JPH01319054A - 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） 本発明は電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプ
リンタ等の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Ｃ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４ｔ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、各色ごとの儂度が略凹−濃度となるように
していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、斯かる従来例におり）てｉｔ現ｆｌｊ作
１の各色ごとの画像形成条件の調整は行なわれて１／′
ｌ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、環境が急変した場
合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、環境が急変した場合のように現像剤特性の
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。

（課題を解決するための手段） 上記目的を有する本発明は一様に帯電した誘電体上に静
電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤を有する現像手段
によって顕像化して画像を形成する画像形成装置におい
て、装置の環境を測定する環境検知手段と該環境検知手
段の検知結果の単位時間内の変化量及び変化の方向をも
とに設定画像形成条件を逐次変更する制御手段とを有す
る。

（作　用） 而して本発明の画像形成装置によれば、環境検知手段と
制御手段とを有するために、検知結果の単位時間内の変
化量と変化の方向をもとに設定画像形成条件を逐次変更
し得るので現像剤の特性が著しく異なった時においても
適正な濃度の画像を形成する画像形成条件を適正値に設
定できる。

（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１図及び第２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及び構成図で、第２図中において１
は回転式現像装置で１回転体中にはそれぞれ、イエロー
現像器ＩＹ、マゼンタ現像器ＩＭ、シアン現像器ｔＣお
よびブラック現像器ＩＢＫ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２８に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ＩＹによって現像が行
われる。

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ＩＹ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１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ｉ
ｔは回転して、マゼンタ現像器ＬＭ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１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、装置内
の、好ましくは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。４
ａは１成帯″Ｗ、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
制御するマイクロコンピュータ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２
０と接続ごれている。

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、Ｖｏは
光照射されないときの表面電位に対応し、Ｖｔは光照射
されたときの表面電位に対応する。同図より表面電位Ｖ
ｏ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Ｖ６に比例している。また、光照射
後の表面電位Ｖｔ　も同様の傾向があるが、グリッドバ
イアスｖ６の変化量に対する変化の割合すなわち比例係
数はＶＤの場合の方がｖｌ　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ＶＧ
Ｉ　、　ＶＳ２による各ＶＤ　。

Ｖｌ　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ｖｏ、ｖｔ
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１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ｖｊとの差分又はＶＤ　−Ｖｌ　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５本実施例の場合反転現像であるため。

ＶＤに相当する部分にトナーが付着しないようにＶＯよ
り一定電位低い値（ＶＢ　）の現像バイアスを求め現像
バイアス電源１′を制御する。

まず、トナー吸収水分量を水分量／トナー重量の重量パ
ーセントで表すと定義する。第４−ａ図は同一画像形成
条件にてプリントしたときのトナー吸収水分量と画像濃
度の相関を示す図である。同図に示すように同一画像形
成条件ではトナー吸収水分量か低いほど濃度が低下し、
トナー吸収水分量が上昇するにつれて濃度が上昇してい
る。そのためトナー吸収水分量を検知して、トナー吸収
水分量に対応したコントラスト電圧Ｖｃｏｎｔ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滝に
なる。ここでトナー吸収水分量ごとの安定した画像を得
る最適コントラスト電圧を第４−ｂ図に示した。また、
第４−ａ図に示すように色ごとによりトナー吸収水分量
と画像ａ度の相関関係が異なるため、第４−ｂ図のよう
に各色ごとに、画像形成条件を可変にしておき。

