JPH01197773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像形成装置、詳しくは中間調画像を形成する
画像形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、中間調画像を形成する手法として、デイザ法
や濃度パターン法が良く知られている。

これらの手法において、小さいサイズの閾値マトリクス
を用いたのでは、十分な階調が得られない。そのために
、大きいサイズの閾値マトリクスを用いれば良好な階調
性を表現できることになるが、今度は解像度が低下する
という問題点があった。

一方、これとは別に、１ドツトについて深さ方向に濃度
を変化させ、これによって１ドツト又は複数のドツト単
位で１つの濃度表現要素を構成する方法が提案されてい
る。特に、電子写真方式を応用したプリンタでは、感光
体（感光ドラム）を露光する際に、光源の光強度や点灯
時間を変化させることで、１ドツトの信号に対し、更に
深さ方向の情報を与える手法が用いられている。

ここで、光強度及び点灯時間の変化によって形成される
出力画素例を第９図（ａ）〜（Ｃ）に示す。

第９図（ａ）は１画素（ドツト）毎に光強度を４段階に
変化させた場合を示している。また、同図（ｂ）は矢印
方向に走査する光ビームの点灯（露光）時間を変化させ
た場合を示しており、同（Ｃ）は（ｂ）と同様であるが
、主走査方向３ドツトを１つの濃度表現要素として、副
走査方向に４種類だけ濃度を変化させた状態を示してい
る。

この様にして中間調を表現する場合は、前述のデイザ法
や濃度パターン法の様な２値化、即ち１画素の大きさが
略等しく濃度も同様なドツトの集まりで画像を表現する
のではなく、各々のドツトの形や濃度が異なった、即ち
深さ方向の情報を持つドツトの集まりで出力画像を表現
することになる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、静電潜像形式から現像に至るまでの画像形成
時のプロセス条件の微妙な差或いは変化が出力画像に顕
著に現われてしまうという問題点があることが判明した
。これは従来のデイザ法や濃度パターン法では殆ど問題
にならなかった新たな問題点である。特に、電子写真方
式では、周知の通り、少なくとも数１０μという、有限
の大きさを持った光ビームを用い、現実的なボケ量を有
する感光体上に潜像形成を行って、これを数μ〜数１０
μの大きさの粒子であるトナーで現像するため、１ドツ
ト以下のサイズに深さ方向の情報を与える場合、面積階
調効果を出すことは困難である。即ち、第９図、（ｂ）
の様に、信号レベルでは一見２値の面積階調の様な処理
を行っても、実際のプリント結果としては、第９図（ａ
）の様な濃度階調画像となってしまう。

この理由を第１０図を用いて説明する。第１０図は主走
査方向に走査するレーザビームの光学像を反転現像する
例であって、それぞれ２ドツト分、１ドツト分、１／２
ドツト分レーザビームを照射した場合を示している。こ
の図からもわかる様に、２ドツトＯＮ、及び１ドツトＯ
Ｎの時に比べ、１／２ドツトＯＮ時では光学像の主走査
方向の幅がシャープになるのではなく、ピーク光量が低
下してしまっており、この結果、第９図（ａ）の様な中
間調画像がプリントされることが理解できる。

この様に、電子写真方式を応用したものにおいて、１画
素で濃度階調を表現するには、面積階調に比べて極めて
不安定な領域を用いなければなら゛ない。従って先に説
明した様に、画像形成時のプロセス条件の微妙な相違が
出力画像に特に顕著に現われ易いことがわかる。

ところで、電子写真装置では画質を決定する要因として
、地膚部のかぶり現象がないことや、最大濃度が十分に
出ていること、また、ライン画像がくっきりとシャープ
に出ることなど、階調性以外にも重要な要素が多数存在
し、これらの要求を満足するために、画像形成時のプロ
セス条件を調節することがしばしばある。具体的に２．
３の例を挙げると、かぶり現象ｉ改善するためＧこ、現
像器に印加されているバイアス電圧を調節することや、
最大濃度を適正にするために、光源の出力、或は前述の
現像バイアスを調節したりすることが、実際にはしばし
ば行われる。

実際の１ドツト以下のドツトサイズのものに、パルス幅
変調により深さ方向に、濃度情報を与えて中間調表現を
行う様な系（装置）においては、上に述べた様な画像形
成時の諸プロセス条件を変更すると、階調性に重大な影
響（例えば、淡い部分の調子が飛んでしまったり、黒い
部分がつぶれてしまったりする）が現われることが判明
した。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、画像
形成時の条件を変更した場合においても、良好な出力画
像を形成することを可能にした画像形成装置を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために本発明は以下に示す様な構成
を備える。

