JP2008197693A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間調濃度の安定化を行う際に用いられる光源の寿命悪化を防止すると共に光源を用いた書き込み動作が不安定とならないようにして中間調濃度の安定化を行える画像形成方法を提供する。
【解決手段】所定間隔で前記接触帯電手段に印加される電圧を切り換えることで前記帯電電位を調整するとともに前記トナーパターンとは別に中間調濃度調整用基準トナーパターンを作成し、この中間調濃度調整用基準トナーパターンの反射濃度を前記センサーの検知出力に基づいて画像書き込み光量の変更により調整して中間調の書き込み条件を整える制御手段を有し、該制御手段は、上記中間調濃度調整用基準パターンの反射濃度に応じて画像書き込み光量を変更する際に、その変更量を所定範囲内で設定することを特徴とする特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体に光レーザービームを照射して画像形成を行うデジタル複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置における画像形成方法に関し、さらに詳しくは、中間調濃度を有する画像の再現性を確保するためのプロセスコントロールに関する。

従来から電子写真装置の中間調濃度を一定に保つことは画像品質を安定に保つ上で重要な技術課題であった。画像形成装置において、中間調濃度を調整する技術として次のものが知られている。

感光体の感度変動に基づく画像濃度変動のうち、特に、多階調のデジタル画像形成装置で重要である中間濃度部分の濃度再現性を安定して行える画像形成装置を提供することを目的とし、その構成は、感光体４０１上に目標暗電位ＶＨＳにて帯電させる帯電手段４０２の制御電位ＶＧＳを算出し、制御電位ＶＧＳで帯電された感光体４０１上の潜像パッチの検出電位、及び潜像パッチの露光光量に基づいて目標中間調電位ＶＭＳを得る光レーザービーム光量ＶＬＳを算出し、目標暗電位ＶＨＳからかぶり防止電位ＶＣを減算して現像バイアス電位ＶＢを算出し、帯電制御電位ＶＧＳ、光レーザービーム光量ＬＤＳ、及び現像バイアス電位ＶＢを設定する制御手段を備えた構成（例えば、特許文献１）。

画像形成装置に関し、中間調画像の濃度制御を正確に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とし、その構成は、像担持体上にトナーを付着させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体上に画像濃度検出用パターンを形成するパターン形成手段と、前記像担持体上に付着したトナーによる画像濃度を検出する画像濃度検出手段と、前記画像濃度検出手段で検出した濃度に応じて画像濃度制御を行う制御部と、該制御部内に設けられ、前記パターン形成手段で作成した複数段階の階調パターンを作成する際の画像濃度検出手段の出力と、画像濃度との関係を記憶する階調テーブルを具備した構成（例えば、特許文献２）。

画像形成装置に関し、中間調からベタに至るまでのトナー付着量制御を正確に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とし、その構成は、像担持体上にトナーを付着させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体上にテストベタパッチとテスト中間調パッチを形成するパッチ形成手段と、前記パッチ形成手段により形成されたテストベタパッチとテスト中間調パッチの画像濃度を検出する画像濃度検出手段とを具備し、先ず、テストベタパッチによる画像濃度検出により現像剤担持体の周速比を制御してベタ濃度の制御を行い、次に、テスト中間調パッチによる画像濃度検出によりレーザパワーを制御して中間調濃度の制御を行う構成（例えば、特許文献３）。

特開平６−２０８７１５号公報 特開平８−２６５５７０号公報 特開平８−２９７８３４号公報

上記特許文献１に開示されている構成では、電位検知を前提としており、高価な電位計が必要となるという不具合がある。
上記特許文献２に開示された構成では、中間調濃度の検知時、複数の中間調パターンを作るようにしているため、検知制御に時間がかかる。また、中間調濃度の調整をＬＤ（laser diode）のＰＷＭ（power wide modulation）（発光時間）で行っているため、調整幅が粗いという不具合がある。

上記特許文献３に開示された構成では、ベタ濃度の安定化のため、現像担持体の周速比を制御することとしているが周速比の制御は駆動系を高価なものにしなければならない。また、特に２成分磁気ブラシ現像の場合、周速比の変更は濃度が同じでも地肌のカブリが変化したり、中間調の画像の後端が白抜けたりすることがあるといった不具合を発生させる危険があり、実際上、実施が難しいという不具合がある。

また、上記各特許文献に開示された構成において共通する技術事項として、帯電手段としてスコロトロン帯電を前提としていることがある。スコロトロン帯電は、帯電の安定性に優れている反面、オゾンが発生する。

オゾン発生の極めて少ない帯電手段としては、接触帯電手段をあげることができるが、帯電ローラ等を用いた接触帯電は、オゾン発生が極めて少ない反面、帯電電位の変動が大きいという問題がある。

この帯電電位の変動を抑えるため、反射濃度検知センサーを使って、帯電出力を補正する技術がある。しかし、この補正前後の帯電電位の変化が中間調電位に影響し中間調濃度が変化してしまうことがわかった。

中間調濃度の画像再現性を確保する手段の一つに、感光体上に中間調濃度のテストパターンを作成し、その反射濃度をセンサーにより検知し、その検知結果に応じて上記テストパターンの作成に用いられた光源の発光量を制御することが考えられる。つまり、反射濃度が低い場合および高い場合にはその反射濃度の変化に応じて光源での発光量の強弱程度を制御するものである。

