JPH08156330A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH08156330A
JPH08156330A JP6332014A JP33201494A JPH08156330A JP H08156330 A JPH08156330 A JP H08156330A JP 6332014 A JP6332014 A JP 6332014A JP 33201494 A JP33201494 A JP 33201494A JP H08156330 A JPH08156330 A JP H08156330A
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JP
Japan
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gradation
image forming
forming apparatus
image
pwm
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Application number
JP6332014A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Kobayashi
達也 小林
Akihiko Uchiyama
明彦 内山
Yoichiro Maehashi
洋一郎 前橋
Takaaki Tsuruya
鶴谷  貴明
Hiroshi Sasame
裕志 笹目
Tetsuya Kobayashi
哲也 小林
Masuaki Saito
益朗 斎藤
Naoki Enomoto
直樹 榎本
Haruo Fujii
春夫 藤井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の階調表現手段を備え、写真画像および
文字画像のいずれもを良好に形成でき、しかも、階調補
正に要する制御時間や消費トナー量の増加を抑えること
を可能とした画像形成装置にある。 【構成】 画像形成装置は、階調表現手段として、写真
画像に適する150線PWM回路301と、文字画像に
適する300線PWM回路302の2つを有する。この
150線PWMと300線PWMとは相関を持ち、装置
本体にその相関テーブルを予め備える。150線PWM
による階調パターンのトナー像を感光ドラム2上に形成
し、センサー100により濃度を測定して、それにより
150線PWMの階調補正を行ない、また上記の相関に
より300線PWMの階調補正を行う。 【効果】 150線PWMの階調パターンの形成によ
り、150線PWMと300線PWMの2つの階調制御
ができ、目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式等を利用
した画像形成装置に関し、特にその画像制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の画像形成装置を図12に示す。本
画像形成装置は、図中矢印方向に回転する像担持体とし
ての感光ドラム1を備え、この感光ドラム1が帯電器2
により一様に帯電され、ついで露光装置3により画像信
号に応じた露光が行なわれて、感光ドラム1上に静電潜
像が形成される。
【0003】ここで、入力される画像信号は1つの画素
について階調情報をもつ多値信号であり、この多値信号
は、ルックアップテーブル(LUT)311(後述す
る)を通り、PWM(パルス幅変調)回路301を経
て、露光装置3のレーザ32を点灯させる。PWM回路
301について図13を用いて説明すると、デジタル情
報である多値画像信号をD/A変換により電圧レベルに
変換し、この電圧レベルと基準三角波を比較し、電圧レ
ベルを時間変調信号に変換し、レーザを点灯させる。
【0004】パルス幅変調されたレーザ光は、露光装置
3内のポリゴンミラー31によりラスタースキャンさ
れ、変調量に従い露光面積が変化する。このようにして
形成された潜像は、現像4により現像されてトナー像と
して可視化される。トナー像は、転写ローラ6を経て図
示しない転写紙上に転写され、次いで定着器8により定
着されて永久像となる。感光ドラム1上の転写残りのト
ナーは、クリーナ7によりクリーニングして除去され
る。
【0005】感光ドラム1に対し現像器4と転写ローラ
6の間に、濃度センサー100が設置されており、セン
サー100は、感光ドラム1上に形成されたトナー像の
濃度を計測する。この濃度センサー100について図1
4を用いて説明する。ホルダー101内に発光素子とし
てのLED102、受光素子としてのフォトダイオード
103を有する。感光ドラム1上の濃度検知用画像10
4にLED102からの光が照射され、照射された光の
反射光が画像濃度に応じた光量でフォトダイオード10
3に入射し計測される。
【0006】この濃度センサー100を用い、通常の印
字動作の前に、所定の階調像を印字し、この濃度を測定
し、その結果に基づいて画像形成装置の入出力特性が所
望の特性になるように、LUTを制御する。一般に、画
像形成装置の入出力特性は、使用する感光ドラム1の光
導電性特性、用いるレーザ32のスポット径、現像特性
