JP2008209528A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像露光手段の発光量特性の個体差によらず、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】像担持体２と、像担持体２上を帯電させる帯電手段３と、発光量設定値に基づいて発光レベルを変更可能であって、帯電した像担持体２上を露光して像担持体２上に静電像を形成する像露光手段２０と、像担持体２上に形成された静電像を現像剤を用いて現像する現像手段６と、目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値にて像担持体２を露光したときの像担持体２上の静電像と現像手段６との間に設けられる電位差であるコントラスト電圧が目標値となるように画像形成条件を設定する設定手段３１と、を有する画像形成装置１は、発光量設定値に対する像露光手段２０の実際の露光量の関係に基づいて、上記目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値を補正する補正手段３１を有する構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写装置、レーザビームプリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、一般的に、感光体（感光層）を有する感光ドラム（像担持体）を備えている。そして、感光ドラムの表面を一次帯電装置（プロセス手段）にて一様に帯電した後、露光装置（プロセス手段）にて該表面を露光することにより静電潜像を形成する。更に、現像装置（プロセス手段）にて静電潜像にトナーを付着させることによりトナー像を形成する。

尚、本明細書では、電子写真画像形成装置において広く用いられている設定として、感光体の帯電電位が負極性であり、イメージスキャンニング方式、反転現像方式を採用する場合を例にして説明する。イメージスキャニング方式は、画像部を露光して静電潜像を形成する方式である。又、反転現像方式は、帯電した感光体の露光により電荷が減衰した部分に、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させることで静電潜像を現像する方式である。但し、本明細書では、説明の容易化のために、感光体の帯電電位等についてはその極性を省略して絶対値で表し、又その値の大小関係もその絶対値で比較したものとして表す。勿論、本発明は、感光体の帯電極性、露光方式（画像部と背景部のいずれを露光するか）、現像方式（反転現像方式と正規現像方式のいずれであるか）等を何ら制限するものではない。

ところで、上述のようにして形成されるトナー像の濃度は、主に、雰囲気の湿度や温度の影響を受けて変化する。これは、トナー像の濃度を決定するコントラスト電圧Ｖ_CONTが、湿度や温度（絶対湿度係数）に伴って変化するからである。

尚、コントラスト電圧Ｖ_CONTは、感光ドラムの露光部における表面電位Ｖ_Lと現像バイアス電圧（直流成分）Ｖ_DCとの電位差で決定される。図７は、コントラスト電圧Ｖ_CONTとトナー像の濃度（画像濃度）との関係等を示したものである（イメージスキャニング方式の場合）。図７（ａ）は、縦軸には電位を、横軸には感光ドラムの主走査方向（回転軸線方向）をそれぞれ取っており、感光ドラムの表面電位分布と、現像装置に印加する現像バイアス電圧Ｖ_DCとの関係を示している。特に、図７（ａ）は、感光ドラムの表面を一次帯電装置により一様な電位（暗部電位Ｖ_D）に帯電した後、一部を露光して明部電位Ｖ_Lにまで下げた時の当該関係を示している。図７（ａ）に示すように、暗部電位Ｖ_Dと現像バイアス電圧Ｖ_DCとの間には電位差Ｖ_BACKが設けられており、この電位差Ｖ_BACKの値は、非露光部においてのトナーのかぶりを抑えるため所定値以上とされている。一方、図７（ｂ）は、縦軸には画像濃度を、横軸には感光ドラムの主走査方向をそれぞれ取っており、図７（ａ）の条件でトナーを付着させて露光部に画像を形成した時の画像濃度分布を示している。

従来、上述のようなトナー像の濃度変化を回避すべく、画像濃度制御が行われる（特許文献１参照）。

更に説明すると、斯かる画像濃度制御のために、感光ドラムに対向する位置には、感光ドラム表面の電位を測定する表面電位センサ（表面状態検知手段）が設けられ、この表面電位センサには制御手段が接続される。

先ず、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTを算出する。次に、一次帯電装置に印加する異なるグリッドバイアス電圧の下での明部電位と暗部電位とをそれぞれ測定することで、図８に示すような電位変化特性を求めておく。図８は、横軸には一次帯電装置に印加するグリッドバイアス電圧を、縦軸には感光ドラムの表面電位をそれぞれ取っている。図８において、Ｖ_D（Ｖ_G）はグリッドバイアス電圧を変化させた場合の暗部電位変化特性を示しており、Ｖ_L（Ｖ_G）はグリッドバイアス電圧を変化させた場合の明部電位変化特性を示している。この時、像露光手段の露光量は、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応した基準となる値に固定されるよう設定されている。

そして、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応するグリッドバイアス電圧を、電位変化特性より求める。

この方法によれば、感光体の帯電電位が一意に決定されないため、予め決められた像露光手段の露光量に対して、目標Ｖ_CONTが得られる帯電電位が所望の範囲に入らない場合がでてくる。帯電電位が低すぎた場合には感光体メモリ（ドラムメモリ）の発生を促す場合があり、又高すぎた場合には出力可能な高圧電圧の上限を超えてしまうことも考えられる。従って、そのように帯電電位が所望の範囲に入らない場合には、一定の値だけ像露光手段の露光量を変化させて再度上記制御を行い、帯電電位が所望の範囲に入るまで繰り返すことができる。

使用環境に対する必要なコントラスト電圧（潜像コントラスト）Ｖ_CONTは、予め画像形成装置の本体（装置本体）に記憶されている（例えば、後述する表１参照）。又、このコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応した像露光手段の露光量の設定値が予め決められている（例えば、後述の表２参照）。同じ露光量であれば、必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTが大きいほど帯電電位を高くしなければならないため、コントラスト電圧Ｖ_CONTが大きいほどレーザパワーを強めて、帯電電位が大きく変わらないように設定されている。これは、標準的な感光ドラムの感度特性に基づいて設定されており、計算の結果、帯電高圧条件や帯電電位が一定の範囲にない場合には、レーザパワーを変化させて再度制御を行えばよい。
特開昭６２−２８３３５６号公報

