JP3147458B2 - デジタル画像形成法 - Google Patents
デジタル画像形成法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法において強
度変調露光を用いたデジタル画像形成法に関する。
度変調露光を用いたデジタル画像形成法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真法を用いたデジタルプリンタな
どでは、一様に帯電した感光体を、画像データで変調し
たレーザビームで露光する。こうして得られた静電潜像
をトナーで現像して、さらにこのトナー像を紙に転写し
て、画像が紙に印字される。デジタル画像形成法の中に
は、レーザ強度を多値画像データで変調して階調を表現
するレーザ強度変調法がある。この方法では、レーザビ
ーム径は一定に保ち、多値画像データに対応してレーザ
ビームの強度を変調する。レーザ露光に用いる半導体レ
ーザの種類によってビーム径が変化する。そこで、本出
願人による特願平2−71408号においては、半導体
レーザの種類に対応するビーム径についてコード化して
おき、現在装着している半導体レーザのビーム径(コー
ド入力)を検出して、そのビーム径に応じて階調補正デ
ータを変更して、適切なガンマ補正を行う。このコード
化は工場出荷時に行われる。
どでは、一様に帯電した感光体を、画像データで変調し
たレーザビームで露光する。こうして得られた静電潜像
をトナーで現像して、さらにこのトナー像を紙に転写し
て、画像が紙に印字される。デジタル画像形成法の中に
は、レーザ強度を多値画像データで変調して階調を表現
するレーザ強度変調法がある。この方法では、レーザビ
ーム径は一定に保ち、多値画像データに対応してレーザ
ビームの強度を変調する。レーザ露光に用いる半導体レ
ーザの種類によってビーム径が変化する。そこで、本出
願人による特願平2−71408号においては、半導体
レーザの種類に対応するビーム径についてコード化して
おき、現在装着している半導体レーザのビーム径(コー
ド入力)を検出して、そのビーム径に応じて階調補正デ
ータを変更して、適切なガンマ補正を行う。このコード
化は工場出荷時に行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レーザビームを用いて
形成された潜像は、アナログ像であり、階調特性は、レ
ーザビーム径に大きく依存する。レーザビーム径はレー
ザ半導体の使用環境などにより変化する。したがって、
レーザビーム径の変化に対応して階調特性を調整するこ
とが望ましい。ビーム径の検出には、たとえば特開昭6
0−68358号公報に開示された方法がある。通常
は、ビーム径を検出してビーム径を制御するいわゆるオ
ートフォーカスで用いる。しかし、プリンタにビーム径
検出器とビーム径制御装置の両方を備えるとコストが高
くなる。また、特開昭61−25164号公報には、光
ビームの強度を変化させることによって見かけ上のスポ
ット径を制御することが開示されているが、この方法に
よれば、簡単な構成でスポット径を制御できるが、光ビ
ームの強度変化に伴い、感光体上の潜像電位も変化する
ため、中間調濃度の画像の階調性を適切に制御すること
ができない。
形成された潜像は、アナログ像であり、階調特性は、レ
ーザビーム径に大きく依存する。レーザビーム径はレー
ザ半導体の使用環境などにより変化する。したがって、
レーザビーム径の変化に対応して階調特性を調整するこ
とが望ましい。ビーム径の検出には、たとえば特開昭6
0−68358号公報に開示された方法がある。通常
は、ビーム径を検出してビーム径を制御するいわゆるオ
ートフォーカスで用いる。しかし、プリンタにビーム径
検出器とビーム径制御装置の両方を備えるとコストが高
くなる。また、特開昭61−25164号公報には、光
ビームの強度を変化させることによって見かけ上のスポ
ット径を制御することが開示されているが、この方法に
よれば、簡単な構成でスポット径を制御できるが、光ビ
ームの強度変化に伴い、感光体上の潜像電位も変化する
ため、中間調濃度の画像の階調性を適切に制御すること
ができない。
【0004】本発明の目的は、レーザビーム径の変化に
対応して階調を制御できるデジタル画像形成法を提供す
ることである。
対応して階調を制御できるデジタル画像形成法を提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデジタル第
1の画像形成法は、多値画像データに対応してレーザビ
ームの光強度を変調して感光体を露光するデジタル画像
形成法において、レーザビーム径を検出するビーム径検
出手段と、所定露光量のみで基準トナー像を作成しその
基準トナー像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
階調補正データを記憶する記憶手段とを備える。ここ
で、検出されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に
応じて、階調補正データを決定する。また。上記の所定
露光量は、現像電位がレーザビーム径の変化の影響を受
けない露光量である。本発明に係る第2のデジタル画像
形成法は、多値画像データに対応してレーザビームの光
強度を変調して感光体を露光するデジタル画像形成法に
おいて、レーザビーム径を検出するビーム径検出手段
と、所定露光量のみで基準トナー像を作成しその基準ト
ナー像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、階調補
正データを記憶する記憶手段とを備える。ここで、検出
されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に応じて、
階調補正データを決定する。また、上記の所定露光量
は、最大光量以外の光量であって、レーザビーム径の変
化に対する現像電位の変化率が、最大光量でのレーザビ
ーム径の変化に対する現像電位の変化率と等しくなる露
光量である。
1の画像形成法は、多値画像データに対応してレーザビ
ームの光強度を変調して感光体を露光するデジタル画像
形成法において、レーザビーム径を検出するビーム径検
出手段と、所定露光量のみで基準トナー像を作成しその
基準トナー像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
階調補正データを記憶する記憶手段とを備える。ここ
で、検出されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に
応じて、階調補正データを決定する。また。上記の所定
露光量は、現像電位がレーザビーム径の変化の影響を受
けない露光量である。本発明に係る第2のデジタル画像
形成法は、多値画像データに対応してレーザビームの光
強度を変調して感光体を露光するデジタル画像形成法に
おいて、レーザビーム径を検出するビーム径検出手段
と、所定露光量のみで基準トナー像を作成しその基準ト
ナー像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、階調補
正データを記憶する記憶手段とを備える。ここで、検出
されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に応じて、
階調補正データを決定する。また、上記の所定露光量
は、最大光量以外の光量であって、レーザビーム径の変
化に対する現像電位の変化率が、最大光量でのレーザビ
ーム径の変化に対する現像電位の変化率と等しくなる露
光量である。
【0006】
【作用】強度変調露光方式のデジタル画像形成法におい
て、階調特性は、感光体の残留電位VR、感度定数k及
び光学系の光量分布定数aによって決定され、光量分布
定数aは、ビーム径により影響を受ける。そこで、感光
体の特性とともにビーム径を測定し、基準トナー像の濃
度を測定して、それらの測定値を用いて階調補正データ
を決定する。
て、階調特性は、感光体の残留電位VR、感度定数k及
び光学系の光量分布定数aによって決定され、光量分布
定数aは、ビーム径により影響を受ける。そこで、感光
体の特性とともにビーム径を測定し、基準トナー像の濃
度を測定して、それらの測定値を用いて階調補正データ
を決定する。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を次の
順序で説明する。 (a)強度変調露光と階調補正 (b)階調特性とビーム径 (c)反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度調
整 (d)階調補正法 (e)デジタルカラー複写機の構成 (f)画像信号処理 (g)レーザ光学系 (h)プリンタ制御のフロー
順序で説明する。 (a)強度変調露光と階調補正 (b)階調特性とビーム径 (c)反転現像系電子写真プロセスにおける自動濃度調
