ディザマトリクス作成方法、及び画像形成装置
【課題】正規現像方式の多重現像において、階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことが可能なディザマトリクスを作成することができるディザマトリクス作成方法を提供する。
【解決手段】オリジナル画像よりも多くの階調数に対応する第１ディザマトリクスの各マス目の閾値についてそれぞれ、オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるようにそれぞれ値を変換して第２ディザマトリクスを作成し、この第２ディザマトリクスに基づいてテスト画像をテストプリントした結果に基づいて、第１ディザマトリクスにおける鈍化階調領域の上限値（例えば図１２で６８）を特定し、第１ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が前記上限値以下であるマス目の全てについて、閾値をゼロに変換するとともに、残りのマス目の閾値をオリジナル画像の階調数に基づいて補正して第３ディザマトリクスを作成する。
【解決手段】オリジナル画像よりも多くの階調数に対応する第１ディザマトリクスの各マス目の閾値についてそれぞれ、オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるようにそれぞれ値を変換して第２ディザマトリクスを作成し、この第２ディザマトリクスに基づいてテスト画像をテストプリントした結果に基づいて、第１ディザマトリクスにおける鈍化階調領域の上限値（例えば図１２で６８）を特定し、第１ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が前記上限値以下であるマス目の全てについて、閾値をゼロに変換するとともに、残りのマス目の閾値をオリジナル画像の階調数に基づいて補正して第３ディザマトリクスを作成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似中間調処理の際に用いられるディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法、並びに、ディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を実施する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に入力される画像データは、写真などの階調画像では１画素あたり８〜１２ビット程度の多値データを具備している。これに対し、紙などの記録体に画像を形成する画像形成装置においては、１画素あたりで表現可能な階調数が前述の多値データの値よりも遙かに少ないのが現状である。そこで、例えば特許文献１に記載のようなディザマトリクスを用いて、画素毎の多値データに基づく色調再現方式を複数の画素からなる画素群の画像面積に基づく色調再現方式（面積階調方式）に変換する疑似中間調処理法が広く採用されている。
【０００３】
一方、近年、カラー画像を形成するカラー画像形成装置において、装置の高速化及び小型化の両立を図る目的から、１つの感光体の表面上で複数色のトナー像を順次重ね合わせて現像していく多重現像方式が提案されている（例えば、特許文献２や特許文献３に記載のもの）。多重現像方式では、現像１色あたりについてそれぞれ、感光体に対する一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施す。具体的には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色の現像処理を行ってフルカラー画像を形成する場合には、次のような多重現像を実施する。即ち、まず、感光体に対して一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施して、感光体の表面上に１色目のトナー像を得る。次いで、１色目のトナー像が形成されている感光体の表面に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施すことで、１色目のトナー像の上に２色目のトナー像を重ね合わせて現像する。以降、同様にして、３色目、４色目のトナー像を順次重ねて現像していくのである。
【０００４】
このような多重現像では、２色目以降の潜像書込処理において、先行色のトナー像が感光体の露光部に対する露光を妨げて露光量を不安定にする。そして、反転現像方式（ネガ−ポジ現像方式）を採用している場合には、２色目以降の露光部に対する露光量の不安定化により、画像濃度の不安定化を引き起こしてしまう。具体的には、反転現像方式では、図１（ａ）に示すように、感光体を一様帯電処理によってトナーの帯電極性と同極性に帯電させる。そして、図１（ｂ）に示すように、一様帯電処理によって得た地肌部に対し、部分的な露光による潜像書込処理を施すことで、露光部の電位を減衰させる。現像ローラ等の現像剤担持体に対しては、図１（ｃ）に示すように、地肌部電位と露光部電位との間の値の現像バイアスを印加する。これにより、トナーを現像剤担持体から露光部に向けて移動させる電界を現像剤担持体と露光部との間に形成して、現像剤担持体上のトナーを露光部に転移させる。つまり、反転現像方式では、露光部がトナーを付着させる画像部となる。このため、２色目以降において露光部の露光量が不安定になると、露光部である画像部の電位が不安定になって、画像部に濃度ムラを引き起こしてしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５００２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２１４５号公報
【特許文献３】特許３０１４１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明者らは、正転現像方式を採用した多重現像によってカラー画像を形成する画像形成装置を開発中である。かかる構成の画像形成装置は、次に説明する理由により、先行色のトナー像によって感光体に対する露光が妨げられてしまう２色目以降においても、画像部（地肌部）の電位を安定化させることで、安定した画像濃度の画像部を得ることができる。即ち、正規現像方式では、図２（ａ）に示すように、感光体を一様帯電処理によってトナーの帯電極性とは逆極性に帯電させる。そして、図２（ｂ）に示すように、一様帯電処理によって得た地肌部に対し、部分的な露光による潜像書込処理を施すことで、露光部の電位を減衰させる。現像剤担持体に対しては、図２（ｃ）に示すように、地肌部電位と露光部電位との間の値の現像バイアスを印加する。これにより、トナーを現像剤担持体から地肌部に向けて移動させる電界を現像剤担持体と地肌部との間に形成して、現像剤担持体上のトナーを地肌部に転移させる。つまり、正規現像方式では、地肌部がトナーを付着させる画像部となる。このような正規現像方式を採用した多重現像においては、先行色のトナー像が形成されていない１色目であるか、先行色のトナー像が形成されている２色目以降であるかにかかわらず、画像部となる地肌部の全領域を一様帯電処理によって均一に帯電させることが可能である。このため、２色目以降においても、画像部（地肌部）の電位を安定させることでて、安定した画像濃度の画像部を得ることができるのである。
【０００７】
しかしながら、２色目以降において、先行色のトナー像によって感光体に対する露光が妨げられることで、非画像部となる露光部の電位が不安定になる。そして、非画像部の全領域のうち、露光量が比較的少なくなった箇所において、電位を十分に減衰させることができなかったことに起因して地汚れを発生させ易くなる。このため、２色目以降に露光部電位をばらつかせたとしても、露光部の低露光量箇所に対するトナー付着を確実に回避できるように、現像バイアスと露光部電位との差である非現像ポテンシャルを十分に大きく設定することが望ましい。
【０００８】
ところが、本発明者らは、このようにして非現像ポテンシャルを十分に大きくした設定では、上述した疑似中間調処理における理論上の階調数に対して実際の階調数が大幅に少なくなってしまうことを実験によって見出した。例えば、理論上は２５６の階調数で色調を表現しているにもかかわらず、実際にプリントした画像ではその３分の２にも満たない階調数しか得られていないといった具合である。このような階調数の損失が起こるのは、次のような理由によることがわかった。即ち、正規現像方式において、非現像テンシャルを十分に大きく設定すると、現像バイアスと地肌部との差である現像ポテンシャルが比較的小さくなる。すると、画像のハイライト箇所（画像濃度が比較的薄い箇所）において、小面積の画像部（例えば孤立ドット）に対してトナーが付着し難くなる。そして、ハイライト箇所において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加率が著しく鈍化することで、実質的な階調数が著しく減少してしまうのである。例えば、０〜２５５の正数で示される理論上の２５６階調のうち、０〜６３のハイライト階調領域では６４という理論上の階調数に対して実際の階調数が１になるといった具合である。画像におけるハイライト箇所では、このような階調損失が発生する一方で、その他の箇所では、繊細な階調再現性が得られなくなってしまう。これは、例えば６４〜２５５という階調数を本来の２５６階調に対応させてしまうことから、画像データの階調値の変化に対する出力画像の階調変化の割合が非常に大きくなってしまうからである。
【０００９】
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、正規現像方式の多重現像において、階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことが可能なディザマトリクスを作成することができるディザマトリクス作成方法を提供することである。また、階調数の損失のない疑似中間調処理を行いながら正規現像方式の多重現像を行うことができる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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置、に採用される該ディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法において、上記オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すように、マス目の数、及び各マス目に入力される閾値の最小値から最大値までの範囲が設定された第１ディザマトリクスを作成する第１マトリクス作成工程と、該第１ディザマトリクスにおける各マス目の閾値についてそれぞれ、該オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるように、それぞれの該閾値を該範囲よりも狭い狭範囲に収まる数値に変換して第２ディザマトリクスを作成する第２マトリクス作成工程と、上記画像形成装置により、該テスト画像の画像データ、及び該第２ディザマトリクスに基づいて、該テスト画像をテストプリントするテストプリント工程と、該テストプリント工程で得られた該テスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスの階調数において画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する上限値特定工程と、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が該上限値以下であるマス目の全てについて、該閾値を該狭範囲における最小値と同じ値に変換するとともに、残りのマス目の閾値を該オリジナル画像の階調数に基づいて補正して、該オリジナル画像の階調数に対応する擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスを作成する第３マトリクス作成工程とを実施することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のディザマトリクス作成方法において、上記第１ディザマトリクス、上記第２ディザマトリクス、上記第３ディザマトリクスとして、それぞれ、多値中間調データに対応する複数のサブマトリクスからなるものであって、且つ個々のサブマトリクスについてそれぞれ複数のセル間で閾値数列を同じにしたもの、を作成することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のディザマトリクス作成方法において、上記高階調数画像の階調数を、上記オリジナル画像の階調数の１．５倍よりも多くすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置において、複数の色分解データのうち、少なくとも１色については、上記トナー像を正規現像方式によって形成し、且つ上記ディザマトリクスとして請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法によって作成した上記第３ディザマトリクスを使用するように、上記作像手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、複数の色分解データにそれぞれ個別に対応して上記現像処理を行う複数の現像手段として、それぞれホッピング方式によって現像を行うもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーを該トナー担持体の一端側から他端側に向けて連続してホッピングさせていくのに伴って、該トナーを上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、上記トナー担持体の表面上でトナーを上記一端側から上記他端側に向けて連続してホッピングさせていくことで該トナーを上記現像領域に近づけていくことに加えて、該トナー担持体の表面移動によっても該トナーを上記現像領域に向けて近づけていくもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーに対して、該トナー担持体の一端側から他端側に向けてのホッピングと、該他端側から該一端側に向けてのホッピングとを交互に繰り返す往復移動を行わせながら、該トナーを該トナー担持体の表面移動によって上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項４乃至８の何れかの画像形成装置において、複数の色分解データとして、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のデータを採用するとともに、上記作像装置として、それら４色に対応する上記現像処理をそれぞれ個別に行う少なくとも４つの現像手段を搭載したもの、を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至３のマトリクス作成方法では、正規現像方式の多重現像において階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことが可能なディザマトリクスとして、第３ディザマトリクスを作成することができる。具体的には、階調を所定の階調数で表現するオリジナル画像の画像データに対して擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスは、第３マトリクス作成工程において、第２ディザマトリクスを元にして作成されたものである。また、この第２ディザマトリクスは、第２マトリクス作成工程において、オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すことが可能な第１ディザマトリクスを元にして作成されたものであるが、階調数がオリジナル画像と同じになっている。高階調数画像の階調数に対応し得るほど多くのマス目を具備しているにもかかわらず、高階調数画像よりも階調数の少ない画像を処理対象としているのである。例えば、第１ディザマトリクスが９６１階調の高階調数画像に対応する９６０個のマス目にそれぞれ互いに異なる閾値を０〜９５９の範囲で入力したものであるのに対し、第２ディザマトリクスが９６０個のマス目にそれぞれ２５６階調に対応する０〜２５４の範囲の閾値を入力したものであるといった具合である。第２ディザマトリクスでは、閾値の数よりもマス目の数の方が多くなるので、２〜３といった複数のマス目に対して同じ閾値を入力する。このようにして得た第２ディザマトリクスに基づいてテスト画像を、正転現像方式で多重現像を行う画像形成装置でテストプリントする（テストプリント工程）。画像形成装置の非現像ポテンシャルを地汚れが生じない程度に十分に大きく設定していると、プリントされるテスト画像のハイライト階調領域において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加が著しく鈍化することから、テスト画像における実際の階調数が理論上の数よりも少なくなる。このような階調数の損失が生じてしまうテスト画像において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する（上限値特定工程）。例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃなどの各色について、０〜２５５や０〜９６０などの数値範囲で表される階調値（濃度値）においては、比較的値の小さい領域がハイライト領域に相当する。そして、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調値領域（以下、鈍化階調値領域という）は、例えば０〜２５５階調であれば０〜６３、０〜９６０階調であれば０〜２５６などといった具合に、最小値から所定の範囲の領域となる。この鈍化階調値領域では、階調値が鈍化階調領域内の最小値（例えば０）であっても、鈍化階調値領域内の最大値（例えば６３あるいは２５６）であっても、実際に出力される画像の濃度が同じになる。そこで、上限値特定工程では、鈍化階調値領域の最大値を上限値として特定する。そして、第３マトリクス作成工程では、第１ディザマトリクス又は第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が前述の上限値以下であるマス目の全てについて、閾値を上限値と同じ値に変換する。これにより、画像における鈍化階調値領域の箇所については、もとの階調値にかかわらず、全て同じ階調値（同じ画像濃度）の箇所として統一する。更に、残りのマス目の閾値を、オリジナル画像の階調数に対応させるように補正する。例えば、第２ディザマトリクスにおいて閾値の範囲が０〜２５４であり且つ前述の上限値が６３であった場合には、残りのマス目における閾値の範囲は６４〜２５４となる。この６４〜２５４という範囲を、１〜２５４という範囲にするようにそれぞれの閾値を適宜補正すれば、残りのマス目を２５５から１を減じた２５４の閾値数（階調数は２５５）に対応させることが可能になる。このようにして作成した第３ディザマトリクスは、正規現像方式の多重現像において、階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことができる。より詳しくは、例えば前述の上限値が６３になるという先の例において、通常のディザマトリクスを用いた場合、オリジナル画像データにおける０〜６３という階調値の領域では、実際に出力される画像に階調の変化が殆ど認められない。これに対し、６４〜２５５という階調値の領域では、階調値と実際に出力される画像の階調との関係を示すグラフの傾きがかなり急になる。階調値の変化に対する出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまうのである。これでは、微妙な階調変化を再現することができない。一方、本発明に係る第３ディザマトリクスを用いれば、通常のディザマトリクスで出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまう６４〜２５５という階調値の領域を、例えば、１〜２５５というより広範囲の領域に拡張することから、繊細な階調再現性を維持することができる。なお、第１ディザマトリクスを元にして第３ディザマトリクスを作成してもよい。
【００１２】
また、請求項４乃至９の画像形成装置においては、請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法で作成された第３ディザマトリクスを用いることで、階調数の損失のない疑似中間調処理を行いながら正規現像方式の多重現像を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した電子写真方式の画像形成装置の実施形態について説明する。
