JPH08125863A

JPH08125863A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08125863A
Application number: JP6286160A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Oda; 康弘織田; Kazuhiko Arai; 和彦新井; Kazuhiro Iwaoka; 一浩岩岡; Takayuki Yamashita; 孝幸山下; Masayo Higashimura; 昌代東村; Masahiko Kubo; 昌彦久保
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】低濃度部におけるドットや万線の再現性を向
上させ、また、階調の安定性を向上させるととともに、
急激な環境変化や感材および現像剤の特性変化などがあ
った場合においても、低濃度部および中高濃度部の階調
特性をバランス良く補正する。【構成】本発明の画像形成装置は、複数の異なる階調
再現特性を有する画像濃度信号変換手段の組を用い、こ
れらの一組の変換手段を主走査方向に対して時分割的に
順番に動作させることにより、中高濃度部においては従
来通りのドットや万線の構造をもつスクリーンで構成す
るが、低濃度部は実質的に低線数化する。また、画像濃
度信号変換手段の組として、変換特性の異なる複数の組
を用意しておく。像濃度検出手段により像濃度レベルを
測定し、その測定結果により変換特性設定手段が前記用
意された複数の組の中から適切な一組の画像濃度変換手
段を選択設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを走査して感
光媒体上に潜像形成し、当該潜像をトナー現像し画像形
成を行う電子写真方式の画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プリンタや複写機においては、高速か
つ高画像品質を提供できる方式として、ディジタル電子
写真方式が広く採用されている。この方式においては、
光ビームを用いて感光媒体の光走査を行い、画像の階調
の再現を行うために、アナログスクリーンジェネレータ
などを用いてパルス幅変調露光を行うことが多く行われ
ている（例えば、特開平１−２８０９６５号公報参
照）。これらにおいては、低濃度部から高濃度部まで、
光ビームスポット径かつ線数一定にて画像形成を行う。
このため、低濃度部での露光プロファイルはコントラス
トが低下しアナログ的になり、さらに露光量自体少ない
ことから、ドットや万線の再現性が悪化し、また、階調
・色再現の環境に対する安定性が悪くなるという問題が
あった。

【０００３】上記問題に対し、低濃度部での露光プロフ
ァイルのコントラストを向上するために低線数で画像形
成を行うと、低濃度部におけるドットや万線の再現性を
向上させることはできるが、中間調画像の中に混在する
文字画像などは、線数を小さくしていくと画像構造が認
識されやすくなり、低画質化するといった欠点がある。
また、文字画像を十分な画質で再現できるように線数を
維持したまま、低濃度部での露光プロファイルのコント
ラストを向上するために、光ビームスポット径を十分小
さくすることでも対応できるが、光ビームを集光して感
光媒体上に光ビームスポットを形成する結像光学系が、
非常に精密で高価なものとなり、実用に向かない。

【０００４】また、光ビームスポット径や光ビームの発
光強度を可変し露光プロファイルのコントラストの低下
を抑制しドットや万線の再現性を増す方式が提案されて
いる。しかし、これらの方式でも、光ビームスポット径
や発光強度を可変する制御機構が必要であり、複雑かつ
高価になるという欠点がある。

【０００５】本発明者らは、上記問題点に鑑み、画像濃
度信号をパルス幅変調するパルス幅変調手段と、そのパ
ルス幅変調手段の出力するパルス幅変調信号に従って画
像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置にお
いて、画像濃度信号を変換する異なる特性を有する二つ
以上の交互に動作する変換手段を設け、前記画像濃度信
号変換手段のうち、少なくとも一つの画像濃度変換手段
は画像濃度信号の低濃度部に対する出力を０とした特性
を持ち、かつ、前記二つ以上の画像濃度信号変換手段
は、配列した画像濃度信号に対して周期的に動作するこ
とを特徴とする画像形成装置を提案（特願平５−２４８
４７４号）し、これにより低濃度部におけるドットや万
線の再現性を向上させ、また、階調、色再現に対する安
定性を向上させた。

【０００６】また、本発明者らは、画像濃度信号をパル
ス幅変調するパルス幅変調手段と、そのパルス幅変調手
段の出力するパルス幅変調信号に従って画像を形成する
画像形成手段とを有する画像形成装置において、主走査
方向に配列した多値化された画像濃度信号に対して周期
的に動作する、異なる特性を有する二つ以上の画像濃度
信号変換手段を設け、前記画像濃度信号変換手段のう
ち、少なくとも一つの画像濃度変換手段は画像濃度信号
の低濃度部に対する出力を０とした特性を持ち、該二つ
以上の変換手段を周期的に動作する順列を、副走査方向
に対して周期的に変化させることを提案（特願平６−２
４９７６号）し、これにより、低濃度部を低線数にして
も、目視で認識されにくい画像構造を持ち、画質を向上
させた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方式を用
いても、急激な環境変化や感材および現像剤の特性変化
などがあった場合、低線数化処理を行った低濃度部にお
いては安定性に優れ、階調変化を起こしにくいが、低線
数化処理を行わない中高濃度部においては、低濃度部と
比較して環境や特性変化の影響を受け、階調特性の変化
を生じる。この中高濃度部の階調特性の補正を行うため
に、従来より知られているような、像担持体上に中高濃
度部に相当する基準パッチ作成し、基準パッチにトナー
がのっている部分の反射光量と基準パッチにトナーがの
っていない部分における反射光量を濃度センサにより検
出し、この検出結果に応じて現像剤の濃度、現像バイア
ス、露光量、帯電量等の画像濃度を決定するパラメータ
の制御を行う濃度制御方法を適用したところ、急激な環
境変化や感材および現像剤の特性変化などがあっても中
高濃度部においては、階調特性が良好に補正されるが、
一方、低線数化処理を行った低濃度部においては過剰に
補正されてしまい、環境や特性変化に対して、中高濃度
部および低濃度部をバランス良く補正できないことが判
明した。

