JPH08254861A

JPH08254861A - 線幅制御方法

Info

Publication number: JPH08254861A
Application number: JP7057323A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Horiuchi; 立美堀内
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01
Also published as: DE69637039T2; EP0732631A2; EP0732631B1; EP0732631A3; US5808651A; DE69637039D1

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー線像の線幅を数μmから１０μm程度で
検出して再生するトナー線像を所定の線幅に制御する線
幅制御方法を提供することにある。【構成】光源の発光を制御するパルス幅信号を調整す
るパルス幅制御工程と、光源から光を照射することによ
り複数のライン潜像からなるパッチ潜像を形成するパッ
チ潜像形成工程と、パッチ潜像をトナー線像からなるパ
ッチ像に顕像化する顕像工程と、パルス幅制御工程から
顕像工程を繰り返して階調の異なる複数のパッチ像を形
成する工程、前記パッチ像の光学濃度を測定する工程
と、前述したトナー線像とパッチ像からインデックス信
号を用いて反射濃度の傾における変曲点を検出する変曲
点検出工程と、前記変曲点におけるデータから電子写真
プロセスの条件を調整するプロセス条件調整工程とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスで再
現するライン線像の線幅を所定幅に調整する線幅制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを採用する画像形成装
置において、再生した線像は画像環境の温度や湿度、像
担持体や現像剤の使用回数等によって画像の濃度や線幅
を変化する。像担持体上に反転現像によりトナー像を形
成する画像形成装置において、線状のトナー像の幅が変
動する現象を図１２を参照して説明する。

【０００３】図１２は線状のトナー像の幅が変動する現
象を説明する模式図である。図１２（ａ）〜（ｅ）は縦
軸に電位をとり、横軸に長さを示したものであり、これ
によってトナー像の濃度と線幅を模式的に示したもので
あり、２点鎖線で示すＶ_Zは残留電位を示している。図
１２（ａ）は像担持体を帯電した後に像露光して形成し
た潜像を示す模式図である。図１２（ｂ）は図１２
（ａ）に示す潜像を現像したときトナー付着量に相当す
る部分を示したものであり、点線はトナーの表面電位を
示している。図１２（ｃ）は繰り返し使用により残留電
位Ｖ_zが図１２（ａ）に示した初期状態から上昇した際
の潜像電位を示す模式図である。図１２（ｄ）における
一点鎖線は図１２（ｃ）に示す潜像を現像したときのト
ナー付着量に相当する部分を示したものである。かかる
場合図１２（ｂ）に示したトナー像の線幅と殆ど変わら
ないが、画像濃度が低下することを示している。斯かる
画像濃度の低下を補正するために現像条件を制御して現
像したものが点線で示したものであり、画像濃度を同一
にできることを示しているが、線幅が増加することを示
している。図１２（ｅ）は像担持体の感光層のγ特性が
緩やかな方向変化した状態を示すものであり、斯かる条
件下で現像すると最大の画像濃度に変化はないが、線幅
が狭くなることを示している。

【０００４】前述した画像濃度や線幅の変化を抑えるた
めに環境の温度や湿度を測定して、温度が高いときには
帯電電位をより高く設定する等の補正やトナーパッチの
反射濃度を測定することによりトナー像の線幅や画像濃
度を検出してフィードバックする等が行われている。斯
かる線幅測定手段には直接測定方式と間接測定方式が考
えられる。

【０００５】図１０はトナー像の線幅を直接的に測定す
る線幅測定手段を示すブロック図である。

【０００６】斯かる直接測定方式の線幅測定手段は、光
源Ｐからの光を像担持体Ｚに結像する結像レンズＬ₁と
像担持体Ｚに担持したトナー像Ｔ_Gから反射する光を受
光素子LSに拡大して結像する結像レンズＬ₂とを備え、
受光素子LSからの出力信号をカウントすることにより、
トナー像の線幅を検出することが考えられる。

