JPH10138566A

JPH10138566A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10138566A
Application number: JP29471796A
Authority: JP
Inventors: Akio Kosuge; 明朗小菅; Atsushi Takehara; 淳竹原; Noboru Sawayama; 昇沢山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】飽和領域で書込む手法を前提とし、小径のド
ットを安定して形成することで孤立ドットを目立つこと
なく形成できると同時に、ベタ画像部に関しては十分な
画像濃度が得られるようにする。【解決手段】イメージ露光装置１１の書込光量Ｉを、
４Ｉ₀ 以上であってイメージ露光装置１１中の使用光源
の最大出力以内の値に設定し、かつ、１ドットに対する
書込デューティＤの最大値を０．２５≦Ｄ≦０．７５を
満たす値に設定することで、飽和領域で書込みを行う手
法において、イメージ露光装置１１の書込光量Ｉと１ド
ットに対する書込デューティＤとに関して最適な条件付
けをすることで、孤立ドットは安定して小径化しつつベ
タ画像部のドットは隣接するドットの書込光量分布の裾
の重なりにより画素の境界部分の表面電位が十分に減衰
させて十分な画像濃度が得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、階調表現を伴う画
像形成技術を使用し、特にカラー画像を形成するのに適
した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を応用したデジタル複写機
やプリンタでは、近年、画像情報の高精度な再現性が求
められている。これに伴い、画像形成状態を安定化させ
る技術や、より細かな階調表現を可能にする技術等の研
究・開発が進められている。

【０００３】例えば、電子写真法における階調化を実現
する手法の一つとして、濃度階調技術を用いたものがあ
る。この手法では、例えば、１ドットに対して書込デュ
ーティを０％から１００％の間で変化させる（パルス幅
変調＝ＰＷＭ）とともに、パワー変調を組み合わせて多
値の書込みを実現しており、現在では、１ドット２５６
階調（＝１ドット８ビット）が一般的となっている。し
かし、これはあくまでも、書込光量が２５６階調を持っ
て感光体に照射されている、ということであり、感光体
の帯電むらや感度むら、経時や環境でのプロセスの変動
などにより、画像上では常に２５６階調が忠実に再現さ
れているとは云い難く、特に、ハイライト部ではこれら
の変動の影響を受けやすい。また、１ドットに８ビット
もの階調情報を持たせる、ということはそれだけ情報量
が増えることとなり、装置の高速化、高記録密度化を図
る上で、大きなコストアップの要因となる。また、バン
ディング（感光体に形成されるドットの中心ずれを原因
として発生し、肉眼では副走査方向の濃淡として認識さ
れる現象）の発生が不可避であるという欠点がある。

【０００４】一方、階調化を実現する別の手法として、
１ドット２値（＝１ドット１ビット）を出発点とする少
ない情報量による面積階調法もある。この手法は、例え
ば、ディザ法、誤差拡散法等として知られたもので、階
調情報を所謂面積階調に置き換える手法であり、１ドッ
ト単位で考えると１ドット２値記録方式となる。しか
し、面積階調法は階調表現に要する面積が広くなりやす
いので細かな階調表現が不得手であるという根本的な欠
点がある。

【０００５】これらの点を総合し、飽和領域で書込みを
行う手法（イメージ露光装置による最大露光量が感光体
の感光層の微分感度を十分に小さくする飽和領域の値に
設定されている）が、例えば、特願平８−２６６４５７
号として本出願人により提案されている。ここに、微分
感度はイメージ露光装置が照射する光ビームと同等の波
長の光ビームで感光体を均一露光したときに得られる感
光体の表面電位と露光量との関係で定義され、この微分
感度は、一般に、露光量が増加するに従い低減する。こ
の微分感度が十分小さくなるように設定されているの
で、ある程度の細かさの階調表現を実現させながら求め
る安定性（バンディング防止）が得られることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、１ドット２
値方式にて飽和領域で書込みを行う手法においても、露
光量（従って、イメージ露光装置が照射する光ビームの
書込光量）を上げれば形成されるドットは安定するが、
そのドットが太ってしまいやすく、小径のドットを形成
することができない。この結果、書込対象が孤立ドット
の場合、その孤立ドットが目立ってしまい、画像全体を
見た場合、ザラツキ感を与える品質の悪い画像となって
しまう。この点、通常の露光量としても１ドットに対す
る書込デューティを小さくすれば小径のドットを形成す
ることができ、孤立ドットであっても目立たなくするこ
とができるが、環境変動に対する安定性に欠けて非常に
不安定でドット欠落を生ずることがある上に、ベタ画像
のように濃度を濃くしたい画像部分に関する濃度が低く
なり過ぎる傾向にあり、やはり、品質の悪い画像となっ
てしまう。

