JPH08202092A - デジタル画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中間調についても調整することができるように
する。 【構成】ベタパッチ画像を形成し、ベタパッチ画像の濃
度を検知し、適正な画像形成条件となるような周速比と
なるように回転スリーブの回転数を制御し（ステップ
６）、中間調パッチ画像を形成し（ステップ８）、中間
調パッチ画像濃度を検知し（ステップ９）、検知出力値
Ｖ₀ に基づいて帯電電位Ｖ_H を選択し８ステップ12）、
最適なカラーデジタル画像形成条件が得られるように帯
電電位Ｖ _H ，書き込みレーザーパワーを固定する（ステ
ップ13）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
電子写真プロセスを利用するデジタル画像形成装置に関
し、特に中間調の濃度を適正に再現する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル方式、反転現像の画像形
成装置が実用化されており、例えばカラー電子写真複写
機並びにパーソナルコンピュータやファクシミリ等の出
力部を構成するデジタル画像形成装置が知られている。
このようなデジタル画像形成装置においては、連続運転
時であっても再現性の良好な記録画像が得られ、簡易に
調整作業が行えるようにパッチ検知方式による画像濃度
コントロール技術が採用されている。

【０００３】また、最近のカラープリントシステムの動
向として、より正確なカラーマッチングを実現するため
のシステムが提案されている。この状況に鑑みて、電子
写真方式を用いたデジタル画像形成装置では、中間調を
含めた画像の階調を正確に制御する必要がある。特開昭
６３−１１３５６８号公報には、階調表現された濃度パ
ターン画像データを予め記憶しておき、デジタル画像を
形成する前に、カラーの各色毎の階調濃度パターンを感
光体上に形成して検知センサによって該パターン濃度を
測定し、測定されたパターン濃度を前記記憶された濃度
パターン画像データと比較することにより、レーザビー
ム等の露光量を可変制御し濃度調整処理を行なう技術が
記載されている。

【０００４】しかし、かかる技術では、各色毎の階調濃
度パターンの測定データの種類や数量が膨大となり、調
整処理に関わるプログラムが複雑化したり用意する補正
データも増大し設計コストが膨大になり過ぎるという問
題点がある。そこで、同じパッチ検知方式のデジタル画
像形成装置として、検知濃度データ値の変動に合わせて
現像スリーブの回転数を速度可変にフィードバック制御
することにより、デジタル画像形成時の適正な像担持体
へのトナー付着量を得るように、像担持体に対する現像
剤搬送担持体の周速比を設定するような技術が開発され
ている（特願平６−１８９２１１号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
デジタル画像形成装置では、ベタパッチ画像を形成して
この濃度を検知するようにしているため、ベタパッチ画
像については、画像濃度が正確に再現されるものの、中
間調の画像濃度については、環境等の影響のため、必ず
しも補償されていない。

【０００６】この点を、詳しく説明すると、まず、画像
は、例えば、従来より用いられているディザー法によっ
て多階調画像データに２値化される。この方法は、図９
に示すように、画素と１対１に対応した例えば４×４の
閾値マトリックス（図はFattening typeのものを示す)
を用い、閾値マトリックスの各要素値に応じた値を閾値
として２値化する方法であるが、閾値以上となって表示
すべき画素にトナーを飛翔させて付着させる。表示画像
の階調は、定着したトナー面積に応じた階調となるが、
トナー面積は、像担持体の表面状態、温湿度等の環境の
影響を受ける。

【０００７】これを色度計等で測定すると、Ｌａｂ表色
系の色空間を表す図10に示すように、夫々、10階調目
（外周）の黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）、マゼンタ（Ｍ）、
青色（Ｂ）、シアン（Ｃ）、緑色（Ｇ）は正確に再現さ
れるが、トナーの飛翔性によって、例えば中心Ｏの白色
に近い中間調では、白色に近く、10階調になるにしたが
って急に階調が変化するように見える。

