JP2604144B2

JP2604144B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2604144B2
Application number: JP62009563A
Authority: JP
Inventors: 正石川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JPS63177178A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電子写真方式を用いた複写機、レーザービー
ムプリンタ等の画像形成装置に関し、特に多色画像形成
を可能とした画像形成装置に関する。

（従来の技術）従来より、電子写真方式を用いた画像形成装置におい
ては、形成画像の濃度を一定に保つために感光体ドラム
の帯電電位、現像器に印加する現像バイアス電位等を調
整し、現像コントラスト電位やカブリ防止電位等の画像
形成条件の制御を行っていた。特に、多色複写機におい
ては、各色ごとの現像剤の特性に応じた画像形成条件を
設定して、各色ごとの濃度が略同一濃度となるようにし
ていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、斯かる従来例においては現像剤の各色
ごとの画像形成条件の調整は行なわれているものの、現
像剤の置かれている環境変化による画像濃度の変化は考
慮されておらず、特に湿度の変化による画像濃度の変化
は顕著であり、且つ現像剤の各色ごと即ち種類によって
吸湿に伴う濃度変化の割合いが異なるために濃度差が目
立ってしまう問題点があった。

そこで、現像剤の吸湿量を求めるため現像器近傍の環
境変化を測定する湿度センサーを備え、該センサーによ
る一定時間の検知結果、及び現像剤の種類に応じて画像
形成条件を制御手段により変化される方策が考えられる
が、たとえ同一色の現像剤であっても、装置の出荷直後
や、新現像剤の補給直後等のように現像剤の特性が環境
検知手段の検知結果から得られる画像形成条件に不適な
場合があり、この時に適正な濃度の画像が得られないと
いう問題点があったそこで、本発明は従来技術の上記した問題点を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、通
常の画像形成に際して適正な濃度の画像を形成できるこ
とはもちろん、装置出荷直後や新現像剤補給直後等の現
像剤特性の異なる時期にあっても、適正な濃度の画像が
形成できる画像形成装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装
置においては、記録媒体に現像剤を使用して像形成する
像形成手段と、環境条件を検出する検出手段と、上記検
出手段により形成された環境条件に従って、上記像形成
手段により形成される画像の濃度を最適にするために上
記記録媒体に付与すべき、明部表面電位と暗部表面電位
との差を表すコントラスト電位を決定する決定手段と、
上記決定手段により決定されるコントラスト電位を上記
現像剤の特性に応じて補正するための補正データを記憶
したメモリと、上記メモリに記憶された補正データを変
更するための可変手段と、上記メモリに記憶されている
補正データに従って、上記決定手段により決定されたコ
ントラスト電位を補正し、補正されたコントラスト電位
が得られるような上記像形成手段の動作条件を制御する
制御手段と、を有することを特徴とする。

上記検出手段は絶対湿度を検出するようにしてもよ
い。

（作用）検出手段により形成された環境条件に従って、記録媒
体に付与すべき、明部表面電位と暗部方面電位との差を
表すコントラスト電位が決定手段により決定され、その
決定されたコントラスト電位に従って、像形成手段の動
作条件が制御手段により制御されるので、通常の画像形
成に際して、適正な濃度の画像を形成でき、しかも、現
像剤の特性に応じて補正するための補正データを記憶し
たメモリに記憶されている補正データに従って、決定手
段により決定されたコントラスト電位が補正され、補正
されたコントラスト電位が得られるような像形成手段の
動作条件が制御手段により制御されるので、現像剤の特
性が著しく異なった時においても画像形成条件を適正値
に設定することができる。

（実施例）以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第２図は本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す
構成図で、同図において、１は回転式現像装置で、回転
体中にはそれぞれ、イエロー現像器1Y、マゼンタ現像器
1M、シアン現像器1Cおよびブラック現像器1BKを搭載し
ている。２は上記現像装置１への現像剤（トナー）補給
装置で、2Yはイエローホッパ、2Mはマゼンタホッパ、2C
はシアンホッパ、そして2BKはブラックホッパを示す。

このカラー画像形成装置全体の動作について、先ず、
フルカラーモードの場合を例として簡単に説明する。３
は、図示矢印方向に回転する感光体ドラムで、該ドラム
３上の感光体は帯電器４によって均等に帯電される。つ
ぎに、原稿（図示せず）のイエロー画像信号により変調
されたレーザ光Ｅにより画像露光が行われ、感光体ドラ
ム３上に静電潜像が形成され、そののち、あらかじめ現
像位置に定置されたイエロー現像器1Yによって現像が行
われる。ここで、回転式現像装置１と帯電器４とで像形
成手段が構成される。

