JP3031422B2

JP3031422B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3031422B2
Application number: JP2401121A
Authority: JP
Inventors: 川朋子小; 司尚史庄
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH04213470A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録画像光を感光体に
投影して感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現
像して可視画像を形成する、電子写真方式の、複写機や
プリンタなどの、画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像にトナ−を付着させることによ
り画像を得る電子写真方式の画像形成装置において、感
光体の荷電特性，光電特性などの、環境変化や経時劣化
などによる変化や、現像に用いる現像剤の特性の変化
や、現像プロセスそのものの特性の変化により、最終的
に得られる画像の状態は不安定なものとなってしまう。
このような状況の中で、安定した画像を継続的に得る為
に、従来からプロセスコントロ−ルが行なわれている。
従来の方法は、プロセスコントロ−ルのためのパタ−ン
を感光体上に形成し、それにＬＥＤを光源とする光を照
射しその反射光量をフォトセンサにより検知するもので
あった（例えば特開平１−２０６３６８号公報）。この
方法は、画像形成をアナログ光学系により行っている画
像形成装置に於いても使用されている方法で、ある程度
広さを持ったパタ−ンについてその平均濃度を検知する
ものである。平均化した濃度を得ることができること
は、その濃度情報に基づいてトナ−濃度等をコントロ−
ルする際には細部の再現状況よりも全体的な濃度状態が
知りたいので、合理的な検知手段であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像品質に影
響するのは、濃度などの平均的な状態だけではなく、よ
り詳細な状態、例えば濃度の均一性，粒状性，ムラ，方
向性，ドット形状の均一性などもある。特に、原稿画像
をＣＣＤなどの撮像手段で画像電気信号に変換し、それ
をデジタル画像デ−タに変換して、デジタル画像デ−タ
をレ−ザプリンタなどのデジタル記録装置で記録するデ
ジタル複写機、あるいは、外部あるいは内部で生成され
たデジタル画像デ−タを記録するレ−ザプリンタなどの
デジタル記録装置では、小さなドット単位での再現が問
題になり、従来のアナログ画像形成装置の場合に比較し
て、細部の再現状態が全体の画像の再現状態に直接反映
する。したがって、記録画像の、より細部の画像の記録
濃度，均一性等々の情報を知る必要があるが、これらは
従来の方法では検出できない。

【０００４】また、実際に画像形成を行う場合、二層あ
るいはそれ以上のトナ−層が形成されることは珍しくな
い。画像の再現を考える上でトナ−が多層に付着してい
ることは、その部分の画像濃度という点では問題とはな
らないが、全体の画質を考えた場合には、重要な問題と
なる。よって、トナ−付着量を直接測定して階調再現性
をコントロ−ルする方法が提案された。

【０００５】この方法は正確であるが、レ−ザを用いる
ため高価になり、また装置全体が大きくなるという欠点
があった。

【０００６】本発明は、特に高価で大きな装置を要せ
ず、より細部の画像の記録濃度品質を検出して常に最適
な階調再現特性のコントロ−ルをすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の発明は、画像信号
を受け取りガンマ変換を施す画像処理手段(50)；およ
び、画像処理手段(50)が出力する画像信号に対応して、
一様に帯電された感光体(9)に静電潜像を形成し、それ
をトナ−で現像する画像形成装置において、感光体(9)
上にテスト用の複数ｍ個のパタ−ンを形成し、それをト
ナ−で現像した後、各パターンの複数ｎ点の反射濃度
を、スリット(38b)を介して測定する濃度検出手段(3
8)；および、濃度検出手段(38)の測定した反射濃度より
各パターンのトナ−付着量に相当する値(S)を求め、複
数のパターンの該値(Sm)に対応して画像処理手段(50)の
ガンマ変換の特性曲線を選択する制御手段(51,56)；を
備える。

【０００８】なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述
する実施例の対応要素又は対応事項を示す。

