JPH11223966A - 画像形成装置の露光量制御方法 - Google Patents

画像形成装置の露光量制御方法

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JPH11223966A
JPH11223966A JP10025329A JP2532998A JPH11223966A JP H11223966 A JPH11223966 A JP H11223966A JP 10025329 A JP10025329 A JP 10025329A JP 2532998 A JP2532998 A JP 2532998A JP H11223966 A JPH11223966 A JP H11223966A
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exposure
image
exposure amount
control
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JP10025329A
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English (en)
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Toru Iwanami
徹 岩波
Matsuyuki Aoki
松之 青木
Noriko Azuma
訓子 東
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光量制御の適切化と処理時間の短縮化を両
立できなかった。 【解決手段】 像担持体上に第1の露光量をもって第1
の濃度制御用トナー像を形成するステップS4と、第1
の濃度制御用トナー像の濃度を検出するステップS5
と、その検出された濃度検出値と予め設定された濃度目
標値とを比較するステップS7と、その比較結果に基づ
いて第2の露光量を設定するステップS12と、像担持
体上において第1の濃度制御用トナー像と同一の状態位
置に、第2の露光量をもって第2の濃度制御用トナー像
を形成するステップS14と、第2の濃度制御用トナー
像の濃度を検出するステップS15と、第1,第2の露
光量と第1,第2の濃度制御用トナー像に対応する各濃
度検出値との関係から、濃度目標値に対応する露光量を
決定するステップS17とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を利
用した複写機、プリンタ等の画像形成装置において、出
力画像の濃度を適正に維持するための露光量制御方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子写真方式を利用した複写機
等の画像形成装置において、像担持体の表面を例えばレ
ーザ光等により露光すると、像担持体の表面電位はその
ときの露光量に対応したものとなる。一方、現像時にお
いては、像担持体へのトナーの付着量が像担持体の表面
電位に対応したものとなり、そのときのトナー付着量に
よって出力画像の濃度が大きく左右される。そこで通常
は、濃度制御パラメータの一つとして、像担持体を露光
する際の露光量を制御することにより、出力画像の濃度
の適正化を図っている。
【0003】従来、この種の露光量制御技術として、例
えば特開平8−248704号公報には、各々露光量が
異なる複数の濃度制御用トナー像を像担持体上に形成す
るとともに、それら複数の濃度制御用トナー像の濃度を
光学センサで検出し、これによって得られた複数の濃度
検出値に基づいて像担持体への露光量を制御(調整)す
る技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては以下のような問題があった。即ち、感
光体ドラム等の像担持体の感度特性は、画像形成(コピ
ー等)を繰り返すうちに経時的に変化し且つその1周に
わたって均一にならないため、例えば像担持体の表面を
同じ電圧レベルで帯電させたのち、同じ露光量で露光し
たとしても、その結果である表面電位は像担持体の1周
のなかで図5に示すように変動する。
【0005】これに対して、上記従来技術のように各々
露光量が異なる複数の濃度制御用トナー像を、例えば像
担持体の1周のなかに複数箇所にわたって形成し、それ
ぞれの濃度を光学センサで検出すると、これによって得
られた複数の濃度検出値には上記像担持体の表面電位の
