JP2976112B2

JP2976112B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2976112B2
Application number: JP1158739A
Authority: JP
Inventors: 竹内　　昭彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH0324674A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、画像形成装置に関する。

［従来の技術］従来、電子写真技術を応用したレーザービームプリン
タ等のプリンタにより中間調画像を出力する場合、一般
にプリンタに画像信号を入力する前に、ホストコンピュ
ータ等でアミ点やデイザ処理などの適当な処理を行っ
て、信号を２値化してからプリンタに入力するという方
法をとっていた。

この方法によれば、２値化信号を扱うために、転送、
データ圧縮などが容易であるが、反面、濃度の深さ方向
の情報が失われ、この結果、階調数を増やすと解像度が
悪くなるという欠点があった。また、デイザパターンと
濃度との対応が、一般的にプリンタによって異なり、た
とえば、同じデイザパターンを入力しても、あるプリン
タでは白地側が飛んでしまったり、別のプリンタでは黒
に近い側がつぶれて判別出来なくなったりするという不
都合が生じていた。特に、後者の欠点のために、同一の
ホストコンピュータを用いて異なった数種のプリンタを
使いこなすというプリンタ間の互換性が取りにくいとい
う状況が存在している。

また、階調再現のばらつきは、プリンタ側だけでな
く、図形データを供給するホスト側にも原因がある場合
が多い。階調を有する図形のデータとしては、例えば、
図形をイメージリーダなどで読み込んで、ドッドイメー
ジに展開し、各ドットに深さ方向の値を与える方法が有
る。この場合、イメージリーダの画像入力部として、例
えば、CCDセンサーなどを用いた場合、原画像の有する
濃度情報はセンサー部で第10図（Ａ）に示す様に原画像
からの反射光にほぼリニヤな電圧情報に変換される。こ
れは、濃度に対しては第10図（Ｂ）に示す様に対数的な
関係となるので、リーダ部においてこの信号を補正する
か否か、また、どの程度補正するか、等により、画像が
大きく変化する。また、ホストコンピュータ自体にも画
像のばらつく要因がある。たとえば、文字のフォント設
計自体、各社各様の状態であり、文字を太めに表現する
傾向の強いものや、逆に細くすっきり見せることを意識
したものがある。

この様な状態であるから、従来、リーダ、ホストコン
ピュータ、プリンタ等で１つのシステムを構成した場
合、得られる画像が全体的に薄くぼけていたり、地が細
かったり、逆に全体的に濃く文字もつぶれている、など
の不都合が生じた。また、ひどい場合には、文字は細い
が写真やグラッフィックはつぶれて階調がない、或は逆
に文字が太くつぶれるのに写真、グラフィック等は薄ぼ
けてしまう、といった場合も生じていた。

これに対し、上記の欠点を解決する手段として既に種
々の出願がなされている。一例として、特願昭63−3016
5号によれば、多値の画像データを入力するためのデー
タ入力部を有し、中間調画像の出力が可能なプリンタ装
置において、入力した多値画像データを補正するための
階調補正手段と、この補正手段の特性を変更するための
変更手段と、階調補正された多値画像データをパルス幅
変調するための変調手段とを有するプリンタ装置を構成
し、このプリンタ装置側からホスト部やリーダ部の特
性、あるいはユーザの好みに対応できる様にしたもの
で、操作も、前記階調補正特性の変更手段により、簡単
かつ効果的に画質調整が行える。この様に、階調補正手
段をプリンタ装置に持たせることで、ユーザーはプリン
ト出力を好みに応じて調節することが可能となった。

［発明が解決しようとする課題］ところで、近年電子写真方式のプリンタ装置において
は、信頼性の向上と取扱いの簡易化を図るため、第11図
に示す様に、電子写真プロセス手段である感光体101、
帯電気102、クリーナ103等の画像形成ユニットを一体化
して感光体ユニット105を構成し、これと現像器ユニッ
ト104の２つのプロセスユニットを各々交換可能とした
ものや、あるいは、第12図に示す様に、感光体101、帯
電気102、クリーナー103、現像器106を一体化し、電子
写真プロセスカートリッジ107のしたものが頻繁に用い
られる様になった。

