JP2995865B2 - デジタル画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタルプリンタ、デジタル複写機などの
反転現像系電子写真式のデジタル画像形成装置に関す
る。

［従来の技術］ 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などの反
転現像系電子写真プロセスを有するデジタル画像形成装
置が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（すなわち
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61−2259
7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１対１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、トナーの特性などが絡み合って、再現すべ
き原稿濃度と再現された画像濃度（以下、画像再現濃度
という。）とは正確には比例せず、本来得られるべき比
例特性からずれた特性を示す。上記比例特性からずれた
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
の関係が上記比例特性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。

ところで一方、画像濃度に影響を与える他の要因とし
て感光体およびトナーの特性から、温度・湿度等の外部
環境の変化によって、現像の際に感光体のトナー付着量
が、変化するという現象がある。一般的には、高温高湿
の環境ではトナーの付着量が増え、低濃度部から中間濃
度部までのγ特性の傾きが大きくなり再現画像が濃くな
り、また低温低湿の環境ではトナーの付着量が減り、低
濃度部から中間濃度部までのγ特性の傾きが小さくなり
再現画像が薄くなることが知られている。

このように環境の変化によって再現画像の濃度が変化
するといった問題があり、この問題を解決して画像濃度
を安定させるために、一般の電子写真式の複写機やプリ
ンタにおいては、最大画像濃度を一定に制御する濃度コ
ントロールが行われている。

上記濃度コントロールとして一般的に採用されている
方法について、第５図に図示した、感光体ドラム41と現
像器ローラ45rとを含む画像形成部の模式図を参照して
説明する。

第５図において、感光体ドラム41には、放電電位V_Cの
帯電チャージャ43が対向して設置される。帯電チャージ
ャ43のグリッドにはグリッド電位発生ユニット243によ
り負のグリッド電位V_Gが印加されている。グリッド電位
V_Gと、帯電直後であってレーザ露光前の感光体ドラム41
の表面電位V_Oとの関係はほぼV_O＝V_Gと見なせるので、感
光体ドラム41表面の電位V_Oはグリッド電位V_Gにより制御
できる。なお、帯電直後であってレーザ露光前の感光体
ドラム41の表面電位V_Oは、表面電位計であるV_Oセンサ44
により検知される。なお、レーザ露光後であってもその
露光量が最小であるとき（後述の本実施例においては、
レーザダイオード露光量レベル（以下、LD露光量レベル
EXLという。）が０であるとき）の感光体ドラム41の表
面電位も上記表面電位V₀となる。

まず、レーザ露光前において、帯電チャージャ43によ
って感光体ドラム41には負の表面電位V_Oが、また、現像
バイアス発生ユニット244により現像器45rのローラには
低電位の負のバイアス電位V_B（|V_B|＜|V_O|）が、与えら
れる。すなわち、現像スリーブ表面電位はV_Bである。

レーザ露光によって感光体ドラム41上の照射位置の電
位が低下して表面電位V_Oから、静電潜像の減衰電位、す
なわちレーザ露光後の表面電位V_Iへ遷移する。なお、以
下において、最大露光量のときの表面電位V_IをV_Imとい
う。

上記減衰電位V_Iが現像バイアス電位V_Bよりも低電位に
なると、現像器45rのスリーブ表面に運ばれてきた負電
荷を有するトナーが感光体ドラム41上に付着する。ここ
で、表面電位V_Oと現像バイアス電位V_Bの差は大きすぎて
も小さすぎてもよくなく、また、トナー付着量は、現像
電圧ΔＶ＝|V_B−V_I|が大きいほど多い。一方、減衰電位
V_Iは、同じ露光量であっても表面電位V_Oが変化するにつ
れて変化する。そこで、例えば、表面電位V_Oと現像バイ
アス電位V_Bの差を一定にしつつ、表面電位V_O及び現像バ
イアス電位V_Bを変化すれば、現像バイアス電位V_Bと表面
電位V_Iとの差が変化するので、トナー付着量を変えるこ
とができ、濃度を制御することができる。

この種の濃度コントロールは、表面電位V_Oと現像バイ
アス電位V_Bをマニュアル的又は自動的に変化させること
によって最大濃度を一定にするという形で行われてい
る。

自動濃度コントロールでは、まず感光体ドラム41の表
面に濃度コントロールの基準となる基準トナー像を形成
し、感光体ドラム41近傍に設けられたAIDCセンサ210に
よって、基準トナー像からの反射光量を検出して基準ト
ナー像の画像再現濃度を測定する。このAIDCセンサ210
によって検出された検出値はプリンタ制御部201に入力
され、このAIDCセンサ210からの検出値と所定の数値と
の比較結果に応じて、プリンタ制御部201はV_G発生ユニ
ット243及びV_B発生ユニット244を駆動する。

この際、画像の背景部のカブリや二成分現像剤におけ
るキャリアの感光体への付着を防止するため、従来では
表面電位V₀と現像バイアス電位V_Bの差を一定に保ちつつ
濃度コントロールを行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、グリッド電位V_Gとバイアス電位V_Bを変化さ
せて濃度を自動的に制御する場合、他にも考慮すべき点
がある。

デジタル画像形成装置、特にフルカラーのデジタル画
像形成装置においては、かぶりの除去は重要な課題の一
つである。このかぶりは、グリッド電位V_Gと現像バイア
ス電位V_Bに基本的に依存するので、かぶりを防止するた
めには、これら両電位を適切に制御するようにすればよ
い。かぶりは主として感光体の耐久劣化による表面電位
V₀の低下によって発生するので、グリッド電位V_Gを変更
して、初期の表面電位V₀を維持するように制御すれば、
かぶりの発生を防止することができる。