図３は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、マゼンタ，イエロー，シアン，ブラック（以下、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋという）のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、感光ベルトユニット８１、４色にそれぞれ個別に対応する４つのプロセスユニット、４つの光書込部を具備する光書込ユニット１００、定着装置７６、転写搬送ベルトユニット７８、レジストローラ対７９などを備えている。
【００１４】
感光ベルトユニット８１は、潜像担持体たる無端ベルト状の感光体８２を、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる。より詳しくは、無端ベルト状の感光体８２を、駆動ローラ８３、テンションローラ８４、下部従動ローラ８５、及び４つの現像対向ローラ８６Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋによって裏面側から支えながら張架している。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せしめられる駆動ローラ８３の回転によって感光体８２を図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この感光体８２における図中左側の張架面（以下、左側張架面という）は、ほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
【００１５】
感光体８２は、ベルト状の導電性基体上に感光層を塗布したいわゆる単層感光体である。感光層は、ポリカーボネート樹脂中に、電荷発生物質、正負の電荷輸送物質が分散された材料からなり、正帯電性を発揮する。かかる構成の感光体８２が、駆動ローラ８３の回転駆動によって、１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で無端移動せしめられる。
【００１６】
感光体８２の左側張架面の図中左側方には、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用のプロセスユニットが鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体８２の左側張架面に対向している。これら４つのプロセスユニットは、それぞれ、現像装置（１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）と、感光体８２を一様帯電せしめる帯電装置（６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、画像形成装置本体に対して現像装置及び帯電装置が一体的に着脱されるようになっている。
【００１７】
４つの現像装置１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋのうち、鉛直方向の最も下側に位置するＫ用の現像装置１Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置６２Ｋが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｋ用の現像装置１Ｋの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｃ用の帯電装置６２Ｃが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｃ用の現像装置１Ｃの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｙ用の帯電装置６２Ｙが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＭ用の現像装置１Ｍの上方には、Ｍ用の帯電装置６２Ｍが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。
【００１８】
Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋは、いわゆるスコロトロン帯電器であり、グリッド電圧を制御することで、感光体８２の表面を＋７００［Ｖ］に一様帯電させる。
【００１９】
鉛直方向に並ぶ４つの現像装置１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの図中左側方には、４つの光書込部１００Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋを具備する光書込ユニット１００が配設されている。これら光書込部Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋは、外部の図示しないパーソナルコンピュータやスキャナから送られてくる画像情報に基づいて、図示しない４つのレーザーダイオード（以下、ＬＤと記す）を駆動してＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｍ，Ｌｙ，Ｌｃ，Ｌｋを出射する。そして、これらを図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで感光体８２に対する光走査を行う。なお、ＬＤは、波長が７８０［ｎｍ］のＬＤ素子である。
【００２０】
感光体８２は、自らを張架している複数の張架ローラのうち、最も下方に位置する駆動ローラ８３と、最も上方に位置するテンションローラ８４との間では、鉛直方向上方から下方に向けてほぼ真っ直ぐに移動する。この過程において、まず、Ｍ用の帯電装置６２Ｍとの対向位置を通過する際に、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｍ用の書込光Ｌｍによる光走査によってＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置１Ｍとの対向位置を通過する。この際、感光体８２に書き込まれたＭ用の静電潜像がＭ用の現像装置１Ｍによって現像されてＭトナー像になる。
【００２１】
Ｍトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｃ用の帯電装置６２Ｃによって再び一様帯電せしめられた後、Ｃ用の書込光Ｌｃによる光走査によってＣ用の静電潜像を担持する。このＣ用の静電潜像は、Ｃ用の現像装置１Ｃによって現像されてＣトナー像となる。このとき、Ｃトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体８２上に形成されているＭトナー像に重ね合わせて現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。
【００２２】
Ｃトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｙ用の帯電装置６２Ｙによって再び一様帯電せしめられた後、Ｙ用の書込光Ｌｙによる光走査によってＹ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の現像装置１Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このとき、Ｙトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体８２上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣ２次色部の上に重ね合わせた状態で現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、ＭＹ２次色部、ＣＹ２次色部、あるいはＭＣＹ３次色部となる。
【００２３】
Ｙトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｋ用の帯電装置６２Ｋによって再び一様帯電せしめられた後、Ｋ用の書込光Ｌｋによる光走査によってＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、Ｋ用の現像装置１Ｋによって現像されてＫトナー像となる。
【００２４】
以上のようなＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋトナー像の重ね合わせ現像により、感光体８２のおもて面（ループ外面）には、４色重ね合わせトナー像が形成される。なお、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋとしては、それぞれコロナ放電によって感光体８２を正極性に一様帯電せしめるものが用いられている。
【００２５】
Ｋ用の現像装置１Ｋとの対向位置であるＫ用の現像領域を通過した感光体８２は、下部従動ローラ８５に対する掛け回し箇所を通過すると、今度は相対的に鉛直方向下方から上方に向けて移動するようになる。そして、スコロトロン方式のトナー像帯電装置８８との対向位置を通過する際に、表面上の４色トナー像が約−４００［Ｖ］に一様帯電せしめられる。
【００２６】
ベルト状の感光体８２における駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所の図中左側方には、転写搬送ベルトユニット７８が配設されている。この転写搬送ベルトユニット７８は、駆動ローラ７８ｂと２次転写ローラ７８ｃとによって転写搬送ベルト７８ａを張架しながら、駆動ローラ７８ｂの回転駆動によって転写搬送ベルト７８ａを図中時計回り方向に無端移動せしめる。
【００２７】
ベルト上の感光体８２における駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所と、転写搬送ベルト７８ａにおける２次転写ローラ７８ｃに対する掛け回し箇所とは、互いに当接して転写ニップを形成している。上述したトナー像帯電装置８８によって約−４００［Ｖ］に一様帯電せしめられた４色トナー像は、感光体８２の無端移動に伴って前述の転写ニップ内に進入する。
【００２８】
感光体８２を張架している駆動ローラ８３は接地されているのに対し、転写搬送ベルト７８ａを張架している２次転写ローラ７８ｃには図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加されている。この転写バイアスは、転写搬送ベルト７８ｃから感光体８２に＋４０［μＡ］の転写電流が流れるように定電流制御される。これにより、転写ニップ内には、感光体８２上の４色トナー像を転写バックアップローラ８５側から転写ローラ８８側に静電移動させる転写電界が形成されている。
【００２９】
実施形態に係る画像形成装置は、図示しない給紙カセットを具備しており、この給紙カセット内に記録紙を収容している。そして、所定のタイミングで給紙ローラを回転駆動させることで、カセット内に収容している記録紙を給紙路に向けて送り出す。送り出された記録紙は、転写ニップの図中下方に配設されたレジストローラ対７９のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対７９は、記録紙Ｐの先端部を挟み込むとすぐに回転駆動を一時停止する。そして、記録紙Ｐを感光体８２の４色重ね合わせトナー像と同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを転写ニップに送り出す。
【００３０】
転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、ニップ圧や転写電界の作用によって感光体８２から記録紙Ｐに一括転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置７６に送り込まれた後、機外へと排出される。
【００３１】
図４は、Ｋ用の現像装置１Ｋを示す概略構成図である。同図において、現像装置１Ｋは、筺体としてのケーシング１１Ｋの内部に形成されたトナー収容部１３Ｋの中に、図示しないＫトナーを収容している。このＫトナーは、図中反時計回り方向に回転駆動されるアジテータ１４Ｋにより、撹拌されながら弾性ローラ１５Ｋに向けて搬送される。
【００３２】
ケーシング１１Ｋ内において、トナー収容部１３Ｋの図中右側方には、弾性ローラ１５Ｋが配設されている。この弾性ローラ１５Ｋは、図示しない軸受けによって回転自在に支持される金属製の軸部材と、これの周面に形成された円柱状のローラ部とを具備しており、ローラ部はスポンジ等の発泡セルを具備する弾性部材から構成されている。弾性ローラ１５Ｋのトナー担持ローラ２Ｋへの食い込み量は０．５［ｍｍ］に設定されている。
【００３３】
アジテータ１４Ｋの回転に伴ってトナー収容部１３Ｋから弾性ローラ１５Ｋに向けて搬送されたＫトナーは、弾性ローラ１５のローラ部に汲み上げられる。そして、弾性ローラ１５とトナー担持ローラ２Ｋとの当接部にて、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２Ｋの表面に供給される。この際、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの間で擦られることで、負極性への摩擦帯電が助長される。なお、弾性ローラ１５Ｋには、トナー供給バイアスが印加されており、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの電位差により、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２ＫへのＫトナーの転移が助長される。実施形態では、トナー担持ローラ２Ｋ上のトナー量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、トナー規制部材２２Ｋの位置を調整した。
【００３４】
直径１０［ｍｍ］程度のトナー担持ローラ２Ｋは、１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速（回転数３２６ｒｐｍ）で、図中時計回り方向に回転駆動される。トナー担持ローラ２Ｋの表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２Ｋの表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２Ｋの回転に伴って、トナー供給領域から現像領域に向けて搬送される。現像領域では、トナー担持ローラ２Ｋの表面に対して、図示しない感光体が０．２０［ｍｍ］の現像ギャップを介して対向している。現像領域でホッピングしたＫトナーは、感光体８２上の静電潜像に付着して、それをＫトナー像に現像する。
【００３５】
なお、現像領域通過後の感光体上のトナー付着量は、ベタ画像領域では０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であり、また、感光体の移動速度とトナー担持ローラ２Ｋの移動速度とは同速である。よって、感光体上に現像されるトナーの付着量が、トナー担持ローラ２Ｋ上に保持されるトナー量と同じになる。つまり、ベタ画像領域ではトナー担持ローラ２Ｋ上に担持されている全てのトナーが感光体側に移動したことになる。
【００３６】
Ｋ用の現像装置１Ｋについて説明したが、他色用の現像装置（１Ｍ，Ｙ，Ｃ）は、Ｋ用と同様の構成になっているので、説明を省略する。なお、何れの現像装置も、正規現像方式によって現像を行うようになっている。
【００３７】
各色のトナーは重合法によって製造されたいわゆる重合トナーであり、その体積平均粒径は５．５［μｍ］程度である。このトナー粒径については、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターＴＡII」を用い、アパーチャー径を１００μｍに設定した条件で測定したものである。なお、トナーとして、分散重合法、あるいは粉砕法などによって製造されたものを用いてもよい。
【００３８】
図５は、現像装置１Ｋのトナー担持ローラ２Ｋを示す斜視図である。また、図６は、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋを示す横断面図である。図５に示すように、トナー担持ローラ２Ｋは、ローラ部３Ｋ、これの軸線方向の両端面にそれぞれ接続されたフランジ（６Ｋ，７Ｋ）、それぞれのフランジの中心から突出する軸部材（４Ｋ，５Ｋ）などを有している。ローラ部３Ｋの周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の電極が、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の電極になっている。具体的には、ローラ部３Ｋの周面には、図６に示すように、Ａ相電極３ａＫとＢ相電極３ｂＫとが周方向に交互に並ぶように配設されている。Ａ相電極３ａＫは、ローラ部３Ｋの軸線方向の一端まで延在しており、ローラ部３Ｋの一端には金属製のフランジ６Ｋが接続されている。この第１フランジ６Ｋにより、複数のＡ相電極３ａＫが互いに電気的に導通している。第１フランジ６Ｋの中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材４Ｋが突設せしめられている。また、Ｂ相電極３ｂＫは、ローラ部３Ｋの軸線方向の他端まで延在しており、ローラ部３Ｋの他端には金属製の第２フランジ７Ｋが接続されている。この第２フランジ７Ｋにより、複数のＢ相電極３ｂＫが互いに電気的に導通している。第２フランジ７Ｋの中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材５Ｋが突設せしめられている。
【００３９】
図５に示したトナー担持ローラ２Ｋは、現像装置内において、軸部材４Ｋ，５Ｋが回転自在に支持されながら回転駆動される。そして、図示のように、第１フランジ６Ｋには、搬送電源２５ＫによってＡ相パルス電圧が印加される。この印加は、不動に固定された状態で回転する第１フランジ６Ｋに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第１フランジ６Ｋに印加されたＡ相パルス電圧は、複数のＡ相電極３ａＫにそれぞれ導かれる。また、第２フランジ７Ｋには、搬送電源２５ＫによってＢ相パルス電圧が印加される。この印加も、不動に固定された状態で回転する第２フランジ７Ｋに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第２フランジ７Ｋに印加されたＢ相パルス電圧は、複数のＢ相電極３ｂＫにそれぞれ導かれる。
【００４０】
図７は、Ａ相電極３ａＫに印加されるＡ相パルス電圧、及びＢ相電極３ｂＫに印加されるＢ相パルス電圧の波形を示すグラフである。Ａ相パルス電圧と、Ｂ相パルス電圧とは、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。それぞれのパルス電圧の波形における中心位置で水平方向に延在している線が、この平均電位を示している。平均電位は、それぞれ、トナーとは逆極性であるプラス極性で、且つ感光体（８２）の潜像電位（地肌部電位）と非画像部電位（露光部電位）との間の値（例えば＋４００Ｖ）になっている。これにより、Ａ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫは、平均的にトナーとは逆極性で且つ静電潜像と非画像部との間の電位を帯びる。このようなパルス電圧（例えば下側ピーク＝＋２５０、上側ピーク＝＋５００Ｖ、周波数＝１ｍｓｅｃ）がそれぞれの電極に印加されると、トナー担持ローラ２Ｋにおけるローラ部３Ｋの表面上のＫトナーが、Ａ相電極３ａＫ上とＢ相電極３ｂＫ上との間を往復移動するように繰り返しホッピングする。以下、トナー担持ローラ２Ｋの表面上でトナーが所定の周期でホッピングを繰り返している状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。
【００４１】
なお、図示のような矩形波状のパルス電圧では、極性が瞬時に切り替わるため、トナーに対して大きな静電力を付与することが可能である。但し、サイン波状のパルス電圧や三角波状のパルス電圧を採用してもよい。
【００４２】
また、一方の軸部材（電極）に周波数ｆの矩形波状のパルス電圧を印加する一方で、もう一方の軸部材（電極）には、前記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である（図８）。
【００４３】
