JPH07333924A - 電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】全体は、走査線毎の画像信号１０１を発生する
公知のプリンタコントローラまたはホストコンピュータ
１０２と、本発明の制御装置１２０〜１２５と、公知の
電子写真記録装置１０３とから成る。ここで画像信号１
０１は、画像をある解像度で空間的に分割した領域（こ
こではドットと呼ぶ）に割り当てられた光学濃度情報で
ある。本実施例では一例として、解像度は水平垂直共に
４００ドット／インチ、光学濃度情報は、１ビット２値
のバイナリデータで、「０」が無色または白色、「１」
が有色を表すものとする。 【効果】ユーザの省力要求に応じて画像パターン毎に画
質調整ができるので重大な画質劣化をもたらすことな
く、トナー消費量またはオゾン発生量の削減，装置寿命
の延長、及び消費電力が削減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真記録装置は、特開平3−3
3769号公報に記載のように、他方式の記録装置に較べ、
高速高精細な画像を普通紙に記録できる特徴を有する
が、構造が複雑で大型、かつ高価であったため、過去に
はそれらの特徴を生かした特殊な用途にしか使われてい
なかった。ところが近年は、電子写真記録装置の低価格
化小型化が進み、一般のオフィスでも汎用的に使われる
ようになってきた。また、高画質化，カラー化に対する
要求にも応え、現在のＯＡ用記録装置の中では、最も高
画質なものとなっている。しかし、その代償として、低
速になったり、ページコストが上がったり、部品寿命が
短くなったり、熱やオゾンを大量に排出したりするよう
になった。ところが一般のオフィスでは、必ずしも全て
の印刷物に対し、常に高画質で記録する必要はない。例
えば、草案を試し刷りしたり、図面等のレイアウトを確
認するときなどは多少低画質に記録しても十分である。
このような場合、従来の電子写真記録装置では、以下の
ような省力化技術がとられている。

【０００３】すなわち、 １）単純にプロセス速度を適正値より上げる。画像濃度
は低下するが高速記録できる。

【０００４】２）帯電，露光，現像等のプロセスパラメ
ータを調節し、記録画像のトナー消費量を適正値より減
らす。トナー代が浮くためページ当りのコストが下が
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、出力
画像全体に対し、一様に作用する技術である。しかし、
一般の画像は、背景の白画像や黒の大面積（黒べた）画
像をはじめ、孤立した１ドット，１ドット幅の縦線，横
線，斜線，網点画像といった、多種の画像構成要素（画
像パターンと呼ぶ）から成り立っている。そして、従来
技術に対する各画像パターンの画質の変化は、電子写真
記録装置の場合各画像パターン毎にかなり異なる。例え
ば、記録画像の濃度を減らして電子写真記録装置のトナ
ー消費量を減らす場合、孤立１ドットはすぐに画像上か
ら消えてしまい、重大な画像欠損につながる。また、黒
べた画像内部は、すぐに濃度むらが発生する。これら、
特に画質を落す画像パターンが少しでも混在している
と、それらのために従来技術では思い切った省力化がで
きなくなり、大きな効果が出せなかった。

【０００６】本発明の目的は、各画像パターンの画質を
均一化し、少ない画質劣化で多くの省力化を図ることに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は電子写真記録装置において、省力レベルを
設定する手段と，出力画像全体の画質を一様に変化させ
る手段と，入力画像信号から各画像パターンを検出する
手段と，出力画像の画質を画像パターンごとに変化させ
る手段とを備えるようにした。

