JPH11271037A - 画像形成方法及び画像形成装置並びに記録媒体の平滑度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種多様な用紙、つまり使用される記録媒体
の種類や表面粗度に依存することなしに高品位・高画質
の画像形成方法及び画像形成装置を提供する。 【解決手段】 画像形成方法において、記録媒体に光を
照射する第１のステップＳ２−１と、該記録媒体からの
反射光強度分布を３次元の画像情報として検出する第２
のステップＳ２−２と、前記検出された３次元の画像情
報に対し演算を行い１次元情報であるフラクタル次元に
変換する第３のステップＳ２−３とからなる記録媒体の
平滑度検出ステップと、前記１次元情報であるフラクタ
ル次元を基に複数の画像形成パラメータを決定し制御す
るステップＳ２−４からなる画像形成制御ステップと、
を含めることで良好な画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の画像形成方法及び画像形成装置に係
るもので、特に用紙の表面形状を計測し、その用紙に最
も適した顕色粒子を供給することで良好な画像を得るこ
とができる画像形成方法及び画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般的に用紙の種類は多種多様であり、
大きく分類してアート紙・コート紙等の塗工印刷用紙、
上質紙・中質紙・下級紙等の非塗工紙、一般に複写機、
プリンタ等に使用されるＯＡ（ＰＰＣ：Ｐｌａｉｎ Ｐ
ａｐｅｒ Ｃｏｐｙ）用紙と呼ばれている情報用紙が存
在する。さらにＰＰＣ用紙の中でも製紙メーカによって
表面性、紙厚等が異なり、同様な画像形成を行った場合
でも、用紙により画像形成の品質にかなりの差が見られ
る。これは用紙を形成する繊維の形状や製造工程が異な
るため、用紙の凹凸の度合いが異なる。凹凸が大きい用
紙を用いた場合、画像形成時に用紙上に形成される粉末
のトナー粒子が凹の部分により多く、深くまで浸透する
ようになり、トナー量が少ないと用紙の地肌が見えてし
まう。一方、表面平滑性の良好な用紙ではトナー粒子は
深くまで浸透せず、トナー量は少なくて良い、逆にトナ
ー量が多いと画像形成に必要な箇所以外にトナーがはみ
出してしまい画像のエッジがシャープでなくなる。そこ
で高品質の画像を形成するためには用紙の表面形状にあ
わせた画像形成が必要になってくる。

【０００３】従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等
の画像形成装置において使用される記録媒体としての用
紙は、その表面粗さ、あるいは厚さに対する対策とし
て、標準的な用紙を定めて、これに適合するように装置
における画像形成条件を固定的に定めていたのが一般的
である。しかし、この場合使用できる用紙が固定される
ため利用する側には不便を強いているのが実状である。

【０００４】そのため、この課題を改善するために、記
録媒体の厚さや種類を検知して、その検知した厚さや種
類に応じて電子写真装置における定着部の温度や加圧力
を調整し画像形成を行う装置が、特開平４−３１５１６
２号公報、特開平４−３１５１８８号公報、特開平５−
２９７７６３号公報等において開示され提案されてい
る。

【０００５】１）特開平４−３１５１６２号公報では、
用紙平滑度測定部材により用紙の表面平滑度が測定さ
れ、その得られた測定結果に基づいて、平滑でない場合
には平滑処理部材にて平滑化処理を行った後に画像形成
を行なう。ここで用紙平滑度測定部材としては、ＪＩＳ
に定められたガーレーデンソメータを改良したものが用
いられており、これは用紙を上側圧接体と下側圧接体で
挟み込み、一定圧力で円筒内部の空気を押し出し隙間か
ら空気の漏れる時間を測定するものである。また平滑処
理部材としては、定着処理部の熱ローラと加圧ローラを
用い、画像形成前に一旦用紙を挟んで通過させることで
用紙の表面の凹凸を少なくして平滑化している。

【０００６】２）特開平４−３１５１８８号公報では、
前記１）とは用紙平滑度測定部材の構成及び機能は同じ
であるが、平滑処理部材を用いるのではなく、用紙平滑
度測定部材で得られた測定結果に基づいて、定着処理時
の定着条件を制御することで画像形成を行なう。ここで
定着条件としては、熱ローラの加熱温度、熱ローラと加
圧ローラの圧力あるいは回転速度等である。

【０００７】３）特開平５−２９７７６３号公報では、
記録媒体の光透過量をフォトセンサで検出して、記録媒
体の厚さや種類を検出・識別し、その検出結果に基づい
て、定着処理時の定着条件を制御することで画像形成を
行なう。ここで定着条件としては、定着ローラの加熱温
度、定着ニップ部の加圧ローラの圧力等である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記画
像形成装置には以下のような問題を有している。

【０００９】前記１）及び２）では、表面形状の測定装
置であるＪＩＳに定められたガーレーデンソメータを改
良した用紙平滑度測定部材の構造は複雑であり、また測
定時間もかかるという問題がある。さらに定着時の温度
制御等で所定の温度にまで加熱あるいは冷却するための
時間等もかかるという問題もある。

