JP2985290B2 - デジタル画像形成装置 - Google Patents

デジタル画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタルプリンタ、デジタル複写機などの
反転現像系電子写真式のデジタル画像形成装置に関す
る。
［従来の技術］ デジタル値に変換された画像データに基づいてレーザ
手段を駆動し、画像を再現するレーザプリンタなどの反
転現像系電子写真プロセスを有するデジタル画像形成装
置が、種々実用化されており、写真等のいわゆる中間調
画像を忠実に再生するためのデジタル画像形成法も種々
提案されている。
この種のデジタル画像形成法としては、ディザマトリ
クスを用いた面積階調法やレーザのパルス幅（すなわち
発光時間）もしくは発光強度を変化させて、レーザ光量
（＝発光時間×強度）を変化させることによって印字さ
れる１ドットに対する階調を表現する多値化レーザ露光
法（パルス幅変調方式、強度変調方式）等が知られてお
り（例えば、特開昭62−91077号公報、特開昭62−39972
号公報、特開昭62−188562号公報および特開昭61−2259
7号公報参照。）、さらには、ディザとパルス幅変調方
式あるいは強度変調方式とを組み合わせた多値化ディザ
法も知られている。
ところで、この種の階調法によれば、再現すべき画像
データの階調度に１対１に対応した階調を有する画像濃
度を原理的には再現し得る筈であるが、実際には感光体
の感光特性、トナーの特性などが絡み合って、再現すべ
き原稿濃度と再現された画像濃度（以下、画像再現濃度
という。）とは正確には比例せず、本来得られるべき比
例特性からずれた特性を示す。上記比例特性からずれた
特性は一般にγ特性と呼ばれ、特に中間調原稿に対する
再現画像の忠実度を低下させる大きな要因となってい
る。
従って、再現画像の忠実度を向上させるために、従来
より、読み取った原稿濃度を所定のγ補正用変換テーブ
ルを用いて変換し、変換した原稿濃度にもとづいてデジ
タル画像を形成することにより、原稿濃度と画像濃度と
の関係が上記比例特性を満足するようにする、いわゆる
γ補正が行われている。このように、通常はγ補正を施
すことにより、原稿濃度の高低に応じて画像を忠実に再
現することができる。
ところで一方、画像濃度に影響を与える他の要因とし
て感光体およびトナーの特性から、温度・湿度等の外部
環境の変化によって、現像の際に感光体のトナー付着量
が変化するという現象がある。一般的には、高温高湿の
環境ではトナーの付着量が増え、低濃度部から中間濃度
部までのγ特性の傾きが大きくなり再現画像が濃くな
り、また、低温低湿の環境ではトナーの付着量が減り、
低濃度部から中間濃度部までのγ特性の傾きが小さくな
り再現画像が薄くなることが知られている。
このように環境の変化によって再現画像の濃度が変化
するといった問題があり、この問題を解決して画像濃度
を安定させるために、一般の電子写真式の複写機やプリ
ンタにおいては、最大画像濃度を一定に制御する濃度コ
ントロールが行われている。
上記濃度コントロールとして一般的に採用されている
方法について、第５図に図示した、感光体ドラム41と現
像器ローラ45rとを含む画像形成部の模式図を参照して
説明する。
第５図において、感光体ドラム41には、放電電位Vcの
帯電チャージャ43が対向して設置される。帯電チャージ
ャ43のグリッドにはグリッド電位発生ユニット243によ
り負のグリッド電位VGが印加されている。グリッド電位
VGと、帯電直後であってレーザ露光前の感光体ドラム41
の表面電位VOとの関係はほぼVO＝VGと見なせるので、感
光体ドラム41表面の電位VOはグリッド電位VGにより制御
できる。なお、帯電直後であってレーザ露光前の感光体
ドラム41の表面電位VOは、表面電位計であるVOセンサ44
により検知される。なお、レーザ露光後であってもその
露光量が最小であるとき（後述の本実施例においては、
レーザダイオード露光量レベル（以下、LD露光量レベル
EXLという。）が０であるとき）の感光体ドラム41の表
面電位も上記表面電位VOとなる。
まず、レーザ露光前において、帯電チャージャ43によ
って感光体ドラム41には負の表面電位VOが、また、現像
バイアス発生ユニット244により現像器45rのローラには
低電圧の負のバイアス電圧VB（|VB|＜|VO|）が与えられ
る。すなわち、現像スリーブ表面電位はVBである。
レーザ露光によって感光体ドラム41上の照射位置の電
位が低下して表面電位VOから、静電潜像の減衰電位、す
なわちレーザ露光後の表面電位VIへ遷移する。なお、以
下において、最大露光量のときの表面電位VIをVImとい
う。
上記減衰電位VIが現像バイアス電位VBよりも低電位に
なると、現像器45rのスリーブ表面に運ばれてきた負電
荷を有するトナーが感光体ドラム41上に付着する。ここ
で、表面電位VOと現像バイアス電位VBの差は大きすぎて