変動分が検出誤差となって含まれる。そのため、像担持
体への露光量を適切に制御することができなくなる。
【0006】この対策としては、上記複数の濃度制御用
トナー像を、像担持体の1周のなかで同一の位置に形成
することにより、検出誤差を解消することも考えられ
る。しかしながら、その場合は、濃度制御用トナー像の
形成数に対応して像担持体を複数回にわたって回転さ
せ、その都度、光学センサで濃度検出を行うことになる
ため、露光量制御のための処理時間が非常に長くなる。
また上記従来技術においては、像担持体の露光/感度特
性が非線型になるのに対して、その感度特性を直線近似
で表現していることから、感光体への露光量を適切に制
御するうえでは、濃度制御用トナー像の形成数を出来る
だけ多く設定する必要がある。したがって、露光量制御
の適切化と処理時間の短縮化を両立できない状況となっ
ている。
【0007】特に、露光量制御のための処理動作は、ユ
ーザーの画像形成作業に支障を来さないよう、通常は装
置電源を投入したときのウォームアップ時などに行われ
ているが、最近ではウォームアップによるユーザー待ち
時間の短縮化も求められているため、そうした要求に応
えるうえでは露光量制御の処理時間を極力短縮すること
が急務となっている。
【0008】本発明は、上記課題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、露光量制御の適
切化と処理時間の短縮化を両立させることができる画像
形成装置の露光量制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置の露光量制御方法は、像担持体上に第1の露光量をも
って第1の濃度制御用トナー像を形成する第1の像形成
ステップと、この第1の像形成ステップにより形成され
た第1の濃度制御用トナー像の濃度を検出する第1の濃
度検出ステップと、この第1の濃度検出ステップにより
検出された濃度検出値と予め設定された濃度目標値とを
比較する比較ステップと、この比較ステップの比較結果
に基づいて第2の露光量を設定する露光量設定ステップ
と、像担持体上において第1の濃度制御用トナー像と同
一の状態位置に、露光量設定ステップにより設定された
第2の露光量をもって第2の濃度制御用トナー像を形成
する第2の像形成ステップと、この第2の像形成ステッ
プにより形成された第2の濃度制御用トナー像の濃度を
検出する第2の濃度検出ステップと、第1,第2の露光
量と第1,第2の濃度検出ステップにより検出された各
濃度検出値との関係から、濃度目標値に対応する露光量
を決定する露光量決定ステップとを有するものである。
【0010】上記画像形成装置の露光量制御方法におい
ては、第1の露光量をもって像担持体上に形成された第
1の濃度制御用トナー像の濃度が検出されるとともに、
その濃度検出値と予め設定された濃度目標値との比較結
果から第2の露光量が設定され、更に第2の露光量をも
って像担持体上に形成された第2の濃度制御用トナー像
の濃度が検出される。このとき、例えば、第1の濃度制
御用トナー像に対応する濃度検出値と第2の濃度制御用
トナー像に対応する濃度検出値との間に濃度目標値が介
在するように第2の露光量を設定することで、像担持体
の特性を正確に把握(近似)することが可能となる。ま
た、像担持体上において第1の濃度制御用トナー像と同
一の状態位置に第2の濃度制御用トナー像を形成するこ
とで、像担持体表面の特性変動に起因した検出誤差も解
消される。したがって、第1,第2の露光量と第1,第
2の濃度制御用トナー像に対応する各濃度検出値との関
係から、濃度目標値に対応する露光量を決定すること
で、通常の画像形成動作では適正な濃度の出力画像が得
られるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明が適
用される画像形成装置の構成例を示す概略図であり、図
2はその制御系の構成例を示す機能ブロック図である。
【0012】図示した画像形成装置においては、原稿1
がセットされるプラテン(原稿台)2の下方に、露光ラ
ンプ3、走査光学系4およびCCDセンサ5から成る画
像読取系が配設されている。CCDセンサ5は、露光ラ
ンプ3からの照射光による原稿1からの反射光を走査光
学系4を介して受光し、これを例えば400dpiの解
像度で256階調に光電変換することにより、原稿画像
に対応した画像データを生成する。この画像データは画
像メモリ6に記憶される。