しかし、光源での発光量制御によって一定の中間調濃度を有するテストパターンを形成する際には、光源での発光量を増大しすぎると光源の寿命に悪影響を及ぼし、また、光源での発光量が少なすぎると書き込み開始タイミングを割り出すために用いられる検知センサーでの読み取りが行えなくなることで光源での書き込み開始時期の設定が不正確となる。

本発明は、上記従来の画像形成方法及び装置における問題、特に中間調濃度の画像再現性を確保する際のテストパターン生成の際の問題に鑑み、テストパターン生成のために用いられる光源の寿命低下を防止すると共に光源による書き込み時での同期検知が確実に行えることで中間調濃度の画像形成を良好に行うようにすることを第１の目的とし、さらに、光源において発光量を増加させる調整を行う際にその発光量の上限に達した場合でも光源に直接寿命低下の影響が及ばないようにすることを第２の目的とし、そして、第２の目的とは逆に光源での発光量を低下させる調整を行う際にその発光量の下限以下に達した場合でも反射濃度の検知タイミングを正確に検知できなくなることを防止できるようにすることを第３の目的としている。

請求項１記載の発明は、感光体を接触帯電手段により帯電した後、レーザービームで露光して静電潜像を形成し、前記静電潜像を非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を収容した現像装置により現像する画像形成方法において、所定量Ｎのジョブ終了時または画像形成装置のメインスイッチオン直後に、所定の時間、前記接触帯電手段に印加される電圧を切り換えることで前記帯電電位を調整するための帯電電位調整用パターンを感光体上に作成し、その帯電電位調整用パターンの反射濃度を反射濃度検知センサーにより検知し、その検知出力が所定の範囲外にあるときは帯電出力を所定値変更し、前記所定量Ｎとは異なる所定量Ｎ'のジョブ終了時、または、前記制御による帯電出力変更時には、前記帯電電位調整パターン作成の後に中間調濃度調整用基準パターンを感光体に書き込み、現像して作成し、前記反射濃度検知センサーで反射濃度を検知し、その検知出力が所定の範囲外にあるときはレーザービーム出力を予め定められた設定上限値と設定下限値の範囲内で所定値変更することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、上記光源として半導体レーザが用いられ、該半導体レーザの出力を上記中間調濃度調整用基準トナーパターンの反射濃度に応じて制御し、その制御に際して上記所定範囲の上限を上記半導体レーザの寿命に影響する限界値に設定していることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、上記光源として用いられる半導体レーザの出力が上記所定範囲の上限以上に要求された場合に該半導体レーザの出力を上限に止める一方、半導体レーザ若しくは感光体の劣化と判別してこの状態を外部に警報することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、上記光源に半導体レーザが用いられ、該半導体レーザの出力を上記中間調濃度用基準トナーパターンの反射濃度により設定する際、上記所定範囲の下限を上記光源での発光による書き込み時期を割り出すための同期センサーによる読み取りが不能とならない限界値に設定することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、上記光源をなす半導体レーザでの出力が上記所定範囲の下限以下に要求された場合には、書き込み光量以外での画像形成条件を特徴としている。

請求項６記載の発明は、書き込み光量以外の画像形成条件として上記感光体に対する帯電出力を対象とすることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、上記書き込み光量以外の画像形成条件として、現像バイアスが用いられることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の画像形成方法を用いることを特徴としている。

本発明によれば、制御手段により画像書き込み光量を変更する際に、その変更量が所定範囲内とされ、特に、所定範囲の上限を光源として用いられる半導体レーザの寿命に影響する限界値に設定されているので、所定範囲の設定下限の値（設定下限値）よりもさらに低い出力が必要となるような場合には、半導体レーザの出力の変更を行わないで、書き込み条件以外での画像形成条件に相当する帯電出力あるいは現像バイアスを変更することにより、不用意に発光量が所定範囲の限界値を超えないように維持できることで半導体レーザの寿命低下を防止することが可能となる。
特に、書き込み条件以外の画像形成条件に係る帯電出力に関しては、画像形成装置が長期間停止した後などの、環境変化による帯電電位変動が大きい場合をも対象としてメインスイッチオン直後において帯電電位の調整、つまり帯電出力の補正が行えるので、環境変化による画像形成条件の変化に際しても半導体レーザの光量が限界値を超えないように維持することができる。

以下、図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の実施の形態に係る画像形成方法が適用される画像形成装置の構成及び作用について図１を参照して説明すると次の通りである。
図１は、感光体に光を照射して画像形成を行うデジタル複写機、プリンタ、ファクシミリなどに共通な感光体まわりの構成を示したものである。

図１において、ドラム状をした感光体１のまわりには接触帯電手段としての帯電ローラ２が接触しており、帯電ローラ２は、矢印の向きに回転する感光体１に連れ回りするようになっている。画像形成に際し、感光体１は矢印の向きに回転し、この回転中に予め除電手段２５からの光により除電された感光体１は、次いで、帯電ローラ２により一様に帯電される。

なお、帯電ローラ２に代えて接触帯電手段として帯電用のブラシを接触させた構成とすることもできる。こうして帯電された感光体１は、その後、画像情報を含む画像信号で変調されたレーザービーム２０の照射を受けて露光され、感光体１上に静電潜像が形成される。

感光体１上に形成された静電潜像は、所謂反転現像方式においては、現像装置３を通過する過程でトナーが露光部分に付着することにより可視像化される。現像装置３ではケース内に非磁性のトナーと磁性粉によるキャリアからなる現像剤４を収容しており、該ケース内には、感光体１に近接して回転する現像スリーブ５や、該現像スリーブ５に現像剤４を供給するパドルローラ２１などを具備している。