この様な方式においては、感光体や現像器の生産品ロ
ットのばらつきが生じた場合、中間調出力を行なわない
従来の２値プリンタにおいては特に問題を生じないが、
中間調出力を目的とする多値プリンタにおいては、検討
の結果、薄い濃度の部分に飛びを生じたり、濃い濃度の
部分につぶれを生じたりする場合のあることがわかっ
た。

この様子を第13図に示す。第13図（Ａ）は感光体のＥ
−Ｖ特性を示すものであり、第13図（Ｂ）は現像器のＶ
−Ｄ特性を示すものである。

反転現像を行なう系において考えると、感光体の感度
が上がると画像が濃くなるため、第13図（Ａ）において
は、曲線ｂに対し、曲線ａでは中間調濃度が濃く、曲線
ｃでは薄くなる。これは、多値プリンタ装置において、
中間調表現は主に面積階調による表現を行なうが、レー
ザーのドットあたりの光量分布がガウス分布をしている
ために、潜像も矩形ではなく山なりの分布を有し、現像
のしきい値で切った場合、感光体感度によって見かけ上
のドット径が変化するためである。

また、第13図（Ｂ）のＶ−Ｄ曲線の変化も、現像しき
い値及び潜像へのトナー付着量に差を生じ、曲線ｅに対
し、曲線ｄでは中間調濃度が濃く、逆に曲線ｆでは薄く
なる。

更に、前述の２つのプロセスユニットを用いる方式や
電子写真プロセスカートリッジ方式においては、現像器
ユニットやプロセスカートリッジそのものを交換するこ
とで、様々な色のプリントを行なうことが可能である
が、この様な場合においては、たとえば黒色は良好な階
調を示したのに対し、赤色プリントでは淡部が白く飛ん
でしまったり、逆に白地が赤くかぶってしまうなど、現
像剤の特性による差が中間調再現時に発生し易いことが
判った。もちろん、これ等の不都合に対しても前述の出
願等の適用により、その都度プリンタ側での調節が可能
であるが、（１）プロセスユニットやプロセスカートリッジ交換毎
に中間調の調節を行うのは操作が煩雑となる。

（２）プリンタ側に用意するべき中間調補正特性の種類
が多くなりすぎる。

などの不具合がある。

もちろん、この他にも、ユーザーが特殊な現像器ユニ
ットや電子写真プロセスカートリッジを必要とする様な
場合、例えば高解像度の画質を再現するために、粒径を
小さくした微粒子トナーを採用した高精細画像用現像器
ユニット、あるいはプロセスカートリッジなどを設定す
るに際しても同様な不具合が生じる。

本発明は、感光体、現像器の階調特性を考慮して良好
な階調再現を実現する画像形成装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決する手段］本発明は、潜像が形成される感光体を含む交換可能な
感光体手段と、上記潜像を現像する交換可能であり、上
記感光体とは別体な現像手段とを有する画像形成装置で
あって、上記感光体手段の階調特性を発生する第１の階
調特性発生手段と、上記現像手段の階調特性を発生する
第２の階調特性発生手段と、上記発生された感光体手段
の階調特性と上記発生された現像手段の階調特性とから
得られる合成階調特性に従って、画像データに階調変換
処理を施す階調変換処理手段とを有することを特徴とす
る画像形成装置である。

［実施例］第１図は、本発明の第１実施例を示す構成図である。

この実施例装置は、前述の電子写真プロセスカートリ
ッジ25を有する。第１図においては、まず、ホストコン
ピュータ等から入力される多値ディジタル画像データ27
は、I/Oポート１を通してプリンタ内のページメモリ２
に記憶される。メモリ２に８ビットの多値ビデオ信号と
して配列されたデータはプリント開始ととも逐次ライン
バッファ５に読み出され、ビデオ信号と同期をとられた
後、ルックアップテーブルであるRAM6にてディジタル−
ディジタル変換を受ける。

