JP4575142B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
ここで,画像形成が行われる際には,まず,所定の画像処理手段により画像形成対象となる画像データに基づいて画素ごとの濃淡レベルを表す画素階調が決定され,予め帯電装置により帯電済みの感光体の表面を前記画像処理手段により決定された前記画素階調を所定の変換情報に基づいて露光量に変換され(通常は線形変換),これにより得られる露光量に従って露光手段により露光される。
ところで,感光体にはその表層部の膜厚や材料特性のばらつき等に起因する個体差があり,その表面を帯電装置により一定条件で一様に帯電させても,感光体ごとに固有の電位の分布が生じる。これがいわゆる帯電ムラである。また,初期電位が等しい領域各々を同一の露光量で露光しても,必ずしも同じ電位にまで下がるわけではなくばらつきが生じる。即ち,露光量の差異に対する電位低下量の差異の比(傾き)に分布(ムラ)がある状況であり,これがいわゆる感度ムラである。
このような各々固有の帯電ムラや感度ムラを有する感光体の表面の各領域について,前記画素階調から前記露光量への変換を同一の(共通の)変換情報に基づいて行うと,同じ露光量で露光しても領域ごとに露光後の電位が異なってしまい,トナーによって現像される濃度(現像濃度)が本来あるべき濃度に対して過不足が生じ,現像ムラ(濃度ムラ)となって表れる。
一般に,画像の濃淡を複数画素の前記画素階調の配列で表現する面積階調方式で階調表現を行う装置(いわゆるデジタル機)の場合,画像の濃淡を画素単位の濃淡のみで表現する装置(いわゆるアナログ機)に比べ,微小な感度ムラや帯電ムラが画像の濃度ムラとして表れにくいものの,空間周期が比較的大きな帯電ムラが存在する場合,面積階調方式で階調表現を行うデジタル機においても濃度ムラを防ぎきれない。
特に,CMYK(シアン,マゼンタ,イエロー,ブラック)の4色のトナー像を重ねるカラー画像形成装置では,CMYの3色のトナー像を重ねて混色グレーの画像を形成するが,露光後の感光体表面に帯電ムラがあると,CMYのバランスが崩れて均一な混色グレー像が形成されない(濃度ムラが生じる)。
これに対し,特許文献1には,静電潜像書き込み用の露光前に,初期電位の分布を補正するための補助露光手段を設ける技術が示されている。
また,特許文献2には,感光体の感度情報に基づいて露光量を補正する技術が,特許文献3には,感光体の回転位置ごとに感度ムラを補正する技術が,特許文献4には,感光体の露光位置ごとに感度ムラを補正する技術が,特許文献5には,感光体の感度分布データに従って感度ムラを補正する技術が各々示されている。
また,特許文献2〜5に示される技術は,いずれも感光体の感度ムラを補正するもの,即ち,基準となる感光体の露光特性(露光量と電位低下量との関係)と制御対象となる感光体の露光特性とにおける傾き(露光量の差異に対する電位低下量の差異の比)の相違分を補正するものであるため,帯電済み感光体の露光前の初期電位に分布がある(帯電ムラがある)場合には,その電位分布がそのままオフセットとして残り,画像の濃度ムラが解消されないという問題点があった。
ここで,図9(a)に示すグラフは前記画素階調を横軸としているが,前記画素階調から前記露光量への変換(前記個別露光量変換)を,ある一の変換式(係数は固定)或いは変換テーブルに基づいて行う限り,横軸を露光量と見ても等価である。即ち,図9(a)においては,基準となる感光体の特性を表すグラフ線g0と,制御対象となる測定対象である感光体の特性を表すグラフ線g01とは,いずれも同じ変換式(即ち,補正なし)に従って前記画素階調から前記露光量への変換が行われた例であるので,横軸を露光量に置き換えて露光特性(露光量に対する露光後の電位に特性)であるとして見ても等価である。
図9(a)に示すように,一般に,感光体(特に,a−Si感光体)における露光量と露光後の電位との対応を表す露光特性においては,露光量が増大するにつれてほぼ線形的に露光後の電位が下がり,残留電位(最大露光量で露光後に残る電位)への収束領域(露光量の増加に対して電位が低下する傾きがごく緩やとなる範囲)を除く部分ではほぼ線形の露光特性を示す。例えば,図9(a)における測定対象の感光体の露光特性g01においては,前記画素階調をI2としたときの帯電量E2以下の範囲でほぼ線形の露光特性を示し,基準となる感光体の露光特性g0においては,前記画素階調をIs2としたときの帯電量Es2以下の範囲でほぼ線形の露光特性を示している。
また,測定対象の感光体に帯電ムラと感度ムラとが併存する場合,図9(a)に示すように,前記基準露光特性g0との間で,初期電位(露光前の帯電電位,即ち,y切片)の差異(帯電ムラ相当分)と,露光特性の傾きの差異(感度ムラ相当分)とが生じる。このような感光体に対し,露光量の感度ムラ補正(傾きを一致させる補正)を行うと,図9(b)に示すように,帯電ムラに対応する電位差(初期電位の差分)がオフセットとして残り,これが画像の濃度ムラの原因となる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,装置の大型化や高コスト化を回避しつつ,帯電ムラや感度ムラが併存する感光体についても画像の濃度ムラの発生を極力防止できる画像形成装置を提供することにある。
