JP2698089B2 - 画像形成装置の制御方法 - Google Patents

画像形成装置の制御方法

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【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は画像形成装置の制御方法に関するものであ
る。
従来技術 感光体に静電潜像を形成し、現像剤により可視像化
し、転写紙に可視像を転写する画像形成装置において
は、感光体は反復使用されるので、画像形成回数が増大
するにしたがい感光体に疲労を生じ、転写紙上の画像の
品質が低下する。この感光体疲労による画像品質の低下
を防ぐ方法として、例えば特開昭53−136838号において
は、所定の濃淡部を有する基準オリジナルにより感光体
の少なくとも一部に静電潜像を形成し、その検出値に基
づいて帯電量と露光量とを、静電コントラストが一定に
保たれるように制御することが提案されている。
この方法では、帯電量を増加させると基準オリジナル
の黒色部における潜像電位の増加量が白色部における潜
像電位の増加量よりも多くなることを利用して、上記黒
色部に対する潜像電位VDと白色部に対する潜像電位VL
差VD−VL(所謂ダイナミックレンジ)が一定になるよう
に、感光体に帯電する帯電器の電圧を調整して帯電量を
制御するようになっているが、そのような制御法では感
光体の電位特性が変化し、画像のシャープ性、階調性等
が著しく変動するという問題がある。
更に特開昭53−98834号において、感光体の明部電荷
と暗部電荷を検出し、明部電荷により露光量を、暗部電
荷により一次帯電を制御することが開示されている。こ
の場合、露光量は原稿照射時の最も光強度の光とだいた
い等しい光強度の露光ランプを点滅することにより露光
制御が行われる。通常、感光体の感度は直線的でなく、
光量が大であるほど感度が小さくなり、この従来の方法
ではかなり大なる露光量となるため、画質のシャープ
性、低コントラスト再現性、階調性の劣化を招くことに
なる。また明部と暗部の2点検知であるので、感光体に
疲労を生じ始めると、疲労がないときと同じような潜像
を形成するような制御ができないという問題がある。
目的 本発明は従来の上記問題点を解消し、感光体の疲労に
際しても安定した潜像電位を得ることができ、安定した
良好な画像品質を保つことのできる画像形成装置の制御
方法を提供することを目的としている。
構成 本発明は上記の目的を達成するために、一面において
は、感光体上に形成された黒色部と白色部を有する基準
潜像のそれぞれの色部での潜像電位を検出するととも
に、前記感光体の残留電位を検出すること、及び上記黒
色部と上記白色部のそれぞれの潜像電位の差を所定の一
定値とすべく、黒色部の初期潜像電位と上記検出残留電
位とに基づき目標電位を設定し、検出された黒色部の潜
像電位を上記目標電位に移動するように、且つ白色部の
初期潜像電位と上記検出残留電位とに基づき、前記黒色
部の初期潜像電位から前記目標電位へのシフト量と同じ
量だけ、当該白色部の初期潜像電位からシフトした第2
の目標電位を設定し、検出された白色部の潜像電位を上
記第2の目標電位に移動するように前記静電潜像形成手
段を制御することの両ステップにより画像形成装置を制
御する。検出された残留電位に基づいて現像バイアス電
圧を制御するのが好ましい。
また別の面においては、感光体上に形成された黒色部
と白色部を有する基準潜像のそれぞれの色部での潜像電
位を検出するとともに、前記感光体の残留電位を検出す
ること、及び上記黒色部と上記白色部のそれぞれの潜像
電位の差を所定の一定値とすべく、初期残留電位と検出
された残留電位の差から現像バイアス電圧を制御し、上
記残留電位差を基準に、黒色部の初期潜像電位と検出さ
れた黒色潜像電位の差及び白色部の初期潜像電位と検出
された白色潜像電位の差から、それぞれ感光体上への帯
電量及び露光量を制御することの両ステップにより画像
形成装置を制御する。
更に別の面においては、感光体の残留電位を検出する
こと、感光体上に形成された黒色部と白色部を有する基
