JP2003241446A - 画像形成装置およびその階調制御方法、プリントシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置およびその階調制御方法、並び
にプリントシステムに関し、入力信号のレベル数に関ら
ず良好な階調制御を行なうこと。 【解決手段】 画像信号に応じた潜像が形成される感光
ドラム１と、潜像に基づいた可視像が転写される像転写
体と、可視像の濃度を検出する濃度検知センサ１３と、
異なる濃度で形成された複数のパッチパターンをセンサ
１３により読み取ってγ変換テーブルを作成する変換手
段とを備える。この画像形成装置は、前回作成したγ変
換テーブルを通して異なる濃度の複数のパッチパターン
を形成して、該複数のパッチパターンを光センサにより
読み取ってγ変換テーブルを作成する階調制御工程を連
続的に２回以上実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置および
その階調制御方法、並びにプリントシステムに関し、特
に、レーザビームプリンタ、静電記録装置等の画像形成
装置およびその階調制御方法、並びにプリントシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来用いられている一般的なカラ
ー画像形成装置の概略構成図を示す。

【０００３】本従来例のカラー画像形成装置は、上部に
デジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画
像プリンタ部を有する。

【０００４】リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラ
ス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査した原
稿３０からの反射光像を、レンズ３３によりフルカラー
センサ３４に集光して光電変換し、カラー色分解画像信
号を得る。カラー色分解画像信号に、増幅回路（図示せ
ず）を経て、ビデオ処理ユニット（図示せず）にて処理
を施し、プリンタ部に送出する。

【０００５】プリンタ部において、像担持体である感光
ドラム１を時計回り方向に回転自在に担持し、感光ドラ
ム１の周りに前露光ランプ１１、コロナ帯電器２、レー
ザビーム露光光学系３、電位センサ１２、４個の現像装
置４ｙ、４ｃ、４ｍ、４ｂｋ、転写装置５、クリーニン
グ器６を配置する。

【０００６】レーザビーム露光光学系３は、リーダ部か
らの画像信号を入力し、レーザ出力部（図示せず）にて
光信号に変換した後、レーザ光をポリゴンミラー３ａで
反射し、レンズ３ｂおよびミラー３ｃを通って、感光ド
ラム１の面を線状に走査（ラスタスキャン）する光像Ｅ
に変換する。

【０００７】プリンタ部にて画像形成時には、まず、感
光ドラム１を時計回り方向に回転させ、前露光ランプ１
１で除電した後、コロナ帯電器２により一様に帯電し、
各分解色ごとに光像Ｅを照射して静電潜像を形成する。

【０００８】次に、各分解色ごとに所定の現像装置を動
作させて、感光ドラム１上の静電潜像を現像し、感光ド
ラム１上に樹脂を基体としたトナーによる画像を形成す
る。現像装置４ｙ、４ｃ、４ｍ、４ｂｋは、偏心カム２
４ｙ、２４ｃ、２４ｍ、２４ｂｋの動作により、各分解
色に応じて択一的に感光ドラム１に接近する。

【０００９】さらに、感光ドラム１上のトナー画像を、
記録材カセット７より搬送系および転写装置５を介して
感光ドラム１と対向した位置に供給された記録材に転写
する。転写装置５は、本従来例では転写ドラム５ｆ、転
写帯電器５ｂ、記録材を静電吸着させるための吸着帯電
器５ｃとこれと対向する吸着ローラ５ｇ、内側帯電器５
ｄ、外側帯電器５ｅとを有し、回転駆動されるように軸
支された転写ドラム５ｆの周面開口域には誘電体からな
る記録材担持シート（図示せず）を円筒状に一体的に張
設している。記録材担持シートにはポリカーボネートフ
ィルム等の誘電体シートを使用している。

