KR20060056242A

KR20060056242A - 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지

Info

Publication number: KR20060056242A
Application number: KR1020050106265A
Authority: KR
Inventors: 와카코 무라카미; 노부오 쿠와바라; 앗스시 삼페; 요시유키 쿠므라; 히로유키 나가시마; 히로시 호소카와
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2006-05-24
Also published as: KR100767250B1; EP1659453A1; US7433615B2; CN100487592C; DE602005008863D1; CN1776538A; US20060120741A1; JP2006145903A; EP1659453B1

Abstract

본 발명은 상 담지체의 대전 전위와 상 담지체 막 두께의 양쪽 모두에 대응한 최적 노광 조건을 구할 수 있음과 동시에, 최적의 노광 조건 설정을 개시해서부터 설정이 종료할 때까지의 사이에도 화상 형성을 실시할 수 있는 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 상 담지체의 회전 횟수에 근거하여 상 담지체의 막 두께를 예측하고, 이 예측한 상 담지체의 막 두께와 목표 균일 대전 전위(Vd)에 근거하여 최적의 노광 조건을 산출한다. 이것에 의하여 상 담지체의 균일한 대전 전위와 상 담지체 막 두께의 양쪽 모두에 대응한 최적 노광 조건을 구할 수 있다.

감광체, 대전 전위, 노광 장치, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치

Description

화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지{IMAGE FORMING APPARATUS AND PROCESS CARTRIDGE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프린터를 나타내는 개략 구성도.

도 2는 도 1의 프린터에 장착된 Y용 프로세스 카트리지와 그 주위를 나타내는 확대 구성도.

도 3은 본 실시예에 따른 프린터의 제어 블록도.

도 4는 현상 바이어스 값과 각 기준 화상 농도(토너 부착량)의 관계를 나타내는 그래프.

도 5는 노광량(L)을 일정하게 하여 목표 대전 전위(Vd)를 변경시켰을 때의 각 계조(階調)에서의 농도(ID) 일례를 나타내는 그래프.

도 6은 감광체에 1 도트의 광 기록을 수행한 경우의 잠상 전위 분포 일례를 나타내는 도면.

도 7은 노광량(L)(LD 파워)과 대전 전위(Vd)의 관계의 일례를 나타내는 그래프.

도 8은 각 대전 전위(Vd)에 대응하는 노광량(L)으로 했을 때의 각 계조에서의 농도(ID)의 일례를 나타내는 그래프.

도 9는 감광체의 막 두께가 감소한 경우의 각 계조에서의 농도(ID) 일례를 나타내는 그래프.

도 10은 △V/Vd를 일정하게 했을 때의 노광량(노광 파워)(L)과 막 두께(마모량)의 관계를 나타내는 일례를 나타내는 그래프.

도 11은 감광체의 회전수를 검지하는 반사형 광학 센서를 설명하는 사시도.

도 12는 노광량 산출의 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1Y, 1M, 1C, 1K　　 감광체

6Y, 6M, 6C, 6K　　 프로세스 카트리지

7　　　　　　　　　 노광 장치

본 발명은 복사기, 팩시밀리, 프린터 등 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.

이와 같은 화상 형성 장치의 상 담지체 표면에는 일반적으로 대전 롤러, 전사 롤러, 현상제 클리닝 블레이드, 클리닝 브러시 등이 접촉하도록 설치되어 있어, 상 담지체의 회전에 따라 그 표면이 서서히 마모하게 된다. 그 결과, 감광체의 표층을 형성하는 전하 수송층의 막 두께가 서서히 감소하여 감광체의 노광 감도가 변동하게 되는 경우가 있었다. 노광 감도가 변동하면, 균일 대전 전위(Vd)가 노광 후 전위(Vl)로 감쇠할 때까지의 광 감쇠 특성이 변동하여 감광체 상의 중간조의 토너상 농도가 변동하게 된다.

예컨대, 소정의 타이밍으로 균일 대전 전위(Vd), 현상 바이어스(Vb)를 일정하게 하여 노광량을 서서히 감소 또는 증가시켜 감광체 표면에 기준 잠상 패턴을 형성한다. 이 잠상 패턴의 전위를 전위 센서로 측정하고, 이 측정 결과에 근거하여 노광 후 전위(Vl)가 목표의 노광 후 전위로 되도록 노광량을 조정함으로써 막 두께(t)에 대응한 최적의 노광량을 설정하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 이 경우, 상기와 같은 잠상 패턴을 감광체 표면에 형성할 필요가 있어 감광체 표면에 잠상 패턴의 형성을 개시해서부터 막 두께(t)에 대응한 노광 조건의 설정이 종료할 때까지는 화상 형성을 실시할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 공보 2002－244368호에는 감광체의 누계 회전수, 총 가동 시간, 총 인쇄 매수 등으로부터 감광체 막 두께(t)를 추측하고, 이 추측한 감광체 막 두께(t)에 대응한 감광체 상의 토너 화상 농도 조정 인자(노광량, 현상 바이어스, 대전 바이어스)를 결정하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 각 막 두께(t1~t5)에 대응하는 각 광 감쇠 특성으로부터 각 막 두께(t1~t5)에서의 최적 노광량을 미리 산출하여 두고, 이것을 막 두께 대응 값으로서 화상 형성 장치 내의 메모리에 기억해 둔다. 그리고, 감광체의 누계 회전수, 총 가동 시간, 총 인쇄 매수로부터 화상 형성 장치 내의 CPU에 의해 막 두께(t)를 추측한다. CPU로 추측한 막 두께(t)가 예컨대 t2이면, 이 막 두께에 대응하는 막 두께 대응값을 화상 형성 장치의 메모리로부터 읽어내고, 이 메모리로부터 읽어낸 막 두께 대응값을 최적 노광 량으로서 설정한다.

종래의 잠상 패턴을 형성하여 막 두께(t)에 대응한 최적의 노광량을 구하는 수법 대신에, 상기 특허 공개 공보 2002－244368호에 기재한 감광체의 막 두께가 소정의 막 두께이면, 메모리로부터 막 두께에 대응한 최적 노광량을 읽어내는 수법을 채용함으로써, 잠상 패턴을 형성하지 않아도 막 두께에 대응한 최적 노광량을 설정할 수 있다. 따라서, 감광체 표면에 잠상 패턴의 형성을 개시해서 막 두께(t)에 대응한 노광 조건의 설정이 종료할 때까지는 화상 형성을 실시할 수 없다는 문제를 해결할 수 있다고 할 수 있다.

그러나, 상기 특허 공개 공보 2002－244368호에서는 메모리에 다수의 막 두께가 기억되고, 감광체의 막 두께가 메모리에 기억되어 있는 막 두께로 된 시점에서 노광량의 변경이 수행된다. 이 때문에, 감광체의 막 두께(t1)로부터 막 두께(t2)로 변화하는 동안에는, 노광량이 변경되지 않는다. 그 결과, 그 동안 감광체 상의 중간조의 토너상 농도가 변동하게 되는 문제가 있다. 이에, 각 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 미리 산출하고, 각 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 메모리에 기억하는 것이 아니라, 각 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 구하는 산출 수법을 화상 형성 장치에 편입시켜 두고, 소정의 타이밍으로 예측했을 때의 막 두께에 대한 최적 노광량을 상기 산출 수법을 이용하여 구하도록 한다. 이와 같이, 각 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 구하는 산출 수법을 화상 형성 장치에 편입해 두면, 소정 타이밍에서의 감광체의 막 두께에 대한 최적 노광량으로 할 수 있다. 따라서, 감광체의 막 두께(t1)로부터 막 두께(t2)로 변화하는 동안은 노광량이 변 경되지 않는다는 문제를 해결할 수 있다고 생각된다.

