JP2681164B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、像支持体上に順次トナー像を形成してカラ
ー画像を形成するカラー画像形成装置に関し、静電記録
及び電子写真の分野で利用される。

〔発明の背景〕

従来、例えば電子写真法によりカラー画像を形成する
には、各成分色ごとに帯電、像露光、現像、転写の工程
を繰り返して記録紙上に重ねられた各色トナー像を得る
ようにしている。即ちカラー原稿からの色情報データに
より変調される光を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（BK）の各色トナーによるカ
ラー画像を形成するため、前記工程を４回繰り返してカ
ラートナー像を得るようにされる。しかしながらかかる
カラー画像形成法においては、各色トナーによる現像が
終了する毎に転写体に転写する必要があり、装置が大型
化する外、記録工程が複雑となり、消費時間のロスが多
いなどの問題がある。又、各色トナー像を記録紙上に工
程別に転写するため、転写ずれを生じてみぐるしいカラ
ー画像が形成されるなどの問題がある。

そこで同一の感光体上に複数のトナー像を重ね合わせ
て現像し、転写工程を一度で済むようにして上記問題点
を解決するカラー画像形成方法がある。しかしながらこ
の方法においても、後段の現像時前段の現像により得ら
れたトナー像を乱したり、後段の現像剤中に前段のトナ
ーが混合されるため、最終画像のカラーバランスが崩れ
るなどの弊害がある。

そこで例えば特開昭56−144452号公報には、感光体と
現像剤層の穂立とを非接触して現像する方法を採用する
ことが提案されている。該現像方法においては、交流バ
イアスが印加され、この交流バイアスの作用で現像剤中
のトナーを感光体に向けて飛翔させることにより、非接
触で現像が遂行される。

以下前記現像方式を用いた公報記載の画像形成法の原
理を以下に説明する。第６図のフローチャートは、正極
性の帯電が施こされ、かつ正極性のトナーで現像された
ときの感光体の表面電位の変化を示している。PHは感光
体の露光部、DAは感光体の非露光部、DUPは露光部PHに
第１回現像で正帯電トナーＴが付着したために生じた電
位の上昇分、CUPは第２回帯電により生じた露光部PHの
電位上昇分を示す。

感光体は、スコロトロン帯電器により一様な帯電が施
こされて一定の表面電位Ｅが与えられる。この表面電位
Ｅは、レーザ、陰極線管、発光ダイオード等の露光源か
らの第１回の像露光により、露光部PHにおいて零電位に
近い所まで低下する。ここで現像装置に対し、直流成分
が未露光部の表面電位Ｅにほぼ等しい正のバイアスが印
加されて現像されることにより、現像装置内の正帯電ト
ナーが相対的に電位の低い露光部PHに付着するようにな
り、第１の可視像が形成される。該可視像が形成された
領域は、正帯電トナーが付着したことにより電位がDUP
分上昇するが、次に又スコロトロン帯電器により第２図
の帯電が施こされることにより更に表面電位がCUP分上
昇して、非露光部DAとほぼ同様の表面電位Ｅが得られ
る。次に帯電により一様な表面電位Ｅが得られた感光体
の表面に、第２回の像露光を施こされて静電潜像が形成
され、同様の現像操作を経て第２の可視像が得られる。

以上の操作を繰り返すことにより、感光体上に次々に
トナー像が重ねられ、カラートナー像が得られる。さら
にこのカラートナー像は記録紙に転写され、加圧又は加
熱定着されてカラー画像が形成される。ここで感光体に
残留するトナー及び電荷は、クリーニング及び除電され
て次のカラー像形成に備えられる。なお前記カラー画像
形成方法において、帯電前に除電工程を入れるようにす
ることもできる。又毎回の像露光に用いる露光源は同じ
でも異なってもよいとされている。

ところでカラー画像形成法において、Ｙ、Ｍ、Ｃの３
原色の重ね合わせにより色調を表現する場合、減色法の
原理からすればBKの成分は不要の筈である。しかしなが
ら文字や線図のような鮮鋭な画像を表現する場合に、前
記３原色に比して黒を強調する必要が生ずるが、このよ
うな場合には特に３原色の重ね合わせにより形成される
黒では不充分となる。その理由としては、実用化されて
いる３原色トナーが理想の光吸収波長域を有していない
こと、及び３原色のトナーの厳密な位置合わせが不可能
であって、多少のズレが生ずること等に基づくと推察さ
れる。また、３原色を画面上の同位置に重ねずに色再現
を行う加色法においても、同様の理由で画像濃度の不足
等がある。そこで通常カラー画像の形成に際しては、黒
トナーを収容する現像装置が用意される。

一般に電子写真法によりカラー画像を形成するには、
感光体上に静電荷像に対して、これと異なった極性のト
ナーを用いて現像する正規現像法と、静電荷像と同極性
のトナーで現像する反射現像法とがある。該反転現像法
はトナーが付着する部分のみを露光すれば良く、正規現
像法の場合のように背景部を隙間なく露光する必要がな
いため、光学系に厳密な機械精度が要求されず、感光体
の疲労が少なく長持ちする外、感光体上への帯電と付着
するトナーとが同極性であるため静電転写が容易である
などの利点がある。

したがって、レーザー、陰極線管、発光ダイオード等
を露光源とした記録装置では、反転現像法が採用される
場合が多い。しかしながら、該反転現像法を採用して感
光体上にカラートナー像を形成する場合、以下の問題点
がある。即ち前段の現像によりトナーが付着している領
域には像露光が透過しにくく、又透過したとしてもトナ
ー像の電位のために感光体の表面電位が下がらないた
め、後段の現像においてトナーが付着しにくい。加色法
の場合にも、完全な位置合わせと静電荷像に応じた完全
な現像は困難であるため、同様な問題が発生する、従っ
てＹ、Ｍ、Ｃの３原色のトナーを順次現像して、様々な
色調を再現しようとしても、カラーバランスが崩れたエ
ッジの周辺で像が乱れるなどして、望ましいカラー画像
が形成されない。

