JP6836308B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、主走査方向において一定でない走査速度で走査しても、画像不良を抑制できる画像形成装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、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値を前記感光体における画素の主走査方向の位置に応じて補正する補正処理を行って第２画像データを生成する補正手段と、複数のサブマトリクスを含むディザマトリクスであって、各サブマトリクスが複数の画素を含む前記ディザマトリクスにより前記第２画像データをハーフトーン処理し、形成する画像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前記形成する画像の露光領域に基づき、前記主走査方向の位置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、前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであり、かつ、所定範囲内であると、前記ハーフトーン処理による当該ディザマトリクス内の少なくとも１つのサブマトリクスの露光領域のサイズは、当該ディザマトリクスの他のサブマトリクスの露光領域のサイズとは異なることを特徴とする。

本発明によると、主走査方向において一定でない走査速度で走査しても、画像不良を抑制することができる。

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。 一実施形態によるハーフトーン処理の説明図。 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領域の関係、及び、サブマトリクスの露光面積率を示す図。 一実施形態による濃度補正処理の説明図。 一実施形態による区間境界部における露光パターンを示す図。 階調値と露光領域の関係、及び、サブマトリクスの露光面積率を示す図。 区間境界部における露光パターンを示す図。 一実施形態による階調値と露光領域の関係、及び、サブマトリクスの露光面積率を示す図。 一実施形態による区間境界部における露光パターンを示す図。 一実施形態による階調値と現像領域の関係、及び、サブマトリクスの現像面積率を示す図。 一実施形態による区間境界部における現像パターンを示す図。 一実施形態による階調値と現像領域の関係、及び、サブマトリクスの現像面積率を示す図。 一実施形態による区間境界部における現像パターンを示す図。 一実施形態によるディザマトリクスの露光パターンを示す図。

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、搬送ローラ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）を形成することで感光体４を照射・露光する。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画像クロックの周波数を補正する画像クロック補正を行うことで、部分倍率補正を行う。

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（以下、単に、単位長さ当たりの露光量と記載する。）よりも、像高が最軸外像高付近の時の単位長さ辺りの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（階調補正）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（中間帳処理）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９画素、副走査方向（図の上下方向）に９画素の計８１個の画素ａ１〜ｉ９で構成されるディザマトリクスを使用する。ディザマトリクスは、それぞれ主走査方向に３画素、副走査方向に３画素の計９個の画素で構成されるサブマトリクス＃１〜＃９を有する。各サブマトリクス内で、階調値の増加に伴い露光領域が増加し、トナーで現像される現像領域が大きくなる。

図６Ａは、図５（Ａ）のサブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９の各画素ａｘ〜ｉｘ（ｘは、２、３、４、９）それぞれについて、レベルと閾値との関係を示している。なお、図６Ａの表の配置と、サブマトリックス内の画素の配置は対応している。図６Ｂは、サブマトリクス＃５の各画素ａ５〜ｉ５のレベルと閾値との関係を示している。なお、図６Ｂの表の配置と、サブマトリックス内の画素の配置は対応している。図６Ｃは、図５（Ａ）のサブマトリクス＃１、＃６、＃７、＃８の各画素ａｘ〜ｉｘ（ｘは、１、６、７、８）それぞれについて、レベルと閾値との関係を示している。なお、図６Ｃの表の配置と、サブマトリックス内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階調値（画素値）と、図６Ａ〜図６Ｃ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６Ａ〜図６Ｃの表の閾値は、当該閾値以上であり、かつ、１つだけ値の大きいレベルに対応する閾値未満の範囲を意味するものとする。なお、入力される階調値がレベル１に対応する閾値未満であると、中間調処理部１０１ａは、レベルとして０を出力する。

例えば、中間調処理部１０１ａは、画素ａ１の階調値が１３６であると、図６Ｃより、レベルとして３を出力する。一方、中間調処理部１０１ａは、画素ａ２の階調値が１３６であると、図６Ａより、レベルとして０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ａ１の階調値が１６１以上であると、中間調処理部１０１ａはレベルとして３１を出力する。同様に、画素ａ２の階調値が１８１以上であると、中間調処理部１０１ａはレベルとして３１を出力する。