また、かぶり除去は、自動濃度制御に影響しないよう
にしなければならないという問題点があった。

さらに、中間調画像の場合、いわゆるγ補正と呼ばれ
る階調補正への影響を考慮しなければならない。一般
に、感光体の感光特性や、トナーの特性、湿度、温度な
どの使用環境などにより、再現すべき原稿画像の読取濃
度と再現された画像の濃度とは比例しないいわゆるγ特
性を有するので、予め再現画像の忠実度が上るように読
取濃度データに対する露光量データの補正を行う階調補
正（γ補正）が必要である。しかしながら、グリッド電
位V_Gとバイアス電位V_Bを変化させる場合、γ特性もこれ
に対応して変化するので、変化したγ特性に対応したγ
補正を行わない限り中間調画像再現の忠実度が低下して
しまうという問題点があった。

本発明の目的は、自動濃度制御、階調補正、および、
かぶり除去を統合的に行えるデジタル画像形成装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るデジタル画像形成装置は、 帯電チャージャのグリッド電位と現像器のバイアス電
位とをそれぞれ所定の基準値に設定した状態で感光体上
に形成した基準トナー像の濃度を検出する濃度検出手段
と、 かぶり除去レベルを設定するためのかぶり除去レベル
設定手段と、 上記濃度検出手段によって検出された上記基準トナー
像の濃度と、上記かぶり除去レベル設定手段によって設
定されたかぶり除去レベルに基づいて、予め決定された
上記グリッド電位と上記バイアス電位との複数の組み合
わせの中から、かぶりを除去しかつ最大濃度を一定に保
持する組み合わせを選択して画像再現濃度の調整を行う
制御手段と、 上記制御手段によって選択された上記グリッド電位と
上記バイアス電位とに基づいて、再現される画像におい
て所定の階調特性が得られるように予め決められた階調
補正データを用いて入力された画像情報に対して階調補
正を行う階調補正手段と、 上記階調補正手段から出力される画像情報に応じた光
量で上記感光体に光を照射する露光手段とを備えた反転
現像系電子写真式のデジタル画像形成装置において、 上記階調補正手段は、上記制御手段によって選択され
た上記グリッド電位がその調整可能範囲の最大値である
ときに、階調補正データを上記かぶり除去レベル設定手
段によって設定されたかぶり除去レベルに応じて変更す
ることを特徴とする。

［作用］ 以上のように構成することにより、上記階調補正手段
は、上記制御手段によって選択された上記グリッド電位
がその調整可能範囲の最大値であるときに、階調補正デ
ータを、上記かぶり除去レベル設定手段によって設定さ
れたかぶり除去レベルに応じて変更する。

従って、上記制御手段によって選択された上記グリッ
ド電位がその調整可能範囲の最大値であるときにかぶり
を除去できない場合に、階調補正データを、上記かぶり
除去レベル設定手段によって設定されたかぶり除去レベ
ルに応じて変更することによって、かぶりを除去するこ
とができるとともに、所定の階調特性を持った画像を安
定にプリントすることができる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明に係る一実施例の
デジタルカラー複写機について以下の順序で説明する。

（ａ）デジタルカラー複写機の構成 （ｂ）画像信号処理 （ｃ）反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度制
御とかぶり除去と階調補正 （ｄ）プリンタ制御のフロー （ｅ）自動かぶり除去 本実施例のデジタルカラー複写機は、最大濃度が一定
になるように、再現される画像濃度を制御し、かつ強度
変調方式でプリントを行う反転現像系電子写真プロセス
を有するデジタルカラー複写機において、あるグリッド
電位V_Gについて、ユーザーが再現画像を見て適当である
と判断した４段階のかぶり除去レベルLBK0〜３を設定す
ることができる２ビットのかぶり入力スイッチを設ける
とともに、AIDCセンサ210の検出値に対応して（V_B,V_G）
を変化させる際に、グリッド電位V_Gが調整可能範囲の最
大値に達していないときはγ補正テーブルを変更するこ
となくグリッド電位V_Gを高くして所望の階調特性が得ら
れるように濃度調整を行い、またグリッド電位V_Gが調整
可能範囲の最大値に達しているときは上記かぶり除去レ
ベルLBKに応じてγ補正テーブルを変更して所望の階調
特性が得られるように濃度調整を行うことを特徴として
いる。

（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断面図である。このデジタルカラー
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複写
部200とに大きく分けられる。

イメージリーダ部100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で光電変換
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、画像信号処理部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８ビットの階調データに変換され、
同期用バッファメモリ30に記憶される。

次いで、複写部200において、プリントヘッド部31
は、入力される階調データに対して感光体の階調特性に
応じた階調補正（γ補正）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半導体レーザを発光させる（第
４図参照）。

階調データに対応してプリントヘッド部31から発生さ
れるレーザビームは、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。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により一様に帯電されている。この状
態で露光を受けると、感光体ドラム41上に原稿の静電潜
像が形成される。シアン、マゼンタ、イエロー、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
されたトナー像は、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、感光
体上の所定領域に所定光量で露光をうけて現像された基
準トナー像のトナー付着量は、AIDCセンサ210により光
学的に検知される。すなわち、基準トナー像に斜めから
光が入射され、基準トナー像からの反射光が検出され
る。上記トナー付着量はトナー像からの反射光強度から
測定される。

