JP6882889B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。

従来、露光部が露光信号に応じて光ビームを出射して感光体の表面に静電潜像を形成し、静電潜像に対してトナーを付着させることで現像するレーザビームプリンタや複写機等、いわゆる電子写真方式の画像形成装置が知られている。この電子写真方式の画像形成装置の露光部に採用される露光方式として、ＬＥＤ露光方式やレーザ露光方式が知られている。ＬＥＤ露光方式では、発光部である複数のＬＥＤ素子が感光体の長手方向に配置され、さらに、ＬＥＤ素子が出力する光を感光体上に集光するレンズも複数設けられる。レーザ露光方式では、発光部である半導体レーザによりレーザ光を出射する光源部、光源部からのレーザ光をポリゴンミラーにより偏向走査する偏向走査部、光源部からのレーザ光を偏向走査部に導き且つ偏向走査部で偏向走査されたレーザ光を像保持体上に結像する複数のレンズが設けられる。

このような画像形成装置では、感光体の表面に結像する光の強度分布の形状（以下、スポット形状）は略円形であることが望ましい。また、光強度分布の大きさ（以下、スポット径）は、感光体表面の位置に依らず略均一であることが望ましい。通常、発光部からの出力光はレンズ群を通過した後、感光体表面に略均一のスポット径で結像するように設計される。しかしながら近年では、小型化やコストダウンを目的としてレンズ特性を簡略化し、スポット径が必ずしも均一とならないように設計される例も見られる。また、スポット径が均一となるように設計された場合であっても、構成する部品や支持体などの製造誤差や組み立て誤差による歪みや経年劣化の影響で、スポット径が変化して不均一となることがある。そしてこのスポット径の不均一さが、出力画像の主走査位置による階調特性の差となり、面内濃度ムラを生じさせるという問題があった。

またスポット径の不均一さの他にも、感光層の厚みの不均一さや現像でのトナー搬送ムラ等、様々な作像特性ムラにより面内濃度ムラが生じうる。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、複数の主走査位置に階調特性検知用のテスト画像を形成し、その読み取り結果から主走査位置毎の階調特性を取得して、階調補正を行う技術が開示されている。特許文献１では、中間転写ベルト上に転写されたテスト画像を、複数の主走査位置で中間転写ベルトに対向して設置されているセンサを用いて検知する事で階調特性を取得し、各主走査位置に対応して適用する階調補正パラメータを生成する。

特開２０１５−０１１２１８号公報

しかしながら、従来技術は感光体上の主走査位置に応じて異なる複数の階調補正パラメータを用いるため、ハーフトーン（以下、ＨＴ）処理後の網点形状が大きく異なる場合が生じうる。この場合、出力画像の質感や粒状感が異なって知覚されたり、階調補正パラメータの切り替えが起こる境界の位置がスジとして視認されたりといった画質弊害が生じうる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、感光体上の位置に応じて異なる複数の階調補正パラメータを用いて階調補正を行うことで面内濃度ムラを抑制しつつ、そのような階調補正による画質弊害を抑制できる画像形成技術の提供にある。

本発明のある態様は画像形成装置に関する。この画像形成装置は、画像の形成に係るパラメータに応じて異なる階調補正処理を階調データに対して行い、補正データを生成する補正手段と、
前記パラメータに応じて異なるハーフトーン処理を前記補正データに対して行い、ハーフトーンデータを生成する処理手段と、
前記ハーフトーンデータを用いて画像を形成する形成手段を制御する制御手段と、を備え、
前記処理手段は、前記階調データの階調値が同じ場合の前記ハーフトーンデータのドット形状またはドット配置もしくはその両方が、主走査方向の中央部から端部にかけて変化するように前記ハーフトーンデータを生成する。

本発明によれば、感光体上の位置に応じて異なる複数の階調補正パラメータを用いて階調補正を行うことで面内濃度ムラを抑制しつつ、そのような階調補正による画質弊害を抑制できる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成図。 図１の画像形成部の構成図。 図１の画像処理部の構成を説明するブロック図。 図３の階調補正部の構成を説明するブロック図。 図３のＨＴ処理部の構成を説明するブロック図。 図６（ａ）〜（ｃ）は、図３の画像処理部が行う処理のフローチャート。 階調補正テーブルについての判定条件を示す模式図。 ＨＴマトリクスについての判定条件を示す模式図。 第１の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図。 不安定画素の説明図。 第２の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図。 第３の実施の形態に係る画像処理部の構成を説明するブロック図。 図１２の階調補正部の構成を説明するブロック図。 図１２のＨＴ処理部の構成を説明するブロック図。 第４の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図。 隣り合う二つの区間の境界付近でＨＴマトリクスが選択される確率を示す説明図。 異なる複数の入力階調について、本実施の形態に係るＨＴ処理を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明の実施の形態は以下の実施の形態に限定されるものではない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、電圧、電流あるいは抵抗などに付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値あるいは抵抗値を表すものとして用いることがある。

