JPH01196347A

JPH01196347A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH01196347A
Application number: JP63021232A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takeuchi; 昭彦竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1988-02-02
Publication date: 1989-08-08
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3071200B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は画像形成装置、詳しくは中間調画像を形成する
画像形成装置に関するものである。

［従来の技術］従来より、中間調画像を形成する手法として、デイザ法
や濃度パターン法が良く知られている。

これらの手法において、小さいサイズの閾値マトリクス
を用いたのでは、十分な階調が得られない。そのために
、大きいサイズの閾値マトリクスを用いれば良好な階調
性を表現できることになるが、今度は解像度が低下する
という問題点があった。

一方、これとは別に、１ドツトについて深さ方向に濃度
を変化させ、これによって１ドツト又は複数のドツト単
位で１つの濃度表現要素を構成する方法が提案されてい
る。特に、電子写真方式を応用したプリンタでは、感光
体（感光ドラム）を露光する際に、光源の光強度や点灯
時間を変化させることで、１ドツトの信号に対し、更に
深さ方向の情報を与える手法が用いられている。

ここで、光強度及び点灯時間の変化によって形成される
出力画素例を第９図＜ａ＞〜（Ｃ）に示す。

第９図（ａ）は１画素（ドツト）毎に光強度を４段階に
変化させた場合を示している。また、同図（ｂ）は矢印
方向に走査する光ビームの点灯（露光）時間を変化させ
た場合を示しており、同（ｃ）は（ｂ）と同様であるが
、主走査方向３ドツトを１つの濃度表現要素として、副
走査方向に４種類だけ濃度を変化させた状態を示してい
る。

この様にして中間調を表現する場合は、前述のデイザ法
や濃度パターン法の様な２値化、即ち１画素の大きさが
略等しく濃度も同様なドツトの集まりで画像を表現する
のではなく、各々のドツトの形や濃度が異なった、即ち
深さ方向の情報を持つドツトの集まりで出力画像を表現
することになる。

［発明が解決しようとする課題］ところが、静電潜像形式から現像に至るまでの画像形成
時のプロセス条件の微妙な差或いは変化が出力画像に顕
著に現われてしまうという問題点があることが判明した
。これは従来のデイザ法や濃度パターン法では殆ど問題
にならなかった新たな問題点である。特に、電子写真方
式では、周知の通り、少なくとも数ｌＯμという、有限
の大きさを持った光ビームを用い、現実的なボケ量を有
する感光体上に潜像形成を行って、これを数μ〜数１０
μの大きさの粒子であるトナーで現像するため、１ドツ
ト以下のサイズに深さ方向の情報を与える場合、面積階
調効果を出すことは困難である。即ち、第９図（ｂ）の
様に、信号レベルでは一見２値の面積階調の様な処理を
行っても、実際のプリント結果としては、第９図（ａ）
の様な濃度階調画像となってしまう。

この理由を第１０図を用いて説明する。第１０図は主走
査方向に走査するレーザビームの光学像を反転現像する
例であって、それぞれ２ドツト分、１ドツト分、１７２
ドツト分レーザビームを照射した場合を示している。こ
の図からもわかる様に、２ドツトＯＮ、及び１ドツトＯ
Ｎの時に比べ、１／２ドツトＯＮ時では光学像の主走査
方向の幅がシャープになるのではなく、ピーク光量が低
下してしまっており、この結果、第９図（ａ）の様な中
間調画像がプリントされることが理解できる。

この様に、電子写真方式を応用したものにおいて、１画
素で濃度階調を表現するには、面積階調に比べて極めて
不安定な領域を用いなければならない。従って先に説明
した様に、画像形成時のプロセス条件の微妙な相違が出
力画像に特に顕著に現われ易いことがわかる。

