JPH03193372A - 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により記録媒体に画像の記録を行
う画像形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 近時普及し始めた電子写真方式を利用した多色プリンタ
やカラー複写機などでは、色再現バランスを一定に保つ
ために各色の記録濃度を厳しく管理する必要がある。従
来、この管理のために一般に採用されている方法として
、潜像形成条件、現像条件、転写条件等を制御するもの
がある。

［発明が解決しようとする課題： しかしながら、前述の方法では各色毎に固定した調整を
行うのみで、装置が実際に置かれる温度・湿度等の環境
条件は考慮されていなかった。特に、同一の画像形成条
件の下では、湿度の変化に対しでは濃度変化が顕著であ
ったが、従来では湿度の条件変化に対応した画像形成条
件の補正は行なわれていなかった。また、各色間で吸湿
変化に対する濃度変化の程度が異なっているため、湿度
変化に対して全ての色を一括して制御するだけでは不十
分であった。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、温度・湿
度検出手段と湿度算出手段とを設けることにより、環境
条件の変化に対応して最適に画像形成条件を設定でき、
さらにまた、この画像形成条件設定を各色それぞれの画
像形成プロセス毎に独立して実施することにより、環境
条件の変動に伴う記録濃度の変化を少な（して記録でき
る画像形成装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は以下
の様な構成からなる。即ち、 電子写真方式により記録媒体に画像の記録を行う画像形
成装置であって、前記画像形成装置のおかれた環境条件
を検出する検出手段と、前記検出手段より検出された温
度及び湿度値に応じて相対湿度と絶対湿度を決定する算
出手段と、前記算出手段より得られた前記相対湿度と絶
対湿度値に基づき画像形成条件を制御する制御手段とを
備える。

［作用］ 以上の構成において、画像形成装置のおかれた環境条件
を検出し、その検出された温度及び湿度値に応じて相対
湿度と絶対湿度を決定する。そして、これら相対湿度と
絶対湿度値に基づいて、画像形成条件を制ｉ卸するよう
に動作する。

［実施例〕 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［フルカラープリンタの説明（第１．２図）］第２図は
本発明を利用する電子写真式フルカラープリンタの全体
構成図である。

図において、１は回転式現像装置で、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ＩＣおよびブラック現像器ＩＢＫを搭載してい
る。２は外部よりの現像剤（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、また２８にはブラック（黒色）ホッパを示す
。

このカラープリンタ全体の動作シーケンスについて、ま
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、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、記録される画像データのうちのイエロー画像
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、感光ドラム３上に静電潜像が形成される。その後、
あらかじめ現像位置に設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記録（用）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８ａ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、感光ドラム３に同期して図
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、
次の色（この実施例ではマゼンタ）の転写に備える。

一方、感光ドラム３は、除電器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
、前記のような露光を受ける。この間に現像装置１は１
／４回転して、マゼンタ現像器ＩＭ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、以
上のような行程を、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、記録紙上の４色
顕像は各帯電器１３．１４により除電される。こうして
、前記グリッパ７を解除すると共に、記録紙は分離爪１
５によって転写ドラム９より分離され、搬送ベルト１６
で定着器１７に送られる。これにより、一連のフルカラ
ープリントのシーケンスが終了し、所要のフルカラープ
リント画像が記録紙上に形成される。

また、１９は環境センサであり、温度センサと湿度セン
サで構成され、図示の様なトナーホッパ２の近傍で、現
像器１の近傍等のように、トナーの吸湿状態がよく反映
される位置に配される。

第１図は本実施例のカラープリンタの構成の要点を示す
説明図で、第２図と共通する部分は同じ番号で示してい
る。

第１図で、４ａは帯電器４に給電する高圧電源、４ｂは
帯電器４に設けられ、感光ドラム３に与える帯電量を所
望の値に制御するグリッドバイアス電源である。１ａは
現像器（ＩＹ、ＬＭ、ＩＣ，ＩＢｋ）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現像バイア
ス電源であり、１８は各電源の出力値を制御する制御部
である。この制御部１８はマイクロプロセッサなどのＣ
ＰＵや、第５図のフローチャートで示されたＣＰＵの制
御プログラムや各種データを記憶しているＲＯＭなどを
備えている。この制御部１８には環境センサ１９及び感
光ドラム３の表面電位を検出する電位センサ２０なども
接続されている。