ローラ部３Ｋの周面におけるＡ相電極３ａＫ上とＢ相電極３ｂＫとの間をホッピングによる往復移動の繰り返しで、ローラ部３Ｋの周面上にフレアを形成しているＫトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの回転駆動により、感光体（８２）に対向する現像領域まで搬送される。そして、現像領域にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の静電潜像の近傍に至ると、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の地肌部の近傍に至ると、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、ローラ部３Ｋの表面付近まで下降する。
【００４４】
なお、図６に示したように、ローラ部３Ｋの表面には、絶縁材料からなる表面保護層３ｄＫを設けている。この表面保護層３ｄＫにより、ＫトナーとＡ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫとの直接接触を回避することで、電極からＫトナーへの電荷注入の発生を回避している。
【００４５】
以上の構成の現像装置１Ｋにおいては、ホッピングによってローラ部３Ｋとの吸着力が解かれた状態のＫトナーを現像に用いることで、現像ローラや現像スリーブを用いる１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。
【００４６】
図６において、ローラ部３Ｋの基板３ｃＫとしては、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、ステンレス等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルム等の変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。実施形態に係る画像形成装置では、基板３ｃＫとして、膜厚０．１［ｍｍ］のポリイミドフィルムを使用し、このポリイミドフィルムをアルミ製のローラに巻きつけることで、ローラ状のフィルムを得た。
【００４７】
Ａ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫについては、次のようにして作成した。即ち、まず、基板３ｃＫ上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］の厚みで成膜してから、これをフォトリソグラフィー技術等によって所要の電極形状にパターン化して各電極を得た。これらの電極の幅Ｗ（ローラ表面移動方向の長さ）については、トナーの体積平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが望ましい。本実施形態では、電極の材料としてＡｌを使用し、これを２［μｍ］の厚みで成膜した。幅Ｗについては、５０［μｍ］とした。
【００４８】
表面保護層３ｄＫとしては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。実施形態では、ＳｉＯ２を使用して、膜厚３［μｍ］で形成した。
【００４９】
先に示した図４において、現像領域で現像に寄与しなかったＫトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの回転に伴ってケーシング１１Ｋ内に戻った後、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋと弾性ローラ１５Ｋとが当接する供給領域に戻る。そして、戻ったＫトナーの一部は、この供給領域においてトナー担持ローラ２Ｋから弾性ローラ１５Ｋに回収される。Ｋトナーはホッピングによってローラ表面との付着力を発揮していないので、トナー担持ローラ２Ｋに対してカウンター方向に摺擦する弾性ローラ１５Ｋによって容易に掻き取られたり均されたりするからである。同時に、新しいＫトナーが弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２Ｋに供給される。このような掻き取り回収、均し、及び供給の相乗作用により、トナー供給領域を通過した後のトナー担持ローラ２Ｋ表面上では均一量のトナーがホッピングするようになる。
【００５０】
先に示した図３において、ビデオ信号処理部３０２では画像処理装置３０１によって処理された画像データを受け取る。そして、光書込装置１００のＬＤの個数分のデータをラインメモリ上に記憶し、ポリゴンミラーの回転に同期した同期信号に合せて、各画素に対応するラインメモリ上のデータを所定のタイミング（画素クロック）で、ＰＷＭ制御部へと引き渡す。なお、実施形態では、ＬＤの個数は各色とも１つずつである。ＰＷＭ制御部では、前述のデータをパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換した後、ＬＤドライバに引き渡す。ＬＤドライバは、このパルス幅変調信号に対応して所定の光量でＬＤ素子を光変調駆動する。実施形態では、各色成分の出力用画像データに対応して、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、ＬＤの光変調駆動を行うようになっている。
【００５１】
ＬＤから発せられたレーザー光は、コリーメートレンズにおいて平行光を形成するようになり、アパーチャ−により所望のビーム径に対応する光束に切り取られる。アパーチャー通過後の光束はシリンドリカルレンズを通過し、ポリゴンミラーへと入射される。ポリゴンミラーで反射された光束は、走査レンズ（f−θレンズ）によって集光されて、折り返しミラーで折り返したあとに、上述の感光体位置上で結像するようになっている。実施形態に係るプリンタでは、ＬＤによる光書込みを解像度６００［ｄｐｉ］で行っている。また、ＰＷＭについては、８［ｂｉｔ］の自由度を持つようにしてある。但し、後述する画像処理装置３０１において、オリジナル画像データは擬似中間調処理での量子化後には、６００［ｄｐｉ］、４［ｂｉｔ］のデータに変換されることになる。このため、ＰＷＭの８［ｂｉｔ］中の４［ｂｉｔ］を出力用の画像データ（擬似中間調処理後のデータ）に対応づけて、ＬＤの発光を制御するようになっている。従って、ＬＤの発光の仕方としては出力用の画像データに対応した４ｂｉｔ分（光らない状態を含めて１６通り）となる。
【００５２】
以上のようにして光変調されたレーザー光が、書込装置１００によって、ベ感光体８２上で走査され、感光体８２上に所望の画像に対応した静電潜像が形成される。なお、感光体８２上にトナー層が付着していないときの全画素露光後の電位（画像では正規現像のため白地部に相当）は、＋２００［Ｖ］となるように、レーザビームの光強度が調整されている。
【００５３】
図９は、画像処理装置３０１の電気回路を示すブロック図である。同図において、デジタル画像信号からなるオリジナル画像データは、Ｒ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）の各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データを具備しており、色補正手段３０１ａ’によってＣＭＹＫの各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データに変換される。ＤＬＵＴ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｏｏｋ ｕｐ Ｔａｂｌｅ）と呼ばれる方法でＣＭＹＫデータへの変換を行っている。
【００５４】
ＤＬＵＴは、入力色空間（ＲＧＢ）を小さな単位立方体に分割し、各格子点に対応した出力値（ＣＭＹＫ）を後述する方法によって決定しておき、ＤＬＵＴ形式で保持しておくようにしてある。格子点以外の入力値については、補完演算により計算する。本画像形成装置では、この補完演算法として、４面体補完（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ補完）を用いておこなっている。４面体補完は、単位立方体を６つの単位四面体で分割して補完演算を行うものである。このような方法により、ＣＭＹＫの各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データを得ている。
【００５５】
ＤＬＵＴの作成を行うためには、色予測モデルを構築する必要がある、発明者らは、ＣＭＹＫの各色ごと１０段階の階調ステップについて、全ての組み合わせに対して、単色特性データおよび混色特性データを用意した。つまり５０００通りのカラーパッチを、実際に感光体上色重ね方式の実験機を用いて紙上に形成して、自動測色機にてＬａｂ値の測色を行い、この色予測モデル構築のために使用した。色予測モデルの構築は、５０００パッチ分の測色データに対して、重回帰モデルを用いて統計処理することで行っている。このようにして、構築した色予測モデルを用いて、上述したＤＬＵＴの各格子点の値を計算することで、ＤＬＵＰの作成を行った。
【００５６】
色補正手段３０１ａ’によって４色に分解された信号は、メモリ３０１ｂに一旦記憶される。そして、メモリ３０１ｂに記憶された信号が階調補正手段３０１ｃ、ディザ処理手段３０１ｄを順次経由して、出力用画像データとなる。階調補正手段３０１ｃでは、１次元のＬＵＴ（ルックアップテーブル）であるγテーブルを用いて、ＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）からＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）への変換を行う。これにより、予め設定されている所定の入出力関係（あらかじめ設定されている、色補正後のＣＭＹＫデータに対する感光体上のトナー付着量、または付着量を代用検知する反射センサの出力値との関係）に一致させるといった役割を果たす。環境変動や経時変動などの変動要因によって入出力関係が変動してしまうことを、吸収して補正するために行われる。
【００５７】
階調補正手段３０１ｃは、後段のディザ処理手段３０１ｄにおいてプリンタγ補正機能をもつディザ処理が行われるため、γ特性を補正するような階調補正は行わず、上述したような環境変動や経時変動などの変動要因によって入出力関係が変動してしまうことを吸収するための補正を行う。このため、階調補正手段３０１ｃでの階調損失は大きくはない。
【００５８】
擬似中間調処理を行うディザ処理手段３０１ｄでは、ディザマトリクスと呼ばれる閾値データが記入されたマトリクスをデータ記憶手段に記憶している。そして、階調補正手段３０１ｃによって変換されたＣＭＹＫデータの個々の画素の階調データと、ディザマトリクスに記載されている閾値データとの比較を行いながら擬似中間調処理を行う。このディザ処理により、ＣＭＹＫの各８［ｂｉｔ］のデータからＣＭＹＫの各［４ｂｉｔ］のデータへと変換される。
【００５９】
ディザ処理では、ドットの出力のオンオフを平面的に周期的な構造パターンを単位として制御するいわゆるドットスクリーンディザとよばれるディザマトリクスを適用している。ディザマトリクスの周期構造を特徴づける数値として、スクリーン角度およびスクリーン線数が一般的に採用される。
【００６０】
図１０は、ディザマトリクスを示す模式図である。このディザマトリクスにおけるスクリーン角度やスクリーン線数は、次の数１、数２の式によって求められる。
【数１】
【数２】
【００６１】
図示のような２次元の周期構造を持つディザマトリクスは、次の数３、数４で示される２次元の主ベクトル及び副ベクトルで表される。
【数３】
【数４】
【００６２】
これら主ベクトル、副ベクトルを用いて、実施形態に係る画像形成装置に用いられるディザマトリクス（ＣＭＹＫの４色）の組み合わせを記載すると表１のようになる。
【表１】
【００６３】
表１において、ａ０ｘ，ａ０ｙ，ａ１ｘ，ａ１ｙの４つの整数は、それぞれ、図１０における主ベクトルのｘ成分、主ベクトルのｙ成分、副ベクトルのｘ成分、副ベクトルのｙ成分に、対応している。実施形態の画像形成装置は、解像度６００［ｄｐｉ］の画像を形成するものである。このため、表１に示される周期構造を実現すると、表１に示されるスクリーン線数になる。表１におけるＸｓｉｚｅ、Ｙｓｉｚｅ、は、それぞれディザマトリクスのＸ方向およびＹ方向の大きさ（画素数）を表している。また、量子化数は、ディザマトリクスが何ｂｉｔのディザ処理を行うのかを表している。
【００６４】
以下、図１０における太線で囲った領域を、ディザマトリクスの「セル」と言う。１つセルは、ディザマトリクスの周期構造の１周期単位を意味する。つまり、ディザマトリクスは、この１セルを繰り返したような構造になっている。１セルの形状は１義的に決まるわけではなく、様々な形状を取りえる。但し、１セルに含まれる画素の個数Ｎｃｅｌｌは、「Ｎｃｅｌｌ＝｜主ベクトルと副ベクトルの外積｜＝｜ａ０１＊ａ１ｙ−ａ０ｙ＊ａ１ｘ｜」という式で求められる。
【００６５】
本画像形成装置では、ディザ処理手段３０１ｄで使用されるＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用のディザマトリクスのうち、少なくとも１色分については、後述するマトリクス作成方法で作成された第３ディザマトリクスを用いるようになっている。この第３ディザマトリクスの処理対象となる画像データの１画素あたりにおける階調数は、２５６階調（８ｂｉｔ）である。また、第３ディザマトリクスの元となる第１ディザマトリクスの処理対象となる画像データの１画素あたりにおける階調数は、第３ディザマトリクスよりも多くなっている。第１ディザマトリクスにおいて、全てのマス目に対してそれぞれ異なる閾値を入力する場合には、第１ディザマトリクスの階調数Ｌは、「Ｌ＝Ｎ×（Ｑ−１）＋１」という式によって求められる。この式において、Ｎは、第１ディザマトリクスのマス目数（画素数）を示している。また、Ｑは、ディザ処理の量子化数を示している。
【００６６】
以下、Ｋ色のディザマトリクスを例にして説明する。第１ディザマトリクスと、これを元にして作成される第３ディザマトリクスとでは、ディザマトリクスのサイズ（マトリクスを構成する画素数）や、ディザ処理の量子化数が互いに同じである。両者では、個々のマス目における閾値の値や、全マス目における閾値の範囲が異なっている。Ｋ色の第１ディザマトリクの画素数Ｎ、量子化数Ｑは、表１に示すように、Ｎ＝８×８、Ｑ＝１６となっている。これらを「Ｌ＝Ｎ×（Ｑ−１）＋１」の式に代入すると、Ｋ色の場合、第１ディザマトリクスの階調数は最大で９６１階調となる。そこで、実施形態に係るディザマトリクス作成方法においては、まず、第１マトリクス作成工程にて、９６１階調に対応するマス目数が９６０の第１ディザマトリクスを作成する。各マス目には、それぞれ互いに異なる閾値を入力する。
【００６７】
第１マトリクス作成工程で作成された第１ディザマトリクスの一例を図１１に示す。この第１ディザマトリクスは、Ｌｅｖｅｌ＝０〜Ｌｅｂｅｌ＝１４の１５個のサブマトリクスからなっており、それぞれのサブマトリクスは、８マス×８マス＝６４マスという構造になっている。
【００６８】
一方、実際にディザ処理手段３０１ｄは、４ｂｉｔ（０〜１５）のディザ処理を行うようになっている。４ｂｉｔのディザ処理を行うためには、レベル０〜レベル１４の１５レベルにあらかじめ設定された閾値データが必要になる。このため、第３ディザマトリクスも、第１ディザマトリクスと同様に、１５のサブマトリクスから構成される。
【００６９】
第１ディザマトリクスの作成方法の一例は次の通りである。即ち、まず、各サブマトリクス内のセルの優先順位を決定した後、１セル内において１セルを構成するマス目（画素）の優先順位を決定する。そして、最も優先順位の高いセルの最も優先順位の高いマス目から順に小さな値の閾値を入力する。次いで、２番目に優先順位の高いセルの最も優先順位の高いマス目に対して、その次に小さな値の閾値を入力する。同様の手順を繰り返し、全てのセルに対してそれぞれ最も優先順位の高いマス目に閾値を入力したら、各セルについて、閾値の入力対象を次に優先順位の高いマス目に切り替える。そして、同様の手順を繰り返していき、全てのマス目を閾値で埋める。
【００７０】
このようにして第１ディザマトリクスを作成したら、次に、第２マトリクス作成工程を実施して、第１ディザマトリクスを元にした第２ディザマトリクスを作成する。この第２ディザマトリクスも、第１ディザマトリクスと同様に、１５個のサブマトリクスからなるもので、それぞれのサブマトリクスは８マス×８マス＝６４マスになっている。第１ディザマトリクスと異なっているのは、処理対象となる画像データの階調数である。第２ディザマトリクスでは、０〜２５５という２５６階調の画像データを処理対象にしている。このため、サブマトリクスに入力される閾値の範囲は、０〜２５４になっている（ディザマトリクスに記入される閾値の種類数は、階調数より１つ少ない）。０〜２５４という２５５通りの数値に対し、マス目の数は９６０であるので、３〜４マスずつに、それぞれ同じ値の閾値が入力される。但し、ディザマトリクスの階調数と入力画像データ（オリジナル画像データ）の階調数とが必ずしも同じである必要はない。第２ディザマトリクスの階調数は、入力画像データの階調数よりも大きくなることは許されないが、小さい分には特に問題は生じないからである。出力画像において階調のステップ（段差）を重視しないのであれば、例えば２００階調や１５０階調などであってもよい。出力画像の種類などによっては、このような階調数でも十分であるケース十分にあり得る。一般的な階調数に合わせて、人間の視覚特性（階調の分解能）の観点から２５６階調程度に設定することが望ましい。
【００７１】
Ｋ色において、第１ディザマトリクスからディザ処理手段３０１ｄで使用する第３ディザマトリクスを生成するためには、プロセスユニットの階調特性を調べる必要がある。この階調特性を採取するために、０〜２５４の閾値がほぼ同じ数だけ配置されているような、階調特性採取用の第２ディマトリクスを生成するのである。第１ディザマトリクスにおいて、０〜９６０という閾値の何れかが入力された個々のマス目について、その閾値を全体の閾値範囲における昇順に合わせて、０〜２５４の閾値の何れかを割り当てるのである。同じ値の閾値を３〜４マスずつに割り当てるので、例えば、９５７〜９６０の閾値が入力されたマス目に対して２５４という閾値を割り当て、９５４〜９５６の閾値が入力されたマス目に対して２５３という閾値を割り当て・・・・０〜３の閾値が入力されたマス目に対して０という閾値を割り当てるといった具合である。
【００７２】
このようにして第２ディザマトリクスを作成したら、実施形態に係る画像形成装置と同様のプリンタ試験機を用意して、そのプリンタ試験機のディザ処理手段３０１ｄに、作成した第２ディザマトリクスを記憶させる。そして、０〜２５５階調という２５６通りの階調部（それぞれ大きさは１ｃｍ×１ｃｍの面積）を具備する黒単色のテスト画像をプリンタ試験機でテストプリントする（テストプリント工程）。
【００７３】
そして、このテストプリント工程で得られたテスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する（上限値特定工程）。具体的には、テストプリントしたテスト画像における各階調部の明度を、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色濃度計モデル９３９によって測定する。図１２は、テスト画像の各階調部の画像濃度（明度Ｌ＊０の値からパッチの明度Ｌ＊を引いた値）と、ディザ処理手段３０１ｄに入力された各画素についての階調値との関係を示すグラフである。プリンタ試験機では、地汚れを生じない程度に非現像ポテンシャルを十分に大きくとっていることから、ハイライト領域において、階調表現できなくなる階調領域が発生する。図示のように、全体の階調数の３．７５分の１程度が、かかる階調領域に該当し、階調値の範囲としては、９６０階調中の０〜２５６に相当する。つまり、鈍化階調値領域が９６１階調中の０〜２５７となるのである。この領域における２５７に対応させて、２５６（ディザマトリクス上では階調値が１つ小さくなる）を鈍化階調領域の上限値として特定する。
【００７４】
このようにして鈍化階調領域の上限値を特定したら、第１ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が２５６（上限値）以下であるマス目の全てについて、閾値を第３ディザマトリクスの閾値範囲である０〜２５４という狭範囲における最小値である「０」に変換するとともに、残りのマス目の閾値をオリジナル画像の階調数に基づいて補正する。具体的には、残りの２５５〜９６０という範囲で分散している各閾値を、第３ディザマトリクスの閾値の範囲（狭範囲）である０〜２５４に対応する値に変換したものを、第３ディザマトリクスとする（第３マトリクス作成工程）。このとき、同じ閾値を割り当てるマス目の個数については、図１３に示すグラフの逆関数に基づいて決定すればよい。
【００７５】
なお、９６０階調に対応する２５６という上限値は、２５５階調では６８に相当する。つまり、オリジナル画像のデータが通常の２５６階調を表現しているものである場合、０〜６８の階調値の領域では、出力画像の階調が変化しなくなるのである。
