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JP3050400B2 - 電子写真式画像形成装置 - Google Patents

電子写真式画像形成装置

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Publication number
JP3050400B2
JP3050400B2 JP2267917A JP26791790A JP3050400B2 JP 3050400 B2 JP3050400 B2 JP 3050400B2 JP 2267917 A JP2267917 A JP 2267917A JP 26791790 A JP26791790 A JP 26791790A JP 3050400 B2 JP3050400 B2 JP 3050400B2
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JP
Japan
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control
Prior art date
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JP2267917A
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祐子 原沢
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反転現像方式で乾式2成分磁気ブラシを利
用する電子写真式画像形成装置に係り、例えば複写機や
プリンタに用いられる電子写真式画像形成装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、電子写真式画像形成装置においては、高い画像
品質、すなわち、画像濃度の安定化、地汚れの防止、コ
ントラストの高い画像等が求められているが、種々の要
因、例えば下述の2つの要因により、画像品質に劣化が
生じ易い。
第1の要因としては、環境、継時あるいは保守のため
の部品交換等による静電潜像の電位の変化に伴う画質の
劣化が考えられる。このような要因による画像品質の劣
化を防止する電子写真式画像形成装置として、感光体の
電位を検知する電位検知手段を設け、感光体の画像領域
外に飽和露光電位の潜像基準パターンを形成し、該パタ
ーンの検知結果に基づいて各種の潜像形成条件を調整す
るものが提案されている。特に、反転現像を採用してい
る場合、基準パターンの電位に応じて現像バイアスを制
御することにより、画像品質を一定に保つことが考えら
れる。
第2の要因としては、現像剤がトナーおよびキャリア
からなる2成分現像剤である場合、現像剤のトナー濃度
の変化による画質の変化が考えられる。このような要因
による画質の劣化を防止する電子写真式画像形成装置と
して、感光体の画像領域外に基準画像を形成し、この基
準画像の光学的反射濃度を検知し、この反射濃度が一定
値に制御されるように、現像剤に補給するトナーの量を
調節するようにしたものが提案されている。トナー濃度
を調節するための基準画像を形成する場合、中間調の電
位差を得るため、露光する部分の電位を飽和電位よりも
現像バイアスに近づけ、低コントラストの電位を得るよ
うにしている。
上述のように画質の向上を図った具体例としては、例
えば、特開昭60−254061号公報、特開昭56−5562号公報
および特開昭60−66272号公報に記載のものがある。最
初の公報記載のものは、電荷担持体上に形成される静電
潜像の電位、この潜像を現像した顕像の光学的濃度、記
録紙上の像濃度等を検出して、それぞれ異なるプロセス
要素を制御することにより、各プロセス要素の特性変化
等が生じてもそれを簡単に補償し、安定した記録濃度を
維持するようにしている。次の公報記載のものは、感光
体ドラム上のトナーの濃度制御方法において、露光工程
および現像工程の変動要因に対する補正を行うことによ
り、トナー濃度を正確に制御するようにしている。最後
の公報記載のものは、測定した感光体の表面電位に基づ
いて発光量を調整することにより、像形成の条件変化に
対応してプリント画像濃度の安定化を図るようにしてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の電子写真式画像形成