ここで,前記傾き情報は,前記分割領域各々における露光量と露光後の電位との対応を表す露光特性のうちの残留電位(最大露光量で露光後に残る電位)への収束領域(露光量の増加に対して電位が低下する傾きがごく緩やとなる範囲)を除く部分の特性(以下,略線形露光特性という)若しくはその略線形露光特性を外挿演算により延長した露光特性に対し,前記画像処理手段により所定の1又は複数の画像データに基づいて決定される前記単位画素群の一部若しくは全部の画素の前記画素階調の平均値である一の基準画素階調を前記個別露光量変換により変換して得た露光量を適用し,その適用により得られる露光後の電位を,全ての前記分割領域について共通の一の基準電位に略一致させるための情報である。
これは,例えば,前記一の基準電位が前記略線形露光特性の範囲内の電位である場合,前記傾き情報は,前記個別露光量変換により前記一の基準画素階調を変換して得た露光量で前記分割領域を露光した場合の露光後の電位を,前記一の基準電位に略一致させるための情報であることを表す。
このような前記傾き情報に基づいて前記画素階調から前記露光量への変換を行えば,帯電ムラと感度ムラとが併存する前記感光体(帯電済みの感光体)について,前記分割領域ごとに,前記画素階調に対する露光後の感光体の電位の特性が,基準となる(標準的な)特性とある1点(前記基準画素階調及び前記基準電位により特定される点)で交差するような特性となる。従って,全体として基準となる特性に近づくように前記個別帯電量変換がなされることとなり,画像の濃度ムラの発生を極力防止することができる。特に,面積階調方式で階調表現を行う画像処理において,空間周期が比較的大きい帯電ムラが存在しても,それが画像の濃度ムラとなって表れることを防止できる点で好適である。しかも,新たな露光手段等を追加することなく,既存の静電潜像書き込み用の露光手段の露光量調節(前記画素階調から露光量への変換の調節)により実現できるので,装置の大型化や高コスト化を招くことがない。
また,いずれの前記分割領域においても露光後の電位が略等しくなる(前記一の基準電位に略一致する)前記基準画素階調が,前記画像処理手段により実際に決定される前記単位画素群の一部若しくは全部の画素の前記画素階調の平均値であるため,実際の出力画像の特性(平均画素階調)に応じた前記個別露光量変換が行われる。
例えば,使用頻度が高いと考えられる濃度階調の画像データを前記画像処理手段に処理させたときの前記単位画素群における前記画素階調の平均値を前記基準画素階調とすれば,特に,使用頻度が高い濃度階調の画像データについて露光後の電位の均一化,即ち,濃度ムラ防止の効果が得られる。
また,前記画像処理手段における画像処理の内容(面積階調の方式やスクリーン方式における画素の配列パターン等)が,画像形成装置の機種や画像処理モード(文字・図形モードや写真モード等)等の条件により異なる場合であっても,各条件ごとに適した前記傾き情報となる。
さらにこの場合,前記一の基準画素階調として,前記画像処理手段により決定される前記単位画素群における前記画素階調のうち,前記画像処理手段が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調のうちの一部の範囲若しくは全範囲の濃度階調各々を表現する複数の前記単位画素群における0階調でない前記画素階調全ての平均値であるものが考えられる。
これにより,画像形成時に実際に描画(印字)される画素(0階調でない画素)の平均的な前記画素階調の付近で,露光後の電位が前記基準電位により近づく(均一化する)ように前記個別露光量変換がなされるので,より実情に即した濃度ムラ防止の効果が得られる。
特に,過去の実績等から,面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調のうちの一部の範囲の濃度階調に対応する画像データについて画像形成が行われる頻度が高いこと等が予め把握されていれば,そのような一部の範囲の濃度階調を表現する前記単位画素群に基づいて前記基準画素階調を定めれば,より実情に即した濃度ムラ防止が可能となる。
ここで,前記露光手段による露光は,前記分割領域の各位置を認識して行う必要があることはいうまでもない。一般に,前記感光体表面の軸方向(即ち,主走査方向)の露光位置については,前記露光手段(或いはその制御手段)において少なくとも画素単位で書き込み位置は認識(検出)されている。一方,前記感光体表面の周方向(副走査方向)の絶対位置については,画像形成に直接的に必要な情報ではないため,前記感光体の回転位置を検出する手段を設ける必要がある。
また,前記感光体がa−Si感光体である場合に,特に帯電ムラが顕著に表れることが多いため,本発明の適用に好適である。
そこで,各種の条件に応じて,前記分割領域ごとに複数の前記傾き情報(前記一の基準電位が各々異なる条件に対応するもの)を記憶しておき,その中から前記個別露光量変換に用いるものを選択することが考えられる。
例えば,画像処理により採用される面積階調方式の種類(スクリーン方式におけるスクリーンの種類等),静電潜像の現像に用いられるトナーの色,画像処理によりこれから画像形成を行う対象となる画像データに基づいて決定される前記画素階調,当該画像形成装置により過去に画像形成されたときに前記画像処理により決定された前記画素階調の履歴,及び所定の操作入力手段を通じた操作入力のうちの1又は複数に基づいて,前記分割領域ごとに複数の前記傾き情報の中から前記個別露光量変換で用いられる前記傾き情報を選択するものが考えられる。
これにより,状況に応じた画像濃度ムラ防止が実現される。