しかしながら、使用する像露光手段の発光量特性に個体差が存在する場合には、上記繰り返しの制御が多くなりすぎて、動作時間が著しく長くなってしまう場合がある。

更に説明すると、図３は、像露光手段としてのレーザスキャナの発光レベルを指定する発光量設定値（光量制御設定値）であるレーザパワー設定値（レーザ出力信号値）に対する、感光ドラムの表面上での光量の関係を示している。通常、発光量設定値の最大値であるＦＦｈレベル（即ち、０〜２５５レベル（２５６階調）のうち２５５レベル）における感光ドラムの表面上での最大光量は、装置の仕様に基づき一定の光量に調整されて出荷される。しかしながら、例えば図３に示すレーザスキャナ（２）のように、発光量設定値が小さくなるに従い、感光ドラムの表面上での光量が、標準的なレーザスキャナ（１）より小さくなることがある。このようなばらつきが存在する理由は、レーザ発光部の制御回路構成によるものであるが、一般に発光量は、全ての発光量設定値領域で同じ発光量に揃えることは困難である。

そうすると、予め決められている必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTと発光量設定値との関係を示す標準的なテーブル値（例えば、後述の表２参照）に基づいて画像濃度制御を行うと、上述のような繰り返し制御の回数が増えてしまうことがある。即ち、例えば１２８レベルの発光量設定値とされるべき環境において、標準の特性を示すレーザスキャナ（１）では問題はないが、レーザスキャナ（２）では発光量が低下しているために１回の制御では所定の帯電電位の範囲に入れることができないことがある。これにより、上述のような繰り返し制御の回数が増えることになる。

又、環境が大きく変化した場合にも、追随性が悪くなってしまう。更に説明すると、図４は、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対する発光量設定値と、帯電電位との関係を示している。図４中のラインＡは、レーザスキャナ（１）を用いた場合の標準の設定を示すラインであり、帯電電位はどの環境においても７００Ｖになる関係になっている。つまり、必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTが決定された時に、それに対応する発光量設定値をこのライン上で決定して電位制御を行うと、帯電電位は７００Ｖになる。又、図４中のラインＢ、Ｃはそれぞれ、レーザスキャナ（１）を用いた場合に帯電電位が６００Ｖ、８００Ｖになる場合のラインである。

一方、図４中のラインＤは、レーザスキャナ（２）を用いた場合に帯電電位が７００Ｖとなるラインである。光量が小さいため、同じコントラスト電圧Ｖ_CONTを得て、且つ、帯電電位を７００Ｖに調整するためには、ラインＡよりも発光量設定値を大きくする必要があることを示している。又、図４中のラインＥ、Ｆはそれぞれ、同様にレーザスキャナ（２）を用いた場合に帯電電位が６００Ｖ、８００Ｖとなる場合のラインである。

従って、装置本体にレーザスキャナ（２）が搭載されているにも拘わらず、標準のテーブル値により発光量設定値を決定した場合には、次のようなことになることがある。例えば、図４と同様の関係を示す図５を参照して、コントラスト電圧Ｖ_CONTが４５０Ｖの時には、標準のテーブル値（ラインＡ）によれば発光量設定値は１２８レベルである。しかし、レーザスキャナ（２）では光量が小さいために、この発光量設定値では帯電電位は８００Ｖを超えてしまうことになる。レーザスキャナユニット（２）を用いる場合には、実際には、発光量設定値は１５２レベルにしなければ帯電電位を７００Ｖにすることができない。従って、発光量設定値を例えば６ずつ上昇させていった場合でも、帯電電位が７００Ｖとなるまでには６回の繰り返し制御が必要となり迂遠である。又、１回の繰り返し制御において変更する発光量設定値を大きく設定すれば、この繰り返し制御の回数を減らすことが可能である。しかし、目標となるレーザパワーと調整前のレーザパワーの差が少ない場合には、１度の変化が大きすぎて最適な値に調整ができないという不具合が生じる。

尚、上述では一の画像形成条件設定方法を用いて従来の課題について説明したが、像露光手段による露光量を可変制御する方法については、他の制御方法においても同様の課題がある。

従って、本発明の目的は、像露光手段の発光量特性の個体差によらず、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体上を帯電させる帯電手段と、発光量設定値に基づいて発光レベルを変更可能であって、帯電した前記像担持体上を露光して前記像担持体上に静電像を形成する像露光手段と、前記像担持体上に形成された静電像を現像剤を用いて現像する現像手段と、目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値にて前記像担持体を露光したときの前記像担持体上の静電像と前記現像手段との間に設けられる電位差であるコントラスト電圧が目標値となるように画像形成条件を設定する設定手段と、を有する画像形成装置において、前記発光量設定値に対する前記像露光手段の実際の露光量の関係に基づいて、前記目標とする画像形成条件に対応して設定されている前記発光量設定値を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の他の態様によると、像担持体を帯電手段にて帯電する工程と、帯電した前記像担持体上を像露光手段にて露光して前記像担持体上に静電像を形成する工程と、前記像担持体上に形成された静電像を現像手段にて現像剤を用いて現像する工程と、目標とする画像形成条件に対応した前記発光量設定値により露光することで画像形成条件を制御する工程と、を有する画像形成方法において、前記発光量設定値に対する前記像露光手段の実際の露光量を検知し、この検知結果に基づいて前記目標とする画像形成条件に対応した前記発光量設定値を変更する工程を有することを特徴とする画像形成方法が提供される。