装置にあっては、下述のような理由により、画像領域の
潜像コントラストと、現像器内のトナー濃度とのバラン
スが取れなくなり、画質を向上するのが困難になるとい
った問題点があった。
すなわち、第7図に示すように、感光体の光減衰カー
ブはリニアでないため、飽和露光電位となる近傍の電位
を例えば40V変化させるのに必要な露光変化量Aと同じ
変化量により、中間調における露光電位を変化させる
と、電位は100V変化することになる。したがって、飽和
露光電位の潜像基準パターンの電位に基づいて露光量を
制御し、中間調の基準画像の反射濃度に基づいてトナー
補給量を調節すると、初期に設定した潜像コントラスト
には制御されなくなる。例えば、飽和露光部の電位が上
昇した場合、電位計検知に応じて露光量を制御する。画
像部の電位変化に応じて露光デューティを変化させると
潜像条件は希望する範囲に保たれるが、トナー濃度制御
用パターンの電位の変化量は大きくなり、感光体上のト
ナー付着量が多くなるため、現像剤中のトナー濃度が濃
いと判断され、トナー補給量が少なくなり、画像部潜像
コントラストに対してトナー濃度が薄くなりすぎる。逆
に、飽和露光部の電位が低下した場合、トナー濃度は濃
くなることになる。また、第8図に示すように、感光体
は使用中の疲労や環境による劣化に伴って、同じ光量を
与えたときの電位の変化量が異なるようになってくる。
この不具合を解消するのに、電位が希望の範囲に入るま
で検知、制御を繰り返す方法があるが、ユーザの待ち時
間が長くなるといった不具合が新たに生じる。なお、前
述の3つの公報記載のものもこれらの不具合を解消する
ことはできない。
〔発明の目的〕
そこで本発明は、制御手段による露光量の変化量が露
光量の異なる各基準画像潜像毎に異なるように、かつ、
感光体を露光した積算光量または感光体が画像形成した
積算枚数に基づき、制御手段が潜像形成手段を制御する
ことにより、画像領域の潜像コントラストおよび現像剤
のトナー濃度を容易にバランスさせることを可能にし、
何度も制御動作を行うことなく画質を向上させることを
目的としている。
〔発明の構成〕
本発明による電子写真式画像形成装置は、上記目的を
達成するため、帯電される像担持体と、帯電された像担
持体の表面上の所定領域を露光して、基準画像潜像を形
成する潜像形成手段と、基準画像潜像を担持した領域の
像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、基準画
像潜像を担持した領域の像担持体の電位が所定の制御電
位になるように、電位検知手段の検知結果に基づき、潜
像形成手段を制御して露光量を変化させる制御手段と、
を備えた電子写真式画像形成装置において、前記基準画
像潜像が、互いの露光量が異なるように、複数形成され
るとともに、各基準画像潜像毎に前記制御電位が設定さ
れ、制御手段による露光量の変化量が各基準画像潜像毎
に異なるように、制御手段が潜像形成手段を制御するよ
うにし、前記制御手段が、像担持体の使用開始からの像
担持体を露光した光の光量を積算した積算光量に基づい
て、各基準画像潜像の制御電位を変更するようにしたこ
とを特徴とする。
また、本発明による電子写真式画像形成装置は、帯電
されると像担持体と、帯電された像担持体の表面上の所
定領域を露光して、基準画像潜像を形成する潜像形成手
段と、基準画像潜像を担持した領域の像担持体の表面電
位を検知する電位検知手段と、基準画像潜像を担持した
領域の像担持体の電位が所定の制御電位なるように、電
位検知手段の検知結果に基づき、潜像形成手段を制御し
て露光量を変化させる制御手段と、を備えた電子写真式
画像形成装置において、前記基準画像潜像が、互いの露
光量が異なるように、複数形成されるとともに、各基準
画像潜像毎に前記制御電位が設定され、制御手段による
露光量の変化量が各基準画像潜像毎に異なるように、制
御手段が潜像形成手段を制御するようにし、前記制御手
段が、像担持体の使用開始からの像担持体を露光した光
の光量を積算した積算光量に基づいて、変更する各基準
画像潜像の制御電位を、像担持体の使用開始からの画像
形成枚数を積算した画像形成積算枚数基づいて、各基準
画像潜像の制御電位を変更するようにしたことを特徴と
している。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