も小さすぎてもよくなく、また、トナー付着量は、現像
電圧ΔＶ＝|VB−VI|が大きいほど多い。一方、減衰電位
VIは、同じ露光量であっても表面電位VOが変化するにつ
れて変化する。そこで、例えば、表面電位VOと現像バイ
アス電位VBの差を一定にしつつ、表面電位VO及び現像バ
イアス電位VBを変化すれば、現像バイアス電位VBと表面
電位VIとの差が変化するので、トナー付着量を変えるこ
とができ、濃度を制御することができる。
この種の濃度コトロールは、表面電位VOと現像バイア
ス電位VBをマニュアル的又は自動的に変化させることに
よって最大濃度を一定にするという形で行われている。
自動濃度コントロールでは、まず感光体ドラム41の表
面に濃度コントロールの基準となる基準トナー像を形成
し、感光体ドラム41近傍に設けられたAIDCセンサ210に
よって、基準トナー像からの反射光量を検出して基準ト
ナー像の画像再現濃度を測定する。このAIDCセンサ210
によって検出された検出値はプリンタ制御部201に入力
され、このAIDCセンサ210からの検出値と所定の数値と
の比較結果に応じて、プリンタ制御部201はVG発生ユニ
ット243及びVB発生ユニット244を駆動する。
この際、画像の背景部のカブリや二成分現像剤におけ
るキャリアの感光体への付着を防止するため、従来では
表面電位VOと現像バイアス電位VBの差を一定に保ちつつ
濃度コントロールを行っていた。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述のように、再現画像の濃度を一定とさ
せるために、表面電位VOと現像バイアス電位VBの差を一
定に保ちつつ感光体ドラム表面電位VOおよび現像バイア
スVBを変化させて濃度コントロールを行うと、上記γ特
性は大きく影響を受けてしまうという問題点があった。
すなわち、使用環境に応じてVO,VBを変化させて濃度コ
ントロールを行った場合にγ特性自体が大きく変化する
ために、原稿に対して常に一定の階調再現性を持った再
現画像を得ることができないという問題点があった。
本発明の目的は、感光体の持つ特性を利用して、上記
濃度コントロール制御の結果として発生するγ特性の変
動を補償して、原稿に対して常に一定の階調再現性を持
った再現画像を得ることのできるデジタル画像形成装置
を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るデジタル画像形成装置は、 帯電チャージャのグリッド電位と現像器のバイアス電
位とをそれぞれ所定の基準値に設定した状態で感光体上
に形成した基準トナー像のトナー付着量を検出する濃度
検出手段と、 上記濃度検出手段の検出値に基づいて最大の画像再現
濃度を一定に保つように画像再現濃度の調整を行う制御
手段と、 上記濃度調整の結果として発生するγ特性の変化を補
正して所定の階調表現を行うため、入力される画像情報
に応じた光量で上記感光体に光を照射する露光手段とを
備えた反転現像系電子写真式のデジタル画像形成装置に
おいて、 上記制御手段は、上記グリッド電位の絶対値が大きく
なるに従って、上記露光手段による露光前における感光
体表面電位と上記バイアス電位との差の絶対値が大きく
なり、かつ上記露光手段の光量を０から大きい方向に変
化したときに始めて画像が再現されるときの画像再現開
始光量が小さくなるように予め設定された上記バイアス
電位と上記グリッド電位との複数の組み合わせの中か
ら、上記濃度検出手段の検出値に基づいて、最大濃度を
一定に保つ組み合わせを選択して画像再現濃度の調整を
行うことを特徴とする。
［作用］ 以上のように構成することにより、上記制御手段は、
上記グリッド電位の絶対値が大きくなるに従って、上記
露光手段による露光前における感光体表面電位と上記バ
イアス電位との差の絶対値が大きくなり、かつ上記露光
手段の光量を０から大きい方向に変化したときに始めて
画像が再現されるときの画像再現開始光量が小さくなる
ように予め設定された上記バイアス電位と上記グリッド
電位との複数の組み合わせの中から、上記濃度検出手段
の検出値に基づいて、最大濃度を一定に保つ組み合わせ
を選択して画像再現濃度の調整を行う。
すなわち、上記グリッド電位の絶対値が大きくなるに
従って、上記露光手段による露光前における感光体表面
電位と上記バイアス電位との差の絶対値が大きくなり、
かつ上記露光手段の光量を０から大きい方向に変化した
ときに始めて画像が再現されるときの画像再現開始光量
が小さくなるように上記グリッド電位に対して上記バイ
アス電位を予め設定しているので、濃度コントロール制
御の結果として発生するγ特性の変動を補償して原稿に
対して常に一定の階調再現性を持った再現画像を、従来
例に比較し良好な階調特性を得ることのできるととも
に、上記グリッド電位の比較的に高い場合において生じ
るキャリア付着と、上記グリッド電位の低い場合におい