本発明によれば、像露光手段の発光量特性の個体差によらず、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置の全体構成］
先ず、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成を示す模式図である。本実施例の画像形成装置１は、電子写真方式の複写装置である。

画像形成装置１は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（感光体）、即ち、感光ドラム２を有する。本実施例では、感光ドラム２の帯電極性は負極性である。又、本実施例では、感光ドラム２は、有機光導電体（ＯＰＣ）感光膜を有する有機感光体である。感光ドラム２は、画像形成装置１の本体（装置本体）５０に回転自在に支持されると共に、駆動手段（図示せず）により図示矢印の方向（時計回り）に回転駆動される。

感光ドラム２の周りには、感光ドラム２の回転方向に沿って順に、次の各手段が配設されている。先ず、被帯電体としての感光ドラム２の表面（像担持体上）を一様に帯電する帯電手段（プロセス手段）としての一次帯電装置（コロナ帯電器）３である。次に、感光ドラム２の表面電位を測定する表面状態検知手段としての表面電位センサ５である。次に、感光ドラム２の表面に形成された静電潜像（静電像）に現像剤のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段（プロセス手段）としての現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄである。各現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーをそれぞれ収納している。次に、シートカセット１３から供給されてきた転写材Ｐを把持する転写材担持体としての転写ドラム７である。転写ドラム７の内周面側には、感光ドラム２の表面に形成されたトナー像を転写材Ｐに転写する転写手段としての転写帯電装置９が配設されている。次に、感光ドラム２の表面の残留トナーを除去するクリーニング手段（プロセス手段）としてのクリーニング装置１０である。次に、感光ドラム２の表面を除電する除電手段としての除電装置（コロナ帯電器）１１である。又、除電手段として、転写工程の後且つ一次帯電工程の前に感光ドラム２を露光する前露光手段である前露光ランプなどを設けることができる。

一次帯電装置３は、グリッド電極３ａ及びコロナワイヤ３ｂを有しており、これらグリッド電極３ａ、コロナワイヤ３ｂにはそれぞれ、バイアス出力手段としての高圧制御ユニット３３ａ、３３ｂが接続されている。グリッド電極３ａには、高圧制御ユニット３３ａから感光ドラム２の帯電極性と同極性のグリッドバイアス電圧（画像形成条件）Ｖ_Gが印加される。又、コロナワイヤ３ｂには、高圧制御ユニット３３ｂからコロナワイヤ印加電圧（画像形成条件）が印加される。

現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはそれぞれ、現像剤担持体としてトナーを担持する現像スリーブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備えている。各現像スリーブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにはそれぞれ、バイアス出力手段としての現像バイアス電圧制御回路３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄにより感光ドラム２の帯電極性と同極性の現像バイアス電圧（画像形成条件）Ｖ_DCが印加される。

転写ドラム７の表面には剥離爪１５が当接されており、転写の終了した転写材Ｐをこの剥離爪１５が転写ドラム７より分離するようになっている。

そして、転写ドラム７から分離された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１６にてトナー像の定着を受け、排出トレイ１７上に排出される。

又、感光ドラム２の近傍には、像露光手段としてのレーザスキャナユニット（露光部）２０が配設されている。レーザスキャナユニット２０は、入力される画像入力信号に応じて変調したレーザビームをレーザ光源ユニット（発光部）２４に発生させるレーザ制御ユニット２１を備えている。レーザ光源ユニット２４は、レーザ発振素子を有している。レーザスキャナユニット２０において、レーザ制御ユニット２１、レーザ光源ユニット２４の近傍には、駆動手段（図示せず）により回転駆動されるポリゴンミラー２２が回転自在に支持されている。ポリゴンミラー２２は、レーザ光源ユニット２４からのレーザビームを感光ドラム２の表面に走査するように構成されている。又、レーザスキャナユニット２０において、レーザビームの光路上には、ｆ／θ特性を有する結像レンズ２３が配設されている。

表面電位センサ５は、レーザスキャナユニット２０による感光ドラム２上の露光位置よりも下流（本実施例では現像装置６ａ〜６ｄよりも上流）の位置の感光ドラム２の表面の電位を測定するように配置されている。表面電位センサ５には、Ａ／Ｄ変換器３０が接続されている。Ａ／Ｄ変換器３０は、表面電位センサ５から送られるアナログ信号をデジタル信号に変換して、そのデジタル信号を制御手段である電圧制御部３１に送信するようになっている。電圧制御部３１は、装置本体５０側の記憶手段としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等の内部メモリ２００（図６）、演算制御手段としてのＣＰＵ１００（図６）等を有して構成されており、後述する現像バイアス電圧の演算等を行う。又、電圧制御部３１にはＤ／Ａ変換器３２が接続されている。Ｄ／Ａ変換器３２は、電圧制御部３１からのデジタル信号をアナログ信号に再変換し、そのアナログ信号を高圧制御ユニット３３ａ、３３ｂ及び現像バイアス電圧制御回路３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄに送るようになっている。これにより、電圧制御部３１は、コロナワイヤ印加電圧、グリッドバイアス電圧Ｖ_G、及び現像バイアス電圧Ｖ_DCの制御を行うようになっている。即ち、電圧制御部３１は、画像形成条件を設定する設定手段としての機能を有する。

上述のような構成の画像形成装置１において、例えばカラー画像を形成する場合は、次のように動作する。先ず、感光ドラム２上が一次帯電装置３によって一様に帯電される。帯電した感光ドラム２の表面は、先ず、１色目（例えばイエロー）の画像情報に従ったレーザ光によって走査露光され、感光ドラム２上に１色目の画像情報に従った静電潜像が形成される。この静電潜像は、次いで、対応する色（例えばイエロー）の現像装置６ａによって現像剤を用いてトナー像として現像される。感光ドラム２上に形成されたトナー像は、次いで転写ドラム７上に担持された転写材Ｐに転写される。

