DE4126446A1 - Bilderzeugungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 10 oder 11 und betrifft ins­ besondere einen digitalen Farbkopierer, bei welchem ein Ent­ wickler aus einem Toner und einem Träger, d. h. ein Zwei­ komponenten-Entwickler verwendet wird.

Voraussetzung bei einem digitalen Farbkopierer der beschrie­ benen Art ist, daß die Tonerkonzentration des Zweikomponenten- Entwicklers entsprechend reguliert wird, um die Reproduzierbar­ keit von Bildtönen, insbesondere Bild-Halbtönen zu steigern. Um dieser Forderung zu genügen, sind bereits verschiedene To­ nerkonzentrations-Kontrollmethoden vorgeschlagen worden. Die herkömmlichen Methoden können generell in die folgenden bei­ den Klassen eingestuft werden:
Klasse A: Fühlen einer Tonerkonzentration oder einer Ersatz­ stoff-Eigenschaft und Steuern einer vorherbestimmten Größe, und
Klasse B: Fühlen des Entwicklungsvermögens eines Entwicklers oder einer Ersatzstoff-Eigenschaft und Steuern der Tonerkon­ zentration, so daß das Entwicklungsvermögen konstant bleibt.

Bei der Methode der Klasse A werden beispielsweise Änderungen in der Volumendichte eines Entwicklers festgestellt (offenge­ legte japanische Patentanmeldung Nr. 5487/1972); es werden Änderungen in der magnetischen Permeabilität oder Reaktanz festgestellt (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5138/1972); ferner werden Änderungen in dem Volumen eines Entwicklers festgestellt (offengelegte japanische Patentan­ meldung Nr. 19 459/1975); es werden Änderungen in dem Volumen eines Entwicklers anhand von Drehmomentänderungen festgestellt (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 6598/1972); es werden Änderungen in dem Ton eines Entwicklers festgestellt (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 69 527/1973); es werden Änderungen im elektrischen Widerstand eines Entwick­ lers festgestellt (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 38 157/1973), oder es wird eine Spannung gefühlt, welche durch die Gegenladung (auf einem Träger) eines entwickelten Toners induziert worden ist (offengelegte japanische Patent­ anmeldungen Nr. 57 638/1973 und 42 739/1973). Bei Methoden der Klasse B gibt es eine, bei welcher ein Ladungsmuster, das immun bezüglich eines photoleitfähigen Körpers ist, er­ zeugt und dann entwickelt wird, um optisch die Dichte bzw. den Schwärzungsgrad des sich ergebenden Tonerbildes zu fühlen.

Mit den herkömmlichen Methoden, unabhängig davon, ob sie zur Klasse A oder B gehören, können Halbtonbilder nicht in zu­ friedenstellender Weise wiedergegeben werden. Insbesondere ändert sich im allgemeinen die Tonerkonzentration mit den Umgebungsbedingungen und infolge von Alterung. Folglich än­ dert sich bei den Methoden der Klasse A, bei welcher eine Tonerkonzentration konstant gehalten wird, die Entwicklungs­ kennlinie des Entwicklers infolge von Änderungen in den Um­ gebungsbedingungen oder infolge von Alterung. Diese Methoden sind daher nicht unmittelbar bei einem Farbkopierer anwend­ bar, bei welchem die Reproduzierbarkeit von Halbtönen wichtig ist. Aus diesem Grund ist auch bereits ein Steuerverfahren vorgeschlagen worden, bei welchem die Menge an Belichtungs­ licht durch Fühlen von Umgebungsbedingungen sowie anderer Faktoren entsprechend gesteuert wird (offengelegte japani­ sche Patentanmeldung Nr. 117 153/1988), und es ist ein wei­ teres Steuerverfahren vorgeschlagen worden, bei welchem eine Anzahl Potentialmuster entwickelt wird, die Dichte der sich ergebenden Tonerbilder optisch gefühlt wird und einer der Belichtungspotential-Datenwerte entsprechend ausgewählt ist, welche in verschiedenen Umgebungen gemessen wurden (offenge­ legte japanische Patentanmeldung Nr. 2 96 061/1988). Mit die­ sen Methoden können jedoch nicht Veränderungen in den Ladungs­ eigenschaften eines Entwicklers infolge von Alterung gemei­ stert werden. Obwohl solche Änderungen berücksichtigt und da­ mit gemeistert werden können, wenn sie mit Daten versehen sind, welche sowohl das Altern als auch die Umgebungsbedin­ gungen abdecken, ist ein Vorbereiten einer derartigen Daten­ menge praktisch nicht durchführbar. Darüber hinaus ist ein Optimieren der Entwicklungseigenschaft mit Hilfe einer der vorerwähnten Methoden in der Praxis fast nicht durchführbar, da eine Tonerkonzentration empfindlich bezüglich Betriebs­ formen, wie Alterung und Umgebungsbedingungen ist.

Die Methoden der Klasse A sind nicht nur vom Standpunkt der vorerwähnten Optimierung der Entwicklungseigenschaft sondern auch vom Standpunkt einer angemessenen Tonerkonzentration un­ befriedigend. Insbesondere ist der Tonerkonzentrations-Grenz­ wert, bei welchem eine Verunreinigung des Untergrunds und das Verstreuen von Toner stark zunimmt, ebenfalls hinsicht­ lich Änderungen in den Umgebungsbedingungen und bezüglich der Alterung empfindlich. Hieraus folgt, daß ein Steuern der To­ nerkonzentration auf einen vorherbestimmten Wert bei Metho­ den der Klasse A eine Verunreinigung des Untergrunds und ein Verstreuen von Toner infolge von Änderungen in den Umgebungs­ bedingungen und infolge von Alterung bewirken kann. Folglich wird, selbst wenn der Entwickler noch verwendbar ist, oft be­ stimmt, daß er gegen frischen ausgetauscht werden sollte. Bei den Methoden der Klasse B, bei welchen die Tonerkonzentration so gesteuert wird, daß die Entwicklungsfähigkeit konstant er­ halten bleibt, werden alle Änderungen in dem Entwickler, wel­ che der Umgebung oder der Alterung zuzuschreiben sind, zurück­ geführt auf die Tonerkonzentration, wodurch der Bereich er­ weitert wird, in welchem die Tonerkonzentration verändert wird. Folglich wird die Entwicklungsfähigkeit des Entwicklers in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit oder in einem gealter­ ten Zustand noch gesteigert. Unter dieser Bedingung würde, sollte die Tonerkonzentration verringert werden, um die Ent­ wicklungsfähigkeit auf einen gebräuchlichen Wert zu steuern, die sich ergebende Tonerkonzentration übermäßig niedrig wo­ durch wiederum die maximale Entwicklung, d. h. eine Sätti­ gungs-Bilddichte reduziert wird. Aus diesem Grund ist die Halbton-Reproduzierbarkeit, welche mit den Methoden der Klasse B erreichbar ist, so schlecht wie bei den Methoden der Klasse A.

Von der Anmelderin sind bereits Steuerverfahren vorgeschlagen worden, mit welchen die vorerwähnten Schwierigkeiten beseitigt werden können, und zwar in der am 29. Juni 1990 eingereichten und noch anhängigen US-Patentanmeldung S.N. 07/5 45 508 und in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2 38 107/1989. Mit die­ sen Verfahren kann eine beständige Bilddichte insbesondere eine entsprechende Halbton-Reproduzierbarkeit trotz Änderun­ gen in den Umgebungsbedingungen und trotz Alterung erreicht werden. Eine Schwierigkeit bei den vorstehend angeführten und vorgeschlagenen Steuerverfahren besteht jedoch darin, daß sie nicht unmittelbar schnellen und starken Änderungen in den Um­ gebungsbedingungen folgen können und folglich die Tonerkon­ zentration unkontrollierbar infolge einer übermäßigen Toner­ zufuhr erhöht wird, so daß eine Bilddichte bzw. ein Bild­ schwärzungsgrad über einen langen Zeitabschnitt nicht sicher gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Farbbild-Erzeugungsein­ richtung geschaffen werden, bei welcher eine gleichbleibende Bildqualität über einen langen Zeitabschnitt durch ein un­ mittelbares Ansprechen auf Änderungen in den Umgebungsbedin­ gungen gewährleistet werden kann. Ferner soll gemäß der Er­ findung eine Farbbild-Erzeugungseinrichtung geschaffen wer­ den, welche bestimmt, ob die Menge an Belichtungslicht auf einem photoleitfähigen Element ausreichend ist oder nicht, um so die Fühl- und Feststellbedingungen für eine Dichte­ korrektur konstant zu machen und welche, wenn die erforder­ liche Korrekturgröße extrem groß ist, die Daten insbesondere bei einer derartigen Bedingung durch einen Sollwert ersetzt, um dadurch die nachteilige Wirkung auszuschließen, die sonst durch die Korrektur der tatsächlichen Dichte in eine Soll­ dichte bewirkt worden ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Bilderzeugungseinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 10 oder 11 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des jeweiligen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf einen der vorstehenden Ansprüche unmittelbar oder mittel­ bar rückbezogenen Unteransprüche. Somit ist durch die Erfin­ dung eine insgesamt verbesserte Bilderzeugungseinrichtung ge­ schaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Graphen einer Entwicklungskennlinie;

Fig. 2 einen Graphen, in welchem die Abhängigkeit einer Entwicklungskennlinie von einer Tonerkonzentration wiedergegeben ist;

Fig. 3 einen Graphen, in welchem die Abhängigkeit einer Untergrundverunreinigung und anderer Vorkommnisse von der Tonerkonzentration wiedergegeben ist;

Fig. 4 einen Graphen, welcher die Änderung einer Toner­ konzentration infolge der Veränderung einer Umge­ bungsbedingung wiedergibt;

Fig. 5 einen Graphen, welcher eine Veränderung einer Tonerkonzentration infolge von Alterung wieder­ gibt;

Fig. 6 einen Abschnitt eines Farbkopierers, in welchem eine bevorzugte Ausführungsform der Farbbild-Er­ zeugungseinrichtung gemäß der Erfindung verwendbar ist;

Fig. 7 einen Graphen, welcher eine Entwicklungskennlinie hinsichtlich Entwicklungswerten und Entwicklungs­ potentialen von zwei verschiedenen Mustern zeigt;

Fig. 8 einen Graphen, in welchem gezeigt ist, wie sich die Entwicklungskennlinie entsprechend der Ein­ stellung des dynamischen Bereichs eines latenten Bildes ändert;

Fig. 9 einen Graphen, durch welchen eine dargestellte Ausführungsform der Erfindung und eine herkömm­ liche Ausführung bezüglich einer Änderung in der Tonerkonzentration verglichen werden;

Fig. 10 einen Graphen der Ansprechcharakteristik eines Photosensors;

Fig. 11 einen Graphen, in welchem die Änderung in der Charakteristik eines Photosensors wiedergegeben ist, welche der Menge an aufgebrachtem Toner zu­ zuschreiben ist;

Fig. 12 einen Graphen der Ansprechcharakteristik eines Photosensors bezüglich eines Farbtoners;

Fig. 13 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen einem gefühlten Potential und einer Entwicklungs­ dichte hinsichtlich zwei verschiedenen Arten von Tonerbildmustern wiedergegeben ist;