て生じるかぶりを防止することができる。
［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明に係る一実施例の
デジタルカラー複写機について以下の順序で説明する。
（ａ）デジタルカラー複写機の構成 （ｂ）画像信号処理 （ｃ）反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度
制御と階調補正 （ｄ）プリンタ制御のフロー 本実施例のデジタルカラー複写機は、強度変調方式で
プリントを行う反転現像系電子写真プロセスを有するデ
ジタルカラー複写機において、AIDCセンサ210で測定さ
れた基準トナー像のトナー付着量に基づいて、帯電チャ
ージャ43のグリッド電位VGと現像器45a乃至45dの現像バ
イアス電位VBを変化させて画像再現濃度の調整を行う際
に、グリッド電位VGすなわち表面電位VOが高くなるにつ
れて、表面電位VOと現像バイアス電位VBの差の絶対値|V
O−VB|が大きくなりかつ画像再現開始光量が小さくなる
ように現像バイアス電位VBを設定したことを特徴として
いる。
（ａ）デジタルカラー複写機の構成 第１図は、本発明の実施例に係るデジタルカラー複写
機の全体構成を示す断面図である。このデジタルカラー
複写機は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部100
と、イメージリーダ部で読み取った画像を再現する複写
部200とに大きく分けられる。
イメージリーダ部100において、スキャナ10は、原稿
を照射する露光ランプ12と、原稿からの反射光を集光す
るロッドレンズアレー13、及び集光された光を電気信号
に変換する密着型のCCDカラーイメージセンサ14を備え
ている。スキャナ10は、原稿読取時にはモータ11により
駆動されて、矢印の方向（副走査方向）に移動し、プラ
テン15上に載置された原稿を走査する。露光ランプ12で
照射された原稿面の画像は、イメージセンサ14で光電変
換される。イメージセンサ14により得られたR,G,Bの３
色の多値電気信号は、読取信号処理部20により、イエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）のいずれかの８ビットの階調データに変換され、
同期用バッファメモリ30に記憶される。
次いで、複写部200において、プリントヘッド部31
は、入力される階調データに対して感光体の階調特性に
応じた階調補正（γ補正）を行った後、補正後の画像デ
ータをD/A変換してレーザダイオード駆動信号を生成し
て、この駆動信号により半導体レーザを発光させる（第
４図参照）。
階調データに対応してプリントヘッド部31から発生さ
れるレーザビームは、反射鏡37を介して、回転駆動され
る感光体ドラム41を露光する。感光体ドラム41は、１複
写ごとに露光を受ける前にイレーサランプ42で照射さ
れ、帯電チャージャ43により一様に帯電されている。こ
の状態で露光を受けると、感光体ドラム41上に原稿の静
電潜像が形成される。シアン、マゼンタ、イエロー、ブ
ラックのトナー現像器45a〜45dのうちいずれか一つだけ
が選択され、感光体ドラム41上の静電潜像を現像する。
現像されたトナー像は、転写チャージャ46により転写ド
ラム51上に巻きつけられた複写紙に転写される。また、
感光体上の所定領域に所定光量で露光をうけて現像され
た基準トナー像のトナー付着量は、AIDCセンサ210によ
り光学的に検知される。すなわち、基準トナー像に斜め
から光が入射され、基準トナー像からの反射光が検出さ
れる。上記トナー付着量はトナー像からの反射光強度か
ら測定される。
上記印字過程は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、
シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色について繰り返
して行われる。このとき、感光体ドラム41と転写ドラム
51の動作に同期してスキャナ10はスキャン動作を繰り返
す。その後、転写紙は、分離爪47を作動させることによ
って転写ドラム51から分離され、定着装置48を通って定
着され、排紙トレー49に排紙される。なお、複写紙は用
紙カセット50より給紙され、転写ドラム51上のチャッキ
ング機構52によりその先端がチャッキングされ、転写時
に位置ずれが生じないようにしている。
第２図は、実施例に係るデジタルカラー複写機の制御
系の全体ブロック図を示す。
イメージリーダ部100はイメージリーダ制御部101によ
り制御される。イメージリーダ制御部101は、プラテン1
5上の原稿の位置を示す位置検出スイッチ102からの位置
信号によって、ドライブ入出力装置（以下、ドライブI/
Oという。）103を介して露光ランプ12を制御し、また、
ドライブI/O103およびパラレル入出力インターフェース
