JP6899092B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真を用いた画像形成方式では、ポイント数の小さい文字になると、文字内部の印字が潰れ、画数の多い漢字などは特に識別が難しく、可読性が低下する。文字のポイント数が小さくなるほど、像と像の間隔が狭くなり、併せて光学的ドットゲインも発生することに起因する。

前述のような問題に対処しうる可能性のある技術として、以下のようなものが知られている。一つは、写真画像またはグラフィックス画像の場合は、文字や線画像の場合に比べて、副走査方向の解像度が低い疑似中間調処理を施す機能をもたせた画像形成装置の例である（特許文献１参照）。

別の技術として、画像データの端部の画素を第１の画素幅だけ細くする細線化画像データを生成し、細線化画像データに対応する部分を強露光することにより、想定した線幅とする画像形成装置も知られている（特許文献２参照）。

さらに別の例として、画像データの解像度を標準解像度と標準解像度よりも高い解像度の少なくとも２種類に切り替え可能で、高解像度の場合、露光量を制御して画像の細線化を行う画像形成装置も知られている（特許文献３参照）。

さらに別の例として、高画像品質モードが選択されると、画像データをラインパターン部と非ラインパターン部に分離し、分離されたラインパターン部に対してトナーの載りを抑制する画像形成装置も知られている（特許文献４参照）。

以上説明したいずれの従来技術も、微細な画像の潰れをなくして画像の解像度を高めようとするものであるが、より小さい文字であっても潰れることのない、さらに高解像度の画像形成装置の実現が望まれる。

本発明は、より小さい文字を形成しても可読性を高めることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、
画像対応部を露光する第１露光手段と、閉鎖非画像部を露光する第２露光手段と、を備える画像形成装置であって、
前記第１露光手段は、前記画像対応部を、前記画像対応部の一部であって露光しない第１領域と、前記第１領域よりも内側であって通常露光より強い露光強度で露光を行う第２領域と、前記第２領域よりもさらに内側で前記通常露光の露光強度で露光を行う第３領域と、に分けて露光し、
前記第１露光手段は、前記第１領域と、前記第２領域と、前記第３領域と、における積分光量を、画像データによって全領域を前記通常露光量で露光したときの積分光量より少なくすることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、より小さい文字を形成しても、可読性の高い画像形成装置を得ることができる。

可読性の低い文字の例を拡大して示す模式図である。 画像形成部におけるトナー層の断面図であって、（ａ)は従来一般のトナー層の例、（ｂ）は本発明に係る画像形成装置によって得られるトナー層の例である。 本発明に係る画像形成装置の実施形態を模式的に示す正面図である。 上記画像形成装置が備える帯電装置の例を示す概略構成図である。 上記画像形成装置が備える帯電装置の別の例を示す概略構成図である。 上記画像形成装置が備える光走査装置の例を示す概略構成図である。 上記光走査装置が備える光源の例を示す概略構成図である。 上記光走査装置が備える光源の別の例を示す概略構成図である。 上記画像形成装置が備えるプリンタ制御装置および走査制御装置の例を示す機能ブロック図である。 上記画像形成装置が備える画像処理部の例を示す機能ブロック図である。 上記画像処理部が備える画像処理ユニットの例を示す機能ブロック図である。 上記画像形成装置が行う標準露光における１画素あたりの露光時間を示すグラフである。 上記画像形成装置が行う時間集中露光における１画素あたりの露光時間を示すグラフである。 上記画像形成装置が行う時間集中露光の別の例における１画素あたりの露光時間を示すグラフである。 上記画像形成装置が行う時間集中露光のさらに別の例における１画素あたりの露光時間を示すグラフである。 本発明に係る画像形成装置の別の実施の形態を模式的に示す正面図である。 閉鎖非画像部に背景色トナーを載せる場合の例を示すもので、（ａ)は画像形成部におけるトナー層の断面図、（ｂ）は背景色トナーの作像面積率と文字認識率の関係を示すグラフである。 本発明にかかる画像形成装置の別の実施の形態によって形成される背景色トナーの例を示す画像形成部の断面図である。 本発明にかかる画像形成装置のさらに別の実施の形態によって形成される背景色トナーの例を示す画像形成部の断面図である。 画像形成装置が形成する潜像およびトナーの各種例を示す模式図であって、いずれも潜像のパターンが同じであるのに対して、潜像に与える電位差分布が（ａ) （ｂ）（ｃ)とで異なることを示す模式図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は文字画像の一部を拡大して示しており、画像部分と非画像部分がある。非画像部分は画像部分の外側のほか、画像部分で囲まれているものもある。以下、画像部分で囲まれた非画像部分を「閉鎖非画像部」という。

