JPH04213470A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録画像光を感光体に
投影して感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現
像して可視画像を形成する、電子写真方式の、複写機や
プリンタなどの、画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像にトナ−を付着させることによ
り画像を得る電子写真方式の画像形成装置において、感
光体の荷電特性，光電特性などの、環境変化や経時劣化
などによる変化や、現像に用いる現像剤の特性の変化や
、現像プロセスそのものの特性の変化により、最終的に
得られる画像の状態は不安定なものとなってしまう。 このような状況の中で、安定した画像を継続的に得る為
に、従来からプロセスコントロ−ルが行なわれている。 従来の方法は、プロセスコントロ−ルのためのパタ−ン
を感光体上に形成し、それにＬＥＤを光源とする光を照
射しその反射光量をフォトセンサにより検知するもので
あった（例えば特開平１−２０６３６８号公報）。この
方法は、画像形成をアナログ光学系により行っている画
像形成装置に於いても使用されている方法で、ある程度
広さを持ったパタ−ンについてその平均濃度を検知する
ものである。平均化した濃度を得ることができることは
、その濃度情報に基づいてトナ−濃度等をコントロ−ル
する際には細部の再現状況よりも全体的な濃度状態が知
りたいので、合理的な検知手段であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像品質に影
響するのは、濃度などの平均的な状態だけではなく、よ
り詳細な状態、例えば濃度の均一性，粒状性，ムラ，方
向性，ドット形状の均一性などもある。特に、原稿画像
をＣＣＤなどの撮像手段で画像電気信号に変換し、それ
をデジタル画像デ−タに変換して、デジタル画像デ−タ
をレ−ザプリンタなどのデジタル記録装置で記録するデ
ジタル複写機、あるいは、外部あるいは内部で生成され
たデジタル画像デ−タを記録するレ−ザプリンタなどの
デジタル記録装置では、小さなドット単位での再現が問
題になり、従来のアナログ画像形成装置の場合に比較し
て、細部の再現状態が全体の画像の再現状態に直接反映
する。したがって、記録画像の、より細部の画像の記録
濃度，均一性等々の情報を知る必要があるが、これらは
従来の方法では検出できない。

【０００４】また、実際に画像形成を行う場合、二層あ
るいはそれ以上のトナ−層が形成されることは珍しくな
い。画像の再現を考える上でトナ−が多層に付着してい
ることは、その部分の画像濃度という点では問題とはな
らないが、全体の画質を考えた場合には、重要な問題と
なる。よって、トナ−付着量を直接測定して階調再現性
をコントロ−ルする方法が提案された。

【０００５】この方法は正確であるが、レ−ザを用いる
ため高価になり、また装置全体が大きくなるという欠点
があった。

【０００６】本発明は、特に高価で大きな装置を要せず
、より細部の画像の記録濃度品質を検出して常に最適な
階調再現特性のコントロ−ルをすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の発明は、原稿を主
走査方向および副走査方向に走査して読み取り画素毎の
画像信号を出力する原稿読取手段（３０）；原稿読取手
段（３０）が出力する画像信号を受け取りガンマ変換を
施す画像処理手段（５０）；および、画像処理手段（５
０）が出力する画像信号に対応して、一様に帯電された
感光体（９）に静電潜像を形成し、それをトナ−で現像
する画像形成装置において、感光体（９）上にテスト用
のパタ−ンを形成し、それをトナ−で現像した後、スリ
ット（３８ｂ）を介してトナ−像の反射濃度を測定する
濃度検出手段（３８）；および、濃度検出手段（３８）
の測定した反射濃度よりトナ−付着量に相当する値を求
め、該値に対応して画像処理手段（５０）のガンマ変換
の特性曲線を選択する制御手段（５１，５６）；を備え
る。

【０００８】なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述
する実施例の対応要素又は対応事項を示す。

【０００９】

【作用】図１２に、典型的な階調再現曲線を示す。電子
写真方式で画像を得る画像形成装置の場合、入力デ−タ
と最終画像の階調再現の様子は、その間の各プロセスの
階調特性を反映したものになる。図１２に示した階調再
現曲線はこの各プロセスを分整した形で書いたもので、
入力されたデ−タが画像処理部・書き込み部・現像・転
写・定着を経て最終画像が得られる時の各段階での階調
再現特性を表わしたものである。