上記印字過程は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、
シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色について繰り返
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、複写紙は、分離爪47を作動させることによ
って転写ドラム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によりその先端がチャッキングされ、転写時に
位置ずれが生じないようにしている。

第２図は、実施例に係るデジタルカラー複写機の制御
系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
信号によってドライブ入出力装置（以下、ドライブI/O
という。）103を介して露光ランプ12を制御し、また、
ドライブI/O103およびパラレル入出力インターフェース
装置（以下、パラレルI/Oという。）104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
バスを介して接続されている。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のそれぞれ
とバスを介して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、画像信号処理部20に入力されて処
理される。

複写部200には、複写動作一般の制御を行うプリンタ
制御部201が備えられる。

CPUを備えるプリンタ制御部201には、制御用のプログ
ラムが格納された制御ROM202と、γ補正データを含むγ
補正テーブルなどの各種データが格納されたデータROM2
03とが接続される。プリンタ制御部201は、これらROM20
2,203のデータによってプリント動作の制御を行う。

プリンタ制御部201は、感光体ドラム41の表面電位V_O
を検知するV_Oセンサ44、感光体ドラム41の表面に付着す
る基準トナー像のトナー付着量を光学的に検出するAIDC
センサ210や、現像器45a〜45d内におけるトナー濃度を
検出するATDCセンサ211、温度センサ212および湿度セン
サ213の各種センサからのアナログ信号が入力される。
なお、AIDCセンサ210は、第５図に示すように配置され
る。

さらに、プリンタ制御部201には、かぶり除去のレベ
ルを設定するための２ビットのかぶり入力スイッチ214
と、各色のカラーバランスレベルを設定するための各４
ビットのカラーバランススイッチ216と、感光体特性の
ロット依存性を表す３ビットの感光体ロットスイッチ21
8が、それぞれI/O215,217,219を介して接続される。４
ステップのかぶり入力値は、本実施例ではDIPスイッチ
によりサービスマンまたはユーザーが設定するが、操作
パネル221からパラレルI/O222を介して入力してもよ
い。また、操作パネル221でのキー入力によって、パラ
レルI/O222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、各センサ44,210〜213、操作パ
ネル221、各入力スイッチ214,216,218、およびデータRO
M203からのデータによって、制御ROM202の内容に従っ
て、複写制御部231と表示パネル232とを制御し、さら
に、AIDCセンサ210による自動、若しくは、操作パネル2
21への入力による手動の濃度コントロールを行うため、
パラレルI/O241およびドライブI/O242を介して帯電チャ
ージャ43のグリッド電位V_Gを発生するV_G発生用高圧ユニ
ット243および現像器45a〜45dの現像バイアス電位V_Bを
発生するV_B発生用高圧ユニット244を制御する。

プリンタ制御部201は、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受信される画像濃度信号に基づ
いて、γ補正テーブルの格納されているデータROM203の
内容を参照してドライブI/O261およびパラレルI/O262を
介して半導体レーザドライバ263を制御している。半導
体レーザ264は半導体レーザドライバ263によって、その
発光が駆動される。階調表現は、半導体レーザ264の発
光強度の変調により行う。

（ｂ）画像信号処理 第３図は、CCDカラーイメージセンサ14から画像信号
処理部20を介してプリンタ制御部201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20においては、CCDカラーイメージセ
ンサ14によって光電変換された画像信号は、A/D変換器2
1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でシェーディング補正される。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光データであるた
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、アンダーカラー除
去・墨加刷回路24で、余計な黒色の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にて、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データにそれぞれ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において行った後、プリンタ
制御部201に出力する。

第４図は、プリンタ制御部201における画像データ処
理のブロック図である。

ここで、画像信号処理部20からの８ビットの画像デー
タは、インターフェース部251を介して、ファーストイ
ン・ファーストアウトメモリ（以下、FIFOメモリとい
う。）252に入力される。このFIFOメモリ252は、主走査
方向の所定の行数分の画像の階調データを記憶すること
ができるラインバッファメモリであり、イメージリーダ
部100と複写部200との動作クロック周波数の相違を吸収
するために設けられる。FIFOメモリ252のデータは、γ
補正部253に入力される。詳細後述するように、データR
OM203のγ補正テーブルのγ補正データがプリンタ制御
部201内のレーザ露光制御部220からγ補正部253に送ら
れ、γ補正部253は、入力データ（ID）を補正して出力
レベルをD/A変換部254に送る。

D/A変換部254は、入力されたデジタルデータをアナロ
グ電圧に変換した後、変換後のアナログ電圧を増幅器25
5、可変減衰器266、ドライブI/O261及び半導体レーザド
ライバ263を介して、半導体レーザダイオードLDを有す
る半導体レーザ264に出力し、これによって半導体レー
ザ264を上記デジタルデータに対応した強度で発光させ
る。ここで、可変減衰器266の減衰量は、レーザ露光制
御部220から入力されるゲイン切換信号に応じて、８段
階で変化され、これによって、半導体レーザ264が発光
するレーザ光の電力が８段階で変化される。

さらに、クロック発生器270a,270bは互いに異なるク
ロック周波数を有する各クロック信号を発生し、それぞ
れスイッチSWのａ側、ｂ側及びパラレルI/O262を介して
半導体レーザドライバ263に出力する。なお、スイッチS
Wは、レーザ露光制御部220から出力されるクロック切換
信号によって切り換えられ、これによって、上記各クロ
ック信号が選択的に半導体レーザドライバ263に入力さ
れる。