【０００７】図１１はトナー像の線幅を間接的に測定す
る線幅測定手段を示すブロック図である。

【０００８】斯かる間接測定方式の線幅測定手段は、光
源Ｐからの光を像担持体Ｚに結像する結像レンズＬ₁と
像担持体Ｚに担持したトナー像Ｔ_Gから反射する光を受
光素子PDに縮小して結像する結像レンズＬ₃とを備え、
像担持体の表面を覆う被覆率の変化として捉え、単一の
受光部を有する受光素子PDで反射光量の変化として検出
するものである。ここで採用する受光素子PDは単一の受
光部を有するもので足りるので、図１０に示したような
直接線幅を測定する線幅測定手段よりも安価になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記帯
電電位の補正やトナーパッチの反射濃度の測定によりフ
ィードバックしたにも拘わらず、線幅の変化は数μmか
ら１０μm程度と小さいため安価な装置で直接測定でき
るものは無かった。具体的には、図１０に示したような
線幅測定手段は、線幅の変動を精度良く検出するために
一画素当たり数μ程度のピッチで形成したラインセンサ
を必要とし、受光素子Ｌ₂からなる光学系の倍率は１０
倍程度の倍率を必要とすることになるので、コスト高と
なる。仮に前述の光学系の焦点距離を５mmとすると、セ
ンサ全体は５０mm以上の大きさとなるので、小型化する
傾向にある画像形成装置に組み込みにくい大きさとな
る。一方、図１１を参照して説明した線幅測定手段は、
トナー像を線状のトナー像が複数集まった形態として把
握していることになるので、線幅の変化と画像濃度の変
化を区別して測定できない。従って、現像条件等を調整
して画像濃度を所定に維持できたとしても、受光素子PD
からの出力レベルはトナー像の線幅と関係するので、環
境変動や経時変化、汚れ等で出力も変化することにな
り、その誤差を補正することができなかった。又、いず
れの方法もセンサの絶対的な精度を要求されるので、画
像形成装置内に組み込んで使用できるものも無かった。
また、ラインセンサを駆動するための回路とラインセン
サからの出力信号を読み取る回路も複雑で高価になる。

【００１０】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、トナ
ー線像の線幅を数μmから１０μm程度で検出して再生す
るトナー線像を所定の線幅に制御する線幅制御方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する手段
としては、以下のものがある。

【００１２】（１）光源の発光を制御するパルス幅信
号を調整するパルス幅制御工程と、前記光源から光を照
射することにより複数のライン潜像からなるパッチ潜像
を形成するパッチ潜像形成工程と、前記パッチ潜像をト
ナー線像からなるパッチ像に顕像化する顕像工程と、前
記パルス幅制御工程から顕像工程を繰り返して階調の異
なる複数のパッチ像を形成する工程、前記パッチ像の光
学濃度を測定する工程と、前記トナー線像とパッチ像か
らインデックス信号を用いて反射濃度の傾における変曲
点を検出する変曲点検出工程と、前記変曲点におけるデ
ータから電子写真プロセスの条件を調整するプロセス条
件調整工程とからなる線幅制御方法。