Fig. 14 ein Blockdiagramm, in welchem schematisch ein Steuerabschnitt in der Ausführungsform gemäß der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 15 einen Graphen anhand welchem ein Vk-Steuerwert erläutert wird, welcher mittels des in Fig. 14 dargestellten Steuerabschnitts durchzuführen ist, und

Fig. 16 bis 25 Flußdiagramme, anhand welcher eine spezi­ fische Operation des in Fig. 14 wiedergegebenen Steuerabschnitts veranschaulicht wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Entwicklungs­ system, bei welchem ein Dreikomponenten-Entwickler verwendet wird, generell beschrieben. In Fig. 1 ist eine Entwicklungs­ kennlinie für diese Art Entwicklungssystem dargestellt. Die Entwicklungskennlinie hat zwei verschiedene Bereiche, d. h. einen linearen Bereich, in welchem der Entwicklungswert M linear mit der Zunahme des Entwicklungspotentials Vp zunimmt, und einen Sättigungsbereich, in welchem sich der Entwicklungs­ wert dem Grenz-Entwicklungswert MLim weg von der Linie in dem linearen Bereich bei steigendem Entwicklungspotential allmählich nähert. Der Gradient dM/dVp des liniearen Bereichs wird im allgemeinen als Entwicklungs-Steilheit bzw. -Gamma bezeichnet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, hängen sowohl die Steilheit als auch der Grenzentwicklungswert Mlim von Tonerkonzentra­ tion in einem Entwickler ab, d. h. erstere d. h. die Steil­ heit und der Grenzentwicklungswert, nehmen mit der Zunahme in der Tonerkonzentration zu. Entsprechend der Reproduzier­ barkeit eines Halbtonbildes besteht eine Voraussetzung bei dieser Art von Entwicklungssystem darin, daß der Grenzentwick­ lungswert Mlim hinreichend größer ist als der Entwicklungs­ wert Mmax, welcher dem maximalen Entwicklungspotential des Systems entspricht. Insbesondere muß das System in dem line­ aren Bereich verwendet werden, um die Reproduzierbarkeit von Tönen zu erhöhen. Der untere Grenzwert der Tonerkonzentration sollte daher bei einigen Einrichtungen oder Verfahren be­ grenzt werden.

Andererseits wirken, wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, Toner­ konzentrationen, die höher als ein bestimmter Wert TC(BG) sind, daß sich aus den nachstehend angegebenen Gründen Tonerpartikel auf dem Untergrund absetzen und diesen verschmutzen und der Entwickler an der Außenseite einer Entwicklungseinheit ver­ streut wird. Träger und Tonerpartikel, welche einen Zweikom­ ponenten-Entwickler bilden, reiben aneinander und werden da­ durch geladen. Wenn dieTonermenge bezüglich der begrenzten, effektiven Ladungsfläche des Trägers übermäßig groß ist, kann der Toner nicht ausreichend geladen werden und wird folglich von dem Träger getrennt, wodurch es zu den vorerwähnten, un­ erwünschten Vorkommnissen kommt. Hieraus folgt, daß die To­ nerkonzentration durch entsprechende Einrichtungen oder Me­ thoden mit einem oberen Grenzwert versehen werden muß.

Im allgemeinen ändert sich die Entwicklungs-Kennlinie bzw. -charakteristik und die Untergrundverschmutzung bei einem Zweikomponenten-Entwickler jeden Moment in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, unter welchen das Gerät betrieben oder im Ruhezustand belassen wird, in Abhängigkeit von der Dauer des Ruhezustand, der Anzahl Mal, wie oft Kopien herge­ stellt werden, usw. Vermutlich ist dies auf die Adsorption von Wassermolekülen durch die Oberfläche von Toner und Trä­ ger, was sich mit der Temperatur und Feuchtigkeit ändert, auf das Absetzen von Verunreinigungen auf der Trägerober­ fläche, was sich mit der Betriebsdauer ändert, und auf Ände­ rung der Ladung und Entladung von Toner (und des Trägers) zu­ rückzuführen. In Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie die Tonerkonze­ ntration, welche die charakteristischen Punkte der Entwick­ lungskennlinie festlegt, sich mit den Umgebungsbedingungen und infolge von Alterung ändert, indem spezifische Werte ver­ wendet werden, welche durch Versuche bestimmt worden sind. In Fig. 4 ist die Tonerkonzentration bezüglich der Feuchtigkeits­ änderung wiedergegeben, was eine typische Umgebungsbedingung ist. Die in Fig. 4 dargestellte Kennlinie wurde mit einer An­ zahl von hergestellten Kopien gemessen, die auf eine ganz be­ stimmte Anzahl festzulegen ist, was in Fig. 5 mit III gekenn­ zeichnet ist.

In Fig. 5 ist eine Kennlinie dargestellt, welche unter Berück­ sichtigung der Alterung gemessen worden ist; d. h. indem die Anzahl an hergestellten Kopien erhöht wird. Die Kurven in Fig. 5 wurden bei Umgebungsbedingungen erhalten, welche kon­ stant gehalten sind, d. h. indem die Feuchtigkeit bei einem in Fig. 4 dargestellten Wert I festgelegt ist. Diese Veränderun­ gen werden dann miteinander sowie mit anderen Veränderungen kombiniert, wie beispielsweise mit einer Veränderung, welche den Betriebsarten zuzuschreiben sind, einschließlich des Flä­ chenverhältnisses einer Vorlage, wieviele Kopien von einer einzigen Kopie hergestellt werden sollen, wieviele Kopien durch einen Arbeitsvorgang hergestellt werden sollen und wie lange das Gerät im Ruhezustand belassen worden ist, wobei dies von dem letzten Kopiervorgang an gezählt wird.

In Fig. 2, 4 und 5 gibt eine Kurve TC(Mmin) Tonerkonzentratio­ nen an, bei welchen verhindert ist, daß der Entwicklungswert Mmax, welcher dem maximalen Potential des Entwicklungssystems zugeordnet ist, kleiner wird als der minimale, erforderliche Entwicklungswert des Systems. Eine Kurve TC(γ) zeigt Toner­ konzentrationen an, bei welchen die Steilheit mit dem Soll­ wert übereinstimmt. Eine Kurve TC(γU) stellt den oberen Gamma-Grenzwert dar, welcher bei dem System gefordert wird; bei höheren Tonerkonzentrationen würden Zeichen dicker und/oder würden zu geringeren Auflösungen führen. Ferner ist eine KurveTC(γL) der untere Gamma-Grenzwert, welcher bei dem System gefordert wird; bei einer niedrigeren Tonerkon­ zentration würde die Bilddichte über einen zulässigen Bereich hinaus abnehmen. Zu beachten ist, daß die Kurve TC(γL) ge­ schätzt wurde, wobei der lineare Teil der Entwicklungskenn­ linie verwendet wurde; in der Praxis wird infolge der vorher erwähnten Sättigung die Bilddichte geringer sein.

Auf jeden Fall hat in einem Entwicklungssystem, bei welchem ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, die Tonerkon­ zentration einen kritischen Einfluß auf die Entwicklungs- Charakteristik und muß folglich entsprechend kontrolliert und gesteuert werden. Obwohl die eingangs angeführten Steuer­ methoden A und B bereits vorgeschlagen worden sind, arbei­ ten sie aus den eingangs angeführten Gründen nicht voll zu­ friedenstellend.

Anhand von Fig. 6 bis 9 wird das Verfahren beschrieben, wel­ ches in der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung S.N. 07/5 45 508 von der Anmelderin vorgeschlagen worden ist. In Fig. 6 ist schematisch eine digitale Farbbild-Erzeugungs­ einrichtung (ein Farbkopierer) dargestellt, bei welchem das vorgeschlagene Verfahren anwendbar ist. Die Einrichtung weist im allgemeinen einen Scannerabschnitt 1 zum Abtasten einer Vorlage, einen Bildverarbeitungsabschnitt 2, um elek­ trisch ein digitales Bildsignal zu verarbeiten, das von dem Scannerabschnitt 1 abgegeben worden ist, und einen Kopierab­ schnitt 3 auf, um ein Bild auf der Basis einer Farbbild-Auf­ zeichnungsinformation zu kopieren bzw. zu drucken, welche von dem Bildverarbeitungsabschnitt 2 abgegeben worden ist.

Der Scannerabschnitt 1 hat eine Leuchtstoffröhre oder eine ähnliche Lampe 5, um eine Vorlage auf einer Glasplatte 4 zu beleuchten. Eine Reflexion von der Vorlage gelangt über Spie­ gel 6 bis 8 auf eine Fokussier-Linsenanordnung 9. Die Lin­ senanordnung 9 fokussiert das einfallende Licht auf einem dichroitischen Prisma 10 mit dem Ergebnis, daß das Licht spektral in drei Komponenten, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen haben, d. h. in rote (R), grüne (G), und blaue (B) Komponenten, aufgeteilt wird. Diese Farbkomponenten tref­ fen auf einzelne lichtempfindliche Einrichtungen, wie CCD- (ladungsgekoppelte) Anordnungen 11R, 11C und 11B und werden dadurch in digitale Signale umgeformt. Der Bildverarbeitungs­ abschnitt 2 führt mit Hilfe der Ausgangssignale der CCD-An­ ordnungen 11R, 11G und 11B die erforderliche Verarbeitung durch, um sie dadurch in eine Aufzeichnungsinformation un­ terschiedlicher Farben, d. h. in schwarze (BK), gelbe (Y), ma­ gentarote (M) und cyanblaue (C) Signale umzusetzen.

Obwohl die Einrichtung in Fig. 6 so dargestellt ist, daß sie ein Farbbild in vier Farben (BK, Y, M und C) erzeugt, kann auch ein Farbbild in nur drei Farben erzeugt werden, wobei dann eine der vier Aufzeichnungseinrichtungen, welche be­ schrieben werden, weggelassen wird.

Die einzelnen Farbsignale von dem Bildverarbeitungsabschnitt 2 werden zugeordneten Laser-Schreibeinheiten 12BK, 12C und 12M und 12R zugeführt, welche in dem Kopierabschnitt 3 vorge­ sehen sind. In der speziellen, in Fig. 6 dargestellten Anord­ nung sind vier Aufzeichnungseinrichtungen 13BK, 13C, 13M und 13Y nebeneinander in dem Kopierabschnitt 3 angeordnet. Da alle Aufzeichnungseinrichtungen 13BK bis 13Y gleich ausge­ führt sind, wird im folgenden beispielweise nur die Einrich­ tung 13C für die cyanblaue Farbe (C) beschrieben. Die Teile und Elemente der anderen Aufzeichnungseinrichtungen sind mit denjenigen der Einrichtung 13C identisch und daher mit denselben Bezugszeichen mit Suffixen BK, M und Y bezeichnet.