【0013】画像処理部(IPS)7は、画像メモリ6
に記憶された画像データに種々の画像処理を施すもの
で、ここで画像処理された画像信号はレーザ露光器8に
供給される。レーザ露光器8は、発光ドライバ8aと半
導体レーザ8bから成り、画像処理部7で処理された画
像信号に応じて発光ドライバ8aが半導体レーザ2bを
駆動することにより、レーザ光を出射する。回転多面鏡
(ポリゴンミラー)9はレーザ露光器8から出射された
レーザ光を、像担持体(感光体ドラム)10の軸方向に
走査するものである。
【0014】像担持体10は図中矢印方向に回転可能に
設けられている。像担持体10の周囲には、その回転方
向に従って帯電器11、現像器12、転写器13、濃度
センサ14、クリーナ15、除電器16が順に配置され
ている。
【0015】現像器12は、現像剤攪拌室内に充填され
た2成分現像剤を攪拌混合し帯電させるオーガ12a
と、像担持体10に対向する位置に回転可能に配置さ
れ、帯電された現像剤を像担持体10との対向位置まで
搬送する現像ロール12bなどから構成される。
【0016】濃度センサ14は、例えば発光ダイオード
とフォトセンサの組み合わせからなる光学センサで、発
光ダイオードから像担持体10に向けて出射した光の反
射光をフォトセンサで受光し、その受光量(反射光量)
に応じて濃度検出を行うものである。
【0017】一方、現像器12に連結されたトナーボッ
クス18には、現像用のトナーが貯蔵されている。現像
剤の中のトナーの重量比(TC%)は、モータドライバ
19によって制御されるディスペンスモータ20の駆動
により、所定のレベルに保たれ、そのトナーが現像器1
2へと供給される。
【0018】紙送りロール21は、被転写材となる用紙
Pを搬送するもので、その搬送方向下流側には、搬送ガ
イド22、定着器23、排出ロール24、トレイ25が
順に配設されている。定着器23は、用紙P上に転写さ
れたトナー像を加熱・加圧作用によって恒久的に定着さ
せるものである。
【0019】制御部26は、画像形成装置全体の処理動
作を制御するもので、例えば、制御プログラムを格納し
てなるROMや、各種の制御用データを記憶するRA
M、そしてROMに格納された制御プログラムに従って
処理動作を行うCPUから構成される。この制御部26
は、その機能的な構成として、主に画像形成装置の動作
制御を司る動作制御部26aと、その動作制御に必要な
演算処理を行う演算部26bとを有している。
【0020】制御部26の制御対象としては、画像処理
部7、バイアス電圧印加部17、モータドライバ19、
パッチデータメモリ27、露光量設定部28などがあ
る。このうち、パッチデータメモリ27は、濃度制御用
のパッチデータを記憶するもので、このパッチデータは
必要に応じて制御部26により読み出される。露光量設
定部28は、制御部26からの制御信号に従ってレーザ
光の強度、即ち露光量を設定すべく、レーザ露光器8を
駆動制御するものである。
【0021】次に、上記構成からなる画像形成装置の基
本動作について説明する。先ず、制御部26から画像形
成の開始信号を受けると、画像処理部7で処理された画
像信号に従ってレーザ露光器8がレーザ光を出射する。
この場合の画像信号は、ネットワークを経由して転送さ
れた電子情報に対応する場合と、付属の画像読取系
(3,4,5)で読み取った原稿画像に対応する場合と
がある。
【0022】一方、像担持体10の表面は、予め帯電器
11によって所定の電圧レベル(例えば、−700V)
に帯電され、この状態で回転多面鏡9による露光位置に
移動する。このとき、レーザ露光器8から出射されたレ
ーザ光が回転多面鏡9で走査されながら像担持体10に
照射される。これにより、像担持体10の表面が露光さ
れ、上記画像信号に対応した静電潜像が像担持体10上
に形成される。
【0023】こうして像担持体10上に形成された静電
潜像は、現像器12から供給されるトナーによって顕像
化される。これに対して、被転写材となる用紙Pは紙送
りロール21により、像担持体10と転写器13の対向
部分、即ち画像転写位置29へと送られる。画像転写位
置29では、像担持体10に担持されたトナー像が転写
器13による静電力で用紙P上に転写される。このと
き、像担持体10から用紙Pへと転写されなかった残留
トナーはクリーナ15によって取り除かれる。また、ク
リーニング後における像担持体10表面の不要な電荷は
除電器16によって除電される。
【0024】その後、トナー像が転写された用紙Pは、
