JP3013441B2 - 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圧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△Ｖ＝|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］ ところが、上述のように、再現画像の濃度を一定とさ
せるために、表面電位V₀と現像バイアス電位V_Bの差を一
定に保ちつつ感光体ドラム表面電位V_Oおよび現像バイア
スV_Bを変化させて濃度コントロールを行う際に、上記表
面電位V₀を誘起させるグリッド電位V_Gと現像バイアス電
位V_Bがそれぞれ、各発生ユニット243,244の出力電圧の
調整可能範囲の最小値であるときに、感光体ドラム41の
感光特性の変化又は環境の変化などにより、所望の最大
濃度よりも高い最大濃度で再現される場合（以下、第１
の問題点という。）がある。また、上記グリッド電位V_G
と現像バイアス電位V_Bがそれぞれ、上記調整可能範囲の
最大値であるときに、感光体ドラム41の感光特性の変化
又は環境の変化などにより、再現される画像の最大濃度
が所望の最大濃度に達しない場合（以下、第２の問題点
という。）がある。上記第１と第２の問題点が生じると
き、所望の階調特性を得ることができず、原稿に対して
常に一定の階調再現性を持った再現画像を得ることがで
きないという問題点があった。

本発明の目的は、グリッド電位V_Gと現像バイアスV_Bを
変化させて濃度コントロールを行うデジタル画像形成装
置において、グリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bがそ
れぞれ、各発生ユニット243,244の出力電圧の調整可能
範囲の最大値、又は最小値であって所望の階調特性を得
られない場合であっても、所望の階調特性を得ることが
でき、原稿に対して所定の階調再現性を持った再現画像
を安定に得ることのできるデジタル画像形成装置を提供
することにある。

［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、 上記濃度検出手段によって検出された濃度に基づい
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、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、上記濃度検出手段によって検出
された濃度が上記制御手段によってカバーしうる濃度範
囲を超えた場合に、濃度範囲の限界で選択されるグリッ
ド電位と現像バイアス電位の組み合わせを変更せずに、
階調補正データを上記濃度検出手段によって検出された
濃度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、上記濃度検出手段によって検出された濃度が上記制
御手段によってカバーしうる濃度範囲を超えた場合に、
濃度範囲の限界で選択されるグリッド電位と現像バイア
ス電位の組み合わせを変更せずに、階調補正データを上
記濃度検出手段によって検出された濃度に応じて変更す
る。

従って、上記濃度制御を行う際に、上記濃度検出手段
によって検出された濃度が上記制御手段によってカバー
しうる濃度範囲を超えた場合であっても、階調補正デー
タを上記検出された濃度に応じて変更することによっ
て、所定の階調特性を得ることができる。これによっ
て、原稿に対して常に所定の階調再現性を持った画像を
安定にプリンタすることができる。

［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
御と階調補正 （ｄ）プリンタ制御のフロー 本実施例のデジタルカラー複写機は、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、AIDCセンサ210で測定さ
れた基準トナー像のトナー付着量に基づいて、帯電チャ
ージャ43のグリッド電位V_Gと現像器45a乃至45dの現像バ
イアス電位V_Bを変化させて画像再現濃度の調整を行う際
に、グリッド電位V_Gの調整可能範囲の最大値と現像バイ
アス電位V_Bの調整可能範囲の最大値の組み合わせのと
き、並びにグリッド電位V_Gの調整可能範囲の最小値と現
像バイアス電位V_Bの調整可能範囲の最大値（本実施例に
おいて280V）の組み合わせのときであって、上記基準ト
ナー像のトナー付着量に対応する濃度が、濃度コントロ
ールによってカバーしうる濃度範囲を超えた場合に、上
記トナー付着量から測定される濃度検出レベルLBAに対
応させて所望の階調特性が得られるようにγ補正テーブ
ルを変更する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
機の全体構成を次す断面図である。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、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、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
ロ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、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、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
御と階調補正 第７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７図及び以下において参照する第11図及
び第12図において、画像再現濃度IDはプリントされた用
紙の下地の濃度を加えた絶対濃度（炭酸カルシウムの白
色板の反射濃度を０としている。）で示しており、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７図の光量−濃度特性における特性DC
2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DC6はグリッド電位V_G
＝700V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DC10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７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DC2、DC6及びDC10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７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。

第８図は従来例のデジタルカラー複写機のγ補正特性
を示すグラフであり、特性301は小さいグリッド電位V_G
と現像バイアス電位V_Bの組み合わせのときのγ補正特性
であり、特性302は大きいグリッド電位V_Gと現像バイア
ス電位V_Bの組み合わせのときのγ補正特性である。

第８図から明らかなように、大きいグリッド電位V_Gと
現像バイアス電位V_Bの組み合わせのとき（特性302）に
中間調部の光量の比較的低く設定しており、一方、小さ
いグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組み合わせの
とき（特性301）に中間調部の光量を比較的高く設定し
ている。