Die Aufzeichnungseinrichtung 13C hat zusätzlich zu der Laser- Schreibeinheit 12C ein photoleitfähiges Element 14C beispiels­ weise in Form einer Trommel. Um die Trommel 14C sind nachein­ ander angeordnet: ein Hauptlader 15C, eine Belichtungsposi­ tion, in welcher ein Laserstrahl von der Laser-Schreibeinheit 12C die Trommel 14C abtastet, eine Entwicklungseinheit 16C, ein Transferlader 17C, usw. Während der Hauptlader 15C die Oberfläche der Trommel 14C gleichförmig lädt, tastet die La­ ser-Schreibeinheit 12C die geladene Trommeloberfläche mit ei­ nem Laserstrahl ab, mit dem Ergebnis, daß ein latentes Bild, welches eine cyanblaue Komponente darstellt, elektrostatisch auf der Trommel 14C erzeugt wird. Mit der Entwicklungseinheit 16C wird dann das latente Bild in ein Tonerbild entwickelt. Ein Papierzuführabschnitt 19 ist beispielsweise in Form von zwei Papierkassetten ausgeführt. Ein Papierblatt, das von ei­ ner der Papierkassetten durch eine zugeordnete Zuführrolle 18 zugeführt worden ist, wird zu einem Ausrichtrollenpaar 20 be­ fördert, und zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt weg von dem Ausrichtrollenpaar 20 zu einem Transferband 21 befördert. Das Band 21 befördert das Papierblatt nacheinander zu den Trommeln 14BK, 14C, 14M und 14Y, die jeweils ein Tonerbild einer ganz bestimmten Farbe tragen. Die Transferlader 17BK bis 17Y, wel­ che den Trommeln 14BK bis 14Y zugeordnet sind, übertragen sol­ che Tonerbilder nacheinander auf das Papierblatt. Das Papier­ blatt, welches das hieraus resultierende Tonerbild trägt, wird, nachdem das Bild fixiert ist, durch ein Austragrollenpaar 23 aus der Einrichtung ausgetragen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Papierblatt elektrostatisch durch das Transferband 21 zurück­ gehalten und folglich genau transportiert. Auf Reflexionen ansprechende Photo- oder P-Sensoren 24BK bis 24Y sind den ent­ sprechenden Trommeln 14BK bis 14Y zugeordnet; jeder Sensor fühlt optisch die Tonermenge, die sich auf einem Tonerbild­ muster abgesetzt hat, welches noch beschrieben wird. Die P- Sensoren 24BK bis 24Y sind bezüglich der ihnen zugeordneten Trommeln 14BK bis 14Y jeweils in derselben Weise betreibbar, so daß sie in folgender Beschreibung nurmehr mit dem Bezugs­ zeichen 24 ohne ein Suffix bezeichnet sind.

In dem vorstehend beschriebenen, vorgeschlagenen Verfahren erzeugt eine Sensormuster-Erzeugungseinrichtung Tonerdichte­ muster, welche mittels des P-Sensors 24 gefühlt werden, und ist ebenfalls mit dem Lader 15, der Laser-Schreibeinheit 12 und der Entwicklungseinheit 16 ausgestattet. Insbesondere hat jedes der Tonerbildmuster eine ganz bestimmte Bilddichte. Derartige Tonerbildmuster können auf verschiedene Weise fol­ gendermaßen erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Anord­ nung so ausgeführt sein, daß die Menge an Belichtungslicht, welche von der Laser-Schreibeinheit 12 abgegeben wird, in zwei Stufen geändert wird, um latente Bildmuster mit zwei verschiedenen Potentialen zu erzeugen, während das Potential einer Entwicklungshülse 25, d. h. eine Entwicklungsvorspannung konstant gehalten wird. Umgekehrt kann die Menge an Belich­ tungslicht von der Laser-Schreibeinheit 12 konstant gehalten werden, um latente Bilder mit demselben Potential (latente Bildmuster derselben Art) zu erzeugen, wobei dann in diesem Fall die Entwicklungsvorspannung der Hülse 25 in zwei Schrit­ ten geändert wird. Eine andere alternative Ausführung besteht darin, zwei latente Bildmuster mit verschiedenen Potentialen zu erzeugen und sie durch unterschiedliche Entwicklungs-Vor­ spannungen zu entwickeln. Die Tonerbildmuster sind nicht auf Voll- bzw. Festbilder (solid images) beschränkt, die jeweils eine beträchtliche Fläche haben, sondern können sogar Punkt- oder Linienmuster sein, welche gewünschte Töne darstellen.

Die Entwicklungspotentiale der zwei latenten Bildmustern, welche den Unterschieden zwischen den Oberflächenpotentialen und der Entwicklungsvorspannung zuzuschreiben sind, sollen PL und PH (PL < PH) sein, und unter Tönen 9 bis 7 sollen Töne 3 und 7 PL bzw. PH zugeordnet werden. Ferner soll, wenn der dynamische Bereich I eines latenten Bildes (der Unter­ schied zwischen den maximalen und minimalen Werten des Ober­ flächenpotentials einer Trommel, welches durch ein latentes Bild erzeugt ist) einen bestimmten Wert hat, eine in Fig. 7 dargestellte Entwicklungs-Charakteristik G(1a) die optimale Charakteristik sein. Dann sind die Entwicklungswerte der Mu­ ster, deren Entwicklungspotentiale PL und PH sind, M(L1) bzw. M(H1a). Wenn die Tonerkonzentration der vorstehend be­ schriebenen Umgebung d. h. zu derselben Zeit erhöht wird, wird die Entwicklungscharakteristik in Fig. 7 von G(1a) nach G(2a) verschoben, wodurch die Entwicklungswerte, welche den Entwicklungspotentialen PL und PH zugeordnet sind, in M(L2) bzw. M(H2a) geändert werden. Umgekehrt wird bei einer Abnahme der Tonerkonzentration die Entwicklungscharakteristik in Fig. 7 von G(1a) nach G(3a) verschoben, während die Ent­ wicklungswerte, welche PL und PH zugeordnet sind, sich in M(L3) bzw. M(H3a) ändern. Mit Hilfe der Entwicklungscharak­ teristik der Fig. 7 kann folglich die Tonerkonzentration so gesteuert werden, daß sich die tatsächliche Entwicklungs­ charakteristik bzw. -kennlinie der Sollcharakteristik G(1a) nähert, wenn der P-Sensor 24 einen der Entwicklungswerte fühlt, welche PL und PH zugeordnet sind. Es ist dasselbe wie bei dem System, bei welchem ein P-Sensor verwendet ist. In dem vorgeschlagenen Verfahren wird der vorstehend beschrie­ bene Steuervorgang mit Hilfe des Musterbildes bewirkt, wel­ ches das niedrigere Entwicklungspotential PL hat.

Die vorstehende Beschreibung ist auf dieselbe Umgebung und auf denselben Zeitpunkt konzentriert. Nachstehend wird daher beschrieben, wie sich die Entwicklungs-Charakteristik bzw. -Kennlinie mit der Umgebung verändert. Die Feuchtigkeit in der Umgebung soll höher sein, während der Entwicklungswert des Musters, das dem Entwicklungspotential PL zugeordnet ist, durch den P-Sensor 24 gefühlt und auf einen Sollwert gesteu­ ert wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, nimmt, wenn die Feuchtig­ keit in der Umgebung zunimmt, die Tonerkonzentration, um die entsprechende Steilheit, d. h. den Gammawert zu erhalten, ab, mit dem Ergebnis, daß, wie in Fig. 2 angezeigt, der Sättigungs- und Entwicklungswert zunimmt. Folglich ändert sich die Ent­ wicklungs-Kennlinie so, wie durch eine Kurve G(1b) in Fig. 7 dargestellt ist, wobei der Entwicklungswert M(1b), welcher dem Entwicklungspotential PH zugeordnet ist, kleiner gemacht wird als der Wert M(H1a), welcher der üblichen Feuchtigkeit zugeordnet ist. Hieraus folgt, daß der dynamische Bereich I einstellbar ist, indem der Unterschied zwischen M(1b) und M(H1a) festgestellt wird.

Um das Einstellen des dynamischen Bereichs I leichter zu verstehen, wird angenommen, daß die maximale Lichtmenge eines Lichtbildes und das Entwicklungspotential PH einander gleich sein sollen, obwohl sie in der Praxis nicht notwendigerweise gleich sind. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, wird bei einer Ände­ rung der Entwicklungs-Kennlinie von G(1a) in G(1b) die Ton- Produzierbarkeit verschlechtert, und die maximale Menge an aufgebrachtem Toner (= M(1b)) wird reduziert. Folglich wird der dynamische Bereich I des latenten Bildes verringert, wo­ bei das Verhältnis der Entwicklungspotentiale PL und PH kon­ stant gehalten wird. Da dann die Tonerkonzentration so ge­ steuert wird, daß M(L1) konstant gehalten ist, nimmt sie mit dem Abnehmen des Entwicklungspotentials PL → PL′ konsequent zu, mit dem Ergebnis, daß die Kurve, welche die Entwicklungs- Kennlinie darstellt, von G(1b) aus steigt. Eine derartige Einstellung wird fortgesetzt, bis der Entwicklungswert M(H1b) mit dem Sollwert M(H1a), d. h. bis die Entwicklungs-Kennlinie G(1b′) gilt, auf der Basis des Ausgangssignals des P-Sensors 24 übereinstimmt, welcher den Entwicklungspotentialen PH-PH′ zugeordnet ist. Hierdurch ist mit Erfolg der Entwicklungswert, welcher dem Bildsignal zugeordnet ist, konstant gehalten. Daher können mit dem in Fig. 6 dargestellten Farbkopierer Halbtöne in gewünschter Weise aufgezeichnet werden. Hieraus ist zu ersehen, daß das vorgeschlagene Verfahren dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß, wenn die Soll-Entwicklungskennlinie G(1a) in Fig. 1 infolge der hochfeuchten Umgebung in G(1b) ge­ ändert wird, eine Steuerung dadurch bewirkt wird, daß die Kennlinie G(1a) zu der Kennlinie G(1b′) verschoben wird.

Wenn die Feuchtigkeit gering ist, wird die Prozedur entgegen­ gesetzt zu der vorstehend beschriebenen Prozedur durchge­ führt. Die Steuerung, welche bezüglich der Feuchtigkeit vor­ stehend beschrieben worden ist, gilt auch bezüglich einer Alterung. Obwohl bei dem vorgeschlagenen Verfahren der dyna­ mische Bereich durch Ändern der Lichtmenge geändert wird, welche von der Belichtungseinrichtung 12 abgegeben wird, kann die Lichtmenge durch das Ladungspotential des Hauptladers 15 ersetzt oder zusammen mit letzterem geändert werden.

