JP3856976B2 - デジタル画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたデジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、原稿画像情報もしくはパーソナルコンピュータ等からの画像情報を電気信号に置き換えてレーザー露光を行う方式のデジタル画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いたデジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等のデジタル画像形成装置においては、感光体等の静電潜像担持体を帯電装置で帯電した後、スキャナー等で読み取った原稿画像情報もしくはパーソナルコンピュータ等からの画像情報を電気信号に置き換えてレーザー露光を行い静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置の現像剤(トナー)で現像して顕像化した後、その顕像(トナー像)を記録用紙等の転写材に転写し、定着装置で定着して画像形成を行っている。
【0003】
このようなデジタル画像形成装置において、良好な画像表現を維持した状態で、現像剤(トナー)の消費量を削減するトナーセーブモードを備えるものが提案されている。
例えば、特開平9−123524号公報記載の画像形成装置においては、トナーの消費量を削減するトナーセーブモードを設定した場合に、多値画像データを2値データに変換して出力し、面積階調処理によりリニアな階調表現を維持しつつ階調数を少なくする中間調処理により画像を形成するようにしている。
また、特開平9−326919号公報記載の画像形成装置においては、トナーの残量に応じてトナーセーブ処理を行い、データ数削減処理を行ったデータにより画像形成をするようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような画像形成装置では、トナーの消費量を抑えるためのトナーセーブモードが選択されると、原画像のデータを間引いて画像形成を行うため、小さいフォントの文字ではデータが欠落し、判別が不可能になってしまう。また、図6(a)は通常のベタ部、図6(b)はトナーセーブ時のベタ部を示しているが、トナーセーブ時のベタ部は網点状に表現されるため絵柄の階調が十分とれず不自然なものになってしまう。さらに図7(a)は通常の細線、図7(b)はトナーセーブ時の細線を示しているが、トナーセーブ時の細線は線幅が一定しなくなり、文字等の判別が困難になるという問題がある。
また、これらのようにドットを間引く方式ではベタ部も網点状となり、エッジ強調電界が生じてトナー付着量が増え、十分なトナーセーブ効果が得られない。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、トナーセーブモード選択時でも文字や絵柄の判別性を損なわずに画像形成を行うことができるデジタル画像形成装置を実現し、かつトナーの消費量を抑えて画像形成を行うことで画像形成装置のランニングコストの低減、トナー容器等の廃棄物の低減を図ることを目的とする。
さらに本発明は上記の目的に加えて、トナーセーブモード設定時においても通常の使用時と比べてデータを欠落させず違和感のない画像を得ることができるデジタル画像形成装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の手段は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより現像して顕像化する現像装置を備えたデジタル画像形成装置において、装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させる構成としたものである。
【0007】
本発明の第2の手段は、第1の手段のデジタル画像形成装置において、上記トナーセーブモードの選択時は、上記書き込み光学系のレーザー出力を、通常の書き込み時のレーザー出力よりも強めて露光する構成としたものである(請求項1)。
【0008】
本発明の第3の手段は、第1の手段のデジタル画像形成装置において、原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系のメモリに諧調補正用の複数のガンマカーブのデータを用意してあり、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常の濃度時のガンマカーブより1〜2段階濃いガンマカーブのデータを用いて作像される構成としたものである(請求項2)。
【0009】
本発明の第4の手段は、第1の手段のデジタル画像形成装置において、原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系はMTF補正処理を行う機能を有しており、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常よりも上記MTF補正処理が強調されて作像される構成としたものである(請求項3)。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作及び作用を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す図であって、デジタル複写機及びプリンターとして機能するデジタル画像形成装置の概略構成図である。また図2は図1に示すデジタル画像形成装置を電気的構成を含めて概略的に示すブロック図である。図1、図2において、このデジタル画像形成装置の構成としては、原稿Gの文字や絵柄等の画像を光学的に読み取る画像読み取り手段であるスキャナー1と、スキャナー1で読み取って電気信号に変換した画像信号を処理する読み取り処理部2と、読み取り処理部2で処理された画像信号に対して所定の補正等を行う画像処理部3と、画像処理部3によって処理された信号をレーザー光によって書き込むことができる信号に変換する書き込み処理部4と、書き込み処理部4から出力される書き込み信号に基づいてレーザー光による静電潜像担持体への書き込みを実行し、書き込まれた画像を顕像化する書き込み機構部(画像形成部)5と、これらの各部の制御を司る制御部6、及びオペレータもしくはユーザーが所望の画像形成を指示するための指示入力を実行する操作部7を備えている。また、プリンターとして用いるためにパーソナルコンピュータ等の外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する画像メモリ部8を備えている。
