(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式により複数色の色材を利用してカラーの階調画像を形成する画像形成装置であって、
感光ドラムと、
前記感光ドラムを帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された前記感光ドラムを走査露光する半導体レーザと、
入力されたデジタル画像信号に対応するパルス幅変調信号を、前記半導体レーザを駆動するレーザドライバに対して出力する変調手段と、
前記半導体レーザにより前記パルス幅変調信号に基づいて形成された潜像を現像する、各々色の異なる複数の現像手段と、
前記感光ドラムの表面電位を測定する測定手段と、
前記各々色の異なる複数の現像手段により現像されて形成された色成分毎の画像を合成することにより前記カラーの階調画像を形成する転写手段と、
前記帯電手段により第一の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記半導体レーザの発光パルスレベルを最小にして走査露光したときの前記感光ドラムの表面電位と、前記第一の電位とは異なる第二の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記発光パルスレベルを最小にして走査露光したときの前記感光ドラムの表面電位とを前記測定手段により測定した測定結果に基づいて前記感光ドラムの表面電位を目標電位にするための前記帯電手段の第三の電位を決定し、前記帯電手段により前記第三の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記半導体レーザによりパルス幅を複数回にわたって変化させながら走査してその度に前記感光ドラムの表面電位を前記測定手段により測定した測定結果に基づいてパルス幅と前記感光ドラムの表面電位との関係を示すパルス幅・表面電位曲線を求め、前記パルス幅・表面電位曲線に基づいて前記目標電位に対して設定する前記現像手段の現像バイアスと前記パルス幅・表面電位曲線における表面電位との差分が前記色成分毎に所定値になるパルス幅を最大パルス幅として前記色成分毎に決定する制御手段と、を備え、
前記カラーの階調画像を形成する場合、前記制御手段は前記目標電位と前記第三の電位を前記色成分毎に一定にし、かつ前記変調手段は前記最大パルス幅を前記色成分毎に切り替えて前記パルス幅変調信号を出力することで前記カラーの階調画像を形成する、ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、複数色の色材を利用してカラーの階調画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、画像形成装置の概略構成を示す図である。図２は、図３に示す画像形成装置における画像処理部の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、電子写真方式のデジタル複写機に関する。
【０００３】
不図示のコピーキーが押下されると、リーダ部１０１において、原稿台ガラス３１上に載置された原稿３０を露光ランプ３２により走査露光する。そして、原稿３０からの反射光像をＣＣＤ等のフルカラーセンサ３４に集光し、該反射光像を色成分（ＲＧＢ）毎の画像信号に変換する。このフルカラーセンサ３４は、原稿３０に係る画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号（画像信号）を発生する。
【０００４】
図２において、フルカラーセンサ３４から出力されたＲＧＢの画像信号は、アナログ信号処理部２０１に入力されてゲインやオフセットが調整された後、Ａ／Ｄ変換部２０２で各色成分毎に、例えば８ｂｉｔ（０〜２５５レベル：２５６階調）のＲＧＢデジタル信号に変換される。そして、シェーディング補正部２０３において、色毎に基準白色板１０６を読み取った信号を用いて、一列に並んだＣＣＤのセンサセル群の各々の感度バラツキを無くすために、各々のＣＣＤセンサセルに対応させてゲインを最適化して画像信号を補正する公知のシェーディング補正が施される。
【０００５】
ラインディレイ部２０４は、シェーディング補正部２０３から出力された画像信号に係る画像の空間的ずれを補正する。この空間的ずれは、フルカラーセンサ３４の各ラインセンサが、副走査方向に、互いに所定の距離を隔てて配置されているために生じる。具体的には、Ｂの色成分信号を基準として、Ｒ及びＧの各色成分信号を副走査方向にライン遅延させ、３つの色成分信号の位相を同期させる。
【０００６】
入力マスキング部２０５は、ラインディレイ部２０４から出力された画像信号の色空間を数式（１）に示すようなマトリクス演算によりＮＴＳＣの標準色空間に変換する。フルカラーセンサ３４から出力された各色成分信号の色空間は、各色成分のフィルタの分光特性で決定される。入力マスキング部２０５は、この色空間をＮＴＳＣの標準色空間に変換する。
【０００７】
【数１】
0004058162.tif 000002
【０００８】
・・・（１）
ただし、Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ：出力画像信号
Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ：入力画像信号