すなわち、 画像データを所定周期のパターン信号と比較して、前記
画像データに基づくパルス幅変調信号を形成するパルス
幅変調手段と、前記パルス変調信号を基にして光を感光
体に照射して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記
静電潜像を現像するための、バイアスを印加した現像手
段と、前記感光体の帯電量、前記感光体への照射光量、
前記現像手段に印加するバイアス値の少なくとも１つを
変更する変更手段と一変更された値に基づいて前記パタ
ーン信号の特性を調整する調整手段とを備える。

［作用］ かかる構成の本発明の画像形成装置は、パルス幅変調手
段で形成されたパルス変調信号を基に潜像形成手段で潜
像を形成し、現像手段で現像する場合において、変更手
段でもって前記感光体の帯電量、前記感光体への照射光
量、前記現像□手段に印加するバイアス値の少なくとも
１つを変更し、調整手段は変更された値に基づいて前記
パターン信号の特性を調整手段で調整するものである。

［実施例］ 以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

く装置の構成概略と動作の説明 （第１図、第２図）〉 第１図は本実施例１の像形成装置のブロック構成図であ
り、電子写真方式のデジタル複写機に適用したものとし
て示している。装置全体は大きく分けて、原稿画像を読
み取るリーダ部Ａと出力画像を形成するプリンタ部Ｂと
から構成されている。リーダ部ＡはＣＰＵ６の制御の基
に各種構成ユニットが制御されているが、この制御処理
は８０Ｍ７に格納されたプログラムに従って実行するも
のである。尚、本実施例は、−例として、ディジタル多
値画像信号をアナログレベルに変換し、これを三角波と
比較することで、画像信号をパルス幅変調し、１ドツト
あたりに深さ方向の情報を与える方式を用いることにす
る。

図の構成による通常の複写動作は以下の通りである。

初めに、原稿１をリーダ部Ａの読取素子（ＣＯＤ）２に
よって読み取り、原稿画像をアナログ電気信号に変換す
る。この電気信号をアンプ（ＡＭＰ）３で増幅し、Ａ／
Ｄ変換器４で８ビツト（＝２５６階調）のデジタル画像
信号に変換し、ラッチ５を経由して使用階調補正用のＲ
ＡＭｌ０に入力する。更に、ＲＡＭｌ０で補正した画像
データをプリンタ部ＢのＤ／Ａ変換器１３を経由してア
ナログ画像信号に変換し、該信号をパルス幅変調回路１
４に入力する。

ここで、パルス幅変調回路１４の動作を第２図を用いて
説明する。

図において、“画像信号”はＤ／Ａ変換器１３出力のア
ナログ画像信号であり、“パターン信号”はパルス幅変
調回路１４内で発生する三角波信号である。“画像信号
”と“パターン信号”は図示の様にして同期が取られて
おり、これらを回路１４内の不図示の比較器でレベルを
比較し、その結果、得られたパルス信号（パルス幅変調
信号）がパルス幅変調回路１４出力のＰＷＭ信号となる
。

尚、これはパルス幅変調動作の一例であり、比較的高速
の画像信号処理に適するものである。他方、画像信号が
比較的低速である場合にはＤ／Ａ変換器１３を用いずと
も、例えばデジタル画像信号よりも十分高速なデジタル
パターン信号を発生させてこれらをデジタル的に比較す
ることにより、デジタル画像信号から直接パルス幅変調
信号を発生させることもできる。

さて、パルス幅変調回路１４出力から出力されたＰＷＭ
信号はレーザドライバ１５で増幅された後にレーザ発生
回路１６に入力され、この増幅された信号はレーザビー
ムのＯＮ１０　Ｆ　Ｆの制御に用いられる。レーザ発生
回路１６より射出したレーザ光は、ポリゴンミラー１７
及びｆ−〇レンズ１８等から成る光学系を介して、感光
体（感光ドラム）１９上に照射される。感光体１９はコ
ロナ帯電器２ｏにより均一な帯電を受けた後、前述のレ
ーザ露光を受けて、表面に静電潜像を形成する。この静
電潜像は現像器２１により顕像化された後、転写帯電器
２４により転写材２７上に転写され、該転写材２７は分
離帯電器２５により感光体１９から分離された後、定着
器２６により定着される。一方、転写されずに感光体１
９上に残ったトナーはクリーナ２２により回収され、更
に前露光ランプ２３により感光体１９の電気的履歴も消
去されて、再び次のプリントサイクルに入る。

く階調補正の説明（第３図）〉 次に、階調補正手段として用いるＲＡＭｌ０の内容につ
いて説明する。

ＲＡＭｌ０は、Ｃ０Ｄ２から入力されたオリジナル画像
データをプリンタ部Ｂでもって忠実に再現するための階
調補正テーブルが格納されておリ、８ビツト（＝φφＨ
−ＦＦＨの２５６階調）の画像信号を階調補正して８ビ
ツトで出力するものである。

