JPH034253A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の電子写
真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に関し、
特に雰囲気の変化等に応じて感光体の表面状態を制御可
能なものに関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、コロナ帯電器のグリッド
電圧及び感光体への露光量を制御することにより、環境
変化等に対し最適の条件で画像形成を行うものが知られ
ている。

すなわち、かかる従来例に採用される方法は、第１Ｏ図
に示すように、画像形成条件として感光体表面の電位コ
ントラストを制御するための方法で、まず感光体への露
光量を一定にしてグリッドバイアスを変えることにより
感光体の表面電位（ＶＯ）を変化させ、これにより必要
とする電位コントラスト（ＶＤ−ＶＬ）を得るものであ
る。ここで、ＶＤは感光体の暗部電位を示し、ｖＬは感
光体の明部電位を示す。

ところが、感光体の表面電位Ｖ。を変えたとしても、単
一の露光量では十分に広い範囲の電位コントラスト（Ｖ
Ｄ　　ＶＬ）を得ることができないため、必要とする電
位コントラストの変化範囲が広い場合には、低コントラ
スト側と高コントラスト側で露光量を切り換える方法が
行われている。すなわち、例えば第１０図において必要
とする電位コントラスト（ＶＤ　　ＶＬ）が点Ｂの値よ
りも大きい場合には、第１１図に示すように露光量をＬ
ＯからＨｉへ切り換える操作が行われる。この場合、目
標とする点Ｃの電位コントラスト（ｖｏ　　Ｖ　Ｌ（Ｈ
ｉ））を得るためには、露光量の変化に伴ってグリッド
バイアス電位を低下させ、−旦電位コントラスト（ＶＤ
　　ＶＬ）を同一とした（第１０図Ｂ４Ｂ’）後、感光
体の表面電位ＶＤを上昇させるような制御を行うことと
している。

このように、電位コントラスト（Ｖ［ｌ　　ＶＬ）を高
い値に変化させる場合には、露光量をＬＯからＨ４へ切
り換えると共に、第１０図においてＡ→Ｂ→Ｂ′→Ｃの
順に変位するようグリッドバイアス電位を上昇させ、他
方、電位コントラスト（ＶＤ　　ＶＬ）を低い値に変化
させる場合には、露光量をＨｉからＬＯへ切り換えると
共に、同図においてＣ→Ｂ′→Ｂ→Ａの順に変位するよ
うグリッドバイアス電位を低下させることにより、広範
囲の電位コントラスト（Ｖｏ　　Ｖｔ、）の制御を行う
こととしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、斯かる従来例の場合、露光量の切り換わ
る電位コントラストの領域、即ち第１０図のＢ、　Ｂ’
　間においては、露光量切換時に電位コントラストが同
一となるように制御したとしても、露光量の切換に伴う
感光体のＥ−Ｖ特性（露光量と表面電位との関係）の影
響を受けるため、上記点Ｂ。

８７間において画質、特に階調性が変化してしまうとい
う欠点がある。

すなわち、第１２図（ａ）は０ＰＣ（有機光半導体）等
の代表的な感光体のＥ−Ｖ特性を示すものであるが、同
図から理解されるように、感光体のＥ−Ｖ特性は、露光
量に対して電位の変化が直線的ではなく、このため、実
際のＥ−Ｖ特性は、使用する最大露光量によって第１２
図（ｂ）に示すように変化する。

従って、上記した方法により、第１Ｏ図の点Ｂ（Ｂ′）
の電位コントラストが得られるよう感光体の制御が行わ
れたとすると、例えばわずかの環境変動によって必要と
する電位コントラストが変化して上記した露光量切換が
行われた場合に、出力画像の画質が変化してしまうとい
う問題があった。

もっとも、この露光量切換の際には従来より階調補正が
行われているが、露光量変化に見合うだけの補正を行っ
て画質を安定させることは困難であった。特に、階調性
を重視するようなフルカラー画像形成装置においては、
階調性を安定させる必要があった。