（ｃ）反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度制
御とかぶり除去と階調補正 第８図は、上述の従来の技術の項において記述した、
感光体ドラム41上の表面電位V₀と現像バイアス電位V_Bと
の差が一定になるように濃度コントロールする従来例の
デジタルカラー複写機における、光量−濃度特性、画像
再現特性、γ補正特性及び画像読取特性を含むセンシト
メトリーを示すグラフである。

なお、上記第８図及び以下において参照する第９図、
第10図及び第13図において、画像再現濃度IDは、原稿濃
度ODが０であっても用紙の下地の濃度IDuが測定されて
いる。また、第８図の光量−濃度特性における特性301
はグリッド電位V_G＝570Vと現像バイアス電位V_B＝345Vの
ときの特性であり、また、特性302はグリッド電位V_G＝7
00Vと現像バイアス電位V_B＝450Vのときの特性であり、
さらに、特性303はグリッド電位V_G＝900Vと現像バイア
ス電位V_B＝620Vのときの特性である。ここで、γ補正特
性T2、T6及びT10をそれぞれ、第８図の第１象限に図示
した目標の画像再現特性を得ることができるように、上
記光量−濃度特性301、302及び303に基づいて公知の通
り予め作成することができる。

なお、第８図における各特性のグラフは、詳細後述す
る本実施例における第１表のγ補正テーブルT2,T6及びT
10に対応している。

ところで、デジタル画像形成装置、特にフルカラー画
像形成装置においては、かぶりの除去は重大な課題であ
り、このかぶりの発生原因としては感光体ドラム41の感
光特性の劣化による未露光時の表面電位V₀の低下（以
下、感光体の表面電位V₀の低下という。）、及び現像剤
の劣化が考えられる。前者の対策としてはグリッド電位
V_Gを上昇させ、表面電位V₀を初期の値と一定にする方法
がある。しかしながら、後者の原因による生じたかぶり
を除去するためには、グリッド電位V_Gを上昇させても、
かぶりの除去効果は少ないことが知られており、対策と
しては、現像剤を交換することによってかぶりを除去す
ることができる。

本発明に係る本実施例は、前者の原因により生じたか
ぶりを除去するための対策を講じたデジタルカラー複写
機を提供するものである。

まず、感光体の未露光時の表面電位V₀の低下が再現さ
れる画像に及ぼす影響について、説明する。

本発明者の実験によれば、従来例のデジタルカラー複
写機において、感光体の感光特性の劣化により表面電位
V₀が低下し、|V₀−V_B|が150V以下になった場合、かぶり
が生じている。

また、あるグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組
み合わせを選択したときに、それに対応するγ補正テー
ブルは感光体の初期特性として得られるグリッド電位V_G
−未露光時の表面電位V₀特性に基づいて作成されている
ので、同一のグリッド電位V_Gに対して表面電位V₀が初期
状態から低くなった場合、第９図の初期状態の特性321
とV₀低下時の特性322に示すように、レーザ露光量レベ
ルEXLを０から大きい方向に変化したときに始めて画像
が再現されるときの画像再現開始光量a₁がa₁′に低下し
ている。これによって、かぶりが生じるとともに、画像
再現性も変化する。

第９図に図示した光量−濃度特性に対して、ある一つ
のγ補正特性を用いてγ補正したときの画像再現特性を
第10図に示す。

第10図から明らかなように、感光体の表面電位V₀が初
期状態から低下したときハイライト部の濃度が高くな
り、フルカラー画像ではそれが色のにごりとなって再現
される。また、ハイライト部分で画像データの１階調毎
の画像再現濃度の差が大きくなりいわゆる疑似りんかく
が発生する。

そこで、本実施例においては、AIDCセンサ210の検出
値に対応して（V_B,V_G）を変化させる際に、さらにグリ
ッド電位V_Gについて、ユーザーが再現画像を見て適当で
あると判断した４段階のかぶり除去レベルLBK0〜３を２
ビットのかぶり入力スイッチにより設定するとともに、
グリッド電位V_Gが調整可能範囲の最大値（本実施例にお
いては、1000Vであり、V_G発生ユニット243の出力トラン
スの最大出力電圧である。）に達していないときはγ補
正テーブルを変更することなくグリッド電位V_Gを高くし
て所望の階調特性が得られるように濃度調整を行い、ま
た、グリッド電位V_Gが調整可能範囲の最大値に達してい
るときは上記かぶり除去レベルLBKに応じてγ補正テー
ブルを変更して所望の階調特性が得られるように濃度調
整を行う。

AIDCセンサ210の検出値に対応して（V_B,V_G）を変化さ
せる際に、グリッド電位V_Gが調整可能範囲の最大値に達
していないときは、第11図に示すように、グリッド電位
V_GをV_Gi（初期状態の感光体の感光特性により表面電位V
₀を得るときのグリッド電位）からV_Gp（感光体の感光特
性の劣化により表面電位V₀が低下したときすなわち耐刷
後に初期状態と同一の表面電位V₀を得るために必要なグ
リッド電位）に高くすることによって、初期状態と同じ
表面電位V₀を得ることができ、このとき、|V₀−V_B|は初
期状態と同じ値となるので、かぶりを除去することがで
きる。また、光量−濃度特性における画像再現開始光量
は、初期状態とほぼ同じになるので、同一のγ補正テー
ブルを用いても階調特性は変化しない。

