JPH04126462A - 画像形成装置 - Google Patents

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、特に中間調を忠実に再現する電
子写真方式の画像形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 第１７図は従来のレーザビームプリンタを示す。

画像の濃淡情報を含む画像データ１は、８ビツト（０〜
２５５階調）のデジタル信号であり、画像の濃淡の情報
とＯ〜２５５階調との関係は第１８図に示すようにリニ
アになっている。このデジタル画像信号は、濃度変換器
２により第１９図に示すルックアップテーブル方式で、
２５６階調の入力濃度が２５６階調の出力濃度に変換さ
れる。入力濃度と変換後の出力濃度の関係を第２０図に
示す。そして、デジタル画像信号はＤ／Ａ変換器６で再
びアナログ信号に変換され、コンパレータ７で三角波発
生回路８により発生される所定周期の信号と比較され、
パルス幅変調される。このパルス幅変調された２値化画
像信号は、レーザ駆動回路９にそのまま入力され、レー
ザダイオードｌＯの発光のオン・オフ時間を制御する信
号に用いられる。このレーザダイオードｌＯから出射さ
れたレーザ光は、周知のポリゴンミラー１１により主走
査方向に走査され、ｆ−θレンズ１２および反射ミラー
１３を経て、第１７図において矢印方向に回転している
感光ドラム１４上に照射され、像担持体としての感光ド
ラム１４上に静電潜像が形成される。

一方、レーザ光が照射される前に、感光ドラム１４は露
光器１６で均一に除電された後、帯電器１５により均一
にマイナスに帯電される。その後、前述したレーザ光が
感光ドラム１４に照射されその表面に画像信号に応じた
静電潜像が形成される。

そして、レーザビームプリンタでしばしば用いられる現
像方式として現像を行う部分（黒画素）を露光するいわ
ゆるイメージスキャン方式を行うので、現像器２４によ
り周知の反転現像方式で、感光ドラム２２のレーザによ
り除電を受けた部分にマイナスの帯電特性を有するトナ
ーを付着させその部分を顕像化する。そして、感光ドラ
ム１４上に形成された顕像（マイナス電荷を有するトナ
ー像）は、転写帯電器１９により、転写材（一般には紙
）１８上に転写される。転写後、感光ドラム１４上に残
った残留トナーがクリーナでかき落とされ、再び、前述
の一連のプロセスが繰り返される。上述したプロセスに
より形成される転写材上の最終的な画像は、その濃度が
濃度変換器２により出力されるデジタル画像データの値
に対し、１対１で決定されている。すなわち、デジタル
画像データの値に応じてレーザダイオードの発光時間が
規定され、感光ドラム１４に照射されるレーザ光量が決
定される。さらに、そのレーザ光量に応じて感光ドラム
の表面電位に所定の減衰を生じさせることにより現像さ
れるトナー量、すなわち、画像濃度を規定することがで
きるのである。

出力されるデジタル画像データに対する画像濃度の関係
は第２１図に示すように、線形とはならず、８字カーブ
を描く、これは感光ドラムの感度特性や感光ドラムの表
面電位に対する現像特性の非線形性によるものであり、
従来、電子写真的な特性とされている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来例では、感光ドラムあるいは現像剤の製造ロッ
ト差、現像器対感光ドラム間の距離の機械的なバラツキ
、感光ドラムあるいは現像剤の環境耐久依存性により、
第２１図に示す出力画像データに対する最終画像濃度の
関係が電子写真的に非常に不安定であるので、再現され
た画像の階調性が良くないという問題点があった。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、階調性
の良い画像を再現することができる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］ このような目的を達成するための、本発明は、入力画像
信号を予め定めた濃度変換係数に応じて変換する濃度変
換手段と、該濃度変換手段により変換された画像信号に
応じて像担持体に可視像を形成する可視像形成手段とを
有する画像形成装置において、予め定めた１つ以上の基
準濃度データに基づき前記可視像形成手段により前記像
担持体上に形成された可視像の濃度を検出する濃度検圧
手段と、該濃度検出手段により検出された濃度に応じて
前記濃度変換係数を補正する補正手段とを備えたことを
特徴とする。

［作　用］ 本発明では、予め定めた１つ以上の基準濃度データに基
づき可視像形成手段により前記像持体上に形成された可
視像の濃度を濃度検出手段により検出し、濃度検出手段
により検出された濃度に応じて濃度変換係数を補正手段
により補正する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。これはレーザビ
ームプリンタの例である。