【０００８】したがって、このようなときは、中間調の
画像濃度が、白色から10階調目まで均等に変化しなくな
り、ベタパッチ画像の濃度が適正な濃度になるように制
御しても、中間調の画像については、環境等の影響によ
り適正な階調になるとは限らない。本発明はこのような
従来の課題に鑑みてなされたもので、中間調についても
調整することができるデジタル画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかるデジタル画像形成装置では、図１に示すよう
に、デジタル画像形成前に、ベタパッチ画像を出力する
ベタパッチ画像出力手段と、像担持体上の画像を光学的
に検知する検知手段と、該検知手段の信号出力値に基づ
いて、デジタル画像形成時の像担持体に対する現像剤搬
送担持体の周速比を可変設定する周速比可変設定手段
と、を備えたデジタル画像形成装置において、前記設定
されたデジタル画像形成時の前記周速比で中間調パッチ
画像を出力する中間調パッチ画像出力手段と、前記像担
持体上を検知したときの検知手段の信号出力値に基づい
て、中間調パッチ画像の濃度が所望の濃度となるように
像担持体上の帯電電位、書き込みを行うレーザーのパワ
ーの少なくとも１つを可変制御する中間調制御手段と、
を備えた。

【００１０】請求項２の発明にかかるデジタル画像形成
装置では、前記中間調パッチ画像出力手段は、ベイヤー
タイプの閾値マトリックスを用いたディザー法による中
間調パッチ画像を出力するものであってもよい。請求項
３の発明にかかるデジタル画像形成装置では、前記中間
調パッチ画像出力手段は、ベタパッチ画像の約１／２階
調の中間調パッチ画像を出力するように構成される。

【００１１】請求項４の発明にかかるデジタル画像形成
装置では、前記中間調制御手段は、前記検知手段が中間
調パッチ画像形成領域を検知したときの信号出力値と、
検知手段がパッチ画像形成領域の周辺領域を検知したと
きの信号出力値と、の比に基づいて前記帯電電位、書き
込みレーザーパワーの少なくとも１つを可変制御する構
成である。

【００１２】請求項５の発明にかかるデジタル画像形成
装置では、中間調パッチ画像出力手段は、カラー画像の
各色毎の中間調パッチ画像を出力し、検知手段は、カラ
ー画像を各色毎に光学的に検知し、中間調制御手段は、
カラー画像の各色毎の信号出力値に基づいて像担持体上
の帯電電位、書き込みレーザーパワーの少なくとも１つ
を可変制御するように構成される。

【００１３】

【作用】上記、請求項１の発明にかかるデジタル画像形
成装置の構成によれば、デジタル画像形成前にペタパッ
チ画像を出力して光学的に検知する。そして、この信号
出力値に基づいてデジタル画像形成時の像担持体に対す
る現像剤搬送担持体の周速比が設定される。その後、設
定されたデジタル画像形成時の周速比で中間調パッチ画
像が中間調パッチ画像出力手段により出力され、検知手
段は像担持体上を光学的に検知するように検知制御手段
により制御される。そして中間調制御手段は、像担持体
の帯電電位、画像表示領域に書き込みを行う書き込みレ
ーザーのパワーの少なくとも１つを制御することによ
り、中間調パッチ画像の濃度を適正な濃度に設定する。
したがって、中間調画像からベタ画像に至るまでの全領
域の画像濃度を調整することが可能となる。

【００１４】請求項２の発明にかかるデジタル画像形成
装置の構成によれば、ベイヤータイプのディザ法では、
白色から中間調までは、階調変化に対する濃度変化量が
大きいので、中間調パッチ画像の濃度検知が容易とな
る。請求項３の発明にかかるデジタル画像形成装置の構
成によれば、中間調パッチ画像の濃度は、ベタパッチ画
像の約１／２階調で像担持体上の帯電電位、書き込みレ
ーザーパワーの変化に応じて最も変化するので、中間調
の画像濃度の調整がやり易すくなる。