等が複雑に関係して成立するものであり、画像信号の階
調データをそのままレーザのパルス幅変調しただけで
は、所望の特性を得ることができず、このためLUT3
11による補正が必要となる。また、ここでの所望の特
性は、通常、入力データに対しリニアに印刷物の濃度が
変化する特性が好ましいとされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置では、1つの階調表現手段しか有していな
いため、種々の画像データに対し良好な結果が得られな
かった。すなわち、写真画像等はその階調性が重視さ
れ、一方、文字画像においては解像度が重視される。と
ころが、階調性は濃度を表す最小単位が大きければ大き
いほど良好になり、逆に解像度は小さい方が良い。
【0008】具体的には、階調性は200線以下のPW
Mで、解像度は400線以上のPWMで良好となり、両
立する線数がない。より線数の高いPWMで階調性を向
上させる努力がなされてはいるが、レーザのスポット径
をより小スポットにする、より小粒径のトナーを用いる
等の条件が必要となり、装置の大型化、コスト高を招い
てしまう。
【0009】これを解決するべく、複数の階調表現手段
を用いた場合、それぞれの入出力特性が一致しないた
め、濃度検知動作が階調表現手段の数だけ必要になり、
階調補正の制御時間の増加、さらにはそこで消費してし
まうトナーの量が増加するといった問題があった。
【0010】本発明の目的は、複数の階調表現手段を備
え、写真画像および文字画像のいずれもを良好に形成で
き、しかも、階調補正に要する制御時間や消費トナー量
の増加を抑えることを可能とした画像形成装置を提供す
ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、切換可能な複数種の階調表現手段を有し、像担持体
上に階調パターンを形成して、その光学濃度を測定する
ことにより階調補正を行なう画像形成装置において、前
記複数種のうちの1つの階調表現手段と他の階調表現手
段とが相関を有し、該1つの階調表現手段による階調パ
ターンを形成し、この光学濃度を測定して1つの階調表
現手段の階調補正を行なうとともに、前記相関により他
の階調表現手段の階調補正を行なうことを特徴とする画
像形成装置である。
【0012】本発明によれば、前記1つの階調表現手段
を、露光光源の発光時間変調を行なう手段とし、他の階
調表現手段を、線数の異なる露光光源の発光時間変調を
行なう手段とすることができる。或いは、前記1つの階
調表現手段を、露光光源の発光時間変調を行なう手段と
し、他の階調表現手段を、互に最小発光時間および最大
発光時間を異ならせた露光光源の発光時間変調を副走査
方向に交互に繰り返して行なう手段とすることができ
る。さらには、前記1つの階調表現手段を、露光光源の
発光時間変調を行なう手段とし、他の階調表現手段を、
前記1つの階調表現手段と副走査ごとに参照する異なる
複数のLUTとから構成することができる。前記画像形
成装置は、複数の現像器を有するカラー画像形成装置と
することができる。
【0013】
【実施例】
実施例1 図1は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。本実施例において、図12に示した従来の画像
形成装置と同一の部材については同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【0014】本画像形成装置は、線数の異なるPWM回
路301、302を有し、印字する画像の種類に応じ
て、この線数を切換えられるようになっている。具体的
には、図2(a)に示すように、基本解像度が300d
piであり、この1画素と三角波の1周期が同期して3
00線のPWM動作をするPWM回路302と、図2
(b)に示すように、2画素と三角波の1周期が同期し
て150線のPWM動作をするPWM回路301とを有
し、文字画像の場合には解像度を優先した300線PW
Mを行ない、写真画像の場合には階調性を優先した15
0線PWMを行なう。
【0015】図3に、入力データを00h〜FFhまで
変化させ、出力の最大濃度をFFhに正規化した場合
の、それぞれの線数におけるプリンタの入出力特性を示
す。図3を見れば分かるように、いずれも、入出力特性
が入力=出力となる直線の特性(いわゆるγ=1)では
ない。さらに、150線に比べ300線は急激に出力特
性が変化しているため、階調性が悪いことが分かる。そ
こで、LUT311、312に、それぞれの入出力特性
を軸変換した値を入れ替えればよく、これにより所望の
γ=1の特性を得ることができる。
【0016】本発明では、上述したLUT311、31
2の制御は、感光ドラム1上に形成した階調パターンの
濃度を濃度センサー100により計測し、この計測結果
にもとづき行なう。
【0017】すなわち、予め環境変動、耐久変動(長期
間使用時の変動)をした場合の150線、および300
線の入出力特性をプリンタ本体に持たせ、濃度センサー
100により測定された150線の階調パターンの濃度
から、どの入出力特性がマッチングしているかの判断を
行ない、選択された入出力特性の軸変換を行なったもの
を150線用のLUT311に書き込めばよい。また選
