JPH05333648A - プロセスコントロール方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】帯電チャージャ電圧，露光量等のプロセス条件
の補正精度を向上させる。 【構成】感光体表面にくし歯状のトナー像を形成し、ト
ナー像のトナー密度と幅とからトナー濃度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トナーを用いて像形
成を行う電子写真式の画像形成装置において、最適な濃
度で像形成を行うためのプロセス条件を設定するプロセ
スコントロール方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、環境条件（温度，湿度）や、感光体，現像剤等の経
時変化が形成画像の品質（画像の濃度）に影響を与え
る。しかしながら環境条件，経時変化等によって画質が
変わってしまうのは好ましいことではなく、従来、画像
品質が安定するような制御を行っていた。

【０００３】感光体を帯電させる帯電チャージャ電圧や
現像バイアス電位等プロセス条件を一定の値に設定して
感光体上にトナー像を形成すると、常に同じ濃度のトナ
ー像が得られるはずである。しかし実際には、環境条
件、感光体，現像剤等の経時変化等により、トナー像の
濃度は変化する。このようなトナー像の濃度の変化は画
像品質に悪影響を与える。そこでトナー像の濃度（画像
品質）を安定させるために、形成されたトナー像の濃度
に基づいて帯電チャージャ電圧等のプロセス条件を適宜
設定していた。例えばプロセス条件として帯電チャージ
ャ電圧を変化させる場合であると、一定のプロセス条件
でトナー像を形成しこのトナー像の濃度が淡い場合には
帯電チャージャ電圧を高くし、トナー像の濃度が濃い場
合には帯電チャージャ電圧を低くしていた。これがプロ
セスコントロールである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来のプロセ
スコントロール方法は精度的に問題があり、しかも、非
常に濃い濃度のトナー像が形成される場合や非常に淡い
濃度のトナー像が形成される場合に画像品質の安定性が
低下してしまう問題があった。

【０００５】図９に示したように感光体の表面電位（帯
電チャージャによって帯電された後の感光表面の電位）
と、トナー濃度検出用のセンサ出力との関係が比例関係
でなく、しかも、低濃度部では感光体の表面電位がわず
かに変わっただけでセンサ出力が大きく変わってしま
い、高濃度部ではセンサ出力がほぼ飽和状態に達して感
光体の表面電位の変化を出力値から正確に求めることが
困難になる。帯電チャージャ電圧はセンサ出力（トナー
濃度）に基づいて設定され、感光体表面電位とセンサ出
力とが比例関係でないとコントロール精度が悪くなって
しまう。特に高濃度部，低濃度部では非常に精度が悪い
問題があった。従来のプロセスコントロールではコント
ロール精度をなるべく良くするために、図９においてＡ
で示した中間濃度の領域がプロセスコントロール行って
いた。しかし実際の画像形成処理時の濃度から考えると
Ａの領域よりも高い濃度領域で行うことが望ましかっ
た。

【０００６】この発明の目的は、精度良く画像濃度補正
を行えるプロセスコントロール方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、感光体表面
を帯電させる工程と、感光体表面をくし歯状に露光する
工程と、前記露光領域にトナーを付着させる工程と、前
記感光体上に付着されたトナーの濃度を検出する工程
と、検出されたトナー濃度に基づいて帯電チャージャ電
圧，露光光量等のプロセス条件を設定する工程と、を備
えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】帯電工程後に感光体表面をくし歯状に露光する
と、感光体表面にはくし歯状の潜像が形成される。この
潜像の電位状態の例を図５に示している。

【０００９】ここで、例えば感光体の表面がＶ１のレベ
ルに均一帯電されている場合とＶ２のレベルに均一帯電
されている場合とを考える。Ｖ１，Ｖ２は高電位であ
り、トナーを付着させた場合には高濃度になるとする。
すると、感光体の表面電位ではＶ２−Ｖ１のレベル差が
あるにもかかわらず、実際に感光体表面にトナーを付着
させた場合にはトナー密度があまり変わらないため検出
トナー濃度に明確な差が現れない。

【００１０】一方感光体表面をくし歯状に露光して図中
一点鎖線の状態や実線の状態にしたとすると、感光体の
表面電位は電位レベルに差があるばかりでなく、潜像の
幅事態も変わるようになる。これは表面電位が低いレベ
ルのときには単位電位あたりの光量が増加することにな
り、露光時に潜像の両端部の電位がキャンセルされるた
めであると考えられる。電位レベルのみでなく潜像の幅
も変わると、トナーを付着したときにトナー密度がほぼ
同じであってもトナー像の幅が変わるから検出トナー濃
度に明確な差が現れるようになる。

