JPH01259378A - 像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は、像形成装置に関し、特に電子写真法による像
形成装置に関する。

口、従来技術 電子写真法による画像形成は、第１図に示すように、回
転するドラム状感光体１に対して、帯電器２による帯電
、像露光しによる電位パターン（静電潜像）形成、現像
器３を使用して電位パターンに対応するトナー像（可視
像）の形成、除電極１６による除電、転写極１７による
記録紙Ｐへのトナー像の転写、クリーニング装置１９に
よる残留トナーのクリーニング、除電ランプ２０による
除電のステップを経て次の画像形成に備えられる。また
、記録紙Ｐは対の定着ローラ１８によってトナー像が定
着され、画像形成が終了する。

反転現像を例に挙げると、感光体は例えば−６００Ｖに
帯電し、像露光で光照射を受けた露光部は電位の絶対値
が低下（以下、単に電位が低下と言う。）し、（例えば
−５０Ｖ）負に帯電したトナーが露光部に付着し、光照
射を受けなかった非露光部は初期の電位が略保たれてい
てトナーが付着せず、これによってトナー像が形成され
る。非露光部にトナーを付着させないためには、感光体
の帯電電位と現像バイアスとの差を所定の範囲内の値に
する必要がある。例えば−６００■の感光体帯電電位に
対して現像バイアスは一４３０■に設定し、両者の差を
−１７０Ｖに設定している。

ところで、感光体は繰返し使用による疲労によって、同
一条件で帯電しても帯電電位が変化するようになる。ま
た、温度等の環境の変化によっても帯電電位が変化する
。このため、感光体帯電電位と現像バイアスとを上記の
ように設定しても、現実の感光体の帯電電位は−６００
Ｖではなく、上記電位の差は一１７０■ではなくなって
いることが多い。上記電位の差が設定した電位の差とは
異なるようになると、オリジナル像（例えば原稿）の階
調の度合いに対して記録紙上に得られる画像の階調の度
合いが異なってくるようになる。そこで、露光にレーザ
光を使用し、４×４のマトリックスにデイザ法又は濃度
パターン法によって網点て構成される潜像を形成し、こ
れを現像してトナー像とし、このトナー像の濃度によっ
て帯電電位を制御することが考えられるが、レーザ光に
よる微細Ｚパターンになると、第７図（ｂ）から解るよ
うにこの制御は例えば±ＩＯＶといった極めて高精度冬 が要求され、あらゆる使用条件に対して慶プロセス条件
を予測し、上記のような制御を図るのは、現実には困難
である。

ハ０発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
長期間使用しても、また温度等の環境が変化しても、安
定して階調を忠実に再現できる像形成装置を提供するこ
とを目的としている。

二０発明の構成 本発明は、像担持体と；帯電手段と；潜像形成手段と；
現像手段と；像濃度検出手段と；前記像担持体の帯電電
位と現像バイアス電位との電位差を制御する電位制御手
段と；を有し、前記像担持体に形成された像濃度検出用
潜像を前記現像手段によって現像して可視像とし、この
可視像に対する前記像濃度検出手段の検出結果に基いて
前記電位差が制御されるように構成された像形成装置に
係る。

なお、上記「可視像」とは、光学的に検出可能な像を指
す。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

この実施例で使用する感光体は、機能分離型の負帯電用
有機感光層を有する感光体で、その断面構造は、第１１
図に示すように、金属（この例ではアルミニウム）のド
ラム状基体２１上に電荷発生層２２、電荷輸送層２３が
順次被着してなっていて、電荷発生層２２と電荷輸送層
２３とによって感光層２４が構成される。電荷発生層２
２はバインダ樹脂中に電荷発生物質の粒子が分散してな
っていて、電荷輸送層２３はバインダ樹脂中に電荷輸送
物質の粒子が分散してなっている。バインダ樹脂は、電
荷発生層２２、電荷輸送層２３共にポリカーボネート、
電荷発生物質は、ε型Ｃｕ−フタロシアニンであって、
電荷発生層２２は重量比で等量の゛電荷発生物質とバイ
ンダとからなり、厚さは０．５μｍである。電荷輸送物
質は、ヒドラゾン系であって、電荷輸送層２３は重量比
で１：２の電荷輸送物質とバインダとからなり、厚さは
２０μｍである。