【００１０】ここで、最終的な階調再現曲線といわれる
のは、第一象現に示されているものである（ア）。第四
象現は、画像処理系の階中再現曲線で、入力デ−タが画
像処理手段（５０）のガンマ変換部・中間調処理部で変
換される時の特性を示している（エ）。第三象現は、画
像形成部の階調再現曲線で、画像処理手段（５０）から
の出力を、書き込み部で変調し、潜像を書き込み、現像
し、感光体上にトナ−像が得られる際の特性が示されて
いる（ウ）。第二象現は、転写・定着部の階調再現曲線
で、現像後のトナ−像が転写・定着を経て最終画像が得
られる時の階調再現特性を示している（イ）。このよう
にして、第一象現に示されている、入力デ−タと上記の
工程を経て得られた最終画像との関係が成り立つ。

【００１１】したがって、この最終階調再現特性として
どのようなものが欲しいかにより、第四象現，第三象現
，第二象現の特性をコントロ−ルし、望みの階調再現特
性を得ることができる。また、環境の変化や経時の特性
変化により、第四象現から第二象現のいずれかの特性が
変化した場合、他の特性を変えることにより最終画像の
階調再現特性を維持することができる。

【００１２】本願の発明によれば、環境変化や経時特性
変化により図１２の第三象現（ウ）の階調再現特性に効
いている何らかの特性が変化した場合の、感光体（９）
上のトナ−付着量の変化を感光体（９）上にテストパタ
−ンを形成し現像後のトナ−付着量をスリット（３８ｂ
）を介して反射光量を測定したデ−タより求めるので、
より狭い領域での濃度を検出しうる。よって、特に高価
で大きな装置を要せず感光体（９）上のトナ−像の細部
の情報を得られる。また、得られたデ−タを第四象現（
エ）に特性が示してある画像処理手段（５０）にフィ−
ドバックしてガンマ変換の特性曲線を選択するので、常
に最終画像特性として適切な特性が得られるようにコン
トロ−ルすることができ、これにより画像品質の優れた
画像を得られる。

【００１３】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１４】

【実施例】本願の発明の一実施例の本体機構を図１に、
電気系統を図２に示す。これはデジタル複写機でありそ
の機構部は、主に原稿１の画像を読み取る画像読取部３
０と、記録紙に画像を記録する画像記録部４０に分けら
れる。

【００１５】原稿１は、プラテン（コンタクトガラス）
２の上に置かれ、露光ランプ３により照明される。原稿
１の反射光は第１ミラ−４ａ，第２ミラ−４ｂ，第３ミ
ラ−４ｃ，レンズアレイＬＥＮを経て、ラインイメ−ジ
センサであるＣＣＤ５に入射する。露光ランプ３と第１
ミラ−４ａ，第２ミラ−４ｂと第３ミラ−４ｃはそれぞ
れキャリッジＣａｒ１，Ｃａｒ２に搭載されており、原
稿１の読み取り時にはキャリッジ駆動モ−タ２３により
右から左へ駆動され、プラテン２に置かれた原稿１の全
面を走査する。ＣＣＤ５は、多くのＣＣＤ素子が１列に
並んでいて外部から与えられたクロックに従って各素子
から電荷がシリアルに出力される。

【００１６】原稿１の反射光はＣＣＤ５により電気信号
に変換され、画像読取部３０および画像処理部５０でシ
ェ−ディング補正，ガンマ変換，中間調再現処理等の必
要な処理を施され、画像記録部４０のＬＤ（レ−ザダイ
オ−ド）ドライブ回路であるドット発生装置４１に入力
される。

【００１７】ＬＤドライブ回路は、ＬＤ（レ−ザダイオ
−ド）ユニット３１のＬＤ（レ−ザダイオ−ド）を付勢
し、ＬＤユニット３１からは変調回路４２により変調さ
れたレ−ザ光が出射される。ＬＤユニット３１から出射
されたレ−ザ光はポリゴンミラ−（回転多面鏡）６で反
射されｆθレンズ７，ミラ−８を経て、回転している感
光体ドラム９に結像照射される。