【００７６】
また、第３マトリクス作成工程において、第３ディザマトリクスを第１ディザマトリクスに代えて、第２ディザマトリクスを元にして、第３ディザマトリクスを作成してもよい。この場合、上限値特定工程において、第１ディザマトリクスに対応する０〜９６０という閾値範囲に代えて、第２ディザマトリクスに対応する０〜２５４という閾値範囲に基づいて、鈍化階調値領域の上限値を特定すればよい。上述の例では、この上限値は６３になる。
【００７７】
以上の工程によって作成された第３ディザマトリクスの１例を図１４に示す。本画像形成装置では、Ｍ，Ｙ，Ｃについても、同様の第３ディザマトリクスを用いるようになっている。
【００７８】
図１５は、ディザ処理手段３０１ｄの内部回路を示すブロック図である。ディザ処理手段３０１ｄにおいて、ＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）からＣＭＹＫデータ（４ｂｉｔ）への変換方法は、次のようにして行われる。即ち、ディザマトリクス記憶部３０１ｄ’には、ＣＭＹＫ４色の各色に対応するディザマトリクス（第３ディザマトリクス）があらかじめ記憶されている。このディザマトリクスは、上述したように、実施形態に係るディザマトリクス作成方法で作製された第３ディザマトリクスである。なお、ＣＭＹＫのうち、何れか１色、２色、あるいは３色だけについて、第３ディザマトリクスを使用するようにしてもよい。
【００７９】
比較部３０１ｄ"では、ディザマトリクス記憶部３０１ｄ’に記憶されているディザマトリクスと階調補正手段（３０１ｃ）から出力されるＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）の値とを、１つ１つの画素について比較することで、各色４ｂｉｔ（１６値）に変換されたＣＭＹＫデータ（出力用画像データ）を得る。具体的には、まず、１つの画素に注目して、階調補正処理後のＣＭＹＫデータにおける階調値（以後ＤＡＴＡ値と略す）と、１枚目のディザマトリクスの注目するマス目に対応する閾値との比較を行う。ＤＡＴＡ値が閾値よりも大きければ２枚目の閾値との比較をおこなう。以後ＤＡＴＡ値が閾値よりも大きい限り、レベル１、レベル２、と比較を繰り返す、そしてはじめてＤＡＴＡ値が閾値以下となったのがＮ枚目のディザマトリクスであったとする。この場合、その画素のディザ処理後の値を（Ｎ−１）の値に変換する。もし、ＤＡＴＡが１５枚目の閾値よりも大きければ、その画素のディザ処理後の値を１５の値に変換する。このような変換をおこなうことで、入力データを、０〜１５（４ｂｉｔ）のレベルをもつデータに変換する。
【００８０】
なお、本画像形成装置においては、０〜２５５という８［ｂｉｔ］の階調データのうち、４［ｂｉｔ］をディザ処理による面積階調で処理しつつ、残りの４［ｂｉｔ］をＬＤの書込強度の調整（０〜１５の１６段階）に変化させることで、２５６階調を実現している。つまり、例えば、Ｌｅｂｅｌ＝５のサブマトリクスを選択した画素では、そのサブマトリクスの各マス目の閾値によって４［ｂｉｔ］同等の面積階調を行うとともに、ＬＤの書込強度をＬｅｂｅｌ＝５に相当するものに設定することで、残りの４［ｂｉｔ］の多値階調表現を実現している。
【００８１】
図１６は、実施形態に係る画像形成装置によって出力されたテスト画像の各階調部と画像濃度との関係を示すグラフである。このグラフからわかるように、階調変化の起こらない領域を排除した、入出力特性を実現することができる。また、図１６のグラフから明らかなように、入力データの０〜２５５の値のすべてについて、出力画像の階調を実際に変化させており、階調損失を回避し、且つ繊細な階調再現性を維持することができている。これは次に説明する理由による。即ち、例えば図１２のような特性のある画像形成装置において、２５６階調に対応する通常のディザマトリクスを用いた場合、オリジナル画像データにおける０〜６８という階調値の領域では、実際に出力される画像に階調の変化が殆ど認められなくなる。これに対し、６９〜２５５という階調値の領域では、階調値と実際に出力される画像の階調との関係を示すグラフの傾きがかなり急になる。階調値の変化に対する出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまうのである。一方、実施形態に係る第３ディザマトリクスを用いれば、通常のディザマトリクスで出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまう６９〜２５５という階調値の領域を、１〜２５５というより広範囲の領域に拡張することから、繊細な階調再現性を維持することができるのである。
【００８２】
次に、第１実施例に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第１実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。実施形態に係る画像形成装置との差異は、ディザ処理手段３０１ｄで使用するディザマトリクスが異なるといった点である。第１実施例に係る画像形成装置では、ディザマトリクスとして、６［ｂｉｔ］ディザマトリクスを用いる。第３ディザマトリクスであるこの６［ｂｉｔ］ディザマトリクスにおいては、同一のサブマトリクス内では、各セル内に同じ閾値数列が入力されている。この閾値数列とは、セル内の各マス目について、ドットの出力が最優先されるマス目の閾値、２番目に優先されるマス目の閾値・・・という順で、閾値を並べたものである。かかる閾値数列が同一のサブマトリクス内において、各セルで全く同じになっているのである。
【００８３】
光書込みのＰＷＭにおいては、ＰＷＭの８［ｂｉｔ］中の６ｂｉｔを出力用画像データ（擬似中間調処理後のデータ）に対応づけて、ＬＤの発光を制御するようになっている。このため、ＬＤの発光の仕方としては出力用画像データに対応した６［ｂｉｔ］分（光らない状態を含めて６４通り）となる。つまり、第１〜第３ディザマトリクスはそれぞれ、Ｌｅｂｅｌ＝０〜Ｌｅｂｅｌ＝６２の６３個のサブマトリクスを具備したものである。
【００８４】
第１実施例に係る画像形成装置に使用されるディザマトリクスにおけるＣＭＹＫのスクリーン線数・角度、およびディザサイズ・量子化数を次の表２に示す。
【表２】
【００８５】
スクリーン線数・角度は実施形態（表１）と同じである。当然のことであるが、スクリーン線数・角度は６［ｂｉｔ］ディザマトリクスであっても変わることはない。ディザサイズは、第１ディザマトリクスの階調数を決定することになるので、６［ｂｉｔ］ディザマトリクスの場合に、階調数が十分大きく取れるのであれば、小さなディザマトリクスサイズであっても構わない。
【００８６】
Ｋ色のディザマトリクスの場合、第１ディザマトリクスにおける１セルあたりの階調数Ｌｃｅｌｌについては、「Ｌｃｅｌｌ＝Ｎｃｅｌｌ×（Ｑ−１）＋１」という数式で求めることができる。この数式において、Ｎｃｅｌｌは、第１ディザマトリクスの１セルを構成する画素数を示している。また、Ｑは、ディザ処理の量子化数を示している。サブマトリクスとして８マス×８マスのものを用い、１セルの画素数を８画素とする場合には、５０５階調となる（８×（６４−１）＋１）。５０５階調であれば、鈍化階調値領域を１つの階調としてまとめても、残りの領域で２５６階調以上を十分に確保することができる。
【００８７】
第１実施例では、このように、５０５階調の階調数を有する第１ディザマトリクスから２５６階調の階調数を有する第２ディザマトリクスや第３ディザマトリクスを作成する。同一のサブマトリクスの各セルにおける閾値数列については同じにしているので、テクスチャーと呼ばれる、画像の低周波数成分が知覚されてしまうという不具合の発生を防ぐことができる。
【００８８】
次に、第２実施例に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
図１７は、第２実施例に係る画像形成装置のＫ用の現像装置１Ｋを示す概略構成図である。同図において、現像装置１Ｋのトナー担持ローラ２Ｋは、回転不能に固定されている。また、トナー担持ローラ２ＫにＫトナーを供給する弾性ローラ１５Ｋは、トナー担持ローラ２Ｋに対して非接触に配設されている。トナー担持ローラ２Ｋと、図示しない感光体との間の現像ギャップは、０．２０［ｍｍ］である。弾性ローラ１５Ｋは、３２６［ｒｐｍ］の回転速度で回転駆動される。弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの間に、１．３［ｋＶ］の電位差を設けることで、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２ＫにＫトナーを供給するようになっている。
【００８９】
トナー規制部材２２Ｋは、弾性ローラ１５Ｋ上のトナー層厚を規制する役割を担うとともに、トナー層中のＫトナーを摺擦によって摩擦帯電させる役割も担っている。弾性ローラ１５Ｋにより、トナー担持ローラ２Ｋには、０．５［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが供給される。
【００９０】
図１８は、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋと、感光体８２とを示す拡大構成図である。ローラ部３Ｋでは、周方向において、Ａ相パルス電圧が印加されるＡ相電極３ａｋ、Ｂ相パルス電圧が印加されるＢ相電極３ｂＫ、Ｃ相パルス電圧が印加されるＣ相電極３ｃＫが、その順で繰り替えし配設されている。それぞれのパルス電圧は、図１９に示すように、互いに位相した繰り返しパルス電圧であり、ピーク・ツウ・ピーク電圧、下側のピーク電圧（＋２５０Ｖ）、上側のピーク電圧（＋５５０Ｖ）、周波数が互いに同じになっている。このようなパルス電圧を、それぞれの相の電極に印加すると、トナー担持ローラ２Ｋの表面上において、ＫトナーがＡ相電極３ａＫ上からＢ相電極３ｂＫ上へ、Ｂ相電極３ｂＫ上からＣ相電極３ｆＫ上へ、Ｃ相電極３ｆＫ上からＡ相電極３ａＫ上へ、といった具合に、繰り返しホッピングする。これにより、Ｋトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの表面上において、弾性ローラ１５Ｋによるトナー供給領域から現像領域に向けて、繰り返しのホッピングによって移動していく。本画像形成装置では、このようにして、トナー担持ローラ２Ｋの表面上のトナーを、トナー担持ローラ２Ｋの表面移動によらず、Ｋトナーのホッピングによって、トナー供給領域から現像領域まで搬送するようになっている。また、現像領域で現像に寄与しなかったトナーを、繰り返しのホッピングによって、現像領域から弾性ローラ１５Ｋとの対向領域まで搬送するようになっている。
【００９１】
図２０は、搬送電源２５Ｋの内部回路を示すブロック図である。搬送電源２５Ｋは、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路２５Ｋ’を有している。また、このパルス信号発生回路２５Ｋ’からのパルス信号に基づいてＡ相パルス電圧Ｖａ，Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃを生成するＡ相波形増幅器２５ａＫ"，Ｂ相波形増幅器２５ａＫ"，Ｃ相波形増幅器２５ｃＫ"も有している。パルス信号発生回路２５Ｋ’は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした１組み（３つで１組み）パルスで、次段の波形増幅器に含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００〜６００［Ｖ］のスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５［Ｖ］のパルス信号を生成して出力する。これにより、図１９に示したような、ピーク間電圧３００Ｖであって、デューティー比が５０％の交流成分に、＋４００Ｖの直流成分を重畳したＶａ、Ｖｂ、Ｖｃが生成される。それぞれのパルス電圧（Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃ）の周波数は６６７［Ｈｚ］である。かかる構成において、現像バイアスは、ピーク間の中心値である＋４００［Ｖ］となる。
【００９２】
Ａ相違電極３ａＫ、Ｂ相電極３ｂＫ、Ｃ相電極３ｆＫの電極ピッチは、３つまとめると１５０［μｍ］（個々の電極ピッチは５０μｍ）になっている。パルス電圧の周波数が６６７［ｋＨｚ］であるため、Ｋトナーの移動速度は１００［ｍｍ／ｓｅｃ］となる。トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋの表面上におけるトナー量は、約０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であるので、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋ上におけるトナー搬送量は、５ｍｇ／ｃｍ・ｓｅｃとなっている。
【００９３】
これに対して、現像領域通過後の感光体上のトナー付着量は上述したように０．５［ｍｇ／ｃｍ２］、感光体の線速は１００［ｍｍ／ｓｅｃ］であるので、画像領域ではトナー担持ローラ２Ｋに保持されている全てのＫトナーが感光体８２側に移動することになる。
【００９４】
なお、第２実施例に係る画像形成装置のトナー担持ローラ２Ｋを、実施形態と同様に回転させてもよい。この場合、例えば、トナー担持ローラ２Ｋの線速を５０［ｍｍ／ｓｅｃ］にすれば、トナーの移動速度をホッピングによるものと合わせて１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］にまで引き上げることが可能になる。このため、トナー担持ローラ２Ｋ上のトナー付着量を０．３３［ｍｇ／ｃｍ２］になるように、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの電位差を設定すればよい。例えば、１．２［ｋＶ］程度である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ反転現像方式の感光体電位状態を説明する模式図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ正転現像方式の感光体電位状態を説明する模式図。
【図３】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図４】同画像形成装置のＫ用の現像装置を示す概略構成図。
【図５】同現像装置のトナー担持ローラを示す斜視図。
【図６】同トナー担持ローラのローラ部を示す横断面図。
【図７】同トナー担持ローラの各電極Ａ相パルス電圧及びＢ相パルス電圧の波形を示すグラフ。
【図８】同電極に印加されるパルス電圧の他の例を示すグラフ。
【図９】同画像形成装置に搭載された画像処理装置の電気回路を示すブロック図。
【図１０】ディザマトリクスを示す模式図。
【図１１】第１ディザマトリクスの一例を示す模式図。
【図１２】テスト画像の各階調部の画像濃度と、ディザ処理手段に入力された各画素についての階調値との関係を示すグラフ。
【図１３】マス目個数と閾値との関係を示すグラフ。
【図１４】第３ディザマトリクスの１例を示す模式図。
【図１５】同画像処理装置のディザ処理手段の内部回路を示すブロック図。
【図１６】テスト画像の各階調部と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図１７】第２実施例に係る画像形成装置のＫ用の現像装置を示す概略構成図。
【図１８】同現像装置のトナー担持ローラのローラ部と、感光体とを示す拡大構成図。
【図１９】同ローラ部の各電極に印加されるパルス電圧の波形を示すグラフ。
【図２０】同現像装置の搬送電源の内部回路を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９６】
１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ：現像装置（作像手段の一部）
２：トナー担持ローラ（トナー担持体）
３：ローラ部（トナー担持体）
３ａ：Ａ相電極
３ｂ：Ｂ相電極
１１：ケーシング（筐体）
６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ：帯電装置（作像手段の一部）
８２：感光体（潜像担持体）
１００：光書込装置（作像手段の一部）
３０１：画像処理装置（画像データ処理手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似中間調処理の際に用いられるディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法、並びに、ディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を実施する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に入力される画像データは、写真などの階調画像では１画素あたり８〜１２ビット程度の多値データを具備している。これに対し、紙などの記録体に画像を形成する画像形成装置においては、１画素あたりで表現可能な階調数が前述の多値データの値よりも遙かに少ないのが現状である。そこで、例えば特許文献１に記載のようなディザマトリクスを用いて、画素毎の多値データに基づく色調再現方式を複数の画素からなる画素群の画像面積に基づく色調再現方式（面積階調方式）に変換する疑似中間調処理法が広く採用されている。
【０００３】
一方、近年、カラー画像を形成するカラー画像形成装置において、装置の高速化及び小型化の両立を図る目的から、１つの感光体の表面上で複数色のトナー像を順次重ね合わせて現像していく多重現像方式が提案されている（例えば、特許文献２や特許文献３に記載のもの）。多重現像方式では、現像１色あたりについてそれぞれ、感光体に対する一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施す。具体的には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色の現像処理を行ってフルカラー画像を形成する場合には、次のような多重現像を実施する。即ち、まず、感光体に対して一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施して、感光体の表面上に１色目のトナー像を得る。次いで、１色目のトナー像が形成されている感光体の表面に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び現像処理の組合せを施すことで、１色目のトナー像の上に２色目のトナー像を重ね合わせて現像する。以降、同様にして、３色目、４色目のトナー像を順次重ねて現像していくのである。
【０００４】
このような多重現像では、２色目以降の潜像書込処理において、先行色のトナー像が感光体の露光部に対する露光を妨げて露光量を不安定にする。そして、反転現像方式（ネガ−ポジ現像方式）を採用している場合には、２色目以降の露光部に対する露光量の不安定化により、画像濃度の不安定化を引き起こしてしまう。具体的には、反転現像方式では、図１（ａ）に示すように、感光体を一様帯電処理によってトナーの帯電極性と同極性に帯電させる。そして、図１（ｂ）に示すように、一様帯電処理によって得た地肌部に対し、部分的な露光による潜像書込処理を施すことで、露光部の電位を減衰させる。現像ローラ等の現像剤担持体に対しては、図１（ｃ）に示すように、地肌部電位と露光部電位との間の値の現像バイアスを印加する。これにより、トナーを現像剤担持体から露光部に向けて移動させる電界を現像剤担持体と露光部との間に形成して、現像剤担持体上のトナーを露光部に転移させる。つまり、反転現像方式では、露光部がトナーを付着させる画像部となる。このため、２色目以降において露光部の露光量が不安定になると、露光部である画像部の電位が不安定になって、画像部に濃度ムラを引き起こしてしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５００２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２１４５号公報