現像剤にはキャリアとトナーとからなる二成分系現像剤
を使用する。キャリアの構造は、第１２図に示すように
、フェライトからなる平均粒径８０μｍのコア材２５０
表面が、スチレン−アクリルからなるシェル２６で覆わ
れた構造であって、第２図に示す現像剤搬送スリーブ４
上で磁気ロール５の作用によってキャリアが連続して並
ぶようになり、その周囲にトナー２４が付着して現像剤
の穂が形成され、この穂が感光体表面を摺擦して露光部
にトナーが付着するようになっている。なお、現像剤中
のトナーの濃度は、重量比で３％〜５％としている。

第１図は像形成装置の要部を示す概略正面図であり、矢
印方向に回転する感光体１に対向してスコロトロン帯電
器２とその下流側９０度の角度の位置に現像器３とが配
設されていて、これらの中間位置でレーザ光りによって
像露光がなされるようにしである。

像形成装置を構成する各部分の作動を制御する本体制御
部ＴＣからは、帯電器２のグリッド２Ｇの電圧を制御す
るグリッド電圧制御部Ｇ、Ｃと、現像器３の現像剤！、
ｉ送スリスリーブ２図の４）のバイアスを制御するバイ
アス制御部ｖＢＣとが接続されている。図中、２Ｌは帯
電器２のシールドプレートである。

第２図は現像器３の断面図である。

第２図において現像剤り、は磁気ロール５が矢印Ｆ方向
、スリーブ４が矢印Ｇ方向に回転することにより矢印Ｇ
方向に搬送される。現像剤り、は搬送途中で穂立規制ブ
レード７によりその厚さｔが規制される。穂立規制ブレ
ード７は剛性金属板製でスリーブ４との間に一定の間隙
を保持して搬送される現像剤の厚さを制御する。現像剤
溜り６内には現像剤Ｄ８の攪拌が十分に行われるよう攪
拌スクリュー１１が設けられており、現像剤溜り６内の
トナー２４が消費された時には、トナー供給ローラ９が
回転することによりトナーホッパー１０からトナー２４
が補給される。そして、スリーブ４には、現像バイアス
を制御するバイアス制御部■ＢＣが接続されている。ま
た、スリーブ４と感光体１とは間隙ｄを隔てて対向配列
され、現像領域Ｅで現像剤が感光体１に対し接触し、ｔ
〉ｄとなっている。

図は現像スリニブ４と磁気ロール５がそれぞれ矢印Ｇ−
Ｆ方向に回転するものであることを示しているが、現像
スリーブ４が固定であっても、磁気ロール５が固定であ
っても、あるいは現像スリーブ４と磁気ロール５が同方
向に回転するようなものであってもよい。磁気ロール５
を固定とする場合は、通常、感光体１に対向する磁極の
磁束密度を他の磁極の磁束密度よりも大きくするために
、ｒ二 磁化を強＜シＩ°す、そこに同極或いは異極の２個の磁
極を近接させて設けたりすることが行われる。

像露光は、第３図のレーザ光学系（レーザビームスキャ
ナ）３９によって行う。

半導体レーザ４１で発生されたレーザビームは、駆動モ
ータ４２により回転されるポリゴンミラー４３により回
転走査され、ｆ−θレンズ４４を経て反射鏡４５により
光路を曲げられて感光体１の表面上に投射され輝線４６
を形成する。４７はビーム走査開始を検出するためのイ
ンデックスセンサで、４８．４９は倒れ角補正用のシリ
ンドリカルレンズである。５０ａ、５０ｂ、ｓｏｃは反
射鏡でビーム走査光路及びビーム検知の光路を形成する
。