以上のことから、画像の再現には先のトナー像の影響
を考慮した画像処理が必要であった。

しかしながら、電子写真法においては、感光体の帯電
電位、トナーの帯電量や付着量は環境変化や経時変化に
より変動し、十分に制御することはかなり難しい。

以上のことからユーザーは、例えば原稿を複写した後
に複写物と見較べてＹ、Ｍ、Ｃの色バランスをマニュア
ルで調整することを行っている。このためにユーザーは
適当にバランスをとりながら数枚はコピーしてみる必要
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は忠実な色再現を実現することにあり、
或いはまた指定領域に対して忠実な色再現を実現するこ
とにあり、オリジナル画像と複写画像とを比較すること
により画像データの色調や階調性を修正変換し、この変
換されたデータを用いてカラー画像を形成することによ
りカラーバランスが良好で、画像乱れがなく鮮明なカラ
ー画像が形成されるカラー画像形成装置を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

前記の目的は原稿を色分解して光電変換して画像信号
を出力する読取手段と、前記画像信号を設定された条件
で補正する補正手段と、前記補正手段で補正された画像
信号に基づいてカラー記録画像を形成する記録手段と、
前記補正手段で補正された画像信号の内容を記憶する記
憶手段と、前記記憶手段に記憶されている画像信号と前
記補正手段で補正された画像信号の内容とを比較する比
較手段と、前記比較手段で比較された結果に基づいて前
記補正手段の設定条件を変更する補正条件制御手段と、
少なくとも第一、第二および第三の３種類のモードで各
手段の動作を制御する制御手段とを有し、第一のモード
においては、前記読取手段、補正手段および記憶手段が
動作するとともに、前記補正手段から出力される画像信
号を前記記憶手段が格納し、第二のモードにおいては、
前記読取手段および補正手段が動作するとともに、前記
比較手段が動作して前記補正手段から出力される画像信
号と前記記憶手段に格納されている画像信号とを比較
し、その結果に基づいて前記補正条件制御手段が動作
し、第三のモードにおいては、前記読取手段、補正手
段、および記録手段が動作することを特徴とするカラー
画像形成装置により達成される。

〔作用〕

本発明によるカラー画像形成装置は、画像読み取り手
段とカラー画像出力手段を有した複写装置であって、オ
リジナル原稿と複写原稿と画像読み取り手段により入力
し、この画像データを比較することにより色補正を行
う。

この色補正は （ｉ） 原稿中の特定領域を位置指定手段により入力
し、指定された領域の色再現を優先してカラーバランス
をとることに用いることができる。あるいは指定領域の
み独立に画像補正を行なうことができる。

（ii） カラーコントロールチャートを原稿として用い
全体のカラーバランスの補正として用いることができ
る。

カラーコントロールチャートの選択により補正を選択
することができる。例えば文字やイラストの色補正では
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ（ブルー）、Ｇ（グリーン）、Ｒ（レッ
ド）、BK（黒）から成るチャートを用い、写真などの階
調性補正ではグレースケール及び濃度変化を有するチャ
ートを用いる。

（iii） これらの補正は演算して得られた補正係数を
メモリに格納する。

等の手段を用いてなされる。

〔実施例〕

先ず、本発明の好ましい実施の態様について説明す
る。

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の方法を実施する記
録装置の一例を示す構成概要図、第２図は画像読み取り
装置の断面図、第３図は一次元イメージセンサの要部断
面図、第４図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は像露光のため
のレーザービームスキャナの概要構成図、第５図は現像
器の一例を示す部分断面図、第６図は本発明の方法の実
施フローチャートで、第7,8図は像形成回路図で、第9,1
0図は像形成のタイムチャートである。第１図（ａ）の
記録装置において、１はSe等の光電動性感光体表層を有
し矢印方向に回転するドラム状の像担持体、11,12は像
担持体１の表面を一様帯電する帯電器、21,22はカラー
画像の色別の像露光部、31〜34はシアン（Ｃ）、マゼン
タ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（BK）と云ったそれぞれ
異なる色のトナーが現像剤として用いられている現像
器、13及び41は像担持体１上に複数の色トナー像が重合
されて形成されたカラー画像を転写体Ｐに転写し易くす
るため、あるいは転写体Ｐが分離し易くするためにそれ
ぞれ必要に応じて設けられる転写前帯電器及び転写前露
光ランプ、14は転写器、61は転写体Ｐに転写されたトナ
ー像を定着させる定着器、42,15は夫々除電ランプ、除
電用コロナ放電器であって両者のいずれか一方又は双方
を組合せて使用する。16は分離用除電極、51は像担持体
１のカラー画像を転写した後の表面に接触して表面の残
留トナーを除去し、第１回の現像が行われた表面が到達
するときまでには像担持体１の表面から離れるクリーニ
ングブレードやファーブラシを有するクリーニング装置
である。

ここで、帯電器11,12が、既に帯電している像担持体
１の表面に重ねて帯電するものにあっては特に、先の帯
電の影響が少なく安定した帯電を与えることができる図
示のようなスコロトロンコロナ放電器を用いることが好
ましい。また、この記録装置のように、ドラム状の像担
持体１を用いるものにあっては、像露光21,22は、通常
のモノカラーの電子写真複写機におけるようなスリット
露光をフィルタで色別に濾波したようなものでもよい
が、鮮明なカラー画像を記録するためには、第４図
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したようなレーザービームスキ
ャナにより、像露光し、できた潜像を反転現像するもの
が好ましい。像露光104の形成に第４図（ａ）（ｂ）の
ようなレーザービームスキャナを用いれば、後に述べる
ように色別についての静電像をずらせて形成することが
容易にでき、したがって鮮明なカラー画像を記録するこ
とができる。

