JP4967667B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体上の潜像を現像剤で現像して、トナー像にする電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成プロセスにおいては、形成される画質は設置環境の温度や湿度、感光体（像担持体）や現像剤の使用時間等によって画像濃度や線幅が変化する。

プリント画像の画質を安定させるためには、画像の濃度や線幅を安定させることが必要である。当該線幅を安定させる技術として、カブリ電圧（帯電電圧と現像バイアスとの差）を制御する方法や、露光光量を制御する方法等がある。

ここで、線幅について説明する。

図２は、感光体上に形成された線幅（潜像）の表面の電位レベルを説明するための図である。

図２において、感光体上で線幅ｄの電位レベルの潜像は、バイアス電圧が印加された現像手段によって理想的には実線で示されたトナー像となって顕像化される訳だが、実際には点線で示した電位分布となり、一様な濃度分布の線幅とはならない。

ここでＶ０は帯電電位、Ｖ１は露光手段によって形成された線幅の潜像電位、Ｖｂは現像装置に印加されるバイアス電位（ＤＣ成分）を意味し、カブリ電圧ａ（＝Ｖ０−Ｖｂ）が０に近づくと、点線で示された電位分布がＶｂより低い部分の幅ｄ（＝線幅）が広くなる一方で、弱帯電トナーなどにより画像カブリが発生する。反対にカブリ電圧ａが大きくなると幅ｄは狭くなり、２成分現像剤を使用している場合、カブリ電圧ａがある値を超えたときにキャリア飛散が発生する。

従来、画像濃度や線幅の変化を抑えるために環境の温度や湿度を測定して、湿度が低いときには帯電電位をより高く設定し線幅を補正したり、トナーパッチの反射濃度を測定することによりトナー像の線幅や画像濃度を検出してフィードバックする方法がとられていた。

関連する公知の技術として、面画像の濃度と線画像の線幅を独立に設定できるように、現像バイアスと感光体への露光量を調節する手段を設け、ユーザの好みに応じた印写画像が得られる方法（例えば、特許文献１参照）や、現像バイアスと静電潜像の静電電位との差が所定領域となるように制御して、所定のトナーの載り量を維持し尾引を防止したり、また、現像バイアスと感光体の帯電された表面電位との差が所定領域となるように制御して、非画像部へのカブリを防止する方法（例えば、特許文献２参照）等がある。
特開平６−１６１１９５号公報 特開２０００−１６２８３７号公報

しかしながら、２成分現像剤でＬＰＨ（ＬＥＤ Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ）採用の画像書き込み装置を用いた画像形成装置においては、カブリ電圧のみで線幅を維持するには十分な制御領域が確保できないため、キャリア飛散が発生しやすくなる。また、ＬＰＨを発光時間で制御する方法では、特に高速機においては線幅制御に十分な分解能を得ることが難しい。

本発明は、２成分現像剤使用でも、画像カブリやキャリア飛散が発生しない範囲で所定の幅の線幅を維持するように制御することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

（１）感光体と、当該感光体に帯電させる帯電手段と、当該感光体に潜像を形成する露光手段と、当該潜像をトナー像にする現像手段と、前記露光手段の光量を制御する制御手段と、前記帯電手段による電位と前記現像手段に印加するバイアス電位との電位差であるカブリ電圧を制御する制御手段と、前記感光体上に形成されたトナーパッチの線幅を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成動作中に、検知された前記線幅に対応して当該線幅を所定の線幅になるようにカブリ電圧を変更するとともに、画像形成停止中に、当該カブリ電圧を設定のカブリ電圧近傍へ戻し、カブリ電圧の戻し量に相当する光量分、前記露光手段の光量を変更させるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

（２）感光体と、当該感光体に帯電させる帯電手段と、当該感光体に潜像を形成する露光手段と、当該潜像をトナー像にする現像手段と、前記露光手段の光量を制御する制御手段と、前記帯電手段による電位と前記現像手段に印加するバイアス電位との電位差であるカブリ電圧を制御する制御手段と、前記感光体上に形成されたトナーパッチの線幅を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成動作中に、検知された前記線幅に対応して当該線幅を所定の線幅になるようにカブリ電圧を変更し、定期的タイミングで当該カブリ電圧を初期設定のカブリ電圧近傍へ戻し、その戻し量に相当する光量分を前記露光手段に変更させるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

線幅を検知し所定の幅の線幅になるようにカブリ電圧と露光光量を変更することによって、画像カブリやキャリア飛散の発生を防止することができる。

以下、本発明に係わる画像形成装置について図１を基に説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。

図１は、本実施の形態における画像形成装置の一例を示す模式図である。

図１において、本発明の画像形成装置である画像形成装置Ａは、両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦおよび装置本体Ａ１からなっている。

