JPH0736312A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基準パッチのレーザによる書込条件をいつ
も一定にして画像濃度コントロールの安定化を図る。
原稿濃度を種々のコピー濃度でコピーする際にも基準パ
ッチ潜像形成条件を常に一定にする。 【構成】 レーザを用い感光体ドラム上に基準パッチを
形成してプロセス条件を制御するのに、基準パッチ潜
像の形成をレーザのパワーコントロール後に行う。基
準パッチ潜像の露光条件とコピー画像部の露光補正とを
独立にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に係わり、
詳しくはレーザ出力によって感光体上に静電潜像を形成
する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アナログ方式の画像形成装置では、原稿
載置台の近傍に標準の濃度をもった標準票板を設けて像
露光を行い、感光体上に原稿像とともに標準票板の潜像
を形成し、現像によって得られた標準票板の現像像（ト
ナー像）についてその反射濃度を発光素子と受光素子か
ら成るフォトセンサを用いて検出し、この検出値を基準
値と対比することによって、感光体の帯電量や感光体へ
の照射光量、あるいは現像手段に印加するバイアス値、
更にまた現像手段へのトナー補給の制御等画像形成条件
を制御することがなされている。

【０００３】一方、レーザビームによる露光装置を備え
た静電方式の画像形成装置においても、画像形成条件を
制御するために、感光体上にレーザ露光によって前記の
標準票板に該当する例えば20×20mmの範囲について基準
となる基準パッチ潜像を形成し、該基準パッチ潜像を現
像して現像像とし、基準パッチ現像像の反射濃度を検知
することがなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザダイオードを用
いたレーザ光学系には、ＡＰＣ（オートパワーコントロ
ール）とも呼ばれるレーザ出力を制御する光量制御手段
が設けられていて、画像形成に先だってレーザ出力制御
がなされていた。しかし前記の標準票板に該当するレー
ザ露光による基準パッチ潜像の形成は、画像形成装置の
電源をＯＮした時点や、所定枚数例えば500枚画像形成
がなされる毎に行われ、画像形成条件の制御がなされて
いて、レーザ書込条件を一定にすることについては特に
配慮がなされていなかった。本発明の第１の目的は、前
記の基準パッチ潜像形成時のレーザ書込条件を常に一定
にし、画像濃度コントロールの安定化を図ることにあ
る。

【０００５】またデジタル複写機においては、コピー画
像の濃度をより濃くまたはより淡くする場合、レーザ書
込部に補正をかけることが知られている。（例えば特開
平1-197773号参照）感光体上の前記の基準パッチ潜像部
分を現像し、その濃度を検知してその出力により画像形
成条件を制御する場合、基準パッチ潜像の形成時に上記
のような書込補正が行われると、制御すべき画像形成条
件が不安定となり、安定した画像形成が行われないこと
となる。本発明の第２の目的は原稿濃度を種々のコピー
濃度でコピーする際にも基準パッチ潜像部分の潜像形成
条件を常に一定にして、画像濃度コントロールの安定化
を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
レーザ光学系による潜像形成手段と、レーザ出力を制御
する光量制御手段とを有し、感光体上の非画像部に基準
濃度の潜像、現像像を形成した後、該感光体上の基準現
像像の濃度を検知することにより、少なくとも１つの画
像形成条件を制御する手段を有する画像形成装置におい
て、前記基準濃度の潜像形成を光量制御手段を動作させ
た後に実行することを特徴とする画像形成装置によって
達成される。

【０００７】また本発明の第２の目的は、書込補正部を
有し、感光体上に基準潜像を形成し、その潜像を現像
後、現像された感光体上の画像濃度を検知する濃度検出
手段の出力により少なくとも１つの画像形成条件を制御
する画像形成装置において、作像する基準潜像の露光条
件をコピー画像に対する書込補正と独立に制御すること
を特徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００８】

【実施例】本発明の説明に先だって本発明の画像成形装
置に共通する装置の構造とその作用を図１によって説明
する。

【０００９】前記装置は画像読取り部10、レーザ書込部
20、画像形成部30と給紙部40とから構成される。

【００１０】原稿台に載置される原稿Ｄの画像は、画像
読取り部10の照明ランプ11Ａとミラー11Ｂを備える第１
ミラーユニット11の実線から破線にて示す位置への平行
移動と、対向する一対のミラー12Ａを備える第２ミラー
ユニット12の前記第１ミラーユニット11に対する1/2の
速度の追従移動とにより露光走査されて、その画像は投
影レンズ13を介して撮像素子14に結像され、光電変換さ
れた電気信号は図示しない画像処理部での画像処理を経
て画像信号としてメモリに一旦格納される。