ＬＯＧ変換部２０６は、例えばＲＯＭ等からなるルックアップテーブル（ＬＵＴ）で構成され、入力マスキング部２０５から出力されたＲＧＢ輝度信号をＣＭＹ濃度信号に変換する。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（不図示）が入力マスキング部２０５の出力から制御信号ＵＣＲ，ＦＩＬＴＥＲ，ＳＥＮなどを生成するための要する期間（ライン遅延）分だけ、ＬＯＧ変換部２０６から出力された画像信号を遅延させる。
【０００９】
マスキング・ＵＣＲ部２０８は、ライン遅延メモリ２０７から出力された画像信号から黒成分信号Ｋを抽出し、さらに、プリンタ部１０２の記録色材の色濁りを補正するマトリクス演算をＹＭＣＫ画像信号に施して、リーダ部１０１の各読み取り動作毎にＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ順に例えば８ｂｉｔの色成分画像信号を出力する。なお、マトリクス演算に使用するマトリクス係数は、ＣＰＵ２１４によって設定される。
【００１０】
出力フィルタ（空間フィルタ処理部）２１０は、ＣＰＵ２１４からの制御信号に従って、マスキング・ＵＣＲ部２０８から出力された画像信号にエッジ強調またはスムージング処理を施す。
【００１１】
ＬＵＴ２１１は、原画像の濃度と出力画像の濃度とを一致させるためのもので、例えばＲＡＭなどで構成され、その変換テーブルは、ＣＰＵ２１４によって設定される。パルス幅変調回路（ＰＷＭ）２１２は、入力された画像信号のレベルに対応するパルス幅のパルス信号（パルス幅変調信号）を出力し、そのパルス信号はレーザ４２を駆動するレーザドライバ４１に入力される。
【００１２】
図９は、パルス幅変調回路（ＰＷＭ）２１２、レーザドライバ４１及びレーザ４２の詳細な構成を示す。パルス幅変調回路（ＰＷＭ）２１２は、三角波発生回路５１、Ｄ／Ａ変換回路５２及びコンパレータ５３からなり、三角波発生回路５１が発生する三角波と、例えば８ｂｉｔの画像信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換回路５２の出力とを一画素毎にコンパレータ５３で比較することによりパルス幅変調を行う。
【００１３】
図１４は、パルス幅変調の具体例を示す図である。コンパレータ５３は、三角波とＤ／Ａ変換回路５２の出力とを比較し、Ｄ／Ａ変換回路５２の出力電圧の方が三角波の電圧より高い期間はＨ、低い期間はＬで構成されるパルスを出力する。
【００１４】
Ｄ／Ａ変換回路５２に入力される画像データが０〜２５５レベルの２５６階調の画像データとすると、入力画像データのレベルが２５５であれば、図１４の”Ｃ−１”のように、Ｄ／Ａ変換回路５２の出力電圧が一画素の全期間において三角波の電圧より大きいため、コンパレータ５３の出力は一画素の全期間においてＨ（レーザＯＮ）となる。また、入力画像データのレベルが０であれば、図１４の”Ｃ−２”のように、Ｄ／Ａ変換回路５２の出力電圧が一画素の全期間において三角波の電圧より小さいため、コンパレータ５３の出力は一画素の全期間においてＬ（レーザＯＦＦ）となる。また、入力画像データのレベルが１２８であれば、図１４の”Ｃ−３”のように、Ｄ／Ａ変換回路５２の出力電圧が三角波の電圧より大きい期間のみ、コンパレータ５３の出力はＨ（レーザＯＮ）となる。
【００１５】
コンパレータ５３の出力（ＰＷＭ信号）は、レーザ制御部のレーザドライバ５５に入力され、レーザドライバ５５はＰＷＭ信号がＨの時のみレーザ５２を点灯させる。
【００１６】
半導体レーザ４２から出力されたレーザ光Ｅは、回転多面鏡３ａによって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ３ｂを通過し、固定ミラー３ｃによって感光ドラム（像担持体）１の方向に指向され、該感光ドラム１上にスポット結像される。このようにして、レーザ光Ｅは、感光ドラム１の回転軸と略平行な方向（主走査方向）に該感光ドラム１を走査する。この走査を感光ドラム１を回転させながら、即ち副走査しながら繰り返すことにより、感光ドラム１に静電潜像が形成される。
【００１７】
感光ドラム１は、アモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転自在に保持されている。感光ドラム１の周囲には、前露光ランプ１１、帯電手段としてのコロナ帯電器２、レーザ露光光学系３、表面電位センサ１２、色の異なる４個の現像器４ｙ，４ｃ，４ｍ，４ｂｋ、感光ドラム１上の光量を検知する光量検知部１３、転写装置５及びクリーニング装置６が配置されている。
【００１８】
画像形成の際、感光ドラム１は、矢印方向に回転され、前露光ランプ１１で均一に除電を受けた後に一次帯電器２により一様に帯電される。その後、画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｅで走査露光され、これによって画像信号に対応した静電潜像が形成される。
【００１９】
次いで、感光ドラム１上の静電潜像は、該当する現像器により、トナーとキャリアからなる二成分現像剤によって反転現像され、感光ドラム１上に樹脂を基体とした負に帯電された可視画像（トナー像）が形成される。現像器は、偏心カム２４ｙ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｂｋの動作により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム１に接近するように構成されている。ここで、反転現像とは、感光ドラム１上の露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。