第１図（ｂ）においては帯電前に赤外LED71,72による
一様露光を与える点が異なっている。これは光メモリの
大きな感光体に有効である。

又、赤外LED71,72は先に付着したトナーを透過する波
長である。

第４図（ａ）のレーザービームスキャナは、He−Neレ
ーザー等のレーザー121から出たレーザービームを音響
光学変調器122によりON/OFFして、駆動モータ130によっ
て回転される八面体の回転多面鏡から成るミラースキャ
ナ123により偏向させ、結像用ｆ−θレンズ124を通して
像担持体１の表面を定速度で走査する像露光104を形成
する。なお、125,126はミラー、127は像担持体１上にビ
ームを適正な径で照射するための結像用ｆ−θレンズ12
4に入射するビームの直径を適正化するためのレンズで
ある。また、レーザービームスキャナとしては、第４図
（ｂ）に示す構造のものも同様に好適である。半導体レ
ーザー221で発生されたレーザービームは、駆動モータ2
30により回転されるポリゴンミラー223により回転走査
され、ｆ−θレンズ224を経て反射鏡237により光路を曲
げられて像担持体１の表面上に投射され輝線239を形成
する。234はビーム走査開始を制御するためにビーム位
置を検出するインデックスセンサで、235,236は倒れ角
補正用のシリンドリカルレンズである。238a,238b,238c
は反射鏡でビーム走査光路及びビーム検知の光路を形成
する。また本出願人による特願昭61−239469号明細書に
記載してあるレーザビームスキャナ及び絶縁板、たとえ
ば水晶板をエッチングしたような光偏向子223′を使用
する場合においては、回転多面鏡による走査と異なり、
往復走査が可能になる。このような往復走査を採用する
場合、光学走査系としては、第４図（ｃ）に示すような
構成とすればよい。

すなわち、走査方向の前後する方向にそれぞれインデ
ックスセンサー234,234′を配することにより、レーザ
ビームの走査開始と走査終了（ビームの戻りであるか
ら、走行開始ともいえる）を検出することができるか
ら、対応する画像情報を画像形成体１上に記録すること
ができる。

尚、第４図（ｃ）において、238c,238c′は反射ミラ
ーを示す。

走査が開始されるとビームがインデックスセンサ234
又は234′によって検知され、第１の色信号によるビー
ムの変調が図示省略した変調部によって開始される。変
調されたビームは、帯電器11又は12により予め一様に帯
電されている像担持体１上を走査する。レーザービーム
104による主走査と像担持体１の回転による副走査によ
りドラム表面に第１の色に対応する潜像が形成されてゆ
く。

また、像露光104は、前述のようなレーザービームに
よるドット露光に限られるものではなく、例えばLEDやC
RTや液晶あるいは光ファイバ伝送体を用いて得られるも
のでもよい。そして、像担持体がベルト状の記録装置で
も良い。

第２図の画像読み取り装置において、37は原稿１を原
稿台に密着させる原稿押え板、38a,38b,38cは前記原稿
１に露光ランプ２により像露光したときの光Ｌを反射さ
せる反射ミラー、で該反射ミラー群により反射された光
Ｌはレンズ３により集光されて一次元イメージセンサ４
に照射され、電気信号に変換される。なお矢印は光源
２、ミラー群38a,38b,38cを副走査のため移動させる方
向を示す。前記レンズ３により集光された光L₁は縮小さ
れた像を第３図のB,G,Rのモザイックフィルタ層42を有
するCCDイメージセンサ４の面に投下する。前記光L₁はC
CDイメージセンサ４に一次元に密に配設されたセンサ素
子41に感光されて光電変換され、該光電変換して得られ
た電気信号は移送ゲートパルス44のパルス周波数に対応
する早さでφ₁,φ_２の２相駆動パルス43に駆動されて移
送部（CCDシフトレジスタ）45内を矢印Ｘ方向に主走査
され、出力46へと出力される。ここで得られた出力信号
は、後述する第11図の像形成システムの信号系統を介し
て第４図のレーザービームスキャナの変換器へ入力され
る。カラー読取装置としては、ダイクロイックミラーに
より三色色分解された後各々をCCDに入射する方法やカ
ラー密着イメージセンサで原稿を光走査する方法などを
用いることもできる。

また、現像器31〜34には第５図に示したような構造の
ものが好ましく用いられる。

第５図において、131はアルミニウムやステンレス鋼
等の非磁性材料から成る現像スリーブ、132は現像スリ
ーブ131の内部に設けられた周方向に複数の磁極を有す
る磁石体、133は現像スリーブ131上に形成される現像剤
層の厚さを規制する層厚規制ブレード、134は現像スリ
ーブ131上から現像後の現像剤層を除去するスクレーパ
ブレード、135は現像剤溜り136の現像剤を撹拌する撹拌
回転体、137はトナーホッパー、138は表面にトナーの入
り込む凹みを有しトナーホッパー137から現像剤溜り136
にトナーを補給するトナー補給ローラ、139は保護抵抗1
40を介して現像スリーブ131に場合によっては振動電圧
成分を含むバイアス電圧を印加し、現像スリーブ131と
像担持体１の間におけるトナーの運動を制御する電界を
形成するための電源であり、図は現像スリーブ131と磁
石体132がそれぞれ矢印方向に回転するものであること
を示しているが、現像スリーブ131が固定であっても、
磁石体132が固定であっても、あるいは現像スリーブ131
と磁石体132が同方向に回転するようなものであっても
よい。磁石体132を固定とする場合は、通常、像担持体
１に対向する磁極の磁束密度を他の磁極の磁束密度より
も大きくするために、磁化を強くしたり、そこに同極あ
るいは異極の２個の磁極を近接させて設けたりすること
が行われる。