両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦは、装置本体Ａ１の上部に配置され開閉可能となっている。原稿給紙台ａの原稿は、給紙ローラｂおよび搬送ドラムｅに搬送され、原稿が搬送される。

装置本体Ａ１は、画像読み取り装置１、制御手段を含む画像処理手段２（以下、制御部ともいう。）、画像書き込み装置３、画像形成部４、給紙トレイ５、搬送手段６、定着装置７、排紙手段８、再搬送手段９等で構成されている。

画像読み取り装置１の光学系は、光源と第１ミラーを備える照明ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーから成るＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦによる原稿の読み取りは、ＬＥＤの発光素子からなる照明ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方の初期位置に停止した位置において行われる。原稿台ガラス１１上の原稿の読み取りは、照明ユニット１４及びＶミラーユニット１５を移動させながら行われる。

画像読み取り装置１において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段２により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦メモリに格納される。露光手段である画像書き込み手段３に含まれるＬＰＨからの出力光が、感光体２１に照射され静電潜像を形成する。

画像形成部４においては、感光体２１の表面は、帯電手段である帯電器２２により一様な静電荷で帯電され、画像書き込み装置３のＬＰＨからの照射により静電潜像が形成される。次にバイアス電圧が印加された現像手段である現像装置２３により前記静電潜像が現像されてトナー像となる。当該トナー像は、給紙トレイ５から搬送された用紙Ｐ上に転写器２９Ａにより転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、分離器２９Ｂにより感光体表面から剥離される。その後、クリーニング装置２６により感光体２１上の転写残トナーが除去される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送手段６により搬送され、定着装置７により定着され、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１へ搬送される。

なお、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、搬送路切り替え板８２により再搬送手段９に送り込まれ、反転され、再び画像形成部４において第２面に画像形成後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１へ搬送される。反転排紙する場合は、搬送路切り替え板８２により通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙部８３においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙部材８により装置外の排紙トレイ８１へ搬送される。

以下、本発明に関して説明する。

前述したが、電子写真方式の画像形成プロセスにおいては、形成される画質は環境条件や、感光体、現像剤の使用時間により線幅が変動し、その結果濃度が変化する。このため画質を安定させるためには線幅を安定させることが重要である。

従来例としてあげた１成分現像材のようにカブリ電圧だけで線幅を維持すると、２成分現像剤ではキャリア飛散が発生する。また、書き込み装置のＬＰＨの発光時間で露光量を制御する方法では、特に高速機においては線幅制御に十分な分解能を得ることが難しい。

本発明は、（連続）画像形成動作中、感光体上に形成したトナーパッチの線幅を検知し、（連続）画像形成動作停止中、または所定のプリント枚数毎、定期的タイミングで、カブリ電圧とＬＰＨの発光時間とを線幅を一定に保つようにしたまま変更することによってカブリやキャリア飛散の発生を防止することを特徴としている。

図３は、感光体上の画像間のトナーパッチを検知する検知部を示す図である。

図４は、カブリ電圧補正のフローチャートである。

図５は、画像形成動作停止中に、カブリ電圧補正およびＬＰＨの発光量補正を行う方法を説明するための図である。

図３、図５（ａ）において、感光体１０上に画像形成動作中、画像間（紙間）Ｐに線幅検知用のトナーパッチ（パターン画像）が、プリント開始時点Ａ０からプリントｎ枚毎（本実施の形態ではｎ＝１０）に形成される。これを検知手段であるイメージセンサＳが検知し、制御部においてその出力値が線幅に換算される。画像形成開始Ａ０時に設定されている初期のカブリ電圧をＢ０とすると、プリント枚数ｎ時にカブリ電圧をＢ１に補正し、同様に２ｎプリント時でカブリ電圧をＢ２、３ｎプリント時でカブリ電圧をＢ３それぞれ補正する。

このプロセスを図４のフローチャートで説明すると、ステップＳ１で前記トナーパッチの線幅を検知手段であるイメージセンサＳが検知しその出力を制御部に伝達する。ステップＳ２で検知されたトナーパッチの線幅の出力値が所定の線幅に相当する規定値から外れた値の場合、すなわち、規定値領域以上の場合は、線幅は太くなるため、ステップＳ３でカブリ電圧を上げる。規定値以下の場合は、線幅は細くなるため、ステップＳ４でカブリ電圧を下げるように変動させ、それぞれ出力値が規定値領域に入るように制御する補正方法がとられている。