上述の帯電、露光、現像、転写の各工程を、その他の色（例えば、マゼンタ、シアン、ブラック）についても順次に行う。これにより、転写ドラム７上の転写材Ｐ上に、４色のトナー像が順次に重ね合わせて転写された多重トナー像が形成される。

その後、転写材Ｐは、剥離爪１５によって転写ドラム７から分離されて、定着装置１６へと搬送される。そして、転写材Ｐは、定着装置１６において熱及び圧力によってトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

転写工程後に感光ドラム２上に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置１０によって回収される。更に、感光ドラム２は、転写残トナーが除去された後に、除電装置１１によって除電されて、繰り返し画像形成に供される。

尚、画像形成装置１は、所望の単色又はマルチカラーの画像を形成することもできる。その場合、使用する現像装置の数が異なることを除いて、実質的に上述と同様のプロセスで画像を形成することができる。

［画像濃度制御（電位制御）］
次に、図２を参照して、電圧制御部３１が行う画像濃度制御（電位制御）について説明する。

画像濃度制御のスタート信号が入力されると、先ず、感光ドラム２の前回転が行われ、その前回転と同時に、除電装置１１により感光ドラム２の表面の残留電位の除去が行われる。又、電圧制御部３１は、使用環境条件等の各種画像形成条件パラメータより、下記表１、表２に示すようなデータテーブルに基づいて、目標とする電位差Ｖ_BACK、電位差Ｖ_CONT、発光量設定値（レーザ光量）を４色分決定し、その値を入力する（Ｓ１０１）。

表１は、各色トナーの現像特性に応じて、環境ごとに所定の最大濃度が得られるコントラスト電圧Ｖ_CONTが求められたものであり、予め電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶されている。

又、表２は、コントラスト電圧Ｖ_CONTに対応したレーザスキャナユニット２０の発光量設定値が求められたものであり、予め電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶されている。この発光量設定値に応じて像露光手段の発光量レベルが変更可能となっている。

尚、本実施例では、画像形成装置１の使用環境条件を検知する環境検知手段として、装置本体５０の内部及び／又は周囲の温湿度を検知する環境センサ（温湿度検知センサ）５１（図６）が、装置本体５０に設けられている。電圧制御部３１には、この環境センサ５１の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器３０を介して入力される。そして、電圧制御部３１は、環境センサ５１から入力された信号から、画像形成装置１の使用環境条件として絶対水分量を求めるようになっている。

次に、予め決められたグリッドバイアス電圧Ｖ_G1をグリッド電極３ａに印加した状態で一次帯電装置３により感光ドラム２の表面を帯電する。そして、レーザスキャナユニット２０による露光を行わない状態での暗部電位Ｖ_D（Ｖ_G1）と、レーザスキャナユニット２０による露光を行った状態での明部電位Ｖ_L（Ｖ_G1）とをそれぞれ測定する。これらの測定結果は、Ａ／Ｄ変換器３０にてデジタル信号に変換されて電圧制御部３１に入力される。続いて、予め決められたＶ_G2においても同様に測定を行う。即ち、レーザスキャナユニット２０による露光を行わない状態での暗部電位Ｖ_D（Ｖ_G2）と、レーザスキャナユニット２０による露光を行った状態での明部電位Ｖ_L（Ｖ_G2）とをそれぞれ測定する。これらの測定結果は、Ａ／Ｄ変換器３０にてデジタル信号に変換されて電圧制御部３１に入力される（Ｓ１０２〜Ｓ１０６）。

続いて、電圧制御部３１は、上述のようにして得られた暗部電位Ｖ_D（Ｖ_G1）、Ｖ_D（Ｖ_G2）及び明部電位Ｖ_L（Ｖ_G1）、Ｖ_L（Ｖ_G2）から、それぞれの傾きα、βを下記式（１）、（２）より求め、内部メモリ２００に記憶させる。
α＝｛Ｖ_D（Ｖ_G1）−Ｖ_D（Ｖ_G2）｝／（Ｖ_G2−Ｖ_G1） ・・・（１）
β＝｛Ｖ_L（Ｖ_G1）−Ｖ_L（Ｖ_G2）｝／（Ｖ_G2−Ｖ_G1） ・・・（２）
更に、電圧制御部３１は、上記α、βの値、暗部電位Ｖ_D（Ｖ_G1）、Ｖ_D（Ｖ_G2）、及び明部電位Ｖ_L（Ｖ_G1）、Ｖ_L（Ｖ_G2）から、感光ドラム２の電位変化特性について、直線近似を行う。斯かる直線近似をした電位変化特性、即ち、暗部電位変化特性Ｖ_D（Ｖ_G）、明部電位変化特性Ｖ_L（Ｖ_G）は、下記式（３）、（４）で表わされる。
Ｖ_D（Ｖ_G）＝α（Ｖ_G−Ｖ_G1）＋Ｖ_D（Ｖ_G1） ・・・（３）
Ｖ_L（Ｖ_G）＝β（Ｖ_G−Ｖ_G1）＋Ｖ_L（Ｖ_G1） ・・・（４）
次に、電圧制御部３１は、上記式（３）、（４）から目標とする電位差Ｖ_BACKとコントラスト電圧Ｖ_CONTとの和に相当するグリッドバイアス電圧Ｖ_Gを求める。即ち、図７（ａ）に示した関係から、下記式（５）、（６）が成立する。
Ｖ_D−Ｖ_L＝Ｖ_BACK＋Ｖ_CONT ・・・（５）
Ｖ_DC＝Ｖ_L＋Ｖ_CONT ・・・（６）
そのため、上記式（３）、（４）の関係から、
Ｖ_G＝｛Ｖ_D（Ｖ_G）−Ｖ_L（Ｖ_G）−（Ｖ_D（Ｖ_G1）−Ｖ_L（Ｖ_G1））｝／（α−β）＋Ｖ_G1
となる。更に、上記式（５）から、Ｖ_Gは、
Ｖ_G＝｛Ｖ_BACK＋Ｖ_CONT−（Ｖ_D（Ｖ_G1）−Ｖ_L（Ｖ_G1））｝／（α−β）＋Ｖ_G1 ・・・（７）
となる。