装置（以下、パラレルI/Oという。）104を介してスキャ
ンモータドライバ105を制御する。スキャンモータ11は
スキャンモータドライバ105により駆動される。
一方、イメージリーダ制御部101は、画像制御部106と
バスを介して接続されている。画像制御部106はCCDカラ
ーイメージセンサ14および画像信号処理部20のそれぞれ
とバスを介して互いに接続されている。イメージセンサ
14からの画像信号は、画像信号処理部20に入力されて処
理される。
複写部200には、複写動作一般の制御を行うプリンタ
制御部201が備えられる。
CPUを備えるプリンタ制御部201には、制御用のプログ
ラムが格納された制御ROM202と、γ補正データを含むγ
補正テーブルなどの各種データが格納されたデータROM2
03とが接続される。プリンタ制御部201は、これらROM20
2,203のデータによってプリント動作の制御を行う。
プリンタ制御部201は、感光体ドラム41の表面電位VO
を検知するVOセンサ44、感光体ドラム41の表面に付着す
る基準トナー像のトナー付着量を光学的に検出するAIDC
センサ210、現像器45a〜45d内におけるトナー濃度を検
出するATDCセンサ211、温度センサ212および湿度センサ
213の各種センサからのアナログ信号が入力される。な
お、AIDCセンサ210は、第５図に示すように配置され
る。
さらに、プリンタ制御部201には、かぶり除去のレベ
ルを設定するための２ビットのかぶり入力スイッチ214
と、各色のカラーバランスレベルを設定するための各４
ビットのカラーバランススイッチ216と、感光体特性の
ロット依存性を表す３ビットの感光体ロットスイッチ21
8が、それぞれI/O215,217,219を介して接続される。４
ステップのかぶり入力値は、本実施例ではDIPスイッチ
によりサービスマンまたはユーザーが設定するが、操作
パネル221からパラレルI/O222を介して入力してもよ
い。また、操作パネル221でのキー入力によって、パラ
レルI/O222を介して、プリンタ制御部201に各種データ
が入力される。
プリンタ制御部201は、各センサ44,210〜213、操作パ
ネル221、各入力スイッチ214,216,218、およびデータRO
M203からのデータによって、制御ROM202の内容に従っ
て、複写制御部231と表示パネル232とを制御し、さら
に、AIDCセンサ210による自動、若しくは、操作パネル2
21への入力による手動の濃度コントロールを行うため、
パラレルI/O241およびドライブI/O242を介して帯電チャ
ージャ43のグリッド電位VGを発生するVG発生用高圧ユニ
ット243および現像器45a〜45dの現像バイアス電位VBを
発生するVB発生用高圧ユニット244を制御する。
プリンタ制御部201は、また、イメージリーダ部100の
画像信号処理部20と画像データバスで接続されており、
画像データバスを介して受信される画像濃度信号に基づ
いて、γ補正テーブルの格納されているデータROM203の
内容を参照してドライブI/O261およびパラレルI/O262を
介して半導体レーザドライバ263を制御している。半導
体レーザ264は半導体レーザドライバ263によって、その
発光が駆動される。階調表現は、半導体レーザ264の発
光強度の変調により行う。
（ｂ）画像信号処理 第３図は、CCDカラーイメージセンサ14から画像信号
処理部20を介してプリンタ制御部201に至る画像信号の
処理の流れを説明するための図である。これを参照し
て、CCDカラーイメージセンサ14からの出力信号を処理
して階調データを出力する読取信号処理について説明す
る。
画像信号処理部20においては、CCDカラーイメージセ
ンサ14によって光電変換された画像信号は、A/D変換器2
1でR,G,Bの多値デジタル画像データに変換される。この
変換された画像データはそれぞれ、シェーディング補正
回路22でシェーディング補正される。このシェーディン
グ補正された画像データは原稿の反射光データであるた
め、log変換回路23によってlog変換を行って実際の画像
の濃度データに変換される。さらに、アンダーカラー除
去・墨加刷回路24で、余計な黒色の発色を取り除くとと
もに、真の黒色データＫをR,G,Bデータより生成する。
そして、マスキング処理回路25にて、R,G,Bの３色のデ
ータがY,M,Cの３色のデータに変換される。こうして変
換されたY,M,Cデータにそれぞれ所定の係数を乗じる濃
度補正処理を濃度補正回路26にて行い、空間周波数補正
処理を空間周波数補正回路27において行った後、プリン
タ制御部201に出力する。
第４図は、プリンタ制御部201における画像データ処
理のブロック図である。
ここで、画像信号処理部20からの８ビットの画像デー
タは、インターフェース部251を介して、ファーストイ
ン・ファーストアウトメモリ（以下、FIFOメモリとい