第２図は、RAM6内のルックアップテーブルの内容の一
例を示す模式図である。

このルックアップテーブルはRAM6のアドレスラインに
入力データを入力し、その番地に書かれたデータをデー
タラインから出力するものである。例えば、第２図で、
画像の濃度データとしてA0H（Ｈは16進）を入力する
と、90Hに変換されて出力される。

第１図中、γ切換信号入力部７は、ROM3に記憶された
複数個のルックアップテーブルから、最適なものを選択
してRAM6にロードするための選択手段である。一例とし
てROM3に、第３図に示す様な複数の特性のルックアップ
テーブルが格納されているものとする。第３図で、補正
特性の標準値を曲線IIIとすると、曲線II、Ｉの補正を
適用した場合、出力画像が濃くでき、またIV、Ｖを選択
すれば、出力画像を淡い調子に調整できる。γ切換信号
は、第４図に示す様にプロセスカートリッジ25に設けら
れた複数個の信号ピン28（斜線部分）が、一方をビス30
で固定されたバネ29を押し、マイクロスイッチ26がオン
することにより発生する。これにより、例えば、３個の
マイクロスイッチを用いれば2³＝８通りの情報を与える
ことができる。

このγ切換信号は、第３図の曲線Ｉ〜Ｖのγ補正テー
ブルのうちの１つを選択するもので、例えば、プロセス
カートリッジ25が、標準品よりも淡い階調を有するもの
である場合、その程度に応じて、曲線IIまたはＩのγ補
正を選択する様にプロセスカートリッジ25の信号ピンを
セットしておく。これにより、マイクロスイッチ26を介
してROM3のルックアップテーブルから曲線IIまたはＩの
テーブルがRAM6にロードされる。本実施例では、ルック
アップテーブルとして、256階調＝８ビット×８ビット
のものを用いたので、RAM6内には256バイトのメモリ領
域を要する。

この様にして、RAM6で補正を受けた８ビットの階調デ
ータは、次にD/A変換器８により256レベルのアナログ信
号に変換される。このアナログ信号はコンパレータ10に
より、信号発生器９から出力される所定周期の三角波と
比較され、深さ方向の信号から長さ方向の信号への変
換、すなわちパルス幅変調を受ける。この様子を第５図
にて説明する。

第５図（Ａ）の信号αは、D/A変換器８から出力され
た画像信号で、信号βは信号発生器９からの三角波であ
り、両信号α、βは、図示の様にビデオクロックにより
同期がとられている。第５図（Ｂ）は、第５図（Ａ）の
信号α、βをコンパレータ10より比較して合成した信
号、すなわちパルス幅変調された信号である。すなわ
ち、α≦βのときコンパレータ10の出力がオンとなる。
なお、信号発生器９の信号は、所定周期のくり返し信号
であれば良く、三角波である必要はなく、のこぎり波、
台形波等でも良い。

コンパレータ10の出力信号はレーザードライバ11に入
力され、レーザーダイオード12を駆動する。そして、レ
ーザーダイオード12からのレーザー光は回転するポリゴ
ンミラー13により走査光に変換され、プロセスカートリ
ッジ25内の感光体18上を走査する。なお、走査光の一部
を不図示のビームディテクト装置で受けてビデオ信号や
信号発生器９の同期信号として用いている。

感光体18は、帯電器15で均一な帯電を受けた後、前述
のレーザー走査を受けて表面に潜像を形成し、次に現像
器17で潜像を現像する。この現像パターンは転写帯電気
19により転写材22上に転写され、熱定着ローラ23、24で
定着される。感光体18の表面に転写されずに残った現像
剤は、クリーナ20で回収され、更に前露光21により感光
体上の電荷が消去されて再び同一のプロセスをくり返
す。

以上説明した様に、本実施例によれば、プロセスカー
トリッジ25の特性に応じて最適な補正特性が信号ピン28
により設定できるため、以下の様な利点がある。

（１）感光体18あるいは現像器17の階調特性がカートリ
ッジのロットや製造条件の変更等により変わった場合で
も、これに応じてカートリッジ単位で最適な補正を行な
うことができ、常に安定した画質が得られる。