【０００７】そこで、本発明は、飽和領域で書込む手法
を前提としつつ、小径なドットを安定して形成すること
で孤立ドットを目立つことなく形成でき、かつ、ベタ画
像部に関しては隣接するドットの書込光量分布の裾の重
なりにより画素の境界部分の表面電位を十分に減衰させ
ることで十分な画像濃度を得ることができ、全体に渡っ
て画質を向上させることができる画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、感光体と、この感光体の表面を一様に帯電する帯電
装置と、一様帯電後の前記感光体を光ビームで露光して
静電潜像を形成するイメージ露光装置と、階調情報を持
つ画像データに基づいて前記イメージ露光装置に駆動信
号を付与し、その階調情報に従った階調表現を行う階調
表現手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像
する現像装置と、前記感光体上に形成された可視像を転
写する転写装置とを備え、前記感光体の帯電電位を１／
２に減衰させる書込光量をＩ₀ としたときに、前記イメ
ージ露光装置の書込光量Ｉを、４Ｉ₀ 以上であってこの
イメージ露光装置中の使用光源の最大出力以内の値に設
定し、かつ、前記イメージ露光装置の前記光源を変調す
るパルス幅をΔｔ、ドットピッチ間を走査する時間をＴ
としたときにＤ＝Δｔ／Ｔで表される１ドットに対する
書込デューティＤの最大値を、０．２５≦Ｄ≦０．７５
を満たす値に設定したものである。

【０００９】ここで、階調情報を持つ画像データに関し
て、階調情報としては、その最小単位は請求項３記載の
発明のような１ドット２値（＝１ドット１ビット）であ
るが、この他、１ドット４値（＝１ドット２ビット）、
１ドット８値（＝１ドット３ビット）といった１ドット
寡値でもよく、さらには、１ドット２５６値（＝１ドッ
ト８ビット）のような１ドット多値でもよい。イメージ
露光装置の書込光量Ｉを４Ｉ₀ 以上とすることが、最低
限、飽和領域で書込みを行わせることを意味する。ま
た、イメージ露光装置の書込光量Ｉに関する上限値をそ
のイメージ露光装置中の使用光源の最大出力以内の値と
したが、汎用の光源を用いた場合の現状では、例えば１
２Ｉ₀ 程度を意味する。また、１ドットに対する書込デ
ューティＤに関して、請求項３記載の発明のように１ド
ット２値を対象とする場合には、０．２５≦Ｄ≦０．７
５内の或る一つのデューティが用いられるが、１ドット
寡値或いは１ドット多値の場合には書込デューティＤの
最大値として０．２５≦Ｄ≦０．７５内の或る一つのデ
ューティが用いられ寡値或いは多値情報に応じてそのデ
ューティ内で振り分け可変される。例えば、書込デュー
ティＤの最大値を仮に０．５としたとき、この０．５の
範囲内で寡値又は多値情報に応じて各々デューティを振
り分けることを意味する。イメージ露光装置の書込光量
Ｉと１ドットに対する書込デューティＤとの相関関係に
ついては、請求項２又は４記載の発明のように、３Ｉ₀
＜Ｉ・Ｄ＜５Ｉ₀ の関係を満たすように条件付けられ
る。

【００１０】従って、本発明の画像形成装置では、飽和
領域で書込みを行う手法において、イメージ露光装置の
書込光量Ｉと１ドットに対する書込デューティＤとに関
して最適な条件付けをしたので、小径のドットを安定し
て形成でき、孤立ドットであっても目立つことがなくザ
ラツキ感をなくすことができると同時に、ベタ画像部分
に関しても隣接するドットの書込光量分布の裾の重なり
により画素の境界部分の表面電位が十分に減衰すること
で十分な画像濃度を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。図１はレーザプリンタ等に代表される
画像形成装置の構成を示す模式図である。図１に示すよ
うに転写紙１を収納する給紙装置２と排紙部（図示せ
ず）とを連絡する通紙経路３が設けられ、この通紙経路
３中には定着装置４を含む画像プロセス部５が設けられ
ている。