第３図の（ｄ）がこの階調補正テーブルの変換内容を示
すものである。

このテーブルは、ＣＣＤの入力特性である（ａ）、プリ
ン゛りの出力特性である（Ｃ）と、オリジナルをコピー
にする場合の望ましい階調曲線である（ｂ）から、図中
の矢印の様に合成して求めたものである。即ち、第３図
の（ｄ）の階調補正テーブルを用いると、オリジナル画
像が第３図の（ｂ）に示す様に変換されて出力画像が形
成されることになる。

〈調整処理の説明（第４図〜第８図）〉ところで、本実
施例では、反転現像法による電子写真方式で画像形成を
行っているため、レーザ１６により露光された部分が黒
、露光されない部分は白としてコピー出力されることに
なる。そして、この黒地部の濃度や、白字部分のカブリ
は感光体１９上の露光部である明部や非露光部である暗
部と、現像器２１に印加された現、像バイアス値との相
対的な関係を変えることにより大きく変化する。この理
由を第・４図を用いて説明する。

本実施例では、現像バイアスとしては、交流電圧にＤＣ
成分を重畳したものを用いており、このＤＣレベル値（
電圧値）をＶＯＣとする。また、完全暗部（＝レーザ常
時ＯＮ）の電位なりＬとする。第４図ではＶ　ｏ　”　
５００　Ｖ　、　Ｖ　Ｌ　＝　５０　Ｖとして、ＶＤＣ
を約４００Ｖに、保っている。ここで、かぶりを軽減さ
せるには、ＣＶ　Ｄ　（”　Ｖ　ｏ　−Ｖ　ｏ　ｃ）の
値を大きくすれば良い、換言すれば、帯電量を制限して
ＶＯを大きくするか、又はｖＤｃを小さくすれば良いこ
とになる。また、濃度を上げるには、ＣＶＬ　（ＶＤＣ
−ＶＬ　）の値を大きくすれば良い。即ち、光量や帯電
量を制限してＶＬを小さくするか、ＶＯＣを大きくすれ
ば濃度が上がる。

ところで、この様な調整を行うと、完全臼や完全点の部
分の濃度よりも、ハーフトーンの濃度（図示のではｖＨ
丁に相当する）がより大きく影響を受けることがわかっ
た。それは、Ｃ□７（＝　Ｖ　ｏｃ−、Ｖ　ｏテ）が変
化するためであるが、これが画像に大きく現われる理由
は、次の様なものである。即ち、本実施例に用いた装置
は、パルス幅変調によりレーザのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ時間
は細かく変化させているが、レーザのスポット径やレー
ザドライバの応答性、また電子写真方式の特性のために
、第５図（ａ）の様な面積階調効果による濃度表現は十
分に出来ず、むしろ同図（ｂ）の様な濃度階調効果によ
る表現となってしまう。従って、第６図に示す様な電子
写真の現像特性である急峻なＶ−Ｄ特性°がそのまま現
われてしまい、ハーフトーン濃度の変化が顕著に現われ
るものである。

実際に、−例として、現像バイアスＶＤＣを変化させて
プリンタの出力特性を再測定したところ、第７図（Ｃ）
に示す様に、かぶりとり方向では点線Ａ、濃度を上げる
方向ではＢの様に変化することが判明した。　そこで、
本実施例では、第２図で説明した画像信号と比較（パタ
ーン信号）波の関係を調整することで、このプリンタ出
力特性のズレを修正し、階調性変化を防止するものであ
る。

例えば、初期状態として、第８図（ａ）の様な関係に、
画像信号と比較波である三角波があったとする。これに
対し、同図（ｂ）の様にすると、画像は全体に強くなり
、逆に同図（Ｃ）の様な関係にすれば画像は全体に濃く
なる。更にまた、同（ｄ）の様にすれば白側が飛び、黒
画はつぶれ、（ｅ）の様にすれば、白側がかぶり、黒画
は淡くなる。現像バイアスのＶＯＣを変化させる場合に
ついては、これに伴って画像信号と三角波の関係を第８
図（ｂ）又は（Ｃ）の様に変更することによって中間調
の変化を補正することが可能である。

具体的には、第１図の様な構成を用いて、ボリウム１２
で現像バイアス電源２８のｖＤｃ出力を変化させたとき
に、それに伴った変更分に応じた量だけパルス幅変調回
路１４の三角波のオフセット量（及び必要に応じて三角
波の振幅も）を変更する様にしてやれば良い０例えば、
“かぶり”を軽減するため、ボリウム１２で現像器２１
のバイアスｖＤｃを下げる方向に設定したとき、出力画
像全体（中間調画像）は淡くなる方向に変化するので、
これを補正するためにパルス幅変調回路１４内の三角波
のオフセットを第８図（Ｃ）に示す如く下げる様にすれ
ば、中間調画素そのもののが変化しないようにすること
ができる。また、濃度を上げようとして、バイアスＶＯ
Ｃを上幅する方向に設定したときには、三角波のオフセ
ットを第８図（ｂ）に示す如く上゛げることで、常に良
好な出力画像を構成することが可能となる。