このような現像器は、磁石体132の磁極が通常500〜15
00ガウスの磁束密度の磁化されていて、その磁力によっ
て現像スリーブ131の表面に現像剤溜り136の現像剤を吸
着し、吸着された現像剤が層厚規制ブレード133によっ
て厚さを規制されて現像剤層を形成し、その現像剤層が
像担持体１の回転矢印方向と同方向あるいは逆方向（図
では同方向）に移動して、現像スリーブ131の表面が像
担持体１の表面に対向した現像域において像担持体１の
静電像を現像し、残りがスクレーパブレード134によっ
て現像スリーブ131の表面から外されて現像剤溜り136に
戻されるようになるものである。そして、色トナー像を
重ね合わせるために繰返される少なくとも第２回以降の
現像については、先の現像で像担持体１に付着したトナ
ーを後の現像でずらしたりすること等がないように、非
接触現像によることが好ましい。上記非接触現像とは、
現像スリーブ131上の現像剤層が現像バイアスを印加し
ていない状態で像担持体１から離れていて、現像スリー
ブ131に直流と交流との重畳バイアスを印加し、交番電
界下でトナーを飛翔させてこれを像担持体１上に付着さ
せる現像方式を指す。

第５図は非接触現像によって現像する状態に示してい
る。

さらに、現像器31〜34には、トナーに黒色乃至は褐色
の磁性体を含ませる必要がなくて色の鮮明なトナーを得
ることができ、トナーの帯電制御も容易にできる、非磁
性トナーと磁性キャリヤとの混合から成る、所謂二成分
現像剤を用いることが好ましい。特に、磁性キャリヤが
スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、ロジ
ン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂に四三酸化鉄、γ−
酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェライ
ト、マンガン−銅系合金等の強磁性体乃至は常磁性体の
微粒子を分散含有させたもの、あるいはそれら磁性体の
粒子の表面を上述のような樹脂で披覆したものから成
る。抵抗率が10⁸Ωcm以上、好ましくは10¹³Ωcm以上の
絶縁性キャリヤであることが好ましい。この抵抗率が低
いと、現像スリーブ131にバイアス電圧を印加した場合
に、キャリヤ粒子に電荷が注入されて、像担持体１面に
キャリヤ粒子が付着し易くなるという問題や、バイアス
電圧が充分に印加されないという問題が生ずる。特に、
像担持体１にキャリヤが付着するようになると、カラー
画像の色調に悪影響を及ぼす。

なお、抵抗率は粒子を0.50cm²の断面積を有する容器
に入れてタッピングした後、詰められた粒子上に1kg/cm
²の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1000V/cmの電
界が生じる電圧を印加したときの電流値を読み取ること
で得られる値である。

また、キャリヤは、平均粒径が５μｍ未満では磁化が
弱くなりすぎ、50μｍを超えると画像が改善されず、又
ブレークダウンや放電が起り易く、高電圧が印加できな
くなる傾向を生ずるので、平均粒径が５μｍ以上50μｍ
以下であることが好ましく、必要に応じて疎水性シリカ
等の流動化剤等が添加剤として適当に加えられる。

トナーは、樹脂に各種顔料及び必要に応じて帯電制御
剤等を加えた平均粒径が１〜20μｍのものが好ましく、
そして、平均帯電量が３〜300μc/g、特に10〜100μc/g
のものが好ましい。トナーの平均粒径が１μｍを下まわ
るとキャリヤから離れにくくなり、20μｍを超えると画
像の解像度が低下するようになる。

以上のような絶縁性キャリヤとトナーとの混合から成
る現像剤を用いると、第３図の現像スリーブ131に印加
するバイアス電圧を、トナーが十分に静電像に付着し
て、しかもかぶりが生じないように、設定することがリ
ークを起す惧れなく容易に行われるようになる。なお、
このようなバイアス電圧の印加によるトナーの現像移動
制御がより効果的に行われるように、トナーに色の鮮明
性が損われない範囲で磁性キャリヤに用いられるような
磁性体を含有させてもよい。

以上が本発明の方法に好ましく用いられる現像器並び
に現像剤の構成であるが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、特開昭50−30537号、同55−18656〜18659
号、同56−144452号、同58−116553〜116554号各公報に
記載されているような現像器や現像剤を用いてもよい。
さらに好ましくは本願出願人が先に出願した特開昭58−
57446号、同58−96900〜96903号、同58−97973号、同60
−192710〜11号、同60−14537号、同60−14539号、同60
−176069号各明細書に記載されているような二成分現像
剤による非接触現像条件によるのがよい。特に特開昭60
−176069号に開示した現像装置は、現像スリーブ内の磁
石体が固定され、磁極間の現像剤層厚の薄い部分で現像
を行なうものであり、現像間隙を狭くできるので、現像
電界を十分大きく形成して高現像性能を得られ好まし
い。磁石体を回転させないことも装置化特に複数現像器
を有する像形成装置にとって有利である。

なお、毎回の像露光は、像担持体上で正確に合致した
位置でなされねばならないが、これら像露光の位置決定
は、像担持体の一定位置に設けられたレジストレーショ
ン用インデックスマーカー（１つ、必要に応じて複数、
図示せず）や像担持体と共に回転するエンコーダのパル
ス等を像担持体の回転毎に検出するような通例のフォト
センサによる位置検出及び像露光タイミング制御によっ
て容易、かつ正確に行うことができ、得られる画像に色
ずれを起すことはない。

又レーザー光学系の場合はポリゴンを兼用して光走査
手段として特開昭56−161566号、57−64718号、59−538
66号公報による位置制御法やポリゴンによる複数のレー
ザービーム形成法として特開昭60−150066号公報や、光
変調器による複数のレーザービーム形成法を用いると特
に正確に画像ズレを防止することができる。

