JPH09329943A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高階調画像信号部での階調表現が優れると共
に、低階調画像信号部での疑似輪郭の発生を回避でき、
更に環境変動等にも影響しない高画質多階調画像を出力
する。 【解決手段】 多階調画像信号に対応して１画素当たり
の露光条件を変調して感光体１上に静電潜像を形成する
露光手段３が組み込まれた画像形成装置において、感光
体１上に複数の多階調画像信号に応じた複数の基準パッ
チＫＰを形成する基準パッチ形成手段８と、基準パッチ
ＫＰの濃度を検出するパッチ濃度検出手段９と、基準パ
ッチＫＰ濃度を基に画像信号と濃度との関係を求める感
度特性演算手段１０と、画像信号と濃度との関係がリニ
アになるように感度特性演算手段１０の画像信号を補正
する感度特性補正手段１１と、補正された画像信号を基
に露光手段３の露光条件を可変設定する露光条件可変手
段１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真、静電記
録、ファクシミリ、伝送装置、レーザプリンタ等に利用
される感光体上で画像を形成する画像形成装置に係り、
特に、多階調画像を形成する上で有効な加増形成装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子写真技術を使用した画像形成
装置としては、レーザ走査装置等の露光装置で感光体上
に静電潜像を形成し、現像装置にて前記静電潜像をトナ
ー現像して可視像化した後に、転写材に前記トナー像を
転写するようにしたものが知られている。このような画
像形成装置において、多階調画像を形成する態様として
は、例えば露光装置としてのレーザ走査装置のレーザ駆
動パルス幅を変調して感光体上に多階調像を形成する方
式（パルス幅変調方式）が一般的であり、この時の画像
信号とレーザ駆動パルス幅との関係は例えば図１１に示
すようにリニア（直線）になっている。また、現像装置
の現像特性としては、図１２（ａ）に示すように、現像
コントラストと濃度との関係はリニア（直線）になって
いる。尚、前記現像コントラストとは、図１２（ｂ）に
示すように、（現像バイアス−画像部電位）を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな画像形成装置において、感光体の感度特性の性質
上、画像信号と画像部電位（本例は負極性電位）との関
係は、図１３に示すように、通常曲線になっていること
から、仮に、露光特性カーブ（図１１）や現像特性カー
ブ（図１２）がリニアであるとしても、最終的に画像信
号と濃度との関係は図１４のように曲線になってしま
う。このような状況下にあっては、画像の階調性が悪化
してしまうという技術的課題、具体的には、高階調画像
信号部で階調表現が出来なくなったり、低階調画像信号
部で疑似輪郭（入力信号の境界部で濃度差が大きいため
に濃度が階段状に見える現象）が発生してしまうという
技術的課題が見られる。また、感光体の感度特性は環境
等の影響により常に変化するため、画像信号と濃度との
関係も常に変化してしまい、出力される画像の状態も変
化するという技術的課題もある。尚、このような技術的
課題は、上述したパルス幅変調方式に限られるものでは
なく、例えばレーザ走査装置の露光量を変調して感光体
上に多階調像を形成する方式（光量変調方式）において
も、同様に生ずるものである

【０００４】このような技術的課題を解決する先行技術
としては、感光体の感度状態を予め記録しておき、レー
ザ光量または照射時間を補正するものが提案されている
（例えば特開昭６３−１８０９７９号公報）。しかしな
がら、このタイプは、感光体の感度ムラを補正する事を
解決課題としており、階調性の本質的な改善にはなって
いない。また、他の先行技術としては、予め記録された
Ｅ−Ｖ特性（露光エネルギと感光体の表面電位との関係
を表す特性）とのずれを補正するために、現像バイアス
や帯電電位やパルス幅変調によって出力エネルギを段階
的に制御するようにしたものが提案されている（例えば
特開平３−１６６５６３号公報）。しかしながら、この
タイプは、感光体のＥ−Ｖ特性が変動しないように処理
を行うことを解決課題としており、階調性の改善には不
充分である。更に、他の先行技術としては、感光体の電
位を測定する手段と現像バイアスやパルス幅変調を制御
する手段とを備えたものが提案されている（例えば特開
平１−２７６１６６号公報）。しかしながら、このタイ
プは、感光体の疲労度に応じて感光体の初期状態の階調
特性を維持することを解決課題としており、階調性の改
善には不充分である。