【０００８】

【作用】ユーザが、使用する電子写真記録装置に対し期
待する省力レベルは、ホストコンピュータからユーザよ
り指示される。この指示に対し、予め実験によって求め
てあるメモリテーブルによって、帯電や現像，転写，定
着に関するパラメータのように画質を一様に変化させる
手段と、半導体レーザの発光時間，発光出力，スポット
形状等露光に関するパラメータのように画質を画像パタ
ーンごとに変化させる手段とを決定する。プリンタコン
トローラまたはホストコンピュータからの画像信号に従
って記録が開始すると、入力画像信号から各画像パター
ンを検出する手段によって記録中のドットが、どの画像
パターンに属するかをリアルタイムに検出し、画質を画
像パターンごとに変化させる手段によってドットごとに
露光条件を変えながら記録する。本発明では、このよう
な各画像パターン毎の個別の画像特性について配慮する
ことができるため、全ての省力レベルにおいて各画像パ
ターンの画質を均一化することが可能であり、少ない画
質劣化で多くの省力化を図ることが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１に、本発明の構成を示す。全体は、走査線毎の
画像信号１０１を発生する公知のプリンタコントローラ
またはホストコンピュータ１０２と、本発明の制御装置
１２０〜１２５と、公知の電子写真記録装置１０３とか
ら成る。ここで画像信号１０１は、画像をある解像度で
空間的に分割した領域（ここではドットと呼ぶ）に割り
当てられた光学濃度情報である。本実施例では一例とし
て、解像度は水平垂直共に４００ドット／インチ、光学
濃度情報は、１ビット２値のバイナリデータで、「０」
が無色または白色、「１」が有色を表すものとする。

【００１０】始めに電子写真記録装置１０３の構成を図
１により説明する。電子写真記録装置１０３は公知であ
るので、ここでは一例として一般的な２成分反転現像方
式のものについて簡単に説明するが、正規現像方式や正
規反転同時現像方式あるいは１成分現像方式など、他の
公知の現像方式に対しても本発明は同様に適用されう
る。光導電性の感光体ドラム１０４は暗所中で図に示す
ように回転している。感光体ドラム１０４の周囲には帯
電器１０５，半導体レーザを光源とする露光光学系１０
６，現像機１０７，転写器１０８,イレーザ１０９,感光
体クリーナ１１０が配置されており、この順に帯電，露
光，現像，転写が行われる。感光体ドラム１０４の内面
は接地されており電位の基準となる。帯電では感光体ド
ラム１０４の表面が負電位(−７００Ｖ程度)になるよう
にし、露光により−５０〜−１００Ｖに下がるようにな
っている。現像機１０７内の現像ローラには、−４００
Ｖ程度の現像バイアス電位が印加されるおり、現像機１
０７内でキャリアと摩擦して負に帯電しているトナーは
感光体ドラム１０４の表面上の露光部にのみ現像され
る。転写器１０８により用紙１１３上に転写されたトナ
ーは、定着器１１１により熱と圧力で固着される。定着
器１１１にも、一般に定着クリーナ１１２が付いてお
り、定着時に用紙１１３から定着器１１１に誤転写した
トナーを拭き取る。一方、転写後の感光体ドラム１０４
は、イレーザ１０９により除電され、残留トナーは、感
光体クリーナ１０９によって除去される。但し、従来装
置では、画像信号１０１を直接に露光光学系１０６のレ
ーザ駆動回路（図示せず）に入れていたが、本発明で
は、一度本発明の制御装置１２０〜１２５に入力する点
が異なる。

【００１１】次に本発明の制御装置１２０〜１２５の構
成を図１により説明する。まず、記録を開始する前にプ
リンタコントローラ１０２において省力レベルに関する
省力レベル信号１２０を設定し、その結果をメモリテー
ブル１２２及びメモリテーブル１２４に入力する。メモ
リテーブル１２２には、省力レベル信号１２０に応じ
て、帯電，現像，転写，定着等に関するパラメータをい
かに設定するかという情報を、予め実験により求めて入
力してある。メモリテーブル１２２により決まったプロ
セスパラメータ１２３により、電子写真装置１０３の各
プロセス条件を変更する。これにより出力画像全体の画
質を一様に変化させることができる。記録を開始する
と、画像信号１０１は画像パターン検出回路１２１に入
力される。画像パターン検出回路１２１は、記録しよう
とするドットが属する画像パターンを検出し、画像パタ
ーン信号１２５としてメモリテーブル１２４に入力す
る。メモリテーブル１２４には、省力レベル信号１２０
および画像パターン信号１２５に応じて、露光方法に関
するパラメータをいかに設定するかという情報を、予め
実験により求めて入力してある。このパラメータによ
り、電子写真装置１０３の露光条件を変更する。これに
より出力画像の画質を画像パターンごとに変化させるこ
とができる。

