JPH01261670A - 画像形成装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、像担持体に光を照射して潜像を形成する画
像形成装置に係り、特に像担持体の表面電位を制御する
装置に関するものである。

〔従来の技術） 従来、この種の装置おける像担持体上に形成される画像
濃度を制御する種々の濃度制御装置が提案されている。

例えば像担持体に潜像を形成するために、像担持体に照
射する光の光量を一定に保持したまま、像担持体を帯電
する一次帯電器のグリッド電圧を複数段階設定し、それ
ぞれについて暗部電位、明部電位を検出し、得られたデ
ータからグリッド電圧に対する暗部電位の関係およびグ
リッド電圧に対する明部電位の関係をそれぞれ直線近似
し、それらをもとに所定の画像濃度を保証する適正な暗
部電位、明部電位、現像バイアスの条件を実現するグリ
ッド電圧を導き出して濃度を制御したり、また、像担持
体に潜像を形成するために照射する光の光量を調節する
ことによって、明部電位を祖数段階設定し、それぞれの
明部電位について、その明部電位を呈している潜像を現
像して可視画像を得て、可視画像の濃度を検出して得ら
れた明部電位と画像濃度との関係を表わすデータとあら
かじめ取得してあった種々の環境における明部電位に対
する画像濃度の関係を表わすデータとを比較することに
より、Ｖ−Ｄ曲線を推定して所定の画像濃度を保証する
明部電位を導き出し、これを像担持体の明部電位として
設定することにより、画像濃度を制御していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者の濃度制御によると、グリッド電圧
を複数段階設定し、像担持体の電位データをサンプリン
グする必要があり、最終的なグリッド電圧設定までに相
当の時間を要し、画像形成動作までに相当のウェイト時
間が増大してしまう。また、後者の濃度制御によると、
像担持体に複数段の明部電位を設定し、像担持体の電位
データをサンプリングする必要があり、最終的なグリッ
ド電圧設定までに相当の時間を要し、画像形成動作まで
に相当のウェイト時間が増大するといった問題が発生し
ていた。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、像担持体の残留電位検出と暗部電位、明部電位、
現像バイアスおよび残留電位の相対関係を維持した状態
で残留電位を呈する潜像を現像して可視化し、可視画像
の濃度を検出し、さらに検出された濃度状態からＶ−Ｄ
特性を類推して、設定されている明部電位、現像バイア
スに対して最適な画像濃度が得られるように明部電位を
設定制御することにより、短時間で画像濃度調整制御を
完了できる画像形成装置を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係る画像形成装置は、像担持体の表面電位を
検出する電位検出手段と、光源からの所定光量に基づい
て形成され、現像ユニットで現像して得られる画像濃度
を検出する濃度検出手段と、この濃度検出手段により検
出された画像濃度および電位検出手段により検出された
電位とに応じて階調補正データを決定する制御手段とを
設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、電位検出手段から電位データが出
力されたら、像担持体に光源からの所定光量を照射して
静電潜像を形成し、この静電潜像を現像ユニットで現像
して可視化する。そして、可視化された画像濃度を濃度
検出手段により検出する。そして、制御手段が検出され
た画像濃度および検出された表面電位に基づいて階調補
正データを決定する。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す画像形成装置の構成
を説明するブロック図であり、１は像担持体となる感光
ドラムで、矢印方向に回転する。

２は光源となるレーザスキャナで、図示しないスキャナ
モータ、ポリゴンミラー、光学系等から構成され、コン
トローラ１０から出力される出力データに基づいてオン
／オフ変調されたレーザビームを感光ドラム１に走査す
る。３は１次帯電器で、放電ワイヤ３ａ、グリッド３ｂ
より構成され、グリッド３ｂが電源１１より印加電圧が
調整される。４はこの発明の電位検出手段となる電位セ
ンサで、感光ドラム１の表面電位（明部電位。

暗部電位、残留電位等）を検出し、検出した表面電位信
号を電位計９に出力する。５は現像ユニットで、図示し
ないトナーホッパ部と現像スリーブ等から構成され、コ
ントローラ１０から出力される現像バイアス制御信号に
より現像バイアスが調整される。６を搬送ベルトで、図
示しない給紙部より給紙される転写材、例えば記録紙を
一定速度で搬送する。７は転写ｉｔ器で、現像ユニット
５により感光ドラム１に現像されたトナー像を搬送され
る記録紙または搬送ベルト６に転写する。８はクリーナ
部で、感光ドラム１に残留するトナーを回収して感光ド
ラム１の表面を清掃する。１２は濃度検出手段となる濃
度検出部で、光源１２ａ。

