JP7483560B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。

プリンタあるいは複写機等の画像形成装置に用いられる画像記録方式として、電子写真方式が知られている。電子写真方式は、電子写真プロセスを用いることによってレーザービームにより感光ドラム上に静電潜像を形成して、帯電した色材（以下、トナーと称する）を静電潜像に現像させることにより現像剤像を形成する方式である。そして、現像剤像を記録材に転写して定着することにより画像形成を行う。カラー画像形成装置においては、複数の色の色材を重ね合わせることでカラー画像を得ることが出来る。

カラー画像を形成する際に、周期的に露光領域の面積を調整することで中間調を表現する方法としてディザマトリクス法が使用される場合がある。ディザマトリクス法を使用した場合、ルックアップテーブルを使って画像形成ユニットの特性を補正し、濃度カーブを取得することで、入力画像データに応じた出力画像データの階調性を調整することによって、出力画像の色再現性を向上することが出来る。階調を制御する上で、画像不良を抑制するために、特に、最大濃度値となるベタ画像に対応するトナーの載り量を制御する技術が知られている。

特許文献１では、画像形成ユニットによりパッチパターンを形成して、得られたパッチの出力画像データに基づいて最大濃度値を算出し、最大濃度値と、予め設定された最大濃度値との差分に基づき、ベタ画像におけるトナー量の制御を行うことが記載されている。

特許文献２では、入力画像データ情報を基に、画像領域を判別し、判別された画像領域ごとに補正テーブルを切り替えることによって、ベタ画像におけるトナー量の制御を行うことが記載されている。

これらの特許文献では、得られた画像情報をもとに、色差を問わずデータ量を一律に補正することで、上記のようにトナーの消費量を制御し、定着不良の発生を抑制している。

特開２０１２－８４９８２号公報 特開平１１－３０８４５０号公報

しかしながら、特許文献１、もしくは特許文献２において、以下のような課題があった。出力画像データ、もしくは入力画像データに基づいて補正テーブルを作成し、トナー量の制御を行う場合、制御の結果に基づいて設定した最大濃度値に対して、トナー量が所望の値と異なる画像が形成され、定着不良が発生する場合があった。そこで、画像形成において必要なトナー量を安定して得られるようにすることを目的とする。

以上より、本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光ユニットと、前記露光ユニットによって前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像部材と、入力される入力画像データに基づいて画像形成する際に、ディザパターンの繰り返し長さに基づいて、前記像担持体の表面に形成される前記トナー像の最大階調値を前記露光ユニットによって制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ディザパターンの前記繰り返し長さが第１の長さである第１のディザパターンを用いた場合において、前記第１のディザパターンよりも前記繰り返し長さが長い第２の長さである第２のディザパターンを用いた場合よりも前記最大階調値が高くなるように制御することを特徴とする。

画像形成における最大トナー量を調整することができ、画像形成において必要なトナー量を安定して得られるようにすることができる。

実施例１における画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。 実施例１における画像形成装置の動作制御を説明するためのブロック図である。 実施例１におけるディザマトリクスによる中間調表現を説明する図である。 実施例１における、テストパッチ検知手段の配置及び構成を説明する模式図である。 実施例１におけるテストパッチ検知センサの断面構成を示す図である。 実施例１における乱反射受光素子と正反射受光素子の受光量の変化を表すグラフである。 実施例１における画像形成までのフローを示す図である。 実施例１におけるカラーテーブルを説明する図である。 実施例１におけるγ補正を説明する図である。 実施例１におけるγ補正において、最大階調制限を行うことを示す図である。 実施例１におけるディザ処理で最大階調制限を行うことを示す図である。 実施例１における１画素の潜像形成時の感光ドラムの表面状態を示す図である。 実施例１におけるドットパターンによるディザマトリクスのドット成長状態を示す図である。 実施例１におけるラインパターンによるディザマトリクスのライン成長状態を示す図である。 実施例３における画像形成までのフローを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
１．画像形成装置
図１は、本実施例の画像形成装置１００の構成を示す概略断面図である。なお、本実施例の画像形成装置１００は、ａ～ｄの複数の画像形成部を設けている、いわゆるタンデム型の画像形成装置である。第１の画像形成部ａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成部ｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成部ｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成部ｄはブラック（Ｂｋ）の各色のトナーによって画像を形成する。これら４つの画像形成部ａ～ｄは一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である。したがって、以下、第１の画像形成部ａを用いて、本実施例の画像形成装置１００について説明する。

第１の画像形成部ａは、ドラム状の感光体である感光ドラム１ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像手段としての現像ユニット４ａと、ドラムクリーニング手段５ａと、を有する。

感光ドラム１ａは、トナー像を担持する像担持体であり、図１に示す矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（本実施例では２００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。現像ユニットとしての現像手段４ａは、イエローのトナーを収容する現像容器４１ａと、現像容器４１ａに収容されたイエロートナーを担持し、感光ドラム１ａにイエロートナー像を現像するための現像部材としての現像ローラ４２ａと、を有する。ドラムクリーニング手段５ａは、感光ドラム１ａに付着したトナーを回収するための手段である。ドラムクリーニング手段５ａは、感光ドラム１ａに接触するクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって感光ドラム１ａから除去されたトナーなどを収容する廃トナーボックスと、を有する。

制御部としてのＤＣコントローラ２７４が画像信号を受信することによって、画像形成動作が開始されると、感光ドラム１ａは回転駆動される。感光ドラム１ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理され、露光ユニットとしての露光装置３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は、現像位置において現像ローラ４２ａにより現像され、イエロートナー像（以下、単にトナー像と称する）として可視化される。現像ローラ４２ａは、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで感光ドラム１ａと同方向かつ１．５倍の速度で回転することによって、感光ドラム１ａへの現像を安定して行う。

ここで、現像ローラ４２ａに収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。本実施例では、帯電ローラ２ａによる感光ドラム１ａの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本実施例においては、感光ドラム１ａの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした画像形成装置にも適用できる。

無端状で表面が移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト１０は、各画像形成部ａ～ｄの各感光ドラム１ａ～１ｄと当接する位置に配置され、張架部材である支持ローラ１１、張架ローラ１２、対向ローラ１３の３軸で張架されている。中間転写ベルト１０は、張架ローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されており、駆動力を受けて回転する対向ローラ１３の回転によって図１に示す矢印Ｒ２方向に移動する。

本実施例における中間転写ベルト１０の体積抵抗率は、１×１０^１０Ω・ｃｍである。体積抵抗率は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ－ＵＰ（ＭＣＰ－ＨＴ４５０）にＵＲプローブ（型式ＭＣＰ－ＨＴＰ１２）を接続し、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０秒で測定した。体積抵抗率を測定する測定室の環境は、温度２３℃、湿度５０％に設定し、測定室内に４時間放置した後の中間転写ベルト１０の体積抵抗率を測定した。

感光ドラム１ａに形成されたトナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０とが接触する一次転写部Ｎ１ａを通過する過程で、一次転写電源２３から一次転写ローラ６ａに正極性の電圧を印加することで中間転写ベルト１０に一次転写される。一方、中間転写ベルト１０に一次転写されることなく感光ドラム１ａに残留したトナーは、ドラムクリーニング手段５ａによって回収されることで感光ドラム１ａの表面から除去される。