【０００８】本発明は前記した従来技術の問題や欠点を
除去し、低濃度部におけるドットや万線の再現性を向上
させ、また、階調の安定性を向上させるととともに、急
激な環境変化や感材および現像剤の特性変化などがあっ
た場合においても、低濃度部および中高濃度部の階調特
性をバランス良く補正することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）の画像形成装置は、像濃度出
手段を有し、像濃度検出手段の検出結果に応じて階調特
性を決定するパラメータの制御を行うとともに、複数の
画像信号変換手段の中から２つ以上の画像信号変換手段
を選択し、中高濃度部においては従来通りのドットや万
線の構造をもつスクリーンで構成するが、低濃度部は実
質的に低線数化するようにしたものであり、その構成
は、画像濃度信号をパルス幅変調するパルス幅変調手段
と、そのパルス幅変調手段の出力するパルス幅変調信号
に従って画像を形成する画像形成手段とを有する画像形
成装置において、前記画像形成手段により形成された像
濃度を測定する像濃度測定手段（７）と、多値化された
画像濃度信号を変換する異なる特性を有する複数の画像
濃度変換手段（４５，４６、４５’，４６’、…）と、
前記像濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記画像濃
度変換手段の変換特性を予め用意された変換特性群から
選択設定する変換特性設定手段（４９）とを備えたもの
である。そして、少なくとも一つの画像濃度変換手段は
入力された画像濃度信号の低濃度部に相当する画像濃度
信号を、０または顕像化されない範囲の画像濃度信号に
変換する特性を持ち、かつ主走査方向に配列した多値化
された画像濃度信号に対して、周期的に動作するもので
ある。

【００１０】また、本発明（請求項２）は、前記発明の
画像形成装置において、前記画像形成手段は、光ビーム
を感光媒体に対して相対的に走査する光ビーム走査手段
と、前記光ビームを集光して前記感光媒体上に所定サイ
ズの光ビームスポットを形成する結像光学系とを有する
ものであり、低濃度部を形成するときの主走査方向に隣
り合った画素間の距離をｄ_P（ｍｍ）とし、光ビームの
感光媒体上での主走査方向のスポット径（１／ｅ²）を
ｄ_B（ｍｍ）としたとき、ｄ_B≦（１／３）ｄ_P となることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】光ビーム走査手段は、光ビームを感光媒体に対
して相対的に走査する。結像光学系は、感光媒体上に所
定サイズの光ビームスポットを形成する。そして、パル
ス幅変調手段は、画像濃度信号に応じて光ビームのオン
オフ時間を決定し、これにより感光媒体上に画像濃度信
号に対応した潜像形成が行われる。この潜像は後に粉体
トナーや液体トナーにより顕像化され、画像形成が行わ
れる。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、前記光
ビーム走査手段、結像光学系、パルス幅変調手段を用い
て感光媒体を露光したときの感光媒体上の露光エネルギ
プロファイルを示したものである。主走査方向に隣り合
った画素間の距離ｄ_P（ｍｍ）と光ビームスポット径ｄ_B
の比をＤとしたとき、Ｄの値が、それぞれ１／１、１／
２、１／３のときの結果である。光ビームスポット径ｄ
_B（ｍｍ）を一定とした時の結果である。

【００１２】また、電子写真では、下地へのトナーの付
着を防ぐために、現像時にバイアス電位を与える。図２
には、露光部を現像する反転現像として、バイアス電位
に相当する境界線も併せて示してある。図２（ａ）にお
いて顕著なように、パルス幅（％）を小さくするにつれ
て、露光エネルギプロファイルのコントラストは低下し
てアナログ的になる。バイアス電位に相当する境界線を
越える量は減少し、ドットや万線を再現しなくなる。図
２からわかるように、Ｄの値を１／１、１／２、１／３
と小さくしていく程コントラストの低下は抑制される。
これより、光ビームスポット径ｄ_Bを一定とした時、線
数Ｎを小さくしてＤの値を小さくすることにより、低濃
度部におけるドットや万線の再現が良好になり、環境に
対する階調・色再現の安定性が増すことがわかる。ま
た、従来から知られているように、画質を設計する上で
低濃度部の再現が重要であり、パルス幅１０％について
は少なくとも再現する必要がある。図２からわかるよう
に、Ｄの値が１／１のときには、パルス幅１０％におい
てドットや万線は全く再現されない。Ｄの値が１／３に
なると、パルス幅１０％においてドットや万線が安定的
に再現され始める。これより、Ｄの値を１／３以下に設
定、すなわち、ｄ_B≦（１／３）ｄ_P とすることにより、低濃度部において安定的に画像再現
が行われる。