また、前述したように、上記の記録方法では、像担持
体１上に形成されたトナー像は、転写用ドラムを使用す
ることなく、転写器14によって像担持体１から直接転写
体Ｐに転写するようにしているので、色ずれを起すこと
なく、装置を小型にできる。

以上のような記録装置によって、第６図に示したよう
なカラー画像形成の方法を実施することができる。ここ
では第２回の現像が行われた段階までを示している。

第６図は、像露光部が背景部よりも低電位の静電像と
なる静電像形成法によって静電像が形成され現像が静電
像に背景部電位と同極性に帯電するトナーが付着するこ
とによって行われる本発明の反転現像の実施例を示して
いる。

第１図（ａ）の記録装置による第６図の実施例は、初
期状態の像担持体１の表面に、１回転目に帯電器11によ
って一様に帯電を施し、その帯電面に第４図のレーザー
ビームスキャナによる色別の像露光21を投影して静電像
部の電位が略０となる第１回像露光を行い、得られた静
電像を現像器31〜32のうちの像露光21に対応した色トナ
ーの現像剤を用いている現像器によって第１回現像し、
以降の潜像形成には帯電器12を用いた後、レーザービー
ムスキャナによって先の像露光21の投影位置とはずらし
た位置あるいは同位置に異なる色についての像露光22を
投影して第２回像露光を行い、それによって得られた電
位が略０の静電像をそれに対応した色トナーの現像剤を
用いている別の現像器33〜34のいずれかによって現像
し、２回転目に第３回、第４回の帯電静電像形成と現像
とを繰返して、その後は第６図について述べたようにカ
ラー画像記録の１サイクルを完了するものである。な
お、この例では、露光部の電位は、現像されて像担持体
１の帯電と同極性に帯電するトナーＴが付着しても、レ
ーザ光が先のトナーＴを透過することにより電位が略０
に低下することから、後に形成された静電像に色違いト
ナーＴ′を付着させる現像の際に、先にトナーＴの付着
した静電像部に、露光すなわち書き込みを行った場合に
は、トナーＴ′が積重なって付着する。したがって先の
トナー像の影響をうけずに、次のトナー像が重なり合い
易いと云う点を利用してそれにより鮮明性に優れた単色
画像やマルチカラー画像を得ることができる。

次に本発明に係るカラー画像形成システムの概要を第
７図により説明する。この画像形成方法は第６図のプロ
セスを用いている。CPUからの制御信号により記録装
置、ドットパターンメモリ及び像形成プロセスが制御駆
動され、例えば第２図の露光系（ランプ２、ミラー38a,
38b,38c）の移動に伴ないカラースキャナの一種であるC
CDイメージセンサ４が原稿１の横方向のB,G,Rの色情報
を読み取り、アナログビデオ信号を出力する。この信号
はA/D変換後色情報及び光学系等による歪を除去するた
めシエイディング補正がなされ、かつバッファメモリに
一時的に入力されて各B,G,Rを同一画像位置に対応させ
る。

第３図はCCDカラーイメージセンサーであるが、密着
カラーイメージセンサーを用いることもできる。

又色分解フィルタの色分解特性を向上させるためにＢ
とＧ、ＧとＲとの間の光をカットするためのノッチフィ
ルタを設けるとよい。ノッチフィルタは干渉フィルタが
好ましく用いられ、例えば第11図に示すような分光特性
を有したノッチフィルタが用いられる。このノッチフィ
ルタ171は、第12図に示すようにレンズ系170ではレンズ
系の前後やレンズ間に設定され、密着カラーイメージセ
ンサでは光収束性素子の前後に用いられる。第13図は光
収束性素子181を用いた画像読み取り装置を示してい
る。図において、182は画像を露光する露光ランプ、183
は反射鏡、184はスリット、185は密着イメージセンサで
ある。次いで該バッファメモリからのB.G.R信号はY.M.C
に補色変換（マスキング）され、かつ階調補正がなされ
た後、Y.M.Cの各データから黒成分の抽出（UCR）を行な
い、有彩色成分と無彩色成分とに分離する。ここで有彩
色成分であるY.M.Cが色補正され、かつ黒成分（BK）と
共に階調補正された後、パターンジェネレータ（PG）に
入力される。ここでは例えばディザ法に基づくデジタル
ドットパターン信号に変化され、色別にページメモリに
格納される。これら画像データは像形成体の回転と同期
しバッファとして必要なラインメモリを介して記録装置
へと出力され、書き込み及び像形成が行なわれる。第７
図では像形成体の一回転目に色情報を選択するセレクタ
を通してＣドットパターンと２つの像形成手段間を保証
する遅延回路を通してＹドットパターンが各々第一の潜
像形成手段、第二の潜像形成手段より出力され、次の２
回転目の像形成体が同位置にきたときＭドットパターン
と遅延されてBKドットパターンがページメモリから書き
込みタイミングに合せて各々第１の潜像形成手段、第２
の潜像形成手段より出力される。

第８図では画像メモリを大幅に縮小した場合である。
第７図と同様にカラースキャナーによる第１回目の走査
によりパターンジェネレータ（PG）に画像データが入力
される。ここでは例えばディザ法に基づくデジタルドッ
トパターン信号に変化され、第１に書き込みが行なわれ
るＣドットパターン信号はバッファとして必要なライン
メモリーを介し読み取りとほぼ同期して書き込み及び像
形成が行なわれる。一方、第２に書き込みが行なわれる
Ｙドットパターン信号は２つの像形成手段間を保証する
遅延回路を介して記録装置へと出力される。次の像形成
体の回転時にＭドットパターンは再度のカラースキャナ
ーによる走査により書き込みタイミングに合せて、一方
BKドットパターンは遅延回路を介して順次とり出され
る。カラースキャナーは像形成体の回転と同期して走査
される。

