潜像書込装置及び画像形成装置
【課題】一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな階調で表現する。
【解決手段】１画素分の領域を、副走査方向の下流側から上流側にかけて第１分割領域、第２分割領域、及び第３分割領域に３分割し、それぞれの分割領域に対するドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、第２分割領域に対しては小ドットを形成し、第１分割領域に対しては中ドットを形成し、第３分割領域に対しては大ドットを形成するようにした。
【解決手段】１画素分の領域を、副走査方向の下流側から上流側にかけて第１分割領域、第２分割領域、及び第３分割領域に３分割し、それぞれの分割領域に対するドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、第２分割領域に対しては小ドットを形成し、第１分割領域に対しては中ドットを形成し、第３分割領域に対しては大ドットを形成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ潜像担持体の表面にドットを書き込むことで、ドットの集合からなる潜像を得る潜像書込装置や、これを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の画像形成装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この画像形成装置は、潜像書込装置としてＬＥＤヘッド駆動部によって潜像担持体としての感光体に対して光書込を行うことで、感光体の表面に静電潜像を形成する。そして、ＬＥＤヘッド駆動部は、ビーム出射手段としての複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を具備するＬＥＤアレイを用いて、潜像担持体として感光体に対して１画素あたり３２階調の多値画像を光書込する。ここで言う１画素は、１インチを解像度［ｄｐｉ］で除算した値をそれぞれ縦、横の寸法とする正方形の領域である。
【０００３】
古くは、ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤからそれぞれ出射した１画素分の領域とほぼ同じサイズの径の光ビームにより、それぞれ１画素分の光書込を行う方式が主流であった。これに対し、特許文献１に記載の画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動部は、複数のＬＥＤからそれぞれ出射した１画素分の領域よりも小さなサイズの径の光ビームにより、それぞれ１画素分の領域をより細かく分割した分割領域に対してそれぞれドットを光書込する。つまり、１画素内に複数のドットを形成する。この際、１画素内に含まれる複数の分割領域に対するドットの書き込みの有無を調整することで、各画素を多値で階調表現する。より詳しくは、感光体の表面における１画素分の領域を、表面移動方向に沿って８分割する。そして、８つの分割領域のうち、表面移動方向の最下流側の分割領域に対しては、８段階のうち、最も大きな径のドットを光書込する。また、最下流から２番目にする分割領域に対しては、２番目に大きな径のドットを光書込する。このように、下流側から上流側に向けてドットの径を徐々に小さくしていき、最上流側の分割領域に対しては、８段階のうち、最も径の小さなドットを光書込する。８つの分割領域に対するドットの光書込の有無をそれぞれ個別に制御して、各画素に対してそれぞれ２８＝２５６通りのパターンのうちの何れか１つで光書込を行う。これにより、理論的には、各画素の画像濃度を２５６階調で再現することが可能であるが、実際には、画像濃度と階調との関係が一次関数によって表される線形特性にはならず、非線形特性になってしまう。そこで、２５６通りのうち、線形特性が得られる３２通りのパターンだけを用いることで、各画素の画像濃度を線形特性に近い３２段階の滑らかな階調で再現する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この画像形成装置においては、一般オフィス向けの機種としての実現性が乏しいという問題があった。具体的には、３２階調という階調数だけに着目すれば、各画素についてそれぞれ５個分のドットのオンオフデータをＬＥＤヘッド駆動部に転送すればよいことになる。しかしながら、この画像形成装置は、既に述べたように、各画素についてそれぞれ８つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御するものであるので、１画素分の転送データとしては２５６階調の場合と同じ８個分のドットのオンオフデータが必要になる。プリント速度の高速化が進められる近年においては、電子写真方式の画像形成装置であれば、印刷業者向けではない一般オフィス向けの機種であっても、Ａ４サイズ紙の横搬送で６０［毎／分］くらいのプリント速度が求められるようになってきている。また、高解像度化が進められる近年においては、一般オフィス向けの機種であっても、１２００［ｄｐｉ］程度の解像度が求められるようになってきている。特許文献１に記載の画像形成装置において、それらの条件を満足させるとする。すると、１画素あたりドット８個分のオンオフデータをＬＥＤヘッド駆動部に転送するために、画像データ処理部とＬＥＤヘッド駆動部とを多量の信号線で接続しつつ、両者間で高速のパラレル通信を行わせる必要が生じ、一般オフィス向けの機種としてはコストがかかり過ぎてしまう。コストと、通信技術とのバランスからすれば、１画素あたりドット４個分以下のオンオフデータの転送が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルである。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな階調で表現することができる潜像書込装置や画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、潜像を担持する潜像担持体の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段と、それらビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
これらの発明においては、１画素内の３つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御することで、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で、各画素の画像濃度を８段階の階調で表現する。１画素あたりドット４個分以下のデータ転送量が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルであるので、本発明においては、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素を８段階の階調で表現することができる。
また、これらの発明においては、本発明者らが後述する実験で明らかにしたように、１画素内の第１分割領域に対して大ドット及び中ドットのうちの何れか一方を光書込し、第３分割領域に対して他方のドットを光書込し、且つ、第２分割領域に対して小ドットを光書込することで、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】同プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図。
【図３】同プリンタの感光体の表面上における各画素対応領域を示す模式図。
【図４】同プリンタのＬＥＤによって光書込する大ドット、中ドット及び小ドットを示す拡大模式図。
【図５】実験１における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図６】実験１と実験２とでそれぞれ得られた階調と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図７】実験１と実験３とでそれぞれ得られた階調と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図８】実験２における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図９】実験３における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図１０】同プリンタのＬＥＤ駆動回路における光書込系の各種信号の出力タイミングを示すタイミングチャート。
【図１１】実施形態に係るプリンタの一部構成に変更を加えた変形例に係るプリンタを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を作像するための４つの作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を作像するための作像ユニット１Ｙを例にすると、これは、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｙ、ドラムクリーニング装置３Ｙ、除電装置（不図示）、帯電器４Ｙ、現像装置５Ｙ、ＬＥＤアレイユニット６Ｙ等を備えている。作像ユニット１Ｙは、それらの機器を１つのユニットとして共通の筺体内に保持してプリンタ本体に対して一体的に脱着可能にしたものである。
【００１０】
帯電器４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される感光体２Ｙの表面を一様に帯電せしめる。一様に帯電せしめられた感光体２Ｙの表面には、ＬＥＤアレイユニット６ＹによってＹ用の静電潜像が光書込される。そして、このＹ用の静電潜像は、図示しないＹトナーを用いる現像装置５Ｙによって現像されてＹトナー像になる。このＹトナー像は、後述する紙搬送ベルト１６と感光体２Ｙとが対向している転写位置で図示しない記録シートに転写される。
【００１１】
図中時計回り方向の回転に伴って上記転写位置を通過した感光体２Ｙ表面には、記録シートに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置３Ｙによって感光体２Ｙ表面から除去される。そして、ドラムクリージング装置３Ｙによってクリーニングされた感光体２Ｙ表面は、図示しない除電装置によって除電された後、上述した帯電器４Ｙによって再び一様に帯電せしめられる。
【００１２】
帯電器４Ｙとしては、スコロトロンチャージャーからなるものを用いているが、他の方式のものを用いてもよい。例えば、感光体２Ｙに当接又は近接させた帯電ローラや帯電ブラシローラなどの帯電部材を回転させながら、帯電部材と感光体２Ｙとの間で放電を生じせしめて感光体２Ｙの表面を一様に帯電させる方式のものでもよい。また、現像装置５Ｙとしては、Ｙトナーを主成分とする１成分現像剤を用いる１成分現像方式のものを用いているが、トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤による２成分現像方式のものを用いてもよい。また、ドラムクリーニング装置３Ｙとしては、感光体２Ｙ表面に当接させたクリーニングブレードによって感光体２Ｙ表面から転写残トナーを掻き取る方式のものを用いたが、他の方式のものを用いてもよい。
【００１３】
Ｙ用の作像ユニットについて説明したが、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の作像ユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ表面にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。
【００１４】