図４に戻り、位置制御部１０１ｂは、ハーフトーン処理後の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、その位置は、図５（Ａ）のディザマトリクスの各画素の位置に対応している。図５（Ｂ）によると、各サブマトリクスの左列には"Ｒ"が設定され、各サブマトリクスの中央列には"Ｃ"が設定され、各サブマトリクスの右列には"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０〜３１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。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、形成する画像の露光領域を判定する。

図８（Ａ）は、ディザマトリクス内の８１個の画素が総て同じ階調値である場合の、階調値と各サブマトリクスの露光領域との関係を示す図であり、代表として、階調値が０、１１４、１４３、２５５の場合を示している。なお、図の黒塗り部分が露光領域に対応する。階調値０（ベタ白画像）において、各サブマトリクスの総ての領域は露光されない。階調値１１４、階調値１４３では、各サブマトリクス内の所定範囲が露光される。階調値２５５（ベタ黒画像）では、総てのサブマトリクスの総ての領域が露光される。

図８（Ｂ）は、階調値０、１１４、１４３、２５５それぞれについて、ディザマトリクス内の複数のサブマトリクスそれぞれの露光面積率を示している。なお、露光面積率とは、サブマトリクスのサイズに対する露光領域のサイズの比である。階調値０では、総てのサブマトリクスは露光領域を持たず、サブマトリクス＃１〜＃９の露光面積率はいずれも０％である。よって、各サブマトリクスにおける露光面積率の平均値、最大値、最小値、最大値−最小値はいずれも０％である。階調値１１４では、サブマトリクス＃５の露光面積率が４２％、サブマトリクス＃１、＃６、＃７、＃８の露光面積率が４７％、サブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９の露光面積率が３７％である。よって、各サブマトリクスにおける露光面積率の平均値は４２％、最大値は４７％、最小値は３７％、最大値−最小値は１０％である。階調値１４３では、サブマトリクス＃５の露光面積率が５６％、サブマトリクス＃１、＃６、＃７、＃８の露光面積率が６１％、サブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９の露光面積率が５１％である。よって、平均値が５６％、最大値は６１％、最小値は５１％、最大値−最小値は１０％である。階調値２５５では、各サブマトリクスの全領域が露光され、サブマトリクス＃１〜＃９の露光面積率はいずれも１００％である。よって、平均値、最大値、最小値はいずれも１００％であり、最大値−最小値は０％である。

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。つまり、主走査方向の位置に応じて走査速度が変化する。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、軸上像高での画像クロック周波数を１００％とし、最軸外像高に向けて画像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、最軸外像高での画像クロック周波数を１３５％としている。

画像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、像高の絶対値が大きくなると単位長さ当たりの露光量が低下する。したがって、本実施形態において、濃度補正処理部１０１ｚ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１１４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つの区間Ａ〜Ｇに分割し区間を単位として補正を行う。図９によると、最軸外像高を含む区間Ａ及びＧの補正後の階調値は２００である。区間Ａ及びＧの軸上像高側の区間Ｂ及びＦの補正後の階調値は１７１である。また、区間Ｂ及びＦの軸上像高側の区間Ｃ及びＥの補正後の階調値は１４３である。そして、軸上像高を含む区間Ｄの補正後の階調値は１１４である。この様に、本実施形態では、軸上像高を基準とし、走査速度が速くなる程、階調値を上げる補正を行う。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区間毎の補正情報は、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。ここで、補正情報は、各区間それぞれについて、補正前の階調値と補正後の階調値との関係を示す情報である。

図１０は、全画素の階調値が１１４である画像の露光パターンを示している。なお、図１０は、区間Ｄと、区間Ｅの境界部を含む、主走査方向及び副走査方向それぞれについて、ディザマトリクス２つ分及び４つ分の露光パターンを示している。図９に示す様に、濃度補正処理後の区間Ｄの階調値は１１４であり、区間Ｅの階調値は１４３である。図８を用いて説明した様に、階調値１１４では、ディザマトリクスの露光面積率の平均値は４２％であり、階調値１４３では、ディザマトリクスの露光面積率の平均値は５６％である。これにより、単位長さ当たりの露光量が像高により変化しても、区間Ｄの全体における平均濃度と区間Ｅの全体における平均濃度の差を小さくすることができる。一方、区間Ｄと区間Ｅの境界部の近傍においては、単位長さ当たりの露光量の差は小さく、略一定と見なすことがでる。この場合、境界の両側のサブマトリクスの露光面積率が副走査方向に沿って一定であると、この境界の両側の濃度差が視認され易くなる。しかしながら、本実施形態では、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの露光面積率は、主査方向及び副走査方向のそれぞれにおいて変化する。このように、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの露光面積率を主走査方向と副走査方向の両方において変化させることで、各ディザマトリクス内で微小な濃度変化が生じる。その結果、境界部が混ざり合い、濃度の段差が視認され難くなる。つまり、濃度差が縦スジとなって区間の境界が視認されることを抑えることができる。