実施の形態では、電子写真方式を用いた画像形成のための画像形成装置において、主走査方向の位置毎にスポット径に応じた階調補正を行い、かつ、スポット径に応じて異なるＨＴを階調補正後のデータに適用する。特に、スポット径とＨＴとの関係は、階調補正前の階調が同じであればＨＴ処理（ハーフトーン処理）後の網点形状が類似になるように設定される。これにより、スポット径に応じた階調補正による面内濃度ムラの抑制を実現しつつ、ＨＴ処理による画質の劣化を無くすか抑えることができる。尚、感光層の厚みの不均一さを原因とする濃度ムラを補正するために、副走査方向の位置に応じて階調補正を行い、かつ、副走査方向の位置に応じて異なるＨＴを階調補正後のデータに適用することも可能である。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置１００の構成図である。画像形成装置１００は、画像処理部１６０と、画像形成制御部１７０と、を有する。また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１０に沿って、画像形成部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、二次転写装置１２０、中間転写ベルト１１０用の第１クリーニング装置１４０を有する。さらに、二次転写装置１２０の下流側には、定着装置１３０が配置されている。

図２は、図１の画像形成部１５０ａの構成図である。画像形成部１５０ａは、感光体１５１ａと、帯電装置１５２ａと、露光装置１５３ａと、現像装置１５４ａと、一次転写装置１５５ａと、第２クリーニング装置１５６ａと、を有する。他の画像形成部１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄのそれぞれは、図２に示される画像形成部１５０ａの構成と同様の構成を有する。

以上の構成による画像形成装置１００の動作を説明する。
画像形成制御部１７０は、画像処理部１６０が処理した画像データに応じて画像形成部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄを制御し、それぞれの感光体上に各色のトナー像を形成させ、中間転写ベルト１１０に一次転写させる。

画像形成装置１００で用いられるトナーは一般に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色である。本実施の形態では、画像形成部１５０ａはＣトナー、画像形成部１５０ｂはＭトナー、画像形成部１５０ｃはＹトナー、画像形成部１５０ｄはＫトナーを使用する。なお、画像形成部及び使用する色は４種類に限られない。例えば、白トナーやクリアトナーが使用されてもよい。また、各色の画像形成部の順番も本実施の形態の順番に限定されず、任意でよい。

画像形成部１５０ａが有する感光体１５１ａは、外周面に帯電極性が負極性である有機光導電体層を有し、矢印Ｒ３の向きに回転する。帯電装置１５２ａには負極性の電圧が印加される。帯電装置１５２ａは、感光体１５１ａの表面に帯電粒子を照射することにより、感光体１５１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１５３ａは、画像データに応じた光を感光体１５１ａ上に照射する。これにより、帯電した感光体１５１ａの表面に静電潜像が形成される。現像装置１５４ａは、略等速度で回転する現像ローラを用いて、負極性に帯電させたトナーを感光体１５１ａへ供給する。これにより、現像装置１５４ａは、感光体１５１ａ上の静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を反転現像する。一次転写装置１５５ａには正極性の電圧が印加される。一次転写装置１５５ａは、負極性に帯電している感光体１５１ａ上に担持されたトナー像を、矢印Ｒ１の向きに移動する中間転写ベルト１１０へ一次転写する。第２クリーニング装置１５６ａは、一次転写装置１５５ａを通過した感光体１５１ａ上に残留した残トナー像を除去する。

以上、画像形成部１５０ａの動作について説明したが、他の画像形成部１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄも同様に動作する。カラー画像を形成する場合、色のそれぞれに対応する画像形成部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄは、上記の帯電、露光、現像、一時転写、クリーニングの各工程を所定の時間ずつタイミングをずらして実行する。その結果、中間転写ベルト１１０上には、４色のトナー像が重なったカラー画像が形成される。

二次転写装置１２０は、中間転写ベルト１１０に担持されたトナー像を、矢印Ｒ２の向きに移動する記録媒体Ｐへ二次転写する。定着装置１３０は、トナー像が二次転写された記録媒体Ｐに加圧や加熱などの処理を施し、画像を定着させる。第１クリーニング装置１４０は、二次転写装置１２０を通過した中間転写ベルト１１０上に残留した残トナーを除去する。

図３は、図１の画像処理部１６０の構成を説明するブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。以下の他のブロック図についても同様である。