４つの作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、水平方向に所定の間隔をおいて並ぶように配設されている。これら作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、無端状の紙搬送ベルト１６を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニット１５が配設されている。この転写ユニット１５は、紙搬送ベルト１６の他に、駆動ローラ１７、従動ローラ１８、４つの転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ベルトクリーニング装置２１などを備えている。
【００１５】
紙搬送ベルト１６は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１７と従動ローラ１８とによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１７の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
【００１６】
紙搬送ベルト１６のループ内側には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。これら転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの直下において、紙搬送ベルト１６を介して感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向するように配設されている。このように、紙搬送ベルト１６を介して転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが対向している位置が、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置である。
【００１７】
転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置で紙搬送ベルト１６の裏面に電荷を付与する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置では、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、紙搬送ベルト１６との間に１次転写電界が形成される。なお、転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、ベルト裏面に当接させた転写ブラシや転写ローラ等の転写部材と、これに１次転写バイアスを印加する転写電源とを用いてもよい。
【００１８】
転写ユニット１５の鉛直方向下方には、記録シートＰを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット３０がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット３０は、紙束の一番上の記録シートＰに給紙ローラ３０ａを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録シートＰを給紙路３１に向けて送り出す。
【００１９】
給紙路３１の末端付近には、レジストローラ対３２が配設されている。このレジストローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された記録シートＰをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録シートＰをＹ用の転写位置でＹ用の感光体２Ｙ上のＹトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開する。レジストローラ対３２から送り出された記録シートＰは、紙搬送ベルト１６のおもて面に静電吸着された後、紙搬送ベルト１６の無端移動に伴って、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置を順に通過する。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて転写される。この重ね合わせの転写により、記録シートＰの表面にフルカラートナー像が形成される。
【００２０】
Ｋ用の転写位置を通過した記録シートＰは、紙搬送ベルト１６の無端移動に伴って、従動ローラ１８に対するベルト掛け回し位置に至る。このベルト掛け回し位置では、従動ローラ１８に掛け回されている紙搬送ベルト１６が、従動ローラ１８の曲率に沿って急激に方向転換する。記録シートＰは、この急激な方向転換に追従することができず、自らの腰の強さによってベルト表面から曲率分離される。そして、転写ユニット１５の図中左側方に配設された定着装置３４内に送り込まれる。
【００２１】
定着装置３４は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４ａと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３４ｂとによって定着ニップを形成している。定着装置３４内に送り込まれた記録シートＰは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ３４ａに密着させる姿勢で定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。その後、定着装置３４内から排出された記録シートＰは、図示しない排紙ローラ対によって機外へと排出される。
【００２２】
自らの無端移動に伴って各色の転写位置を通過した後の紙搬送ベルト１６には、トナー汚れが付着している。これは、紙搬送ベルト１６のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置２１によってベルト表面からクリーニングされる。
【００２３】
感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの回転軸線方向の長さや、紙搬送ベルト１６の幅方向の長さは、Ａ４サイズ紙の縦方向の長さ（２９７ｍｍ）と同じくらいの大きさになっている。そして、本プリンタは、最大でＡ４サイズの記録シートＰに対して、フルカラー画像を形成することができる。記録シートＰとして、Ａ４サイズのものを用いる場合には、それを横搬送（短手方向を搬送方向に沿わせる姿勢で搬送）で紙搬送ベルト１６のおもて面に吸着させる。
【００２４】
作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫのＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ１２００［ｄｐｉ］の解像度で光書込が行えるように、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸線方向に沿って並ぶ約１４０００個の図示しないＬＥＤを具備している。これらのＬＥＤをそれぞれ個別に駆動することで、最大で同軸線方向に一直線状に並ぶ約１４０００個のドットを同時に光書込することができる。
【００２５】
図２は、本プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、メイン制御部１０４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等からなり、プリンタ全体の各種機器の駆動の制御や演算処理を司るものである。同図においては、メイン制御部１０４に接続されている各種機器のうち、本発明の特徴部に関連するものだけを示している。
【００２６】
潜像書込装置６０は、各色の感光体（２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対して静電潜像を光書込するものである。この潜像書込装置６０は、上述したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つのＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他に、画像データ変換回路６１を有している。また、各色のＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、ビーム出射手段としての複数のＬＥＤを具備するＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、アレイ内の各ＬＥＤの駆動を制御するための出射駆動制御手段たるＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを具備している。
【００２７】
ＬＡＮ（Local Area Network）ポート１０１は、外部のローカルエリアネットワークを介して、図示しないパーソナルコンピュータやスキャナとの通信を行うためのものである。また、ＵＳＢポート１０２は、ＵＳＢケーブルを介して外部のパーソナルコンピュータと通信を行うためのものである。
【００２８】
パーソナルコンピュータからローカルエリアネットワークを介してＬＡＮポート１０１に入力されたカラー画像データは、プリントサーバー回路１０５と、Ｉ／Ｏインターフェース１０３とを介して、潜像書込装置６０や、メイン制御部１０４に入力される。また、パーソナルコンピュータからＵＳＢポート１０２に入力されたカラー画像データは、Ｉ／Ｏインターフェース１０３を介して、潜像書込装置６０や、メイン制御部１０４に入力される。
【００２９】
潜像書込装置６０に入力されたカラー画像データは、画像データ変換回路６１により、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の画像データに分離された後、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの画像データに変換される。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに入力される。それらＬＥＤアレイユニットのうち、Ｙ用のＬＥＤアレイユニット６Ｙを例にすると、これに入力されたＹ画像データは、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙによって複数のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動信号に変換された後、ＬＥＤアレイ６３Ｙに入力される。
【００３０】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図３は、各色の感光体の表面上における各画素対応領域を示す模式図である。同図において、太線によって矩形状に囲まれた領域が１画素分の領域（画素対応領域）である。ここで言う１画素とは、１２００［ｄｐｉ］の解像度のドット直径と同じサイズをそれぞれ縦寸法、横寸法とした正方形の領域である（２１．２μｍ×２１．２μｍ）。上述したように、各色のＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ感光体の回転軸線方向に沿って並ぶ約１４０００個のＬＥＤを具備している。同図において、感光体の回転軸線方向は、図中で左右に延びている直線の延在方向と同じである。この方向に沿って並んでいる約１４０００個のＬＥＤにより、同方向に沿って並ぶ約１４０００個の画素対応領域に対するドットの光書込が個別に行われる。同方向において、画素列０００１に位置している画素対応領域に対しては、同方向に並んでいる約１４０００個のＬＥＤのうち、１番目のＬＥＤによってドットが書き込まれる。また、画素列０００２に位置している画素対応領域に対しては、２番目のＬＥＤによってドットが書き込まれる。
【００３１】