【００１８】ポリゴンミラ−６は、ポリゴンモ−タ１０
の回転軸に固着されており、ポリゴンモ−タ１０は一定
速度で回転しポリゴンミラ−６を回転駆動する。ポリゴ
ンミラ−６の回転により、レ−ザ光は感光体ドラム９の
回転方向（時計方向）と垂直方向、すなわちドラム軸に
沿う方向にラスタ−走査される。

【００１９】感光体ドラム９は、電気的に接地された導
電性基盤上に光導電層を設けたものであり、感光体ドラ
ム９の表面は、図示しない負電圧の高圧発生装置に接続
された帯電チャ−ジャ１１により一様に帯電させられた
後、画像記録部４０から照射されるレ−ザ光のオン／オ
フに応じて、そのオン／オフパタ−ンに対応する電位分
布が形成される。また、レ−ザ光は書き込むべき画像の
走査位置の画素の黒／白に対応してオン／オフするよう
に変調されているので、感光体ドラム９上に形成される
電位分布は記録する画像の濃淡分布と一致する。これに
より感光体ドラム９の表面に原稿１の濃淡に応じた静電
潜像が形成され、この静電潜像を現像ユニット１２によ
り現像すると、感光体ドラム９の表面にトナ−像が形成
される。一方、カセット１６に収納された記録紙１７は
、給紙コロ１８の給紙動作により繰り出され、レジスト
ロ−ラ２０により所定のタイミングで感光体ドラム９方
向に送られる。記録紙１７が感光体ドラム９の下部を通
過する間、転写チャ−ジャ１３の作用によりトナ−像が
記録紙１７に転写され、分離チャ−ジャ１４の作用によ
り記録紙１７が感光体ドラム９より剥離される。

【００２０】剥離された記録紙１７は、定着ユニット２
１に送られ、そこで転写されていたトナ−が記録紙１７
に固着され、トナ−が固着された記録紙１７はトレイ２
２に排出される。

【００２１】また、転写後も感光体表面に残留したトナ
−は、クリ−ニングユニット１５に備わったブラシ１５
ａおよびブレ−ド１５ｂによって除去され、更に除電ラ
ンプＱＬで感光体表面が全面露光され、次回の複写プロ
セスに備えられる。

【００２２】上述のデジタル複写機は、二つのモ−ド（
通常モ−ド，チェックモ−ド）で動作しうる。通常モ−
ドにおいては、上述のように動作する。

【００２３】チェックモ−ドにおいては、原稿の画像デ
−タに基づくドット発生を行う前に、テスト用パタ−ン
の形成とそのマイクロ濃度の測定が行なわれる。まず、
コントロ−ル部５１の指示に従って、ドット発生装置４
１にはテスト用パタ−ン信号が送られる。これにより、
原稿画像デ−タが感光体９に書込まれる代りに、テスト
検知用のパタ−ンが感光体９上に書き込まれる。感光体
９上のテスト検知用パタ−ンの静電潜像は、現像器１２
でトナ−により顕像化される。感光体上に形成されたト
ナ−像は、感光体９の回転に伴って移動し、マイクロ濃
度測定部３８を通過する。

【００２４】マイクロ濃度測定部３８では、照明手段に
より照明されたテスト検知用のパタ−ンのトナ−像の反
射光量を、マイクロスリットを通して、該パタ−ンのト
ナ−像（トナ−像パタ−ン）が通過する間に、一定クロ
ックに従ってマイクロ測定し、結果を画像処理部５０に
送る。