【００１１】このような状態は表面電位が低い領域から
高い領域までの全ての領域で生じ、感光体の表面電位と
検出されるトナー濃度とが対応するようになる。

【００１２】

【実施例】図２は一般的な複写機の概略構成を示した図
である。まずこの複写機の概略の構成を説明する。

【００１３】複写機本体１のほぼ中央部にはベルト状の
感光体２が２個のローラ間に張架されている。感光体２
の周囲には帯電チャージャ２１、ブランクランプ２２、
現像装置２３ａ〜２３ｄ、転写前除電ランプ２４、転写
体２５、クリーニング装置２６、除電ランプ２７が以上
の順に配置されている。帯電チャージャ２１はコロナ放
電を発生することにより感光体２表面を帯電させるもの
で、チャージャ線への印加電圧を変えることにより感光
体２の帯電電位が調節される。ブランクランプ２２は感
光体２の軸方向に沿って並べられた複数のＬＥＤを備え
ている。ブランクランプ２２は帯電チャージャ２１によ
って帯電された後の感光体２を部分的に露光し、感光体
２表面の電荷を部分的にキャンセルする。現像装置２３
ａ〜２３ｄにはトナーが収納されている。現像装置２３
ａにはイエローのトナー、現像装置２３ｂにはマゼンタ
のトナー、現像装置２３ｃにはシアンのトナー、現像装
置２３ｄにはブラックのトナーがそれぞれ収納されてい
る。現像装置２３ａ〜２３ｄは感光体２表面の電荷に対
して静電的にトナーを付着させてトナー像を形成させ
る。転写前除電ランプ２４はトナー像の形成後、感光体
２を露光することによって感光体２の表面電荷を除電す
る。これによって感光体２上のトナー像は感光体２から
離れ易くなり、転写体２５に対して効率良く転写され
る。クリーニング装置２６は転写体２５へのトナー像転
写後に感光体２上に残留したトナーを回収，除去する。
除電ランプ２７は感光体２表面の残留電位を除電する。

【００１４】転写体２５は３個のローラ間に張架された
誘電体シートからなる。転写体２５は、感光体２の周速
度と同速度で回転される。転写体２５には感光体２が当
接されてその当接位置に１次転写ローラ２５ａが配設さ
れている一次転写ローラ２５ａは感光体２上に形成され
たトナー像を転写体２５に転写させる。転写体２５の周
囲には一次転写ローラ２５ａの他に、ガンマセンサ２５
ｂ、二次転写ローラ２５ｃ、クリーニング装置２５ｄが
配置されている。一次転写ローラ２５ａは上記したよう
に感光体２上のトナー像を転写体２５に転写する。そし
て二次転写ローラ２５ｃは転写体２５上のトナー像を用
紙に転写する。クリーニング装置２５ｄは転写体２５上
の残留トナーを除去する。なおガンマセンサ２５ｂは後
述するテストモード時に転写体２５上に形成されるトナ
ーパッチのトナー濃度を検出するものである。ガンマセ
ンサ２５ｂは反射型の光センサであり、転写体２５上の
トナーの濃度を検出する。

【００１５】複写機本体１内の上面には原稿台６１が設
けられている。原稿台６１の下方には、光源６ａ，６
ｂ、ミラー６ｃ〜６ｇ、色分解フィルタ６ｈ、レンズ６
ｉを含む光学系６が設けられている。光学系６は、複写
プロセス時に原稿体６１上の原稿を走査して原稿の反射
光を感光体２上に導く（図中一点鎖線）。複写機本体１
の右側面部には用紙カセット３ａ，３ｂ、手差しトレイ
３ｃを含む給紙部３が設けられている。用紙カセット３
ａまたは３ｂあるいは手差しトレイ３ｃのいずれかに収
納されている用紙は、転写体２５の二次転写ローラ２５
ｃの位置へ給送される。この用紙に転写体２５上のトナ
ー像が転写される。複写機本体１内の左側部には定着装
置４が設けられている。定着装置はヒータを内包するロ
ーラ（上定着ローラ）４ａと上定着ローラ４ａに圧接す
る下定着ローラ４ｂとを備えている。複写機本体１の左
側面には排紙トレイ５が設けられている。