또, 종래부터 환경 변동이나 시간 경과에 따른 화상 품질의 안정화를 도모하기 위하여, 상 담지체 상에 기준 패턴의 토너상을 작성하고 그 토너 부착량을 검출하며, 검출 결과에 근거하여 현상 바이어스(Vb)나 감광체의 균일 대전 전위(Vd)의 변경을 실행하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 상기 균일 대전 전위(Vd)의 변경을 실행한 후, 상기 특허 공개 공보 2002-244368호의 수법으로 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 구하고, 이 구한 최적 노광량으로 변경하여도, 감광체 상의 토너상 농도에 변동이 생기는 문제가 있었다. 이것은 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)가 변동하면, 상 담지체의 광 감쇠 특성이 변동하기 때문이라고 생각된다. 특허 공개 공보 2002-244368호의 산출 수법에서는 막 두께에 대응하는 광 감쇠 특성으로부터 노광량을 구하고 있어 상기 균일 대전 전위(Vd)의 변동에 대한 광 감쇠 특성은 고려되어 있지 않기 때문에, 감광체 상의 토너상 농도에 변동이 생겼다고 생각된다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 상 담지체의 대전 전위와 상 담지체 막 두께의 양쪽 모두에 대응한 최적 노광 조건을 구할 수 있음과 동시에, 최적의 노광 조건의 설정을 개시해서부터 설정이 종료할 때까지의 사이에도 화상 형성을 실시할 수 있는 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상 담지체 표면을 대전시키는 대전 수단과, 상기 상 담지체 표면에 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단과, 상기 상 담지체 상의 정전 잠상을 토너상화하는 현상 수단을 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 상기 상 담지체의 회전 횟수를 검지하는 검지 수단과, 검지된 상기 상 담지체의 회전 횟수에 근거하여 예측되는 상기 상 담지체의 막 두께 및 상 담지체의 균일 대전 전위를 제어하기 위한 목표 균일 대전 전위에 근거하여 상기 노광 수단의 노광 조건을 산출하고, 산출된 노광 조건으로 되도록 상기 노광 수단을 제어하는 제1 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 상 담지체 상에 농도 검지용 기준 토너상을 형성하고, 상기 농도 검지용 기준 토너상의 화상 농도를 검출하는 화상 농도 검지 수단과, 화상 농도를 목표의 화상 농도로 하기 위한 목표 현상 바이어스와 목표 균일 대전 전위를 관련시켜 기억한 목표 전위 결정 테이블과 상기 화상 농도 검출 결과에 근거하여 목표 현상 바이어스를 정하고, 정해진 목표 현상 바이어스에 근거하여 상기 목표 전위 결정 테이블로부터 상기 목표 균일 대전 전위를 정하고, 정해진 목표 균일 대전 전위로 되도록 상기 대전 수단을 제어하고, 동시에, 정해진 목표 현상 바이어스로 되도록 상기 현상 수단을 제어하는 제2 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노광 조건은 상기 제2 제어 수단이 목표 균일 대전 전위 및 목표 현상 바이어스를 정한 후에, 상기 목표 균일 대전 전위와 상기 상 담지체의 회전 횟수로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노광 조건은 예측되는 상기 상 담지체의 막 두께 및 상 담지체의 대전 전위를 제어하기 위한 목표 균일 대전 전위에 추가하여 미리 설계 시에 구해진 상 담지체의 노광 감도 특성을 이용하여 산출하고, 또한 상기 상 담지체의 막 두께 예측에 있어 상기 상 담지체의 회전 횟수에 추가하여 미리 설계 시에 구해진 상 담지체의 특성값도 이용하며, 적어도 상기 상 담지체의 특성값과 상기 상 담지체의 노광 감도 특성 중 하나를 변경하는 변경 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노광 조건이 노광 시간인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노광 조건이 노광 파워인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 대전 수단, 상기 현상 수단 중 적어도 하나와 상기 상 담지체를 일체로 구성하여 장치 본체에 대하여 착탈 가능한 프로세스 카트리지를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 대전 수단, 현상 수단 중 적어도 하나와 상 담지체를 일체로 하여 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 구성한 프로세스 카트리지에 있어서, 상기에 기재한 화상 형성 장치에 대하여 착탈 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

실시예

이하, 본 발명을 적용한 화상 형성 장치로서 전자 사진 방식의 프린터(이하, 프린터라 함)의 일 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 본 프린터의 기본적인 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 프린터를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 프린터(100)는 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙(이하, Y, M, C, K라 함)의 토너상을 생성하기 위한 4개의 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)를 구비하고 있다. 이들은 화상 형성 물질로서 서로 다른 색의 Y, M, C, K 토너를 이용하지만, 그 구성은 대략 동일하며, 수명 도달 시에는 새로운 카트리지로 교환된다. Y토너상을 생성하기 위한 프로세스 카트리지(6Y)를 예로 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 드럼형의 감광체(1Y), 드럼 클리닝 장치(2Y), 방전 장치(도시하지 않음), 대전 장치(4Y), 현상기(5Y), 토너 농도 센서(3Y) 등을 구비하고 있다. 화상 형성 유닛인 프로세스 카트리지(6Y)는 프린터(100) 본체에 착탈 가능하여 한 번에 소모 부품을 교환할 수 있도록 되어 있다.

상기 대전 장치(4Y)는 도시하지 않는 구동 수단에 의해 도면중 시계 바늘 회전 방향으로 회전되는 감광체(1Y)의 표면을 균일하게 대전시킨다. 균일하게 대전된 감광체(1Y)의 표면은 레이저광(L)에 의해 노광 주사되어 Y용 정전 잠상이 담지된다. 이 Y용 정전 잠상은 Y토너와 자성 캐리어를 함유하는 Y현상제를 이용하는 현상기(5Y)에 의해 Y토너상으로 현상된다. 그리고, 중간 전사 벨트(8) 상에 중간 전사된다. 드럼 클리닝 장치(2Y)는 중간 전사 공정을 거친 후의 감광체(1Y) 표면에 잔류한 토너를 제거한다. 또, 상기 방전 장치는 클리닝 후의 감광체(1Y)의 잔류 전하를 방전한다. 이 방전에 의해 감광체(1Y)의 표면이 초기화되어 다음의 화상 형성에 대비한다. 다른 프로세스 카트리지(6M, 6C, 6K)에 있어서도, 마찬가지로 감광체(1M, 1C, 1K) 상에 M, C, K토너상이 형성되고, 중간 전사 벨트(8) 상에 중간 전사된다.