【００２０】
更に、記録材カセット７より搬送系及び転写装置５を介して感光ドラム１と対向した位置に供給された記録材に対して感光ドラム１上のトナー像を転写する。転写装置５は、本例では記録材担持体としての転写ドラム５ａ、転写手段としての転写ブラシ帯電器５ｂ、記録材を静電吸着させるための吸着ブラシ帯電器５ｃと対向する吸着ローラ５ｇ、内側帯電器５ｄ、外側帯電器５ｅ、転写剥がれセンサ５ｈを有し、回転駆動されるように軸支された転写ドラム５ａの周面開口域には誘電体から成る記録材担持シート５ｆを円筒状に一体的に張設している。記録材担持シート５ｆはポリカーボネード等の誘電体シートを使用している。
【００２１】
この転写ドラム５ａの回転に伴って感光ドラム１上のトナー像は、転写ブラシ帯電器５ｂにより記録材担持シート５ｆに担時された記録材上に転写される。こうして記録材に所望数の色のトナー像の転写が完了しフルカラー画像が形成されると、記録材を転写ドラム５ａから分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂ及び分離帯電器５ｈの作動させて分離し、熱ローラ定着器９を介してトレイ１０に排紙される。
【００２２】
他方、転写後の感光ドラム１は、表面の残留トナーをクリーニングブレード６ａとスクイシートからなるクリーニング装置６で清掃され、再度画像形成工程に供される。
【００２３】
また、転写ドラム５ａの記録材担時シート５ｆ上の粉体の飛散付着、記録材上のオイルの付着等を防止するために、ファーブラシ１４と、記録材担時シート５ｆを介してファーブラシ１４に対向するバックアップブラシ１５とにより清掃を行なう。このような清掃は、画像形成前もしくは後に行ない、ジャム（紙詰まり）発生時には随時行なう。
【００２４】
次に、コントラスト電位からグリッド電位（一次帯電器２の電位）及び現像バイアス電位を求める方法（電位制御）について述べる。
【００２５】
図４は、グリッド電位と感光ドラム１の表面電位との関係を示す図である。図５は、電位制御の流れを示すフローチャートである。
【００２６】
まず、グリッド電位をＶｇ１＝−３００Ｖに設定して（Ｓ２０１）、半導体レーザ４２の発光パルスレベルを最小にして走査した時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄ、半導体レーザ４２の発光パルスレベルを最大にした時の感光ドラム１の表面電位Ｖｌを表面電位計１２で測定する（Ｓ２０２，Ｓ２０３）。同様に、グリッド電位をＶｇ２＝−５００Ｖ、Ｖｇ３＝−７００Ｖに設定した時のＶｄ及びＶｌを夫々測定する（Ｓ２０４〜Ｓ２１５）。
【００２７】
次いで、グリッド電位が−３００Ｖ、−５００Ｖ、−７００Ｖでの測定結果に基づいて、補間、外挿によりグリッド電位と感光ドラム１の表面電位の関係（電位データ）を求める（Ｓ２１６，Ｓ２１７）。
【００２８】
この電位データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。この電位測定制御は、サーミスタ９ａで検知された熱ローラ定着器９の定着ローラの温度が、画像形成装置の主電源投入時に１３０℃以下であった場合であって、その後に定着可能な温度（１７０℃）に達した後、及び所定時間の経過の都度夫々実行される。
【００２９】
感光ドラム１の表面電位Ｖｄから画像上にカブリトナーが付着しないように設定されたＶｂａｃｋ（ここでは、１５０Ｖ）の差を設けて現像バイアスＶｄｃを設定する。なお、Ｖｂａｃｋが７０Ｖ以下になるとカブリ現象が発生し、Ｖｂａｃｋが１８０Ｖ以上になると感光ドラム１にキャリアが付着する現象が発生する。Ｖｃｏｎｔは現像バイアスＶｄｃとＶｌの差分電圧である。
【００３０】
画像形成時に要求されるコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ＋Ｖｂａｃｋ）を設定するためには、環境センサ１８で検知された装置内の温度及び湿度から水分量を計算し、水分量とコントラスト電位との関係を示す第１テーブルを参照して、計算で求めた水分量（装置内の水分量）に対応する必要なコントラスト電位を決定する。表１は、マゼンタ用の第１テーブルの一例である。
【００３１】
【表１】
0004058162.tif 000003
【００３２】
環境センサ１８から出力される温度信号（Ｔ）と湿度信号（Ｈ）とに基づいて、ＣＰＵ（不図示）は、空気中の水分量（Ｗ）を算出する。空気中の水分量とは、空気１ｋｇ中に含まれる水分の重さ（ｇ）であり、絶対的な数値である。これは次の数式（２）及び（３）に従って求められる。
【００３３】
Ｈ＝Ｐ／Ｐｓ×１００（％）  ・・・（２）
Ｗ＝０．６２２×Ｐ／（π−Ｐ）×１０００  ・・・（３）
ただし、Ｈ：相対湿度（％）
Ｐ：水蒸気分圧（mmHg）
Ｐｓ：飽和水蒸気圧（mmHg）
π：全圧（通常７６０mmHg）
具体的には、まず、数式（２）に従ってＰを求める。Ｐｓは、メモリ（不図示）内にある第２テーブル（ＴとＰｓの関係を示すテーブル）のＴ信号を参照することにより呼び出す。次に、数式（２）で求めたＰを数式（３）式に代入してＷを求める。例えば、Ｔ＝３０℃、Ｈ＝８０％の場合は、Ｗ＝２１．６（ｇ／ｋｇ）となる。
【００３４】
次に、マゼンタ用の第１テーブルを参照し、数式（３）で求めたＷに対応する最適のコントラスト電位を求める。他の色に関しても、夫々他の色に関する第１テーブルを参照することにより最適のコントラスト電位が求められる。
【００３５】