【特許文献３】特許３０１４１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明者らは、正転現像方式を採用した多重現像によってカラー画像を形成する画像形成装置を開発中である。かかる構成の画像形成装置は、次に説明する理由により、先行色のトナー像によって感光体に対する露光が妨げられてしまう２色目以降においても、画像部（地肌部）の電位を安定化させることで、安定した画像濃度の画像部を得ることができる。即ち、正規現像方式では、図２（ａ）に示すように、感光体を一様帯電処理によってトナーの帯電極性とは逆極性に帯電させる。そして、図２（ｂ）に示すように、一様帯電処理によって得た地肌部に対し、部分的な露光による潜像書込処理を施すことで、露光部の電位を減衰させる。現像剤担持体に対しては、図２（ｃ）に示すように、地肌部電位と露光部電位との間の値の現像バイアスを印加する。これにより、トナーを現像剤担持体から地肌部に向けて移動させる電界を現像剤担持体と地肌部との間に形成して、現像剤担持体上のトナーを地肌部に転移させる。つまり、正規現像方式では、地肌部がトナーを付着させる画像部となる。このような正規現像方式を採用した多重現像においては、先行色のトナー像が形成されていない１色目であるか、先行色のトナー像が形成されている２色目以降であるかにかかわらず、画像部となる地肌部の全領域を一様帯電処理によって均一に帯電させることが可能である。このため、２色目以降においても、画像部（地肌部）の電位を安定させることでて、安定した画像濃度の画像部を得ることができるのである。
【０００７】
しかしながら、２色目以降において、先行色のトナー像によって感光体に対する露光が妨げられることで、非画像部となる露光部の電位が不安定になる。そして、非画像部の全領域のうち、露光量が比較的少なくなった箇所において、電位を十分に減衰させることができなかったことに起因して地汚れを発生させ易くなる。このため、２色目以降に露光部電位をばらつかせたとしても、露光部の低露光量箇所に対するトナー付着を確実に回避できるように、現像バイアスと露光部電位との差である非現像ポテンシャルを十分に大きく設定することが望ましい。
【０００８】
ところが、本発明者らは、このようにして非現像ポテンシャルを十分に大きくした設定では、上述した疑似中間調処理における理論上の階調数に対して実際の階調数が大幅に少なくなってしまうことを実験によって見出した。例えば、理論上は２５６の階調数で色調を表現しているにもかかわらず、実際にプリントした画像ではその３分の２にも満たない階調数しか得られていないといった具合である。このような階調数の損失が起こるのは、次のような理由によることがわかった。即ち、正規現像方式において、非現像テンシャルを十分に大きく設定すると、現像バイアスと地肌部との差である現像ポテンシャルが比較的小さくなる。すると、画像のハイライト箇所（画像濃度が比較的薄い箇所）において、小面積の画像部（例えば孤立ドット）に対してトナーが付着し難くなる。そして、ハイライト箇所において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加率が著しく鈍化することで、実質的な階調数が著しく減少してしまうのである。例えば、０〜２５５の正数で示される理論上の２５６階調のうち、０〜６３のハイライト階調領域では６４という理論上の階調数に対して実際の階調数が１になるといった具合である。画像におけるハイライト箇所では、このような階調損失が発生する一方で、その他の箇所では、繊細な階調再現性が得られなくなってしまう。これは、例えば６４〜２５５という階調数を本来の２５６階調に対応させてしまうことから、画像データの階調値の変化に対する出力画像の階調変化の割合が非常に大きくなってしまうからである。
【０００９】
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、正規現像方式の多重現像において、階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことが可能なディザマトリクスを作成することができるディザマトリクス作成方法を提供することである。また、階調数の損失のない疑似中間調処理を行いながら正規現像方式の多重現像を行うことができる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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置、に採用される該ディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法において、上記オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すように、マス目の数、及び各マス目に入力される閾値の最小値から最大値までの範囲が設定された第１ディザマトリクスを作成する第１マトリクス作成工程と、該第１ディザマトリクスにおける各マス目の閾値についてそれぞれ、該オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるように、それぞれの該閾値を該範囲よりも狭い狭範囲に収まる数値に変換して第２ディザマトリクスを作成する第２マトリクス作成工程と、上記画像形成装置により、該テスト画像の画像データ、及び該第２ディザマトリクスに基づいて、該テスト画像をテストプリントするテストプリント工程と、該テストプリント工程で得られた該テスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスの階調数において画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する上限値特定工程と、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が該上限値以下であるマス目の全てについて、該閾値を該狭範囲における最小値と同じ値に変換するとともに、残りのマス目の閾値を該オリジナル画像の階調数に基づいて補正して、該オリジナル画像の階調数に対応する擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスを作成する第３マトリクス作成工程とを実施することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のディザマトリクス作成方法において、上記第１ディザマトリクス、上記第２ディザマトリクス、上記第３ディザマトリクスとして、それぞれ、多値中間調データに対応する複数のサブマトリクスからなるものであって、且つ個々のサブマトリクスについてそれぞれ複数のセル間で閾値数列を同じにしたもの、を作成することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のディザマトリクス作成方法において、上記高階調数画像の階調数を、上記オリジナル画像の階調数の１．５倍よりも多くすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置において、複数の色分解データのうち、少なくとも１色については、上記トナー像を正規現像方式によって形成し、且つ上記ディザマトリクスとして請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法によって作成した上記第３ディザマトリクスを使用するように、上記作像手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、複数の色分解データにそれぞれ個別に対応して上記現像処理を行う複数の現像手段として、それぞれホッピング方式によって現像を行うもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーを該トナー担持体の一端側から他端側に向けて連続してホッピングさせていくのに伴って、該トナーを上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、上記トナー担持体の表面上でトナーを上記一端側から上記他端側に向けて連続してホッピングさせていくことで該トナーを上記現像領域に近づけていくことに加えて、該トナー担持体の表面移動によっても該トナーを上記現像領域に向けて近づけていくもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５の画像形成装置において、複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーに対して、該トナー担持体の一端側から他端側に向けてのホッピングと、該他端側から該一端側に向けてのホッピングとを交互に繰り返す往復移動を行わせながら、該トナーを該トナー担持体の表面移動によって上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項４乃至８の何れかの画像形成装置において、複数の色分解データとして、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のデータを採用するとともに、上記作像装置として、それら４色に対応する上記現像処理をそれぞれ個別に行う少なくとも４つの現像手段を搭載したもの、を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至３のマトリクス作成方法では、正規現像方式の多重現像において階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことが可能なディザマトリクスとして、第３ディザマトリクスを作成することができる。具体的には、階調を所定の階調数で表現するオリジナル画像の画像データに対して擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスは、第３マトリクス作成工程において、第２ディザマトリクスを元にして作成されたものである。また、この第２ディザマトリクスは、第２マトリクス作成工程において、オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すことが可能な第１ディザマトリクスを元にして作成されたものであるが、階調数がオリジナル画像と同じになっている。高階調数画像の階調数に対応し得るほど多くのマス目を具備しているにもかかわらず、高階調数画像よりも階調数の少ない画像を処理対象としているのである。例えば、第１ディザマトリクスが９６１階調の高階調数画像に対応する９６０個のマス目にそれぞれ互いに異なる閾値を０〜９５９の範囲で入力したものであるのに対し、第２ディザマトリクスが９６０個のマス目にそれぞれ２５６階調に対応する０〜２５４の範囲の閾値を入力したものであるといった具合である。第２ディザマトリクスでは、閾値の数よりもマス目の数の方が多くなるので、２〜３といった複数のマス目に対して同じ閾値を入力する。このようにして得た第２ディザマトリクスに基づいてテスト画像を、正転現像方式で多重現像を行う画像形成装置でテストプリントする（テストプリント工程）。画像形成装置の非現像ポテンシャルを地汚れが生じない程度に十分に大きく設定していると、プリントされるテスト画像のハイライト階調領域において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加が著しく鈍化することから、テスト画像における実際の階調数が理論上の数よりも少なくなる。このような階調数の損失が生じてしまうテスト画像において、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する（上限値特定工程）。例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃなどの各色について、０〜２５５や０〜９６０などの数値範囲で表される階調値（濃度値）においては、比較的値の小さい領域がハイライト領域に相当する。そして、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調値領域（以下、鈍化階調値領域という）は、例えば０〜２５５階調であれば０〜６３、０〜９６０階調であれば０〜２５６などといった具合に、最小値から所定の範囲の領域となる。この鈍化階調値領域では、階調値が鈍化階調領域内の最小値（例えば０）であっても、鈍化階調値領域内の最大値（例えば６３あるいは２５６）であっても、実際に出力される画像の濃度が同じになる。そこで、上限値特定工程では、鈍化階調値領域の最大値を上限値として特定する。そして、第３マトリクス作成工程では、第１ディザマトリクス又は第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が前述の上限値以下であるマス目の全てについて、閾値を上限値と同じ値に変換する。これにより、画像における鈍化階調値領域の箇所については、もとの階調値にかかわらず、全て同じ階調値（同じ画像濃度）の箇所として統一する。更に、残りのマス目の閾値を、オリジナル画像の階調数に対応させるように補正する。例えば、第２ディザマトリクスにおいて閾値の範囲が０〜２５４であり且つ前述の上限値が６３であった場合には、残りのマス目における閾値の範囲は６４〜２５４となる。この６４〜２５４という範囲を、１〜２５４という範囲にするようにそれぞれの閾値を適宜補正すれば、残りのマス目を２５５から１を減じた２５４の閾値数（階調数は２５５）に対応させることが可能になる。このようにして作成した第３ディザマトリクスは、正規現像方式の多重現像において、階調数の損失のない疑似中間調処理を行うことができる。より詳しくは、例えば前述の上限値が６３になるという先の例において、通常のディザマトリクスを用いた場合、オリジナル画像データにおける０〜６３という階調値の領域では、実際に出力される画像に階調の変化が殆ど認められない。これに対し、６４〜２５５という階調値の領域では、階調値と実際に出力される画像の階調との関係を示すグラフの傾きがかなり急になる。階調値の変化に対する出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまうのである。これでは、微妙な階調変化を再現することができない。一方、本発明に係る第３ディザマトリクスを用いれば、通常のディザマトリクスで出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまう６４〜２５５という階調値の領域を、例えば、１〜２５５というより広範囲の領域に拡張することから、繊細な階調再現性を維持することができる。なお、第１ディザマトリクスを元にして第３ディザマトリクスを作成してもよい。
【００１２】
また、請求項４乃至９の画像形成装置においては、請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法で作成された第３ディザマトリクスを用いることで、階調数の損失のない疑似中間調処理を行いながら正規現像方式の多重現像を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した電子写真方式の画像形成装置の実施形態について説明する。
図３は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、マゼンタ，イエロー，シアン，ブラック（以下、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋという）のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、感光ベルトユニット８１、４色にそれぞれ個別に対応する４つのプロセスユニット、４つの光書込部を具備する光書込ユニット１００、定着装置７６、転写搬送ベルトユニット７８、レジストローラ対７９などを備えている。
【００１４】
感光ベルトユニット８１は、潜像担持体たる無端ベルト状の感光体８２を、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる。より詳しくは、無端ベルト状の感光体８２を、駆動ローラ８３、テンションローラ８４、下部従動ローラ８５、及び４つの現像対向ローラ８６Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋによって裏面側から支えながら張架している。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せしめられる駆動ローラ８３の回転によって感光体８２を図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この感光体８２における図中左側の張架面（以下、左側張架面という）は、ほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
【００１５】
感光体８２は、ベルト状の導電性基体上に感光層を塗布したいわゆる単層感光体である。感光層は、ポリカーボネート樹脂中に、電荷発生物質、正負の電荷輸送物質が分散された材料からなり、正帯電性を発揮する。かかる構成の感光体８２が、駆動ローラ８３の回転駆動によって、１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で無端移動せしめられる。
【００１６】
感光体８２の左側張架面の図中左側方には、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用のプロセスユニットが鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体８２の左側張架面に対向している。これら４つのプロセスユニットは、それぞれ、現像装置（１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）と、感光体８２を一様帯電せしめる帯電装置（６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、画像形成装置本体に対して現像装置及び帯電装置が一体的に着脱されるようになっている。
【００１７】
４つの現像装置１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋのうち、鉛直方向の最も下側に位置するＫ用の現像装置１Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置６２Ｋが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｋ用の現像装置１Ｋの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｃ用の帯電装置６２Ｃが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｃ用の現像装置１Ｃの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｙ用の帯電装置６２Ｙが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＭ用の現像装置１Ｍの上方には、Ｍ用の帯電装置６２Ｍが感光体８２の左側張架面に対向するように配設されている。
【００１８】
Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋは、いわゆるスコロトロン帯電器であり、グリッド電圧を制御することで、感光体８２の表面を＋７００［Ｖ］に一様帯電させる。
【００１９】
鉛直方向に並ぶ４つの現像装置１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの図中左側方には、４つの光書込部１００Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋを具備する光書込ユニット１００が配設されている。これら光書込部Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋは、外部の図示しないパーソナルコンピュータやスキャナから送られてくる画像情報に基づいて、図示しない４つのレーザーダイオード（以下、ＬＤと記す）を駆動してＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｍ，Ｌｙ，Ｌｃ，Ｌｋを出射する。そして、これらを図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで感光体８２に対する光走査を行う。なお、ＬＤは、波長が７８０［ｎｍ］のＬＤ素子である。
【００２０】
感光体８２は、自らを張架している複数の張架ローラのうち、最も下方に位置する駆動ローラ８３と、最も上方に位置するテンションローラ８４との間では、鉛直方向上方から下方に向けてほぼ真っ直ぐに移動する。この過程において、まず、Ｍ用の帯電装置６２Ｍとの対向位置を通過する際に、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｍ用の書込光Ｌｍによる光走査によってＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置１Ｍとの対向位置を通過する。この際、感光体８２に書き込まれたＭ用の静電潜像がＭ用の現像装置１Ｍによって現像されてＭトナー像になる。
【００２１】
Ｍトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｃ用の帯電装置６２Ｃによって再び一様帯電せしめられた後、Ｃ用の書込光Ｌｃによる光走査によってＣ用の静電潜像を担持する。このＣ用の静電潜像は、Ｃ用の現像装置１Ｃによって現像されてＣトナー像となる。このとき、Ｃトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体８２上に形成されているＭトナー像に重ね合わせて現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。
【００２２】
Ｃトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｙ用の帯電装置６２Ｙによって再び一様帯電せしめられた後、Ｙ用の書込光Ｌｙによる光走査によってＹ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の現像装置１Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このとき、Ｙトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体８２上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣ２次色部の上に重ね合わせた状態で現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、ＭＹ２次色部、ＣＹ２次色部、あるいはＭＣＹ３次色部となる。
【００２３】
Ｙトナー像が形成された感光体８２は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｋ用の帯電装置６２Ｋによって再び一様帯電せしめられた後、Ｋ用の書込光Ｌｋによる光走査によってＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、Ｋ用の現像装置１Ｋによって現像されてＫトナー像となる。
【００２４】
以上のようなＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋトナー像の重ね合わせ現像により、感光体８２のおもて面（ループ外面）には、４色重ね合わせトナー像が形成される。なお、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋとしては、それぞれコロナ放電によって感光体８２を正極性に一様帯電せしめるものが用いられている。
【００２５】
Ｋ用の現像装置１Ｋとの対向位置であるＫ用の現像領域を通過した感光体８２は、下部従動ローラ８５に対する掛け回し箇所を通過すると、今度は相対的に鉛直方向下方から上方に向けて移動するようになる。そして、スコロトロン方式のトナー像帯電装置８８との対向位置を通過する際に、表面上の４色トナー像が約−４００［Ｖ］に一様帯電せしめられる。
【００２６】
ベルト状の感光体８２における駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所の図中左側方には、転写搬送ベルトユニット７８が配設されている。この転写搬送ベルトユニット７８は、駆動ローラ７８ｂと２次転写ローラ７８ｃとによって転写搬送ベルト７８ａを張架しながら、駆動ローラ７８ｂの回転駆動によって転写搬送ベルト７８ａを図中時計回り方向に無端移動せしめる。
【００２７】
ベルト上の感光体８２における駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所と、転写搬送ベルト７８ａにおける２次転写ローラ７８ｃに対する掛け回し箇所とは、互いに当接して転写ニップを形成している。上述したトナー像帯電装置８８によって約−４００［Ｖ］に一様帯電せしめられた４色トナー像は、感光体８２の無端移動に伴って前述の転写ニップ内に進入する。
【００２８】
感光体８２を張架している駆動ローラ８３は接地されているのに対し、転写搬送ベルト７８ａを張架している２次転写ローラ７８ｃには図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加されている。この転写バイアスは、転写搬送ベルト７８ｃから感光体８２に＋４０［μＡ］の転写電流が流れるように定電流制御される。これにより、転写ニップ内には、感光体８２上の４色トナー像を転写バックアップローラ８５側から転写ローラ８８側に静電移動させる転写電界が形成されている。
【００２９】
実施形態に係る画像形成装置は、図示しない給紙カセットを具備しており、この給紙カセット内に記録紙を収容している。そして、所定のタイミングで給紙ローラを回転駆動させることで、カセット内に収容している記録紙を給紙路に向けて送り出す。送り出された記録紙は、転写ニップの図中下方に配設されたレジストローラ対７９のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対７９は、記録紙Ｐの先端部を挟み込むとすぐに回転駆動を一時停止する。そして、記録紙Ｐを感光体８２の４色重ね合わせトナー像と同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを転写ニップに送り出す。
【００３０】
転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、ニップ圧や転写電界の作用によって感光体８２から記録紙Ｐに一括転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置７６に送り込まれた後、機外へと排出される。
【００３１】
図４は、Ｋ用の現像装置１Ｋを示す概略構成図である。同図において、現像装置１Ｋは、筺体としてのケーシング１１Ｋの内部に形成されたトナー収容部１３Ｋの中に、図示しないＫトナーを収容している。このＫトナーは、図中反時計回り方向に回転駆動されるアジテータ１４Ｋにより、撹拌されながら弾性ローラ１５Ｋに向けて搬送される。
【００３２】
ケーシング１１Ｋ内において、トナー収容部１３Ｋの図中右側方には、弾性ローラ１５Ｋが配設されている。この弾性ローラ１５Ｋは、図示しない軸受けによって回転自在に支持される金属製の軸部材と、これの周面に形成された円柱状のローラ部とを具備しており、ローラ部はスポンジ等の発泡セルを具備する弾性部材から構成されている。弾性ローラ１５Ｋのトナー担持ローラ２Ｋへの食い込み量は０．５［ｍｍ］に設定されている。
【００３３】
アジテータ１４Ｋの回転に伴ってトナー収容部１３Ｋから弾性ローラ１５Ｋに向けて搬送されたＫトナーは、弾性ローラ１５のローラ部に汲み上げられる。そして、弾性ローラ１５とトナー担持ローラ２Ｋとの当接部にて、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２Ｋの表面に供給される。この際、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの間で擦られることで、負極性への摩擦帯電が助長される。なお、弾性ローラ１５Ｋには、トナー供給バイアスが印加されており、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの電位差により、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２ＫへのＫトナーの転移が助長される。実施形態では、トナー担持ローラ２Ｋ上のトナー量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、トナー規制部材２２Ｋの位置を調整した。
【００３４】
直径１０［ｍｍ］程度のトナー担持ローラ２Ｋは、１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速（回転数３２６ｒｐｍ）で、図中時計回り方向に回転駆動される。トナー担持ローラ２Ｋの表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２Ｋの表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２Ｋの回転に伴って、トナー供給領域から現像領域に向けて搬送される。現像領域では、トナー担持ローラ２Ｋの表面に対して、図示しない感光体が０．２０［ｍｍ］の現像ギャップを介して対向している。現像領域でホッピングしたＫトナーは、感光体８２上の静電潜像に付着して、それをＫトナー像に現像する。
【００３５】
なお、現像領域通過後の感光体上のトナー付着量は、ベタ画像領域では０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であり、また、感光体の移動速度とトナー担持ローラ２Ｋの移動速度とは同速である。よって、感光体上に現像されるトナーの付着量が、トナー担持ローラ２Ｋ上に保持されるトナー量と同じになる。つまり、ベタ画像領域ではトナー担持ローラ２Ｋ上に担持されている全てのトナーが感光体側に移動したことになる。
【００３６】
Ｋ用の現像装置１Ｋについて説明したが、他色用の現像装置（１Ｍ，Ｙ，Ｃ）は、Ｋ用と同様の構成になっているので、説明を省略する。なお、何れの現像装置も、正規現像方式によって現像を行うようになっている。
【００３７】
各色のトナーは重合法によって製造されたいわゆる重合トナーであり、その体積平均粒径は５．５［μｍ］程度である。このトナー粒径については、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターＴＡII」を用い、アパーチャー径を１００μｍに設定した条件で測定したものである。なお、トナーとして、分散重合法、あるいは粉砕法などによって製造されたものを用いてもよい。
【００３８】
図５は、現像装置１Ｋのトナー担持ローラ２Ｋを示す斜視図である。また、図６は、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋを示す横断面図である。図５に示すように、トナー担持ローラ２Ｋは、ローラ部３Ｋ、これの軸線方向の両端面にそれぞれ接続されたフランジ（６Ｋ，７Ｋ）、それぞれのフランジの中心から突出する軸部材（４Ｋ，５Ｋ）などを有している。ローラ部３Ｋの周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の電極が、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の電極になっている。具体的には、ローラ部３Ｋの周面には、図６に示すように、Ａ相電極３ａＫとＢ相電極３ｂＫとが周方向に交互に並ぶように配設されている。Ａ相電極３ａＫは、ローラ部３Ｋの軸線方向の一端まで延在しており、ローラ部３Ｋの一端には金属製のフランジ６Ｋが接続されている。この第１フランジ６Ｋにより、複数のＡ相電極３ａＫが互いに電気的に導通している。第１フランジ６Ｋの中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材４Ｋが突設せしめられている。また、Ｂ相電極３ｂＫは、ローラ部３Ｋの軸線方向の他端まで延在しており、ローラ部３Ｋの他端には金属製の第２フランジ７Ｋが接続されている。この第２フランジ７Ｋにより、複数のＢ相電極３ｂＫが互いに電気的に導通している。第２フランジ７Ｋの中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材５Ｋが突設せしめられている。
【００３９】
図５に示したトナー担持ローラ２Ｋは、現像装置内において、軸部材４Ｋ，５Ｋが回転自在に支持されながら回転駆動される。そして、図示のように、第１フランジ６Ｋには、搬送電源２５ＫによってＡ相パルス電圧が印加される。この印加は、不動に固定された状態で回転する第１フランジ６Ｋに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第１フランジ６Ｋに印加されたＡ相パルス電圧は、複数のＡ相電極３ａＫにそれぞれ導かれる。また、第２フランジ７Ｋには、搬送電源２５ＫによってＢ相パルス電圧が印加される。この印加も、不動に固定された状態で回転する第２フランジ７Ｋに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第２フランジ７Ｋに印加されたＢ相パルス電圧は、複数のＢ相電極３ｂＫにそれぞれ導かれる。
【００４０】
図７は、Ａ相電極３ａＫに印加されるＡ相パルス電圧、及びＢ相電極３ｂＫに印加されるＢ相パルス電圧の波形を示すグラフである。Ａ相パルス電圧と、Ｂ相パルス電圧とは、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。それぞれのパルス電圧の波形における中心位置で水平方向に延在している線が、この平均電位を示している。平均電位は、それぞれ、トナーとは逆極性であるプラス極性で、且つ感光体（８２）の潜像電位（地肌部電位）と非画像部電位（露光部電位）との間の値（例えば＋４００Ｖ）になっている。これにより、Ａ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫは、平均的にトナーとは逆極性で且つ静電潜像と非画像部との間の電位を帯びる。このようなパルス電圧（例えば下側ピーク＝＋２５０、上側ピーク＝＋５００Ｖ、周波数＝１ｍｓｅｃ）がそれぞれの電極に印加されると、トナー担持ローラ２Ｋにおけるローラ部３Ｋの表面上のＫトナーが、Ａ相電極３ａＫ上とＢ相電極３ｂＫ上との間を往復移動するように繰り返しホッピングする。以下、トナー担持ローラ２Ｋの表面上でトナーが所定の周期でホッピングを繰り返している状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。
【００４１】
なお、図示のような矩形波状のパルス電圧では、極性が瞬時に切り替わるため、トナーに対して大きな静電力を付与することが可能である。但し、サイン波状のパルス電圧や三角波状のパルス電圧を採用してもよい。
【００４２】
また、一方の軸部材（電極）に周波数ｆの矩形波状のパルス電圧を印加する一方で、もう一方の軸部材（電極）には、前記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である（図８）。
【００４３】
ローラ部３Ｋの周面におけるＡ相電極３ａＫ上とＢ相電極３ｂＫとの間をホッピングによる往復移動の繰り返しで、ローラ部３Ｋの周面上にフレアを形成しているＫトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの回転駆動により、感光体（８２）に対向する現像領域まで搬送される。そして、現像領域にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の静電潜像の近傍に至ると、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の地肌部の近傍に至ると、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、ローラ部３Ｋの表面付近まで下降する。
【００４４】
なお、図６に示したように、ローラ部３Ｋの表面には、絶縁材料からなる表面保護層３ｄＫを設けている。この表面保護層３ｄＫにより、ＫトナーとＡ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫとの直接接触を回避することで、電極からＫトナーへの電荷注入の発生を回避している。
【００４５】
以上の構成の現像装置１Ｋにおいては、ホッピングによってローラ部３Ｋとの吸着力が解かれた状態のＫトナーを現像に用いることで、現像ローラや現像スリーブを用いる１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。
【００４６】
図６において、ローラ部３Ｋの基板３ｃＫとしては、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、ステンレス等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルム等の変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。実施形態に係る画像形成装置では、基板３ｃＫとして、膜厚０．１［ｍｍ］のポリイミドフィルムを使用し、このポリイミドフィルムをアルミ製のローラに巻きつけることで、ローラ状のフィルムを得た。
【００４７】
Ａ相電極３ａＫやＢ相電極３ｂＫについては、次のようにして作成した。即ち、まず、基板３ｃＫ上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］の厚みで成膜してから、これをフォトリソグラフィー技術等によって所要の電極形状にパターン化して各電極を得た。これらの電極の幅Ｗ（ローラ表面移動方向の長さ）については、トナーの体積平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが望ましい。本実施形態では、電極の材料としてＡｌを使用し、これを２［μｍ］の厚みで成膜した。幅Ｗについては、５０［μｍ］とした。
【００４８】
表面保護層３ｄＫとしては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。実施形態では、ＳｉＯ２を使用して、膜厚３［μｍ］で形成した。
【００４９】
先に示した図４において、現像領域で現像に寄与しなかったＫトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの回転に伴ってケーシング１１Ｋ内に戻った後、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋと弾性ローラ１５Ｋとが当接する供給領域に戻る。そして、戻ったＫトナーの一部は、この供給領域においてトナー担持ローラ２Ｋから弾性ローラ１５Ｋに回収される。Ｋトナーはホッピングによってローラ表面との付着力を発揮していないので、トナー担持ローラ２Ｋに対してカウンター方向に摺擦する弾性ローラ１５Ｋによって容易に掻き取られたり均されたりするからである。同時に、新しいＫトナーが弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２Ｋに供給される。このような掻き取り回収、均し、及び供給の相乗作用により、トナー供給領域を通過した後のトナー担持ローラ２Ｋ表面上では均一量のトナーがホッピングするようになる。
【００５０】
先に示した図３において、ビデオ信号処理部３０２では画像処理装置３０１によって処理された画像データを受け取る。そして、光書込装置１００のＬＤの個数分のデータをラインメモリ上に記憶し、ポリゴンミラーの回転に同期した同期信号に合せて、各画素に対応するラインメモリ上のデータを所定のタイミング（画素クロック）で、ＰＷＭ制御部へと引き渡す。なお、実施形態では、ＬＤの個数は各色とも１つずつである。ＰＷＭ制御部では、前述のデータをパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換した後、ＬＤドライバに引き渡す。ＬＤドライバは、このパルス幅変調信号に対応して所定の光量でＬＤ素子を光変調駆動する。実施形態では、各色成分の出力用画像データに対応して、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、ＬＤの光変調駆動を行うようになっている。
【００５１】
ＬＤから発せられたレーザー光は、コリーメートレンズにおいて平行光を形成するようになり、アパーチャ−により所望のビーム径に対応する光束に切り取られる。アパーチャー通過後の光束はシリンドリカルレンズを通過し、ポリゴンミラーへと入射される。ポリゴンミラーで反射された光束は、走査レンズ（f−θレンズ）によって集光されて、折り返しミラーで折り返したあとに、上述の感光体位置上で結像するようになっている。実施形態に係るプリンタでは、ＬＤによる光書込みを解像度６００［ｄｐｉ］で行っている。また、ＰＷＭについては、８［ｂｉｔ］の自由度を持つようにしてある。但し、後述する画像処理装置３０１において、オリジナル画像データは擬似中間調処理での量子化後には、６００［ｄｐｉ］、４［ｂｉｔ］のデータに変換されることになる。このため、ＰＷＭの８［ｂｉｔ］中の４［ｂｉｔ］を出力用の画像データ（擬似中間調処理後のデータ）に対応づけて、ＬＤの発光を制御するようになっている。従って、ＬＤの発光の仕方としては出力用の画像データに対応した４ｂｉｔ分（光らない状態を含めて１６通り）となる。
【００５２】
以上のようにして光変調されたレーザー光が、書込装置１００によって、ベ感光体８２上で走査され、感光体８２上に所望の画像に対応した静電潜像が形成される。なお、感光体８２上にトナー層が付着していないときの全画素露光後の電位（画像では正規現像のため白地部に相当）は、＋２００［Ｖ］となるように、レーザビームの光強度が調整されている。