走査が開始されるとビームがインデックスセンサ４７に
よって検知され、信号によるビームの変調が図示省略し
た変調部によって開始される。変調されたビームは、帯
電器２により予め一様に帯電されている感光体１上を走
査する。レーザビームしによる主走査と感光体１の回転
による副走査により感光体表面に潜像が形成されてゆく
。

現像器３の近く下流側にはフォトカプラ１２が配設され
ている。第２図に示すように、フォト力、レ　　。

プラ１２は発光ダイオード１２ａとフォトランシスタ１
２ｂとからなっている。このフォトカプラにより感光体
上に形成されたトナー像の反射濃度に対応した検出信号
を得ることができる。フォトトランジスタ１２ｂには、
濃度検出回路ＰＤＳが接続する。

以下、オリジナル像の階調を忠実に再現するプロセスに
ついて詳述する。

像露光に先立ってレーザ光（第１図のし）によって第６
図のようなパターン露光を主走査方向及び副走査方向に
順次８回及び８回繰返し行い感光体上に例えば４８ドツ
トＸ　４Ｒドツトの大きさの濃度検出用潜像を形成し、
引続きこの潜像を現像する。第６図のパターンでは斜線
部がレーザー書込部で白色部が非書込部であり、書込面
積率は３７．５％である。

第６図は（ａ）は４ｘ４　　（Ｍ＝４　、Ｎ＝４　）の
マトリックスを、同図（ｂ）は８Ｘ８　　（Ｍ＝８、Ｎ
＝８）のマトリックスを夫々示す。これらの結果は、現
像された濃度検出用のトナー像からの反射光の強さを第
２図のフォトトランジスタ１２ｂが検出し、濃度検出用
回路ＰＤＳで演算して得られる。

第４図は濃度検出用潜像を形成する感光体１上の位置を
示す。１ａは画像形成の領域であって、その上流側は非
画像形成領域であり、この非画像形成領域内の１ｂの位
置に前述した規則的な濃度検出用潜像を形成する。図中
、×は像露光光の主走査方向、Ｙは同じく副走査方向（
感光体１の回転方向の逆方向）である。

レーザ光による露光スポントは、１　ドツトが主走査方
向に５０μｍの短径、副走査方向は８０μｍの長径の楕
円形であって、主走査方向の走査速度は４６８．３ｍ／
ｓｅｃ副走査方向の走査速度（感光体の周速）は７０ｍ
ｍ／ｓｅｃであり、主走査方向、副走査方向共に１／１
．６ｍｍのピッチで露光する。

第７図は１、現像バイアス■、を一４３０■に一定にし
、感光体帯電電位■□が変化したとき、入力階調濃度レ
ベルと出力濃度との関係が変化する模様を示し、同図（
ａ）は４×４のマトリックスでの変化を、同図（ｂ）は
８×８のマトリックスでの変化を夫々示す。上記「入力
階調濃度レベル」とは、レーザーの書込部の割合であり
レーザー書込部／（レーザー書込部十し−ザー非書込部
）のことである。すなわち、網点の面積率とも言える、
０〜１００（％）の範囲の値をとる。

第７図から解るように、８×８のマトリックスでは、４
×４のマトリックスに比較して感光体帯電電位■。の変
化に対して鈍感であり、入力階調濃度レベルと出力濃度
との関係の変化が少ない。

このことは、階調の度合いを検出するには、８×８の網
点マトリックスよりも４×４の網点マトリックスの方が
微細であって高感度であることを示すものである。従っ
て、濃度検出のためには４×４のマトリックスが好適で
あり、網点の面積率は２５〜７５％の中間調が高感度で
ある（第６図では３７．５％）。

第８図は第７図（ａ）に対して現像バイアス■。

を変化させ、感光体帯電電位■８との差■□−■。

が−１２０■になるように調整した結果を示す。このよ
うに電位の差■□−■３を一定にすることにより、入力
階調濃度レベルと出力濃度との関係は、変化が極めて小
さくなり、従ってオリジナル像と同程度の階調を持つ画
像が形成される。