第12図は初期状態と、耐刷後のかぶり補正前と、耐刷
後のかぶり補正後における、光量に対する、感光体ドラ
ム41の表面電位V_Iの特性を示すグラフである。第12図に
おいて、特性361は初期状態の当該特性であり、特性362
は耐刷後のかぶり補正前の当該特性であり、特性363は
耐刷後のかぶり補正後の当該特性である。

第12図から明らかなように、耐刷後にグリッド電位V_G
を上昇させることによってかぶり補正を行い、表面電位
V₀を初期状態とほぼ同一にすることによって、初期状態
とほぼ等しい光量−表面電位V_I特性を得ることができ
る。

上述のようにグリッド電位V_Gを高くすることによっ
て、完全にかぶりを除去することができるが、グリッド
電位V_Gが調整可能範囲の最大値に達しているときはかぶ
りを除去することができない。しかしながら、耐刷後の
階調再現性の変化に対しては、本実施例のようにγ補正
テーブルを変更することによって所定の階調性を保持し
て元の画像を再現することができる。また、後述する方
法でγ補正テーブルを作成することにより、ある程度か
ぶりを除去することもできる。

以下に具体的なかぶり除去のためのγ補正テーブルの
作成方法について説明する。

例えば、V_G発生ユニット243の出力電圧であるグリッ
ド電位V_Gの調整可能範囲が500Vから1000Vまでであっ
て、当該発生ユニット243の出力トランスのタップ切り
換えにより10Vステップでグリッド電位V_Gを設定するこ
とが可能であるとする。一般に、グリッド電位V_G−表面
電位V₀特性はほぼ１の傾きの直線性を有しており、耐刷
後に表面電位V₀が低下した場合であってもこの特性は変
化しない。ここで、例えば、表面電位V₀の30Vの低下に
対して１ステップのかぶり除去レベルを設定する。

本発明者の実験によれば本実施例のデジタルカラー複
写機において、初期特性としてグリッド電位V_Gが最大の
1000Vであるとき、感光体ドラム41上の表面電位V₀は910
Vであった。

次いで、かぶり除去レベルの１ステップ分、すなわち
30Vが低下したときの感光体の感度特性を、実測又は近
似式から得る。この感光体の感度特性から、光量−現像
電圧ΔＶ特性を求め、さらに、この特性に現像効率を掛
け合わせて光量−トナー付着量特性を得る。一方、トナ
ー付着量−濃度特性から光量−再現画像濃度特性を得
る。なおこのときの画像再現開始光量は初期状態のそれ
よりも小さい。上記得られた光量−画像再現濃度特性か
ら所望の階調特性を得ることができるγ補正特性を公知
の通り求める。

以上のようにして求められた本実施例のγ補正特性な
どを含むセンシトメトリーを示すグラフを第13図に示
す。第13図の第２象限の光量−濃度特性において、特性
371は、AIDC処理において基準パターン潜像を現像させ
て検出された基準画像のトナー付着量が0.18mg/cm²であ
ってかぶり入力スイッチ214によって設定されるかぶり
除去レベルLBKが０のときの特性であり、特性372は同様
な方法で検出されたトナー付着量が0.18mg/cm²であって
かぶり入力スイッチ214によって設定されるかぶり除去
レベルLBKが１のときの特性である。

第13図から明らかなように、感光体の感光特性の変化
によって表面電位V₀が低下した場合であっても、画像再
現開始光量はa₂からa₂′に低下する。しかしながら、か
ぶり入力スイッチ214を用いてかぶり除去レベルLBKを０
から１に切り換え、これによってγ補正テーブルをT11
からT12に変更することによって、かぶりを除去するこ
とができ、第13図の第１象限に図示した所定の画像再現
特性を得ることができる。

第14図に第13図の第３象限に図示したγ補正特性の低
濃度部の拡大図を示す。

第14図において、画像読取データRDが０から４までの
範囲は原稿の下地の濃度に相当し、原稿の汚れやしみを
取り除くために、この範囲において画像を再現しないの
が望ましい。しかしながら、レーザ露光量レベルEXLを
０にしてしまうと、感光体の表面電位V₀のわずかな変動
に対して画像再現開始光量が変化したときに、隣接する
各データの差が大きいので、上述の疑似りんかくのノイ
ズが発生するおそれがある一方、再現しない濃度レベル
に対してレーザ露光量を大きく与え過ぎるとかぶりが発
生する。

この疑似りんかくとかぶりを防止するために、第15図
の改善されたγ補正特性T12′を用いることが望まし
い。第14図においてγ補正特性T11からT12に変更したと
き、上述のように画像再現開始光量が低下してしまうの
で、γ補正特性T12′においては、画像再現開始光量
ａ′以下のγ補正特性の傾きを大きくしてγ補正特性T1
1とほぼ同じ傾きとしかつ互いにほぼ平行となるように
γ補正特性を設定している。これによって、かぶりをほ
ぼ完全に除去することができ、疑似りんかくを防止する
ことができる。

第６図は、本実施例において、感光体ドラム41上に形
成される基準画像の各濃度レベル、すなわち、AIDCセン
サ201によって検出される各濃度検出レベルLBAにおける
グリッド電位V_G、未露光時の表面電位V₀、現像バイアス
電位V_B及び最大光量で露光したときの表面電位V₁mの変
化を示す図式的なグラフである。第６図において、V_G,V
₀,V_B,V₁mの添字の最後に、AIDCセンサ201によって検出
される濃度検出レベルLBAの添字を付している。また、
最大光量で１ドットを照射したときの各電位の変化を、
示す。