【０００９】

【作用】図１２に、典型的な階調再現曲線を示す。電子
写真方式で画像を得る画像形成装置の場合、入力デ−タ
と最終画像の階調再現の様子は、その間の各プロセスの
階調特性を反映したものになる。図１２に示した階調再
現曲線はこの各プロセスを分解した形で書いたもので、
入力されたデ−タが画像処理部，書き込み部，現像，転
写，定着を経て最終画像が得られる時の各段階での階調
再現特性を表わしたものである。

【００１０】ここで、最終的な階調再現曲線といわれる
のは、第一象限に示されているものである（ア）。第四
象限は、画像処理系の階調再現曲線で、入力デ−タが画
像処理手段(50)のガンマ変換部，中間調処理部で変換さ
れる時の特性を示している（エ）。第三象限は、画像形
成部の階調再現曲線で、画像処理手段(50)からの出力
を、書き込み部で変調し、潜像を書き込み、現像し、感
光体上にトナ−像が得られる際の特性が示されている
（ウ）。第二象限は、転写，定着部の階調再現曲線で、
現像後のトナ−像が転写，定着を経て最終画像が得られ
る時の階調再現特性を示している（イ）。このようにし
て、第一象限に示されている、入力デ−タと上記の工程
を経て得られた最終画像との関係が成り立つ。

【００１１】したがって、この最終階調再現特性として
どのようなものが欲しいかにより、第四象限，第三象
限，第二象限の特性をコントロ−ルし、望みの階調再現
特性を得ることができる。また、環境の変化や経時の特
性変化により、第四象限から第二象限のいずれかの特性
が変化した場合、他の特性を変えることにより最終画像
の階調再現特性を維持することができる。

【００１２】本願の発明によれば、環境変化や経時特性
変化により図１２の第三象限(ウ)の階調再現特性に効い
ている何らかの特性が変化した場合の、感光体(9)上の
トナ−付着量の変化を感光体(9)上にテストパタ−ンを
形成し現像後のトナ−付着量をスリット(38b)を介して
反射光量を測定したデ−タより求めるので、より狭い領
域での濃度を検出しうる。よって、特に高価で大きな装
置を要せず感光体(9)上のトナ−像の細部の情報を得ら
れる。また、得られたデ−タを第四象限(エ)に特性が示
してある画像処理手段(50)にフィ−ドバックしてガンマ
変換の特性曲線を選択するので、常に最終画像特性とし
て適切な特性が得られるようにコントロ−ルすることが
でき、これにより画像品質の優れた画像を得られる。

【００１３】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１４】

【実施例】本願の発明の一実施例の本体機構を図１に、
電気系統を図２に示す。これはデジタル複写機でありそ
の機構部は、主に原稿１の画像を読み取る画像読取部３
０と、記録紙に画像を記録する画像記録部４０に分けら
れる。

【００１５】原稿１は、プラテン（コンタクトガラス）
２の上に置かれ、露光ランプ３により照明される。原稿
１の反射光は第１ミラ−４ａ，第２ミラ−４ｂ，第３ミ
ラ−４ｃ，レンズアレイＬＥＮを経て、ラインイメ−ジ
センサであるＣＣＤ５に入射する。露光ランプ３と第１
ミラ−４ａ，第２ミラ−４ｂと第３ミラ−４ｃはそれぞ
れキャリッジＣａｒ１，Ｃａｒ２に搭載されており、原
稿１の読み取り時にはキャリッジ駆動モ−タ２３により
右から左へ駆動され、プラテン２に置かれた原稿１の全
面を走査する。ＣＣＤ５は、多くのＣＣＤ素子が１列に
並んでいて外部から与えられたクロックに従って各素子
から電荷がシリアルに出力される。

【００１６】原稿１の反射光はＣＣＤ５により電気信号
に変換され、画像読取部３０および画像処理部５０でシ
ェ−ディング補正，ガンマ変換，中間調再現処理等の必
要な処理を施され、画像記録部４０のＬＤ（レ−ザダイ
オ−ド）ドライブ回路であるドット発生装置４１に入力
される。

