JP2926843B2 - デジタル画像形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、デジタル複写機やデジタルプリンタ等にお
けるデジタル画像形成法に関する。

【従来技術】

デジタル値に変換された画像データに基づいてレーザ
手段を駆動し、画像を再現するレーザプリンタ等の電子
写真式画像形成装置は種々実用化されており、写真等の
いわゆる中間調画像を忠実に再生するためのデジタル画
像形成法も種々提案されている。 この種のデジタル画像形成法としては、ディザマトリ
クスを用いた面積階調法やレーザのパルス幅（発光時
間）もしくは発光強度を変化させて、レーザ光量（＝発
光時間×強度）を変化させることによって印字される１
ドットに対する階調を表現する多値化レーザ露光法（パ
ルス幅変調方式、強度変調方式）等が知られており（例
えば、特開昭62−91077号公報、特開昭62−39972号公
報、特開昭62−188562号公報および特開昭61−22597号
公報参照）、さらには、ディザとパルス幅変調方式ある
いは強度変調方式とを組み合わせた多値化ディザ法も知
られている。 ところで、この種の階調法によれば、再現すべき画像
データの階調度に一対一に対応した階調を有する画像濃
度を原理的には再現し得る筈であるが、実際には感光体
の感光特性、トナーの特性、使用環境等種々の要因が複
雑に絡み合って、再現すべき原稿濃度と再現された画像
濃度（以下、単に画像濃度という）とは正確には比例せ
ず、第４図に図式的に示すように、本来得られるべき比
例特性Ａからずれた特性Ｂを示す。このような特性は一
般にγ特性と呼ばれ、特に中間調原稿に対する再現画像
の忠実度を低下させる大きな要因となっている。 従って、再現画像の忠実度を向上させるために、従来
より、読み取った原稿濃度を所定のγ補正用変換テーブ
ルを用いて変換し、変換した原稿濃度にもとづいてデジ
タル画像を形成することにより、原稿濃度と画像濃度と
がリニアな関係（特性Ａ）を満足するようにする、いわ
ゆるγ補正が行われている。このように、通常はγ補正
を施すことにより、原稿濃度の高低に応じて画像を忠実
に再現することができる。 しかし、感光体材料には、物性的な劣化を避けること
ができず、劣化した感光体に対してγ補正は有効でなく
なり、感光体を交換していた。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、多値化レーザ露光法や多値化ディザ法によ
る画像再現はアナログ的な潜像によるため、感光体の潜
像の拡散に階調特性は大きく依存し、、感光体の特性が
変化すると、階調特性も変化してしまう問題があった。 すなわち、単一の変換テーブルに基づくγ補正は、γ
特性が一定のときのみ正しく作用してリニアな階調特性
とするものであるので、γ特性が変動すると、適切なγ
補正を行うことができず、リニアな階調特性が再現でき
ないので、忠実な再現画像を得ることができなくなって
しまう。 γ特性に対する、感光体における潜像拡散現象による
影響を以下に例をあげて説明する。 続いて、感光体の潜像拡散現象のγ特性に与える影響
を以下に述べる。 感光体は周知のように、導電性基板上に絶縁性光導電
材料を数十μｍの厚さに蒸着または塗布されたものであ
る。暗所においてコロナ放電により電荷を与えられた感
光体にレーザ露光を行うと、露光を受けた絶縁性光導電
材料はその電気抵抗を減じて、保持電荷は導電性基板に
輸送され、アースされる。その結果、露光部分は電気的
に中和され、静電潜像が形成される。 ところで、レーザ露光時に絶縁性光導電材料や導電性
基板においてレーザ光反射・散乱が少なからず生じるた
め、レーザ照射部周囲にも潜像が発生し、さらには、レ
ーザ末照射部分における電気抵抗が無限大ではないこと
に起因する電荷輸送時の電荷の拡散によって、時間内に
潜像が平均化してしまう現象により、実際に照射される
レーザビームよりも、輪郭が大きく、ぼやけた静電潜像
が形成されてしまう。この現像は一般的に潜像拡散と呼
ばれている。 この潜像拡散現象を第８図（ａ），（ｂ）に模式的に
示す。第８図（ａ）は、あるレーザビームの強度分布の
一例を示しており、第８図（ｂ）は、感光体に形成され
る潜像の走査方向断面を示している。第８図（ａ）の強
度分布を有するレーザビームによって、潜像拡散現象が
起らない理想的な状態では第８図（ｂ）の破線で示され
るような、レーザビームの強度分布に沿った潜像が形成
されるが、実際には潜像拡散現象が起ることは避けられ
ず、第８図（ｂ）の実線で示されるように、破線の理想
潜像よりも口径が大きくなり、かつ、降下電位が小さく
なってトナーの付着密度が減少するので、全体的にぼや
けた潜像が形成されてしまう。 この潜像拡散は、レーザビーム径が変化して実際の径
よりも大きくなるのと実質的に同じであるとみなせるの
で、潜像拡散の割合（拡散率α）は例えば次式のように
定義することができる。 α＝Wx′/Wx（＝Wy′/Wy） ここに、Wx,Wyは実際に照射されるレーザビームのそ
れぞれ主走査方向、副走査方向におけるビーム径であ
り、Wx′,Wy′はレーザビームによって形成された静電
潜像の電位分布より求められる、それぞれ主走査方向、
副走査方向におけるレーザビーム径である。 拡散率αは、感光体の製造上のバラツキや、感光体自
身の劣化等によって一定しておらず、階調特性は経時的
に変化してしまう。 はそれぞれ 第９図（ａ）は、強度変調方式を用いた場合の拡散率
αの変化によるγ特性の変化の一例を、ここでは、α＝
1.1,1.3,1.5,1.7,1.9の５段階について示している。 図に示すように、拡散率αが大きくなるほどγ特性の
立上りが鈍くなる傾向にあるのが分る。 第９図（ｂ）は、第９図（ａ）に示されるそれぞれの
αにおけるγ特性を補正するためのレーザの発光特性を
示している。 従来は、拡散率αの変化に対応したγ補正は行われて
おらず、特定の拡散率αにおけるγ特性に対するγ補正
が行われていた。例えば、第９図（ａ）に示されるよう
に拡散率αが様々に変化しても、常にα＝1.3のときの