ここで、一次転写ローラ６ａは、中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａに対応する位置に設けられ、中間転写ベルト１０の内周面に接触する一次転写部材（接触部材）である。また、一次転写電源２３は、一次転写ローラ６ａ～６ｄに正極性又は負極性の電圧を印加することが可能な電源である。本実施例においては、複数の一次転写部材に対して共通の一次転写電源２３から電圧を印加する構成について説明するが、これに限らず、各一次転写部材に対応させて複数の一次転写電源を設ける構成であっても本実施例の構成に適用できる。

以下、同様にして、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト１０には、目的のカラー画像に対応した４色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト１０に担持された４色のトナー像は、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０とが接触して形成する二次転写部Ｎ２を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された転写材（記録材）Ｐの表面に一括で二次転写される。

二次転写ローラ２０は、外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０^８Ω・ｃｍ、厚さ５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。なお、発泡スポンジ体のゴム硬度はアスカー硬度計Ｃ型を用いて測定し、５００ｇ荷重時に硬度３０°であった。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０の外周面に接触しており、中間転写ベルト１０を介して二次転写ローラ２０に対向する位置に配置された対向ローラ１３に対して５０Ｎの加圧力で押圧され、二次転写部Ｎ２を形成している。

二次転写ローラ２０は中間転写ベルト１０に対して従動回転しており、二次転写電源２１から電圧が印加されることにより、二次転写ローラ２０から対向ローラ１３に向かって電流が流れる。これにより、中間転写ベルト１０に担持されていたトナー像は二次転写部Ｎ２において転写材Ｐに二次転写される。なお、中間転写ベルト１０のトナー像を転写材Ｐに二次転写する際には、中間転写ベルト１０を介して二次転写ローラ２０から対向ローラ１３に向かって流れる電流が一定になるように、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に印加される電圧が制御される。また、二次転写を行うための電流の大きさは、画像形成装置１００が設置される周囲環境や転写材Ｐの種類により、予め決定されている。二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に接続しており、転写電圧を二次転写ローラ２０に印加する。また、二次転写電源２１は、１００Ｖから４０００Ｖの範囲の出力が可能である。

二次転写によって４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、その後、定着手段３０において加熱および加圧され、４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに定着される。一方、二次転写後に中間転写ベルト１０に残ったトナーは、中間転写ベルト１０の表面の移動方向に関して二次転写部Ｎ２よりも下流側に設けられたベルトクリーニング手段１６（回収手段）により清掃、除去される。ベルトクリーニング手段１６は、対向ローラ１３に対向する位置で中間転写ベルト１０の外周面に当接する当接部材としてのクリーニングブレード１６ａと、クリーニングブレード１６ａによって回収されたトナーを収容する廃トナー容器１６ｂと、を有する。なお、以下の説明においては、クリーニングブレード１６ａを単にブレード１６ａと称する。

本実施例の画像形成装置１００においては、以上の動作により、フルカラーのプリント画像が転写材Ｐに形成される。

２．制御ブロック図の説明
次に、本実施例における制御に関して、制御ブロック図を用いて説明する。

図２は、画像形成装置１００の動作を制御するための制御ブロック図である。ホストコンピュータであるＰＣ２７１は、画像形成装置１００の内部にある変換手段であるフォーマッタ２７３に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをフォーマッタ２７３に送信する。フォーマッタ２７３はＰＣ２７１からＲＧＢ、もしくはＣＭＹＫの画像データを受け取り、ＰＣ２７１から指定されたモードに従ってＣＭＹＫの露光データへと変換する。この時変換される露光データは６００ｄｐｉである。ＰＣ２７１から指定されるモードの中には、紙の種類や、サイズの他に画質に関するモードがあり、後述するディザパターンの線数を変更するようなモードもある。

フォーマッタ２７３は、変換された露光データをＤＣコントローラ２７４内にある露光制御装置たる露光制御部２７７に転送する。露光制御部２７７はＣＰＵ２７６からの指示により、露光手段３の制御を行なう。図２の画像形成装置１００において、中間調制御は露光データのオンオフ面積の調整によって制御される。ＣＰＵ２７６は、フォーマッタ２７３から印刷指令を受け取ると画像形成シーケンスをスタートさせる。ＤＣコントローラ２７４にはＣＰＵ２７６、メモリ２７５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。ＣＰＵ２７６は、帯電高圧２８１、現像高圧２８０、一次転写高圧２３、二次転写高圧２１、露光ユニット３を制御して、静電潜像の形成や、現像されたトナー像の転写等を制御することで画像形成を行う。

また、ＣＰＵ２７６は、画像形成装置１００において形成する画像の位置や濃度を補正する補正制御を実行する場合における、検知手段としての光学センサ６０からの信号を受ける処理も行う。画像の補正制御においては、光学センサ６０と対向する位置における中間転写ベルト１０の外周表面に形成したテストパッチ（検知用トナー像）からの反射光量を光学センサ６０によって計測する。光学センサ６０による検知信号は、ＣＰＵ２７６を介してＡＤ変換された後、メモリ２７５に蓄えられる。コントローラ２７４は、光学センサ６０による検知結果を用いて演算を行い、各種補正を行う。

フォーマッタ２７３は後述する濃度検出用パターンの検知結果に基づき所望の濃度カーブが得られるような補正カーブを作成する。

３．中間調表現
次に、中間調の表現方法について図３を用いて説明する。

本実施例の画像形成装置１００は、多値データを用いて画素ごとの出力画像データを生成し、入力画像データに基づいて露光データが露光制御部２７７へと送られ、感光ドラム１が露光される。トナーや感光ドラム１の帯電は、環境の温度や湿度に影響されやすく、孤立したピクセルサイズに対して連続階調によって適切な中間調の濃度を表現することは難しい。このため、本実施例においては、連続階調ではなく、画素塊の面積変調によってドットサイズを調整することで安定した中間調表現を行う。図３は、中間調を表現するために、露光領域の面積を調整したことを示す図である。図３（ａ）は、露光領域の周期が大きい場合のディザパターンを表しており、図３（ｂ）は、周期が小さい場合のディザパターンを表している。図３（ａ）、（ｂ）は、ベタ画像（最大階調値）を面積階調１００％としたときに、それぞれ一例として面積階調２５％、３３％の場合を示している。このように、周期的に露光領域の面積を調整することで中間調を表現する方法をディザマトリクス法と呼び、繰り返しパターンの最小単位を構成する図形をディザマトリクスと呼ぶ。図３（ａ）、（ｂ）ともに、ディザマトリクスが正方形である場合を示している。次に、ディザマトリクスが正方形で形成されるドットパターンの線数に関して説明する。