また、感光体の感度特性が変動した場合にはそれに応じ
て露光量の切換を設定しないと、安定した画像が得られ
ないという問題があった。

本発明は上記した従来技術の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、露光量切換に伴
う画質の変化を抑え、いかなる環境変動等に対しても一
定の画質を保持することが可能な画像形成装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明は、画像情報に基づき感光体
にレーザービームを照射して画像を形成する画像形成装
置において、前記感光体の感度状態を検知し、この検知
結果に応じて前記レーザービームの光量に関して複数設
けられた使用領域のうちから１つの使用領域を選択する
手段と、選択されたレーザービーム光量の使用領域内で
レーザービームの光量を複数段階に切換え可能とする手
段と、を有することを特徴とする。

上記構成により、本発明は露光量切換に伴う画質の変化
を極力抑え、かつ、常に最適な露光量が選択されるため
、いかなる環境変動、感光体の感度変動等に対しても、
常に安定した画質を保持することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すフルカラー画像形成
装置の構成を説明する図であり、１はレーザ制御ユニッ
トで、入力される画像入力信号に応じて変調したレーザ
ービームを発生させる。２は回転多面鏡を有するポリゴ
ンミラーで、図示しないスキャナモータにより一定速度
で回転され、入射するレーザービームを偏向させる。３
は結像レンズで、ｆ／θ特性を有する光学レンズである
。４は感光ドラムで、入射するレーザービームにより露
光して静電潜像を形成する。なお、感光ドラム４は矢印
方向に回転する。５は除電ランプで、感光ドラム４の表
面の電位を除電し、均一化させる。６は帯電器で、感光
ドラム４の表面状態を一様に帯電させる。７はグリッド
電極で、感光ドラム４の表面状態を一様に帯電させる際
に制御電極として使用する。

８ａ、　８ｂ、　８ｃ、　８ｄは現像装置で、各現像ス
リーブＳ　ａ　−Ｓ　ｄに印加される現像バイアスに応
じて感光ドラム４に形成された静電潜像を各現像剤（マ
ゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）により顕像化さ
せる。９は転写ドラムで、給紙カセット１０から給紙さ
れる転写紙を担持する。１１は転写帯電器で、感光ドラ
ム４に形成されたトナー像を転写ドラム９に担持した転
写紙上に転写させる。１２は剥離爪で、各色トナー像の
転写が終了した転写紙を転写ドラム９より分離する。１
３は定着器で、転写紙にのったトナー像を定着させる。

１４は排紙トレーで、画像形成の終了した転写紙を載置
する。１５はクリーニング装置で、感光ドラム４に残留
するトナーを回収する。１６は電位センサで、レーザビ
ーム照射後の位置で感光ドラム４に近接して設けられて
おり、潜像の電位検出を行う。１７はＡ／Ｄ変換器で、
電位センサ１６のアナログ出力をディジタル出力に変換
する。１８はマイクロコンピュータで構成される電圧制
御部で、データ記憶手段および制御データ記憶手段とな
るＲＡＭ、バイアス演算手段および制御手段となるＣＰ
Ｕ等から構成される。１９はＤ／Ａ変換器で、電圧制御
部１８で決定された制御情報をアナログデータに変換し
、帯電器６への印加電圧を制御する高圧制御ユニット２
０ａおよびグリッド電極７への印加電圧を制御する高圧
制御ユニット２０ｂに制御データを送出するとともに、
現像装置８ａ〜８ｄを制御する現像バイアス電圧制御回
路２１ａ〜２１ｄに現像バイアスデータを送出する。

次に、第２図及び第３図に基づいて感光ドラム４表面の
電位制御動作を説明する。

本実施例にあっては、従来例の場合と同様に、電位セン
サ１６にて得られた情報に基づき画像形成条件の設定を
コロナ帯電器６のグリッド電極７への印加電圧を制御す
ることで行い、さらに、その形成条件の範囲、即ち必要
とする電位コントラスト（ｖｏ　　ＶＬ）がグリッド電
圧の制御範囲を超えたときに、感光ドラム４へのレーザ
ービーム光量を切り換えてドラム表面の明部電位ｖＬを
変化させ（Ｖ　Ｌ　（Ｈｉ）　”Ｖ　Ｌ　（Ｌｏ））、
より広範囲の電位コントラストを得られるようにしてい
る（第２図）。

しかしながら、上記露光量を切り換えたときには、感光
ドラム４のＥ−Ｖ特性の影響を受けて画質、特に階調性
に変動が生ずるため、露光量切換をなるべく行わないこ
とが望ましい。