【００１０】前記３）では、開示されている検出方法で
は記録媒体の厚さや種類（紙であるかＯＨＰであるか）
は検出することは可能であるが、紙の表面の凹凸などは
検出できず、多種多様の用紙に合わせた画像形成は困難
である。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的とするところは、多種類
の画像形成用紙、すなわち使用する記録媒体の種類や表
面粗度に依存することなしに高品位・高画質の画像形成
方法及び画像形成装置を提供することである。さらに、
その記録媒体に対して、平滑度が高精度に検出できる平
滑度検出器を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
画像形成方法は、感光体表面を帯電させる帯電ステップ
と、前記帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成
する露光ステップと、前記感光体表面の静電潜像を現像
してトナー像を形成する現像ステップと、前記トナー像
を記録媒体上に転写する転写ステップとを含む画像形成
方法において、記録媒体のフラクタル次元情報に基づい
て静電潜像あるいはトナー像を形成するための画像形成
パラメータを制御することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項２に係る画像形成方法は、
請求項１記載の画像形成方法において、画像形成パラメ
ータは、感光体上に静電潜像を形成するための照射光強
度であることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項３に係る画像形成方法は、
請求項１記載の画像形成方法において、画像形成パラメ
ータは、感光体上に静電潜像を形成するための帯電初期
電位であることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項４に係る画像形成方法は、
請求項１記載の画像形成方法において、画像形成パラメ
ータは、感光体上にトナー像を形成するための現像バイ
アスであることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項５に係る画像形成装置は、
感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前
記帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成する露
光手段と、前記感光体表面の静電潜像を現像してトナー
像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体上に
転写する転写手段とからなる画像形成手段に、記録媒体
の平滑度を測定検出する平滑度検出手段と、該検出結果
に基づいて画像形成を制御する画像形成制御手段とを設
けてなる画像形成装置において、前記平滑度検出手段
は、記録媒体に光を照射する発光手段と、該記録媒体か
らの反射光強度分布を３次元の画像情報として検出する
情報検出手段と、前記情報検出手段からの３次元の画像
情報に対し演算を行い１次元情報であるフラクタル次元
情報に変換する情報加工処理手段を有し、前記画像形成
制御手段は、前記１次元情報であるフラクタル次元情報
に基づいて静電潜像あるいはトナー像を形成するための
画像形成パラメータを制御する、ことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項６に係る記録媒体の平滑度
検出器は、記録媒体に光を照射する発光手段と、該記録
媒体からの反射光強度分布を３次元の画像情報として検
出する情報検出手段と、前記検出された３次元の画像情
報に対し演算を行い１次元情報であるフラクタル次元情
報に変換する情報加工処理手段と、を備えてなることを
特徴とする。

【００１８】本発明の請求項７に係る記録媒体の平滑度
検出器は、請求項６記載の記録媒体の平滑度検出器にお
いて、情報加工処理手段は、反射光強度分布である画像
情報を一定の閾値により２値化する第１の手段と、前記
２値化の際の黒画素数を計測し記憶する第２の手段と、
前記第１の手段において作成された２値化情報を基にし
て構成画素を粗視化する操作をＮ回行い、その都度黒画
素数を計測し記憶する第３の手段と、以上の手段にて得
られたＮ個の黒画素数の計測値Ｍｉ（ｉ＝１，２，…，
Ｎ）を用いてフラクタル次元情報を算出する第４の手段
と、を有することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明における画像形成方
法及び画像形成装置並びに記録媒体の平滑度検出器につ
いて図面及び表を用いて説明する。

【００２０】まず本発明の画像形成方法及び画像形成装
置において使用される記録媒体の平滑度検出器に関する
基本原理について説明する。

【００２１】図１は、平滑度検出器に関する基本ブロッ
ク構成を示したもので、図２はその基本処理シーケンス
を示したものである。

【００２２】半導体レーザ１８及びレンズ１８ａよりな
る発光手段１０１により記録媒体１の表面に光２ａを面
積照射する（ステップＳ２−１）。その場合照射面積は
φ１〜φ１０ｍｍの範囲が適当である。その後、画像読
み取り手段１９を含めた情報検出手段１０２にて面積照
射の反射光２ｂにより形成される陰影像を平面画像とし
て読み取り、その濃淡情報を多値画像データとして検出
する（ステップＳ２−２）。つまり、照射した光２ａは
記録媒体１の凹凸により反射光２ｂに陰影がつき、凹の
部分は暗く、凸の部分は明るくなり、この陰影像を画像
読み取り手段のＣＣＤ１９により検出する。ここで画像
読み取り手段１９としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｇｅ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたが、これに限定さ
れるものではない。上記で検出された多値画像データで
ある濃淡情報を情報加工処理手段１０３により画像処理
を施すことで記録媒体１の表面粗度を計測算出する（ス
テップＳ２−３）。その後、計測算出された表面粗度に
対応した画像形成パラメータ値を画像形成制御手段１０
４により決定し制御する（ステップＳ２−４）。

【００２３】一般的に光学濃度と表面粗さとの関係は、
同じ材料であれば表面粗さが大きいほどその材料からの
反射光が小さく、平滑であればあるほどその材料からの
反射光が大きい。ここで図３は、ＣＣＤ１９で読み取っ
た画像の１画素に関して、そのＣＣＤ１９からの出力電
圧と反射光の濃度を表したものである。したがって、Ｃ
ＣＤ１９からの濃淡情報を読み取ることによって記録媒
体の表面粗度を推察することができる。

【００２４】例えば、上記で得られた濃度レベルを２５
６値に量子化し、２５６階調の濃度レベルを持った画像
に変換する。測定範囲内のすべての画素の平均高さから
高低差の平均を中心線平均粗さ（Ｒａ）とすると、それ
は式