ディザマトリクス法において、図３（ａ）、（ｂ）に示したようなディザパターンにおけるドットパターンの線数Ｌ１は、以下のように算出される。ディザマトリクスにおける主走査方向（一方）の辺を形成する画素数をＡ（ｄоｔ）とする。すると、正方形のディザマトリクスにおいては、副走査方向（他方）の辺を形成する画素数もＡ（ｄоｔ）であり、ディザマトリクスの画素面積数はＡ^２＝Ｎで表される。画像解像度をＩ（ｄｐｉ）とすると、画像解像度Ｉをディザマトリクス画素面積数Ｎのルートで割ることで、式（１）のようにドットパターンの線数Ｌ１を算出することができる。
ドットパターンの線数Ｌ１＝Ｉ／Ｎ^１／２ 式（１）
ここで、Ｎ^１／２は、ディザマトリクスにおける一辺の画素数Ａに他ならない。つまり、Ａ（ｄоｔ）ごとに繰り返しパターンが形成されていることを意味する。このドットパターンのディザマトリクスの繰り返しパターンが、画像解像度Ｉ（ｄｐｉ）の中に何回繰り返されるかを定義したものを、上記式（１）で示したドットパターンの線数Ｌ１とした。本実施例においては、画像形成装置１００の画像解像度であるＩ＝６００ｄｐｉを代入する。線数の単位はｌｐｉ（ｌｉｎｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）である。図３（ａ）は、ドットパターンの繰り返し長さ（＝Ａ）（第１のディザマトリクスと第１のディザマトリクスと異なる第２のディザマトリクスと、における同一位置間の最小距離で定義する）が主走査方向、副走査方向どちらも長さが４ｄоｔである。そのため、ディザマトリクスの画素面積数Ｎは１６であり、図３（ａ）の線数は１５０ｌｐｉとなる。また、図３（ｂ）は主走査方向、副走査方向どちらも長さが３ｄоｔであるため、ディザマトリクスの画素面積数Ｎは９である。このため、図３（ｂ）の線数は２００ｌｐｉとなる。

以上、図３を用いて、ドットパターンにおける正方形のディザマトリクスについて、線数の定義の説明を行った。次に、ドットパターンにおける平行四辺形のディザマトリクスについての線数について説明する。平行四辺形のディザマトリクスとは、ディザマトリクスの繰り返し長さが、主走査、副走査方向に対して角度を持った２本の格子ベクトルからなるディザマトリクスのことである。このようなディザマトリクスでは、それぞれのベクトルの長さが異なるため、長軸のベクトルと短軸のベクトルで、繰り返しとなる繰り返し長さが異なる。そのため、平行四辺形のディザマトリクスでは、長軸のベクトルと短軸のベクトルのどちらを選択するかによって線数が異なる値となる。そこで、平行四辺形のディザマトリクスでは、平行四辺形内のディザマトリクス画素面積数Ｎを算出し、平行四辺形が正方形であるとみなすことで、長軸と短軸とに相関する長さを算出して式（１）を用いて演算する。式（１）より算出された線数を平行四辺形のディザマトリクスの線数と定義する。つまり、平行四辺形を正方形とみなすことで、正方形のディザマトリクスの時と同じように画素面積数Ｎのルートを算出し、長軸のベクトルと短軸のベクトルの繰り返しとなる繰り返し長さの相乗平均を算出していることとなる。尚、本実施例においては、平行四辺形内のディザマトリクス画素面積数Ｎをカウントする方法として、格子ベクトル上に位置するマトリクスについては、例えば、マトリクスの面積の１／２以上のものを平行四辺形内であると定義する。これによって、平行四辺形のディザマトリクス画素面積数Ｎを好適に算出することが出来る。繰り返される平行四辺形のそれぞれのディザマトリクス画素面積数Ｎが同様の数となるようにカウントすれば方法は問わない。

また、平行四辺形を形成する長軸のベクトルと短軸のベクトルの長さが大きく異なるような平行四辺形の場合には、上記定義に限らず、短軸のベクトルにおいて定義される線数を採用してもよい。例えば、長軸のベクトルの長さと短軸のベクトルの長さが１ｄоｔ以上違う場合において、長軸のベクトルにおいて定義される線数と短軸のベクトルにおいて定義される線数が異なる。そこで、相乗平均を取るより、短軸のベクトルにおいて定義される線数、すなわち、平行四辺形のディザパターンにおいて線数が大きい方の線数を採用することで、より精度よく後述する制御を行うことが出来ることがある。

以上、説明したように、図３（ａ）、（ｂ）に示すディザマトリクスはドットパターンであるが、ディザマトリクスには、図３（ｃ）のように、ラインパターンを形成する場合もある。このようなディザマトリクスを有するディザパターンについて、線数を計算する場合、ライン方向での繰り返し長さを定義できない。そのため、画像解像度Ｉを、ライン間の間隔Ｗ（ｄоｔ）と１ライン当たりの画素数Ｒ（ｄоｔ）の和Ｚ（ｄоｔ）で割った値をラインパターンにおける線数と定義した。ラインパターンの線数Ｌ２は、式（２）のように表すことが出来る。
ラインパターンの線数Ｌ２＝Ｉ／Ｚ 式（２）
ここで、図３（ｃ）で示したように、ライン間の間隔Ｗは、一つのラインと隣り合う別のラインに対する最も近い距離の線分の長さ（各々のラインに直交する方向の長さ）である。また、１ライン当たりの画素数Ｒは、図３（ｃ）で示したように、線分Ｗから線分を延伸させたときに通過するラインパターンの短手幅に対応する画素数である。Ｚは、上記ドットパターンの線数において説明したディザマトリクスの繰り返し長さとして定義される。ラインパターンの線数Ｌ２を算出する際の画像解像度Ｉを形成するマトリクスは、上記Ｚと水平な軸とそれと直交する軸Ｈで形成されるマトリクスであると定義する。画像解像度Ｉのマトリクスの設定によって線数が変わってしまうので、最も線数が大きくなるように上記定義を行った。

尚、ディザパターンの線数は、中間調を印刷した転写材Ｐの表面を顕微鏡で観察し、ドット、もしくはライン間の間隔Ｗの測定結果から確認できる。また、市販の線数ゲージで計測した線数の結果をディザパターンの線数として用いてもよい。例えば、印刷学会出版部によって販売されているＩＧＳ線数メーターは５０ｌｐｉから８００ｌｐｉまでの線数を計測することが可能である。

また、本実施例におけるディザパターンの繰り返し長さを示す指標は、ディザパターンの最小繰り返し単位を形成するディザマトリクス同士の距離の相関を示す指標であれば上記記載の内容に限られない。

４．濃度制御方法
次に、図４、図５、図６を用いて、本実施例における濃度制御方法について説明する。

図４は、本実施例における画像の濃度を調整する濃度調整制御を実行する際の、中間転写ベルト１０上に形成するテストパッチ４００と、光学センサ６０との位置関係を説明する模式図である。濃度調整制御を行うためのテストパッチ４００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）それぞれに対して、階調違いの５パッチ（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５）を形成する。位置出し用のベタパッチ（１００％）を先頭として、面積階調が２０％、４０％、６０％、８０％の階調のテストパッチ４００を形成する。本実施例においては、階調違いの５パッチ（０％を含めると測定条件は６種類）を形成したが、パッチ数は適宜設定することが出来る。