【００１１】次いで前記の画像信号がレーザ書込部20に
入力されると、半導体レーザで発生されたレーザビーム
は駆動モータ21により回転されるポリゴンミラー22によ
り回転走査される。図２は前記レーザ書込部20の走査光
学系を平面図にて示したもので、光軸を直交するよう配
置された一組のレーザユニットＵ１とＵ２から発生され
る半導体レーザの２本のビームは、調整プリズムＰ１と
Ｐ２によりそれぞれ主走査と副走査の各位置合わせを行
い、合成プリズムＰ３により方向を一致させた上でシリ
ンドリカルレンズ27を経て矢示方向に回転するポリゴン
ミラー22の回転面に投射される。

【００１２】投射された２本のレーザビームはポリゴン
ミラー22の回転面の移動により反射し走査されて、fθ
レンズならびにシリンドリカルレンズ28を経て予め帯電
器31により一定電位の電荷を印加されている感光体ドラ
ム32の感光面を走査露光することによって原稿画像の静
電潜像が形成される。従ってレーザビームによる主走査
と感光体ドラム32の回転に伴う副走査とにより感光体ド
ラム32の周面上に原稿画像の静電潜像が、またときには
基準パッチ潜像が形成されて行く。この潜像は現像器33
の現像スリーブ33Ａの担持するトナーによって反転現像
されてトナー画像とされる。

【００１３】なお、レーザユニットＵ１とＵ２には、そ
れぞれレーザ光発生部の背面側にレーザ出力を制御する
光量制御手段（ＡＰＣ）が設けられていて、画像形成に
先だって極く短時間試験的に発光し、レーザの出力制御
が行われる。

【００１４】一方給紙部40に装填される各給紙カセット
41からは指定のサイズの転写紙Ｐが、収納する給紙カセ
ット41の搬出ローラ41Ａの作動により搬出され、搬送ロ
ーラ43を介して画像の転写部に向け給紙される。

【００１５】給紙された転写紙Ｐはレジストローラ44に
より前述した感光体ドラム32の周面上のトナー画像にタ
イミングを調整された上で同期して転写部へと給送さ
れ、転写器34により帯電されてトナー像を転写される。

【００１６】なお感光体ドラム32上に形成された基準パ
ッチ現像像は転写されることなく転写部を通過し、約45
°の入射角をもって照射する900nmの波長出力の発光ダ
イオード50ａと、約45°の反射角をもって受光するフォ
トトランジスタ50ｂとのフォトセンサよりなる画像濃度
検知センサ50によって基準パッチ現像像の反射濃度の検
知がなされ、検知結果に基づいて画像形成条件の制御が
なされる。

【００１７】また、トナー像の転写がなされた転写紙Ｐ
は分離器35の除電作用により感光体ドラム32の周面より
分離し、搬送ベルト36を経て定着器37に搬送され、上ロ
ーラ37Ａと下ローラ37Ｂとの挟着と加熱によりトナーを
溶着したのち搬送ローラ38を介して定着器37より排出さ
れる。

【００１８】排出された転写紙Ｐは排紙ローラ45を経て
トレイ50′の上に排紙される。

【００１９】一方転写紙Ｐを分離した感光体ドラム32
は、クリーニング装置39において圧接するブレード39Ａ
により残留トナーを除去、清掃したのち再び帯電器31に
より電荷の付与を受けて次なる画像形成のプロセスに入
る。

【００２０】以上説明した画像形成装置で、実施例では
感光体ドラム32は−帯電がなされるＯＰＣ感光体を塗布
した直径80mmのドラムで、画像形成時には線速度280mm
／secで回転する。感光体上に帯電を行う帯電器31はグ
リッド付のスコロトロン帯電器で、感光面を−700Ｖの
帯電電位に一様帯電を行う。レーザ書込部20の潜像形成
を行う半導体レーザは出力波長が780nmで５ｍＷ出力の
レーザで、８Bit(φφ〜255)の256階調のレベルにパル
ス幅変調を可能としている。現像剤にはポリエステル系
で重量平均粒径8.5μmのトナーと、フェライトに樹脂コ
ーティングを施した重量平均粒径60μmのキャリアから
成る２成分現像剤が用いられ、現像器33の現像スリーブ
33Ａはφ40mmで300rpmの回転数をもって回転し、現像ス
リーブ33Ａと感光体ドラム32との間には−600Ｖの現像
バイアスが印加され、500μmの現像間隙をもって潜像部
分の反転現像が行われる。