【0011】
画像読み取り手段として機能するスキャナー1は原稿Gを照明するための光源1−1と、原稿G面で反射した反射光をCCD(固体撮像素子)1−6に導く第1乃至第3のミラー1−2〜1−4及び結像レンズ1−5、並びにスキャナー1を副走査方向に走査するためのスキャナー駆動モータ1−7から主に構成され、原稿Gをコンタクトガラス1−8上に置いた状態で読み取り走査を実行する。
【0012】
読み取り処理部2は、原稿の読み取り走査時に必要なスキャナー駆動モータ制御クロック信号、CCD動作用タイミング信号、読み取り処理部2内や他の処理部で使用するタイミング信号を生成するタイミング生成部、CCD1−6からの信号のレベル調整、サンプルホールドを行うアナログ回路部、A/D変換部、シェーディング補正部、及び制御部6や他部との交信のためのCPUインターフェース(CPUI/F)部から構成されている。
また、画像処理部3は、変倍処理、フィルタ処理、及びガンマ補正処理等を行う部分であり、書き込み処理部4は書き込み主走査制御部、書き込み副走査制御部、半導体レーザー(LD)パワー制御部などから構成されている。
【0013】
書き込み機構部(画像形成部)5は、書き込み光学系5−1、ドラム状の感光体5−2、帯電装置5−3、現像装置5−4、転写装置5−5、クリーニング装置5−6、転写材搬送ローラー5−7、定着装置5−8などの各部から構成されている。
【0014】
制御部6は、中央制御装置としてのCPUと、CPUの動作プログラム及び固定データを記憶したROMとCPUのワークエリアとして機能すると共に動的なデータを記憶するRAMとからなるメモリ、及びI/O等からなり、デジタル画像形成装置の各部及び全体の制御を司る。また、操作部7からの入力信号によって各部の制御状態の変更や演算を実行する。
画像メモリ部8は、パーソナルコンピュータ等から送信された画像信号をページ順に蓄積し、制御部6の指示により書き込み系にデータを渡すものである。
【0015】
図1、図2の画像形成装置において、書き込み機構部(画像形成部)5では、感光体5−2の表面を帯電装置5−3により均一に帯電させ、画像データに応じて書き込み光学系5−1の半導体レーザー発光装置5−1−1からのレーザー光により露光を行う。このレーザー光はコリメータレンズ等を介して略平行光とされた後、光偏向手段である回転するポリゴンミラー5−1−2により反射され、fθレンズ等のレンズ系5−1−3を介して感光体5−2に照射され、感光体面をその軸方向(主走査方向)に走査する。そして画像信号に応じたレーザー光の強度変調(OFF,ON)により感光体面上にドット状の潜像を書き込む。また、このレーザー光の発光パルス時間をドット毎に制御して階調表現に用いる。
【0016】
このようにして感光体5−2上に書き込まれた静電潜像は、現像装置5−4の現像スリーブ5−4−1に担持された現像剤中の感光体電位と同極性の帯電トナーによって現像され、潜像が反転現像される。この現像動作にタイミングを合わせて、給紙トレイ5−7−1あるいは手差しトレイ5−7−2から記録用紙等の転写材5−10(5−10−1または5−10−2)が給紙され、搬送ローラー5−7を経て搬送経路5−7−3上を転写部まで搬送される。そして現像により顕像化された感光体5−2上のトナー像は、転写装置5−5により転写材5−10上に転写される。そしてトナー像が転写された転写材5−10は定着装置5−8に搬送され、定着装置5−8により加熱、加圧されてトナー像が転写材上に固定化される。一方、転写後の感光体上の転写残トナーは、クリーニング装置5−11のクリーニングブレード5−6によってクリーニングユニット内に掻き落されて感光体面が清掃され、清掃後の感光体5−2は次の画像形成に用いられる。
【0017】
ここで上記デジタル画像形成装置のトナーセーブ方式について説明する。トナーセーブモードを選択する際は、ユーザーが操作部7の操作パネルからトナーセーブモードを選択するか、あるいは外部のパーソナルコンピュータ等よりトナーセーブモードを選択して画像データを送信する。書き込みデータは通常と変わらないものが使われ、書き込み光学系5−1によりレーザー光による書き込みが行われ、感光体5−2上に静電潜像が形成される。そして制御系より現像装置5−4に対して通常より低い現像バイアスによって現像するように指示が出され、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させる(第1の手段)。このようにするとトナー付着量はベタ部、ライン部とも一様に減少するため、絵柄、文字とも通常時より判別性が低下することなく、良好なトナーセーブ効果が得られる。
【0018】
次に第2の手段(請求項1)の構成では、図1、図2に示した構成のデジタル画像形成装置において、トナーセーブモードが選択された場合には、通常より強いレーザー出力により露光するようにしている。これは第1の手段の方式によりトナーセーブモードの画像を形成すると現像ポテンシャルが狭くなるため、地肌部に近い低コントラスト部が現像されなくなってしまうからである。従ってトナーセーブモード選択時には通常より書き込みレーザー出力を強めることで低コントラスト部や細線も低ポテンシャル現像できるようにしている。