受光部１２ｂから構成され、搬送ベルト６に転写された
テストバッチ（後述する）を光源１２ａにより露光し、
搬送ベルト６を透過する光を受光部１２ｂにより受光し
、その光量レベル（濃度レベル）信号をコントローラ１
０にフィードバックする。

なお、コントローラ１０はこの発明の制御手段を兼ねて
おり、感光ドラム１の残留電位調整終了後、レーザスキ
ャナ２より露光位置１ａから感光ドラム１上に上記テス
トパッチに対応する潜像を形成させ、このテストパッチ
潜像を現像ユニット５により現像し、搬送ベルト６に転
写する。

そして、搬送ベルト６に転写されたテストパッチ画像濃
度を濃度検出部１２で検出させ、検出したコントラスト
画像濃度データとコントローラ１０にあらかじめ記憶さ
れる感光ドラム１に対する濃度情報を参照して感光ドラ
ム１の環境明部電位（環境変動によりトナーの帯電状態
変動と感光ドラム１の残留電位変動を吸収可能な電位）
を決定する。

第２図は、第１図に示した画像形成装置の要部拡大斜視
図であり、第１図と同一のものには同じ符号を付しであ
る。

この図において、２１は駆動ローラで、搬送ベルト６を
矢印方向に搬送させる。２２は濃度計であり、受光部１
２ｂで検知されたテストパッチ２４の透過光量レベル信
号をディジタル信号に変換してコントローラ１０に出力
する。コントローラ１０は、濃度計２２から出力される
濃度データに応じてレーザスキャナ２の出力を調整制御
する。

２３はリーダで、原稿画像を読み取り、データ伝送ライ
ン２５を介してコントローラ１０に対して画像情報を出
力する。

次に第３図および第４図を参照しながらコントローラ１
０による感光ドラム１の明部電位調整動作について説明
する。

第３図は、第１図に示した感光ドラム１の表面電位特性
を説明する特性図であり、縦軸は濃度を示し、横軸はコ
ントラスト電位を示す。

この図において、ａは高濃度コントラスト特性を示し、
コントラスト電位（現像バイアスと明部電位との差）に
対して最も濃度が出る環境下での濃度対コントラスト電
位の関係を示し、ｂは低濃度コントラスト特性を示し、
コントラスト電位（現像バイアスと明部電位との差）に
対して最も濃度が出ない環境下での濃度対コントラスト
電位の関係を示す。

ＴＲＤは目標最大濃度基準値で、如何なる環境において
も該濃度を正確に保証しなければならない濃度値である
。

ＶＬＬは高濃度コントラスト特性ａが得られる環境下で
の目標最大濃度基準値ＴＲＤを実現するための電位に対
応する。

ＶＬＨは低濃度コントラスト特性すが得られる環境下で
の目標最大濃度基準値ＴＲＤを実現するための電位に対
応する。

ＤＬは低濃度コントラスト特性すが得られる環境下での
コントラスト電位ＶＬＬに対応する濃度を示す。

ＤＨは高濃度コントラスト特性ａが得られる環境下での
コントラスト電位ＶＬＨの対する濃度を示す。

ＶＬ　（Ｂ−Ｒ）はコントラスト電位で、感光ドラム１
の残留電位を呈している時点でのコントラスト電位に対
応する。

この図から分かるように、各環境下における目標最大濃
度基準値ＴＲＤを達成するためには、コントラスト電位
ＶＬＬとコントラスト電位ＶＬＨとの間にあればよいこ
ととなる。

そこで、この実施例では、複数の前記コントラスト電位
に対する濃度データは、コントローラ１０の図示しない
ＲＯＭにあらかじめ記憶されており、後述する環境明部
電位決定の際に参照される。

また、感光ドラム１がコントラスト電位ＶＬ（Ｂ−Ｒ）
を示す際の各環境における濃度はＤ８〜Ｄ、の間で変化
する。

第４図は第１図に示した感光ドラム１の光量特性を説明
する特性図であり、縦軸は電位を示し、横軸は光量Ｅの
対数値（１゜ｔＥ）を示す。

この図において、■は有機感光半導体（例えば感光ドラ
ム１）の初期状態特性を示し、初期状態特性Ｖは上記第
（１）式により定義される。

■＝　（Ｖｄ−ＶＲ）ＥＸＰ　（−α・Ｅ）＋ＶＲ・・
・・・・（１） ただし、上記第（１）式中のＶｄは暗部電位を示し、Ｖ
Ｒは残留電位を示し、ｖｂは現像バイアス電位を示し、
ＶＬは明部電位を示し、αは定数を示し、Ｅは光量を示
す。