図において、　１，２．６〜２０は第１７図と同一部分
を示す。５はＲＡＭで、０．１６．３２．４ｇ、・・・
、　２４０，２５５の１７個のデジタルデータが格納さ
れている。４はＲＯＭで、制御プログラムが格納されて
いる。２１はデジタルデータ発生器であり、ＲＡＭ５に
格納されている０、　１６．３２．４８．・・・、２４
０．２５５の１７個のデジタルデータに基づきデジタル
データを発生するものである。２２はバススイッチで、
デジタルデータ発生器２Ｉまたは濃度変換器２のいずれ
か一方に切り換えるものである。２３は光検出装置で、
第２図に示すように、発光素子としてのレーザダイオー
ド２３工、受光素子としてのフォトダイオード２３２、
および増幅器２３３により構成され、感光ドラム１４上
に形成された可視像（以下、パッチという）からの反射
光量を検出するものである。レーザダイオード２３１か
ら出射されるレーザ光の波長は９６０ｎｍである。感光
ドラム１４の感度は７３０〜８００ｎｍの間にあるので
、レーザ光の影響は少ない。２４はＡ／Ｄ変換器で、光
量検出装置２３からのアナログ信号をデジタル信号に変
換するものである。３は補正手段としてのＣＰＵで、光
量検出装置２３により検出された濃度に応じて濃度変換
器２の濃度変換係数を補正するものである。

次に１本実施例における濃度補正原理を説明する。

本実施例では、感光ドラムの感光特性や、感光ドラムの
表面電位に対する現像特性の非線形性に起因して非線形
になった出力特性を線形にする。

すなわち、第１８図に示す特性図を第１象限に、第２０
図に示す特性図を第２象限に、第２１図に示す特性図を
第３象限に、第３図に示すようにセンシトメトリックに
配置すると、第４象限の画像濃淡情報に対する最終画像
濃度は、線形になることが分かる。このように線形にし
た場合、階調再現性の良い画像を得ることができる。

ここで、第２象限の濃度変換曲線を第３図に破線で示す
ように直線にする（これは濃度を変換しないことと同じ
である）と、第４象限の濃度変換曲線は第３図に破線で
示すように線形にならない。このことから、第２０図に
示す濃度変換曲線、すなわち、濃度変換器２の人出力特
性は、第４象限に破線で示す曲線の逆関数として定めれ
ば良いことが分かる。

次に、濃度変換係数の決定方法を説明する。

濃度が最低のパッチＰ０からのデジタル反射光量をＥ、
。、パッチＰｎからのデジタル反射光量なＥｐｎとする
と、パッチＰｎのパッチ濃度Ｄ１１は次式で表される。

Ｄｎ”−１０ｇ＋ｏ（Ｅｐｎ　　／Ｅｓｏ）パッチＰ０
〜ｐｕｓに対するパッチ濃度００〜ｏｐｓの関係を第４
図に示す、これは第３図示第４象限において破線で示す
画像データに対する濃度の関係に相当するので、第４図
に示す関数の逆関数を求める。すなわち、第４図に示す
横軸と縦軸を入れ替え、０〜２５５に規格化し、データ
を直線補間する。このようにして得られた関数を第５図
に示す。

第６図は第１図示ＲＯＭ　４に格納される制御手順を示
すフローチャートである。

バススイッチ２１をデジタルデータ発生器２２に切り換
え、ついで、ポリゴンミラー１１．感光ドラム１４を回
転さ゛せる。その後、ステップＳｌにて、ＲＡＭ　５か
ら０．１６，３２．４ｇ、・・・、　２４０，２５５の
１７個のデジタルデータを読み出し、読み出したデジタ
ルデータをＤ／Ａ変換器６によりアナログ信号に変換し
、ステップＳ２にて、このアナログ信号と三角波発生回
路８からの信号をコンパレータ７により比較し、パルス
幅変調する。ついで、ステップＳ３にて、パルス幅変調
された２値化画像信号に基づき、レーザ駆動回路９によ
りレーザダイオードｌＯを駆動する。ステップＳ４にて
、レーザダイオードｌＯから射出されたレーザ光は、ポ
リゴンミラー１１により主走査方向に走査され、ｆ−θ
レンズ１２および反射ミラー１３を経て、感光ドラム１
４上に照射され、感光ドラム１４上に画像出力レベルに
応じた潜像が順次形成される。ついで、ステップＳ５に
て、形成された潜像は現像器１７により現像されて顕像
化される。感光ドラム１４上に形成されたパッチを第７
図に示す。