【００１２】この画像プロセス部５は、例えば、有機感
光体構造で表面に感光層を有するドラム構成の感光体６
を主体として構成されている。この感光体６の周囲に
は、帯電装置７、現像装置８、転写装置９、クリーニン
グ装置１０が順に配設されている。前記帯電装置７と前
記現像装置８との間が露光位置ＥＸとなり、画像プロセ
ス部５には、その露光位置ＥＸにレーザビームによる光
ビームを照射するイメージ露光装置１１が設けられてい
る。

【００１３】このような画像プロセス部５では、帯電装
置７のコロナ放電によって感光体６に帯電電荷を注入
し、感光体６の表面を一方の極性に一様帯電する。一様
帯電済みの感光体６に対して露光位置ＥＸでイメージ露
光装置１１によって画像データに応じて光ビームを照射
することにより、感光体６表面に静電潜像が形成され
る。つまり、感光体６では、その帯電電位との電位差が
光ビームの照射部分に生じ、この部分が静電潜像とな
る。現像装置８は、露光位置ＥＸで感光体６に形成され
た静電潜像に前記感光体６の帯電極性と同極性のトナー
を付着させて顕像化する構造である。転写装置９は、顕
像化された感光体６上のトナー像を逆極性の電位で吸引
し、そのトナー像を転写紙１に転写させる構造であり、
通紙経路３において転写紙１を搬送する搬送構造も備え
ている。クリーニング装置１０は、転写工程後の感光体
６に残留するトナーを掻き落す等の方法でクリーニング
する構造である。定着装置４は、通紙経路３中において
転写装置９の下流側に配設されており、転写装置９を通
過した後の転写紙１に付着する未定着トナーを加熱・加
圧作用により定着する構造である。

【００１４】次いで、本実施の形態の画像形成装置は、
各部を制御するマイクロコンピュータ構成の制御部（図
示せず）を備えている。この制御部は、特に図示しない
が、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣ
ＰＵと、固定データを格納したＲＯＭと、可変データを
格納したりワークエリアとして使用されるＲＡＭとを主
要な構成要素として構成されている。この制御部には、
前述した各部の駆動制御回路や画像情報を展開して保持
する画像メモリ等が接続されている。このため、制御部
によって各部が駆動制御されて電子写真プロセスによる
画像形成がなされる。この際、制御部であるマイクロコ
ンピュータによって実行される手段として、本実施の形
態の画像形成装置は、階調表現手段を備えている。この
階調表現手段は、階調情報を持つ画像データに基づいて
イメージ露光装置１１を駆動制御し、その階調情報に従
った階調表現をする手段である。本実施の形態では、１
ドット２値による誤差拡散法やディザ法等の面積階調表
現技術を用いて実行される。

【００１５】本実施の形態では、このような画像形成装
置で飽和領域で書込みを行う手法において、イメージ露
光装置１１の書込光量Ｉと１ドットに対する書込デュー
ティＤ（イメージ露光装置１１の光源を変調するパルス
幅をΔｔ、ドットピッチ間を走査する時間をＴとしたと
きにＤ＝Δｔ／Ｔで表される）とに関する条件を最適化
したものである。

【００１６】まず、本実施の形態では、帯電装置７によ
る帯電電位が−４００Ｖ、現像装置８における現像バイ
アス電位が−２５０Ｖに設定されている。また、イメー
ジ露光装置１１による書込密度は６００ｄｐｉに設定さ
れている。この場合の露光量（露光パワー）〔ｍＷ〕と
感光体６の表面電位〔Ｖ〕との関係は、図２に示すよう
な光減衰特性を示す。ここに、感光体６の帯電電位を１
／２に減衰させる書込光量をＩ₀ とした場合、この書込
光量Ｉ₀ は０．４ｍＷとなる。本実施の形態では、飽和
領域で書込みを行うものであり、光減衰特性の平坦な部
分が利用される。具体的には、感光体６の光減衰特性
中、微分感度の小さな領域で露光が行われるので、露光
量の変動に対する感光体６の表面電位の変動が少なく、
従って、機械的振動や各部の動作不安定等の原因で露光
量が変動したとしても感光体６の表面電位の変動が少な
く、例えば、バンディング等に強い高品質な画像形成が
なされる。