このコントラスト電位と、図４に示す感光ドラム１の表面電位とグリッド電位との関係より、必要なグリッド電位と現像バイアス電位を算出するができる。ここで、グリッド電位が−５００Ｖ以下の時は、グリッド電圧が−３００Ｖでのデータと−５００Ｖでのデータとから補間されたデータを利用し、グリッド電圧が−５００Ｖ以上の時は、グリッド電圧が−５００Ｖでのデータと−７００Ｖでのデータとから補間されたデータを用いる。
【００３６】
以上の制御が終了したら、「コピーできます」のメッセージを操作パネル（不図示）上に表示し、コピー可能な状態になる。
【００３７】
コピー動作時は、上記の方法で算出したコントラスト電位の設定により、安定した出力画像が保証さる。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、４色について異なるコントラスト電位を設定すると、色を切り換える際にカブリやキャリア付着が発生するという問題がある。水分量１０．５２ｇの場合を一例として、この問題を論じる。表２は、水分量が１０．５２ｇである場合の各色のコントラスト電位を示す。また、表３は、前述の電位測定制御による測定データ（図４参照）を示す。
【００３９】
【表２】
0004058162.tif 000004
【００４０】
【００４１】
【表３】
0004058162.tif 000005
【００４２】
図６及び表４は、表２及び表３より求めた各色の画像を形成する際の感光ドラム１の表面電位及び現像バイアスを示している。なお、従来例で述べている画像形成装置では、大径の感光ドラムを採用しているため、現像位置における暗減衰の補正を行なっており、ここでは現像器間における暗減衰をＶｄ、Ｖｌともに５Ｖ程度として算出している。
【００４３】
【表４】
0004058162.tif 000006
【００４４】
グリッド電位を切り換える際には、図７に示すシーケンスのように、潜像の先後端における現像の保証（α，ε）、グリッド電位の切り換え時間（γ）、現像器を感光ドラムに近づけたり、離したりすることによる潜像への影響を排除するための時間（β＋γ＋δ）が必要である。
【００４５】
また、図７に示すハッチング領域の部分において、Ｖｂａｃｋが７０Ｖ以下になったり、逆に１８０Ｖ以上になったりする。その結果、前述のカブリやキャリア付着の問題が発生する。カブリは画像汚れ、キャリア付着は記録材の吸着不良という問題を引き起す。
【００４６】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、カブリやキャリア付着を低減することを目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式により複数色の色材を利用してカラーの階調画像を形成する画像形成装置であって、感光ドラムと、前記感光ドラムを帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記感光ドラムを走査露光する半導体レーザと、入力されたデジタル画像信号に対応するパルス幅変調信号を、前記半導体レーザを駆動するレーザドライバに対して出力する変調手段と、前記半導体レーザにより前記パルス幅変調信号に基づいて形成された潜像を現像する、各々色の異なる複数の現像手段と、前記感光ドラムの表面電位を測定する測定手段と、前記各々色の異なる複数の現像手段により現像されて形成された色成分毎の画像を合成することにより前記カラーの階調画像を形成する転写手段と、前記帯電手段により第一の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記半導体レーザの発光パルスレベルを最小にして走査露光したときの前記感光ドラムの表面電位と、前記第一の電位とは異なる第二の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記発光パルスレベルを最小にして走査露光したときの前記感光ドラムの表面電位とを前記測定手段により測定した測定結果に基づいて前記感光ドラムの表面電位を目標電位にするための前記帯電手段の第三の電位を決定し、前記帯電手段により前記第三の電位で前記感光ドラムを帯電させ前記半導体レーザによりパルス幅を複数回にわたって変化させながら走査してその度に前記感光ドラムの表面電位を前記測定手段により測定した測定結果に基づいてパルス幅と前記感光ドラムの表面電位との関係を示すパルス幅・表面電位曲線を求め、前記パルス幅・表面電位曲線に基づいて前記目標電位に対して設定する前記現像手段の現像バイアスと前記パルス幅・表面電位曲線における表面電位との差分が前記色成分毎に所定値になるパルス幅を最大パルス幅として前記色成分毎に決定する制御手段と、を備え、前記カラーの階調画像を形成する場合、前記制御手段は前記目標電位と前記第三の電位を前記色成分毎に一定にし、かつ前記変調手段は前記最大パルス幅を前記色成分毎に切り替えて前記パルス幅変調信号を出力することで前記カラーの階調画像を形成する、ことを特徴とする。
【００４８】
本発明の好適な実施形態に係る画像形成装置は、複数色の色材を利用して電子写真方式によりカラーの階調画像を形成する画像形成装置であって、各色成分のデジタル画像信号をパルス幅変調してパルス幅変調信号を出力する変調手段と、パルス幅変調信号に基づいて各色成分の画像を形成し、これを合成することによりカラーの階調画像を形成する画像形成手段とを備え、前記変調手段は、各色成分毎に最大パルス幅が決定されたパルス幅変調信号を出力することを特徴とする。