【００２５】

【数１】

【００２６】で表される。ここで、Ｎは測定範囲の全画
素数である。

【００２７】このようにして記録媒体１に普通紙を用い
て測定を行った場合の結果として、その表面粗度の違い
を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】一般的に印字状態は、この記録媒体の表面
粗度に大きく影響する。

【００３０】上記説明では中心線平均粗さ（Ｒａ）で表
面粗度を示したが、十点平均粗さ（Ｒｚ）や最大表面粗
さ（Ｒｍａｘ）の場合においても表１に示すように同様
の傾向が得られる。つまり表面粗度が大きい記録媒体は
トナーが記録媒体の凹部に進入してしまい、そのため、
トナー量が少ないと記録媒体の繊維が表面に出てしまい
良好な画像が形成できない。また、表面粗度の小さい記
録媒体は、トナー量が多いと文字や画像のエッジがシャ
ープにならない。

【００３１】以上のことから、表面粗度の小さい記録媒
体にはトナー量（顕色粒子量）を少なくし、表面粗度の
大きい記録媒体にはトナー量を多くすることで良好な画
像が得られることを見い出した。

【００３２】次に多値画像データである濃淡情報を情報
加工処理手段１０３により画像処理を施すことで記録媒
体の表面粗度を計測算出する方法について説明する。

【００３３】図４は、前記図２のステップＳ２−３“多
値画像データである濃淡情報を加工処理手段１０３によ
り画像処理を施すことで記録媒体の表面粗度を計測算出
する”をフラクタル次元を用いた場合の処理シーケンス
を示したものである。尚、装置の基本構成及び機能とし
ては、前記図１と同じである。

【００３４】ステップＳ４−１）発光手段１０１により
記録媒体１の表面に光２ａを面積照射する。

【００３５】ステップＳ４−２）情報検出手段１０２に
て面積照射の反射光２ｂにより形成される陰影像を平面
画像として読み取り、その濃淡情報を多値画像データと
して検出する。つまりＣＣＤ１９で読み取って得られた
濃淡情報の濃度レベルを２５６値に量子化し、２５６階
調の濃度レベルをもった画像に変換する。

【００３６】ステップＳ４−３）上記で検出された多値
画像データである濃淡情報、つまりここでは２５６階調
の濃度レベルをもった画像を情報加工処理手段１０３に
て画像処理を施すことで記録媒体１の表面粗度をフラク
タル次元で算出する。尚、本処理は以下の４ステップに
て構成されている。

【００３７】ステップＳ４−３−１）上記ステップＳ４
−２で得られた２５６階調の濃度レベルをもった画像に
対してある一定の閾値により白黒２値画像を形成する。

【００３８】ステップＳ４−３−２）上記白黒２値画像
を形成する際に該白黒２値画像内の黒画素数をカウント
する。

【００３９】ステップＳ４−３−３）その後、黒画素数
を祖視化し、上記同様に白黒２値画像を形成する。

【００４０】ステップＳ４−３−４）上記ステップＳ４
−３−１からステップＳ４−３−３までの処理を繰り返
し行い、その黒画素数のカウント値を用いてフラクタル
次元を決定する。

【００４１】ステップＳ４−４）その後、算出されたフ
ラクタル次元に対応した画像形成パラメータ値を画像形
成制御手段１０４により決定し制御する。

【００４２】ここで上記ステップＳ４−３−１のある一
定の閾値Ｔｈは、下記式のように決定する。

【００４３】 Ｔｈ＝最小濃度＋（最大濃度−最小濃度）×メジアン濃度／２５６ … 尚、上記式中の最大濃度と最小濃度は全画素に対するも
のである。

【００４４】次にフラクタル次元の算出方法について図
５を用いて説明する。

【００４５】ここで条件として、算出した閾値が１００
値の場合、１００値以上を黒、それ以外を白とし、白黒
２値画像を形成し、その黒画素の総数をカウントする。
さらに画素を粗視化する場合、（ａ）に示すような通常
の画素に対し、（ｂ）に示す隣接する４画素、（ｃ）に
示す隣接する９画素、（ｄ）に示す隣接する１６画素、
…を１画素とみなす。つまり、粗視化した画素の中に１
つでも黒画素を含んでいるとその粗視化した画素は黒画
素とみなす。その粗視化したときの白黒２値画像の黒画
素数の総数をカウントする。次にフラクタル次元を計算
する。

【００４６】フラクタル次元Ｄは、粗視化画素数ｎとそ
れに対応する黒画素数Ｐ（ｎ）より下記２式 ｌｏｇ Ｐ（ｎ）＝ａ×ｌｏｇ（ｎ）＋Ｃ（Ｃは定数） … Ｄ＝１−ａ … で求められる。これは、粗視化画素数ｎ＝１，４，９，
１６，…の各々の場合の黒画素数Ｐ（ｎ）のＰ（１）、
Ｐ（４）、Ｐ（９）、Ｐ（１６）、…を計数し、前記粗
視化画素数ｎとそれに対応する黒画素数Ｐ（ｎ）の各値
を上記式に代入し、これらを最小二乗法で近似計算し
ａを求め、その後ａを上記式に代入してフラクタル次
元Ｄを算出する。

【００４７】実際に上記算出手順を図５を用いて説明す
る。

【００４８】図５では、１２×１２の１４４画素の白黒
２値パターンを示している。（ａ）ｎ＝１のときの黒画
素数Ｐ（ｎ）は４８、（ｂ）ｎ＝４のときの黒画素数Ｐ
（ｎ）は２０（右斜線領域）、（ｃ）ｎ＝９のときの黒
画素数Ｐ（ｎ）は１１（左斜線領域）、（ｄ）ｎ＝１６
のときの黒画素数Ｐ（ｎ）は７（点領域）となる。