画像処理部１６０は外部からの入力として画像データ（例えばＲＧＢ各８ｂｉｔ）を各画素の位置情報（例えば、画素位置）と合わせて受け取る。画像処理部１６０は、色分解部３１０と、階調補正部３２０と、ＨＴ処理部３３０と、を含む。色分解部３１０は入力された画像データを各色の階調データ（例えばＣＭＹＫ）に変更する。階調補正部３２０は、各色の階調データに対して、画素位置に基づいた階調補正処理を行って各色の補正データに変換する。ＨＴ処理部３３０は、各色の補正データに対して、画素位置に基づいたＨＴ処理を行って各色のＨＴデータ（ハーフトーンデータ）に変換する。画像処理部１６０はこのようにして生成されたＨＴデータを画像形成制御部１７０に出力する。

図４は、図３の階調補正部３２０の構成を説明するブロック図である。階調補正部３２０は、階調補正テーブル保持部３２１と、階調補正テーブル選択部３２２と、補正データ生成部３２３と、を有する。階調補正テーブル保持部３２１は、複数の異なる画素位置のそれぞれに対応した階調補正テーブルを保持している。階調補正テーブル選択部３２２は、階調補正テーブル保持部３２１が保持している複数の階調補正テーブルから、入力された画素位置に対応する階調補正テーブルを選択する。補正データ生成部３２３は、選択された階調補正テーブルに従って階調データを補正データに変換する。

図５は、図３のＨＴ処理部３３０の構成を説明するブロック図である。ＨＴ処理部３３０は、ＨＴマトリクス保持部３３１と、ＨＴマトリクス選択部３３２と、ＨＴデータ生成部３３３と、を有する。ＨＴマトリクス保持部３３１は、複数の異なる画素位置のそれぞれに対応したＨＴマトリクス（ハーフトーンマトリクス）を保持している。ＨＴマトリクス選択部３３２は、ＨＴマトリクス保持部３３１が保持している複数のＨＴマトリクスから、入力された画素位置に対応するＨＴマトリクスを選択する。ＨＴデータ生成部３３３は、選択されたＨＴマトリクスに従って補正データをＨＴデータに変換する。

図６（ａ）〜（ｃ）は、図３の画像処理部１６０が行う処理のフローチャートである。図６（ａ）に示されるように、ステップＳ６１０で色分解部３１０は色分解処理を行って画像データを階調データに変換する。ステップＳ６２０で階調補正部３２０は階調補正処理を行って階調データを補正データに変換する。ステップＳ６３０でＨＴ処理部３３０はＨＴ処理を行って補正データをＨＴデータに変換して出力する。

図６（ｂ）を用いて、ステップＳ６２０で階調補正部３２０が行う階調補正処理について詳細に説明する。ステップＳ６２１では、階調補正部３２０は入力された階調データを構成する画素の中に未処理の画素があるか判定する。階調補正部３２０は、真であればステップＳ６２２に進み、そうでなければ階調補正処理を終了する。ステップＳ６２２では、階調補正部３２０は処理対象の画素を指定する。例えば階調補正部３２０は入力された階調データを構成する画素の中から未処理の画素を一つ選択して、それを処理対象の画素として指定する。ステップＳ６２３では、階調補正部３２０はステップＳ６２２で指定された処理対象の画素の画素位置を取得する。本実施の形態では画素位置として、当該画素が画像の左端部から何画素目かを示す情報を用いる。なお画素位置はこれに限定されず、ドラム上の基準位置（例えば感光体の左端部や、中央部など）からの距離で定めてもよいし、ＢＤ信号（水平同期信号）を基準とする書き込み時刻で定めてもよい。

ステップＳ６２４では、階調補正部３２０は階調補正テーブルを選択する。階調補正テーブル保持部３２１は、複数の異なる画素位置のそれぞれに対応した階調補正テーブルを保持している。階調補正テーブル選択部３２２は画素位置に基づいて、例えば図７に示されるような予め定めた判定条件に従い、階調補正テーブル保持部３２１が記憶している複数の階調補正テーブルの中から一つを選択する。図７は、階調補正テーブルについての判定条件を示す模式図である。

なお、本実施の形態では画像データが横方向５０００画素で構成され、画像データが横方向に５つの区間９０２、９０４、９０６、９０８、９１０に分割され、各区間が画素位置を表し、それぞれの区間すなわちそれぞれの画素位置で異なる階調補正テーブルを用いる場合を説明する。しかしながら、これに限られず、画素数や分割数は任意でよく、分割毎に区間の幅が異なってもよい。

ステップＳ６２５では、階調補正部３２０は補正データを生成する。階調補正部３２０は、ステップＳ６２４で選択した階調補正テーブルを用いて、入力された階調データの階調値を補正して補正データを生成する。次に処理はステップＳ６２１に進み、未処理画素が無くなるまで上記の処理が繰り返される。