搬送ガイド22に案内されながら定着器23へと移送さ
れ、そこで加熱・加圧作用によるトナー像の定着がなさ
れたのち、排出ロール24によってトレイ25に排出さ
れる。以上で、一連の画像形成動作が終了する。
【0025】続いて、制御部26の制御動作に基づく露
光量制御の処理手順につき、図4のフローチャートを参
照しつつ説明する。先ず、ステップS1では、像担持体
10の表面にトナーが付着していないクリーンな状態の
下で、濃度センサ14により像担持体10の表面を検出
する。このとき、濃度センサ14で検出された濃度測定
値を「VCLEAN」とする。
【0026】次に、レーザ露光器8における露光量を第
1の露光量(LD1)に設定すべく、その旨の制御信号
を露光量設定部28に与える(ステップS2)。第1の
露光量としては、レーザ露光器8での露光量可変範囲の
なかで任意に設定できるが、特に好ましくは、通常の画
像形成動作において使用頻度の最も高い露光量、または
前回の露光量制御処理によって決定された露光量、若し
くはレーザ露光器8での露光量可変範囲の中心値(標準
値)を採用するとよい。なお、本実施形態では、第1の
露光量(LD1)として、露光量可変範囲の中心値を採
用している。
【0027】次いで、像担持体10への露光に先立ち、
濃度制御用トナー像の形成位置を制御するためのタイマ
ーを0(ゼロ)にリセットする(ステップS3)。次
に、上記第1の露光量(LD1)をもってレーザ露光器
8により像担持体10を露光するとともに、これによっ
て形成された静電潜像を現像器12により現像すること
により、第1の濃度制御用トナー像(以下、第1のトナ
ーパッチ)を像担持体10上に形成する(ステップS
4)。このとき、レーザ露光器8によるレーザ光の照射
は、パッチデータメモリ27から読み出されたパッチデ
ータを基に発光ドライバ8aが半導体レーザ8bを駆動
することにより行われる。
【0028】続いて、上述のように像担持体10上に形
成された第1のトナーパッチの濃度を濃度センサ14で
検出する(ステップS5)。このとき、濃度センサ14
で検出された濃度検出値を「VRATCH1」とする。
次に、先に取得されたVCLEANとその後に取得され
たVPATCH1との比(VPATCH1/VCLEA
N×200)から、VPATCH1に対応するパッチ濃
度(以下、Radc1)を算出する(ステップS6)。
なお、ここでは濃度演算の便宜上、実際の濃度検出値の
比(VPATCH1/VCLEAN)に200を乗じた
値で、Radc1を算出している。
【0029】次いで、先ほど求めたRadc1と予め設
定された濃度目標値(以下、Radc目標値)とを比較
する(ステップS7)。Radc目標値は、濃度センサ
14で濃度制御用トナー像(トナーパッチ)を検出した
際に、出力画像の濃度が適正となる条件で設定された濃
度センサ14の濃度目標値である。このとき、Radc
1がRadc目標値と同じであれば(Radc1=Ra
dc目標値)、レーザ露光器8での露光量がRadc目
標値に対応して適切に設定されていることになるため、
上記ステップS2で設定した第1の露光量(LD1)を
Radc目標値に対応する露光量(LD)として(ステ
ップS8)、露光量制御のための処理を終了する。
【0030】これに対して、Radc1がRadc目標
値よりも大きかった場合は、ステップS9にてその差分
(ΔRadc=Radc1−Radc目標値)を計算
し、逆にRadc目標値がRadc1よりも大きかった
場合は、ステップS10にてその差分(ΔRadc=R
adc目標値−Radc1)を計算する。
【0031】次に、予めROM等に格納された対応テー
ブルを参照して、上記計算により求めた差分データ(Δ
Radc)に対応する露光量変更値を求める(ステップ
S11)。ここで、上記対応テーブルから求まる露光量
変更値は、以下に述べる第2の露光量(LD2)を所定
の条件(後述)で設定するためのテーブルデータであ
り、ステップS9にて得られた差分データに対しては正
(プラス)の値、ステップS10にて得られた差分デー
タに対しては負(マイナス)の値として設定されてい
る。
【0032】次いで、第1の露光量(LD1)に露光量
変更値を加算することにより、第2の露光量(LD2)
を求める(ステップS12)。このとき、露光量変更値
が正の値であると、第2の露光量は第1の露光量よりも
大きくなって求まり(LD2>LD1)、負の値である
と、第2の露光量は第1の露光量よりも小さくなって求