整 (d)階調補正法 (e)デジタルカラー複写機の構成 (f)画像信号処理 (g)レーザ光学系 (h)プリンタ制御のフロー
【0008】(a)強度変調露光と階調補正 中間調画像の複写においては、階調特性を考慮しなけれ
ばならない。一般に感光体の感光特性、トナーの特性、
使用環境等の種々の要因が絡み合って、光強度変調方式
で階調を制御する場合、再現すべき原稿の読取濃度レベ
ル(以下、入力レベルともいう)とレーザ光の発光強度
レベル(従って再現された画像濃度レベル)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。このような特性は一般にγ特性(階調特性)と呼
ばれ、特に中間調原稿に対する印字された再現画像の忠
実度が低下する大きな要因となっている。
ばならない。一般に感光体の感光特性、トナーの特性、
使用環境等の種々の要因が絡み合って、光強度変調方式
で階調を制御する場合、再現すべき原稿の読取濃度レベ
ル(以下、入力レベルともいう)とレーザ光の発光強度
レベル(従って再現された画像濃度レベル)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。このような特性は一般にγ特性(階調特性)と呼
ばれ、特に中間調原稿に対する印字された再現画像の忠
実度が低下する大きな要因となっている。
【0009】以下に、レーザ強度変調露光の下での階調
特性が、感光体の残留電位VR,感度定数k及び光学系
の光量分布定数aによって決定されることを説明する。
一様露光下での感光体の光減衰曲線は、一般に次の数式
(1)により表される。
特性が、感光体の残留電位VR,感度定数k及び光学系
の光量分布定数aによって決定されることを説明する。
一様露光下での感光体の光減衰曲線は、一般に次の数式
(1)により表される。
【数1】 ここに、iは平均露光量、V0は感光体の一様照射後で
の帯電による帯電電位、VRは残留電位、kは感度定数
を表す。
の帯電による帯電電位、VRは残留電位、kは感度定数
を表す。
【0010】これに対し、強度変調露光下では、感光体
ドラム41を回転してレーザビームを主走査方向xに連
続して走査し、副走査方向にたとえば300dpiのピ
ッチで走査したときには図1に示される様な露光分布を
生ずる。このような強度変調露光下での感光体の潜像分
布は、単に、感度定数kの変化でなく、副走査方向にも
つ露光分布によって決定される。
ドラム41を回転してレーザビームを主走査方向xに連
続して走査し、副走査方向にたとえば300dpiのピ
ッチで走査したときには図1に示される様な露光分布を
生ずる。このような強度変調露光下での感光体の潜像分
布は、単に、感度定数kの変化でなく、副走査方向にも
つ露光分布によって決定される。
【0011】以下では、レーザビームスポットの強度分
布がガウス分布を有しているとして、強度変調露光下で
の中間調の潜像分布を求める。強度変調露光下でのハー
フトーンの潜像は、(1)副走査方向にのみ露光量分布
が存在する、(2)変調によるレーザスポットの形状の
変化はない、という点で、解析が容易である。
布がガウス分布を有しているとして、強度変調露光下で
の中間調の潜像分布を求める。強度変調露光下でのハー
フトーンの潜像は、(1)副走査方向にのみ露光量分布
が存在する、(2)変調によるレーザスポットの形状の
変化はない、という点で、解析が容易である。
【0012】平均光量iを与えたときの主走査方向x、
副走査方向yの光量分布ρ(i,x,y)は、次の数式
(2)によって簡単に表される。
副走査方向yの光量分布ρ(i,x,y)は、次の数式
(2)によって簡単に表される。
【数2】 ここに、ρaは正規化された副走査方向の光量分布であ
る。潜像電位の分布は、数式(2)を数式(1)に代入
して、次のように求められる。
る。潜像電位の分布は、数式(2)を数式(1)に代入
して、次のように求められる。
【数3】
【0013】図2は、副走査方向yの光量分布、図3は
潜像電位分布をそれぞれ計算した結果を示している。
潜像電位分布をそれぞれ計算した結果を示している。
【0014】図3の潜像電位分布を平均し、平均光量に
ついてプロットすると、図4において一点鎖線で示すよ
うになる。また、同じく図4において、実際に表面電位
計で観測された値を三角形のドットで示す。すなわち、
平均電位と観測された光減衰曲線とは一致しない。これ
に対して図4の破線は、表面(潜像)電位分布の最大値
と最小値の中間値Vob(i)を平均光量iについてプロ
ットしたグラフであり、三角形のドットで示す観測値と
非常によく一致した。このことは、感光体の個体差、レ
ーザビームにおけるスポット径の差に対しても、成立す
ることが確認され、強度変調露光で観測される「みかけ
の」光減衰曲線は、次の数式(4)でよく近似される。
ついてプロットすると、図4において一点鎖線で示すよ
うになる。また、同じく図4において、実際に表面電位
計で観測された値を三角形のドットで示す。すなわち、
平均電位と観測された光減衰曲線とは一致しない。これ
に対して図4の破線は、表面(潜像)電位分布の最大値
と最小値の中間値Vob(i)を平均光量iについてプロ
ットしたグラフであり、三角形のドットで示す観測値と
非常によく一致した。このことは、感光体の個体差、レ
ーザビームにおけるスポット径の差に対しても、成立す
ることが確認され、強度変調露光で観測される「みかけ
の」光減衰曲線は、次の数式(4)でよく近似される。
【数4】 ここに、a,bは、副走査方向での光量分布ρa(y)
の極大値、極小値を表し、レーザスポット径により決定
される。なお、図4において、実線は、一様露光の場合
の光減衰曲線である。
の極大値、極小値を表し、レーザスポット径により決定
される。なお、図4において、実線は、一様露光の場合
の光減衰曲線である。
【0015】一方、強度変調露光では、ハーフトーンが
テクスチャを持たないことから、ハーフトーン濃度は、
トナー付着量によってのみ決定される。トナー付着量を
決定するパラメータとしては、「みかけの」光減衰曲線
から求めた現像電位(VI−VB)よりも、電位分布の平
均値から求めた現像電位のほうが、図5に示すように、
原点を通る直線となる点で適していた。
テクスチャを持たないことから、ハーフトーン濃度は、
トナー付着量によってのみ決定される。トナー付着量を
決定するパラメータとしては、「みかけの」光減衰曲線
から求めた現像電位(VI−VB)よりも、電位分布の平
均値から求めた現像電位のほうが、図5に示すように、
原点を通る直線となる点で適していた。
【0016】潜像電位分布の平均値から求められる光減
衰曲線を「実効」光減衰曲線と呼び、次の数式(5)で
定義した。
衰曲線を「実効」光減衰曲線と呼び、次の数式(5)で
定義した。
【数5】 ここに、dは副走査ピッチである。光量分関数を最大値
aから最小値bまでのフラットな分布として近似する
と、次の数式(6)も近似式としてよく成立する。
aから最小値bまでのフラットな分布として近似する
と、次の数式(6)も近似式としてよく成立する。
【数6】
【0017】レーザ強度変調露光において分布をもった
潜像に対してトナー付着量は次の様に決定される。
(1)露光後に潜像電位V(i,y)が現像バイアス電
位VBを越えた領域では、現像電位V(i,y)−VBに
比例したトナーが付着する。(2)V(i,y)がVB
を越えない領域ではトナーは付着しない。すなわち、現
像電位は0であるに等しい。(1)、(2)により実効
光減衰曲線から現像電位分布を決定したものを実効現像
電位ΔVefと定義する。実効現像電位が現像トナー量を
決める。現像が開始されるのは、露光量の極大値aiに
おける電位が現像バイアス電位VBを下回ったときから
であり、露光量の極小値biの電位が現像バイアス電位
VBを下回るまでの間は、現像バイアス電位VBを越えた
部分にだけトナーが付着する。
潜像に対してトナー付着量は次の様に決定される。
(1)露光後に潜像電位V(i,y)が現像バイアス電
位VBを越えた領域では、現像電位V(i,y)−VBに
比例したトナーが付着する。(2)V(i,y)がVB
を越えない領域ではトナーは付着しない。すなわち、現
像電位は0であるに等しい。(1)、(2)により実効
光減衰曲線から現像電位分布を決定したものを実効現像
電位ΔVefと定義する。実効現像電位が現像トナー量を
決める。現像が開始されるのは、露光量の極大値aiに
おける電位が現像バイアス電位VBを下回ったときから
であり、露光量の極小値biの電位が現像バイアス電位
VBを下回るまでの間は、現像バイアス電位VBを越えた
部分にだけトナーが付着する。
【0018】すなわち、実効現像電位ΔVefは、V
(c)=VBとなる光量をcとして、次の数式(7)か
ら数式(9)で表される。 c>aiのとき、
(c)=VBとなる光量をcとして、次の数式(7)か
ら数式(9)で表される。 c>aiのとき、
【数7】 ai>c>biのとき、
【数8】 bi>cのとき、
【数9】
【0019】感光体の表面電位V0と現像バイアス電位