【００１７】ＬＤドライブ回路は、ＬＤ（レ−ザダイオ
−ド）ユニット３１のＬＤ（レ−ザダイオ−ド）を付勢
し、ＬＤユニット３１からは変調回路４２により変調さ
れたレ−ザ光が出射される。ＬＤユニット３１から出射
されたレ−ザ光はポリゴンミラ−（回転多面鏡）６で反
射されｆθレンズ７，ミラ−８を経て、回転している感
光体ドラム９に結像照射される。

【００１８】ポリゴンミラ−６は、ポリゴンモ−タ１０
の回転軸に固着されており、ポリゴンモ−タ１０は一定
速度で回転しポリゴンミラ−６を回転駆動する。ポリゴ
ンミラ−６の回転により、レ−ザ光は感光体ドラム９の
回転方向（時計方向）と垂直方向、すなわちドラム軸に
沿う方向にラスタ−走査される。

【００１９】感光体ドラム９は、電気的に接地された導
電性基盤上に光導電層を設けたものであり、感光体ドラ
ム９の表面は、図示しない負電圧の高圧発生装置に接続
された帯電チャ−ジャ１１により一様に帯電させられた
後、画像記録部４０から照射されるレ−ザ光のオン／オ
フに応じて、そのオン／オフパタ−ンに対応する電位分
布が形成される。また、レ−ザ光は書き込むべき画像の
走査位置の画素の黒／白に対応してオン／オフするよう
に変調されているので、感光体ドラム９上に形成される
電位分布は記録する画像の濃淡分布と一致する。これに
より感光体ドラム９の表面に原稿１の濃淡に応じた静電
潜像が形成され、この静電潜像を現像ユニット１２によ
り現像すると、感光体ドラム９の表面にトナ−像が形成
される。一方、カセット１６に収納された記録紙１７
は、給紙コロ１８の給紙動作により繰り出され、レジス
トロ−ラ２０により所定のタイミングで感光体ドラム９
方向に送られる。記録紙１７が感光体ドラム９の下部を
通過する間、転写チャ−ジャ１３の作用によりトナ−像
が記録紙１７に転写され、分離チャ−ジャ１４の作用に
より記録紙１７が感光体ドラム９より剥離される。

【００２０】剥離された記録紙１７は、定着ユニット２
１に送られ、そこで転写されていたトナ−が記録紙１７
に固着され、トナ−が固着された記録紙１７はトレイ２
２に排出される。

【００２１】また、転写後も感光体表面に残留したトナ
−は、クリ−ニングユニット１５に備わったブラシ１５
ａおよびブレ−ド１５ｂによって除去され、更に除電ラ
ンプＱＬで感光体表面が全面露光され、次回の複写プロ
セスに備えられる。

【００２２】上述のデジタル複写機は、二つのモ−ド
（通常モ−ド，チェックモ−ド）で動作しうる。通常モ
−ドにおいては、上述のように動作する。

【００２３】チェックモ−ドにおいては、原稿の画像デ
−タに基づくドット発生を行う前に、テスト用パタ−ン
の形成とそのマイクロ濃度の測定が行なわれる。まず、
コントロ−ル部５１の指示に従って、ドット発生装置４
１にはテスト用パタ−ン信号が送られる。これにより、
原稿画像デ−タが感光体９に書込まれる代りに、テスト
検知用のパタ−ンが感光体９上に書き込まれる。感光体
９上のテスト検知用パタ−ンの静電潜像は、現像器１２
でトナ−により顕像化される。感光体上に形成されたト
ナ−像は、感光体９の回転に伴って移動し、マイクロ濃
度測定部３８を通過する。

【００２４】マイクロ濃度測定部３８では、照明手段に
より照明されたテスト検知用のパタ−ンのトナ−像の反
射光量を、マイクロスリットを通して、該パタ−ンのト
ナ−像（トナ−像パタ−ン）が通過する間に、一定クロ
ックに従ってマイクロ測定し、結果を画像処理部５０に
送る。