【００１３】本発明においては、画像濃度信号に変換を
加えることによって、実質的に低濃度部において線数が
低くなるようにした。即ち、二つ以上の画像濃度信号変
換手段は、互いに異なる変換特性を有し、少なくとも一
つの変換手段は、入力された画像濃度信号の低濃度部に
相当する画像濃度信号を、０もしくは顕像化されない範
囲の画像濃度信号に変換する特性を持っている。例えば
図６（ａ）（ｂ）に示すように、異なる特性を持ってい
る。一方の変換手段は図６（ｂ）のように画像濃度信号
の低濃度部に対する出力を０とした特性を持っているの
で、低濃度信号がきたときには出力がない。これらの変
換手段は図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように時分割的
に交互に動作するので、図７（ｄ）に示すように低濃度
部に対しては入力画像信号を間引いた形になり、パルス
幅変調出力は低濃度部に対しては線数を低くし、中高濃
度部に対しては線数を高くしたこととなる。

【００１４】さらに、前記二つ以上の画像濃度信号変換
手段は、像濃度検出手段による検出結果に応じて、階調
特性を決定するパラメータの制御を行うとともに、複数
の画像濃度信号変換手段の中より選択される。即ち、本
発明に係る画像形成装置は図１５に示すように、例えば
１０種類５組の画像濃度信号変換手段を有しており、像
濃度検出手段による検出結果をあらかじめ設定されてい
る目標値と比較を行い、比較結果に応じて、画像濃度レ
ベルを判断する。画像濃度レベルの判定結果により、低
いと判定された場合、演算処理装置は階調特性を決定す
るパラメータを必要に応じて制御するとともに、変換特
性設定手段は画像濃度信号変換手段の変換特性として、
低濃度用画像濃度信号変換特性の組（例えば、図１５の
Ａ，ＢまたはＡ，Ｂ）を選択設定する。また、
画像濃度レベルの判定結果により、高いと判定された場
合、演算処理装置は階調特性を決定するパラメータを必
要に応じて制御するとともに、変換特性設定手段は画像
濃度信号変換手段の変換特性として、高濃度用画像濃度
信号変換特性の組（例えば、図１５のＡ，Ｂまたは
Ａ，Ｂ）を選択設定する。また、像濃度検出手段に
よる検出結果があらかじめ設定されている目標値の範囲
内であると判定された場合、変換特性設定手段は画像濃
度信号変換手段の変換特性として、標準濃度用画像濃度
信号変換特性の組（図１５のＡ，Ｂ）を選択設定す
る。

【００１５】パルス幅変調手段は、アナログの濃度信号
と所定周期のパターン信号とに従いパルス幅変調を行う
機能を有する。また、パターン信号として２種類以上の
周期の異なるものが用意され、必要に応じて、２種類以
上のパターン信号の中から１つを選択してもよい。ま
た、線画像や画像エッジ部の再現を良好とするために、
前記構成に加えて、隣接する画像濃度信号の各組に対
し、画像信号低線化変換手段による変換を行うか否かを
判別する変換／無変換判別手段と、その変換／無変換判
別手段の判別結果に応じて、前記画像濃度信号の組を前
記画像信号低線化変換手段により変換して出力するかあ
るいは変換しないで出力するかを選択する選択手段、お
よび前記画像濃度信号の各組における複数の画像濃度信
号に所定の演算を施して一つの画像濃度信号を得て、そ
の画像濃度信号を前記複数の各画像濃度変換手段へ出力
する演算手段を備えてもよい。

【００１６】以上のようにして、階調・色再現の安定性
を向上させ、低濃度部におけるドットや万線の再現性を
向上できるとともに、急激な環境変化や感材および現像
剤の特性変化などがあった場合においても、低濃度部お
よび中高濃度部の階調特性をバランス良く補正すること
ができる。なお、上記の説明では、簡単なために、画像
濃度信号変換手段の特性は、一方の変換手段の低濃度部
に対する出力を０とした特性であるとして説明を行っ
た。一般に、光ビームの走査を伴う電子写真装置におい
ては、半導体レーザーが微少な入力信号に対して応答し
ないことや、現像バイアス電位を下地へのトナー付着の
抑制のために与えていることにより、変換手段の出力が
０でなくとも、顕像化されない範囲の値が存在する。す
なわち、画像濃度信号変換手段の特性は、一方の変換手
段の低濃度部に対する出力を０とした特性を持つことが
絶対条件であるのではなく、例えば図２０（ａ）（ｂ）
に示したように、一方の変換手段の低濃度部に対する出
力を、顕像化されない範囲の値に変換するものでもよ
い。本発明では、一方の変換手段の低濃度部に対する出
力を顕像化されない範囲の値とした特性により、低線数
化を行うことが本意である。

【００１７】

【実施例】図３は、本発明の画像形成装置の第１の実施
例の概略の構成を示す図である。矢印方向に回転する感
光体１の周囲には帯電器２、回転現像器３、転写ドラム
４、クリーナー５、濃度検知用センサ７、電位検知用セ
ンサ８などが配置されている。感光体１は、暗部におい
て帯電器２により一様帯電される。光ビーム走査装置２
０は、光ビームを感光体１に対して走査する。また、光
ビームは原稿読み取り部１０などから供給される濃度信
号に応じて、光ビームパルス幅変調装置３０によってオ
ンオフされる。これにより、感光体１の露光が行われ、
静電潜像が形成される。感光体１上での主走査方向の光
ビームのスポット径（１／ｅ²）は７５μｍに設定し
た。