ところで、最大の光量におけるトナー付着量は、グリ
ッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bを出力する各発生ユニ
ット23,244内の出力トランスの出力電圧の調整可能範囲
によって制御可能な現像効率（詳細後述するように、基
準トナー像についてAIDCセンサ210によって測定された
トナー付着量に対して、（トナー付着量）／（現像電圧
ΔＶ＝|V_B−V_I|）で定義される。）の範囲が限定される
が、中間調部においてγ補正テーブルを変化することに
よって、さらに広い現像効率のふれ幅の範囲で、画像を
所定の階調度で再現することができる。特に、フルカラ
ー複写機の場合、色再現性を重視するようは写真原稿
は、色分解すればほとんど中間調のデータであるので、
第９図に示すように白色から黒色までの階調の直線性を
保持するような画像再現特性を用いるよりも、第10図
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように中間調部の再現濃度を保
持するような画像再現特性を用いる方が、カラーバラン
スに優れかつ良好な色再現性を得ることができる。

そこで、本発明に係る本実施例においては、目標のト
ナー付着量を得るために必要な現像バイアス電位V_Bとグ
リッド電位V_Gが、その調整可能範囲を超えた領域におい
ては、現像バイアス電位V_Bとグリッド電位V_Gをそれぞれ
所定の最大値又は最小値に保持しつつ、そのときの現像
効率に応じて所望の階調特性営が得られるようにγ補正
テーブルを変更することを特徴としている。

本実施例では１つのバイアス電位V_Bに１つのグリッド
電位V_Gを対応させ、（V_B,V_G）の設定値をAIDCセンサ210
の検出値に対応した濃度検出レベルLBAに対応させて変
化させるとともに、グリッド電位V_Gの調整可能範囲の最
大値（本実施例において1000Vである。）と現像バイア
ス電位V_Bの調整可能範囲の最大値（本実施例において71
0V）の組み合わせのとき、並びにグリッド電位V_Gの調整
可能範囲の最小値（本実施例において500Vである。）と
現像バイアス電位V_Bの調整可能範囲の最小値（本実施例
において280V）の組み合わせのとき、濃度検出レベルLB
Aに対応させて所望の階調特性が得られるようにγ補正
テーブルを変更する。

ところで、一般に、トナー付着量−濃度特性は、高い
付着量側においてその特性の傾きが小さくなるので、ト
ナー付着量の変化よりも最大濃度の変化が小さくなるの
で、トナー付着量が目標値に達しなくても最大濃度に対
して与える影響は少ないといえる。むしろ、トナー付着
量−濃度特性の非線形性から光量−濃度特性が変化し、
ここで、特に中間調部から高濃度部までにおいて当該特
性が変化するので、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再現される画像の階調性を保持す
ることが必要となる。

第11図は、本実施例のデジタルカラー複写機において
最小のグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組み合わ
せのときの光量−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
であり、第12図は、本実施例のデジタルカラー複写機に
おいて最大のグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組
み合わせのときの光量−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
グラフである。

なお、第11図及び第12図において図示したγ補正特性
T0,T0a,T0b並びにT11,T11a,T11bは、後述する第１表の
各γ補正テーブルに対応している。また、第11図におい
て、光量−濃度特性における特性DC0,DC0a及びCD0bはそ
れぞれ、γ補正特性T0,T0a,T0bに対応しており、さら
に、第12図において、光量−濃度特性における特性DC1
1,DC12及びDC13はそれぞれ、γ補正特性T11,T11a,T11b
に対応しかつ画像再現特性IRC11,IRC12及びIRC13に対応
している。

第11図から明らかなように、最小のグリッド電位V_Gと
現像バイアス電位V_Bの組み合わせのとき、すなわち現像
効率が高い場合には、最大光量を下げることによってト
ナー付着量を低下させることができるので、再現濃度特
性に影響を与えることなしに、安定な色再現特性を得る
ことができる。すなわち、第１の問題点を解決すること
ができる。

また、第12図から明らかなように、最大のグリッド電
位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組み合わせのとき、すなわ
ち現像効率が低い場合には、最大濃度は低下するが、再
現される画像の中間調部を同一の濃度で再現するので、
カラーバランスにほとんど影響を与えることなしに、安
定な色再現特性を得ることができる。すなわち、上記第
２の問題点を解決することができる。

従って、本実施例においては、現像剤の環境による変
化によって、現像効率が変化し、グリッド電位V_Gと現像
バイアス電位V_Bの組み合わせが最大値又は最小値の組み
合わせでありかつ所望の階調特性が得られない場合であ
っても、γ補正テーブルを変更することによって、安定
した色再現特性を得ることができ、特に、再現される画
像の中間調部において良好な階調性が得られる。

また、上記の効果を得るために、各発生ユニット243,
244の出力トランスを取り替えて、グリッド電位V_Gと現
像バイアス電位V_Bの調整可能範囲を広げた場合に比較
し、当該出力トランスのコストを軽減することができ
る。例えば、各発生ユニット243,244の出力トランスに
おけるグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの切り換え
ステップ数が同一であれば、本実施例においては、１ス
テップ毎の出力電圧の変化を小さくすることができるの
で、グリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bについて細か
い濃度制御を行うことができるという利点がある。