図５を用いて、テストパッチ４００の検知方法について説明する。光学センサ６０は、中間転写ベルト１０の外周表面や、テストパッチ４００からの反射光を検知する。図５は、光学センサ６０の構成を説明する模式図である。図４に示すように、光学センサ６０は保持部材としてのステイに保持されており、光学センサ６０と中間転写ベルト１０の表面との距離は３ｍｍとしている。また、図５に示すように、光学センサ６０は、ＬＥＤ等の発光素子６１、フォトトランジスタ等の受光素子６２、６３及びホルダ６４を有する。発光素子６１は、中間転写ベルト１０の表面に垂直な方向（図５の線Ｇ）に対して１５°の傾きを持つように配置されており、中間転写ベルト１０上のテストパッチ４００や中間転写ベルト１０の表面に赤外光（例えば波長８００ｎｍ）を照射する。この赤外光が照射されている領域が検知領域となり、ホルダ６４は、発光素子６１から中間転写ベルト１０に赤外光を照射したときのスポット径が２ｍｍとなるように、その形状を調整されている。受光素子６３は、中間転写ベルト１０の表面に垂直な方向（図５の線Ｇ）に対して４５°の傾きを持つように配置されており、テストパッチ４００や中間転写ベルト１０の表面から拡散反射された赤外光を受光する。受光素子６２は、中間転写ベルト１０の表面に垂直な方向（図５の線Ｇ）に対して１５°の傾きを持つように配置されており、テストパッチ４００や中間転写ベルト１０の表面から正反射、及び拡散反射された赤外光を受光する。

図６は、濃度検知制御において、正反射光検知方式と散乱反射光検知方式を用いた場合の検知結果である。図６中のａのグラフは、テストパッチ４００を検知した時の正反射光を受光する受光素子６２の検知結果である。トナー量が少ない時には、トナー量の増加に伴い検知出力は低下している。しかし、トナー量が多くなると、検知出力の低下量は少しずつ減少し、さらにトナー量が増加すると検知出力は増加し始める。これは、トナー量が増加するに従って、中間転写ベルト１０からの正反射光量が減少した結果、検知出力が低下するが、トナーからの散乱反射光が増加し、あるトナー量を境界に散乱反射光量が正反射光量を上回り、検知出力が増加するためである。このため、正反射光の検知だけではトナー量と検知出力とが１対１に対応しないため最適な濃度補正を行うことができない。一方、図６中のｂのグラフは、散乱反射光を受光する受光素子６３の検知結果である。受光量は、トナー量の増加に伴い線形に増加している。これは、トナー量の増加によって散乱反射光量が増加するためである。散乱反射光の検知では、トナー量と検知出力とが１対１に対応するが、ブラックトナーは赤外光をほとんど吸収し、トナー量に対する検知出力はわずかである。よって、検知出力とトナー量を１対１に対応させた時の誤差が大きいため、やはり、散乱反射光の検知だけでは最適な濃度補正を行うことは難しい。このため、本実施例では、正反射光と散乱反射光両方の検知結果を用いる。具体的には、階調１００％のベタトナーのテストパッチ４０１における正反射の検知結果と散乱反射の検知出力が等しくなるように検知出力を規格化し、正反射出力と散乱反射出力との差分を求めることで正味の正反射光量を算出する。このような演算を行うことで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック全てで、同一の計算方法でトナー量と検知結果とを１対１に対応させることができ、対応した結果を基に各色の濃度補正を行う。

テストパターンの検出結果は、制御部であるＤＣコントローラ２７４で処理する。光学センサ６０の受光光量信号はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換された後、ＤＣコントローラ２７４内へ出力され、ＤＣコントローラ２７４内のＣＰＵ２７６で正味の正反射光量を計算する。この結果をもとに、帯電電圧、現像電圧、露光光量等の濃度因子を決定する。これらの濃度因子の設定結果は、ＤＣコントローラ２７４内のメモリ２７５に格納され、通常作像時や次回の濃度制御時等に用いられる。

５．最大階調制限の設定方法
次に、図７、図８、図９を用いて、本実施例における最大階調制限の設定方法について説明する。

まず、濃度制御工程に関して説明する。

図７は、ＰＣ２７１から受けとった入力画像データから、本実施例の画像形成装置１００で画像を描画するための出力画像データを生成するためのフロー図である。

まず、ｓｔｅｐ１では、ＰＣ２７１でプリントする画像がユーザにより選択され、フォーマッタ２７３へ入力画像データとしてのＲＧＢデータが送られる。次に、ｓｔｅｐ２では、フォーマッタ２７３が受け取ったＲＧＢデータを、予め用意されているカラーテーブルに基づいてＣＭＹＫデータに変換する。図８（ａ）はカラーテーブルの一例であり、ＲデータをＣＭＹＫデータに変換するためのテーブルの一部を示している。図８（ａ）の画像データは２５６階調で表され、本実施例では、Ｒを表現するためのＣＭＹＫデータはＹとＭが同じ割合で形成されており、ＣとＫのデータは使用されない。図８（ａ）は一例であるため、画像形成装置１００の特性や、色材であるトナーの特性に合わせてＣＭＹＫデータへの変換比率は任意に設定することが可能である。

尚、フォーマッタ２７３へ送られる入力画像データはＣＭＹＫデータの場合もあり、その時は、フォーマッタ２７３で一旦ＲＧＢデータへと変換したのちに、カラーテーブルに従ってＣＭＹＫデータへと変換される。また、ＲＧＢデータへの変換を行わずに直接カラーテーブルへと変換する場合もある。

次に、ｓｔｅｐ３において、フォーマッタ２７３では、濃度制御などによって予め実行されたγ補正制御に基づき、ＣＭＹＫデータに対して出力画像データがあてはめられる。

本実施例では、γ補正は濃度制御の結果に基づいて行う。光学センサ６０で読み取ったテストパッチ４００の出力データを、ＤＣコントローラ２７４内で濃度へと演算し、演算した結果を受け取ったフォーマッタ２７３でγ補正する。図９は、濃度制御において、テストパッチ４００を検知した結果の一例である。図９（ａ）の横軸は、ＣＭＹＫデータの中のいずれかの色のデータであり、２５６階調で表現している。横軸の最大値は２５５であり、面積階調値が１００％のいわゆるベタ画像である。本実施例では、上記したように、露光量が面積階調で２０％、４０％、６０％、８０％のテストパッチ４００を形成している。

図９（ａ）の縦軸は、光学センサ６０で検知したテストパッチの正味の正反射光の出力値を基に濃度へと変換した値である。光学センサ６０で検知したベタパッチ４０１の出力値をゼロとし、この時の濃度を２５５と定義する。テストパッチ４００の検知方法は、正反射光センサと乱反射センサの受光から正反射光量を求めて濃度を測定する公知の方法であり、テストパッチ４００の濃度が薄いほど低く、濃いほど高くなるように制御している。テストパッチ４００を検知したことによる正味の正反射光の演算は、ＤＣコントローラ２７４内のＣＰＵ２７６で行われ、演算結果がフォーマッタ２７３へと送られてＣＭＹＫデータに対応する出力画像データに対して補正される。