準潜像のそれぞれの濃度での潜像電位を検出すること、
検出された残留電位の前回検出時からの増加分を重畳印
加するように現像バイアス電圧を制御すること、及び上
記黒色部と上記白色部のそれぞれの潜像電位の差を所定
の一定値とすべく、上記残留電位の増加分及び黒色部の
初期潜像電位と検出された黒色潜像電位の差及び白色部
の初期潜像電位と検出された白色潜像電位の差に基づ
き、帯電グリッド電圧及び露光ランプ電圧を制御するこ
との各ステップにより画像形成装置を制御する。
本発明の構成及び作用の詳細を図に示す実施例に基づ
いて説明する。
本発明を適用することができる画像形成装置の一例と
しての複写機を示す第1図において、1は感光体ドラム
であって矢印方向に回転する。2は帯電器、3は露光
部、4はイレーサ、5は現像部、6は転写チャージャ、
7は分離チャージャ、8はクリーニング装置、9は除電
ランプを示し、これらは周知の静電複写機を構成してい
る。コンタクトガラス10の上に載置された原稿を露光ラ
ンプ11により走査し、原稿からの反射光はミラー12,13,
14及び結像レンズ15により露光部3において感光体ドラ
ム1の上に結像される。
感光体ドラム1、例えばSe感光体に帯電器2により暗
中で均一に例えば正帯電され、露光部3において原稿画
像に応じた静電潜像が作像される。この際、イレーサ4
により画像領域外に帯電されている電荷が消去される。
これを潜像形成工程と呼ぶ。
潜像は現像部5において、画像の黒部に相当する部分
に現像剤のトナーと呼ばれる黒色粉末が現像バイアス電
圧と黒部の感光体表面電位のポテンシャルに従って付着
し顕像が形成される。白部はポテンシャルが黒部に比べ
て小さいのでトナーは付着しない。これを顕像工程と呼
ぶ。
感光体ドラムへのトナー付着量Mは感光体の表面電位
をVS、現像バイアス電圧をVBとすると大略においてM=
VS−VBで表される。
一般にコピー品質からみると、黒色部の電位VDのよう
に潜像電位の高い部分のVSは画像濃度で表され、白色部
の電位VLのように潜像電位の低い部分のVSはかぶれ又は
地汚れと呼ばれるような形で品質評価される。
前記のトナー付着量Mに関する式から明らかなよう
に、現像バイアス電位VBを大きくすると画像濃度は下が
り、地汚れが少なくなり、感光体の表面電位VSを大きく
すると地汚れは変わらないが、画像濃度が上がることに
なる。
転写後の感光体ドラムは、僅かに残ったトナーをクリ
ーニング装置8によりクリーニングされ、除電ランプ9
により除電されて、感光体ドラム上の潜像が均一電位に
なるようにする。除電ランプ9の光量は感光体ドラムの
感度劣化が生じても十分除電できる光強度である。
潜像形成工程におけるイレーサ4の光量は例えば、露
光部3、除電ランプ9等との光照射部分よりも強く、且
つ感光体ドラム1に対して最も電位を下げるに必要な光
量の2倍の光量とする。これはイレーサ4の経時劣化と
若干の余裕度を見込んで設定されるものであり、経時変
化、環境変化があっても、必要光量を割り込まない電位
と理解される。
帯電チャージャ2は他のチャージャよりもドラム電流
は大きく設定されており、画像形成領域外にも印加され
る。そこで画像形成領域外である非画像部は帯電チャー
ジャ2により印加されるが、露光部3においては露光を
受けず、イレーサ4による光照射後の非画像部の表面電
位(残留電位)VRを電位センサ16により検知できるよう
にする。
コンタクトガラス10の走査開始端側に固定された基準
パターン17を設け、原稿走査前に基準パターン17が走査
される。
潜像形成部における感光体表面電位の経時劣化を調べ
てみると、第2図に示す如くである。第2図において横
軸に示す画像反射率光量はコンタクトガラス10に置かれ
た画像濃度反射率を示し、白部の反射率を100としての
相対値をスケールにとったもので、例えば反射率光量20
0は白部の2倍の光量であることを示す。縦軸は感光体
ドラム1の表面電位(V)を示す。
電位制御用基準パターン17は第1検出部分17aが白部
反射率の1/100の光量比をもつ濃度となっており、画像
黒部と略同一濃度である。第2検出部分17bは白部反射
