高品質の画像を形成する上で極めて重要である。

以下に、本実施形態のレーザプリンタ１０００による、孤立パターンを含む画像データに基づく画像形成方法について説明する。

図１４（Ａ）には、複数（例えば１６個）の露光画素から成る孤立パターンが示され、図１４（Ｂ）には、複数（例えば１６個）の非露光画素から成る孤立パターンが示されている。すなわち、「孤立パターン」は、複数の非露光画素から成る非露光領域（白領域）である周辺領域に取り囲まれた複数の露光画素から成る露光領域（黒領域）、又は複数の露光画素から成る露光領域（黒領域）である周辺領域に取り囲まれた複数の非露光画素から成る非露光領域（白領域）を意味する。

ここで、光源からの光で感光体ドラムに静電潜像を形成する場合、露光領域に対応する感光体ドラムの表面の部位を、例えば、図１５（Ａ）に示されるように、所定時間（ｔ０）、所定光出力値（Ｐ０）で一様に露光する。すなわち、露光領域の各露光画素に対する露光量を均一にする。各露光画素に対する露光量は、該露光画素に対する光出力値（露光強度）の時間積分値であり、該光出力値が一定の場合、該光出力値と露光時間の積となる。

また、複数の露光画素から成る露光領域に対する総露光量（全露光エネルギ）、すなわち光出力値（露光強度）の時間積分値を「積分光量」と定義する。「積分光量」は、光出力値が一定の場合は、光出力値と総露光時間の積となる。特に、図１５（Ａ）のように、光出力値が所定光出力値（Ｐ０）、総露光時間が所定時間（ｔ０）のときの積分光量を、「基準積分光量」と称する。

例えば、図１５（Ａ）の場合と同じ面積の露光領域に対応する静電潜像を形成する際、図１５（Ｂ）のように光出力値だけを２倍にした場合や、図１５（Ｃ）のように露光時間だけを２倍にした場合は、基準積分光量の２倍の積分光量となる。

図１６（Ａ）に示される比較例１のように、複数（例えば１６個）の露光画素から成る孤立パターンの各露光画素に対する露光量を等しくした場合、孤立パターンに対応する静電潜像は、目標とする静電潜像に比べて小さく形成される。なお、前述した静電潜像計測装置により、孤立パターンに基づいて静電潜像を形成し、該静電潜像を計測することができる。

そこで、図１６（Ｂ）に示される実施例１では、露光量設定部１０６０ｂは、孤立パターンが複数（例えば１６個）の露光画素から成る場合に、孤立パターンと該孤立パターンの周辺領域との境界に隣接する、該孤立パターン内の複数の露光画素から成る特定領域を検出し、該特定領域の各露光画素に対する露光量を、該孤立パターン内の特定領域以外の領域（以下では、通常領域とも称する）の各露光画素に対する露光量よりも大きくする。この結果、孤立パターンに対応する静電潜像が、目標とする静電潜像にほぼ忠実な大きさに形成される。なお、露光量設定部１０６０ｂは、画像処理部１０６０ａからの画像データに基づいて、孤立パターンが複数の露光画素から成るか、複数の非露光画素から成るかを判定する。

ここでは、「特定領域」は、孤立パターン内における中央の４個の露光画素から成る通常領域（図１６（Ｂ）の一辺が２画素幅の正方形の灰色部分）を取り囲む１２個の露光画素から成る正方形枠状の領域（図１６（Ｂ）の１画素幅の黒色部分）である。

なお、実施例１では、孤立パターンは、１６個の露光画素から成る正方形パターンとされているが、これに限られない。例えば、３６個以上の露光画素から成る正方形パターンとされても良い。この場合、「特定領域」は２画素幅以上とされても良く、「通常領域」は３画素幅以上とされても良い。また、孤立パターンの形状は、正方形以外の形状であっても良い。

図１７（Ａ）に示される比較例２のように、複数の露光画素から成る周辺領域の各露光画素に対する露光量を等しくした場合、孤立パターンに対応する静電潜像は、目標とする静電潜像に比べて小さく形成されてしまう。