VBを変化させて、階調再現性を、上記数式(7)から
数式(9)により求めた実効現像電位ΔVefとみかけの
現像電位について比較してみると、実効現像電位ΔVef
は、現像トナー量を決定するパラメータとして良好なパ
ラメータであることがわかった。特にコントラストの高
い反転現像系においても、低濃度部の階調の傾きを滑ら
かに再現させる効果がある。そして、数式(1)及び数
式(7)ないし数式(9)から、実効現像電位ΔV
efは、露光量分布の極大値a,極小値b、感光体の感度
定数k及び残留電位VRの関数となっている。ここで極
大値aと極小値bはレーザービーム径によって決定さ
れ、両者の関係はb≒1−(a−1)の近似式が広い範
囲で成立するので光学関係式のパラメータはaのみによ
って代表される。このように、強度変調下での感光体の
階調特性は、残留電位VR,感度定数k及び光量分布定
数aによって決定される。このうち、残留電位VRと感
度定数kは感光体の感度特性を規定する。また、光量分
布定数aはレーザビーム径の関数である。
VBを変化させて、階調再現性を、上記数式(7)から
数式(9)により求めた実効現像電位ΔVefとみかけの
現像電位について比較してみると、実効現像電位ΔVef
は、現像トナー量を決定するパラメータとして良好なパ
ラメータであることがわかった。特にコントラストの高
い反転現像系においても、低濃度部の階調の傾きを滑ら
かに再現させる効果がある。そして、数式(1)及び数
式(7)ないし数式(9)から、実効現像電位ΔV
efは、露光量分布の極大値a,極小値b、感光体の感度
定数k及び残留電位VRの関数となっている。ここで極
大値aと極小値bはレーザービーム径によって決定さ
れ、両者の関係はb≒1−(a−1)の近似式が広い範
囲で成立するので光学関係式のパラメータはaのみによ
って代表される。このように、強度変調下での感光体の
階調特性は、残留電位VR,感度定数k及び光量分布定
数aによって決定される。このうち、残留電位VRと感
度定数kは感光体の感度特性を規定する。また、光量分
布定数aはレーザビーム径の関数である。
【0020】(b)階調特性とビーム径 このように、階調特性は、ビーム径によっても変化す
る。ビーム径が大きいと、低濃度が再現されなくなり、
かつ、べた部(濃度一定部分)のトナー付着量が多くな
る。すなわち、いわゆる「ガンマが立つ」現象が発生す
る。これは、レーザ強度変調方式の潜像形成の特徴に起
因するものである。図6は、低濃度部で、異なったビー
ム径で同じ露光エネルギーを与えたときの潜像電位分布
と反転現像系におけるトナー付着状況を示す。ここに、
VBは、現像バイアス電圧を表す。副走査方向に3点で
同じパワーでレーザビームを照射している。このとき、
潜像電位分布の振幅がビーム径によって異なる。電位分
布は、中心からはずれると指数関数的に変化する。した
がって、同じ露光エネルギーを与えるとき、ビーム径が
細いほうが、電位の谷が深く、また、指数関数的分布が
現れやすい。そこで、右側に示すレーザビーム径が細い
場合の方が、より小さい露光エネルギーを与えたときか
らトナーが付着しはじめる。これに対し、左側に示すレ
ーザ径が太い場合は、同じ露光エネルギーが与えられて
いるが、まだトナーは付着していない。図7は、図6の
場合よりレーザパワーが高い場合の潜像電位分布とトナ
ー付着状況を示す。ビーム径が太い左側の場合の方が均
一に露光できるので、トナーが多く付着する。右側に示
すビーム径が細い場合は、指数関数的分布による潜像電
位の山が現れ、その部分ではトナー付着量が少なくな
り、全体としてトナー付着量が少なくなる。
る。ビーム径が大きいと、低濃度が再現されなくなり、
かつ、べた部(濃度一定部分)のトナー付着量が多くな
る。すなわち、いわゆる「ガンマが立つ」現象が発生す
る。これは、レーザ強度変調方式の潜像形成の特徴に起
因するものである。図6は、低濃度部で、異なったビー
ム径で同じ露光エネルギーを与えたときの潜像電位分布
と反転現像系におけるトナー付着状況を示す。ここに、
VBは、現像バイアス電圧を表す。副走査方向に3点で
同じパワーでレーザビームを照射している。このとき、
潜像電位分布の振幅がビーム径によって異なる。電位分
布は、中心からはずれると指数関数的に変化する。した
がって、同じ露光エネルギーを与えるとき、ビーム径が
細いほうが、電位の谷が深く、また、指数関数的分布が
現れやすい。そこで、右側に示すレーザビーム径が細い
場合の方が、より小さい露光エネルギーを与えたときか
らトナーが付着しはじめる。これに対し、左側に示すレ
ーザ径が太い場合は、同じ露光エネルギーが与えられて
いるが、まだトナーは付着していない。図7は、図6の
場合よりレーザパワーが高い場合の潜像電位分布とトナ
ー付着状況を示す。ビーム径が太い左側の場合の方が均
一に露光できるので、トナーが多く付着する。右側に示
すビーム径が細い場合は、指数関数的分布による潜像電
位の山が現れ、その部分ではトナー付着量が少なくな
り、全体としてトナー付着量が少なくなる。
【0021】図8は、ビーム径W1/2を変化したときの
露光量と画像濃度の関係(階調特性)を示すグラフであ
る。ビーム径は、45μmから75μmまで7段階で変
化された。このとき、光量が低い領域と高い領域でビー
ム径により濃度が変化する。しかし、中間の光量では、
濃度がビーム径によりほとんど変化しない所(光量7
2)もある。ビーム径が細いと、低濃度での立ち上がり
は早くなるが、最大濃度は小さくなる。図9は、後述の
AIDCセンサ210を用いて最大トナー付着量を一定
に制御した場合の階調特性のグラフを示す。このとき、
高光量での階調特性の変化は当然小さくなるが、低光量
での立ち上がりがビーム径によって著しく影響されるこ
とがわかる。
露光量と画像濃度の関係(階調特性)を示すグラフであ
る。ビーム径は、45μmから75μmまで7段階で変
化された。このとき、光量が低い領域と高い領域でビー
ム径により濃度が変化する。しかし、中間の光量では、
濃度がビーム径によりほとんど変化しない所(光量7
2)もある。ビーム径が細いと、低濃度での立ち上がり
は早くなるが、最大濃度は小さくなる。図9は、後述の
AIDCセンサ210を用いて最大トナー付着量を一定
に制御した場合の階調特性のグラフを示す。このとき、
高光量での階調特性の変化は当然小さくなるが、低光量
での立ち上がりがビーム径によって著しく影響されるこ
とがわかる。
【0022】(c)反転現像系電子写真プロセスにおけ
る自動濃度調整 ビーム径を検出して階調補正をするのと、AIDCセン
サ210でトナー付着量(濃度)を自動的に補正するの
とは、動作上関連が深い。次に、自動濃度調整について
説明する。図10は、感光体ドラム41のまわりの帯電
チャージャ43と現像器45rの配置を図式的に示す。
ここで、感光体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
と感光体ドラムの表面電位VOとの関係は、ほぼVO=V
Gとみなせるので、感光体ドラム41表面での電位V
0は、グリッド電位VGによって制御できる。なお、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。
る自動濃度調整 ビーム径を検出して階調補正をするのと、AIDCセン
サ210でトナー付着量(濃度)を自動的に補正するの
とは、動作上関連が深い。次に、自動濃度調整について
説明する。図10は、感光体ドラム41のまわりの帯電
チャージャ43と現像器45rの配置を図式的に示す。
ここで、感光体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
と感光体ドラムの表面電位VOとの関係は、ほぼVO=V
Gとみなせるので、感光体ドラム41表面での電位V
0は、グリッド電位VGによって制御できる。なお、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。
【0023】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V
O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、低電位の負のバイアス電圧V
B(|VB|<|VO|)が与えられる。すなわち、現像
スリーブ電位は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VIへ遷移する。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4
5rのスリーブ表面に運ばれて来た負電位のトナーが感
光体ドラム41の上に付着する。VOとVBの差は大きす
ぎると非露光部へのキャリア付着が発生し、小さすぎる
とトナーかぶりを生じるため、大きすぎても小さすぎて
もよくない。トナー付着量は、現像電位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が変化するにつれ変化す