現像剤４はパドルローラ２１の回転により攪拌され、撹拌に伴う摩擦帯電によりトナーが帯電させられる。現像スリーブ５の外周部は固定磁石の外側を回転する非磁性材からなる。帯電トナーを含む現像剤４はパドルローラ２１から現像スリーブ５のまわりにブラシ状に付着し、ブラシ状の穂の一部を構成するトナーが感光体１上に接触し、感光体上の静電潜像に静電的作用により付着して現像され所謂トナー像が形成される。

静電潜像に付着するトナー量は、感光体１上の像電位と現像ローラ２に印加されている現像バイアス電圧の差で決まる。また、上記像電位は帯電ローラ２により与えられる初期帯電の電位と、レーザービーム２０の光強度で決まる。

感光体１上に形成されたトナー像は感光体１と共に回転し、転写ベルト６が感光体１に接している転写部に至る。転写ベルト６は感光体１に接して感光体と同一方向に同一の線速度で回転するベルトで、この転写ベルト６には図示しない電源よりトナーと逆極性の転写用バイアス電圧が印加されている。

転写ベルト６は、帯電ローラ２による感光体１の帯電から露光、転写の工程に至る１枚の転写紙に対する画像形成プロセスに相当する１ジョブが終了する毎に感光体１から離間するように制御される。例えば、メインスイッチオン直後においては、画像形成の条件を整えるための準備がなされ、各装置がならし運転されたり、帯電ローラ２、レーザービーム２０、現像装置３などが機能状態となって、後述するように所定のテスト用画像パターン、例えば、トナー濃度調整用パターンや帯電電位調整用パターンなどが形成される。

転写ベルト６が感光体１に常時接したままであると、上記のテスト用パターンが検知される前に該転写ベルト６に転写されて感光体１から消されてしまうので、メインスイッチオン直後のならし運転中やジョブ終了時、つまり、ジョブとジョブとの間には転写ベルト６を感光体１から離間させ、ジョブ開始に合わせて感光体１に接触させるような構成となっている。なお、図４に示した例のほか、例えば、転写ベルト６に代えて感光体１から離間して配置される転写チャージャを使用するタイプの画像形成装置もある。

図１において、上記トナー像が上記転写部に至るときに適正な転写位置に転写が行われるようなタイミングでレジストローラ２４から転写紙Ｓが送り出される。転写ベルト６と感光体１間の転写電界により感光体１上のトナー像は、感光体１と転写ベルト６の間に挟まれて感光体１と同じ線速度で搬送される転写紙Ｓ上に転写される。

転写紙Ｓは、トナー像転写後も転写ベルト６により搬送され、搬送方向上、該転写ベルト６の下流側に位置する図示しない定着装置に至る。転写紙Ｓ上に転写されたトナー像は未定着であり、上記定着装置を通り抜ける際に、この未定着トナー像は転写紙Ｓ上に熱溶着により定着される。

一方、転写しきれず感光体１上に残留しているトナーは、さらに感光体１とともに回転方向に移動し、クリーニング装置１０内に配置されたクリーニングブレード７により堰き止められ溜められる。クリーニングブレード７の部位に溜められた残留トナーは反時計まわりの向きに回転する回収羽根８とマイラー２２との協働作用により、回収コイル９上に送り込まれる。回収コイル９はワイヤを螺旋状に巻いて形成した一種のスクリューコンベアであり、回転により現像剤を搬送することができる。

回収コイル９はクリーニング装置１０内ではトナーを取りいれることができるような態様で部分的にケースに覆われており、クリーニング装置１０からは回収管内に収められて回転駆動されるようになっている。回収管はクリーニング装置１０から現像装置３に至る経路を構成し、現像装置３のパドルローラ２１の上方に開口している。クリーニング装置１０に回収された感光体１からの残留トナーは、回収コイル９の回転により上記回収管を経て現像装置４に回収され循環使用される。

上記構成を備えた画像形成装置における画像濃度の調整は次の手順で行われる。
感光体１上に形成される画像の画像濃度は、レーザービーム２０の光強度が一定ならば、帯電ローラ２により帯電させられる感光体１の帯電電位が常に一定であり、かつ、現像剤の濃度が一定である限り、常に一定のはずであるが、実際には、感光体１が経時的に劣化したり、帯電ローラ２の特性として帯電電位の変動が大きいなどの理由に起因して変動する。

上記原因による画像濃度の変動をなくし、画像濃度を所定の一定レベルに維持するために画像濃度を調整することが行われている。この画像濃度の調整のため、（ａ）感光体１上に帯電電位調整用トナーパターンを形成し、この帯電電位調整用トナーパターンの濃度が予め定めた基準レベルとなるように帯電ローラ２による帯電電圧を調節すること、（ｂ）前記帯電電位調整用のパターンとは別に感光体１上にトナー濃度調整用のベタ画像トナーパターンを形成し、このトナー濃度調整用のパターンの濃度が予め定めた基準レベルとなるように現像剤４のキャリアとトナーの比率を調節すること、の２つの調整にかかる制御が行われている。