また,いずれの前記分割領域においても露光後の電位が略等しくなる(前記一の基準電位に略一致する)前記基準画素階調が,前記画像処理手段により実際に決定される前記単位画素群の一部若しくは全部の画素の前記画素階調の略平均値であるため,様々な濃度階調の画像データについて広く濃度ムラ防止の効果が得られる。特に,前記画像処理手段により決定される前記単位画素群における前記画素階調のうち,前記画像処理手段が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調のうちの一部の範囲若しくは全範囲の濃度階調各々を表現する複数の前記単位画素群における0階調でない前記画素階調全ての略平均値を前記基準画素階調とすれば,画像形成時に実際に印字される画素(0階調でない画素)の平均的な前記画素階調の付近で,露光後の電位が前記基準電位により近づく(均一化する)ように前記個別露光量変換がなされるので,より実情に即した濃度ムラ防止の効果が得られる。
さらに,前記分割領域ごとに複数の前記傾き情報(各々,前記基準画素階調を異なる条件とした場合に対応したもの)を記憶しておき,その中から各種の条件に応じて前記個別露光量変換に用いるものを選択するものとすれば,条件に応じて画像の濃度ムラの防止に好適な前記基準電位等の条件に対応する前記傾き情報を選択でき,各種条件の変化に柔軟に適応して画像の濃度ムラを防止できる。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置Xの概略断面図,図2は画像形成装置Xの主要部の概略構成を表すブロック図,図3は画像形成装置Xにおける画素階調から露光量への変換特性及びそのときの画素階調と露光後の電位との関係の第一例を表すグラフ,図4は画像形成装置Xにおける画素階調から露光量への変換特性及びそのときの画素階調と露光後の電位との関係の第二例を表すグラフ,図5は画像形成装置Xにおける基準画素階調の決定規則の第1実施例を説明する図,図6は画像形成装置Xにおける基準画素階調の決定規則の第2実施例を説明する図,図7は画像形成装置Xにおける基準画素階調の決定規則の第3実施例を説明する図,図8は画像形成装置Xにおける基準画素階調の決定規則の第4実施例を説明する図,図9は帯電ムラと感度ムラとが並存する感光体表面における従来の画素階調と露光後の電位との関係の一例を表すグラフ,図10は帯電ムラと感度ムラとが並存する感光体表面の露光に際し0を除く全ての画素階調各々を設定して露光した後の電位を基準特性に一致させるように個別露光量変換を行った場合の画素階調と露光後の電位との関係を表すグラフである。
画像形成装置Xは,ブラック(BK),マゼンダ(M),イエロー(Y),シアン(C),の4色のトナーを用いるタンデム方式の画像形成装置の一例であるプリンタである。
画像形成装置Xは,トナー像を形成し,記録紙に画像形成を行う画像形成部α1,その記録紙を前記画像形成部α1に供給する給紙部α2,及び画像形成の行われた記録紙の排出がなされる排紙部α3を有する。
パーソナルコンピュータ等の外部装置から不図示の通信部により受信された画像情報(印刷ジョブ)は,後述する画像処理部12によりブラック(BK),マゼンダ(M),イエロー(Y),シアン(C),の4色各々に対する画素ごとの濃淡値情報である画素階調に変換される。
前記帯電装置3は,前記感光体ドラム1の表面をその軸方向に沿って一様に帯電させるものであるが,前記感光体ドラム1に帯電ムラがある場合,前記帯電装置3による帯電後(露光前)の電位(初期電位)には分布が生じる。
図1に示す前記露光源2は,前記感光体ドラム1の軸方向(主走査方向)に1画素ごとに複数のLEDが配列されたLEDアレイにより構成されたものの例を示している。この他,前記露光源2は,レーザ光を前記感光体ドラム1の軸方向に走査するレーザスキャン装置等によって構成されたものであってもよい。
前記現像装置5は,前記感光体ドラム1にトナーを供給する現像ローラを備え,その現像ローラに印加された電位(現像バイアス電位)と前記感光体ドラム1表面の電位との電位ギャップに応じて,前記現像ローラ上のトナーが前記感光体ドラム1の面上に引き寄せられ,前記静電潜像がトナー像として顕像化される。
前記給紙部α2は,給紙カセット20,給紙ローラ6等を有して概略構成される。前記給紙カセット20に予め収容された記録紙は,前記給紙ローラ6が回転駆動することにより前記画像形成部α1に搬送される。
前記給紙部α2から送出された記録紙は,前記搬送ローラ8により搬送されつつ,前記中間転写ベルト7からトナー像が転写される。そして,トナー像が転写された記録紙は,前記定着装置9に搬送され,例えば加熱ローラ等により記録紙に加熱定着された後,前記排紙部α3に搬送されて排出される。
画像形成装置Xは,前記帯電装置3,前記露光源2,前記現像装置5及び前記除電装置4に加え,MPU及びその周辺装置であるROM,RAM等から構成され,当該画像形成装置Xの各構成要素を制御する制御部10,利用者に対する情報の表示手段であるとともに,利用者の操作に従って情報を入力する手段でもある液晶タッチパネル等の表示操作部11,各種画像処理を行う画像処理部12,EEPROM等の読み書き自在の記憶手段であり各種データを記憶するデータ記憶部13及び前記感光体ドラム1各々の回転方向の位置を検出する回転位置検出部14等を備えている。
前記画像処理部12は,外部装置から不図示の通信制御部を介して入力される所定の画像データ(印刷ジョブ等)に基づいて,トナーの各色について画素ごとの濃淡レベルを表す画素階調をデジタル方式により決定する処理を実行する。
ここで,前記画像処理部12は,前記画像データに基づいて,複数画素からなる画素群(以下,単位画素群という)の単位で,印字する画素の配列,及び印字する画素の前記画素階調を決定する誤差拡散方式やスクリーン方式等の面積階調方式によって画像の濃度階調表現を行う。