そこで、図１７（Ｂ）に示される実施例２では、露光量設定部１０６０ｂは、孤立パターンが複数（例えば１６個）の非露光画素から成る場合に、孤立パターンと該孤立パターンの周辺領域との境界に隣接する、該周辺領域内の複数の露光画素から成る特定領域を検出し、該特定領域の各露光画素に対する露光量を、該周辺領域内の特定領域以外の領域（以下では通常領域とも称する）の各露光画素に対する露光量よりも小さくする。この結果、孤立パターンに対応する静電潜像が、目標とする静電潜像にほぼ忠実な大きさに形成される。なお、露光量設定部１０６０ｂは、画像処理部１０６０ａからの画像データに基づいて、孤立パターンが複数の露光画素から成るか複数の非露光画素から成るかを判定する。

ここでは、「特定領域」は、周辺領域内における孤立パターンを取り囲む１６個の露光画素（図１７（Ｂ）の１画素幅の薄い灰色部分）から成り、「通常領域」は、周辺領域内における特定領域以外の領域（図１７（Ｂ）の複数画素幅の濃い灰色部分）から成る。

なお、実施例２では、孤立パターンは、１６個の非露光画素から成る正方形パターンとされているが、これに限られない。例えば、４個又は３６個以上の非露光画素から成る正方形パターンとされても良い。

また、実施例２では、「特定領域」は、１画素幅とされているが、２画素幅以上とされも良い。また、孤立パターンの形状は、正方形以外の形状であっても良い。

ここで、特に、孤立パターンが複数の露光画素から成る微小パターンである場合、すなわち複数の露光画素から成る孤立パターンの面積が第１基準面積（例えば解像度６００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、目標とする静電潜像を形成するために、孤立パターン内の特定領域に対する積分光量を孤立パターン内の通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）よりも大きくすることが望まれる。なお、孤立パターンの面積は、該孤立パターンの画素数／解像度である。

ところで、基準積分光量は、孤立パターンの面積（所定解像度での画素数）に比例して大きくなる（図１８参照）。

図１８に示される比較例３のように、孤立パターンの面積が第１基準面積以下の場合に、特定領域に対する積分光量を、孤立パターンの面積によらず通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）以上であり、かつ極値を持つ曲線上で変化させると、該極値をとる面積を境に積分光量の逆転（濃度の逆転）が起きてしまう。

この場合、強調すべき孤立パターンの面積（孤立パターンの１画素の面積と画素数の積）とそれに対応する積分光量のバランスが適切とならず、孤立パターンを必要以上に強調し過ぎたり、露光量が足りずにドットが再現されなくなるおそれがある。

そこで、図１９に示される実施例３では、孤立パターンの面積が第１基準面積以下の場合に、特定領域に対する積分光量である第１積分光量を、孤立パターンの面積によらず通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）以上となり、かつ孤立パターンの面積の増加（画素数の増加）に対して単調増加となるように（例えば曲線上、直線上、折れ線上などで）変化させることとしている。これにより、孤立パターンの面積の増加に対する積分光量の逆転を防止できる。

ところで、孤立パターンの面積が第１基準面積（例えば解像度６００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、基準積分光量よりも大きく、かつ孤立パターンの面積の増加に対して単調増加となる第１積分光量で露光すると目標の静電潜像に近い静電潜像を形成できることが明らかになっているが、孤立パターンの面積が第２基準面積（例えば解像度１２００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、基準積分光量の２倍以上（好ましくは、２〜３倍）となる第２積分光量で露光すると、特に目標画像に忠実な静電潜像を形成できることがわかっている。なお、第２積分光量が基準積分光量の１．１倍以上になると、画質改善効果が現れ始めることが分かっている。

そこで、図２０に示される実施例４では、孤立パターンの面積が第１基準面積よりも小さい第２基準面積以下の場合に、孤立パターン内の特定領域に対する積分光量である第２積分光量を、孤立パターン内の通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）の２倍以上となる積分光量に設定する。

ここで、特に、孤立パターンが複数の非露光画素から成る微小パターンである場合、すなわち複数の非露光画素から成る孤立パターンの面積が第１基準面積（例えば解像度６００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、目標とする静電潜像を形成するために、周辺領域内の特定領域に対する積分光量を周辺領域内の通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）よりも小さくすることが望まれる。なお、孤立パターンの面積は、該孤立パターンの画素数／解像度である。