In Fig. 9 werden das vorgeschlagene Verfahren und die herkömm­ lichen Methoden A und B bezüglich der Tonerkonzentrations- Änderung verglichen. Obwohl die Kurven in Fig. 9 ähnlich wie die in Fig. 5 eine Alterung betreffen die durch die Anzahl hergestellter Kopien definiert ist, stellen sie Änderungen in einer hochfeuchten Umgebung II (Fig. 4) dar, welche sich von der üblichen Feuchtigkeitsumgebung der Fig. 5 unterscheidet. Wie dargestellt, wird bei der Methode A, bei welcher die To­ nerkonzentration auf einen vorherbestimmten Wert gesteuert wird, keine hohe Bildqualität erreicht und Entwickler vergeu­ det, wenn der Entwickler nicht zu einem Zeitpunkt T₁ ausge­ wechselt wird, zu welchem Zeitpunkt die Tonerkonzentration mit der Konzentration TC(γU) übereinstimmt. In diesem Zusam­ menhang kann bei einigen, heute zur Verfügung stehenden Schwarz-Weiß-Kopierern der Entwickler bis zu einem Zeitpunkt T₂ verwendet werden, zu welchem Zeitpunkt die Tonerkonzentra­ tion mit der Tonerdichte TC(BG) übereinstimmt. Bei der Methode B, bei welcher dieEntwicklungsfähigkeit bei einem vorherbe­ stimmten Wert gesteuert wird, wird festgelegt, daß die Lebens­ dauer des Entwicklers zu einem Zeitpunkt T₃ abläuft, zu wel­ chem Zeitpunkt die Tonerkonzentration TC(γ) mit TC(Mmin) übereinstimmt, wobei dann der Toner ersetzt werden muß, was in Fig. 9 durch gestrichelte Linien angezeigt ist. Im Unter­ schied hierzu kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren, welches die Tonerkonzentration TC(γ) konstant steuert, während ver­ hindert wird, daß sie über einen Anfangswert hinaus abnimmt, der Entwickler verwendet werden, bis die Tonerkonzentration TC(BG) die Sollkonzentration TC(γ) zu einem Zeitpunkt T₅ erreicht. Bezüglich des vorgeschlagenen Verfahrens ist in Fig. 9 ein Fall gezeigt, bei welchem der dynamische Bereich von dem Zeitpunkt T₄ aus anschließend reduziert wird. Die Kurven der Fig. 9 zeigen, daß mit dem vorgeschlagenen Verfah­ ren im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden eine hohe Bildqualität über einen langen Zeitabschnitt gewährleistet werden kann und die Haltbarkeit des Entwicklers verlängert ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis 12 wird das Verfahren be­ schrieben, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2 38 107/1989 von der Anmelderin vorgeschlagen worden ist. In Fig. 10 bis 12 sind dieselben Teile und Elemente wie diejenigen, wel­ che in Fig. 1 bis 9 dargestellt sind, mit denselben Bezugszei­ chen bezeichnet und werden daher nicht noch einmal beschrieben. Das vorgeschlagene Verfahren stellt eine Verbesserung gegen­ über dem vorgeschlagenen, vorstehend beschriebenen Verfahren der Anmelderin dar. Insbesondere wird aufgrund der Tatsache, daß die Ansprechcharakteristik des P-Sensors 24 sich von einer kompakten Tonermuster unterscheidet, das einen beträcht­ lichen Teil in Form eines Linien-Tonerbildes hat, bei dem vorgeschlagenen Verfahren, welches anschließend beschrieben wird, die Entwicklungs-Charakteristik bzw. -Kennlinie genau erfaßt.

Zuerst wird der Ausgangspunkt des vorgeschlagenen Verfahrens beschrieben. Die Entwicklungs-Charakteristik bzw. Kennlinie ist schwer genau zu erfassen, wenn der maximale Entwicklungs­ wert Mmax so sein sollte, daß ein oder mehrere Tonerschichten die Oberfläche eines photoleitfähigen Elements bedecken. Dies gilt deswegen, da, wie in Fig. 11 dargestellt, die Fühlcharak­ teristik des P-Sensors 24 im wesentlichen gesättigt ist, wenn der Toner in einer Schicht oder Lage auf einem photoleitfähi­ gen Element (0,5 mg/cm²) aufgebracht ist, und die Empfindlich­ keit beinahe null ist, wenn es zu zwei oder mehr Tonerschich­ ten kommt. Da der P-Sensor 24 auf die Lichtmenge bzw. -abgabe d. h. auf das Verhältnis anspricht, in welchem eine Reflexion von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements durch den aufgebrachten Toner abgefangen wird, ist der Fühlbereich bis zu dem Zeitpunkt richtig, an welchem der Toner die Oberfläche des photoleitfähigen Elements mit einer Lage bedeckt.

Die Bedingung, daß der Toner das Licht von dem P-Sensor 24 nicht in ausreichender Weise absorbieren kann, beispiels­ weise wenn der Toner ein Farbtoner ist, ist eine weitere Schwierigkeit. Das Absorptionsverhältnis eines Farbtoners ist geringer als 30% für Licht von 900 nm und höher, welches der detektierbare Bereich des P-Sensors 24 ist. Da insbeson­ dere eine diffuse Reflexion von eine Farbtoner mit der Menge an aufgebrachtem Toner zunimmt, gibt es einen Bereich, in welchem, wie in Fig. 11 dargestellt, die Menge an gefühltem Licht (die Reflexion) mit der Zunahme der Menge von aufge­ brachtem Toner zunimmt (das schwache Ansteigen nach rechts).

Darüber hinaus ist die Kondition, daß ein photoleitfähiges Element eine Schicht hat, welche mehr als eine Hälfte des Lichts bezüglich des P-Sensors 24 diffundiert oder absorbiert, eine weitere Schwierigkeit. Tatsächlich sind einige photo­ leitfähige Elemente, die bei Laserdruckern verwendet werden, mit einer Schicht für eine diffuse Reflexion versehen, um zu verhindern, daß ein Laserstrahl mehrmals zwischen der Ober­ fläche des photoleitfähigen Elements und des Substrats reflektiert wird, wodurch ein Interferenzmuster erzeugt würde. Die Menge an reflektiertem Licht von dem photoleitfähigen Element wird im Vergleich zu der Menge an diffusem reflektier­ tem Licht von dem Toner reduziert. Folglich wird das Signal- Rausch-(S/N-)Verhältnis verringert, wodurch ein fehlerhaftes Fühlen verstärkt wird, was in Fig. 11 mit durch "MIT DIFFUSE bzw. DIFFUNDIERTE REFLEXIONSSCHICHT 2" bezeichnet ist.

Daher werden bei dem von der Anmelderin vorgeschlagenen Ver­ fahren, welches gerade beschrieben wird, zumindest zwei ver­ schiedene Arten von Tonerbildmustern verwendet, nämlich ein Festbild mit einer beachtlichen Fläche und ein Bild außer einem Festbild, d. h. einem Linienbild. Im vorliegenden Fall sind drei verschiedene Arten von Tonerbildmustern vorgesehen, d. h. ein Festbild-Muster mit einer mittleren Dichte (einem P-Sensor-Ausgangswert Vsp), ein Linienbild-Muster mit einer mittleren Dichte (einem P-Sensor-Ausgangwert Vl) und ein Linienbild-Muster mit der maximalen Dichte (einem P-Sensor- Ausgangswert Vlh). Wenn ein vorgegebener konstanter Wert Vspo ist, wird Toner zugeführt, wenn der Wert Vsp, welcher mit dem Festbild-Muster gemessen wird, kleiner als der konstante Wert Vspo ist oder wird nicht zugeführt, wenn ersterer größer als letzterer ist.

Die Kontrolle über die Bilderzeugungs-Bedingungen, insbeson­ dere bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist folgende. In Ta­ belle 1 sind in Spalten Ladungspotential Vo, Entwicklungs- Vorspannungen Vb, Potentiale Vp eines Toner-Bildmusterteils und Tonersteuerkonstanten eingetragen, welche in einem Spei­ cher zusammen mit Zeigern P gespeichert sind.

Tabelle 1

Die Steuerung wird bewirkt, indem Tabelle 1 und der Sollwert Vdo von Vll-Vlh der untere Zeigergrenzwert P₁, der obere Grenzwert P₂, eine vorgegebene Konstante P_o, welche größer als P₁ und kleiner als P₂ ist, das Zeiger-Inkrement oder -de­ krement Di (= 0, 1, 2) (D₀ D₁ D₂), eine Konstante Vdn zum Bestimmen des unveränderlichen Zeigerbereichs und der laufen­ de Mittelwert Vda der Unterschiede zwischen gemessenen Werten Vll und Vlh verwendet werden.

Tabelle 2

Zu beachten ist, daß, während die Tonerzufuhr-Steuerung je­ desmal dann bewirkt wird, wenn ein Kopierzyklus beendet ist, das Steuern der Bilderzeugungs-Konditionen bewirkt wird, wenn eine Kopiertaste nach einer Folge Kopieroperationen wieder gedrückt wird.

In Fig. 10 ist die Ansprechcharakteristik des P-Sensors 24, der insbesondere bei dem vorgeschlagenen Verfahren verwen­ det ist, bezüglich einer Beziehung zwischen der Entwicklungs­ größe und dem P-Sensor-Ausgangswert, bezüglich einer Bezie­ hung zwischen der Belichtungsenergie und dem P-Ausgangswert, bezüglich einer Beziehung zwischen der Belichtungsenergie und dem Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elements und bezüglich einer Beziehung zwischen dem Entwicklungswert und dem Oberflächenpotential dargestellt. Die Charakteristik der Fig. 10 wurde mit schwarzem Toner bestimmt. Hinsichtlich eines Festbild-Musters hängt der Entwicklungswert nur von dem Ent­ wicklungsvermögen eines Entwicklers (= einer Ladungsmenge Q/M von Toner) und dem Entwicklungspotential (= einer Differenz zwischen Musterpotential und Entwicklungsvorspannung) ab. Folglich kann mit einem Festbild-Muster das Entwicklungsver­ mögen eines Entwicklers ohne weiteres erfaßt werden, wenn nur das Entwicklungspotential konstant gehalten wird. Insbe­ sondere ist der P-Sensor-Ausgangswert, welcher dem Festbild- Muster zugeordnet ist, das eine mittlere Dichte hat, Vsp ≒ Vsp′′. Jedoch besteht die Schwierigkeit, daß die P-Sensor-Empfind­ lichkeit auf null abnimmt, wenn die Menge an aufgebrachtem Toner groß ist (schwarzer Toner : Vsp ≒ Vsp′, Fig. 10). schlimmstenfalls wird die Empfindlichkeit umgekehrt (der Sen­ sorausgangswert nimmt mit der Zunahme der aufgebrachten Toner­ menge zu), wie in Fig. 12 dargestellt ist, die Fig. 10 ent­ spricht.

Andererseits liegt ein Vorteil insbesondere bei einem Zeilen­ bild-Muster darin, daß, selbst wenn die Menge an aufgebrach­ tem Toner groß ist Vlh nicht gleich Vlh′ ist, folglich die Empfindlichkeit des P-Sensors 24 sichergestellt ist. Doch liegt die Schwierigkeit bei einem Linienbild-Muster darin, daß der Absolutwert des Sensor-Ausgangswerts nicht ganz zu­ verlässig ist, da sich die Entwicklungsgröße (Vll ≠ Vll′′ oder Vlh ≠ Vlh) mit dem Untergrundpotential (= der Differenz zwischen Untergrundpotential und Entwicklungsvorspannung) und mit der Qualität des latenten Bildes des Linienbild-Musters zusätzlich zu dem Entwicklungspotential ändert. Die Qualität des latenten Bildes schließt die Brennweite und Streulicht (focus and flare) im Falle einer analogen Methode, die Streu­ breite eines Laser-Lichtpunkts und das Überschwingen (ringing) beim Ansteigen und Abfallen des Ein- und Ausschaltens im Falle des digitalen Laser-Schreibens oder den Betrag, um wel­ chen das Licht abgefangen wird, die Öffnungs-/Schließgeschwin­ digkeit, die Begrenzung eines Strahls und das Streulicht im Falle eines Flüssigkristall-Verschlußschemas ein.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen werden bei dem von der Anmelderin vorgeschlagenen Verfahren die Vorteile insbesondere der Sensor-Ansprechkennlinien verwendet, welche von einem Festbild und einem Linienbild abgeleitet worden sind, um die Änderung in der Entwicklungs-Charakteristik bzw. -Kennlinie genau zu erfassen, wie in der Tabelle 2 dargestellt ist. Tonerdichte und dynamischer Bereich werden auf der Basis der Änderung in der Entwicklungs-Charakteristik variabel gesteuert. Insbesondere werden, wenn der Relativwert einer Belichtungsenergie "7" ist, was bewirkt, daß eine große To­ nermenge aufzubringen ist, Änderungen in den Umgebungsbedin­ gungen auf der Basis des gefühlten Ausgangswerts Vlh gefühlt, welche dem Linienbildmuster mit der maximalen Dichte zuge­ ordnet sind. Wenn der Relativwert der Belichtungsenergie "3" ist, wird die Tonerdichte auf der Basis des Festbild- und des Linienbild-Musters gefühlt, die jeweils eine mittlere Dichte haben. Diese Art Steuerung wird nachstehend als DIF- Steuerung bezeichnet.