感光ドラム１４に形成されるパッチの大きさは、レーザ
ダイオード２３１の光束が感光ドラム１４上に結ぶスポ
ット径より大きく、フォトダイオード２３２の受ける信
号が充分に安定するだけの大きさにしである。例えば、
レーザダイオード２３１と感光ドラム１４の間の距離が
５１１１ｍである場合のパッチの大きさは、２０ｍｍＸ
　２０ｍｍが好ましい。必要以上にパッチの大きさを大
きくすることは、トナーの消費量が増加することになり
、好ましくない。

そして、ステップＳ６にて、各パッチからの光量を検出
する。デジタルデータ発生器２２の信号発生タイミング
に対する光量検出装置２３の検出タイミングは、感光ド
ラム１４が露光される時点から、パッチが光量検出装置
２３に対向するまでの時間だけずらしてあり、光量検出
装置２３が、例えば、第７図に示すように、パッチＰ６
に対向すると、レーザダイオード２３１から感光ドラム
７に向けて出射された光は、パッチＰ６により反射され
、パッチＰ６から反射された光はフォトダイオード２３
２により受光され、フォトダイオード２３２からの電圧
は増幅器２３３により増幅される。デジタルデータ０゜
１６、３２．４ｇ、・・・、　２４０．２５５に対する
増幅器２３３の出力電圧の一例を第８図に示す。これら
出力電圧はＡ／Ｄ変換器２４によりパッチＰ０〜ｐＨ＋
に対してそれぞれ８ビツトのデジタル信号Ｅ、。〜Ｅ、
１６に変換され、ＲＡＭ　５に格納される。出力画像デ
ータとデジタル変換値の関係を第９図に示す、そして、
ステップＳ７にて、このようにして得られた濃度変換係
数を濃度変換器２に設定し、以上の処理が終了した後、
バススイッチ２１を濃度変換器２に切り換える。

なお、本実施例では、濃度変換係数を、画像形成を開始
するごとに決定する例を説明したが、濃度変換を決定す
る時期は、これに限定されるものではなく何時でも良い
。例えば、メインスイッチをＯＮするとき、メインスイ
ッチをＯＮシてから一定時間が経過したとき、画像形成
装置の保守点検時でも良い。

匿λｌ乙（１胴 本実施例は第１の実施例との比較で言えば、基準データ
の個数が相違する。すなわち、第１の実施例では、０．
１６．３２．４ｇ、・・・、　２４０．２５５の１７個
にしたが、本実施例では、０，１６，３２，６４，１２
８，２５６の６個にした。この場合、出力画像データに
対するパッチ濃度の関係は第１０図に示すようになる。

そこで、第１Ｏ図に示す横軸と縦軸を入れ替え、第１１
図に示す近似曲線を得る。なお、６点をなめらかに接続
するには、３次関数で近似すると良い。第１１図示の近
似曲線を用いた場合、レーザビームプリンタにより形成
された画像の階調特性は第１２図に示すようになる。第
１２図から分かるように、近似に起因する誤差が生じる
が、実用上は問題がない。

本実施例では、このように構成したので、第１の実施例
に比較して、パッチの処理時間が軽減され、トナーの消
費が減少され、ドラムの回転に起因する耐久寿命低下を
軽減することができる。

１１立叉里ｌ 第１３図は本発明の第３の実施例を示す。これはカラー
画像形成装置の例で、この装置により形成されるパッチ
は、マゼンタ、シアン、およびイエローのトナーのパッ
チで、その分光特性を第１４図に示す。本実施例の光量
検出装置３１はランプ２３４、分光フィルタ２３５、レ
ンズ２３６、フォトダイオード２３２、および増幅器２
３３により構成され、ランプ２３４からの白色光は、分
光フィルタ２３５により分光され、レンズ２３６により
集光された後、感光ドラム１４上のパッチに出射され、
パッチから反射された光はフォトダイオード２３２によ
り受光されるようになっている。

