JPH06266193A

JPH06266193A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06266193A
Application number: JP5055567A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Oda; 康弘織田; Kazuhiko Arai; 和彦新井; Kazuhiro Iwaoka; 一浩岩岡; Masayo Higashimura; 昌代東村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】感光体の感光特性の変化に拘わらず二値情報に
基づいた記録画像を良好に再現することが可能な画像形
成装置を提供する。【構成】露光エネルギがある程度までは帯電電位が減衰
せず、露光エネルギがある閾値エネルギを越えると帯電
電位が急激に減衰する感光特性を有する感光体ドラム１
と、上記閾値エネルギを挟んで露光エネルギが変化する
画像露光を行い、上記感光体ドラム１上に画像データに
基づいた静電潜像を形成するレーザービームスキャナ２
０と、上記画像露光に先立ち感光体ドラム１を均一に帯
電する一次帯電器２と、上記静電潜像を現像して顕画像
とする現像器３とを備えた画像形成装置において、静電
潜像の形成後に感光体ドラム１上の露光部及び非露光部
の帯電電位を検出する電位センサ１２を設けると共に、
この検出結果に基づいて一次帯電器２に印加する帯電バ
イアス電圧及び／又は上記現像器３に印加する現像バイ
アス電圧を制御する現像コントラスト電位制御手段１３
を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザービーム
を用いたデジタルプリンタやデジタル複写機などのよう
に、二値情報に基づいて感光体上に画像を形成する画像
形成装置に係り、詳細には、感光体の感光特性の経時変
化に拘わらず良好な画像を形成するための改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プリンタや複写機等の画像形成装置にお
いては、高速かつ高画像品質を提供できる記録方式とし
てデジタル電子写真方式が広く採用されている。そし
て、このような電子写真方式を採用した画像形成装置に
おいて中間調画像の記録を行う方式としては、従来から
網点構造や万線構造を用いた面積変調法が広く利用され
ている。この面積変調法では用紙の白色部とトナー等に
よる着色部との繰り返しで中間調画像が表現されるた
め、二値情報に基づいて画像形成が行われるデジタル方
式ではそのアルゴリズムも比較的簡易であり、また低コ
ストで構成できるといった利点を備えている。

【０００３】ところで、電子写真方式では感光体上に形
成された静電潜像を現像する方式として、二成分現像方
式及び一成分現像方式が知られている。前者の二成分現
像方式は、図１７に破線で示すように現像特性のダイナ
ミックレンジが広く、階調性に優れていることからアナ
ログ電子写真方式に多用されている。しかし、デジタル
電子写真方式では中間調画像を上記面積変調法により記
録するので、白色部と着色部とを明確に区別して記録す
ることができれば、特に階調性の優れた現像方式を採用
しなくとも中間調の記録を行うことができ、二成分現像
方式に対する要請はアナログ電子写真方式ほど高くはな
い。また、二成分現像方式は装置構成が複雑なために重
量が重くコストも嵩むこと、キャリアの寿命に伴い定期
的にメンテナンスが必要である、といった種々の欠点も
有している。

【０００４】一方、後者の一成分現像方式は、装置構成
が簡単なために重量も軽く、現像剤の交換も必要ないた
めメンテナンスが不要であるといった利点を有してい
る。しかし、一成分現像方式は図１７に実線で示すよう
に現像特性のダイナミックレンジが狭く、潜像電位の僅
かな変動によって現像濃度が大きく変化するという欠点
がある。特に、一般的に用いられているアモルファス状
態のＳｅ系感光層を有する感光体や、有機半導体を使用
した電荷発生層及び電荷輸送層からなる機能分離型の感
光体に静電潜像を形成しこれを現像すると、これらの感
光体では帯電電位が露光エネルギにおよそ相似する減衰
を示すので、露光エネルギの僅かな変動によっても現像
濃度が大きく変化してしまう。このため、二値情報を正
確に記録することができず、一成分現像方式では面積変
調法によって中間調画像を良好に再現することが困難で
あった。

【０００５】そこで、本願発明者らはこのような従来技
術の問題点に鑑み、一成分現像方式によっても中間調画
像を良好に再現することの可能なデジタル電子写真方式
の画像形成装置を以前に提案している（特願平４−２９
８１８９号）。この画像形成装置では、図１８に実線で
示すように露光エネルギがある程度までは帯電電位が減
衰せず、露光エネルギがある閾値エネルギを越えると帯
電電位が急激に減衰する感光特性を有する感光体が用い
られ、パルス幅変調されたレーザー光によって上記感光
体上に静電潜像が形成される。つまりこの提案に係る画
像形成装置では、感光体の感光特性の閾値エネルギを越
えて露光エネルギが変化しない限り、露光エネルギの僅
かな変動によっても感光体の帯電電位が変動することは
ないので、パルス幅変調されたレーザー光の露光エネル
ギの分布に対して感光体の閾値エネルギを適切に設定す
れば、感光体の帯電電位は露光部と非露光部とで完全に
二値化される。従って、一成分現像方式によっても面積
変調法で中間調画像を良好に再現することができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案に係
る感光体は、各ロット毎における製造条件の僅かな変化
や経時的な使用の繰り返しによって、その感光特性が僅
かずつではあるが変化しており、これが画像品質に大き
な影響を及ぼしていることが判明した。