【００２５】マイクロ濃度測定部３８の光センサ部の構
成を図３に示す。この例では、フォトセンサ３８ａを副
走査方向（感光体９の回転軸に平行な方向）に配列して
いる。フォトセンサ３８ａの前方にはスリットを形成し
たスリット板３８ｂがあり、このスリット板３８ｂの前
方に集光レンズ３８ｃがあり、この集光レンズ３８ｃの
前方に入射口３８ｄがあって、この入射口３８ｄが、感
光体９の、パタ−ンが形成される領域（リング状）に対
向している。また、マイクロ濃度測定部３８の、感光体
回転方向奥側に、感光体９上のパタ−ンが形成される領
域を照明するための照明手段３８ｅが備わっており、こ
れが、感光体９上の測定範囲（スリット３８ｄの前方）
を均一に照明する。なお、スリット板３８ｂのスリット
幅は、後述するテスト検知用のパタ−ンの副走査方向の
幅より狭い幅としている。これにより細かな単位で濃度
を検出することができる。

【００２６】集光レンズ３８ｃにより平行光にされた感
光体９上の反射光は、スリット板３８ｂのスリットを通
ってフォトセンサ３８ａに至り、各部の反射光が電気信
号に変換される。これらの電気信号のレベルが反射光の
強度に対応する。

【００２７】テスト検知用のパタ−ンの例を図４に示す
。このパタ−ンはパワ−変調の場合のパタ−ン例である
。（ａ）は、感光体９上の潜像を感光体９に対して垂直
方向から見た図であり、斜線で示す部分が画像部である
。図４において上方のものより下方のものになるにした
がってパワ−を強くしたものである。（ａ）は、２値的
に表わしたものであるが、実際には各パタ−ンは潜像の
深さ方向に違いがある。（ｂ）に、静電潜像の深さ（表
面電位）の様子を表わす。なお、点線は現像開始電位と
する。この実施例では、６種のパタ−ンをパワ−の大き
い順に副走査方向に並べたものであるが、システム上可
能な階調のなかから、階調再現特性をモニタ−するのに
十分な任意の数を選び任意の順番で並べたパタ−ンを使
用してもよい。また、図５に示すようなパタ−ン例でも
よい。これは、パルス幅変調の例である。

【００２８】図４に示すようなパタ−ン例をマイクロ濃
度測定部３８で測定したときに得られるデ−タの例を図
６に示す。１つのパタ−ンに対して測定するポイントの
数をｎとすると、得られるデ−タの数はｎ×ｍ（ｍはパ
タ−ン数）である。それぞれ８ビットのデ−タである。 得られたデ−タは画像処理部５０の付着量処理部５６に
フィ−ドバックされる。

【００２９】付着量処理部５６の構成を図７に示す。濃
度デ−タはコントロ−ル部５６０からデ−タ入力部５６
１に送られる信号に従って、加算器５６２に入力され、
１パタ−ン分のデ−タ（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）が加算される
。その結果は濃度合計を表わすデ−タＡとしてＬＵＴ５
６５に入力される。また濃度デ−タは、比較器５６３に
も入力され、閾値発生装置５６８より発せられた画像部
と判定するための閾値Ｔｈｒと比較され、結果を加算器
５６４に送る。加算器５６４では、Ｔｈｒ以上であった
場合の信号を加算することにより、１パタ−ン内の画像
部の幅に相当する値Ｂが得られる。Ａ・Ｂとトナ−付着
量の関係は予め求められておりＬＵＴ５６５に反映され
ているので、濃度合計を表わすデ−タＡと１パタ−ン内
の画像部の幅に相当する値ＢとからＬＵＴ５６５にした
がって付着量を表わすデ−タＳが求められる。このデ−
タＳは比較器５６６に入力される。

【００３０】また比較器５６６には、コントロ−ル部５
６０からの信号によりアドレスを発生させる回路５７０
によって、デ−タの順序を表わす信号がアドレスとして
基準閾値発生装置５６９に送られ、これにしたがって基
準閾値Ｔｍが入力される。比較器５６６ではデ−タＳと
基準閾値Ｔｍの比較が行われ、比較結果のデ−タＲはＲ
ＡＭ５６７に書き込まれる。同様の処理を、Ｄ１１〜Ｄ
１ｍまでパタ−ンの数だけ繰り返し、ＲＡＭ５６７には
基準閾値Ｔｍと付着量デ−タの大小を表わす信号として
、デ−タＲ１〜Ｒｍが書き込まれる。このデ−タにした
がってガンマ判定部５７１は、ガンマカ−ブを判定し、
予めガンマ判定部５７１のＲＯＭ５７１ｂ内に用意して
あるガンマ変換特性カ−ブの中の一つを選択し、これに
対応する信号をコントロ−ル部５６０に出力する。この
信号はコントロ−ル部５１によりガンマ変換部５３に出
力され、ガンマ変換カ−ブが決定される。