Die Anmelderin hat auch in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 1 13 093/1990 eine Ausführungsform vorge­ schlagen, bei welcher, wenn der dynamische Bereich bezüglich des Ladungspotentials, einer Belichtungslichtmenge und einer Vorspannung korrigiert wird, um ein Bild in Anpassung an den Dichtepegel zu erzeugen, welcher mittels des Photosensors ge­ fühlt worden ist, die Entwicklungsvorspannung variabel gesteuert wird, um den Photosensor-Ausgangswert an dem photoleitfä­ higen Element konstant zu halten.

Bei der vorstehend beschriebenen DIF-Steuerung werden, wenn die Steuerung bezüglich aufeinanderfolgender Töne "0" bis "7" bewirkt wird, eine große Datenmenge gemittelt, um die Zuver­ lässigkeit von Sensorausgangssignalen zu erhöhen. Daher wird bei der DIF-Steuerung eine beträchtliche Zeit zum Sammeln von Daten verbraucht, und manchmal wird der dynamische Bereich nicht eingestellt, indem unmittelbar einer schnellen Ände­ rung in den Umgebungsbedingungen gefolgt wird. Wenn bei­ spielsweise ein Kopierer von einem verhältnismäßig warmen und feuchten Raum in einen verhältnismäßig kühlen und trocke­ nen Raum gebracht wird, kann sich der Toner leicht auf der Hülse absetzen, wodurch die Wirkung gemindert wird, die mit Hilfe einer Entwicklungs-Vorspannung erreichbar ist. Folg­ lich wird die Entwicklungs-Vorspannung entsprechend geändert, um das Ausgangssignal des Photosensors konstant zu halten. Insbesondere wird die Entwicklungs-Vorspannung um (Vb = Soll-Vb in einem laufenden Abschnitt + Vbs) verschoben, so daß das Absetzen von Toner an der Hülse abnimmt, was eine Zu­ nahme in der Tonerkonzentration zur Folge hat. Gegenüber einer solchen Änderung wird keine Korrektur durchgeführt, bis alle Daten von dem Photosensor eingegeben worden sind, was wiederum eine langsame Einstellung zur Folge hat.

In Fig. 13 ist eine Beziehung zwischen der Tonerkonzentration (TC) und Vdo (Vll-Soll-Vlh) dargestellt, was sich auf die DIF-Steuerung bezieht. Wie dargestellt, haben Soll-Vdo- Werte eine identische Verteilung auf beiden Seiten bezüglich des Scheitelwerts der Kurve. Daher ist es bei der DIF-Steu­ erung wahrscheinlich, daß die Tonerkonzentration unkontrollier­ bar zunimmt, da die dem Sollwert zugeordnete Steuerung bezüg­ lich des Scheitelwerts auf den beiden Seiten unterschiedlich ist, und da die Korrekturrichtung völlig verschieden ist von der tatsächlichen Richtung. Wenn eines der dynamischen Be­ reichssteuerverfahren einen dynamischen Bereich oder Ände­ rungen über der Entwicklungs-Vorspannung auswählt, stellt es den Steuerwert bei allen von mehreren vorherbestimmten Tönen ein. Dies führt zu dem Nachteil, daß, wenn beispiels­ weise die Tonerkonzentration auf dem photoleitfähigen Ele­ ment stark von der Sollkonzentration abweicht, die Zeit, wel­ che notwendig ist, damit die tatsächliche Konzentration die Sollkonzentration erreicht, zunimmt, da die schrittweisen Änderungen oder die Konzentration sich schnell ändern können, da das Verschieben der Entwicklungsvorspannung größer wird. Darüber hinaus wird für die dynamische Bereichsteuerung die Dichte-Detektion, welche für einen bestimmten, auszuwählenden dynamischen Bereich notwendig ist, unter der Voraussetzung durchgeführt, daß die Menge an Belichtungslicht, das an dem photoleitfähigen Element gemessen worden ist, konstant gehal­ ten wird. Tatsächlich wird jedoch ein Tonerbildmuster manch­ mal erzeugt, selbst wenn eine entsprechende Lichtmenge bei­ spielsweise infolge der Verunreinigung der Optik nicht er­ reichbar ist. Dann würde der ausgewählte dynamische Bereich fehlerhaft und es würde verhindert, daß eine entsprechende To­ nerkonzentration an dem photoleitfähigen Element eingestellt wird.

Anhand von Fig. 14 bis 25 wird nunmehr eine Farbbild-Erzeu­ gungseinrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 14 dargestellt, ist ein in der Ausführungsform enthalte­ ner Steuerabschnitt dargestellt. Der in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnete Steuerabschnitt hat einen Mikrocomputer (CPU) 100A, mit welchem ein ROM 100B und ein RAM 100C ver­ bunden sind. In dem ROM 100B sind Grundprogramme zum Durch­ führen einer Arithmetik- und Steuerverarbeitung sowie Grund­ daten für eine derartige Verarbeitung gespeichert. Eine ex­ terne Anordnung ist mit dem RAM 100C über eine Ein-Ausgabe- Schnittstelle 100D verbunden. Insbesondere ist ein Photosen­ sor 101 mit der Eingangsseite der Schnittstelle 100D verbun­ den und stellt die Sensoren 24BK, 24C, 24M und 24Y (Fig. 6) dar. Der Photosensor 101, welcher ein lichtemittierendes Ele­ ment und ein lichtempfindliches Element aufweist, spricht auf den Toner an, der in einem Muster aufgebracht ist, das auf einem photoleitfähigen Element erzeugt worden ist, d. h. auf eine Tonerkonzentration TC. Mit der Ausgangsseite der Ein- Ausgabe-Schnittstelle 100D sind verbunden eine Entwicklungs­ vorspannungs-Steuereinheit 102, eine Ladungs-Steuereinheit 103, eine Kupplungs-Ansteuereinheit 104, welche einem Toner­ zuführabschnitt zugeordnet ist, eine Vorspannungspotential- Steuereinheit 105, welche ebenfalls dem Tonerzuführabschnitt zugeordnet ist, und eine Lampensteuereinheit 106 für eine Be­ lichtung. Die Entwicklungsvorspannungs-Steuereinheit 102 der externen Anordnung spielt die Rolle einer Ansteuereinheit, um das Vorspannungspotential eines Toners auf einer Entwick­ lungshülse einzustellen. Die Ladungs-Steuereinheit 103 dient als eine Ansteuereinheit, um das Ladungspotential des Unter­ grunds eines photoleitfähigen Elements einzustellen. Die Kupplungs-Ansteuereinheit 104 steuert eine Kupplung an, wel­ che einer Schaufel zugeordnet ist, wenn die Dichte des ent­ wickelten Musters auf einem photoleitfähigen Element (d. h. die Dichte Vspo eines Festbildmusters) in Beziehung zu einem vorgegebenen konstanten Wert Vspo als Vsp < Vspo in Beziehung gesetzt ist. Die Vorspannungspotential-Steuereinheit 105 stellt ein Potential ein, wenn eine Vorspannung an den Toner anzulegen ist. Ferner steuert die Lampensteuereinheit 108 die Lichtmenge, die von einer Lampe abzugeben ist.

In der dargestellten Ausführungsform führt die Zentraleinheit (CPU) 100A eine Korrektur in dem Fall durch, daß die Entwick­ lungsvorspannung veränderlich ist und die effektive Vorspan­ nung bezüglich des Ladungspotentials eines photoleitfähigen Elements konstant zu halten ist. Eine derartige Steuerung zum Konstanthalten der effektiven Vorspannung wird nach oder vor einem Bilderzeugungsvorgang auf folgende Weise durchge­ führt. Wie in Fig. 15 dargestellt, wird eine Entwicklungsvor­ spannung Vb mit einer kleinen Potentialdifferenz ΔVob, wie beispielsweise einem Fünftel oder weniger eines Bilderzeu­ gungspotentials, an eine Entwicklungshülse in der entgegen­ gesetzten Richtung bezüglich des Untergrundpotentials Vo eines photoleitfähigen Elements speziell bei dem normalen Bilderzeugungsvorgang angelegt. (Die Vorspannung Vb, welche durch eine ausgezogene Linie angegeben ist, ist größer als das negative Potential Vo). Unter dieser Voraussetzung wird dann Toner auf dem photoleitfähigen Element aufgebracht. Die Entwicklungsvorspannung Vb wird anschließend in der durch Pfeile S1 und S2 angezeigten Richtung verschoben, bis der Ausgangswert Vk (das Potential, wenn ein extrem niedriges Potential gefühlt wird) des Photosensors zum Fühlen der Dichte des Tonerbildes konstant wird.

In der dargestellten Ausführungsform wird die Verschiebung Vbs als eine Differenz zwischen der effektiven Entwicklungs­ vorspannung und der abgegebenen Entwicklungsvorspannung be­ trachtet und wird zum Zeitpunkt eines tatsächlichen Bilder­ zeugungsvorgangs zu einer Entwicklungsvorspannung addiert. Insbesondere wird bei der Ausführungsform die Entwicklungs­ vorspannung Vb als eine Summe der Entwicklungsvorspannung Vb (dem Sollwert) und dem Wert Vbs betrachtet, um dadurch die Differenz zwischen der Vorspannung Vb (dem Sollwert) und der effektiven Entwicklungsvorspannung auszugleichen. Ein Ver­ schieben der Entwicklungsvorspannung bezüglich des Unter­ grundpotentials Vo der photoleitfähigen Trommel wird erzeugt durch:

Vb = Vb (Sollwert) + Vbs (1)
Vb = (Sollwert) = Vo + Vbk (2)
Vb = Vo + Vbk + Vbs (3)

wobei Vbk gleich dem Bilderzeugungspotential Vk (z. B. 24V) ist.

Wenn der Photosensorausgang unter der vorstehend wiedergege­ benen Bedingung Vk ist, kann mit einer Verschiebung Vb, so daß der Photosensorausgang Vk dessen Sollwert Vko erreicht, eine Abweichung der effektiven Entwicklungsvorspannung, d. h. eine optimale Verschiebung bestimmt werden.