【０００７】この感光特性としては先ず電荷保持特性と
残留電荷特性とがある。これらの特性は感光体の未露光
部電位及び露光部電位に夫々反映され、一様に帯電され
た感光体を露光して静電潜像を形成すると、図１９に示
すように未露光部の帯電電位及び露光部の帯電電位は各
ロット毎に僅かずつ異なったものとなる。従って、例え
ば、実線で示すロットＡの感光体の感光特性に合致する
ように潜像現像時の現像バイアス電圧を調整し、この現
像バイアス電圧のままでロットＢの感光体上に形成され
た静電潜像を現像すると、ロットＡとロットＢとでは現
像コントラスト電位（未露光部と露光部との電位差）が
異なることから現像特性が変化してしまう。その結果、
画像のカブリ、フリンジ電界によるエッジの強調、トナ
ーの過剰消費による画像濃度の不安定化等が生じ、画像
品質が悪化するという問題点があった。

【０００８】また、画像品質に大きな影響を及ぼす感光
特性としては、帯電電位が減衰する閾値エネルギが挙げ
られる。すなわち、各ロット間における製造条件の隔差
や感光層の経時的劣化により、図２０に示すように各ロ
ット毎に帯電電位の減衰が生じる閾値エネルギは異なっ
たものとなる。従って、例えば実線で示すロットＡの感
光体の閾値エネルギに対応するようにレーザー光の露光
エネルギを調整し、この露光エネルギのままでロットＢ
の感光体を露光すると、感光体の露光部に対して十分な
露光エネルギを与えることができない。図２１の実線は
このときの階調特性を示すものであるが、破線で示す理
想的な階調特性（画像信号のインプットカバレッジに対
する画像のアウトプットカバレッジの関係）に比較して
その線形性が失われている。つまり、感光特性の閾値エ
ネルギに対して適切な露光エネルギを感光体に与えない
と、画像の階調特性が不十分となり、画像品質が悪化す
るという問題点があった。

【０００９】このような感光特性の変化は、前述のよう
に各ロット毎の製造条件の隔差の他、経時的な使用に伴
う感光層の疲労によっても生じる。特に特願平４−２９
８１８９号に提案する画像形成装置では、感光特性の閾
値エネルギを露光エネルギの半分程度に設定しているの
で、感光体に静電潜像を形成する場合には、図２２に示
すように、露光部において上記閾値エネルギＥ_thの約２
倍の露光エネルギが必要となる。つまり、感光体に対し
て必要以上の過剰露光を繰り返し行うので、感光層が著
しく疲労してしまう。その結果、前述のような感光特性
の変化が早期に発生し、画像品質の悪化が著しいという
問題点があった。

【００１０】本発明はこれら問題点に鑑みなされたもの
であり、その第一の目的とするところは、露光エネルギ
がある程度までは帯電電位が減衰せず、露光エネルギが
ある閾値エネルギを越えると帯電電位が急激に減衰する
感光特性を有する感光体を用いたデジタル電子写真方式
の画像形成装置において、感光体の感光特性の変化に拘
わらず二値情報に基づいた記録画像を良好に再現するこ
とが可能な画像形成装置を提供することにある。

【００１１】また、本発明の第二の目的は、上記第一の
目的に係る画像形成装置において、その感光体の感光特
性の変化を抑え、これにより二値情報に基づいた記録画
像を良好に再現することが可能な画像形成装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以下に上記第一の目的及
び第二の目的を達成するための本発明の画像形成装置に
ついて夫々説明するが、これら画像形成装置はいずれ
も、露光エネルギがある程度までは帯電電位が減衰せ
ず、露光エネルギがある閾値エネルギを越えると帯電電
位が急激に減衰する感光特性を有する感光体と、上記閾
値エネルギを挟んで露光エネルギが変化する画像露光を
行い、上記感光体上に画像データに基づいた静電潜像を
形成する露光手段と、上記画像露光に先立ち感光体を均
一に帯電する帯電手段と、上記静電潜像を現像して顕画
像とする現像手段とを備えた画像形成装置を前提として
いる。

【００１３】先ず、上記第一の目的を達成する画像形成
装置としては、感光体の電荷保持特性及び残留電荷特性
の変化に対応するものと、感光体の閾値エネルギの変化
に対応するものとに分けることができる。すなわち、前
者に対応する画像形成装置は、上記静電潜像の形成後に
感光体上の露光部及び非露光部の帯電電位を検出する電
位検出手段を設けると共に、この検出結果に基づいて上
記帯電手段に印加する帯電バイアス電圧及び／又は上記
現像手段に印加する現像バイアス電圧を制御する現像コ
ントラスト電位制御手段を設けたものである（以下、こ
の技術的手段を第一発明と記す）。

【００１４】また、後者に対応する画像形成装置は、上
記静電潜像の形成後に感光体上の露光部及び非露光部の
帯電電位を検出する電位検出手段を設けると共に、この
検出結果に基づいて上記感光体の閾値エネルギを推定し
て上記露光手段の露光エネルギを制御する露光エネルギ
制御手段を設けたものである（以下、この技術的手段を
第二発明と記す）。

【００１５】更に、上記第二の目的を達成する画像形成
装置は、上記帯電手段と上記現像手段との間に、上記感
光体の閾値エネルギ未満の露光エネルギでこの感光体を
均一に露光する補助露光手段を設けたものである（以
下、この技術的手段を第三発明と記す）。

【００１６】また更に、これら第一乃至第三発明は夫々
を単独で用いることも可能であるが、これらの二つ乃至
全てを組み合せて使用することでもできる。その場合に
おいて、上記第二発明と第三発明とを組み合せるのであ
れば、第二発明の露光エネルギ制御手段は、電位検出手
段の検出結果に基づいて感光体の閾値エネルギを推定し
て上記露光手段及び／又は補助露光手段の露光エネルギ
を制御するものとなる。