図６（ｃ）を用いて、ステップＳ６３０でＨＴ処理部３３０が行うＨＴ処理について詳細に説明する。ステップＳ６３１では、ＨＴ処理部３３０は入力された補正データを構成する画素の中に未処理の画素があるか判定する。ＨＴ処理部３３０は、真であればステップＳ６３２に進み、そうでなければＨＴ処理を終了する。ステップＳ６３２では、ＨＴ処理部３３０は、処理対象の画素を指定する。例えばＨＴ処理部３３０は、入力された補正データを構成する画素の中から未処理の画素を一つ選択して、それを処理対象の画素として指定する。ステップＳ６３３では、ＨＴ処理部３３０はステップＳ６３２で指定された処理対象の画素の画素位置を取得する。ここで取得される画素位置は、ステップＳ６２３で取得された画素位置と同一である。

ステップＳ６３４では、ＨＴ処理部３３０はＨＴマトリクスを選択する。ＨＴマトリクス保持部３３１は、複数の異なる画素位置のそれぞれに対応したＨＴマトリクスを保持している。ＨＴマトリクス選択部３３２は画素位置に基づいて、例えば図８に示されるような予め定めた判定条件に従い、ＨＴマトリクス保持部３３１が記憶している複数のＨＴマトリクスの中から一つを選択する。図８は、ＨＴマトリクスについての判定条件を示す模式図である。なお、ＨＴマトリクスについての判定条件は、ステップＳ６２４で説明した階調補正テーブルについての判定条件に対応してもよく、例えば同一であってもよい。

ステップＳ６３５では、ＨＴ処理部３３０はＨＴデータを生成する。ＨＴ処理部３３０は、ステップＳ６３４で選択されたＨＴマトリクスを用いて、入力された補正データからＨＴデータを生成する。次に処理はステップＳ６３１に進み、未処理画素が無くなるまで上記の処理が繰り返される。

ＨＴマトリクスの設計について説明する。本実施の形態では、画素位置に応じて異なる階調補正テーブルを用いた階調補正処理を行い、さらにその階調補正処理に応じて異なるＨＴマトリクスを用いたＨＴ処理を行う。

図９は、第１の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図である。なお、階調補正処理およびＨＴ処理はＣＭＹＫの各色に対して行われるが、図９ではＣ色のデータ（画像形成部１５０ａに対応）の推移が示される。ここでは、入力の画像データが主走査方向に同じ濃度の画素が続く均一画像を表す場合を例に説明する。この場合、画像データに対して色分解処理を行って得られる階調データは、図９に示されるように、画素位置に依らず同じ階調となる。

画像処理部１６０はこの階調データに対して階調補正処理を行い、図９に示されるような補正データを生成する。階調補正処理では、スポット径のムラ等の作像特性ムラを打ち消すように補正データを生成する。例えば感光体１５１ａの左端部では濃く、右端部では薄くといったように、入力される階調データでは同じ階調値でも出力される補正データでは画素位置によって異なる階調となる。

この補正データに対し、通常のＨＴ処理を行った場合のＨＴデータの一例が図９にＨＴデータ（比較）として示される。また、本実施の形態に係るＨＴ処理を行った場合のＨＴデータが図９にＨＴデータ（実施例）として示される。図９中の小正方形がＨＴデータの１画素に対応し、黒い小正方形はレーザを発光させる点灯画素（または全点灯画素）を、白い小正方形はレーザを発光させない非点灯画素を、それぞれ表す。また黒白半々の小正方形は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）等を用いて全点灯画素よりも少ない光量でレーザを発光させる半点灯画素を表す。図９のＨＴデータ（比較）、ＨＴデータ（実施例）のいずれのＨＴデータも、補正データの階調（濃さ）に応じた割合の点灯画素（および半点灯画素）を含んでいる。これにより補正データの階調に応じた光量のレーザ光が感光体１５１ａに照射され、作像特性ムラが打ち消されて所望の濃度画像が得られる。

しかしながら、通常のＨＴ処理を行う場合には、図９のＨＴデータ（比較）で示されるように各画素位置でのドット（連結されている点灯画素の集まり）形状が他の画素位置でのドット形状と大きく異なる。これにより、出力画像の粒状感が画像上の位置により異なって知覚されたり、階調補正テーブルを切り替える境界の位置がスジとして視認されたりといった画質弊害が生じうる。

そこで本実施の形態に係るＨＴ処理は、図９に示されるように、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間でドット形状が類似するように予め設計されている。このような処理により、出力画像の粒状感の違いが知覚されにくくなり、あるいはまた境界の位置に生じうるスジを抑制または除去することができる。