複数の画素対応領域はそれぞれ、感光体表面移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、最上流側に位置する第３分割領域と、それら分割領域の間に位置する第２分割領域とに３分割される。そして、それら３つの分割領域に対してそれぞれドットの書き込みが制御される。つまり、１画素内には、最大で感光体表面移動方向に並ぶ３つのドットが書き込まれる。それぞれの分割領域に対するドット書き込みの有無により、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で８段階の階調を実現することができる。
【００３２】
このように、本プリンタにおいては、１画素内の３つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御することで、各ＬＥＤを１画素あたりドット３個分のデータ転送量で駆動して、各画素の画像濃度を８段階の階調で表現する。１画素あたりドット４個分以下のデータ転送量が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルであるので、本プリンタにおいては、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素を８段階の階調で表現することができる。
【００３３】
３つの分割領域にそれぞれ個別に形成する３つのドットにおいて、感光体表面移動方向の縁部における互いの重なりが比較的大きくなると、重なった領域で画像濃度の上昇に貢献しないで無駄に消費されてしまうトナーの量が多くなってしまう。一方、ドット同士を全く重ねないと、１画素内のドット間でトナーを全く付着させない領域を形成してしまう。３つの分割領域に形成するドットの大きさを互いに異ならせることで、ドット同士の重なりをできるだけ小さくしつつ、１画素内をくまなくトナーで埋め尽くすことが可能になる。そこで、本プリンタにおいては、３つの分割領域において、形成するドットの大きさを互いに異ならせるようになっている。
【００３４】
本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の構成のプリンタ試験機を用いて、３つの分割領域にそれぞれ形成するドットの大きさと、８段階の階調における画像濃度変化特性との関係を調べる実験を行った。具体的には、１画素内の３つの分割領域にそれぞれ個別に形成する互いに径の異なる３種類のドットとして、図４に示される大ドット、中ドット及び小ドットを採用した。大ドットと中ドットと小ドットとの面積比は、４：２：１である。よって、大ドットの面積は、中ドットと小ドットとを合わせた合計の面積よりも大きい。１画素内における３つの分割領域と、形成するドットの大きさの関係としては、次の表１に示される３通りの関係を採用した。
【表１】
【００３５】
表１に示される３通りの関係（実験１、２、３）においては、何れも次の表２に示される関係で画像濃度が順に濃くなっていく。つまり、０階調から７階調まで、階調値が増えていくに従って画像濃度が徐々に濃くなっていく。
【表２】
【００３６】
表１に示される実験１、２、３を、それぞれ次のようにして行った。即ち、表２に示される８段階の階調についてそれぞれ、所定サイズの画素マトリクス内の各画素をすべて光書込してベタ潜像を形成した。例えば、実験１であれば、画素マトリクス内の各画素に対して図５に示されるような形態でドットを光書込して、Ｋベタ潜像を形成した。そして、Ｋベタ潜像をＫトナーで現像した後、得られたＫベタ画像の画像濃度を測定した。このようにして得られた８階調分の画像濃度と、階調との関係を示すグラフを作成して、画像濃度変化特性を評価した。この評価を、実験１、２、３でそれぞれ行った。
【００３７】
すると、実験１では、図６に示されるように、階調と画像濃度変化量との関係がほぼ一次関数の直線に沿った線形特性になるのに対し、実験２や実験３では、図６や図７に示されるように、多次関数の曲線に沿った非線形特性になってしまうことがわかった。このような結果になったのは、次に説明する理由による。即ち、実験１では、図５に示されるように、階調値が増えてしていくに従って、１画素内においてトナーを付着させている領域の面積が徐々に増えていく。このように、トナー付着領域の面積が徐々に増えていくことで、画像濃度変化特性を線形特性にしている。これに対し、実験２では、図８に示されるように、５階調は、６階調よりも階調値が小さいにもかかわらず、６階調よりもトナー付着領域の面積が大きくなっている。但し、５階調のトナー付着領域における単位面積あたりのトナー付着量が、６階調のトナー付着領域における単位面積あたりのトナー付着量よりも少なくなっていることから、５階調と６階調とがほぼ同じ画像濃度になってしまっている。このことが、画像濃度変化特性を非線形特性にしてしまう原因になっている。また、実験３では、実験１に比べて、２階調と３階調とのトナー付着領域の面積の差が非常に大きくなる。このため、図７に示されるように、３階調における画像濃度が理想の濃度よりもかなり薄くなってしまう。なお、実験１のグラフでは、高濃度領域のグラフ箇所の形状が若干つぶれ気味になっているが、この程度のつぶれでは、人間の目には線形の濃度変化として認識される。
【００３８】
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、実験１と同様に、第１分割領域に中ドットを形成し、第２分割領域に小ドットを形成し、且つ第３分割領域に大ドットを形成する処理を実施するように、出射駆動制御手段たるＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを構成している。よって、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。なお、第１分割領域と第３分割領域とで、形成するドットを入れ替えても実験１と全く同様に、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。より詳しくは、第１分割領域に大ドットを形成する一方で、第３分割領域に中ドットを形成するのである。かかる態様では、１画素内に２つ以上のドットの組み合わせを形成する３階調、５階調、６階調、７階調においてそれぞれ、ドットの組み合わせの姿勢を図５に示される姿勢の点対称にしたものにするだけなので、トナー付着領域の面積は図５に示されるものと全く同じになるからである。
【００３９】
次の表３は、画像データ変換回路６１によって実施されるデータ変換処理における各階調とビットデータとの関係を示すグラフである。図２に示される画像データ変換回路６１から、ＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に出力されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データは、それぞれ各画素の画像濃度を３ビット（２３）の８階調で表したデータである。画像データ変換回路６１は、各画素について画像濃度を８ビット（２８）の２５６階調で表したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データを、それぞれ各画素について３ビットの８階調で表したデータに変換する。このとき、まず、表３に示されるように、各画素についてそれぞれ８ビットで画像濃度を表現するオリジナルの画像データに対し、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用して、８段階の階調を表現するためのデータに変換するための処理を行う。具体的には、第１ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第３分割領域に対して大ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。また、第２ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第１分割領域に対して中ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。また、第３ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第２分割領域に対して小ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。第４ビット〜第８ビットに入力されているデータについては、オリジナルのデータのままにする。このような処理を行った後、８ビットのデータのうち、上位３ビットだけを残して３ビットのデータにするための処理を行う。そして、１画素あたり３ビットのデータ量の駆動制御信号を、ＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に送信する。つまり、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で、画像データ変換回路６１からＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）にそれぞれ画像データが転送される。
【００４０】
なお、オリジナルのデータが１画素あたり８ビットのデータである場合を例にして説明したが、４ビット〜７ビットのデータである場合にも、同様にして、オリジナルにおける上位３ビットのデータだけを変換した後、オリジナルのビット数から３ビットに変換するための処理を行う。また、第１ビットを大ドットに対応させ、第２ビットを中ドットに対応させ、且つ第３ビットを小ドットに対応させる例について説明したが、これとは異なる対応関係にしてもよい。例えば、第１ビットを中ドットに対応させ、第２ビットを小ドットに対応させ、且つ第３ビットを大ドットに対応させてもよい。
【表３】
【００４１】
図１０は、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各種信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける個々のＬＥＤについてそれぞれ、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの線速によって１／３画素分の長さの移動に要する時間毎に、必要に応じてＬＯＡＤ信号を生成する。以下、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの線速によって１画素分の長さの移動に要する時間を画素移動周期という。また、１／３画素分の長さの移動に要する時間を分割移動周期という。画素移動周期には、３つの分割移動周期が含まれることになる。ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの個々のＬＥＤについてそれぞれ、次のような処理を行う。即ち、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、図示しないＬＡＯＤ信号生成回路と、ＳＴＢ信号生成回路と、駆動信号生成回路とを具備している。ＬＯＡＤ信号生成回路は、ＬＥＤによるドット書込対象となる個々の画素についてそれぞれ、３つのＬＯＡＤ信号を生成する。１つ目のＬＯＡＤ信号は、画素移動周期における初めの分割移動周期に発信される。また、２つ目のＬＯＡＤ信号は、２番目の分割移動周期に発信される。また、３つ目のＬＯＡＤ信号は、３番目の分割移動周期に発信される。
【００４２】
一方、ＳＴＢ信号生成回路は、画素移動周期内の１番目の分割移動周期で、中ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。また、画素移動周期内の２番目の分割移動周期で、小ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。また、画素移動周期内の３番目の分割移動周期で、大ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。
【００４３】