【００１６】通常の複写プロセスを簡単に説明する。通
常の複写プロセスはまず、感光体２が帯電チャージャ２
１によって帯電され、この感光体２に光学系６によって
原稿反射光が導かれる。すると感光体２上には静電潜像
が形成される。このとき、原稿反射光が照射された領域
の外側（画像領域外）はブランクランプ２２によって露
光され、表面電荷がキャンセルされる。前記静電潜像に
は現像装置２３ａ〜２３ｄのいずれかによってトナーが
付着され、トナー像が形成される。このようにして形成
されたこのトナー像は一次転写ローラ２５ａによって転
写体２５に転写される。さらに転写体２５上のトナー像
は二次転写ローラ２５ｃによって、給紙部３から給紙さ
れてきた用紙に転写される。この用紙は定着装置４に送
られて定着処理された後、排紙トレイ５に排出される。

【００１７】上記の通常の複写プロセスはプリントスイ
ッチを操作することによって行われる。一方長時間複写
プロセスが行われなかったときにはテストモードに入る
ようになっている。複写機の電源がオンされたときや、
電源オン中でも複写プロセスが行われなかったときであ
る。テストモードはプロセス条件（帯電電圧，露光電
圧，現像バイアス電圧等）を設定（変更）するためのモ
ードである。テストモードにより感光体の劣化状態，露
光用光源の劣化状態，現像剤の劣化状態等に応じたプロ
セス条件が設定され、常に安定した品質（濃度）の画像
を得ることができるようになる。テストモードが設定さ
れたときには感光体２上にトナー濃度検出用のテストパ
ッチ（トナー像）が形成され、このテストパッチが転写
体２５に転写される。そして、該テストパッチのトナー
濃度が転写体２５に対向配置されているガンマセンサ２
５ｂにより検出され、検出されたトナー濃度に基づいて
プロセス条件が設定される（プロセスコントロール）。
なお、テストパッチは用紙に転写されることなく、クリ
ーニング装置２５ｄによって回収される。

【００１８】テストモード時の動作を帯電電位のコント
ロールを例に説明する。

【００１９】図３は感光体２上にテストパッチを形成す
るための構成を示した図である。ブランクランプ２２は
前記したように感光体２の軸方向に沿って複数のＬＥＤ
を並べたものである。ブランクランプ２２と感光体２と
の間にはスクリーンスリット２２ａが設けられている。
スクリーンスリット２２ａは、ブランクランプ２２の前
面に設けられた板状体に、感光体２の周面方向に沿って
複数のスリット２２ｂを形成したものである。スクリー
ンスリット２２ａは、ブランクランプ２２の前面部から
退避可能に設けられており、図中実線の位置または破線
の位置に移動する。ブランクランプ２２が実線の位置に
あるときには、ブランクランプ２２の光はスリット２２
ｂの部分だけ感光体を露光する。すなわち感光体２はく
し歯状に露光される。またブランクランプ２２が破線の
位置にあるときには、ブランクランプ２２の光は感光体
２の表面を均一に露光する。ブランクランプ２２および
スクリーンスリット２２ａを制御することによって図４
に示したように感光体の表面に電荷を形成することがで
きる。図４は感光体２を切り開いた状態を示しており、
図中長手方向は感光体２の周面方向を示している。図中
ハッチングで示した領域２ａ，２ｂ，２ｃはブランクラ
ンプ２２の位置を通過後に電荷が載っている領域を示し
ている。したがってハッチング以外の領域がブランクラ
ンプ２２によって露光された領域である。領域２ａ，２
ｂ，２ｃにトナーが付着されテストパッチが形成され
る。

【００２０】ここで領域２ａ，２ｂ，２ｃの表面電位状
態を説明する。例えば、上記の領域２ａ，２ｂ，２ｃの
表面電位がそれぞれ、２ａ＝５６０Ｖ、２ｂ＝５８０
Ｖ、２ｃ＝５４０Ｖに帯電されている場合、各テストパ
ッチの電位状態は図５のようになっている。図中実線は
領域２ａの電位、一点鎖線は領域２ｂの電位、二点鎖線
は領域２ｃの電位を示している。図からわかるようにテ
ストパッチの潜像電荷（スリット露光された後に残って
いる電荷）の幅は露光前の感光体表面電位によって変化
し、表面電位が低いほど狭くなる。これは表面電位が低
くなると単位電位あたりの光量が増加して潜像形成時に
潜像のエッジ部の電荷キャンセル量が変化するためであ
ると考えられる。このようにして表面電位に応じてテス
トパッチの潜像電荷部分の幅が変化する。