上記の画像形成装置において、前記変調手段は、周期信号を発生する発生手段と、デジタル画像信号をアナログ画像信号に変換するＤＡ変換手段と、色成分毎に決定された最大パルス幅に対応させてアナログ画像信号の電圧値を変換する変換手段と、前記発生手段から出力される周期信号の電圧値と前記変換手段から出力される信号の電圧値とを比較することにより、最大パルス幅が規定されたパルス幅変調信号を生成する比較手段とを有することが好ましい。
【００４９】
上記の画像形成装置において、前記変調手段は、色成分毎に決定された最大パルス幅に対応する波高値を有する周期信号を発生する発生手段と、デジタル画像信号をアナログ画像信号に変換するＤＡ変換手段と、前記発生手段から出力される周期信号の電圧値とアナログ画像信号の電圧値とを比較することにより、最大パルス幅が規定されたパルス幅変調信号を生成する比較手段とを有することを特徴とする。
【００５０】
上記の画像形成装置において、前記変調手段は、各色成分について最小パルス幅が略等しいパルス幅変調信号を出力することが好ましい。
【００５１】
上記の画像形成装置において、色成分毎に最大パルス幅を決定する決定手段を更に備えることが好ましい。
【００５２】
上記の画像形成装置において、前記画像形成手段は、像但持体と、静電潜像の形成に先立って前記像但持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、パルス幅変調信号に基づいて発光体を駆動して像但持体を露光する露光手段とを有し、前記決定手段は、前記像但持体の表面電位を計測する計測手段と、所定のパルス幅のパルス幅変調信号を前記露光手段に供給して前記像但持体を露光させて、その後、前記像但持体の表面電位を前記計測手段に計測させて、その計測結果に基づいてパルス幅と前記像但持体の表面電位との関係を確認する確認手段とを有し、パルス幅と前記像但持体の表面電位との関係に基づいて色成分毎に最大パルス幅を決定することが好ましい。
【００５３】
上記の画像形成装置において、前記帯電手段は、各色成分について略同一の電位に前記像但持体を帯電させることが好ましい。
【００５４】
上記の画像形成装置において、前記発生手段は、前記周期信号として、所定の周期を有する三角波を発生することが好ましい。
【００５５】
本発明に係る画像形成装置は、複数色の色材を利用して電子写真方式によりカラーの階調画像を形成する画像形成方法であって、各色成分毎にパルス幅変調信号の最大パルス幅を決定する決定工程と、各色成分の画像情報を前記決定工程による決定に従ってパルス幅変調し、そのパルス幅変調信号に基づいて各色成分の画像を形成し、これを合成することによりカラーの階調画像を形成する画像形成工程とを有することを特徴とする。
【００５６】
上記の画像形成装置において、前記画像形成工程では、色成分毎に決定された最大パルス幅に対応させて画像信号の電圧値を変換し、変換した電圧値と所定の周期信号の電圧値とを比較することにより、最大パルス幅が規定されたパルス幅変調信号を生成することが好ましい。
【００５７】
上記の画像形成装置において、前記画像形成工程では、色成分毎に決定された最大パルス幅に対応する波高値を有する周期信号を発生し、該周期信号の電圧値と画像信号の電圧値とを比較することにより、最大パルス幅が規定されたパルス幅変調信号を生成することが好ましい。
【００５８】
本発明の他の側面に係る画像形成装置は、カラー画像信号を構成し、画素毎に複数ビットで表された第１の色成分信号と第２の色成分信号とを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された前記第１及び第２の色成分信号を、所定周期のパターン信号と比較してパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、前記パルス幅変調信号生成手段により生成されたパルス幅変調信号に基づいてカラー画像を形成する画像形成手段とを有し、前記パルス幅変調信号生成手段が生成するパルス幅変調信号は、前記第１の色成分と前記第２の色成分とで発生可能な最大パルス幅が異なるように、前記パターン信号と前記色成分信号との相対的な信号レベルを前記第１の色成分信号と前記第２の色成分信号とで異ならせることを特徴とする。
【００５９】
上記の画像形成装置において、前記パターン信号と前記色成分信号との相対的信号レベルを前記第１の色成分信号と前記第２の色成分信号とで異ならせるために、前記第１の色成分信号に使用されるパターン信号と前記第２の色成分信号に使用されるパターン信号とは振幅値が異なることが好ましい。
【００６０】
上記の画像形成装置において、前記パターン信号と前記色成分信号との相対的信号レベルを前記第１の色成分信号と前記第２の色成分信号とで異ならせるために、前記色成分信号の信号レベルを補正する補正手段を有することが好ましい。
【００６１】
上記の画像形成装置において、前記画像形成手段は、前記第１の色成分信号と第２の色成分信号の画像形成時とでプロセス条件を異ならせることが好ましい。
【００６２】
本発明の他の側面に係る画像形成方法は、カラー画像信号を構成し、画素毎に複数ビットで表された第１の色成分信号と第２の色成分信号とを入力する入力工程と、前記入力された前記第１及び第２の色成分信号を、所定周期のパターン信号と比較してパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成工程と、前記生成されたパルス幅変調信号に基づいてカラー画像を形成する画像形成工程とを有し、前記パルス幅変調信号生成工程で生成するパルス幅変調信号は、前記第１の色成分と前記第２の色成分とで発生可能な最大パルス幅が異なるように、前記パターン信号と前記色成分信号との相対的な信号レベルを前記第１の色成分信号と前記第２の色成分信号とで異ならせることを特徴とする。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、ここでは、上記の画像形成装置との相違点に関してのみ説明する。