【００５３】
図９は、画像処理装置３０１の電気回路を示すブロック図である。同図において、デジタル画像信号からなるオリジナル画像データは、Ｒ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）の各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データを具備しており、色補正手段３０１ａ’によってＣＭＹＫの各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データに変換される。ＤＬＵＴ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｏｏｋ ｕｐ Ｔａｂｌｅ）と呼ばれる方法でＣＭＹＫデータへの変換を行っている。
【００５４】
ＤＬＵＴは、入力色空間（ＲＧＢ）を小さな単位立方体に分割し、各格子点に対応した出力値（ＣＭＹＫ）を後述する方法によって決定しておき、ＤＬＵＴ形式で保持しておくようにしてある。格子点以外の入力値については、補完演算により計算する。本画像形成装置では、この補完演算法として、４面体補完（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ補完）を用いておこなっている。４面体補完は、単位立方体を６つの単位四面体で分割して補完演算を行うものである。このような方法により、ＣＭＹＫの各色８［ｂｉｔ］ずつの階調データを得ている。
【００５５】
ＤＬＵＴの作成を行うためには、色予測モデルを構築する必要がある、発明者らは、ＣＭＹＫの各色ごと１０段階の階調ステップについて、全ての組み合わせに対して、単色特性データおよび混色特性データを用意した。つまり５０００通りのカラーパッチを、実際に感光体上色重ね方式の実験機を用いて紙上に形成して、自動測色機にてＬａｂ値の測色を行い、この色予測モデル構築のために使用した。色予測モデルの構築は、５０００パッチ分の測色データに対して、重回帰モデルを用いて統計処理することで行っている。このようにして、構築した色予測モデルを用いて、上述したＤＬＵＴの各格子点の値を計算することで、ＤＬＵＰの作成を行った。
【００５６】
色補正手段３０１ａ’によって４色に分解された信号は、メモリ３０１ｂに一旦記憶される。そして、メモリ３０１ｂに記憶された信号が階調補正手段３０１ｃ、ディザ処理手段３０１ｄを順次経由して、出力用画像データとなる。階調補正手段３０１ｃでは、１次元のＬＵＴ（ルックアップテーブル）であるγテーブルを用いて、ＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）からＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）への変換を行う。これにより、予め設定されている所定の入出力関係（あらかじめ設定されている、色補正後のＣＭＹＫデータに対する感光体上のトナー付着量、または付着量を代用検知する反射センサの出力値との関係）に一致させるといった役割を果たす。環境変動や経時変動などの変動要因によって入出力関係が変動してしまうことを、吸収して補正するために行われる。
【００５７】
階調補正手段３０１ｃは、後段のディザ処理手段３０１ｄにおいてプリンタγ補正機能をもつディザ処理が行われるため、γ特性を補正するような階調補正は行わず、上述したような環境変動や経時変動などの変動要因によって入出力関係が変動してしまうことを吸収するための補正を行う。このため、階調補正手段３０１ｃでの階調損失は大きくはない。
【００５８】
擬似中間調処理を行うディザ処理手段３０１ｄでは、ディザマトリクスと呼ばれる閾値データが記入されたマトリクスをデータ記憶手段に記憶している。そして、階調補正手段３０１ｃによって変換されたＣＭＹＫデータの個々の画素の階調データと、ディザマトリクスに記載されている閾値データとの比較を行いながら擬似中間調処理を行う。このディザ処理により、ＣＭＹＫの各８［ｂｉｔ］のデータからＣＭＹＫの各［４ｂｉｔ］のデータへと変換される。
【００５９】
ディザ処理では、ドットの出力のオンオフを平面的に周期的な構造パターンを単位として制御するいわゆるドットスクリーンディザとよばれるディザマトリクスを適用している。ディザマトリクスの周期構造を特徴づける数値として、スクリーン角度およびスクリーン線数が一般的に採用される。
【００６０】
図１０は、ディザマトリクスを示す模式図である。このディザマトリクスにおけるスクリーン角度やスクリーン線数は、次の数１、数２の式によって求められる。
【数１】
【数２】
【００６１】
図示のような２次元の周期構造を持つディザマトリクスは、次の数３、数４で示される２次元の主ベクトル及び副ベクトルで表される。
【数３】
【数４】
【００６２】
これら主ベクトル、副ベクトルを用いて、実施形態に係る画像形成装置に用いられるディザマトリクス（ＣＭＹＫの４色）の組み合わせを記載すると表１のようになる。
【表１】
【００６３】
表１において、ａ０ｘ，ａ０ｙ，ａ１ｘ，ａ１ｙの４つの整数は、それぞれ、図１０における主ベクトルのｘ成分、主ベクトルのｙ成分、副ベクトルのｘ成分、副ベクトルのｙ成分に、対応している。実施形態の画像形成装置は、解像度６００［ｄｐｉ］の画像を形成するものである。このため、表１に示される周期構造を実現すると、表１に示されるスクリーン線数になる。表１におけるＸｓｉｚｅ、Ｙｓｉｚｅ、は、それぞれディザマトリクスのＸ方向およびＹ方向の大きさ（画素数）を表している。また、量子化数は、ディザマトリクスが何ｂｉｔのディザ処理を行うのかを表している。
【００６４】
以下、図１０における太線で囲った領域を、ディザマトリクスの「セル」と言う。１つセルは、ディザマトリクスの周期構造の１周期単位を意味する。つまり、ディザマトリクスは、この１セルを繰り返したような構造になっている。１セルの形状は１義的に決まるわけではなく、様々な形状を取りえる。但し、１セルに含まれる画素の個数Ｎｃｅｌｌは、「Ｎｃｅｌｌ＝｜主ベクトルと副ベクトルの外積｜＝｜ａ０１＊ａ１ｙ−ａ０ｙ＊ａ１ｘ｜」という式で求められる。
【００６５】
本画像形成装置では、ディザ処理手段３０１ｄで使用されるＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋ用のディザマトリクスのうち、少なくとも１色分については、後述するマトリクス作成方法で作成された第３ディザマトリクスを用いるようになっている。この第３ディザマトリクスの処理対象となる画像データの１画素あたりにおける階調数は、２５６階調（８ｂｉｔ）である。また、第３ディザマトリクスの元となる第１ディザマトリクスの処理対象となる画像データの１画素あたりにおける階調数は、第３ディザマトリクスよりも多くなっている。第１ディザマトリクスにおいて、全てのマス目に対してそれぞれ異なる閾値を入力する場合には、第１ディザマトリクスの階調数Ｌは、「Ｌ＝Ｎ×（Ｑ−１）＋１」という式によって求められる。この式において、Ｎは、第１ディザマトリクスのマス目数（画素数）を示している。また、Ｑは、ディザ処理の量子化数を示している。
【００６６】
以下、Ｋ色のディザマトリクスを例にして説明する。第１ディザマトリクスと、これを元にして作成される第３ディザマトリクスとでは、ディザマトリクスのサイズ（マトリクスを構成する画素数）や、ディザ処理の量子化数が互いに同じである。両者では、個々のマス目における閾値の値や、全マス目における閾値の範囲が異なっている。Ｋ色の第１ディザマトリクの画素数Ｎ、量子化数Ｑは、表１に示すように、Ｎ＝８×８、Ｑ＝１６となっている。これらを「Ｌ＝Ｎ×（Ｑ−１）＋１」の式に代入すると、Ｋ色の場合、第１ディザマトリクスの階調数は最大で９６１階調となる。そこで、実施形態に係るディザマトリクス作成方法においては、まず、第１マトリクス作成工程にて、９６１階調に対応するマス目数が９６０の第１ディザマトリクスを作成する。各マス目には、それぞれ互いに異なる閾値を入力する。
【００６７】
第１マトリクス作成工程で作成された第１ディザマトリクスの一例を図１１に示す。この第１ディザマトリクスは、Ｌｅｖｅｌ＝０〜Ｌｅｂｅｌ＝１４の１５個のサブマトリクスからなっており、それぞれのサブマトリクスは、８マス×８マス＝６４マスという構造になっている。
【００６８】
一方、実際にディザ処理手段３０１ｄは、４ｂｉｔ（０〜１５）のディザ処理を行うようになっている。４ｂｉｔのディザ処理を行うためには、レベル０〜レベル１４の１５レベルにあらかじめ設定された閾値データが必要になる。このため、第３ディザマトリクスも、第１ディザマトリクスと同様に、１５のサブマトリクスから構成される。
【００６９】
第１ディザマトリクスの作成方法の一例は次の通りである。即ち、まず、各サブマトリクス内のセルの優先順位を決定した後、１セル内において１セルを構成するマス目（画素）の優先順位を決定する。そして、最も優先順位の高いセルの最も優先順位の高いマス目から順に小さな値の閾値を入力する。次いで、２番目に優先順位の高いセルの最も優先順位の高いマス目に対して、その次に小さな値の閾値を入力する。同様の手順を繰り返し、全てのセルに対してそれぞれ最も優先順位の高いマス目に閾値を入力したら、各セルについて、閾値の入力対象を次に優先順位の高いマス目に切り替える。そして、同様の手順を繰り返していき、全てのマス目を閾値で埋める。
【００７０】
このようにして第１ディザマトリクスを作成したら、次に、第２マトリクス作成工程を実施して、第１ディザマトリクスを元にした第２ディザマトリクスを作成する。この第２ディザマトリクスも、第１ディザマトリクスと同様に、１５個のサブマトリクスからなるもので、それぞれのサブマトリクスは８マス×８マス＝６４マスになっている。第１ディザマトリクスと異なっているのは、処理対象となる画像データの階調数である。第２ディザマトリクスでは、０〜２５５という２５６階調の画像データを処理対象にしている。このため、サブマトリクスに入力される閾値の範囲は、０〜２５４になっている（ディザマトリクスに記入される閾値の種類数は、階調数より１つ少ない）。０〜２５４という２５５通りの数値に対し、マス目の数は９６０であるので、３〜４マスずつに、それぞれ同じ値の閾値が入力される。但し、ディザマトリクスの階調数と入力画像データ（オリジナル画像データ）の階調数とが必ずしも同じである必要はない。第２ディザマトリクスの階調数は、入力画像データの階調数よりも大きくなることは許されないが、小さい分には特に問題は生じないからである。出力画像において階調のステップ（段差）を重視しないのであれば、例えば２００階調や１５０階調などであってもよい。出力画像の種類などによっては、このような階調数でも十分であるケース十分にあり得る。一般的な階調数に合わせて、人間の視覚特性（階調の分解能）の観点から２５６階調程度に設定することが望ましい。
【００７１】
Ｋ色において、第１ディザマトリクスからディザ処理手段３０１ｄで使用する第３ディザマトリクスを生成するためには、プロセスユニットの階調特性を調べる必要がある。この階調特性を採取するために、０〜２５４の閾値がほぼ同じ数だけ配置されているような、階調特性採取用の第２ディマトリクスを生成するのである。第１ディザマトリクスにおいて、０〜９６０という閾値の何れかが入力された個々のマス目について、その閾値を全体の閾値範囲における昇順に合わせて、０〜２５４の閾値の何れかを割り当てるのである。同じ値の閾値を３〜４マスずつに割り当てるので、例えば、９５７〜９６０の閾値が入力されたマス目に対して２５４という閾値を割り当て、９５４〜９５６の閾値が入力されたマス目に対して２５３という閾値を割り当て・・・・０〜３の閾値が入力されたマス目に対して０という閾値を割り当てるといった具合である。
【００７２】
このようにして第２ディザマトリクスを作成したら、実施形態に係る画像形成装置と同様のプリンタ試験機を用意して、そのプリンタ試験機のディザ処理手段３０１ｄに、作成した第２ディザマトリクスを記憶させる。そして、０〜２５５階調という２５６通りの階調部（それぞれ大きさは１ｃｍ×１ｃｍの面積）を具備する黒単色のテスト画像をプリンタ試験機でテストプリントする（テストプリント工程）。
【００７３】
そして、このテストプリント工程で得られたテスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する（上限値特定工程）。具体的には、テストプリントしたテスト画像における各階調部の明度を、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色濃度計モデル９３９によって測定する。図１２は、テスト画像の各階調部の画像濃度（明度Ｌ＊０の値からパッチの明度Ｌ＊を引いた値）と、ディザ処理手段３０１ｄに入力された各画素についての階調値との関係を示すグラフである。プリンタ試験機では、地汚れを生じない程度に非現像ポテンシャルを十分に大きくとっていることから、ハイライト領域において、階調表現できなくなる階調領域が発生する。図示のように、全体の階調数の３．７５分の１程度が、かかる階調領域に該当し、階調値の範囲としては、９６０階調中の０〜２５６に相当する。つまり、鈍化階調値領域が９６１階調中の０〜２５７となるのである。この領域における２５７に対応させて、２５６（ディザマトリクス上では階調値が１つ小さくなる）を鈍化階調領域の上限値として特定する。
【００７４】
このようにして鈍化階調領域の上限値を特定したら、第１ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が２５６（上限値）以下であるマス目の全てについて、閾値を第３ディザマトリクスの閾値範囲である０〜２５４という狭範囲における最小値である「０」に変換するとともに、残りのマス目の閾値をオリジナル画像の階調数に基づいて補正する。具体的には、残りの２５５〜９６０という範囲で分散している各閾値を、第３ディザマトリクスの閾値の範囲（狭範囲）である０〜２５４に対応する値に変換したものを、第３ディザマトリクスとする（第３マトリクス作成工程）。このとき、同じ閾値を割り当てるマス目の個数については、図１３に示すグラフの逆関数に基づいて決定すればよい。
【００７５】
なお、９６０階調に対応する２５６という上限値は、２５５階調では６８に相当する。つまり、オリジナル画像のデータが通常の２５６階調を表現しているものである場合、０〜６８の階調値の領域では、出力画像の階調が変化しなくなるのである。
【００７６】
また、第３マトリクス作成工程において、第３ディザマトリクスを第１ディザマトリクスに代えて、第２ディザマトリクスを元にして、第３ディザマトリクスを作成してもよい。この場合、上限値特定工程において、第１ディザマトリクスに対応する０〜９６０という閾値範囲に代えて、第２ディザマトリクスに対応する０〜２５４という閾値範囲に基づいて、鈍化階調値領域の上限値を特定すればよい。上述の例では、この上限値は６３になる。
【００７７】
以上の工程によって作成された第３ディザマトリクスの１例を図１４に示す。本画像形成装置では、Ｍ，Ｙ，Ｃについても、同様の第３ディザマトリクスを用いるようになっている。
【００７８】
図１５は、ディザ処理手段３０１ｄの内部回路を示すブロック図である。ディザ処理手段３０１ｄにおいて、ＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）からＣＭＹＫデータ（４ｂｉｔ）への変換方法は、次のようにして行われる。即ち、ディザマトリクス記憶部３０１ｄ’には、ＣＭＹＫ４色の各色に対応するディザマトリクス（第３ディザマトリクス）があらかじめ記憶されている。このディザマトリクスは、上述したように、実施形態に係るディザマトリクス作成方法で作製された第３ディザマトリクスである。なお、ＣＭＹＫのうち、何れか１色、２色、あるいは３色だけについて、第３ディザマトリクスを使用するようにしてもよい。
【００７９】
比較部３０１ｄ"では、ディザマトリクス記憶部３０１ｄ’に記憶されているディザマトリクスと階調補正手段（３０１ｃ）から出力されるＣＭＹＫデータ（８ｂｉｔ）の値とを、１つ１つの画素について比較することで、各色４ｂｉｔ（１６値）に変換されたＣＭＹＫデータ（出力用画像データ）を得る。具体的には、まず、１つの画素に注目して、階調補正処理後のＣＭＹＫデータにおける階調値（以後ＤＡＴＡ値と略す）と、１枚目のディザマトリクスの注目するマス目に対応する閾値との比較を行う。ＤＡＴＡ値が閾値よりも大きければ２枚目の閾値との比較をおこなう。以後ＤＡＴＡ値が閾値よりも大きい限り、レベル１、レベル２、と比較を繰り返す、そしてはじめてＤＡＴＡ値が閾値以下となったのがＮ枚目のディザマトリクスであったとする。この場合、その画素のディザ処理後の値を（Ｎ−１）の値に変換する。もし、ＤＡＴＡが１５枚目の閾値よりも大きければ、その画素のディザ処理後の値を１５の値に変換する。このような変換をおこなうことで、入力データを、０〜１５（４ｂｉｔ）のレベルをもつデータに変換する。
【００８０】
なお、本画像形成装置においては、０〜２５５という８［ｂｉｔ］の階調データのうち、４［ｂｉｔ］をディザ処理による面積階調で処理しつつ、残りの４［ｂｉｔ］をＬＤの書込強度の調整（０〜１５の１６段階）に変化させることで、２５６階調を実現している。つまり、例えば、Ｌｅｂｅｌ＝５のサブマトリクスを選択した画素では、そのサブマトリクスの各マス目の閾値によって４［ｂｉｔ］同等の面積階調を行うとともに、ＬＤの書込強度をＬｅｂｅｌ＝５に相当するものに設定することで、残りの４［ｂｉｔ］の多値階調表現を実現している。
【００８１】
図１６は、実施形態に係る画像形成装置によって出力されたテスト画像の各階調部と画像濃度との関係を示すグラフである。このグラフからわかるように、階調変化の起こらない領域を排除した、入出力特性を実現することができる。また、図１６のグラフから明らかなように、入力データの０〜２５５の値のすべてについて、出力画像の階調を実際に変化させており、階調損失を回避し、且つ繊細な階調再現性を維持することができている。これは次に説明する理由による。即ち、例えば図１２のような特性のある画像形成装置において、２５６階調に対応する通常のディザマトリクスを用いた場合、オリジナル画像データにおける０〜６８という階調値の領域では、実際に出力される画像に階調の変化が殆ど認められなくなる。これに対し、６９〜２５５という階調値の領域では、階調値と実際に出力される画像の階調との関係を示すグラフの傾きがかなり急になる。階調値の変化に対する出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまうのである。一方、実施形態に係る第３ディザマトリクスを用いれば、通常のディザマトリクスで出力画像の階調の変化率が非常に大きくなってしまう６９〜２５５という階調値の領域を、１〜２５５というより広範囲の領域に拡張することから、繊細な階調再現性を維持することができるのである。
【００８２】
次に、第１実施例に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第１実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。実施形態に係る画像形成装置との差異は、ディザ処理手段３０１ｄで使用するディザマトリクスが異なるといった点である。第１実施例に係る画像形成装置では、ディザマトリクスとして、６［ｂｉｔ］ディザマトリクスを用いる。第３ディザマトリクスであるこの６［ｂｉｔ］ディザマトリクスにおいては、同一のサブマトリクス内では、各セル内に同じ閾値数列が入力されている。この閾値数列とは、セル内の各マス目について、ドットの出力が最優先されるマス目の閾値、２番目に優先されるマス目の閾値・・・という順で、閾値を並べたものである。かかる閾値数列が同一のサブマトリクス内において、各セルで全く同じになっているのである。
【００８３】
光書込みのＰＷＭにおいては、ＰＷＭの８［ｂｉｔ］中の６ｂｉｔを出力用画像データ（擬似中間調処理後のデータ）に対応づけて、ＬＤの発光を制御するようになっている。このため、ＬＤの発光の仕方としては出力用画像データに対応した６［ｂｉｔ］分（光らない状態を含めて６４通り）となる。つまり、第１〜第３ディザマトリクスはそれぞれ、Ｌｅｂｅｌ＝０〜Ｌｅｂｅｌ＝６２の６３個のサブマトリクスを具備したものである。
【００８４】
第１実施例に係る画像形成装置に使用されるディザマトリクスにおけるＣＭＹＫのスクリーン線数・角度、およびディザサイズ・量子化数を次の表２に示す。
【表２】
【００８５】
スクリーン線数・角度は実施形態（表１）と同じである。当然のことであるが、スクリーン線数・角度は６［ｂｉｔ］ディザマトリクスであっても変わることはない。ディザサイズは、第１ディザマトリクスの階調数を決定することになるので、６［ｂｉｔ］ディザマトリクスの場合に、階調数が十分大きく取れるのであれば、小さなディザマトリクスサイズであっても構わない。