【００１７】

【作用】上記第一発明によれば、電位検出手段で感光体
上の露光部及び非露光部の帯電電位を検出することによ
り、露光部と非露光部との電位差すなわち現像コントラ
スト電位が計測される。現像コントラスト電位制御手段
はその検出結果に基づいて帯電手段に印加する帯電バイ
アス電圧を制御し、非露光部の帯電電位を調整して上記
現像コントラスト電位を一定に保つ。また、現像コント
ラスト電位制御手段は上記検出結果に基づいて現像手段
に印加する現像バイアス電圧をも制御し、現像バイアス
電圧と露光部の帯電電位との電位差を一定に保つ。これ
により感光体の電荷保持特性及び残留電荷特性の変化に
拘わりなく、常に一定の現像特性が確保される。

【００１８】また、上記第二発明によれば、電位検出手
段が感光体上の露光部及び非露光部の帯電電位を検出
し、露光エネルギ制御手段はこの検出結果に基づいて感
光体の閾値エネルギを推定する。そして、上記露光エネ
ルギ制御手段は露光手段を制御し、推定した閾値エネル
ギを挟んで露光エネルギが変化する画像露光を行う。こ
れにより感光体の閾値エネルギの変化に拘わりなく、常
に一定の現像特性が確保される。

【００１９】更に、上記第三発明によれば、補助露光手
段が感光体の閾値エネルギ未満の露光エネルギで感光体
を均一に露光するので、感光体の露光エネルギは露光手
段による画像データに基づいた露光エネルギと補助露光
手段による均一な露光エネルギとの総和になる。このた
め、露光手段はその露光エネルギの変化幅を小さいもの
としても、閾値エネルギを挟んで露光エネルギが変化す
ることとなるので、感光体の露光エネルギの総和が小さ
くなる。これにより、感光体の過剰露光が防止される。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成
装置を詳細に説明するが、先ず上記第一乃至第三の各発
明が適用される画像形成装置の具体例について説明し、
その後に各発明の具体的実施例を説明する。

【００２１】図１は、本発明を適用したカラー複写機の
一実施例を示す概略構成図である。符号１は感光体ドラ
ムであり、この感光体ドラム１の周囲には一次帯電器
２、レーザービームスキャナ２０、イエロー・マゼンタ
・シアン・ブラック各色の現像剤を収めた４個の現像器
からなる回転式の現像器３、転写ドラム４、クリーナー
５及び除電荷露光器６が配置されている。上記転写ドラ
ム４はシート供給トレイ７から搬出された記録シートを
表面に担持して回転するものであり、符号４ａは記録シ
ート吸着用の帯電器、符号４ｂはトナー像転写用の帯電
器、符号４ｃは記録シート剥離用の帯電器、符号４ｄは
記録シート剥離爪、符号４ｅは除電荷用の帯電器であ
る。また、上記転写ドラムから剥離された記録シートの
搬送方向前方には定着器８が配置されている。

【００２２】図２は上記レーザービームスキャナ２０を
示す概略構成図であり、符号２１は半導体レーザー、符
号２２はコリメータレンズ、符号２３はポリゴンミラ
ー、符号２４はｆθレンズ、符号２５は発光時間制御回
路である。画像読み取り装置やコンピュータ等からの印
字信号に基づく階調信号は上記発光時間制御回路２５に
与えられ、発光時間制御回路２５は所謂パルス幅変調方
式によって上記半導体レーザー２１のオン／オフを行
う。そして、半導体レーザー２１の発生したレーザー光
２６は上記ポリゴンミラー２３によって主走査方向に走
査され、上記感光体ドラム１を露光する。

【００２３】このように構成された本実施例のカラー複
写機において、カラー画像は以下のようにして形成され
る。先ず、プラテン９上の原稿は原稿読取部１０で色分
解され、各々画像信号に分解される。上記感光体ドラム
１は、図１に示すように、図示しない駆動手段によって
副走査方向（矢線Ａ方向）に回転駆動され、一次帯電器
２により表面が均一に帯電される。次いで、上記感光体
ドラム１の表面には、レーザービームスキャナ２０によ
って第１色目の画像情報に応じて変調されたレーザー光
が照射され、第１色目の画像露光が行われることによ
り、感光体ドラム１上には、第１色目の静電潜像が形成
される。その後、感光体ドラム１上に形成された第１色
目の静電潜像は、回転現像器３により第１色目のトナー
で現像して可視化され、第１色目のトナー像が形成され
る。

【００２４】一方、シート供給トレイ７からは第１色目
のトナー像の形成タイミングに合して記録シートが搬出
され、搬出された記録シートは記録シート吸着用帯電器
４ａにより転写ドラム４に保持される。そして、感光体
ドラム１上に形成された第１色目のトナー像は、転写帯
電器４ａにより転写ドラム４に巻き付けられた記録シー
トに転写される。転写終後、転写ドラム４は記録シート
を保持したまま、感光体ドラム１の回転速度に同期した
速度で回転を続ける。その間に、感光体ドラム１はその
表面上に残留したトナーがクリーナー５で除去されると
共に、転写等で受けた不均一な電荷が除電荷露光器６に
よって除電され、その表面電位はおよそ０Ｖに調整され
る。そして、この後に感光体ドラム１上には、第一色目
のトナー像と同様にして第２色目のトナー像が感光体ド
ラム１上に形成される。

【００２５】この第２色目のトナー像は第１色目のトナ
ー像の転写位置に合うタイミングで転写ドラム４上の記
録シートに転写され、記録シート上には第１色目のトナ
ー像と第２色目のトナー像との合成像が形成される。以
降は、この工程が第３色目及び第４色目のトナー像につ
いて繰り返され、記録シート上には多重トナー像が完成
する。そして、第４色目のトナー像が転写された記録シ
ートは剥離用帯電器４ｃによって転写ドラム４への吸着
力を弱められ、剥離爪４ｄによって転写ドラムから剥離
される。この後、転写されたトナー像は定着器によって
記録シートへ定着され、記録シートは複写機外の排出ト
レイ１１へ排出される。