【００１２】以下、個々の装置について具体的に説明す
る。省力レベルに関する省力レベル信号１２０の設定に
ついて、図２により説明する。省力レベル信号１２０
は、記録を開始する前にユーザが記録装置１０３に対し
省力目標を設定する手段である。本実施例では４種類の
省力モードを備えている。省力レベルは、それぞれ％表
示により４段階で設定する。従って、省力レベル信号１
２０は本実施例の場合、各モード毎２bit，全８bit（ｓ
ｍ０〜７）の信号となる。図示していないが上記設定に
対して予測される画質を予め実験により測定してプリン
タコントローラ１０２のメモリに格納しておき、それを
省力レベル設定の直後に読み出し％表示するようになっ
ている。ユーザはその表示を目安に設定できるので、適
当な省力レベルが設定できる効果がある。設定された省
力レベルは、省力レベル信号120としてメモリテーブル
１２２に入力される。

【００１３】次に、メモリテーブル１２２の内容および
プロセス制御装置について、図３，図４により説明す
る。図３に構成を示す。メモリテーブル１２２は、８bi
t の省力レベル信号１２０を受け、電子写真記録装置１
０３内の各種プロセス制御装置に対し各２bitのプロセ
スパラメータ（ｐｐ０〜７）合計８bitを出力する。実
施例では、アドレス線が１７本，出力が８本ある１Ｍbi
t のＲＯＭ（読み出し専用メモリ）を、メモリテーブル
１２２に使った。図４にメモリテーブル１２２の内容を
示す。省力レベル信号１２０において、トナー消費量を
削減するように省力設定された場合、基本的には出力画
像濃度を適正値よりも低下させる。本発明では画像濃度
が平均的に低下する分には、草稿の試し刷りや、レイア
ウト確認等の目的に対して支障はないと考えている。た
だし、小数点が抜けてしまったり、細線が消えてしまっ
たりする場合は、重大な画質欠損と考える。画像濃度を
低下させる具体的な方法は、反転現像方式である本実施
例の場合、レーザの発光出力を低下させ、感光体ドラム
１０４の露光部表面電位を現像バイアス電位方向に変化
させ、現像されるトナーの量を減らすことである。但
し、レーザの発光出力は、後述する露光制御装置によっ
て変えることとするため、ここではそれ以外の方法を考
慮する。現像バイアス電位を露光部表面電位方向に変化
させても、現像されるトナーの量を減らすことができ
る。現像バイアス電位は、電圧を印加している現像バイ
アス高圧電源の入力側の電位を変化させることにより実
現できる。また、本実施例は２成分方式であるため現像
機１０７内のトナー濃度を低下させても現像されるトナ
ーの量を減らすことができる。トナー濃度は現像剤の透
磁率をセンサで検知し、目標値に対して不足する場合は
トナーをホッパから補給するようなトナー濃度制御回路
がある。この目標値を変えることによりトナー濃度を低
下させることができる。その他現像ギャップやドクタギ
ャップの調整，現像ロールの回転速度等を変更すること
により現像されるトナーの量を減らすことができる。し
かし、電子写真記録装置１０３の場合、出力画像濃度を
適正値よりも低下させると、画質が急激に劣化するた
め、従来は大幅なトナー消費量の削減が不可能であっ
た。しかしよく観察すると、画像濃度低下に伴う画質劣
化の仕方は種々の画像パターン毎に異なることが観測で
きる。そこで後述するように、画像濃度低下に応じて、
各画像パターン毎に露光方法を変えることにより、少な
い画質劣化で大幅なトナー消費量の削減が可能となる。