【００３１】ここで、付着量処理部５６の処理について
具体的に説明する。トナ−付着量検知に８個のパタ−ン
を使用したとして、それぞれのパタ−ンについての付着
量を表すデ−タをＳ１〜Ｓ８，それぞれのパタ−ンに対
応する基準閾値をＴ１〜Ｔ８とする。この基準閾値をＴ
１〜Ｔ８は基準ガンマ曲線上のトナ−付着量検知に使用
する８個のパタ−ンに対応する値であり、基準ガンマ曲
線は、図８に示すガンマ変換後のデ−タに対する感光体
９上のトナ−付着量をグラフに示した曲線ａである。今
、デ−タＳ１〜Ｓ８を図８に示し、推定されるガンマ曲
線をｂで表す。８個のポイントでの値を比較することに
より、両方の曲線の位置関係を知ることになる。基準閾
値Ｔｍとトナ−付着量Ｓｍを表すデ−タとの大小関係を
表す値を、仮にトナ−付着量が大きい場合は“１”とし
、等しいかあるいは小さい場合は“０”がＲＡＭ５６７
に書き込まれるとすると図８に示した場合は、基準閾値
とトナ−付着量を表すデ−タとの大小関係を表す値Ｒ１
〜Ｒ８には順番に“０”，“０”，“０”，“１”，“
１”，“１”，“１”，“０”が代入される。

【００３２】次に、このデ−タを使用してガンマ判定部
５７１で処理が行われる。ガンマ判定部５７１は、予め
用意されたガンマ変換特性カ−ブが記憶されたＲＯＭテ
−ブル５７１ｂ，全体を制御するＣＰＵ５７１ａ等から
構成されている。ここで図９に、ＣＰＵ５７１ａのチェ
ックモ−ドにおける制御動作について示し説明する。す
なわち、Ａ部でｍ個のデ−タの総和Ｓｕｍが計算され（
ステップ１〜６）、Ｂ部でＳｕｍの値に基づいてガンマ
曲線が図１０に示すガンマ変換特性カ−ブの中から選択
される（ステップ７〜１１）。仮に、Ｔｈｒ１＝６，Ｔ
ｈｒ１＝２とすると上記の例の場合は、Ｓｕｍ＝４（＝
０＋０＋０＋１＋１＋１＋１＋０）であるから、ガンマ
変換特性カ−ブはｄが選択される。これは、前述した図
１２に示した階調再現曲線の第四象現のグラフ（エ）に
あたるものである。そして、選択されたガンマ変換特性
カ−ブｄを表す信号が図２のガンマ変換部５３にフィ−
ドバックされる。

【００３３】また、中間調処理部５４にフィ−ドバック
する場合も同様にＲＡＭ５６７に書き込まれているデ−
タを中間調処理を行う際の閾値決定に使用する。

【００３４】なお、同様の処理を総和Ｓｕｍを求めるこ
となく、パタ−ンマッチングにより行ってもよい。すな
わち、図１１に示すように予め現れうるパタ−ンの全て
について選択するガンマ変換特性カ−ブを決めておき、
それと示し合わせることにより処理に使用するガンマ変
換特性カ−ブを決めてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本願の発明によれば
、特に高価で大きな装置を要せず感光体（９）上のトナ
−像の細部の情報を得られ、また、環境変化や経時特性
変化による階調再現特性の変化に対して常に適切な階調
再現特性のコントロ−ルをし、画像品質の優れた画像を
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の発明の一実施例の機構部の概要を示す横
断面図である。