第７図、第８図において遅延回路とは、シフトレジス
タとしての役割を有する画像メモリである。この画像メ
モリは２つの像形成手段間に生じる書き込みタイミング
の差を補償するものである。

通常のカラーモードでは、画像データに対応した色ト
ナーを有する現像器が動作する。第１図（ａ）（ｂ）の
像形成装置については、シアントナーとマゼンタトナー
を有した現像装置31、32が遅延回路を通さずに出力され
た画像データの現像の場合に対応しイエローと黒トナー
を有した現像装置が遅延回路を通して出力された画像デ
ータの現像の場合に対応する。なお、像形成手段21は第
一の像形成手段、像形成手段22は第二の像形成手段に対
応する。第一と第二の潜像形成手段は感光体ドラム上の
記録位置が相違している。このため遅延回転からのデー
タの送出タイミングを正確にずらす必要がある。タイミ
ングのずれは第１の水平同期信号をカウントして決め、
規定した回数になると第２の画像信号（色情報）を送出
する。このような手段以外にもドラムエンコーダ等によ
るドラムの回転状態や時間から設定することもできる。

第８図に説明した方式では読み取り系が、次の書き込
み時点に復帰していることが必要であり、さらには像形
成体上の画像の位置合わせが必要である。これを機械的
に行なうのは極めて困難なことであるから、各画面毎に
バッファとして、必要なラインメモリを用意しておくの
がよい。すなわち、原稿の位置決めとして光源の移動時
（原稿読み取りスタート時）原稿台、あるいは光源の移
動位置あるいは原稿端部を基準位置として読みとりバッ
ファメモリに収容しておき、一方書き込みタイミングと
してドラム上に形成されたＭ基準トナー像位置に対応す
る信号を検知して２回転目以降の書き込みを行なうと画
像の位置合わせを精度よく行なうことができる。この重
ね合わされたトナー像は転写前帯電器13及び露光ランプ
41の作用で転写され易くされた後カセットから供給され
た転写紙Ｐ上に転写電極14の作用で転写され、該転写紙
Ｐは分離電極16の作用で分離され定着器61において加熱
定着される。転写後の像形成体１の面は除電装置15及び
クリーニングブレードを有するクリーニング装置51によ
り残留トナーが清掃されて次の像形成に備えられる。

第９図及び第10図は各々第７図、第８図の像形成にお
けるタイミングを示すタイムチャートである。なお基準
信号Ey₁,Em₁,Ec₁,及びEk₁はトナー濃度コントロール、
帯電電位、露光強度、現像バイアスのフィードバックを
行なうための基準の濃度パターンでカラー画像の再現性
が大巾にアップされる。

本発明におけるカラー画像形成装置は、以下説明する
３つのモードにより動作する。これらのモードは任意に
切り換えられるが、第１のモードの実行後は第２、第３
のモードの順に自動的に切り替わるようにすることも可
能である。第１のモードでは、第14図（ａ）に示すカラ
ー画像形成装置のパネル上のメモリ登録ボタン301を押
した後、カラー読み取り装置により基準原稿第14図
（ｂ）を読み取る。この時忠実に再現したい部所を原稿
位置指定手段302により特定領域又は全体を予め入力し
ておく。例えば階調パターン403によって階調パターン
領域あるいは色調パターン404によって色調パターン領
域の一方あるいは両方の中から特定の位置を指定すると
読み取り手段により走査され、指定位置あるいは全画面
の画像信号が、第７図又は第８図のブロック図に示した
如く、色調の補正は補色変換部で行ない階調の補正はそ
れに続く階調補正部で行なわれる。各々の補正は予め各
々の係数メモリに入れられた補正係数を用い処理された
ものである。この画像データは基準像メモリに格納され
るとともに、記録装置ではこれに基づいてプリントアウ
トする。

次に第２のモードで装置を動作させる。第１のモード
でプリントアウトされた原稿を原稿台上に置きカラー読
み取り装置により読み取る。読み取られた画像データは
同じプロセスを通り各々の係数メモリに入っている補正
係数を用いて再度データ処理され、パターンジェネレー
タから出力される。

このデータは色ごとに第１のモードで基準線メモリに
格納されたデータを比較され、その差分が計算される。
その結果に伴って新たに補正係数が決められる。

原稿の複写物を得るための通常のモード（第３のモー
ド）では、上述の第１、第２のモードで決定された補正
係数を用いて画像信号が補正され、それに基づいてハー
ドコピーが形成される。

本画像形成装置においては、プリンタ部での色再現や
濃度についての変動を防止すべく表面電位計及び反射濃
度計が設けられていて、これらの条件を検知することに
より帯電器への印加電圧、レーザ光量及び現像バイアス
にフィードバックして各色の基準パッチ像が一定のトナ
ー濃度になることを保証する。勿論これで完全に色再現
を保証できるわけではない。又、スキャナから読み取っ
た画像データも常に不変であるとは限らない。又全色調
や階調性についても忠実に再現できるわけではない。そ
れ故、忠実に色再現したい場合は上述のように補正する
ことによって画像データを形成する条件を決定する。

第15図に示したのは、上述の第１のモード（ａ）と第
２のモード（ｂ）のフロー図である。

すなわち、第１のモード（ａ）においては、基準原稿
を読取り、色分解・補正を行って、得られた画像データ
を基準像メモリに記憶させるとともに、そのデータに基
づいてプリントアウトする。次の第２のモード（ｂ）に
おいては、第１のモードでプリントアウトした画像を原
稿として読取りを行ない、色分解・補正を行って、その
結果のデータと、基準像メモリに格納されている画像デ
ータとを比較・演算し、その結果に従って補正係数を決
めて、それを係数メモリに記憶させる。