【００２１】（実施例１）本発明の第１発明は、上記の
画像形成装置において、基準パッチ潜像の形成をレーザ
出力を制御する光量制御手段（ＡＰＣ）を動作させたの
ちに実行するようにしたもので、図３には従来と対比し
て、画像形成と画像形成条件の制御（図示したものはト
ナー補給制御）のプロセスをブロック図で示している。
即ち、従来はＡＰＣは原稿像用のレーザ露光に先立って
行っていたのを、本発明においては基準パッチ潜像形成
に先立って行うようにしている。

【００２２】図４はレーザダイオード（Ｌ・Ｄ）を用い
た半導体レーザの出力特性を示したもので、温度によっ
て出力が変化することを示している。図から明らかなよ
うに、半導体レーザを使用する上で光量制御を行うこと
が必要で、本実施例では半導体レーザの出力をフォトセ
ンサでモニタし、駆動電流を制御する方法をＡＰＣとし
て採用している。Ｔ_C＝ｔ₁(20℃)で図示のような出力が
得られるレーザダイオードをレーザ書込部20として用
い、20℃の環境でレーザ露光を行うと、−700Ｖに一様
帯電した感光体ドラム32は図５に示すような露光電位が
得られた。即ちＡＰＣ制御を行った場合は、コピー数に
関係なく露光電位は一定（−100Ｖ）に保持されたが、
ＡＰＣ制御がなされない場合は、コピー数の増加ととも
にレーザ出力は逓減し、露光電位は変動する。

【００２３】図５に示した露光電位に対し現像器33によ
って現像を行い、画像濃度検知センサ50によって反射濃
度の検知を行い、公知の制御手段を用いて画像濃度制御
を行うと図６に示すような結果が得られた。即ち５％を
適当とする制御トナー濃度は、ＡＰＣ制御がなされた場
合はその適当とするトナー濃度がコピー数に関係なく一
定に保持されたが、ＡＰＣ制御がなされない場合は、コ
ピー数の増加に伴いトナー濃度も増加し、700枚を超す
コピー数からはカブリやトナー飛散が生じるようになっ
た。

【００２４】このことからＡＰＣ制御を行わないで基準
パッチ潜像を形成してもレーザダイオードの温度特性に
伴って基準パッチ潜像の露光電位が安定せず、結果とし
て画像濃度検知センサ50によるトナー濃度制御が不安定
になる。それに対しＡＰＣ制御を実施した後に基準パッ
チ潜像を作成すれば露光電位は安定し、結果としてトナ
ー濃度制御も安定に動作し、カブリやトナー飛散等の発
生を防止することができる。

【００２５】本発明は上記の通常の基準パッチ潜像形成
による画像形成条件の制御に限定されるものではなく、
低濃度から高濃度にわたる複数の基準パッチ潜像を作成
し、階調情報もあわせて制御するような場合においても
この潜像作成に先だってＡＰＣ制御を実施することによ
り常に潜像形成条件が安定した制御が可能となる。

【００２６】（実施例２）本発明の第２発明は、前記の
画像形成装置において、基準パッチ潜像形成の露光条件
をコピー画像に対する書込補正と独立に制御するように
したものである。

【００２７】図８は原稿濃度（Ｏ・Ｄ）とコピー濃度
（Ｃ・Ｄ）の一般的な関係を示す図である。図８でに
おいてはＣＣＤが読取った原稿の輝度信号を輝度-濃度
変換により濃度レベルに変換する。においてはの濃
度レベルをどのような濃さでコピーするかを設定するガ
ンマ補正で、このガンマ補正によって出力濃度レベルが
決まる。においてはの設定された出力濃度レベルに
対応したプリンタのガンマ特性で、このプリンタのガン
マ特性は感光体の帯電電位や現像バイアスなどで決まる
特性である。においては結果として得られる原稿濃度
（Ｏ・Ｄ）とコピー濃度（Ｃ・Ｄ）の関係を示してい
る。