上記（ａ）、（ｂ）の調節のため感光体１上にテスト用の画像パターンが作られるがこの画像パターンを検知するための検知手段が設けられている。この検知手段は、図１に示す感光体１のまわりであって転写ベルト６とクリーニングブレード７との間の位置に設けられた反射濃度検知センサー１６（以下、Ｐセンサーという。）であり、このＰセンサー１６からの検知情報が後述する制御手段２３に出力される。

図２において、制御手段２３は、この画像形成装置における画像形成プロセス全体を制御する機能を有し、Ｐセンサー１６が図示しないＩ／Ｏインターフェースを介して入力側に接続されている。制御手段２３の出力側には、ＬＤの駆動制御部、帯電装置での帯電電位を調整する駆動部（便宜上、図１に示した符号２を用いる）、現像装置での現像剤濃度を補正する駆動部（便宜上、図１に示した符号３を用いる）、書き込み光量を変更するための駆動部（便宜上、図１に示した符号２０を用いる）、各種トナーパターンを形成するための駆動部、給紙などのその他の画像形成プロセスを実行するための駆動部、さらに、後述するが、警報に用いられる操作パネルの表示部ＡＬ、送信手段ＴＭがそれぞれ接続されている。

前記（ｂ）のトナー濃度調整のため、図１に示す現像装置３の内部には、トナー濃度を検知するトナー濃度センサー（以下、Ｔセンサーという。）１７が設けられている。Ｔセンサー１７からの検知情報が制御手段２３に出力される。このため、制御手段２３には、その入力側にＴセンサー１７が接続されている。

Ｔセンサー１７の出力は、制御手段２３内で所定のトナー濃度制御基準値と比較される。トナー濃度が低いと判断されれば、現像装置３において図示しないトナーボトルからのトナー供給が促進されて、Ｔセンサー１７の出力が所定のトナー濃度制御基準値になるようにされる。所定のトナー濃度制御基準値よりもトナー濃度が高いと判断されれば、上記トナー供給が抑制されて所定のトナー濃度制御基準値になるように時間当たりのトナー供給量が調節される。

Ｐセンサー１６はトナー濃度調整用パターンの検知としてはメインスイッチがオン直後には動作されず、一定量のジョブ毎、つまり一定量の画像形成が行われる毎、例えば記録紙Ｓの一定枚数出力毎に動作させられる。図２に示す制御手段２３は画像形成プロセス全般を制御しているのでその時々の画像形成プロセスの進行状態やジョブ量を把握している。

制御手段２３により、Ｐセンサー１６が動作時期であることが判定されると、制御手段２３のプログラムにより、光書き込み手段が動作させられて、ＬＤから出射されるレーザービーム２０により、感光体１上に所定の大きさで黒ベタのトナー濃度調整用パターンが書き込まれる。

トナー濃度調整用パターンは現像装置３により現像される。このプロセスでは、トナー濃度調整用パターンを消去しないようにするため予め転写ベルト６は感光体１から離間させられている。よって、このトナー濃度調整用パターンは何ら損なわれることなく転写部を通り抜けてＰセンサー１６の前を通る。

Ｐセンサー１６はトナー濃度調整用パターンの反射濃度を検知してその出力を制御手段２３に出力する。
制御手段２３はＰセンサー１６からの出力値を、予め設定されている狙いの反射濃度基準値と比較する。トナー濃度調整用パターンが狙いの反射濃度基準値よりも薄いと判断されたときは、Ｔセンサー１７のトナー濃度制御基準値をトナー供給が促進されトナー濃度アップするようにシフトする。

トナー濃度調整用パターンが狙いのトナー濃度基準値よりも濃いと判断すれば、Ｔセンサー１７のトナー濃度制御基準値をトナー供給が抑制されトナー濃度がダウンするようにシフトする。このようにすれば、黒ベタのトナー濃度調整用パターンのベタ濃度を所定の基準レベルに合わせることができるので、出力画像のベタ濃度も一定に保つことができる。

Ｐセンサー１６の出力をもとにＴセンサーのトナー濃度制御基準値をどのくらいシフトさせるかについては、従来、実験的に決定されている。

以上がトナー濃度制御によるベタ濃度の安定化に対する制御である。
次に、Ｐセンサー１６を使用して行う帯電ローラ２の帯電出力補正の手順を説明する。前記トナー濃度調整用パターンの形成に準じて、前記トナー濃度調整用パターンの形成位置からずらして、感光体１上に帯電電位調整用パターンが作られる。

この帯電電位調整用パターンは、前記トナー濃度調整用パターンが一定量のジョブ終了時にのみ作成されるのに対して、一定量のジョブ終了時（一定枚数の出力時）に加えて、当該画像形成装置のメインスイッチオン時の空走中にも作られる。このようにメインスイッチオン直後及び所定出力後の２ケースの何れにおいても帯電電位調整用パターンを形成しＰセンサー１６を動作するようにしたのは、帯電ローラ２による帯電システムの場合、所定量のジョブ終了後のほか、当該画像形成装置が長期間停止した後などは環境変化による帯電電位変動が大きいことがあることから、メインスイッチオン直後においても帯電出力補正の必要があるからである。

帯電出力調節のためのＰセンサー１６の動作に際しては、帯電ローラ２への印加電圧が予め設定された所定の帯電出力に切り換えられて帯電電位調整用パターンが作られる。

帯電電位調整用パターンは、前記トナー濃度調整用パターンのときと同様に予め感光体１から転写ベルト６が離されることにより乱されることなくＰセンサー１６の下を通過する。この通過に際してＰセンサー１６により検知された帯電電位調整用パターンの検知出力は制御手段２３に入力され、予め設定された基準値と比較される。