以上、本実施形態の画像形成装置では、濃度補正処理により、主走査方向に沿った各区間に応じて階調値を変換する。これにより、像高による濃度変動が抑制される。また、ハーフトーン処理により、主走査方向及び副走査方向それぞれにおいて、サブマトリクスの露光面積率（露光領域）のサイズを変化させる。例えば、本実施形態では、図６Ａにより露光面積を決定する第１サブマトリクス（サブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９）と、図６Ｃにより露光面積を決定する第２サブマトリクス（＃１、＃６、＃７、＃８）とを設ける。第１サブマトリクスと第２サブマトリクスは、総ての画素の階調値が同じである場合、当該階調値の増加に伴い露光領域が増加するが、その増加の仕方が異なる。つまり、第１サブマトリクスと第２サブマトリクスは、総ての画素の階調値が同じであり、かつ、その最大値（２５５）や最小値（０）と異なると、露光領域のサイズが異なる。そして、本実施形態では、ディザマトリクスの主走査方向及び副走査方向のそれぞれにおいて、第１サブマトリクス及び第２サブマトリクスのそれぞれが少なくとも１つ存在する様に、サブマトリクスを配置する。これにより、隣接する２つの区間の境界部で縦スジ状の画像不良が生じることが抑制される。

例えば、図１１（Ａ）に示す様に、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの露光面積率を同じにするハーフトーン処理を考える。図１１（Ａ）は、図８（Ａ）と同様に、階調値が０、１１４、１４３、２５５の場合を示している。図１１（Ｂ）は、図８（Ｂ）と同様に、各階調値に対する各サブマトリクスの露光面積率を示している。階調値０、１１４、１４３、２５５での各サブマトリクスの露光面積率は、それぞれ、０％、４２％、５６％、１００％である。

図１２は、図１１に示すハーフトーン処理を行った場合において、全画素の階調値が１１４である画像の露光パターンを示している。なお、図１０と同様に、図１２は、区間Ｄと区間Ｅの境界を示している。図９で述べた様に、濃度補正処理後の区間Ｄの階調値は１１４であり、区間Ｅの階調値は１４３である。図１１で述べた様に、区間Ｄの露光面積率の平均値は４２％であり、区間Ｅの露光面積率の平均値は５６％であり、よって、像高による単位面積当たりの露光量の違いから、区間Ｄの全体における平均濃度と区間Ｅの全体における平均濃度の差が小さくなる。しかしながら、ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光面積率も一定であり、ディザマトリクス内における微小な濃度変化が生じない。さらに、区間Ｄの境界側と、区間Ｅの境界側では、単位面積当たりの露光量の差は小さい。その結果、区間Ｄと区間Ｅとの間に生じる濃度の段差が副走査方向に連なり、境界部が視認され易くなる。

＜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。本実施形態では、ハーフトーン処理において、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの露光面積率の変化をより大きくし、これにより、副走査方向にスジ状の画像不良が生じることを更に安定して抑制する。

図１３（Ａ）は、図８（Ａ）と同様に、階調値０、１１４、１４３、２５５における各サブマトリクスの露光部分を示している。また、図１３（Ｂ）は、図８（Ｂ）と同様に階調値０、１１４、１４３、２５５における各サブマトリクスの露光面積率を示している。当然ではあるが、本実施形態では図６Ａ〜図６Ｃとは異なるテーブルによりハーフトーン処理を行う。しかしながら本実施形態でも、ディザマトリクスの全画素の階調値が同じである場合、当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光面積率を異ならせる。本実施形態では、階調値１１４及び１４３の露光面積率の平均値は、それぞれ、４２％及び５６％と、第一実施形態と同様である。しかしながら、階調値１１４及び１４３の露光面積率の最大値と最小値の差は、それぞれ３６％と、第一実施形態の１０％より大きくしている。