【００２６】この実施例の感光体ドラムに使用された感
光体の感光特性は図１７に示す実線のものと同じであ
り、露光エネルギがある閾値エネルギに達すると急激に
応答し、殆ど直線的に帯電電位が低下する。即ち、ある
露光エネルギを閾値としてオン／オフの動作を示すよう
になっている。比較のため、従来一般的に用いられてい
る有機半導体を利用した機能分離型の感光体の感光特性
を図１７中に破線で併記する。尚、この実施例に係る感
光体は、例えば特願昭６２−３２８４６５号に開示され
た技術によって作られる。

【００２７】以下にこの実施例に用いた感光体の主な構
成について説明する。図３に示すように、感光体ドラム
は導電性支持体３１、中間層３２及び感光層３３から構
成され、導電性支持体３１としてはアルミニウムの円筒
状のドラムを用いた。但し、これはニッケルベルト等か
らなる金属ベルトであってもよい。また、中間層３２に
は厚さ０．２μｍのメトキシメチロール化ナイロン樹脂
を用いた。更に、感光層３３は、０．１〜１．０μｍの
粒径の光導電性顔料であるフタロシアニン微粒子を主に
ポリエステルからなる熱硬化性の樹脂と溶剤を用いて混
合分散し、上記中間層３２上に塗布及び乾燥を行うこと
によって形成した。このとき、上記感光層３３の厚さは
３５μｍとした。

【００２８】また、図４に示すように、上記現像器は現
像ロール４１、層形成ブレード４２、トナー供給ロール
４３から構成されている。上記層形成ブレード４２は金
属性ブレードの先端にゴム材を接着したものであり、上
記金属性ブレードの付勢力で上記ゴム材が現像ロール４
１に圧接している。上記トナー供給ロール４３は弾性体
であり、現像ロール４１に圧接すると共に現像ロール４
１の周速度と同じになるように駆動されている。トナー
供給ロール４３から現像ロール４１に供給されたトナー
は現像ロール４１の回転に伴い層形成ブレード４２によ
って均一な薄層に形成され、同時に摩擦帯電されてその
クーロン力で現像ロール４１の表面に強く付着する。こ
の付着したトナーを現像ロール４１表面から飛翔させる
ため、現像ロール４１には直流電圧に交流電圧を重畳し
た現像バイアス電圧が現像バイアス回路４４によって印
加される。この実施例では直流電圧を３５０Ｖ、交流電
圧を２０００Ｖ、周波数を６ＫＨＺに夫々設定した。
尚、符号４５はトナーのブロッキングを防止するための
アジテータである。

【００２９】更に、この実施例で使用したトナーは、結
着樹脂としてテレフタル酸／ビスフェノールＡエチレン
オキサイド付加物／シクロヘキサンジメタノールから得
られた線状ポリエステル：１００重量％を用いる一方、
着色顔料としてマゼンタ顔料（商品名；ピグメントレッ
ド５７）：３重量％を用い、これらをエクルトルーダー
で混練した後にジェットミルで粉砕して平均粒径Ｄ₅₀＝
９．０μｍのマゼンタトナーとしたものである。また、
その使用に当たっては、得られたマゼンタトナー粒子：
１００重量％に対して疏水性シリカ微粉末（商品名；Ｒ
９７２、日本アエロジル（株）製）：１．０重量％を添
加し、これらを高速混合してから使用した。尚、トナー
平均粒径Ｄ₅₀の測定にはコールターカウンターを使用し
た。

【００３０】この実施例で用いた現像装置は所謂一成分
現像方式によるものであり、その現像特性は図１６に実
線で示すものとなる。この現像方式によれば、その現像
特性はおよそ２値的な現像特性を示し、所謂ガンマ（現
像コントラスト電位に対する現像濃度の変化率）は非常
に高く、そのダイナミックレンジ（コントラスト電位）
はおよそ１００Ｖである。

【００３１】また、この実施例ではパルス幅変調された
レーザービームによって感光体ドラム１を露光して潜像
を形成するが、そのときのビームスポット径、駆動パル
ス幅及び露光エネルギの設定については前述の特願平４
−２９８１８９号に準じているので、その詳細な説明は
省略する。また、本実施例ではレーザービームの露光エ
ネルギ分布の５０％に感光体ドラム１の閾値エネルギを
対応させた。

【００３２】次に、このようなカラー複写機に上記第一
乃至第三発明を適用するための具体的実施例について説
明する。

【００３３】◎第１実施例図５は上記第一発明の実施例を示すものである。この実
施例は一次帯電器２に印加する帯電バイアス電圧を制御
して感光体ドラム１上の現像コントラスト電位の安定化
を図る一方、未露光部の帯電電位に対する現像バイアス
電圧の適正化を図り、もって感光体ドラム１に書き込ま
れた静電潜像の現像特性の変化を防止するものである。

【００３４】図中において符号１２は感光体ドラム１の
表面電位を検出する電位センサ（電位検出手段）であ
り、レーザービームの露光位置と現像器３との間で感光
体ドラム１に近接して配設されている。また、符号１３
はマイクロコンピュータを内蔵した現像コントラスト電
位制御手段であり、上記電位センサ１２の出力信号に基
づいて現像バイアス電圧制御ユニット１４及び帯電バイ
アス電圧制御ユニット１５の出力を制御し、現像器３に
印加される現像バイアス電圧、一次帯電器２に印加され
る帯電バイアス電圧を夫々制御する。