【００１５】請求項４の発明にかかるデジタル画像形成
装置の構成によれば、例えば、像担持体を長期間使用し
て像担持体の表面状態が変化し、検知手段の検知信号の
ベースライン出力が変動しても、中間調パッチ画像の検
知時の信号出力値と、パッチ画像の周辺検知時の信号出
力値とは、同じように変動するため、両検知出力値の比
は、像担持体の表面状態に影響されなくなる。したがっ
て中間調パッチ画像濃度の検知精度が向上し、ベースラ
イン補正をある一定レベルに収まった段階で終了させて
も正確な中間調パッチ画像濃度の出力値が得られるよう
になる。

【００１６】請求項５の発明にかかるデジタル画像形成
装置の構成によれば、カラー画像についても、デジタル
画像形成時、適正な中間調の画像を得ることが可能とな
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図２〜図８に基づ
いて説明する。図２は、本実施例におけるデジタルカラ
ー画像形成装置の概略制御ブロック図である。図２にお
いて、通常の画像記録モードについてその動作説明を行
なう。

【００１８】矢印の方向に回転する像担持体としての感
光体ドラム１に対向して、帯電器２、現像器３、転写ロ
ーラ４、除電ブラシ５及びクリーニング部６が配設され
ている。帯電器２によって帯電した感光体ドラム１上に
露光部11から画像に応じたレーザ光が照射されると、現
像器３によって感光体ドラム１表面の照射された部分に
トナーが付着して静電潜像が顕像化される。現像器３は
一次色であるＹｅｌｌｏｗ（Ｙ），Ｍａｇｅｎｔａ
（Ｍ），Ｃｙａｎ（Ｃ），Ｂｌａｃｋ（Ｂｋ）毎に４つ
の現像剤搬送担持体としての現像スリーブ３ａ，３ｂ，
３ｃ，３ｄと現像スリーブ駆動モータ（図示せず）を有
しており、特定の色の画像を形成する際には、直流（Ｄ
Ｃ）バイアスがかけられた現像スリーブ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄの中から特定の現像スリーブに交流（ＡＣ）バ
イアスを重畳することで、現像スリーブ駆動モータによ
って回転する現像スリーブ上のトナー粒子が飛翔して感
光体ドラム１に付着し特定色の画像が形成される。二次
色についても現像スリーブ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組
み合わせによって所望の色を形成することができる。

【００１９】現像器３によって感光体ドラム１上に形成
されたトナー像が、転写ローラ４の転写位置にくると、
タイミングを制御された記録紙（図示せず）も前記転写
位置に搬送され、記録紙の裏面よりトナーとは逆極性の
転写バイアスが印加され、静電的引力の作用で感光体ド
ラム１上のトナー像が記録紙の表面に転写され、除電ブ
ラシ５が不要電位の除電を行なう。

【００２０】カラー画像の形成を行なう場合にはＹ色に
ついて帯電・露光・現像工程を行ない、Ｍ・Ｃ・Ｂｋ色
についても順次前記一連の工程を繰り返し、終了した時
点で最後に転写工程を行ない、分離爪もしくは曲率分離
等の公知の分離手段によって記録紙を感光体ドラム１か
ら分離し、定着器（図示せず）によって熱定着して装置
から排出する。そして、クリーニング部６が感光体ドラ
ム１の残留トナーをクリーニングすることで次なる記録
に備える。

【００２１】尚、現像条件は次の通りである。 (1) 感光体ドラム１の帯電電位（Ｖ_H ）：− 750Ｖ±50
Ｖ (2) 現像スリーブのＤＣバイアス電圧（Ｖ_DC）：− 650
Ｖ (3) 現像スリーブのＡＣバイアス電圧（Ｖ_AC）：1.7kＶ
_P-P (4) 現像スリーブの周波数：８ｋＨz (5) 現像剤搬送量（Ｄ_WS）：20〜30mg/cm² (6) 現像間隙：0.5mm(極間60） (7) 画像書き込み電位（Ｖ_L ）：−40〜−50Ｖ (8) 感光体ドラム1 のラインスピード：100mm/sec (9) 現像スリーブのデジタル画像形成時のラインスピー
ド：70mm/sec (10)現像スリーブのテストパッチ形成時のラインスピー
ド：70mm/sec (11)使用現像剤：２成分現像剤（Ｂk) (12)帯電量変化量：±３μＣ／ｇ（湿度20〜80％） (13)書き込みレーザーパワー：1.4 ±0.3mＶ 次に、カラーパッチ画像による画像調整を行う構成につ
いて説明する。