【００６４】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るパルス幅変調回路の回路構成を示す図である。図１１は、本発明の好適な実施の形態に係る電位制御の流れを示すフローチャートである。この実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示すパルス幅変調回路により図９に示すパルス幅変調回路を置き換え、図５に示す電位制御を図１１に示す電位制御により置き換えたものである。
【００６５】
以下、この実施の形態に係る画像形成装置における電位制御を説明する。
【００６６】
この実施の形態では、全ての色（イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）について、半導体レーザ４２の発光パルスレベルを最小にして露光した時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄ及び現像バイアスＶｄｃを色に拘らず一定にする。ここで、Ｖｄの目標電位を−７００Ｖにし、Ｖｂａｃｋをカブリやキャリア付着が起こらないように７０Ｖ〜１８０Ｖにするために現像バイアスＶｄｃを−５５０Ｖに設定する。
【００６７】
まず、グリッド電位ＶｇをＶｇ１（＝−６００Ｖ）に設定して（Ｓ１０１）、半導体レーザ４２の発光パルスレベルを最小にして走査した時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄを表面電位計１２で測定する（Ｓ１０２）。同様に、グリッド電位ＶｇをＶｇ２（＝−８００Ｖ）に設定して（Ｓ１０３）、半導体レーザ４２の発光パルスレベルを最小にして走査した時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄを表面電位計１２で測定する（Ｓ１０４）。
【００６８】
次いで、Ｖｄを目標電圧である−７００Ｖにするためのグリッド電位Ｖｇを決定し設定する（Ｓ１０５）。具体的には、グリッド電位Ｖｇが−６００Ｖの時のＶｄと、グリッド電位Ｖｇが−８００Ｖの時のＶｄとに基づいて、補間、外挿によりグリッド電位ＶｇとＶｄとの関係を求める。図８は、このようにして求めたグリッド電位ＶｇとＶｄとの関係を示す図である。図８に示す例では、Ｖｄを目標電位である−７００Ｖにするために、全ての色に関してグリッド電位Ｖｇを−７００Ｖにすればよいことがわかる。
【００６９】
次いで、図１２に示すように、レーザドライバ４１に供給するパルス信号のパルス幅を最大パルス幅（三角波の１周期）の４０％に設定して半導体レーザ４２を駆動しながら感光ドラム１上でレーザを走査する（Ｓ１０６）。そして、感光ドラム１の表面電位を表面電位計１２で測定する（Ｓ１０７）。同様にして、図１２に示すように、レーザドライバ４１に供給するパルス信号のパルス幅を最大パルス幅の６０％に設定して半導体レーザ４２を駆動しながら感光ドラム１上でレーザを走査し（Ｓ１０８）、感光ドラム１の表面電位を表面電位計１２で測定する（Ｓ１０９）。また、同様にして、図１２に示すように、レーザドライバ４１に供給するパルス信号のパルス幅を最大パルス幅の８０％に設定して半導体レーザ４２を駆動しながら感光ドラム１上でレーザを走査し（Ｓ１１０）、感光ドラム１の表面電位を表面電位計１２で測定する（Ｓ１１１）。
【００７０】
次いで、上記のようにして計算した感光ドラム１の表面電位のデータに基づいて、各色について、レーザドライバ４１に供給するパルス信号の最大パルスを環境に応じて決定する（Ｓ１１２）。具体的には、パルス幅が最大パルス幅の４０％、６０％及び８０％における感光ドラム１の表面電位のデータに基づいて、補間、外挿により、パルス幅と感光ドラム１の表面電位の関係を求める。図１３は、上記のようにして求めたパルス幅と感光ドラム１の表面電位の関係を示す図である。以下では、この関係を示す曲線をパルス幅・表面電位曲線（図中１３０）という。
【００７１】
例えば、表１及び表２に一例を示すように、色毎及び環境毎に適正なＶｃｏｎｔが決定される。したがって、図１３に示すパルス幅・表面電位曲線における表面電位と現像バイアスＶｄｃとの差分、即ちＶｃｏｎｔが色及び環境に適合したＶｃｏｎｔになるパルス幅を当該色及び環境における最大パルス幅とすればよい。ここで、前述のように、環境は環境センサ１８により計測される。また、この実施の形態に係る画像形成装置では、全ての色についてＶｄ及びＶｇを一定にするため、最小パルス幅は、色や環境に拘らず一定である。
【００７２】
図１０は、特定の環境における各色についての感光ドラム１の表面電位を示す図である。なお、図中、Ｘ−ＶＩは、Ｘ（＝Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）色についてのＶＩを意味し、Ｘ−Ｖｄｃは、Ｘ色についてのＶｄｃを意味し、Ｘ−Ｖｄは、Ｘ色についてのＶｄを意味する。各色についてのＶＩは、前述のように、最大パルス幅を調整することにより調整される。
【００７３】