なお、初期状態特性Ｖに対応する各電位データがコント
ローラ１０の図示しないＲＯＭに記憶されており、後述
する環境明部電位決定の前処理として、各電位データに
応じた感光ドラム１の初期化処理の際に参照され、レー
ザスキャナ２の光量調整を実行する。

まず、感光ドラム１が１次帯電器３によって帯電される
。その際、コントローラ１０が電位センサ４が検知する
感光ドラム１の表面電位を電位計９を介してモニタし、
その表面電位が器部電位Ｖ（ｌを示すまで、すなわちＲ
ＯＭに格納された暗部電位データと電位計９の出力が一
致するまで、コントローラ１ｏがグリッド３ｂに印加す
る電圧を制御する。

そして、電位センサ４が検知する感光ドラム１の表面電
位が暗部電位Ｖｄとなった時点で、コントローラ１０が
レーザスキャナ２に対して感光ドラム１の表面電位が安
定する電位、すなわち残留電位ＶＲを示す程の光量で感
光ドラム１にレーザビームを照射する。そして、レーザ
ビームが照射された感光ドラム１の表面電位を上記同様
に電位センサ４によりモニタする。

そして、テストパッチ２４に対応する静電潜像を感光ド
ラム１に形成し、現像ユニット５（現像バイアス電位■
ｂ）により可視化し、搬送ベルト６上に転写する（第２
図参照）。転写されたテストパッチ２４は駆動ローラ２
１の回転により順次紙搬送方向に搬送され、濃度検出部
１２によりその濃度が検出される。

すなわち、光源１２ａよりテストパッチ２４に対して光
を照射し、搬送ベルト６を透過した透過光を受光部１２
ｂで検出し、光量レベル信号（濃度レベル信号）を濃度
計２２に出力する。そして、コントローラ１０が濃度計
２２から出力された濃度データＤＳを内部メモリに一時
保持する。

次いで、コントローラ１０は、内部メモリに格納された
コントラスト電位に対する画像濃度情報（第３図に示し
た高濃度コントラスト特性ａ、低高濃度コントラスト特
性すに対応する濃度データ）を参照しながら、コントラ
スト電位ＶＬ（Ｂ−Ｒ）を示す際の濃度データＤＳから
、濃度データＤＳが得られる環境におけるＶ−Ｄ特性を
推定しく第３図中の破線特性曲線）、上記目標最大濃度
基準値ＴＲＤを保持するためのコントラスト電位■ＬＣ
を演算し、このコントラスト電位ＶＬＣを達成するため
の環境明部電位を決定する。すなわち、第３図中の（０
，ＴＲＤ）を通る横軸に平行な直線と破線が交わる点の
コントラスト電位ＶＬＣを実現する明部電位を環境明部
電位として設定することとなる。

次に第５図を参照しながらこの発明による感光ドラム１
の表面電位調整制御動作について説明する。

第５図はこの発明による感光ドラム１の表面電位調整制
御手順を説明するフローチャートである。なお、（１）
〜（８）は各ステップを示す。

まず、コントローラ１０は各ハードウェアの初期下を行
うとともに、１次帯電器３のグリッド３ｂに対してあら
かじめ記憶されている初期工時の帯電レベル、すなわち
暗部電位を達成するための電位を印加する帯電処理を実
行する（１）。

次いで、レーザスキャナ２より所定光量のレーザビーム
を感光ドラム１に照射しく２）、レーザビームが照射さ
れた感光ドラム１の残留電位を電位　　−センサ４によ
り検出する（３）。次いで、テストパッチ２４を搬送ベ
ルト６に転写する（４）。

次いで、搬送ベルト６に転写されたテストパッチ２４の
濃度レベルを濃度検出部１２により検出しく５）、検出
した濃度レベルを内部メモリに保持させる（６）。次い
で、コントローラ１０があらかじめ記憶された感光ドラ
ム１に対する濃度特性情報と検出した濃度レベルを参照
して環境明部電位を調整する（７）。

次いで、通常の印字シーケンスを実行しく８）、他の処
理に容性する。

第６図はこの発明を適用する４ドラム方式のレーザビー
ムプリンタの構成を説明する断面図であリ、第１図と同
一のものには同じ符号を付しである。

この図において、２Ｙはイエロー用のレザユニットで、
図示しないスキャナモータ、ポリゴンミラー、半導体レ
ーザ、光学系等から構成され、イエロー用の画像形成部
の感光ドラム１に対してイエロー用の画像信号に応じた
レーザビームを走査する。

２Ｍはマゼンタ用のレザユニットで、図示しないスキャ
ナモータ、ポリゴンミラー、半導体レーザ、光学系等か
ら構成され、マゼンタ用の画像形成部の感光ドラム１に
対してマゼンタ用の画像信号に応じたレーザビームを走
査する。