前記データ記憶部13には,予め,前記感光体ドラム1各々について,その表面を複数に分割した分割領域ごとに,前記画素階調を前記露光源2に設定する露光量へ線形変換する際の傾きを規定する傾き情報が個別に記憶されている(個別傾き情報記憶手段の一例)。その具体的内容については後述する。
ここで,前記分割領域は,例えば,各画素に対応した領域(1画素分の幅(軸方向)×1ライン分の高さ(周方向))の領域や,前記画像処理部12における面積階調方式での画像処理で採用される前記単位画素群に対応した領域とすること等が考えられる。
通常,前記画素階調から露光量への変換の調整を行わない場合,前記露光源2は,発光部を発光させる際,その発光部の点灯時間によって前記画素階調に応じた露光量となるように調節する。即ち,前記発光部に供給する電流のレベルは一定にしたままで,前記発光部の画素ごとの点灯時間が前記画素階調の値に比例した時間となるように調節する。その際,前記画素階調と前記点灯時間との関係における比例係数(傾き)は一定である。但し,前記発光部の点灯開始時の立ち上がりロス分を補うだけの点灯時間は別途加算される。
これに対し,本発明における前記露光源2は,前記露光量(μJ/cm2)に応じて,その発光部に供給する電流(A)のレベルを調節する。
その他,前記発光部の画素ごとの前記画素階調と前記点灯時間(msec)との対応関係における前記比例係数を前記分割領域ごとに可変とし,前記発光部に供給する電流のレベルは一定としたままで,設定された露光量が得られるよう前記比例係数を調節することや,これと前記発光部への供給電流レベルの調節とを組み合わせること等も考えられる。
なお,前記露光源2として,レーザスキャン装置を用いる場合であっても同様である。
即ち,前記露光源2にLEDアレイを用いる場合,画素ごとにLEDが配列されているので,前記制御部10は,前記感光体ドラム1表面の軸方向(主走査方向)の露光位置については,点灯させるLEDの配列位置(配列番号等)により認識する。
これに対し,前記感光体ドラム1表面の周方向(副走査方向)の露光位置については,前記回転位置検出部14により前記感光体ドラム1表面のいずれの位置が前記露光源2の光照射位置に位置するかを検出し,前記制御部10は,その検出結果を取得することにより認識する。
一方,前記データ記憶部13に,前記分割領域各々の識別情報として,LEDの識別情報(LEDの配列番号等)と前記回転位置検出部14の検出値との組み合わせを記憶しておき,さらにその組み合わせ(前記分割領域各々の識別情報)各々に対応づけて前記傾き情報を記憶しておく。
さらに,前記制御部10は,これから点灯させようとするLEDの位置(配列番号等)と前記回転位置検出部14の検出結果とに基づいて,前記個別露光量変換に用いる前記傾き情報を前記データ記憶部13から抽出(検索)して読み出す。
また,前記回転位置検出部14の構成としては,例えば,前記感光体ドラム1の回転軸に回転式のポテンショメータを設けて回転位置を検出する構成や,前記感光体ドラム1の回転軸に突起部等の基準部を設け,その基準部の通過位置を接触型のスイッチやフォトカプラ等により検出し,その検出時点からの経過時間を計時する構成等が考えられる。
なお,前記露光源2としてレーザスキャン装置を用いる場合,前記感光体ドラム1表面の軸方向(主走査方向)の露光位置については,レーザ光の走査に用いられるポリゴンミラーの回転位置を検出することや,或いは,レーザ光が所定の基点位置に偏向されたことが受光素子により検出されてからの経過時間を計時すること等により検出すればよい。
本画像形成装置Xは,製造段階等において,それに組み込まれた前記感光体ドラム1個々の露光特性を得るための特性評価試験に供される。より具体的には,前記特性評価試験(予めの実測)は,前記帯電装置3により帯電された(帯電済みの)前記感光体ドラム1に対し,前記分割領域ごとに複数の露光量の条件下で前記露光源2による露光が行われるとともに,前記分割領域ごとの露光前の初期電位と露光後の電位とが実測され,前記分割領域各々の露光特性,即ち,露光量と露光後の電位との関係を表す特性(以下,実測露光特性という)が明らかにされる。図9(a)に示す太い破線グラフg0が,そのようにして明らかにされた露光特性の一例である。
ここで,前記分割領域各々の露光特性を測定する方法としては,例えば,前記分割領域各々について,密に露光量を切り替えて露光し,露光後の電位を測定すれば,正確な露光特性を測定できる。その他,図9(a)に示したように,露光特性の傾向(カーブの形)はある程度決まっており,係数のみ変更すれば共通の式で定式化できるのが一般的であるので,1又は複数の代表的な露光量で露光した後の電位を測定した結果に基づいて,露光特性を推定してもよい。
例えば,a−Si感光体ドラムであれば,残留電位は前記感光体ドラム1の表面の位置によらずほぼ一定であるので,初期電位と,前記略線形特性の範囲の1つの露光量で露光した後の電位とを測定すれば,十分な精度で露光特性を推定できる。
ここで,後述する決定規則に従って決定される前記基準画素階調Isが,前記基準となる露光特性における前記略線形露光特性の範囲に対応する画素階調である場合は(この場合の前記基準画素階調をIs1とする),前記分割領域各々の前記略線形露光特性に基づいて前記傾き情報が設定され,前記基準画素階調Isが,前記基準となる露光特性における前記略線形露光特性の範囲を超える範囲に対応する画素階調である場合は(この場合の前記基準画素階調をIs3とする),前記分割領域各々の前記略線形露光特性を外挿演算により延長した特性に基づいて前記傾き情報が設定される。