図９（ｂ）は、本実施例におけるγ補正処理を説明する図であり、横軸はＣＭＹＫデータであり、２５６階調で示される。縦軸は、ＣＭＹＫデータに対して、γ補正処理をした結果として出力するための出力画像データである。本実施例では、テストパッチ４００の検知結果に対して逆関数の出力テーブルを作成することで、ＣＭＹＫデータに対して線形な濃度となるように補正を行っている。本実施例では、テストパッチ４０１のデータ間については線形結合とした。図９（ｂ）の例では、ＣＭＹＫデータがゼロの点では出力画像データをゼロとなるようにし、ＣＭＹＫデータが２５５の点では出力画像データが２５５となるように補正を行った。ここで、テストパッチ４００間を必ずしも線形補間する必要もなく、例えば、高彩度の中間調を表現するために、線形補間で決定した値を起点にＣＭＹＫデータに対して出力画像データを所定の割合でオフセットさせてもよい。また、テストパッチ４００によって得られた値すべてに対して線形近似してもよい。

次に、ｓｔｅｐ４ではディザ処理（ディザリング）を行う。出力画像データに対応した面積階調値を露光で調整することが出来るように、ディザマトリクスのディザパターンに応じた画像形成用露光データを生成する。

最後に、ｓｔｅｐ５では、画像形成用露光データに基づいて、露光ユニット３が感光ドラム１上に露光を行い、静電潜像が形成されて一連の電子写真画像形成プロセスを経て、紙などの転写材Ｐ上にプリント画像が形成される。

図７のｓｔｅｐ２、ｓｔｅｐ３、ｓｔｅｐ４は、ＲＧＢデータから変換された入力画像データであるＣＭＹＫデータを出力画像データに変換するフィルタ工程である。後述する本実施例における最大階調値の制限は、これらのいずれの工程においても行うことが出来る。以下に、最大階調制限を行う場合について、実際の制御を説明する。

まず、ｓｔｅｐ２のＣＭＹＫデータへの変換工程で最大階調制限を行う場合について説明する。この場合は、カラーテーブルで使用する最大階調を制限する。図８（ｂ）は最大階調制限を行った場合の変換テーブルであるカラーテーブルの一例である。一例として、ＹとＭに使用されるディザパターンが同じであり、それに伴って線数が同じ場合において、ＹとＭの面積階調をそれぞれ最大９５％に制限する場合を示している。線数と最大階調制限の関係性については後述する。ＹとＭをそれぞれ最大９５％に制限する場合は、Ｒが２５５の場合のＹとＭを２４２とすればよく、２４２より大きい値は使わないようなテーブルとする。尚、ＣＭＹＫデータへの変換は、必ずしも図８のような変換テーブルを用いる必要はなく、例えば、Ｒの値に対するＹとＭそれぞれに対する関数を設定してもよい。特に、ｓｔｅｐ２で最大階調制限を行うことによって、最大階調が濃度補正を行う前に決定されるため、その状態で濃度補正を行えば中間調も最大階調の補正なりに好適に制御することが出来る。

次に、ｓｔｅｐ３で最大階調制限を行う場合について説明する。図１０は、γ補正実行時において、最大階調制限処理を行った場合のγ補正カーブの結果である。横軸がＣＭＹＫデータであり、縦軸が出力画像データである。図１０の斜線部で制限されている領域が最大階調制限処理を行った場合の制限領域であり、入力されたＣＭＹＫデータに対して出力画像データが制限されている。つまり、所望の最大階調値となるように、出力画像データを制限し、γ補正を行う。

次に、ｓｔｅｐ４のディザ処理で最大階調制限を行う場合について説明する。図１１の白部は、露光が行われていない領域を表しており、黒部は露光が行われている領域で、黒部内の各画素に記載されている数字は、各画素における面積階調値であり、１００が最大階調を示している。図１１は、一例として１５０ｌｐｉのディザパターンを使用した場合の最大階調制限を表しており、図１１（ａ）は、通常の場合で露光されるマトリクスの光量を１００としている。それに対して、図１１（ａ）では、最大階調制限として９５％に制限した時のディザマトリクスを表しており、それぞれのマトリクスの面積階調である露光されるマトリクスの光量を９５とすることで最大階調値を制限している。

６．線数とトナー量の関係
表１は、ＣＭＹＫデータと感光ドラム１上のトナー量との関係を示す。ＣＭＹＫデータが１００％の時に階調数が２５５となるようなテーブルを使用した時の結果である。表１におけるトナー量の単位はｍｇ／ｃｍ^２である。代表としてイエローについての値を示し、ディザパターンの線数が１５０ｌｐｉ、２００ｌｐｉ（１５０線、２００線とも呼ぶ）の時の値を示す。本実施例においては、ディザパターンとしてドットパターンを採用した。たとえ、ディザパターンとしてラインパターンを用いた場合においても、後述する線数とトナー量の関係は、ドットパターンで説明した関係と同様の傾向を示す。表１のトナー量は、γ補正後のトナー量である。同じカラーテーブルとγ補正を行った時の、線数の違いによるトナー量の測定を行った。

本発明者らが鋭意検討を行ったところ、ディザパターンの線数が異なると、同じＣＭＹＫデータにおいてもトナー量が異なり、線数が大きいほどＣＭＹＫデータの変化に対するトナー量の変化が大きいことを見出した。表１によると、ＣＭＹＫデータが１００％の時はトナー量が、線数によらず０．４４ｍｇ／ｃｍ^２であるに対して、９５％の時は１５０線で０．３９ｍｇ／ｃｍ^２、２００線で０．３６ｍｇ／ｃｍ^２となる。さらに、９０％の時は１５０線で０．３５ｍｇ／ｃｍ^２、２００線で０．３０ｍｇ／ｃｍ^２となり、ＣＭＹＫデータが小さくなるにつれて、１５０線と２００線との間でトナー量の差分が大きくなる。

次に、線数によって感光ドラム１の表面に形成されるトナー像に対するトナー量に差が発生するメカニズムを説明する。

先に記述したように、電子写真方式ではトナーや感光ドラム１の帯電は環境の温度や湿度に影響されやすい。ディザマトリクス法を採用した場合には、配置された画素塊に対して露光を行う事で安定した中間調の濃度表現が得られる。１画素の領域に対して露光された場合、理想的には、図１２（ａ）に示すように、露光領域の電位は均一で矩形的な形となる。しかし、実際は、図１２（ｂ）のように露光中央部をピークとした山なり状の潜像が形成され、所定の画像領域をはみ出して電位が形成される。これは、露光ユニット３によって照射される光の強度がピークを中心とした分布を持っているためである。このように、実際の潜像の形は矩形ではなく、山なりの形状で潜像が形成されるため、画素塊に対して露光を行うことで所定の電位となる領域の割合を増やしている。