２Ｃはシアン用のレザユニットで、図示しないスキャナ
モータ、ポリゴンミラー、半導体レーザ、光学系等から
構成され、シアン用の画像形成部の感光ドラム１に対し
てシアン用の画像信号に応じたレーザビームを走査する
。

２　Ｂ　Ｋ　＆＄ボブラックのレザユニットで、図示し
ないスキャナモータ、ポリゴンミラー、半導体し一ザ、
光学系等から構成され、ブラック用の画像形成部の感光
ドラム１に対してブラック用の画像信号に応じたレーザ
ビームを走査する。

３１はプリンタ本体、３２は給紙トレ一部で、記録紙３
２ａをガイドする。３３は給紙センサであって、この給
紙センサ３３が記録紙３２ａの先端を検出した時点で、
給紙機構３４が駆動しプリンタ本体３１内部に記録紙３
２ａを給紙する。

３５ａ、３５ｂは吸着帯電器で、互い異なる極性に記録
紙３２ａを帯電させ、記録紙３２ａを搬送ベルト６に吸
着する。３６は分離帯電器で、搬送ベルト６に吸着され
た記録紙３２ａを搬送ベルト６から分離する。３７は定
着器で、各感光ドラム１に形成され現像された各色トナ
ーが転写された記録紙３２ａに熱と圧力を加え転写画像
を定着させる。３８は排紙トレーで、定着工程の終了し
た記録紙３２ａを排紙積載する。

なお、各色の画像形成ユニットＰａＮＰｄは等間隔で配
設されている。

この図から分かるように、各色の画像形成部ニットＰａ
−Ｐｄ上で上記感光ドラム１の表面電位制御を終了した
後、上記テストパッチ２４を搬送ベルト６に転写し、各
受光部１２ｂにより画像濃度を検出することにより各感
光ドラム１において最適な表面電位制御が実行でき、感
光ドラム１の表面電位バラツキによる色の再現性低下を
防止でき、鮮明なカラーコピーを出力できる。

なお、上記実施例では搬送ベルト６上にテストパッチ２
４を形成して濃度データＤ、、Ｄ２を検出する場合につ
いて説明したが、コントラスト電位ＶＬＣ決定後、感光
ドラム１に現像されたテストパッチ２４の濃度を直接検
出して、すなわち光源（イレーザランプ等）と受光部を
設けて検出してもよい。これにより、搬送ベルト６を有
しない画像形成装置においても上記の画像濃度制御が可
能となるとともに、搬送ベルト６を有する機種において
も搬送ベルト６の清掃負担を大幅に軽減できる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、像担持体の表面電位を
検出する電位検出手段と、光源からの所定光量に基づい
て形成され、現像ユニットで現像して得られる画像濃度
を検出する濃度検出手段と、この濃度検出手段により検
出された画像濃度および電位検出手段により検出された
電位とに応じて階調補正データを決定する制御手段とを
設けたので、環境変動に伴う像担持体の残留電位状態が
変動しても常に最適な画像濃度を得ることができるコン
トラスト電位を像担持体に短時間のうちに設定でき、常
に環境変動に左右されない最適な画像濃度を呈する状態
下での画像形成処理を待時間なく開始できる等の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す画像形成装置の構成
を説明するブロック図、第２図は、第１図に示した画像
形成装置の要部拡大斜視図、第３図は、第１図に示した
感光ドラムの表面電位特性を説明する特性図、第４図は
、第１図に示した感光ドラムの光量特性を説明する特性
図、第５図はこの発明による感光ドラムの表面電位調整
制御手順を説明するフローチャート、第６図はこの発明
を適用する４ドラム方式のレーザビームプリンタの構成
を説明する断面図である。 図中、１は感光ドラム、２はレーザスキャナ、３は１成
帯１器、４は電位センサ、５は現像ユニット、６は搬送
ベルト、７は転写帯電器、８はクリーナ部、９は電位計
、１０はコントローラ、１１は電源、１２は濃度検出部
である。 第１図 第２図 第３図 第４図 光量Ｅの対数値（ｉｏｑＥ）　　　− 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源から照射される光を変調して像担持体に潜像を形成
   し、現像ユニットにより前記像担持体上に形成された潜
   像を現像する画像形成装置において、前記像担持体の表
   面電位を検出する電位検出手段と、前記光源からの所定
   光量に基づいて形成され、前記現像ユニットで現像して
   得られる画像濃度を検出する濃度検出手段と、この濃度
   検出手段により検出された画像濃度および前記電位検出
   手段により検出された電位とに応じて階調補正データを
   決定する制御手段とを具備したことを特徴とする画像形
   成装置。