図２は、図１に示すようなトナー画像の「閉鎖非画像部」を通る線に沿う断面を拡大して示す。図２（ａ）は、文字画像を横切る線分に沿うトナー層の断面を示している。細線上においては図２（ａ）に示すように山なりのトナー付着分布をなしており、裾の部分が実際の画像範囲を超えている場合が多い。この裾の部分が、閉鎖非画像部に対してぼやける作用を及ぼし、閉鎖非画像部の識別性を悪化させて文字の可読性を低下させる。

図２（ｂ）は、前記閉鎖非画像部へのトナーの付着がなく、さらに、閉鎖非画像部に隣接する文字画像部の輪郭部のトナー付着量が最も多くなっている。図２（ｂ）に示すように、電子写真プロセスで画像を現像する際に、閉鎖非画像部に隣接する画像部の、内側すなわち閉鎖非画像部側の書き込み幅を狭くし、かつ、トナー付着量を増やす。こうすることにより、画像部の輪郭を強調することができ、閉鎖非画像部を明確化することができる。以下、このような輪郭強調技術を備えた画像形成装置の実施形態について説明する。

●画像形成装置（１）●
図３に示すように、画像形成装置２０００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの各機能を有する複合機であり、本体装置１００１、読取装置１００２、自動原稿給紙装置１００３などを備えている。

本体装置１００１は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色を重ね合わせてフルカラーの画像を形成して印刷物の生産方法を実行するタンデム方式の多色カラープリンタである。本体装置１００１には、感光体ドラム２０３０の周りに、帯電、露光、現像、転写、クリーニングという電子写真プロセスを実行するための装置が、感光体ドラム２０３０の回転方向に沿って上記の順に配置されている。また、本体装置１００１は、以上の電子写真プロセスを実行するための装置を制御する装置として、通信制御装置２０８０と、プリンタ制御装置２０９０とを有する。

本体装置１００１は、帯電プロセスを実行する帯電装置２０３２、露光プロセスを実行する光走査装置２０１０、転写プロセスを実行する転写体としての転写ベルト２０４０及び転写ローラ２０４２を有する。また、本体装置１００１は、感光体ドラム２０３０と、現像プロセスを実行する現像ローラ２０３３およびトナーカートリッジ２０３４、クリーニングプロセスを実行するクリーニングユニット２０３１を有する。また、本体装置１００１は、定着ローラ２０５０と、給紙コロ２０５４と、レジストローラ対２０５６と、排紙ローラ２０５８と、給紙トレイ２０６０と、排紙トレイ２０７０とを有する。

通信制御装置２０８０は、通信ネットワークなどを介してパーソナルコンピュータなどの上位装置との双方向通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを有する。また、プリンタ制御装置２０９０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器とを有する。プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて画像形成装置２０００が備える各部を統括的に制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

ＲＡＭは、ＣＰＵの動作に必要な一時書き込み可能なメモリである。ＲＯＭには、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及びこのプログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されている。Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。

転写ベルト２０４０の紙面下方には、光走査装置２０１０によって露光され静電潜像が形成される像担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体ドラム２０３０が設けられている。感光体ドラム２０３０は、転写ベルト２０４０の移動方向すなわち図３の紙面に向かって反時計回りの上流側からイエロー用２０３２ｄ、マゼンタ用２０３０ｃ、シアン用２０３０ｂ、ブラック用２０３０ａの順に配設されている。感光体ドラム２０３０の周りに配置されている画像形成のためのプロセスユニットを示す数字の後ろに、それぞれの感光体ドラムを示す数字の後ろに付した添え字と同じ添え字を付した。

帯電装置２０３２には、例えばオゾン発生の少ない接触式の帯電ローラや、コロナ放電を利用するコロナチャージャを用いることができる。帯電装置２０３２は、感光体ドラム２０３０の表面に均一に帯電させる。

帯電装置２０３２は、図４に示すコロトロン型帯電装置であってもよいし、図５に示すスコロトロン型帯電装置であってもよいし、あるいはローラ型帯電装置であってもよい。

図３に示すように、感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、クリーニングユニット２０３１ａは、ブラック（Ｋ）の画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、クリーニングユニット２０３１ｂは、シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、クリーニングユニット２０３１ｃは、マゼンタ（Ｍ）の画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、クリーニングユニット２０３１ｄは、イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

光走査装置２０１０は、感光体ドラム２０３０に光書込みを行う光書込装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する。光走査装置２０１０には、通信制御装置２０８０に接続されている上位装置からの多色、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像情報信号が入力される。光走査装置２０１０は、前記多色の画像情報信号に基づいて、各色に変調された光ビームを、対応する帯電された感光体ドラム２０３０の表面に照射する。感光体ドラム２０３０の表面では、光ビームが照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、いわゆるネガ潜像であって、感光体ドラム２０３０の回転に伴って、対応する現像ローラ２０３３の方向に移動する。光走査装置２０１０の詳細については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナー、トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナー、トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナー、トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されている。トナーカートリッジ２０３４に格納されている、現像剤としての各色のトナーは、対応する現像ローラ２０３３に供給される。