【００１０】転写ドラム５ｆを回転させるにしたがって
感光ドラム１上のトナー像は転写帯電器５ｂにより記録
材担持シートに担持された記録材上に転写する。

【００１１】このように記録材担持シートに吸着搬送さ
れる記録材には所望数の色画像が転写され、フルカラー
画像を形成する。

【００１２】４色モードの場合、このようにして４色の
トナー像の転写を終了すると記録材を転写ドラム５ｆか
ら分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電器
５ｈの作用によって分離し、熱ローラ定着器９を介して
トレイ１０に排紙する。

【００１３】他方、転写後感光ドラム１は、表面の残留
トナーをクリーニング器６で清掃した後、再度画像形成
工程に供する。

【００１４】記録材の両面に画像を形成する場合には、
熱ローラ定着器９を排出後、すぐに搬送パス切替ガイド
１９を駆動し、排紙縦パス２０を経て、反転パス２１ａ
に導いた後、記録材を一旦停止させ、反転ローラ２１ｂ
の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして送り
込まれた方向と反対向きに退出させ、記録材を裏返して
中間トレイ２２にストックする。その後、再び上述した
電子写真方式による画像形成工程によってもう一方の面
に画像を形成する。

【００１５】また、転写ドラム５ｆ上の記録材担持シー
ト上には、感光ドラム１、現像装置４、クリーニング器
６等からの粉体の飛散付着、また記録材のジャム（紙づ
まり）時にトナーが付着すること、両面画像形成時に記
録材上のオイルが付着する場合があること、等により汚
染されるが、ファーブラシ１４と記録材担持シートを介
してファーブラシ１４に対向するバックアップブラシ１
５や、オイル除去ローラ１６と記録材担持シートを介し
てオイル除去ローラ１６に対向するバックアップブラシ
１７の作用により清掃された後、再度画像形成プロセス
に供せられる。このような清掃は前回転時、後回転時に
行い、また、ジャム発生時に随時行う。

【００１６】また、本従来例においては、転写ドラム偏
心カム２５を動作させ、転写ドラム５ｆと一体化してい
るカムフォロワ５ｉを作動させることにより、記録材担
持シートと感光ドラム１とのギャップを所定タイミング
で所定間隔に設定可能な構成としている。例えば、スタ
ンバイ中または電源オフ時には、転写ドラム５ｆと感光
ドラム１の間隔を離し、感光ドラム１の回転駆動から転
写ドラム５ｆの回転を独立させることが可能な構成であ
る。

【００１７】また、各現像装置４ｙ，４ｃ，４ｍ，４ｂ
ｋは第１および第２の攪拌／搬送手段（夫々図示せず）
を備えており、両者は現像剤を互いに反対方向に搬送す
るように構成されている。また、第１攪拌／搬送手段の
上方には現像スリーブ（図示せず）が配置されている。

【００１８】上記の一連の画像形成動作において現像装
置４は、以下のように動作している。静電潜像が現像位
置に達するときに、現像バイアス電源（図示せず）から
ＡＣ電圧とＤＣ電圧が重畳された現像バイアスが現像ス
リーブに印加され、現像スリーブ駆動装置（図示せず）
により現像スリーブが所定方向に回転し、現像装置４は
現像加圧カム２４により感光ドラム１の方へと加圧さ
れ、静電潜像を可視像化する。

【００１９】また、図２に概略構成図を示す濃度検知セ
ンサ１３は、発光素子として近赤外光のＬＥＤ、受光素
子としてフォトダイオード（ＰＤ）を用いて、顕像化さ
れたトナー像の載った転写ドラム５ｆからの正反射光と
乱反射光に基づき濃度を検出するものである。その方法
について以下に述べる。

【００２０】１３ｅ、１３ｆ、１３ｇはフォトダイオー
ド、１３ｈ、１３ｉはプリズムである。ＬＥＤ１３ｃに
よる照射光は、プリズム１３ｈにより、入射面に対して
垂直方向に振動する成分（ｓ波光）、入射面に対して平
行方向に振動する成分（ｐ波光）とに分離される。ｓ波
光はフォトダイオード１３ｅに、ｐ波光はトナー面に照
射される。