【００１８】回転現像器３は、イエロー、シアン、マゼ
ンタ、黒色のトナーをそれぞれ有する４台の現像器によ
り構成される。各現像器は、２成分磁気ブラシ現像を用
いた反転現像方式を採っている。平均トナー粒径は７μ
ｍのものを用いた。適宜、回転現像器３は回転し、所望
の色のトナーにて静電潜像を現像する。このとき現像ロ
ールにはバイアス電圧が印加され、白地部へのトナー付
着を抑制する。本実施例において、現像バイアス電圧は
−５００ＶのＤＣ成分に１．５ＫＶｐ−ｐ，６ＫＨｚ
のＡＣ成分を重畳させた電圧を標準とした。転写ドラム
４は用紙を外周に装着して回転を行う。現像された感光
体上のトナー像は、転写器４ｂによって用紙へ転写され
る。イエロー、シアン、マゼンタ、黒色の各色につい
て、静電潜像の形成、現像、転写をそれぞれ行う。この
作業により得られた用紙上のトナーは、定着器９により
定着され、多色画像が形成される。

【００１９】図４は、光ビーム走査装置２０の詳細図で
あり、半導体レーザー２１、コリメータレンズ２２、ポ
リゴンミラー２３、ｆθレンズ２４などにより構成さ
れ、さらに光走査開始タイミングを検出するためのＳＯ
Ｓ信号を発生する走査開始信号生成用センサ２６が配設
されている。

【００２０】光ビームのオンオフを行うパルス幅変調装
置３０は、図１に示すように、三角波発振器４１、波形
選択回路４７、比較回路４２、第１のルックアップテー
ブル（ＬＵＴＡ）４５、第２のルックアップテーブル
（ＬＵＴＢ）４６、Ｄ／Ａ変換器４８、ＬＵＴ選択回
路４４、変換特性設定回路４９により構成される。変換
特性設定回路４９は、第１のルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴＡ）４５および第２のルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴＢ）４６の変換特性を設定するものである。変換
特性は図１５のように種々の変換特性の複数の組（
Ａ，Ｂ）（Ａ，Ｂ）……が予めＲＯＭに記憶され
ており、変換特性設定回路４９は、電位検知用センサ８
により検知した信号を基に演算処理装置１１（図８）に
より得られた像濃度レペルに応じて、使用する１つの変
換特性の組を選択する。変換特性設定回路４９は、演算
処理装置１１の機能の一部として構成されている。ＬＵ
Ｔ選択回路４４は、論理回路、フリップフロップ回路な
どによって構成され、基準クロック信号、ＳＯＳ信号を
カウントして、原稿読み取り部１０などから供給される
ディジタルの画像濃度信号を周期的に第１のルックアッ
プテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のルックアッ
プテーブル（ＬＵＴＢ）４６に振り分けて出力する。

【００２１】図５はＬＵＴ選択回路４４の回路構成の一
例を示すものである。フリップフロップ４４ａ、ノット
回路４４ｂ、アンド回路４４ｃ，４４ｄ、およびＯＲ回
路４４ｅからなる構成によって、ＳＯＳ信号の発生ごと
に基準クロック信号の位相を反転させている。そしてア
ンド回路４４ｇ，４４ｉおよびノット回路４４ｈからな
る回路によって画像信号をクロックに同期して第１のル
ックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のル
ックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に交互に振り分
けて出力する。振り分けられたディジタルの画像濃度信
号は変換特性の異なる第１のルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴＡ）４５および第２のルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴＢ）４６によってディジタルデータに変換され、
Ｄ／Ａ変換器４８を経てアナログの画像濃度信号に変
換、合成され、比較回路４２に入力される。図６（ａ）
（ｂ）には、８ビット分の入力ディジタルデータを８ビ
ット分の出力ディジタルデータ変換する、第１のルック
アップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のルック
アップテーブル（ＬＵＴＢ）４６の変換特性の例を示
す。

【００２２】三角波発振器４１は、２種類の三角波状の
パターン信号を発生する。各パターン信号の周期をそれ
ぞれ４００線万線、２００線万線に対応させた。感光体
１上での主走査方向の光ビームのスポット径（１／
ｅ²）を７５μｍに設定したことより、Ｄの値はそれぞ
れ、１．１７、０．５９となる。波形選択回路４７は、
中間調画像−文字画像判別手段（図示せず）からの判別
信号により波形の選択を行う。中間調画像−文字画像判
別信号より文字画像と判断した場合には４００線万線に
対応させたパターン信号の選択を行う。一方、中間調画
像と判断した場合には２００線万線に対応させたパター
ン信号の選択を行う。比較回路４２は、各パターン信号
と前記アナログの画像濃度信号の大小を比較しパルス幅
変調信号を作成する。