現像剤の色の違いによる画像濃度の違いを補正すること
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。

まず処理Ａは現在のトナー吸収水分量を推定するフロー
チャートであるが１　これについて第５図（ａ）に基づ
いて説明する。７１込処理等で温度と湿度を環境センサ
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、３０分間の湿度変化量Δαと変
化の方向と現在の湿度α０を求める。（ステップ■）ト
ナーをある湿度αに十分に調湿させると前述したトナー
吸収水分量は、ある萌Ｘに収束する。第６図は湿度αと
収束するトナー吸収水分値Ｘの関係を示した図でその関
係をｘ　＝　ｆｌ（α）（または逆関数としてα＝ｆ＋
−’（ｘ）　）なる関数で表している。湿度α１〜α５
に十分調湿した状態のトナー吸収水分量はそれぞれＸｌ
−Ｘ５である。トナーの色が変わったり、物性が変わる
と湿度αとトナー吸収水分量Ｘの関係も変わり、例えば
ｘ＝ｆ２（α）なる関係である。

トナーが調湿する時間は、初期のトナー吸収水分量とそ
の後の湿度の変化（現在の湿度、湿度の変化量、より高
い湿度に変わってきたかより低い湿度に変わってきたか
という変化の方向）から求めることができる。第７図に
はトナー吸収水分量が初期値と湿度変化後の経過時間で
どう変化するかを示した図である。初期のトナー吸収水
分量がＸ＋　　、Ｘ２　　、Ｘｉ　　、Ｘｓである状態
のときθポイントで湿度α３に切り換わったとする。ｘ
ｌ　。

Ｘ２　１Ｘ４　　、Ｘ５が湿度α３での収束吸収水分量
ｘ３に収束する時間は前述したように吸湿より脱湿の方
が時間がかかる性質よりＴＩ　、　Ｔ２　　。

ＴＩ　　、Ｔｓ　　（ただしＴ２　＜ＴＩ　　、　ＴＩ
　＜ＴＳ　）となる、収束する時間と収束する経過の吸
収水分量はトナーの物性によって定まるものである。こ
こで第７図で示した関係を用いると、湿度αの状態が時
間１５以上続けば過去のトナー吸収水分量がいかなる状
態にあってもこの時のトナー吸収水分量はｘ３であると
推定できる（ステップ■）。

初期から３０分経過した状態のトナー吸収水分量Ｘ′は
３０分間の湿度変化量Δαと変化の方向と、現在の湿度
αＧと３０分前のトナー吸収水分子ｆｉＸ３をもとに推
定することができる。推定計算式の一例は第６図に示し
たようにα＝ｆ＋−’（ｘ）なる関係があることを利用
して ｉ）吸湿と判断する場合、つまりαＯ≧ｆ＋−’（ｘ３
）（＝α３）のとき αＯ−α２ Ｘ′＝Ｘ３・ｅ　ｘ　ｐ　（−） （ただしに１はトナーの水分吸収時定数に比例した定数
） ｉｉ）脱湿と判断する場合、つまりαＯ≦ｆ＋−’（ｘ
３）（：α３）のとき （ただしに２はトナーの水分脱離時定数に比例した定数
） という様に定める。

次にｘ’＝ｘとし、次の３０分経過した状態のトナー吸
収水分量も同様に推定することができる。現在の湿度α
０と３０分前のトナー水分吸収量Ｘとから現在のトナー
水分吸収量Ｘ′を求める計算は上記　（ｉ）、（ｉｉ）
を−膜化してｉ）α０≧ｆ＋−’（ｘ）　ノとき （ただしｋｌ　はトナーの水分吸収時定数に比例した定
数） ｉｉ）　ａｔ４　≦ｆｔ−’（ｘ）のとき（ただしに２
はトナーの水分脱離時定数に比例した定数） となる。

３０分毎に逐次トナー吸収水分量を計算していけば現在
のトナー水分吸収量が推定できる。（ステップ■、■） 現在のトナー吸収水分量を推定できれば第４−ｂ図に示
す関係により安定した画像を得るための最適コントラス
ト電圧がわかる。（ステップ■） 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◎、０でグリッドバイアスを所定の値ＶＧＩにして感
光体ドラムの表面電位ＶＤ＋を測定しメモリに格納する
０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０で光照射後の表面電位ＶＬＩを測定しメモリ
に格納する。さらに、ステップ［株］、■でグリッドバ
イアスをもう１つの所定の値ＶＧ２にして表面電位ＶＬ
２を測定しその後レーザをＯＦＦにしてステップ１６で
表面電位ＶＤ２を測定し各々メモリに格納する。