【0019】
ここで図3は感光体上で段階的に階調を変えて潜像電位を形成した場合の例を示しており、VD は白部電位(地肌部電位)、VL は黒部電位、VB は現像バイアス電位を示している。図3(a)は通常の現像バイアスで現像する場合、同図(b)はトナーセーブモード時の低い現像バイアス(低ポテンシャル)で現像する場合であり、そして同図(c)がトナーセーブモード時にレーザー出力を強めた場合である。本発明のように反転現像を行う方式では、図3(b)の場合は現像ポテンシャルが低いため地肌部に近い低コントラスト部が現像されなくなってしまうが、同図(c)のレーザー出力を強めた場合は、地肌部に近い低コントラスト部での電位の低下が大きくなるので、低コントラスト部も低い現像ポテンシャルで現像できる。従って、トナーセーブモード選択時には、通常より強いレーザー出力により露光するようにすることにより、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【0020】
次に第3の手段(請求項2)の構成では、図1、図2に示した構成のデジタル画像形成装置において、スキャナー1により読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるときに、トナーセーブモード選択時は、通常より1段階濃い側のガンマカーブにより作像されるようにしている。これは通常のデジタル複写機は濃度調整キーを持っており、「濃く」または「薄く」の調整ができるので、スキャナー1からの読み取りデータを画像処理部3で書き込み特性に合わせて階調補正するための図4に示すような複数のガンマカーブのデータを用意してあり、この複数のガンマカーブのデータテーブルを利用して、図4のように原稿濃度に対する複写出力の画像濃度を変えることができる。そして通常はこの補正データ(ガンマカーブのデータテーブル)をメモリに5〜9本用意しておき、ユーザーの好みによって調整されるようにしておく。そして本発明の画像形成装置では、トナーセーブモードが選択されると、自動的に1〜2段濃いガンマテーブルを用いて作像されることになる。このようにすると低コントラスト部や細線も低い現像ポテンシャルで現像でき、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【0021】
次に第4の手段(請求項3)の構成では、図1、図2に示した構成のデジタル画像形成装置において、スキャナー1により読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する場合に、トナーセーブモード選択時は、通常よりMTF(Modulation Transfer Function)補正処理が強調されて作像されるようにしている。これは通常のデジタル複写機は光学系のMTF劣化を補正するため、注目画素の周囲の濃度からMTF補正処理を行い、注目画素の黒強調または白強調を行っている。このようなMTF補正処理は細線をはっきり浮きだたせてシャープに再現する効果がある。そしてトナーセーブモードが選択されると、自動的にMTF補正処理が強められて作像されることになる。このようにすると低コントラスト部や細線も低い現像ポテンシャルで現像でき、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【0022】
(実施例1)
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
本実施例に係るデジタル画像形成装置の構成は図1、図2と同様であり、原稿Gの画像を読み取るスキャナー1では、原稿Gの反射濃度をCCD(固体撮像素子)1−6で読み取り電気信号に変換して画像信号として出力する。その画像信号は読み取り処理部2で処理されデジタルデータに変換され、画像処理部3で変倍処理、フィルタ処理、ガンマ補正処理等の所定の補正処理が施され書き込み処理部4に送信される。そして補正後の画像データは書き込み処理部4で各画素に対するレーザー発光時間が調整されて書き込み光学系5−1に送信され、画像信号に応じて強度変調されたレーザー光による書き込みが行われる。
【0023】
静電潜像担持体である感光体5−2の回転速度(線速)は300mm/secであり、図中の矢印の方向に回転しており、帯電ローラーあるいは帯電チャージャー等の帯電装置5−3により、感光体5−2の表面は−900Vに帯電を付与されている。上記書き込み光学系5−1において、レーザー光は半導体レーザー発光装置5−1−1より射出され、高速回転する多角形(例えば八角形)のポリゴンミラー5−1−2の反射面で反射され、fθレンズ等のレンズ系5−1−3を通して感光体面に到達する。この時のレーザー光量は例えば300μWであり、書き込まれた部分の電位は低下し、ベタ画像部で−100Vとなる。現像部では、例えばトナーとキャリアを混合して用いる2成分現像方式の現像装置5−4により感光体5−2上の静電潜像を現像する。本実施例では通常時は現像スリーブ5−4−1に−550Vの現像バイアスを印加して現像ポテンシャル設定を450Vとし、マイナス極性に帯電されたトナーにより静電潜像を反転現像する。
【0024】
そしてこの画像形成装置では、操作部7の操作パネル上やパーソナルコンピュータ等の印刷画面上よりトナーセーブモードが選択できるようになっており、トナーセーブモードの選択時には、現像バイアスが−300Vに低下し、現像ポテンシャル設定を200Vとして現像を行う。ここで図5は本実施例の画像形成装置における現像ポテンシャルと現像トナー量の関係(トナー付着量ガンマカーブ)を示しており、上記のようにトナーセーブモードの選択時には、現像ポテンシャル設定を200Vとして現像を行うことにより、トナー付着量が約半分になるため、トナー消費量も半分で済む。以上のようにして良好なトナーセーブ効果が得られた。
【0025】
(実施例2)