【００２３】図７は、本発明に係るパルス幅変調装置の
波形生成過程を示したものである。まず、画像信号Ｓｉ
ｇ（０１）は基準クロック信号４３、ＳＯＳ信号のカウ
ントに基づき、ＬＵＴ選択回路４４に入力され、第１の
ルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２の
ルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６の順に交互に
振り分けられ、それぞれＳｉｇ（１１）、Ｓｉｇ（２
１）を生成する。Ｓｉｇ（１１）、Ｓｉｇ（２１）はＤ
／Ａ変換器４８により合成され、アナログ画像信号Ｓｉ
ｇ（３１）となる。アナログ画像信号Ｓｉｇ（３１）は
三角波発振器４１より生成された２００線万線に対応し
た三角波と比較回路４２により画像濃度信号の大小を比
較され（Ｓｉｇ（４１））、パルス幅変調信号Ｓｉｇ
（５１）が生成され、半導体レーザーがパルス幅変調信
号Ｓｉｇ（５１）に基づきオン、オフされて、１ライン
分の光走査が終了し、１ライン分の潜像が形成される。

【００２４】つづいて、光走査開始タイミングを検出す
るためのＳＯＳ信号が生成され、次の１ライン分の光走
査が開始される。ＳＯＳ信号はＬＵＴ選択回路４４のフ
リップフロップ回路４４ａでカウントされ、第１のルッ
クアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のルック
アップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に画像信号Ｓｉｇ
（０２）を振り分ける順列を変更する。すなわち、画像
信号Ｓｉｇ（０２）はＬＵＴ選択回路４４に入力され、
第２のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６および
第１のルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５の順に
交互に振り分けられ、それぞれＳｉｇ（１２）、Ｓｉｇ
（２２）を生成する。以下上記と同様にしてパルス幅変
調信号Ｓｉｇ（５２）が生成され、半導体レーザーがパ
ルス幅変調信号Ｓｉｇ（５２）に基づきオン、オフされ
て、光走査が終了し、さらにもう１ライン分、計２ライ
ン分の潜像が形成される。

【００２５】３ラインめは画像信号Ｓｉｇ（０１）の変
調処理と同様に、４ラインめは画像信号Ｓｉｇ（０２）
の変調処理と同様に、といった様に、副走査毎に画像信
号を第１のルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５お
よび第２のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に
交互に振り分ける順列を変更する。本説明においては１
ライン毎に順列を変更していたが、複数ライン毎に順列
を変更してもよい。またはライン毎に順列を変更しなく
てもよい。

【００２６】図８は、本発明の画像形成装置における画
像形成条件が決定されるプロセスを説明する構成図であ
る。すなわち、一定速度で回転移動する感光体１は、帯
電器２によりあらかじめ設定されている基準出力で多段
階帯電され、その帯電電位は電位検知用センサ８により
検知され、演算処理装置１１によりあらかじめ定められ
た基準値と比較、演算処理され、その結果に基づき帯電
器用高圧電源ＨＶＰＳの出力が必要に応じて制御され
る。次に、制御された帯電器２により一様帯電された感
光体１は、光ビーム走査装置２０により、あらかじめ設
定された基準パッチ像を露光され、基準パッチ潜像を形
成する。この基準パッチ潜像は電位検知用センサ８によ
り検知され、演算処理装置１１によりあらかじめ定めら
れた基準値と比較、演算処理され、その結果に基づき半
導体レーザー出力が必要に応じて制御される。

【００２７】図９、図１０、図１１は帯電器用高圧電源
の出力および半導体レーザー出力が決定されるプロセス
を示したフローチャートおよび説明図である。以下、図
９、図１０、図１１に基づいて帯電器用高圧電源の出力
および半導体レーザー出力が決定されるプロセスを説明
する。まず、図９に示すように、感光体１は、あらかじ
め設定されている帯電器用高圧電源の出力Ｖｇ１，Ｖｇ
２，Ｖｇ３に基づき順次帯電される（Ｓ９１）。表面電
位は電位検知用センサ８により検知され、それぞれＶｈ
１，Ｖｈ２，Ｖｈ３を得る（Ｓ９２）。図１１（ａ）は
電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３と感光体表面電位Ｖｈ１，
Ｖｈ２，Ｖｈ３との関係を示している。その後、３つの
表面電位はあらかじめ定められた目標値Ｖｈｔと比較さ
れ（Ｓ９３〜Ｓ９５）、その結果に応じて、帯電器用高
電圧電源の出力を変更する演算処理をして（Ｓ９６、Ｓ
９７）、変更した電圧により再測定を行い、あるいは帯
電器用高圧電源の標準出力Ｖｇｔを決定する（Ｓ９８、
Ｓ９９）。

【００２８】次に感光体１は、図１０に示すように、帯
電器用高圧電源の標準出力Ｖｇｔに基づき帯電され、光
ビーム走査装置２０により、あらかじめ設定された基準
パッチ像をあらかじめ設定されている半導体レーザー出
力Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３により露光され、３つの基準
パッチ潜像を形成する（Ｓ１０１）。この基準パッチ潜
像は電位検知用センサ８により検知され、それぞれ３つ
の基準パッチ潜像の表面電位Ｖｌ１，Ｖｌ２，Ｖｌ３を
得る（Ｓ１０２）。図１１（ｂ）は半導体レーザー出力
Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３と感光体表面電位Ｖｌ１，Ｖｌ
２，Ｖｌ３の関係を示している。その後、３つの基準パ
ッチ潜像の表面電位はあらかじめ定められた目標値Ｖｌ
ｔと比較され（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）、その結果に応じ
て、半導体レーザーの出力を変更する演算処理をして
（Ｓ１０６、Ｓ１０７）、変更した出力により再測定を
行い、あるいは演算処理され、半導体レーザーの標準出
力Ｌｄｔを決定する（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。本実施例
においては、表面電位の目標値Ｖｈｔ＝−６５０Ｖ、半
導体レーザーの全点灯時の表面電位の目標値Ｖｌｔ＝−
２００Ｖとした。