【００２５】マイクロ濃度測定部３８の光センサ部の構
成を図３に示す。この例では、フォトセンサ３８ａを副
走査方向（感光体９の回転軸に平行な方向）に配列して
いる。フォトセンサ３８ａの前方にはスリットを形成し
たスリット板３８ｂがあり、このスリット板３８ｂの前
方に集光レンズ３８ｃがあり、この集光レンズ３８ｃの
前方に入射口３８ｄがあって、この入射口３８ｄが、感
光体９の、パタ−ンが形成される領域（リング状）に対
向している。また、マイクロ濃度測定部３８の、感光体
回転方向奥側に、感光体９上のパタ−ンが形成される領
域を照明するための照明手段３８ｅが備わっており、こ
れが、感光体９上の測定範囲（スリット３８ｄの前方）
を均一に照明する。なお、スリット板３８ｂのスリット
幅は、後述するテスト検知用のパタ−ンの副走査方向の
幅より狭い幅としている。これにより細かな単位で濃度
を検出することができる。

【００２６】集光レンズ３８ｃにより平行光にされた感
光体９上の反射光は、スリット板３８ｂのスリットを通
ってフォトセンサ３８ａに至り、各部の反射光が電気信
号に変換される。これらの電気信号のレベルが反射光の
強度に対応する。

【００２７】テスト検知用のパタ−ンの例を図４に示
す。このパタ−ンはパワ−変調の場合のパタ−ン例であ
る。（ａ）は、感光体９上の潜像を感光体９に対して垂
直方向から見た図であり、斜線で示す部分が画像部であ
る。図４において上方のものより下方のものになるにし
たがってパワ−を強くしたものである。（ａ）は、２値
的に表わしたものであるが、実際には各パタ−ンは潜像
の深さ方向に違いがある。（ｂ）に、静電潜像の深さ
（表面電位）の様子を表わす。なお、点線は現像開始電
位とする。この実施例では、６種のパタ−ンをパワ−の
大きい順に副走査方向に並べたものであるが、システム
上可能な階調のなかから、階調再現特性をモニタ−する
のに十分な任意の数を選び任意の順番で並べたパタ−ン
を使用してもよい。また、図５に示すようなパタ−ン例
でもよい。これは、パルス幅変調の例である。

【００２８】図４に示すようなパタ−ン例をマイクロ濃
度測定部３８で測定したときに得られるデ−タの例を図
６に示す。１つのパタ−ンに対して測定するポイントの
数をｎとすると、得られるデ−タの数はｎ×ｍ（ｍはパ
タ−ン数）である。それぞれ８ビットのデ−タである。
得られたデ−タは画像処理部５０の付着量処理部５６に
フィ−ドバックされる。

【００２９】付着量処理部５６の構成を図７に示す。濃
度デ−タはコントロ−ル部５６０からデ−タ入力部５６
１に送られる信号に従って、加算器５６２に入力され、
１パタ−ン分のデ−タ（Ｄ₁₁〜Ｄ_1n）が加算される。そ
の結果は濃度合計を表わすデ−タＡとしてＬＵＴ（ルッ
クアップテーブル）５６５に入力される。また濃度デ−
タは、比較器５６３にも入力され、閾値発生装置５６８
より発せられた画像部と判定するための閾値Thrと比較
され、結果を加算器５６４に送る。加算器５６４では、
Thr以上であった場合の信号を加算することにより、１
パタ−ン内の画像部の幅に相当する値Ｂが得られる。Ａ
・Ｂとトナ−付着量Ｓの関係は予め求められておりＬＵ
Ｔ５６５に反映されているので、濃度合計を表わすデ−
タＡと１パタ−ン内の画像部の幅に相当する値Ｂとから
ＬＵＴ５６５にしたがって付着量を表わすデ−タＳが求
められる。このデ−タＳは比較器５６６に入力される。