【０００５】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、高階調画像信号部での階
調表現が優れると共に、低階調画像信号部での疑似輪郭
の発生を回避でき、更に環境変動等にも影響しない高画
質多階調画像を出力することが可能な画像形成装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、感光体１を帯電する帯電手段２と、
多階調画像信号に対応して１画素当たりの露光条件を変
調して感光体１上に静電潜像を形成する露光手段３と、
感光体１上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像手
段４と、感光体１上の現像像を転写材７に転写させる転
写手段５と、感光体１上の残留現像剤を清掃するクリー
ニング手段６とを備えた画像形成装置において、帯電手
段２、露光手段３及び現像手段４を用い、感光体１上に
複数の多階調画像信号に応じた複数の多階調基準パッチ
ＫＰを形成する基準パッチ形成手段８と、形成された多
階調基準パッチＫＰの濃度を検出するパッチ濃度検出手
段９と、この検出された基準パッチＫＰ濃度を基に多階
調画像信号と濃度との関係を求める感度特性演算手段１
０と、多階調画像信号と濃度との関係がリニアになるよ
うに感度特性演算手段１０の画像信号を補正する感度特
性補正手段１１と、この感度特性補正手段１１にて補正
された画像信号を基に露光手段３の露光条件を可変設定
する露光条件可変手段１２とを備えたことを特徴とする
ものである。

【０００７】このような技術的手段において、本願発明
の適用対象は、単色画像形成装置、カラー画像形成装置
のいずれをも対象とするが、カラー画像形成装置にあっ
ては、各色成分毎の濃度変動がグレーバランスの変動に
つながってしまうことから、特に本願発明は有効であ
る。また、感光体１としては表面に光導電性の感光層を
具備したものであれば、ドラム状、ベルト状等の任意の
形態のもので差し支えない。更に、露光手段３として
は、多階調画像信号に応じた露光条件で静電潜像を形成
し得るものであれば、レーザ走査装置を始めとした任意
のビーム露光方式のものを採用することができる。更に
また、転写手段５としては、感光体１上の現像像を直接
転写材７へ転写させる態様でもよいし、感光体１上の現
像像を一旦中間転写体に転写させた後に転写材７へ間接
的に転写させる態様のものを含む。

【０００８】また、本願発明において、露光手段３の露
光条件としては、通常露光パルス幅か、又は、露光量変
調方式のいずれかが用いられるが、露光パルス幅及び露
光量変調方式の両方を用いるようにしてもよい。

【０００９】更に、基準パッチ形成手段８による基準パ
ッチＫＰの形成態様については、感光体１の移動方向に
直交する方向に沿って多階調基準パッチＫＰを形成して
もよいが、パッチ濃度検出手段９の構成を簡略化すると
いう観点からすれば、感光体１の移動方向に沿って多階
調基準パッチＫＰを形成するものが好ましい。そして更
に、多階調基準パッチＫＰの形状については、パッチ濃
度検出手段９で検出し得るものであれば、矩形状などに
限られるものではなく、また、基準パッチＫＰの形成数
についても、感度特性演算手段１０で多階調画像信号と
濃度との関係を求めることが可能な範囲であれば適宜選
定して差し支えない。

【００１０】更にまた、カラー画像形成装置において
は、通常、基準パッチ形成手段８で各色成分毎に基準パ
ッチＫＰを形成し、各色成分毎に露光条件を可変設定す
るようにする形態が採用されるが、代表的な一若しくは
複数の色成分の基準パッチＫＰを形成し、その色成分の
露光条件を可変設定すると共に、他の色成分の露光条件
を類推して可変設定するようにしてもよい。