【００２２】カラーパッチ用画像データは予めメモリ７
に記憶されており、画像調整モード時に制御部８がメモ
リ７から各色のカラーパッチ用画像データを順次読み出
し、、露光部11に対してカラーパッチ用画像データを出
力することで、帯電した感光体ドラム１に露光が行なわ
れ、現像器３によって静電潜像が顕像化する。一方、除
電ブラシ５とクリーニング部６との間に設けられた検知
手段としての検知センサ９は図３及び図４にその概略構
成を示したように、各々40°のはさみ角をもって設置さ
れた一対のフォトダイオード（ＬＥＤ）とフォトトラン
ジスタ（ＰｔＴｒ）で構成され、カラーパッチ画像を形
成するトナー量に応じた反射光を受光するようになって
いる。尚、本実施例では、検知センサ９の各素子と感光
体ドラム１との距離を６mmに設定した。

【００２３】制御部８は、図５のフローチャートに従
い、検知センサ９から検知信号を入力し、適正なデジタ
ル画像が形成されるように感光体ドラム１に対する現像
スリーブの周速比、感光体ドラム１の帯電電位、書き込
みレーザーパワー等を制御する。次に、制御部８の動作
を図５のフローチャートに基づいて説明する。

【００２４】ステップ（図中では「Ｓ」と記してあり、
以下同様とする）１では、磁性現像剤の透磁率を検知す
る（Ｌ検）ことにより、温度、湿度、現像枚数等の現像
環境に対応して、トナー濃度が所定濃度になるように設
定する。ステップ２では、前記現像環境に応じて帯電器
２のグリッド電圧を調整し、感光体１の帯電電位Ｖ_H を
初期設定する。

【００２５】ステップ３では、露光部11の書き込みレー
ザーパワーを初期設定する。ステップ４では、ベースラ
イン補正を行う。即ち、感光体ドラム１を空回しして、
検知センサ９の検知信号値が指定ベースライン出力の±
２％になるように検知センサ９の発光素子（ＬＥＤ）の
光量を調整する。ステップ５では、感光体１にベタパッ
チ画像を形成し、この濃度を検知することにより、適正
なデジタル画像の形成条件が得られるような感光体ドラ
ム１に対する現像スリーブ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周
速比を算出する。

【００２６】このベタパッチ画像を形成して周速を設定
するには、例えば特願平６−２８０７１９号に記載され
た技術を使用すればよい。このものでは、感光体ドラム
１に対する現像スリーブの周速比を0.7 に設定してベタ
パッチ画像を感光体ドラム１上に形成し、検知センサ９
によりベタパッチ画像を検知したときの検知信号を入力
する。そして入力した検知信号に基づいて、ベタパッチ
画像のトナー付着量を算出し、周速比に応じたトナー付
着量を推定し、級数を発生させることにより算出された
トナー付着量と周速比との関係に基づいてデジタル画像
形成時の前記周速比を求めている。

【００２７】ステップ６では、算出された周速比となる
ように現像スリーブ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの回転数を
制御する。以上が適正なベタパッチ画像を得るためのプ
ロセス・コントロールの内容である。次のステップ７以
降においては、適正な中間調画像濃度を得るようにプロ
セス・コントロールを行う。