上記式（７）中の値は全て既知のため、一義的に決定することができる。又、電圧制御部３１は、上記式（３）、（４）、（６）式から、明部電位Ｖ_L、暗部電位Ｖ_D、現像バイアス電圧Ｖ_DCを求める。これら明部電位Ｖ_L、暗部電位Ｖ_D、現像バイアス電圧Ｖ_DCは、目標とする電位差Ｖ_BACK、電位差Ｖ_CONTの切り換えに応じて、電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶させる。

このようなグリッドバイアス電圧Ｖ_G、現像バイアス電圧Ｖ_DC等の演算は、各色毎に行い、全色のデータの格納が行われる（Ｓ１０７〜Ｓ１０９）。そして、これら全色のデータの格納が終了した時点で画像形成準備の終了となるが、レーザスキャナユニット２０の発光量が標準的な値からずれている場合などには、繰り返しの制御が必要になることがある。

即ち、詳しくは後述するように、感光ドラム２の帯電電位には、所望の範囲がある。換言すれば、感光ドラム２の帯電電位には上下限がある。

上述のようにして記憶された全色の暗部電位Ｖ_Dが感光ドラム２の帯電電位の上下限の範囲に入っていれば、そこで制御は終了となる。

一方、上述のようにして記憶された暗部電位Ｖ_Dが感光ドラム２の帯電電位の上限を超えていた色があった場合には、その色についての発光量設定値を大きくし、レーザ光量を大きくして、再度、同様のフローを行う（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。又、上述のようにして記憶された暗部電位Ｖ_Dが感光ドラム２の帯電電位の下限を下回っている色があった場合には、その色についての発光量設定値を下げ、レーザ光量を下げて、再度、同様のフローを行う（Ｓ１１２，Ｓ１１３）。このように、繰り返しの制御が実行され、最終的に、全色についての帯電電位が所望の範囲に収まった段階で、最終的に各色のグリッドバイアス設定値Ｖ_G、現像バイアスＶ_DC等が電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶され、制御は終了となる（Ｓ１１４）。

以上の画像形成準備が終了し画像形成をする時には、電圧制御部３１は、１色毎にグリッドバイアス電圧Ｖ_G、現像バイアス電圧Ｖ_DCを内部メモリ２００から読み出し、高圧制御ユニット３３ａ、３３ｂ及び現像バイアス電圧制御回路３５ａ〜３５ｄに信号を送る。これによって、高圧制御ユニット３３ａ、３３ｂ、現像バイアス電圧制御回路３５ａ〜３５ｄはそれぞれ、指定されたグッリドバイアス電圧Ｖ_G、現像バイアス電圧Ｖ_DCを印加する。斯かる状態で、先ず、１色目のトナー像を感光ドラム２上へ形成し、形成されたトナー像を転写材Ｐ上に転写する。そして、他の色についても同様の動作を行うが、グリッドバイアス電圧Ｖ_G及び現像バイアス電圧Ｖ_DCは、各色毎に変えていく。そして、４色の画像形成が終了したかどうかを判断し、４色全ての画像形成が終了した場合には画像形成動作を終了する。

ここで、予め決められるＶ_G1及びＶ_G2について説明する。上記演算が成立することは、Ｖ_D（Ｖ_G1）、Ｖ_D（Ｖ_G2）、Ｖ_L（Ｖ_G1）、Ｖ_L（Ｖ_G2）に基づき、Ｖ_Gに対する感光体の帯電、露光特性が直線に近似できることが前提となっている。しかし、実際には直線にはならないことがある。そのため、Ｖ_G1とＶ_G2が、設定されるべきＶ_G値と大きく離れる場合には、算出されたＶ_Gに対するＶ_Dと、実際のＶ_Dの値に差が生じてしまう場合がある。従って、本実施例においては、帯電電位の設定領域を考慮し、Ｖ_G1＝４００Ｖ、Ｖ_G2＝７００Ｖとした。

［帯電電位］
次に、感光体の目標帯電電位について説明する。感光体の帯電電位は、感光体上の電位履歴が残る現象である感光体メモリ（ドラムメモリ）の発生しない領域を選択する必要性から決定される場合がある。本実施例の構成においては、帯電電位が比較的低い場合に、先行する画像の静電潜像の電位履歴が後続の画像に現れる像露光ゴーストと言われる現象が発生した。

この現象は、一次転写部を通過した後の帯電工程に入った時に、感光体上の像露光部と非露光部とで、前露光によって発生したキャリアの残量のレベルに差があることで発生する現象と考えられている。そのため、像露光部と非露光部の電位のコントラストが小さい方が、ゴーストは発生し難くなる。従って、帯電電位を高く設定することが、この問題の解決に有効な手段となる。

又、この現象は、感光体のキャリアの走行性に感度があると思われる。そのため、使用環境によっても発生レベルが異なってくることが確認されている。

下記表３は、本実施例において、環境に応じて設定された目標帯電電位の上下限値を示す。

表３においては、低湿環境から高温高湿環境までの絶対水分量が７段階に分けて示されている。しかし、電圧制御部３１は、環境センサ５１の検知結果に応じて線形補間することにより、表中に示された各環境間の環境に対しても、帯電電位の上下限を算出することができる。

本実施例の構成では、表３に示す下限値よりも帯電電位が低い場合は、ゴーストが発生した。

本実施例の画像形成装置１には、画像形成枚数（或いは通紙枚数）を記録するカウンターが設けられている。そして、本実施例では、画像形成枚数に応じて目標帯電電位を異ならせている。その理由は、次の通りである。