う。）252に入力される。このFIFOメモリ252は、主走査
方向の所定の行数分の画像の階調データを記憶すること
ができるラインバッファメモリである。イメージリーダ
部100と複写部200との動作クロック周波数の相違を吸収
するために設けられる。FIFOメモリ252のデータは、γ
補正部253に入力される。詳細後述するように、データR
OM203のγ補正テーブルのγ補正データがプリンタ制御
部201内のレーザ露光制御部220からγ補正部253に送ら
れ、γ補正部253は、入力データ（ID）を補正して出力
レベルをD/A変換部254に送る。
D/A変換部254は、入力されたデジタルデータをアナロ
グ電圧に変換した後、変換後のアナログ電圧を増幅器25
5、可変減衰器266、ドライブI/O261及び半導体レーザド
ライバ263を介して、半導体レーザダイオードLDを有す
る半導体レーザ264に出力し、これによって、半導体レ
ーザ264を上記デジタルデータに対応した強度で発光さ
せる。ここで、可変減衰器266の減衰量は、レーザ露光
制御部220から入力されるゲイン切換信号に応じて８段
階で変化され、これによって、半導体レーザ264が発光
するレーザ光の電力が８段階で変化される。
さらに、クロック発生器207a,270bは互いに異なるク
ロック周波数を有する各クロック信号を発生し、それぞ
れスイッチSWのａ側、ｂ側及びパラレルI/O262を介して
半導体レーザドライバ263に出力する。なお、スイッチS
Wは、レーザ露光制御部220から出力されるクロック切換
信号によって切り換えられ、これによって、上記各クロ
ック信号が選択的に半導体レーザドライバ263に入力さ
れる。
（ｃ）反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度制
御と階調補正 第８図（Ａ）は、上述の従来の技術の項において記述
した、感光体ドラム41上の表面電位VOと現像バイアス電
位VBとの差が一定になるように濃度コントロールする従
来例のデジタルカラー複写機における、グリッド電位VG
に対する、レーザ露光後の感光体ドラムの表面電位VIと
現像バイアス電位VBの設定特性を示すグラフである。な
お、第８図（Ａ）において、レーザ露光前の感光体ドラ
ム41上の表面電位、すなわちレーザ露光量レベルEXLが
０であるときの表面電位VOの直線と、現像バイアス電位
VBの直線との間の領域は、レーザ露光量レベルEXLが０
であるときにかぶりが生じないようにするためのかぶり
除去領域であり、現像バイアス電位VBの直線とレーザ露
光量レベルEXLが最大の255であるときの表面電位VImの
直線との間の領域は、プリント時に用紙上に実際の画像
が形成される現像領域である。
第７図（Ａ）は、第８図（Ａ）に示されたように現像
バイアス電圧VBを設定した従来例のデジタルカラー複写
機の光量−濃度特性、画像再現特性、γ補正特性及び画
像読取特性を含むセンシトメトリーを示すグラフであ
る。
なお、上記第７図（Ａ）及び以下において参照する第
７図（Ｂ）及び（Ｃ）において、画像再現濃度IDはプリ
ントされた用紙の下地の濃度を加えた絶対濃度（炭酸カ
ルシウムの白色板の反射濃度を０としている。）で示し
ており、原稿濃度ODが０であっても用紙の下地の濃度ID
uが測定されている。また、第７図（Ａ）の光量−濃度
特性における特性DC101はグリッド電位VG＝570Vと現像
バイアス電位VB＝345Vのときの特性であり、また、特性
DC102はグリッド電位VG＝700Vと現像バイアス電位VB＝4
50Vのときの特性であり、さらに、特性DC103はグリッド
電位VG＝900Vと現像バイアス電位VB＝620Vのときの特性
である。ここで、γ補正特性T101、T102及びT103をそれ
ぞれ、第７図（Ａ）の第１象限に図示した目標の画像再
現特性を得ることができるように、上記光量−濃度特性
DC101、DC102及びDC103に基づいて公知の通り予め作成
することができる。
感光体ドラム41上の表面電位VOと現像バイアス電位VB
との差が一定になるように濃度コントロールする従来例
のデジタルカラー複写機においては、第７図（Ａ）及び
第８図（Ａ）から下記のことが明らかである。
（１）グリッド電位VGと現像バイアス電位VBとの組み合
わせが決定されると、画像再現濃度IDuを超えたときの
レーザ露光量レベルEXL、すなわちレーザ露光量レベルE
XLを０から大きい方向に変化したときに始めて画像が再
現される画像再現開始光量が決定される。
（２）上記画像再現開始光量は、上記グリッド電位VGと
現像バイアス電位VBのより大きな値の組み合わせのとき
ほど小さくなり、その変化が非常に大きい。
（３）γ補正特性は、上記画像再現開始光量の変化に対
応して変化する。
すなわち、第８図（Ａ）から明らかなように、グリッ
ド電位VGを500Vから1000Vまで変化したとき、画像再現
開始光量はa13＝約70からa11＝約30まで大きく変化する