る。そこで、VOとVBの差をある程度の範囲内に維持し
つつ、たとえば差を一定にしつつ、表面電位VOおよび
現像電位VBを変化すれば、VBとVI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。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、濃度制御の基本となる基準トナー像を感光ドラ
ム41上の画像領域外に形成し、感光体ドラム41の近
傍に設けられたAIDCセンサ210によって検出す
る。この検出値に対応して、現像バイアス電位VBとグ
リッド電位VG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。基準トナー像はAIDCセンサ210の付着能力が
0〜0.9mg/cm2の範囲であることを考慮して中間の濃
度レベルで作成するが、中間濃度レベルの値は次に説明
する第1の方法又は第2の方法によってそれぞれ決めら
れる。
ジャ43によって感光体ドラム41には負の表面電位V
O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、低電位の負のバイアス電圧V
B(|VB|<|VO|)が与えられる。すなわち、現像
スリーブ電位は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VIへ遷移する。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4
5rのスリーブ表面に運ばれて来た負電位のトナーが感
光体ドラム41の上に付着する。VOとVBの差は大きす
ぎると非露光部へのキャリア付着が発生し、小さすぎる
とトナーかぶりを生じるため、大きすぎても小さすぎて
もよくない。トナー付着量は、現像電位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が変化するにつれ変化す
る。そこで、VOとVBの差をある程度の範囲内に維持し
つつ、たとえば差を一定にしつつ、表面電位VOおよび
現像電位VBを変化すれば、VBとVI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。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、濃度制御の基本となる基準トナー像を感光ドラ
ム41上の画像領域外に形成し、感光体ドラム41の近
傍に設けられたAIDCセンサ210によって検出す
る。この検出値に対応して、現像バイアス電位VBとグ
リッド電位VG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。基準トナー像はAIDCセンサ210の付着能力が
0〜0.9mg/cm2の範囲であることを考慮して中間の濃
度レベルで作成するが、中間濃度レベルの値は次に説明
する第1の方法又は第2の方法によってそれぞれ決めら
れる。
【0024】(d)階調補正法 本発明では、ビーム径変動に対し2種の階調補正方法を
用いる。第1の方法では、現像効率は現像効率として、
感光体のグリッド電位VGと現像バイアス電圧VBにより
補正し、ビーム径はビーム径の影響として光学系で階調
補正で補正する。現像効率は、トナー付着量を現像電位
で割った除算値として定義される。すなわち、AIDC
センサ210の検出パターンを、ビーム径の影響を受け
ない条件(図8の場合は,光量72)で作成する。この
条件は、後で説明するように、グリッド電位VG、現像
バイアス電圧VB、レーザパワー、感光体感度によって
決まる。この方法の長所は、問題となる変動要因を個別
に補正するため、正確な階調補正ができることである。
一方、この方法の短所は、ガンマ補正テーブルの書き換
えに、単純なシフトや選び変えのような簡略化方式は使
えないことである。また、ビーム径が細い場合は、最大
付着量が減るので、付着量が適正化できない場合があ
る。このときには、階調数は低下する。図11は、この
状況を示し、ビーム径(半値幅W1/2)が細いばあいに
は、最大読取濃度が最大値256より低くなり、階調数
がかなり低下している。
用いる。第1の方法では、現像効率は現像効率として、
感光体のグリッド電位VGと現像バイアス電圧VBにより
補正し、ビーム径はビーム径の影響として光学系で階調
補正で補正する。現像効率は、トナー付着量を現像電位
で割った除算値として定義される。すなわち、AIDC
センサ210の検出パターンを、ビーム径の影響を受け
ない条件(図8の場合は,光量72)で作成する。この
条件は、後で説明するように、グリッド電位VG、現像
バイアス電圧VB、レーザパワー、感光体感度によって
決まる。この方法の長所は、問題となる変動要因を個別
に補正するため、正確な階調補正ができることである。
一方、この方法の短所は、ガンマ補正テーブルの書き換
えに、単純なシフトや選び変えのような簡略化方式は使
えないことである。また、ビーム径が細い場合は、最大
付着量が減るので、付着量が適正化できない場合があ
る。このときには、階調数は低下する。図11は、この
状況を示し、ビーム径(半値幅W1/2)が細いばあいに
は、最大読取濃度が最大値256より低くなり、階調数
がかなり低下している。
【0025】図12は、この階調制御法を具体的に示
す。AIDCセンサ210によって検出されたトナー付
着量から得られたAIDCレベル(LBA)から、表1
に示すAIDCテーブルにより,各AIDCレベルに対
応して、現像バイアス電圧VBとグリッド電圧VGが決定
され、現像効率が調整される。さらに、AIDCテ−ブ
ルより、測定されたビーム径に対応して階調特性をあら
わすγ補正テーブル番号(T0〜T11)が決定され
る。一方、測定されたビーム径からビーム径テーブルに
よってγ種類(N=1〜6)が決定される(表2参
照)。そして、このγ補正テーブル番号とγ種類(N)
とから、γ補正テーブルが決定される。
す。AIDCセンサ210によって検出されたトナー付
着量から得られたAIDCレベル(LBA)から、表1
に示すAIDCテーブルにより,各AIDCレベルに対
応して、現像バイアス電圧VBとグリッド電圧VGが決定
され、現像効率が調整される。さらに、AIDCテ−ブ
ルより、測定されたビーム径に対応して階調特性をあら
わすγ補正テーブル番号(T0〜T11)が決定され
る。一方、測定されたビーム径からビーム径テーブルに
よってγ種類(N=1〜6)が決定される(表2参
照)。そして、このγ補正テーブル番号とγ種類(N)
とから、γ補正テーブルが決定される。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】表1に示されるように、用意されるγ補正
テーブルは、T0(N)からT11(N)(N=1〜
6)までの12×6=72個である。表1に示すよう
に、基準トナー像の作像条件の下で作像されたトナー像
についてAIDCセンサ210によって測定されたトナ
ー付着量は、0〜11の濃度検出レベル(LBA)に対
応させられる。各濃度検出レベルに対応して、現像バイ
アス電圧VBとグリッド電位VGが定められている。現像
バイアス電圧VBとグリッド電位VGは、光量レベルが0
から増加したときに初めて画像が再現される画像再現開
始光量を決定し、現像バイアス電圧VBとグリッド電位
VGの組み合わせの値は、画像再現開始光量の変化分だ
けγ補正カーブがほぼ平行移動させた形になるように選
択される。また、「現像効率」は、このトナー付着量を
現像電圧で割った除算値で定義される。また、目標のト
ナー付着量を得るために必要な現像電圧ΔVdは、目標
のトナー付着量(本実施例においては1mg/cm2)
を現像効率で割った除算値で定義される。図13、図1
4および図15は、それぞれ、LBAレベルが0、6、
11の場合のそれぞれ3個のビーム径(γ種類)に対応
するγ補正テーブルの例を示す。いずれも、階調特性の
変化がビーム径により大きく変化することを示す。
テーブルは、T0(N)からT11(N)(N=1〜
6)までの12×6=72個である。表1に示すよう
に、基準トナー像の作像条件の下で作像されたトナー像
についてAIDCセンサ210によって測定されたトナ
ー付着量は、0〜11の濃度検出レベル(LBA)に対
応させられる。各濃度検出レベルに対応して、現像バイ
アス電圧VBとグリッド電位VGが定められている。現像
バイアス電圧VBとグリッド電位VGは、光量レベルが0
から増加したときに初めて画像が再現される画像再現開
始光量を決定し、現像バイアス電圧VBとグリッド電位
VGの組み合わせの値は、画像再現開始光量の変化分だ
けγ補正カーブがほぼ平行移動させた形になるように選
択される。また、「現像効率」は、このトナー付着量を
現像電圧で割った除算値で定義される。また、目標のト
ナー付着量を得るために必要な現像電圧ΔVdは、目標
のトナー付着量(本実施例においては1mg/cm2)