択された150線の入出力特性と同一条件での300線
の入出力特性を選択し、軸変換を行なったものを300
線用のLUT312に書き込めばよい。以上説明したこ
とを図4を用いて具体的に述べる。
【0018】図4(a)は、予めプリンタ本体に持たせ
た150線の入出力特性であり、種々の環境条件、耐久
条件などの階調変動の要因により変化したときの特性で
ある。ここでは、曲線a〜fまでの6本の特性を有す
る。図4(b)の曲線a′〜f′は、同一条件下での3
00線の入出力特性である。
【0019】ここで、画像データが40h、80h、c
0hの150線のPWMによる階調パターンを印字さ
せ、この濃度を濃度センサー100で計測する。その結
果の一例を図4(a)中に示す。この場合、最も近い入
出力特性は曲線dであるから、これを軸変換した、図5
(a)の曲線dをLUT311に入れればよい。一方、
図4(b)において、300線はdと同一条件下での入
出力特性の曲線d′を選択し、これを軸変換した、図5
(b)の入出力特性曲線d′をLUT312に入れれば
よい。
【0020】本発明によれば、以上のように、2種類の
階調表現手段を持つことにより、写真画像、文字画像と
も良好な画像が得られるとともに、150線PWMのみ
の階調パターンの形成により、150線PWMと300
線PWMの両方の階調制御が行なえ、制御に要する時間
と、消費されるトナーの量の低減を図ることができた。
【0021】以上では、異なる線数のPWMにおける入
出力特性を対応づけ、予めデータとして持つ場合を述べ
たが、両者の関係を関数として持ち、一方の測定結果か
ら演算してもよい。
【0022】実施例2 図6は、本発明の他の実施例を示す図である。前の実施
例1と同一の構成および作用を示すものは同一の符号を
付してその説明は省略する。本実施例の特徴は、階調表
現手段として、1種類のPWMを用い階調を表現する手
段と、入出力特性の異なる2つ以上のPWMを用いて階
調を表現する手段とを有し、この後者の手段について
は、そのPWMを露光装置の副走査方向ごとに切換えて
使用することにより、階調を表現することにある。
【0023】図に沿って説明すると、PWM回路30
1、302は、いずれも300線のPWMを行ない、P
WM回路301は、電圧に変換された画像信号と基準三
角波が、図13のように、それぞれの最大値、最小値が
一致するように設定されている。一方、PWM回路30
2は、電圧に変換された画像信号の最大値、最小値が基
準三角波の最大値、最小値の範囲内に設定されている。
この範囲の設定は、基準三角波の最小値を0%、最大値
を100%としたとき、画像信号の最小値は10〜30
%、最大値は70〜90%の範囲が好ましい。従ってP
WM回路302は、PWM回路301よりも最小のレー
ザ発光時間は長く、最大の発光時間は短くなる。
【0024】LUT312を経て、この2つのPWM回
路301、302を副走査ごとに繰り返し印字すると
(図6中、信号の流れを点線で示す)、図7(a)に示
すような潜像形成される(図中、黒塗り部が露光部を示
す)。この方法は、LUT311を経て1つのPWM回
路301を用いた場合(図6中、信号の流れを実線で示
す)に形成される、図7(b)に示す潜像に比べ、同一
濃度を表現する(墨塗りした部分の総面積が略等しい)
場合でも潜像を集中した結果となる(図中、Aで示す部
分が潜像を集中した部分)。従って、図8に示すPWM
回路301のみを用いた場合と、PWM回路301と3
02を交互に用いた場合の入出力特性を見れば分かるよ
うに、階調性が向上し、写真画像等に好適である。一
方、副走査方向の解像度が、この場合では半分の150
dpi相当になるため、解像度が低下し、文字画像に不
向きである。
【0025】ここでは、300dpiを基本解像度し、
300線のPWM回路301を用い文字画像を形成し、
写真画像は、PWM301と上述したように入出力特性
を変えた300線のPWM302とを副走査方向に交互
に用いて形成する。以上述べた画像形成装置において、
階調制御の方法を以下に述べる。
【0026】図9(a)および(b)は、実施例1と同
様、使用環境変動、耐久変動をした場合のPWM回路3
01と302を交互に使用した場合と、PWM回路30
1のみを使用した場合の入出力特性であり、予めプリン
タ本体に持つ。感光ドラム1上に異なる特性のPWM回
路301、302を交互に切換えて形成した階調パター
ン(画像データ40h、80h、c0h)の濃度を濃度
センサー100により計測し、その結果に基づいて最も
マッチングした特性を図9(a)に示す特性データから
選択し、LUT312を制御する。この場合は、曲線a
の特性が最もマッチングしている。またこの結果からP
WM回路301のみを使用する場合の特性として図9
(b)の曲線a′を選択し、LUT311を制御すれば
よい。
【0027】以上、異なる特性のPWM回路301、3
02を交互に切換えて形成した階調パターンの濃度を測
定し、制御する場合を述べたが、1つのPWM回路30
1を用いて形成した階調パターンの濃度を測定し、制御
してもよいことはいうまでもない。
【0028】また、2つのPWM回路301、302を
用いた場合を述べたが、図10のように、1つのPWM