【００１３】（２）前記パッチ像は複数色を重ね合わ
せたものであることを特徴とする（１）の線幅制御方
法。

【００１４】（３）前記パッチ像はトナー線像の線幅
を一定として間隔を変えたものであることを特徴とする
（１）、（２）のいずれかの線幅制御方法。

【００１５】（４）前記パッチ像はトナー線像の線幅
を変化させたものであることを特徴とする（１）、
（２）のいずれかの線幅制御方法。

【００１６】（５）前記パッチ像の大きさは、センサ
の測定範囲より大きくしてしてあることを特徴とする
（１）、（２）のいずれかの線幅制御方法。

【００１７】

【実施例】図１は本実施例の画像形成装置を示す概略構
成図であり、図５は本実施例の画像形成装置に採用する
像担持体の電位特性を示すグラフである。

【００１８】本実施例の画像形成装置は、図１に示すよ
うに像担持体１０の１回転毎に帯電器１２による帯電
し、書込装置１３による像露光により像担持体１０上に
色分解した静電潜像を形成し、当該静電潜像をフルカラ
ーで再現する為に像担持体１０の周縁にイエロー、マゼ
ンタ、シアン、黒色のトナーとキャリアとから成る二成
分現像剤をそれぞれ内蔵した現像器１４Ａ〜１４Ｄから
選択的に動作させてトナー像に顕像化し、当該トナー像
を像担持体１０に形成する一連のプロセスを色毎に複数
回繰り返すことにより、像担持体１上に各色トナー像を
重ね合わせた後給紙カセット１５から送られてくる転写
材へ転写ローラ１８により一括して転写された後定着装
置２０により定着する。

【００１９】画像形成装置の本体筺体は直立した側面パ
ネル１（図示せず）と側面パネル２（図示せず）とから
形成してある。側面パネル１，２の間に書込装置１３
と、像担持体１０と、複数の現像器１４Ａ〜１４Ｄを収
める現像ユニット１２０と、さらに定着装置２０と、Ｄ
Ｃ電源ユニット（図示せず）が組み込まれ、一方側面パ
ネル２の外側には駆動系とプリンターコマンドを解読す
るフォーマッター（図示せず）と機械の動作シーケンス
制御用の制御基板（図示せず）が収められ、また現像ユ
ニット１２０の上部には現像ユニット１２０内の各現像
器１４Ａ〜１４Ｄに接続するトナー補給手段１４０が収
容される。

【００２０】像担持体１０、帯電器１２およびクリーニ
ング装置２２はドラムカートリッジ１３０（図示せず）
に組み込んで一体化してあり、一方各現像器１４Ａ〜１
４Ｄおよびトナー補給手段（図示せず）は架台１００
（図示せず）に組み込んで一体化してある。架台１００
は、画像形成動作を行える位置に位置決めしたり、或い
は図１に示す如く装置本体に対する装着位置よりほぼ水
平方向に移動してその引き出し位置に設定するための構
成を備えている。

【００２１】装置本体を形成する側面パネル１と側面パ
ネル２の各内面に上部レール５１（図示せす）と下部レ
ール５２（図示せず）に相対するようにガイドローラ５
３（図示せず）を設けてあり、一方架台１００はその左
右の側面に、回動ローラ４２を備える板状部材４１を有
し、回動ローラ４２をガイド部材５０に、板状部材４１
自体をガイドローラ５３にそれぞれ係合して支持する。
これが前述した機能を達成するための概略構成である。

【００２２】以下に各部材の構成及び機能に付いて説明
する。

【００２３】像担持体１０は、アルミニュウムから成形
したφ１２０の導電性支持体上に、例えばアルコール可
溶性ポリイミドで膜厚０．３μmの下引き層を塗工し、
当該下引き層上にＹ型チタルフタロシアニンをポリビニ
ルブチラールを分散したＣＧＬ剤を塗布して膜厚０．３
μｍのＣＧＬを塗工し、当該ＣＧＬ上にポリカーボネー
トとスチルトリフェニルアミン系化合物からなる膜厚２
５μｍのＣＴＬを塗工して中間層、感光層を積層した電
子写真感光体であり接地してある。像担持体１０の駆動
軸１０３にエンコーダ（図示せず）を設けてあり、これ
によりＭＰＵ２１０は像担持体１０の位相を検出して電
子写真プロセスを実行するようにしてある。

【００２４】ここで、像担持体１０の電位特性を図５を
参照して説明する。

【００２５】図５に示したグラフは縦軸に像担持体１０
の表面電位（−Ｖ）を示しており、横軸に半導体レーザ
のパワー（ｍＷ）を示してある。○は２０℃５０％ＲＨ
（以下、これを常温常湿ＮＮということもある。）にお
ける電位特性を示したものであり、□は３０℃８０％Ｒ
Ｈ（以下、これを高温高湿ＨＨということもある。）に
おける電位特性を示したものであり、△は１０℃２０％
ＲＨ（低温低湿ＬＬということもある。）における電位
特性を示したものである。かかるグラフから環境の温度
湿度によって像担持体１０の露光領域における表面電位
が変動することが分かる。ここで、露光領域とは初期帯
電電位以外の領域をいう。