を現像効率で割った除算値で定義される。図13、図1
4および図15は、それぞれ、LBAレベルが0、6、
11の場合のそれぞれ3個のビーム径(γ種類)に対応
するγ補正テーブルの例を示す。いずれも、階調特性の
変化がビーム径により大きく変化することを示す。
【0029】次に、第1の方法の変形例を説明する。A
IDCセンサ210で選ぶγ補正テーブルは、ほぼ平行
にシフトしている(特開平3−164879号公報参
照)。そこで、ビーム径(N)からγ種類を決め、AI
DCレベルからγ補正係数(シフト値G)を決めてもよ
い。シフト値Gは、γ補正テーブルからの読取値に対し
演算を行うための数値であり、階調特性が最適に表せる
ように決められる。表3は、AIDCレベルとγ補正係
数の一例を示す。すなわち、図16に示すように、AI
DCセンサ210によって検出されたトナー付着量から
得られたAIDCレベル(LBA)から、AIDCテー
ブルにより現像バイアス電圧VB、グリッド電圧VG、お
よび、γ補正係数(シフト値G)が決定される(表3参
照)。一方、測定されたビーム径からビーム径テーブル
によりγ種類(N)が決定される。したがって、γ補正
テーブルとしては、ビーム径に対応して6種だけが用意
される。γ種類(N)に対応したγ補正テーブル関数f
N(x)とシフト値Gからγ補正値yが次のように決定
される。
IDCセンサ210で選ぶγ補正テーブルは、ほぼ平行
にシフトしている(特開平3−164879号公報参
照)。そこで、ビーム径(N)からγ種類を決め、AI
DCレベルからγ補正係数(シフト値G)を決めてもよ
い。シフト値Gは、γ補正テーブルからの読取値に対し
演算を行うための数値であり、階調特性が最適に表せる
ように決められる。表3は、AIDCレベルとγ補正係
数の一例を示す。すなわち、図16に示すように、AI
DCセンサ210によって検出されたトナー付着量から
得られたAIDCレベル(LBA)から、AIDCテー
ブルにより現像バイアス電圧VB、グリッド電圧VG、お
よび、γ補正係数(シフト値G)が決定される(表3参
照)。一方、測定されたビーム径からビーム径テーブル
によりγ種類(N)が決定される。したがって、γ補正
テーブルとしては、ビーム径に対応して6種だけが用意
される。γ種類(N)に対応したγ補正テーブル関数f
N(x)とシフト値Gからγ補正値yが次のように決定
される。
【0030】
【表3】
【0031】γ曲線は、読取レベルxの3区間で直線で
近似され、γ補正値yは、シフト値Gより次のように計
算される。
近似され、γ補正値yは、シフト値Gより次のように計
算される。
【数10】 x=0〜xA : y=x×(fN(xA)+G)/xA x=xA〜xB: y=fN(x)+G x=xB〜256: y=fN(xB)+G+(256−f
N(xB))×(x−xB)/(256−xB) ここに、xAとxBは、区間の境界を表わす値である。こ
れにより、γ補正テーブルのための記憶容量が削減で
き、基本の6個のみ用意すればよくなる。なお、γ補正
係数Gの決定には、操作パネルからの入力や、他のセン
サからの入力による係数を加えるとなおよい。
N(xB))×(x−xB)/(256−xB) ここに、xAとxBは、区間の境界を表わす値である。こ
れにより、γ補正テーブルのための記憶容量が削減で
き、基本の6個のみ用意すればよくなる。なお、γ補正
係数Gの決定には、操作パネルからの入力や、他のセン
サからの入力による係数を加えるとなおよい。
【0032】本発明に係る第2の階調補正方法では、ビ
ーム径によりべた付着量が変化する現象を現像効率の変
化とこみで、すなわち、両者を区別せずに階調特性を補
正する。すなわち、ビーム径の変化によるべた付着量の
差を現像効率の変化と同一とみなして補正する。AID
Cセンサ210の検出パターンは、ビーム径の影響がべ
た付着量(現像効率)と同程度である作像条件で作成す
る。この作像条件は、現像バイアス電位VBの光量レベ
ルに対する関係を表す図17に示すように、Δy/y
(現像電位の変化)≒Δx/x(最大光量レベルでのべ
た付着量のビーム径に対する変化)となる所定光量に対
応するグリッド電位VG、現像バイアス電圧VB、レーザ
パワー、感光体感度によって決まる。図17の例では、
光量≒100/256の点である。このとき、ガンマ補
正カーブは、図18に示すようになる。この方法の長所
は、ガンマ補正テーブルがそれぞれ似通ってくるので、
単純なシフトや選び変えのような簡略化方式が使えるこ
とである。低濃度部では、ほぼ満足のいく補正が可能で
ある。一方、この方法の短所は、ビーム径と現像効率の
切りわけができないので、完璧な補正は期待できないこ
とである。
ーム径によりべた付着量が変化する現象を現像効率の変
化とこみで、すなわち、両者を区別せずに階調特性を補
正する。すなわち、ビーム径の変化によるべた付着量の
差を現像効率の変化と同一とみなして補正する。AID
Cセンサ210の検出パターンは、ビーム径の影響がべ
た付着量(現像効率)と同程度である作像条件で作成す
る。この作像条件は、現像バイアス電位VBの光量レベ
ルに対する関係を表す図17に示すように、Δy/y
(現像電位の変化)≒Δx/x(最大光量レベルでのべ
た付着量のビーム径に対する変化)となる所定光量に対
応するグリッド電位VG、現像バイアス電圧VB、レーザ
パワー、感光体感度によって決まる。図17の例では、
光量≒100/256の点である。このとき、ガンマ補
正カーブは、図18に示すようになる。この方法の長所
は、ガンマ補正テーブルがそれぞれ似通ってくるので、
単純なシフトや選び変えのような簡略化方式が使えるこ
とである。低濃度部では、ほぼ満足のいく補正が可能で
ある。一方、この方法の短所は、ビーム径と現像効率の
切りわけができないので、完璧な補正は期待できないこ
とである。
【0033】本方法の一例では、1つだけ用意されたγ
補正曲線を補正係数を用いてシフトする。図19に示す
ように、AIDCセンサ210の測定値からシフト値G
が決定される(表4参照)。
補正曲線を補正係数を用いてシフトする。図19に示す
ように、AIDCセンサ210の測定値からシフト値G
が決定される(表4参照)。
【表4】
【0034】一方、ビーム径からビーム径テーブル(表
5)によりテーブル補正係数BGが決定される。この両
者の和として補正係数HG=G+BGが選択される。こ
の補正係数HGを用いて、先に説明したのと同様にγ補
正曲線が計算によりシフトされる。
5)によりテーブル補正係数BGが決定される。この両
者の和として補正係数HG=G+BGが選択される。こ
の補正係数HGを用いて、先に説明したのと同様にγ補
正曲線が計算によりシフトされる。
【表5】
【0035】図20、図21、図22は、LBAレベル
が0、6、11の場合のそれぞれ3個のビーム径(γ種
類)に対応するγ補正曲線の例を示す。いずれも、階調
特性の変化がビーム径により大きく変化することを示
す。
が0、6、11の場合のそれぞれ3個のビーム径(γ種
類)に対応するγ補正曲線の例を示す。いずれも、階調
特性の変化がビーム径により大きく変化することを示
す。
【0036】さらに、他の方法では、簡略的にγ補正テ
ーブルの選択の補正を行う。この方法では、図23に示
すように、γ補正テーブルを選択する。すなわち、AI
DCセンサ210により得られたトナー付着量からγ補
正テーブル番号T1が決定される(表6参照)。
ーブルの選択の補正を行う。この方法では、図23に示
すように、γ補正テーブルを選択する。すなわち、AI
DCセンサ210により得られたトナー付着量からγ補
正テーブル番号T1が決定される(表6参照)。
【表6】
【0037】一方、測定されたビーム径からビーム径テ
ーブルによりテーブル修正コードT2(表7参照)が決
定される。そして、この両者の加算値HT=T1+T2
からγ補正テーブルTHTが選択される。すなわち、12
個のγ補正テーブルT0〜T12が、AIDCレベル(T
1)に対応して用意されていていて、ビーム径が標準値
であれば、そのまま使用されるが、ビーム径が標準値か
らずれると、γ補正テーブルの選択がテーブル修正コー
ドに対応して変化され、γ補正テーブルはHT値により
選択される。
ーブルによりテーブル修正コードT2(表7参照)が決
定される。そして、この両者の加算値HT=T1+T2
からγ補正テーブルTHTが選択される。すなわち、12
個のγ補正テーブルT0〜T12が、AIDCレベル(T
1)に対応して用意されていていて、ビーム径が標準値
であれば、そのまま使用されるが、ビーム径が標準値か
らずれると、γ補正テーブルの選択がテーブル修正コー
ドに対応して変化され、γ補正テーブルはHT値により
選択される。
【表7】
【0038】(e)デジタルカラー複写機の構成 第24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。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2