そこで、本実施例にあっては、第３図に示す如く、露光
量の切換を行う電位コントラストのポイントを、Ｌｏ側
からＨｉ側へ切り変える場合とＨｉ側からＬｏ側へ切り
換える場合とにおいて異ならせることで、この問題の解
決を図っている。すなわち、本実施例においては、Ｌｏ
側からＨｉ側へ露光量を切り換える場合には必要とする
電位コントラスト（ｖｏ　　ＶＬ）が所定の値Ｖ。にな
ったときにその動作、を行うが（Ｃ→Ｃ′）、Ｈｉ側か
らＬｏ側へ切り換える場合にはこの値ｖｃとなっても切
換動作を行わず、さらに低い値ＶＢになったときに露光
量を低下させる（Ｂ’　→Ｂ）こととしている。つまり
、必要電位コントラスト（ｖｏ　　ＶＬ）に対する露光
量の切換特性にヒステリシス特性を持たせている。而し
て、このような制御を行うことにより、例えばｖｃの必
要電位コントラストを得る場合に、−旦露光量をＬｏか
らＨｉへ切り換えた後は電位コントラストが再度この値
Ｖ。となっても露光量の切換は行われず、これがｖｏよ
り低い値であるＶＢまで低下してはじめて切換動作が行
われる。従うて、環境変動等によって電位コントラスト
が多少変動した場合でも、露光量の切換は行われず、こ
の結果、一定の画質を保つことが可能となる。

第４図は、必要電位コントラスト（ＶＤ　　ＶＬ）に対
して露光量を５段階に切り換える装置の露光量変化を示
すグラフである。このように露光量を頻繁に切り換えれ
ば、切換時点における露光量変化の割合が減少するため
、感光ドラム４のＥ−Ｖ特性変化に伴う階調性の変動を
軽減することができる。

この時の露光量変化の割合を少くとも２０％以内とする
ことで上記階調性の変動を軽減することができる。第５
図（ａ）、　　（ｂ）は露光量を約２０％の割合で５段
階に変化させた時の感光体のＥ−Ｖ特性の変化を示した
もので、第５図（ｂ）から明らかなように切換時の階調
性の変動がかなり軽減されていることが確認できる。さ
らに露光量変化の割合を１０％以内とすれば、この切換
時に発生する階調性の変動はほとんど無視することがで
きる。

また、本実施例では５段階の露光量切換を説明したがこ
れに限られるものではなく、少なくとも３段階以上の切
換を有するものであれば十分に効果がある。

このように、露光量の切換ポイントにおいて、ヒステリ
シス特性を有するように制御することにより、切換の頻
度を大幅に減少させることができた。

また、切換段数を増やしかつ変化量の割合を２０％以内
とすることで切換時の階調性の変動を著しく減少させる
ことができた。

そこで、第６図に示す如く、上記した方法で露光量を各
切換ポイントにおいてヒステリシス特性を有するように
制御すれば、１回の切換を行った後は大幅な環境変動が
発生しない限り一定の露光量が保たれる。従って、この
ような装置に本発明を適用すれば、露光量切換時の階調
性変化が小さいこととあいまって、非常に質の高い画像
を形成することが可能となる。

更に、本実施例は、感光体の感度特性のばらつき、レー
ザー露光系の光学効率のばらつきを補正すべく、適切な
レーザーパワーの使用領域を選択して画像の安定化を達
成しようとするものである。

感光体は作成時のロット開蓋、また、使用中の経時変化
等により感度特性が変動する要因があり、また、光学系
も、機械開蓋もしくは汚れの付着による経時変化により
光学効率が変動する要因がある。

そこで、現時点での本発明の装置の露光系の光学効率が
良いか悪いか、感光体の感度特性が速いいか遅いか、そ
れによって目的の電位コントラストが得られるかを測定
し且つ判断することにより使用するレーザーパワーの領
域を選択するものである。

第７図に必要電位コントラストに対してどのようにレー
ザーパワーを設定しであるかを示している。基本形は第
４図に示すような５段階切換であり（Ｐａ〜Ｐ４）、さ
らに３段階のレーザーパワー（Ｐ５〜Ｐ７）をあたえる
ことにより〔５段階切換Ｐ０〜Ｐ４）Ｘ（４つの領域■
、■、［相］、■〕にわけられることになる。