【００１１】また、本願発明の感度特性補正処理を実行
する時期については、一定の間隔、例えば電源投入時
や、電源遮断時などに行なうようにすればよいし、何ら
かの指定手段による指定操作に基づいて行なうようにし
てもよい。

【００１２】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、基準パッチＫＰによる感度特
性補正サイクルを実行すると、先ず、基準パッチ形成手
段８が帯電手段２、露光手段３及び現像手段４を用い、
感光体１上に複数の多階調画像信号に応じた複数の多階
調基準パッチＫＰを形成する。すると、パッチ濃度検出
手段９が形成された多階調基準パッチＫＰの濃度を検出
し、感度特性演算手段１０が検出された基準パッチＫＰ
濃度を基に多階調画像信号と濃度との関係を求める。こ
の状態において、感度特性補正手段１１は、多階調画像
信号と濃度との関係がリニアになるように感度特性演算
手段１０の画像信号を補正し、露光条件可変手段１２
は、感度特性補正手段１１にて補正された画像信号を基
に露光手段３の露光条件を可変設定する。これにより、
多階調画像信号と濃度とは、感光体１の感度特性変動に
影響されることなく、リニアな関係に設定される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図２はこの発明が適用されたカラー画像形成装置の実施
の形態１の概略構成を示す。同図において、符号２１は
例えばドラム状の感光体（潜像担持体，ＯＰＣ−ＩＲ）
であり、矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には周知の
電子写真プロセス（図示せず）によって画情報に応じた
静電潜像が形成される。すなわち、感光体２１はコロト
ロン等の帯電器２２によって例えば所定のマイナスの暗
電位まで帯電された後、レーザビームスキャナ（露光装
置）２３から発せられた光ビームＢmによって画像信号
に応じた露光がなされる。

【００１４】また、この感光体２１の周囲にはブラック
（ＢＫ）、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン
（Ｃ）の各色に対応した現像器２４〜２７が配設されて
おり、感光体２１に形成された静電潜像を現像器２４〜
２７のいずれか一つで現像してトナー像Ｔを形成するよ
うになっている。従って、感光体２１に書き込まれた静
電潜像がイエロの画情報に対応したものであれば、この
静電潜像はイエロ（Ｙ）のトナーを内包する現像器２５
で現像され、感光体２１上にはイエロのトナー像が形成
される。

【００１５】また、符号２８は感光体２１の表面に当接
されるように配置されたベルト状の中間転写体であり、
複数のロールに張架されて矢線Ｂ方向へ回動する。前記
感光体２１に形成されたトナー像Ｔは、感光体２１と前
記中間転写体２８とが接する一次転写位置で感光体２１
から中間転写体２８の表面に転写される。この一次転写
位置において、中間転写体２８の裏面側にはコロナ放電
器２９が配設されており、このコロナ放電器２９にトナ
ーの帯電極性と逆極性の電圧すなわちプラスの電圧を印
加することで、感光体２１上の未定着トナー像Ｔは中間
転写体２８に静電吸引転写される。

【００１６】一方、一次転写後の感光体２１上の未転写
トナーはトナー除去部材３０ａによってクリーニング装
置３０内に回収される。尚、クリーニング装置３０内に
回収されたトナーがクリーニング装置３０内から落下し
ないように感光体２１と接触する状態でトナー受け部材
３０ｂが配備されている。そして、イレーズランプ３２
の光照射によって感光体２１の表面電位は０Ｖとなり、
次の帯電工程に備える。