駆動信号生成回路は、１番目の画素移動周期に対応する中ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが中ドット発光時間だけ点灯して１画素の第１分割領域に中ドットが光書込される。また、駆動信号生成回路は、２番目の画素移動周期に対応する小ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが小ドット発光時間だけ点灯して１画素の第２分割領域に小ドットが光書込される。また、駆動信号生成回路は、３番目の画素移動周期に対応する大ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが大ドット発光時間だけ点灯して１画素の第３分割領域に大ドットが光書込される。
【００４４】
図１１は、実施形態に係るプリンタの一部構成に変更を加えた変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。変形例に係るプリンタは、転写ユニット１５における無端状のベルト部材として、紙搬送ベルトの代わりに、中間転写ベルト２０を設けている。感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、中間転写ベルト２０のおもて面（ループ外面）に重ね合わせて１次転写されて４色重ね合わせトナー像になる。
【００４５】
転写ユニット１５は、中間転写ベルト２０の周方向における全域のうち、駆動ローラ１７に対する掛け回し箇所に対して、ベルトループ外側から当接する２次転写ローラ２２を有しており、ベルトと２次転写ローラ２２との当接によって２次転写ニップを形成している。２次転写ローラ２２には、図示しない転写電源によってトナーの帯電極性とは逆極性の２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写ニップ内においては、トナーをベルト表面側から２次転写ローラ２２側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００４６】
中間転写ベルト２０のおもて面に形成された４色重ね合わせトナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。レジストローラ２２は、ローラ間に挟み込んだ記録シートＰをベルト上の４色重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでベルト上の４色重ね合わせトナー像に密着した記録シートＰには、２次転写電界やニップ圧の作用によってベルト上の４色重ね合わせトナー像が２次転写される。これにより、記録シートＰの表面上にフルカラー画像が形成される。
【００４７】
２次転写ニップを通過した記録シートＰは、中間転写ベルト２０から曲率分離して、定着装置３４に送られる。
【００４８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像を担持する潜像担持体（例えば感光体）の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段（例えばＬＥＤ）と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段（例えばＬＥＤ駆動回路）と、それらビーム出射手段からそれぞれ断片的に出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【００４９】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記大ドット、前記中ドット及び前記小ドットの組み合わせとして、前記大ドットの面積が前記中ドット及び前記小ドットの合計面積よりも大きくなる組み合わせ（例えば大ドット：中ドット：小ドット＝４：２：１）を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、例えば図５に示されるように、大ドットを１個だけ形成する階調と、中ドット及び小ドットの２つを形成する階調との間を、滑らかな線形にすることができる。
【００５０】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記大ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記中ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記小ドットを形成する際の前記エネルギービームとのエネルギー比率として、４：２：１を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、そのエネルギー比率により、大ドットと中ドットと小ドットとの面積比を４：２：１にして、図６のグラフに示されるような滑らかな線形特性の８階調を実現することができる。
【００５１】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｂにおいて、前記大ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記中ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記小ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間との比率として、４：２：１を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、そのエネルギー比率により、大ドットと中ドットと小ドットとの面積比を４：２：１にして、図６のグラフに示されるような滑らかな線形特性の８階調を実現することができる。
【００５２】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、各画素についてそれぞれ３ビット以上のビット数で単色の画像濃度を表現するオリジナルの画像データにおける、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用し、前記第１分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの一方を書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記第１ビット、前記第２ビット、及び前記第３ビットのうち、何れか１つのビットのオリジナルデータに施し、前記第３分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの他方を書き込むか否かのデータに変化する処理を、前記何れか１つのビットではない残り２つのビットにおける一方のビットのオリジナルデータに施し、且つ、前記第２分割領域に対して前記小ドットを書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記残り２つのビットにおける他方のビットのオリジナルデータに施して、オリジナルの画像データを仮変換した後、１画素あたり３ビットで単色の画像濃度を表現するデータに変換する処理を実施した後、処理後のデータを前記出射駆動制御手段に転送するデータ変換手段を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、仮変換を行わない場合に比べて、データ処理を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：作像ユニット
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：現像装置（現像手段）
６０：潜像書込装置
６１：画像データ変換回路（データ変換手段）
６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：ＬＥＤアレイ（複数のビーム出射手段）
６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：ＬＥＤ駆動回路（出射駆動制御手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００８−２５０１４６号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ潜像担持体の表面にドットを書き込むことで、ドットの集合からなる潜像を得る潜像書込装置や、これを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の画像形成装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この画像形成装置は、潜像書込装置としてＬＥＤヘッド駆動部によって潜像担持体としての感光体に対して光書込を行うことで、感光体の表面に静電潜像を形成する。そして、ＬＥＤヘッド駆動部は、ビーム出射手段としての複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を具備するＬＥＤアレイを用いて、潜像担持体として感光体に対して１画素あたり３２階調の多値画像を光書込する。ここで言う１画素は、１インチを解像度［ｄｐｉ］で除算した値をそれぞれ縦、横の寸法とする正方形の領域である。
【０００３】
古くは、ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤからそれぞれ出射した１画素分の領域とほぼ同じサイズの径の光ビームにより、それぞれ１画素分の光書込を行う方式が主流であった。これに対し、特許文献１に記載の画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動部は、複数のＬＥＤからそれぞれ出射した１画素分の領域よりも小さなサイズの径の光ビームにより、それぞれ１画素分の領域をより細かく分割した分割領域に対してそれぞれドットを光書込する。つまり、１画素内に複数のドットを形成する。この際、１画素内に含まれる複数の分割領域に対するドットの書き込みの有無を調整することで、各画素を多値で階調表現する。より詳しくは、感光体の表面における１画素分の領域を、表面移動方向に沿って８分割する。そして、８つの分割領域のうち、表面移動方向の最下流側の分割領域に対しては、８段階のうち、最も大きな径のドットを光書込する。また、最下流から２番目にする分割領域に対しては、２番目に大きな径のドットを光書込する。このように、下流側から上流側に向けてドットの径を徐々に小さくしていき、最上流側の分割領域に対しては、８段階のうち、最も径の小さなドットを光書込する。８つの分割領域に対するドットの光書込の有無をそれぞれ個別に制御して、各画素に対してそれぞれ２８＝２５６通りのパターンのうちの何れか１つで光書込を行う。これにより、理論的には、各画素の画像濃度を２５６階調で再現することが可能であるが、実際には、画像濃度と階調との関係が一次関数によって表される線形特性にはならず、非線形特性になってしまう。そこで、２５６通りのうち、線形特性が得られる３２通りのパターンだけを用いることで、各画素の画像濃度を線形特性に近い３２段階の滑らかな階調で再現する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この画像形成装置においては、一般オフィス向けの機種としての実現性が乏しいという問題があった。具体的には、３２階調という階調数だけに着目すれば、各画素についてそれぞれ５個分のドットのオンオフデータをＬＥＤヘッド駆動部に転送すればよいことになる。しかしながら、この画像形成装置は、既に述べたように、各画素についてそれぞれ８つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御するものであるので、１画素分の転送データとしては２５６階調の場合と同じ８個分のドットのオンオフデータが必要になる。プリント速度の高速化が進められる近年においては、電子写真方式の画像形成装置であれば、印刷業者向けではない一般オフィス向けの機種であっても、Ａ４サイズ紙の横搬送で６０［毎／分］くらいのプリント速度が求められるようになってきている。また、高解像度化が進められる近年においては、一般オフィス向けの機種であっても、１２００［ｄｐｉ］程度の解像度が求められるようになってきている。特許文献１に記載の画像形成装置において、それらの条件を満足させるとする。すると、１画素あたりドット８個分のオンオフデータをＬＥＤヘッド駆動部に転送するために、画像データ処理部とＬＥＤヘッド駆動部とを多量の信号線で接続しつつ、両者間で高速のパラレル通信を行わせる必要が生じ、一般オフィス向けの機種としてはコストがかかり過ぎてしまう。コストと、通信技術とのバランスからすれば、１画素あたりドット４個分以下のオンオフデータの転送が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルである。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな階調で表現することができる潜像書込装置や画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、潜像を担持する潜像担持体の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段と、それらビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