【００４９】上記ｎ＝１，４，９，１６での値を式に
代入すると、各々の点（ｌｏｇ （ｎ），ｌｏｇ Ｐ
（ｎ））の値は、 ｎ＝ １の場合：（log (1)，log P(1)）＝（0，1.681
2） ｎ＝ ４の場合：（log (4)，log P(4)）＝（0.6021，
1.301） ｎ＝ ９の場合：（log (9)，log P(9)）＝（0.9542，
1.0413） ｎ＝１６の場合：（log (16)，log P(16)）＝（1.204
1，0.8451） となる。これらの点を最小二乗法で近似してａを求める
と、ａ＝−０．６９１となり、さらにこのａの値を式
に代入するとフラクタル次元Ｄは、Ｄ＝１．６９１とな
る。

【００５０】以上のことから、本基本原理を用いること
によって、記録媒体の表面粗度を簡単な方法で高精度に
推定できる。さらに、濃淡階調を２値化しフラクタル次
元を計算することで、フラクタル次元に対応して各画像
形成パラメータ値を容易に制御することができる。ま
た、取り込んだ画像を２値化して計算するので、直接表
面粗度を求める方法より、メモリーに蓄えるデータ量が
少なくて済み、時間的にも効率が良いという効果もあ
る。

【００５１】以下に、上記基本原理に基づいた本発明に
おける画像形成方法及び画像形成装置に関する実施例を
詳細に説明する。

【００５２】（第１の実施例）本実施例では、電子写真
装置であるレーザプリンタのトナー量を制御し、画像形
成を行った場合について説明する。

【００５３】図６はレーザプリンタの全体構成を示して
おり、給紙部１０、画像形成装置２０、レーザ走査部３
０、及び定着装置５０から構成されている。

【００５４】給紙部１０はプリンタ内部にある画像形成
装置２０に用紙１を搬送し、画像形成装置２０は搬送さ
れた用紙１上にトナー像を転写する。用紙１はさらに送
り込まれ、定着装置５０により用紙１上にトナーが固着
され、その後、用紙搬送ローラ４１、４２によりプリン
タ外部に排出される。すなわち用紙１は図中太線で示さ
れる矢印Ａの経路をたどる。

【００５５】給紙部１０は、用紙トレイ１１、給紙ロー
ラ１２、用紙分離摩擦板１３、加圧バネ１４、用紙検知
アクチュエータ１５、１５ａ、用紙検知センサ１６、１
６ａ及び制御回路１７を備えている。また給紙部１０付
近には発光手段である半導体レーザ１８及びレンズ１８
ａにより用紙１に面積照射し、その反射光の陰影像を画
像読み取り手段であるＣＣＤ１９により検出し、用紙の
表面粗さを計測する表面粗さ測定装置１００を備えてい
る。給紙トレイ１１に装着された用紙１はプリント命令
を受け、給紙ローラ１２、用紙分離摩擦板１３、加圧バ
ネ１４の作用により一枚ずつ給紙され、プリンタ内部に
給送される。送り込まれた用紙１は、用紙検知アクチュ
エータ１５を倒し、用紙検知光学センサ１６に電気信号
として出力させ、画像印刷の開始を指示する。用紙検知
アクチュエータ１５の動作により起動された制御回路１
７は、画像信号をレーザ走査部３０のレーザダイオード
発光ユニット３１に送り、発光ダイオードの点灯／非点
灯を制御する。

【００５６】レーザ走査部３０は、上記レーザダイオー
ド発光ユニット３１、走査ミラー３２、走査ミラーモー
タ３３、及び反射ミラー３５、３６、３７を備えてい
る。走査ミラー３２は、走査ミラーモータ３３により高
速かつ定速に回転する。すなわち図６において、レーザ
光３４は紙面に対して垂直方向に走査することになる。
レーザダイオード発光ユニット３１から照射されたレー
ザ光３４は、反射ミラー３５、３６、３７を介して後述
の感光体２１へ照射される。このとき、レーザ光３４
は、上記制御回路１７からの点灯／非点灯の情報を基
に、感光体２１上に選択的に露光する。

【００５７】画像形成装置２０は、感光体２１、転写手
段（転写ローラ）２２、帯電手段（帯電部材）２３、現
像手段（現像ローラ２４と現像ユニット２５から構成）
２９、及びクリーニング手段（クリーニングユニット）
２６を備えている。

【００５８】上記レーザ光３４により、予め帯電部材２
３により帯電された感光体２１表面電荷を選択的に放電
させて露光することで静電潜像を形成する。現像のため
に供給されるトナーは現像ユニット２５に蓄積されてい
る。現像ユニット２５内で適度な撹拌により電荷付与さ
れたトナーは現像ローラ２４に与えられた現像バイアス
電圧及び感光体表面電位の作り出す電界の作用により、
静電潜像を感光体２１上に形成することができる。

【００５９】前記給紙部１０より搬送された用紙１は、
感光体２１と転写ローラ２２とに挟まれ送られる。そし
て、転写ローラ２２に印加された転写電圧の与える電界
の作用により、感光体２１上のトナーは転写ローラ２２
により用紙１に転写されると共に、未転写トナーはクリ
ーニングユニット２６により回収される。

【００６０】その後、用紙１は定着装置５０に搬送され
る。そこで加圧ローラ５１と１５５℃に保たれた定着ロ
ーラ５２により適度な温度と圧力が与えられる。これに
より、トナーは溶解し、用紙１に固定されて堅牢な画像
となり、用紙１は用紙搬送ローラ４１、４２により搬送
され機外に排出される。