現像ローラ２０３３の表面には、現像ローラ２０３３の回転に伴い、対応するトナーカートリッジ２０３４からのトナーが薄く均一に塗布される。現像ローラ２０３３の表面に塗布されたトナーは、各色に対応する感光体ドラム２０３０の表面に接すると、感光体ドラム２０３０の表面に形成されている静電潜像に付着する。もって、静電潜像が顕像化され、トナー画像（以下「トナー像」ともいう。）が形成される。形成されたトナー画像は、感光体ドラム２０３０の回転に伴い、転写ベルト２０４０の方に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写されて重ね合わされ、カラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には、記録媒体である転写紙が収納されている。給紙トレイ２０６０の近傍には、給紙コロ２０５４が配置されている。給紙トレイ２０６０に収納されている転写紙の最上位の１枚が給紙コロ２０５４で引き出され、引き出された転写紙は、その先端部がレジストローラ対２０５６に捕らえられる。レジストローラ対２０５６は、感光体ドラム２０３０上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。送り出された転写紙には、転写ベルト２０４０上のカラー画像が転写される。カラー画像が転写された転写紙は、定着ローラ２０５０に送り出される。

定着ローラ２０５０に送り出された転写紙には、熱と圧力とが加えられて、トナーが転写紙上に定着される。トナーが定着された転写紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送り出されて、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

クリーニングユニット２０３１は、トナー画像が転写された後の感光体ドラム２０３０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２０３０の表面は、再度、対応する帯電装置２０３２に対向する位置に戻る。

以上説明した画像形成装置の実施の形態において、帯電装置と、光走査装置と、感光体と、画像パターンを光出力に変換するための画像処理部とにより、静電潜像が形成される。

複写機やレーザプリンタといった電子写真方式における出力画像を得るためのプロセスは、以下のとおりである。電子写真方式では、帯電工程において潜像担持体の一つである感光体を均一に帯電させ、露光工程において感光体に光を照射して部分的に電荷を逃がす。このようにすることで、電子写真方式では、感光体に静電潜像を形成することができる。

●光走査装置２０１０
次に、画像形成装置を構成する光走査装置２０１０の構成について説明する。
図６に示すように、光走査装置２０１０は、光源１１と、コリメートレンズ１２と、シリンドリカルレンズ１３と、ミラー１４と、ポリゴンミラー１５と、第１走査レンズ２１とを備える。また、光走査装置２０１０は、第２走査レンズ２２と、ミラー２４と、同期検知センサ２６と、走査制御装置とを備える。光走査装置２０１０は、光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。

なお、以下の説明において、感光体ドラム２０３０の長手方向（回転軸方向）に沿った方向を、ＸＹＺ３次元直交座標系のＹ軸方向とし、ポリゴンミラー１５の回転軸に沿った方向をＺ軸方向とし、Ｙ軸とＺ軸の双方に垂直な方向をＸ軸方向とする。

以下の説明において、各光学部材の主走査方向に対応する方向を主走査対応方向とし、副走査方向に対応する方向を副走査対応方向とする。

光源１１は、例えば２次元配列された複数の発光部を有している。各発光部は、全ての発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しくなるように配置されている。光源１１には、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを用いることができる。

図７において、光走査装置２０１０の光源１１Ａは、マルチビーム光源として、４個の半導体レーザが配列されて構成される半導体レーザアレイである。また、光源１１Ａは、コリメートレンズ１２の光軸方向に対して垂直に配置されている。

図８において、光走査装置２０１０の光源の別の例である光源１１Ｂは、発光点がＹ軸方向とＺ軸方向とを含む平面上に配置された、例えば波長７８０ｎｍの垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）である。

光源１１Ｂは、例えば、主走査方向、つまりＹ軸方向に３個、副走査方向、つまりＺ軸方向に４個、計１２個の発光点を有する。光源１１Ｂは、光走査装置２０１０に適用する場合に、一つの走査線上を水平方向に配置した３つの発光点により走査することで、垂直方向の４本の走査線を同時に走査することもできる。２つの発光部の中心間距離を「発光部間隔」という。

図６に戻る。コリメートレンズ１２は、光源１１から射出された光の光路上に配置され、光を平行光または略平行光に屈折させる。

シリンドリカルレンズ１３は、ポリゴンミラー１５の偏向反射面の近傍において、コリメートレンズ１２を通過した光を副走査方向にのみ集束させる。シリンドリカルレンズ１３は、ポリゴンミラー１５の反射面近傍に、主走査方向（Ｙ軸方向）に長い線像として光源１１から出射された光を結像させる。