１５０線のディザマトリクスと２００線のディザマトリクスをそれぞれ有するディザパターンについて考察する。２００線のディザマトリクスは、１５０線のディザマトリクスよりも画素塊に対して露光される時間が短い。つまり、画素塊が小さい。画素塊が小さいと画素塊の間隔が短くなるため、非露光部において露光画素における電位のはみ出しが干渉する。よって、非露光部でも一部トナーが現像されるように潜像が形成されるという特徴がある。一方、１５０線のディザマトリクスは、露光される画素塊が２００線に比べて大きい。しかし、画素塊の間隔は２００線より長く、非露光部において露光画素における電位のはみ出しの干渉が少なく、非露光部におけるトナー現像の割合が少ない。以上から、ＣＭＹＫデータが同じであっても、ディザマトリクスの中で非露光部の割合が小さい最大階調値付近においては、１５０線のディザマトリクスの方が２００線のディザマトリックスより非露光部において露光画素における電位のはみ出しの干渉が少ない。１５０線のディザマトリクスの方がはみだしの干渉が少ない分、両者で同じＣＭＹＫデータの階調を出そうとすると、結果的に１５０線のディザマトリクスの方が２００線のディザマトリックスに比べて感光ドラム１上に現像されるトナー量が多く必要となる。したがって、特に、最大階調値付近において同じＣＭＹＫデータで比較したときには、ディザマトリクスの線数が小さい方がディザマトリクスの線数が大きい場合に比べて感光ドラム１上に現像されるトナー量が多くなる。

より詳細に上記内容を考察する。図１３（ａ）、（ｂ）は、線数が大きいディザパターンにおけるドットパターンの成長状況と、線数が小さいディザパターンにおけるドットパターンの成長状況を示している。高階調領域を再現する際に、線数が小さいディザパターンに比べて線数が大きいディザパターンの方が、より小さい領域を露光することになる。詳細には、図１３（ａ）のように、線数が大きいディザパターンにおいては、ディザマトリクスの単位画素面積数Ｎが小さくなることによって１ｄоｔの領域内で露光部と非露光部とを小さく分割するようにドット成長させる場合が多い。その際には、露光装置３による露光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを素早く行う必要がある。露光する領域が小さければ小さいほど露光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えによる潜像形成を行うことが困難になり、上記説明したように、非画像部への電位のはみだしが発生しやすくなる。一方、図１３（ｂ）のように、線数が小さいディザパターンにおいては、ディザマトリクスの単位画素面積数Ｎが大きいことによって、１ｄоｔの領域そのものが露光ＯＮもしくは露光ＯＦＦとなるように制御されることが多い。したがって、露光装置３による露光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えがスムーズに行われ、露光部の潜像形成が円滑に行われることにより、非画像部への電位のはみだしが発生しにくい。

ラインパターンに関しても上記ドットパターンと同じ思想であり、図１４（ａ）に示した線数が大きいディザパターンの方が、図１４（ｂ）に示した線数が小さいディザパターンに比べて、露光装置３によって露光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを素早く行う必要がある。露光する領域が小さければ小さいほど露光のＯＮ／ＯＦＦ切り替えによる潜像形成を行うことが困難になり、非画像部への電位のはみだしが発生しやすくなる。

７．最大階調値の設定
次に、本実施例における最大階調値の設定についてイエローを例に説明する。本実施例では、画像形成される最大のトナー量を０．８０ｍｇ／ｃｍ^２とするために、２次色形成時の感光ドラム１上のトナー量は、各画像形成部において０．４０ｍｇ／ｃｍ^２となるように最大階調値を制限する。これによって、トナー量が過剰になることによる定着不良を抑制することが出来る。

表１によると、１５０線のディザマトリクスを使用した場合、イエローの面積階調を約９５％に設定することで、感光ドラム１上のトナー量を０．４０ｍｇ／ｃｍ^２とすることができる。また、２００線のディザマトリクスを使用した場合、最大階調値を９７％に設定すると感光ドラム１上のトナー量は０．４０ｍｇ／ｃｍ^２となる。

本実施例では、ディザパターンの線数に応じてトナー量を調整するために、最大階調値を制限することで、感光ドラム１上に所望のトナー量を現像する。これは、現像ローラ４２ａから感光ドラム１ａ上に現像を行った後、現像ローラ４２ａ上に残留トナーが存在することを意味する。表１では、イエローが１５０ｌｐｉの場合、感光ドラム１ａ上の所望トナー量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２であるのに対して、最大階調値が１００％の時は、０．４４ｍｇ／ｃｍ^２のトナー量となる。そのため、最大階調値を９５％とすると、０．０４０ｍｇ／ｃｍ^２分のトナーが現像ローラ４２ａ上に残留することになる。現像ローラ４２ａは、３００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動しており、感光ドラム１ａの２００ｍｍ／ｓｅｃに対して１．５倍の速度で回転している。よって、現像ローラ４２ａ上に残留する単位面積当たりのトナー量は、０．０４０÷１．５＝０．０２７ｍｇ／ｃｍ^２となる。また、２００ｌｐｉの場合は、最大階調値を９７％とすると、同じく残留トナー量が０．０２７ｍｇ／ｃｍ^２となる。線数によって、最大階調値の制限値を変えることで、感光ドラム１上に所望のトナー量を現像することができる。

以上から、本実施例における画像形成装置１００は、以下に記載の構成を有する。

感光ドラム１と、感光ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する露光ユニット３と、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像ローラ４２と、を有する。さらに、入力される入力画像データに基づいて画像形成する際に、ディザパターンの繰り返し長さに基づいて、トナー像の最大階調値を露光ユニット３によって制御する制御部２７４を備える。制御部２７４は、ディザパターンの繰り返し長さが第１の長さである第１のディザパターンを用いた場合において、第１のディザパターンよりも長さが長い第２の長さである第２のディザパターンを用いた場合よりも最大階調値が高くなるように制御する。

ディザパターンがドットパターンで構成される場合、ドットパターンにおける繰り返しパターンの最小単位画素面積をＮ（ｄоｔ）、画像解像度をＩ（ｄоｔ）とすると、ドットパターンの線数Ｌ１（ｌｐｉ）は、Ｌ１＝Ｉ／Ｎ^１／２で表される。したがって、第１のディザパターンを用いた場合の方がドットパターンの線数が第１のディザパターンよりも小さい第２のディザパターンを用いた場合よりも、最大階調値が高くなるように制御する。

ディザパターンがラインパターンで構成される場合を考える。ラインパターンにおける繰り返しパターンの繰り返し長さは、ラインパターンにおいて最も近いラインパターンまでの画素数と、ラインパターンの短手幅に対応する画素数と、の和であるＺ（ｄоｔ）となる。ディザパターンにおけるラインパターンの線数Ｌ２は、Ｌ２＝Ｉ／Ｚで表される。したがって、第１のディザパターンを用いた場合の方がラインパターンの線数が第１のディザパターンよりも小さい第２のディザパターンを用いた場合よりも、最大階調値が高くなるように制御する。

以上より、本実施例では、線数が大きいほど各色の最大階調値を高く設定することで、感光ドラム１上のトナー量を所望の値となるようにした。この結果、線数によらず感光ドラム１上のトナー量を略一定とすることで、定着不良を抑制することができる。

また、図７のフローに従ってプリント画像の指定からプリント実行までの間に実施する各種画像データのフィルタ工程について説明したが、必ずしも同様の順番である必要はない。たとえ、異なる順番であっても、いずれかのフィルタ工程に対して、最大階調調整を行えば同様の効果が得られる。また、同様のフィルタ工程を必ず行う必要もなく、その他のフィルタ工程を設けたとしても、その工程に対して最大階調調整を行えばよい。