図９では、ある入力階調の均一画像を例として説明したが、本実施の形態に係るＨＴ処理は他の全ての入力階調についても上記の類似性を持つように設計されている。図１７は、異なる複数の入力階調について、本実施の形態に係るＨＴ処理を説明する図である。図１７では、３つの入力階調と２つの画素位置について説明するが、他の入力階調や他の画素位置についても同様である。図１７の「階調データ」の行は、色分解処理後の（階調補正前の）階調データを示している。各矩形内の数字は階調値を示し、０が白に、９が黒に対応する。図１７の「補正データＡ」、「補正データＢ」の行はそれぞれ、「階調データ」の階調値に対して画素位置Ａ、画素位置Ｂに対応する階調補正処理を行った後の補正データ（補正後の階調値）である。図１７の「ＨＴデータＡ」、「ＨＴデータＢ」の行はそれぞれ、「補正データＡ」、「補正データＢ」の補正後階調値に対して画素位置Ａ、画素位置Ｂに対応するＨＴ処理を行った後のＨＴデータである。

図１７の「ＨＴデータＡ」の左列・中列・右列を比較してわかるように、各画素位置のＨＴマトリクスには（通常のＨＴ処理のＨＴマトリクスがそうであるように）階調方向の連続性がある。すなわち、ある階調でＯＮとなる画素（図１７で黒く塗りつぶしたマス）は、より大きな階調でもＯＮとなるように設計されている。図１７の「ＨＴデータＢ」においても同様である。

本実施の形態では、この階調方向の連続性と、上述の隣のまたは近くの画素位置の間でのドット形状の類似性と、を両立するようＨＴマトリクスを設計する。その結果、異なる画素位置の間で階調補正後の補正データが同じ場合でも、ドット形状は必ずしも同じにならない（偶然同じになることもある）。実際、図１７の「ＨＴデータＡ」の左列と図１７の「ＨＴデータＢ」の中列とはいずれも補正データの階調値が３の場合のＨＴデータを示しているが、ドット形状が異なる。また図１７の「ＨＴデータＡ」の中列と図１７の「ＨＴデータＢ」の右列とはいずれも補正データの階調値が５の場合のＨＴデータを示しているが、ドット形状が異なる。ドット形状については、図１７の左列（入力の階調データ＝２）、中列（入力の階調データ＝４）、右列（入力の階調データ＝６）のいずれにおいても、「ＨＴデータＡ」のドット形状と「ＨＴデータＢ」のドット形状とは似ている。より具体的には、左列についてはいずれも縦長の長方形となるよう、中列については上段が右方向に出っ張るよう、右列については横長の長方形となるよう、設計されている。

なお、ＨＴマトリクスには上記の「階調方向の連続性」など他の制約も多く、これらの制約を満たしながら、全ての画素位置に亘ってドット形状を類似させようとすると、設計が複雑になる場合がある。そこで、隣接あるいは近接する領域の間でドット形状の類似性を担保し、離れた領域では類似性の制約を課さない設計を採用してもよい。図９に示される例では、左端区間９０２（画素位置＝０〜画素位置＝１０００）と右端区間９１０（画素位置＝４０００〜画素位置＝５０００）との間でのドット形状の類似性を比較すると、ＨＴデータ（比較）とＨＴデータ（実施例）とで（９０度回転を除いて）違いはない。しかしながら、隣接する区間の間でのドット形状の類似性を比較すると、ＨＴデータ（比較）よりもＨＴデータ（実施例）のほうが類似性が高いといえる。また、隣接しないが近接する区間の間（例えば、左端区間９０２と中央区間９０６（画素位置＝２０００〜画素位置＝３０００）の間、中央区間９０６と右端区間９１０との間）でのドット形状の類似性を比較すると、ＨＴデータ（比較）よりもＨＴデータ（実施例）のほうが類似性が高いといえる。また、ＨＴデータ（実施例）では、ドット形状が中央区間９０６から左端区間９０２または右端区間９１０にかけて徐々に変化している。これらにより、出力画像の粒状感の違いが知覚されにくくなり、あるいはまた境界の位置に生じうるスジを抑制または除去することができる。

本実施の形態では、各色のトナー像を重ねてカラー画像を形成する場合を説明したが、これに限られず、本実施の形態の技術的思想は単一色でモノクロ画像を形成する場合にも適用できる。

以上、本実施の形態に係る画像形成装置１００によると、粒状感のムラや境界の位置に生じうるスジなどの画質弊害を抑制しつつ、感光体上の位置に応じて異なる階調補正パラメータを用いて階調補正を行うことで面内濃度ムラを抑制または除去できる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間でドット形状が類似するようにＨＴ処理を行う場合について説明した。第２の実施の形態では、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間で後述する「不安定画素」の数が一致するようにＨＴ処理を行う場合について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、ＨＴマトリクス保持部３３１が保持するＨＴマトリクスの設計が異なる。その他の構成や処理ステップは共通であるため、説明を省略する。