【００６１】以下に、平滑度検出手段として給紙部１０
付近の用紙の表面粗さを計測する表面粗さ測定装置１０
０と、その測定結果に基づいて用紙の表面粗度に合わせ
たトナー量の制御を行うことで良好な画像品質を得るた
めの画像形成用手段である露光手段３０、帯電手段２
３、現像手段２９からなる画像形成装置２０の制御方法
について説明する。

【００６２】ここで、トナー量を変化させる方法として
は、感光体表面電位あるいは現像バイアスを変える方法
がある。さらにその感光体表面電位を変える方法として
は、露光手段における半導体レーザの露光エネルギーを
変える方法と、帯電手段における帯電初期電位を変える
方法がある。まず、感光体表面電位を変えることによっ
てトナー量を変化させる方法に関して説明する。

【００６３】本実施例では、その制御方法として露光手
段を制御することで用紙の表面粗度に合わせたトナー量
の制御が可能となり良好な画像品質を得る場合の例につ
いて説明する。

【００６４】画像形成装置２０は、図６に示すように光
導電体であるＯＰＣ感光体２１と、転写手段（転写ロー
ラ）２２と、帯電手段（帯電部材）２３と、現像ローラ
２４と現像ユニット２５からなる現像手段２９と、クリ
ーニング手段（クリーニングユニット）２６を備え、予
め帯電手段２３により帯電された感光体２１表面電荷を
露光手段（レーザ走査部）３０からのレーザ光３４によ
り選択的に放電させ静電潜像を形成する。さらに帯電手
段（帯電部材）２３の帯電器としてはコロナ放電装置を
使用し、ＯＰＣ感光体２１に近接した構成としている。

【００６５】用紙の表面粗さを計測及び制御する構成
は、図７に示すように発光手段１０１である半導体レー
ザ１８により出射された光２ａはレンズ１８ａによりほ
ぼ平行光となり用紙１に約φ５ｍｍで面積照射した後、
その反射光２ｂの陰影像を検出する。照射した光２ａは
用紙１の凹凸により反射光２ｂに陰影がつき、凹の部分
は暗く、凸の部分は明るくなる。この陰影像をＣＣＤ１
９により検出し、前記基本原理で説明したように用紙１
の中心線平均粗さＲａを求め、求めた用紙１の表面粗さ
の違いによって、その表面粗度に対応した画像形成パラ
メータ値を画像形成制御手段１０４（図１）により決定
し制御する。本実施例では、その画像形成パラメータ値
を感光体２１に照射する光強度とし、画像形成制御手段
１０４（図１）はそれを制御するためのレーザ駆動制御
手段１０４−１である。これは、半導体レーザ３１駆動
回路の電流を変化させることにより、その結果感光体２
１に照射する光強度を変化させることができ、レーザ駆
動制御手段１０４−１により、半導体レーザ３１（図
６）の照射する光強度が一定になるようにコントロール
されている（ＡＰＣ制御：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ）。そのため、感光体２１表面上に帯電させ
ておく表面電位を一定値にしておくと、感光体２１に照
射する光強度が小さいと、その後の現像工程で感光体２
１上に付着するトナー量が少なくなり、それに伴った静
電潜像が形成される。逆に光強度が大きいと付着するト
ナー量は多くなり、それに伴った静電潜像が形成され
る。

【００６６】上記構成で画像形成を行った。そのときの
主な構成条件を列挙すると、画像解像度６００ｄｐｉ、
感光体ドラム周速１６ｃｍ／ｓ、走査用半導体レーザ定
格出力５ｍＷ、発振波長７８０ｎｍ（シャープＬＴ０２
８ＧＳ）を用い、非磁性１成分接触現像法によりＯＰＣ
感光体２１上に静電潜像を形成し転写手段である転写ロ
ーラ２２により用紙１に転写した。この用紙１は前記表
１に記載されたものを用い、半導体レーザ３１（図６）
の光出力を変化させて測定した。

【００６７】図８は、上記画像形成時の用紙（Ａ４サイ
ズ）１の中心線平均粗さＲａとトナー量の関係を示した
図である。ここで表１に記載の各用紙（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ）に付着するトナー量は約０．７〜１．０ｍｇ／ｃｍ
²の範囲内であった。また良好な画像を得るためには、
表面粗度が大きい記録媒体にはトナー量を多く必要と
し、表面粗度が小さい記録媒体にはトナー量（顕色粒子
量）を少なくて済むことがわかる。

【００６８】図９は、半導体レーザ３１（図６）の露光
エネルギーと感光体２１表面電位の関係を示した図であ
る。半導体レーザ３１（図６）のエネルギーを大きくす
ると感光体２１の表面電位の減衰が大きくなることがわ
かる。

【００６９】また図１０は、感光体２１表面の帯電電位
と用紙（Ａ４サイズ）１に付着するトナー量の関係を示
した図である。これからわかるように用紙１の付着トナ
ー量を多くするためには帯電電位をより減衰させればよ
い。したがって、前記図９と図１０から、感光体２１表
面上に帯電させておく表面電位を一定値にしておいた場
合、露光エネルギーを大きくすると用紙１に付着するト
ナー量を多くすることができる。