図１４は、第一実施形態の図１０に対応する図である。第一実施形態と同様に、区間Ｄのディザマトリクスの露光面積率の平均値は４２％であり、区間Ｅのディザマトリクスの露光面積率の平均値は５６％である。よって、この露光面積率の違いは、像高による走査速度の変動に伴う単位面積当たりの露光量の差と相殺され、区間Ｄの全体における平均濃度と区間Ｅの全体における平均濃度の差は小さくなる。

また、図１３に示す様に、区間Ｄのサブマトリクスの露光面積率の最大値は６０％であり、区間Ｅのサブマトリクスの露光面積率の最小値は３８％である。つまり、本実施形態では、区間Ｅの露光面積率の平均値を区間Ｄより大きくするのみならず、区間Ｅの露光面積率の最小値を区間Ｄの露光面積率の最大値以下とする。より一般的に述べると、まず、異なる区間Ｘ及び区間Ｙで隣接する２つのディザマトリクスのうち、軸上像高に近い区間Ｘのディザマトリクスをαとし、最軸外像高に近い区間Ｙのディザマトリクスをβとする。そして、濃度補正処理部１０１ｚが区間Ｘでは、第１階調値を０より大きい第２階調値に変換し、区間Ｙでは、第１階調値を第２階調値より大きく、２５５以下の第３階調値に変換するものとする。なお、第１階調値は、階調値Ａ以上、かつ、階調値Ｂ以下の範囲内の階調値である。また、総ての画素が第２階調値であるディザマトリクスαの露光面積率の平均値をＳαとし、最大値をＳαｍａｘとする。また、総ての画素が第３階調値であるディザマトリクスβの露光面積率の平均値をＳβとし、最小値をＳβｍｉｎとする。本実施形態では、以下の関係が成り立つ様にハーフトーン処理を行う。
Ｓα＜Ｓβ
Ｓαｍａｘ≧Ｓβｍｉｎ
なお、階調値Ａ及び階調値Ｂは、例えば、１及び２５４である。しかしながら、階調値Ａを１より大きい値とし、階調値Ｂを２５４より小さい値とすることもできる。これは、高濃度領域や低濃度領域では濃度の段差が視認されにくいからである。

このように、区間Ｄと区間Ｅのディザマトリクスの各サブマトリクスに濃度変化を持たせるのみならず、両区間の露光面積率の変化範囲を重複（オーバラップ）させる。これにより、境界部がより混ざり合って見えることで視認され難くなる。

＜第三実施形態＞
続いて、第三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。本実施形態において、画像処理部１０１は、濃度補正処理部１０１ｚによる補正後の階調値に基づき、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの現像領域を決定する。なお、現像領域のサイズは、濃度補正処理部１０１ｚによる補正後の階調値が増加する程、大きくなる。そして、ＰＷＭ制御部１０１ｃは、決定した現像領域にトナーが付着する様にＰＷＭ信号を生成する。これにより、トナー像のレベルでより適切に微小な濃度変動を生じさせることができる。また、画像形成装置の設置環境や積算印刷枚数により露光面積と現像面積の関係が変化するが、現像領域を決定することで、この関係を考慮し、より区間境界部における縦スジ状の画像不良を抑えることができる。

図１５（Ａ）は、ディザマトリクス内の８１個の画素が総て同じ階調値である場合の、階調値と現像領域との関係を示す図であり、代表として、階調値が０、１１４、１４３、２５５の場合を示している。なお、図の網掛け部分が現像領域に対応する。階調値０（ベタ白画像）では、総てのサブマトリクスが現像されない。階調値１１４、階調値１４３では、各サブマトリクス内の所定領域が現像される。階調値２５５（ベタ黒画像）では、総ての領域が現像される。

図１５（Ｂ）は、階調値０、１１４、１４３、２５５における各サブマトリクスの現像面積率を示している。なお、サブマトリクスの現像面積率とは、サブマトリクス全体の面積に対する現像領域の面積の比である。図１５（Ｂ）に示す様に、階調値１１４では、サブマトリクス＃５の現像面積率が４２％、サブマトリクス＃１、＃６、＃７、＃８の現像面積率が４７％、サブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９の現像面積率が３７％である。よって、階調値１１４において、現像面積率の平均値は４２％、最大値は４７％、最小値は３７％であり、最大値−最小値は１０％である。階調値１４３では、サブマトリクス＃５の現像面積率が５６％、サブマトリクス＃１、＃６、＃７、＃８の現像面積率が６１％、サブマトリクス＃２、＃３、＃４、＃９の現像面積率が５１％である。よって、階調値１４３において、現像面積率の平均値は５６％、最大値は６１％、最小値は５１％であり、最大値−最小値は１０％である。