γ特性に対応する補正用の変換テーブルによってγ補正
が行われていた。このγ補正用変換テーブルによるレー
ザの発光特性は第９図（ｂ）の同じα＝1.3の曲線であ
る。 第９図（ｃ）は、第９図（ａ）に示される各αにおい
て、α＝1.3のときのγ特性に対応するγ補正を行った
ときのγ特性を示している。 図から分るとおり、拡散率αの変化にかかわらず常に
一定のγ補正を行ったのでは、α＝1.3以外の特性を有
する感光体に対しては、正しいγ補正が行えないことに
なる。 そのため、このような単一のγ補正用変換テーブルに
よるγ補正では、第９図（ｃ）に各α値に対するγ補正
後の結果を示すように、α＝1.3以外の特性を有する感
光体に対しては、正しいγ補正が行えないことになる。 このように拡散率αが変化してしまうとγ特性が変動
するので、γ補正が適切に行われず、再現画像の階調特
性が変化してしまい、安定した再現画像が得られない。 以上に述べたように階調の再現性を重視するデジタル
画像形成法においては、感光体表面における潜像拡散現
象は階調特性を変化させるため、無視することができな
い重大な問題となる。 そのため、様々な手法でγ補正が行われているが、前
述したように、感光体は経時的に劣化し、拡散率が変化
するので、劣化した感光体を交換する必要がある。 本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、レーザ
光量を多段階に変化させて階調表現を行う電子写真方式
のデジタル画像形成法において、階調度の実現を図るた
めの感光体に交換するべく、感光体の劣化をユーザが容
易に知ることができるデジタル画像形成法を提供するこ
とを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本発明は、レーザ光量を
多段階に変化させて階調表現を行う電子写真方式のデジ
タル画像形成法において、感光体に入射するレーザビー
ムの実際のビーム径に対する潜像電位の広がり度合いを
示す拡散率を判定し、上記判定された拡散率が所定の値
を超えると、感光体の交換時期であることを通知するよ
うにしたことを特徴とする。

【作用】

本発明のデジタル画像形成法においては、拡散率を検
出によって得るとともに、検出された拡散率が所定の値
を越えた場合は、感光体の交換時期であるとして、その
ことをユーザに通知する。

【実施例】

以下に、添附の図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。 （ａ）デジタルカラー複写機の構成 第１図は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写
機の全体構成を示す縦断面図である。デジタルカラー複
写機は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部100と、
イメージリーダ部で読み取った画像を再現する本体部20
0とに大きく分けられる。 第１図において、スキャナ10は、原稿を照射する露光
ランプ12と、原稿からの反射光を集光するロッドレンズ
アレー13、及び集光された光を電気信号に変換する密着
型のCCDカラーイメージセンサ14を備えている。スキャ
ナ10は、原稿読取時にはモータ11により駆動されて、矢
印の方向（副走査方向）に移動し、プラテン15上に載置
された原稿を走査する。露光ランプ12で照射された原稿
面の画像は、イメージセンサ14で光電変更される。イメ
ージセンサ14により得られたR,G,Bの３色の多値電気信
号は、読取信号処理部20により、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか
の３ビットの階調データに変換される。次いで、プリン
トヘッド部31は、入力される階調データに対しこの感光
体の階調特性に応じた補正（γ補正）および必要に応じ
てディザ処理を行った後、補正後の画像データをD/A変
換してレーザダイオード駆動信号を生成して、この駆動
信号によりレーザダイオード221を駆動させる。 階調データに対応してレーザダイオード221から発生
するレーザビームは、第１図に示すように、反射鏡37を
介して、回転駆動される感光体ドラム41を露光する。こ
れにより感光体ドラム41の感光体上に原稿の画像が形成
される。感光体ドラム41は、１複写ごとに露光を受ける
前にイレーサランプ42で照射され、帯電チャージャ43に
より帯電されている。この一様に帯電した状態で露光を
受けると、感光体ドラム41上に静電潜像が形成される。
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー現像器
45a〜45dのうちいずれか一つだけが選択され、感光体ド
ラム41上の静電潜像を現像する。現像された像は、転写
チャージャ46により転写ドラム51上に巻きつけられた複
写紙に転写される。また、現像されるトナー像濃度は、
AIDCセンサ203により光学的に検知される。 上記印字過程は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブ
ラックについて繰り返して行われる。このとき、感光体
ドラム41と転写ドラム51の動作に同期してスキャナ10は
スキャン動作を繰り返す。その後、分離爪47を作動させ
ることによって複写紙は転写ドラム51から分離され、定
着装置48を通って定着され、排紙トレー49に排紙され
る。なお、複写紙は用紙カセット50より給紙され、転写
ドラム51上のチャッキング機構52によりその先端がキャ
ッキングされ、転写時に位置ずれが生じないようにして
いる。 第２図に本発明に係るデジタルカラー複写機の全体ブ
ロック図を示す。 イメージリーダ部100はイメージリーダ制御部101によ
り制御される。イメージリーダ制御部101は、プラテン1
5上の原稿の位置を示す位置検出スイッチ102からの位置
信号とによって、ドライブI/O103を介して露光ランプ12
を制御し、また、ドライブI/O103およびパラレルI/O104