【００２９】次に、同様にあらかじめ設定された基準パ
ッチ像を、制御された帯電器２により一様帯電された感
光体上に制御された半導体レーザー出力にて露光し、あ
らかじめ設定された現像バイアスを重畳した現像器３に
より現像を行い、基準パッチトナー像を形成する。この
基準パッチトナー像は濃度検知用センサ７により検知さ
れ、演算処理装置１１によりあらかじめ定められた基準
値と比較、演算処理され、その結果に基づきトナー補
給、現像バイアスが必要に応じて制御され、また、複数
の画像濃度信号変換手段の中より適宜画像濃度信号変換
手段が選択される。前記濃度検知用センサ７は、発光素
子と受光素子とからなる光学的センサであり、発光素子
からの光を前記パッチ部に照射し、その反射光を受光素
子で検出して電気信号に変換して増幅するように構成さ
れており、パッチ部にトナーが乗っていないクリーンな
部分における反射光量Ｖｃｌｅａｎと、パッチ部に
トナーが乗っている部分の反射光量Ｖｐａｔｃｈと
の比、即ち反射率Ｒ＝Ｖｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｅａ
ｎが画像濃度Ｄに対して例えば図１２に示すような特
性となり、画像濃度の目標値Ｄ＊に対して反射率の目標
値Ｒ＊が設定され、画像濃度の変化を濃度検知用センサ
７の出力で検出し、検出結果に応じて画像濃度を決定す
るパラメータの制御を行うようにしている。

【００３０】図１３は基準パッチ像の反射率Ｒ測定結果
より画像濃度のレベルが評価されるプロセスを示したフ
ローチャートである。反射率Ｒは反射率の目標値Ｒ＊と
比較され（Ｓ１６３）、さらに反射率Ｒと反射率の目標
値Ｒ＊との差を、所定の値ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４と比
較することによって（Ｓ１６４〜Ｓ１６７）、画像濃度
のレベルをＨｌｅｖｅｌ、Ｎ＋ｌｅｖｅｌ、Ｎｌｅ
ｖｅｌ、Ｎ−ｌｅｖｅｌ、Ｌｌｅｖｅｌの５段階に評
価する（Ｓ１６Ａ〜Ｓ１６Ｅ）。基準パッチ像の反射率
Ｒ測定結果より得られた画像濃度レベルに応じて、図１
４（ａ）に示すようにトナー補給を行う。さらに、変換
特性設定回路４９は、画像濃度レベルに応じて、複数の
画像濃度信号変換手段としてのルックアップテーブルの
中から図１４（ａ）の表に示すようにルックアップテー
ブルＬＵＴＡ，ＬＵＴＢの組の選択を実施する。複数の
画像濃度信号変換手段のための変換特性の組としては、
図１５に示すような特性を有する１０のルックアップテ
ーブルで構成した。

【００３１】図１６は第２の実施例として、画像信号を
並列にそれぞれ第１のルックアップテーブル（ＬＵＴ
Ａ）７５および第２のルックアップテーブル（ＬＵＴ
Ｂ）７６に入力し信号変換を行った後、ＬＵＴ選択回路
７４にて交互に信号を選択し、合成してＤ／Ａ変換器７
８へ出力するパルス幅変調装置を示す。また、三角波発
振器は２００線に対応したパターン信号を発生している
が、第１の実施例と同様の構成としてもよい。また、基
準パッチ像の反射率Ｒ測定結果より得られた画像濃度レ
ベルに応じて、図１４（ｂ）に示すようにトナー補給お
よび現像バイアスＤＣ成分の制御を実施し、複数の画像
濃度信号変換手段としては、図１７に示すような特性を
有する１０のルックアップテーブルで構成し、図１４
（ｂ）の表に示すようにルックアップテーブルの選択を
実施する以外は第１の実施例と同様の構成とした。

【００３２】図１８は第３の実施例として、第１の実施
例のパルス幅変調器にかえて、三角波発振器の前段に遅
延回路８１１を設け、各走査ライン毎に三角波発振器よ
り発生されたパターン信号の位相を遅延させることによ
り、像形成角を持った網点化画像を出力するためのパル
ス幅変調器に、信号取込み装置８０３、演算装置８０
４、変換／無変換判別装置８１２を設け、変換／無変換
判別装置８１２によって変換信号を受けた領域では、第
１の実施例と同様に、基準クロック信号、ＳＯＳ信号の
カウントに基づき、ＬＵＴ選択回路８０７により、演算
装置８０４によって変換された画像濃度信号を第１のル
ックアップテーブル（ＬＵＴＡ）８０５および第２の
ルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）８０６に周期的に
振り分ける構成した以外は第１の実施例と同様の構成と
した。