ところで、電子写真装置では画質を決定する要因として
、地膚部のかぶり現象がないことや、最大濃度が十分に
出ていること、また、ライン画像がくっきりとシャープ
に出ることなど、階調性以外にも重要な要素が多数存在
し、これらの要求を満足するために、画像形成時のプロ
セス条件を調節することがしばしばある。具体的に２．
３の例を挙げると、かぶり現象を改善するために、現像
器に印加されているバイアス電圧を調節することや、最
大濃度を適正にするために、光源の出力、或は前述の現
像バイアスを調節したりすることが、実際にはしばしば
行われる。

実際の１ドツト以下のドツトサイズのものに、パルス幅
変調により深さ方向に、濃度情報を与えて中間調表現を
行う様な系（装置）においては、上に述べた様な画像形
成時の諸プロセス条件を変更すると、階調性に重大な影
響（例えば、淡い部分の調子が飛んでしまったり、黒い
部分がつぶれてしまったりする）が現われることが判明
した。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、例え
ば画像形成時のバイアス値等のプロセス条件を変更した
場合におきても、良好な出力画像を形成することを可能
にした画像形成装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］この課題を解決するために本発明は以下に示す様な構成
を備える。

すなわち、画像データを入力し、可視画像を形成する画像形成装置
において、入力した画像データを可視画像形成特性に応
じて補正する補正手段と、補正された画像データを処理
してパルス幅変調信号を形成するパルス幅変調手段と、
前記パルス幅変調信号に基づいて光を感光体に照射して
静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現
像するための、バイアスを印加した現像手段と、前記感
光体の帯電量、前記感光体への照射光量、前記現像手段
に印加するバイアス値の少なくとも１つを変更する変更
手段と、変更された値に基づいて前記補正手段を調整す
る調整手段とを備える。

［作用］かかる構成の本発明の画像形成装置は、補正手段で補正
された画像データをパルス幅変調手段で形成されたパル
ス幅変調信号を基に潜像形成手段で潜像を形成し、現像
手段で現像する場合において、変更手段で転写材の帯電
量、前記感光体への照射光量、前記現像手段に印加する
バイアス値の少なくとも１つを変更したときには調整手
段で補正手段を調整するものである。

［実施例］以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

く装置の構成概略と動作の説明（第１図、第２図）〉第１図は本実施例１の像形成装置のブロック構成図であ
り、電子写真方式のデジタル複写機に適用したものとし
て示している。装置全体は大きく分けて、原稿画像を読
み取るリーダ部Ａと出力画像を形成するプリンタ部Ｂと
から構成されている。リーダ部ＡはＣＰＵ６の制御の基
に各種構成ユニットが制御されているが、この制御処理
はＲＯＭ７に格納されたプログラムに従って実行するも
のである。尚、本実施例は、−例として、ディジタル多
値画像信号をアナログレベルに変換し、これを三角波と
比較することで、画像信号をパルス幅変調し、１ドツト
あたりに深さ方向の情報を与える方式を用いることにす
る。

図の構成による通常の複写動作は以下の通りである。

初めに、原稿ｌをリーダ部Ａの読取素子（ＣＯＤ）２に
よって読み取り、原稿画像をアナログ電気信号に変換す
る。この電気信号をアンプＣＡＭＰ）３で増幅し、Ａ／
Ｄ変換器４で８ビツト（＝２５６階調）のデジタル画像
信号に変換し、ラッチ５を経由して使用階調補正用のＲ
ＡＭｌ０に入力する。更に、ＲＡＭｌ０で補正した画像
データをプリンタ部ＢのＤ／Ａ変換器１３を経由してア
ナログ画像信号に変換し、該信号をパルス幅変調回路１
４に入力する。

ここで、パルス幅変調回路１４の動作を第２図を用いて
説明する。

図において、”画像信号”はＤ／Ａ変換器１３出力のア
ナログ画像信号であり、“パターン信号”はパルス幅変
調回路１４内で発生する三角波信号である。“画像信号
”と“パターン信号”は図示の様にして同期が取られて
おり、これらを回路１４内の不図示の比較器でレベルを
比較し、その結果、得られたパルス信号がパルス幅変調
回路１４出力のＰＷＭ信号となる。