ところで、基準積分光量は、孤立パターンの面積（所定解像度での画素数）に比例して大きくなる（図２１参照）。

図２１に示される比較例４のように、孤立パターンの面積が第１基準面積以下の場合に、周辺領域内の特定領域に対する積分光量を、孤立パターンの面積によらず通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）以下であり、かつ極値を持つ曲線上で変化させると、該極値をとる面積を境に積分光量の逆転（濃度の逆転）が起きてしまう。

この場合、強調すべき孤立パターンの面積（孤立パターンの１画素の面積と画素数の積）とそれに対応する積分光量のバランスが適切とならず、孤立パターンを必要以上に強調し過ぎたり、露光量が足りずにドットが再現されなくなるおそれがある。

そこで、図２２に示される実施例５では、孤立パターンの面積が第１基準面積以下の場合に、周辺領域内の特定領域に対する積分光量である第３積分光量を、孤立パターンの面積によらず通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）以下となり、かつ孤立パターンの面積の増加（画素数の増加）に対して単調増加となるように（例えば曲線上、直線上、折れ線上などで）変化させることとしている。この場合、孤立パターンの面積の増加に対する積分光量の逆転を防止できる。

ところで、孤立パターンの面積が第１基準面積（例えば解像度６００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、基準積分光量よりも小さく、かつ孤立パターンの面積の増加に対して単調増加となる積分光量で露光すると目標の静電潜像に近い静電潜像を形成できることが明らかになっているが、孤立パターンの面積が第２基準面積（例えば解像度１２００ｄｐｉでの１画素の面積）以下の場合に、基準積分光量の０．８倍以下（好ましくは、０．５〜０．７倍以下）となる第２積分光量で露光すると、特に目標画像に忠実な静電潜像を形成できることがわかっている。

そこで、図２３に示される実施例６では、孤立パターンの面積が第１基準面積よりも小さい第２基準面積以下の場合に、周辺領域内の特定領域に対する積分光量を、周辺領域内の通常領域に対する積分光量（例えば基準積分光量）の０．８倍以下となる積分光量に設定する。

図２４には、１２００ｄｐｉでの１画素の面積の孤立パターン（露光部）を、解像度４８００ｄｐｉで表現した具体例が５例ほど示されている。各例では、各露光画素が少なくとも１辺以上で他の露光画素と隣接している。この場合、「孤立パターン」を、各露光画素が少なくとも一辺以上で他の露光画素と隣接する複数の露光画素から成るパターンと定義することができる。

孤立パターンをこのように定義すると、図２５に示されるような場合、２つの孤立パターンＸ、Ｙが１画素の頂点で互いに隣接していると捉えることができる。

一方、孤立パターンが非露光部である場合も、同様に、「孤立パターン」を、各非露光画素が少なくとも一辺以上で他の非露光画素と隣接する複数の非露光画素から成るパターンと定義することができる。

ここで、特定領域を通常領域に対して強調露光する場合に、図２６（Ａ）に示される従来の露光方式を用いても良いが、図２６（Ｂ）〜図２６（Ｄ）に示されるようなＴＣ露光方式を用いても良い。

ＴＣ露光（Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）とは、短い点灯時間に強い光出力で時間的に集中して露光する方式であり、ビームサイズを変えずに潜像解像力を向上できる効果がある。この方式を用いることができれば、潜像改善するために潜像調節の自由度を持たすことができ、粒状度に限らず画質全体の向上が期待できる。

具体的には、潜像電界を立たせる、潜像解像力を上げる、黒画素濃度を維持できる効果があり、必要な部分、必要な時だけ解像力を増加させる方法として非常に適している。

例えば、基準積分光量の２倍の積分光量で露光する際、従来の露光方式では、光出力だけを２倍にするか、露光時間だけを２倍にするか、のいずれかであった。ここで、さらに潜像解像力を向上させたい場合は、ＴＣ露光方式を用いて、例えば露光時間を半分にして光出力を４倍にすれば良い。