Ｐセンサー１６による帯電電位調整用パターンの検知出力と基準値との比較において、帯電電位調整用パターンの濃度が濃いときには帯電ローラ２に印加される電圧値、つまり、帯電出力が低いと判断し、帯電出力を上げるように、また、帯電電位調整用パターンの濃度が薄いときは、帯電出力が高いと判断し、帯電出力を下げるように制御手段２３において帯電出力の補正が行われる。

このように、メインスイッチのオン直後においては当該画像形成装置の準備運転である空走中に帯電電位調整用パターンが形成されて必要なら帯電出力の補正が行われるし、所定量のジョブ終了毎には帯電電位調整用パターンが形成されて必要なら帯電出力の補正が行われるとともに、トナー濃度調整用パターンが形成されてトナー濃度の調整も行われる。

次に中間調濃度の制御について説明すると次の通りである。
帯電電位調整に際して帯電電位調整用パターンを基準にして帯電出力を補正すると、その補正にかかる帯電出力の切り換えに供ない、該帯電電位の切り換え前の帯電出力を基準にして定められた中間調用の帯電電位も変化してしまう結果、中間調の潜像電位も変化し、中間調の濃度が狙いの濃度からずれてしまう場合があることが判明した。
そこで、上記のような制御において、帯電ローラ２への印加電圧が変更された場合、中間調についても独立して濃度の調節を行うこととし、そのため中間調濃度調整パターンを作成してこの中間調濃度調整パターンに基づいて、前記帯電電位調整用パターンのときと同様にＰセンサー１６を用いて反射濃度を検知して、この検知出力が中間調についての所定の出力範囲からずれた場合には、画像書き込み光量を変更して、中間調濃度を整えることとした。
画像書き込み光量は、本例では画像書き込み手段としてＬＤ（laser diode）を使用しているので、ＬＤからの出射光量を、前記所定の出力範囲からずれた量に応じて定まる所定値（実験的に決められる）だけ変化させ、もって、中間調濃度を一定に保つようにした。また、中間調の潜像電位は、感光体の経時的な劣化によっても変化していくので、例えば実験的に決められる転写紙Ｓの一定枚数の出力毎に相当する所定間隔でも、中間調濃度調整用基準パターンを作成するようにした。

一方、中間調濃度調整用基準パターンを作成することで中間調濃度の調整を行うに際し、ＬＤでの光量を変更するためにＬＤの出力を高めると、その高出力によってはＬＤの寿命に悪影響を及ぼす。またこれとは逆にＬＤの出力を下げる場合にはその下げ幅によってはＬＤの書き込み開始のための同期検知を行う同期センサーによる基準パターンが読み取れなくなり、ＬＤによる書き込み走査タイミングが不正確となることも判明した。本発明では、このようなＬＤでの光量変更を行う際に発生する不具合に鑑み、ＬＤ出力の変更を所定範囲内にとどめるようにしている。特に所定範囲での設定上限をＬＤの寿命に悪影響を及ぼさないようにできる限界値とし、設定下限を書き込み走査タイミングを設定するための同期センサーにおいて読み取り不能が起こらない限界値として設定するようになっている。

本発明では、制御手段２３において上述した所定範囲でのＬＤ出力の設定を行うようになっているが、所定範囲の設定上限の値（設定上限値）よりもさらに高い出力が必要となるような場合には、設定上限値に止める一方、ＬＤの寿命を含めて発光性能低下を来しているかあるいは感光体の劣化が生じていることとしてこの状態を外部に警報するようになっている。外部への警報手段としては、図２に示すように、画像形成装置における操作パネルでの表示（便宜上、図２において符号ＡＬで表示する表示部）などが可能であるが、本発明では、通信による警報が用いられる。通信による警報とは、画像形成装置における制御手段２３に送信手段（便宜上、図２において符号ＴＭで示す部材）を接続しておき、上記設定上限値以上の出力要求が発生した場合に送信手段を稼働させる。送信先としては、サービスマンセンターなどが該当する。このため、オペレータへの警報と共に、サービスマンコールが自動的に行えることになるので、オペレータが故障の原因を掴みかねてとまどうようなことがなくなる。
これにより、半導体レーザの出力が設定された上限の値に止めされることで半導体レーザの寿命低下を防止でき、さらには、半導体レーザ若しくは感光体の劣化が生じていることを警報できるようにして画像形成の中断期間を短くすることができる。

上記ＬＤ出力設定において、所定範囲の設定下限の値（設定下限値）よりもさらに低い出力が必要となるような場合には、ＬＤ出力の変更を行わないで、書き込み条件以外での画像形成条件に相当する帯電出力あるいいは現像バイアスを変更するようになっている。この場合の画像形成条件での変更量は、ＬＤの出力変更による中間濃度調整用基準パターンの濃度と同じ状態が得られる変更量とされる。
これにより、半導体レーザの出力を所定範囲に設定する際に、その下限の値が書き込み時期を割り出すための同期センサーによる読み取り不能が起きない限界値とされることで、半導体レーザを用いた書き込み開始時期が不適正となるのを防止して書き込み不良を防止すること防ぐことができる。しかも、光源として用いられる半導体レーザの出力が所定範囲の設定下限値以下に要求された場合には、書き込み光量以外の画像形成条件である帯電出力あるいはこれに加えて現像バイアスを変更して半導体レーザの出力変更時と同等な中間調濃度の画像が得られるようになっているので、中間調濃度の画像再現性を低下させないようにすることができる。