率100と同じ光量比をもつ濃度、即ち、白部と同じ濃度
になっている。つまり、第1検出部分17aは黒部パター
ンであり、第2検出部17bは白部パターンである。
第1検出部分たる黒部パターン17aの露光後電位セン
サ16による検出電位VDと第2検出部たる白部パターン17
bの露光後電位センサ16による検出電位VLは、経時的に
変化するものである。第2図において、感光体初期での
VRを示す曲線Aと或る時間を経過した経時感光体でのVR
を示す曲線Bとにより、黒部パターン17aの初期検出電
位VDaが約800Vであるのに対して、或る時点では経時変
化により、経時検出電位VDbは例えば700Vに低下してい
る。この変化は感光体や帯電器の経時変化に起因してい
る。白部パターン17bの初期検出電位VLaは150Vであるの
に対して、経時検出電位VLbは例えば320Vに上昇してい
る。これは感光体や露光ランプの経時変化に起因してい
る。
感光体の基準パターンのクリーニング、並びに除電ラ
ンプ9による除電後の感光体表面の残留電位VRは、除電
ランプ9の光量を250、即ち、白部反射率100に対して2.
5倍の光量とすると、初期の残留電位VRaが例えば5V程度
(理想的には0V)であるのに対して、経時残留電位VRb
は例えば85Vに上昇する。これは感光体、除電ランプの
経時変化が関与するが、大半は光疲労のために感光体の
感度が悪くなり、表面電位が減衰しなくなることによる
ものである。
ここで、感光体ドラム1において安定した潜像を得る
には黒部の検出電位VDと白部の検出電位VLとの差VD−VL
が一定であることが必要である。
上記のように感光体表面の残留電位VRは経時的に一定
にすることはできず、感光体の疲労による残留電位VR
上昇は避けられない。この残留電位VRの変化を考慮すれ
ば、どのように感光体が疲労劣化したとしてもVD−VL
一定にすることが可能となり、潜像を安定化することは
可能である。即ち、第3図に示すように、初期の状態を
示す曲線Aに対して、経時における感光体の残留検出電
位VRにより黒部検出電位VDと白部検出電位VLを補正した
曲線Bが得られる。この曲線Bに応じて帯電量及び露光
量を制御する。曲線Bによれば、暗部と明部との間の電
位の推移は曲線Aに示す初期の状態と略同一になる。
制御の実施例を説明すると、初期段階において、コン
タクトガラス10上の黒部パターン17aと白部パターン17b
の電位センサ16により検出電位をそれぞれ800V、100Vと
なるように帯電量と露光量を制御する。即ち、帯電チャ
ージャ2のグリッド電圧を調整することにより黒部パタ
ーンの検出電位を800Vになるように制御し、露光ランプ
11の電圧を調整することにより白部パターンの検出電位
を100Vになるように制御する。機械及び感光体が新品で
ある場合、理想的には現像バイアス電圧のオフセット量
を0となるように調整する。これを初期設定という。
以下、制御を第4図に示すフロー図に基づいて説明す
る。初期設定の下で機械が制御される。機械のメインス
イッチをONにすると5秒以内にコピー可能状態か否かを
判断し、Yesであれば、それまでのVR値に対応したVD
御信号が出される。NOであれば、帯電チャージャ2に高
圧電圧が印加され、イレーサ4と除電ランプ9が全点灯
して感光体ドラム1が回転する。感光体ドラム1の1回
転後、電位センサ16によって検出された電圧をVRとして
制御系に入力する。例えば入力信号がVR=100Vであれ
ば、現像バイアス電圧VBを100V加重するように現像バイ
アス制御部に信号が与えられる。電位センサの検出電圧
データ100Vは露光ランプ11及び帯電グリッド電圧を制御
するときの制御値を定める際のシフト量決定条件として
制御系に送られる。制御系においては、前に設定された
電位VRに対し新しい残留電位VRのデータ100Vを加重す
る。
データ入力後は、本体のシーケンスにしたがって制御
される。コピー時には機械は本体シーケンスによって立
ち上がるが、このとき、黒部検出電位VD、白部検出電位
VLを検知してから50枚目になるか否かを判断して、NOで