상기 현상기(5Y)는 그 케이싱의 개구부로부터 일부 노출하도록 배치된 현상 롤러(51Y)를 구비하고 있다. 또, 서로 평행 배치된 2개의 이송 스크류(55Y), 독터 블레이드(52Y), 토너 농도 센서(이하, T센서라 함)(56Y) 등도 구비하고 있다.

현상기(5Y)의 케이싱 내에는 자성 캐리어와 Y토너를 포함한 Y현상제가 수용되어 있다. 이 Y현상제는 2개의 이송 스크류(55Y)에 의해 교반 이송되면서 마찰 대전된 후, 상기 현상 롤러(51Y)의 표면에 담지된다. 그리고, 독터 블레이드(52Y)에 의해 그 층 두께가 규제된 후 Y용 감광체(1Y)에 대향하는 현상 영역으로 이송되고, 여기서 감광체(1Y) 상의 정전 잠상에 Y토너를 부착시킨다. 이 부착에 의해 감광체(1Y) 상에 Y토너상이 형성된다. 현상기(5Y)에 있어서, 현상에 의해 Y토너를 소비한 Y현상제는 현상 롤러(51Y)의 회전에 따라 케이싱 내로 복귀된다.

2개의 이송 스크류(55Y) 사이에는 칸막이 벽이 설치되어 있다. 이 칸막이 벽에 의해 현상 롤러(51Y)나 도면중 우측의 이송 스크류(55Y) 등을 수용하는 제1 공급부(53Y)와, 도면중 좌측의 이송 스크류(55Y)를 수용하는 제2 공급부(54Y)가 케이싱 내에서 구분되어 있다. 도면중 우측의 이송 스크류(55Y)는 도시하지 않는 구동 수단에 의해 회전 구동되어 제1 공급부(53Y) 내의 Y현상제를 도면중 앞쪽으로부터 안쪽으로 이송하면서 현상 롤러(51Y)로 공급한다. 도면중 우측의 이송 스크류(55Y)에 의해 제1 공급부(53Y)의 단부 근처까지 이송된 Y현상제는 상기 칸막이 벽에 마 련된 도시하지 않는 개구부를 통하여 제2 공급부(54Y) 내로 진입한다. 제2 공급부(54Y) 내에 있어서, 도면중 좌측의 이송 스크류(55Y)는 도시하지 않는 구동 수단에 의해 회전 구동되어 제1 공급부(53Y)로부터 이송되어 오는 Y현상제를 도면중 우측의 이송 스크류(55Y)와는 역방향으로 이송한다. 도면중 좌측의 이송 스크류(55Y)에 의해 제2 공급부(54Y)의 단부 근처까지 이송된 Y현상제는 상기 칸막이 벽에 마련된 다른 한 쪽 개구부(도시하지 않음)를 통하여 제1 공급부(53Y) 내로 복귀된다.

투자율 센서로 이루어지는 상술한 T센서(56Y)는 제2 공급부(54Y)의 중앙 부근의 저벽에 설치되고, 그 위를 통과하는 Y현상제의 투자율에 따른 값의 전압을 출력한다. 토너와 자성 캐리어를 함유하는 2성분 현상제의 투자율은 토너 농도와 어느 정도의 상관을 나타내기 때문에, T센서(56Y)는 Y토너 농도에 따른 값의 전압을 출력하게 된다. 이 출력 전압 값은 도시하지 않는 제어부로 보내진다. 이 제어부는 T센서(56Y)로부터의 출력 전압의 목표 값인 Y용 Vtref를 저장한 RAM을 구비하고 있다. 이 RAM 내에는 다른 현상기에 탑재된 도시하지 않는 T센서로부터의 출력 전압의 목표 값인 M용 Vtref, C용 Vtref, K용 Vtref의 데이터도 저장되어 있다. Y용 Vtref는 후술하는 Y용 토너 이송 장치의 구동 제어에 이용된다. 구체적으로는, 상기 제어부는 T센서(56Y)로부터의 출력 전압 값을 Y용 Vtref에 접근시키기 위하여 도시하지 않는 Y용 토너 이송 장치를 구동 제어하여 제2 공급부(54Y) 내로 Y토너를 보급한다. 이 보급에 의해 현상기(5Y) 내의 Y현상제 중의 Y토너 농도가 소정 범위 내로 유지된다. 다른 프로세스 유닛의 현상기에 대해서도 M, C, K용의 토너 이송 장치를 이용한 동일 양태의 토너 보급 제어가 실행된다.

도 2에 있어서, 3Y는 토너 부착량 검지 수단으로서의 포토 센서(이하, P센서라 함)를 나타내는 것이다. 이 P센서(3Y)는 상기 감광 드럼(206)에 광을 조사하는 발광 소자와 반사광을 수광하는 수광 소자를 구비하고 있고, 이 감광체(1Y) 상의 토너상의 광 반사량에 따라 출력 전압을 변화시킨다. 이 반사 광량은 토너상의 단위 면적 당의 토너 부착량에 따라 변화하므로, 상기 P센서(3Y)는 상기 토너 부착량에 따라 출력 전압을 변화시키게 된다. 이 출력 전압은 예컨대, 도시하지 않는 A/D 컨버터를 경유하여 디지털 신호로서 제어부로 출력된다.

상기와 같이 나타낸 도 1에 있어서, 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)의 도면 중 하부에는 노광 장치(7)가 배치되어 있다. 잠상 형성 수단인 노광 장치(7)는 화상 정보에 근거하여 발사하는 레이저광(L)을 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)의 각각의 감광체에 조사하여 노광한다. 이 노광에 의해 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K) 상에 Y, M, C, K용의 정전 잠상이 형성된다. 또한, 노광 장치(7)는 광원으로부터 발사한 레이저광(L)을 모터에 의해 회전 구동하는 다각형 미러로 주사하면서 복수개의 광학 렌즈나 미러를 통하여 감광체에 조사하는 것이다. 노광 장치(7)는 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K) 등과 함께 잠상 담지체인 감광체 상에 토너상을 형성하는 토너상 형성 수단을 구성하고 있다.

노광 장치(7)의 도면중 하측에는 용지 수용 카세트(26), 이 카세트에 조립된 용지 공급 롤러(27), 레지스트레이션 롤러쌍(28) 등을 구비하는 용지 공급 수단이 배치되어 있다. 용지 수용 카세트(26)는 기록체인 전사지(P)를 복수매 중첩 수납하고 있고, 각 카세트에 수납된 전사지의 맨 위의 전사지(P)와 용지 공급 롤러(27)가 접촉되어 있다. 용지 공급 롤러(27)가 도시하지 않는 구동 수단에 의해 도면중 역시계 바늘 방향으로 회전되면, 맨 위의 전사지(P)가 레지스트레이션 롤러쌍(28)의 롤러 사이를 향하여 공급된다. 레지스트레이션 롤러쌍(28)은 전사지(P)를 삽입하기 위하여 양 롤러를 회전 구동하고, 전사지가 삽입되면 회전을 일단 정지시킨다. 그리고, 전사지(P)를 적절한 타이밍으로 후술하는 2차 전사 닙부를 향하여 송출한다. 이와 같은 구성의 용지 공급 수단에 있어서는, 용지 공급 롤러(27)와 타이밍 롤러쌍인 레지스트레이션 롤러쌍(28)의 조합에 의해 기록체 이송 장치가 구성된다. 이 기록체 이송 장치는 전사지(P)를 수용 수단인 용지 수용 카세트(26)로부터 후술하는 2차 전사 닙부까지 이송하는 것이다.