図１０は、不安定画素１００１の説明図である。図１０は補正データの一画素を表すＨＴデータの画素の集まり１０００を示す。集まり１０００は９個の画素からなり、図１０の例では一つの全点灯画素１００３と、二つの半点灯画素１００２、１００３を含む。本実施の形態において不安定画素とは、主走査方向に全点灯画素１００３と隣接しない半点灯画素１００１である。半点灯画素１００２のように主走査方向に全点灯画素１００３と隣接するものは、不安定画素ではない。ＨＴデータが不安定画素を含むと、感光体の表面に形成される静電潜像がぼけるため、トナー付着が不安定となり、粒状感が悪化する。つまり、ＨＴデータに含まれる不安定画素の数が異なると、粒状感が異なって知覚される。図９のＨＴデータ（比較）で示したように、通常のＨＴ処理を行った場合、不安定画素の数が１の区間と０の区間とが混在することがあり、粒状感のムラを生じさせてしまう。例えば、図９において画素位置＝３０００〜画素位置＝４０００の区間９０８は不安定画素の数が１の区間であり、他の区間は不安定画素の数が０の区間である。

本実施の形態では、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間で不安定画素の数が同じとなるようにＨＴ処理を行うことで、粒状感を均一にする。

図１１は、第２の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図である。なお、階調補正処理およびＨＴ処理はＣＭＹＫの各色に対して行われるが、図１１ではＣ色のデータ（画像形成部１５０ａに対応）の推移が示される。図１１の階調データ、補正データはそれぞれ図９の階調データ、補正データと同様である。

本実施の形態のＨＴ処理を行った場合のＨＴデータの一例を図１１のＨＴデータ（１）に示す。５つの区間全てで不安定画素の数は１に統一されている。本実施の形態のＨＴ処理を行った場合のＨＴデータの別の例を図１１のＨＴデータ（２）に示す。５つの区間全てで不安定画素の数はゼロに統一されている。

本実施の形態に係る画像形成装置によると、第１の実施の形態に係る画像形成装置１００により奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、上記の不安定画素の数を揃える処理により、出力画像の粒状感の違いがより知覚されにくくなる。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、複数の異なる画素位置のそれぞれに応じた階調補正テーブルおよびＨＴマトリクスを用いる場合を説明した。第３の実施の形態では、複数の異なるスポット径のそれぞれに応じた階調補正テーブルおよびＨＴマトリクスを用いる場合を説明する。

前述の通り、スポット径の不均一さが出力画像の濃度ムラを生じさせる。そこで、本実施の形態では、各画素位置に対応したスポット径を予め取得して保持しておき、そのスポット径に基づいて階調補正テーブルおよびＨＴマトリクスを選択する。

図１２は、第３の実施の形態に係る画像処理部１１６０の構成を説明するブロック図である。画像処理部１１６０は、スポット径取得部１３０１と、色分解部３１０と、階調補正部１３２０と、ＨＴ処理部１３３０と、を含む。スポット径取得部１３０１は各画素の位置情報（画素位置）を基に各画素に対応したスポット径を取得する。スポット径の取得は、予め作成され画像形成装置に記憶されている変換テーブル（不図示）を参照して行われる。階調補正部１３２０は、各色の階調データに対して、取得されたスポット径に応じた階調補正処理を行って各色の補正データに変換する。ＨＴ処理部１３３０は、各色の補正データに対して、取得されたスポット径に応じたＨＴ処理を行って各色のＨＴデータに変換する。

図１３は、図１２の階調補正部１３２０の構成を説明するブロック図である。階調補正部１３２０は、階調補正テーブル保持部１３２１と、階調補正テーブル選択部１３２２と、補正データ生成部３２３と、を有する。階調補正テーブル保持部１３２１は、複数の異なるスポット径のそれぞれに応じた階調補正テーブルを保持している。階調補正テーブル選択部１３２２は、階調補正テーブル保持部１３２１が保持している複数の階調補正テーブルから、入力されたスポット径に対応する階調補正テーブルを選択する。補正データ生成部３２３は、選択された階調補正テーブルに従って階調データを補正データに変換する。

図１４は、図１２のＨＴ処理部１３３０の構成を説明するブロック図である。ＨＴ処理部１３３０は、ＨＴマトリクス保持部１３３１と、ＨＴマトリクス選択部１３３２と、ＨＴデータ生成部３３３と、を有する。ＨＴマトリクス保持部１３３１は、複数の異なるスポット径のそれぞれに応じたＨＴマトリクスを保持している。ＨＴマトリクス選択部１３３２は、ＨＴマトリクス保持部１３３１が保持している複数のＨＴマトリクスから、入力されたスポット径に対応するＨＴマトリクスを選択する。ＨＴデータ生成部３３３は、選択されたＨＴマトリクスに従って補正データをＨＴデータに変換する。