一方、給紙ガイド5a、給紙ローラ６、給紙ガイド5bを
経由して進行した転写紙は、所定タイミングに同期して
グリッパ７により保持され、当接用ローラ８とその対向
極によって静電的に転写ドラム９に巻き付けられる。転
写ドラム９は、感光体ドラム３と同期して図示矢印方向
に回転しており、イエロー現像器1Yで現像された顕像
は、転写部において転写帯電器10によって転写される。
転写ドラム９はそのまま、回転を継続し、次の色（第１
図においてはマゼンタ）の転写に備える。

一方、感光体ドラム３は、帯電器11により除電され、
クリーニング部材12によってクリーニングされ、再び帯
電器４によって帯電され、次のマゼンタ画像信号により
前記したと同様に露光を受ける。この間に現像装置１は
回転して、マゼンタ現像器1Mが所定の現像位置に定置さ
れていて所定のマゼンタ現像を行う。続いて、以上と同
様の行程を、それぞれシアンおよびブラックに対して行
い、４色分の転写が終了すると、転写紙上の４色顕像は
各帯電器13,14により除電され、前記グリッパ７を解除
すると共に、分離爪15によって転写ドラム９により分離
され、搬送ベルト16で定着器17に送られ、一連のフルカ
ラープリント動作が終了し、フルカラープリント画像が
形成される。

さらに、本実施例においては上記構成に加えて、トナ
ーホッパー近傍又は現像器近傍等のトナーの吸湿がよく
反映される位置に湿度センサーと温度センサーとで構成
された検出手段としての環境センサー19が装備されてい
る。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
4aは１次帯電器に給電する高圧電源、4bは１次帯電器に
設けられ、ドラム３に与える帯電量を所望の値に制御す
るグリッドに給電するグリッドバイアス電源、１′は現
像器に所定の交流波形にDC分を重畳した現像バイアスを
給電する電源であり、18は各電源の出力値を決定し制御
する、即ちコントラスト電位を決定する決定手段と像形
成手段の動作条件を制御する制御手段とを兼ねるところ
のマイクロコンピュター等の制御手段である。また制御
手段18は環境センサー19及び電位センサー20とに接続さ
れていると共に、記憶手段としてのメモリ21及び該メモ
リの内書を書き換えて補正データとする可変手段22とに
接続されている。

以下に本実施例の動作を説明する。第３図は、グリッ
ドバイアス電圧（横軸）と感光体ドラム３の表面電位
（縦軸）の関係を示すグラフであり、図中、V_Dは光照射
されないときの表面電位に対応し、V_Lは行照射されたと
きの表面電位に対応する。同図より表面電位V_Dすなわち
帯電量は範囲を限ってみれば（使用範囲では）グリッド
バイアスV_Gに比例している。また、光照射後の表面電位
V_Lも同様の傾向があるが、グリッドバイアスV_Gの変化量
に対する変化の割合すなわち比例係数はV_Dの場合の方が
V_Lの場合より大（α＞β）の関係にある。そこで、プリ
ントシーケンスを行なう前に制御手段18はあらかじめ設
定されたグリッド電圧V_G1,V_G2による各V_D,V_Lを電位セン
サー20にて測定し各データから第３図に示すようなグリ
ッド電圧の変化に対するV_D,V_Lの帯電カーブを想定す
る。その後、実際に画像形成する際には上述の動作で得
られた帯電カーブから、画像コントラストすなわち後述
の現像バイアスのDC分と光照射後の表面電位V_Lとの差分
又はV_D−V_Lが所定の値になるようなグリッド電圧を演算
により求め、グリッドバイアス電源4bを制御する。さら
に画像の白地に対応する部分、本実施例の場合反転現像
であるため、V_Dに相当する部分にトナーが付着しないよ
うにV_Dより一定電圧低い値（V_B）の現像バイアスを求め
現像バイアス電源１′を制御する。

第４図は同一画像形成条件にてプリントしたときの湿
度に対する画像濃度の影響を示すグラフであり、同図に
示すように、同一画像形成条件では湿度が低いほど濃度
が低下し、湿度が上昇するにつれて濃度が上昇してい
る。そのため、湿度を検知して、湿度に対応したコント
ラスト電位V_contを求め、その値を基に画像形成条件を
設定するようにすれば環境条件の変動にかかわらず安定
した画像を得ることが可能になる。また、同図に示した
ように、色ごとにより湿度に対する濃度が異なるため、
各色ごとに画像形成条件を可変にしておけば、現像剤の
色の違いによる画像濃度の違いをも補正することができ
る。

以下に第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すフローチ
ャートに基づいて本実施例の制御手段18の動作について
具体的に説明する。