【００２８】図９は入力濃度レベルと感光体上での潜像
電位の関係を示す図である。図９でにおいては入力濃
度レベルをどのような濃さでコピーするかを設定するガ
ンマ補正で、このガンマ補正によって出力濃度が決ま
る。においてはで設定された出力濃度を、レーザ書
込の変調レベル（φφ〜255）のどのレベルに割当てる
かを決めるレーザ書込補正カーブがあって、このレーザ
書込補正カーブによって書込レベルが決定する。にお
いてはレーザの書込レベル（φφ〜255）に対する感光
体の潜像電位が決まって来る。においては、入力濃度
との結果として得られる感光体の潜像電位の関係が
示される。図９においてはのレーザ書込補正カーブの
設定（(Ａ)，(Ｂ)）によって感光体の潜像電位が異って
来ることを示している。

【００２９】基準パッチ現像像によって画像濃度制御を
行う制御方式は、感光体ドラム上に作成した基準パッチ
の現像像のトナー濃度を、発光-受光素子から成る画像
濃度検知センサを用いて検知し、例えばトナー補給を制
御し、感光体ドラム上でのトナー付着量の安定化を図る
ものであるが、この制御方式は感光体の電位変動や現像
剤の特性変化等の要因を総て吸収した形で感光体上のト
ナー付着量を一定に維持できる優れた制御方法である。
しかしその一面、各種プロセス因子の変動分をすべてト
ナー濃度で補うこととなる。従って感光体上の付着トナ
ー量が少ない場合には、トナー濃度を高くする方向で制
御が行われるため、トナー帯電量の低下による画像カブ
リやトナー飛散等の問題が生じる危険性が常にある。ま
た感光体上のトナー付着量が多い場合には、トナー濃度
を下げる方向の制御が行われるため、アウトプットのコ
ピー画像濃度は薄くなる。

【００３０】図９の説明にあるように、コピー濃度を変
えることを目的として、レーザ書込補正を行うと、画像
濃度制御用基準パッチにも補正がかかって、トナー濃度
上昇又は低下の不具合が発生してしまう。これは感光体
や現像剤などの特性は変化していないにも拘らず、基準
パッチ作成時にあたかも感光体特性が変化したような潜
像を形成したためである。

【００３１】本発明は基準パッチ作成時のレーザ書込条
件をコピー画像に対する書込補正と独立に行い、コピー
画像濃度を変更するように書込補正を行った場合にも基
準パッチは常に同じ条件で潜像を作るようにしたもので
ある。図７には従来と対比して本発明のコピー画像に対
する書込補正と基準パッチ潜像形成の露光条件の制御と
の関係をブロック図で示している。

【００３２】図10は従来例を示したもので、において
(Ａ)は同じ出力濃度レベルに対してコピー画像を淡くす
る補正カーブで、(Ｂ)はコピー画像を濃くする補正カー
ブである。基準パッチ作成にこの補正を行って潜像を形
成すると、(Ａ)補正カーブによるときは書込レベルは12
0／255となって露光電位は−300Ｖとなる。このような
状態でトナー補正制御がなされると、現像器内でのトナ
ー濃度（現像剤中でのトナー比率）は12％となり正常の
場合の５％に対して異常に高く、カブリやトナーの機内
飛散が発生する。

【００３３】また(Ｂ)補正カーブによるときは書込レベ
ルは220／255となって露光電位は−100Ｖとなる。この
ような状態でトナー補給制御がなされると、現像器内で
のトナー濃度は３％と低くなり、アウトプットのコピー
画像の濃度低下を来すこととなる。

【００３４】本発明は図10の如き実態からなされたもの
で、基準パッチ作成時のレーザ書込条件を書込補正とは
独立に行うようにした。図11は本発明により独立に基準
パッチを作成する状態を示している。において出力濃
度レベル（φφ〜255）と書込レベル（φφ〜255）を
１：１に対応させる。即ち従来例の図10で示した(Ａ)
(Ｂ)のような補正をかけない。において、先のの結
果として基準パッチ作成時には濃度補正と無関係にの
特性カーブに従って潜像が形成される。従っての特性
カーブは感光体の帯電電位、レーザ変調レベル等で決ま
るプリンタ系の電位特性となる。においてはの結果
として得られた潜像に対する単位面積当りの感光体ドラ
ム32上でのトナー付着量（mg／cm²）を示している。こ
の基準パッチ部分でのトナー付着量を画像濃度検知セン
サ50で検知し、トナー濃度を制御することにより、感光
体上にトナー付着量を制御する。