尚、これはパルス幅変調動作の一例であり、比較的高速
の画像信号処理に適するものである。他方、画像信号が
比較的低速である場合にはＤ／Ａ変換器１３を用いずと
も、例えばデジタル画像信号よりも十分高速なデジタル
パターン信号を発生させてこれらをデジタル的に比較す
ることにより、デジタル画像信号から直接パルス幅変調
信号を発生させることもできる。

さて、パルス幅変調回路１４出力から出力されたＰＷＭ
信号はレーザドライバ１５で増幅された後にレーザ発生
回路１６に入力され、この増幅された信号はレーザビー
ムのＯＮ１０　Ｆ　Ｆの制御に用いられる。レーザ発生
回路１６より射出したレーザ光は、ポリゴンミラー１７
及びｆ−θレンズ１８等から成る光学系を介して、感光
体（感光ドラム）１９上に照射される。感光体１９はコ
ロナ帯電器２ｏにより均一な帯電を受けた後、前述のレ
ーザ露光を受けて、表面に静電潜像を形成する。この静
電潜像は現像器２１により顕像化された後、転写帯電器
２４により転写材２７上に転写され、該転写材２７は分
離帯電器２５により感光体１９から分離された後、定着
器２６により定着される。一方、転写されずに感光体１
９上に残ったトナーはクリーナ２２により回収され、更
に前露光ランプ２３により感光体１９の電気的履歴も消
去されて、再び次のプリントサイクルに入る。

く階調補正の説明（第３図）〉次に、階調補正手段として用いるＲＡＭｌ０の内容につ
いて説明する。

ＲＡＭｌ０は、Ｃ０Ｄ２から入力されたオリジナル画像
データをプリンタ部Ｂでもって忠実に再現するための階
調補正テーブルが格納されており、８ビツト（＝φφＨ
〜ＦＦＨの２５６階調）の画像信号を階調補正して８ビ
ツトで出力するものである。

第３図の（ｄ）がこの階調補正テーブルの変換内容を示
すものである。

このテーブルは、ＣＯＤの入力特性である（ａ）、プリ
ンタの出力特性である（Ｃ）と、オリジナルをコピーに
する場合の望ましい階調曲線である（ｂ）から、図中の
矢印の様に合成して求めたものである。即ち、第３図の
（ｄ）の階調補正テーブルを用いると、オリジナル画像
が第３図の（ｂ）に示す様に変換されて出力画像が形成
されることになる。

く調整処理の説明（第４図〜第７図）〉ところで、本実
施例では、反転現像法による電子写真方式で画像形成を
行っているため、レーザ１６により露光された部分が黒
、露光されない部分は白としてコピー出力されることに
なる。そして、この黒地部の濃度や、白字部分のカブリ
は感光体１９上の露光部である明部や非露光部である暗
部と、現像器２１に印加された現像バイアス値との相対
的な関係を変えることにより大きく変化する。この理由
を第４図を用いて説明する。

本実施例では、現像バイアスとしては、交流電圧にＤＣ
成分を重畳したものを用いており、このＤＣレベル値（
電圧値）をＶＯＣとする。また、完全暗部（＝レーザ常
時ＯＮ）の電位を■、とする。第４図ではＶ　ｏ　”　
５００　Ｖ　、　Ｖ　Ｌ　＝　５０　Ｖとして、ＶＤＣ
を約４００Ｖに保っている。ここで、かぶりを軽減させ
るには、ＣＶＤ　（＝Ｖｔ＋　　Ｖｏｃ）の値を大きく
すれば良い。換言すれば、帯電量を制限してＶｏを大き
くするか、又は■。。を小さくすれば良いことになる。