【００２１】感光体や中間転写体など濃度検知する際の
下地となる面に入射したｐ波光は、ほぼ正反射してｐ波
としてプリズム１３ｉを通過してフォトダイオード１３
ｆに入射する。トナー面に照射されたｐ波光は乱反射し
て、ｓ波とｐ波になり、プリズム１３ｉを通過してｐ波
はフォトダイオード１３ｆに入射し正反射光を、ｓ波は
フォトダイオード１３ｇに入射し、乱反射光をそれぞれ
検出する。

【００２２】ここで、図３にトナー濃度に対するフォト
ダイオード１３ｆ、１３ｇそれぞれの出力を示す。これ
によると、実際にはフォトダイオード１３ｆにも乱反射
成分が入射しているものと考えられる。そのため、フォ
トダイオード１３ｆの出力からフォトダイオード１３ｇ
の出力にある補正係数ｋを乗じたものを引くこと、即
ち、 補正出力＝（ｐ波出力）−ｋ×（ｓ波出力） で図４に示すような真の正反射出力が得られる。

【００２３】こうして検出したトナー像濃度から、階調
性を維持するために以下のような制御を行っている。

【００２４】８ｂｉｔ即ち、量子化値でレベル０〜２５
５の入力信号のうち、０、３２、６４、９６、１２８、
１６０、１９２、２２４、２５５レベルのトナーパッチ
を形成し、濃度検知センサ１３にて読み取り、補間、逆
変換等を行い、γＬＵＴ（γルックアップテーブル）を
作成するものである。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のγＬＵＴ作
成方法では、入力信号のレベル数が多すぎると制御精度
は向上するが、制御時間がかかったり、制御により消費
するトナー量が増大する。一方、入力信号のレベル数が
少なすぎると制御精度が低下するといった問題がある。

【００２６】本発明の目的は、上記の課題を解決するこ
とのできる画像形成装置およびその階調制御方法、並び
にプリントシステムを提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、画像信号に応じた潜像が形成さ
れる像担持体と、該潜像に基づいた可視像が転写される
像転写体と、該可視像の濃度を検出する検出手段と、異
なる濃度で形成された複数のパッチパターンを前記検出
手段により読み取ってγ変換テーブルを作成する変換手
段と、該γ変換テーブルを用いて出力画像の階調を制御
する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記変
換手段によって、前回作成した前記γ変換テーブルを通
して前記異なる濃度の複数のパッチパターンを形成し
て、該複数のパッチパターンを前記検出手段により読み
取って前記γ変換テーブルを作成することを連続的に２
回以上実行する画像形成装置を実施した。

【００２８】請求項２の発明は、画像信号に応じた潜像
が形成される像担持体と、該潜像に基づいた可視像が転
写される像転写体と、該可視像の濃度を検出する検出手
段と、異なる濃度で形成された複数のパッチパターンを
前記検出手段により読み取ってγ変換テーブルを作成す
る変換手段とを備えた画像形成装置の階調制御方法にお
いて、前記変換手段によって、前回作成した前記γ変換
テーブルを通して前記異なる濃度の複数のパッチパター
ンを形成して、該複数のパッチパターンを前記検出手段
により読み取って前記γ変換テーブルを作成することを
連続的に２回以上実行するステップと、前記γ変換テー
ブルを用いて出力画像の階調を制御するステップとを備
える階調制御方法を実施した。

【００２９】請求項３の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置を複数備えてなることを特徴とするプリントシ
ステムを実施した。