図１６は、全画素の階調値が１１４である画像の現像パターンを示す図である。なお、図１６は、区間Ｄと区間Ｅの境界部を示している。図９に示す様に、濃度補正処理後の階調値は、区間Ｄでは１１４であり、区間Ｅでは１４３である。よって、図１５に示す様に、区間Ｄ及び区間Ｅのディザマトリクスの現像面積率の平均値は、それぞれ４２％及び５６％になる。よって、像高による単位長さ当たりの露光量の変化により、区間Ｄの全体における平均濃度と区間Ｅの全体における平均濃度は略同じとなる。なお、境界部の近傍における単位長さ当たりの露光量の差は小さい。この場合、第一実施形態で述べた様に、ディザマトリクスの各サブマトリクスの現像面積率が同じであると、境界に沿ったスジが視認され得る。しかしながら、第一実施形態と同様に、本実施形態でもディザマトリクスの各サブマトリクスの現像面積率を異ならせているため、区間境界部で濃度段差による縦スジが見えることが抑制される。

＜第四実施形態＞
続いて、第四実施形態について第三実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、ディザマトリクス内の各サブマトリクスの現像面積率の変化をより大きくし、これにより、副走査方向にスジ状の画像不良が生じることを更に安定して抑制する。

図１７（Ａ）は、図１５（Ａ）と同様に、階調値０、１１４、１４３、２５５における各サブマトリクスの現像領域を示している。また、図１７（Ｂ）は、図１５（Ｂ）と同様に階調値０、１１４、１４３、２５５における各サブマトリクスの現像面積率を示している。なお、階調値１１４及び１４３の現像面積率の平均値は、それぞれ、４２％及び５６％と、第三実施形態と同様である。しかしながら、階調値１１４及び１４３の現像面積率の最大値と最小値の差は、それぞれ３６％と、第三実施形態の１０％より大きくしている。

図１８は、第三実施形態の図１６に対応する図である。第三実施形態と同様に、区間Ｄのディザマトリクスの現像面積率の平均値は４２％であり、区間Ｅのディザマトリクスの現像面積率の平均値は５６％である。よって、この現像面積率の違いは、像高による走査速度の変動による露光量の違いと相殺され、区間Ｄの全体における平均濃度と区間Ｅの全体における平均濃度の差は小さくなる。

また、図１７（Ｂ）に示す様に、区間Ｄのサブマトリクスの現像面積率の最大値は６０％であり、区間Ｅのサブマトリクスの現像面積率の最小値は３８％である。この様に、本実施形態では、区間Ｅの現像面積率の平均値を、区間Ｄより大きくするのみならず、区間Ｅの現像面積率の最小値を区間Ｄの現像面積率の最大値以下としている。より一般的に述べると、まず、異なる区間Ｘ及び区間Ｙで隣接する２つのディザマトリクスのうち、軸上像高に近い区間Ｘのディザマトリクスをαとし、最軸外像高に近い区間Ｙのディザマトリクスをβとする。そして、濃度補正処理部１０１ｚが区間Ｘでは、第１階調値を０より大きい第２階調値に変換し、区間Ｙでは、第１階調値を第２階調値より大きく、２５５以下の第３階調値に変換するものとする。なお、第１階調値は、階調値Ａ以上、かつ、階調値Ｂ以下の範囲内の階調値である。また、総ての画素が第２階調値であるディザマトリクスαの現像面積率の平均値をＴαとし、最大値をＴαｍａｘとする。また、総ての画素が第３階調値であるディザマトリクスβの現像面積率の平均値をＴβとし、最小値をＴβｍｉｎとする。本実施形態では、以下の関係が成り立つ様に現像面積を制御する。
Ｔα＜Ｔβ
Ｔαｍａｘ≧Ｔβｍｉｎ
なお、階調値Ａ及び階調値Ｂは、例えば、１及び２５４である。しかしながら、階調値Ａを１より大きい値とし、階調値Ｂを２５４より小さい値とすることもできる。これは、高濃度領域や低濃度領域では濃度の段差が視認されにくいからである。