【００１７】単色画像を形成する場合には中間転写体２
８に一次転写されたトナー像Ｔを直ちに転写材３５に二
次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせ
た多色画像を形成する場合には、感光体２１上でのトナ
ー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数
分だけ繰り返される。例えば４色のトナー像を重ね合わ
せた多色画像を形成する場合、感光体２１上にはその一
回転毎にブラック、イエロ、マゼンタ及びシアンのトナ
ー像Ｔが形成され、これらトナー像Ｔは順次中間転写体
２８に一次転写される。一方、中間転写体２８は最初に
一次転写されたブラックのトナー像Ｔを保持したまま感
光体２１と同一周期で回動し、中間転写体２８上にはそ
の一回転毎にイエロ、マゼンタ及びシアンのトナー像Ｔ
がブラックのトナー像Ｔに重ねて転写される。

【００１８】このようにして中間転写体２８に一次転写
されたトナー像Ｔは、中間転写体２８の回動に伴って転
写材３５の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送され
る。前記二次転写位置では転写ロール３３が中間転写体
２８に接しており、フィードローラ３６によって所定の
タイミングでトレイ３８から搬出された転写材３５は、
搬送ロール３７を通じて転写ロール３３と中間転写体２
８との間に挟み込まれる。また、二次転写位置における
中間転写体２８の裏面側には前記転写ロール３３の対向
電極をなす導電性ロール３４が配設されており、前記転
写ロール３３にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加
すると、中間転写体２８に担持されたトナー像Ｔは前記
二次転写位置において転写材３５に静電吸引転写され
る。

【００１９】そして、トナー像が転写された転写材３５
は剥離爪３９によって中間転写体２８から剥がされ、定
着器（図示せず）に送り込まれてトナー像の定着処理が
なされる。一方、トナー像の二次転写が終了した中間転
写体２８上の未転写トナーはクリーニング装置４０によ
って除去される。また、前記転写ロール３３にはポリウ
レタンゴム製等のブレード形状のクリーニングブレード
３３ａが常時当接しており、転写ロール３３に付着した
トナーを除去している。このような構成において、前記
転写ロール３３、剥離爪３９及びクリーニング装置４０
は中間転写体２８と接離自在に配設されており、カラー
画像が形成される場合には、最終色のトナー像が中間転
写体２８に一次転写される迄、これら部材は中間転写体
２８から離間している。以上のような工程を行う事で、
単色又は多色の画像が転写材３５上に形成される。

【００２０】図３は本実施の形態で用いられるレーザビ
ームスキャナ２３のパルス幅変調回路の具体例を示す。
同図において、Ｄ／Ａ変換器６１によって変換された画
像信号はコンパレータ６２の一方の入力端に入力され、
また、三角波発生器６３により三角波信号が形成され、
上記コンパレータ６２の他方の入力端に入力される。コ
ンパレータ６２により比較された信号は、データ補正器
６４を経て補正された後に、レベル変換器６５によりＰ
ＷＭ信号（パルス幅変調信号）とされ、光ビームを駆動
するドライバ回路６６に入力される。これにより、図４
（ａ）（ｂ）に示すように、画像信号に応じたパルス幅
が決定されて、光ビームの状態が決定される。尚、図４
（ａ）中、一点鎖線はデータ補正器６４を用いない時の
画像信号に対するパルス幅変化を示す。

【００２１】また、本実施の形態においては、感光体２
１の最終段現像器２７の下流側には濃度センサ５０（図
２参照）が配設されており、マイクロコンピュータ等の
演算装置６７が実行する感度特性補正処理時に感光体２
１上に形成される基準パッチ濃度を順次検出するように
なっている。