【００１４】省力レベル信号１２０において、オゾン発
生量を削減するように省力設定された場合、帯電器１０
５中にある高圧線の電位を下げる。高圧線は−５Ｋ〜−
１０ＫＶに印加されており、オゾンはこれにより発生す
るため、この高圧線電位を下げることにより発生量を削
減できる。但し、もちろん感光体ドラム１０４表面の帯
電電位も下がるため、現像するとトナーが付かないはず
の感光体ドラム１０４表面の非露光部にも、薄く一様に
トナーが付くようになる。この現象を当業者間ではかぶ
りと呼び、画質評価の重要な基準となっている。本発明
では前記したように、このかぶりについてもある程度は
重大な画質劣化とは考えない。しかし、帯電電位の低下
と共に、現像バイアス電位も同時に下げれば、帯電電位
を低下させてもかぶりは増加しない。その分画像濃度が
低下する。画像濃度の低下分については前記したよう
に、各画像パターン毎に露光方法を変えることにより画
質の劣化を抑えられる。従って、少ない画質劣化で大幅
なオゾン発生量の削減が可能となる。

【００１５】省力レベル信号１２０において、装置寿命
を延長するように省力設定された場合、図１の中の感光
体クリーナ１１０や定着器クリーナ１１２の清掃能力を
落す。最も寿命が期待されるのは感光体ドラム１０４で
ある。交換に際し、高価であるし、手間も掛かるし、環
境に対してもよくない。感光体１０４は感光体クリーナ
１１０によって傷ついたり、摩耗して特性が劣化したり
する。感光体クリーナ１１０にはファーブラシタイプと
ブレードタイプとがあるが、いずれも押しつけ圧力を低
減させれば、感光体１０４への損傷は少なくなる。押し
つけ圧力は、押しつけ用カムを回転させることにより変
化させることができる。しかしもちろんそのままでは、
クリーニング不良で前回の記録画像がうっすらと次回の
画像の中に現れ出るようになる。そこで本実施例では、
同時に前記したようなトナー付着量の低減方法を同時に
図る。これにより、まず汚れなくなるし、また従来クリ
ーニングしにくい画像パターンも、クリーニングされや
すくなる。よって、少ない画質劣化で大幅に押しつけ圧
力を低減させることが可能となり、感光体１０４寿命を
伸ばせる効果がある。定着器クリーナ１１２についても
同様に、押しつけ圧力の低減と同時にトナー付着量の低
減を図ることによりまず汚れの原因となるオフセットの
発生量を低減することができる。また、前記と同様クリ
ーニングしにくい画像パターンが、クリーニングしやす
くなる。これらの方法は、感光体104や定着器１１１の
寿命を伸ばすだけでなく、クリーナ１１０，１１２自身
の寿命も伸ばす効果がある。

【００１６】省力レベル信号１２０において、消費電力
を削減するように省力設定された場合、定着器１１１の
表面温度を下げる。定着は、電子写真記録装置１０３の
中で最も電力の要するプロセスであり、さらに定着器１
１１の効率が悪く、熱の多くが空気中に逃げるため、定
着器１１１の表面温度を下げることは、全体の消費電力
の削減に効果的である。定着器１１１の表面温度に対し
ても、温度センサによって表面温度を測定し、その結果
の基づき定着器内部の熱源の電力を制御する表面温度制
御回路が備わっている。そこで、その目標設定値を下げ
ることにより表面温度を低下させることができる。しか
し、定着器１１１の表面温度を下げると、一般にコール
ドオフセットと呼ばれる、用紙１１３上のトナーが定着
ロールに剥離する現象が現れ、画質が著しく劣化する。
このオフセット量も、少量であればかぶりと同様に本発
明では重大な画質劣化とはみなさない。しかし、オフセ
ット量が多くなると、オフセットした画像が、例えば小
数点に間違えられてしまうと重大な画質欠陥となる。オ
フセット量は、画像濃度と相関があり、濃いものほど多
い。そこで、トナー消費量を削減する技術は効果があ
る。そこで、現像バイアス電位については、消費電力を
削減するように省力設定された場合も、トナー消費量を
削減するように省力設定された場合と同様に設定する。
露光方法については後述する。