【００３３】第１の比較例として、画像濃度信号変換手
段としてのルックアップテーブルを図１５に示すＡ，
Ｂの２つだけを用い、基準パッチ像の反射率Ｒ測定結
果より得られた画像濃度レベルに応じて、図１４（ａ）
に示すようにトナー補給は実施するが、ルックアップテ
ーブルの変更はしない以外は第１の実施例と同様の構成
とした。第２の比較例として、本発明に係る画像濃度信
号変換手段を用いず、従来より公知のラインスクリーン
方式により画像形成を行い、基準パッチ像の反射率Ｒ測
定結果より得られた画像濃度レベルに応じて、表１に示
すようにトナー補給は実施する以外は第１の実施例と同
様の構成とした。

【００３４】以上のように、本発明によって構成される
パルス幅変調装置を用いて中間調画像を生成する場合、
第１の実施例によれば、ディジタルの画像濃度信号がお
よそ４５％以上の中間調領域ならば通常行われているパ
ルス幅変調方式となんら変わりはなく２００線万線スク
リーンにて中間調画像が生成される。図１９（ａ）に、
画像濃度信号が６０％の場合の画素配置を示す。ディジ
タルの画像濃度信号が４５％未満２０％以上の中間調領
域では、第１のルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）に
よってデータ変換された後、Ｄ／Ａ変換された部分と第
２のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）によってデー
タ変換された後、Ｄ／Ａ変換された部分によって周期的
に構成され、ディジタルの画像濃度信号が２０％近傍に
おいては第２のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４
６によってデータ変換された後Ｄ／Ａ変換された部分は
ほとんど画像形成に寄与しなくなる。また、１副走査
（ライン）毎に画像信号を第１のルックアップテーブル
（ＬＵＴＡ）４５および第２のルックアップテーブル
（ＬＵＴＢ）４６に交互に振り分ける順列を変更する
ことにより、大小の画素が主走査方向、副走査方向に対
して交互に形成される。図１９（ｂ）に、画像濃度信号
が３０％の場合の画素配置を示す。また、図１９（ｃ）
には、２副走査（ライン）毎に画像信号を第１のルック
アップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のルック
アップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に交互に振り分ける
順列を変更することにより形成される画素配置を示す。
また、図１９（ｄ）は、副走査（ライン）毎に画像信号
を第１のルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５およ
び第２のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に交
互に振り分ける順列を変更しないで画素を形成した場合
の画素配置を示す。

【００３５】さらにディジタルの画像濃度信号が２０％
未満の中間調領域では、第１のルックアップテーブル
（ＬＵＴＡ）４５によってデータ変換された後Ｄ／Ａ
変換器によってＤ／Ａ変換された部分のみが画像形成に
寄与し、また、副走査（ライン）毎に画像信号を第１の
ルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２の
ルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に交互に振り
分ける順列を変更することにより、見掛け上、線数が低
減することを防ぎ、かつ、２００線万線の半分の１００
線万線スクリーンと同じ画素密度にて中間調画像が生成
されることとなり、低濃度部におけるドットや万線の再
現性を向上し、また、階調・色再現の環境に対する安定
性を向上させることができるとともに、低線数化による
低画質化を防ぐ。図１９（ｅ）に、画像濃度信号が１５
％の場合の画素配置を示す。また、図１９（ｆ）には、
２副走査（ライン）毎に画像信号を第１のルックアップ
テーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２のルックアップ
テーブル（ＬＵＴＢ）４６に交互に振り分ける順列を
変更することにより形成される画素配置を示す。また、
図１９（ｇ）は、副走査（ライン）毎に画像信号を第１
のルックアップテーブル（ＬＵＴＡ）４５および第２
のルックアップテーブル（ＬＵＴＢ）４６に交互に振
り分ける順列を変更しないで画素を形成した場合の画素
配置を示す。

【００３６】前記の各実施例では、画像濃度信号変換手
段の特性は、一方の変換手段の低濃度部に対する出力を
０としたが、画像濃度信号変換手段の特性は、一方の変
換手段の低濃度部に対する出力を顕像化されない範囲の
値としてもよい。図２０（ａ）（ｂ）の特性は、その画
像濃度信号変換手段の特性の例を示すものである。図８
に示しした装置では、半導体レーザーが微少な入力信号
に対して応答しないことと、現像バイアス電位を下地へ
のトナー付着の抑制のために与えていることにより、パ
ルス幅で５％（８ビットディジタルデータで１３）以上
のレーザー点灯に対して、顕像化が行われる。図２０
（ｂ）の特性は、低濃度部に対する出力がこの値未満に
設定されており、低濃度部に対する出力は顕像化されな
い。一方、図２０（ａ）の特性は、低濃度部においても
出力が１３以上に設定されている領域があり、その範囲
で出力は顕像化される。このようにして、入力画像を間
引いた形になり、前記の各実施例と同様に低濃度の簡易
綱画像に対して線数を低くした画像形成が可能となる。