ミラー１４は、シリンドリカルレンズ１３を通過して結像した光をポリゴンミラー１５に向けて反射する。

光源１１とポリゴンミラー１５との間の光路上に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

ポリゴンミラー１５は、感光体ドラム２０３０の長手方向に直交する方向の回転軸まわりに回転する多面鏡である。ポリゴンミラー１５の各鏡面は、偏向反射面である。ポリゴンミラー１５は、駆動用ＩＣ（Integrated Circuit）がモータ部に適切なクロックを与えることで、所望の速度で等速回転する。ポリゴンミラー１５は、モータ部により矢印方向に等速回転されると、偏向反射面で反射された複数の光ビームが、それぞれ偏向ビームとなって等角速度的に偏向される。

第１走査レンズ２１と、第２走査レンズ２２と、ミラー２４と、同期検知センサ２６は、走査光学系を構成する。走査光学系は、ポリゴンミラー１５で偏向された光の光路上に配置される。

第１走査レンズ２１は、ポリゴンミラー１５で偏向された光の光路上に配置されている。

第２走査レンズ２２は、第１走査レンズ２１を介した光の光路上に配置されている。
ミラー２４は、長尺平面鏡であり、第２走査レンズ２２を介した光の光路を、感光体ドラム２０３０に向かう方向に折り曲げる。

ポリゴンミラー１５で偏向された光は、第１走査レンズ２１と、第２走査レンズ２２とを介して感光体ドラム２０３０に照射され、感光体ドラム２０３０表面に光スポットを形成する。

感光体ドラム２０３０表面の光スポットは、ポリゴンミラー１５の回転に伴って感光体ドラム２０３０の長手方向に沿って移動する。感光体ドラム２０３０表面上の光スポットの移動方向が主走査方向であり、感光体ドラム２０３０の回転方向が副走査方向である。

同期検知センサ２６は、ポリゴンミラー１５からの光を受光し、受光光量に応じた信号光電変換信号を走査制御装置に出力する。同期検知センサ２６の出力信号は、同期検知信号ともいう。

図６に示すように、光走査装置２０１０では、ポリゴンミラー１５の１つの偏向反射面による走査で感光体ドラム２０３０の被走査面上の複数のラインを同時に走査する。各発光点の発光信号を制御する画像処理部内のバッファメモリには、各発光点に対応する１ライン分の印字データが蓄えられている。

印字データは、ポリゴンミラー１５のそれぞれの偏向反射面ごとに読み出され、潜像担持体としての感光体ドラム２０３０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、走査線にしたがって静電潜像が形成される。

次に、本発明に係る画像形成装置のプリンタ制御装置及び走査制御装置について説明する。
図９は、プリンタ制御装置２０９０及び走査制御装置１６を示すブロック図である。図９に示すように、プリンタ制御装置２０９０は、画像形成装置２０００の各構成部を統括的に制御する制御部、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、後述する画像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を露光量設定部１０６０ｂに出力する。

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１６に出力する。

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、非露光部である白部と、露光部である例えば黒部とが画素ごとに指定されている。露光量設定部１０６０ｂについては、後で詳細に説明する。

走査制御装置１６は、露光量設定部１０６０ｂからの露光量設定後の画像データ、タグデータ等に従い、感光体ドラム２０３０の表面を走査して、感光体ドラム２０３０の表面に静電潜像を形成する。

走査制御装置１６は、露光量設定部１０６０ｂからの画像データ及びタグデータ等に従い光源の駆動情報を生成し、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１６は、基準クロック生成回路４２２、画素クロック生成回路４２５、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４２０を有している。

図９における矢印は、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４２２は、光源駆動回路４２０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４２５は、主にＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路からなる。画素クロック生成回路４２５は、同期信号ｓ１と基準クロック生成回路４２２からの高周波クロック信号とに基づいて、画素クロック信号を生成する。

画素クロック信号は、周波数が高周波クロック信号と同一であり、位相が同期信号ｓ１と一致している。

したがって、画素クロック生成回路４２５は、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制御することができる。

生成された画素クロック信号は、駆動情報の１つとして光源駆動回路４２０に供給されるとともに、光源変調データ生成回路４０７にも供給される。光源変調データ生成回路４０７に供給された画素クロック信号は、書込みデータｓ１６のクロック信号として使われる。