また、濃度を上げるには、ＣＶＬ　（ＶＤＣＶＬ　）の
値を大きくすれば良い。即ち、光量や帯電量を制限して
■、を小さくするか、ＶＯＣを太き（すれば濃度が上が
る。

ところで、この様な調整を行うと、完全臼や完全点の部
分の濃度よりも、ハーフトーンの濃度（図示のではｖＨ
丁に相当する）がより大きく影響を受けることがわかっ
た。それは、Ｃ）ｌＴ（二■。。−Ｖ）ＩＴ）が変化す
るためであるが、これが画像に大きく現われる理由は、
次の様なものである。即ち、本実施例に用いた装置は、
パルス幅変調によりレーザのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ時間は細
かく変化させているが、レーザのスポット径やレーザド
ライバの応答性、また電子写真方式の特性のために、第
５図（ａ）の様な面積階調効果による濃度表現は十分に
出来ず、むしろ同図（ｂ）の様な濃度階調効果による表
現となってしまう、従って、第６図に示す様な電子写真
の現像特性である急峻なＶ−Ｄ特性がそのまま現われて
しまい、ハーフトーン濃度の変化が顕著に現われるもの
である。

実際に、−例として、現像バイアスＶＯＣを変化させて
プリンタの出力特性を再測定したところ、第７図の（Ｃ
）に示す様に、かぶりとり方向では点線Ａ、濃度を上げ
る方向ではＢの様に変化することが判明した。そこで、
本実施例では出力特性が点線Ａの如く変化したときには
、同図の（ｄ）のＡ′の様に階調補正テーブルの内容を
補正調整し、また出力特性が点線Ｂの様に変化した場合
にはＢｏの様補正するようにした。これによって、入力
画像中のハーフトーン領域が現像バイアスＶＤＣを変化
させる以前の状態を保持したまま、すなわち、中間調画
像の階調変化を防止することが可能となった。尚、源像
バイアスｖＤｃの変化量は±５０〜１００Ｖの範囲で変
化させ、その変化に応じて階調補正テーブルの内容を適
時補正調整することになるが、実質的に３〜１０個程度
のテーブルを用意しておけば実用上十分であることが解
った。従って、ＣＰＵ６はＡ／Ｄ変換器１２でデジタル
データに変換された現像バイアスＶＯＣデータをｌ１０
１１を介して読み込み、その値に対応した階調補正テー
ブルをＲＯＭ７から読み込んでＲＡＭｌ０に展開すれば
自動的に補正調整することが可能となる。

尚、テーブルの書き換えは、ＣＰＵ６からのセレクト信
号（不図示）でバッファ８のアドレスライン及び双方向
バッファ９のデータ書込みを選択して、ＲＡＭｌ０をア
クセスし、最適テーブルをＲＯＭ７からＲＡＭｌ０に転
送することによって達成できる。また、ＲＡＭｌ０には
バックアップ電源が供給されており、その内容は保持さ
れている。

また、ＲＡＭｌ０が２５６ＸＭバイト（Ｍは１以上の整
数）以上のメモリ容量を有していれば、予め複数の階調
補正テーブルを保持させ、必要に応じて１つの階調補正
テーブルを前述したセレクト信号でもって選択するよう
にしても構わない。

また、現像バイアスＶＯＣの値に基にしてサービスマン
が手操作でもって切り換えるようにしても全く構わない
。

以上、現像バイアス電圧を変更したとき、その変更量に
基づいて、階調補正テーブルを切り換える場合を説明し
たが、この他にも、全く同様の考え方で像露光光源の発
光強度や感光体への帯電量、その他種々な画質に影響を
与えるプロセス要素を変更する様な場合においても、こ
れに応じて最適な快調補正テーブルを選択すれば良い。

この様に、本発明は画質の安定化のために、きわめて有
効である。

く第２の実施例の説明（第８図）〉上述した実施例ではＲＡＭｌ０内の階調補正テーブルを
書き換え、或いは切り換える原理で説明したが、例えば
第８図（ａ）〜（Ｃ）に示す如く、ＲＡＭｌ０の前段に
もう１つのテーブル１０ａ（或いは１０ｂ、１０ｃ）を
設けても良い。この様にすると、直線等の簡単な補正特
性でＲＡＭ１０の出力特性を補正できるので、多数（略
連続的）の補正特性を用意しても、例えば直線の場合は
始点と終点のみを記憶しておけば良いので、メモリの節
約が図れる。