このように、区間Ｄと区間Ｅのディザマトリクスの各サブマトリクスに濃度変化を持たせるのみならず、両区間の現像面積率の変化範囲を重複（オーバラップ）させる。これにより、境界部がより混ざり合って見えることで視認され難くなる。

＜その他＞
以上、各実施形態についての説明を行ったが、本発明は上述した各実施形態に限定されない。例えば、上述した各実施形態では、スクリーン角度のないディザマトリクスを使用していたが、例えば、４５°といった、スクリーン角度が設けられたディザマトリクスを使用することができる。また、上述した実施形態は、光源４０１の発光輝度を一定とするものであったが、像高に応じて光源の発光輝度を調整する構成であっても良い。なお、像高に拘わらず、単位長さ辺りの露光量が一定となるよう発光輝度を調整する構成であっても、像高に応じて光ビームのスポット形状が変化し濃度変動が生じる場合がある。そのような構成においても、本発明を適用することで、同様の効果を得ることが可能である。

また、上述した実施形態は、図９に示す様に、隣接する区間の濃度補正後の階調値の差を２８〜２９とする構成であった。しかしながら、本発明は、隣接する区間の階調値の差がより小さな値、例えば、階調値の最小単位である１とする構成にも適用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。つまり、主走査方向に分割された区間毎に階調値の補正を行うと、たとえ副走査方向に連なることがなければ目立たない程度の僅かな階調値の差であっても、それが区間の境界に沿って副走査方向に連なると縦スジとなって見えてしまう。このような場合にも、隣接する二区間の一方または両者において、ディザマトリクスのサブマトリクス単位で露光面積率や現像面積率を変化させることで、縦スジを抑制可能である。この様に、主走査方向に走査速度が変化する光走査装置を用いる場合においても、縦スジを抑制することができる。

また、上述した実施形態は、ディザマトリクスのサブマトリクス内において露光領域が結合され、サブマトリクス内に単一のドット像が形成される構成であった。しかしながら、本発明は、サプマトリクス内の露光領域が結合されず、サブマトリクス内に複数のドット像が形成される構成にも適用可能である。図１９は、ディザマトリクスの総ての画素の階調値が同じである場合において、サブマトリクス内に複数のドット像が形成される例を示している。図１９では、サブマトリクス＃１、＃６、＃７及び＃８には５個のドット像が形成されている。また、サブマトリクス＃５には、４個のドット像が形成されている。さらに、サブマトリクス＃２、＃３、＃４及び＃９には３個のドット像が形成されている。このような構成によっても、サブマトリクス単位で露光面積率や現像面積率を変化させることができ、同様の効果を得ることが可能である。

なお、上述した実施形態では、サブマトリクス構造を有するディザマトリクスの構成を例に説明したが、これに限定されるものではない。このような構造でなくても、一定面積毎、或いは、一定面積でなくても複数の画素により構成される所定のエリア毎にドット像の大きさ、個数、あるいはそれらの両者を調整し、露光面積率や現像面積率を変化させることで、同様の効果を得ることが可能である。

さらに、上述した第一実施形態では、ディザマトリクスの総ての画素の階調値が同じであり、かつ、その最大値（２５５）や最小値（０）と異なると、当該ディザマトリクスの少なくとも１つのサブマトリクスの露光領域のサイズが他とは異なるものとした。しかしながら、より一般的な構成として、ディザマトリクスの総ての画素の階調値が同じ、かつ、所定範囲内、つまり、階調値Ａ以上、かつ、階調値Ｂ以下のときに、当該ディザマトリクスの少なくとも１つのサブマトリクスの露光領域のサイズを他とは異ならせる構成とすることもできる。なお、階調値Ａは１より大きく、階調値Ｂを２５４より小さい値である。これは、高濃度領域や低濃度領域では濃度の段差が視認されにくいからである。

［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 (19)