【００３０】また比較器５６６には、コントロ−ル部５
６０からの信号によりアドレスを発生させる回路５７０
によって、デ−タの順序を表わす信号がアドレスとして
基準閾値発生装置５６９に送られ、これにしたがって基
準閾値Ｔmが入力される。比較器５６６ではデ−タＳと
基準閾値Ｔmの比較が行われ、比較結果のデ−タＲはＲ
ＡＭ５６７に書き込まれる。同様の処理を、Ｄ₁₁〜Ｄ_1m
までパタ−ンの数だけ繰り返し、ＲＡＭ５６７には基準
閾値Ｔmと付着量デ−タの大小を表わす信号として、デ
−タＲ₁〜Ｒ_mが書き込まれる。このデ−タにしたがって
ガンマ判定部５７１は、ガンマカ−ブを判定し、予めガ
ンマ判定部５７１のＲＯＭ５７１ｂ内に用意してあるガ
ンマ変換特性カ−ブの中の一つを選択し、これに対応す
る信号をコントロ−ル部５６０に出力する。この信号は
コントロ−ル部５１によりガンマ変換部５３に出力さ
れ、ガンマ変換カ−ブが決定される。

【００３１】ここで、付着量処理部５６の処理について
具体的に説明する。トナ−付着量検知に８個のパタ−ン
を使用したとして、それぞれのパタ−ンについての付着
量を表すデ−タをＳ₁〜Ｓ₈，それぞれのパタ−ンに対応
する基準閾値をＴ₁〜Ｔ₈とする。この基準閾値Ｔ₁〜Ｔ₈
は基準ガンマ曲線上のトナ−付着量検知に使用する８個
のパタ−ンに対応する値であり、基準ガンマ曲線は、図
８に示すガンマ変換後のデ−タに対する感光体９上のト
ナ−付着量をグラフに示した曲線ａである。今、デ−タ
Ｓ₁〜Ｓ₈を図８に示し、推定されるガンマ曲線をｂで表
す。８個のポイントでの値を比較することにより、両方
の曲線の位置関係を知ることになる。基準閾値Ｔmとト
ナ−付着量Ｓmを表すデ−タとの大小関係を表す値を、
仮にトナ−付着量が大きい場合は“１”とし、等しいか
あるいは小さい場合は“０”がＲＡＭ５６７に書き込ま
れるとすると図８に示した場合は、基準閾値とトナ−付
着量を表すデ−タとの大小関係を表す値Ｒ₁〜Ｒ₈には順
番に“０”，“０”，“０”，“１”，“１”，
“１”，“１”，“０”が代入される。

【００３２】次に、このデ−タを使用してガンマ判定部
５７１で処理が行われる。ガンマ判定部５７１は、予め
用意されたガンマ変換特性カ−ブが記憶されたＲＯＭテ
−ブル５７１ｂ，全体を制御するＣＰＵ５７１ａ等から
構成されている。ここで図９に、ＣＰＵ５７１ａのチェ
ックモ−ドにおける制御動作について示し説明する。す
なわち、Ａ部でｍ個のデ−タの総和Ｓumが計算され（ス
テップ１〜６）、Ｂ部でＳumの値に基づいてガンマ曲線
が図１０に示すガンマ変換特性カ−ブの中から選択され
る（ステップ７〜１１）。仮に、Ｔhr1＝６，Ｔhr1＝２
とすると上記の例の場合は、Ｓum＝４（＝０＋０＋０＋
１＋１＋１＋１＋０）であるから、ガンマ変換特性カ−
ブはｄが選択される。これは、前述した図１２に示した
階調再現曲線の第四象限のグラフ（エ）にあたるもので
ある。そして、選択されたガンマ変換特性カ−ブｄを表
す信号が図２のガンマ変換部５３にフィ−ドバックされ
る。