先ず、帯電電位の下限については、感光体のキャリアの走行性の特性が使用により変化していくため、その変化に応じて帯電電位の許容レベルが異なるからである。目標帯電電位は可能な限り広く取ることで、電位制御における繰り返し制御の回数を最小限に抑えることができ、画像形成装置１の画像生産性（単位時間当たりの画像形成枚数）を高めることができる。

一方、帯電電位の上限は、グリッドバイアス電圧Ｖ_Gを設定し得る上限値である９００Ｖとした時に得られる感光体の帯電電位となる。本実施例で用いられる有機感光体は、使用とともに露光感度が低下してくる傾向にあるため、レーザスキャナユニット２０による露光量が一定の場合には、必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTを確保するために帯電電位を上昇させていくことになる。しかし、帯電電位の上限に到達した場合には、レーザスキャナユニット２０による露光量を大きくする必要がある。

［レーザスキャナユニット］
図２には、Ｖ_Dの計算値が帯電電位の上限を超えた場合にはレーザ光量を所定量強めて、又Ｖ_Dの計算値が帯電電位の下限を下回った場合にはレーザ光量を所定量弱めて、再び電位制御のための測定を行うフローが示されている。前述の如く、必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対する発光量設定値が、標準のレーザスキャナユニット２０に対応する値で固定されていると、発光量特性の異なるレーザスキャナユニット２０が搭載された場合には、この繰り返し制御の回数が多くなってしまう。

本実施例の目的の１つは、レーザスキャナユニット２０の発光量特性の個体差によらず、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことを可能とすることである。又、本実施例の目的の１つは、装置本体５０においてレーザスキャナユニット２０の発光量を検知する特別の検知手段を用いることなく、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことを可能とすることである。

そこで、本実施例では、レーザスキャナユニット２０の単体の特性を反映して、データテーブルの変更を行う。即ち、本実施例では、画像形成装置１は、発光量設定値に基づいて発光レベルを変更可能であって、帯電した感光ドラム２上を露光して感光ドラム２上に静電像を形成するレーザスキャナユニット２０を有する。又、目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値にて感光ドラム２を露光したときの感光ドラム２上の静電像と現像装置６との間に設けられる電位差であるコントラスト電圧が目標値となるように画像形成条件を設定する設定手段を有する。そして、本実施例では、画像形成装置１は、発光量設定値に対するレーザスキャナユニット２０の実際の露光量の関係に基づいて、上記目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値を補正する補正手段を有する構成とされている。

より具体的には、レーザスキャナユニット２０の発光量の個体差を装置本体５０側で認識し、画像形成条件の設定、制御（画像調整制御）におけるデータテーブルを補正する。即ち、本実施例では、レーザスキャナユニット２０は、読み出し及び書き込み可能な記憶手段を有し、この記憶手段にレーザスキャナユニット２０の個別の発光量情報が書き込まれている。そして、装置本体５０側でその記憶手段内の発光量情報を読み取り、レーザスキャナユニット２０による露光量を可変制御する画像形成条件の設定、制御（画像調整制御）に反映させる。これにより、短時間で精度の高い画像形成条件の設定、制御を行うことができる。以下、更に詳しく説明する。

図６は、本実施例の画像形成装置１の装置本体５０及び装置本体５０に搭載されたレーザスキャナユニット２０の関係を示す概略制御ブロックを示す。

本実施例では、レーザスキャナユニット２０内には、読み出し及び書き込み可能な記憶手段としてのメモリ（以下、「ＥＰＲＯＭ」という）２５が取り付けられている。ＥＰＲＯＭ２５には、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量情報が予め記憶されている。

ＥＰＲＯＭ２５は、レーザスキャナユニット２０が装置本体５０に取り付けられた状態で、制御手段である電圧制御部３１と通信可能に接続される。当該接続は、有線であっても無線であってもよい。

尚、この発光量情報は、典型的には、次のような時期にＥＰＲＯＭ２５に、所定の治具を用いて記憶される。即ち、レーザスキャナユニット２０の組み立て時、組み立てたレーザスキャナユニット２０の装置本体５０への取り付け時、或いはレーザスキャナユニット２０が装置本体５０に取り付けられた画像形成装置１の工場出荷時等における、検査工程時である。

図９は、本実施例において、ＥＰＲＯＭ２５に記憶させる発光量情報と、それを読み出して制御用テーブルに反映させる方法を説明するためのグラフである。

本実施例では、０〜２５５レベル（２５６階調）の発光量設定値（ＬＰＷ信号値）のうち、６４（４０ｈ）レベル及び１９２（Ｃ０ｈ）レベルの２点の光量が、予め測定され、その発光量設定値と関係付けられてＥＰＲＯＭ２５に記憶される。即ち、発光量情報は、発光レベルを指定する発光量設定値に対する実際の発光量（露光量）の関係を示す情報である。尚、本実施例では、２点の光量と発光量設定値との関係を発光量情報としてＥＰＲＯＭ２５に記憶するが、更に多くの点について光量と発光量設定値との関係を記憶してもよい。

一方、装置本体５０側の記憶手段、即ち、本実施例では電圧制御部３１の内部メモリ２００には、下記表４に示すように、各環境における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対する最適なレーザ光量を示すデータテーブル（光量テーブル）が設定されている。

本実施例では、前述の画像濃度制御（電位制御）において、先ず、環境センサ５１により装置本体５０の使用環境が検知される。次いで、電圧制御部３１のＣＰＵ１００は、電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶された光量テーブル（表４）から、その使用環境下における最適なレーザ光量を取り出して設定する。次いで、電圧制御部３１は、レーザ制御ユニット２１がレーザ光源ユニット２４を制御して上記設定された最適なレーザ光量を得るための電流供給を指示する発光量設定値を求め、レーザ制御ユニット２１に送る。具体的な発光量設定値の算出方法は次の通りである。