【００３５】図６は、このような構成により実行される
現像バイアス電圧及び帯電バイアス電圧の決定モード
（以下、バイアス電圧決定モード）を示すフローチャー
トである。以下、このフローに沿って当該モードを説明
する先ず、このバイアス電圧決定モードがスタートする
と、現像器３に印加される現像バイアス電圧Ｖ_Dが初期
基準値Ｖ_D0に、一次帯電器２に印加される帯電バイアス
電圧ＶＧが初期基準値ＶＧ０になるように、現像コント
ラスト電位制御手段１３は現像バイアス電圧制御ユニッ
ト１４及び帯電バイアス電圧制御ユニット１５に対して
電圧制御信号を出力する（ステップ１）。次いで、図７
に示すように露光エネルギＥ、全点灯の条件（インプッ
トカバレッジ１００％の条件）でレーザービームスキャ
ナ２０を駆動し、基準パターン潜像を感光体ドラム１上
に形成する（ステップ２）。

【００３６】次に、その基準パターン潜像の露光部及び
未露光部の帯電電位を上記電位センサ１２で検出し、露
光部の帯電電位をＶ_L、未露光部の帯電電位をＶ_Hとして
上記現像コントラスト電位制御手段１３に読み込む（ス
テップ３）。そして、現像コントラスト電位制御手段１
３は、現像バイアス電圧Ｖ_D＝Ｖ_B＋Ｖ_L、帯電バイアス
電圧Ｖ_G＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_L＋Ｖ_G0−Ｖ_Hを演算する（ステ
ッフ４）。ここでＶ_Aは未露光部の帯電電位と現像バイ
アス電圧とが保持すべき最適電位差、Ｖ_Bは現像バイア
ス電圧と露光部の帯電電位とが保持すべき最適電位差で
あり、あらかじめ現像コントラスト電位制御手段１３の
ＲＯＭに目標値として記憶されている。

【００３７】そして、以上の演算結果に基づき現像コン
トラスト電位制御手段１３は、予め記憶していた初期基
準値Ｖ_D0及びＶ_G0を夫々演算値Ｖ_D及びＶ_Gに書き換え
（ステップ５）、このバイアス電圧決定モードは終了す
る。これにより、以降は現像バイアス電圧がＶ_D、帯電
バイアス電圧がＶ_Gとなるように、現像コントラスト電
位制御手段１３は各制御ユニット１４，１５へ電圧制御
信号を出力する。

【００３８】上記バイアス電圧決定モードは複写機の電
源投入時、または複写機動作中の定期的な調整として自
動的に実行される。これにより感光体の感光特性の変化
に拘わらず、常に一定した現像特性の画像を得ることが
できる。

【００３９】◎第２実施例図８は上記第二発明の実施例を示すものである。この実
施例ではレーザービームスキャナ２０の露光エネルギを
制御して感光体ドラム１の閾値エネルギに対する露光エ
ネルギの適正化を図り、これによって画像データの二値
情報に正確に対応した静電潜像を感光体ドラムに形成し
ようとするものである。

【００４０】図中において符号１６は感光体ドラム１の
表面電位を検出する電位センサ（電位検出手段）であ
り、レーザービームの露光位置と現像器３との間で感光
体ドラム１に近接して配設されている。また、符号１７
はマイクロコンピュータを内蔵した露光エネルギ制御手
段であり、上記電位センサ１６の出力信号に基づいてレ
ーザービームスキャナ２０に印加する電流値を制御し、
感光体ドラム１上におけるレーザービームの露光エネル
ギ制御する。

【００４１】図９は、このような構成により実行される
レーザービームスキャナ２０の露光エネルギの決定モー
ド（以下、露光エネルギ決定モード）を示すフローチャ
ートである。以下、このフローに沿って当該モードを説
明する。先ず、この露光エネルギ決定モードがスタート
すると、レーザービームスキャナ２０の露光エネルギが
初期基準値Ｅ₀となるように、露光エネルギ制御手段１
７はレーザービームスキャナ２０に対して電流制御信号
を出力する（ステップ１）。これにより、レーザービー
ムスキャナ２０は図１０（ａ）に示すように露光エネル
ギＥ₀、全点灯の条件（インプットカバレッジ１００％
の条件）で駆動され、一次帯電器２でＶ₀に帯電した感
光体ドラム１上に基準パターン潜像が形成される（ステ
ップ２）。このとき上記初期基準値Ｅ₀は、予想される
感光体ドラム１の閾値エネルギよりも小さい値である。

【００４２】次に、その基準パターン潜像の露光部の帯
電電位Ｖ_Lを上記電位センサ１６で検出し、上記露光エ
ネルギ制御手段１７に読み込む（ステップ３）。そし
て、露光エネルギ制御手段１７は、先ず検出値Ｖ_Lが第
１電位基準値Ｖ₁よりも大きいか否かを判断し（ステッ
フ４）、大きい場合はレーザービームスキャナ２０の露
光エネルギをΔＥ₁だけ増加して再度基準パターン潜像
の作成に戻る（ステップ５）。ここでＶ₁は感光体ドラ
ム１の現像コントラスト電位（Ｖ_H−Ｖ_L）をＶ_contとし
て、Ｖ₁＝３Ｖ_cont／４＋Ｖ_Lと設定した。

【００４３】一方、検出値Ｖ_Lが第１電位基準値Ｖ₁より
も小さい場合は、更に検出値Ｖ_Lが第２電位基準値Ｖ₂よ
りも小さいか否かを判断し（ステップ６）、小さい場合
はレーザービームスキャナ２０の露光エネルギをΔＥ₂
だけ減らして再度基準パターン潜像の作成に戻る（ステ
ップ７）。ここでＶ₂は感光体ドラム１の現像コントラ
スト電位（Ｖ_H−Ｖ_L）をＶ_contとして、Ｖ₂＝Ｖ_cont／
４＋Ｖ_Lと設定した。尚、ΔＥ₁及びΔＥ₂は任意の値を
適宜選択して差し支えない。