以下,前述した図9及び図3,図4を用いて,a−Si感光体ドラム1の表面におけるある前記分割領域が,図9(a)に示した特性,即ち,帯電ムラと感度ムラとが併存する露光特性(g0)を有する場合を例として,前記傾き情報について説明する。
図3(b)は,図9(a)のグラフg01に示した露光特性を有する前記分割領域について,Is=Is1である場合の前記画素階調から露光量への線形変換(前記個別露光量変換)の特性を表すグラフであり,図3(a)は,図3(b)の特性に従った前記個別露光量変換を行った場合の前記画素階調と露光後の電位(露光後電位)との関係を表すグラフである。
ここで,図3(b)に一点破線で示す線形変換特性(E=k0・I,Eは露光量,Iは画素階調,k0は傾き)は,基準となる(標準的な)前記個別露光量の変換特性を表し,図9(a)のグラフg0,g01に示した特性は,前記基準の変換特性(傾き=k0)に従って前記個別露光量変換が行われた場合の特性であるとする。
また,図3(b)に実線で示す線形変換特性(E=k1・I,Eは露光量,Iは画素階調,k1は傾き)は,前記個別露光量変換の特性を表し,この特性における傾きk1が,前記分割領域ごとに前記傾き情報として前記データ記憶部13に予め記憶されている。
そして,前記傾き情報k1は,前記分割領域各々における露光特性(図9(a)のグラフg01の特性)に対し,前記個別露光量変換により前記基準画素階調Is1を変換して得た露光量E1を適用したときの露光後の電位を,前記基準電位Vs1に一致させる(或いは分解能等の制約の下でほぼ一致させる)ための情報(図3(b)における傾きk1)である。
なお,最大の前記画素階調Imaxについて前記個別露光量変換により得られる最大露光量については,前記分割領域ごとに,その露光特性における半減露光量と全ての前記分割領域で共通の定数との乗算により求まる露光量となるように前記個別露光量変換を行うことも考えられる。これは,前記画素階調の一部の範囲(最大の画素階調以外の範囲)において前記画素階調を前記露光量へ線形変換する場合の一例である。これにより,半減露光量に応じた最大露光量設定が可能となる。
図3(a)からわかるように,帯電ムラと感度ムラとが併存する前記分割領域において,前記画素階調に対する露光後の電位の特性が,基準となる(標準的な)特性g0とある1点P1(前記基準画素階調Is1及び前記基準電位Vs1により特定される点)で交差する特性となる。従って,全体として基準となる特性g0に近づくように前記個別帯電量変換がなされることとなり,画像の濃度ムラの発生を極力防止することができる。
ところで,図10のグラフg02’に示すように,初期電位のギャップ以外,即ち,0(ゼロ,即ち,露光しない場合)を除く全ての前記画素階調各々を設定して露光した後の電位を基準特性g0に一致させるように,前記個別露光量変換を行うことも可能である。しかしながら,図10に示す結果となるような前記個別露光量変換を行うと,露光前の初期電位と前記画素階調を1(0を除く最小値)に設定して露光した後の電位とのギャップΔV0が特に大きくなる。このギャップΔV0が大きすぎると,画像を中間調で表現する場合の濃度の連続性が阻害されるため画質が悪化する。
これに対し,図3(a)のグラフgx1に示すように,基準となる特性に対してある1点でのみ一致させるように前記画素階調から前記露光量への線形変換(前記個別露光量変換)を行うと,前記ギャップΔV0がそれほど大きくならず,中間調濃度の連続性を阻害して画質を悪化させることがない。
図4(b)は,図9(a)のグラフg01に示した露光特性を有する前記分割領域について,Is=Is3である場合の前記画素階調から露光量への線形変換(前記個別露光量変換)の特性を表すグラフであり,図4(a)は,図4(b)の特性に従った前記個別露光量変換を行った場合の前記画素階調と露光後の電位(露光後電位)との関係を表すグラフである。
また,図4(b)に実線で示す線形変換特性(E=k3・I)は,前記個別露光量変換の特性を表し,この特性における傾きk3が,前記分割領域ごとに前記傾き情報として前記データ記憶部13に予め記憶されている。
そして,前記傾き情報k3は,前記分割領域各々における前記略線形露光特性を外挿演算により延長した露光特性(図9(a)のg01’)に対し,前記個別露光量変換により前記基準画素階調Is3を変換して得た露光量E3を適用したときの露光後の電位を,前記基準電位Vs3(外挿演算により求めた架空の電位)に一致させる(或いは分解能等の制約の下でほぼ一致させる)ための情報(図4(b)における傾きk3)である。
本画像形成装置Xに設定(記憶)される前記傾き情報k1を特定する要素の1つである前記基準画素階調Isには,面積階調方式の画像処理を行う前記画像処理部12により所定の1又は複数の画像データ(原稿読み取り画像データや印刷ジョブ等)に基づいて画像処理を行ったときに決定される前記単位画素群の一部若しくは全部の画素の前記画素階調の平均値が設定される。
以下,前記基準画素階調Isの決定規則のより具体的な実施例について説明する。
まず,図5を用いて,前記基準画素階調Isの決定規則の第1実施例について説明する。
この第1実施例は,前記画像処理部12により所定の一の画像データに基づいて決定される前記単位画素群の全画素の前記画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとして決定する例である。