本実施例は以上のような構成を用いて次の手順により中間調濃度の制御が実行される。
図３及び図４は、制御手段２３での作用を説明するためのフローチャートであり、図３において、画像形成装置のメインスイッチオンがオンされているか、或いは、所定量以上のジョブの終了時であるかどうかが判断される。画像形成装置がこれらの何れかの状態にあり、かつ、画像形成プロセスの準備状態である空走時にあるかどうかが判断される（ステップＰ１）。

ステップＰ１においてジョブ終了時であることを条件としたのは、図１に示すように感光体１に転写ベルト６を接触しているタイプの画像形成装置では、ジョブが終了したときには転写ベルト６を感光体１から自動的に離間させ、ジョブ中は感光体１に接触させておく構成としているので、感光体１上に帯電電位調整用パターンやトナー濃度調整用パターンなどを形成しても、転写ベルト６にこれらのパターンが転写されてしまい、Ｐセンサー１６によってこれらのパターンを検知することができないからである。

これに対して、ジョブ終了時には、転写ベルト６が感光体１から自動的に離間されるので、感光体１上に帯電電位調整用パターンやトナー濃度調整用パターンなどを形成してもこれらのパターンをＰセンサー１６により検知することができる。尤も、転写ベルト６に代えて、転写チャージャを使用する場合には、転写チャージャは感光体１に離間して配置され、これらのパターンを形成しても該パターンを乱すことがないので、ジョブ終了時という条件は不要となる。

所定量（所定回数）のジョブとしたのは、トナー濃度や帯電電位が経時的に変化する間隔毎に、帯電電位やトナー濃度の補正を行うことが好ましいからである。例えば、所定量のジョブを転写紙の出力枚数Ｎ＝１０枚とする。これらの条件を満足しているかどうかは、制御手段２３により判断される。

なお、以下に続くプロセスにおいて、トナー濃度調整用パターンの検知は、画像形成装置によるジョブつまり、画像記録が転写紙の出力で、所定枚数Ｎ＝１０枚以上になる毎に行い、メインスイッチオン直後には行わない。仮にメインスイッチオン直後に行うものとすると、メインスイッチだけを頻繁にオン、オフされた時など実際のトナー濃度が変化しないのにトナー濃度の制御基準値だけが大きくずれてしまう可能性があるからである。

一方、帯電ローラ２に対する印加電圧の出力制御はメインスイッチオン直後に行うことが望ましい。メインスイッチオン直後というのは、通常、当該画像形成装置が１日、２日など、しばらく動作していなかった場合の直後であり、メインスイッチがオンにされる前は機械部分の停止状態が継続していたことを意味する。この停止中に当該画像形成装置の周囲環境が変化していることが多く、帯電ローラ２による帯電性能も変化していることが多い。そこで、帯電出力補正及び中間調電位補正の必要がある。これらの条件を満足しているときにはステップＰ２に進む。

ステップＰ２では、帯電ローラ２への印加電圧である帯電出力Ｖを所定の時間、既存値ｖからあらかじめ定められた値ｖ１だけ落としたｖ−ｖ１に設定してこの電圧で帯電ローラ２により感光体１を帯電して、上記所定の時間に相当する領域の帯電電位調整用パターンを作成する。また、Ｐセンサー１６を検知可能なオン状態にして当該画像形成装置をデータサンプリング可能なモードにする。

なお、当該画像形成装置が所定量のジョブ終了時ならば、トナーの濃度調整を行うこととし、ステップＰ３において光源であるＬＤをフルパワーにしてレーザービーム２０で前記帯電出力が既存値ｖで帯電された領域中の所定の領域をトナー濃度調整用パターンにて露光しかつ、現像装置３で現像することによりトナー濃度調整用パターンを作成する。

感光体１上には、既存値ｖの帯電電位による地肌領域と、ｖ−ｖ１の帯電電位による帯電電位調整用パターンと、既存値ｖの帯電電位による地肌領域上をフルパワーに近い所定のＬＤ出力によるレーザービーム２０で形成したトナー濃度調整用パターンの３種の領域が形成されたことになる。地肌領域にはトナーがのらず白地であり、帯電電位調整用パターンは僅かにトナーがのっている状態であり、トナー濃度調整用パターンはベタ黒の状態になっている。

ステップＰ４では、Ｐセンサー１６により、これら３つの領域の濃度を検知する。Ｐセンサー１６は一対の発光素子と受光素子からなり、発光素子から出射された光の反射光を受光素子で受光して光電変換した電気的な出力として制御手段２３に入力される。

ステップＰ４では、感光体１の表面上、実験的に決められた間隔で採取されたＰセンサー１６の検知データから既存値ｖの帯電電位による地肌領域についてのＰセンサー１６の検知出力Ｖｓｇと、ｖ−ｖ１の帯電電位による帯電電位調整用パターンについてのＰセンサー１６の検知出力Ｖｓｄｐと、トナー濃度調整用パターンのＰセンサー１６の検知出力Ｖｓｐが得られる。さらに、これらの各検知出力の比、Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇ，Ｖｓｐ／Ｖｓｇが制御手段２３で演算される。

次いで、ステップＰ５以下のフローで、Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇが所定の範囲にあるかどうかが判定されて所定の帯電出力補正が行われる。