を介してスキャンモータドライバ105を制御する。スキ
ャンモータ11はスキャンモータドライバ105により駆動
される。 一方、イメージリーダ制御部101は、画像制御部106と
バスにより結ばれている。画像制御部106はCCDカラーイ
メージセンサ14および画像信号処理部20それぞれとバス
で互いに接続されている。イメージセンサ14からの画像
信号は、後に説明する画像信号処理部20に入力されて処
理される。 本体部200には、複写動作一般の制御を行うプリンタ
制御部201とプリントヘッドの制御を行うプリントヘッ
ド制御部202とが備えられる。プリンタ制御部201には、
レーザ露光前の感光体ドラム41表面電位V₀を検知するV₀
センサ44、レーザ露光後の感光体ドラム41表面電位V_Lを
検知するV_Lセンサ60、感光体ドラム41の表面に付着する
トナー像の濃度を光学的に検出するAIDCセンサ203、現
像器45a〜45d内におけるトナー濃度を検出するATDCセン
サ204および温度・湿度センサ205の各種センサからのア
ナログ信号が入力される。また、操作部キー206へのキ
ー入力によって、パラレルI/O207を介して、プリンタ制
御部201に各種データが入力される。プリンタ制御部201
は、制御用のプログラムが格納された制御ROM208と各種
データが格納されたデータROM209とが接続され、これら
ROMのデータによってプリンタ制御部201は、その制御を
決定する。 プリンタ制御部201は、各センサ203〜205、操作部キ
ー206およびデータROM209からのデータによって、制御R
OM208の内容に従って、複写制御部210と表示パネル211
とを制御し、さらに、AIDCセンサ203による自動、若し
くは、操作パネル206への入力によるマニュアル濃度補
償コントロールを行うため、パラレルI/O212およびドラ
イブI/O213を介してV_G発生用高圧ユニット214およびV_B
発生用高圧ユニット215を制御する。また、測定された
感光体の拡散率が所定値を越えたときには操作パネル20
6の近傍に設けられた警告ランプ300を点灯させる。 プリントヘッド制御部202は、制御ROM216内に格納さ
れている制御用プログラムに従って動作し、また、イメ
ージリーダ部100の画像信号処理部20と画像データバス
で接続されており、画像データバスを介してやってくる
画像信号を元にして、γ補正用変換テーブルの格納され
ているデータROM217の内容を参照してγ補正を行い、さ
らに、ドライブI/O218およびパラレルI/O219を介してレ
ーザダイオードドライバ220を制御している。レーザダ
イオード221はレーザダイオードドライバ220によって、
その発光が制御される。 また、プリントヘッド制御部202は、プリント制御部2
01、画像信号処理部20およびイメージリーダ制御部101
とバスで接続されて互いに同期がとられる。特に本発明
では、プリンタ制御部201から送られて来るレーザのビ
ーム径または拡散率αのデータに基づいて、最適なγ補
正を行うようにしている。 （ｂ）画像信号処理 第３図は、CCD14から画像信号処理部20を介してプリ
ントヘッド制御部202に至る画像信号の処理の流れを説
明するための図である。これを参照して、CCDカラーイ
メージセンサ14からの出力信号を処理して階調データを
出力する読取信号処理について説明する。 画像信号処理部202においては、CCDカラーセンサ14に
よって光電変換された画像信号は、A/D変換器21でR,G,B
の多値デジタル画像データに変換される。この変換され
た画像データはそれぞれ、シェーディング補正回路22で
所定のシェーディング補正がされる。このシェーディン
グ補正された画像データは原稿の反射データであるた
め、log変換回路23によってlog変換を行って実際の画像
の濃度データに変換される。さらに、アンダーカラーリ
ムーブ・墨加刷回路24で、黒色の余分な発色を取り除く
とともに、真の黒色データＫをR,G,Bデータより生成す
る。そして、マスキング処理回路25には、R,G,Bの３色
のデータがY,M,Cの３色のデータに変換される。こうし
て変換されたY,M,Cデータに所定の係数を乗じる濃度補
正処理を濃度補正回路26にて行い、空間周波数補正処理
を空間周波数補正回路27によって行った後、プリントヘ
ッド制御部202に出力する。 プリントヘッド制御部202においては、画像信号処理
部20によって処理された画像信号を、γ変換部28により
データROM217内のγ補正用変換テーブルに基づきγ変換
を行い、レーザダイオードドライバ220に出力する。レ
ーザダイオードドライバ220は画像信号に応じてレーザ
ダイオード221の発光強度を制御する。 （ｃ）レーザビーム径とγ特性 レーザダイオードをその主要部品とするプリントヘッ
ドアセンブリの交換等によって、レーザビーム径が変更
されることがあるが、このレーザビーム径の変更によっ
てγ特性が変化することを以下に示す。 第５図および第６図は、ビーム径と感光体の静電潜像
との関係について説明するための図である。第５図
（ａ）および第５図（ｂ）はビーム径（本明細書ではレ
ーザエネルギーのガウス分布において、その最高値に対
して０〜1/e²以上の値をとる領域の主操作方向半径−副
走査方向半径で示す）が54μｍ−75μｍの以下Ｂタイプ
と称するレーザダイオードと、34μｍ−24.5μｍの以下
Ｓタイプと称するレーザダイオードとからそれぞれ強度
1.0mWで出射されるレーザビームの強度分布を立体的に
視覚化したものである。また、第６図（ａ）および第６
図（ｂ）は、それぞれ上記ＢタイプおよびＳタイプのレ
ーザダイオードを使用し、発光強度を1.0mWとして、発
光時間を50×1/8,50×2/8,…,50×7/8,50×8/8（msec）
の８段に多値化するパルス幅変調方式を用いて形成され
る感光体における静電潜像の各段階の走査方向縦断面を
数値的に示すグラフである。 上記ＢおよびＣタイプのレーザビームをそれぞれパル
ス幅変調方式によって同一感光体に照射して求められた