回路301と2つの異なるLUT311、312を有
し、副走査ごとに参照するLUT311、312を切換
えて、潜像を集中させることにより、階調性向上を図る
ことも可能である。この方式は、PWM回路301が1
つで済むために、コストの安い装置を提供することがで
きる。
【0029】実施例3 図11は、本発明のさらに他の実施例を示す図で、カラ
ー画像形成装置に適用した場合である。カラー画像の場
合、写真画像に要求される画質は白黒以上であり、階調
補正を行なわないと、単なる濃度のずれではなく、色味
の変化として表れるため、トナー像の濃度検知による階
調補正は重要となる。さらに、通常、イエロー、シア
ン、マゼンタ、黒の4色のトナーを用いて画像を形成す
るため、階調補正に要する時間、消費するトナー量もそ
れだけ増加し、複数の階調表現手段を有することによる
問題は深刻となる。
【0030】以下、図に沿って説明する。
【0031】感光ドラム1は、アルミニウムシリンダー
の外周面に、有機感光体(OPC)またはA−Si、C
dS、Se等からなる光導電体を塗布して構成され、図
示しない駆動手段によって図の矢印方向に駆動され、後
述する帯電器(ローラ帯電器)2により所定の電位に均
一に帯電される。ついで、露光装置3にイエローの画像
模様に従った信号が入力され、露光装置3からのレーザ
の照射により、感光ドラム1上に潜像が形成される。さ
らに感光ドラム1が矢印方向に進むと、現像器4a、4
b、4cおよび4dを支持した支持体5が、現像器4a
〜4dのうちのイエロートナーを収容した現像器4aが
感光ドラム1と対向するように回転し、この選択された
現像器4aにより感光ドラム1上の潜像が現像されて、
感光ドラム1上にイエロートナー像が形成される。得ら
れたイエロートナー像は転写材上に転写される。
【0032】転写工程を詳述すると、ピックアップロー
ラ9により転写紙カセット10内から転写紙が感光ドラ
ム1の画像と同期して取り出され、転写ドラム6に供給
される。転写ドラム6は、導電性の支持体61上に弾性
層52および誘電体層63を設けてなっており、転写ド
ラム6に転写紙が供給されると、この転写紙は、支持体
61の一部に設けられたグリッパ66により把持され、
さらに吸着ローラ67により転写ドラム6の表面に静電
吸着される。転写ドラム6は、感光ドラム1と略同速で
矢印方向に回転しており、その表面に吸着した転写紙を
感光ドラム1と対向した転写部に搬送する。感光ドラム
1上のトナー像は、支持体61にバイアスを印加するこ
とにより、転写部で転写紙上に転写される。
【0033】以上の工程をマゼンタ色、シアン色、黒色
についても行なうことにより、転写紙上に4色のトナー
像を重ね合わせたカラー画像が形成される。4色のトナ
ー像の転写が終了した転写紙は、分離帯電器64および
分離爪65の作用により転写ドラム6から剥離され、図
示しない搬送手段により定着装置8に送られ、そこで加
熱および加圧を受けて、トナーの溶融混色および転写紙
への固定がなされ、フルカラーの永久像に形成される。
【0034】感光ドラム1上の転写残りのトナーは、ブ
レードを備えたクリーニング装置7により清掃される。
転写ドラム6上の付着トナーも、必要に応じてファーブ
ラシ、ウエブ等の転写ドラムクリーニング装置68によ
って清掃することが好ましい。
【0035】本実施例によれば、以上説明した画像形成
装置に、実施例2のときと同様、1種類のPWM回路3
01のみで階調を表現する手段と、PWM回路301
と、これと入出力特性の異なるPWM回路302を用
い、露光装置3の副走査方向ごとにPWM301とPW
M302を切換えて階調を表現する手段との、2つの階
調表現手段を有する。各入出力特性は、図9に示したも
のと同様であり、装置本体にはイエロー、マゼンタ、シ
アンおよび黒の4色分のLUTを持ち、これを基に1種
類のPWM回路301のみでのLUT311と、入出力
特性の異なるPWM回路301、302を用い、露光装
置3の副走査方向ごとに切換える場合のLUT312を
制御する。具体例的には次の通りである。
【0036】通常の画像形成に先だって、まず1色目の
イエローの階調パターンの潜像を、入出力特性の異なる
PWM回路301、302を用い、露光装置3の副走査
方向ごとに切換える表現手段で形成し、これを1色目の
イエロー現像器4aにより現像する。ついで得られたイ
エロートナー像を転写ドラム6上に転写し、濃度センサ
ー100によりその濃度を測定する。測定された結果か
ら、装置本体に予め保有している入出力特性のうち最も
マッチングのとれた入出力特性を選択し、これを軸変換
したものをLUT312に入力する。一方、上記の選択
された入出力特性と同一条件で対応する、1種類のPW
M回路301のみで階調を表現する手段での入出力特性
を選択し、同様にLUT312、311を制御すればよ
い。
【0037】以上、階調表現手段としてPWMを用いた
場合を述べたが、これに限られず、たとえばディザマト
リクスによる階調表現や、レーザの発光強度を変調して
階調を表現する手段を用いてもよく、また複数の階調表
現手段としてこれらを組合せて用いてもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、写真画像および文字画像のいずれもを良好に形