ことがわかる。
しかしながら、上述のように、選択されたグリッド電
位VGと現像バイアス電位VBによって上記画像再現開始光
量が変化し、これによって、再現可能な階調数が変化
し、特に人間の目が敏感な低濃度部における画質の変化
が大きくなるという問題点がある。
この問題点を解決するために、グリッド電位VGと現像
バイアス電位VBの組み合わせを、画像再現開始光量が等
しくなるように設定することが考えられる。画像再現開
始光量が等しくなるように設定するためには、例えば特
願平２−071403号において提案されたように、 となるように設定すればよい。
第８図（Ｂ）は、画像再現開始光量が等しくなるよう
にグリッド電位VGと現像バイアス電位VBを設定して階調
性を改善したデジタルカラー複写機におけるグリッド電
位VGに対する、レーザ露光後の感光体ドラムの表面電位
VIと現像バイアス電位VBの設定特性を示すグラフであ
り、第７図（Ｂ）は、そのデジタルカラー複写機の光量
−濃度特性、画像再現特性、γ補正特性及び画像読取特
性を含むセンシトメトリーを示すグラフである。
第８図（Ｂ）から明らかなように、現像バイアス電位
VBは画像再現開始光量a21が等しくなるように設定さ
れ、グリッド電位VGが1000Vのときに|VO−VB|が270Vで
あり、グリッド電位VGが500Vのときに|VO−VB|が130Vで
ある。従って、グリッド電位VGが100Vなど高い設定のと
きにキャリアが感光体ドラム41上に付着しやすく、一
方、グリッド電位VGが500Vなど低い設定のときにかぶり
が生じやすいという問題点がある。
また、第７図（Ｂ）に示すように、グリッド電位VGを
変化したときの低濃度部における光量−濃度特性（特性
DC201,DC202,DC203参照。）の傾きの変化が大きく、す
なわち、低濃度部におけるγ補正特性（特性T201,T202,
T203参照。）の傾きの変化が大きいということがわか
る。これによって、第７図（Ａ）の例と同様に、再現可
能な階調数が変化し、特に人間の目が敏感な低濃度部に
おける画質の変化が比較的大きくなり階調性が劣化する
という問題点がある。
これらの問題点を解決するため、本実施例において
は、グリッド電位VGすなわち表面電位VOが高くなるにつ
れて、表面電位VOと現像バイアス電位VBの差の絶対値|V
O−VB|が大きくなりかつ画像再現開始光量が小さくなる
ように現像バイアス電位VBを設定することを特徴として
いる。なお、上述のように、グリッド電位VGが高くなる
につれて、画像再現開始光量が小さくなるように設定す
る代わりに、下記の比 が大きくなるように設定してもよい。
第８図（Ｃ）は、本実施例のデジタルカラー複写機に
おけるグリッド電位VGに対する、レーザ露光後の感光体
ドラムの表面電位VIと現像バイアス電位VBの設定特性を
示すグラフであり、第７図（Ｃ）は、そのデジタルカラ
ー複写機の光量−濃度特性、画像再現特性、γ補正特性
及び画像読取特性を含むセンシトメトリーを示すグラフ
である。
第８図（Ｃ）から明らかなように、本実施例の現像バ
イアス電位VBの直線の特性は、画像再現開始光量が等し
くなるように設定された第８図（Ｂ）の現像バイアス電
位VBの直線上の、グリッド電位VGが概ね750Vのときの点
を中心として第８図（Ｃ）の図上から見て左回り方向に
若干回転して得られる。これによって、グリッド電位VG
を500Vから1000Vまで変化したときの|VO−VB|を170Vか
ら230Vまでの間に設定している。
本発明者の実験によれば、グリッド電位VGを500Vから
1000Vまで変化したときの|VO−VB|を150Vから250Vまで
の間に設定したときにキャリア付着も生じず、また、か
ぶりも除去することができるので、上述の本実施例の設
定では、キャリア付着を防止することができるととも
に、かぶりも除去することができる。
さらに、第７図（Ｃ）に示すように、グリッド電位VG
を変化したとき、画像再現開始光量はa1,a2,a3と若干変
化しているが、グリッド電位VGを変化したときの低濃度
部における光量−濃度特性（特性DC0,DC6,DC11参照。）
の傾きの変化、すなわち、低濃度部におけるγ補正特性
（特性T0,T6,T11参照。）の傾きの変化が比較的小さい
ので、従来例に比較し良好な階調性を得ることができ、
安定な画像再現特性を得ることができる。
本実施例の反転現像系電子写真プロセスにおいては、
従来例と同様に、画像再現濃度はグリッド電位VGとバイ
アス電位VBにより自動的に制御される。
一方、所定の露光量での画像へのトナー付着量はAIDC
センサ210により検出される。すなわち、本実施例にお
いては、グリッド電位VG＝600V、現像バイアス電位VB＝
400V、レーザ露光量レベルEXL＝120の条件（以下、基準
トナー像の作像条件という。このとき、レーザ露光後の
表面電位VI＝300Vであり、現像電圧ΔＶ＝|VB−VI|＝10