【００４４】以上のフローは検出値Ｖ_L、第１電位基準
値Ｖ₁及び第２電位基準値Ｖ₂の三者間の関係がＶ₂＜Ｖ_L
＜Ｖ₁となるまで繰り返され、この関係が成立すると、
露光エネルギ制御手段１７はその時点でのレーザービー
ムスキャナ２０の露光エネルギを制御基準値Ｅ_Cと決定
し（ステップ８）、この露光エネルギ決定モードは終了
する。

【００４５】このようにして決定された制御基準値Ｅ_C
は、図１０（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の閾値
エネルギＥ_thに合致している。従って、複写機の電源投
入時または複写機動作中の定期的な調整として自動的に
当該モードを実行することにより、感光体ドラム１の閾
値エネルギが明確となるので、上記制御基準値Ｅ_Cに基
づいてレーザービームの露光エネルギの適正化を図るこ
とができ、感光体の閾値エネルギの変動に拘わらず常に
画像データに正確に対応した静電潜像を形成することが
できる。

【００４６】◎第３実施例図１１は上記第三発明の実施例を示すものである。この
実施例ではレーザービームスキャナ２０による感光体ド
ラム１の過剰露光を防止するため、一次帯電器２とレー
ザービームスキャナ２０による露光位置との間にＬＥＤ
アレイ（補助露光手段）１８を設け、このＬＥＤアレイ
１８で感光体ドラムを均一に露光するようにした。ま
た、このときのＬＥＤアレイ１８の露光エネルギは感光
体ドラム１の閾値エネルギ未満とした。

【００４７】図１２は、レーザービームスキャナ２０の
露光エネルギＥ₁及び上記ＬＥＤアレイ１８の露光エネ
ルギＥ₂のアロケーションを感光体ドラム１の光減衰特
性と併記したグラフである。この図に基づいて本実施例
における潜像の書き込みを説明すると、先ず、感光体ド
ラム１は上記ＬＥＤアレイ１８によって露光エネルギＥ
₂で均一に露光される。このとき、露光エネルギＥ₂は感
光体ドラム１の閾値エネルギＥ_th未満なので、感光体ド
ラム１上では一切電位減衰が生じていない。

【００４８】次に、レーザービームスキャナ２０で感光
体ドラム１を露光し、画像データに応じた静電潜像を感
光体ドラム上に書き込む。このとき、本実施例ではパル
ス幅変調されたレーザービームの露光エネルギ分布の５
０％に感光体ドラム１の閾値エネルギを対応させると、
感光体ドラム１の電位減衰幅とレーザービームの駆動パ
ルス幅とが１対１で対応し、感光体ドラム１に正確な二
値情報を書き込むことができる。しかし、図１２から明
らかなように、感光体ドラム１は既に露光エネルギＥ₂
で均一に露光されているので、レーザービームの最大露
光エネルギＥ₁は感光体ドラム１の閾値エネルギＥ_thと
上記露光エネルギＥ₂との差（Ｅ_th−Ｅ₂）の２倍だけあ
れば足りることになる。

【００４９】その結果、本実施例では感光体ドラム１の
閾値エネルギをレーザービームの露光エネルギ分布の５
０％に設定しているにも拘わらず、レーザービームの露
光エネルギの分布幅Ｅ₁を狭くすることができ、感光体
ドラム１の過剰露光を防止してその感光特性の変化を効
果的に抑えることができる。

【００５０】次に、本願発明者らは上記露光エネルギＥ
₁及び露光エネルギＥ₂の好ましい関係を特定するため、
富士ゼロックス社製カラー複写機Ａ−Ｃｏｌｏｒ６３０
の改造機を用いて実際に中間調画像を形成する実験をお
こなった。実験の条件としては、感光体ドラム１のプロ
セススピードを１６０ｍｍ／ｓｅｃ、一次帯電器２によ
る感光体ドラム１の帯電電位を４００Ｖ、画像露光部電
位を５０Ｖ、現像器３の現像バイアス電圧の直流成分を
２００Ｖ、レーザービームの感光帯ドラム上のビーム径
を６３．５μｍ、画素ピッチを１２８μｍに夫々設定し
た。また、実験ではレーザービームによる露光エネルギ
Ｅ₁とＬＥＤアレイ１８による露光エネルギＥ₂との関係
を表１の如く複数設定し、各実験番号における記録画像
の階調性の特性を評価した。その評価結果を表２に示
す。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】表２から明らかなように、上記露光エネル
ギＥ₁及び露光エネルギＥ₂の関係がＥ₂／Ｅ₁≧１の場合
には、初期状態から５０００サイクル終了時に至るまで
良好な階調性の中間調画像を得ることができた。これに
対してＥ₂／Ｅ₁＜１の場合には、初期状態では良好な階
調性の中間調画像を得ることができるが、５０００サイ
クル終了後では図１３に示すように低中濃度部でのガン
マが高くなり、階調性の評価が不良となった。これは過
剰露光により感光体の感光特性が変化したためと考えら
れる。

【００５４】◎第４実施例図１４は上記第二発明及び第三発明を併せて図１のカラ
ー複写機に適用した実施例を示すものである。すなわ
ち、この実施例では上記第３実施例のＬＥＤアレイ１８
の露光エネルギを制御して感光体ドラム１の閾値エネル
ギに対する露光エネルギの適正化を図り、これによって
画像データの二値情報に正確に対応した静電潜像を感光
体ドラム１に形成しようとするものである。