【００１７】次に画像パターン検出回路１２１を図５，
図６により説明する。図５に画像パターン検出回路１２
１の構成を示す。画像パターン検出回路１２１は、特開
平3−33769 号公報に記載のように、入力画像信号１０
１を一度数ライン分のラインメモリ５０１に格納し、ド
ット５０２を記録する際、そのドット５０２に対応する
画像信号１０１だけでなく、その周辺（記録ドット５０
２を中心に図に示す１３ドットの範囲）のドットの画像
信号１０１も同時に参照し、予め定義さている各画像パ
ターンのテンプレートとマッチングさせる。実施例で
は、アドレス線が１７本，出力が８本ある１ＭbitのＲ
ＯＭ(読み出し専用メモリ）５０３を使い、１３ドット
の画像信号１０１をＲＯＭ５０３のアドレスとし、４bi
t の出力を画像パターン信号１２５とした。図６に、本
実施例で使用した９種類のテンプレートを示す。（１）
はべた黒部内部、（２）は孤立した１ドット、（３）は
網点によるハーフトーン（グレイ）、（４〜６）は縦横
細線、（７〜９）は斜細線である。

【００１８】次に、メモリテーブル１２４の内容および
レーザ駆動装置について、図７，図８により説明する。
図７に、構成を示す。メモリテーブル１２４は、省力レ
ベル信号１２０（８bit）及び画像パターン信号１２５
（４bit）の他に、ディザテーブル用のドットアドレス
剰余７０１を入力する。本実施例では主操作方向アドレ
ス剰余ＸＡＤＲおよび副操作方向アドレス剰余ＹＡＤＲ
共に２bit ずつとし、主操作方向アドレスＸＡＤおよび
副操作方向アドレスＹＡＤに対し、 ＸＡＤＲ＝ＸＡＤ ＭＯＤ ４ （ＭＯＤ ４は、４で
割った余りを取ることを意味する） ＹＡＤＲ＝ＹＡＤ ＭＯＤ ４ とする。メモリテーブル１２４は、合計１６bit の入力
アドレスを受け、パルス幅変調器７０２に対し２bitの
露光パラメータ７０１を、８bitＤＡ変換器７０３に対
し８bit の露光パラメータ７０１を出力する。実施例で
は、アドレス線が１７本，出力が８本ある１ＭbitのＲ
ＯＭ(読み出し専用メモリ）を２個使った。パルス幅変
調器７０２では、露光パラメータ７０１に対応して、１
ドットの記録時間に対し１００％，７５％，５０％，２
５％の時間幅の信号パルスを発生し、レーザスイッチン
グ回路によってレーザ７０６の発光時間を制御する。８
bitＤＡ変換器７０３では、露光パラメータ７０１に対
応して、１ドットの発光出力のためのアナログ電圧に変
換し、レーザ電流駆動回路７０５によってレーザ706の
発光出力を制御する。