ステップＰ５において、Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇの所定の下限値をａ、上限値をｂとする。ステップＰ５で、ａ＜Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇでないと判断された場合には帯電電位調整用のパターン帯電電位が基準となる所定の下限値ａよりも低いのであるから、ステップＰ８において帯電出力をａ＜Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇの条件を満足し得るような値だけアップし、以後その帯電出力となるように設定した上で、ステップＰ９へ進む。
ステップＰ５で、ａ＜Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇであると判断された場合には下限値ａとの関係では条件を満足しているので、ステップＰ６に進む。ステップＰ６では、Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇが上限値ｂと比較され、ｂ＞Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇならば上限値ｂとの関係でも条件を満足したので、ステップＰ９へ進む。

ステップＰ６で、ｂ＞Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇでなければ、帯電電位調整用のパターン帯電電位が基準となる上限値ｂよりも高いのであるから、ステップＰ７で帯電出力をｂ＞Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇの条件を満足し得るような所定値だけダウンし、以後その帯電出力となるように設定した上で、ステップＰ９へ進む。

ステップＰ９では上流のフローでトナー濃度調整用パターンの書き込みをしたかどうかが判定される。

既に述べたように、ジョブ終了時ではなくメインスイッチＯＮのときは、トナー濃度調整は行わない。よって、トナー濃度調整用パターンの書き込みはなされておらず、ステップＰ９から直接ステップＰ１３以下に進み、中間調濃度の調整フローに移行する。もし、現状がジョブの終了時ならば、ステップＰ３でトナー濃度調整用パターンの書き込みがなされているのでステップＰ９からステップＰ１０へ進み、ステップＰ１０、ステップＰ１１で、Ｖｓｐ／Ｖｓｇが所定の範囲にあるかどうかが判定されてトナー濃度調整のフローが実行される。

ステップＰ１０において、Ｖｓｐ／Ｖｓｇの所定の上限値をｃ、ステップＰ１１において所定の下限値をｄとする。ステップＰ１０で、ｃ＞Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇでないと判断された場合にはＶｓｐ／Ｖｓｇが所定の上限値ｃよりも大きいのであるからトナー濃度調整用パターンの濃度は基準よりも薄いことを意味する。そこで、ステップＰ１３でトナー濃度制御基準値をトナー補給が促進される傾向に所定量だけアップした上で、ステップＰ１４へ進む。

ステップＰ１０で、ｃ＞Ｖｓｐ／Ｖｓｇであると判断された場合にはＶｓｐ／Ｖｓｇが所定の上限値ｃよりも小さいのであるからトナー濃度調整用パターンの濃度は少なくとも上限値未満の範囲にあることを意味する。この場合には、さらに下限値を超える範囲にあるかどうかを調べる必要があるので、ステップＰ１１に進む。

ステップＰ１１では、Ｖｓｐ／Ｖｓｇが下限値ｄと比較されｄ＜Ｖｓｐ／Ｖｓｇならば下限値ｄとの関係でも条件を満足したので、ステップＰ１４へ進む。ステップＰ１１でｄ＜Ｖｓｐ／Ｖｓｇでなければ、トナー濃度調整用のパターンの濃度が基準よりも濃いことを意味する。そこで、ステップＰ１２でトナー濃度制御基準値をトナー補給が抑制される傾向に所定量だけダウンした上で、ステップＰ１４へ進む。

ステップＰ１４以下のフローでは、中間調濃度の調節が行われる。先ず、ステップＰ１４では、上流のフローでのステップＰ７、ステップＰ８などで既に帯電出力切り換えが行われているときには中間調濃度の基準が変化しているので、或いは、前回の調整時からの所定量のジョブを転写紙の出力枚数Ｎ'＝１０００枚としたときステップＰ１４において所定量Ｎ'以上のジョブが行われているときには感光体の経時的な劣化等により中間調濃度が変化しているので、これら何れかの条件に合致するときには次のステップＰ１５に進む。なお、ステップＰ７、ステップＰ８などで既に帯電出力切り換えが行われているときにはジョブ終了時であるか否かに拘わらず、ステップＰ１５に進む。

ステップＰ１５では、帯電ローラ２によりステップＰ７、ステップＰ８などにより補正された後の帯電出力のもとで、ＬＤにより中間調濃度調整用基準パターンの書き込みがなされる。中間調濃度調整用基準パターンを構成するドットは中間調となるような光量（発光時間）のレーザービーム２０で中間調濃度調整用基準パターンを形成する。

ステップＰ１６においては、中間調濃度調整用パターンについてのＰセンサー１６の検知出力をＶｓｍとすると、既に検知されている検知出力Ｖｓｇとの比が制御手段２３で演算される。

ステップＰ１７以下のフローで、Ｖｓｍ／Ｖｓｇをもとに中間調濃度を一定レベルにする補正が行われる。ステップＰ１７において、Ｖｓｍ／Ｖｓｇの中間調濃度を一定レベルにするための上限値をｅ、下限値をｆとする。ステップＰ１７において、ｅ＞Ｖｓｍ／Ｖｓｇでないと判断された場合には中間調濃度調整用基準パターンの検知出力が基準よりも大きいのであるから、中間調濃度調整用基準パターンの濃度が基準よりも薄いことを意味する。そこで、ステップＰ２０でＬＤ光量を中間調濃度が下限値ｅと上限値ｆとの中間に入るように所定量上げる。また、ステップＰ１７で、ｅ＞Ｖｓｍ／Ｖｓｇであると判断された場合には上限値ｅとの関係では条件を満足しているので、ステップＰ１８に進む。