【００３３】また、中間調処理部５４にフィ−ドバック
する場合も同様にＲＡＭ５６７に書き込まれているデ−
タを中間調処理を行う際の閾値決定に使用する。

【００３４】なお、同様の処理を総和Ｓumを求めること
なく、パタ−ンマッチングにより行ってもよい。すなわ
ち、図１１に示すように予め現れうるパタ−ンの全てに
ついて選択するガンマ変換特性カ−ブを決めておき、そ
れと照らし合わせることにより処理に使用するガンマ変
換特性カ−ブを決めてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本願の発明によれ
ば、特に高価で大きな装置を要せず感光体(9)上のトナ
−像の細部の情報を得られ、また、環境変化や経時特性
変化による階調再現特性の変化に対して常に適切な階調
再現特性のコントロ−ルをし、画像品質の優れた画像を
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の発明の一実施例の機構部の概要を示す
横断面図である。

【図２】該実施例の電気系統の構成概要を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１に示すマイクロ濃度測定部３８のセンサ
−構成部の要素を示すブロック図である。

【図４】図１に示す感光体９に形成するテスト用のパ
タ−ン例の位置を示す平面図であり、（ａ）は感光体９
上の潜像を感光体９に対して垂直方向から見たものを、
（ｂ）は潜像の深さの様子を示す。

【図５】図１に示す感光体９に形成する、もう一つ
の、テスト用のパタ−ン例の位置を示す平面図であり、
（ａ）は感光体９上の潜像を感光体９に対して垂直方向
から見たものを、（ｂ）は潜像の深さの様子を示す。

【図６】図１に示すマイクロ濃度測定部３８で得られ
る濃度デ−タの一例を示す波形図である。

【図７】図２に示す付着量処理部５６の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】入力デ−タに対するトナ−付着量の関係を示
すグラフである。

【図９】図７に示すガンマ判定部５７１のガンマ判定
の処理内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１０】図７に示すＲＯＭ５７１ｂに予め記憶され
たガンマ変換特性カ−ブを示すグラフである。

【図１１】予め現れうるパタ−ンの全てに対応してガ
ンマ変換特性カ−ブを決定するエリアマップの一例を示
す平面図である。

【図１２】階調再現曲線を示すグラフである。

【符号の説明】

１：原稿２：コンタクトガラス３：照
明灯Ｃａｒ１：キャリッジ４ａ〜４ｃ：ミラ− ５：Ｃ
ＣＤ６：ポリゴンミラ− ７：ｆθレンズ８：ミ
ラ− ９：感光体１０：モ−タ１１：
メインチャ−ジャ１２：現像器１３：転写チャ−ジャ１４：
分離チャ−ジャ１５：クリ−ニングユニット１６：
記録紙カセット１７：記録紙１８：給紙コロ１９：
給紙コロ２０：レジストロ−ラ２１：定着ユニット２２：
排紙トレイ２３：キャリッジ駆動モ−タ２４：
原稿押え３０：画像読取部３１：ＬＤユニット３８：
マイクロ濃度測定部３８ａ：フォトセンサ３８ｂ：スリット板３８
ｃ：集光レンズ３８ｄ：入射口３８ｅ：照明手段４０：
画像記録部４１：ドット発生装置４２：変調回路５０：
画像処理部５１：コントロ−ル部５２：シェ−ディング補正部５３：ガンマ変換部５４：中間調処理部５５：テスト用パタ−ンデ−タ発生回路５６：付着量処理部５６０：コントロ−ル部５６
７：ＲＡＭ５７１：ガンマ判定部５７１ａ：ＣＰＵ５７
１ｂ：ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 H04N 1/407

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号を受け取りガンマ変換を施す画
像処理手段；および、該画像処理手段が出力する画像信
号に対応して、一様に帯電された感光体に静電潜像を形
成し、それをトナ−で現像する画像形成装置において、感光体上にテスト用の複数ｍ個のパタ−ンを形成し、そ
れをトナ−で現像した後、各パターンの複数ｎ点の反射
濃度を、スリットを介して測定する濃度検出手段；およ
び、該濃度検出手段の測定した反射濃度より各パターンのト
ナ−付着量に相当する値を求め、複数のパターンの該値
に対応して前記画像処理手段のガンマ変換の特性曲線を
選択する制御手段；を備えることを特徴とする画像形成装置。