さらに、グリッド電位V_Gは元来感光体ドラム41の耐圧
特性や帯電チャージャ44の性能によって規制され、一般
に1000V以内で使用している。従って、トナー付着量を
制御する場合の下限の現像効率は、おのずと決定される
が、本実施例においては、それよりも低い現像効率にお
いても画像される画像の色再現性を、問題が生じない所
定の範囲で安定に保持することができる。

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す
る現像効率である。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、AIDCセンサ210の検出値は、そ
の大きさを基に最左欄に示す０〜15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と現像バイアス電位V_Bの最小の組み
合わせのときに濃度検出レベルLBAが２未満であるとき
上記濃度検出レベルに応じてγ補正テーブルT0a又はT0b
を選択し、また、グリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_B
の最大の組み合わせのときに濃度検出レベルLBAが13を
超えるとき上記濃度検出レベルに応じてγ補正テーブル
T11a又はT11bを選択する。

すなわち、本実施例においては、グリッド電位V_Gと現
像バイアスV_Bの最小の組み合わせに対して、３つの異な
るγ補正テーブルT0,T0a,T0bが予めデータROM203に格納
され、グリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの最大の組
み合わせに対して、３つの異なるγ補正テーブルT11,T1
1a,T11bが予めデータROM203に格納されている。

なお、第１表において、（V_G,V_B）の組み合わせを変
更して行う濃度コントロールによってカバーしうる濃度
範囲は濃度検出レベルLBAが２から13まであり、その濃
度範囲の外側は、本発明に係るγ補正テーブルの変更に
よって所定の階調性を得る濃度範囲である。

例えば、第11図の第２象限に図示したように、光量−
濃度特性が特性DC0bであるときは、γ補正テーブルT0b
を用いてγ補正することにより、第11図の第１象限に図
示した画像再現特性が得られる。また、例えば、第12図
の第２象限に図示したように、光量−濃度特性が特性DC
13であるときは、γ補正テーブルT11bを用いてγ補正す
ることにより、第12図の第１象限に図示した画像再現特
性IRC13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と現像
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、もしグリッド電位V_G及び現像バイアス電位
V_Bが調整可能範囲を超えたときγ補正テーブルを変更し
て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、相対湿度などの環境の変化によりトナー帯電
量が変化して現像効率が変化したとき、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、もしグリッド電位V_G及び現像バ
イアス電位V_Bが調整可能範囲を超えたときγ補正テーブ
ルを変更して、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
制御のフローについて、プリンタ制御部201の制御フロ
ーを示す第６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、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210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S5においてγ補正テーブル選定処理
が行われ、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（T0b,T0a,T0からT11,T11a,T11b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S6
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高遂の複写動作が
行われる。

次いで、ステップS7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S7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S7においてNO）ステップS5に戻る。

なお、本実施例においては、上記の階調補正方法、上
記の濃度調整方法、及び上記のγ補正テーブルなどを用
いているが、本発明はこれに限らず、他の階調補正方
法、他の濃度調整方法、及び他のγ補正テーブルを用い
てもよい。

［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、検出
された基準トナー像の濃度が上記濃度制御によってカバ
ーしうる濃度範囲を超えた場合に、濃度範囲の限界で選
択されるグリッド電位と現像バイアス電位の組み合わせ
を変更せずに、階調補正データを上記検出された濃度に
応じて変更する。

従って、上記濃度制御を行う際に、上記濃度検出手段
によって検出された濃度が上記制御手段によってカバー
しうる濃度範囲を超えた場合であっても、所定の階調特
性を得ることができる。これによって、原稿に対して常
に所定の階調再現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図のプリンタ制御部の制御フローを示すフ
ローチャート、 第７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８図は従来例のデジタルカラー複写機のγ補正特性を
示すグラフ、 第９図は従来例のデジタルカラー複写機の画像再現特性
の一例を示すグラフ、 第10図（Ａ）はデジタルカラー複写機の好ましい画像再
現特性の一例を示すグラフ、 第10図（Ｂ）はデジタルカラー複写機の好ましい画像再
現特性の別の例を示すグラフ、 第11図は本実施例のデジタルカラー複写機において最小
のグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組み合わせの
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12図は本実施例のデジタルカラー複写機において最大
のグリッド電位V_Gと現像バイアス電位V_Bの組み合わせの
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、 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.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/043 Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｚ 15/06 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ Ｈ０４Ｎ 1/29 (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４−207667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−177158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46,1/60 G03G 15/00

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、 上記濃度検出手段によって検出された濃度に基づいて、
   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、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、上記濃度検出手段によって検出さ
   れた濃度が上記制御手段によってカバーしうる濃度範囲
   を超えた場合に、濃度範囲の限界で選択されるグリッド
   電位と現像バイアス電位の組み合わせを変更せずに、階
   調補正データを上記濃度検出手段によって検出された濃
   度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。