【００７０】以上のことから、露光時の半導体レーザ３
１（図６）の光強度を画像形成パラメータとして変化さ
せることによりトナー量を変化させることができ、用紙
１の表面粗度に合わせたトナー量の制御が可能となる。
その結果、良好な画像品質を得ることができる。したが
って、本実施例では用紙の表面粗度を簡単な方法で推定
でき、その用紙の表面粗度に適合するように、画像形成
のパラメータ値、ここでは露光手段での光強度、を制御
することで、良好な画像形成が行えるという効果が得ら
れる。

【００７１】尚、本実施例では露光手段３０として半導
体レーザを使用したがＬＥＤ等の別の光源を使用しても
差し支えない。

【００７２】また、本実施例においては用紙１の表面粗
さを計測する表面粗さ測定装置１００を給紙部１０付近
に設けたが、これに限定されるものではなく、用紙１の
搬送経路Ａで転写手段（転写ローラ）２２よりも上流側
に配置されていればよいものとする。

【００７３】（第２の実施例）本実施例では、画像形成
用手段の制御方法として感光体表面電位を変える方法の
内もう一方の方法である帯電手段を制御することで用紙
の表面粗度に合わせたトナー量の制御が可能となり良好
な画像品質を得る場合の例について説明する。尚、レー
ザプリンタの主な構成及び動作は前記実施例と同様であ
るので、ここでは相違点のみ述べることにする。

【００７４】図１１に示すように本実施例では、その画
像形成パラメータ値を帯電電位とし、画像形成制御手段
１０４（図１）はそれを制御するための帯電初期電位制
御手段１０４−２である。

【００７５】前記実施例で説明したように図１０は、感
光体２１表面の帯電電位と用紙（Ａ４サイズ）１に付着
するトナー量の関係を示した図である。これからわかる
ように用紙１の付着トナー量を多くするためには帯電電
位をより減衰させればよい。つまり、本実施例では帯電
初期電位を用紙の種類によって変化させればよい。

【００７６】例えば、初期電位として−６５０Ｖの一様
な帯電を行い、露光エネルギーを１０ｅｒｇ／ｃｍ²と
すると感光体２１表面電位は−１５０Ｖ程度まで低下
（減衰）した。そこで初期電位としての帯電電位を変化
させ、同じ露光エネルギーを与えると感光体２１表面電
位の減衰量は異なり、同様の現像条件で可視化を行った
場合、用紙１への付着トナー量を変えることが可能とな
った。

【００７７】図１２は、露光エネルギー１０ｅｒｇ／ｃ
ｍ²を与えた場合の帯電初期表面電位と露光後の残留表
面電位の関係を示した図である。図１２より、帯電初期
表面電位を大きくすると残留表面電位も大きくなり、そ
れに伴って図１０に示すように用紙１に付着するトナー
量も増加させることができる。

【００７８】以上のことから、帯電初期電位を画像形成
パラメータ値として、帯電初期表面電位を変化させると
残留表面電位が変化し、それに伴って用紙１に付着する
トナー量を変化させることができ、用紙１の表面粗度に
合わせたトナー量の制御が可能となる。その結果、良好
な画像品質を得ることができる。したがって、本実施例
でも用紙の表面粗度を簡単な方法で推定でき、その用紙
の表面粗度に適合するように、画像形成のパラメータ
値、ここでは帯電手段での帯電初期電位、を制御するこ
とで、良好な画像形成が行えるという効果が得られる。

【００７９】（第３の実施例）本実施例では画像形成用
手段の制御方法のもう一つの方法である現像手段を制御
することで用紙の表面粗度に合わせたトナー量の制御が
可能となり良好な画像品質を得る場合の例について説明
する。尚、レーザプリンタの主な構成及び動作は前記実
施例と同様であるので、ここでは相違点のみ述べること
にする。

【００８０】図１３に示すように本実施例では、その画
像形成パラメータ値を現像バイアス電圧とし、画像形成
制御手段１０４（図１）はそれを制御するための現像バ
イアス電圧制御手段１０４−３である。

【００８１】図１４に現像手段２９を構成している現像
ユニット（現像槽）２５と現像ローラ２４の拡大図を示
したもので、前記図１３の制御は下記現像手段２９を制
御することでなされるものである。

【００８２】現像ユニット２５において、トナーホッパ
２５１内に貯留されたスチレン−アクリル共重合体、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリエステルなどの熱可塑
性樹脂８０〜９０％、カーボンブラック、ファーネスブ
ラックやニグロシン系、キサンテン系染料やベンジン
系、アゾ系、銅フタロシアニン系顔料など色材５〜１０
％、その他流動化剤や荷電制御剤の組成からなる平均粒
径７μｍの負帯電非磁性１成分トナーは、パドル２５２
により撹拌されて供給される。この供給されたトナー
は、ＡＢＳなどの樹脂やステンレスなどの金属材料によ
って構成されるトナー搬送ローラ２５３が回転すること
により撹拌され、かつ現像ローラ２４に供給される。ト
ナー搬送ローラ２８により供給されたトナーは、現像ロ
ーラ２４が回転するのに伴いウレタンゴム、ニトリルゴ
ム、フッ素ゴムなどが板状あるいはブロック状に形成さ
れたブレード２４ａへ突入する。このブレード２４ａと
現像ローラ２４のニップ部を通過する間に、所望の極性
の電荷を摩擦帯電により付与され、さらに現像ローラ２
４の表面上に均一厚の薄層に成膜され、現像ローラ２４
に電圧を加えることにより現像領域でＯＰＣ感光体２１
上の静電潜像に応じて現像される。