γ特性を第７図に示す。この図からＢタイプとＳタイプ
とのビーム径の違いによってγ特性が変化するのは明か
である。 このγ特性の変化は、第６図（ａ），（ｂ）に示した
ように、ＢタイプのレーザビームとＳタイプのレーザビ
ームとによる潜像は同一強度（1.0mW）のレーザビーム
で形成されたにもかかわらず、大きさや深さの形状が異
なることに起因する。 このようにレーザビーム径に変更を受けるとγ特性が
変動してしまうので、変更前と同じ補正を行っているの
では、適切なγ補正が行われず、再現画像の階調特性が
変化してしまい、安定した再現画像が得られない。 （ｄ）制御フロー i.第１実施例メインルーチン 第10図〜第13図は、本発明の第１の実施例に係り、階
調特性補償にレーザ強度の制御を用いるデジタルカラー
複写機のプリンタ制御部201の制御フローである。以下
に、これらフローの説明を行う。 第10図に、デジタルカラー複写機のメインルーチンを
示す。まず、ラメータの初期化等の初期設定を行い（S
1）、内部タイマをスタートさせる（S2）。次に、拡散
率αの検出（S3）およびビームコードの入力（S4）を行
う。 その後レーザダイオードの強度決定ルーチンに入る
（S5）。この強度決定ルーチンは、本発明の第１の実施
例に係り、拡散率αおよびビーム径によって、階調表現
に強度変調方式を用いる場合は最大レーザ強度を変化さ
せ、階調表現にパルス幅変調方式を用いる場合には所定
のレーザ強度を変化させて、γ特性の変動を抑制するた
めのものであり、第13図において詳述する。S5でレーザ
強度が決定されると、コピー動作を行い（S6）、内部タ
イマの終了を待って（S7）、メインルーチンの１サイク
ルを終える。 なお、ここで、感光体の特性上、レーザの強度を変化
させてもγ特性が変動することを、第９図（ｄ），
（ｅ），（ｆ）に示す。 第９図（ｄ）は、帯電した感光体に対して、発光時間
一定のもとで強度を変化させたレーザを照射したときの
表面電位の変化を示すグラフであり、レーザ強度を変化
させても、表面電位がある程度まで降下すると飽和して
しまい、従って、画像濃度があまり変化しないことを示
している。 一方、第９図（ｅ）は、発光時間一定で、原稿レベル
に対応させて最大値がそれぞれ0.8mW,1.0mW,1.1mW,1.2m
Wとして、０からそれぞれの最大値までレーザ強度を変
化させたときの感光体表面電位を示すグラフであり、さ
らに、第９図（ｆ）は第９図（ｅ）から現像特性を考慮
した原稿濃度と画像濃度との関係（γ特性）を示すグラ
フである。 このように最大光量を変化させれば、V₀,V_Bを変化さ
せたときと同様にγ特性が変動することが分る。 この現象を利用すれば、拡散率αの変化やレーザビー
ム径の変更によって生じる画像形成における階調特性の
変動を抑制して、原稿に忠実な再現画像を得ることがで
きる。 i.−１拡散率検出ルーチン 第11図に示すように、拡散率の値を複写機自体が自己
検出する場合について説明する。 このルーチンでは、拡散率を検出することはもちろ
ん、検出された拡散率が所定の値を越えた場合には、感
光体の交換時期を知らせる動作も同時に行う。 前記の拡散率の定義のところで述べた通りに拡散率を
検出させる場合には、レーザビーム径および潜像口径を
測定する必要があるが、実際問題として、静電潜像の口
径を直接測定するのは困難であるため、感光体に静電潜
像の所定パターンを形成し、レーザ露光後の表面電位を
測定するV_Lセンサ60（第１図参照）を用いて、感光体初
期表面電位V₀からV_Lへの潜像の電位低下を検出して、そ
の電位低下の度合いから拡散率αを求めるようにするよ
うにしている。電位低下が大きければ拡散率αが小さ
く、電位低下が小さければ拡散率αは大きい。 拡散率α算出の一例を、第11図に示すフローチャート
により説明する。 拡散率α算出は、およそ以下の手順によって行われ
る。 まず、暗所において、コロナ放電により感光体に一様
に表面電位をのせる。そして、この感光体Ｎ個の領域
（1,2,…,N）に分け、それぞれの領域毎にγ特性のほぼ
直線を示す濃度範囲内で強度（Ｗ（１）,W（２），…,W
（Ｎ））を異ならせたレーザビームにより所定パターン
のレーザ露光を行う。即ち、同一領域内においては同一
強度のレーザ露光がなされる。そして、領域毎に静電潜
像電位（Ｖ（１）,V（２），…,V（Ｎ））を求める。な
お、このときの電位は、領域内において複数箇所測定さ
れた電位の平均値である。一方、既知の拡散率α１を有
する別の感光体と既知の拡散率α２を有するさらに別の
感光体のそれぞれに、上記領域毎に対するレーザビーム
と同じ強度でレーザ露光を行った場合のそれぞれのレー
ザ強度に対する静電潜像電位を予め測定し、その値をデ
ータとして格納しておく。即ち、拡散率α１の感光体に
おけるレーザ強度Ｗ（１）に対するう静電潜像電位Ｖ
（１）、Ｗ（２）に対するV1（２）、…、Ｗ（Ｎ）に対
するV1（Ｎ）と、拡散率α２の感光体におけるレーザ強
度Ｗ（１）に対する静電潜像電位V2（１）、Ｗ（２）に
対するV2（２）、…、Ｗ（Ｎ）に対するV2（Ｎ）とがデ
ータとなる。これらのデータと、拡散率αを求める感光
体におけるレーザ強度Ｗ（１）に対する静電潜像電位Ｖ
（１）、Ｗ（２）に対するＶ（２）、…、Ｗ（Ｎ）に対
するＶ（Ｎ）とから、領域毎に拡散率αが比例的に求め
られる。すなわち、計算式 Ｖ（ｎ）＝V1（ｎ）＋｛V2（ｎ）−V1（ｎ）｝・ （α−α１）／（α２−α１）｛ｎ＝1,2,…,N） より、全ての領域について、拡散率αを求め、全てのα
の平均値を最終的なαとする。 以下に、第11図のフローチャートの説明を行う。 まず、コピー動作を開始する操作キーが押されたこと
をチェックして（S20）、押されたならば（YES）、帯電
チャージャ43、イレーサ42およびモータ11をオンして
（S21）、露光の準備を行う。そして、上記で述べた複
数領域の第何番目の画像部分について行うかを示すフラ
グＮを０にリセットして（S22）、複数の画像部分をレ
ーザ露光して、静電潜像電位を検出するループ（S23〜S
27）に入る。このレープでは、まず、Ｎを１増やした後