프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)의 도면중 위쪽에는 중간 전사체인 중간 전사 벨트(8)를 씌워서 엔드리스(endless) 이동되는 중간 전사 유닛(15)이 배치되어 있다. 이 중간 전사 유닛(15)은 중간 전사 벨트(8) 외에 클리닝 장치(10) 등을 구비하고 있다. 또, 4개의 1차 전사 바이어스 롤러(9Y, 9M, 9C, 9K), 2차 전사 백업 롤러(12), 클리닝 백업 롤러(13), 인장 롤러(14) 등도 구비하고 있다. 중간 전사 벨트(8)는 이들 7개의 롤러에 씌워져 적어도 어느 한 롤러의 회전 구동에 의해 도면중 역시계 바늘 방향으로 엔드리스 이동된다. 1차 전사 바이어스 롤러(9Y, 9M, 9C, 9K)는 이와 같이 이동되는 중간 전사 벨트(8)를 사이에 두고 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K)와 접촉하여 그 사이에 1차 전사 닙부를 형성하고 있다. 이들은 중간 전사 벨트(8)의 뒷면(루프 내주면)에 토너와는 역극성(예컨대 플러스)의 전사 바이어스를 인가하는 방식의 것이다. 1차 전사 바이어스 롤러(9Y, 9M, 9C, 9K)를 제외한 롤 러는 모두 전기적으로 접지되어 있다. 중간 전사 벨트(8)는 그 엔드리스 이동에 따라 Y, M, C, K용의 1차 전사 닙부를 순차적으로 통과하여 가는 과정에서 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K) 상의 Y, M, C, K 토너상이 중첩되어 1차 전사된다. 이것에 의해 중간 전사 벨트(8) 상에 4색 중첩된 토너상(이하, 4색 토너상이라 함)이 형성된다.

상기 2차 전사 백업 롤러(12)는 2차 전사 롤러(19)와의 사이에 중간 전사 벨트(8)를 사이에 두고 2차 전사 닙부를 형성하고 있다. 중간 전사 벨트(8) 상에 형성된 가시상인 4색 토너상은 이 2차 전사 닙부에서 전사지(P)에 전사되어 풀 컬러 토너상으로 된다. 2차 전사 닙부를 통과한 후의 중간 전사 벨트(8)에는 전사지(P)에 전사되지 않은 전사 잔류 토너가 부착되어 있다. 이 전사 잔류 토너는 클리닝 장치(10)에 의해 클리닝된다.

상기 2차 전사 닙부에서 풀 컬러 토너상이 전사된 전사지(P)는 순방향으로 표면 이동하는 중간 전사 벨트(8)와 2차 전사 롤러(19)의 사이에 끼워져 상기 레지스트레이션 롤러쌍(28) 측과는 반대 방향으로 이송된다. 2차 전사 닙부로부터 송출된 전사지(P)는 정착 장치(20)의 롤러 사이를 통과할 때에 열과 압력의 영향을 받아 표면의 풀 컬러 토너상이 정착된다. 그 후, 전사지(P)는 용지 배출 롤러쌍(29)의 롤러 사이를 거쳐 기외로 배출된다. 프린터 본체의 케이스 표면에는 적재부(50a)가 형성되어 있고, 상기 용지 배출 롤러쌍(29)에 의해 기외로 배출된 전사지(P)는 이 적재부(50a)에 순차적으로 적재된다.

상기 중간 전사 유닛(15)과 그 윗쪽에 위치하는 적재부(50a)의 사이에는 토너 병 지지부(31)가 배치되어 있다. 이 토너 병 지지부(31)는 Y, M, C, K토너를 수 용하는 토너 수용부인 토너 병(32Y, 32M, 32C, 32K)을 탑재하고 있다. 토너 병(32Y, 32M, 32C, 32K)은 수평에서 약간 경사한 각도로 나란히 배치되어 있고, Y, M, C, K의 순서로 배치 위치가 경사지고 있다. 토너 병(32Y, 32M, 32C, 32K) 내의 Y, M, C, K토너는 각각 후술하는 토너 이송 장치에 의해 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)의 현상기로 적당히 보급된다. 이와 같은 토너 병(32Y, 32M, 32C, 32K)은 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)와는 독립되어 프린터(100) 본체에 착탈 가능하다.

도 3은 화상 형성 장치의 제어 블록도이다. 도 3에 나타내는 제어 블록은 시스템 버스, 제어부, 토너 농도(부착량) 검지 수단, 현상 장치, 대전 장치, 노광 장치, 기억부로 구성되어 있다. 제어부는 토너 농도 검지 수단으로 검지된 감광체 상에 형성된 토너 농도가 목표 값인지 여부를 확인하는 기능을 구비하고 있다. 또, 제어부는 목표 균일 대전 전위(Vd)나, 감광체의 회전수에 근거하여 노광량(L)을 산출하는 기능을 구비하고 있다. 또, 제어부는 목표 현상 바이어스로 되도록 상기 현상 장치를 제어하거나 목표 노광량으로 되도록 상기 노광 장치를 제어하는 기능을 구비하고 있다. 또, 제어부는 감광체의 균일 대전 전위가 목표 균일 대전 전위로 되도록 대전 바이어스를 제어하는 기능도 구비하고 있다. 또한, 제어부는 노광량 산출시에 이용하는 계수를 변경하는 변경 수단으로서의 기능도 구비하고 있다.

기억부에는 노광량(L)을 산출하기 위한 계수인 막 마모 계수 ω나, LD 파워 보정 계수 ξ1, ξ2, 시간 경과적 상면(像面) 광량 변환 계수 τ, 감광체 회전 횟수나, 초기 감광체 막 두께 등이 기억되어 있다. 또, 기억부에는 목표 결정 테이블 이나, 대전 바이어스 결정 테이블 등도 기억되어 있다.

본 실시예의 화상 형성 장치에서는 토너와 캐리어의 마찰 대전에 의해 토너 대전량을 확보하고 있다. 이 때문에, 환경 조건에 따라서는 토너 대전량이 크게 변화하는 경우도 있다. 토너 대전량이 변화하면, 현상 특성이 변화하기 때문에, 소망하는 화상 품질을 얻을 수 없게 된다. 구체적으로는 토너 대전량이 저하하면, 감광체의 잠상 부분에 토너가 많이 부착하여 화상 농도가 높아진다. 반대로 토너 대전량이 많으면 감광체의 잠상 부분에 부착하는 토너량이 감소하여 화상 농도가 낮아진다.

이에, 본 실시예에서는 토너 부착량을 검출하여 그 검출 결과로부터 감광체 표면의 균일 대전 전위(Vd)나 현상 바이어스(Vb)를 변경시키고 있다.