In dieser Ausführungsform wird der laufende Mittelwert von acht Ausgangswerten Vk erzeugt und mit dem Sollwert Vko vergli­ chen. Wenn die Differenz zwischen dem sich ergebenden Mittel­ wert Vk und dem Sollwert Vko kleiner als 0,1V (oder 0,2V im Falle einer schwarzen Entwicklung) ist, wird die Vk-Steuerung nicht beeinflußt, um dadurch den Einfluß der Ladungs-Unregel­ mäßigkeit zu reduzieren:

|Vk = Vko| < 0,1 V (4)

Insbesondere soll das Sollpotential des Steuer-Bildmuster­ teils mit einer Tonerkonzentration TC Vtc sein, das Soll­ potential der Vorspannungsverschiebung soll Vko und das n-te Potential, das mittels des Photosensors gefühlt worden ist, soll bezüglich des TC-Steuermusterteils Vsp(n) und bezüglich der Vorspannungsverschiebung Vk(n) sein. Dann gilt, solange die Tonerkonzentrationssteuerung normal ist, die folgende Be­ ziehung bei den meisten n′s:

|Vsp = Vtc| < 0,2 V (5)

(oder 0,4 V im Falle einer schwarzen Entwicklung).

In diesem Fall wird der laufende Mittelwert der Vorspannungs­ verschiebungs-Detektionspotentiale Vk(n) als eine Verschie­ bung Vk wie folgt erzeugt:

Wenn dagegen die Tonerkonzentration nicht normal ist, gilt die Beziehung (4) nicht, d. h. die folgende Beziehung gilt bei einigen oder allen n's:

|Vsp (n) - Vtc| < 0,2 V

(oder 0,4 V im Falle einer schwarzen Entwicklung).

Unter einer solchen Voraussetzung wird für alle n's, bei wel­ chen die Beziehung (7) gilt, der Sollwert Vko von Vk ersetzt durch Vk(n):

Vk(n) = Vko (8)

Dann wird der laufende Mittelwert der Verschiebungen Vk mit Hilfe der Gl. (6) mit Vk(n) erzeugt.

Ebenso ist in der dargestellten Ausführungsform das Vk-Bild­ erzeugungspotential Vbk so konditioniert, daß ein elektri­ sches Feld in der Vorwärtsrichtung wirkt, d. h. in einer Rich­ tung zum Entwickeln eines gewöhnlichen latenten Bildes, um so den Einfluß eines umgekehrt geladenen Toners zu reduzie­ ren. (Negativ geladener Toner entwickelt kein latentes Bild unter dem Einfluß des elektrischen Vorwärtsfeldes). Außerdem wird Vbk auf einen höheren Pegel eingestellt als die aufge­ brachte Menge einer üblicherweise kleinen Menge von nicht geladenem Toner, um dadurch den Einfluß der Untergrundver­ unreinigung der photoleitfähigen Trommel zu eliminieren. Hierdurch ist mit Erfolg die Vorspannungsverschiebung ver­ hindert und daher ist auch verhindert, daß die Tonerkonzen­ tration unkontrollierbar ansteigt, wenn der Untergrund so stark (infolge von umgekehrt geladenem Toner) verunreinigt ist, um durch ein Erhöhen der Entwicklungsvorspannung gerei­ nigt zu werden, und ferner sind die Fühlfehler des Photosen­ sors reduziert.

Die Tonerkonzentration soll nunmehr infolge einer ungenauen Detektion einer Tonerendbedingung, wozu es kommt, wenn die Tonerzufuhr unvollständig ist, oder wenn in der Einrichtung der Toner ausgeht, von einem vorherbestimmten Wert abgewichen sein (Vsp, welcher von Ttc abgewichen ist (Fig. 15)). Dann wird das Entwicklungsvermögen und folglich Vk erniedrigt. In einem solchen Fall wird in der Ausführungsform die Korrektur von Vk (d. h. ein Verschieben der Vorspannung Vb) erniedrigt, oder wenn die Abweichung wahrnehmbar ist, wird die Korrektur überhaupt nicht durchgeführt. Insbesondere wenn die Tonerkon­ zentration von einem normalen in einen anormalen Zustand übergeht, wird in der Ausführungsform der Korrekturwert von Vk entsprechend dem Anomalitätsgrad geändert. Wenn die tat­ sächliche Tonerkonzentration sich beispielsweise infolge der unvollständigen Detektion eines Tonerendzustands gänzlich von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, wird die Korrekturgröße auf null herabgesetzt.Wenn jedoch einfach der Brumm bzw. die Kräuselung (ripple) entsprechend groß ist, wenn das Gerät in einer warmen und feuchten Umgebung mit altem Entwickler be­ trieben wird, wird der Korrekturgrad verringert, obwohl die Korrektur durchgeführt wird.

Bei dieser Art Steuerung wird der Toner der photoleitfähigen Trommel unter einer Entwicklungsvorspannung Vb zugeführt, die sich etwas von dem Untergrundpotential Vo der Trommel unter­ scheidet und in der Richtung der Beziehung entgegengesetzt ist, die insbesondere für einen Bilderzeugungsvorgang gilt. Die Entwicklungsvorspannung Vb wird so verschoben, daß der Ausgangswert Vk des Photosensors, welcher dem sich ergebenden Tonerbild zugeordnet ist, konstant bleibt. Folglich wird die Entwicklungsvorspannung Vb relativ zu dem Untergrundpotential Vo der Trommel konstant gehalten, um so die Abweichung von einer wirksamen Entwicklungsvorspannung auszuschließen, wo­ durch die Bildqualität gesteigert wird. Für einen derartigen Steuervorgang kann auf die japanische Patentanmeldung Nr. 1 13 093/1989 der Anmelderin verwiesen werden.

Wenn die Umgebungsbedingungen sich ändern, insbesondere wenn Temperatur und Feuchtigkeit niedriger werden, wird die La­ dungsmenge, die auf den Toner aufgebracht ist und daher die Fähigkeit des Trägers, den Toner zu halten, geringer, mit dem Ergebnis, daß sich der Toner an der Entwicklungshülse sammelt. Die Ladung des Toners, der so an der Hülse aufge­ bracht ist, bewirkt, daß sich die effektive Entwicklungsvor­ spannung ändert. Eine solche Änderung in der effektiven Vor­ spannung kann festgestellt werden, wenn der vorher angeführte Wert Vbs festgestellt wird. Wie vorher bereits ausgeführt, können, da diese Abweichung von einer effektiven Entwicklungs­ vorspannung den Änderungen in den Umgebungsbedingungen zu­ zuschreiben ist, die letzteren, obwohl nicht unmittelbar, festgestellt werden, wenn die effektive Vorspannung festge­ stellt wird. Die vorstehend beschriebene DIF-Steuerung wird unstabil, wenn die Temperatur und Feuchtigkeit geringer wer­ den, d. h. wenn die Tonerkonzentration zunimmt. Da die DIF- Steuerung auf das Ausgangssignal des Photosensors angewiesen ist, welches die Menge des auf dem photoleitfähigen Element aufgebrachten Toners darstellt, wird durch eine Zunahme der Tonerkonzentration verhindert, daß das Ausgangssignal des Photosensors genau die aufgebrachte Tonermenge darstellt. Ins­ besondere ist im Vergleich zu einem Festbildmuster die Emp­ findlichkeit des Photosensors in einem hohen Konzentrations­ bereich nicht zuverlässig. Dann ist die Vps-Steuerung, wel­ che Schwankungen in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen geringer Feuchtigkeit verhindert, bei hohen Konzentrations­ bereichen anwendbar.

Die Zentraleinheit (CPU) 100A ändert die variable Steuerung in dem dynamischen Bereich in Abhängigkeit davon, ob der Wert Vbs, d. h. die Korrekturgröße des gefühlten Vorspannungs-Ver­ schiebungspotentials, höher oder niedriger als ein vorherbe­ stimmter Bezugswert ist. Hierbei werden die Entwicklungsvor­ spannung Vb, das Ladepotential Vo und die Lichtmenge Vl mit Hilfe der in Tabelle 1 dargestellten Zeiger eingestellt.

Insbesondere wenn Vbs höher als eine Bezugsspannung von -100V ist, was durch einen Zeiger #23 in Fig. 1 dargestellt ist, wird der dynamische Bereich zum Erzeugen eines Bildes durch die in der nachstehenden Tabelle 3 wiedergegebene DIF-Steuerung korrigiert. Wenn dagegen Vbs niedriger als der vorerwähnte Bezugswert ist, wird die Entwicklungsvorspannung durch die in der nachstehenden Tabelle 4 wiedergegebene Vbs-Steuerung korrigiert.

Tabelle 3

Hierbei ist zu beachten, daß α 0,32V im Falle einer schwar­ zen Entwicklung oder 0,16V im Falle einer Farbentwicklung ist.

Tabelle 4

Die Arbeitsweise der Ausführungsform mit dem vorstehend be­ schriebenen Aufbau wird nunmehr anhand von Fig. 16 bis 25 beschrieben.

In Fig. 16 ist eine Folgesteuerung für die Operationen des gesamten Kopierers dargestellt. Hierbei beginnt der Ablauf mit einem Schritt, bei welchem bestimmt wird, ob ein Haupt­ schalter angeschaltet ist oder nicht; wenn er angeschaltet ist, wird bestimmt, ob ein Kopier- oder Druck-Startschalter eingeschaltet ist oder nicht. In Abhängigkeit von der Ant­ wort bei dieser Entscheidung stellt dann die Zentraleinheit (CPU) 100 A das Untergrundpotential der photoleitfähigen Trommel durch eine der Zeigersteuerungen 1 und 2 folgender­ maßen ein. Wie in Fig. 17 dargestellt, bestimmt in der Zei­ gersteuerung 1 die Zentraleinheit 100 A, ob die Verschiebung Vbs der Entwicklungsvorspannung kleiner als ein vorherbe­ stimmter Wert ist, und bestimmt dann, wenn die Antwort posi­ tiv ist, ob ein Flag, das einen derartigen Zustand darstellt, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn das interessierende Flag gesetzt worden ist, führt die Zentraleinheit 100A eine Vbs- Steuerung durch. Wenn das Flag nicht gesetzt worden ist, legt die Zentraleinheit 100A den Zeiger bei einem Zeiger #23 fest und legt den Unterzeiger bei einem Unterzeiger #64 fest. Wie in Fig. 18 dargestellt, werden in der Zeigersteuerung 2 Zeiger wie in der Zeigersteuerung 1 bestimmt, und dann werden die Verschiebung der Entwicklungsvorspannung, das Ladungspoten­ tial und die Sollichtmenge auf der Basis der Zeiger einge­ stellt.

In Fig. 17, in welcher die Zeiger und Unterzeiger festgelegt werden, wird auf der Basis der Menge an aufgebrachtem Toner bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit wie in Fig. 18 bestimmt, ob die laufende Zeigereinstellung adäquat ist oder nicht. Insbesondere bewirkt, wie in Fig. 19 dargestellt, die Zentral­ einheit (CPU) 100A, daß ein Tonerbildmuster auf dem photo­ leitfähigen Element erzeugt wird, während gleichzeitig die vorhandene Tonerdichte erhalten bleibt und die Entwicklungs­ vorspannung Vbs und das Ladungspotential Vo auf beispielswei­ se 500V bzw. 600V festgelegt werden. Dann bestimmt die Zen­ traleinheit 100A, ob eine Zeigerkorrektur entsprechend dem sich ergebenden Konzentrations-Ausgangswert notwendig ist oder nicht, und wählt, wenn es notwendig ist, einen speziellen Zeiger aus, welcher zu der Konzentration paßt, wie in der nachstehenden Tabelle 5 wiedergegeben ist.