本実施例では、例として１５０線、２００線の線数について説明を行ったが、効果を有するのはこの線数に限らず、その他の線数を選択した場合も線数に応じて最大階調値を設定することで同様の効果が得られる。

なお、最大階調値を変更するにあたり、最大階調値は高階調側の階調性が維持される７０％以上にするのが好ましく、さらに好適には８５％以上とするとよい。ディザパターンの面積階調を０％から１００％に変化させる場合において、繰り返しパターンがある決まった繰り返し長さで繰り返されるパターンとなるのがおよそ７０％である。つまり、ディザパターンの面積階調が７０％より小さい状態においては、ディザパターンの繰り返しパターンが一意的に決まらないことがある。また、面積階調が８５％より大きい領域においては、ディザパターンの繰り返し長さに応じたトナーの載り量に対する感度が特に大きくなることが分かっている。

また、ターゲットの所望トナー量を０．４０ｍｇ／ｃｍ^２としたが、最大階調値を下げる上でこれに限られない。

（実施例２）
実施例１では、イエローを例として、ディザパターンの線数によって最大階調制限を行う方法について説明した。実施例２では、イエロー、マゼンタ、シアンでそれぞれ異なる線数のディザパターンを設定する場合について説明する。ディザパターン、ディザマトリクス以外の画像形成装置の構成については、実施例１と同様である。

本実施例においても、画像形成される最大のトナー量を０．８０ｍｇ／ｃｍ^２とするために、２次色形成時の各色のトナー量は０．４０ｍｇ／ｃｍ^２となるように最大階調値を制限する。

本実施例では、イエローの線数を２００線、マゼンタ、シアンの線数を１５０線としている。色によって異なる線数を使用するのは、ディザパターンの干渉によるモアレ画像の発生を抑制するためであって、線数を変えるとともに、ディザマトリクスの繰り返しパターンの角度（スクリーン角度という）も変えている。

表２は、イエロー、マゼンタ、シアンに対して、ＣＭＹＫデータと感光ドラム１上のトナー量との関係を示す。表２における感光ドラム１上のトナー量の単位はｍｇ／ｃｍ^２である。

表２によると、感光ドラム１上のトナー量を０．４０ｍｇ／ｃｍ^２とするためには、最大階調制限値として、イエローのＣＭＹＫデータを９７．０％、マゼンタを９２．５％、シアンを９２．５％、ブラックを９０．０％とすればよい。表２の例では、ディザパターンの線数の違いによって、ＣＭＹＫデータに対する感光ドラム１上のトナー量の変動が異なる。また、ＣＭＹＫデータが１００％である場合、感光ドラム１上のトナー量が異なるため、これらを加味して色ごとに最大階調値を指定した。

ここで、実施例２に対して、本実施例のような最大階調制御を行わない場合を比較例１とする。表２に記載のように、比較例１のイエローのディザパターンの線数が２００線、マゼンタのディザパターンの線数を１５０線とする。その場合には、表２から、２次色形成時の感光ドラム１上の最大階調トナー量はそれぞれ０．４４ｍｇ／ｃｍ^２、０．４３ｍｇ／ｃｍ^２であって、画像形成される最大のトナー量は０．８７ｍｇ／ｃｍ^２となる。そのために、転写材Ｐ上のトナー載り量が、所望の０．８０ｍｇ／ｃｍ^２に比べて多くなってしまうことで、定着不良が発生してしまう。

また、最大階調制御を実施する上で、ディザパターンに依らず一定割合である７．５％ずつ最大階調を制限する場合を比較例２とする。表２に記載のように、比較例２のイエローのディザパターンの線数が２００線、マゼンタのディザパターンの線数を１５０線とする。その場合には、表２から、２次色形成時の感光ドラム１上の最大階調トナー量はそれぞれ０．３３ｍｇ／ｃｍ^２、０．４０ｍｇ／ｃｍ^２であって、画像形成される最大のトナー量は０．７３ｍｇ／ｃｍ^２となる。そのため、線数が小さいマゼンタのディザパターンの線数に合わせてイエローのディザパターンの線数の場合にも同じ分だけ最大階調を制限してしまうと、トナーの載り量が所望の値からずれてしまう。

以上から、実施例２に記載の設定を行うことで、色によって異なる線数のディザマトリクスを使用した場合においても、感光ドラム１上のトナー量を所望の量とすることができる。尚、最大階調値の制限方法については、本実施例においても、実施例１と同様の方法を適応することができる。

また、本実施例では、イエローのディザパターンの線数が最も大きく、マゼンタとシアンのディザパターンの線数を同じとして説明を行ったが、線数が逆転してもよく、また、各色で異なる線数であっても各色の線数ごとに最大階調値を制限すればよい。また、ディザマトリクスはドットパターンでもラインパターンでもよい。

また、ターゲットの所望トナー量を共に０．４０ｍｇ／ｃｍ^２としたが、最大階調値を下げる上でこれに限られず、色によって所望トナー量を変更してもよい。また、画像形成される最大のトナー量を０．８０ｍｇ／ｃｍ^２としたが、これに限られない。

（実施例３）
ディザマトリクス法を用いた中間調表現の方法は、ドットパターンやラインパターンによって行うため、線数が小さくなるようなディザマトリクスを使用した場合に、ドットパターンや、ラインパターンが視認される場合がある表現方法である。よって、線数が小さい場合において、写真などの画像をプリントすると粒状感のある画質となってしまうことがある。粒状感を向上するためには、ディザパターンの線数を大きくしてプリントを行うことで、高解像の画像を得ることが可能ではある。しかし、文字などの文書をプリントする場合は、必ずしも高解像度の画像である必要がない。そこで、プリンタドライバ上で通常モードと高精細モードを選択可能であることが、実施例３の特徴である。実施例３において、印刷モードによって異なる線数のディザマトリクスを使用した時の最大階調値を設定する方法について説明する。

図１５は、印刷モードに応じて、使用するディザマトリクスを変更する場合に、ディザマトリクスを設定し、最大階調値を設定するためのフローを表している。

ｓｔｅｐ１１では、ＰＣ２７１でプリントする画像が指定され、ＣＭＹＫデータが生成される。次に、ｓｔｅｐ１２としてＰＣ２７１において印刷モードを指定する。ここでは、高精細モードをユーザが指定したとして説明を行う。印刷モードの指定に応じて、使用するディザマトリクスが決定される。印刷モードの選択は、ユーザが行ってもよいし、ＣＭＹＫデータから自動に選択されてもよい。表３は、通常モードと高精細モードにおけるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのディザパターンの線数の一覧である。本実施例では、通常モードでは、イエローが２００ｌｐｉ、マゼンタが１５０ｌｐｉ、シアンが１５０ｌｐｉ、ブラックが１２０ｌｐｉとする。高精細モードでは、イエローが２００ｌｐｉ、マゼンタが１７５ｌｐｉ、シアンが１７５ｌｐｉ、ブラックが１５０ｌｐｉとする。マゼンタ、シアン、ブラックの粒状感を改善するために、これらのディザパターンの線数を、通常モードに比べて高精細モードにおいて大きくしている。