우선, 각 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K)의 표면 상의 토너 부착량 검출에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 전원 투입시 또는 소정 매수의 프린트를 실행할 때에, 각 색의 화상 농도를 적정화하기 위한 프로세스 제어 동작을 실행한다. 이 프로세스 제어 동작에서는 농도 검지용 패턴(이하, [기준 패턴]이라 함)을 각 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K) 상에 각각 형성한다. 각 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K) 상에 각각 형성되는 기준 패턴은 노광량(L)을 일정하게 하여 균일 대전 전위(Vd)와 현상 바이어스(Vb)를 각각 서서히 낮은 값으로 전환하면서 기준 패턴을 형성한다. 이 기준 패턴은 후에 형성되는 것일 수록 높은 현상 전위(정전 잠상의 전위와 현상 바이어스의 차이)로 현상되기 때문에, 화상 농도가 높아진다. 그리고, 이 기준 패턴을 도 2에 나타 낸 바와 같이, 각 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)에 설치된 P센서(3Y, 3M, 3C, 3K)로 검출한다.

또한, 본 실시예에서는 감광체 상의 기준 패턴을 P센서(3Y, 3M, 3C, 3K)로 검출하는 경우이지만, 각 감광체(1Y, 1M, 1C, 1K) 상에 형성한 기준 패턴을 중간 전사 벨트(8) 상에 전사한 후에 P센서로 검출하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, P센서(3)는 중간 전사 벨트에 대향하도록 배치한다. 구체적으로는, 예컨대 도 1에 나타내는 인장 롤러(14)에 대향하는 위치에 배치한다. 또한, 중간 전사 벨트(8) 상에 전사한 후에 기준 패턴을 검출하는 구성으로 하는 경우에는, 각 색의 기준 패턴이 서로 중첩되지 않도록 중간 전사 벨트(8) 상에 전사한다.

기준 패턴을 형성할 때의 각 현상 바이어스와 기준 패턴의 화상 농도의 관계는 예컨대 도 4에 나타내는 그래프와 같이 된다. 즉, 현상 바이어스 값과 화상 농도(단위 면적 당의 토너 부착량)에는 정(正)의 상관 관계가 있어 도시와 같은 직선 그래프를 얻을 수 있다. 이 직선 그래프를 나타내는 함수(y=ax＋b)를 이용하면, 소망의 화상 농도(토너 부착량)가 얻어지는 현상 바이어스 값을 연산할 수 있다.

이에, 상기 제어부는 각 색에 있어서 각각 각 현상 바이어스 값과 기준 패턴의 화상 농도 데이터를 이용하여 회귀(回歸) 분석을 하고 도 4에 나타낸 바와 같은 직선 그래프를 나타내는 함수(회귀식)를 구한다. 그리고, 이 함수에 화상 농도의 목표 값을 대입하여 적절한 현상 바이어스를 연산하여 Y, M, C 또는 K용의 목표 현상 바이어스를 얻는다.

한편, 상기 기억부에는 현상 바이어스(Vb)와 이에 적절한 균일 대전 전위 (Vd)가 관련지어진 목표 전위 결정 테이블이 저장되어 있다. 제어부는 이 목표 전위 결정 테이블 내에서 상기 목표 현상 바이어스에 가장 가까운 현상 바이어스(Vb)를 선택하고, 이것에 관련된 목표 균일 대전 전위(Vd)를 특정한다.

감광체 표면의 목표 균일 대전 전위(Vd)는 대전 바이어스를 변경함으로써 변경된다. 기억부에는 상기 목표 균일 대전 전위(Vd)와 대전 바이어스가 관련지어진 대전 바이어스 결정 테이블이 기억되어 있고, 목표 테이블에서 목표 균일 대전 전위(Vd)가 결정되면, 대전 바이어스 결정 테이블을 판독하여 결정된 목표 균일 대전 전위(Vd)에 대응하는 대전 바이어스를 결정한다. 이것에 의해 감광체 표면이 목표 균일 대전 전위(Vd)로 대전된다.

상기 각 감광체의 균일 대전 전위(Vd), 현상 바이어스(Vb)를 변경하여도, 중간조 농도가 변동하여 목표 농도와 달라지게 된다. 도 5는 노광량(L)을 일정하게 하여 목표 대전 전위(Vd)를 변경시켰을 때의 각 계조(階調)에서의 농도(ID)를 나타내는 그래프이다. 도 5로부터 중간조 농도가 변동하고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 균일 대전 전위(Vd)가 변화하면 감광체의 노광 감도가 변화하여 균일 대전 전위(Vd)가 노광 후 전위(Vl)로 감쇠할 때까지의 광 감쇠 특성이 변동하기 때문이다.

아래에 구체적으로 설명한다. 도 6은 감광체에 1 도트의 광 기록을 실행했을 때의 잠상 전위 분포를 나타내는 도면이다. 일반적으로 감광체의 잠상 특성은 균일 대전 전위(Vd)와 노광 후 전위(Vl)로 규정되지만, 실제 1 도트로 살펴보면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 균일 대전 전위(Vd)가 노광 후 전위(Vl)로 감쇠할 때까지의 동안에 중간 전위가 존재한다. 이 중간 부분의 형상은 최대 노광 후 전위(Vl)가 동일 하여도 균일 대전 전위(Vd)가 변화함으로써 변하게 된다. 여기서, 상기 토너 부착량(γ)에 근거하여 보정을 수행하고 있기 때문에, 최대 노광 후 전위(Vl)에 대응하는 솔리드(solid)부의 토너 부착량은 안정된다. 그러나, 중간 부분의 전위에 대응하는 중간조 농도에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않기 때문에, 균일 대전 전위(Vd)가 변화하면 중간 계조의 노광 후 전위(Vl)가 변하게 된다. 그 결과, 중간 계조에 있어서, 현상 바이어스(Vb)와 노광 후 전위(Vl)의 차이로 나타내는 현상 전위(Vb－Vl)가 변화하여 중간 계조의 농도가 달라지게 된다.

이에, 이 중간조 농도를 목표의 토너 농도로 하기 위하여 목표 대전 전위(Vd)를 변경했을 때에는 노광량(L)을 변경하여 중간 계조의 농도를 보정할 필요가 있다. 본 실시예에서는 목표 균일 대전 전위(Vd)가 변경되었을 때, 이 변경된 목표 균일 대전 전위(Vd)로부터 중간 계조의 농도가 목표 농도로 되도록 노광량(L)을 산출한다.

노광량(L)과 감광체 표면의 균일 대전 전위(Vd)의 관계는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]의 ξ1, ξ2는 LD 파워 보정 계수를 나타내고 있다. 이 LD 파워 보정 계수는 미리 설계 시에 감광체와 노광 장치를 이용하여 실험에 의해 구해지는 것이다.

도 7은 상기 실험에 의해 구해진 노광량(L)(LD 파워)과 균일 대전 전위(Vd)의 관계를 나타내는 그래프이다. 상기 실험에서는 감광체 표면을 대전 장치로 대전시키고, 다음 노광량(L)을 변화시켜 감광체 표면을 노광하여 감광체 표면에 정전 잠상의 패턴을 형성한다. 그리고, 각 잠상의 노광 후 전위(Vl)와 균일 대전 전위(Vd)를 전위 센서로 계측한다. 전위 센서로 계측한 Vl과 Vd로부터 △V(Vd－Vl)를 각각 산출한다. 그리고, △V/Vd가 소정 값이 되었을 때의 노광량(LD 파워)과 균일 대전 전위(Vd)의 값을 그래프에 표시하면, 도 7에 나타내는 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다. 이 그래프로부터 LD 파워 보정 계수 ξ1, ξ2를 산출한다. 또한 도 7에 나타내는 일례에서는 ξ1=0.0005이며, ξ2=0.05이다.