以上、現像バイアスを変更したとき、それに伴ってパル
ス幅変調回路１４の三角波のオフセットを変更する場合
を説明したが、他の例として、像露光光源の発光強度や
帯電量を変更する様な場合には、例えば三角波の振幅（
ゲイン）とオフセットを同時に変更したり、■、やＶｗ
にレベルを変更しても良い、また、その他にも様々な画
質に影響を与えるプロセス要素を変更する様な場合、本
発明は画質の安定化のために、きわめて有効である。

特に、電子写真方式においては、地かぶりや最大濃度の
調節、その他画質に関することで、市場においてプロセ
ス条件を変更することがしばしばあるが、本実施例によ
り、このときに生じる階調の変動を防止することができ
るので、画質の向上とともに、操作性或はサービス性も
格段に向上させることが可能となる。

尚、上述した実施例では、ボリウム１２の変化量に応じ
て、ハードでもってバイアスＶ　００％三角波のオフセ
ットを変更するように説明したが、このボリウム１２の
変化量をＣＰＵ６が検出し、ＣＰＵ６の制御の基にこれ
らの値を変更する様にしても良い。

また、実施例では、反転現像法についての実施例を説明
したが、地肌部を露光するバックグラウンド露光を行っ
た後に暗部を現像する正現像方式においても、本実施例
の原理を応用できることは言うまでもない。

更には、本実施例の原理なレーザ以外、例えばＬＥＤア
レイやその他光源に液晶シャッタを付加したものを光源
としたものなど、様々な電子写真方式のプリンタで全く
同様の実施が可能である。

更に、電子写真方式と像形成法の類似している絶縁体表
面に記録ヘッドで静電潜像を形成する方式のプリンタに
おいても、１ドツトに深さ方向の濃度情報を与えること
のできる方式であれば、全く同様に使用することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、常に安定した階調再
現を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の構成概略図、 第２図はパルス幅変調の原理を説明するための図、 第３図は実施例におけるリーグ部Ａ及びプリンタ部の特
性と、それに基づく階調補正テーブルの内容を示す図、 第４図は実施例における源像器のバイアスレベルと出力
画像との関係を示す図、 第５図はレーザスポットと出力画素の関係を示す図、 第６図は電子写真の出力特性を示す図、第７図は源像器
のバイアスレベルを変化させたときの、出力画像特性が
変化することを説明するための図、 第８図（ａ）〜（ｅ）は実施例におけるパルス幅変調回
路内の三角波のオフセット及び振幅変化させた状態を説
明するための図、 第９図（ａ）〜（Ｃ）は露光強度及び点灯時間変化によ
る出力画素の変化を示す図、 第１０図は主走査方向に対するし、−ザ光の照射時間に
基づく出力画素の濃度変化を示す図である。 図中、ｌ・・・原稿、２・・−ＣＣＤ、３・・・アンプ
、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・・・ラッチ、６・−ＣＰ
　Ｕ　。 ７・・・ＲＯＭ、８・・・バッファ、９・・・双方向バ
ッファ、１０・・・ＲＡＭ　（階調補正テーブル）、１
１・・・Ｉ１０ボート、１２・・・ボリウム、１３・・
・Ｄ／Ａ変換器、１４・・・！＼ルス幅変調回路、１５
・・・レーザドライバ、１６−・・半導体レーザ、１７
・・・ポリゴンミラー、１８・・・ｆ−θレンズ、１９
・・・感光体、２０・・・コロナ帯電器、２１・・・現
像器、２２・・・クリーナ、２３・・・前露光ランプ、
２４・・・転写帯電器、２５・・・分離帯電器、２６・
・・定着ローラ、２７・・・転写紙、２８・・・現像バ
イアス電源である。 壓忙係 第４図 第５図 １革 第６図 □・□−Ｖ９ ＋　　　　　　　　□−ＶＷ （ｄ） 第８図 メちレベｌしン 、白レベル） ・□、−ｖ８ （Ｃ） （ｅ） （ｃ） ２ドツトＯＮ 第１０図 手続補正書（自発） 昭和６３年　４月　１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像データを所定周期のパターン信号と比較して、前記
   画像データに基づくパルス幅変調信号を形成するパルス
   幅変調手段と、 前記パルス変調信号を基にして光を感光体に照射して静
   電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像
   するための、バイアスを印加した現像手段と、 前記感光体の帯電量、前記感光体への照射光量、前記現
   像手段に印加するバイアス値の少なくとも１つを変更す
   る変更手段と、 変更された値に基づいて前記パターン信号の特性を調整
   する調整手段とを備えることを特徴とする画像形成装置
   。