これらの発明においては、１画素内の３つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御することで、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で、各画素の画像濃度を８段階の階調で表現する。１画素あたりドット４個分以下のデータ転送量が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルであるので、本発明においては、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素を８段階の階調で表現することができる。
また、これらの発明においては、本発明者らが後述する実験で明らかにしたように、１画素内の第１分割領域に対して大ドット及び中ドットのうちの何れか一方を光書込し、第３分割領域に対して他方のドットを光書込し、且つ、第２分割領域に対して小ドットを光書込することで、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】同プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図。
【図３】同プリンタの感光体の表面上における各画素対応領域を示す模式図。
【図４】同プリンタのＬＥＤによって光書込する大ドット、中ドット及び小ドットを示す拡大模式図。
【図５】実験１における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図６】実験１と実験２とでそれぞれ得られた階調と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図７】実験１と実験３とでそれぞれ得られた階調と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図８】実験２における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図９】実験３における階調と各分割領域に形成するドットの大きさとの関係を示す拡大模式図。
【図１０】同プリンタのＬＥＤ駆動回路における光書込系の各種信号の出力タイミングを示すタイミングチャート。
【図１１】実施形態に係るプリンタの一部構成に変更を加えた変形例に係るプリンタを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を作像するための４つの作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を作像するための作像ユニット１Ｙを例にすると、これは、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｙ、ドラムクリーニング装置３Ｙ、除電装置（不図示）、帯電器４Ｙ、現像装置５Ｙ、ＬＥＤアレイユニット６Ｙ等を備えている。作像ユニット１Ｙは、それらの機器を１つのユニットとして共通の筺体内に保持してプリンタ本体に対して一体的に脱着可能にしたものである。
【００１０】
帯電器４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される感光体２Ｙの表面を一様に帯電せしめる。一様に帯電せしめられた感光体２Ｙの表面には、ＬＥＤアレイユニット６ＹによってＹ用の静電潜像が光書込される。そして、このＹ用の静電潜像は、図示しないＹトナーを用いる現像装置５Ｙによって現像されてＹトナー像になる。このＹトナー像は、後述する紙搬送ベルト１６と感光体２Ｙとが対向している転写位置で図示しない記録シートに転写される。
【００１１】
図中時計回り方向の回転に伴って上記転写位置を通過した感光体２Ｙ表面には、記録シートに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置３Ｙによって感光体２Ｙ表面から除去される。そして、ドラムクリージング装置３Ｙによってクリーニングされた感光体２Ｙ表面は、図示しない除電装置によって除電された後、上述した帯電器４Ｙによって再び一様に帯電せしめられる。
【００１２】
帯電器４Ｙとしては、スコロトロンチャージャーからなるものを用いているが、他の方式のものを用いてもよい。例えば、感光体２Ｙに当接又は近接させた帯電ローラや帯電ブラシローラなどの帯電部材を回転させながら、帯電部材と感光体２Ｙとの間で放電を生じせしめて感光体２Ｙの表面を一様に帯電させる方式のものでもよい。また、現像装置５Ｙとしては、Ｙトナーを主成分とする１成分現像剤を用いる１成分現像方式のものを用いているが、トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤による２成分現像方式のものを用いてもよい。また、ドラムクリーニング装置３Ｙとしては、感光体２Ｙ表面に当接させたクリーニングブレードによって感光体２Ｙ表面から転写残トナーを掻き取る方式のものを用いたが、他の方式のものを用いてもよい。
【００１３】
Ｙ用の作像ユニットについて説明したが、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の作像ユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ表面にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。
【００１４】
４つの作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、水平方向に所定の間隔をおいて並ぶように配設されている。これら作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、無端状の紙搬送ベルト１６を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニット１５が配設されている。この転写ユニット１５は、紙搬送ベルト１６の他に、駆動ローラ１７、従動ローラ１８、４つの転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ベルトクリーニング装置２１などを備えている。
【００１５】
紙搬送ベルト１６は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１７と従動ローラ１８とによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１７の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
【００１６】
紙搬送ベルト１６のループ内側には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。これら転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの直下において、紙搬送ベルト１６を介して感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向するように配設されている。このように、紙搬送ベルト１６を介して転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが対向している位置が、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置である。
【００１７】
転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置で紙搬送ベルト１６の裏面に電荷を付与する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置では、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、紙搬送ベルト１６との間に１次転写電界が形成される。なお、転写チャージャー１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、ベルト裏面に当接させた転写ブラシや転写ローラ等の転写部材と、これに１次転写バイアスを印加する転写電源とを用いてもよい。
【００１８】
転写ユニット１５の鉛直方向下方には、記録シートＰを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット３０がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット３０は、紙束の一番上の記録シートＰに給紙ローラ３０ａを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録シートＰを給紙路３１に向けて送り出す。
【００１９】
給紙路３１の末端付近には、レジストローラ対３２が配設されている。このレジストローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された記録シートＰをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録シートＰをＹ用の転写位置でＹ用の感光体２Ｙ上のＹトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開する。レジストローラ対３２から送り出された記録シートＰは、紙搬送ベルト１６のおもて面に静電吸着された後、紙搬送ベルト１６の無端移動に伴って、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の転写位置を順に通過する。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて転写される。この重ね合わせの転写により、記録シートＰの表面にフルカラートナー像が形成される。
【００２０】
Ｋ用の転写位置を通過した記録シートＰは、紙搬送ベルト１６の無端移動に伴って、従動ローラ１８に対するベルト掛け回し位置に至る。このベルト掛け回し位置では、従動ローラ１８に掛け回されている紙搬送ベルト１６が、従動ローラ１８の曲率に沿って急激に方向転換する。記録シートＰは、この急激な方向転換に追従することができず、自らの腰の強さによってベルト表面から曲率分離される。そして、転写ユニット１５の図中左側方に配設された定着装置３４内に送り込まれる。
【００２１】