本実施例では、実施例1と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−300Vに低下させ、書き込みレーザー光量を300μWから420μWに上昇させて画像形成を行っている。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い画像が得られた。
【0026】
(実施例3)
本実施例では、実施例1と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−300Vに低下させ、階調補正のためのガンマテーブルを1段濃い側にずらして作像を行うようにしている。この画像形成装置は濃い側(1ノッチ)から薄い側(7ノッチ)まで7段階の濃度ノッチを持っており、それぞれにガンマテーブルが対応している。通常は中央値設定(4ノッチ)となっており、ユーザーの好みに応じて可変になっている。そしてトナーセーブモードが選択された場合は、自動的に設定されている濃度ノッチの1段濃い側のノッチのガンマテーブルに変更される。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い複写画像が得られた。
【0027】
(実施例4)
本実施例では、実施例1と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−300Vに低下させ、画像処理部3でのMTF補正値の係数が通常の2倍に強められて細線や微小ドットを強調した潜像形成が行われる。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い複写画像が得られた。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、第1の手段のデジタル画像形成装置においては、トナーセーブモード選択時でも文字や絵柄の判別性を損なわず、トナーセーブ効果が高いため、ランニングコストの低減、トナー容器等の廃棄物の低減を図ることができる。
第2の手段(請求項1)のデジタル画像形成装置においては、第1の手段の効果に加え、プリンターとして使用された場合でも複写機として使用された場合でも、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
第3の手段(請求項2)のデジタル画像形成装置においては、第1の手段の効果に加え、特に複写機として使用された場合に、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
第4の手段(請求項3)のデジタル画像形成装置においては、第1の手段の効果に加え、特に複写機として使用された場合に、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すデジタル画像形成装置の概略構成図である。
【図2】図1に示すデジタル画像形成装置を電気的構成を含めて概略的に示すブロック図である。
【図3】本発明に係るデジタル画像形成装置における潜像電位と現像バイアス電位の例を示す図である。
【図4】本発明に係るデジタル画像形成装置における原稿濃度と複写出力の画像濃度の関係(ガンマカーブ)を示す図である。
【図5】本発明に係るデジタル画像形成装置における現像ポテンシャルと現像トナー量(トナー付着量)の関係を示す図である。
【図6】従来の通常時とトナーセーブモード時のベタ画像の例を示す図である。
【図7】従来の通常時とトナーセーブモード時のライン画像の例を示す図である。
【符号の説明】
1:スキャナー
1−1:光源
1−2〜1−4:ミラー
1−5:結像レンズ
1−6:CCD(固体撮像素子)
1−7:スキャナー駆動モータ
1−8:コンタクトガラス
2:読み取り処理部
3:画像処理部
4:書き込み処理部
5:書き込み機構部(画像形成部)
5−1:書き込み光学系
5−1−1:半導体レーザー発光装置
5−1−2:ポリゴンミラー
5−1−3:レンズ系
5−2:感光体(静電潜像担持体)
5−3:帯電装置
5−4:現像装置
5−4−1:現像スリーブ
5−5:転写装置
5−6:クリーニング装置
5−7:転写材搬送ローラー
5−7−1:給紙トレイ
5−7−2:手差しトレイ
5−7−3:転写材搬送経路
5−8:定着装置
5−10−1,5−10−2:転写材
6:制御部
7:操作部
8:画像メモリ部
G:原稿
Claims (3)
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
上記トナーセーブモードの選択時は、上記書き込み光学系のレーザー出力を、通常の書き込み時のレーザー出力よりも強めて露光することを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤中の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系のメモリに諧調補正用の複数のガンマカーブのデータを用意してあり、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常の濃度時のガンマカーブより1〜2段階濃いガンマカーブのデータを用いて作像されることを特徴とするデジタル画像形成装置。 - 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤中の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系はMTF補正処理を行う機能を有しており、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常よりも上記MTF補正処理が強調されて作像されることを特徴とするデジタル画像形成装置。
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