【００５５】図中において符号５０は感光体ドラム１の
表面電位を検出する電位センサ（電位検出手段）であ
り、第２実施例の電位センサ１６をそのまま用いること
ができる。また、符号５１は上記電位センサ５０の出力
信号に基づいてＬＥＤアレイ１８の電圧制御ユニット５
２の出力電圧を制御する露光エネルギ制御手段であり、
やはり第２実施例の露光エネルギ制御手段１７と同様に
マイクロコンピュータを内蔵している。

【００５６】図１５は、このような構成により実行され
るＬＥＤアレイ１８の露光エネルギ決定モードを示すフ
ローチャートである。以下、このフローに沿って当該モ
ードを説明する。先ず、この露光エネルギ決定モードが
スタートすると、ＬＥＤアレイ１８の露光エネルギが初
期基準値Ｅ₃となるように、露光エネルギ制御手段５１
はＬＥＤアレイ１８の電圧制御ユニット５２に対して電
圧制御信号を出力する（ステップ１）。次いで、レーザ
ービームスキャナ２０のレーザービームにより、最大露
光エネルギＥ₄の１／２の出力、全点灯の条件（インプ
ットカバレッジ１００％の条件）で感光体ドラム１上に
基準パターン潜像を形成する（ステップ２）。このとき
Ｅ₃＋Ｅ₄／２は、図１６（ａ）に示すように、予想され
る感光体ドラム１の閾値エネルギＥ_thよりも小さい値で
ある。

【００５７】次に、その基準パターン潜像の露光部の帯
電電位Ｖ_Lを上記電位センサ５０で検出し、上記露光エ
ネルギ制御手段５１に読み込む（ステップ３）。そし
て、露光エネルギ制御手段５１は、先ず検出値Ｖ_Lが第
１電位基準値Ｖ₁よりも大きいか否かを判断し（ステッ
フ４）、大きい場合はＬＥＤアレイ１８の露光エネルギ
をΔＥ₁だけ増加して再度基準パターン潜像の作成に戻
る（ステップ５）。ここでＶ₁は、第二実施例と同様
に、感光体ドラム１の現像コントラスト電位（Ｖ_H−
Ｖ _L）をＶ_contとして、Ｖ₁＝３Ｖ_cont／４＋Ｖ_Lと設定
した。

【００５８】一方、検出値Ｖ_Lが第１電位基準値Ｖ₁より
も小さい場合は、更に検出値Ｖ_Lが第２電位基準値Ｖ₂よ
りも小さいか否かを判断し（ステップ６）、小さい場合
はＬＥＤアレイ１８の露光エネルギをΔＥ₂だけ減らし
て再度基準パターン潜像の作成に戻る（ステップ７）。
ここでＶ₂は感光体ドラム１の現像コントラスト電位
（Ｖ_H−Ｖ_L）をＶ_contとして、Ｖ₂＝Ｖ_cont／４＋Ｖ_Lと
設定した。

【００５９】以上のフローは検出値Ｖ_L、第１電位基準
値Ｖ₁及び第２電位基準値Ｖ₂の三者間の関係がＶ₂＜Ｖ_L
＜Ｖ₁となるまで繰り返され、この関係が成立すると、
露光エネルギ制御手段１７はその時点でのＬＥＤアレイ
１８の露光エネルギを制御基準値Ｅ_stnと決定し（ステ
ップ８）、当該モードは終了する。

【００６０】このようにして決定されたＬＥＤアレイ１
８の制御基準値Ｅ_stnとＥ₄／２との和（Ｅ_stn＋Ｅ₄／
２）は、図１６（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の
閾値エネルギＥ_thに合致している。従って、図１５に示
すフローに沿ってＬＥＤアレイ１８の制御基準値Ｅ_stn
を決定すれば、上記第３実施例の如く予めＬＥＤアレイ
１８で感光体ドラム１を均一に露光する場合でも、レー
ザービームの露光エネルギの分布に対して感光体ドラム
１の閾値エネルギを適切に対応させることができるの
で、感光体ドラム１の閾値エネルギの変動に拘わらず常
に画像データに正確に対応した静電潜像を形成すること
ができる。

【００６１】尚、以上の各実施例は、例えば第１実施例
と第２実施例、第１実施例と第３実施例、第１実施例と
第４実施例のように、複数の実施例を組み合せて用いる
ことも可能である。このように複数の実施例を組み合せ
て、すなわち第一乃至第三発明を組み合せて実施すれ
ば、感光体ドラム１の感光特性の変化を抑えると共に、
譬え変化が生じた場合であっても常に画像データに正確
に対応した静電潜像を感光体ドラム１上に形成すること
ができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、第一発明に係
る画像形成装置によれば、電位検出手段で検出した感光
体上の露光部及び非露光部の帯電電位に基づき、現像コ
ントラスト電位制御手段が帯電手段に印加する帯電バイ
アス電圧及び現像手段に印加する現像バイアス電圧を制
御するので、感光体の電荷保持特性及び残留電荷特性の
変化に拘わりなく常に一定の現像特性を確保することが
でき、二値情報に基づいた記録画像を良好に再現するこ
とが可能となる。

【００６３】また、第二発明に係る画像形成装置によれ
ば、電位検出手段で検出した感光体上の露光部及び非露
光部の帯電電位に基づき、露光エネルギ制御手段が感光
体の閾値エネルギを推定し、且つ、推定した閾値エネル
ギを挟んで露光エネルギが変化する画像露光が行われる
ので、感光体の閾値エネルギの変化に拘わりなく常に一
定の現像特性が確保することができ、二値情報に基づい
た記録画像を良好に再現することが可能となる。