［動作原理の説明　（第３図〜第７図）］以下、第１図
と第２図を参照しながら本実施例のプリンタの動作を説
明する前に、本発明の動作原理について説明する。

第３図は本実施例における画像形成条件を説明するため
の図で、横軸がグリッド電圧、縦軸が感光ドラム３の表
面電位に対応している。

図中、ＶＤはグリッド電圧■６を変化したときの光が照
射しないときの表面電位（暗部電位）に対応し、ＶＬは
光が照射されたときの表面電位（明部電位）に対応する
。ｖ０即ち、暗部電位は範囲を限ってみればグリッドバ
イアス■。に比例している。また、Ｖｔ、も同様の傾向
があるが、Ｖａに対する変化量、即ち比例係数はＶ　ｏ
　＞　Ｖ　Ｌの関係にある。

そこで、制御部１８は、プリントシーケンスを開始する
前に、予め設定されたグリッド電圧Ｖ　Ｑｌ＋　Ｖ　ｏ
２．　Ｖ　ａｓによる各ＶＤ、ｖＬを電位センサ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
圧に対するＶ、、ＶＬの帯電カーブを折線近似で想定す
る。その後、実際に画像形成する際には、上述の動作で
作られた帯電カーブから画像コントラスト即ち、後述の
現像バイアスのＤＣ分と■、の差分（■。。Ｎ７又はＶ
。−ＶＬ）が所望の値になるようなグリッド電圧を演算
により求めて、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、本実施例の場合は反
転現像であるため、■。（暗部電位）に相当する部分に
トナーが付着しないように、Ｖ。

より一定電位低い値（Ｖ、）の現像バイアスを求め、現
像バイアス電源１ａを制御する。

第４図は同一画像形成条件にてプリントしたときの湿度
に対する画像濃度を示す図である。

図で示すように、同一画像形成条件の下では低湿側で濃
度が低下し、高湿側で濃度が高くなっている。従って、
湿度を検知して、湿度に対応したコントラスト電位を求
め、その値を基に画像形成条件を設定するようにすれば
、環境条件が変動しても安定した画像を得ることが可能
になる。さらに、第４図に示すように色毎により湿度に
対する濃度が異なるため、各色毎に画像形成条件を独立
に設定できるようにしておけば、色の違いによる画像濃
度の変動をも補正できるようになる。

第７図は環境センサ１９のうち、湿度センサの出力特性
を示すグラフである。ここでは、横軸が相対湿度［％Ｒ
ＨＩを表わし、縦軸が湿度センサの出力電圧［Ｖ］を表
わしている。

この図から明らかなように、湿度センサ出力電圧はその
温度に強（依存しており、従って正確な相対湿度を得た
めにはその時の温度で湿度センサ出力を補正する必要が
生ずる。このための計算式％式％ ここでＲは相対湿度、Ｘは温度センサの出力値、ｙは湿
度センサの出力値、Ｚは湿度センサの出力値から得られ
る関数（ｚ＝ｆ　（ｙ））である。また、γに、１．１
１１は湿度センサを温度及び湿度を変えて実測したデー
タから最小自乗法等で近似して得られる値である。

前式を計算することにより相対湿度Ｒが求められるが、
この結果を利用してさらに絶対温度もしくはそれに準す
る値、この場合これを混合比Ａと呼び、次の式により求
める。

ここで、Ｐは気圧、ｅ８は飽和水蒸気圧である。この演
算には気圧項があるが、通常１気圧として実用上問題と
なることはないが、より正確を期すために気圧センサを
設けることにより、その出力値をこれに利用しても良い
。また飽和水蒸気圧はｅ８は温度及び気圧が判れば一義
的に決まる値である。

第５図は本発明の基本動作を説明するフローチヤードで
ある。このフローチャートは、制御部１８における動作
を説明したもので、まず初めに第５図（Ａ）で示される
処理の説明を行なう。