0Vである。）のもとで、感光体ドラム41の濃度制御の基
準となる基準トナー像を形成し、感光体ドラム41近傍に
設けられたAIDCセンサ210によって、基準トナー像の正
反射光と散乱反射光とを検出し、それぞれの検出信号は
プリンタ制御部201に入力され、ここで両検出信号の差
からトナー付着量が求められる。そこで、この検出値に
対応して、感光体ドラム41の表面電位VO、すなわちグリ
ッド電位VGと現像バイアス電位VBを変化させれば最大濃
度レベルでのトナー付着量を一定に保つ自動濃度制御を
行うことができる。たとえば、相対湿度などの環境の変
化によりトナー帯電量が変化して現像効率が変化したと
き、グリッド電位VGと現像バイアス電位VBを変化させて
最大濃度を自動的に一定に保つことができる。
本実施例では１つのバイアス電位VBに１つのグリッド
電位VGを対応させ、（VB,VG）の設定値をAIDCセンサ210
の検出値に対応した濃度検出レベルLBAに対応させて変
化させる。
第１表は、このようにして設定される（VB,VG）の組
のデータの例を示す。なお、本実施例において、現像バ
イアス電位VBとグリッド電位VGは負であるが、第１表で
は簡単のため絶対値で示される。
第１表において、「検出されたトナー付着量」は、上
記基準トナー像の作像条件のもとで作像された基準トナ
ー像についてAIDCセンサ210によって測定されたトナー
付着量であり、「現像効率」はこのトナー付着量に対し
て次式で定義される。
ここで、目標のトナー付着量を得るために必要な現像
電圧ΔVd（以下、設定現像電圧という。）は、次式で表
される。
本実施例においては、目標のトナー付着量は1mg/cm2
であり、第１表において、このときの設定現像電圧ΔVd
を示している。
AIDCセンサ210の検出値は、その大きさを基に最左欄
に示す０〜11のレベルに対応させられ、各レベルに対応
して現像バイアス電位VBは280Vから710Vまで変化させ、
また、グリッド電位VGは470Vから1030Vまで変化させ
る。また、第７図（Ｃ）に示すように、上記グリッド電
位VGと現像バイアス電位VBの組み合わせに応じて、従来
例と同様に、目標の画像再現特性に基づいてγ補正テー
ブルT0乃至T11が設定される。すなわち、例えば、第７
図（Ｃ）の第２象限に図示したように、光量−濃度特性
が特性DC6であるときは、γ補正テーブルT6を用いてγ
補正することにより、第７図（Ｃ）の第１象限に図示し
た画像再現特性が得られる。
（ｄ）プリント制御のフロー 以下では、プリンタ制御部201におけるプリント動作
制御のフローについて、プリンタ制御部201の制御フロ
ーを示す第６図を参照して説明する。
まず、ステップS1においてプリンタ制御部201内の初
期設定を行った後、ステップS2において操作パネル221
の入力処理を行う。次いで、ステップS3において操作パ
ネル221のプリントスイッチ（図示せず。）がオンされ
たか否かが判断される。プリントスイッチがオンされて
いないときは（ステップS3においてNO）ステップS2に戻
り、プリントスイッチがオンされるまで待機状態とな
る。
一方、プリントスイッチがオンされたとき（ステップ
S3においてYES）、ステップS4において、AIDC処理が実
行される。このAIDC処理においては、グリッド電位VGと
現像バイアス電位VBをそれぞれ所定の標準値に設定した
後、感光体ドラム41上に所定の検出画像パターンを作像
して、その画像パターンのトナー付着量を画像再現濃度
を、AIDCセンサ211によって測定し、プリンタ制御部201
内のRAMに取り込む。
次いで、ステップS5においてγ補正テーブル選定処理
が行われ、上記AIDC測定処理において測定されたトナー
付着量に対応する濃度検出レベルLBAに基づいて、第１
表からグリッド電位VGと現像バイアス電位VBとγ補正テ
ーブル（T0からT11までの１つ）を選択する。さらに、
ステップS6において、上記選択されたグリッド電位VGと
現像バイアス電位VBとγ補正テーブルに基づいて公知の
複写動作が行われる。
次いで、ステップS7において複写動作が終了したか否
かが判断され、終了しているときは（ステップS7におい
てYES）ステップS2に戻り、一方、終了していないとき
は（ステップS7においてNO）ステップS5に戻る。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、反転現像系電子
写真式のデジタル画像形成装置において、濃度検出手段
の検出値に基づいて最大の画像再現濃度を一定に保つよ
うに画像再現濃度の調整を行う制御手段は、上記グリッ
ド電位の絶対値が大きくなるに従って、上記露光手段に
よる露光前における感光体表面電位と上記バイアス電位
との差の絶対値が大きくなり、かつ上記露光手段の光量
を０から大きい方向に変化したときに始めて画像が再現
されるときの画像再現開始光量が小さくなるように予め