ここで、図２７（Ａ）、図２７（Ｂ）、図２７（Ｃ）にそれぞれ示される比較例５、実施例７、実施例８では、それぞれが複数の露光画素から成る複数（例えば３個）の孤立パターンが一の露光画素の頂点で互いに隣接した状態で傾斜方向に並んだ画像データに基づいて静電潜像が形成される。なお、傾斜方向とは、マトリクス状に配置された複数の画素の行方向及び列方向のいずれに対しても傾斜する方向を意味する。ここでは、各孤立パターンは、一例として、２４個の露光画素から成る長方形パターンとされている。

比較例５では、画像データの各露光画素の露光量を同一に設定する（例えば図２７（Ａ）左図の数字「１」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするおそれがある（図２７（Ａ）右図参照）。

そこで、実施例７では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する一の露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図２７（Ｂ）左図の数字「１」）よりも大きく（例えば２倍に）設定する（例えば図２７（Ｂ）左図の数字「２」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするのを防止できる（図２７（Ｂ）右図参照）。なお、ここでは、上記一の露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより予め特定領域の露光画素として検出される。

また、実施例８では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する第１露光画素、該第１露光画素に対して行方向に隣接する第２露光画素、及び第１露光画素に対して列方向に隣接する第３露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図２７（Ｃ）左図の数字「１」）よりも大きく設定する（例えば図２７（Ｃ）左図の数字「２」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするのより確実に防止できる（図２７（Ｃ）右図参照）。なお、ここでは、第１〜第３露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより予め特定領域の露光画素として検出される。

なお、実施例７及び８では、孤立パターンは、２４個の露光画素から成る長方形パターンとされているが、これに限られない。

また、実施例８では、各孤立パターンの第１〜第３露光画素から成る１画素幅のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしているが、第１〜第３露光画素を含む２画素幅以上のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしても良い。

ここで、図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）にそれぞれ示される比較例６及び実施例９では、それぞれが複数の露光画素から成る複数（例えば２個）の孤立パターンが一の露光画素の頂点で互いに隣接した状態で傾斜方向に並んだ画像データに基づいて静電潜像が形成される。ここでは、一例として、２個の孤立パターンのうち、一方は２４個の露光画素から成る長方形パターンとされ、他方は５６個の露光画素から成るジグザグパターンとされている。

比較例６では、画像データの各露光画素の露光量を同一に設定する（例えば図２８（Ａ）左図の数字「１」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり途切れたりするおそれがあるとともに、各孤立パターンの角部に対応する静電潜像の部分にジャギーが発生するおそれがある（図２８（Ａ）右図参照）。

そこで、実施例９では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する第１露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図２８（Ｂ）左図の数字「１」、文字「Ｗ」）よりも大きく設定する（例えば図２８（Ｂ）左図の数字「２」）とともに、各孤立パターンの各角部（但し、隣接する２つの孤立パターンの隣接部を除く）の第２露光画素の露光量を他の露光画素の露光量（例えば図２８（Ｂ）左図の数字「１」、「２」）よりも小さく設定する（例えば図２８（Ｂ）の左図の文字「Ｗ」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり途切れたりするのを防止できるとともに、各孤立パターンの角部に対応する静電潜像の部分にジャギーが発生するのを防止できる（図２８（Ｂ）右図参照）。なお、ここでは、第１及び２露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより予め特定領域の露光画素として検出される。

なお、実施例９では、各孤立パターンの第１露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしているが、第１露光画素を含む少なくとも３つの露光画素から成るＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしても良い。

また、実施例９では、各孤立パターンの各角部（但し、隣接する２つの孤立パターンの隣接部を除く）の第２露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも小さくしているが、第２露光画素を含む少なくとも３つの露光画素から成る１画素幅以上のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも小さくしても良い。

ここで、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）、図２９（Ｃ）にそれぞれ示される比較例７、実施例１０、実施例１１では、それぞれが複数の非露光画素から成る複数（例えば３個）の孤立パターンが一の非露光画素の頂点で互いに隣接した状態で傾斜方向に並んだ画像データに基づいて静電潜像が形成される。ここでは、各孤立パターンは、２４個の非露光画素から成る長方形パターンとされている。

比較例７では、画像データの各露光画素の露光量を同一に設定する（例えば図２９（Ａ）左図の数字「１」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするおそれがある（図２９（Ａ）右図参照）。