図5は,前記画像処理部12により,40%の濃度階調のある画像データに基づいて2値誤差拡散方式(面積階調方式の一例)の画像処理を行うことにより決定された前記単位画素群(図5に示す例では,10画素×10画素の画素群)における前記画素階調の配列を表す。図5における各升目が各画素を表し,各升目内の数字が前記画素階調(0〜15)の値を表す。
図5に示すように,前記単位画素群の全画素(100画素)に占める描画画素(前記画素階調が0でない(15である)画素)の比率が40%(40画素)であり,40%の濃度階調の画像である。
このような前記単位画素群について,全ての画素の前記画素階調の平均をとると,(0×60+15×40)/100=6(階調)となる。従って,この第1実施例の決定規則の下で,前記画像処理部12により図5に示す前記単位画素群が決定されるような画像データ(画像濃度階調が40%のデータ)が与えられれば,前記基準画素階調Isは「6」となる。また,図9(a)に示した基準となる露光特性g0に前記基準画素階調「6」を適用すれば,露光後の電位は約132(V)となり,これが前記基準電位Vsとなる。
次に,図6を用いて,前記基準画素階調Isの決定規則の第2実施例について説明する。
この第2実施例は,前記画像処理部12により所定の一の画像データに基づいて決定される前記単位画素群の前記画素階調のうち0階調でないもの(即ち,描画画素の画素階調)全ての平均値を前記基準画素階調Isとして決定する例である。
図6は,前記画像処理部12により,約35%の濃度階調のある画像データに基づいて多値スクリーン方式(面積階調方式の一例)の画像処理を行うことにより決定された前記単位画素群(図6に示す例では,10画素×10画素の画素群)における前記画素階調の配列を表す。図6における各升目が各画素を表し,各升目内の数字が前記画素階調の値を表す。但し,空白は0階調を表す。
図6に示すように,前記単位画素群の全画素(100画素)のうち,描画画素(前記画素階調が0でない画素)が40画素であり,描画画素のうち前記画素階調の値が15である画素が30画素,同7である画素が10画素存在する。
このような前記単位画素群について,描画画素の画素階調の平均をとると,(15×30+7×10)/40=13(階調)となる。従って,この第2実施例の決定規則の下で,前記画像処理部12により図6に示す前記単位画素群が決定されるような画像データ(画像濃度階調が約35%のデータ)が与えられれば,前記基準画素階調Isは「13」となる。また,図9(a)に示した基準となる露光特性g0に前記基準画素階調「6」を適用すれば,露光後の電位は約132(V)となり,これが前記基準電位Vsとなる。
例えば,使用頻度が高いと考えられる濃度階調の画像データを前記画像処理部12に処理させたときの前記単位画素群における前記画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとすれば,特に,使用頻度が高い濃度階調の画像データについて露光後の電位の均一化,即ち,濃度ムラ防止の効果が得られる。
また,前記画像処理部12における画像処理の内容(面積階調の方式やスクリーン方式における画素の配列パターン等)が,画像形成装置の機種や画像処理モード(文字・図形モードや写真モード等)等の条件により異なる場合であっても,各条件ごとに適した前記傾き情報が決定される。
次に,図7を用いて,前記基準画素階調Isの決定規則の第3実施例について説明する。
この第3実施例は,基本的には前述の第2実施例と同様に,前記単位画素群における描画画素の画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとするものである。但し,この第3実施例では,複数の前記単位画素群における描画画素(画素階調が0階調でない画素)の画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとする。
図7は,前記画像処理部12が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調(0.7%〜100.0%)各々を表現する前記単位画素群各々における描画画素の画素階調の平均値(以下,平均画素階調という)をグラフ化したものである。
図7において,のこぎり刃状に急激に前記平均画素階調が変化している部分は,表現する階調濃度の変化に伴い,描画画素数に変化が生じている部分である。
また,図7に破線で表されるレベルは,全範囲の濃度階調についての前記平均画素階調の平均値(全区間平均値)であり,本第3実施例では,この全区間平均値を前記基準画素階調Isとする。
即ち,本第3実施例では,前記画像処理部12により決定される前記単位画素群における前記画素階調のうち,前記画像処理部12が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調のうちの全範囲の濃度階調各々を表現する複数の前記単位画素群について,描画画素(0階調でない画素)全ての前記画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとする。
これにより,様々な濃度階調の画像データにおいて平均的なレベルの前記画素階調において,露光後の電位の均一化,即ち,画像の濃度ムラ防止の効果が得られる。
次に,図8を用いて,前記基準画素階調Isの決定規則の第4実施例について説明する。
この第4実施例も,前述の第3実施例と同様に,複数の前記単位画素群における前記平均画素階調(描画画素の画素階調の平均値)を前記基準画素階調Isとする。但し,本第4実施例では,画像濃度階調の全範囲ではなく,その一部の範囲についての前記平均画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとする。