すなわち、感光体の感度特性が速いか、あるいは光学効
率が良い様な場合は、露光量の少ない領域Ｉのレーザー
パワー（ｐ　ｏ　−ｐ　４）を使用し、また逆の場合は
領域［相］のレーザーパワー（Ｐ３〜Ｐ７）を使用し、
中間の特性の場合は領域■あるいは領域［相］のレーザ
ーパワーが使用される。

ここでこの感度特性測定による使用領域の選択方法の一
例を第８図に示す。

領域■の最大パワーＰ４選択しＰ４を使用して、ある暗
部電位Ｖ。（たとえば−７００Ｖ）の時、必要電位コン
トラストＶ、−ＶＬの最大値（たとえば４５０Ｖ）が得
られるかを前述の通常の電位制御モードで測定し、得ら
れた場合は露光量が適正であるため、使用領域が■に決
定される。得られない場合は露光量が不足しているため
領域■の最大パワーＰ５を選択し同様の測定を行う。以
上の過程をくりかえすことにより、レーザーパワーの使
用領域が決定される。以上のようにして決定されたレー
ザーパワーの使用領域内で、第６図に示す露光量の切換
方式を組合せたものが第９図である。

図では領域■が選択された場合の例を示しており、使用
されるレーザーパワーはＰ　、　−Ｐ　５の５段階切換
が可能である。

次に、本発明におけるレーザービームの光量切換から感
光体の電位制御そして画像形成に至るまでの過程を説明
する。

また、本実施例においては画像形成を行うにあたり、レ
ーザー光を入力した画像データに基づきパルス幅変調（
ＰＷＭ）する画像形成装置を用いることを特徴としてい
る。入力された画像データは、００ＨからＦＦＨまで（
１６進数表現）２５６段階の中間調情報を持ち、明部（
データＯＯＨに相当）から暗部（データＦＦＨに相当）
に至るまで、連続的な階調表現を行うことができる。そ
して本発明と併用することにより、階調性の高い画像が
より安定に形成される。

このレーザー光をパルス幅変調（ＰＷＭ）する過程を第
１３図及び第１４図を用いてまず説明する。

第１３図は、パルス幅変調を行う画像処理部２００を示
している。

デジタル画像データ２２はＤ／Ａ変換器２０２によって
アナログ画像信号２０３に変換され、比較器２１１の一
方の端子に入力される。２０７はタイミング信号発生回
路で、基準クロック信号２４を入力して画素クロック２
０４やパターン信号発生器２０９へのスクリーンクロッ
ク２０８を作成して出力している。パターン信号発生器
２０９はスクリーンクロック２０８をもとにパターン信
号２１０を出力し、比較器２１１の他方の端子に入力し
ている。

デジタル画像データ２２は画素クロック２０４に同期し
て入力され、Ｄ／Ａ変換器２０２は画素クロック２０４
に同期してアナログ画像信号２０３を出力する。スクリ
ーンクロック２０８は画素クロック２０４の周期を整数
倍したクロック信号で、例えば三角波である、パターン
信号２１０の周期を規定している。

アナログ画像信号２０３とパターン信号２１０は比較器
２］１により比較されて、アナログ画像信号２０３の方
が大きいときは０、小さいときは１として、パルス幅変
調された２値化画像データ２３が作成され出力される。

第１４図は第１３図の各部のタイミングを示すタイミン
グチャートである。

ここではスクリーンクロック２０８は画素クロック２０
４の２倍の周期をもつクロックとしている。デジタル画
像信号２２が００（白）から１６進数のＦＦ（黒）に段
階的に変化するとき、パターン信号２１０によりパルス
幅変調された２値化画像データ２３のパルス波形を示し
ている。このようにパターン信号２１０の振幅を変える
ことによって、デジタル画像データ２２の入力レベルと
２値化画像データ２３のパルス幅の関係を変えることが
できる。

以上説明したパルス幅変調部を有する画像形成装置にお
いて画像形成に至るまでの過程を第１５図、第１６図を
用いて説明する。

第１５図はその過程を表わすフローチャートで、電位制
御動作が開始すると〔ステップ■〕、まず第８図に示す
感光体の感度特性測定が行われ〔ステップ■〕、レーザ
ーパワーの使用領域が決定される（領域（ｆ）−■）〔
ステップ■〕。次に機内外の環境の温度。