【００１７】このような条件下にあっても、実際に用い
るイメージ露光装置１１による書込光量（露光パワー）
Ｉや１ドットに対する書込デューティＤによって得られ
る画質が優劣を示すので、本実施の形態では、代表例と
して、書込光量ＩをＩ＝１．２ｍＷ（＝３Ｉ₀ ）、Ｉ＝
２．４ｍＷ（＝６Ｉ₀ ）、Ｉ＝３．６ｍＷ（＝９Ｉ₀）
の３段階に可変し、かつ、書込デューティＤをＤ＝２５
％、Ｄ＝５０％、Ｄ＝７５％、Ｄ＝１００％の４段階に
可変して光書込みを行った場合の画像を転写紙１に転写
し、定着したベタ画像の画像濃度を反射濃度計で測定す
ることによりドット径とベタ画像濃度（ベタＩＤ）との
関係を実験したところ、図３に示すような結果が得られ
たものである。また、感光体６上に形成した孤立ドット
をＣＣＤカメラで読取り、その画像をパーソナルコンピ
ュータで処理してドット面積を求め、その面積から求め
たドット径のばらつきを８０個のドットについて求めた
ところ（標準偏差）、ドット径とそのばらつきに関する
標準偏差との関係として図４に示すような結果が得られ
たものである。

【００１８】表１（ａ）〜（ｃ）は各書込光量Ｉ毎であ
って書込デューティＤ毎に得られる各検査項目毎の結果
を示し、各々、図３及び図４に示す結果に対応してい
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】これらの結果によると、まず、全体的には
書込デューティＤが大きめのほうが十分なベタ画像濃度
が得られ、書込デューティＤが小さめになるほど極端に
画像濃度が低くなってしまう傾向にある。これは、書込
デューティＤを小さくし過ぎると隣接ドット間に関する
書込ドットの書込光量の裾の重なりが少ない状態となっ
て、画素の境界部分の表面電位の減衰が十分でないため
と推察される。また、孤立ドットのドット径のばらつき
に関しては、書込光量Ｉが大きめであるほどばらつきが
少なく（標準偏差値が低く安定的）、かつ、書込デュー
ティＤが小さめなほど小径ドットを形成できるのに対
し、書込光量Ｉが小さ過ぎると小径にはなり得るものの
ドット径のばらつきが大きめとなって環境変動等に対し
て弱い傾向にある。

【００２１】このような結果に関して、ドット径が５０
μｍ以下の小径であって、かつ、その標準偏差が６μｍ
以下であれば良好なる孤立ドットである（評価○）と
し、また、ベタＩＤが１．５以上であれば良好なるベタ
ＩＤである（評価○）として評価基準を設定してまとめ
ると、表１中の（ｄ）に示すような結果となる。表中、
「△」は孤立ドット側とベタＩＤ側との評価基準の何れ
か一方のみを満足している場合を示し、「×」は何れの
評価基準も満足していない場合を示す。実験結果に対す
るこのような評価によれば、書込光量Ｉに関しては、Ｉ
＝３Ｉ₀ は不可で、Ｉ＝６Ｉ₀ 以上であればよいと云
え、かつ、書込デューティＤに関しては、Ｄが２５％以
上であって７５％以下であればよいと云える。より細分
化した実験結果によれば、４Ｉ₀ ≦Ｉ≦１２Ｉ₀ 、か
つ、０．２５≦Ｄ≦０．７５なる条件を満たしていれ
ば、十分満足し得る画像が得られたものである。典型例
によれば、書込光量Ｉを２．４ｍＷとし書込デューティ
Ｄを７５％又は５０％としたとき、或いは、書込光量Ｉ
を３．６ｍＷとし書込デューティＤを５０％又は２５％
としたとき、孤立ドットに関して小径でドット径のばら
つきが小さなドットを安定して形成することができ、孤
立ドットの目立ちが少なくザラツキ感を与えることのな
い画像が得られ、かつ、ベタ画像部分に関してもその画
像濃度が十分な画像が得られたものである。