本実施の形態では、画像処理部１１６０のスポット径取得部１３０１がスポット径を取得するが、これに限られず、例えばスポット径の取得は、階調補正部１３２０またはＨＴ処理部１３３０により行われてもよいし、画像処理部１１６０の外で行われてもよい。

本実施の形態に係る画像形成装置によると、第１の実施の形態に係る画像形成装置１００により奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、本実施の形態によると、テスト画像の形成・読取等の方法で各画素位置のスポット径を取得し、取得されたスポット径で変換テーブルを書き換えることができる。これにより、連続稼働時の熱変形や経年劣化などによるスポット径の変化に対応した補正を行うことができる。

（第４の実施の形態）
第１の実施の形態では、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間でドット形状が類似するようにＨＴ処理を行う場合について説明した。第４の実施の形態では、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間でドット配置が類似するようにＨＴ処理を行う場合について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、ＨＴマトリクス保持部３３１が保持するＨＴマトリクスの設計が異なる。その他の構成や処理ステップは共通であるため、説明を省略する。

図１５は、第４の実施の形態に係る処理によってＨＴデータが生成されるまでのデータの推移を模式的に示す図である。なお、階調補正処理およびＨＴ処理はＣＭＹＫの各色に対して行われるが、図１５ではＣ色のデータ（画像形成部１５０ａに対応）の推移が示される。図１５の階調データ、補正データはそれぞれ図９の階調データ、補正データと同様である。

より豊かな階調表現を目的として、成長させるドット位置を複数に分散させるＨＴ処理（サブマトリクスハーフートーン：ＳＭＨＴ処理）が知られている。図１５の補正データに対し、通常のＳＭＨＴ処理を行った場合のＨＴデータの一例を図１５のＨＴデータ（比較）に示す。８×８画素の単位領域に、右端区間９１０では３か所に、その他の区間では４か所にドットが配置されている。このような画素位置によるドット配置の違いは、出力画像の粒状感のムラとして知覚されたり、時には見た目の質感を大きく異ならせたりすることがある。

図１５の補正データに対し、本実施の形態に係るＳＭＨＴ処理を行った場合のＨＴデータの一例を図１２のＨＴデータ（実施例）に示す。全ての区間で、３か所にドットが配置されている。このような処理により、出力画像の質感や粒状感の違いが知覚されにくくなる。

本実施の形態に係る画像形成装置によると、第１の実施の形態に係る画像形成装置１００により奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、本実施の形態によると、異なる画素位置の間でドット配置を類似させることにより、出力画像の質感や粒状感の違いがより知覚されにくくなる。

以上、実施の形態に係る画像形成装置の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。例えば、第１の実施の形態と第４の実施の形態とを組み合わせてもよい。この場合、入力される階調データの階調が同じである場合には、階調補正処理が画素位置に応じて異なったとしても、異なる画素位置の間でドット形状およびドット配置が類似するようにＨＴ処理を行う構成が実現される。

第２の実施の形態では、異なる画素位置の間で不安定画素の数が同じとなるようにＨＴ処理を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、不安定画素の数が主走査方向の中央区間９０６から右端区間９１０または左端区間９０２にかけて単調増加または単調減少するようにＨＴ処理を行ってもよい。

第１、第２および第４の実施の形態では画素位置に応じて異なるＨＴ処理を用いる場合を説明し、第３の実施の形態ではスポット径に応じて異なるＨＴ処理を用いる場合を説明したが、これに限られない。ＨＴ処理は画像の形成に係るパラメータに応じて異なればよく、画素位置やスポット径はそれぞれこのパラメータの一例である。パラメータの他の例は、感光体の表面に静電潜像を形成するための光学系の特性や、作像特性ムラの原因となるファクタや、感光体の表面に形成される膜の厚さである。あるいはまた、パラメータの組み合わせが用いられてもよく、例えばＨＴ処理をスポット径および画素位置の両方に応じて異ならせてもよい。

第１から第４の実施の形態において、中間転写ベルト１１０または記録媒体Ｐに形成された画像を読み取るラインセンサを設けてもよい。画像形成装置は１年ごとや半年ごとなど周期的に、ラインセンサによる検出結果に基づいてＨＴマトリクスを較正してもよい。較正では、画像処理部１６０は均一画像を画像形成制御部１７０に出力し、ラインセンサは中間転写ベルト１１０または記録媒体Ｐに形成された画像を読み取る。読み取られた画像にスジなどの不均一さがある場合、画像形成装置は該不均一さが軽減または除去されるようにＨＴマトリクスを更新する。

あるいはまた、予め経年劣化を考慮してＨＴマトリクスの複数の組を生成し、画像形成装置に格納してもよい。画像形成装置は、最初に複数の組のうちのひとつの組を使用し、利用開始から所定の期間が経過すると別の組に切り替えてもよい。