まる(LD2<LD1)。
【0033】その後、タイマーが像担持体10の1周分
計時したか否かを繰り返し判定し、1周分を計時した時
点で第2の濃度制御用トナー像(以下、第2のトナーパ
ッチ)を像担持体10上に形成する(ステップS13,
S14)。ここで、第2のトナーパッチは、上記ステッ
プS12で得られた第2の露光量(LD2)をもってレ
ーザ露光器8を駆動することにより、パッチデータに対
応した静電潜像として像担持体10上に形成され、その
静電潜像を現像器12で現像することによりトナー像と
して顕像化される。
【0034】続いて、上述のように像担持体10上に形
成された第2のトナーパッチの濃度を濃度センサ14で
検出する(ステップS15)。このとき、濃度センサ1
4で検出された濃度検出値を「VRATCH2」とす
る。次に、VCLEANとVPATCH2との比(VP
ATCH2/VCLEAN×200)から、VPATC
H2に対応するパッチ濃度(以下、Radc2)を算出
する(ステップS16)。
【0035】ここで、第2の露光量(LD2)は、図3
に示すように、Radc1とRadc2との間にRad
c目標値が介在する、つまりRadc1とRadc2で
Radc目標値を挟むように設定され、その条件を満た
すように上記対応テーブルの露光量変更値(LD1とL
D2の変化量)が、例えば実験等により予め設定され
る。また、露光量変更値は、Radc1とRadc目標
値の差分に応じてその大きさ(LD1とLD2の変化
幅)が適宜設定される。
【0036】なお、図3においては、Radc1がRa
dc目標値よりも大きい場合を例示しているが、反対に
Radc1がRadc目標値よりも小さい場合は、図3
のRadc1とRadc2を入れ替えたかたちで表現さ
れる。
【0037】続いて、第1の露光量(LD1)に対応し
て得られたRadc1と、第2の露光量(LD2)に対
応して得られたRadc1とから、図3の二点鎖線で示
すように像担持体10の感度特性を直線近似し、以下の
(1)式によりRadc目標値に対応する露光量(L
D)を算出する(ステップS17)。 露光量(LD)=LD1+(LD2−LD1)×(Radc目標値−Radc 1)/(Radc2−Radc1)・・・(1) 以上で、露光量制御のための処理が終了し、この処理に
よって決定された露光量(LD)が通常の画像形成動作
で制御用データに採用される。
【0038】このように本実施形態においては、Rad
c目標値に対応する露光量(LD)を、そのRadc目
標値を挟んだRadc1,Radc2と、これに対応す
る第1,第2の露光量(LD1,LD2)との関係から
求めるようにしているので、たとえ像担持体10の感度
特性が非線型であっても、高い精度をもって像担持体1
0の感度特性を把握することができる。これにより、通
常の画像形成動作では、上記露光量制御処理で決定され
た露光量(LD)を制御基準として像担持体10を露光
することにより、出力画像の濃度を適正に維持すること
が可能となる。
【0039】また、像担持体10の1周のなかで、同一
の位置に第1,第2のトナーパッチを形成するようにし
たので、像担持体10表面の電気的な特性が不均一であ
っても、これに起因した検出誤差を含むことなく、適切
な濃度検出値を得ることができる。更に、2つのトナー
パッチに対応する濃度検出値だけで適切な露光量制御を
実現しているため、先述の従来技術に比較して露光量制
御のための処理時間を大幅に短縮することができる。
【0040】なお、上記実施形態においては、像担持体
10の1周のなかでそれぞれ同じ状態位置となるよう、
第1,第2のトナーパッチを像担持体10の同一の位置
に形成するようにしたが、これ以外にも、例えば帯電器
で帯電させた像担持体10の表面電位を電位センサで検
出し、その検出値が同一となる位置に第1,第2のトナ
ーパッチを形成するようにしてもよい。その場合は、像
担持体10が1周する間に、第1,第2のトナーパッチ
を形成し、且つそれらに対応した濃度検出値(Radc
1,Radc2)を得ることができるため、露光量制御
のための処理時間を更に短縮することが可能となる。
【0041】また、第2の露光量(LD2)の設定に際
しては、その好適な例として、第1の濃度検出値と第2
の濃度検出値とで濃度目標値を挟むような条件で設定す
るようにしたが、この条件以外にも、例えば第1の濃度
検出値と第2の濃度検出値のいずれか一方が濃度目標値
に近い値となる条件で第2の露光量を設定するようにし