【００３０】請求項４の発明は、請求項３に記載のプリ
ントシステムにおいて、ネットワーク上の上位装置と、
前記ネットワーク上で前記複数の画像形成装置に夫々対
応して設けられており、前記上位装置からの画像を展開
して対応する画像形成装置に供給する複数の展開手段と
を備えるプリントシステムを実施した。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
およびその階調制御方法、並びにプリントシステムにつ
いて図面を参照して更に詳しく説明する。なお、下記の
実施形態の説明においては、本発明は前出の画像形成装
置およびその階調制御方法に具現化するものとし、した
がって、画像形成装置の全体的構成、機能についての詳
しい説明は省略し、本発明の特徴部分について説明す
る。

【００３２】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
ついて説明する。

【００３３】本実施形態における階調制御工程において
は、複数レベルの濃度信号のトナーパッチパターン群の
信号を０、１６、３２、４８、６４、１２８、１９２、
２５５としてトナーパッチを形成し、補間、逆変換等に
よりγＬＵＴを作成する。この際、前回の階調制御工程
により作成したγＬＵＴを通して０、１６、３２、４
８、６４、１２８、１９２、２５５レベルのパッチを形
成している。これは以下の考え方に基づいている。

【００３４】γＬＵＴを通さない状態で、レベルの異な
った複数の階調制御用パッチ（トナーパッチパターン
群）を形成し、これらの濃度を濃度計で測定したものを
図５に示す。環境変動や経時的な特性変動により、図５
の例えばａ、ｂ、ｃのように特性が変動する。これを所
望の階調特性とする（本例では図６に破線で示すターゲ
ットのように信号と濃度の関係をリニアとする）ために
階調制御を行う。環境変動や経時的な特性変動を受ける
図６の例では階調ターゲットに対する差分や、非線形分
が多いために、少ない階調数のトナーパッチの検出、補
間による階調制御では精度が悪い場合がある。

【００３５】ところが本実施形態のように、前回の階調
制御で作成したγＬＵＴを通して階調制御用パッチ（ト
ナーパッチパターン群）を形成したものは図７のように
変動をする。図７中のａ，ｂ，ｃは図５中の特性変動
ａ，ｂ，ｃと同一である。このように、図５の場合に比
べて階調ターゲットに対する差分や、非線形分を少なく
抑えることになるため、少ない階調数のトナーパッチの
検出、補間による階調制御でも精度良い制御を行なうこ
とができる。

【００３６】本実施形態のように、像担持体上に帯電を
行い、露光、現像を経て、転写材上に転写するカラー画
像形成装置において、顕像化されたトナー像濃度を検出
する光センサを有し、複数レベルの濃度信号のトナーパ
ッチパターン群を形成、該センサにて読み取り、γテー
ブルを作成する階調制御工程を有する画像形成装置で、
該複数レベルの濃度信号のトナーパッチパターン群は、
該階調制御工程により以前作成されたγテーブルを通し
たものであることにより、少ない段階の階調パッチ数で
も、高精度な階調制御を行うことができた。

【００３７】（第２実施形態）本実施形態は第１実施形
態を応用した例である。第１実施形態と同様の部分は省
略し、説明する。

【００３８】本実施形態における階調制御工程において
は、第１実施形態と同様の階調制御を複数回繰り返す場
合を有している。これは以下のような考えに基づいてい
る。

【００３９】従来例のようにγＬＵＴを通さない状態で
階調制御を行う場合で、本実施形態のように階調制御を
繰り返し行っても、全く同じことを複数回行っているだ
けなので精度の向上はない。

【００４０】ところが、本実施形態のように、前回作成
したγＬＵＴを通した階調制御パッチを作成、検知し、
階調制御を行う場合では、階調制御を２回以上繰り返し
行うことで精度が向上する。

【００４１】これは以下の２つの要因による。

【００４２】一つは、階調特性が階調ターゲットに対し
て大きく変動している場合、１回の制御では階調ターゲ
ットとの差分が大きいため、制御誤差等が大きくなる
が、２回目の制御では１回目の制御で作成されたγＬＵ
Ｔを通ることにより、階調ターゲットとの差分がある程
度小さくなっているため、さらに階調ターゲットに忠実
に制御することができる。