以上のように、色に拘らずグリッド電位Ｖｇを一定にすると共にＶｄを一定にし、色の切り換えの際にＶｂａｃｋが許容範囲（例えば、７０〜１８０Ｖ）を外れることをなくし、カブリやキャリア付着を防止することができる。
【００７４】
次に、色毎に環境に応じて決定した最大パルス幅に従って、図１にパルス幅変調回路２１２を設定する方法を説明する。
【００７５】
図１に示す本発明の好適な実施の形態に係るパルス幅変調回路２１２は、三角波発生回路６１と、Ｄ／Ａ変換回路６２と、コンパレータ６３と、電圧変換回路６４と、基準電圧発生回路６８とを有する。なお、この実施の形態においては、パルス幅変調回路２１２は、２５６階調（８ビット）の画像信号を入力し、２５６階調のパルス信号をレーザドライバ４１に供給する。
【００７６】
三角波発生回路６１は、画像信号の周期と同周期の三角波を発生し、コンパレータ６３の一方の入力端子に供給する。この三角波は、例えば、図１２に示す三角波と同様である。Ｄ／Ａ変換回路６２は、例えば８ｂｉｔの画像信号をＤ／Ａ変換し、電圧変換回路６４のＡ端子に供給する。基準電圧発生回路６８は、電圧変換回路６４のＢ端子に基準電圧を供給する。この基準電圧は、最小パルス幅を決定する電圧であり、常に一定である。
【００７７】
電圧変換回路６４は、ＣＰＵ６５から供給される例えば８ビットの制御データ（最大パルス幅を設定するためのデータ）に基づいて設定される倍率をＤ／Ａ変換回路６２の出力（Ａ端子の電圧）に乗じ、その結果にＢ端子の電位を加えてコンパレータ６３に供給する。
【００７８】
なお、ＣＰＵ６５は、図１１のフローのＳ１０１〜Ｓ１１２に示す処理を制御した後に、各色の画像の形成に先立って、該当する色についての最大パルス幅（Ｓ１１２で決定した最大パルス幅）に対応する制御データを電圧変換回路６４に供給し、これにより倍率、即ち、電圧変換回路６４の出力電位の範囲（最大パルス幅）を設定する。
【００７９】
具体例を挙げると、電圧変換回路６４は、例えば次のように動作する。
（１）制御データが００ｈ（ｈは１６進を示す）であれば、電圧変換回路６４は、［（Ａ端子の電位）×２５５／２５５×１００％＋（Ｂ端子の電位）］に相当する電位をコンパレータ６３に供給する。
（２）制御データが８０ｈであれば、電圧変換回路６４は、［（Ａ端子の電位）×１２７／２５５×１００％＋（Ｂ端子の電位）］に相当する電位をコンパレータ６３に供給する。
（３）制御データがＦＦｈであれば、電圧変換回路６４は、［（Ａ端子の電位）×０／２５５×１００％＋（Ｂ端子の電位）］に相当する電位をコンパレータ６３に供給する。
【００８０】
即ち、電圧変換回路６４は、制御データをＣ（１０進数）とすると、［（Ａ端子の電位）×（２５５−Ｃ）／２５５×１００％＋（Ｂ端子の電位）］に相当する電位をコンパレータ６３に供給する。
【００８１】
画像信号が００ｈであればＤ／Ａ変換回路６２の出力（Ａ端子の電位）は０ｖであり、この時、電圧変換回路６４は、Ｂ端子の電位を出力するため、常に一定の最小パルス幅が設定される。
【００８２】
前述のように、電圧変換回路６４には２５６階調の画像信号が入力されるため、電圧変換回路６４は２５６階調の出力信号を発生する。これにより、グリッド電位Ｖｇを一定にしつつ２５６階調を適正に表現することができる。したがって、色の切り換えの際にＶｂａｃｋが許容範囲（７０〜１８０Ｖ）を外れることがなく、カブリやキャリア付着に関する問題が解決される。
【００８３】
以下、パルス幅変調回路２１２の他の構成例を説明する。図１５は、パルス幅変調回路の他の構成例を示す図である。図１に示すパルス幅変調回路では、Ｄ／Ａ変換回路６２の出力電圧をレベル変換することにより最大パルス幅を調整するが、図１５に示すパルス幅変調回路では、ＣＰＵ６５からの制御データに基づいて三角波の波高値を調整することにより最大パルス幅を調整する。
【００８４】
Ｄ／Ａ変換回路７１は、色毎にＣＰＵ６５から供給される制御データをＤ／Ａ変換し、三角波の波高値を決定する基準電圧を出力する。増幅部７２は、例えば、オペアンプと抵抗器からなり、入力された基準電圧を所定の増幅率で増幅し、増幅部７４に供給する。増幅部７４は、発振器７３から供給されるクロック信号を、その波高値が増幅部７２の出力に比例するように増幅する。三角波発生部７５は、増幅されたクロック信号の波高値にその波高値が比例した三角波を生成し、コンパレータ６３に供給する。この三角波と、画像信号をＤ／Ａ変換回路６２でＤ／Ａ変換した出力とをコンパレータ６３で比較することにより、パルス幅変調されたパルス信号が生成される。
【００８５】
図１６は、図１５に示すパルス幅変調回路の動作例を示す図である。この動作例では、制御データが００ｈである場合は、三角波発生部７５で発生する三角波の波高値は、画像信号がＦＦｈの場合のＤ／Ａ変換回路７６の出力電圧と同一である（波高値が最小）。したがって、画像信号がＦＦｈの時、コンパレータ６３の出力は１画素の全期間にわたってハイレベルである。
【００８６】
また、制御データが８０ｈの場合は、三角波発生部７５で発生する三角波の波高値は、画像信号がＦＦｈの時にコンパレータ６３から出力されるパルス信号のパルス幅が該三角波の１周期の８０％になる値である。
【００８７】
また、制御データが００ｈである場合は、三角波発生部７５で発生する三角波の波高値は、画像信号がＦＦｈの時にコンパレータ６３から出力されるパルス信号のパルス幅が該三角波の１周期の６０％になる値である。
【００８８】