定着装置３４は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４ａと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３４ｂとによって定着ニップを形成している。定着装置３４内に送り込まれた記録シートＰは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ３４ａに密着させる姿勢で定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。その後、定着装置３４内から排出された記録シートＰは、図示しない排紙ローラ対によって機外へと排出される。
【００２２】
自らの無端移動に伴って各色の転写位置を通過した後の紙搬送ベルト１６には、トナー汚れが付着している。これは、紙搬送ベルト１６のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置２１によってベルト表面からクリーニングされる。
【００２３】
感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの回転軸線方向の長さや、紙搬送ベルト１６の幅方向の長さは、Ａ４サイズ紙の縦方向の長さ（２９７ｍｍ）と同じくらいの大きさになっている。そして、本プリンタは、最大でＡ４サイズの記録シートＰに対して、フルカラー画像を形成することができる。記録シートＰとして、Ａ４サイズのものを用いる場合には、それを横搬送（短手方向を搬送方向に沿わせる姿勢で搬送）で紙搬送ベルト１６のおもて面に吸着させる。
【００２４】
作像ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫのＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ１２００［ｄｐｉ］の解像度で光書込が行えるように、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸線方向に沿って並ぶ約１４０００個の図示しないＬＥＤを具備している。これらのＬＥＤをそれぞれ個別に駆動することで、最大で同軸線方向に一直線状に並ぶ約１４０００個のドットを同時に光書込することができる。
【００２５】
図２は、本プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、メイン制御部１０４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等からなり、プリンタ全体の各種機器の駆動の制御や演算処理を司るものである。同図においては、メイン制御部１０４に接続されている各種機器のうち、本発明の特徴部に関連するものだけを示している。
【００２６】
潜像書込装置６０は、各色の感光体（２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対して静電潜像を光書込するものである。この潜像書込装置６０は、上述したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つのＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他に、画像データ変換回路６１を有している。また、各色のＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、ビーム出射手段としての複数のＬＥＤを具備するＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、アレイ内の各ＬＥＤの駆動を制御するための出射駆動制御手段たるＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを具備している。
【００２７】
ＬＡＮ（Local Area Network）ポート１０１は、外部のローカルエリアネットワークを介して、図示しないパーソナルコンピュータやスキャナとの通信を行うためのものである。また、ＵＳＢポート１０２は、ＵＳＢケーブルを介して外部のパーソナルコンピュータと通信を行うためのものである。
【００２８】
パーソナルコンピュータからローカルエリアネットワークを介してＬＡＮポート１０１に入力されたカラー画像データは、プリントサーバー回路１０５と、Ｉ／Ｏインターフェース１０３とを介して、潜像書込装置６０や、メイン制御部１０４に入力される。また、パーソナルコンピュータからＵＳＢポート１０２に入力されたカラー画像データは、Ｉ／Ｏインターフェース１０３を介して、潜像書込装置６０や、メイン制御部１０４に入力される。
【００２９】
潜像書込装置６０に入力されたカラー画像データは、画像データ変換回路６１により、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の画像データに分離された後、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの画像データに変換される。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＬＥＤアレイユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに入力される。それらＬＥＤアレイユニットのうち、Ｙ用のＬＥＤアレイユニット６Ｙを例にすると、これに入力されたＹ画像データは、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙによって複数のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動信号に変換された後、ＬＥＤアレイ６３Ｙに入力される。
【００３０】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図３は、各色の感光体の表面上における各画素対応領域を示す模式図である。同図において、太線によって矩形状に囲まれた領域が１画素分の領域（画素対応領域）である。ここで言う１画素とは、１２００［ｄｐｉ］の解像度のドット直径と同じサイズをそれぞれ縦寸法、横寸法とした正方形の領域である（２１．２μｍ×２１．２μｍ）。上述したように、各色のＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ感光体の回転軸線方向に沿って並ぶ約１４０００個のＬＥＤを具備している。同図において、感光体の回転軸線方向は、図中で左右に延びている直線の延在方向と同じである。この方向に沿って並んでいる約１４０００個のＬＥＤにより、同方向に沿って並ぶ約１４０００個の画素対応領域に対するドットの光書込が個別に行われる。同方向において、画素列０００１に位置している画素対応領域に対しては、同方向に並んでいる約１４０００個のＬＥＤのうち、１番目のＬＥＤによってドットが書き込まれる。また、画素列０００２に位置している画素対応領域に対しては、２番目のＬＥＤによってドットが書き込まれる。
【００３１】
複数の画素対応領域はそれぞれ、感光体表面移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、最上流側に位置する第３分割領域と、それら分割領域の間に位置する第２分割領域とに３分割される。そして、それら３つの分割領域に対してそれぞれドットの書き込みが制御される。つまり、１画素内には、最大で感光体表面移動方向に並ぶ３つのドットが書き込まれる。それぞれの分割領域に対するドット書き込みの有無により、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で８段階の階調を実現することができる。
【００３２】
このように、本プリンタにおいては、１画素内の３つの分割領域に対するドットの光書込の有無を制御することで、各ＬＥＤを１画素あたりドット３個分のデータ転送量で駆動して、各画素の画像濃度を８段階の階調で表現する。１画素あたりドット４個分以下のデータ転送量が一般オフィス向けの機種として実用可能なレベルであるので、本プリンタにおいては、一般オフィス向けの機種として実用可能なコストで、各画素を８段階の階調で表現することができる。
【００３３】
３つの分割領域にそれぞれ個別に形成する３つのドットにおいて、感光体表面移動方向の縁部における互いの重なりが比較的大きくなると、重なった領域で画像濃度の上昇に貢献しないで無駄に消費されてしまうトナーの量が多くなってしまう。一方、ドット同士を全く重ねないと、１画素内のドット間でトナーを全く付着させない領域を形成してしまう。３つの分割領域に形成するドットの大きさを互いに異ならせることで、ドット同士の重なりをできるだけ小さくしつつ、１画素内をくまなくトナーで埋め尽くすことが可能になる。そこで、本プリンタにおいては、３つの分割領域において、形成するドットの大きさを互いに異ならせるようになっている。
【００３４】
本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の構成のプリンタ試験機を用いて、３つの分割領域にそれぞれ形成するドットの大きさと、８段階の階調における画像濃度変化特性との関係を調べる実験を行った。具体的には、１画素内の３つの分割領域にそれぞれ個別に形成する互いに径の異なる３種類のドットとして、図４に示される大ドット、中ドット及び小ドットを採用した。大ドットと中ドットと小ドットとの面積比は、４：２：１である。よって、大ドットの面積は、中ドットと小ドットとを合わせた合計の面積よりも大きい。１画素内における３つの分割領域と、形成するドットの大きさの関係としては、次の表１に示される３通りの関係を採用した。
【表１】
【００３５】
表１に示される３通りの関係（実験１、２、３）においては、何れも次の表２に示される関係で画像濃度が順に濃くなっていく。つまり、０階調から７階調まで、階調値が増えていくに従って画像濃度が徐々に濃くなっていく。
【表２】
【００３６】
表１に示される実験１、２、３を、それぞれ次のようにして行った。即ち、表２に示される８段階の階調についてそれぞれ、所定サイズの画素マトリクス内の各画素をすべて光書込してベタ潜像を形成した。例えば、実験１であれば、画素マトリクス内の各画素に対して図５に示されるような形態でドットを光書込して、Ｋベタ潜像を形成した。そして、Ｋベタ潜像をＫトナーで現像した後、得られたＫベタ画像の画像濃度を測定した。このようにして得られた８階調分の画像濃度と、階調との関係を示すグラフを作成して、画像濃度変化特性を評価した。この評価を、実験１、２、３でそれぞれ行った。
【００３７】
すると、実験１では、図６に示されるように、階調と画像濃度変化量との関係がほぼ一次関数の直線に沿った線形特性になるのに対し、実験２や実験３では、図６や図７に示されるように、多次関数の曲線に沿った非線形特性になってしまうことがわかった。このような結果になったのは、次に説明する理由による。即ち、実験１では、図５に示されるように、階調値が増えてしていくに従って、１画素内においてトナーを付着させている領域の面積が徐々に増えていく。このように、トナー付着領域の面積が徐々に増えていくことで、画像濃度変化特性を線形特性にしている。これに対し、実験２では、図８に示されるように、５階調は、６階調よりも階調値が小さいにもかかわらず、６階調よりもトナー付着領域の面積が大きくなっている。但し、５階調のトナー付着領域における単位面積あたりのトナー付着量が、６階調のトナー付着領域における単位面積あたりのトナー付着量よりも少なくなっていることから、５階調と６階調とがほぼ同じ画像濃度になってしまっている。このことが、画像濃度変化特性を非線形特性にしてしまう原因になっている。また、実験３では、実験１に比べて、２階調と３階調とのトナー付着領域の面積の差が非常に大きくなる。このため、図７に示されるように、３階調における画像濃度が理想の濃度よりもかなり薄くなってしまう。なお、実験１のグラフでは、高濃度領域のグラフ箇所の形状が若干つぶれ気味になっているが、この程度のつぶれでは、人間の目には線形の濃度変化として認識される。
【００３８】