あれば電位センサ16による検出信号は無視され、現状の
帯電チャージャグリッド電圧VCと露光ランプ電圧VLP
印加される。
50枚になっており、Yesであれば、黒部パターン及び
白部パターンの電位の電位センサ16による検出値が制御
系に入力される。
VD制御電圧は例えば {検知電圧−(800V+VR値)}/1.1 により得られ、黒部の電位VDが850VでVRが0Vのときは (850−800)/1.1=45V となり、その時点での帯電チャージャグリッド電圧VC
対して45Vを減算した電圧に制御する。VDが700VでVRが5
0Vのときは {700−(800+50)}/1.1=−136V となり、その時点での帯電チャージャグリッド電圧VC
対して136Vを加算した電圧に制御する。
一方、VL制御電圧は例えば {(100V+VR値)−検知電圧}/3 により与えられ、白部の電位VLが70VでVRが0Vのときは (100−70)/3=10V となり、その時点での露光ランプの電圧VLPに対して10V
を減算した電圧に制御する。VLが200VでVRが50Vのとき
は {(100+50)−200}/3=−17V となり、その時点での露光ランプの電圧VLPに対して17V
を加算した電圧に制御する。
制御されるべき各々の値への変更は検知後に順次行う
こともできるが、VR、VD、VLの全てを検知後に次のコピ
ー作像時にフィードバックさせる場合として示した。
黒部電位VDと白部電位VLが検知されないときには、イ
レーサ4により電荷が消去されるのはもちろんである
が、機械及び感光体の変動量から検知タイミングは任意
に設定するようにすればよい。
画質調整のためにユーザが現像バイアス電圧VBを任意
に設定できるようにすることもでき、その場合における
実際の現像バイアス電圧値VBは、(初期設定された値)
+(ユーザによる設定値)+(VR検出値による加重電
圧)となる。上記の例ではユーザによる設定分を除いた
ものであることはいうまでもない。
VR検知をメインスイッチON時にのみ行う例を上記に示
したが、コピー終了後に行うようにしてもよい。
感光体が疲労するプロセスは光による疲労の他に帯電
による疲労もあり、感光体に印加する電荷の量によっ
て、例えば多い程残留電位VRは早い時期に上昇し、変動
幅も大きくなる。そこで最も電荷量の大なる帯電チャー
ジャを用いて帯電印加後を測定すれば、その機械の、例
えば複写システムの最悪のVR変動について最適に制御可
能となる。なお、感光体の通過帯電量は第1図の感光体
に流れる電流値に比例するが、実際には感光体位置にア
ルミドラムを入れて、アルミドラムに流れる電流値で代
用しているが、各チャージャについて測定した結果とし
て帯電シャージャによる通過帯電量が一番多い。
感光体の疲労度は前記残留電位VRにより示したが、こ
の場合、1回帯電した後、1回イレーサにより除電した
部分の電位により示し、通常の装置が動作中に最も電位
が減衰した部分をとる。更には幾ら除電光量を増大して
もそれ以下にならない下限電位である。この意味から画
像端部の白抜き部分は露光とイレーサの2回の照射を受
けるので、この部分の電位により疲労度をとることはし
ない。
感光体の疲労度はコピー毎に大きく変化するものでは
ないので、濃度検知その他のために基準パターンの電位
VD、VLを検知する場合ほど頻繁に検知する必要性はな
い。しかも疲労度の検知のためには感光体モータと除電
ランプと帯電チャージャとイレーサのみを数秒間作動す
るだけであるので特に騒音とならず、ユーザへの違和感
もなく、コピー中でないと大きな時間ロスも生じないの
で疲労度検知に大きな問題を生じない。一例としては感
光体表面電位VRの測定はメインスイッチON時の定着ユニ
ットの立ち上がり時間を利用し、必要によっては機械の
使用終了時に1回又は他の適当な時期に行えばよく、こ
れに対してVD、VLの検知は頻繁に、感光体の前歴効果に
より違うが、場合によってはコピー毎に検出した方がよ
い。
効果 本発明により、常に黒部と白部の潜像電位VD、VLの差
(VD−VL)が一定であることが保持されるので、直線的
な領域での潜像が得られ、安定した潜像が得られる上、