即ち、Ｘを光量（μＷ）とし、Ｙを発光量設定値とする。この時、Ｘ、Ｙの関係は、直線近似として、下記式（８）で表される。
Ｙ＝γＸ＋δ ・・・（８）
上記式（８）に、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に記憶された発光量情報、即ち、（Ｘ、Ｙ）＝（ｃ、６４）、（ａ、１９２）を代入すると、下記式（９）、（１０）が得られる。
６４＝γｃ＋δ ・・・（９）
１９２＝γａ＋δ ・・・（１０）
上記式（９）、（１０）より、そのレーザスキャナユニット２０に固有のγ、δを求める。これにより、任意のレーザ光量Ｘに対する発光量設定値Ｙを求めることが可能となる。

従って、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTが決定された場合、電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶された光量テーブル（表４）より、そのコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応する光量Ｘを読み出し、発光量設定値Ｙを計算する。これにより、そのコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応する、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量設定値を求めることができる。

このようにして、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に記憶された、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量情報に基づいて、装置本体５０側に記憶されている光量テーブルを補正（変更）して用いることができる。これにより、画像濃度制御（電位制御）に、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量特性を反映させることができる。

即ち、本実施例では、装置本体５０は、ＥＰＲＯＭ２５から読み出された発光量情報を用いて画像形成条件を設定する設定手段として機能する電圧制御部３１を有する。ここで、本実施例では、電圧制御部３１は、装置本体５０の使用環境条件に応じて画像形成条件を設定するようになっている。より詳細には、電圧制御部３１は、コントラスト電圧を装置本体５０の使用環境条件に応じて設定される目標値に調整するために、次のような制御を行う。即ち、一次帯電装置３による感光ドラム２の帯電電位、レーザスキャナユニット２０による感光ドラム２の露光量、現像装置６ａ〜６ｄに印加するバイアスのうち少なくとも１つを可変制御する。コントラスト電圧は、感光ドラム２上の静電像と現像装置６ａ〜６ｄとの間に設けられる電位差である。特に、本実施例では、電圧制御部３１は、装置本体５０の使用環境条件に応じて設定されるコントラスト電圧の目標値に対応した、レーザスキャナユニット２０による感光ドラム２の露光量の設定値を有している。そして、該露光量の設定値を補正（変換）する補正手段として機能する電圧制御部３１は、ＥＰＲＯＭ２５から読み出された発光量情報に基づいて、該露光量の設定値を変換するようになっている。

このように、本実施例による画像形成方法は、感光ドラム２を一次帯電装置３にて帯電する工程と、帯電した感光ドラム２上をレーザスキャナユニット２０にて露光して感光ドラム２上に静電像を形成する工程と、を有する。該画像形成方法は更に、感光ドラム２上に形成された静電像を現像装置６にて現像剤を用いて現像する工程と、目標とする画像形成条件に対応した発光量設定値により露光することで画像形成条件を制御する工程と、を有する。そして、本実施例では、該画像形成方法は更に、発光量設定値に対するレーザスキャナユニット２０の実際の露光量を検知し、この検知結果に基づいて上記目標とする画像形成条件に対応した発光量設定値を変更する工程を有する。特に、本実施例では、この実際の露光量は、ＥＰＲＯＭ２５に記憶された情報に基づいて検知する。

尚、上述では、装置本体５０側に記憶された光量テーブルから必要とされるコントラスト電圧Ｖ_CONTに対応するレーザ光量を求める度に、レーザスキャナユニット２０側に記憶された発光量情報に基づいて発光量設定値を算出した。しかし、本発明は斯かる態様に限定されるものではない。例えば、レーザスキャナユニット２０側に記憶された発光量情報に基づいて、そのレーザスキャナユニット２０に固有の、各環境における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに対する発光量設定値を示すデータテーブルを作成することができる。そして、このデータテーブルを、装置本体５０側の記憶手段に記憶させておくことができる。即ち、このデータテーブルにおける発光量設定値は、例えばレーザスキャナユニット２０側のＥＰＲＯＭ２５より読み出された上記２点の光量データから、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量設定値が算出され、書き込まれるものである。このようにすることによっても、上記同様、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に記憶された、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量情報に基づいて、装置本体５０側に記憶されている光量テーブルを補正（変更）して用いることができる。これにより、画像濃度制御（電位制御）に、そのレーザスキャナユニット２０に固有の発光量特性を反映させることができる。

又、図２の制御フローには、レーザ光量を所定量増減させるプロセス（Ｓ１１１，Ｓ１１３）がある。この時増減させるレーザ光量の所定量は、図４に示すような各レーザスキャナユニット２０の発光量特性に基づいて、使用環境下における必要なコントラスト電圧Ｖ_CONTに見合った値がそれぞれ決められていることが好ましい。従って、この所定の変更量についても、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に記憶された個別の発光量情報に基づいて変更することで、より制御の収束性を高めることが可能となる。例えば、この所定量は、光量値として装置本体５０の電圧制御部３１の内部メモリ２００に記憶させておく。そして、その光量値分の光量変化に必要な発光量設定値の増減分を、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に記憶された上述のような２点の光量と発光量設定値との関係を示す発光量情報から求めることができる。

このように、従来は、装置本体に搭載されるレーザスキャナユニットに固有の特性にばらつきがあった場合には、目標の画像形成条件が設定されるまで、多数回にわたり繰り返しレーザ光量を変更して制御動作が実行されていた。そのため、通常一定の使用量毎に行われる制御のために、長い時間が費やされ、画像生産性が著しく低下することがあった。これに対して、本実施例に従う制御を行うことによって、画像形成条件が短時間で設定され、画像生産性を低下させずに維持することができる。又、装置本体に搭載されたレーザスキャナユニットに固有の特性に応じた、精度の高い制御を行うことができる。