【００６４】更に、第三発明に係る画像形成装置によれ
ば、補助露光手段で感光体を均一に露光することによ
り、画像データに基づいた露光を行う露光手段はその露
光エネルギの分布幅を小さいものとすることができるの
で、過剰露光による感光体の感光特性の変化を抑えるこ
とができ、これにより二値情報に基づいた記録画像を良
好に再現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一乃至第三発明を適用可能なカラー複写機
の共通実施例を示す概略図である。

【図２】共通実施例に係るレーザービームスキャナを
示す概略図である。

【図３】共通実施例に係る感光体ドラムの構造を示す
断面図である。

【図４】共通実施例に係る現像器の構造を示す概略図
である。

【図５】共通実施例に第一発明を適用した第１実施例
を示す概略図である。

【図６】第１実施例のバイアス電圧決定モードを示す
フローチャートである。

【図７】第１実施例における感光体ドラムの帯電電位
と露光エネルギとの関係を示すグラフである。

【図８】共通実施例に第二発明を適用した第２実施例
を示す概略図である。

【図９】第２実施例の露光エネルギ決定モードを示す
フローチャートである。

【図１０】第２実施例における感光体ドラムの帯電電
位と露光エネルギとの関係を示すグラフである。

【図１１】共通実施例に第三発明を適用した第３実施
例を示す概略図である。

【図１２】第３実施例における感光体ドラムの帯電電
位と露光エネルギとの関係を示すグラフである。

【図１３】第３実施例における画像濃度と画像信号の
インフットカバレッジとの関係を示すグラフである。

【図１４】共通実施例に第二発明及び第三発明を適用
した第４実施例を示す概略図である。

【図１５】第４実施例の露光エネルギ決定モードを示
すフローチャートである。

【図１６】第４実施例における感光体ドラムの帯電電
位と露光エネルギとの関係を示すグラフである。

【図１７】現像コントラスト電位に対する現像器の応
答特性を示すグラフである。

【図１８】本発明に用いた感光体の光応答特性を示す
グラフである。

【図１９】感光体ロット毎の光応答特性の変化を示す
グラフである。

【図２０】感光体ロット毎の閾値エネルギの変化を示
すグラフである。

【図２１】画像信号のインプットカバレッジに対する
画像濃度の特性を感光体ロット毎に示すグラフである。

【図２２】従来技術において必要とされた露光エネル
ギの分布幅を示すグラフである。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、２…一次帯電器（帯電手段、３…現
像器（現像手段）、１２，１６，５０…電位センサ（電
位検出手段）、１３…現像コントラスト電位制御手段、
１７…露光エネルギ制御手段、１８…ＬＥＤアレイ（補
助露光手段）、２０…レーザービームスキャナ（露光手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東村昌代神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光エネルギがある程度までは帯電電位
が減衰せず、露光エネルギがある閾値エネルギを越える
と帯電電位が急激に減衰する感光特性を有する感光体
と、上記閾値エネルギを挟んで露光エネルギが変化する
画像露光を行い、上記感光体上に画像データに基づいた
静電潜像を形成する露光手段と、上記画像露光に先立ち
感光体を均一に帯電する帯電手段と、上記静電潜像を現
像して顕画像とする現像手段とを備えた画像形成装置に
おいて、上記静電潜像の形成後に感光体上の露光部及び非露光部
の帯電電位を検出する電位検出手段を設けると共に、こ
の検出結果に基づいて上記帯電手段に印加する帯電バイ
アス電圧及び／又は上記現像手段に印加する現像バイア
ス電圧を制御する現像コントラスト電位制御手段を設け
たことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】露光エネルギがある程度までは帯電電位
が減衰せず、露光エネルギがある閾値エネルギを越える
と帯電電位が急激に減衰する感光特性を有する感光体
と、上記閾値エネルギを挟んで露光エネルギが変化する
画像露光を行い、上記感光体上に画像データに基づいた
静電潜像を形成する露光手段と、上記画像露光に先立ち
感光体を均一に帯電する帯電手段と、上記静電潜像を現
像して顕画像とする現像手段とを備えた画像形成装置に
おいて、上記静電潜像の形成後に感光体上の露光部及び非露光部
の帯電電位を検出する電位検出手段を設けると共に、こ
の検出結果に基づいて上記感光体の閾値エネルギを推定
して上記露光手段の露光エネルギを制御する露光エネル
ギ制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】露光エネルギがある程度までは帯電電位
が減衰せず、露光エネルギがある閾値エネルギを越える
と帯電電位が急激に減衰する感光特性を有する感光体
と、上記閾値エネルギを挟んで露光エネルギが変化する
画像露光を行い、上記感光体上に画像データに基づいた
静電潜像を形成する露光手段と、上記画像露光に先立ち
感光体を均一に帯電する帯電手段と、上記静電潜像を現
像して顕画像とする現像手段とを備えた画像形成装置に
おいて、上記帯電手段と上記現像手段との間には、上記感光体の
閾値エネルギ未満の露光エネルギでこの感光体を均一に
露光する補助露光手段を設けたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項４】請求項１記載の画像形成装置において、
上記帯電手段と上記現像手段との間には、上記感光体の
閾値エネルギ未満の露光エネルギでこの感光体を均一に
露光する補助露光手段を設けたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項５】請求項３又は４に記載の画像形成装置に
おいて、上記静電潜像の形成後に感光体上の露光部及び
非露光部の帯電電位を検出する電位検出手段を設けると
共に、この検出結果に基づいて上記感光体の閾値エネル
ギを推定して上記露光手段及び／又は補助露光手段の露
光エネルギを制御する露光エネルギ制御手段を設けたこ
とを特徴とする画像形成装置。