【００３５】図12は図１の画像形成装置に適用した場合
の基準パッチ書込レベルと制御トナー濃度との関係を示
したもので、の基準パッチの書込レベルを200／255に
設定し、露光電位は−150Ｖとなった。において先の
実施例の現像条件で現像すると基準パッチ部分でのトナ
ー付着量は0.6mg／cm²となった。においてのトナー
付着量を中心として、公知の画像濃度制御を行うことに
より制御トナー濃度は５％となり、アウトプットのコピ
ー画像も高い画像濃度（反射濃度1.4）が得られた。即
ち図11，図12に示すように基準パッチの書込レベルを画
像部のガンマ補正と独立に行うことにより、安定した画
像濃度制御が可能となった。

【００３６】なお図12において基準パッチの書込レベル
を200／255に設定したが、このときのパルス幅変調を行
ったレーザ出力の関係を示したのが図13で、(ａ)は回路
図、(ｂ)は動作説明図である。書込レベル200／255はデ
ジタル多値画像信号としてＲＯＭ91に収められていて、
この信号はＤ／Ａ変換器92によってアナログレベルに変
換される。一方、比較波として三角波発生回路101から
出力する三角波は比較回路102によって書込レベルと比
較され、その結果得られた信号がパルス幅変調回路100
からＰＷＭ信号として出力され、レーザドライバ93を経
て、基準パッチ形成時にはレーザ94より出力される。

【００３７】なお、本発明は上記の如くしてなされる通
常の基準パッチ潜像形成による画像形成条件の制御に限
定されるものではなく、低濃度から高濃度にわたる複数
の基準パッチ潜像を作成することにより、階調情報もあ
わせて制御することが可能であって、かかる潜像形成を
コピー画像に対する書込補正と独立に制御することによ
り、常に潜像形成条件が安定した制御がなされることと
なる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によるときは、感光体上にレーザ
光によって形成される基準パッチの潜像電位は常に安定
した状態が確保されるので、この基準パッチの現像像の
濃度を検知することによって、トナー補給制御を始めと
して画像形成条件の制御は信頼性の高い適正な制御がな
されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】レーザ書込部の走査光学系の平面図である。

【図３】第１発明のプロセスを示すブロック図である。

【図４】半導体レーザの出力特性を示した図である。

【図５】第１発明のコピー数と露光電位との関係を示す
グラフである。

【図６】第１発明のコピー数と制御トナー濃度との関係
を示すグラフである。

【図７】第２発明のプロセスを示すブロック図である。

【図８】原稿濃度とコピー濃度との一般的な関係を示す
図である。

【図９】入力濃度レベルと潜像電位との関係を示す図で
ある。

【図１０】従来例を示す書込レベルと潜像電位の関係を
示す図である。

【図１１】第２発明での基準パッチ部の出力濃度レベル
とトナー付着量との関係を示す図である。

【図１２】第２発明での基準パッチ部での書込みレベル
と制御トナー濃度との関係を示す図である。

【図１３】基準パッチ作成のレーザ出力を示すもので、
(ａ)は回路図、(ｂ)は動作説明図である。

【符号の説明】

10 画像読取部 20 レーザ書込部 30 画像形成部 31 帯電器 32 感光体ドラム 33 現像器 50 画像濃度検知センサ 100 パルス幅変調回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/00 Ｃ 7232−5Ｃ (72)発明者 高橋 晃 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光学系による潜像形成手段と、レ
   ーザ出力を制御する光量制御手段とを有し、感光体上の
   非画像部に基準濃度の潜像、現像像を形成した後、該感
   光体上の基準現像像の濃度を検知することにより、少な
   くとも１つの画像形成条件を制御する手段を有する画像
   形成装置において、前記基準濃度の潜像形成を光量制御
   手段を動作させた後に実行することを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 書込補正部を有し、感光体上に基準潜像
   を形成し、その潜像を現像後、現像された感光体上の画
   像濃度を検知する濃度検出手段の出力により少なくとも
   １つの画像形成条件を制御する画像形成装置において、
   作像する基準潜像の露光条件をコピー画像に対する書込
   補正と独立に制御することを特徴とする画像形成装置。