上記のように感光体帯電電位■□に対応して現像バイア
ス■８を設定するには、次のようなプロセスによる。例
えば、濃度検出用の可視像（トナー像）に対する検出濃
度信号をＶｓ、基準信号を■やとし、ＶＳ＞ＶＲのとき
は、現像バイアス■。

をΔ■、たけシフトして■□−ｖｌを所定の値にする。

Δ■、はＶｓ　　ＶＲの関数であって、Δ■。

＝−β（ｖ、　−ＶＲ）である。βは当該感光体につい
て実験によって求められた係数である。この調整は、濃
度検出用回路ＰＤＳでの演算結果が本体制御部ＴＣに入
力され、本体制御部ＴＣからの出力信号がバイアス制御
部■ｌｌＣに入力されて現像バイアス■８を上記のよう
に設定する。或いは、って、Δ■３＝α（Ｖ、−Ｖえ）
である。αは当該感光体について実験によって求められ
た係数である。この場合は、本体制御部ＴＣからの出力
信号がグリッド電圧制御部Ｇ、Ｃに入力されてグリッド
電圧制御部Ｇ、Ｃ感光体帯電電位■９を上記のように設
定する。そのほか、ＶＨＶｌが所定の値になるように感
光体帯電電位■、と現像バイアスｖｌｌとの双方をシフ
トせしめても良い。

感光体帯電電位■イは直接には制御できず、帯電器のグ
リッド電圧■。制御に従って制御される。

これを第９図によって説明する。第９図は機能分離型の
有機感光層を有する３種類の感光体ｏｐｃ−Ａ、ｏｐｃ
−ｅ、ｏｐｃ−ｃについてのグリッド電圧■、と帯電電
位■、との関係を示す。例えば、Ｖ、　＝−５００Ｖと
して求めたグリッド電圧の変化ΔｖＧと帯電電位■□と
の比」Ｖ−の勾配とΔＨ−ΔＶ。

α（ＶＳ−Ｖ、）とから、フィードバックすべきシフト
グリッド電圧Δ■Ｇを本体制御部ＴＣ中のマイクロコン
ピュータが算出し、グリッド電圧を所定のΔ■、だけシ
フＩ・させて感光体帯電電位を所定のΔ■８だけシフト
させる。

以上のようにしてＶ、−Ｖ、を所定の値に保っておいて
、後述するように、帯電、像露光、現像、転写、分離、
定着のステップを経て記録紙上に画像が形成される。か
くして像形成装置は最適のプロセス制御がなされ、得ら
れる画像はオリジナル原稿台３１上に載置された原稿３
２に対して、ランプ３３からの走査反射光がスリット３
４．３個のミラー３５を経て信号変換部３６に入る。信
号変換部３６には、ＣＣＤによるイメージセンサ（シア
ン）３７Ｃと、同じくイメージセンサ（レッド）３７Ｒ
とが附属していて、原稿３２に青又は橙色のライトベン
で指定された領域に対し、反転、トリミング、マスク、
網掛は等の指定されたメニューに従って記録できるよう
にしである。通常のポジの記録をとる場合、信号交換部
３６では、原稿３２を走査露光した反射光を受けてこれ
をディジタル信号に変換すると共に、反転現像のための
白黒の変換を行う。上記各部分によって画像読取り系３
８が構成される。反転現像をする理由は次の通りである
。一般に、原稿は白地が広く、黒地が狭い。従って、原
稿の黒地に対応する部分に像露光光を照射するのが簡単
であり、露光部に感光体の帯電極性と同極のトナーを付
着させる反転席 現像が好ましい。また、一般に反転画像の方が良質な記
録像が得られる。

先に第３図で説明したレーザ光学系３９は、信号変換部
３６からの信号を入力してレーザビームＬで感光体１に
対して像露光を行う。先に第１図で説明した部分は記録
系６１を構成していて、前述した帯電潜像形成、現像、
転写、分離、定着のステップを経て画像形成（複写）が
遂行される。