（S23）、Ｎ番目の対応する画像部分にレーザ露光を行
い（S24）、その画像部分の静電潜像電位Ｖ（Ｎ）が、V
_Lセンサ60で複数箇所測定し、平均をとられることで決
定される（S25）。そして次のレーザ出力による露光に
備えてレーザが一旦オフされて（S26）、Ｎが最後の値
Ａに達していなければ（S27でNO）S23に戻り、Ｎが最後
の値Ａに達するまで（S27でYES）ループを繰り返す。ル
ープを抜けると拡散率αが、各領域毎の値を平均するこ
とにより算出され（S28）、その値に応じて、 α≦1.2のとき拡散率コードＰ＝１とし、 1.2＜α≦1.4のとき拡散率コードＰ＝２とし、 1.4＜α≦1.6のとき拡散率コードＰ＝３とし、 1.6＜α≦1.8のとき拡散率コードＰ＝４とし、 1.8＜α≦2.0のとき拡散率コードＰ＝５とする（S29〜3
8）。 さらに、本実施例では、拡散率αが上記のいずれの範
囲にもない場合、すなわち、拡散率αが2.0よりも大き
い場合は、階調補償を行った場合でも有効な作用が期待
できなくなるため、感光体の劣化により使用限界を越え
たものとして、感光体の交換を促すために警告ランプ30
0を点灯させる（S39）。これにより、ユーザは容易に感
光体の交換時期を知ることができる。この感光体の警告
は他の方法によっても良い。例えば、液晶パネルを設
け、この表示パネル上に「感光体を交換してください」
等のメッセージを表示するようにしても良く、またある
いは、警告音を発生するようにしても良い。さらに、S3
9において、警告ランプ30を点灯させると同時に以後の
複写動作を禁止するようにしても良い。 そして最後に、帯電チャージャ43、イレーサ42および
モータ11をオフして完了する。 i.−２ビームコード入力ルーチン ビームコード入力ルーチンは、予め選択された何種類
かのレーザダイオードの感光体入射ビーム径に応じて割
当てられたコードを入力し、現在装置しているレーザダ
イオードのビーム径を判断するためのものである。 ビームコード入力の一例を第12図に示すフローチャー
トにより説明する。ビームコードＣはレーザダイオード
のタイプ（例えば前述のＢタイプやＳタイプ）のビーム
径の大きさによって予め決められる。 本実施例では、ビームコードＣは、以下の５種類のビ
ーム径サイズに対応すべく、 ビーム径極小：ビームコードＣ＝１ ビーム極小 ：ビームコードＣ＝２ ビーム径通常：ビームコードＣ＝３ ビーム径大 ：ビームコードＣ＝４ ビーム径極大：ビームコードＣ＝５ のように割当てられており、従って、ビームコードＣが
小さいほど、γ特性が鋭く立上がることになる。 まず、レーザダイオードが交換されたかをチェックす
る（S11）。レーザダイオード交換が検知されと（YE
S）、今までメモリされていたビームコードＣがリセッ
トされて（S12）、ビームコードＣが新たに入力される
（S13）。レーザダイオード交換が行われていないが（S
11でNO）、ビームコードＣが未入力でメモリされていな
ければ（S14でYES、例えば組立時）、ビームコードＣを
入力する（S13）。レーザダイオードが交換されておら
ず、ビームコードＣもメモリされていれば、そのままリ
ターンする。 上記のレーザダイオードの交換およびそれに伴うビー
ムコードＣの入力は、拡散率αの入力と同様に、レーザ
ダイオードが収納されているプリントヘッドユニットに
フォトインタラプタ式のセンサおよびビームコードＣの
コード情報を付記するようにしておけば、わざわざ入力
する手間が省ける。 i.−３レーザダイオード強度決定ルーチン 第13図に、拡散率コードＰとビームコードＣとによっ
て感光体が影響を受けた結果生じるγ特性の変動を補正
するのに適したレーザ強度を決定するルーチンを示す。
本実施例は強度変調方式を利用しており、ここでいうレ
ーザ強度とは最大レーザ強度を意味する。 本実施例では、拡散率コードＰとビームコードＣとが
それぞれ５通りあるので、これらを組み合わせるとレー
ザ強度は25段階となる。 なお、拡散率コードＰ、ビームコードＣともに値が小
さいほどγ特性が鋭く立上がるようになることは前記し
た通りである。 まず、ビームコードＣおよび拡散率コードＰがそれぞ
れ１のときは（S41でYES）、上記した第７図および第９
図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最もγ特性の
立上がりが急になる場合であって、さらに、これらの性
質を有した特性が組合わされるので、結果として、ビー
ムコードＣと拡散率コードＰとの組合わせのうちでγ特
性が最も急峻になる場合であるから、この急峻な特性を
相殺するには、γ特性を最も緩やかにするレーザ強度、
すなわち、予め用意されているP₁〜P₂₅の全てのレーザ
強度のうち最低強度であるP₁を選択する（S42）。 このように、全てのビームコードＣと拡散率コードＰ
との各組合わせが与える感光体のγ特性への影響を与え
ない各レーザ強度は予め実験的に求められておけばよ
い。 同様に、ビームコードＣが１で拡散率コードＰが２の
ときは（S43でYES）、レーザ強度P₂を選択し（S44）、
ビームコードＣがｍで拡散率コードＰがｎのときは（S4
5でYES）、最適なレーザ強度P_5m+n-5を選択し（S46）、
ビームコードＣが５で拡散率コードＰが４のときは（S4
7でYES）、最適なレーザ強度P₂₄を選択する（S48）。 ビームコードＣと拡散率コードＰがともに５のときは
（S41,S43,…,S45,…,S47でNO）、上記した第７図およ
び第９図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最もγ
特性の立上がりが緩やかになる場合であって、さらに、
これらの性質を有した特性が組合わされるので、結果と
して、ビームコードＣと拡散率コードＰとの組合わせの
うちでγ特性が最も緩やかになる場合であるから、この
緩やかな特性を相殺するには、γ特性を最も急峻にする
レーザ強度、すなわち、予め用意されているP₁〜P₂₅の
全てのレーザ強度のうち最高強度であるP₂₅を選択する