光源変調データ生成回路４０７は、本発明に係る画像形成装置の光源駆動部に相当する。光源変調データ生成回路４０７は、画像処理ユニット（ＩＰＵ：Image Processing Unit)などからの画像情報に基づいて、発光部毎の書込みデータｓ１６を作成する。書込みデータｓ１６は、駆動情報の１つとして、画素クロック信号のタイミングにより光源駆動回路４２０に供給される。

光源変調データ生成回路４０７は、本実施の形態に係る静電潜像形成方法による潜像を形成するために、画像処理ユニットからの画像パターン情報やタグ情報に基づいて画像データをＰＭ＋ＰＷＭ信号による露光パターンに変換する。

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る。走査光の像面が走査終端に達すると、光源選択回路４１４は、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、駆動情報の１つとして光源駆動回路４２０に供給される。なお、光源に単一の発光部を用いる場合には、光源選択回路４１４を設けなくてもよい。

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４２０に出力する。

光源駆動回路４２０は、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、発光部に駆動電流を供給する。

画像形成装置２０００では、画像部における主走査方向の位置に対応して、つまり画像部の露光開始からの時間に対応して、光出力値を変化させながら露光を行う。図９に示す構成により、光源駆動回路４２０は、パルス幅変調（ＰＷＭ変調）と光量変調（ＰＷ変調）とを同時に実行することによって光源駆動電流を生成することができる。

光源駆動回路４２０は、光源変調データから得られる光源変調信号を電流に変換することができるため、画像形成装置２０００では、光出力と点灯時間を同時に制御可能なＰＭ＋ＰＷＭ変調信号を生成することができる。

図１０のブロック図に示すように、画像処理部は、画像処理ユニット１０１と、コントローラ部１０２と、メモリ部１０３と、光書込出力部１０４と、スキャナ部１０５と、を備える。

図１１のブロック図に示すように、画像処理ユニット１０１は、濃度変換部１０１ａと、フィルタ部１０１ｂと、色補正部１０１ｃと、セレクタ部１０１ｄと、階調補正部１０１ｅと、階調処理部１０１ｆと、を備えている。

濃度変換部１０１ａは、ルックアップテーブルを用いてスキャナ部１０５からのＲＧＢの画像データを濃度データに変換して、フィルタ部１０１ｂに出力する。

フィルタ部１０１ｂは、濃度変換部１０１ａ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１０１ｃに出力する。

色補正部１０１ｃは、色補正、つまりマスキング処理を施す。

セレクタ部１０１ｄは、画像処理ユニット１０１の制御下で、色補正部１０１ｃから入力される画像データに対して、Ｃ（Cyan）、Ｍ（Magenta）、Ｙ（Yellow）、Ｋ（Key Plate）のいずれかを選択する。セレクタ部１０１ｄは、選択したＣ、Ｙ、Ｍ、Ｋのデータを階調補正部１０１ｅに出力する。

階調補正部１０１ｅには、セレクタ部１０１ｄから入力されるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋのデータが予め格納されている。階調補正部１０１ｅには、入力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１０１ｆは、階調補正部１０１ｅから入力される画像データに対してディザ処理等の階調処理を施して、信号を光書込出力部１０４に出力する。

図１０に戻り、コントローラ部１０２は、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あと、処理後の画像データを再度ＩＰＵに出力する。

メモリ部１０３には、種々のデータを記憶するためのルックアップテーブルを用意しておく。

光書込出力部１０４は、制御ドライバにより点灯データに応じて、光源１１の光変調を行い、感光体ドラム２０３０に静電潜像を形成する。光書込出力部１０４は、後述の階調処理部からの入力信号に基づいて静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、上述の現像装置１０３２、転写装置１０３３などにより、記録紙に画像を形成する。

スキャナ部１０５は、画像を読み込み、この画像に基づいてＲＧＢ（Red Green Blue）データなどの画像データを生成する。

画像処理ユニット１０１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、つまり濃度データを必要に応じてコントローラ部１０２に出力する。

●画像形成方法
以上説明した画像形成装置による画像形成方法について説明する。
本画像形成方法において、潜像形成に用いる光出力波形は、ライン画像やベタ画像を含む画像部に対して、目標とする画像濃度を得るのに必要な光出力値で所定時間だけ感光体を露光させる波形である。

なお、画像部とは、複数の画素で構成され、画像パターンにおいてトナーを付着させて画像を形成するための部分である。また、非画像部とは、画像パターンにおいてトナーを付着させず画像を形成しない部分である。

以下の説明において、目標とする画像濃度を「目標画像濃度」という。また、以下の説明において、目標画像濃度を得るために必要な所定光出力値を「目標露光出力値」あるいは「基準光出力値」という。また、以下の説明において、目標画像濃度を得るために目標露光出力値で画像部の画素全体を露光させる所定時間を、「目標露光時間」という。