これによりｖｋ述の計算の為の測定データが得られる、
なおレーザのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ順序、ＶＧＩ　、　ＶＧ
２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２１でｖ６ｔ　、　ＶＧ２及び測定デー
タＶＤＩ　、　ＶＤ’　、　ＶＬＩ　、　Ｖｌ、２から
Ｖ［＋及び■し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２２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■８と処理Ａで計算したコントラスト
電圧ＶＣＯｎｔを読み出す、そして、ステップ２３でグ
リッドバイアスＶＧはこのＶＣＯｎｔと■８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２４でグリッド電圧が求まれば次にｖＤを計算
により求める。

Ｖｏ　＝ａ　（ＶＧ　−ＶＧＩ）　＋Ｖｏ＋さらに、ス
テップ２５で現像バイアスＤＣ分（０口）を求める。

ＤＢ＝Ｖｏ　−ｖａ ステップ２５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Ｖｃ　、現像バイア
ス制御値ＤＢが求められた。

以上のようにして求められたグリッドバイアス電圧と、
現像バイアスＤＢは現像剤が置かれてきた湿度条件のみ
ならず、現像剤の色ごとの特性をも考慮した値であるた
め極めて安定した適市濃度の画像が得られる。

尚、上記実施例では環境検知手段が湿度を測定した場合
について説明ｊ７たが、絶対水分量や温度等湿度以外に
トナーに彫響する要素についてＡ一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
や現像剤中にトナーの包まれる割合等地の条件を制御し
てもよい。

さらに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。

（発明の効果） 本発明は以上の構成よりなるものであるため、環境検知
手段の検知結果の単位時間内の変化量と変化の方向をも
とに設定画像形成条件を逐次変更する制御手段を有する
ことによって現像剤の特性が著しく異なる場合であって
も常に適正な濃度の画像を形成できる。

【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（ａ）　、（ｂ）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１・、第６図は湿度とその湿度で収
束するＩ・ナー吸収水分はの関係を示すグラフ、第７図
は湿度急変時のトナー吸収水分量の経時変化を示すグラ
フである。 符　　号　　の　　説　　明 ｌ・・・回転式現像装２ １Ｙ・・・イエロー現像器 １Ｍ・・・マゼンタ現像器 ｉｃ・・・シアン現像器 ＩＢＫ・・・ブラック現像器 ２・・・現像剤補給装訂 ２Ｙ・・・イエローホッパ ２Ｍ・・・マゼンタホッパ ２Ｃ・・・シアンホッパ ２ＢＫ・・・ブラックホッパ ３・・・感光体ドラム　　　５ａ・・・給紙ガイド６・
・・給紙ローラ　　　　９・・・転写ドラム１０・・・
転写帯電器　　　１１・・・帯電器１２・・・クリーニ
ング部材 １３．１４・・・帯電器　　１５・・・分離爪１６・・
・搬送ベルト 代理人　弁理士　　叶　　良　　和　　信置１ｉｉ第１
図 ａ 第３図 第４図Ｃａ） 第５図 Ｃａ） 第５図　　　　　　　第５図 （ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）
第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一様に帯電した誘電体上に静電潜像を形成し、該
   静電潜像を現像剤を有する現像手段によって顕像化して
   画像を形成する画像形成装置において、装置の環境を測
   定する環境検知手段と該環境検知手段の検知結果の単位
   時間内の変化量及び変化の方向をもとに設定画像形成条
   件を逐次変更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。
2. （２）変更する画像形成条件が、一様に帯電した誘電体
   の帯電量であ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。
3. （３）変更する画像形成条件が、前記現像剤の帯電電位
   であ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。
4. （４）変更する画像形成条件が、前記現像剤のトナー対
   キャリア比であ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。