00とに大きく分けられる。イメージリーダ部100の
構成は従来と同様である。ここに、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、CCDセンサ14で光電
変換される。CCD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。
機の全体構成を示す断面図である。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2
00とに大きく分けられる。イメージリーダ部100の
構成は従来と同様である。ここに、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、CCDセンサ14で光電
変換される。CCD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。
【0039】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26
4を発光させる。階調データに対応して発光強度を変調
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
露光をうけると、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。
一方、複写紙は用紙カセット50より給紙され、転写ド
ラム51上に巻きつけられる。現像されたトナー像は、
転写チャージャ46により複写紙に転写される。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、複写紙は、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。
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26
4を発光させる。階調データに対応して発光強度を変調
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
露光をうけると、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。
一方、複写紙は用紙カセット50より給紙され、転写ド
ラム51上に巻きつけられる。現像されたトナー像は、
転写チャージャ46により複写紙に転写される。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、複写紙は、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。
【0040】図25と図26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
15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I/O103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I/O104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とバスによ
り結ばれている。画像制御部106はCCDセンサ14
および画像信号処理部20のそれぞれとバスで互いに接
続されている。CCD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。
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
15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I/O103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I/O104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とバスによ
り結ばれている。画像制御部106はCCDセンサ14
および画像信号処理部20のそれぞれとバスで互いに接
続されている。CCD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。
【0041】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と各種データ(階調補正デー
タなど)が格納されたデータROM203とが接続され
る。プリンタ制御部201は、これらROM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20
1は、V0センサ44、AIDCセンサ210およびビ
ーム径センサ265からのアナログ信号が入力される。
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、操作パネル221およびデータROM
203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、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2
01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
バスを介して入ってくる画像濃度信号を基にして、γ補
正テーブルの格納されているデータROM203の内容
を参照して発光レベルを定め、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。
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と各種データ(階調補正デー
タなど)が格納されたデータROM203とが接続され
る。プリンタ制御部201は、これらROM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20
1は、V0センサ44、AIDCセンサ210およびビ
ーム径センサ265からのアナログ信号が入力される。
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、操作パネル221およびデータROM
203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、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2
01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
バスを介して入ってくる画像濃度信号を基にして、γ補
正テーブルの格納されているデータROM203の内容
を参照して発光レベルを定め、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。
【0042】(f)画像信号処理 図27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21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。
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21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。
【0043】図28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からの画像データ(8ビット)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り、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、次にγ補正部253に入力される。データROM2
03のγ補正データがプリンタ制御部201によりγ補
正部253に送られ、γ補正部253は、入力データ
(ID)を補正して発光レベルをD/A変換部254に
送る。なお、データROM203には、各種階調補正デ
ータ(γテーブルなど)も格納されている。D/A変換
部254で発光レベル(デジタル値)から変換されたア
ナログ電圧は、ドライブI/O261を介して半導体レ
ーザドライバ263に送られ、半導体レーザ264をそ
の値の光強度で発光させる。プリンタ制御部201は、
補正データをガンマ補正部253に送る。
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からの画像データ(8ビット)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り、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、次にγ補正部253に入力される。データROM2