第７図に原稿濃度OD＝５の場合に同一の現像バイアス
電位V_Bについて示すように、本実施例においては、AIDC
センサ210の検出レベルLBAに対応してバイアス電位V_B5
を決定するとともに、グリッド電位V_Gについても、ユー
ザーが設定したかぶり除去レベルLBK0〜３に対応して４
段階V_G50〜V_G53で変化させている。

第１表は、本実施例において設定される（V_B,V_G）の
組のデータの例を示す。なお、本実施例において、現像
バイアス電位V_Bとグリッド電位V_Gは負であるが、第１表
では簡単のため絶対値で示される。

第１表において、「検出されたトナー付着量」は、上
記基準トナー像の作像条件のもとで作像された基準トナ
ー像についてAIDCセンサ210によって測定されたトナー
付着量であり、「現像効率」はこのトナー付着量に対し
て次式で定義される。

ここで、目標のトナー付着量を得るために必要な現像
電圧ΔVd（以下、設定現像電圧という。）は、次式で表
される。

本実施例においては、目標のトナー付着量は1mg/cm²
であり、第１表において、このときの設定現像電圧ΔVd
を示している。

第１表に示すように、同一の現像バイアス電位V_Bに対
して、かぶり除去レベルLBKを変化したときの各隣接す
るグリッド電位V_G間の変化ΔV_Gは、低い現像バイアス電
位V_Bでは20Vと小さく、高い現像バイアス電位V_Bでは30
V、40Vと順次大きくしている。現像バイアス電位V_B毎に
ΔV_Gを変化させてあるのは、第11図に示すように高いグ
リッド電位V_Gのときと低いグリッド電位V_Gのときでは感
光体の耐刷による表面電位V₀の低下レベルが異なるた
め、現像バイアス電位V_Bとグリッド電位V_Gが大きいとき
ほど表面電位V₀の低下が大きいことを考慮している。

第１表に示すように、AIDCセンサ210の検出値は、そ
の大きさを基に最左欄に示す０〜11の濃度検出レベルLB
Aに対応させられ、各濃度検出レベルLBAに対応して、グ
リッド電位V_Gを500Vから1000Vまで変化させ、また現像
バイアス電位V_Bを280Vから710Vまで変化させるととも
に、グリッド電位V_Gが最大の1000Vではない場合に、感
光体の表面電位V₀の低下によってかぶりが生じたとき、
かぶり入力スイッチ214を用いてかぶり除去レベルLBKを
０から１、２又は３に切り換え、これによって、グリッ
ド電位V_Gを高く設定して、かぶりを除去するとともに、
所望の階調特性が得られるようにする。

さらに、本実施例においては、濃度検出レベルLBAが1
1であってグリッド電位V_Gが調整可能範囲の最大値（100
0V）であるとき、感光体の表面電位V₀の低下によってか
ぶりが生じたとき、かぶり入力スイッチ214を用いてか
ぶり除去レベルLBKを０から１、２又は３に切り換え
て、これによって、それぞれγ補正テーブルをT11からT
12、T13又はT15に変更してかぶりを除去するとともに、
所望の階調特性が得られるようにすることができる。ま
た、濃度検出レベルLBAが10であり、かつかぶり除去レ
ベルLBKが２であるときであって、グリッド電位V_Gが最
大値であるとき、感光体の表面電位V₀の低下によってか
ぶりが生じたとき、かぶり入力スイッチ214を用いてか
ぶり除去レベルLBKを２から３に切り換えて、これによ
って、それぞれγ補正テーブルをT10からT14に変更し、
かぶりを除去するとともに、所望の階調特性が得られる
ようにすることができる。

すなわち、本実施例においては、かぶり除去レベルLB
Kが０であるときに濃度検出レベルLBAが０から11までに
対応して合計11個のγ補正テーブルT0乃至T11が予めデ
ータROM203に格納されるとともに、グリッド電位V_Gが調
整可能範囲の最大値であるときにかぶりが生じたときの
対策用に４個の別のγ補正テーブルT12乃至T15が予めデ
ータROM203に格納されている。

例えば、第13図の第２象限に図示したように感光体の
表面電位V₀が低下して光量−濃度特性が372のようにな
った場合、かぶり入力スイッチ214を用いてかぶり除去
レベルLBKを０から１にする。これによって、γ補正テ
ーブルT12を用いてγ補正し、結果として、第13図の第
１象限に図示した画像再現特性が得られる。

以下、本実施例のデジタルカラー複写機について本発
明に係る濃度コントロール動作について説明する。

本実施例の反転現像系電子写真プロセスにおいては、
従来例と同様に、画像再現濃度はグリッド電位V_Gと現象
バイアス電位V_Bにより自動的に制御される。

一方、所定の露光量での画像へのトナー付着量はAIDC
センサ210により検出される。すなわち、本実施例にお
いては、グリッド電位V_G＝600V、現像バイアス電位V_B＝
400V、レーザ露光量レベルEXL＝120の条件（以下、基準
トナー像の作像条件という。このとき、レーザ露光後の
表面電位V_I＝300Vであり、現像電圧ΔＶ＝|V_B−V_I|＝10
0Vである。）のもとで、感光体ドラム41の濃度制御の基
準となる基準トナー像を形成し、感光体ドラム41近傍に
設けられたAIDCセンサ210によって、基準トナー像の正
反射光と散乱反射光とを検出し、それぞれの検出信号は
プリンタ制御部201に入力され、ここで両検出信号の差
からトナー付着量が求められる。