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、実験１と同様に、第１分割領域に中ドットを形成し、第２分割領域に小ドットを形成し、且つ第３分割領域に大ドットを形成する処理を実施するように、出射駆動制御手段たるＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを構成している。よって、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。なお、第１分割領域と第３分割領域とで、形成するドットを入れ替えても実験１と全く同様に、各画素の画像濃度を線形特性に近い滑らかな８階調で表現することができる。より詳しくは、第１分割領域に大ドットを形成する一方で、第３分割領域に中ドットを形成するのである。かかる態様では、１画素内に２つ以上のドットの組み合わせを形成する３階調、５階調、６階調、７階調においてそれぞれ、ドットの組み合わせの姿勢を図５に示される姿勢の点対称にしたものにするだけなので、トナー付着領域の面積は図５に示されるものと全く同じになるからである。
【００３９】
次の表３は、画像データ変換回路６１によって実施されるデータ変換処理における各階調とビットデータとの関係を示すグラフである。図２に示される画像データ変換回路６１から、ＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に出力されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データは、それぞれ各画素の画像濃度を３ビット（２３）の８階調で表したデータである。画像データ変換回路６１は、各画素について画像濃度を８ビット（２８）の２５６階調で表したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ画像データを、それぞれ各画素について３ビットの８階調で表したデータに変換する。このとき、まず、表３に示されるように、各画素についてそれぞれ８ビットで画像濃度を表現するオリジナルの画像データに対し、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用して、８段階の階調を表現するためのデータに変換するための処理を行う。具体的には、第１ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第３分割領域に対して大ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。また、第２ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第１分割領域に対して中ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。また、第３ビットに入力されていたオリジナルのデータについては、第２分割領域に対して小ドットを書き込むか否かを２値で表現したデータに変換する。第４ビット〜第８ビットに入力されているデータについては、オリジナルのデータのままにする。このような処理を行った後、８ビットのデータのうち、上位３ビットだけを残して３ビットのデータにするための処理を行う。そして、１画素あたり３ビットのデータ量の駆動制御信号を、ＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に送信する。つまり、１画素あたりドット３個分のデータ転送量で、画像データ変換回路６１からＬＥＤアレイユニット（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）にそれぞれ画像データが転送される。
【００４０】
なお、オリジナルのデータが１画素あたり８ビットのデータである場合を例にして説明したが、４ビット〜７ビットのデータである場合にも、同様にして、オリジナルにおける上位３ビットのデータだけを変換した後、オリジナルのビット数から３ビットに変換するための処理を行う。また、第１ビットを大ドットに対応させ、第２ビットを中ドットに対応させ、且つ第３ビットを小ドットに対応させる例について説明したが、これとは異なる対応関係にしてもよい。例えば、第１ビットを中ドットに対応させ、第２ビットを小ドットに対応させ、且つ第３ビットを大ドットに対応させてもよい。
【表３】
【００４１】
図１０は、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各種信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける個々のＬＥＤについてそれぞれ、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの線速によって１／３画素分の長さの移動に要する時間毎に、必要に応じてＬＯＡＤ信号を生成する。以下、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの線速によって１画素分の長さの移動に要する時間を画素移動周期という。また、１／３画素分の長さの移動に要する時間を分割移動周期という。画素移動周期には、３つの分割移動周期が含まれることになる。ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ＬＥＤアレイ６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの個々のＬＥＤについてそれぞれ、次のような処理を行う。即ち、ＬＥＤ駆動回路６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、図示しないＬＡＯＤ信号生成回路と、ＳＴＢ信号生成回路と、駆動信号生成回路とを具備している。ＬＯＡＤ信号生成回路は、ＬＥＤによるドット書込対象となる個々の画素についてそれぞれ、３つのＬＯＡＤ信号を生成する。１つ目のＬＯＡＤ信号は、画素移動周期における初めの分割移動周期に発信される。また、２つ目のＬＯＡＤ信号は、２番目の分割移動周期に発信される。また、３つ目のＬＯＡＤ信号は、３番目の分割移動周期に発信される。
【００４２】
一方、ＳＴＢ信号生成回路は、画素移動周期内の１番目の分割移動周期で、中ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。また、画素移動周期内の２番目の分割移動周期で、小ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。また、画素移動周期内の３番目の分割移動周期で、大ドットの形成に必要なＬＥＤ発光時間と同じ時間だけ立ち上がるＳＴＢ信号を生成する。
【００４３】
駆動信号生成回路は、１番目の画素移動周期に対応する中ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが中ドット発光時間だけ点灯して１画素の第１分割領域に中ドットが光書込される。また、駆動信号生成回路は、２番目の画素移動周期に対応する小ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが小ドット発光時間だけ点灯して１画素の第２分割領域に小ドットが光書込される。また、駆動信号生成回路は、３番目の画素移動周期に対応する大ドットＬＥＤデータが「１」である場合には、その直後に発信されるＳＴＢ信号の立ち上がり時間と同じ時間だけＬＥＤに対して駆動信号を送信する。これにより、ＬＥＤが大ドット発光時間だけ点灯して１画素の第３分割領域に大ドットが光書込される。
【００４４】
図１１は、実施形態に係るプリンタの一部構成に変更を加えた変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。変形例に係るプリンタは、転写ユニット１５における無端状のベルト部材として、紙搬送ベルトの代わりに、中間転写ベルト２０を設けている。感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、中間転写ベルト２０のおもて面（ループ外面）に重ね合わせて１次転写されて４色重ね合わせトナー像になる。
【００４５】
転写ユニット１５は、中間転写ベルト２０の周方向における全域のうち、駆動ローラ１７に対する掛け回し箇所に対して、ベルトループ外側から当接する２次転写ローラ２２を有しており、ベルトと２次転写ローラ２２との当接によって２次転写ニップを形成している。２次転写ローラ２２には、図示しない転写電源によってトナーの帯電極性とは逆極性の２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写ニップ内においては、トナーをベルト表面側から２次転写ローラ２２側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００４６】
中間転写ベルト２０のおもて面に形成された４色重ね合わせトナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。レジストローラ２２は、ローラ間に挟み込んだ記録シートＰをベルト上の４色重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでベルト上の４色重ね合わせトナー像に密着した記録シートＰには、２次転写電界やニップ圧の作用によってベルト上の４色重ね合わせトナー像が２次転写される。これにより、記録シートＰの表面上にフルカラー画像が形成される。
【００４７】
２次転写ニップを通過した記録シートＰは、中間転写ベルト２０から曲率分離して、定着装置３４に送られる。
【００４８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像を担持する潜像担持体（例えば感光体）の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段（例えばＬＥＤ）と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段（例えばＬＥＤ駆動回路）と、それらビーム出射手段からそれぞれ断片的に出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【００４９】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記大ドット、前記中ドット及び前記小ドットの組み合わせとして、前記大ドットの面積が前記中ドット及び前記小ドットの合計面積よりも大きくなる組み合わせ（例えば大ドット：中ドット：小ドット＝４：２：１）を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、例えば図５に示されるように、大ドットを１個だけ形成する階調と、中ドット及び小ドットの２つを形成する階調との間を、滑らかな線形にすることができる。
【００５０】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記大ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記中ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記小ドットを形成する際の前記エネルギービームとのエネルギー比率として、４：２：１を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、そのエネルギー比率により、大ドットと中ドットと小ドットとの面積比を４：２：１にして、図６のグラフに示されるような滑らかな線形特性の８階調を実現することができる。