【００８６】
Ｋ色のディザマトリクスの場合、第１ディザマトリクスにおける１セルあたりの階調数Ｌｃｅｌｌについては、「Ｌｃｅｌｌ＝Ｎｃｅｌｌ×（Ｑ−１）＋１」という数式で求めることができる。この数式において、Ｎｃｅｌｌは、第１ディザマトリクスの１セルを構成する画素数を示している。また、Ｑは、ディザ処理の量子化数を示している。サブマトリクスとして８マス×８マスのものを用い、１セルの画素数を８画素とする場合には、５０５階調となる（８×（６４−１）＋１）。５０５階調であれば、鈍化階調値領域を１つの階調としてまとめても、残りの領域で２５６階調以上を十分に確保することができる。
【００８７】
第１実施例では、このように、５０５階調の階調数を有する第１ディザマトリクスから２５６階調の階調数を有する第２ディザマトリクスや第３ディザマトリクスを作成する。同一のサブマトリクスの各セルにおける閾値数列については同じにしているので、テクスチャーと呼ばれる、画像の低周波数成分が知覚されてしまうという不具合の発生を防ぐことができる。
【００８８】
次に、第２実施例に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
図１７は、第２実施例に係る画像形成装置のＫ用の現像装置１Ｋを示す概略構成図である。同図において、現像装置１Ｋのトナー担持ローラ２Ｋは、回転不能に固定されている。また、トナー担持ローラ２ＫにＫトナーを供給する弾性ローラ１５Ｋは、トナー担持ローラ２Ｋに対して非接触に配設されている。トナー担持ローラ２Ｋと、図示しない感光体との間の現像ギャップは、０．２０［ｍｍ］である。弾性ローラ１５Ｋは、３２６［ｒｐｍ］の回転速度で回転駆動される。弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの間に、１．３［ｋＶ］の電位差を設けることで、弾性ローラ１５Ｋからトナー担持ローラ２ＫにＫトナーを供給するようになっている。
【００８９】
トナー規制部材２２Ｋは、弾性ローラ１５Ｋ上のトナー層厚を規制する役割を担うとともに、トナー層中のＫトナーを摺擦によって摩擦帯電させる役割も担っている。弾性ローラ１５Ｋにより、トナー担持ローラ２Ｋには、０．５［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが供給される。
【００９０】
図１８は、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋと、感光体８２とを示す拡大構成図である。ローラ部３Ｋでは、周方向において、Ａ相パルス電圧が印加されるＡ相電極３ａｋ、Ｂ相パルス電圧が印加されるＢ相電極３ｂＫ、Ｃ相パルス電圧が印加されるＣ相電極３ｃＫが、その順で繰り替えし配設されている。それぞれのパルス電圧は、図１９に示すように、互いに位相した繰り返しパルス電圧であり、ピーク・ツウ・ピーク電圧、下側のピーク電圧（＋２５０Ｖ）、上側のピーク電圧（＋５５０Ｖ）、周波数が互いに同じになっている。このようなパルス電圧を、それぞれの相の電極に印加すると、トナー担持ローラ２Ｋの表面上において、ＫトナーがＡ相電極３ａＫ上からＢ相電極３ｂＫ上へ、Ｂ相電極３ｂＫ上からＣ相電極３ｆＫ上へ、Ｃ相電極３ｆＫ上からＡ相電極３ａＫ上へ、といった具合に、繰り返しホッピングする。これにより、Ｋトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの表面上において、弾性ローラ１５Ｋによるトナー供給領域から現像領域に向けて、繰り返しのホッピングによって移動していく。本画像形成装置では、このようにして、トナー担持ローラ２Ｋの表面上のトナーを、トナー担持ローラ２Ｋの表面移動によらず、Ｋトナーのホッピングによって、トナー供給領域から現像領域まで搬送するようになっている。また、現像領域で現像に寄与しなかったトナーを、繰り返しのホッピングによって、現像領域から弾性ローラ１５Ｋとの対向領域まで搬送するようになっている。
【００９１】
図２０は、搬送電源２５Ｋの内部回路を示すブロック図である。搬送電源２５Ｋは、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路２５Ｋ’を有している。また、このパルス信号発生回路２５Ｋ’からのパルス信号に基づいてＡ相パルス電圧Ｖａ，Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃを生成するＡ相波形増幅器２５ａＫ"，Ｂ相波形増幅器２５ａＫ"，Ｃ相波形増幅器２５ｃＫ"も有している。パルス信号発生回路２５Ｋ’は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした１組み（３つで１組み）パルスで、次段の波形増幅器に含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００〜６００［Ｖ］のスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５［Ｖ］のパルス信号を生成して出力する。これにより、図１９に示したような、ピーク間電圧３００Ｖであって、デューティー比が５０％の交流成分に、＋４００Ｖの直流成分を重畳したＶａ、Ｖｂ、Ｖｃが生成される。それぞれのパルス電圧（Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃ）の周波数は６６７［Ｈｚ］である。かかる構成において、現像バイアスは、ピーク間の中心値である＋４００［Ｖ］となる。
【００９２】
Ａ相違電極３ａＫ、Ｂ相電極３ｂＫ、Ｃ相電極３ｆＫの電極ピッチは、３つまとめると１５０［μｍ］（個々の電極ピッチは５０μｍ）になっている。パルス電圧の周波数が６６７［ｋＨｚ］であるため、Ｋトナーの移動速度は１００［ｍｍ／ｓｅｃ］となる。トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋの表面上におけるトナー量は、約０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であるので、トナー担持ローラ２Ｋのローラ部３Ｋ上におけるトナー搬送量は、５ｍｇ／ｃｍ・ｓｅｃとなっている。
【００９３】
これに対して、現像領域通過後の感光体上のトナー付着量は上述したように０．５［ｍｇ／ｃｍ２］、感光体の線速は１００［ｍｍ／ｓｅｃ］であるので、画像領域ではトナー担持ローラ２Ｋに保持されている全てのＫトナーが感光体８２側に移動することになる。
【００９４】
なお、第２実施例に係る画像形成装置のトナー担持ローラ２Ｋを、実施形態と同様に回転させてもよい。この場合、例えば、トナー担持ローラ２Ｋの線速を５０［ｍｍ／ｓｅｃ］にすれば、トナーの移動速度をホッピングによるものと合わせて１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］にまで引き上げることが可能になる。このため、トナー担持ローラ２Ｋ上のトナー付着量を０．３３［ｍｇ／ｃｍ２］になるように、弾性ローラ１５Ｋとトナー担持ローラ２Ｋとの電位差を設定すればよい。例えば、１．２［ｋＶ］程度である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ反転現像方式の感光体電位状態を説明する模式図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ正転現像方式の感光体電位状態を説明する模式図。
【図３】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図４】同画像形成装置のＫ用の現像装置を示す概略構成図。
【図５】同現像装置のトナー担持ローラを示す斜視図。
【図６】同トナー担持ローラのローラ部を示す横断面図。
【図７】同トナー担持ローラの各電極Ａ相パルス電圧及びＢ相パルス電圧の波形を示すグラフ。
【図８】同電極に印加されるパルス電圧の他の例を示すグラフ。
【図９】同画像形成装置に搭載された画像処理装置の電気回路を示すブロック図。
【図１０】ディザマトリクスを示す模式図。
【図１１】第１ディザマトリクスの一例を示す模式図。
【図１２】テスト画像の各階調部の画像濃度と、ディザ処理手段に入力された各画素についての階調値との関係を示すグラフ。
【図１３】マス目個数と閾値との関係を示すグラフ。
【図１４】第３ディザマトリクスの１例を示す模式図。
【図１５】同画像処理装置のディザ処理手段の内部回路を示すブロック図。
【図１６】テスト画像の各階調部と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図１７】第２実施例に係る画像形成装置のＫ用の現像装置を示す概略構成図。
【図１８】同現像装置のトナー担持ローラのローラ部と、感光体とを示す拡大構成図。
【図１９】同ローラ部の各電極に印加されるパルス電圧の波形を示すグラフ。
【図２０】同現像装置の搬送電源の内部回路を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９６】
１Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ：現像装置（作像手段の一部）
２：トナー担持ローラ（トナー担持体）
３：ローラ部（トナー担持体）
３ａ：Ａ相電極
３ｂ：Ｂ相電極
１１：ケーシング（筐体）
６２Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ：帯電装置（作像手段の一部）
８２：感光体（潜像担持体）
１００：光書込装置（作像手段の一部）
３０１：画像処理装置（画像データ処理手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置、に採用される該ディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法において、
上記オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すように、マス目の数、及び各マス目に入力される閾値の最小値から最大値までの範囲が設定された第１ディザマトリクスを作成する第１マトリクス作成工程と、
該第１ディザマトリクスにおける各マス目の閾値についてそれぞれ、該オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるように、それぞれの該閾値を該範囲よりも狭い狭範囲に収まる数値に変換して第２ディザマトリクスを作成する第２マトリクス作成工程と、
上記画像形成装置により、該テスト画像の画像データ、及び該第２ディザマトリクスに基づいて、該テスト画像をテストプリントするテストプリント工程と、
該テストプリント工程で得られた該テスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスの階調数において画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する上限値特定工程と、
該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が該上限値以下であるマス目の全てについて、該閾値を該狭範囲における最小値と同じ値に変換するとともに、残りのマス目の閾値を該オリジナル画像の階調数に基づいて補正して、該オリジナル画像の階調数に対応する擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスを作成する第３マトリクス作成工程と
を実施することを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項２】
請求項１のディザマトリクス作成方法において、
上記第１ディザマトリクス、上記第２ディザマトリクス、上記第３ディザマトリクスとして、それぞれ、多値中間調データに対応する複数のサブマトリクスからなるものであって、且つ個々のサブマトリクスについてそれぞれ複数のセル間で閾値数列を同じにしたもの、を作成することを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２のディザマトリクス作成方法において、
上記高階調数画像の階調数を、上記オリジナル画像の階調数の１．５倍よりも多くすることを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置において、
複数の色分解データのうち、少なくとも１色については、上記トナー像を正規現像方式によって形成し、且つ上記ディザマトリクスとして請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法によって作成した上記第３ディザマトリクスを使用するように、上記作像手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
複数の色分解データにそれぞれ個別に対応して上記現像処理を行う複数の現像手段として、それぞれホッピング方式によって現像を行うもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーを該トナー担持体の一端側から他端側に向けて連続してホッピングさせていくのに伴って、該トナーを上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、上記トナー担持体の表面上でトナーを上記一端側から上記他端側に向けて連続してホッピングさせていくことで該トナーを上記現像領域に近づけていくことに加えて、該トナー担持体の表面移動によっても該トナーを上記現像領域に向けて近づけていくもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーに対して、該トナー担持体の一端側から他端側に向けてのホッピングと、該他端側から該一端側に向けてのホッピングとを交互に繰り返す往復移動を行わせながら、該トナーを該トナー担持体の表面移動によって上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項４乃至８の何れかの画像形成装置において、
複数の色分解データとして、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のデータを採用するとともに、
上記作像装置として、それら４色に対応する上記現像処理をそれぞれ個別に行う少なくとも４つの現像手段を搭載したもの、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と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置、に採用される該ディザマトリクスを作成するディザマトリクス作成方法において、
上記オリジナル画像よりも階調数の多い高階調数画像に対して擬似中間調処理を施すように、マス目の数、及び各マス目に入力される閾値の最小値から最大値までの範囲が設定された第１ディザマトリクスを作成する第１マトリクス作成工程と、
該第１ディザマトリクスにおける各マス目の閾値についてそれぞれ、該オリジナル画像の階調数と同じ階調数に対応させるように、それぞれの該閾値を該範囲よりも狭い狭範囲に収まる数値に変換して第２ディザマトリクスを作成する第２マトリクス作成工程と、
上記画像形成装置により、該テスト画像の画像データ、及び該第２ディザマトリクスに基づいて、該テスト画像をテストプリントするテストプリント工程と、
該テストプリント工程で得られた該テスト画像の各階調部の画像濃度を測定した結果に基づいて、該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスの階調数において画像面積の増加に伴う画像濃度の増加の鈍化が認められる階調領域の上限値を特定する上限値特定工程と、
該第１ディザマトリクス又は該第２ディザマトリクスにおける各マス目のうち、閾値が該上限値以下であるマス目の全てについて、該閾値を該狭範囲における最小値と同じ値に変換するとともに、残りのマス目の閾値を該オリジナル画像の階調数に基づいて補正して、該オリジナル画像の階調数に対応する擬似中間調処理を施すことが可能な第３ディザマトリクスを作成する第３マトリクス作成工程と
を実施することを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項２】
請求項１のディザマトリクス作成方法において、
上記第１ディザマトリクス、上記第２ディザマトリクス、上記第３ディザマトリクスとして、それぞれ、多値中間調データに対応する複数のサブマトリクスからなるものであって、且つ個々のサブマトリクスについてそれぞれ複数のセル間で閾値数列を同じにしたもの、を作成することを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２のディザマトリクス作成方法において、
上記高階調数画像の階調数を、上記オリジナル画像の階調数の１．５倍よりも多くすることを特徴とするディザマトリクス作成方法。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に対して、一様帯電処理、露光による潜像書込処理、及び正規現像方式の現像処理の組合せを繰り返し施していくことで、先行する該組合せによって該潜像担持体上で得られたトナー像の上に後続の該組合せによる別の色のトナー像を重ねて現像して多色像を作像する作像手段と、所定の階調数で階調を表現するオリジナル画像の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データ取得手段によって取得された画像データの色分解データに対し、それぞれ所定のディザマトリクスに基づく疑似中間調処理を施して、該潜像書込処理の際に用いられる潜像書込用データを生成する画像データ処理手段とを備える画像形成装置において、
複数の色分解データのうち、少なくとも１色については、上記トナー像を正規現像方式によって形成し、且つ上記ディザマトリクスとして請求項１乃至３の何れかのディザマトリクス作成方法によって作成した上記第３ディザマトリクスを使用するように、上記作像手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
複数の色分解データにそれぞれ個別に対応して上記現像処理を行う複数の現像手段として、それぞれホッピング方式によって現像を行うもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーを該トナー担持体の一端側から他端側に向けて連続してホッピングさせていくのに伴って、該トナーを上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、上記トナー担持体の表面上でトナーを上記一端側から上記他端側に向けて連続してホッピングさせていくことで該トナーを上記現像領域に近づけていくことに加えて、該トナー担持体の表面移動によっても該トナーを上記現像領域に向けて近づけていくもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５の画像形成装置において、
複数の現像手段として、それぞれ、トナー担持体の表面上に担持したトナーに対して、該トナー担持体の一端側から他端側に向けてのホッピングと、該他端側から該一端側に向けてのホッピングとを交互に繰り返す往復移動を行わせながら、該トナーを該トナー担持体の表面移動によって上記潜像担持体に対向する現像領域に向けて搬送するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項４乃至８の何れかの画像形成装置において、
複数の色分解データとして、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のデータを採用するとともに、
上記作像装置として、それら４色に対応する上記現像処理をそれぞれ個別に行う少なくとも４つの現像手段を搭載したもの、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４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１１】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１１】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２８４２２５（Ｐ２００９−２８４２２５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４２７３（Ｐ２００８−１３４２７３）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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