そこで、この検出値に対応して、感光体ドラム41の表
面電位V_O、すなわちグリッド電位V_Gと現像バイアス電位
V_Bを変化させれば最大濃度レベルでのトナー付着量を一
定に保持し、もしかぶりが生じればかぶり入力スイッチ
214を用いてかぶり除去レベルを変化し、これによっ
て、上述のように、グリッド電位V_Gを高く設定し又はγ
補正テーブルを変更する。従って、かぶりを除去するこ
とができるとともに所望の階調特性を得ることができる
ように自動濃度制御を行うことができる。

例えば、感光体感度、相対湿度などの環境の変化によ
りトナー帯電量が変化するが、グリッド電位V_Gと現像バ
イアス電位V_Bを変化させて最大濃度を自動的に一定に保
つことができ、もしかぶりが生じた場合であっても、上
述のようにグリッド電位V_Gを高く設定し又はγ補正テー
ブルを変更して、かぶりを除去することができるととも
に、所望の階調特性を得られるように自動濃度制御を行
うことができる。

（ｄ）プリント制御のフロー 以下では、プリンタ制御部201におけるプリント動作
について、プリンタ制御部201の制御フローのメインル
ーチンを示す第16図を参照して説明する。

まず、ステップS1においてプリンタ制御部201内の初
期設定を行った後、ステップS2において操作パネル221
の入力処理を行う。次いでステップS3において操作パネ
ル221のプリントスイッチ（図示せず。）がオンされた
か否かが判断される。プリントスイッチがオンされてい
ないときは（ステップS3においてNO）ステップS2に戻
り、プリントスイッチがオンされるまで待機状態とな
る。

一方、プリントスイッチがオンされたとき（ステップ
S3においてYES）、ステップS4において各種センサが検
出するデータを入力してプリンタ制御部201内のRAMに記
憶するセンサ入力処理を行った後、ステップS5において
各種スイッチのデータを入力してプリンタ制御部201内
のRAMに記憶するスイッチ入力処理を行う。次いで、ス
テップS6においてAIDC処理が実行される。このAIDC処理
においては、グリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bをそ
れぞれ所定の標準値に設定した後、感光体ドラム41上に
所定の検出画像パターンを作像して、その画像パターン
のトナー付着量を画像再現濃度を、AIDCセンサ211によ
って測定し、プリンタ制御部201内のRAMに取り込む。

次いで、ステップS7においてγ補正テーブル選定処理
を行う。このγ補正テーブル選定処理においては、ま
ず、シアンの複写処理を行うときはシアンのかぶり除去
レベルLBKCをかぶり除去レベルLBKとし、マゼンダの複
写処理を行うときはマゼンダのかぶり除去レベルLBKMを
かぶり除去レベルLBKとし、イエローの複写処理を行う
ときはイエローのかぶり除去レベルLBKYをかぶり除去レ
ベルLBKとし、黒色の複写処理を行うときは黒色のかぶ
り除去レベルLBKKをかぶり除去レベルLBKとする。次い
で、上記AIDC測定処理において測定されたトナー付着量
に対応する濃度検出レベルLBAと、上記かぶり除去レベ
ルLBKに基づいて、第１表からグリッド電位V_Gと現像バ
イアス電位V_Bとγ補正テーブル（T0からT15までの16個
のテーブルのうちの１つ）を選択する。さらに、ステッ
プS8において、上記選択されたグリッド電位V_Gと現像バ
イアス電位V_Bとγ補正テーブルに基づいて公知の複写動
作が行われる。

次いで、ステップS9において複写動作が終了したか否
かが判断され、終了しているときは（ステップS9におい
てYES）、ステップS2に戻り、一方、終了していないと
きは（ステップS9においてNO）ステップS7に戻る。

第17図は、第16図のステップS5のスイッチ入力処理の
サブルーチンの処理フローを示す。

第17図に示すように、まず、ステップS51乃至S54にお
いてそれぞれ、各色のかぶり入力スイッチ214からシア
ン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）
のかぶりレベルスイッチコードを入力し、それぞれ、LB
KC,LBKM,LBKY,LBKKとしてプリンタ制御部201内のRAMに
記憶する。さらに、ステップS55において、その他のス
イッチ入力を記憶した後、メインルーチンにリターンす
る。

（ｅ）自動かぶり除去 以上に説明した実施例では、かぶり除去レベルは、ユ
ーザーが再現画像を見てかぶり入力スイッチ214により
４段階に設定するようにした。しかし、かぶり除去レベ
ルを自動的に設定できればユーザーの使い勝手が向上す
る。

そこで、以下に説明する変形実施例では、AIDCセンサ
210を用いて各現像器45a〜45dのかぶり量を検出して０
〜３の４段階のかぶり除去レベルLBKを自動的に設定す
ることにより、かぶり除去可能なグリッド電位V_Gを選択
させるようした。

かぶり量検出のため、上述のAIDCセンサ210による基
準トナー像のトナー付着量検出と同時に、感光体上にAI
DCレベル検出用の基準領域とは別の領域において所定の
微弱発光量（例えば、半導体レーザの最小発光量）で露
光を行わせて、第２の基準トナー像を形成し、AIDCセン
サ210の検出値V_AIDCを求める。例えば、第18図に示すよ
うに感光体上のかぶり量に対応して検出値V_AIDCが変化
する。そこで、第18図に示したように、トナー付着量の
検出値を例えば４つの区間KK0〜KK3に分け、各区間に対
してかぶり除去レベルLBK＝０〜３を対応させておけ
ば、各色ごとに検出値V_AIDCから自動的にかぶり除去レ
ベルLBKが設定できることになる。