設定された上記バイアス電位と上記グリッド電位との複
数の組み合わせの中から、上記濃度検出手段の検出値に
基づいて、最大濃度を一定に保つ組み合わせを選択して
画像再現濃度の調整を行うので、濃度コントロール制御
の結果として発生するγ特性の変動を補償して原稿に対
して常に一定の階調再現性を持った再現画像を、従来例
に比較し良好な階調特性で得ることのできるとともに、
上記グリッド電位の比較的に高い場合において生じるキ
ャリア付着と、上記グリッド電位の低い低い場合におい
て生じるかぶりを防止することができるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る一実施例のデジタルカラー複写機
の全体の構成を示す断面図、 第２図は第１図のデジタルカラー複写機の制御系のブロ
ック図、 第３図は第２図の画像信号処理部のブロック図、 第４図は第２図のプリンタ制御部の画像データ処理系の
ブロック図、 第５図は第１図の感光体ドラムの回りに配置された装置
を図式的に示す図、 第６図は第２図のプリンタ制御部の制御フローを示すフ
ローチャート、 第７図（Ａ）、第７図（Ｂ）及び第７図（Ｃ）はそれぞ
れ、デジタルカラー複写機の光量−濃度特性、画像再現
特性、γ補正特性及び画像読取特性を含むセンシトメト
リーを示すグラフ、 第８図（Ａ）、第８図（Ｂ）及び第８図（Ｃ）はそれぞ
れ、デジタルカラー複写機におけるグリッド電位VGに対
する、レーザ露光後の感光体ドラムの表面電位VI現像バ
イアス電位VBの設定特性を示すグラフである。 20……画像信号処理部、31……プリントヘッド、 41……感光体ドラム、43……帯電チャージャ、 45a,45b,45c,45d……現像器、 201……プリンタ制御部、 203……データROM、 210……AIDCセンサ、 243……VG発生ユニット、 244……VB発生ユニット、 253……γ補正部、 242,261……ドライブI/O、 241,262……パラレルI/O、 264……半導体レーザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 孝信 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式 会社内 (72)発明者 内藤 芳一 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式 会社内 (56)参考文献 特開 平２−100064（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−55866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95468（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−187571（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−222273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 15/36 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/02 - 21/04 G03G 21/14 G03G 21/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】帯電チャージャのグリッド電位と現像器の
    バイアス電位とをそれぞれ所定の基準値に設定した状態
    で感光体上に形成した基準トナー像のトナー付着量を検
    出する濃度検出手段と、 上記濃度検出手段の検出値に基づいて最大の画像再現濃
    度を一定に保つように画像再現濃度の調整を行う制御手
    段と、 上記濃度調整の結果として発生するγ特性の変化を補正
    して所定の階調表現を行うため、入力される画像情報に
    応じた光量で上記感光体に光を照射する露光手段とを備
    えた反転現像系電子写真式のデジタル画像形成装置にお
    いて、 上記制御手段は、上記グリッド電位の絶対値が大きくな
    るに従って、上記露光手段による露光前における感光体
    表面電位と上記バイアス電位との差の絶対値が大きくな
    り、かつ上記露光手段の光量を０から大きい方向に変化
    したときに始めて画像が再現されるときの画像再現開始
    光量が小さくなるように予め設定された上記バイアス電
    位と上記グリッド電位との複数の組み合わせの中から、
    上記濃度検出手段の検出値に基づいて、最大濃度を一定
    に保つ組み合わせを選択して画像再現濃度の調整を行う
    ことを特徴とするデジタル画像形成装置。
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