ここで、画像信号が００ｈの場合のＤ／Ａ変換回路７６の出力電圧を三角波の最小値に一致させることにより、三角波の波高値が変更されても、画像信号が００ｈの場合のパルス信号のパルス幅を一定（０）にすることができる。ただし、かかる構成では、相応の濃度を示す画像信号をパルス幅変調した場合、即ち、パルス幅が相応の幅を有する場合でなければレーザ４２が発光しないことになる。そこで、画像信号が００の時が、レーザ４２が発光する直前の状態になるように、レーザ４２にその閾値と略同一のバイアス電流を流しておく必要がある。バイアス電流源７８は、このバイアス電流をレーザ４２に供給する。
【００８９】
なお、上記の実施の形態に係る画像形成装置においては、感光ドラム１の表面電位を所定の電位に設定する手段としてグリッドバイアスを用いているが、本発明は、グリッドバイアスに限定されず、感光ドラム１を所定の表面電位に設定するための他の手段を採用してもよい。
【００９０】
なお、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００９１】
また、上記の実施の形態に係る装置又は方法を構成する構成要素の全体のうち一部の構成要素で構成される装置又は方法も、本件出願に係る発明者が意図した発明である。
【００９２】
また、上記の実施の形態に係る装置の機能は、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或いは装置に固定的又は一時的に組み込み、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。ここで、該記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体或いは該記憶媒体自体が法上の発明を構成する。
【００９３】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等が好適であるが、他のデバイスを採用することもできる。
【００９４】
また、コンピュータが記憶媒体から読み出したプログラムコードを実行することにより本発明の特有の機能が実現される場合のみならず、そのプログラムコードによる指示に基づいて、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を負担する実施の態様も本発明の技術的範囲に属する。
【００９５】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備えられたメモリに書込まれた後に、そのプログラムコードの指示に基づいて、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備えられたＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を負担する実施の態様も本発明の技術的範囲に属する。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、カブリやキャリア付着を低減することができる。
【００９７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の構成例に係るパルス幅変調回路を示す図である。
【図２】画像形成装置の画像処理部の概略構成を示す図である。
【図３】画像形成装置の概略断面図である。
【図４】グリッド電位と感光ドラムの表面電位との関係を示す図である。
【図５】従来の電位制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】従来例において各色の画像を形成する際の感光ドラム１の表面電位及び現像バイアスを示す図である。
【図７】カブリやキャリア付着が発生する領域を説明する図である。
【図８】本発明の好適な実施の形態においてＶｄを決定する処理を説明するための図である。
【図９】従来のパルス幅変調回路を示す図である。
【図１０】本発明の好適な実施の形態に係る画像形成装置における潜像電位及び現像バイアスを示す図である。
【図１１】本発明を好適な実施の形態に係る画像形成装置における電位制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１１に示す電位制御におけるパルス幅変調を説明する図である。
【図１３】パルス幅・表面電位曲線を示す図である。
【図１４】一般的なパルス幅変調を説明する図である。
【図１５】本発明の第２の構成例に係るパルス幅変調回路を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施例に係るパルス幅変調回路におけるパルス幅変調を説明する図である。
【図１】
0004058162.tif 000007
【図２】
0004058162.tif 000008
【図３】
0004058162.tif 000009
【図４】
0004058162.tif 000010
【図５】
0004058162.tif 000011
【図６】
0004058162.tif 000012
【図７】
0004058162.tif 000013
【図８】
0004058162.tif 000014
【図９】
0004058162.tif 000015
【図１０】
0004058162.tif 000016
【図１１】
0004058162.tif 000017
【図１２】
0004058162.tif 000018
【図１３】
0004058162.tif 000019
【図１４】
0004058162.tif 000020
【図１５】
0004058162.tif 000021
【図１６】
0004058162.tif 000022