03のγ補正データがプリンタ制御部201によりγ補
正部253に送られ、γ補正部253は、入力データ
(ID)を補正して発光レベルをD/A変換部254に
送る。なお、データROM203には、各種階調補正デ
ータ(γテーブルなど)も格納されている。D/A変換
部254で発光レベル(デジタル値)から変換されたア
ナログ電圧は、ドライブI/O261を介して半導体レ
ーザドライバ263に送られ、半導体レーザ264をそ
の値の光強度で発光させる。プリンタ制御部201は、
補正データをガンマ補正部253に送る。
【0044】(g)レーザ光学系 レーザ光学系では、図29に示されるように、半導体レ
ーザ264から出射されたレーザビームは、集光レンズ
32とシリンドリカルレンズ33を経てポリゴンミラー
34に入射され、ポリゴンミラー34の回転によってス
キャンされ、fθレンズ35と折り返しミラー36を経
て感光体ドラム41(図示しない)を主走査方向に走査
する。ビーム径センサ265は、SOSミラー38を介
してレーザ光が検出できる位置にある。ここに、SOS
ミラー38を介したビーム径センサ265までの光路長
は、感光体ドラム41までの光路長と等しくしてあり、
感光体上でもビーム径センサ265上でもレーザビーム
は同様な状態にフォーカスされている。ビーム径センサ
265にはCCDラインセンサを用い、CCDセンサの
チップはライン上に並んでおり、1つのチップの幅(チ
ップピッチd)はたとえば20μmである。図30は、
レーザ光学系の他の例を示す。図29との違いは、レー
ザビームがハーフミラー37’を介して感光体ドラム4
1とビーム径センサ265とに入射することである。ビ
ーム径は主走査方向で一定でないので、ビーム径センサ
265を周辺に配置すると、特に周辺部のひずみの影響
をうける。そこで、この影響を除くために、ビーム径セ
ンサ265が、走査の中心でのビーム径を検知するよう
に配置される。これにより、ビーム径がさらに精度よく
測定でき、画像との対応もよい。
ーザ264から出射されたレーザビームは、集光レンズ
32とシリンドリカルレンズ33を経てポリゴンミラー
34に入射され、ポリゴンミラー34の回転によってス
キャンされ、fθレンズ35と折り返しミラー36を経
て感光体ドラム41(図示しない)を主走査方向に走査
する。ビーム径センサ265は、SOSミラー38を介
してレーザ光が検出できる位置にある。ここに、SOS
ミラー38を介したビーム径センサ265までの光路長
は、感光体ドラム41までの光路長と等しくしてあり、
感光体上でもビーム径センサ265上でもレーザビーム
は同様な状態にフォーカスされている。ビーム径センサ
265にはCCDラインセンサを用い、CCDセンサの
チップはライン上に並んでおり、1つのチップの幅(チ
ップピッチd)はたとえば20μmである。図30は、
レーザ光学系の他の例を示す。図29との違いは、レー
ザビームがハーフミラー37’を介して感光体ドラム4
1とビーム径センサ265とに入射することである。ビ
ーム径は主走査方向で一定でないので、ビーム径センサ
265を周辺に配置すると、特に周辺部のひずみの影響
をうける。そこで、この影響を除くために、ビーム径セ
ンサ265が、走査の中心でのビーム径を検知するよう
に配置される。これにより、ビーム径がさらに精度よく
測定でき、画像との対応もよい。
【0045】ビーム径が50〜60μmのレーザビーム
に対して、ビーム径センサ265の解像度が20μmで
はあるが、レーザビームがガウス分布をしているため、
ビーム径は、正確に求めることができる。ビーム径は次
のように測定される。図31に示すように、ビーム径セ
ンサ265にレーザビームが照射している場合、図32
に示すようにビーム径センサ265の各チップの受光量
が測定される。ビーム径センサ265のチップI,I+
1,I+2,…のピッチdはたとえば20μmである。
この受光量分布から、レーザ光量分布がガウス分布をし
ているとしてビーム径が求められる。すなわち、ビーム
径の中心位置μは次の式で求められる。
に対して、ビーム径センサ265の解像度が20μmで
はあるが、レーザビームがガウス分布をしているため、
ビーム径は、正確に求めることができる。ビーム径は次
のように測定される。図31に示すように、ビーム径セ
ンサ265にレーザビームが照射している場合、図32
に示すようにビーム径センサ265の各チップの受光量
が測定される。ビーム径センサ265のチップI,I+
1,I+2,…のピッチdはたとえば20μmである。
この受光量分布から、レーザ光量分布がガウス分布をし
ているとしてビーム径が求められる。すなわち、ビーム
径の中心位置μは次の式で求められる。
【数11】 そして、ビーム径分布の標準偏差σ2を求める。
【数12】 これにより、レーザビームの光量分布は次式で表され
る。
る。
【数13】 レーザビームの半値幅W1/2は、標準偏差σと次の関係
にある。
にある。
【数14】 したがって、この式を用いてビーム径が決定される。
【0046】(h)プリンタ制御のフロー 図33は、プリンタ制御部201のメインフローを示
す。まず、初期設定を行った後(S1)、操作パネル2
21の入力処理を行い(S2)、操作パネル221のス
タートキーが押下されるのを待機する(S3)。スター
トキーが押下されると、センサ入力処理(S4、図34
参照)、スイッチ入力処理(S5)、光量レベル設定処
理(S6)、AIDC測定処理(S7)、グリッド電位
・現像バイアス電位設定処理(S8)、γ補正テーブル
作成処理(S9)を順次行い、次に、複写動作(S1
0、S11)を行う。図34は、センサ入力処理(S
4)のフローチャートを示す。ビーム径を測定し(S7
1、図35参照)、続いて各種センサの入力処理を行
う。(S72)
す。まず、初期設定を行った後(S1)、操作パネル2
21の入力処理を行い(S2)、操作パネル221のス
タートキーが押下されるのを待機する(S3)。スター
トキーが押下されると、センサ入力処理(S4、図34
参照)、スイッチ入力処理(S5)、光量レベル設定処
理(S6)、AIDC測定処理(S7)、グリッド電位
・現像バイアス電位設定処理(S8)、γ補正テーブル
作成処理(S9)を順次行い、次に、複写動作(S1
0、S11)を行う。図34は、センサ入力処理(S
4)のフローチャートを示す。ビーム径を測定し(S7
1、図35参照)、続いて各種センサの入力処理を行
う。(S72)
【0047】図35は、ビーム径測定(S71)のフロ
ーを示す。変数Iを0に初期化した(S91)後,CC
DセンサのデータD(I)を読み込み(S92)、変数
Iをインクリメントする(S93)。データ読み込みを
所定の数Nまで続ける(S94)。次に、読み込んだデ
ータについて、上述の数式(11)から(14)までの
演算を行い(S95)、半値幅W1/2をメモリに記憶す
る(S96)。さらに、こうして測定された半値幅W
1/2から、表1、表5、表7に示すように各種値を決定
する。表1では、半値幅W1/2に対応してγ補正テーブ
ル選択コードNが決定される。表5では、半値幅W1/2
に対応してシフト値BGが決定される。また、表7で
は、半値幅W1/2に対応してテーブル修正コードT2が
決定される。
ーを示す。変数Iを0に初期化した(S91)後,CC
DセンサのデータD(I)を読み込み(S92)、変数
Iをインクリメントする(S93)。データ読み込みを
所定の数Nまで続ける(S94)。次に、読み込んだデ
ータについて、上述の数式(11)から(14)までの
演算を行い(S95)、半値幅W1/2をメモリに記憶す
る(S96)。さらに、こうして測定された半値幅W
1/2から、表1、表5、表7に示すように各種値を決定
する。表1では、半値幅W1/2に対応してγ補正テーブ
ル選択コードNが決定される。表5では、半値幅W1/2
に対応してシフト値BGが決定される。また、表7で
は、半値幅W1/2に対応してテーブル修正コードT2が
決定される。
【0048】
【発明の効果】光強度変調法において、変調ビーム径の
ふれ幅に対して安定した階調性が得られた。ビーム径自
動調整機構を用いずに、ビーム径測定だけで画像調整が
可能になった。
ふれ幅に対して安定した階調性が得られた。ビーム径自
動調整機構を用いずに、ビーム径測定だけで画像調整が
可能になった。
【図1】感光体ドラム上での光量分布の図式的な図であ
る。
る。
【図2】感光体ドラム上の計算による副走査方向の光量
分布曲線である。
分布曲線である。
【図3】感光体ドラム上の計算による副走査方向の潜像
電位分布曲線である。
電位分布曲線である。
【図4】種々の近似による光減衰曲線である。
【図5】現像特性のグラフである。
【図6】低濃度部で、異なったビーム径で同じ露光エネ
ルギーを与えたときの潜像電位分布と反転現像系におけ
るトナー付着状況を示す図である。
ルギーを与えたときの潜像電位分布と反転現像系におけ
るトナー付着状況を示す図である。
【図7】図6の場合より高濃度でのトナー付着状況を示