1. 感光体と、
   第１画像データの各画素の階調値を前記感光体における画素の主走査方向の位置に応じて補正する補正処理を行って第２画像データを生成する補正手段と、
   複数のサブマトリクスを含むディザマトリクスであって、各サブマトリクスが複数の画素を含む前記ディザマトリクスにより前記第２画像データをハーフトーン処理し、形成する画像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前記形成する画像の露光領域に基づき、前記主走査方向の位置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、
   前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであり、かつ、所定範囲内であると、前記ハーフトーン処理による当該ディザマトリクス内の少なくとも１つのサブマトリクスの露光領域のサイズは、当該ディザマトリクスの他のサブマトリクスの露光領域のサイズとは異なることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ディザマトリクスの前記複数のサブマトリクスは、第１サブマトリクスと第２サブマトリクスとを含み、
   前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであり、かつ、前記所定範囲内であるとき、前記第１サブマトリクスと前記第２サブマトリクスの露光領域のサイズは異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ディザマトリクスの前記主走査方向の位置が同じ複数のサブマトリクスのうちの少なくとも１つは前記第１サブマトリクスであり、かつ、少なくとも１つは前記第２サブマトリクスであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ディザマトリクスの前記主走査方向とは直交する副走査方向の位置が同じ複数のサブマトリクスのうちの少なくとも１つは前記第１サブマトリクスであり、かつ、少なくとも１つは前記第２サブマトリクスであ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. 前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであるとき、当該階調値の増加に応じて前記第１サブマトリクス及び前記第２サブマトリクスの露光領域は異なる様に増加することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記補正手段は、前記補正処理において、前記主走査方向に沿った複数の区間を単位として前記第１画像データを補正して前記第２画像データを生成し、前記複数の区間の第１区間の第１階調値を最小値より大きい第２階調値に変換し、前記複数の区間の前記第１区間に隣接する第２区間の前記第１階調値を前記第２階調値より大きく、かつ、最大値より小さい第３階調値に変換す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、ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの露光領域のサイズは、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの露光領域のサイズより大きく、かつ、ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光領域のサイズの最小値は、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光領域のサイズの最大値以下であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記ハーフトーン処理において、ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光領域のサイズは異なり、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの露光領域のサイズは異なることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 感光体と、
   第１画像データの各画素の階調値を前記感光体における画素の主走査方向の位置に応じて補正する補正処理を行って第２画像データを生成する補正手段と、
   前記第２画像データに基づき複数のサブマトリクスを含むディザマトリクスの各サブマトリクスの現像領域を判定する判定手段と、
   前記判定手段が判定した各サブマトリクスの現像領域が現像される様に、前記主走査方向の位置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、
   前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであり、かつ、所定範囲内であるとき、前記判定手段が判定する当該ディザマトリクス内の少なくとも１つのサブマトリクスの現像領域のサイズは、当該ディザマトリクスの他のサブマトリクスの現像領域のサイズとは異なることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記ディザマトリクスの前記複数のサブマトリクスは、第１サブマトリクスと第２サブマトリクスとを含み、
    前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであり、かつ、前記所定範囲内であるとき、前記第１サブマトリクスと前記第２サブマトリクスの現像領域のサイズは異なることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記ディザマトリクスの前記主走査方向の位置が同じ複数のサブマトリクスのうちの少なくとも１つは前記第１サブマトリクスであり、かつ、少なくとも１つは前記第２サブマトリクスであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記ディザマトリクスの前記主走査方向とは直交する副走査方向の位置が同じ複数のサブマトリクスのうちの少なくとも１つは前記第１サブマトリクスであり、かつ、少なくとも１つは前記第２サブマトリクスであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２画像データが示すディザマトリクス内の各画素の階調値が同じであるとき、当該階調値の増加に応じて前記第１サブマトリクス及び前記第２サブマトリクスの現像領域は異なる様に増加することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記補正手段は、前記補正処理において、前記主走査方向に沿った複数の区間を単位として前記第１画像データを補正して前記第２画像データを生成し、前記複数の区間の第１区間の第１階調値を最小値より大きい第２階調値に変換し、前記複数の区間の前記第１区間に隣接する第２区間の前記第１階調値を前記第２階調値より大きく、かつ、最大値より小さい第３階調値に変換することを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの現像領域のサイズは、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの現像領域のサイズより大きく、かつ、ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの現像領域のサイズの最小値は、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの現像領域のサイズの最大値以下であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. ディザマトリクスの各画素が前記第３階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの現像領域のサイズは異なり、ディザマトリクスの各画素が前記第２階調値であるときの当該ディザマトリクスの各サブマトリクスの現像領域のサイズは異なることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記所定範囲は、階調値の最小値と最大値を除く範囲であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. ディザマトリクスの前記複数のサブマトリクスのサイズは等しいことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記主走査方向の位置に応じて、前記走査手段により前記感光体に光を照射して潜像を形成するための画像クロックの周波数を補正する画像クロック補正手段、を備えることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。