第1〜6図は本発明に係る電子写真式画像形成装置の
一実施例を示す図であり、マイナス帯電有機感光体を用
い、黒部を露光し、2成分現像剤によりマイナストナー
を現像する反転現像方式の装置に適用した例である。
まず、構成を説明する。
第1図において、1は像担持体としての感光体であ
り、感光体1はマイナス帯電有機感光体からなる。2は
スコロトロン帯電器であり、スコロトロン帯電器2のグ
リッドには電圧が印加され、感光体1の表面電位を制御
することができるようになっている。すなわち、スコロ
トロン帯電器2には高圧電源3、4から電圧が供給され
る。5はレーザ光源、6はポリゴンミラーであり、レー
ザ光源5およびポリゴンミラー6は、帯電された感光体
1の表面上の所定領域を露光して、後述の基準画像潜像
を形成する潜像形成手段を構成する。7は電位計であ
り、電位計7は、基準画像潜像を担持した領域の感光体
1の表面電位を検知する電位検知手段を構成する。8は
マイクロコンピュータ等からなるCPUであり、CPU8は、
基準画像潜像を担持した領域の感光体1の電位が後述の
所定の制御電位になるように、電位計の検知結果に基づ
き、レーザ光源5を制御して露光量を変化させる制御手
段を構成する。
基準画像潜像は、例えば、第2図のP1、P2に示すよう
なものであり、第2図において、Tがスコロトロン帯電
器2により帯電された未露光の帯電領域であり、基準画
像潜像P1はレーザ光源5により中間調に帯電された中間
露光部に相当し、基準画像潜像P2は飽和露光された黒部
露光部に相当する。本実施例では、これら基準画像潜像
のパターン作成には、パルス幅変調を用い、最初のパタ
ーン作成時には、基準画像潜像P1をパルス幅50%デュー
ティで書き込み、基準画像潜像P2をパルス幅100%デュ
ーティで書き込む。したがって、基準画像潜像は、互い
の露光量が異なるように、複数形成されるとともに、各
基準画像潜像P1、P2毎に制御電位が設定され、CPU8によ
る露光量の変化量が各基準画像潜像P1、P2毎に異なるよ
うに、CPU8がレーザ光源5を制御する。
一方、基準画像潜像P1は現像ユニット9により現像さ
れると、トナー濃度を検知するためのトナー濃度検知用
基準画像となる。現像ユニット9はトナーおよびキャリ
アからなる2成分現像剤を現像剤室9aに収納し、トナー
補給ローラ9bの駆動により、トナーが現像剤室9aに補給
されるようになっている。トナー濃度検知用基準画像の
トナーの付着量はトナー濃度検知センサ10により検知さ
れる。トナー濃度検知センサ10の検知結果はCPU8に入力
され、CPU8はこの検知結果に基づいて、トナー補給ロー
ラ9aの駆動を制御し、トナー補給量を調節する。
ここで、本実施例の他の構成および画像形成動作を簡
単に説明する。
11は転写チャージャ、12は分離チャージャ、13はクリ
ーニングユニット、14はクエンチングランプ、15は転写
紙である。
画像を形成する場合、まず、感光体1が第1図の矢印
方向に回転し、感光体1がスコロトロン帯電器2により
帯電される。次いで、画像情報を有するレーザ光がレー
ザ光源5から発せられ、ポリゴンミラー6を介して感光
体1が照射されて露光され、感光体1表面上の画像形成
領域に潜像が形成される。次いで、潜像が現像ユニット
9により現像されて顕像化され、トナー像が形成され
る。次いで、トナー像が転写チャージャ11により転写紙
15に転写され、転写紙15が分離チャージャ12により感光
体1から分離される。次いで、転写紙15に転写された顕
像が定着ユニット(図示しない)により定着される。一
方、転写後の感光体1上に残留するトナーがクリーニン
グユニット13により除去され、感光体1になお残留する
トナがクエンチングランプ14により除電される。
次に、第4図のフローチャートに従って、作用を説明
する。
まず、S1で、基準画像潜像P1、P2が感光体1の画像形
成領域外の表面上に形成されると、S2で、基準画像潜像
P1、P2の電位VLM、VLが電位計7により検知される。す
なわち、電位計7からCPU8に検知データが伝達され、デ
ータがサンプリングされる。本実施例では、第3図に示
すように、第1しきい値を−500V、第2しきい値を−30
0Vとして、データが第1しきい値より下がった時点より
前の12バイトのデータ中の先頭の8バイトの平均値を求
めこれをVDとし、第1しきい値よりも下がった時点より
後の連続4回のデータを読み捨て、その後8バイトのデ