ステップＰ１８では、Ｖｓｍ／Ｖｓｇが下限値ｆと比較される。ｆ＜Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇならば下限値ｆとの関係でも条件を満足したので、ＬＤ光量の条件は変えない。
ステップＰ１８で、ｆ＜Ｖｓｍ／Ｖｓｇでなければ、中間調濃度調整用基準パターンの検知出力が下限の基準よりも下回っているのであるから、中間調濃度調整用基準パターンの濃度が基準よりも濃いことを意味する。そこで、ステップＰ１９でＬＤ光量を中間調濃度が上限値ｅと上限値ｆとの中間に入るような所定量下げる。
このようにして中間調濃度調整ができたら、該調整済みの中間調の書き込み条件に基づいて、別の２〜３値の中間調についても条件を整えて階調処理することで多段階の中間調を安定して得ることができる。

ステップＰ１７において、ｅ＞Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇであると判断された場合にはＬＤ出力を高めることになるが、ステップＰ２１において高めるための出力値が設定上限値以上であるかどうかが判別される。この設定上限値が前述したＬＤの寿命に悪影響を及ぼさない限界値である。

ステップＰ２１においてＬＤ出力が設定上限値以上である場合には、ＬＤ出力を設定上限値に止め、ＬＤの寿命が来ていることあるいは感光体の劣化が生じていることを含めてマシン異常状態であることを警報するために画像形成装置の操作パネルＡＬあるいは送信手段への稼働信号が制御手段２３から出力される（ステップＰ２２）。

ステップＰ１８において、Ｖｓｍ／Ｖｓｇが下限値ｆと比較された結果がｆ＜Ｖｓｄｐ／Ｖｓｇでない場合は、さらに、ＬＤ出力を設定下限値以下としなければならないかの判別がステップＰ２３において行われる。この設定下限値が同期センサーによる読み込みが不能とならない限界値である。設定下限値より下げる必要がある場合には、設定下限値に止めて書き込み条件以外での画像形成条件をなす帯電出力あるいは現像バイアスを変更する。この場合には、パターン形成の際の感光体の帯電電位を高める方法あるいは現像バイアスを下げる方法が採られる。

本発明の実施形態に係る画像形成方法が適用される画像形成装置の要部構成を示す模式図である。 図１に示す画像形成装置に用いられる制御手段の構成を説明Ｓうるためのブロック図である。 図２に示した制御手段の作用を説明するためのフローチャートである。 図３に示したフローチャートに連続して実行される作用を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 帯電ローラ
１６ 反射濃度検知センサー
２３ 制御手段
ＡＬ 操作パネルの表示部
ＴＭ 送信手段

Claims (9)

1. 接触帯電手段により感光体上にトナーパターンを形成し、このトナーパターンの反射濃度をセンサーで検知して、トナー濃度及び接触帯電手段による帯電電位の調整を行う画像形成方法おいて、
   所定間隔で前記接触帯電手段に印加される電圧を切り換えることで前記帯電電位を調整するとともに前記トナーパターンとは別に中間調濃度調整用基準トナーパターンを作成し、この中間調濃度調整用基準トナーパターンの反射濃度を前記センサーの検知出力に基づいて画像書き込み光量の変更により調整して中間調の書き込み条件を整える制御手段を有し、該制御手段は、上記中間調濃度調整用基準パターンの反射濃度に応じて画像書き込み光量を変更する際に、その変更量を所定範囲内で設定することを特徴とする特徴とする画像形成方法。
2. 請求項１記載の画像形成方法において、
   上記光源として半導体レーザが用いられ、該半導体レーザの出力を上記中間調濃度調整用基準トナーパターンの反射濃度に応じて制御し、その制御に際して上記所定範囲の上限を上記半導体レーザの寿命に影響する限界値に設定していることを特徴とする画像形成方法。
3. 請求項１または２記載の画像形成方法において、
   上記光源として用いられる半導体レーザの出力が上記所定範囲の上限以上に要求された場合に該半導体レーザの出力を上限に止める一方、半導体レーザ若しくは感光体の劣化と判別してこの状態を外部に警報することを特徴とする画像形成方法。
4. 請求項１記載の画像形成方法において、
   上記光源には半導体レーザが用いられ、該半導体レーザの出力を上記中間調濃度用基準トナーパターンの反射濃度により設定する際、上記所定範囲の下限を上記光源での発光による書き込み時期を割り出すための同期センサーによる読み取りが不能とならない限界値に設定することを特徴とする画像形成方法。
5. 請求項１または２記載の画像形成方法において、
   上記光源をなす半導体レーザでの出力が上記所定範囲の下限以下に要求された場合には、書き込み光量以外での画像形成条件を特徴とする画像形成方法。
6. 請求項５記載の画像形成方法において、
   書き込み光量以外の画像形成条件として上記感光体に対する帯電出力を対象とすることを特徴とする画像形成方法。
7. 請求項５記載の画像形成方法において、
   上記書き込み光量以外の画像形成条件として、現像バイアスが用いられることを特徴とする画像形成方法。
8. 請求項５乃至７のうちの一つに記載の画像形成方法において、
   上記書き込み光量以外の画像形成条件は、中間調濃度調整用基準トナーパターンにおける画像濃度が中間調の画像濃度に対応する条件とされていることを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の画像形成方法を用いることを特徴とする画像形成装置。

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