なお、トナーパッチの線幅に対応するイメージセンサＳの出力値の変動量とカブリ電圧の変動量は、例えば表１に示すようなテーブルとして制御部にプログラムされている。

しかしながら、カブリ電圧のみで線幅を補正するには制御領域が確保できなくなることが懸念される。

そこで、画像形成動作停止（連続プリント終了）時点Ａ１で、プリント枚数ｎ毎に変化させてきたカブリ電圧の変動量を初期設定のカブリ電圧Ｂ０近傍に戻し、戻し量に相当するＬＰＨの発光量だけ補正して所定の線幅を確保すれば安定した画像を維持できる。図５でいうと、この停止時（中）にカブリ電圧Ｂ０〜Ｂ３までの補正分に相当するＬＰＨの発光量Ｆだけ上げ、初期のカブリ電圧Ｂ０近傍のＣ１に戻すことによって線幅を規定値領域内に戻し安定した画質を維持することができる。

すなわち、ＬＰＨの出力値を変化させ、所定の間隔で変化させたカブリ電圧ａ（図２参照）を初期設定値近傍まで戻すように制御することである。

なお、トナーパッチの出力値と線幅の関係およびＬＰＨの発光出力の変化量に相当するカブリ電圧の変化量の関係は制御部にテーブルとして、例えば表１に示すようにプログラムされている。

表１は、線幅（イメージセンサ出力）の変動量に相当する、カブリ電圧、ＬＰＨの発光量、それぞれの変動量に示している。

表１において、１ｓｔｅｐとはＬＰＨの発光（露光）時間を意味し、本実施の形態では１４μｓに相当する。例えば、図５（ａ）で画像形成動作が停止した時点Ａ１においてＬＰＨの出力値（光量）を＋２ｓｔｅｐ（２８μｓ）増やすと、線幅が０．２４Ｖ相当太くなり、これはカブリ電圧を１６Ｖ減らす行為に等しいことを意味する。

以上から、本発明は、カブリ電圧を変化させたことで起きる線幅の変化量と、露光量を変化させたことで起きる線幅の変化量は等価であることを着目して線幅の補正が行われることを特徴としている。

図６は、画像形成動作停止時点において、カブリ電圧変更およびＬＰＨの発光量を変更するフローチャートである。

図６において、ステップＴ１でカブリ電圧補正量が規定値以上の場合は、ステップＴ２でカブリ電圧相当分の露光量を下げる。ステップＴ３でカブリ電圧を規定のカブリ電圧領域内の初期（画像形成動作開始時）のカブリ電圧Ｂ０近傍Ｃ１に戻す。ステップＴ１でカブリ電圧補正量が規定値以下の場合は、ステップ４で、カブリ電圧相当分の露光量を上げる。ステップ５でカブリ電圧を規定のカブリ電圧領域内の初期（画像形成動作開始時）のカブリ電圧Ｂ０近傍Ｃ１に戻す。

以下、図７は上記のプリント枚数ｎ毎のカブリ電圧補正と画像形成動作停止中での光量補正を組み合わせた線幅補正の全体の動作プロセスについてのフローチャートである。

図７において、ステップＵ１で画像形成がなされ、ステップＵ２で次の画像形成があるか否かをチェックする。ステップＵ２でＹｅｓの場合は、継続して画像形成を行い、ステップＵ３で前回のトナーパッチ作成からｎ枚目の画像形成か否かをチェックする。ステップＵ３でＮｏの場合は、プリントｎ枚目に達しないので、次の画像形成を続ける。ステップＵ３でＹｅｓの場合は、ステップＵ４で紙間Ｐ（図３参照）にトナーパッチを作る。ステップＵ５でトナーパッチから線幅情報を読みとる。ステップ６で制御部中の換算プログラム（線幅ーカブリ電圧）を介してカブリ電圧を補正し、次の画像形成を続ける。ステップＵ２でＮｏの場合、すなわち画像形成動作停止となる場合、ステップＵ７で、制御部中の換算プログラム（カブリ電圧−露光量）を介して画像形成動作開始時点のカブリ電圧変動量に相当する露光量を補正し、かつカブリ電圧を初期に設定した値Ｂ０（図５参照）まで近づける。

上記の説明では、連続画像形成が停止した時点で、線幅補正を行う方法について説明したが、所定の画像形成動作毎、定期的（プリント枚数ｍ毎）タイミングで紙間Ｐの間で、上記のカブリ電圧を初期設定のカブリ電圧Ｂ０近傍Ｃ１に戻し、これに相当する露光量だけ変化させることも可能である。