Tabelle 5

Die vorstehend beschriebene Entscheidung und Zeigerkorrektur besteht darin, die auf dem photoleitfähigen Element aufge­ brachte Tonermenge zu korrigieren, welche in Umgebungen bei niedriger Temperatur und geringer Feuchtigkeit abnimmt und bei entgegengesetzten Umgebungsbedingungen zunimmt, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Wie in Fig. 20 dargestellt, wählt bei der Vbs-Steuerung die Zentraleinheit 100A ΔSP in einer Zeiger-(P)-Vbs-Tabelle aus und bestimmt, ob der Unterzeiger größer als "128" oder gleich "128" ist. Basierend auf dem Entscheidungsergebnis aktualisiert die Zentraleinheit 100A Zeiger und Unterzeiger. Dann bestimmt die Zentraleinheit 100A, ob der Unterzeiger kleiner als oder gleich null ist oder nicht, und wählt, wenn die Antwort positiv ist, einen Zeiger eine Stufe tiefer als der vorhandene Zeiger, wobei gleichzeitig der Unterzeiger entsprechend aktualisiert wird. Die Entwicklungsvorspannung soll nunmehr in dem Fall verschoben sein, wenn die erste Ko­ pie herzustellen ist. Dann stellt bei der Vbs-Steuerung die Ausführungsform die Verschiebung in dem Bereich von beispiels­ weise 20V ein, wobei der Bereich von beispielsweise 8V ver­ nachlässigt ist, welcher üblicherweise der Verschiebungsgrenz­ wert ist, um dadurch die Zeit zu verringern, die der Toner benötigt, um eine vorherbestimmte Konzentration zu erreichen.

Wenn dagegen die Verschiebung Vbs der Entwicklungsvorspannung kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, bestimmt die Zen­ traleinheit 100A, ob ein Flag, welches einen derartigen Zu­ stand darstellt, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn die Ant­ wort dieser Entscheidung positiv ist, führt die Zentralein­ heit 100A die DIF-Steuerung durch. Anderenfalls legt die Zentraleinheit 100A den Zeiger und Unterzeiger wie in der vorher angegebenen Vbs-Steuerung fest. Wie in Fig. 21 darge­ stellt, erzeugt die Zentraleinheit 100A in der DIF-Steuerung eine Differenz α zwischen einem festgestellten DIF-Wert, der aus der vorher eingestellten Differenz auf Vll-Vlh resul­ tiert und einem eingestellten DIF-Wert. Dann bestimmt die Zentraleinheit 100A, ob die Differenz im Falle einer schwarzen Entwicklung kleiner als 0,24V und im Falle einer Farbentwicklung kleiner als 0,12V ist oder nicht. Wenn die Antwort positiv ist, bestimmt die Zentraleinheit 100A, ob der gefühlte Wert oder der eingestellte Wert größer ist als der andere, und basierend auf dem Ergebnis führt sie den Unter­ zeiger nach unten oder oben. Dies gilt auch dann, wenn die Antwort der Entscheidung bei der vorerwähnten Differenz ne­ gativ ist. Dann korrigiert die Zentraleinheit 100A den Zeiger und Unterzeiger, indem sie auf der Basis einer Beziehung zwi­ schen dem Zeiger und Vbs, wie in der nachstehenden Tabelle 6 wiedergegeben ist, bestimmt, ob der aktualisierte Unterzeiger kleiner oder größer als "128" ist.

Wie in Fig. 22 dargestellt, besteht die DIF-Detektion in der vorerwähnten DIF-Steuerung darin, die vorerwähnte Differenz (Vll-Vlh) zu aktualisieren, wodurch der Anfangswert aktu­ alisiert wird, zu bestimmen, ob die Detektion bei allen Tönen durchgeführt ist oder nicht, wenn die Antwort positiv ist, Differenzen zwischen dem festgestellten Wert, welcher dem To­ nermuster zugeordnet ist und dem Sollwert zu erzeugen, und eine Beziehung zwischen der Differenz und dem vorherbestimm­ ten Wert festzusetzen. Wenn die Differenz kleiner als der vorherbestimmte Wert ist, gibt die Zentraleinheit 100A die Daten ein, indem sie festlegt, daß die DIF-Detektion beendet ist, summiert die Ausgangsdaten und benutzt dann die Summe, um einen Zeiger für eine DIF-Steuerung zu setzen.

Nachdem die Zentraleinheit 100A eine Verschiebung der Ent­ wicklungsvorspannung durch die Vbs-Steuerung oder eine Korrek­ turgröße des Ladungspotentials durch die DIF-Steuerung fest­ gelegt hat, wählt sie eine Standard-Entwicklungsvorspannung, ein Standard-Ladepotential und eine Standard-Beleuchtungs­ lichtmenge in einer Zeigertabelle aus (Fig. 17). Dann korri­ giert die Zentraleinheit 100A die Standardwerte in effektive Werte. Anschließend werden der Lader und der Ansteuerab­ schnitt, welcher der Entwicklungshülse zugeordnet ist, ein­ geschaltet, während gleichzeitig das photoleitfähige Element angetrieben wird, um darauf ein Bild zu erzeugen. Der Photo­ sensor fühlt die Dichte des sich ergebenden Tonermusters auf dem photoleitfähigen Element, damit die Entwicklungsvorspan­ nung korrigiert werden kann. Insbesondere wird eine soge­ nannte Vk-Steuerung durchgeführt. Da die Vk-Steuerung vorher bereits beschrieben worden ist, ist in Fig. 23 nur ein Fluß­ diagramm wiedergegeben, welches eine derartige Steuerung dar­ stellt.

Wie in Fig. 24 dargestellt, startet die Zentraleinheit 100A mit der Tonerzuführsteuerung, indem sie bestimmt, ob der Zeit­ punkt für den Photosensor zu arbeiten, erreicht worden ist oder nicht, d. h. ob der Photosensor zu dem Untergrund des photoleitfähigen Elements hin ausgerichtet ist oder nicht. Wenn die Antwort bei dieser Entscheidung positiv ist, stellt die Zentraleinheit 100A das Untergrundpotential Vsg des pho­ toleitfähigen Elements über den Photosensor und die Dichte (Vsp) des Tonerbildmusters fest, daß durch einen normalen Bilderzeugungsprozeß auf dem Untergrund erzeugt worden ist. Die Zentraleinheit 100A vergleicht das augenblickliche Unter­ grundpotential mit dem mittleren Untergrundpotential und ba­ sierend auf dem Vergleichsergebnis aktualisiert sie den An­ fangswert des Untergrundpotentials. Dann vergleicht die Zen­ traleinheit 100A das aktualisierte Untergrundpotential mit dem Potential des Tonerbildmusters. Wenn das Verhältnis des Untergrundpotentials und des Tonerbildmusters größer als ein vorherbestimmter Wert ist, d. h. wenn die Dichte des Toner­ bildmusters niedrig ist, führt die Zentraleinheit 100A eine Verarbeitung durch, um eine Tonerzufuhr zu starten.

Die vorstehend beschriebene Schrittfolge wird kontinuierlich durchgeführt, während der Kopierzyklus wiederholt wird, wie in Fig. 16 dargestellt ist. Ferner bestimmt in der dargestell­ ten Ausführungsform die Zentraleinheit 100A, ob die Belich­ tungslichtmenge so, wie sie an dem photoleitfähigen Element gemessen wird, angemessen ist oder nicht, und führt, wenn sie angemessen ist, die Tonerdichtesteuerung durch, indem sie den dynamischen Bereich auf der Basis der gefühlten Dichte des Tonerbildmusters steuert, wie oben ausgeführt ist. Ins­ besondere soll ein Tonerbild auf dem photoleitfähigen Element beispielsweise durch den relativen Wert "3" von in Fig. 13 dargestellter Belichtungsenergie erzeugt werden, wodurch ein Ton mittlerer Dichte geschaffen wird. Die Zentraleinheit 100A führt eine Dichtesteuerung, welche noch beschrieben wird, nur dann durch, wenn die Differenz zwischen dem Oberflächenpoten­ tial des photoleitfähigen Elements d. h. das Untergrundpoten­ tial (Vo), und das Potential (Vl), welches die Dichte des vor­ erwähnten Tonerbilds darstellt, in einem vorherbestimmten Bereich auf (± 20V) bezüglich eines Sollwerts liegt.

In der in Fig. 16 dargestellten Folgesteuerung bestimmt die Zentraleinheit 100A nacheinander, ob der Hauptschalter und der Kopierschalter eingeschaltet worden sind oder nicht, und wählt dann einen dynamischen Bereich zum Erzeugen eines Bil­ des durch eine Zeigersteuerung aus. Wie in Fig. 25 dargestellt ist, startet die Zentraleinheit 100 die Zeigersteuerung, in­ dem sie bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Ausgangswert (Vsp), welcher die Dichte des Tonerbildmusters darstellt, und der Sollausgangswert (Vtc) des Tonerbildmusters für eine To­ nerdichtesteuerung beispielsweise größer als 0,2V ist. Wenn die Antwort bei dieser Entscheidung positiv ist, ersetzt die Zentraleinheit 100A einen Wert, welcher der Solldichte für den Dichteausgangswert (Vsp) entspricht, wenn sie feststellt, daß der dynamische Bereich oder die Verschiebung der Ent­ wicklungsvorspannung übermäßig ist. Danach wird der Betrieb an die vorher erwähnte DIF-Steuerung oder die Vbs-Steuerung übertragen. Bei Beendigung der Entscheidung bezüglich der Dichte des Tonerbildmusters bestimmt die Zentraleinheit (CPU) 100A, ob die Korrektur der Verschiebung der Entwick­ lungsvorspannung größer als ein vorherbestimmter Wert ist oder nicht, und führt dann basierend auf dem Entscheidungs­ ergebnis eine Verarbeitung durch, um die Tonerdichte durch die Vbs- oder DIF-Steuerung zu korrigieren.

Bei der Erfindung wird somit die Tonerzufuhr zu einem Ent­ wickler entsprechend dem Ausgangssignal eines optischen Sen­ sors, welcher auf zumindest zwei Arten von Tonerbildmustern anspricht, welche auf einem photoleitfähigen Element erzeugt werden, zusammen mit dem dynamischen Bereich gesteuert, um elektrostatisch ein latentes Bild auf dem photoleitfähigen Element zu erzeugen. Insbesondere wird bei der Erfindung eine derartige Steuerung durchgeführt, indem im Vergleich zu der sich ergebenden Verschiebung mit einem Bezugswert die Ent­ wicklungsvorspannung so verschoben wird, daß die Menge an auf dem photoleitfähigen Element aufgebrachtem Toner konstant wird, und steuert dann basierend auf dem Vergleichsergebnis variabel den dynamischen Bereich in Anpassung an eine Poten­ tialdifferenz zwischen den Tonerbildmustern oder steuert den dynamischen Bereich variabel in Anpassung an die Verschie­ bung einer Entwicklungsvorspannung. Daher kann der dynami­ sche Bereich für eine Entwicklung unmittelbar korrigiert wer­ den, selbst wenn die Umgebungsbedingungen sich schnell und plötzlich ändern. Durch Überprüfen der Verschiebung der Ent­ wicklungsvorspannung kann die Richtung der Verschiebung be­ stimmt werden, und folglich kann verhindert werden, daß die Tonerdichte außer Kontrolle gerät, wenn der Ausgangswert des Photosensors konstant gehalten wird.