（S49）。 こうして、選択された強度のレーザ露光を行うことに
より、γ特性の変動が抑制されるので、適切なγ補正が
行われる。 なお、第18図に、選択されたレーザダイオード強度の
設定ををマニュアルで行う場合の回路図を示し、以下に
説明する。 強度制御は操作パネルに設けられたLED1およびLED2の
明滅により判断される。 図示の回路は、レーザダイオードドライバ220内に設
けられているレーザダイオードコントローラ220aへ電圧
Ｖが可変抵抗Ｒを介して直列に接続されており、この可
変抵抗Ｒによりレーザダイオードコトローラ220aに入力
されるレーザダイオード駆動電圧V_LDの値が調節され
る。また、V_LDは、コンパレータCMP1およびCMP2のそれ
ぞれに入力されている。 一方、コンパレータCMP1およびCMP2には可変電源V_Rが
抵抗R₁およびR₂を介してそれぞれ（V_R−ΔＶ），（V_R＋
ΔＶ）が入力されるようになっている。この可変電源V_R
の電圧は、図示しないダイヤルやメータ等の目盛りによ
りその値を正確に知ることが可能となっている。 従って、上記の既知のV_Rの値とV_LDの値と比較して等
しくなることが判別できれば、V_LDの値が調節できる。 コンパレータCMP1およびCMP2の出力はそれぞれ、LED
ドライバ１、LEDドライバ２に入力され、LED1およびLED
2の明滅をコントロールするようになっている。 上記の回路において、V_LDが（V_R−ΔＶ）より小さけ
ればLED1のみが点灯し、V_LDが（V_R＋ΔＶ）より大きけ
ればLED2のみが点灯し、そして、V_LDが（V_R−ΔＶ）と
（V_R＋ΔＶ）との間にあれば、LED1およびLED2は共に消
灯され、V_LDはV_Rに一致しているものとして調節される
ことになる。なお、ここでΔＶを小さくすればするほ
ど、V_LDとV_Rとの一致の精度が上がる。 以上のようにして、操作パネルにおけるLED1とLED2と
がともに消灯していれば、レーザ出力の調整が完了し、
好ましいγ特性による画像形成を行うことができる。 なお、上述した実施例においては強度変調方式による
レーザ発光制御を行った場合について示したが、発光時
のレーザ強度を一定とし、画像信号に応じて発光時間を
変化させるパルス幅変調方式においては、発光時におけ
るレーザ強度を拡散率とレーザビーム径に応じて制御す
ることにより、上述の実施例と同様に好ましいγ特性を
得ることができる。 また、上述の実施例は強度変調方式またはパルス幅変
調方式とディザとを組合わせた多値化ディザ法にも適用
することができる。 ii.第２実施例メインルーチン 第14図、第15図は、本発明の第２の実施例に係り、階
調特性補償として、γ補正用変換テーブルを拡散率とビ
ーム径に応じて切換えるデジタルカラー複写機のプリン
タ制御部201の制御フローである。以下に、これらフロ
ーの説明を行う。 第14図に、デジタルカラー複写機のメインルーチンを
示す。まず、パラメータの初期化等の初期設定を行い
（S101）、内部タイマをスタートさせる（S102）。次
に、拡散率αの決定（S103）およびビームコードの入力
（S104）を行う。 その後、γ補正用変換データ決定ルーチンに入る（S1
05）。この変換テーブル決定ルーチンは、本発明の第２
の実施例に係り、拡散率αおよびビーム径によってγ補
正用変換テーブルを切換えて、γ特性の変動を抑制する
ためのものであり、第15図において詳述する。S105でレ
ーザ強度が決定されると、コピー動作を行い（S106）、
内部タイマの終了を待って（S107）、メインルーチンの
１サイクルを終える。 上記のメインルーチンの拡散率決定（S103）およびビ
ームコード入力（S104）については、第１実施例におい
て示した第11図および第12図と同様であるから、説明は
省略する。 ii.−１γ補正用変換テーブル決定ルーチン 第15図に、拡散率コードＰとビームコードＣとによっ
て感光体が影響を受けた結果生じるγ特性の変動を補正
するのに適したγ補正用変換テーブルを決定するルーチ
ンを示す。本実施例では、拡散率コードＰとビームコー
ドＣとがそれぞれ５通りあるので、これらを組み合わせ
ると変換テーブルは25種類となる。 なお、拡散率コードＰ、ビームコードＣともに値が小
さいほどγ特性が鋭く立上がるようになることは前記し
た通りである。 まず、ビームコードｃおよび拡散率コードＰがそれぞ
れ１のときは（S141でYES）、上記した第７図および第
９図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最もγ特性
の立上がりが急になる場合であって、さらに、これらの
節質を有した特性が組合わされるので、結果として、ビ
ームコードＣと拡散率コードＰとの組合わせのうちでγ
特性が最も急峻になる場合であるから、この急峻な特性
を相殺するには、γ特性を最も緩やかにするγ変換テー
ブル、すなわち、予め用意されているテーブル１〜25の
全てのテーブルのうち、レーザの発光特性を最も立上が
りが鈍くする特性の変換テーブル１を選択する（S14
2）。 このように、全てのビームコードＣと拡散率コードＰ
との各組合わせが与える感光体のγ特性をレーザ発光を
非線形に制御してγ補正を行うための各変換テーブルは
予め実験的に求められておけばよい。 同様に、ビームコードＣが１で拡散率コードＰが２の
ときは（S143でYES）、最適な変換テーブル２を選択し
（S144）、ビームコードＣがｍで拡散率コードＰがｎの
ときは（S145でYES）、最適な変換テーブル（5m＋ｎ−
５）を選択し（S146）、ビームコードＣが５で拡散率コ
ードＰが４のときは（S147でYES）、最適な変換テーブ
ル24を選択する（S148）。 ビームコードＣと拡散率コードＰがともに５のときは
（S141,S143,…,S145,…,S147でNO）、上記した第７図
および第９図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最
もγ特性の立上がりが緩やかになる場合であって、さら