【００２８】即ち、ステップ７では、帯電電位Ｖ_H を初
期値−700 Ｖに設定する。この帯電電位Ｖ_H は、帯電器
のグリッドＶ_G を制御することにより設定される。ステ
ップ８では、中間調パッチ画像をカラーの各色毎に形成
する。中間調パッチ画像には図６に示すようなベイヤー
タイプの閾値マトリックスを使用し、８階調目の中間調
パッチ画像を形成する。ベイヤータイプの閾値マトリッ
クスには、図７に示すように、略10階調に変曲点が有る
ものの、０〜８階調までは、階調の変化が大きく、中間
調パッチ画像の階調を合わせるのに都合がよい。尚、デ
ジタル画像形成時には、ベイヤータイプのような変曲点
がなく、自然な階調となるファタニングタイプのディザ
ー法を用いる。

【００２９】このステップが中間調パッチ画像出力手段
に相当する。ステップ９では、形成された中間調パッチ
画像を検知し、その検知出力値を入力する。尚、検知出
力値Ｖ₀ は、次式に基づいた値とする。 検知出力値Ｖ₀ ＝Ｖ₁ ／Ｖ₂ 但し、Ｖ₁ ：中間調パッチ画像の検知したときの検知セ
ンサ９の出力値 Ｖ₂ ：中間調パッチ画像の周辺部を検知したときの検知
センサ９の出力値（ベースライン出力値） ・・・・・・・・・・・・(1) 次に、ステップ10→11に進み、帯電電位Ｖ_H を所定電
位、例えば10Ｖ下げ、再び、ステップ８，９を実行す
る。これを、帯電電位Ｖ_H が最終値−800 Ｖとなるまで
繰り返す。

【００３０】帯電電位Ｖ_H が最終値−800 Ｖとなったと
き、ステップ10→12に進み、検知出力値Ｖ₀ が所望の画
像濃度になっているときの帯電電位Ｖ_H を選択する。帯
電電位Ｖ_H を選択するには、帯電電圧Ｖ_H によって検知
センサ９の検知出力値Ｖ₀ が変化するため、まず、階調
と検知出力値との関係を示す図７に基づいて、８階調目
の中間調パッチ画像を検知したときの検知センサ９の検
知出力値Ｖ₀を求める。

【００３１】次に、検知センサ９の検知出力値Ｖ₀ と画
像濃度とは１対１に対応しないため、これらの値を１対
１に対応させるための図８に基づいて、検知出力値Ｖ₀
から８階調目の中間調パッチ画像の濃度を求める。検知
センサ９の検知出力値Ｖ₀ と画像濃度とが１対１に対応
しないのは、検知出力値Ｖ₀ が反射光の受光量に基づい
た値であり、画像濃度は色差計等によって検知される画
像濃度に応じた値であるからである。

【００３２】この画像濃度に基づいて、帯電電位Ｖ_H を
選択する。尚、この図７，図８のデータを、予め、メモ
リ７に各色毎に記憶しておく。そして、ステップ13で
は、感光体ドラム１の帯電電位Ｖ_H を、この選択した電
位に固定する。尚、かぶり、キャリア付着等により、帯
電電位Ｖ_H のみで制御しきれないときは、書き込みレー
ザーパワーを可変制御してレーザビーム等の露光量を可
変する。

【００３３】このステップ12，13が、中間調制御手段に
相当する。かかる構成によれば、感光体ドラム１に対す
る現像スリーブの周速比が、適正なベタパッチ画像が形
成されるように設定された後、形成された８階調中間調
パッチ画像の検知出力値に基づいて、感光ドラム１の帯
電電位、書き込みレーザーパワーを制御することによ
り、中間調からベタ画像に至るまで、黒色も含むカラー
画像の全領域を適正に調整することができる。

【００３４】また、ディザー法による閾値マトリックス
には、白色から中間調まで、階調変化に対する濃度変化
量が大きいベイヤータイプのものを使用するため、中間
調パッチ画像の濃度検知が容易となる。また、カラーの
各色毎のベタパッチ画像の１／２階調である８階調目の
画像を形成し、この階調のパッチ画像の濃度が、感光体
ドラム１上の帯電電位Ｖ_H 、書き込みレーザーパワーの
変化に応じて最も変化するので、中間調の画像濃度の調
整がやり易すくなる。