Eine noch genauere Dichtesteuerung ist erreichbar, wenn be­ stimmt wird, ob der laufende dynamische Bereich, welcher der Bilderzeugung zugeordnet ist, zu den Umgebungsbedingun­ gen paßt, und wenn sie erforderlichenfalls korrigiert werden.

Ferner wird, wenn die Spannung die Untergrundände­ rungen infolge von Verschmutzung darstellt, welche vorkommt, wenn eine Entwicklungshülse stillgestanden hat, bei der Er­ findung der dynamische Bereich und die Tonerzufuhr auf der Basis der Spannung gesteuert, welche gefühlt wurde, während die Entwicklungshülse im Betrieb war. Hierdurch ist verhin­ dert, daß die Tonerdichte infolge einer übermäßigen Toner­ zufuhr unkontrollierbar ansteigt, wozu es kommen kann, wenn die Tonerdichte auf der Basis der vorerwähnten geänderten Spannung, welche dem Untergrund entspricht, und auf der Basis der Spannung korrigiert wird, welche das Tonerbild­ muster darstellt.

Wenn durch die Erfindung die Dichte des exclusiven Toner­ bildmusters für eine Tonerdichtesteuerung festgestellt wird, wird bestimmt, ob die Beleuchtungslichtmenge, welche eine Voraussetzung für eine Dichtedetektion ist, angemessen ist oder nicht, und nur wenn sie angemessen ist, wird die Dichte des Tonerbildmusters bestimmt. Wenn die Dichte des Tonerbild­ musters nicht einer Solldichte entspricht, d. h. wenn erstere sich von letzterer in ungewöhnlichem Maße unterscheidet, wird die Tonerdichtesteuerung, welche zu dem festgestellten Bild paßt, überhaupt nicht durchgeführt. Hierdurch ist dann mit Erfolg verhindert, daß sich der dynamische Bereich über einen breiteren Bereich während eines Bilderzeugungsvorgangs än­ dert, wodurch die Zeit zunehmen würde, die notwendig ist, damit die tatsächliche Dichte die Solldichte erreicht. Der breitere Variationsbereich würde auch bewirken, daß der dynamische Bereich die anschließende Korrektur beeinflußt und dadurch würde eine angemessene Tonerdichtesteuerung un­ möglich.

Darüber hinaus sind dadurch, daß die Bedingungen für eine Dichtedetektion in angemessener Weise erhalten bleiben, bei der Erfindung genaue Parameter gewährleistet, welche für die Steuerung über den dynamischen Bereich insbesondere bei einer Tonerdichtesteuerung notwendig sind.

Claims (11)

1. Bilderzeugungseinrichtung, um elektrostatisch ein latentes Bild auf einem Bildträger zu erzeugen und um das latente Bild mittels eines Entwicklers, welcher zumindest einen Toner ent­ hält, zu entwickeln, um ein entsprechendes Tonerbild auf dem Bildträger zu erzeugen, gekennzeichnet durch
eine Photosensoreinheit, um eine Reflexion von einem vorher­ bestimmten Tonerbildmuster zu fühlen, das auf dem Bildträger erzeugt worden ist;
erste und zweite Steuereinrichtungen zum Steuern eines variab­ len dynamischen Bereichs, welche auf das Ausgangssignal der Photosensoreinheit ansprechen um zumindest eine Entwicklungs­ vorspannung, ein Ladepotential oder einen Belichtungswert zu ändern, um dadurch einen dynamischen Bereich variabel zu steuern, welcher eine Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten des Oberflächenpotentials des Bildträgers ist;
eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Informationswerts, welcher sich auf die auf dem Bildträger aufgebrachte Toner­ menge bezieht, welche sich mit einer Veränderung einer Umge­ bungsvoraussetzung ändert;
eine Vergleichseinrichtung, um den Informationswert mit einem Bezugswert zu vergleichen, welcher eine erste und eine zweite Umgebung festlegt, und
eine Schalteinrichtung, welche auf den Ausgangswert der Ver­ gleichseinrichtung anspricht, um eine der ersten und zweiten Steuereinrichtungen zum Steuern des variablen dynamischen Be­ reichs, welche für die erste bzw. zweite Umgebung optimal sind, auszuwählen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Informationswert eine Verschiebung (Vbs) der Entwicklungsvorspannung aufweist, die erste Steuer­ einrichtung zum Steuern des variablen dynamischen Bereichs die Verschiebung (Vbs) steuert, die zweite Steuereinrichtung zum Steuern des variablen dynamischen Bereichs eine DIF- Steuerung bewirkt, um eine Differenz (DIF) zwischen dem Aus­ gangswert der Photosensoreinheit, welche einem Linienmuster mit einer mittleren Dichte zugeordnet ist, und dem Ausgangs­ wert der Photosensoreinheit steuert, welche einem Linien­ muster mit maximaler Dichte zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vbs-Steuerung bewirkt wird, wenn die Verschiebung (Vbs) kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, während die DIF-Steuerung durchgeführt wird, wenn die Ver­ schiebung (Vbs) größer als der vorherbestimmte Wert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß, wenn die dem Entwickler zugeführte Tonermenge und der dynamische Bereich, um elektrostatisch ein latentes Bild auf dem Bildträger zu erzeugen, zusammen entsprechend dem Ausgangssignal der Photosensoreinheit zu steuern sind, die Vbs-Steuerung die Entwicklungsvorspannung so verschiebt, daß die auf dem Bildträger aufgebrachte Toner­ menge konstant wird, und basierend auf der daraus resultie­ renden Verschiebung den dynamischen Bereich variabel steuert.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die DIF-Steuerung die Oberfläche des Bildträgers durch ein vorherbestimmtes Oberflächenpotential gleichförmig steuert, durch Beleuchten des Bildträgers ein latentes Bild auf dem Bildträger elektrostatisch erzeugt, ein Tonerbildmuster durch Entwicklen des latenten Bildes entwickelt, Tonerdichten fühlt, die jeweils einem entsprechen­ den von mindestens zwei Tonerbildmustern zugeordnet sind, welche auf dem Bildträger erzeugt worden sind, um so die auf­ gebrachte Tonermenge bezüglich eines der Tonerbildmuster zu bestimmen, und variabel die Tonerzufuhrmenge sowie den dyna­ mischen Bereich steuert, welcher eine Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten des Oberflächenpotentials des latenten Bildes ist, um elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen, so daß die Differenz zwischen den Dichten der zwei Tonerbildmuster einen vorherbestimmten Wert erreicht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die DIF-Steuerung festlegt, ob die Be­ lichtungsmenge adäquat ist, indem bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen dem Oberflächenpotential des Bildträgers und einem Potential, welches die Dichte eines Tonerbildes darstellt, das durch eine vorherbestimmte Dichteeinstellung erzeugt worden ist, in einem vorherbestimmten Bereich be­ züglich eines Sollwerts liegt, und, wenn die Belichtungs­ menge adäquat ist, und wenn eine Differenz zwischen dem Aus­ gangssignal der Photosensoreinheit, welche auf das Tonerzu­ fuhr-Steuermuster anspricht und ein vorherbestimmter Bezugs­ ausgangswert kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, zu­ mindest ein Ladepotential, eine Entwicklungsvorspannung oder einen Belichtungswert bezüglich der Erzeugung eines Bildes entsprechend den Ausgangssignal der Photosensoreinheit steuert, welche zumindest zwei der Tonerbildmuster zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die DIF-Steuerung die Dichtewerte von zwei Mustern eine Anzahl Mal fühlt und den laufenden Mittel­ wert der gefühlten Dichtewerte erzeugt.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um einen Zeiger auf der Basis der Verschiebung (Vbs) zu bestimmen, und durch eine Einrichtung zum Bestimmen eines Ladepotentials, einer Entwicklungsvor­ spannung und eines Belichtungswerts, der zu dem Zeiger paßt, wobei der dynamische Bereich variabel entsprechend den Ent­ scheidungen der zwei Einrichtungen gesteuert wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung, um einen Zeiger auf der Basis des DIF-Werts zu bestimmen, und durch eine Einrichtung zum Bestimmen eines Ladepotentials, einer Ent­ wicklungsvorspannung und eines Belichtungswerts, der zu dem Zeiger paßt, wobei der dynamische Bereich variabel entspre­ chend den Entscheidungen der zwei Einrichtungen gesteuert wird.

10. Bilderzeugungseinrichtung, um ein latentes Bild auf ei­ nem Bildträger elektrostatisch zu erzeugen und um das latente Bild durch einen Entwickler zu entwickeln, der zumindest einen Toner enthält, um ein entsprechendes Tonerbild auf dem Bildträger zu erzeugen, gekennzeichnet durch
eine Photosensoreinheit zum Fühlen einer Reflexion von ei­ nem vorherbestimmten Tonerbildmuster, das auf dem Bildträger erzeugt worden ist, und
eine Steuereinrichtung, welche auf das Ausgangssignal der Photosensoreinheit anspricht, um zumindest eine Entwicklungs­ vorspannung, ein Ladepotential oder einen Belichtungswert zu variieren,
wobei die Steuereinrichtung, wenn die dem Entwickler zuge­ führte Tonermenge und der dynamische Bereich zum elektrosta­ tischen Erzeugen eines latenten Bildes auf dem Bildträger zusammen entsprechend dem Ausgangssignal der Photosensor­ einheit entsprechend zu steuern sind, die Entwicklungs­ vorspannung verschiebt, so daß die auf dem Bildträger auf­ gebrachte Tonermenge konstant wird, und dann basierend auf der daraus resultierten Verschiebung variabel den dynamischen Bereich steuert.

11. Bilderzeugungseinrichtung, um ein latentes Bild auf einem Bildträger elektrostatisch zu erzeugen und um das latente Bild mittels eines Entwicklers zu entwickeln, welcher zumin­ dest einen Toner enthält, um ein entsprechendes Tonerbild auf dem Bildträger zu erzeugen, gekennzeichnet durch
eine Photosensoreinheit, um eine Reflexion von einem vorher­ bestimmten Tonerbildmuster zu fühlen, das auf dem Bildträ­ ger erzeugt worden ist, und
eine Steuereinrichtung, welche auf das Ausgangssignal von der Photosensoreinrichtung anspricht, um zumindest eine Ent­ wicklungsvorspannung, ein Ladepotential oder einen Belich­ tungswert zu ändern,
wobei die Steuereinrichtung bestimmt, ob der Belichtungswert adäquat ist oder nicht, indem bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen dem Oberflächenpotential des Bildträgers und einem Potential, welches die Dichte eines Tonerbildes darstellt, welches durch eine vorherbestimmte Dichteeinstellung erzeugt worden ist, in einem vorherbestimmten Bereich bezüglich eines Sollwertes liegt oder nicht, und, wenn der Belichtungswert adäquat ist und eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal der Photosensoreinheit, welche auf ein Tonerzufuhr-Steuer­ muster anspricht, und einem vorherbestimmten Referenzausgang kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, zumindest ein Ladepotential, eine Entwicklungsvorspannung und einen Belich­ tungswert bezüglich der Erzeugung eines Bildes entsprechend den Ausgangssignalen der Photosensoreinrichtung steuert, welche zumindest zwei der Tonerbildmuster zugeordnet sind, während, wenn die Differenz größer als der vorherbestimmte Wert ist, sie zumindest das Ladepotential, die Entwicklungs­ vorspannung oder den Belichtungswert in Anpassung an eine Solldichte steuert.