【００１９】次に、図８にメモリテーブル１２４の内容
を示す。まず省力レベル信号１２０によってトナー消費
量、またはオゾンの発生量を削減する場合、または装置
寿命を伸ばす場合について、個々の画像パターン毎に説
明する。前記したように、三つの省力モードが露光制御
装置７０２に要求することは、トナー消費量の低減にま
とめることができる。従って以下、トナー消費量の低減
方法について説明する。画像パターンは図４に対応す
る。（１）べた黒内部：この場合は、省力レベル信号１
２０のトナー消費量の削減要求が小さいときは、レーザ
の発光光量を下げるようにする。但し、下げるとべた黒
内部に濃度むらが発生し、ひどくなると中が抜けて他の
細線画像等との区別ができなくなり、重大な画質欠陥と
なる。そこで、削減要求が大きいときは、発光光量を下
げずにディザ法により面積率の低い網点記録にする。こ
うすると本来の網点画像と区別ができなくなるが、べた
黒内部の濃度むらが減るため、その他の画像と間違える
ことはない。べた黒画像と網点画像との区別は、草稿記
録やレイアウト確認上では大きな問題ではない。面積率
は、図９に示すように１／８(１２.５％）程度まで落し
ても大きな問題はない。また、同じく図９に示すように
公知の輪郭強調技術により文字等の輪郭線を入れれば、
さらに面積率を落すことが可能となる。上記技術によれ
ば、入力画像がべた黒部の多い画像であれば、１／８程
度までトナー消費量を削減できる。(２)孤立した１ドッ
ト：この場合は、通常小数点などを考えればわかるよう
に消えると重大な画質欠損となる。その上、一般に省力
していない通常のモードでも、孤立した１ドットは、消
えかかっていることが多い。そこで省力レベル信号１２
０がいかなる場合でも、孤立した１ドットは省力化しな
いこととする。（３）網点によるハーフトーン：この場
合は、前述した黒内部と同様に省力レベル信号120のト
ナー消費量の削減要求が小さいときは、レーザの発光光
量を下げるようにする。但し、ある程度以下に下げる
と、孤立した１ドットと同様に網点が欠落して内部の濃
度むらが激しくなり、ひどい時にはなくなってしまい、
重大な画質欠陥となる。そこで、削減要求が大きいとき
は、発光光量を下げずにディザ法によりもとの画像の面
積率（５０％）よりも少ない面積率の網点画像として記
録する。アドレス剰余ＸＡＤＲ，ＹＡＤＲは共に２bit
であるから、１／１６までトナー消費量を削減できる。
（４）縦細線：この場合は、レーザの発光光量を下げす
ぎると、各走査線にできるドットが離れて点線状に成っ
てしまうので、レーザの発光光量を下げずに、レーザの
発光時間を短くする。こうするとレーザビームスポット
の主走査方向の走査距離が短くなるため、ドットは主に
走査方向に短くなる。そこで副走査方向のつながりが保
たれ、点線化による重大な画質劣化を防げる。（５）横
細線：この場合は、レーザの発光光量を下げるだけでよ
い。横細線はビームの走査方向と一致するため、レーザ
の発光光量を下げても点線化しない。（７，８）斜細
線：この場合は、点線化しやすいので、孤立した１ドッ
トと同様に省力化しない。（６，９）但し、交差点は、
一般に太く記録されるためレーザの発光光量を下げても
大丈夫である。

【００２０】次に省力レベル信号１２０によって消費電
力を削減する場合について説明する。前述のように、メ
モリテーブル１２２は定着器１１１の表面温度を低下さ
せるように作用する。しかし、定着器１１１の表面温度
を下げるとオフセットが発生するため、トナー消費量を
削減する技術を施した。しかし、本実施例装置では横細
線の方が縦細線よりもオフセットしやすいといった現象
が見られた。これは使用する装置によってはそのような
現象が見られなかったり、また逆に縦細線の方がオフセ
ットしやすい場合もあるが、特定の画像パターンについ
て特にオフセットが多く発生することがあることを意味
する。従って、トナー消費量を削減する技術に、さらに
装置ごとの特性を加味し、例えば本装置の場合、省力レ
ベル信号１２０に応じて横細線に対するレーザの発光光
量を、さらに下げて記録するようにすれば、各画像パタ
ーンごとに発生するオフセット量が均一化できる。これ
により少ないオフセット量で、定着器１１１の表面温度
を大きく下げることができ、定着中の消費電力はもちろ
ん待機中の設定温度も下げられることにより待機中の消
費電力も大幅に削減できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ユーザの省力要求に応
じて画像パターン毎に画質調整ができるので重大な画質
劣化をもたらすことなく、トナー消費量またはオゾン発
生量の削減，装置寿命の延長、及び消費電力が削減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】省力レベル信号の説明図。

【図３】メモリテーブルとプロセス制御装置の説明図。

【図４】メモリテーブルの説明図。

【図５】画像パターン検出回路の説明図。

【図６】基準パターンテンプレートの説明図。

【図７】露光制御装置の説明図。

【図８】メモリテーブルの説明図。

【図９】画像の説明図。

【符号の説明】

１０１…画像信号、１０２…ホストコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真記録装置において、省力レベルを
   設定する手段と，出力画像全体の画質を一様に変化させ
   る手段と，入力画像信号から各画像パターンを検出する
   手段と，前記出力画像の画質を前記画像パターンごとに
   変化させる手段とを備えたことを特徴とする電子写真記
   録装置。