【００２２】図５は演算装置６７が実行する感度特性補
正処理のフローチャートである。同図において、例えば
電源の投入時に演算装置６７は各色成分毎に感度特性補
正処理を実行する。例えば感光体２１を４回転し、各回
転毎に各色成分の感度特性補正処理を実行する。先ず、
感光体２１上に、階調レベルがある等間隔の画像信号に
基づいた例えばマゼンタのソリッド像（基準パッチ）を
感光体２１の移動方向に沿って連続的に形成する（ＳＴ
１）。次いで、濃度センサ５０にて基準パッチの濃度を
検出し（ＳＴ２）、図６（ａ）に示すように、画像信号
と濃度との関係を求め、同図（Ｂ）のような関係グラフ
を作成する（ＳＴ３）。尚、図６（ａ）中、（Ａ）は予
め記憶された目標とする画像信号と濃度との関係グラフ
である。この後、図６（ａ）のように求められた画像信
号と濃度との関係ｍから目標濃度にするための画像信号
ｍ’を求め、この値を変換後の画像信号とする（ＳＴ
４）。このようにして変換された画像信号を基に、図６
（ｂ）に示すように、パルス幅をｎからｎ’へと変換し
た（ＳＴ５）後、この値を記憶して（ＳＴ６）画像形成
時にデータ補正器６４の補正データとして使用する。

【００２３】このような感度特性補正処理を実行しなが
ら、カラー画像形成を行なったところ、比較の形態（感
度特性補正処理を実行しない形態）に比べて、濃度ムラ
や色ムラのない良好なカラー画質が得られることが確認
された。

【００２４】◎実施の形態２ 本実施の形態に係るカラー画像形成装置の基本的構成
は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異
なり、レーザビームスキャナ２３の変調方式としてパル
ス幅変調回路に代えて露光量変調回路が採用されてい
る。図７は本実施の形態で用いられるレーザビームスキ
ャナ２３の露光量変調回路の具体例を示す。同図におい
て、Ｄ／Ａ変換器７１によって変換された画像信号は、
演算装置７５からの補正データに基づくデータ補正器７
２を経て補正された後に、レベル変換器７３により光量
信号に変換され、光ビームを駆動するドライバ回路７４
に入力される。これにより、図８（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、画像信号に応じた光量が決定されて、光ビームの
状態が決定される。尚、図８（ａ）中、一点鎖線はデー
タ補正器７２を用いない時の画像信号に対する光量変化
を示す。

【００２５】図９は演算装置７５が実行する感度特性補
正処理のフローチャートである。同図において、例えば
電源の投入時に演算装置６７は各色成分毎に感度特性補
正処理を実行する。先ず、感光体２１上に、階調レベル
がある等間隔の画像信号に基づいた例えばマゼンタのソ
リッド像（基準パッチ）を感光体２１の移動方向に沿っ
て連続的に形成する（ＳＴ１）。次いで、濃度センサ５
０にて基準パッチの濃度を検出し（ＳＴ２）、図１０
（ａ）に示すように、画像信号と濃度との関係を求め、
同図（Ｂ）のような関係グラフを作成する（ＳＴ３）。
尚、図１０（ａ）中、（Ａ）は予め記憶された目標とす
る画像信号と濃度との関係グラフである。この後、図１
０（ａ）のように求められた画像信号と濃度との関係ｍ
から目標濃度にするための画像信号ｍ’を求め、この値
を変換後の画像信号とする（ＳＴ４）。このようにして
変換された画像信号を基に、図１０（ｂ）に示すよう
に、光量をｎからｎ’へと変換した（ＳＴ５）後、この
値を記憶して（ＳＴ６）画像形成時にデータ補正器６４
の補正データとして使用する。

【００２６】このような感度特性補正処理を実行しなが
ら、カラー画像形成を行なったところ、比較の形態（感
度特性補正処理を実行しない形態）に比べて、濃度ムラ
や色ムラのない良好なカラー画質が得られることが確認
された。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、感光体の感度特性を適宜検出し、その感度特性に
応じて多階調画像信号と濃度とをリニアとなるように補
正したので、高階調画像信号部での階調表現が優れると
共に、低階調画像信号部での疑似輪郭の発生を回避する
ことができるほか、環境変動等の影響をも確実に補正す
ることができる。このため、感光体の感度特性に応じ
て、高画質多階調画像を常時確実且つ安定して出力する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る画像形成装置の構成を示す説
明図である。