【００８３】図１５は、上記構成にて画像形成を行った
場合の現像バイアス電圧と用紙（Ａ４サイズ）１に付着
するトナー量との関係を示した図である。ここで現像バ
イアス電圧とは現像ローラ２４にかける電位と感光体ド
ラム２１上の電位の差であり、現像バイアスを大きくす
ることによりトナー量の感光体２１への付着量は大きく
することができる。

【００８４】以上のことから、現像バイアス電圧を画像
形成パラメータ値として、現像バイアス電圧を変化させ
ることにより、それに伴って用紙１に付着するトナー量
を変化させることができ、用紙１の表面粗度に合わせた
トナー量の制御が可能となる。その結果、良好な画像品
質を得ることができる。したがって、本実施例において
も用紙の表面粗度を簡単な方法で推定でき、その用紙の
表面粗度に適合するように、画像形成のパラメータ値、
ここでは現像手段での現像バイアス、を制御すること
で、良好な画像形成が行えるという効果が得られる。

【００８５】（第４の実施例）本発明の第４の実施例
は、前記実施例のいずれかを適用し、フラクタル次元か
らトナー量を求める一例である。

【００８６】

【表２】

【００８７】上記表２は、前記基本原理で説明したフラ
クタル次元を求める方法を用いて各用紙のフラクタル次
元を求め、それに伴った黒ベタ印字時の最適なトナー量
を求めた結果を示した表である。

【００８８】ここでの測定条件としては、画素数は２８
８×２８８とし、説明の都合上画像形成パラメータ値を
現像バイアス電圧とし、前記第３の実施例と同じ制御構
成にて制御することで画像形成に最適なトナー量を求め
た。

【００８９】図５に示すように黒ベタ印字時の最適トナ
ー量は、（ａ）１００％黒ベタトナー付着、（ｂ）７５
％ハーフトーントナー付着、（ｃ）５０％ハーフトーン
トナー付着、（ｄ）２５％ハーフトーントナー付着の場
合の形成像を光学顕微鏡で１００倍から２００倍に拡大
し、エッジ及びドット形状からその状態を目視で比較し
て求めた。この結果、フラクタル次元が大きいほど最適
トナー量は多くなることがわかった。

【００９０】尚、実施例では説明都合上現像手段での現
像バイアスを画像形成のパラメータとしたが、露光手段
での半導体レーザの光強度や帯電手段での感光体に対す
る帯電初期電位を画像形成のパラメータとして用いても
同様の結果が得られた。

【００９１】以上のことから、フラクタル次元にほぼ比
例した量のトナー量を与えた場合、最適な画像を得るこ
とができることがわかった。つまり、基本原理のところ
でも説明したように濃淡階調を２値化しフラクタル次元
を計算することで、フラクタル次元に対応した各画像形
成パラメータ値を制御することで良好な画像形成が行え
るという効果が得られる。また、取り込んだ画像を２値
化して計算するので、直接表面粗度を求める方法より、
メモリーに蓄えるデータ量が少なくて済み、時間的にも
効率が良いという効果も得られる。

【００９２】（第５の実施例）本実施例では、電子写真
装置であるレーザプリンタの電源投入時からの動作につ
いて述べる。尚、レーザプリンタの構成は前記いずれの
実施例においても同様であるので、ここではその関連部
分のみ記述する。

【００９３】電源投入を行うと給紙部１０付近に配置し
てある用紙検知センサ１６ａからの信号により、用紙１
が入っているか否かの状態が確認される。もし用紙１が
入っている状態であれば、用紙１の情報検出手段１０１
を構成している表面粗さを計測する表面粗さ測定装置１
００は動作を始める。さらに電源投入後ある一定時間経
過後に用紙１の種類を変えると用紙検知センサ１６ａの
信号が変化する。信号が変化した場合は、それに伴って
用紙の情報検出手段１０１を動作させ、新たな用紙の情
報を得て、プリント動作に移行する。さらに複写機、プ
リンタなどの複数の給紙トレイを有する画像形成装置の
場合は、ユーザが用紙１サイズの変更を行った際に、自
動的に用紙の情報検出手段１０１が動作され、その結果
に基づいたプリント動作が行われる。

【００９４】また、一度測定された用紙の表面粗さに関
する情報はレーザプリンタに設けられている記憶手段、
例えばメモリ等に記憶しておき、それを使用する方法で
もよい。これによって、その都度測定する必要がなくな
るため、時間が短縮できる利点を有している。

【００９５】以上の構成により、本実施例での画像形成
装置はユーザが煩雑な動作を行うことなく、良好なプリ
ント画像を得ることができる。

【００９６】また、本実施例においては用紙の表面粗さ
を計測する表面粗さ測定装置１００を給紙部１０付近に
設けたが、これに限定されるものではなく、用紙１の搬
送経路Ａで転写手段（転写ローラ）２２よりも上流側に
配置されていればよいものとする。つまり、搬送途中で
その都度用紙１の表面粗さを測定し、その結果を画像形
成に反映させる方法であってもよい。

【００９７】以上、ここで挙げた各実施例は、本発明の
主旨を変えない限り前記記載内容に限定されるものでは
ない。

【００９８】

【発明の効果】本発明における画像形成方法及び画像形
成装置並びに記録媒体の平滑度検出器では、各請求項に
おいて以下の効果が得られる。

【００９９】本発明の請求項１、５においては、用紙の
表面粗度を簡単な方法及び装置で高精度に推定できた
め、その用紙の表面粗度に適合するように、各画像形成
のパラメータ値を制御することで、良好な画像形成が行
えるという効果が得られる。