以下の説明において、目標露光出力値で目標露光時間だけ露光させる露光方法を「標準露光」という。以下の説明において、ベタ画像（solid image)とは、線画像に比較して大面積の画像部をいう。

以下の説明において、目標露光出力値より強い光出力値で目標露光時間より短い露光時間だけ感光体を露光させることを、「時間集中露光」という。時間集中露光では、例えば、１画素を露光する際に、１画素分の目標露光出力値に３画素分の目標露光出力値を加算した合計４画素分の光出力値を１画素分の露光時間で露光する。

以下の説明において、時間集中露光のことをＴＣ（Time Concentration）露光ともいう。

図１２は、画像形成方法の参考例であって、標準露光により静電潜像を形成する方式（以下これを「露光方式１」という。）を示す。露光方式１は、ライン画像やベタ画像を含む１ドットの画像部に対して、上述の通り目標露光出力値で目標露光時間だけ感光体を露光させる。ここで、目標露光出力値を１００％の光出力値とし、目標露光時間をデューティ比１００％とする。

図１３は、本実施の形態に係る画像形成装置により、時間集中露光を行って静電潜像を形成する方式の例（以下「露光方式２」という。）を示す。露光方式２は、目標露光出力値の２００％の光出力値で目標露光時間に対してデューティ比５０％で感光体を露光させる。ここで、画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は４／８画素である。

図１４は、本実施の形態に係る画像形成装置により、時間集中露光を行って静電潜像を形成する方式の別の例（以下「露光方式３」という。）を示す。露光方式３は、目標露光出力値の４００％の光出力値で目標露光時間に対してデューティ比２５％で感光体を露光させる。画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は２／８画素である。

図１５は、本実施の形態に係る画像形成装置により、時間集中露光を行って静電潜像を形成する方式の例（以下「露光方式４」という。）を示す。露光方式４は、目標露光出力値の８００％の光出力値で目標露光時間に対してデューティ比１２．５％で感光体を露光させる。画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は１／８画素である。

以上説明した露光方式２から４では、露光方式１と比較してパルス幅が狭い。つまり、露光方式２から４では、露光方式１と同じ光量で露光させると、形成される潜像が小さくなる。そのため、潜像形成時の積分光量が同等となるようにパルス幅に応じて光量を制御している。また、時間集中露光による露光方式２から４では、標準露光による露光方式１と比較して、短いパルス幅で強い露光強度により露光が行われる。

以上の説明では、露光方式２から４は、いずれも積分光量が一定となるように光出力値を設定しているが、本実施の形態に係る画像形成方法における光出力値は、これに限定されるものではない。

本実施の形態に係る画像形成装置は、画像対応部を露光する第１露光手段と、閉鎖非画像部を露光する第２露光手段と、を備えている。第１露光手段は画像対応部を露光する露光手段が、第２露光手段は閉鎖非画像部を露光する場合に閉鎖非画像部を露光する手段がそれぞれ相当する。例えば、後述するように画像対応部に黒（Ｋ）トナーを載せ、閉鎖画像部に白トナーを載せる場合、黒（Ｋ）に対応する感光体を露光する手段が第１露光手段に、白トナー（所謂特色トナー）に対応する感光体を露光する手段が第２露光手段に相当する。

前記第１露光手段は、画像対応部を、第１領域と、第２領域と、第３領域と、に分けて露光する。第１領域は、画像対応部の一部であるにもかかわらず露光しない領域である。図１３に示す露光方式２において露光しない領域が第１領域に該当する。第２領域は、第１領域よりも画像対応部の内側であって通常露光より強い露光強度で露光を行う領域である。図１４および図１５に示す露光方式３，４の、強い露光強度で露光される領域が第２領域に該当する。第３領域は、第２領域よりもさらに画像対応部の内側であって通常露光の露光強度で露光を行う領域である。

前記第１領域と、前記第２領域と、前記第３領域は、前述のように第１露光手段によって露光される。第１露光手段は、第１領域と、第２領域と、第３領域と、における積分光量を、画像データによって全領域を通常露光量で露光したときの積分光量より少なくする。

第１露光手段が上記のように画像対応部を３つの領域に分け、それぞれ露光しない領域、通常露光より強い露光強度で露光を行う領域、通常露光の露光強度で露光を行う領域としたことにより、画像の解像度が高まる。これにより、小ポイント文字であっても良好に再現することができ、可読性を高めることができる。

非画像部が画像部で取り囲まれて閉鎖非画像部となっている場合、文字のポイント数が小さくなるに従い、像と像の間隔が狭くなり、光学的ドットゲインも発生して可読性が損なわれやすい。本発明の実施例によれば、上に述べたような３領域に分けて露光条件を異ならせたことにより、より小さな文字でも可読性を高めることができる。