なお、第１のモード、第２のモードの実行に先立って
補正係数は仮のものに決められている。

この比較領域は先に設定した画像指定領域内において
行われる。具体的には色分解された各成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、
BKについて、各画像濃度についての差分を行い、指定領
域内について積算する。画像領域が広い場合はメモリ容
量に合わせてサンプリングを間隔を疎にとる。そしてこ
の差分が小さくなるように先の補正係数を決定する。こ
の補正係数はRAMである係数メモリに格納され、コピー
時の補正係数として新たに用いられる。なおこのRAMは
バックアップされ、スイッチ・オフ時にも保持される様
にしてもよい。

以上に述べた画像データの演算処理方法を式で表わす
と、下記のようになる。

まず色調の補正を行う補色変換部では線形マスキング
として次の変換を行う。

Bi,Gi,Riはスキャナーから入力後シエイディング補正
及びLog変換された濃度値を示す各色データ、Yi,Mi,Ci
は補色変換された濃度値を示す各色データである。

係数｛aij｝は実験的に設けられた係数である。この
係数は予め係数メモリＡに格納されている。

次に階調の補正は、第18図の入力データと補正出力の
カーブに示されるように点線で示す入力データを係数メ
モリＢに格納されたデータをバックアップテーブル方式
によって実線で示すようなγ補正カーブに修正する。こ
の係数メモリＢは現像特性やディザパターンに対応して
逐次選択される。

次に黒成分抽出（UCR）を行なう。黒成分抽出は以下
の式によってなされる。

B₀＝α₁Bi＋β₁min（Yi,Mi,Ci） Y₀＝α₂Yi−β₂min（Yi,Mi,Ci） M₀＝α₃Mi−β₃min（Yi,Mi,Ci） C₀＝α₄Ci−β₄min（Yi,Mi,Ci） 式中Bi,Yi,Mi,Ciは演算処理部へ入力されるBK,Y,M,C
の濃度値を示す各色入力データ、B₀,Y₀,M₀,C₀は演算処
理部で変換されたBK,Y,M,Cの濃度値を示す各色データ、
min（Yi,Mi,Ci）は３原色データYi,Mi,Ciのうちの最小
濃度値を示すデータ、α₁,α₂,α₃,α₄,β₁,β₂,β₃,β
_４は外部指令により変換されるパラメータである。

今入力データYi,Mi,Ci,Biの各色濃度レベルのヒスト
グラムが第16図（イ）で示され、パラメータα_１乃至α
_４及びβ_１乃至β_４を全て１として演算処理して得られ
るデータY₀,M₀,C₀,B₀の各色濃度レベルは、第16図
（ロ）に示される。

第16図（イ）は入力データをそのまま割り当てたもの
であり、第16図（ロ）は演算処理部においてデータ変換
されたものを割り当てたものである。第16図（イ），
（ロ）を比較すると（イ）に比してデータ変換された
（ロ）の方が明らかに感光体１に付着されるトナー量が
大巾に少なくなっている。この様にβ_２〜β_４を０より
大きくしたUCRを行なうことは、像形成体上にトナー像
を重ねる画像形成方法においては、次のトナー像形成時
において先のトナー像の影響を少なくすることができ好
ましい。β_２〜β_４は０〜１の範囲が適当である。

黒成分抽出後のデータは有彩色のマスキング及び階調
補正部において、メモリ登録ボタン301を押した色調調
整時には行なわれない。これらによるデータの補正が行
なわれるのは通常のコピー時での、色調や階調を変える
べく色別濃度調整ボタン303や階調調整ボタン307が押さ
れた時である。

次にパターンジェネレータによってディザパターン化
された画像データは第１モードにおいては基準像メモリ
に格納されている。一方この画像データは記録装置にも
出力され、それに基づいてプリントサンプルを形成す
る。第２のモードにおいてはこれを再度カラースキャナ
ーより入力する。この画像データは同じく画像処理が行
なわれ順次パターンジェネレータを通って出力される。
このデータと同位置に対応するデータを基準線メモリか
ら読出して両者の差分を各色毎に積算する。

この演算は を行なっている。ここでBo,Yo,Mo,Coは基準原稿から入
力された画像データであり、Bc,Yc,Mc,Ccは基準原稿を
コピーしたサンプルから入力された画像データである。
（X,Y）は、原稿中サンプリングされる位置を示す。演
算の結果得られる（Δ_B,Δ_Y,Δ_M,Δ_Ｃ）は原稿とコピー
サンプルとの色差に対応する。

この演算では、各色の階調性の差分情報は失なわれて
いる。それ故、上記演算をさらに各色毎の中で特定濃度
幅に分割し、各分割領域について上記演算を行なうこと
により、どの色のどの濃度が原稿からずれているかを検
出することができる。

この差分データを使用して例えば実験より求めたルッ
クアップテーブルを参照することにより新たな補色変換
係数及び階調補正係数を決定する。

第17図（ａ）は、補正された画像データに対してパタ
ーンジェネレータで用いられている４×４のディザマト
リックスを示し、各Ｙ、Ｍ、Ｃ、BKに対して閾値が決め
られ、それら各画像が同一位置に対応して設定されるこ
とを示している。すなわち各色の画素は同一位置に対応
しており同一位置に書き込み、トナー付着による画像形
成が行われる。第17図（ｂ）はＹに対してδ₁,δ₂,δ₃,
δ_４だけずらして書き込みが行われる場合を示してい
る。

なお前記アルゴリズムによる演算処理において、入力
データは色情報が含まれていればどのようなものでもよ
い。例えばテレビ画像が送信される場合、Y,I,Q信号に
基づいて青、緑、赤の輝度レベルが加色法３原色になっ
て表示されているが、減色法３原色Y,M,Cの濃度レベル
に変換しうる。又撮像素子等のY,M,Cのアナログ出力信
号をそのまま演算処理の入力データとしてもよいし、こ
れをデジタル化したり、必要により別のデータを追加し
たものを入力データとすることも可能である。