ランプ２３４を用いる理由は、マゼンタまたはイエロー
の分光分布が赤外（９６０ｎｍ）を反射する特性を有し
、反射光量の変化量が非常に小さ（なるので、赤外（９
６０ｎｍ）にピークの波長を有する第２図に示すレーザ
ダイオード２３１を用いた場合、３色トナーのうちのい
ずれかについて反射光量のダイナミックレンジを広く取
れない色のトナーが存在し、バッチ濃度を正確に測定で
きな（なるからである。

分光フィルタ２３５は、マゼンタのパッチの反射光量を
測定する場合はグリーンフィルタに切り替えられ、イエ
ローのパッチの反射光量を測定する場合はブルーフィル
タに、シアンのパッチの反射光量を測定する場合はレッ
ドフィルタに切り替えられる。この場合の反射光量のダ
イナミックレンジを第１６図に示す。

本実施例は、上記のように構成したので、作用効果は第
１の実施例のそれと本質的に相違しない。

なお、本発明は白黒プリンタ、白黒複写様、カラープリ
ンタ、カラー複写機に適用でき、電子写真方式、熱転写
方式等を採用した画像形成装置に適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、予め定めた１つ
以上の基準濃度データに基づき像担持体上に可視像を形
成し、形成された可視像の濃度を検出し、検出された濃
度に応じて濃度変換係数を補正するようにしたので、階
調性の良い画像を再生することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、 第２図は第１図示光検出装置の構成を示すブロック図、 第３図は第１８図、第２０図、第２１図をセンシトメト
リックに表現した図、 第４図は出力画像データに対するパッチ濃度の関係を示
す図、 第５図は入力画像データに対する出力画像データの関係
を示す図、 第６図は第１図示ＲＯＭ　４に格納される制御手順を示
すフローチャート、 第７図は感光体上に形成された画像の反射光量の測定の
様子を示す図、 第８図は反射濃度測定装置により測定された出力画像デ
ータに対する出力電圧の関係を示す図、 第９図は第４図示出力電圧をデジタル化した場合の出力
画像データの出力電圧の関係を示す図、 第１θ図は出力画像データに対する最終画像濃度の関係
、すなわちデジタル画像形成装置における電子写真特性
を示す図、 第１１図は第１４図示の横軸と縦軸を入れ替えた場合に
得られる図、 第１２図は階調補正された最終出力特性を示す図、 第１３図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、 第１４図は色トナーの分光反射率の一例を示す図、 第１５図は反射濃度測定装置により測定された出力画像
データに対する出力電圧の関係を示す図、 第１６図は反射濃度測定装置により測定された出力画像
データに対する出力電圧の関係を示す図、 第１７図は従来の画像形成装置を示すブロック図、 第１８図は画像の濃淡情報に基づき画像形成装置に送ら
れるデジタルデータの値を示す図、第１９図は濃度変換
器の動作を説明する説明図、 第２０図は入力画像データに対する出力画像データの関
係、すなわち濃度変換関数を示す図、第２１図は出力画
像データに対する最終画像濃度の関係、すなわちデジタ
ル画像形成装置における電子写真特性を示す図である。 ２・・・濃度変換器、 ３・・・ＣＰＵ、 ４・・・ＲＯＭ　。 ５・・・ＲＡＭ　。 ７・・・コンパレータ、 １４・・・感光ドラム、 １７・・・現像器、 ２３・・・反射光量測定装置。 ±ｔ′Ｊ画慢テゝり 第４ 図 第５ 図 第 図 第 図 第８ 図 第 図 出力画慢データ （Ｄ８） バ、７チ濃度 第 １２図 第１５図 出７］画乍撃データ 第１６図 第１８図 漂攪嘗騨ｌ各 第１９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力画像信号を予め定めた濃度変換係数に応じて変
   換する濃度変換手段と、 該濃度変換手段により変換された画像信号に応じて像担
   持体に可視像を形成する可視像形成手段と を有する画像形成装置において、 予め定めた１つ以上の基準濃度データに基づき前記可視
   像形成手段により前記像担持体上に形成された可視像の
   濃度を検出する濃度検出手段と、 該濃度検出手段により検出された濃度に応じて前記濃度
   変換係数を補正する補正手段と を備えたことを特徴とする画像形成装置。 ２）請求項１において、濃度検出手段は像担持体上の可
   視像からの反射光の光量を検出するようにしたことを特
   徴とする画像形成装置。