す図である。
す図である。
【図8】ビーム径W1/2を変化したときの露光量と画像
濃度の関係(階調特性)を示すグラフである。
濃度の関係(階調特性)を示すグラフである。
【図9】AIDCセンサを用いて最大トナー付着量を一
定に制御した場合の階調特性のグラフである。
定に制御した場合の階調特性のグラフである。
【図10】感光体ドラム41のまわりの帯電チャージャ
43と現像器(たとえば45r)の配置を図式的に示す
図である。
43と現像器(たとえば45r)の配置を図式的に示す
図である。
【図11】本発明による第1の階調補正法による階調特
性のグラフである。
性のグラフである。
【図12】本発明による第1の階調補正法を示す図であ
る。
る。
【図13】LBAレベルが0の場合のそれぞれ3個のビ
ーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフで
ある。
ーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフで
ある。
【図14】LBAレベルが6の場合のそれぞれ3個のビ
ーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフで
ある。
ーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフで
ある。
【図15】LBAレベルが11の場合のそれぞれ3個の
ビーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフ
である。
ビーム径(γ種類)に対応するγ補正テーブルのグラフ
である。
【図16】本発明による第1の階調補正法の変形例を示
す図である。
す図である。
【図17】ビーム径の影響がべた付着量(現像効率)と
同程度受ける条件を示す図である。
同程度受ける条件を示す図である。
【図18】本発明の第2の補正方法を用いたときのガン
マ補正カーブのグラフである。
マ補正カーブのグラフである。
【図19】本発明による第2の階調補正法を示す図であ
る。
る。
【図20】LBAレベルが0の場合のそれぞれ3個のビ
ーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフであ
る。
ーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフであ
る。
【図21】LBAレベルが6の場合のそれぞれ3個のビ
ーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフであ
る。
ーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフであ
る。
【図22】LBAレベルが11の場合のそれぞれ3個の
ビーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフで
ある。
ビーム径(γ種類)に対応するγ補正カーブのグラフで
ある。
【図23】本発明による第2の階調補正法の変形例を示
す図である。
す図である。
【図24】デジタルカラー複写機の全体構成を示す断面
図である。
図である。
【図25】デジタルカラー複写機の制御系の一部のブロ
ック図である。
ック図である。
【図26】デジタルカラー複写機の制御系の一部のブロ
ック図である。
ック図である。
【図27】CCDセンサから画像信号処理部を介してプ
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。
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。
【図28】プリンタ制御部における画像データ処理のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図29】レーザ光学系の一例の図である。
【図30】レーザ光学系の他の例の図である。
【図31】ビーム径測定を説明する図である。
【図32】CCDセンサの測定値の図である。
【図33】プリンタ制御部のメインフローチャートであ
る。
る。
【図34】センサ入力のフローチャートである。
【図35】ビーム径測定のフローチャートである。
265…ビーム径センサ、 41…感光体ドラム、
44…V0センサ、 201…プリンタ制御部、20
3…データROM、 210…AIDCセンサ。
44…V0センサ、 201…プリンタ制御部、20
3…データROM、 210…AIDCセンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 秀明 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3−271762(JP,A) 特開 昭60−67921(JP,A) 特開 平2−63848(JP,A) 特開 平2−201388(JP,A) 特開 昭63−208368(JP,A) 特開 平3−271779(JP,A) 特開 平1−206368(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/04 - 15/04 120 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 500 B41J 2/44 H04N 1/23 H04N 1/407
Claims (2)
- 【請求項1】 多値画像データに対応してレーザビーム
の光強度を変調して感光体を露光するデジタル画像形成
法において、 レーザビーム径を検出するビーム径検出手段と、 所定露光量のみで基準トナー像を作成しその基準トナー
像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、 階調補正データを記憶する記憶手段とを備え、 検出されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に応じ
て、階調補正データを決定し、 上記の所定露光量は、現像電位がレーザビーム径の変化
の影響を受けない露光量であることを特徴とするデジタ
ル画像形成法。 - 【請求項2】 多値画像データに対応してレーザビーム
の光強度を変調して感光体を露光するデジタル画像形成
法において、 レーザビーム径を検出するビーム径検出手段と、 所定露光量のみで基準トナー像を作成しその基準トナー
像の濃度を検出するトナー濃度検出手段と、 階調補正データを記憶する記憶手段とを備え、 検出されたレーザビーム径と基準トナー像の濃度に応じ
て、階調補正データを決定し、 上記の所定露光量は、最大光量以外の光量であって、レ
ーザビーム径の変化に対する現像電位の変化率が、最大
光量でのレーザビーム径の変化に対する現像電位の変化
率と等しくなる露光量であることを特徴とするデジタル
画像形成法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01990092A JP3147458B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | デジタル画像形成法 |
US08/013,437 US5311215A (en) | 1992-02-05 | 1993-02-04 | Apparatus and method for forming digital image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01990092A JP3147458B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | デジタル画像形成法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05216332A JPH05216332A (ja) | 1993-08-27 |
JP3147458B2 true JP3147458B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=12012080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01990092A Expired - Fee Related JP3147458B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | デジタル画像形成法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5311215A (ja) |
JP (1) | JP3147458B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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