さらに第16図及び第17図を用いて前記演算処理のアル
ゴリズムについて詳細に説明する。第16図は前記画素に
おける各色毎の色濃度レベルの総和を示したものであ
る。今入力データが第16図（イ）のデータの場合を例に
とると、等しい濃度レベルの３原色Y,M,Cが混合された
とき、BKになることを利用して第16図（イ）を（ロ）に
変換する。即ち入力データのうち最小の濃度値を示すCi
の分を前記データYi,Mi,Ciから差し引き、これをBK成分
に置き換えるようにする。このように画像データを処理
すると、入力データにおけるY,M,C,BKの変動が差分をと
ると精度良く検出できる特長を有する。

本実施例では外部からパラメータを指定しうる様にし
ている。他には現像バイアスにフィードバックする方式
も用いられる。本発明において、特定領域についての指
定はデイジタイザを用いることができる。そして指定さ
れた領域の信号にもとずいて領域を決定し、演算処理部
（第7,8図では有彩色信号のマスキング部及びそれに続
く階調補正部に相当する。）におけるパラメータの指定
を前記領域のみ行うことにより、特定領域についての色
調指定が可能である。

次に例えば第16図（イ）（ロ）に示された様に処理さ
れた各画素での濃度レベルを原稿データとプリントデー
タとで比較を行う際には、この比較は指定領域中の全画
素で行っても或いはサンプリングして行ってもよい。或
いは又、数画素の平均化を行った後、差分をとってもよ
い。このことにより差分データメモリ容量を調節するこ
とができる。

このようにして決定されたパラメータはメモリに登録
される。なおこのパラメータ決定のための原稿走査は繰
り返して行い、パラメータを収束させることにより更に
高い決定精度が得られる。色調を優先させてなされる場
合も同様である。

なお、前記各モードにおける装置の制御は図示しない
制御手段によって行われる。

〔発明の効果〕

画像読み取り手段とカラー画像出力手段を有した本発
明によるカラー画像形成装置は、オリジナル原稿と複写
原稿とを比較することにより、色調や階調性の比較修正
がなされて、カラーバランスが良好で鮮明なカラー画像
が形成されるカラー画像形成装置が提供されることとな
った。

また、原稿の特定領域のみ重要な色があってその部分
を忠実な色調や階調性に色再現したい場合があるが、こ
の時ユーザーは特定領域外や全体のバランスを犠牲にし
て特定領域のみのバランスをとらざるを得なかったが、
本発明の位置指定手段により特定領域を優先したうえ
に、全体のバランスもとれるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例を示すカラー画
像形成装置の構成概要図、 第２図はカラー画像読み取り装置の構成概要図、 第３図はカラー画像読み取りを行うCCDのラインイメー
ジセンサを示す図、 第４図（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は像露光のためのレーザ
ービームスキャナの構成概要図、 第５図は現像器の要部断面図、 第６図は像形成の過程を示すフローチャート、 第７図及び第８図は像形成の回路構成図、 第９図及び第10図は像形成のタイムチャート、 第11図はノッチフィルタの分光特性を示すグラフ、 第12図はレンズ系にノッチフィルタを設けた構成図、 第13図は光収束性素子を用いた画像読み取り装置の構成
概要図、 第14図（ａ）はカラー画像形成装置のパネルの一態様を
示す図、第14図（ｂ）は基準原稿の位置例を示す図、 第15図は本発明の全般フロー図、 第16図は各色濃度レベルのヒストグラムを示す説明図、 第17図はY,M,C,BKのディザマトリックスを示す図、 第18図は入出力の濃度補正カーブを示す補正特性図であ
る。 なお、図面に示された符号に於いて、 １……像担持体、11,12……帯電器 14……転写器、15……除電器 42……除電ランプ、31,32,33,34……現像器 41……転写前露光ランプ 51……クリーニング装置 61……定着器、71……一様露光ランプ 121,221……レーザー 122……音響光学変調器 123,223……ミラースキャナ 124,224……結像用ｆ−θレンズ 125,126,237,238a,238b……ミラー 127,235,236……レンズ 131……現像スリーブ、132……磁石体 133……現像剤層厚規制ブレード 134……スクレーパブレード 135……撹拌回転体、136……現像剤溜り 137……トナーホッパー 138……トナー補給ローラ 139……電源、140……保護抵抗 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿を色分解して光電変換して画像信号を
   出力する読取手段と、 前記画像信号を設定された条件で補正する補正手段と、 前記補正手段で補正された画像信号に基づいてカラー記
   録画像を形成する記録手段と、 前記補正手段で補正された画像信号の内容を記憶する手
   段と、 前記記憶手段に記憶されている画像信号と前記補正手段
   で補正された画像信号の内容とを比較する比較手段と、 前記比較手段で比較された結果に基づいて前記補正手段
   の設定条件を変更する補正条件制御手段と、少なくとも
   第一、第二および第三の３種類のモードで各手段の動作
   を制御する制御手段とを有し、第一のモードにおいて
   は、前記読取手段、補正手段および記録手段が動作する
   とともに、前記補正手段から出力される画像信号を前記
   記憶手段が格納し、 第二のモードにおいては、前記読取手段および補正手段
   が動作するとともに、前記比較手段が動作して前記補正
   手段から出力される画像信号と前記記憶手段に格納され
   ている画像信号とを比較し、その結果に基づいて前記補
   正条件制御手段が動作し、 第三のモードにおいては、前記読取手段、補正手段、お
   よび記録手段が動作することを特徴とするカラー画像形
   成装置。