先ず、処理Ａについて第５図（ａ）に基づいて説明す
る。割込処理等で、温度と湿度を環境センサー19で例え
ば30分ごとに１回又は30分間に数回測定しその平均値を
測定し、例えば８時間分メモリ内のバッファエリアに格
納しておく。ステップではそのデータを基に絶対湿度
又はそれに対応する値（例えば混合比）を計算する。こ
れは画像濃度が絶対湿度すなわち空気中の水分量に比例
すると考えられるからである。ステップにおいて絶対
湿度（混合比）の計算を８時間分行なったかどうかを判
断し、８時間分行った後に、ステップにおいて２時
間,4時間,8時間のそれぞれの平均値x,y,zを求める。こ
れら平均値x,y,zは以下の条件判断を行ないコントラス
ト計算時の変数となる。ステップでは２時間平均値ｘ
が混合比16.5g以上かどうかの判定を行ない16.5g以上な
らフラッグをCONT1にする。これは、２時間以上高湿状
態が続いたと判定される。次に、ステップで現在値が
16.5g以上かどうかの判定を行ない16.5g以上ならフラッ
グをCONT2にする。これは２時間低湿であったが現在高
湿に向かいつゝあると判定される。次に、ステップで
８時間の平均値ｚが9g以上かどうかを判定し、9g以上な
らフラッグをCONT3にする。これにより湿度は８時間以
上中湿状態であると判定される。次に、ステップで４
時間平均値ｙが9g以上かどうかを比べ、9g以上ならフラ
ッグをCONT4にする。これで低湿から中湿に向かってい
ると判定する。そして、上記以外すなわち４時間平均値
＜9gなら低湿状態としてフラッグをCONT5にする。

因みに、以上の処理は低湿から高湿に向かう場合と高
湿から低湿に向かう場合トナーの吸湿脱湿の速さが異る
ために行なう。即ち、画像濃度は絶対湿度に比例するが
雰囲気の湿度ではなくトナーがどれだけ吸湿しているか
によって決定されるため、上述の条件判断が行なわれ
る。

次に、ステップでコントラストフラッグによりコン
トラスト計算の変数Ｈを決定する。これは、例えばCONT
1の場合において高湿に完全に調湿されているため変数
は２時間平均値ｘになる。またCONT2の場合は低湿と高
湿の中間状態であるから２時間平均値ｘと現在値ｗの平
均値（ｘ＋ｗ）/2となる。

さらに、コントラストフラッグと色情報によりメモリ
内のテーブルから計算式の係数をサーチして読出す。計
算の一般式はコントラスト電位V_cont＝a₁−b₁Hであり、
こゝでＨは上述の変数、a₁,b₁は係数である。

以上で得られた係数と変数によりコントラスト電位V
_contを計算する。以上を各色ごとに４色分繰り返す。

第６図は上記計算式をプロットしたものである。図に
示すように各色ごとに係数を変えている為、第４図で示
したような色ごとによる濃度変化の違いを吸収して補正
することが可能となった。

次に、処理Ｂについて第５図（ｂ）に基づいて説明す
る。先ず、通常のコピーシーケンスと同様に感光体ドラ
ムを回転させ１次高圧電源4aをONする。そしてステップ
，でグリッドバイアスを所定の値V_G1にして感光体
ドラムな表面電位V_D1を測定しメモリに格納する。次
に、レーザを点灯し最大光量によりドラムを照射しステ
ップで光照射後の表面電位V_L1を測定しメモリに格納
する。さらに、ステップ，でグリッドバイアスをも
う一つの所定の値V_G2にして表面電位V_L2を測定しその後
レーザをOFFにしてステップで表面電位V_D2を測定し各
々メモリに格納する。これにより後述の計算の為の測定
データが得られる。なおレーザのON/OFF順序V_G1,V_G2の
タイミングはシーケンスの都合により変更してもよい。
また処理Ａと処理Ｂは互いに独立しておりどちらを先に
行なっても又処理のタイミングが同時でなくてもよい。

次に、処理Ｃについて第５図（ｃ）に基づいて説明す
る。処理Ｃは必ず処理A,Bを行なった後に行なわなくて
はならない。

先ず、ステップでV_G1,V_G2及び測定データV_D1,V_D2,V
_L1,V_L2からV_D及びV_Lのそれぞれの帯電カーブの傾斜α，
βとα−βを次の式に従い計算しておく。

次にステップでバッファエリアに格納している前述
のカブリ取り電圧V_Bと処理Ａで計算したコントラスト電
圧V_contを読み出す。そして、ステップでグリッドバ
イアスV_GはこのV_contとV_Bの和が得られる電圧に決定さ
れる。すなわち以下の計算を行なう。