以上、説明した様に本実施例によれば、出力画像の濃度
を変化させたときにおいても、良好な中間調再現が可能
となる。

特に、電子写真方式においては、地かぶりや最大濃度の
調節、その低画質に関することで、市場においてプロセ
ス条件を変更することがしばしばあるが、本実施例によ
り、このときに生じる階調の変動を防止することができ
るので、画質の向上とともに、操作性或はサービス性も
格段に向上させることが可能となる。

また、実施例では、反転現像法についての実施例を説明
したが、地肌部を露光するバックグラウンド露光を行っ
た後に暗部を現像する正現像方式においても、本実施例
の原理を応用できることは言うまでもない。

更には、本実施例の原理をレーザ以外、例えばＬＥＤア
レイやその他光源に液晶シャッタを付加したものを光源
としたものなど、様々な電子写真方式のプリンタで全く
同様の実施が可能である。

更に、電子写真方式と像形成法の類似している絶縁体表
面に記録ヘッドで静電潜像を形成する方式のプリンタに
おいても、１ドツトに深さ方向の濃度情報を与えること
のできる方式であれば、全く同様に使用することができ
る。

［発明の効果］以上説明した様に本発明によれば、出力画像の濃度を変
化させたときにおいても、良好な中間調再現が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の構成概略図、第２図はパルス幅変調の原理を説明するための図、第３図は実施例におけるリーダ部Ａ及びプリンタ部の特
性と、それに基づく階調補正テーブルの内容を示す図、第４図は実施例における現像器のバイアスレベルと出力
画像との関係を示す図、第５図はレーザスポットと出力画素の関係を示す図、第６図は電子写真の出力特性を示す図、第７図は現像器
のバイアスレベルを変化させたときの、出力画像特性の
変化、及び階調補正テーブルの補正曲線を説明するため
の図、第８図（ａ）〜（Ｃ）は第２の実施例における階調補正
テーブルの補正内容を示す図、第９図（ａ）〜（Ｃ）は
露光強度及び点灯時間変化による出力画素の変化を示す
図、第１０図は主走査方向に対するレーザ光の照射時間に基
づく出力画素の濃度変化を示す図である。図中、１・・・原稿、２・・・ＣＣＤ、３・・・アンプ
、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・・・ラッチ、６・・・Ｃ
ＰＵ。７・・・ＲＯＭ、８・・・バッファ、９・・・双方向バ
ッファ、１０・・・ＲＡＭ　（階調補正テーブル）、１
１・・・Ｉ１０ボート、１２・・・ボリウム、１３・・
・Ｄ／Ａ変換器、１４・・・パルス幅変調回路、１５・
・・レーザドライバ、１６・・・半導体レーザ、１７・
・・ポリゴンミラー、１８・・・ｆ−θレンズ、１９・
・・感光体、２０・・・コロナ帯電器、２１・・・現像
器、２２・・・クリーナ、２３・・・前露光ランプ、２
４・・・転写帯電器、２５・・・分離帯電器、２６・・
・定着ローラ、２７・・・転写紙、２８・・・現像バイ
アス電源である。麻兇錘第４図第５図１渫第６図（Ｃ）第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】画像データを入力し、可視画像を形成する画像形成装置
において、入力した画像データを可視画像形成特性に応じて補正す
る補正手段と、補正された画像データを処理してパルス幅変調信号を形
成するパルス幅変調手段と、前記パルス幅変調信号に基づいて光を感光体に照射して
静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現
像するための、バイアスを印加した現像手段と、前記感光体の帯電量、前記感光体への照射光量、前記現
像手段に印加するバイアス値の少なくとも１つを変更す
る変更手段と、変更された値に基づいて前記補正手段を調整する調整手
段とを備えることを特徴とする画像形成装置。