ータの平均値を求めこれをVLMとし、第2しきい値より
も下がった時点より後の連続4回のデータを読み捨て、
その後8バイトのデータの平均値を求めこれをVLとす
る。また、VLおよびVLMのそれぞれの最初の制御電位をV
L0=100V、VLM0=400Vとする。S3で、|VL−VL0|<20、
かつ、|VLM−VLM0|<20であればルーチンは終了し、で
なければS4に進む。S4で、感光体1の使用開始からいま
まで照射された光の積算光量に基づいて制御電位VL0、V
LM0を設定し、S5で、|VL−VL0|、|VLM−VLM0|の大きさ
および制御目標値VL0、VLM0に基づいて基準画像潜像P
1、P2のそれぞれに対する露光量の変化量を別個に算出
する。詳しくは、例えば使用初期の感光体1においてVL
が30V、VLMが25Vずれている場合、VLを制御するのに露
光量を0.6mWアップし、VLMを制御するのに露光量を0.1m
Wアップすればよいが、ある程度感光体1が使用され
て、積算光量が増大すると、同一のずれ量がある場合、
VLを制御するのに露光量を1.0mWアップし、VLMを制御す
るのに露光量を0.2mWアップすることになる。S6で、算
出された変化量だけ露光量が変化するように、次回に形
成される基準画像潜像P1、P2のパルス幅デューティが変
更され、S1に戻る。なお、S3で2つの条件のうちどちら
か一方の条件が満たされないような場合、S6からS1に戻
っての基準画像潜像の形成においては上記条件を満たさ
ない方の基準画像潜像のみを形成するようにしてもよ
い。
上述のS3で、|VL−VL0|<20、かつ、|VLM−VLM0|<20
になったときの基準画像潜像潜像P1が現像ユニット9に
より現像されてトナー濃度検知用基準画像が形成され、
トナー濃度検知用基準画像のトナーの付着量に対応した
出力Vspがトナー濃度検知センサ10からCPU8に出力され
る。次いで、CPU8によって現像ユニット9の現像ローラ
9bの駆動が出力V spに基づいる。詳しくは、トナーが付
着していないときのトナー濃度検知センサ10の出力をVs
gとすると、1/11を基準として、CPU8によって1/13<V s
p/V sg<1/11の範囲で制御され、V sp/V sg≦1/13のと
き、トナー濃度が低いと判断されて現像室9aにトナーが
補給される。すなわち、トナー補給量を約0.45mg/cm2
設定し、第5図に示す特性曲線から明かなように、その
時のセンサ出力V sp=0.36Vであるときを基準にしてい
る。
上述のように本実施例では、基準画像潜像が、互いの
露光量が異なるように複数(本実施例ではP1、P2の2
つ)形成されるとともに、各基準画像潜像P1、P2毎に制
御目標となる制御電位VL0、VLM0が設定され、CPU8によ
る露光量の変化量が各基準画像潜像P1、P2毎に異なるよ
うに、CPU8がレーザ光源5を制御しているので、飽和露
光電位および中間調の電位のそれぞれを感光体1の光減
衰カーブに対応した最適な電位に制御することができ
る。したがって、所望の潜像コントラストを容易に得る
ことができる。一方、中間調の電位が最適に制御される
ようになるので、最適に制御された電位の基準画像潜像
P1を現像して形成されるトナー濃度検知用基準画像のト
ナー付着量から現像剤のトナー濃度を検知することによ
り、トナー濃度も容易に目標値に制御することができ
る。したがって、画像領域の潜像コントラストおよび現
像器内のトナー濃度を容易にバランスさせることがで
き、画質を向上することができる。
また、各基準画像潜像の目標の制御電位VL0、V
LM0を、感光体1を露光した光の積算光量に基づいて変
更するようにしているので、何度も検知制御を繰り返す
ことなく制御を正確にすることができる。
さらに、基準画像潜像P1とトナー濃度検知用基準画像
の潜像を兼用にしているので、CPU8によるレーザ光源5
の駆動制御を容易にすることができる。なお、上述のよ
うに兼用しないで、それぞれ別個に形成するようにして
もよいのは言うまでもない。
一方ここで、第4図のフローチャートの代わりに第6
図のフローチャートに従った電位制御をするようにして
もよい。第4図と第6図の相違点は、第4図のS4におけ
る積算光量の代わりに、第6図のS14では、感光体1の
使用開始からのコピー枚数、すなわち、画像形成枚数の
積算枚数に基づいて制御電位VL0、VLM0を変更するよう
にしている点である。このようにした場合でも、前述の