割込処理等で、温度と湿度とを、例えば３０分毎に１回
又は３０分間の平均値を環境センサ１９にて測定し、例
えば８時間分のデータをメモリ２１内のバッファエリア
に格納しておく。この処理では、先ずそのデータを基に
相対湿度を計算する。さらに演算により絶対湿度又はそ
れに対応する値（例えば混合比など）を計算する。その
後、相対湿度及び絶対湿度（又はそれに対応する値）の
各々に重み係数を乗じて加算する。即ち、Ｈ＝εＲ＋η
Ａ（Ｒ：相対湿度、Ａ：絶対湿度、ε、ηは係数）とし
、Ｈをそのときの湿度指標とする（ステップＳ１）、こ
れは、画像濃度が相対湿度、絶対湿度の双方の影響を受
けるからである。

次にステップＳ２で、湿度指標Ｈの計算を８時間分行な
った後に、ステップＳ３で２時間、４時間、８時間のそ
れぞれの湿度指標の平均値Ｈｚ。

Ｈ４，Ｈ，を求める。これは以下の条件判断を行なった
後、それぞれコントラスト計算時の変数となる。

まず、ステップＳ４で２時間平均値Ｈ２が予め実験的に
得られた湿度指標（Ａ）以上かどうかの判定を行い、以
上であればステップＳ５でフラグをＣ０ＮＴ１にする。

これは２時間以上高温状態が続いたと判定されることを
意味している。ステップＳ４で２時間平均値Ｈ２が温度
指標以下のときはステップＳ６に進み、現在値が（Ａ）
以上かどうかを判定する。以上であればステップＳ７に
進み、フラグをＣ０ＮＴ２にする。これは２時間低湿で
あったが、現在高温に向かいつつあることを意味してい
る。

ステップＳ６で現在値が（Ａ）以下のときはステップＳ
８に進み、同様にして８時間の平均値が予め実験的に得
られた湿度指標（Ｂ）以上かどうかを判定し、そうであ
ればステップＳ９でフラグなＣ０ＮＴ３にする。これに
より、湿度は８時間以上中温状態であると判定される。

上記の条件が満足しないときはステップＳＩＯに進み、
４時間平均値Ｈ４が（Ｂ）以上かどうかを比べ、もしそ
うならステップＳｌｌでフラグをＣ０ＮＴ４にする。こ
れで低湿から中温に向かっていると判定される。そして
それぞれ以外すなわち、４時間平均値〈（Ｂ）ならステ
ップＳ１２に進み、低湿状態としてフラグをＣ０ＮＴ５
にしてお（。

以上の処理は低湿から高温に向かう場合と、高湿から低
湿に向かう場合とで、トナーの吸湿、脱湿の速さが異る
為に行なうものである。即ち、形成される画像濃度は湿
度に比例するが、その湿度は現在の環境湿度ではな（、
トナーがどれだけ吸湿しているかで決定されると考えら
れるため、湿度の変化する経緯が重要となり、上述のよ
うな条件判断が為される。

次にステップ３１３に進み、コントラストフラグ（ＣＯ
ＮＴＩ〜５）によりコントラスト計算の変数Ｈを決定す
る。これは、例えばＣ０ＮＴ１の場合だと、高温に完全
に調湿されているため、変数日は２時間平均値Ｈ２にな
る。またＣ０ＮＴ２の場合は、低湿と高湿の中間状態で
あるから、２時間平均値Ｈ２と現在値Ｈ０の平均値（Ｈ
０＋Ｈ，）／２が変数Ｈとなる。

さらにステップＳ１４で、コントラストフラグと色情報
により、メモリ２１内のテーブルから計算式の係数をサ
ーチして読出す。計算の一般式はＶ　ｃｏＮｒ＝　ａ　
＋　−ｂ　＋　Ｈであり、ここでＨは上述の変数、ａｔ
　、ｂ＋は上述の係数である。そして、以上で得られた
係数と変数により、コントラスト電位（ｖｃｏＮＴ）を
計算する。以上を各色毎４色分に対して繰り返す（Ｓ　
１３〜５１５）。