図8に示す太い実線グラフは,前記画像処理部12が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調(0.7%〜100.0%)のうちの一部の範囲Wの濃度階調各々を表現する前記単位画素群各々における前記平均画素階調をグラフ化したものである。
また,図8に破線で表されるレベルは,前記一部の範囲Wの濃度階調についての前記平均画素階調の平均値(一部区間平均値)であり,本第4実施例では,この一部区間平均値を前記基準画素階調Isとする。
即ち,本第4実施例では,前記画像処理部12により決定される前記単位画素群における前記画素階調のうち,前記画像処理部12が採用する面積階調方式で表現され得る全ての濃度階調のうちの一部の範囲の濃度階調各々を表現する複数の前記単位画素群について,描画画素(0階調でない画素)全ての前記画素階調の平均値を前記基準画素階調Isとする。
これにより,様々な濃度階調の画像データのうち,例えば,出力頻度の高い濃度階調の範囲に対応したレベルの前記画素階調において,露光後の電位の均一化,即ち,画像の濃度ムラ防止の効果が得られる。
例えば,主として前記感光体ドラム1の軸方向若しくは周方向のいずれかの帯電ムラや感度ムラが問題となる場合には,前記分割領域を前記感光体ドラム1の表面をその軸方向にのみ複数分割した領域(前記感光体ドラム1を輪切り状に分割した領域)若しくは周方向にのみ複数分割した領域とすることも考えられる。
また,前記実施形態及び実施例では,前記傾き情報として,前記画素階調を前記露光量に変換する際の傾きそのものを例に示したが,これに限らず,例えば,その傾きを特定できる情報であれば,他の情報であってもかまわない。例えば,前記画素階調から前記露光量への変換テーブルや,前記画素階調の軸と前記露光量の軸とからなる座標系について傾きを特定する座標情報等を前記傾き情報として前記データ記憶部13に記憶しておくことが考えられる。
そこで,各種の条件に応じて,前記分割領域ごとに複数の前記傾き情報(各々,前記基準電位及び前記基準画素階調の組み合わせが各々異なる条件に対応するもの)を前記データ記憶部13に予め記憶しておき,前記制御部10により,その複数の前記傾き情報の中から前記個別露光量変換に用いるものを選択することが考えられる(傾き情報選択手段の一例)。この選択に用いる条件としては以下のものが考えられる。
例えば,前記画像処理部12において採用される面積階調方式の種類(スクリーン方式におけるスクリーンの種類等)が,処理対象とする画像データの内容に応じて自動切り替えされる,或いは前記表示操作部11からの所定の選択操作(例えば,「文字・図形モード」と「写真モード」との選択操作等)に従って切り替えられる場合には,採用される面積階調方式の種類に応じて前記傾き情報を選択することが考えられる。
また,1つの感光体ドラムの周囲にトナーの色ごとに異なる複数の現像装置(現像手段)が設けられる場合には,同じ前記分割領域においても,前記感光体ドラムに書き込む静電潜像の現像に用いられるトナーの色に応じて前記傾き情報を選択することが考えられる。
なお,タンデム方式のカラー画像形成装置の場合は,各トナー色に対応する前記感光体ドラム1及び前記露光源2の組み合わせごとに,前記基準画素階調及び前記基準電位の組み合わせが異なる条件に基づいて設定された前記傾き情報が設定され得ることはいうまでもない。
そこで,前記画像処理部12により,これから画像形成を行う対象となる画像データに基づいて決定される前記画素階調や,当該画像形成装置Xにより過去に画像形成されたときに前記画像処理部12により決定された前記画素階調の履歴に基づいて複数の候補の中から前記傾き情報を選択することが考えられる。
これにより,これから画像形成の対象となる画像データや実際に行われた画像形成の履歴に即した前記傾き情報が選択され,状況に応じた画像濃度ムラ防止が実現される。
例えば,前記分割領域ごとに,複数の前記基準画素階調に基づいて算出された複数の前記傾き情報を予め前記データ記憶部13に記憶しておき,前記画像処理部12により,これから画像形成を行う対象として入力された前記画像データに基づいて1ページ分或いは予め定められた主走査方向1ライン分若しくは複数ライン分の前記画素階調が決定された際に,前記制御部10によってそのうちの描画画素(画素階調が0でない画素)の平均値を求め,その平均値に最も近い前記基準画素階調に基づき決定された前記傾き情報を,前記個別露光量変換に用いる前記傾き情報として選択すること等が考えられる。但し,前記傾き情報の切り替えは,少なくとも1ページ分の画像形成の途中では行わないことが望ましい。1ページ分の画像形成の途中で条件が変わることによって画像の濃度ムラが生じることを防止するためである。
その他,例えば,前記分割領域ごとに,複数の前記基準画素階調に基づいて算出された複数の前記傾き情報を予め前記データ記憶部13に記憶しておくとともに,当該画像形成装置Xにより画像形成がなされたるごとに,前記画像処理部12により決定された前記画素階調の平均値(例えば,1ページ分ごとの平均値)と,これを含めた最近の所定ページ分の前記画素階調の平均値とを履歴情報として前記データ記憶部13に記憶させる。そして,画像形成の要求があった際に,前記最近の所定ページ分の前記画素階調の平均値に最も近い前記基準画素階調に基づき決定された前記傾き情報を,前記個別露光量変換に用いる情報として選択すること等が考えられる。