【００３７】図２１は、富士ゼロックス社製ディジタル
カラー複写機Ａ−Ｃｏｌｏｒの改造機を用いて、本発明
の第１の実施例、第２の実施例および第１の比較例、第
２の比較例に記載した画像形成装置を用い、標準環境に
おける評価スタート時、標準環境下１００プリント後３
日間放置後、標準環境下１００プリント後低温低湿環境
下にて形成した連続階調画像の、低濃度部における画像
再現性と低濃度部から高濃度部にかけての階調連続性に
ついて、総合的に評価した結果である。パルス幅変調に
用いるパターン信号は、２００線万線に対応した三角波
状のパターン信号を用いた。また、上記すべての画像形
成装置において、帯電器用高圧電源の出力および半導体
レーザー出力が決定されるプロセスは、電源投入時、６
時間放置時および５００プリント経過時に実施され、基
準パッチ作成による画像濃度を決定するパラメータの制
御は５０プリント毎に実施した。

【００３８】本発明の各実施例により、低濃度部におけ
る階調再現の安定性が向上するとともに、急激な環境変
化や感材および現像剤の特性変化などがあった場合にお
いても、低濃度部および中高濃度部の階調特性をバラン
ス良く補正でき、階調連続性が保たれることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、複数の異なる階調再現
特性を有する画像濃度信号変換手段を用い、これらの変
換手段を主走査方向に対して時分割的に順番に動作さ
せ、さらに、像濃度検出手段の検出結果に基づいて、前
記画像濃度変換手段の変換特性を選択するよう構成した
ので、発光強度可変装置や精密で高価なビーム結像光学
系などを要することなく、低濃度部における階調・色再
現の環境に対する安定性が向上するとともに、急激な環
境変化や感材および現像剤の特性変化などがあった場合
においても、低濃度部および中高濃度部の階調特性をバ
ランス良く補正でき、階調連続性が保たれ、画質を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の画像形成装置におけるパルス幅
変調手段の構成を示す図

【図２】本発明の作用の説明図

【図３】本発明の画像形成装置の実施例の概略の構成を
示す図

【図４】実指令における光ビーム走査装置の例を示す図

【図５】ＬＵＴ選択回路の構成を示す図

【図６】（ａ）（ｂ）は実施例の第１および第２のＬＵ
Ｔのデータ変換特性の例を示す図

【図７】実施例の画像形成装置の波形生成過程を示す図

【図８】画像形成条件が決定されるプロセスを説明する
構成図

【図９】本実施例に係る電位制御方法のフローチャート

【図１０】本実施例に係る電位制御方法のフローチャー
ト（図９の続き）

【図１１】（ａ）（ｂ）は電位制御方法の説明図

【図１２】本実施例における画像濃度と反射率の関係を
示す図

【図１３】本発明に係る画像濃度判定方法のフローチャ
ート

【図１４】（ａ）は第１の実施例の画像濃度判定結果と
プロセス制御動作、（ｂ）は第２の実施例のる画像濃度
判定結果とプロセス制御動作を説明をするための図

【図１５】第１の実施例に用いた選択可能な複数のＬＵ
Ｔのデータ変換特性群を示す図

【図１６】第２の実施例によるパルス幅変調手段の構成
を示す図

【図１７】第２および第３の実施例に用いた選択可能な
複数のＬＵＴのデータ変換特性群を示す図

【図１８】第３の実施例によるパルス幅変調手段の構成
を示す図

【図１９】本発明の画像形成装置における画素配置の例
を示す図

【図２０】（ａ）（ｂ）は本発明のＬＵＴのデータ変換
特性の例を示す図

【図２１】画質についての評価結果を示す図

【符号の説明】

４１…三角波発振器、４２…比較回路、４３…クロック
信号、４４…ＬＵＴ選択回路、４５，４５’…第１のル
ックアップテーブル、４６，４６’…第２のルックアッ
プテーブル、４７…波形選択回路、４８…Ｄ／Ａ変換
器、４９…変換特性設定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３Ｂ (72)発明者山下孝幸神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者東村昌代神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者久保昌彦神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像濃度信号をパルス幅変調するパルス
幅変調手段と、そのパルス幅変調手段の出力するパルス
幅変調信号に従って画像を形成する画像形成手段とを有
する画像形成装置において、前記画像形成手段により形成された像濃度を測定する像
濃度測定手段と、多値化された画像濃度信号を変換する異なる変換特性を
有する複数の画像濃度変換手段であって、少なくとも一
つの画像濃度変換手段は入力された画像濃度信号の低濃
度部に相当する画像濃度信号を、０または顕像化されな
い範囲の画像濃度信号に変換する特性を持ち、かつ主走
査方向に配列した多値化された画像濃度信号に対して、
周期的に動作するものと、前記像濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記画像濃
度変換手段の前記異なる変換特性を、予め用意された変
換特性群から選択設定する変換特性設定手段と、を備え
たことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記画像形成手段は、光ビームを感光媒
体に対して相対的に走査する光ビーム走査手段と、前記
光ビームを集光して前記感光媒体上に所定サイズの光ビ
ームスポットを形成する結像光学系とを有するものであ
り、低濃度部を形成するときの主走査方向に隣り合った画素
間の距離をｄ_P（ｍｍ）とし、光ビームの感光媒体上で
の主走査方向のスポット径（１／ｅ²）をｄ_B（ｍｍ）と
したとき、ｄ_B≦（１／３）ｄ_P となることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。