【００２１】上記の２ａ，２ｂ，２ｃの領域の潜像電荷
にトナーが付着される。このトナー像がテストパッチで
ある（以下テストパッチを２ａ，２ｂ，２ｃと示す）。
テストパッチ２ａ，２ｂ，２ｃは転写体２５に転写さ
れ、該テストパッチ２ａ，２ｂ，２ｃの濃度がガンマセ
ンサ２５ｂによって検出される。ガンマセンサ２５ｂは
転写体の軸方向に沿って設けられたラインセンサからな
る。上記したように２ａ，２ｂ，２ｃの幅は感光体の表
面電位に応じて変わり、表面電位か高いほど広くなる。
この結果、図６に示したように、感光体の表面電位が低
い領域から高い領域までの広い範囲で、感光体の表面電
位と（実際のトナー付着量）とセンサ出力とが比例する
ようになり、感光体表面電位レベルが高い状態でも正確
な検知を行うことができるようになる。このようにして
トナー濃度が高い場合でも低い場合であっても感光体上
のトナー付着量を正確に検出できるようになる。このよ
うにして検出されたトナー濃度に基づいて帯電チャージ
ャの電圧が設定される。すなわち検出されるトナー濃度
が一定値になるように帯電チャージャの電圧を設定す
る。帯電チャージャの電圧が高くなるようにするとトナ
ー濃度が高くなり、帯電チャージャの電圧が低くなるよ
うにするとトナー濃度が低くなる。複写機本体の制御部
には標準のトナー濃度が記憶されており、テストパッチ
の濃度とこの標準トナー濃度とが比較される。そして標
準トナー濃度と近似する濃度のテストパッチが得られた
ときの帯電チャージャ電圧がプロセス条件（複写処理時
の電圧）として設定される。

【００２２】上記のようにテストパッチのトナー濃度に
基づいて帯電チャージャの電圧がコントロールされる。
通常複写機においては帯電チャージャの電圧を変えると
き、原稿の露光用光源６ａ，６ｂの露光量も変化させ
る。光源６ａ，６ｂの露光量は帯電チャージャの電圧に
基づいて設定され、その関係は例えば図７に示したもの
になる。このようにして帯電チャージャ電圧，露光量等
のプロセス条件を設定する。なお現像バイアス電圧，転
写電圧等も変えるようにしてもよい。

【００２３】図８は複写機の制御部のブロック図であ
る。

【００２４】全体の制御はＣＰＵ４０によってなされ、
その処理プログラムは予めＲＡＭ４１に記憶されてい
る。ＣＰＵ４０にはＩ／Ｏ４５を介して定着装置４の温
度が入力され、また、Ｉ／Ｏ４７を介してガンマセンサ
２５ｂの検出結果が入力される。ガンマセンサ２５ｂは
テストパッチのトナー像の濃度を検出する。ＣＰＵ４０
はトナー濃度を受け付け、その値に基づいて帯電チャー
ジャの２１の電圧や原稿露光用の光源６ａ，６ｂの光量
を制御する。ＣＰＵ４０にはＩ／Ｏ４６を介して帯電チ
ャージャ２１の電圧制御部４８や、光源６ａ，６ｂの制
御部４９が接続されている。ＲＡＭ４２には標準トナー
濃度Ｓ０や、帯電チャージャの電圧と露光量との関係
（図７に示した関係）を示すテーブル等が記憶されてい
る。なお標準トナー濃度Ｓ０は、感光体および現像剤の
使用初期時に、像形成モード時のプロセス条件として帯
電チャージャ電圧（ＶＤ）を５００Ｖに設定してテスト
パッチを形成したときにガンマセンサ２５ｂによって検
出されるトナー濃度である。

【００２５】図１はプロセス条件（帯電チャージャ電圧
および露光量）を設定する処理手順を示したフローチャ
ートである。

【００２６】複写機本体の電源が投入されるとｎ１にて
メモリの初期化や予備動作処理等を行うとともに定着装
置４のウォームアップ（温度上昇）を開始する。定着装
置４の温度Ｔが７０℃以下であれば、未使用状態で長時
間放置されたとしてｎ３に進んで帯電チャージャ電圧等
を設定するテストモードに進む。