また,前記表示操作部11(操作入力手段の一例)を通じた所定の選択操作入力に従って,前記傾き情報を選択することも考えられる。
例えば,当該画像形成装置Xに装着された前記感光体ドラム1の前記分割領域各々における露光特性に関する情報及び前記分割領域全てについて共通の基準となる露光特性に関する情報を予め前記データ記憶部13に記憶させておき,その記憶情報に基づいて,各実施例に示した手順で前記傾き情報(k1〜k3)を算出する手段を設け,算出した前記傾き情報に基づいて前記個別露光量変換を行うよう構成した画像形成装置も考えられる。
即ち,前記分割領域各々における露光特性のうちの残留電位への収束領域を除く部分である略線形露光特性若しくはその略線形露光特性を外挿演算により延長した露光特性に対し,前記個別露光量変換により全ての前記分割領域について共通の一の基準画素階調を変換して得た露光量を適用したときの露光後の電位を,全ての前記分割領域について共通の一の基準電位に略一致させる前記傾き情報を算出するためのプログラムを予め前記制御部10が備えるROM等に記憶させておき,前記制御部10が,そのプログラムを実行することにより前記傾き情報算出,及びその算出結果に基づく前記個別露光量変換を行うよう構成された画像形成装置である。この場合,前記分割領域各々における露光特性に関する情報が,前記傾き情報を含む基礎情報であるということができる。
これにより,画像形成装置の製造段階で,各装置個別に前記傾き情報を算出する手間が省ける。
1BK,1M,1Y,1C…感光体ドラム
2BK,2M,2Y,2C…露光源
3BK,3M,3Y,3C…帯電装置
4BK,4M,4Y,4C…除電装置
5BK,5M,5Y,5C…現像装置
6…給紙ローラ
7…中間転写ベルト
8…搬送ローラ
9…定着装置
10…制御部
11…表示操作部
12…画像処理部
13…データ記憶部
14…回転位置検出部
Claims (7)
- 所定の画像データに基づいて面積階調方式により複数画素からなる単位画素群ごとに各画素の濃淡レベルを表す画素階調の配列を決定する画像処理手段と,予め帯電手段により帯電済みの感光体の表面を前記画像処理手段により決定された前記画素階調を変換して得られる露光量で露光することにより前記感光体に静電潜像を書き込む露光手段と,を具備する画像形成装置であって,
前記感光体の表面を複数に分割した分割領域ごとに,前記画素階調の一部若しくは全部の範囲において該画素階調を前記露光量へ線形変換する際の傾きを規定する傾き情報を個別に記憶する個別傾き情報記憶手段と,
前記傾き情報に基づいて前記分割領域ごとに個別に前記画素階調を前記露光量へ変換する個別露光量変換手段と,
前記分割領域各々における露光量と露光後の電位との対応を表す露光特性のうちの露光量と露光後の電位との対応が線形である線形露光特性若しくはその線形露光特性をその線形性を維持して延長した露光特性に対し,前記画像処理手段により所定の1又は複数の画像データに基づいて決定される前記単位画素群の一部若しくは全部の画素の前記画素階調の平均値である一の基準画素階調を前記個別露光量変換手段により変換して得た露光量を適用したときの露光後の電位を,全ての前記分割領域について共通の一の基準電位に略一致させる前記傾き情報を演算する手段と、を備えてなることを特徴とする画像形成装置。 - 前記一の基準画素階調が,前記画像処理手段により所定の1又は複数の画像データに基づいて決定される前記単位画素群の前記画素階調のうち0階調でないもの全ての平均値である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記一の基準画素階調が,前記画像処理手段により決定される前記単位画素群における全ての濃度階調のうちの一部の範囲若しくは全範囲の濃度階調各々を表現する複数の前記単位画素群における0階調でない前記画素階調全ての平均値である請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記画像処理手段が採用する面積階調方式に,スクリーン方式及び/又は誤差拡散方式が含まれてなる請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記分割領域が,ドラム状の前記感光体の表面をその軸方向と周方向との一方又は両方に複数に分割した領域である請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記感光体がa−Si感光体である請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像処理手段により採用される面積階調方式の種類,前記静電潜像の現像に用いられるトナーの色,前記画像処理手段によりこれから画像形成を行う対象となる画像データに基づいて決定される前記画素階調,当該画像形成装置により過去に画像形成されたときに前記画像処理手段により決定された前記画素階調の履歴のうちの1又は複数に対応して決定される前記傾き情報を所定の記憶手段に記憶しておき、
前記分割領域ごとに複数の前記所定の記憶手段に記憶された傾き情報の中から前記個別露光量変換手段により用いられる前記傾き情報を所定の操作入力手段を通じた操作入力によって選択する傾き情報選択手段を具備してなる請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成装置。
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