上記画像形成に先立って、前述したように、第４図に示
した１ｂの位置に形成された濃度検出用の像（現像され
たトナー像）の濃度を検出し、この検出結果に基いてＶ
、−Ｖ、が所定の値になるように現像バイアス及び／又
は感光体帯電電位が設定されていて、原稿３２と同様の
階調を示す画像が記録紙Ｐ上に形成される。

上記の実施例のほか、本発明の技術思想に基いて、例え
ば次のような種々の変形が可能である。

上記の例では感光体の帯電電位を制御するグリ電電位と
現像バイアスとのいずれか一方を制御することにより、
前述のＶＨＶ−を所定の値として階調性の良好な画像が
得られる条件に設定できるので、グリッド電圧制御部■
ＧＣとバイアス制御部■、Ｃとのいずれか一方だけを設
けるようにしても良い。

また、上記の例では現像剤に二成分現像剤を使用し、接
触現像によって現像しているが、トナーのみからなる一
成分現像剤を使用して良く、現像　１バイアスを直流と
交流との重畳バイアスとする非接触現像によることもで
きる。

また、オリジナル像に忠実な階調性を再現するほか、オ
リジナル像に対してコントラストの弱い又はコントラス
トの強い画像を積掻的に形成することも可能である。

へ０発明の詳細 な説明したように、本発明は、像濃度検出用潜像を現像
してなる可視像に対して像濃度を検出し、この検出結果
に基いて像担持体の帯電電位と現像バイアス電位との電
位差を制御するようにしているので、像担持体の繰返し
使用や温度等の環境の変化によって同一帯電操作による
像担持体の帯電電位が変化するようになっても、上記電
位差を常に所定の値に設定することができる。この電位
差は形成される像の階調を決定するものであり、上記帯
電電位の変化に対応して上記の制御がなされる結果、常
に良好な又は所望の階調を示す像が長期間安定して形成
される。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって、 第１図は像形成装置の要部を示す内部概略正面図、 第２図は現像器の断面図、 第３図はレーザ光学系の概略平面図、 第４図は感光体（像担持体）の斜視図、第５図は像形成
装置の内部正面図、 第６図は濃度検出用潜像を示し、同図（ａ）は４×４の
マトリックスによる潜像を、同図（ｂ）は８×８のマト
リックスによる潜像を示す拡大平面図、 第７図は感光体の帯電電位の変化による入力階調濃度レ
ベルと出力濃度との関係の変化を示し、同図（ａ）は４
×４のマトリックスによる上記変化を示すグラフ、同図
（ｂ）は８×８のマトリックスによる上記変化を示すグ
ラフ、第８図は第７図（ａ）に対して現像バイアスを制
御したときの同様のグラフ、 第９図は３種類の感光体についてのグリッド電圧と帯電
電位との関係を示すグラフ、 第１０図は感光体の拡大断面図、 第１１図は現像剤搬送のスリーブ上の現像剤の拡大断面
図 である。 なお、図面に示された符合において、 １・・・・・・・・・感光体 ２・・・・・・・・・スコロトロン帯電器２Ｇ・・・・
・・・・・グリッド ３・・・・・・・・・現像器 ４・・・・・・・・・現像剤搬送スリーブ１２・・・・
・・・・・フォトカプラ １７・・・・・・・・・転写極 ２４・・・・・・・・・トナー ２５・・・・・・・・・キャリアのコ”ア２６・・・・
・・・・・キャリアのシェル３８・・・・・・・・・画
像読取り系 ３９・・・・・・・・・レーザ光学系 ６１・・・・・・・・・記録系 Ｌ・・・・・・・・・像露光光（レーザビーム）ＴＣ・
・・・・・・・・本体制御部 ＧｓＣ・・・・・・・・・帯電制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、像担持体と；帯電手段と：潜像形成手段と；現像手
   段と；像濃度検出手段と；前記像担持体の帯電電位と現
   像バイアス電位との電位差を制御する電位制御手段と；
   を有し、前記像担持体に形成された像濃度検出用潜像を
   前記現像手段によって現像して可視像とし、この可視像
   に対する前記像濃度検出手段の検出結果に基いて前記電
   位差が制御されるように構成された像形成装置。