【００４３】もう一つは、図８に示すγＬＵＴからわか
るように、１回目の制御で例えば、γＬＵＴを通した０
〜２５５の１２８レベルの信号のパッチは、γＬＵＴを
通さない状態でいうと、８０レベルの信号で形成してい
ることになる。１回目の階調制御の結果、図９のような
γＬＵＴが作成されると、γＬＵＴを通した０〜２５５
の１２８レベルの信号のパッチは、γＬＵＴを通さない
状態でいうと、１１０レベルの信号で形成していること
になる。

【００４４】即ち、１回目と２回目でγＬＵＴを通さな
い状態においては異なるレベルの信号を検知、制御して
いることになる。したがって、繰り返し制御をすること
で、より多くの点を見ていることとなるため、制御精度
が向上する。

【００４５】本実施形態のように、像担持体上に帯電を
行い、露光、現像を経て、転写材上に転写するカラー画
像形成装置において、顕像化されたトナー像濃度を検出
する光センサを有し、複数レベルの濃度信号のトナーパ
ッチパターン群を形成、該センサにて読み取り、γテー
ブルを作成する階調制御工程を有する画像形成装置で、
該複数レベルの濃度信号のトナーパッチパターン群は、
該階調制御工程により以前作成されたγテーブルを通
し、該階調制御を連続して複数回繰り返す工程を有する
ことにより、少ない段階の階調パッチ数でも、高精度な
階調制御を行うことができた。

【００４６】（第３実施形態）本実施形態は複数のプリ
ンタを一元管理し、出力の制御を行う、クラスタプリン
ティングに本発明を適用した例である。プリンタの構成
および機能は第１および第２実施形態と同様であり、こ
れら同様の部分についての説明は省略して本実施形態に
つき説明する。

【００４７】本実施形態は図１０に概略構成図を示した
ような１サーバ、２ＲＩＰ（RasterImage Processo
r）、２プリンタからなるクラスタプリンティングシス
テムである。

【００４８】クラスタプリンティングシステムでは、ト
ータルでの生産性向上を得るために例えば１００ページ
からなる出力ファイルをプリンタ８２０で５０ページ、
プリンタ８４０で５０ページ出力するような使用例があ
る。その際に２台のプリンタ間の色味が異なっていては
品質の高いシステムとは言えない。

【００４９】そこで本実施形態では本発明を適用し、各
々の装置に濃度検知センサを搭載し、第２実施形態にお
いて説明した高精度な階調制御工程を実施することで、
異なる２台間の濃度を精度良く合わせることができ、高
品質なクラスタプリンティングシステムを提供すること
ができた。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像形
成装置およびその階調制御方法、並びにプリントシステ
ムによれば、画像信号に応じた潜像が形成される像担持
体と、露光、現像を経て潜像に基づいた可視像が転写さ
れる像転写体と、可視像化されたトナー像濃度を検出す
る光センサとを備え、前回作成したγ変換テーブルを通
して異なる濃度の複数のパッチパターンを形成して、該
複数のパッチパターンを光センサにより読み取ってγ変
換テーブルを作成する階調制御工程を連続的に２回以上
実行することで、入力信号のレベル数にかかわらず、少
ない段階の階調パッチ数でも高精度な階調制御を行え、
トナー量が増大することもないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る各実施形態および従来例に示した
画像形成装置の全体構成図である。