（２）カートリッジをプリンタに装着することで自動的
に各々のカートリッジに適した階調特性にRAM6のルック
アップテーブルが切換わるので、ユーザは特別な操作を
する必要がなく操作がきわめて簡便である。

（３）様々な色のカートリッジを使用する場合でも、各
色の現像特性を加味して上記階調補正方法を適用するこ
とにより、複数のカラーカートリッジを扱うプリンタに
おいても、常に最適の階調性を保つことができる。

（４）特殊なカートリッジ、たとえば微粒子トナーを用
いた高精密画像用のカートリッジなどを設定した場合で
も、従来品との差し換えに際して画質調整を必要としな
い。

なお、前述の構成に加え、ユーザーが好みに応じて階
調性が変更できる様な階調補正手段を付加しても良い。

第６図は、この一例を示すブロック図である。ここで
セレクタ31は、第７図に示す用なユーザによる画質調整
スイッチとして構成されている。

第７図の５連のキー32のうち１つを押すと、第８図の
様な、ROM3内に収納されたテーブル群S1〜S5のうち１つ
が選択される。これに先だって、プロセスカートリッジ
によって指定されたγ切換信号により、第３図のＩ〜Ｖ
のうちの一つが補正特性として選択されているため、プ
リンタの特性は標準的な階調特性に調整がなされている
が、この第３図の出力を、再び第８図のテーブルに入力
することで、例えば、S1の特性を選択すると、出力画像
の階調を濃い目に調整できる。

なお、第６図のRAM6に書き込むデータとしては、第３
図のＩ〜Ｖのテーブルの１つと第８図のS1〜S5のテーブ
ルの１つとを選択後、２枚のテーブルをあらかじめ合成
してからRAM6の所定の領域に書き込めば良い。ここで、
第８図の補正曲線は一例であり、これ以外に上または下
に凸の増加曲線を用いても良いし、形状がユーザにより
自由に書き換え可能としても良いことは言うまでもな
い。

この様に、あらかじめプロセスカートリッジの特性を
自動補正しておいて、更にセレクタ31により好みの画質
調整が行なえるため、ユーザの画質選択範囲をいっそう
拡張することが可能となり、またユーザが調節するγ曲
線の種類をいたずらに増やすことも防ぐことができる。

なお、上記実施例は、パルス幅変調法による中間調再
現の場合について述べたが、この他に、レーザーの輝度
を変えて中間調を表現する輝度変調法による中間調再現
を行なう場合についても本発明は全く同様に適用できる
ことは言うまでもない。

また、前記第１、第２実施例では感光体18、帯電器1
5、クリーナー20、現像器17を一体化した電子写真プロ
セスカートリッジ25を用いた場合について述べたが、も
う一つの方式として現像器ユニットを感光体を中心とし
たその他のプロセスユニット（以下、感光体ユニット）
とは別体に設けた２つのプロセスユニットを用いる方式
での適用例を説明する。この様な２−プロセスユニット
方式において、電子写真プリンタの出力画像特性を決定
するのは、主に現像器ユニットの現像特性と電子写真感
光体の感度特性および光学的解像度（MTF）特性であ
る。このうち、感光体のMTF特性が階調性に影響を及ぼ
すのは、中間調を網点状の面積階調で表現しようとする
プリンタにおける特徴的な現像で、MTFの低い（すなわ
ち光学的解像度が劣る）感光体ほど中間調のγ特性が立
ってくる傾向にある。

第９図は、２−プロセスユニット方式におけるγ特性
の補正方法を説明する模式図である。

第１実施例にて説明したのと同様の方法で、例えば第
５図における信号ピン28と同様の信号ピンを用いて、現
像器ユニット33、感光体ユニット34に各々のユニットの
γ特性の特徴を記録し、これをγ切換信号入力部７′に
入力することができる。