이 산출된 LD 파워 보정 계수 ξ1, ξ2는 화상 형성 장치 내의 기억부에 기억된다. 그리고, 상기 프로세스 제어 동작이 실행되어 균일 대전 전위(Vd)가 변경되었을 때, 제어부는 기억부로부터 ξ1, ξ2를 읽어내고 노광량(L)을 산출한다. 도 8은 [수학식 1]을 이용하여 산출한 각 균일 대전 전위(Vd)에 대응하는 노광량(L)으로 했을 때의 각 계조에서의 농도(ID)를 나타내는 그래프이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 균일 대전 전위(Vd)에 대응하는 노광량(L)으로 함으로써, 균일 대전 전위(Vd)가 변화되어도 중간 계조의 농도를 일정하게 할 수 있다는 것을 알 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 토너의 대전량이 변화했을 경우, 현상 바이어스(Vb), 균일 대전 전위(Vd), 노광량(L)을 변경함으로써 토너 농도를 목표의 토너 농도로 할 수 있다. 그러나, 노광량(L)을 상기 [수학식 1]로 보정하여도 중간 계조의 농도가 저하되는 경우가 있다. 이것은 시간이 경과됨에 따라 감광체의 막 두께가 마모되어 광 감쇠 특성이 변화하여 상기 [수학식 1]로 산출한 노광량(L)을 감광체 표면에 조사하여도 소망의 노광 후 전위(Vl)를 형성할 수 없게 되기 때문이다.

도 9는 감광체의 막 두께가 감소했을 경우의 각 계조의 농도를 나타내는 그래프이다. 또한 노광량(L), 현상 바이어스(Vb), 균일 대전 전위(Vd)는 각 막 두께에서 일정하게 하였다. 도 9의 그래프로부터 명백한 바와 같이, 막 두께가 10 ㎛ 감소한 감광체는 막 두께의 감소가 없는 감광체에 비해 중간 계조 농도가 저하하고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 감광체의 막 두께가 감소됨으로써 광 감쇠 특성이 변화하여 노광 후 전위(Vl)로 감쇠할 때까지의 형상이 변화했기 때문이라고 생각된다.

도 10은 △V/Vd를 일정하게 했을 때의 노광량(노광 파워)(L)과 막 두께의 관계를 나타내는 일례이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, △V/Vd를 일정하게 하기 위해서는, 감광체의 마모량(감광체의 막 두께 감소량)이 커짐에 따라 노광량(L)을 증가시킬 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

이에, 본 실시예에서는 이와 같은 감광체의 막 두께 감소를 고려하여 노광량(L)을 산출하고 있다. 구체적으로는, 감광체의 회전 횟수를 계수하여 감광체의 막 두께 감소량을 산출하고, 이 산출된 막 두께 감소량으로부터 막 두께 감소에 대응한 노광량(L)을 산출한다.

감광체의 막 두께 감소량은 이하의 수학식으로부터 구할 수 있다.

여기서, ω는 막 마모 계수이며, d0는 초기 감광체 막 두께, d1은 시간이 경과한 후의 감광체의 막 두께, t는 감광체의 회전 거리를 나타내고 있다.

상기 막 마모 계수 ω나 초기 감광체 막 두께 d0는 화상 형성 장치 내의 기억부에 기억되어 있다. 감광체의 회전 거리 t는 감광체의 회전 횟수와 감광체의 직경으로부터 산출된다.

감광체의 회전 횟수 검지에는 예컨대 반사형 광학 센서를 이용할 수 있다. 도 11은 감광체의 회전 횟수를 검지하는 반사형 광학 센서를 설명하는 사시도이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 감광체(1)의 화상 형성 영역 외에 회전 검지 마크(60)를 마련하고 감광체의 주위에 이 회전 검지 마크(60)를 검지하는 반사형 광학 센서(61)를 설치한다. 그리고, 감광체가 1회전할 때마다 회전 검지 마크(60)를 검지하여 이 검지 신호를 제어부에 송신한다. 제어부가 이 검지 신호를 계수함으로써 감광체의 회전 횟수를 검지할 수 있다. 그리고, 이 감광체의 회전 횟수를 기억부에 기억한다. 노광량 산출 시에 기억부에 기억되어 있는 감광체 회전 횟수와 감광체의 직경을 곱하여 감광체의 회전 거리 t를 산출한다.

또, 감광체의 회전수 검지에 반사형 광학 센서를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 자기 센서를 이용하여 감광체의 회전수를 검지하도록 하여도 좋다. 이 경우에는 상기 회전 검지 마크(60)를 자성 부재로 하고, 자기 센서로 이 자성 부재의 자기를 검지함으로써, 감광체의 1회전을 검지할 수 있다. 또, 이것에 한정되지 않고 복사 매수를 카운트하여 이 복사 매수를 감광체의 회전 횟수로 해도 좋다.

상기 막 마모 계수 ω는 감광체의 종류나, 감광체의 회전 속도 등 화상 형성 조건 등에 의해 변동하는 계수이므로, 감광체가 변경되었을 경우 등에 변경하도록 한다. 예컨대, 감광체와 현상 장치, 대전 장치 등이 일체적으로 이루어진 프로세스 카트리지(6Y, 6M, 6C, 6K)의 케이싱에 IC 칩을 설치하고, 이 IC 칩에 막 마모 계수 ω를 기억시킨다. 프로세스 카트리지가 교환되었을 때, 제어부는 상기 IC 칩과 통신을 수행하여 이 IC 칩에 기억되어 있는 막 마모 계수 ω를 읽어낸다. 그리고, 제어부는 화상 형성 장치 내부의 기억부에 기억되어 있는 막 마모 계수 ω를 IC 칩에 기억되어 있는 막 마모 계수 ω로 변경한다. 또, 이것에 한정되지 않고 화상 형성 장치의 조작 패널에서 상기 막 마모 계수 ω를 변경할 수 있도록 하여도 좋다.

감광체의 막 두께 감소량을 고려한 후의 노광량(L)은 상기 [수학식 2]에 나타내는 감광체의 막 두께 감소량과 상기 [수학식 1]에 나타내는 노광량(L)과 감광체 표면의 균일 대전 전위(Vd)의 관계로부터 아래와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 τ는 시간 경과적 노광량 변환 계수이며, 이 수치는 미리 감광체의 특성으로부터 구해지는 수치이다. 또한, 본 실시예에서의 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ는 0.7이다.

상기 수학식으로부터 감광체의 막 두께 감소에 따라 발생하는 중간 계조 농도를 보정할 수 있다.