に、これらの性質を有した特性が組合わされるので、結
果として、ビームコードＣと拡散率コードＰとの組合わ
せのうちでγ特性が最も緩やかになる場合であるから、
この緩やかな特性を相殺するために、立上がりが最も急
峻になるようレーザ発光を非線形制御する変換テーブル
25を選択する（S149）。 こうして、選択されたγ補正用変換テーブルに切換え
て、レーザ発光を制御して、適切なγ補正が行われる。 iii.第３実施例メインルーチン 第３図（ｂ）および第16図、第17図は、本発明の第３
の実施例に係り、この実施例においては階調表現として
は多値化ディザ法を用い、階調特性補償として、ディザ
の閾値を拡散率とビーム径に応じて変化させる。第３図
（ｂ）は本実施例における画像信号の処理の流れを示し
ている。本実施例においては、γ変換部28より出力され
た信号は、ディザ処理部29によりROM217内のディザ閾値
データによりディザ処理を施され、レーザダイオードド
ライバ220の出力される。第16図、第17図はデジタルカ
ラー複写機のプリンタ制御部201の制御フローである。
以下に、これらフローの説明を行う。 第16図に、デジタルカラー複写機のメインルーチンを
示す。まず、パラメータの初期化等の初期設定を行い
（S201）、内部タイマをスタートさせる（S202）。次
に、拡散率αの決定（S203）およびビームコードの入力
（S204）を行う。 その後、ディザを決定するルーチンに入る（S205）。
このディザ決定ルーチンは、本発明の第３の実施例に係
り、階調表現に多値化ディザ法を用いる場合において、
拡散率αおよびビーム径によって、ディザの閾値パター
ンを変化させて、変動するγ特性に応じて適性なγ補正
を行うためのものであり、第17図において詳述する。S2
05でレーザ強度が決定されると、コピー動作を行い（S2
06）、内部タイマの終了を待って（S207）、メインルー
チンの１サイクルを終える。 上記のメインルーチンの拡散率決定（S203）およびビ
ームコード入力（S204）については、第１実施例におい
て示した第11図および第12図と同様であるから、説明は
省略する。 iii.−１ディザ決定ルーチン 第17図に、拡散率コードＰとビームコードＣとによっ
て感光体が影響を受けた結果生じるγ特性の変動を補正
するのに適したディザを決定するルーチンを示す。本実
施例では、拡散率コードＰとビームコードＣとがそれぞ
れ５通りあるので、これらを組み合わせるとディザは25
種類となる。このディザパターンの例として、第19図
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）にそれぞれディザ１、
ディザ２、ディザ３、ディザ４を示す。 なお、拡散率コードＰ、ビームコードＣともに値が小
さいほどγ特性が鋭く立上がるようになることは前記し
た通りである。 まず、ビームコードＣおよび拡散率コードＰがそれぞ
れ１のときは（S241でYES）、上記した第７図および第
９図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最もγ特性
の立上がりの急になる場合であって、さらに、これらの
性質を有した特性が組合わされるので、結果として、ビ
ームコードＣと拡散率コードＰとの組合わせのうちでγ
特性が最も急峻になる場合であるから、例えば、（C,
P）＝（3,3）のときのγ特性を線形にする所定のγ補正
用変換テーブルによるレーザ発光の非線形制御のγ補正
だけでは、完全に補正しきれず、補正後も非線形なまま
であることは、第９図（ｃ）に示したのと同様である。
従って、本実施例においては、所定のγ補正用変換テー
ブルのみによるレーザ発光の非線形制御を行っても、非
線形のままの特性をさらに補正して線形化することので
きる入出力特性を有したディザ１に切換える（S242）。 このように、所定のγ補正用変換テーブルによるレー
ザ発光制御を、全てのビームコードＣと拡散率コードＰ
との各組合わせに対して行った結果のγ特性は予め実験
的に求められ、従って、最終的に各γ特性をそれぞれ線
形化することの可能なディザの閾値パターンを求められ
ている。 同様に、ビームコードＣが１で拡散率コードＰが２の
ときは（S243でYES）、ディザ２を選択し（S244）、ビ
ームコードＣがｍで拡散率コードＰがｎのときは（S245
でYES）、最適なディザ5m＋ｎ−５を選択し（S246）、
ビームコードＣが５で拡散率コードＰが４のときは（S2
47でYES）、最適なディザ24を選択する（S248）。 ビームコードＣと拡散率コードＰがともに５のときは
（S41,S43,…,S45,…,S47でNO）、上記した第７図およ
び第９図（ａ）の感光体の特性から、それぞれ、最もγ
特性の立上がりが緩やかになる場合であって、さらに、
これらの性質を有した特性が組合わされるので、結果と
して、ビームコードＣと拡散率コードＰとの組合わせの
うちでγ特性が最も緩やかになる場合であるから、例え
ば、（C,P）＝（3,3）のときのγ特性を線形にする所定
のγ補正用変換テーブルによるレーザ発光の非線形制御
のγ補正だけでは、完全に補正しきれず、補正後も非線
形なままであることは、第９図（ｃ）で示したのと同様
である。従って、本実施例においては、所定のγ補正用
変換テーブルのみによるレーザ発光の非線形制御を行っ
ても、非線形のままの特性をさらに補正して線形化する
ことのできる入出力特性を有したディザ25に切換える
（S242）。 こうして、選択されたディザに切換えて、レーザ発光
を制御して、適切なγ補正が行われる。 本実施例は、強度変調方式、パルス幅変調方式、ディ
ザ法、多値化ディザ法等、種々の方式を利用した装置に
適用することができる。 以上の本発明の実施例において、ビーム径の変化も考
慮しているが、変化しないことが明らかな場合は考慮す
る必要がない。その場合は、レーザ強度、γ補正用変換
テーブルあるいはディザパターンは５種類でよい。 以上の本発明の実施例において、拡散率コードＰおよ
びビームコードＣを５段階にしたが、本発明はこれに限
定されることはなく、多くすればするほど、きめ細かい