コピー品質も向上する。例えばシャープ性、低コントラ
スト部分の再現性、階調性等の劣化がなく、良好な画像
品質が得られるようになった。本発明により感光体の残
留電位VRより高い電位に基準パターン白部の潜像電位が
設定されるため、感光体の感度が劣化していないような
疲労状態では露光ランプの光量を高めることもないの
で、画質が良好であり、ランプの寿命を縮めないという
利点がある。このことは機械の長寿命化、感光体の長寿
命化となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される画像形成装置の実施例の説
明図、第2図は感光体の疲労に伴う潜像形成部の電位特
性を示す図、第3図は感光体の残留電位により補正した
感光体の潜像形成部の電位特性図、第4図は本発明に係
る制御のフロー図である。 1……感光体ドラム、2……帯電チャージャ 3……露光部、4……イレーサ 5……現像部、9……除電ランプ 10……コンタクトガラス、16……電位センサ 17……基準パターン

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像情報に応じた静電潜像を感光体上に形
    成する手段と、静電潜像を顕像化する現像手段を有する
    画像形成装置の制御方法において、 感光体上に形成された黒色部と白色部を有する基準潜像
    のそれぞれの色部での潜像電位を検出するとともに、前
    記感光体の残留電位を検出すること、及び 上記黒色部と上記白色部のそれぞれの潜像電位の差を所
    定の一定値とすべく、黒色部の初期潜像電位と上記検出
    残留電位とに基づき目標電位を設定し、検出された黒色
    部の潜像電位を上記目標電位に移動するように、且つ白
    色部の初期潜像電位と上記検出残留電位とに基づき、前
    記黒色部の初期潜像電位から前記目標電位へのシフト量
    と同じ量だけ、当該白色部の初期潜像電位からシフトし
    た第2の目標電位を設定し、検出された白色部の潜像電
    位を上記第2の目標電位に移動するように前記静電潜像
    形成手段を制御すること を特徴とする画像形成装置の制御方法。
  2. 【請求項2】前記検出された残留電位に基づいて現像バ
    イアス電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載
    の制御方法。
  3. 【請求項3】感光体上に形成された黒色部と白色部を有
    する基準潜像のそれぞれの色部での潜像電位を検出する
    とともに、前記感光体の残留電位を検出すること、及び 上記黒色部と上記白色部のそれぞれの潜像電位の差を所
    定の一定値とすべく、初期残留電位と検出された残留電
    位の差から現像バイアス電圧を制御し、上記残留電位差
    を基準に、黒色部の初期潜像電位と検出された黒色潜像
    電位の差及び白色部の初期潜像電位と検出された白色潜
    像電位の差から、それぞれ感光体上への帯電量及び露光
    量を制御すること を特徴とする画像形成装置の制御方法。
  4. 【請求項4】画像情報に応じた静電潜像を感光体上に形
    成し、当該静電潜像を顕像化することで画像形成を行う
    画像形成装置の制御方法において、 感光体の残留電位を検出すること、 上記感光体上に形成された黒色部と白色部を有する基準
    潜像のそれぞれの濃度での潜像電位を検出すること、 検出された残留電位の前回検出時からの増加分を重畳印
    加するように現像バイアス電圧を制御すること、 上記黒色部と上記白色部のそれぞれの潜像電位の差を所
    定の一定値とすべく、上記残留電位の増加分及び黒色部
    の初期潜像電位と検出された黒色潜像電位の差及び白色
    部の初期潜像電位と検出された白色潜像電位の差に基づ
    き、帯電グリッド電圧及び露光ランプ電圧を制御するこ
    と を特徴とする画像形成装置の制御方法。
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