【００３５】また、検知センサ９の検知出力値Ｖ₀ を中
間調パッチ画像の周辺部を検知したときの出力値とベー
スライン出力値との比としたので、感光ドラム１の表面
状態、ベースライン出力値の変動の影響を受けないで、
正確な中間調パッチ画像濃度の出力値が得られるように
なる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかるデジタル画像形成装置では、中間調画像からベタ
画像に至るまでの全領域の画像濃度を調整することがで
きる。請求項２の発明にかかるデジタル画像形成装置で
は、中間調パッチ画像の濃度検知が容易となる。

【００３７】請求項３の発明にかかるデジタル画像形成
装置では、中間調の画像濃度の調整がやり易すくなる。
請求項４の発明にかかるデジタル画像形成装置では、正
確な中間調パッチ画像濃度の出力値が得られるようにな
る。請求項５の発明にかかるデジタル画像形成装置で
は、カラー画像についても、デジタル画像形成時、適正
な中間調の画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】本発明の一実施例におけるデジタルカラー画像
形成装置の概略制御ブロック図。

【図３】図２の検知センサの概略構成図。

【図４】図２の制御部の動作を示すフローチャート。

【図５】検知信号値とトナー付着量の関係を示す図。

【図６】ディザー法のBayer typeの閾値マトリックスを
示す図。

【図７】階調と検知出力との関係を示す図。

【図８】検知出力と画像濃度との関係を示す図。

【図９】ディザー法のFattening typeの閾値マトリック
スを示す図

【図10】Ｌａｂ表色系の色空間を示す図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ３ 現像器 ７ メモリ ８ 制御部 ９ 検知センサ １０ カラーパッチ画像検知回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル画像形成前に、ベタパッチ画像を
   出力するベタパッチ画像出力手段と、像担持体上の画像
   を光学的に検知する検知手段と、該検知手段の信号出力
   値に基づいて、デジタル画像形成時の像担持体に対する
   現像剤搬送担持体の周速比を可変設定する周速比可変設
   定手段と、を備えたデジタル画像形成装置において、 前記設定されたデジタル画像形成時の前記周速比で中間
   調パッチ画像を出力する中間調パッチ画像出力手段と、 前記像担持体上を検知したときの検知手段の信号出力値
   に基づいて、中間調パッチ画像の濃度が所望の濃度とな
   るように像担持体上の帯電電位、書き込みを行うレーザ
   ーのパワーの少なくとも１つを可変制御する中間調制御
   手段と、を備えたことを特徴とするデジタル画像形成装
   置。
2. 【請求項２】前記中間調パッチ画像出力手段は、ベイヤ
   ータイプの閾値マトリックスを用いたディザー法による
   中間調パッチ画像を出力するものであることを特徴とす
   る請求項１に記載のデジタル画像形成装置。
3. 【請求項３】前記中間調パッチ画像出力手段は、ベタパ
   ッチ画像の約１／２階調の中間調パッチ画像を出力する
   ように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載のデジタル画像形成装置。
4. 【請求項４】前記中間調制御手段は、前記検知手段が中
   間調パッチ画像形成領域を検知したときの信号出力値
   と、検知手段がパッチ画像形成領域の周辺領域を検知し
   たときの信号出力値と、の比に基づいて前記帯電電位、
   書き込みレーザーパワーの少なくとも１つを可変制御す
   る構成であることを特徴とする請求項１〜請求項３のい
   ずれか１つに記載のデジタル画像形成装置。
5. 【請求項５】中間調パッチ画像出力手段は、カラー画像
   の各色毎の中間調パッチ画像を出力し、検知手段は、カ
   ラー画像を各色毎に光学的に検知し、中間調制御手段
   は、カラー画像の各色毎の信号出力値に基づいて像担持
   体上の帯電電位、書き込みレーザーパワーの少なくとも
   １つを可変制御するように構成されたことを特徴とする
   請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のデジタル画
   像形成装置。