そこで、実施例１０では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する一の非露光画素に対して行方向に隣接する第１露光画素及び該一の非露光画素に対して列方向に隣接する第２露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図２９（Ｂ）左図の数字「１」）よりも小さく設定する（例えば図２９（Ｂ）左図の文字「Ｗ」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするのを防止できる（図２９（Ｂ）右図参照）。なお、ここでは、第１及び第２露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより予め特定領域の露光画素として検出される。

また、実施例１１では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する一の非露光画素に対して行方向に隣接する第１露光画素、該一の非露光画素に対して列方向に隣接する第２露光画素、第１露光画素に対して行方向に隣接する第３露光画素、第１露光画素に対して列方向に隣接する第４露光画素、第２露光画素に対して行方向に隣接する第５露光画素、及び第２露光画素に対して列方向に隣接する第６露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図２９（Ｃ）左図の数字「１」）よりも小さく設定する（例えば図２９（Ｃ）左図の文字「Ｗ」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり、途切れたりするのを確実に防止できる（図２９（Ｂ）右図参照）。なお、ここでは、第１〜第６露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより特定領域の露光画素として検出される。

なお、実施例１０及び１１では、孤立パターンは、２４個の非露光画素から成る長方形パターンとされているが、これに限られない。

また、実施例１１では、周辺領域の第１〜第３露光画素から成る１画素幅のＬ字領域及び第４〜第６露光画素から成る１画素幅のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも小さくしているが、周辺領域の第１〜第３露光画素を含む２画素幅以上のＬ字領域、及び第４〜第６露光画素を含む２画素幅以上のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも小さくしても良い。

ここで、図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）にそれぞれ示される比較例８及び実施例１２では、それぞれが複数の非露光画素から成る複数（例えば２個）の孤立パターンが一の非露光画素の頂点で互いに隣接した状態で傾斜方向に並んだ画像データに基づいて静電潜像が形成される。ここでは、一例として、２個の孤立パターンのうち、一方は、２４個の非露光画素から成る長方形パターンとされ、他方は、５６個の非露光画素から成るジグザグパターンとされている。

比較例８では、画像データの各露光画素の露光量を同一に設定する（例えば図３０（Ａ）左図の数字「１」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり途切れたりするおそれがあるとともに、各孤立パターンの角部に対応する静電潜像の部分にジャギーが発生するおそれがある（図３０（Ａ）右図参照）。

そこで、実施例１２では、各孤立パターンの頂点のみで互いに隣接する第１非露光画素に対して行方向に隣接する第１露光画素及び列方向に隣接する第２露光画素の露光量を、他の露光画素の露光量（例えば図３０（Ｂ）左図の数字「１」、「２」）よりも小さくする（例えば図３０（Ｂ）左図の文字「Ｗ」）とともに、各孤立パターンの各角部（但し、隣接する２つの孤立パターンの隣接部を除く）の第２非露光画素に対して頂点で隣接する第３露光画素、第２非露光画素に対して行方向に隣接する第４露光画素、第２非露光画素に対して列方向に隣接する第５露光画素の露光量を他の露光画素の露光量（例えば図３０（Ｂ）左図の数字「１」、文字「Ｗ」）よりも大きく設定する（例えば図３０（Ｂ）の左図の数字「２」）。この場合、隣接する２つの孤立パターンの隣接部に対応する静電潜像の部分がかすれたり途切れたりするのを防止できるとともに、各孤立パターンの角部に対応する静電潜像の部分にジャギーが発生するのを防止できる（図３０（Ｂ）右図参照）。なお、ここでは、第１〜第５露光画素は、露光量設定部１０６０ｂにより予め特定領域の露光画素として検出される。

なお、実施例１２では、周辺領域の第１及び第２の露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも小さくしているが、周辺領域の第１露光画素を含む少なくとも３つの露光画素から成る１画素幅以上のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光よりも小さくしても良い。

また、実施例１２では、周辺領域の第３〜第５露光画素から成る１画素幅のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしているが、周辺領域の第３〜第５露光画素を含む２画素幅以上のＬ字領域の各露光画素の露光量を他の露光画素の露光量よりも大きくしても良い。

以上説明した実施例７〜１２によれば、画像データに含まれる複数の孤立パターンが斜線又は曲線を形成すべく隣接して配置される場合に、斜線又は曲線の再現性を向上させることができる。