第６図は前述の計算式から得られるコントラスト電圧Ｖ
　Ｃ０ＮＴをプロットしたものである。図で示すように
各色毎に係数を変えているため、湿度変化による濃度変
化はもちろんのこと、第４図で示したように色毎による
濃度変化の違いを吸収して補正することが可能になる。

次に第５図（Ｂ）で示される処理を説明する。

先づステップＳ２０で、通常のコピーシーケンスと同様
にドラム３を回転させ、高圧をＯＮする。

そしてグリッドバイアスを所定の値■。１にして、その
時の表面電位Ｖｏ＋を電位センサ２０により測定しメモ
リ２１に格納する（Ｓ２１）。次にレーザを点灯し、最
大光量によりドラム３を照射する。同様にしてＶＬＩを
測定格納する（Ｓ２２）。

さらにステップＳ２３でグリッドバイアスをもう１つの
所定の値Ｖ。２にしてＶＬ、を測定し、その後レーザを
オフにして■。２を測定し、各々メモリ２１に格納する
（ステップＳ２４．５２５）。

さらにステップＳ２５で、グリッドバイアスなＶＯＩ＋
　ｖＯ□と異なる所定の値■。、にしてＶ　Ｄｌを測定
し、レーザをオンしてＶＬ３を測定し、各々メモリ２１
に格納する（ステップＳ２６．５２７）。

その後、レーザ高圧をオフにする。

これにより後述の計算のための測定データが得られる。

なお、レーザのオン／オフ順序、Ｖ　６１゜Ｖ（Ｂ、Ｖ
ａｓのタイミングは、シーケンスの都合により、どのよ
うな順になっても構わない。

また第５図（Ａ）の処理と第５図（Ｂ）に示す処理とは
互いに独立しており、どちらを先に行なっても、また処
理のタイミングが同時でな（でも構わない。

次に第５図（Ｃ）で示される処理について説明する。な
お、この処理の実行順序は、必ず第５図（Ａ）、（Ｂ）
の処理を行なった後でなくてはならない。以降の説明は
第３図を参照することにより、より理解し易すいものと
なる。

先づステップＳ３０で、Ｖ　０１．　Ｖ　ＧＪ　Ｖ　０
！及び測定データＶ　Ｄｌ、　ＶＯ２，Ｖｏｓ、　ＶＬ
ＩＩ　ＶＬＳＩ　ＶＬ３からＶＤカーブ、ＶＬ左カーブ
傾斜α１．β１と（Ｃ１−β１）とＣ２，Ｃ２，（Ｃ２
−Ｃ２）を計算してお（。なお、Ｃ１，Ｃ２，β１．Ｃ
２については第３図参照。即ち、 ａｔ　＝　（ＶＯ２−Ｖｔｌｔ）　／　（ＶＤ２−Ｖａ
ｎ）β、＝　（ＶＬ２　　ＶＬｌ）　／　（ＶＤ２　　
Ｖ−１）α、　＝　（Ｖｏｓ　　Ｖｏ２）　／　（Ｖａ
ｓ　　Ｖｌｌｇ）Ｂ　ｚ　＝　（Ｖ＋、−−ＶＬ＊）　
／　（Ｖ（＋３−ＶＯ２）で表される。

次にバッファメモリ２１に格納されているカブリ取り電
圧ｖ８と第５図（Ａ）の処理で計算したコントラスト電
圧ＶＣＯＮＴを読み出す（Ｓ３１）。

ここで（Ｖ　ｓ　＋　Ｖ　Ｃ０ＮＴ）が求められるべき
（Ｖ。

ＶＬ）の値である。そこでステップＳ３２で、（Ｖ　ａ
　＋　Ｖ　Ｃ０ＮＴ）が（ＶＤ２　　ＶＬ２）より大き
いかどうかを判定する。（Ｖ　ｓ　＋　Ｖ　Ｃ０ＮＴ）
≦（Ｖ　ｏ　ｚ−Ｖ　Ｌ２）ならＣ１＋　、　Ｂ　＋　
、　Ｖｐｌ、　ＶＬＩ、　ＶＧＩとを用いてＶ。、ＶＤ
、ＤＢを求める（ステップＳ３３〜ステツプ５３５）。