次に、ｓｔｅｐ１３では、フォーマッタ２７３でＲＧＢデータをＣＭＹＫデータへと分解する。ＣＭＹＫデータへの分解は、高精細モード用に設定されたカラーテーブルを使用する。

次に、ｓｔｅｐ１４として、ＣＭＹＫデータのγ補正を行い、出力画像データを生成する。本実施例では、γ補正として、高精細モード専用のγ補正を実施する。高精細モード専用のγ補正は、高精細モードで使用するディザマトリクスによって形成されたテストパッチ４００を検知することによる濃度制御を行ってもよいし、通常モードでの濃度制御から得たγ補正から予測で高精細モード専用のγ補正を作ってもよい。

次に、ｓｔｅｐ１５では、高精細モードで使用するディザマトリクスに応じて、出力画像データに対応した面積階調値を露光することが出来るように、ディザマトリクスのパターンに応じた画像形成用露光データを生成する。

最後に、ｓｔｅｐ１６では、画像形成用露光データに基づいて、露光ユニット３が感光ドラム１上に露光を行い、静電潜像が形成されて一連の電子写真画像形成プロセスを経て、転写材Ｐなどの媒体上にプリント画像が形成される。本実施例における最大階調値の制限は、実施例１と同様で、図１５のｓｔｅｐ１３～１５のいずれのフィルタ工程で実施してもよい。

表４は、高精細モードにおける画像形成露光データ量に対する感光ドラム１上のトナー量を示している。

表４によると、感光ドラム１上の最大階調トナー量を０．４０ｍｇ／ｃｍ^２とするために、イエローの画像形成用露光データ量を９７．０％、マゼンタを９６．５％、シアンを９６．５％、ブラックを９５．０％とした。

表５は、通常モードと、高精細モードにおける最大階調制限の結果を使用して、画像形成用露光データ量の最大値を比較したものである。

線数を大きくしたマゼンタ、シアン、ブラックの最大値が通常モードより最大階調値が高くなっていることが特徴である。

以上のように、本実施例では高精細モードとして、ディザパターンの線数を大きくした色に対して、最大階調値を通常モードより高く設定することで、印刷モードの指定によって線数の変更を行っても所望の感光ドラム１上のトナー量を得ることが可能となる。

本実施例では、高精細モードにおいても、感光ドラム１上の最大階調トナー量を０．４０ｍｇ／ｃｍ^２とするために最大階調値を設定した。しかし、必ずしも０．４０ｍｇ／ｃｍ^２に合わせる必要はなく、印刷モードの変更に応じて、許容できるトナー量以下となるように最大階調値を設定すればよい。例えば、印刷モードの変更に合わせて、プロセススピードを遅くすれば、定着可能な感光ドラム１上のトナー量を増やすことができる。本実施例の画像形成装置１００では、プロセススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃであれば、定着可能な感光ドラム１上のトナー量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２であった。そこで、プロセススピードを１００ｍｍ／ｓｅｃとすることで、感光ドラム１上のトナー量が０．４２ｍｇ／ｃｍ^２まで定着が可能となる。この場合は、感光ドラム１上のトナー０．４２ｍｇ／ｃｍ^２となるように、最大階調値を設定すればよい。

以上から、本実施例における画像形成装置１００は、以下のような複数のモードを有する。複数の色材のうち少なくとも１つの色材においてディザパターンの繰り返し長さが第１の長さである第１のディザパターンを用いる第１のモードを有する。さらに、その１つの色材において第１のディザパターンよりも繰り返し長さが短い第２の長さである第２のモードを有する。そして、第１のモードと第２のモードを適宜選択可能である。

また、本実施例では、画像の粒状感を向上させるために、ディザパターンの線数が大きい高精細モードを設定した場合について、説明を行ったが、必ずしも通常モードに対して線数の大きいモードに限ったものではない。逆に、線数が小さいモードに対しても、その時の線数に対して最適な最大階調値を設定すればよい。例えば、高温高湿環境や、低温低湿環境など、通常のオフィス環境と異なる条件で画像が乱れやすい環境において、画質の安定性を重視したプリントを行う場合に、線数を小さくした印刷モードを設定することが考えられる。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光ユニット
４ 現像ユニット
１０ 中間転写ベルト
４２ 現像ローラ
２７４ 制御部

Claims (8)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光ユニットと、
   前記露光ユニットによって前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像部材と、
   入力される入力画像データに基づいて画像形成する際に、ディザパターンの繰り返し長さに基づいて、前記像担持体の表面に形成される前記トナー像の最大階調値を前記露光ユニットによって制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ディザパターンの前記繰り返し長さが第１の長さである第１のディザパターンを用いた場合において、前記第１のディザパターンよりも前記繰り返し長さが長い第２の長さである第２のディザパターンを用いた場合よりも前記最大階調値が高くなるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ディザパターンはドットパターンから構成され、前記ドットパターンにおける繰り返しパターンの最小単位画素面積をＮ（ｄоｔ）、画像解像度をＩ（ｄоｔ）とすると、前記ディザパターンにおける前記ドットパターンの線数Ｌ１（ｌｐｉ）は、
   Ｌ１ ＝ Ｉ／Ｎ^１／２
   で表され、
   前記制御部は、前記第１のディザパターンを用いた場合の方が前記ドットパターンの線数が前記第１のディザパターンよりも小さい前記第２のディザパターンを用いた場合よりも、前記最大階調値が高くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ディザパターンはラインパターンから構成され、前記ラインパターンにおける繰り返しパターンの前記繰り返し長さは、前記ラインパターンにおいて最も近い前記ラインパターンまでの画素数と、前記ラインパターンの短手幅に対応する画素数と、の和であるＺ（ｄоｔ）であり、画像解像度をＩ（ｄоｔ）とすると、前記ディザパターンにおける前記ラインパターンの線数Ｌ２（ｌｐｉ）は、
   Ｌ２ ＝ Ｉ／Ｚ
   で表され、
   前記制御部は、前記第１のディザパターンを用いた場合の方が前記ラインパターンの線数が前記第１のディザパターンよりも小さい前記第２のディザパターンを用いた場合よりも、前記最大階調値が高くなるように制御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. 前記入力画像データの色の情報を複数の色材で表現するための色の情報に変換するための変換手段を有し、
   前記制御部は、前記複数の色材それぞれについて、前記変換手段によって前記最大階調値の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記入力画像データの色の情報を複数の色材で表現するための色の情報に変換するための変換テーブルを有し、
   前記制御部は、前記変換テーブルの値を調整することで前記最大階調値の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記入力画像データをルックアップテーブルにより変換して変換後の入力画像データを取得する場合において、前記ルックアップテーブルにおいて得られる前記変換後の入力画像データの前記最大階調値を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記最大階調値は、色ごとに設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 複数の色材のうち少なくとも１つの色材において前記ディザパターンの前記繰り返し長さが第１の長さである第１のディザパターンを用いる第１のモードと、前記１つの色材において前記第１のディザパターンよりも前記繰り返し長さが長い第２の長さである第２のモードと、を選択可能であること特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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