【図２】 実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成
を示す説明図である。

【図３】 実施の形態１で用いられるレーザ走査装置の
パルス幅変調回路の詳細を示す説明図である。

【図４】 （ａ）は図３のパルス幅変調回路の特性（画
像信号とパルス幅との関係）を示すグラフ図、（ｂ）は
パルス幅変調回路によるパルス幅変調状態を示す模式図
である。

【図５】 実施の形態１に係るパルス幅決定処理を示す
フローチャートである。

【図６】 （ａ）は画像信号と濃度との関係（目標値及
び測定値）を示すグラフ図、（ｂ）は画像信号とパルス
幅との関係（補正前及び補正後）を示すグラフ図であ
る。

【図７】 実施の形態２で用いられるレーザ走査装置の
露光量変調回路の詳細を示す説明図である。

【図８】 （ａ）は図７の露光量変調回路の特性（画像
信号と露光量との関係）を示すグラフ図、（ｂ）は露光
量変調回路による露光量変調状態を示す模式図である。

【図９】 実施の形態２に係る露光量決定処理を示すフ
ローチャートである。

【図１０】 （ａ）は画像信号と濃度との関係（目標値
及び測定値）を示すグラフ図、（ｂ）は画像信号と露光
量との関係（補正前及び補正後）を示すグラフ図であ
る。

【図１１】 従来の画像形成装置における画像信号とパ
ルス幅との関係を示すグラフ図である。

【図１２】 （ａ）は従来の画像形成装置における現像
コントラストと濃度との関係を示すグラフ図、（ｂ）は
現像コントラストについての説明図である。

【図１３】 従来の画像形成装置における画像信号と画
像部電位との関係を示すグラフ図である。

【図１４】 従来の画像形成装置における画像信号と濃
度との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…感光体，２…帯電手段，３…露光手段，４…現像手
段，５…転写手段，６…クリーニング手段，７…転写
材，８…基準パッチ形成手段，９…パッチ濃度検出手
段，１０…感度特性演算手段，１１…感度特性補正手
段，１２…露光条件可変手段，２１…感光体，２２…帯
電器，２３…レーザビームスキャナ，２４〜２７…現像
器，２８…中間転写体，２９…コロナ放電器，３０…ク
リーニング装置，３３…転写ロール，３５…転写材，５
０…濃度センサ，６７，７５…演算装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体（１）を帯電する帯電手段（２）
   と、多階調画像信号に対応して１画素当たりの露光条件
   を変調して感光体（１）上に静電潜像を形成する露光手
   段（３）と、感光体（１）上の静電潜像を現像剤にて可
   視像化する現像手段（４）と、感光体（１）上の現像像
   を転写材（７）に転写させる転写手段（５）と、感光体
   （１）上の残留現像剤を清掃するクリーニング手段
   （６）とを備えた画像形成装置において、 帯電手段（２）、露光手段（３）及び現像手段（４）を
   用い、感光体（１）上に複数の多階調画像信号に応じた
   複数の多階調基準パッチ（ＫＰ）を形成する基準パッチ
   形成手段（８）と、 形成された多階調基準パッチ（ＫＰ）の濃度を検出する
   パッチ濃度検出手段（９）と、 この検出された基準パッチ（ＫＰ）濃度を基に多階調画
   像信号と濃度との関係を求める感度特性演算手段（１
   ０）と、 多階調画像信号と濃度との関係がリニアになるように感
   度特性演算手段（１０）の画像信号を補正する感度特性
   補正手段（１１）と、 この感度特性補正手段（１１）にて補正された画像信号
   を基に露光手段（３）の露光条件を可変設定する露光条
   件可変手段（１２）とを備えたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、露光手段
   （３）の露光条件は、露光パルス幅変調、露光量変調、
   又は、露光パルス幅変調及び露光量変調のいずれかであ
   ることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のものにおいて、基準パッ
   チ形成手段（８）は感光体（１）の移動方向に沿って複
   数の多階調基準パッチ（ＫＰ）を形成するものであるこ
   とを特徴とする画像形成装置。