【００５１】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｂにおいて、前記大ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記中ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記小ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間との比率として、４：２：１を採用したことを特徴とするものである。かかる構成においては、そのエネルギー比率により、大ドットと中ドットと小ドットとの面積比を４：２：１にして、図６のグラフに示されるような滑らかな線形特性の８階調を実現することができる。
【００５２】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、各画素についてそれぞれ３ビット以上のビット数で単色の画像濃度を表現するオリジナルの画像データにおける、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用し、前記第１分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの一方を書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記第１ビット、前記第２ビット、及び前記第３ビットのうち、何れか１つのビットのオリジナルデータに施し、前記第３分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの他方を書き込むか否かのデータに変化する処理を、前記何れか１つのビットではない残り２つのビットにおける一方のビットのオリジナルデータに施し、且つ、前記第２分割領域に対して前記小ドットを書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記残り２つのビットにおける他方のビットのオリジナルデータに施して、オリジナルの画像データを仮変換した後、１画素あたり３ビットで単色の画像濃度を表現するデータに変換する処理を実施した後、処理後のデータを前記出射駆動制御手段に転送するデータ変換手段を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、仮変換を行わない場合に比べて、データ処理を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：作像ユニット
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：現像装置（現像手段）
６０：潜像書込装置
６１：画像データ変換回路（データ変換手段）
６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：ＬＥＤアレイ（複数のビーム出射手段）
６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：ＬＥＤ駆動回路（出射駆動制御手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００８−２５０１４６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段と、それらビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、
複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項２】
請求項１の潜像書込装置において、
前記大ドット、前記中ドット及び前記小ドットの組み合わせとして、前記大ドットの面積が前記中ドット及び前記小ドットの合計面積よりも大きくなる組み合わせを採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項３】
請求項２の潜像書込装置において、
前記大ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記中ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記小ドットを形成する際の前記エネルギービームとのエネルギー比率として、４：２：１を採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項４】
請求項２の潜像書込装置において、
前記大ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記中ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記小ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間との比率として、４：２：１を採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかの潜像書込装置において、
各画素についてそれぞれ３ビット以上のビット数で単色の画像濃度を表現するオリジナルの画像データにおける、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用し、前記第１分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの一方を書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記第１ビット、前記第２ビット、及び前記第３ビットのうち、何れか１つのビットのオリジナルデータに施し、前記第３分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの他方を書き込むか否かのデータに変化する処理を、前記何れか１つのビットではない残り２つのビットにおける一方のビットのオリジナルデータに施し、且つ、前記第２分割領域に対して前記小ドットを書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記残り２つのビットにおける他方のビットのオリジナルデータに施して、オリジナルの画像データを仮変換した後、１画素あたり３ビットで単色の画像濃度を表現するデータに変換する処理を実施した後、処理後のデータを前記出射駆動制御手段に転送するデータ変換手段を設けたことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項６】
自らの移動する表面に潜像を担持する潜像担持体と、前記表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、前記表面に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
前記潜像書込手段として、請求項１乃至５の何れかの潜像書込装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体の移動する表面に対して所定の間隙を介して対向しつつ、前記表面の移動方向と概ね直交する方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ前記表面に向けてエネルギービームを出射する複数のビーム出射手段と、それらビーム出射手段の駆動を個別に制御する出射駆動制御手段と、それらビーム出射手段からそれぞれ出射したエネルギービームによってそれぞれ前記表面にドットを書き込むことで、前記表面にドットの集合からなる潜像を書き込む潜像書込装置において、
複数のビーム出射手段についてそれぞれ、前記表面の１画素分の領域を、前記表面の移動方向の最下流側に位置する第１分割領域と、前記移動方向の真ん中に位置する第２分割領域と、前記移動方向の最上流側に位置する第３分割領域とに３分割し、それぞれの分割領域に対する前記ドットの書き込みの有無を個別に制御することで、各画素の濃度を８段階で表現し、且つ、前記第２分割領域に対してドットを書き込む場合には、中程度の径の中ドット、中ドットよりも径の小さな小ドット、及び中ドットよりも径の大きな大ドットのうち、小ドットを形成するための駆動制御を実施し、前記第１分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの何れか一方を形成するための駆動制御を実施し、前記第３分割領域に対してドットを書き込む場合には、中ドット及び大ドットのうちの他方を形成するための駆動制御を実施するように、前記出射駆動制御手段を構成したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項２】
請求項１の潜像書込装置において、
前記大ドット、前記中ドット及び前記小ドットの組み合わせとして、前記大ドットの面積が前記中ドット及び前記小ドットの合計面積よりも大きくなる組み合わせを採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項３】
請求項２の潜像書込装置において、
前記大ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記中ドットを形成する際の前記エネルギービームと、前記小ドットを形成する際の前記エネルギービームとのエネルギー比率として、４：２：１を採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項４】
請求項２の潜像書込装置において、
前記大ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記中ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間と、前記小ドットを形成する際の前記ビーム出射手段の駆動時間との比率として、４：２：１を採用したことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかの潜像書込装置において、
各画素についてそれぞれ３ビット以上のビット数で単色の画像濃度を表現するオリジナルの画像データにおける、最上位のビットである第１ビット、最上位から２番目のビットである第２ビット、及び最上位から３番目のビットである第３ビットの３つを使用し、前記第１分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの一方を書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記第１ビット、前記第２ビット、及び前記第３ビットのうち、何れか１つのビットのオリジナルデータに施し、前記第３分割領域に対して前記大ドット及び中ドットのうちの他方を書き込むか否かのデータに変化する処理を、前記何れか１つのビットではない残り２つのビットにおける一方のビットのオリジナルデータに施し、且つ、前記第２分割領域に対して前記小ドットを書き込むか否かのデータに変換する処理を、前記残り２つのビットにおける他方のビットのオリジナルデータに施して、オリジナルの画像データを仮変換した後、１画素あたり３ビットで単色の画像濃度を表現するデータに変換する処理を実施した後、処理後のデータを前記出射駆動制御手段に転送するデータ変換手段を設けたことを特徴とする潜像書込装置。
【請求項６】
自らの移動する表面に潜像を担持する潜像担持体と、前記表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、前記表面に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
前記潜像書込手段として、請求項１乃至５の何れかの潜像書込装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３９７９５（Ｐ２０１３−３９７９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９５４１（Ｐ２０１１−１７９５４１）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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