また、（Ｖａ　＋　ＶＣＯＮＴ）　＞　（ＶＤ２　　Ｖ
Ｌ２）ならステップＳ３６に進み、α２．β２．ＶＤ２
゜Ｖ　Ｌ２．　Ｖ　０２を用いて、Ｖ、、Ｖｏ、ＤＢを
求める（ステップＳ３６、Ｓ３７．５３５）。

各計算式は以下のように表わされる。

Ｖｏ　＝αｗ　　（Ｖａ　　　Ｖｏｗ）＋Ｖｏｂただし
、ｋ＝１あるいは２である。

ＤＢ＝Ｖ、−Ｖ。

上述の計算でグリッドバイアス制御値（Ｖ６）及び現像
バイアスＤＣ制御値（ＤＢ）が求められた。

こうして、上述の計算を各色毎に繰り返す（ステップ５
３８）ことにより、４色分のＶ、、ＤＢが得られる。

以上の動作により決定されたグリッドバイアスＶＱ、現
像バイアスＤＢは、環境条件が考慮され、また色毎の環
境条件に対する特有の差異も考慮されているため、極め
て安定した濃度の画像を与えるものである。

なお、前述した一連の動作を定期的に実施することによ
り、環境条件がその後変動したとしても、その変化に追
従した補正を常に行なうことが可能となる。

なお、前述の説明では、環境変化に対する画像形成プロ
セスの補正を、グリッドバイアス電圧と現像バイアス電
圧を変化させることにより実施した例を挙げたが、これ
に限られるものでないことは明らかであり、原理的に現
像濃度を補正できるものであれば同様の効果を発揮でき
る。例えば、他の方法として光量を変化してこれを補正
することでも本発明の目的を達することができるもので
ある。

以上説明した様に本実施例によれば、温度・湿度等の環
境変動により画像濃度が変動することを未然に防止する
ことが可能となり、特にカラー印刷時の色バランスの再
現性（安定性）が著しく向上する効果が得られる。

また、補正方法として相対湿度と絶対湿度の相方を考慮
しているので、極めて広範囲の環境変化に対しても高精
度に画像形成条件を制御できるので、常に安定した画質
を維持できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、温度・湿度検出手
段と湿度算出手段とを設けることにより、環境条件の変
化に対応して最適に画像形成条件を設定でき、さらにま
た、この画像形成条件設定を各色それぞれの画像形成プ
ロセス毎に独立して実施することにより、環境条件の変
動に伴う記録濃度の変化を少な（して記録できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本実施例の電子写真式フルカラープリンタの要
部構成を示す説明図、 第２図は本実施例の電子写真式フルカラープリンタの全
体構成図、 第３図は本実施例における画像形成条件を説明するため
の図、 第４図は湿度に対する記録画像濃度を示す図、第５図（
Ａ）〜（Ｃ）は本実施例のカラープリンタにおける動作
を説明するフローチャート、第６図は本実施例で使用す
る計算式から得られるコントラスト電圧をプロットした
図、第７図は湿度センサの出力特性を示す図である。 図中、１・・・回転式現像器、１ａ・・・現像バイアス
電源、２Ｙ・・・イエローホッパ、２Ｍ・・・マゼンタ
ホッパ、２Ｃ・・・シアンホッパ、２８Ｋ・・・ブラッ
クホッパ、３・・・感光ドラム、４・・・帯電器、４ａ
・・・高圧電源、４ｂ・・・グリッドバイアス電源、１
８・・・制御部、１９・・・環境センサ、２０・・・電
位センサ、２１・・・メモリである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子写真方式により記録媒体に画像の記録を行う
   画像形成装置であつて、 前記画像形成装置のおかれた環境条件を検出する検出手
   段と、 前記検出手段より検出された温度及び湿度値に応じて相
   対湿度と絶対湿度を決定する算出手段と、 前記算出手段より得られた前記相対湿度と絶対湿度値に
   基づき画像形成条件を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）相対温度値と絶対温度値を記憶する記憶手段をさ
   らに備え、前記記憶手段に格納された一定期間内の相対
   湿度値と絶対湿度値に基づき前記画像形成条件を制御す
   ることを特徴とする請求項第１項に記載の画像形成装置
   。