【図２】該実施例の電気系統の構成概要を示すブロック
図である。

【図３】図１に示すマイクロ濃度測定部３８のセンサ−
構成部の要素を示すブロック図である。

【図４】図１に示す感光体９に形成するテスト用のパタ
−ン例の位置を示す平面図であり、（ａ）は感光体９上
の潜像を感光体９に対して垂直方向から見たものを、（
ｂ）は潜像の深さの様子を示す。

【図５】図１に示す感光体９に形成する、もう一つの、
テスト用のパタ−ン例の位置を示す平面図であり、（ａ
）は感光体９上の潜像を感光体９に対して垂直方向から
見たものを、（ｂ）は潜像の深さの様子を示す。

【図６】図１に示すマイクロ濃度測定部３８で得られる
濃度デ−タの一例を示す波形図である。

【図７】図２に示す付着量処理部５６の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】入力デ−タに対するトナ−付着量の関係を示す
グラフである。

【図９】図７に示すガンマ判定部５７１のガンマ判定の
処理内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１０】図７に示すＲＯＭ５７１ｂに予め記憶された
ガンマ変換特性カ−ブを示すグラフである。

【図１１】予め現れうるパタ−ンの全てに対応してガン
マ変換特性カ−ブを決定するエリアマップの一例を示す
平面図である。

【図１２】階調再現曲線を示すグラフである。

【符号の説明】

１：原稿　　　　　　　　　　　　　　２：コンタクト
ガラス　　　　　　　　３：照明灯 Ｃａｒ１：キャリッジ　　４ａ〜４ｃ：ミラ−　　　　
　　　　　　５：ＣＣＤ ６：ポリゴンミラ−　　　　７：ｆθレンズ　　　　　
　　　　　　　　　８：ミラ− ９：感光体　　　　　　　　　　　　１０：モ−タ　　
　　　　　　　　　　　　　　１１：メインチャ−ジャ １２：現像器　　　　　　　　　　１３：転写チャ−ジ
ャ　　　　　　　　１４：分離チャ−ジャ １５：クリ−ニングユニット　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１６：記録紙カセット １７：記録紙　　　　　　　　　　１８：給紙コロ　　
　　　　　　　　　　　　１９：給紙コロ ２０：レジストロ−ラ　　２１：定着ユニット　　　　
　　　　　　２２：排紙トレイ ２３：キャリッジ駆動モ−タ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２４：原稿押え ３０：画像読取部　　　　　　３１：ＬＤユニット３８
：マイクロ濃度測定部　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　３８ａ：フォトセンサ ３８ｂ：スリット板　　　　３８ｃ：集光レンズ　　　
　　　　　　　３８ｄ：入射口 ３８ｅ：照明手段 ４０：画像記録部　　　　　　４１：ドット発生装置　
　　　　　　　４２：変調回路 ５０：画像処理部　　　　　　　　　　　　５１：コン
トロ−ル部５２：シェ−ディング補正部　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　５３：ガンマ変換
部 ５４：中間調処理部　　　　　　　　　　　　　　　　
５５：テスト用パタ−ンデ−タ発生回路 ５６：付着量処理部　　　　５６０：コントロ−ル部　
　　　　　５６７：ＲＡＭ ５７１：ガンマ判定部　　５７１ａ：ＣＰＵ　　　　　
　　　　　　　５７１ｂ：ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原稿を主走査方向および副走査方向に
   走査して読み取り画素毎の画像信号を出力する原稿読取
   手段；該原稿読取手段が出力する画像信号を受け取りガ
   ンマ変換を施す画像処理手段；および、該画像処理手段
   が出力する画像信号に対応して、一様に帯電された感光
   体に静電潜像を形成し、それをトナ−で現像する画像形
   成装置において、感光体上にテスト用のパタ−ンを形成
   し、それをトナ−で現像した後、スリットを介してトナ
   −像の反射濃度を測定する濃度検出手段；および、該濃
   度検出手段の測定した反射濃度よりトナ−付着量に相当
   する値を求め、該値に対応して前記画像処理手段のガン
   マ変換の特性曲線を選択する制御手段；を備えることを
   特徴とする画像形成装置。