【０１００】本発明の請求項２、３、４においては、顕
色粒子（トナー）量を可変にすることができ、用紙の表
面粗度に対応した画像形成が可能となり、良好な画像を
得ることができる。

【０１０１】本発明の請求項６においては、用紙の表面
粗度を簡単な装置で高精度に推定できる効果を有してい
る。

【０１０２】本発明の請求項７においては、濃淡階調を
２値化しフラクタル次元を計算することで、フラクタル
次元に対応して各画像形成パラメータ値を容易に制御す
ることができる。また、取り込んだ画像を２値化して計
算するので、直接表面粗度を求める方法より、メモリー
に蓄えるデータ量が少なくて済み、時間的にも効率が良
いという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平滑度検出器の基本システム構成
を示した要部構成図である。

【図２】本発明による平滑度検出器の基本動作を示した
処理フロー図である。

【図３】本発明によるＣＣＤからの電圧と濃度の関係を
示した図である。

【図４】本発明による平滑度検出器の基本動作を詳細に
示した処理フロー図である。

【図５】本発明によるフラクタル次元を算出するための
説明図である。

【図６】本発明による画像形成装置を搭載したレーザプ
リンタの断面構成図である。

【図７】本発明による画像形成装置の実施例の要部断面
図である。

【図８】本発明による中心線平均粗さと黒ベタ印字時の
トナー量との関係を示した図である。

【図９】本発明による露光エネルギーと感光体表面電位
の関係を示した図である。

【図１０】本発明による感光体表面電位と黒ベタ印字時
のトナー量との関係を示した図である。

【図１１】本発明による画像形成装置の別の実施例の要
部断面図である。

【図１２】本発明による帯電初期電位と残留表面電位の
関係を示した図である。

【図１３】本発明による画像形成装置の別の実施例の要
部断面図である。

【図１４】本発明による画像形成装置の現像部付近の詳
細断面図である。

【図１５】本発明による現像バイアスと黒ベタ印字時の
トナー量との関係を示した図である。

【符号の説明】

１ 記録媒体（用紙） １０ 給紙部 １８ 半導体レーザ（表面粗度検出用） １８ａ レンズ １９ ＣＣＤ ２０ 画像形成装置 ２１ 感光体 ２２ 転写手段（転写ローラ） ２３ 帯電手段（帯電部材） ２４ 現像ローラ ２５ 現像ユニット（現像槽） ２６ クリーニング手段（クリーニングユニット） ２９ 現像手段 ３０ レーザ走査部 ５０ 定着装置 １００ 用紙表面粗さ測定装置 Ａ 用紙搬送経路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体表面を帯電させる帯電ステップ
   と、前記帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成
   する露光ステップと、前記感光体表面の静電潜像を現像
   してトナー像を形成する現像ステップと、前記トナー像
   を記録媒体上に転写する転写ステップとを含む画像形成
   方法において、 記録媒体のフラクタル次元情報に基づいて静電潜像ある
   いはトナー像を形成するための画像形成パラメータを制
   御することを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 画像形成パラメータは、感光体上に静電
   潜像を形成するための照射光強度であることを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】 画像形成パラメータは、感光体上に静電
   潜像を形成するための帯電初期電位であることを特徴と
   する請求項１記載の画像形成方法。
4. 【請求項４】 画像形成パラメータは、感光体上にトナ
   ー像を形成するための現像バイアスであることを特徴と
   する請求項１記載の画像形成方法。
5. 【請求項５】 感光体と、前記感光体表面を帯電させる
   帯電手段と、前記帯電した感光体表面を露光して静電潜
   像を形成する露光手段と、前記感光体表面の静電潜像を
   現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像
   を記録媒体上に転写する転写手段とからなる画像形成手
   段に、記録媒体の平滑度を測定検出する平滑度検出手段
   と、該検出結果に基づいて画像形成を制御する画像形成
   制御手段とを設けてなる画像形成装置において、 前記平滑度検出手段は、記録媒体に光を照射する発光手
   段と、該記録媒体からの反射光強度分布を３次元の画像
   情報として検出する情報検出手段と、前記情報検出手段
   からの３次元の画像情報に対し演算を行い１次元情報で
   あるフラクタル次元情報に変換する情報加工処理手段を
   有し、 前記画像形成制御手段は、前記１次元情報であるフラク
   タル次元情報に基づいて静電潜像あるいはトナー像を形
   成するための画像形成パラメータを制御する、ことを特
   徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 記録媒体に光を照射する発光手段と、該
   記録媒体からの反射光強度分布を３次元の画像情報とし
   て検出する情報検出手段と、前記検出された３次元の画
   像情報に対し演算を行い１次元情報であるフラクタル次
   元情報に変換する情報加工処理手段と、を備えてなるこ
   とを特徴とする記録媒体の平滑度検出器。
7. 【請求項７】 情報加工処理手段は、反射光強度分布で
   ある画像情報を一定の閾値により２値化する第１の手段
   と、前記２値化の際の黒画素数を計測し記憶する第２の
   手段と、前記第１の手段において作成された２値化情報
   を基にして構成画素を粗視化する操作をＮ回行い、その
   都度黒画素数を計測し記憶する第３の手段と、以上の手
   段にて得られたＮ個の黒画素数の計測値Ｍｉ（ｉ＝１，
   ２，…，Ｎ）を用いてフラクタル次元情報を算出する第
   ４の手段と、を有することを特徴とする請求項６記載の
   記録媒体の平滑度検出器。