第１の実施の形態では、図８、図９に示される通り、画素位置Ｘについて０≦Ｘ＜１０００であればＨＴマトリクスＭａｔ．１が、１０００≦Ｘ＜２０００であればＨＴマトリクスＭａｔ．２が、それぞれ用いられる場合について説明した。しかしながら、これに限られず、隣り合う二つの区間の境界付近において、用いられるＨＴマトリクスを隣り合う二つの区間で用いられる二つのＨＴマトリクスから確率的に選択してもよい。図１６は、隣り合う二つの区間の境界付近でＨＴマトリクスが選択される確率を示す説明図である。左端区間９０２と区間９０４との境界を中心とする幅Δｘの領域９１２において、左端区間９０２に対応するＭａｔ．１が選択される確率９１４は画素位置ｘが増大するにつれて線形に減少する。これに対して該領域９１２において、区間９０４に対応するＭａｔ．２が選択される確率９１６は画素位置ｘが増大するにつれて線形に増大する。隣り合う二つの区間の他の境界についても同様である。

あるいはまた、領域９１２において、左端区間９０２に対応するＭａｔ．１が選択される確率９１８と区間９０４に対応するＭａｔ．２が選択される確率９２０とを等しくしてもよい。この場合、両者はいずれも０．５となる。これは、領域９１２においてＭａｔ．１およびＭａｔ．２からランダムにＨＴマトリクスを選択することと同じである。隣り合う二つの区間の他の境界についても同様である。あるいはまた、領域９１２において用いられるＨＴマトリクスにランダムなノイズを重畳してもよい。
上述の変形例によると、隣り合う二つの区間の境界におけるスジをさらに抑制するか除去することができる。

（その他の実施例）
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。

１００ 画像形成装置、 １１０ 中間転写ベルト、 １２０ 二次転写装置、 １３０ 定着装置、 １５０ａ 画像形成部、 １６０ 画像処理部、 １７０ 画像形成制御部。

Claims (12)

1. 画像の形成に係るパラメータに応じて異なる階調補正処理を階調データに対して行い、補正データを生成する補正手段と、
   前記パラメータに応じて異なるハーフトーン処理を前記補正データに対して行い、ハーフトーンデータを生成する処理手段と、
   前記ハーフトーンデータを用いて画像を形成する形成手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記処理手段は、前記階調データの階調値が同じ場合の前記ハーフトーンデータのドット形状またはドット配置もしくはその両方が、主走査方向の中央部から端部にかけて変化するように前記ハーフトーンデータを生成する画像形成装置。
2. 前記形成手段は、電子写真方式に従い画像を形成し、
   前記画像形成装置は主走査方向の位置に対応するスポット径を取得する径取得手段をさらに備え、
   前記パラメータは取得された前記スポット径を示すパラメータを含む請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記形成手段は、電子写真方式に従い画像を形成し、
   前記パラメータは主走査方向の位置もしくは副走査方向の位置を示すパラメータを含む請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記処理手段は、前記階調データの階調値が同じ場合の前記ハーフトーンデータのドット形状またはドット配置もしくはその両方が、主走査方向に隣接する２つのハーフトーン処理の間で対応するように前記ハーフトーンデータを生成する請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記処理手段は、前記ハーフトーンデータのドットを構成する画素について、全点灯画素とは主走査方向に隣接しない半点灯画素の数を主走査方向に隣接する２つのハーフトーン処理の間で一致させる請求項２から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記処理手段は、前記ハーフトーンデータのドットを構成する画素について、全点灯画素とは主走査方向に隣接しない半点灯画素の数が、主走査方向の中央部から端部にかけて単調増加または単調減少するように前記ハーフトーンデータを生成する請求項２から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記階調データは、画像の形成に用いられる複数の色のうちのひとつに対応する請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段は、前記パラメータに応じて異なる階調補正テーブルを前記階調データに対して適用する請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記処理手段は、前記パラメータに応じて異なるハーフトーンマトリクスを前記補正データに対して適用する請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 各ハーフトーンマトリクスは階調方向の連続性を有する請求項９に記載の画像形成装置。
11. 画像の形成に係るパラメータに応じて異なる階調補正処理を階調データに対して行い、補正データを生成することと、
    前記パラメータに応じて異なるハーフトーン処理を前記補正データに対して行い、ハーフトーンデータを生成することと、
    前記ハーフトーンデータを用いて画像を形成する形成手段を制御することと、を含み、
    前記階調データの階調値が同じ場合の前記ハーフトーンデータのドット形状またはドット配置もしくはその両方が、主走査方向の中央部から端部にかけて変化するように前記ハーフトーンデータが生成される画像形成方法。
12. コンピュータを請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置の各手段として機能させるためのプログラム。

Images