【００２２】もっとも、表１中の（ｄ）からも推察し得
るように、書込光量Ｉと書込デューティＤとの間にはそ
の値を設定するに当り、例えば、書込光量Ｉを大きめと
した場合には書込デューティＤを小さめに設定するのが
よい等の相関がある。これを一般化してその関係を示す
と、３Ｉ₀ ＜Ｉ・Ｄ＜５Ｉ₀ なる関係を満たす範囲とな
る。下限値３Ｉ₀ は、汎用で最大の書込光量１２Ｉ₀ で
書込デューティＤを０．２５とする場合、及び、最小の
書込光量４Ｉ₀ で書込デューティＤを最大の０．７５と
する場合を意味し、上限値５Ｉ₀ はこれらの中間値であ
って、書込光量Ｉを大きくする程書込デューティＤを小
さくする限度を意味している。即ち、４Ｉ₀ ≦Ｉ≦１２
Ｉ₀ 、かつ、０．２５≦Ｄ≦０．７５なる条件のみによ
る設定は必ずしも最良ではなく、例えば、最大の書込光
量１２Ｉ₀ で最大の書込デューティＤ０．７５とする場
合や最小の書込光量４Ｉ₀ で最小の書込のデューティＤ
０．２５とするような場合は好ましくないことを意味し
ている。換言すれば、書込光量Ｉ＝１２Ｉ₀ 、書込デュ
ーティＤ＝０．２５とする条件位置と、書込光量Ｉ＝４
Ｉ₀ 、書込デューティＤ＝０．７５とする条件位置とを
結ぶ線を長径とする楕円状領域内が良好なる条件設定範
囲となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、飽和領域で書込みを行
う手法において、イメージ露光装置の書込光量Ｉと１ド
ットに対する書込デューティＤとに関して最適な条件付
けをしたので、小径のドットを安定して形成することが
でき、孤立ドットであっても目立つことがなくザラツキ
感をなくすことができると同時に、ベタ画像部分に関し
ても隣接するドットの書込光量分布の裾の重なりにより
画素の境界部分の表面電位が十分に減衰することにより
十分な画像濃度を得ることができ、よって、得られる画
像の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の画像形成装置の構成を
示す模式図である。

【図２】露光パワーと感光体の表面電位との光減衰特性
を示すグラフである。

【図３】実験結果の一例によるドット径とベタ画像濃度
ＩＤとの関係を示すグラフである。

【図４】実験結果の一例によるドット径とそのばらつき
に関する標準偏差との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

６感光体７帯電装置８現像装置９転写装置１１イメージ露光装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体と、この感光体の表面を一様に帯
電する帯電装置と、一様帯電後の前記感光体を光ビーム
で露光して静電潜像を形成するイメージ露光装置と、階
調情報を持つ画像データに基づいて前記イメージ露光装
置に駆動信号を付与し、その階調情報に従った階調表現
を行う階調表現手段と、前記感光体上に形成された静電
潜像を現像する現像装置と、前記感光体上に形成された
可視像を転写する転写装置とを備え、前記感光体の帯電電位を１／２に減衰させる書込光量を
Ｉ₀ としたときに、前記イメージ露光装置の書込光量Ｉ
を、４Ｉ₀ 以上であってこのイメージ露光装置中の使用
光源の最大出力以内の値に設定し、かつ、前記イメージ
露光装置の前記光源を変調するパルス幅をΔｔ、ドット
ピッチ間を走査する時間をＴとしたときにＤ＝Δｔ／Ｔ
で表される１ドットに対する書込デューティＤの最大値
を、０．２５≦Ｄ≦０．７５を満たす値に設定したこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】イメージ露光装置の書込光量Ｉと１ドッ
トに対する書込デューティＤの最大値とが、３Ｉ₀ ＜Ｉ
・Ｄ＜５Ｉ₀ の関係を満たすことを特徴とする請求項１
記載の画像形成装置。
【請求項３】感光体と、この感光体の表面を一様に帯
電する帯電装置と、一様帯電後の前記感光体を光ビーム
で露光して静電潜像を形成するイメージ露光装置と、１
ドット２値の階調情報を持つ画像データに基づいて前記
イメージ露光装置に駆動信号を付与し、その階調情報に
従った階調表現を行う階調表現手段と、前記感光体上に
形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記感光体
上に形成された可視像を転写する転写装置とを備え、前記感光体の帯電電位を１／２に減衰させる書込光量を
Ｉ₀ としたときに、前記イメージ露光装置の書込光量Ｉ
を、４Ｉ₀ 以上であってこのイメージ露光装置中の使用
光源の最大出力以内の値に設定し、かつ、前記イメージ
露光装置の前記光源を変調するパルス幅をΔｔ、ドット
ピッチ間を走査する時間をＴとしたときにＤ＝Δｔ／Ｔ
で表される１ドットに対する書込デューティＤを、０．
２５≦Ｄ≦０．７５を満たす値に設定したことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項４】イメージ露光装置の書込光量Ｉと１ドッ
トに対する書込デューティＤとが、３Ｉ₀ ＜Ｉ・Ｄ＜５
Ｉ₀ の関係を満たすことを特徴とする請求項３記載の画
像形成装置。