画像部に囲まれた閉鎖非画像部を露光するときは前記第２露光手段により光源が駆動される。従来の画像形成装置では、非画像部が露光されることはないが、以下に説明する実施の形態に係る画像形成装置では、一定の条件下においては閉鎖非画像部の一部が露光される場合がある。この露光された部分には特定のトナー、例えば非画像部の色すなわち用紙の地色と同じ白色のトナーが載せられる。

●画像形成装置（２）●
図１６は本発明に係る画像形成装置の別の実施例を示す。この実施例が前述の実施例と異なるのは、Ｋ（Key Plate）、Ｃ（Cyan）、Ｍ（Magenta）、Ｙ（Yellow）、の作像ユニットのほかに第５作像ユニット２０３ｅを有していることである。図１６において、４つの作像ユニット２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄは、それぞれ上記Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの作像ユニットであり、それぞれ感光体ドラムと、その周囲に配置された所定のプロセスユニットを有してなる。

図１６に示す実施例は、第５作像ユニット２０３ｅを有していることのみが前述の実施例と異なるものであるため、図１６では、画像形成装置を簡略化して模式的に示している。図１６において、符号２０１は光走査装置、２０４は転写ベルト、２０５は定着ローラ、２０６は給紙トレイをそれぞれ示している。

図１６に示す実施例における第５作像ユニット２０３ｅは白トナーによる現像ユニットを具備している。第５作像ユニット２０３ｅは前記第２露光手段によって露光されるもので、画像部で囲まれた前記閉鎖非画像部の作像に用いられる。

図１７（ａ）は、閉鎖非画像部の所定の範囲に白トナー２００を載せた様子を示す。図１７（ａ）において、両側が文字部分で囲まれた閉鎖非画像部があり、この閉鎖非画像部に対応する部分は、第５作像ユニット２０３ｅによって作像される。第５作像ユニット２０３ｅ感光体ドラムが、光走査装置２０１で露光されて潜像が形成されると、現像ユニットで白トナー２００が供給されて閉鎖非画像部に載せられ、白トナー２００で現像される。

このように、閉鎖非画像部に用紙の地色である白トナー２００を載せて画像部とともに定着することにより、文字つぶれを解消し、小ポイント文字の可読性を改善することができる。図１７（ｂ）は、閉鎖非画像部の面積に対して白トナーによる作像面積の望ましい割合を検討した結果を示す。図１７（ｂ）において符号Ｔは文字認識率の許容レベルを示す。図１７（ｂ）のグラフから、白トナーによる作像面積の割合は少なくとも７０％であることが望ましい。これにより文字つぶれを主観的に解消でき、小ポイント文字の可読性を向上することができる。

●画像形成装置（３）●
本発明に係る画像形成装置のさらに別の実施例について説明する。この実施例は、閉鎖非画像部を白トナーで現像するとともに、白トナーの周囲の画像部の輪郭を強調することを特徴とするものである。図１９（ａ）はこの実施例によって形成された画像部および閉鎖非画像部を示すもので、画像部の前記第２領域を通常露光より強い露光強度で露光し、前記第３領域を通常露光の露光強度で露光している。

本実施例では、閉鎖非画像部に形成する白トナー２００の像に対し、前述の画像部の輪郭強調を行うことで、文字つぶれを解消し、小ポイント文字の可読性を上げることができる。

●画像形成装置（４）●
本発明に係る画像形成装置のさらに別の実施例は、上に述べた白トナー２００による作像部分を強調するものである。図１９（ｂ）はこの実施例によって形成された画像部および閉鎖非画像部を示す。図１９（ｂ）に示すように、白トナー２００で現像するための露光強度は、周辺の画像部に対して相対的に強くなっている。こうすることにより、閉鎖非画像部が潰れることなく、小ポイント文字の可読性を上げることができる。

図１９（ｂ）に示す例ではまた、閉鎖非画像部の周辺部の露光量がそれらの内側の露光強度よりも強くなっていて、閉鎖非画像部の周辺部が白トナー２００で強調されるようになっている。閉鎖非画像部の周辺部で囲まれた内側の領域の露光強度は通常の露光強度で露光されるようになっている。

第２露光手段によって形成される閉鎖非画像部を、第１非画像領域、第２非画像領域、第３非画像領域に分け、各領域の露光強度を異ならせるとよい。閉鎖非画像部の輪郭の一部であって露光しない領域を設け、これを第１非画像領域とする。第２非画像領域は、第１非画像領域の内側であって通常露光量より強い露光強度で露光を行う領域である。第３非画像領域は、第２非画像領域の内側で前記通常露光強度で露光を行う領域である。