ても良い。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1の露光量をもって形成された第1の濃度制御用トナー
像に対応する濃度検出値と予め設定された濃度目標値と
の比較結果に基づいて第2の露光量を設定するととも
に、第1,第2の露光量と第1,第2の濃度制御用トナ
ー像に対応する各濃度検出値との関係から、濃度目標値
に対応する露光量を決定するようにしたので、像担持体
の感度特性が非線型であっても、高い精度をもって像担
持体の感度特性を把握することができる。また、像担持
体上において第1の濃度制御用トナー像と同一の状態位
置に第2の濃度制御用トナー像を形成するようにしたの
で、像担持体表面の電気的な特性が不均一であっても、
これに起因した検出誤差を含むことなく、適切な濃度検
出値を得ることができる。更に、第1,第2の濃度制御
用トナー像に対応する2つの濃度検出値から、適切な露
光量制御を実現しているため、その処理時間を大幅に短
縮することができる。その結果、露光量制御の適切化と
処理時間の短縮化を両立させた画像形成装置の露光量制
御方法を提供できることから、例えば画像形成装置のウ
ォームアップ時に露光量制御のための処理を行う場合
は、ウォームアップによるユーザーの待ち時間を極力短
縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される画像形成装置の構成例を
示す概略図である。
【図2】 本発明が適用される画像形成装置の制御系の
構成例を示す機能ブロック図である。
【図3】 露光量と濃度検出値の関係を示す図である。
【図4】 実施形態における露光量制御の処理手順を示
すフローチャートである。
【図5】 像担持体の表面電位の変動具合を示す図であ
る。
【符号の説明】
8…レーザ露光器、10…像担持体、14…濃度セン
サ、26…制御部、26a…動作制御部、26b…演算
部、28…露光量設定部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体上に第1の露光量をもって第1
    の濃度制御用トナー像を形成する第1の像形成ステップ
    と、 前記第1の像形成ステップにより形成された第1の濃度
    制御用トナー像の濃度を検出する第1の濃度検出ステッ
    プと、 前記第1の濃度検出ステップにより検出された濃度検出
    値と予め設定された濃度目標値とを比較する比較ステッ
    プと、 前記比較ステップの比較結果に基づいて第2の露光量を
    設定する露光量設定ステップと、 前記像担持体上において前記第1の濃度制御用トナー像
    と同一の状態位置に、前記露光量設定ステップにより設
    定された第2の露光量をもって第2の濃度制御用トナー
    像を形成する第2の像形成ステップと、 前記第2の像形成ステップにより形成された第2の濃度
    制御用トナー像の濃度を検出する第2の濃度検出ステッ
    プと、 前記第1,第2の露光量と前記第1,第2の濃度検出ス
    テップにより検出された各濃度検出値との関係から、前
    記濃度目標値に対応する露光量を決定する露光量決定ス
    テップとを有することを特徴とする画像形成装置の露光
    量制御方法。
  2. 【請求項2】 前記第2の像形成ステップにおいて、前
    記第1の濃度制御用トナーを形成した位置と同一の位
    置、または前記第1の濃度制御用トナー像を形成した位
    置と表面電位が同一の位置にて、前記像担持体上に前記
    第2の濃度制御用トナー像を形成することを特徴とする
    請求項1記載の画像形成装置の露光量制御方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の露光量は、前記第1の濃度検
    出ステップで検出される濃度検出値と、前記第2の濃度
    検出ステップで検出される濃度検出値との間に前記濃度
    目標値が介在するように設定されることを特徴とする請
    求項1記載の画像形成装置の露光量制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1460481A2 (en) * 2003-02-26 2004-09-22 Oki Data Corporation Image forming apparatus
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