補償が可能となる。

【効果】

本発明に係るデジタル画像形成装置においては、感光
体における拡散率を検出することにより、感光体の劣化
を検知して、適切な交換時期をユーザに知らせるため
に、ユーザは意識することなく、感光体の交換時期を知
ることができるので、非常に使い勝手がよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、デジタルカラー複写機の全体の構成を示す縦
断面図である。 第２図は、デジタルカラー複写機の全体のブロック図で
ある。 第３図（ａ）は、画像信号処理部の構成を示すブロック
図の第１の実施例である。 第３図（ｂ）は、画像信号処理部の構成を示すブロック
図の第２の実施例である。 第４図は、γ特性の一例を示す図である。 第５図（ａ）は、Ｂタイプのレーザダイオードのビーム
を出力1.0mWにおいて視覚的に立体化したものである。 第５図（ｂ）は、Ｓタイプのレーザダイオードのビーム
を出力1.0mWにおいて視覚的に立体化したものである。 第６図（ａ）は、出力1.0mWのＢタイプのレーザダイオ
ードの発光時間を８段階に多値化したレーザビームによ
る静電潜像の縦断面を示すグラフである。 第６図（ｂ）は、出力1.0mWのＳタイプのレーザダイオ
ードの発光時間を８段階の多値化したレーザビームによ
る静電潜像の縦断面を示すグラフである。 第７図は、レーザビーム径の違いによって、γ特性が変
化することを示すグラフである。 第８図（ａ）は、レーザの強度分布を示す模式図であ
る。 第８図（ｂ）は、第８図（ａ）のレーザの感光体への露
光によって形成される潜像を理想的な潜像とともに比較
して示す模式図である。 第９図（ａ）は、拡散率の違いによってγ特性が変化す
ることを示す図である。 第９図（ｂ）は、第９図（ａ）に示された各拡散率の値
におけるγ特性を線形に補正するためのγ補正用変換テ
ーブルによって強度が非線形制御されたレーザの発光特
性を示す図である。 第９図（ｃ）は、第９図（ｂ）のα＝1.3の発光特性の
レーザを用いて第９図（ａ）の４つのγ特性に対してγ
補正を行った結果を示す図である。 第９図（ｄ）は、帯電した感光体に対して、発光時間一
定のもとで強度を変化させたレーザを照射したときの表
面電位の変化を示すグラフである。 第９図（ｅ）は、発光時間一定で、原稿レベルに対応さ
せて最大値がそれぞれ0.8mW,1.0mW,1.1mW,1.2mWとし
て、０からそれぞれの最大値までレーザ強度を変化させ
たときの感光体表面電位を示すグラフである。 第９図（ｆ）は第９図（ｅ）から現像特性を考慮した原
稿濃度と画像濃度との関係（γ特性）を示すグラフであ
り、第９図（ａ）に示された４つの階調特性を全てα＝
1.3の階調特性にするための、それぞれのレーザ強度に
よる階調特性を示す図である。 第９図（ｇ）は、第９図（ｃ）に示された４つの階調特
性を線形に補正することのできるディザの入出力特性を
示す図である。 第10図は、本発明の第１の実施例に係るデジタルカラー
複写機のメイン制御フローチャートである。 第11図は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機
の拡散率検出ルーチンである。 第12図は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写機
のレーザビームコード入力ルーチンのフローチャートで
ある。 第13図は、本発明の第１の実施例に係るデジタルカラー
複写機のレーザダイオード強度決定ルーチンのフローチ
ャートである。 第14図は、本発明の第２の実施例に係るデジタルカラー
複写機のメイン制御フローチャートである。 第15図は、本発明の第２の実施例に係るデジタルカラー
複写機の変換テーブル決定ルーチンのフローチャートで
ある。 第16図は、本発明の第３の実施例に係るデジタルカラー
複写機のメイン制御フローチャートである。 第17図は、本発明の第３の実施例に係るデジタルカラー
複写機のディザ決定ルーチンのフローチャートである。 第18図は、マニュアルのレーザダイオード強度制御用の
一実施例の回路図である。 第19図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、１
ドットを８値に多値化し２×２ドットで階調を表現する
多値化ディザ法に用いるディザの閾値パターンの例であ
る。 20……画像信号処理部 41……感光体ドラム 44……V₀センサ 60……V_Lセンサ 101……イメージリーダ制御部 106……画像制御部 201……プリンタ制御部 202……プリントヘッド制御部 203……AIDCセンサ 206……操作パネル 208,216……制御ROM 209,217……データROM 220……レーザダイオードドライバ 220a……レーザダイオードコントローラ 221……レーザダイオード 300……警告ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−264984（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−264850（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256076（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 13/04 - 13/056 G03G 15/04 - 15/056 G03G 21/00 370 - 540

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光量を多段階に変化させて階調表現
   を行う電子写真方式のデジタル画像形成法において、 感光体に入射するレーザビームの実際のビーム径に対す
   る潜像電位の広がり度合いを示す拡散率を判定し、上記
   判定された拡散率が所定の値を超えると、感光体の交換
   時期であることを通知するようにしたことを特徴とする
   デジタル画像形成法。