閉鎖非画像部を白トナーで現像するための前記第２露光手段は、前記第１非画像領域から前記第３非画像領域に至る積分光量を、画像データによって全領域を通常露光量で露光したときの積分光量より少なくする。

このように、閉鎖非画像領域を３つの領域に分け、各領域の露光強度を異ならせることにより、白トナーで現像する閉鎖非画像領域のエッジをさらに強調することができる。これにより、閉鎖非画像部が潰れることなく、文字再現性をさらに向上させることができる。

●画像形成装置（５）●
図２０は、本発明に係る画像形成装置のさらに別の実施例による画像形成の各種例を示す。いずれの例も閉鎖非画像部が斜めに配列されている場合の、感光体ドラムの潜像パターンおよびトナー付着パターンを示す。図２０の（ａ）（ｂ）（ｃ）のいずれも、左側に潜像パターンを、右側にトナー付着パターンを、ベタ画像で示している。

閉鎖非画像部が斜めに配列されている場合、文字のポイント数が大きく、閉鎖非画像部相互に一定以上の間隔がある場合には特に問題はない。しかし、文字が例えば３ポイントのような微細な文字の場合、文字の識別が難しくなるので、前述のように白トナーによる閉鎖非画像部の作像を行う。図２０（ａ）は、閉鎖非画像部を忠実に露光して形成した潜像パターンの例を示す。この例のように、斜めに連なっている閉鎖非画像部の潜像パターンを忠実に現像すると、斜めに連なる閉鎖非画像部相互が途切れやすく、文字を正常に再現するのが難しくなる。

そこで本実施例では、閉鎖非画像部が互いに隣接する部分における前記閉鎖非画像部の潜像の電位を、通常露光より高くする。図２０（ｂ）、（ｃ）は、閉鎖非画像部の潜像の電位を通常露光より高くして現像した例を示す。閉鎖非画像部に加えて閉鎖非画像部の周辺部の潜像の電位を通常露光より高くしてもよい。閉鎖非画像部およびその周辺部の潜像電位は、通常露光の潜像電位の１．５〜２倍とする。

閉鎖非画像部およびその周辺部の潜像電位を高くすることにより、図２０（ｂ）、（ｃ）に示すように、閉鎖非画像部付近のトナーの付着量を増加させ、途切れのない画像を得ることができる。このように、閉鎖非画像部が斜めに連なる場合であって、極めて微細な文字を作像する場合であっても、閉鎖非画像部に白トナーを十分に付着させることで、十分な視認性を持って文字を再現することができる。

２００ 白トナー
２０００ 画像形成装置

特許第４３８６３３９号 特開２０１６−１４５９４５号 特開２０１５−１７５８８４号 特開２００７−０３４２３４号

Claims (7)

1. 画像対応部を露光する第１露光手段と、閉鎖非画像部を露光する第２露光手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記第１露光手段は、前記画像対応部を、前記画像対応部の一部であって露光しない第１領域と、前記第１領域よりも内側であって通常露光より強い露光強度で露光を行う第２領域と、前記第２領域よりもさらに内側で前記通常露光の露光強度で露光を行う第３領域と、に分けて露光し、
   前記第１露光手段は、前記第１領域と、前記第２領域と、前記第３領域と、における積分光量を、画像データによって全領域を前記通常露光量で露光したときの積分光量より少なくし、
   前記第２露光手段は、前記閉鎖非画像部を、前記閉鎖非画像部の色のトナーにより作像する画像形成装置。
2. 前記閉鎖非画像部は、前記画像対応部に囲まれた領域である請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナーは白色である請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記第２露光手段は、前記閉鎖非画像部を、前記閉鎖非画像部の輪郭の一部であって露光しない第１非画像領域と、前記第１非画像領域の内側であって通常露光量より強い露光強度で露光を行う第２非画像領域と、前記第２非画像領域の内側で前記通常露光強度で露光を行う第３非画像領域と、に分けて露光し、
   前記第２露光手段は、前記第１非画像領域と、前記第２非画像領域と、前記第３非画像領域と、における積分光量を、前記画像データによって全領域を前記通常露光量で露光したときの積分光量より少なくする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記第２露光手段は、前記第２非画像領域におけるトナー付着量を、前記第１露光手段による前記第２画像領域におけるトナー付着量よりも多くする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記閉鎖非画像部が斜めに配列されている場合に、前記閉鎖非画像部が互いに隣接する部分における前記閉鎖非画像部の潜像の電位を、通常露光による潜像の電位より高くする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記閉鎖非画像部が斜めに配列されている場合に、前記閉鎖非画像部が互いに隣接する部分における前記閉鎖非画像部の潜像の電位とともに前記閉鎖非画像部に近接する画像対応部の潜像の電位を、通常露光による潜像の電位より高くする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
   

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