図８は、所定枚数の画像形成動作毎、定期的タイミングで、カブリ電圧補正およびＬＰＨの発光量補正を実施する方法を説明するための図である。

図８において、初期設定のカブリ電圧Ｂ０がプリント枚数ｎ毎に、トナーパッチが紙間Ｐに形成されイメージセンサＳで検知され、上記同様に、カブリ電圧のみが補正される。

その後、プリント枚数ｍに達した時点で、カブリ電圧を初期設定のカブリ電圧Ｂ０近傍Ｃ１に戻し、初期設定のカブリ電圧Ｂ０からの変動量αに相当する露光量をＦ１だけ変動させ、さらに、次のプリント枚数ｍに達した時点で、カブリ電圧Ｂ０近傍のカブリ電圧Ｄ１に戻し、露光量も変動させる。

上記の定期的に実施する線幅補正のプロセスについて図９を基にフローチャートで説明する。

図９は、定期的タイミングで露光量補正を実施する場合の線幅補正のプロセスについてのフローチャートである。

図８、図９において、ステップＷ１でプリントの要求があるか否かを決める。ステップＷ１でＮｏの場合は画像形成は終了を意味する。ステップＷ１でＹｅｓの場合、ステップＷ２で画像形成がなされる。ステップＷ３で定期的タイミングであるプリントｍ枚目（ｎの複数倍目の画像形成過程）の画像形成か否かをチェックする。ステップＷ３でＹｅｓの場合、ステップＷ４でプリントｍ枚目のカブリ電圧補正を行い、かつ初期のカブリ電圧Ｂ０からの変動量αに相当する露光量Ｆ１だけ変動させる。ステップＷ３でＮｏの場合、ステップＷ５で前回のトナーパッチ作成からｎ枚目の画像形成か否かをチェックする。ステップＷ５でＹｅｓの場合、ステップＷ６で紙間Ｐ（図３参照）にトナーパッチを作る。ステップＷ７でトナーパッチから線幅情報を読みとる。ステップＷ８で制御部中の換算プログラム（線幅−カブリ電圧）を介してカブリ電圧を補正し、ステップＷ１に戻る。ステップＷ５でＮｏの場合、ステップＷ１に戻る。

本実施の形態における画像形成装置の一例を示す模式図である。 感光体上に形成された線幅（潜像）の表面の電位レベルを説明するための図である。 感光体上の画像間のトナーパッチを検知する検知部を示す図である。 カブリ電圧補正のフローチャートである。 画像形成動作停止中に、カブリ電圧補正およびＬＰＨの発光量補正を行う方法を説明するための図である。 画像形成動作停止時点において、カブリ電圧変更およびＬＰＨの発光量を変更するフローチャートである。 プリント枚数ｎ毎のカブリ電圧補正と画像形成動作停止中での光量補正を組み合わせた線幅補正の全体の動作プロセスについてのフローチャートである。 所定枚数の画像形成動作毎に、カブリ電圧補正およびＬＰＨの発光量補正を実施する方法を説明するための図である。 定期的タイミングで実施する線幅補正のプロセスについてフローチャートである。

符号の説明

１ 画像読み取り装置
１４ 照明ユニット
２ 画像処理手段（制御部）
２１ 感光体
２２ 帯電器
２３ 現像装置
３ 画像書き込み装置
Ｓ イメージセンサ

Claims (2)

1. 感光体と、当該感光体に帯電させる帯電手段と、当該感光体に潜像を形成する露光手段と、当該潜像をトナー像にする現像手段と、前記露光手段の光量を制御する制御手段と、前記帯電手段による電位と前記現像手段に印加するバイアス電位との電位差であるカブリ電圧を制御する制御手段と、前記感光体上に形成されたトナーパッチの線幅を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成動作中に、検知された前記線幅に対応して当該線幅を所定の線幅になるようにカブリ電圧を変更するとともに、画像形成停止中に、当該カブリ電圧を設定のカブリ電圧近傍へ戻し、カブリ電圧の戻し量に相当する光量分、前記露光手段の光量を変更させるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 感光体と、当該感光体に帯電させる帯電手段と、当該感光体に潜像を形成する露光手段と、当該潜像をトナー像にする現像手段と、前記露光手段の光量を制御する制御手段と、前記帯電手段による電位と前記現像手段に印加するバイアス電位との電位差であるカブリ電圧を制御する制御手段と、前記感光体上に形成されたトナーパッチの線幅を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成動作中に、検知された前記線幅に対応して当該線幅を所定の線幅になるようにカブリ電圧を変更し、定期的タイミングで当該カブリ電圧を初期設定のカブリ電圧近傍へ戻し、その戻し量に相当する光量分を前記露光手段に変更させるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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