湿度測定から感光体の必要な電位コントラスト（ｖコン
トラスト）が算出される。〔ステップ■〕そして、必要
電位コントラストが算出されると、第９図に示す必要電
位コントラストと光量値の関係から露光量が決定される
（第９図ではＰ、〜Ｐ５　のどれか）〔ステップ■〕。

決定されたレーザーパワーを用い、グリッド電圧を３点
（Ｖｃ−＋、　ＶＧ−２，ＶＣ−３）変化させてそれぞ
れのグリッド電圧時の明部電位（データ００Ｈに相当、
Ｖ　ｏｏ　）と暗部電位（データＦＦＨに相当、Ｖ　Ｆ
Ｆ　）を測定し〔ステップ■〕、第１４図に示すグリッ
ド電圧と、感光体の表面電位の関係から必要とする電位
コントラスト（Ｖコントラスト）を得るためのグリッド
電圧Ｖ。が算出される。〔ステラ１０〕以上の過程で算
出されたレーザーパワーとグリッド電圧ｖ０を用いて実
際に画像形成を行う〔ステップ■〕。

また、ある程度の時間経過あるいは環境変動等が発生し
た場合は電位制御はステップ■から開始する。尚、ステ
ップ■及びステップ■に関しては感光体の感度変化等は
短時間では発生しないので必要とする間隔で動作させれ
ば良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明にあっては、感光体の感度特性
測定に基いたレーザービーム光量の使用領域の選択、そ
して光量の多段切換を可能としているため、露光量切換
に伴う画質の変化を極力抑えることができ、この結果、
いかなる環境変動等に対しても一定の画質を保つことが
可能となる。

従って、特に階調性を重視するフルカラー画像形成装置
においては、常時色ずれ等のない高画質の画像を形成す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフルカラー画像形成装置の一実施
例を示す概略構成図、第２図及び第３図は同実施例にお
ける感光ドラムの表面電位の制御動作を示すもので、第
２図はコロナ帯電器のグリッドバイアス電位と感光ドラ
ムの表面電位との関係を示すグラフ、第３図は感光ドラ
ムにおける必要電位コントラストと露光量との関係を示
すグラフ、第４図及び第６図、第７図、第９図は本発明
の実施例の制御動作を示すだめの、感光ドラムにおける
必要電位コントラストと露光量との関係を示すグラフ、
第５図（ａ）、　　（ｂ）は露光量と感光体表面電位と
の関係を示すグラフ、第８図はレーザーパワー選択処理
を説明するフローチャート、第１０図〜第１２図は従来
の画像形成装置における感光体の表面電位の制御動作を
示すもので、第１Ｏ図は帯電器のグリッドバイアス電位
と感光体の表面電位との関係を示すグラフ、第１１図は
感光体における必要電位コントラストと露光量との関係
を示すグラフ、第１２図（ａ）、　　（ｂ）は露光量と
感光体の表面電位との関係を示すグラフ、第１３図、第
１４図はパルス幅変調について説明する模式図、第１５
図は本実施例の電位制御を示すフローチャート、第１６
図は感光体表面電位とグリッド電圧との関係を示すグラ
フである。 ｌ・・・レーザ制御ユニット、４・・・感光ドラム（感
光体）、６・・・コロナ帯電器、７・・・グリッド電極
、８ａ。 ８ｂ、　８ｃ、　８ｄ・・・現像手段、１６・・・電位
センサ、１８・・・電圧制御部、２０ａ、　２０ｂ・・
・高圧制御ユニット、２１ａ。 ２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ・・・現像バイアス電圧制御回
路。 崩２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に基づき感光体にレーザービームを照射
   して画像を形成する画像形成装置において、前記感光体
   の感度状態を検知し、 この検知結果に応じて前記レーザービームの光量に関し
   て複数設けられた使用領域のうちから１つの使用領域を
   選択する手段と、 選択されたレーザービーム光量の使用領域内でレーザー
   ビームの光量を複数段階に切換え可能とする手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）上記レーザービームの光量を増加させる時と減少
   させる時とでは異なる制御情報に基づいて光量が切換え
   られる特許請求の範囲第１項に記載の画像形成装置。
3. （３）上記制御情報は必要とされる感光体の電位コント
   ラストである特許請求の範囲第２項に記載の画像形成装
   置。