상기에서 노광 파워(레이저 광학계에 의한 기록 광량)를 변경함으로써, 균일 대전 전위나, 감광체의 막 두께 감소에 따른 중간 계조 농도를 보정하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 레이저 광학계에 의한 기록 시간, 즉 노광 시간에 의해 균일 대전 전위나, 감광체의 막 두께 감소에 따른 중간 계조 농도를 보정하도록 하여도 좋다. 노광 시간은 PWM 신호에 의해 레이저광의 점등 시간을 제어함으로써 변경된다. PWM의 듀티(duty)가 높을 수록 1 주기 당의 레이저 다이오드의 발광 시간, 즉 노광 시간이 길어지므로, 감광체의 노광 후 전위(Vl)는 저하한다.

중간 계조 농도의 변화를 노광 시간으로 제어하는 경우에는, 상기 도 7에 나타내는 세로축이 LD 파워가 아니라 PWM 듀티(%)로 되어, 실험에 의해 구해지는 LD 파워 보정 계수 ξ1, ξ2가 상이하게 될 뿐이다. 즉, 노광 시간의 경우에는, 노광 시간을 변화시켜 감광체 표면을 노광하여 감광체 표면에 정전 잠상의 패턴을 형성하게 된다. 그리고, 도 7에서 나타낸 실험과 마찬가지로, 각 잠상의 노광 후 전위(Vl)와 균일 대전 전위(Vd)를 전위 센서로 계측하고, △V/Vd가 소정 값으로 되었을 때의 노광 시간과 균일 대전 전위(Vd)의 값을 그래프에 표시한다. 그리고, 그래프로부터 LD 시간 보정 계수 ξ1’, ξ2’를 산출한다. 또한, 도 7의 실험에서 이용 한 감광체인 경우, LD 시간 보정 계수 ξ1’, ξ2’는 ξ1’ = 0.08이고, ξ2’ = 15이었다.

본 실시예에서는 상기 노광량의 산출을 프로세스 제어 동작 직후에 실시하도록 하고 있다. 도 12는 노광량 산출의 흐름도이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 우선 현상 바이어스 및 대전 바이어스를 변경시켜 기준 패턴을 형성한다(단계 S1). P센서로 감광체 상에 부착된 토너 부착량(γ)을 읽어내고, 제어부에서 해석한다(단계 S2). 해석 결과에 근거하여 목표 테이블로부터 새로운 목표 대전 전위(Vd) 및 현상 바이어스(Vb)를 결정한다(단계 S3). 다음에, 새로운 목표 대전 전위(Vd)에 근거하여 대전 바이어스 결정 테이블로부터 새로운 대전 바이어스를 결정한다(단계 S4). 대전 바이어스를 결정하면, 제어부는 기억부로부터 LD 보정 계수 ξ1, ξ2, 막 마모 계수 ω, 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ, 감광체의 회전 횟수, 감광체의 초기 막 두께 d0, 감광체의 직경 등을 판독한다(단계 S5). 그리고, 제어부는 새로운 목표 대전 전위(Vd)와 상기 판독된 각 계수에 근거하여 새로운 노광량을 산출한다(단계 S6).

또한, 감광체의 막 두께에 대한 노광량의 산출은 상기 프로세스 제어 동작 직후에 한정되지 않는다. 예컨대, 감광체의 회전 횟수가 소정 횟수에 이르렀을 때, 새로운 노광량을 산출하고 이 산출한 노광량으로 변경하도록 해도 좋다.

이상, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 상 담지체의 회전 횟수에 근거하여 상 담지체의 막 두께를 예측하고, 이 예측한 상 담지체의 막 두께와 목표 균일 대전 전위에 근거하여 최적의 노광 조건을 산출한다. 이것에 의하여 상 담지체 의 균일 대전 전위와 상 담지체의 막 두께의 양쪽 모두에 대응한 최적 노광 조건을 구할 수 있다. 또한, 이것에 의하여 상 담지체의 막 두께 변동이나, 균일 대전 전위의 변경에 관계없이 화상 농도를 양호하게 유지할 수 있다. 또, 잠상 패턴을 형성하지 않아도 최적의 노광 조건을 설정할 수 있으므로, 최적의 노광 조건의 설정을 개시해서부터 설정이 종료할 때까지의 사이에도 화상 형성을 실시할 수 있다.

또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 감광체 표면에 농도 검지용 토너 기준 패턴상(기준 패턴)을 형성하고, 이 기준 패턴을 화상 농도 검지 수단으로 검지한다. 그리고, 이 화상 농도 검지 수단의 검지 결과로부터 최대 화상 농도가 일정하게 되는 목표 현상 바이어스를 정하고, 이 목표 현상 바이어스로부터 감광체 표면의 목표 균일 대전 전위를 목표 전위 결정 테이블로부터 정한다. 그리고, 정해진 목표 균일 대전 전위로 되도록 대전 장치를 제어하고, 또 정해진 목표 현상 바이어스가 되도록 현상 장치를 제어한다. 이와 같이, 감광체에 부착한 토너 농도로부터 목표 현상 바이어스나 목표 대전 전위를 정하고 있으므로, 토너 대전량의 변동에 의해 초래되는 화상 농도 변동을 억제할 수 있다.

또한, 상기 기준 패턴은 현재의 토너 대전량에 적합한 목표 현상 바이어스를 결정하기 위하여 형성되는 것이기 때문에, 균일 대전 전위 및 노광량을 일정하게 하여 현상 바이어스를 증감시킴으로써 형성되는 기준 패턴이다. 한편, 막 두께에 대응한 최적의 노광 조건을 설정하기 위해서는, 현상 바이어스 및 균일 대전 전위를 일정하게 하여 노광량을 증감시켜 형성되는 기준 패턴을 이용할 필요가 있다.

따라서, 종래의 화상 형성 장치에서는 노광량을 일정하게 하여 현상 바이어 스를 증감시킴으로써 형성된 토너 기준 패턴상으로부터 목표 현상 바이어스를 설정한다. 이 설정된 목표 현상 바이어스에 근거하여 목표 균일 대전 전위를 설정한다. 그리고, 설정된 목표 현상 바이어스 및 목표 균일 대전 전위로 하고, 노광량을 증감시켜 기준 패턴을 형성하며, 이 기준 패턴에 근거하여 막 두께에 대응한 최적의 노광 조건을 설정하게 된다. 그러나, 본 실시예의 화상 형성 장치는 설정된 목표 균일 대전 전위와 감광체의 회전 횟수로부터 막 두께에 대응한 최적의 노광 조건을 산출하기 때문에, 현상 바이어스를 증감시켜 형성한 기준 패턴으로부터 목표 현상 바이어스 및 목표 대전 전위를 설정한 후, 막 두께에 대응한 최적의 노광 조건을 설정하기 때문에, 노광량을 증감시켜 기준 패턴을 형성하지 않아도 된다. 이 때문에, 본 실시예에서는 농도 검지용 토너 기준 패턴상을 형성하고 목표 현상 바이어스와 목표 균일 대전 전위를 정하면, 화상을 형성할 수 있다.

또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 감광체의 토너 부착량으로부터 목표 균일 대전 전위 및 목표 현상 바이어스(Vb)를 정한 후, 이 정해진 목표 균일 대전 전위(Vd)를 이용하여 노광 조건을 산출하고 있다. 이와 같이, 토너 대전량의 변동에 의해 초래되는 화상 농도 변동을 억제할 수 있는 목표 균일 대전 전위로 노광량을 산출함으로써, 토너 대전량의 변동에 따른 화상 농도 변동 및 막 두께 감소에 따른 화상 농도 변동의 양쪽 모두를 억제할 수 있다.