【図２】図１中の濃度検知センサの構成図である

【図３】従来例で示した濃度検知センサでの濃度に対す
るセンサ出力を示す特性図である。

【図４】従来例で示した濃度検知センサでの濃度に対す
る補正センサ出力を示す特性図である。

【図５】本発明に係る第１実施形態の階調制御用パッチ
の信号に対する濃度を示す特性図である。

【図６】本発明に係る第１実施形態の階調ターゲットを
示す特性図である。

【図７】本発明に係る第１実施形態の階調制御用パッチ
の信号に対する濃度を示す特性図である。

【図８】本発明に係る第２実施形態の階調制御を説明す
るためのγＬＵＴを示す特性図である。

【図９】本発明に係る第２実施形態の階調制御を説明す
るためのγＬＵＴを示す特性図である。

【図１０】本発明に係る第３実施形態のクラスタプリン
ティングシステムを示す模式図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（感光体） ２ コロナ帯電器 ３ レーザビーム露光光学系 ３ａ ポリゴンミラー ３ｂ レンズ ３ｃ ミラー ４，４ｙ，４ｃ，４ｍ，４ｂｋ 現像装置 ５ 転写装置 ５ｂ 転写帯電器 ５ｃ 吸着帯電器 ５ｄ 内側帯電器 ５ｅ 外側帯電器 ５ｆ 転写ドラム ５ｇ 吸着ローラ ５ｈ 分離帯電器 ５ｉ カムフォロワ ６ クリーニング器 ７ 記録材カセット ８ａ 分離爪 ８ｂ コロ ９ 熱ローラ定着器 １０ トレイ １１ 前露光ランプ １２ 電位センサ １３ 濃度検知センサ １３ｃ ＬＥＤ １３ｅ，１３ｆ，１３ｇ フォトダイオード １３ｈ，１３ｉ プリズム １４ ファーブラシ １５，１７ バックアップブラシ １６ オイル除去ローラ １９ 搬送パス切替ガイド ２０ 排紙縦パス ２１ａ 反転パス ２１ｂ 反転ローラ ２２ 中間トレイ ２４ 現像加圧カム ２４ｙ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｂｋ 偏心カム ２５ 転写ドラム偏心カム ３０ 原稿 ３１ 原稿台ガラス ３２ 露光ランプ ３３ レンズ ３４ フルカラーセンサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C061 AP01 AQ06 AR01 KK18 KK25 KK28 2C262 AA05 AA24 AB07 BB01 BB36 BC01 BC05 BC10 FA13 FA20 GA02 2H027 DA09 DE02 DE07 EA02 EA07 EB04 EC03 EC06 EC08 EC20 EJ13 ZA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に応じた潜像が形成される像担
   持体と、該潜像に基づいた可視像が転写される像転写体
   と、該可視像の濃度を検出する検出手段と、異なる濃度
   で形成された複数のパッチパターンを前記検出手段によ
   り読み取ってγ変換テーブルを作成する変換手段と、該
   γ変換テーブルを用いて出力画像の階調を制御する制御
   手段とを備えた画像形成装置において、 前記変換手段によって、前回作成した前記γ変換テーブ
   ルを通して前記異なる濃度の複数のパッチパターンを形
   成して、該複数のパッチパターンを前記検出手段により
   読み取って前記γ変換テーブルを作成することを連続的
   に２回以上実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 画像信号に応じた潜像が形成される像担
   持体と、該潜像に基づいた可視像が転写される像転写体
   と、該可視像の濃度を検出する検出手段と、異なる濃度
   で形成された複数のパッチパターンを前記検出手段によ
   り読み取ってγ変換テーブルを作成する変換手段とを備
   えた画像形成装置の階調制御方法において、 前記変換手段によって、前回作成した前記γ変換テーブ
   ルを通して前記異なる濃度の複数のパッチパターンを形
   成して、該複数のパッチパターンを前記検出手段により
   読み取って前記γ変換テーブルを作成することを連続的
   に２回以上実行するステップと、 前記γ変換テーブルを用いて出力画像の階調を制御する
   ステップとを備えることを特徴とする階調制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像形成装置を複数備
   えてなることを特徴とするプリントシステム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のプリントシステムにお
   いて、 ネットワーク上の上位装置と、 前記ネットワーク上で前記複数の画像形成装置に夫々対
   応して設けられており、前記上位装置からの画像を展開
   して対応する画像形成装置に供給する複数の展開手段と
   を備えることを特徴とするプリントシステム。