ここで、ユニット33、34とも、各々２本ずつの信号ピ
ンを用いると、各々2²＝４種類ずつの特徴を表すことが
できる。すなわち、現像器ユニット33と感光体ユニット
34の組合わせとしては４×４＝16種類のγ補正テーブル
を第１図のROM3内に記憶しておけば良い。一例としてγ
切換え信号としては、現像器ユニット33の信号として01
B（Ｂは２進数）、感光体ユニット34の信号として10Bを
入力したとすると、γ切換え信号は0110Bなどと表わ
す。

また、これとは別の方法で、感光体ユニット用のγ曲
線と現像器ユニット用のγ曲線を、各々４本ずつ用意
し、２つの曲線を合成しても良い。この場合、メモリの
節約を図ることが可能である。

なお、こうして発生させたγ切換え信号に基いて、実
際にγ特性を補正する方法は、第１実施例と全く同様で
あるため、説明は省略する。

この様に、ユニットを複数化することは、ユニット交
換に際しては１カートリッジ方式に比べて操作性が劣る
が、感光体と現像器の寿命が一致しない場合、各々の寿
命期間を最大限に活用し、ランニングコストを下げるこ
とができるという利点がある。もちろん現像器ユニット
部のみ様々な色のものに交換して用いる場合において
は、本発明の利点が最大限に活用されることは言うまで
もない。

［発明の効果］本発明によれば、一般に寿命が一致していない感光体
手段と現像手段とをそれぞれ別途交換できるので、それ
ぞれの手段を効率良く使用することができ、一方、感光
体手段と現像手段を別体にしたにもかかわらず、双方の
階調特性を考慮して階調変換処理ができるので、さまざ
まな感光体手段と現像手段との組み合わせに応じて良好
な階調特性を提供することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す構成図である。第２図は、同実施例においてRAMに格納されたルックア
ップテーブルの内容を示す模式図である。第３図は、同実施例においてROM内に格納された複数の
ルックアップテーブルの内容を示す模式図である。第４図は、同実施例においてプロセスカートリッジに設
けられたルックアップテーブルの選択手段を示す側面図
である。第５図は、同実施例におけるパルス幅変調の様子を示す
波形図である。第６図は、本発明の他の実施例による階調補正手段を示
すブロック図である。第７図は、同実施例におけるルックアップテーブルの選
択手段を示す平面図である。第８図は、同実施例においてROM内に格納された複数の
ルックアップテーブルの内容を示す模式図である。第９図は、本発明のさらに他の実施例による２−プロセ
スユニット方式におけるγ特性の補正方法を説明する模
式図である。第10図（Ａ）、（Ｂ）は、画像入力を行うためのイメー
ジリーダーのCCD出力電圧と原稿反射光量および原稿濃
度の関係を示す模式図である。第11図は、２−プロセスユニット方式におけるプリンタ
を示す構成図である。第12図は、一体の電子写真プロセスカートリッジ方式に
よるプリンタを示す構成図である。第13図（Ａ）、（Ｂ）は、感光体のＥ−Ｖ特性および現
像器のＶ−Ｄ特性を示す模式図である。１……データ入力部、２、３……メモリ、４……コンピュータ、６……γ変換用RAM、７、７′……γ切換信号入力部、 15……帯電器、 17……現像器、 18……感光ドラム、 25……電子写真プロセスカートリッジ、 26……マイクロスイッチ、 28……信号ピン、 31……セレクタ、 33……現像器ユニット、 34……感光体ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 5/00 - 5/50 H04N 1/40 - 1/409 B41J 2/485 - 2/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像が形成される感光体を含む交換可能な
感光体手段と、上記潜像を現像する交換可能であり、上
記感光体とは別体な現像手段とを有する画像形成装置で
あって、上記感光体手段の階調特性を発生する第１の階調特性発
生手段と；上記現像手段の階調特性を発生する第２の階調特性発生
手段と；上記発生された感光体手段の階調特性と上記発生された
現像手段の階調特性とから得られる合成階調特性に従っ
て、画像データに階調変換処理を施す階調変換処理手段
と；を有することを特徴とする画像形成装置。