なお、実施例７〜１２では、傾斜方向に隣接しつつ並ぶ孤立パターンの個数は、３つ又は２つとされているが、これに限らず、適宜変更可能である。

また、実施例７〜１２に示される露光量設定は、例えば、線幅０．０６ｐｔ、４５°傾斜ライン（黒ベタ又は白抜き）を形成するときに特に効果が得られることが分かっている。この傾斜ラインは、解像度４８００ｄｐｉの４×４ｄｏｔの孤立パターンが複数（例えば４個）連なるパターンに基づいて形成される。

以上説明した本実施形態（実施例１、３、４、７、８、９）のレーザプリンタ１０００は、少なくとも１つの孤立パターン（所定パターン）を含む画像データに基づいて感光体ドラム１０３０を露光して画像を形成する画像形成装置であり、孤立パターンは、複数の露光画素から成り、かつ画像データにおける孤立パターンの周辺領域は複数の非露光画素から成り、孤立パターンと周辺領域との境界に隣接する、孤立パターン内の少なくとも１つの露光画素から成る特定領域を検出し、該特定領域の露光画素に対する露光量と孤立パターン内の特定領域以外の領域の露光画素に対する露光量とを互いに異なる値に設定するプリンタ制御装置１０６０（処理装置）を備えている。

また、本実施形態（実施例２、５、６、１０〜１２）のレーザプリンタ１０００は、少なくとも１つの孤立パターン（所定パターン）を含む画像データに基づいて感光体ドラム１０３０を露光して画像を形成する画像形成装置であり、画像データにおける孤立パターンの周辺領域は複数の露光画素から成り、かつ孤立パターンは複数の非露光画素から成り、孤立パターンと周辺領域との境界に隣接する、周辺領域内の少なくとも１つの露光画素から成る特定領域を検出し、該特定領域の露光画素に対する露光量を前記周辺領域内の前記特定領域以外の領域の露光画素に対する露光量とは異なる値に設定するプリンタ制御装置１０６０（処理装置）を備えている。

本実施形態（実施例１〜１２）のレーザプリンタ１０００では、目標画像に近似する画像を感光体ドラム１０３０上に形成することができる。

この結果、画像の再現性を向上できる。

レーザプリンタ１０００は、孤立パターンが複数の露光画素から成る場合に実施例１、３、４、７、８、９のいずれかの処理を行う機能、及び孤立パターンが複数の非露光画素から成る場合に実施例２、５、６、１０〜１２のいずれかの処理を行う機能の少なくとも一方を有していることが望ましい。

また、上記実施形態では、感光体ドラムを露光する露光装置として、光走査装置が用いられているが、これに限らず、例えば、少なくとも感光体ドラムの長手方向に平行な方向に離間して配列された複数の発光部を含む光プリントヘッドを用いても良い。すなわち、光プリントヘッドからの光に対して感光体ドラム１０３０を回転させることで感光体ドラム上を露光しても良い。

また、上記実施形態では、光源として、複数のＬＤを含むＬＤアレイや複数のＶＣＳＥＬを含むＶＣＳＥＬアレイが用いられているが、単一のＬＤやＶＣＳＥＬ、半導体レーザ以外のレーザ、単一のＬＥＤ（発光ダイオード）や複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイ、単一の有機ＥＬ素子や複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ素子アレイを用いても良い。

また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置として、レーザプリンタ１０００を採用しているが、これに限られない。例えば、本発明の画像形成装置は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタであっても良い。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、本発明は、上述したレーザプリンタ、カラープリンタに加えて、デジタル複写機等の画像形成装置にも、適用可能である。要は、本発明は、画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置全般に適用可能である。

１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０６０…プリンタ制御装置（処理装置）。

特開２０１３−２５７５１０号公報

Claims (14)