成することが可能な複数の階調表現手段を有する装置で
ある。本発明では、上記複数の階調表現手段のうちの1
つの手段による階調パターンのトナー像を像担持体上に
形成し、そのトナー濃度を測定することにより、その階
調表現手段の階調補正を行なうとともに、装置本体に予
め他の階調表現手段との相関テーブルを持ち、これによ
り他の階調表現手段の階調補正を行なうようにしたの
で、階調補正に必要な時間および消費するトナー量を低
減することができた。本発明をカラー画像形成装置に適
用することにより、上記効果はより一層顕著に奏され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。
【図2】図1の装置の露光で行なうPWM動作の原理を
示す説明図である。
【図3】300および線150線PWMの入出力特性を
示す図である。
【図4】図1の装置で行なう階調補正で参照するPWM
の入出力特性を示す図である。
【図5】図4の入出力特性を軸変換した入出力特性を示
す図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図7】写真画像に適および不適なPWM潜像形状を表
わす図である。
【図8】300線PWM単独および150線、300線
PWMを交互に使用したときの入出力特性を示す図であ
る。
【図9】図6の装置での階調補正で参照するPWMの入
出力特性を示す図である。
【図10】図6の装置での階調補正の変形例を行なうと
きの画像形成装置を示す構成図である。
【図11】本発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。
【図12】従来の画像形成装置を示す構成図である。
【図13】図12の装置の露光で行なうPWMの原理を
示す説明図である。
【図14】図12の装置に設置された濃度センサーを示
す説明図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム 3 露光装置 32 レーザ 100 濃度センサー 301 PWM回路 302 PWM回路 311 LUT 312 LUT
───────────────────────────────────────────────────── 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 G03G 15/04 111 15/043 15/04 H04N 1/407 H04N 1/40 101 E (72)発明者 鶴谷 貴明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 笹目 裕志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小林 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斎藤 益朗 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 榎本 直樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤井 春夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切換可能な複数種の階調表現手段を有
    し、像担持体上に階調パターンを形成して、その光学濃
    度を測定することにより階調補正を行なう画像形成装置
    において、前記複数種のうちの1つの階調表現手段と他
    の階調表現手段とが相関を有し、該1つの階調表現手段
    による階調パターンを形成し、この光学濃度を測定して
    1つの階調表現手段の階調補正を行なうとともに、前記
    相関により他の階調表現手段の階調補正を行なうことを
    特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記1つの階調表現手段は、露光光源の
    発光時間変調を行なう手段であり、他の階調表現手段
    は、線数の異なる露光光源の発光時間変調を行なう手段
    である請求項1の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記1つの階調表現手段は、露光光源の
    発光時間変調を行なう手段であり、他の階調表現手段
    は、互に最小発光時間および最大発光時間を異ならせた
    露光光源の発光時間変調を副走査方向に交互に繰り返し
    て行なう手段である請求項1の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記1つの階調表現手段は、露光光源の
    発光時間変調を行なう手段であり、他の階調表現手段
    は、前記1つの階調表現手段と副走査ごとに参照する異
    なる複数のLUTとから構成される請求項1の画像形成
    装置。
  5. 【請求項5】 前記画像形成装置は、複数の現像器を有
    するカラー画像形成装置である請求項1の画像形成装
    置。
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