또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 노광 조건을 산출하기 위한 감광체의 특성 값인 막 마모 계수 ω, 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ, 초기 감광체 막 두께 d0, 감광체의 노광 감도 특성인 LD 파워(시간) 보정 계수 ξ1, ξ2 (ξ1 ’, ξ2’)는 변경 수단인 제어부에서 변경할 수 있다. 이것에 의해, 예컨대 수명에 따라 교환되는 감광체와, 막 마모 계수 ω나 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ, 초기 감광체 막 두께 d0 등이 상이한 감광체가 화상 형성 장치에 장착되었을 때, 변경 수단에 의해 이 감광체의 막 마모 계수 ω, 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ, 초기의 감광체 막 두께 d0로 변경할 수 있다. 이 변경된 감광체의 막 마모 계수 ω, 시간 경과적 노광량 변환 계수 τ, 초기 감광체 막 두께 d0로부터 노광 조건을 산출함으로써, 이 감광체의 막 두께에 따른 노광량을 산출할 수 있다.

또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 노광 조건을 노광 파워로 하고 있다. 노광 파워인 발광소자 광의 강도는 전류나 전압의 값을 연속적으로 변경하도록 제어하면, 발광소자 광의 강도가 연속적으로 변경하게 된다. 그 결과, 노광량을 연속적으로 변경할 수 있다.

또, 노광 조건을 노광 시간으로 하여도 좋다. 노광 시간, 즉 발광 소자의 점등 시간을 제어하면, 노광 파워인 발광 소자 광의 강도를 제어하는 것보다 용이하게 노광량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 노광 파워에 비해 정밀도 높게 노광량을 조정할 수 있다.

또, 대전 장치, 현상 장치 중 적어도 어느 하나와 감광체를 일체로 하여 장치 본체에 대하여 착탈 가능한 프로세스 카트리지를 구비하고 있다. 이것에 의해 감광체나 대전 장치 등의 교환 작업을 용이하게 실시할 수 있어 보수 관리성을 향상시킬 수 있다.

본 발명자들은 열심히 검토한 결과, 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)가 증가함에 따라 상 담지체의 광 감쇠 특성이 비례적으로 감소한다는 것을 발견하였다. 이로부터, 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)와 노광량(L)의 사이에 L= ξ1Vd＋ξ2의 관계가 성립된다. 즉, 상기한 바와 같이, 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)가 증가함에 따라 상 담지체의 광 감쇠 특성이 비례적으로 감소하기 때문에, 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)가 증가했을 때, 노광량(L)을 비례적으로 증가시키고, 상 담지체의 균일 대전 전위(Vd)가 감소했을 때, 노광량(L)을 비례적으로 감소시키면, 노광 후 전위(Vl)가 일정하게 되어 감광체 상의 토너상 농도가 일정하게 된다.

이에, 우선 상기 관계로부터 설정된 목표 균일 대전 전위(Vd)에 대응하는 노광량(L)을 산출한다. 그리고, 목표 균일 대전 전위(Vd)에 대응한 노광량(L)에 근거하여 막 두께에 대응하는 최적 노광량을 산출한다. 이것에 의해, 감광체의 균일 대전 전위의 변동에 대한 광 감쇠 특성의 변동과 막 두께에 대한 광 감쇠 특성 변동의 양쪽 모두를 고려하여 최적 노광량을 산출할 수 있다.

본 발명의 청구항 1 내지 8의 발명에 의하면, 상 담지체의 회전 횟수에 근거하여 상 담지체의 막 두께를 예측하고, 이 예측한 상 담지체의 막 두께와 목표 균일 대전 전위에 근거하여 최적의 노광 조건을 산출한다. 이것에 의하여 상 담지체의 균일 대전 전위와 상 담지체의 막 두께의 양쪽 모두에 대응한 최적 노광 조건을 구할 수 있다. 이것에 의하여 상 담지체의 막 두께 변동이나, 균일 대전 전위의 변경에 관계없이 화상 농도를 양호하게 유지할 수 있다. 또, 잠상 패턴을 형성하지 않아도 최적의 노광 조건을 설정할 수 있으므로, 최적의 노광 조건의 설정을 개시 해서부터 설정이 종료할 때까지의 사이에도 화상 형성을 실시할 수 있다.

Claims

상 담지체 표면을 대전시키는 대전 수단과,

상기 상 담지체 표면에 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단과,

상기 상 담지체 상의 정전 잠상을 토너상화하는 현상 수단을 구비한 화상 형성 장치에 있어서,

상기 상 담지체의 회전 횟수를 검지하는 검지 수단과, 검지된 상기 상 담지체의 회전 횟수에 근거하여 예측되는 상기 상 담지체의 막 두께 및 상 담지체의 균일 대전 전위를 제어하기 위한 목표 균일 대전 전위에 근거하여 상기 노광 수단의 노광 조건을 산출하고, 산출된 노광 조건으로 되도록 상기 노광 수단을 제어하는 제1 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 상 담지체 상에 농도 검지용 기준 토너상을 형성하고, 상기 농도 검지용 기준 토너상의 화상 농도를 검출하는 화상 농도 검지 수단과, 화상 농도를 목표의 화상 농도로 하기 위한 목표 현상 바이어스와 목표 균일 대전 전위를 관련시켜 기억한 목표 전위 결정 테이블과 상기 화상 농도 검출 결과에 근거하여 목표 현상 바이어스를 정하고, 정해진 목표 현상 바이어스에 근거하여 상기 목표 전위 결정 테이블로부터 상기 목표 균일 대전 전위를 정하고, 정해진 목표 균일 대전 전위로 되도록 상기 대전 수단을 제어하며, 동시에, 정해진 목표 현상 바이어스로 되도록 상기 현상 수단을 제어하는 제2 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서,

상기 노광 조건은 상기 제2 제어 수단이 목표 균일 대전 전위 및 목표 현상 바이어스를 정한 후에, 상기 목표 균일 대전 전위와 상기 상 담지체의 회전 횟수로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 노광 조건은 예측되는 상기 상 담지체의 막 두께 및 상 담지체의 대전 전위를 제어하기 위한 목표 균일 대전 전위에 더하여 미리 설계 시에 구해진 상 담지체의 노광 감도 특성을 이용하여 산출하고, 또한 상기 상 담지체의 막 두께의 예측에 있어 상기 상 담지체의 회전 횟수에 더하여 미리 설계 시에 구해진 상 담지체의 특성 값도 이용하며, 적어도 상기 상 담지체의 특성 값과 상 담지체의 노광 감도 특성 중 하나를 변경하는 변경 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 노광 조건이 노광 시간인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 노광 조건이 노광 파워인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재의 화상 형성 장치에 있어서,

상기 대전 수단, 상기 현상 수단 중 적어도 하나와 상기 상 담지체를 일체로 구성하여 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 구성한 프로세스 카트리지를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
대전 수단, 현상 수단 중 적어도 하나와 상 담지체를 일체로 하여 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 구성한 프로세스 카트리지에 있어서,

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재의 화상 형성 장치에 대하여 착탈 가능토록 구성된 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.