以上説明したように、本実施例では、画像形成装置１は、帯電電位及びレーザ照射条件の双方を効率的に変化させて必要なＶ_CONT及びＶ_BACKを維持する電位制御手段を有する。そして、この場合において、レーザスキャナユニットの発光量の個体差を、レーザスキャナユニット２０のＥＰＲＯＭ２５に書き込まれた発光量情報により装置本体５０側で認識し、制御値を補正する。これにより、レーザスキャナユニット２０の個体差によらず、又典型的には装置本体５０においてレーザスキャナユニット２０の発光量を検知する特別の検知手段を用いずに、画像形成動作の生産性を落とすことなく、短時間で当該制御を行うことができる。即ち、本実施例によれば、像露光手段の発光量特性の個体差によらず、短時間で画像形成条件の設定、制御を行うことが可能である。

尚、上記実施例では、特定の電位制御の方法を用いて説明したが、像露光手段による露光量を可変制御する方法については、他の制御方法においても本発明は有効に適用される。一例として、次のような電位制御が想定される。

感光ドラム上に、一次帯電装置によって帯電は行うが露光は行わない部分（暗部）を、異なるグリッドバイアス電圧又は異なるコロナワイヤ印加電圧を用いて同時又は順次に形成する。そして、それぞれの暗部の表面電位を表面電位センサで測定し、その結果を制御手段（設定手段）に送信する。制御手段は、それらの測定結果に基づいて、目標となる表面電位が得られるグリッドバイアス電圧を算出し、該グリッドバイアス電圧を決定する。次に、感光ドラム上に、上記決定されたグリッドバイアス電圧を用いて帯電を行うと共に露光も行う部分（明部）を、異なるレーザ照射条件によって同時又は順次に形成する。そして、それぞれの明部の表面電位を表面電位センサで測定し、その結果を制御手段に送信する。制御手段はそれらの測定結果に基づいて、目標となるＶ_CONTが得られるレーザ照射条件を算出し、レーザ照射条件を決定する。このような制御においては、明部電位を測定する際に段階的に照射される露光量を、レーザスキャナユニットのＥＰＲＯＭに記憶された光量情報に基づき最適な設定に変更することが可能である。

又、レーザスキャナユニットのＥＰＲＯＭに記憶されるデータについても、上記実施例におけるものに限定されるものではない。例えば、このデータは、より多数の発光量設定値に対する光量データを有したり、使用環境に応じて多数のテーブルを有したりしてもよく、種々の代替形式が可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 本発明に従う画像濃度制御（電位制御）の一例における動作を示すフローチャート図である。 レーザスキャナユニットの発光量の個体差を説明するためのグラフ図である。 ２つの異なる特性のレーザスキャナユニットを用いた場合のコントラスト電圧、発光量設定値、帯電電位の関係を示すグラフ図である。 ２つの異なる特性のレーザスキャナユニットを用いた場合のコントラスト電圧、発光量設定値、帯電電位の関係を示すグラフ図である。 本発明の一実施例に係る制御態様を示すブロック図である。 現像バイアス電圧と画像濃度との相対関係を説明する模式図である。 グリッドバイアス電圧を求めるための電位変化近似特性を示すグラフ図である。 本発明の一実施例に係る発光量情報の内容を説明するためのグラフ図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 一次帯電装置（帯電手段）
５ 表面電位センサ（表面状態検知手段）
６ 現像装置（現像手段）
１２ 現像スリーブ（現像剤担持体）
２０ レーザスキャナユニット（像露光手段）
２１ レーザ制御ユニット
２５ ＥＰＲＯＭ（記憶手段）
３１ 電圧制御部（設定手段、補正手段）
３３ 高圧制御ユニット（高圧制御部）
３５ 現像バイアス電圧制御回路（高圧制御部）
１００ ＣＰＵ（演算制御手段）
２００ 内部メモリ（装置本体側記憶手段）

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体上を帯電させる帯電手段と、発光量設定値に基づいて発光レベルを変更可能であって、帯電した前記像担持体上を露光して前記像担持体上に静電像を形成する像露光手段と、前記像担持体上に形成された静電像を現像剤を用いて現像する現像手段と、目標とする画像形成条件に対応して設定されている発光量設定値にて前記像担持体を露光したときの前記像担持体上の静電像と前記現像手段との間に設けられる電位差であるコントラスト電圧が目標値となるように画像形成条件を設定する設定手段と、を有する画像形成装置において、
   前記発光量設定値に対する前記像露光手段の実際の露光量の関係に基づいて、前記目標とする画像形成条件に対応して設定されている前記発光量設定値を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光量設定値に対する前記像露光手段の実際の露光量の関係を示す情報を記憶する記憶手段を有し、前記補正手段は前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記発光量設定値の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記設定手段は、前記帯電手段による前記像担持体の帯電電位、前記像露光手段による前記像担持体の露光量、前記現像手段に印加するバイアスのうち少なくとも１つを可変制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記設定手段は、前記画像形成装置の使用環境条件に応じて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 像担持体を帯電手段にて帯電する工程と、帯電した前記像担持体上を像露光手段にて露光して前記像担持体上に静電像を形成する工程と、前記像担持体上に形成された静電像を現像手段にて現像剤を用いて現像する工程と、目標とする画像形成条件に対応した前記発光量設定値により露光することで画像形成条件を制御する工程と、を有する画像形成方法において、
   前記発光量設定値に対する前記像露光手段の実際の露光量を検知し、この検知結果に基づいて前記目標とする画像形成条件に対応した前記発光量設定値を変更する工程を有することを特徴とする画像形成方法。

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