ステップでグリッド電圧が求まれば次にV_Dを計算に
より求める。

V_D＝α（V_G−V_G1）＋V_D1 さらに、ステップで現像バイアスDC分（DB）を求め
る。

DB＝V_D−V_B ステップで以上の処理が４色について終了したと判
断すると処理を終了する。

以上によりグリッドバイアス制御値、現像バイアス制
御値が求められた。上述の計算を各色ごとに繰り返し４
色分のV_G,DBが得られる。

以上のようにして求められたグリッドバイアス、現像
バイアスは環境条件を考慮されまた色毎の環境条件に対
する差異も考慮されている為、極めて安定した適正濃度
の画像が得られる。

ところが、現像剤が製造ロットにより極端にその特性
が変動することがある。その場合前述のコントラスト計
算の係数が固定であった場合、状況によっては適正な画
像濃度を得られないという可能性がある。

そこで、そのような場合でも適正な画像を得られるよ
うに、例えばバックアップ用の電池とRAM又はEPROMによ
り電源OFF時にもメモリ内容を保持されるような構成の
記憶手段21を設け、ある領域の内容を各色ごとに前記コ
ントラスト計算時の重畳分として加算する。又、その内
容はサービスモードで可変手段22によって適時書換え可
能にすることで、画像サンプルを見ながら最適に調整す
ることができる。

以上の動作を表わすと、前記コントラスト計算式は V_cont＝V_off＋a₁−b₁H となる。すなわち、第５図（ａ）におけるステップに
おいてコントラストを変えこのコントラスト値をステッ
プでメモリに格納する。さらに湿度−コントラストカ
ーブ第６図は、第７図のようになる。第７図に於いて実
線は初期設定時のカーブであり、例えば画像濃度が初期
設定より薄い現像剤の場合V_offは＋となり破線のカーブ
になる。また濃い場合はＶ′_offは−となり一点鎖線の
ようになる。

以上のような処理により、コントラスト電位を変える
ことによって現像剤の特性が著しく異なる場合にも適正
な濃度の画像を得ることができる。

尚、上記実施例は多色画像を形成可能な装置について
述べたが、これには限定されず、通常の単色の画像形成
装置にも適用できる。

また、上記実施例では環境検知手段が絶対湿度を測定
した場合について説明したが、温度等湿度以外に現像剤
に影響する要素について測定して、画像濃度を制御して
もよい。

さらに、上記実施例では、画像形成条件が、感光体ド
ラム上の帯電電位、光照射後の電位、現像バイアス電位
によって決定される場合について述べたが、現像剤の帯
電電位等他の条件を制御してもよい。

（発明の効果）検出手段により形成された環境条件に従って、記録媒
体に付与すべき、明部表面電位と暗部表面電位との差を
表すコントラスト電位が決定手段により決定され、その
決定されたコントラスト電位が得られるような像形成手
段の動作条件が制御手段により制御されるので、通常の
画像形成に際して、適正な濃度の画像を形成でき、しか
も、現像剤の特性に応じて補正するための補正データを
記憶したメモリに記憶されている補正データに従って、
決定手段により決定されたコントラスト電位が補正さ
れ、補正されたコントラスト電位が得られるような像形
成手段の動作条件が制御手段により制御されるので、例
えば、新しく使用する現像剤が今まで使用していた現像
剤と異なる特性であったり、画像形成装置の周辺環境と
全く異なる環境条件のところに保管されていた場合のよ
うに、現像剤の特性が著しく異なった時においても画像
形成条件を適正値に設定することができ、常に適正な濃
度の画像を形成できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は同実施例の構成図、第３図はグリッ
ドバイアス電圧とドラム表面電位の関係を示すグラフ、
第４図は現像剤の各色ごとの湿度に対する濃度変化を示
すグラフ、第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ同
実施例の画像形成条件の設定手順を示すフローチャー
ト、第６図は湿度に対する設定コントラスト電位の関係
を示すグラフ、第７図は可変手段により変化したコント
ラスト電位を示すグラフである。符号の説明１……現像器（現像手段）３……感光体ドラム４……一次帯電器（帯電手段） 18……制御手段 19……環境センサー（検出手段） 21……メモリ（記憶手段） 22……可変手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に現像剤を使用して像形成する像
形成手段と、環境条件を検出する検出手段と、上記検出手段により形成された環境条件に従って、上記
像形成手段により形成される画像の濃度を最適にするた
めに上記記録媒体に付与すべき、明部表面電位と暗部表
面電位との差を表すコントラスト電位を決定する決定手
段と、上記決定手段により決定されるコントラスト電位を上記
現像剤の特性に応じて補正するための補正データを記憶
したメモリと、上記メモリに記憶された補正データを変更するための可
変手段と、上記メモリに記憶されている補正データに従って、上記
決定手段により決定されたコントラスト電位を補正し、
補正されたコントラスト電位が得られるような上記像形
成手段の動作条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記検出手段は絶対湿度を検出することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。