【００２７】まずｎ３にて３種類の帯電チャージャ電圧
ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３が設定される。ＶＤ１には現在
設定されている帯電チャージャ電圧が設定され、ＶＤ２
にはＶＤ１より若干高い帯電チャージャ電圧が設定さ
れ、さらにＶＤ３にはＶＤ１より若干低い帯電チャージ
ャ電圧が設定される。具体的には例えば、ＶＤ１＝５０
０Ｖ、ＶＤ２＝５２０Ｖ、ＶＤ３＝４８０Ｖが設定され
る。このようにな条件で３種類のテストパッチ２ａ，２
ｂ，２ｃを感光体２上に形成し、転写体２５に転写した
後各テストパッチの濃度をガンマセンサ２５ｂで読み込
む（ｎ４）。ここでテストパッチ２ａのトナー濃度をＳ
１、テストパッチ２ｂのトナー濃度をＳ２、テストパッ
チ２ｃのトナー濃度をＳ３とする。トナー濃度Ｓ１〜Ｓ
３はそれぞれ標準トナー濃度Ｓ０と比較される（ｎ５〜
ｎ７）。そしてＳ１〜Ｓ３のうち標準トナー濃度Ｓ０と
近似する値のトナー像が得られた帯電チャージャ電圧が
画像形成モード時の帯電チャージャ電圧として設定する
（ｎ８〜ｎ１０）。

【００２８】上記のようにＳ１〜Ｓ３のトナー濃度のう
ちのいずれかが標準トナー濃度Ｓ０と近似している場合
にはそのときの帯電チャージャ電圧が複写処理時の帯電
チャージャ電圧として設定される。しかし、いずれのト
ナー濃度も標準トナー濃度Ｓ０から大きくずれている場
合には帯電チャージャ電圧が再設定されて再度トナー濃
度の検出処理が行われる。再設定される帯電チャージャ
電圧はＳ１〜Ｓ３のトナー濃度の状態に基づいて設定さ
れる。トナー濃度Ｓ１〜Ｓ３は濃い順にＳ２，Ｓ１，Ｓ
３である。そこで例えば、テストパッチ２ｂの濃度Ｓ２
が標準トナー濃度Ｓ０に比してまだ淡すぎる場合にはテ
ストパッチ２ｂの帯電チャージャ電圧ＶＤ２よりもさら
に高い電圧を設定してテストパッチを形成させる。例え
ば、ＶＤ１′＝５６０Ｖ、ＶＤ２′＝５８０Ｖ、ＶＤ
３′＝５４０Ｖに設定される。また、テストパッチ２ｃ
の濃度Ｓ３が標準トナー濃度Ｓ０に比して濃すぎる場合
にはテストパッチ２ｃの帯電チャージャ電圧ＶＤ３より
もさらに低い電圧を設定してテストパッチを形成させ
る。例えば、ＶＤ１″＝４４０Ｖ、ＶＤ２″＝４６０
Ｖ、ＶＤ３″＝４２０Ｖに設定される。

【００２９】このようにして再設定された帯電チャージ
ャ電圧によりテストパッチ２ａ〜２ｃが形成され、その
トナー濃度Ｓ１〜Ｓ３が検出される。そして検出された
トナー濃度のうち標準トナー濃度Ｓ０と近似しているト
ナー濃度になったテストパッチの帯電チャージャ電圧を
複写処理を行うときの帯電チャージャ電圧として設定す
る（ｎ４〜ｎ１４）。このようにして設定された帯電チ
ャージャ電圧に応じて原稿露光用光源の露光量を設定す
る（ｎ１５）。

【００３０】以上のように設定された帯電チャージャ電
圧，露光量に基づいて複写プロセスが実行される（ｎ１
６〜ｎ１９）。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、帯電チャージャ電
圧，原稿露光量等のプロセス条件を設定するときに試験
的に形成されるトナー像（テストパッチ）がくし歯状に
なり、付着したトナーの密度と幅とからトナー像の濃度
が求められる。このため、密度からのみトナー像を求め
る方法に比して検出精度が向上し、特に、低濃度領域，
高濃度領域での検出精度が良くなって実際に画像を形成
する濃度領域でテスト用のトナー像を形成して画像の濃
度状態をテストすることができる。したがってプロセス
コントロールの精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロセス条件の設定手順例を示したフローチャ
ート

【図２】複写機の概略構成を示した図

【図３】ブランクランプ部の構成を示した図

【図４】テストパッチの例を示した図

【図５】テストパッチ部の感光体表面電圧状態例を示し
た図

【図６】トナーパッチの感光体表面電位とセンサ出力と
の関係を示した図

【図７】帯電電圧補正量と露光補正量との関係を示した
図

【図８】複写機の制御部の部分ブロック図

【図９】従来の構成におけるトナーパッチの感光体表面
電位とセンサ出力との関係を示した図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体表面を帯電させる工程と、 感光体表面をくし歯状に露光する工程と、 前記露光領域にトナーを付着させる工程と、 前記感光体上に付着されたトナーの濃度を検出する工程
   と、 検出されたトナー濃度に基づいて帯電チャージャ電圧，
   露光光量等のプロセス条件を設定する工程と、 を備えたプロセスコントロール方法。