効果と同様の効果を得ることができる。
〔効果〕
本発明によれば、基準画像潜像が、互いの露光量が異
なるように、複数形成されるとともに、各基準画像潜像
毎に制御電位が設定され、制御手段による露光量の変化
量が各基準画像潜像毎に異なるように、制御手段が潜像
形成手段を制御するようにしたので、したがって、画像
領域の潜像コントラストおよび現像剤のトナー濃度を容
易にバランスさせることができ、画質を向上することが
でき、また、制御電位を積算光量に応じて変更すること
ができるので、何度も検知制御を繰り返すことなく制御
を正確にすることができる。また、制御電位を積算画像
形成枚数に応じて変更することができるので、何度も検
知制御を繰り返すことなく制御を正確にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1〜6図は本発明に係る電子写真式画像形成装置の一
実施例を示す図であり、第1図はその概略全体図、第2
図はその基準画像潜像のパターンを示す図、第3図はそ
の電位データのサンプリング動作を説明するための図、
第4図はその感光体の電位制御プログラムのフローチャ
ート、第5図はその反射出力電圧とトナー付着量の関係
を示すグラフ、第6図はその感光体の他の電位制御プロ
グラムのフローチャート、第7、8図はそれぞれ従来技
術を説明するためのグラフである。 1……感光体(像担持体)、 5……レーザ光源(潜像形成手段)、 6……ポリゴンミラー(潜像形成手段)、 7……電位計(電位検知手段)、 8……CPU(制御手段)、 P1、P2……基準画像潜像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/04 - 15/04 120 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 500 G03G 21/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯電されると像担持体と、帯電された像担
    持体の表面上の所定領域を露光して、基準画像潜像を形
    成する潜像形成手段と、基準画像潜像を担持した領域の
    像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、基準画
    像潜像を担持した領域の像担持体の電位が所定の制御電
    位なるように、電位検知手段の検知結果に基づき、潜像
    形成手段を制御して露光量を変化させる制御手段と、を
    備えた電子写真式画像形成装置において、 前記基準画像潜像が、互いの露光量が異なるように、複
    数形成されるとともに、各基準画像潜像毎に前記制御電
    位が設定され、制御手段による露光量の変化量が各基準
    画像潜像毎に異なるように、制御手段が潜像形成手段を
    制御するようにし、前記制御手段が、像担持体の使用開
    始からの像担持体を露光した光の光量を積算した積算光
    量に基づいて、各基準画像潜像の制御電位を変更するよ
    うにしたことを特徴とする電子写真式画像形成装置。
  2. 【請求項2】帯電されると像担持体と、帯電された像担
    持体の表面上の所定領域を露光して、基準画像潜像を形
    成する潜像形成手段と、基準画像潜像を担持した領域の
    像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、基準画
    像潜像を担持した領域の像担持体の電位が所定の制御電
    位なるように、電位検知手段の検知結果に基づき、潜像
    形成手段を制御して露光量を変化させる制御手段と、を
    備えた電子写真式画像形成装置において、 前記基準画像潜像が、互いの露光量が異なるように、複
    数形成されるとともに、各基準画像潜像毎に前記制御電
    位が設定され、制御手段による露光量の変化量が各基準
    画像潜像毎に異なるように、制御手段が潜像形成手段を
    制御するようにし、前記制御手段が、像担持体の使用開
    始からの画像形成枚数を積算した画像形成積算枚数基づ
    いて、各基準画像潜像の制御電位を変更するようにした
    ことを特徴とする電子写真式画像形成装置。
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