1. 少なくとも１つの所定パターンを含む画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置において、
   前記所定パターンは、複数の露光画素から成り、かつ前記画像データにおける前記所定パターンの周辺領域は複数の非露光画素から成り、
   前記複数の露光画素の露光量を設定する処理装置を備え、
   前記処理装置は、前記所定パターンと前記周辺領域との境界に隣接する、前記所定パターン内の少なくとも１つの露光画素から成る特定領域の露光画素の露光量と、前記所定パターン内の前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量とを互いに異なる値に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも１つの所定パターンを含む画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成装置において、
   前記画像データにおける前記所定パターンの周辺領域は複数の露光画素から成り、かつ前記所定パターンは複数の非露光画素から成り、
   前記複数の露光画素の露光量を設定する処理装置を備え、
   前記処理装置は、前記所定パターンと前記周辺領域との境界に隣接する、前記周辺領域内の少なくとも１つの露光画素から成る特定領域の露光画素の露光量と、前記周辺領域内の前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量とを互いに異なる値に設定することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記特定領域は、前記特定領域以外の領域を取り囲む領域であり、
   前記処理装置は、前記特定領域の露光画素の露光量を、前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記特定領域は、前記所定パターンを取り囲む領域であり、
   前記制御装置は、前記特定領域の露光画素の露光量を、前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量よりも小さくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記所定パターンの総面積は、基準面積以下であり、
   前記処理装置は、前記特定領域の総露光量を、前記総面積の増加に対して単調増加するように変化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。
6. 前記所定パターンの総面積は、基準面積以下であり、
   前記処理装置は、前記特定領域の総露光量を、前記総面積の増加に対して単調増加するように変化させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記総面積は、前記基準面積よりも小さい別の基準面積以下であり、
   前記処理装置は、前記特定領域の総露光量を、前記特定領域以外の領域の総露光量の２倍以上に設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記総面積は、前記基準面積よりも小さい別の基準面積以下であり、
   前記処理装置は、前記特定領域の総露光量を、前記特定領域以外の領域の総露光量の０．８倍以下に設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記少なくとも１つの所定パターンは、互いに一の露光画素の頂点で隣接するように一方向に配列された少なくとも２つの所定パターンを含み、
   前記少なくとも２つの所定パターンそれぞれの前記一の露光画素を含む少なくとも１つの露光画素から成る領域は、該所定パターン内の前記特定領域に含まれることを特徴とする請求項３、５、７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記少なくとも１つの所定パターンは、互いに一の非露光画素の頂点で隣接するように一方向に配列された少なくとも２つの所定パターンを含み、
    前記少なくとも２つの所定パターンそれぞれの前記一の非露光画素に隣接する、前記周辺領域内の少なくとも１つの露光画素から成る領域は、該周辺領域内の前記特定領域に含まれることを特徴とする請求項４、６、８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記少なくとも２つの所定パターンそれぞれの少なくとも１つの露光画素から成る角部は、該所定パターン内の前記特定領域に含まれ、
    前記処理装置は、前記角部の露光画素の露光量を前記特定領域以外の領域の露光量よりも小さく設定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記少なくとも２つの所定パターンそれぞれの少なくとも１つの非露光画素から成る角部の非露光画素に隣接する、前記周辺領域内の少なくとも１つの露光画素から成る隣接領域は、前記特定領域に含まれ、
    前記処理装置は、前記隣接領域の露光画素の露光量を前記特定領域以外の領域の露光量よりも大きく設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 少なくとも１つの所定パターンを含む画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成方法において、
    前記所定パターンが複数の露光画素から成り、かつ前記画像データにおける前記所定パターンの周辺領域が複数の非露光画素から成り、
    前記所定パターンと前記周辺領域との境界に隣接する、前記所定パターン内の少なくとも１つの露光画素を含む特定領域を検出する工程と、
    前記特定領域の露光画素の露光量と前記所定パターン内の前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量とを互いに異なる値に設定する工程と、を含む画像形成方法。
14. 少なくとも１つの所定パターンを含む画像データに基づいて像担持体を露光して画像を形成する画像形成方法において、
    前記画像データにおける前記所定パターンの周辺領域が複数の露光画素から成り、かつ前記所定パターンが複数の非露光画素から成り、
    前記所定パターンと前記周辺領域との境界に隣接する、前記周辺領域内の少なくとも１つの露光画素を含む特定領域を検出する工程と、
    前記特定領域の露光画素の露光量と前記周辺領域内の前記特定領域以外の領域の露光画素の露光量とを互いに異なる値に設定する工程と、を含む画像形成方法。