これにより、AIDCセンサ210を２つの用途に有効に使
用でき、かぶりの自動除去ができるとともに階調特性も
一定に保てるので、良質の画像を安定して再現できる。
また、かぶり除去のため感光体等の寿命をシステム的に
長くできるのでデジタルカラー複写機のランニングコス
トを低下できるという利点がある。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、最大濃度が一定
になるように制御を行い、かぶりが生じたときはグリッ
ド電位を高く設定することによってかぶりを除去し、か
つ所定の階調補正データを用いて入力された画像情報に
対して階調補正を行う反転現像系電子写真式のデジタル
画像形成装置において、濃度制御によって選択されたグ
リッド電位がその調整可能範囲の最大値であるときにか
ぶりを除去できない場合に、階調補正データを設定され
たかぶり除去レベルに応じて変更するので、かぶりを除
去することができるとともに、所定の階調特性を持った
画像を安定にプリントすることができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のデジタルカラー複写機
の全体の構成を示す断面図、 第２図は第１図のデジタルカラー複写機の制御系のブロ
ック図、 第３図は、第２図の画像信号処理部のブロック図、 第４図は第２図のプリンタ制御部の画像データ処理系の
ブロック図、 第５図は第１図の感光体ドラムの回りに配置された装置
を図式的に示す図、 第６図は第２図のAIDCセンサの検出レベルに対応した感
光体ドラムの電位変化を図式的に示す図、 第７図は本実施例において現像バイアス電位V_Bを一定に
保ってグリッド電位V_Gを変化させたときの感光体ドラム
の電位変化を図式的に示す図、 第８図は従来例のデジタルカラー複写機の光量−濃度特
性、画像再現特性、γ補正特性及び画像読取特性を含む
センシトメトリーを示すグラフ、 第９図は従来例のデジタルカラー複写機において未露光
時の感光体ドラムの表面電位V₀が初期状態から低下した
ときの光量−濃度特性を示すグラフ、 第10図は従来例のデジタルカラー複写機において未露光
時の感光体ドラムの表面電位V₀が初期状態から低下した
ときの画像再現特性を示すグラフ、 第11図は従来例のデジタルカラー複写機において未露光
時の感光体ドラムの表面電位V₀が初期状態から低下した
ときのグリッド電位V_G−表面電位V₀特性を示すグラフ、 第12図は従来例及び本実施例のデジタルカラー複写機に
おいて未露光時の感光体ドラムの表面電位V₀が初期状態
から低下したとき及びそのときにかぶり補正を行ったと
きの光量−表面電位V₀特性を示すグラフ、 第13図は本実施例のデジタルカラー複写機においてかぶ
り補正したときの光量−濃度特性、画像再現特性、γ補
正特性及び画像読取特性を含むセンシトメトリーを示す
グラフ、 第14図は第13図に図示したγ補正特性の低濃度部を示す
グラフ、 第15図は本実施例の改善されたγ補正特性の低濃度部を
示すグラフ、 第16図は第２図のプリンタ制御部の制御フローのメイン
ルーチンを示すフローチャート、 第17図は第16図のスイッチ入力処理のサブルーチンを示
すフローチャート、 第18図は本発明に係る変形例の自動かぶり除去における
かぶり除去レベルの設定を示すかぶり量に対するAIDCセ
ンサの出力特性を示すグラフである。 20……画像信号処理部、 31……プリントヘッド、 41……感光体ドラム、 43……帯電チャージャ、 45a,45b,45c,45d……現像器、 201……プリンタ制御部、 203……データROM、 210……AIDCセンサ、 214……かぶり入力スイッチ、 243……V_G発生ユニット、 244……V_B発生ユニット、 253……γ補正部、 242,261……ドライブI/O、 241,262……パラレルI/O、 264……半導体レーザ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ 1/407 (72)発明者 山田 孝信 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式 会社内 (72)発明者 内藤 芳一 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式 会社内 (56)参考文献 特開 平１−196347（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157758（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259378（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−260067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−206843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−260767（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 15/04 120

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電チャージャのグリッド電位と現像器の
   バイアス電位とをそれぞれ所定の基準値に設定した状態
   で感光体上に形成した基準トナー像の濃度を検出する濃
   度検出手段と、 かぶり除去レベルを設定するためのかぶり除去レベル設
   定手段と、 上記濃度検出手段によって検出された上記基準トナー像
   の濃度と、上記かぶり除去レベル設定手段によって設定
   されたかぶり除去レベルに基づいて、予め決定された上
   記グリッド電位と上記バイアス電位との複数の組み合わ
   せの中から、かぶりを除去しかつ最大濃度を一定に保持
   する組み合わせを選択して画像再現濃度の調整を行う制
   御手段と、 上記制御手段によって選択された上記グリッド電位と上
   記バイアス電位とに基づいて、再現される画像において
   所定の階調特性が得られるように予め決められた階調補
   正データを用いて入力された画像情報に対して階調補正
   を行う階調補正手段と、 上記階調補正手段から出力される画像情報に応じた光量
   で上記感光体に光を照射する露光手段とを備えた反転現
   像系電子写真式のデジタル画像形成装置において、 上記階調補正手段は、上記制御手段によって選択された
   上記グリッド電位がその調整可能範囲の最大値であると
   きに、階調補正データを、上記かぶり除去レベル設定手
   段によって設定されたかぶり除去レベルに応じて変更す
   ることを特徴とするデジタル画像形成装置。