【００２６】像担持体１０周面を支持する両フランジ１
０１，１０２（図示せず）は駆動軸１０３と回転自在に
しておき、駆動軸１０３に固定した固定部材１０４（図
示せず）と一方のフランジ１０１との間にばね部材１０
５を設けて互いを連結してある。このようにすると、像
担持体１０と駆動軸１０３とからなる駆動系の剛性を低
くしたのと同等の効果が得られ、固有振動数を下げて駆
動歯車Ｇからの振動の変動と共振しないようにすること
ができる。そして、駆動軸１０３に入力された回転速度
の変動を低剛性部材によって吸収させ、像担持体１０を
１００mm／sec線速度の変動を生じさせずに回転させる
ことができる。

【００２７】斯かる構成で駆動力伝達方法を実現するこ
とにより像担持体１０は安定した回転作動するので、Ｐ
ＣＬ１１は帯電器１２による負帯電に先だって、前プリ
ントまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード
等を用いて露光を行って像担持体１０の感光層周面の除
電する。帯電器１２は像担持体１０の周面に対してＶG
に電位保持されたグリッドと白金線（クラッド又はアロ
イ）からなるコロナ放電ワイヤからコロナ放電すること
によってＶH−８５０Ｖの一様な帯電を与える。

【００２８】書込装置１３は像担持体１０の感光層への
一様帯電の後に画像信号に基づいて図示しないレーザダ
イオードを発光光源とし回転するポリゴンミラー１３
１、ｆθレンズ１３３等を経て反射ミラー１３２により
光路を曲げて走査して、像担持体１０の回転（副走査）
によって潜像を形成するものである。つまり、フォーマ
ッタからの画像データはレーザダイオード（ＬＤ）変調
回路に送られて、変調された画像信号によりレーザダイ
オードが発光すると、そのビーム光はミラー１３７（図
示せず）を介しビームインデックス１３６（図示せず）
により各走査線の同期が図られてポリゴンミラー１３１
に投射される。ポリゴンミラー１３１はその多面体でビ
ーム光を反射して走査し、その走査光はｆθレンズ１３
３、シリンドリカルレンズ１３４によりビーム形が補正
されたあと反射ミラー１３２を介して感光体を露光して
主走査を行い、静電画像を形成する。ポリゴンミラー１
３１は６面鏡で回転数２３６００rpmのエアーベアリン
グ採用する。ｆθレンズ１３３、シリンドリカルレンズ
１３４等の焦点距離はｆ＝１４０mmである。ドットクロ
ックは２０MH_Zである。ビーム径は約１４０×１００μm
である。斯かるビーム径の潜像電位Ｖ_L−５０Ｖであ
る。

【００２９】高品質画像を得るためにはトナーの粒径も
小さくする必要がある。本実施例では各色とも８μmの
サイズのトナーを使用している。ただしユーザにとって
最も重要なのは黒色の文字品質であり、黒色トナーは小
粒径トナー（７μm〜１１μm）が好適である。これによ
り、画像形成装置の印字密度は主副ともに１２ｄｏｔ／
ｍｍであり、ドットピッチは１／１２ｍｍとしている。

【００３０】トナーボックス（図示せず）より供給され
たトナーは現像器の右端部に落下され、相反する方向に
回転する一対の撹拌スクリュによってキャリアと撹拌混
合され、所定の帯電量（Ｑ／Ｍ）に設定される。

【００３１】一方トナー濃度はＬ検方式により検知さ
れ、この出力周波数にもとづいてトナーの供給量を制御
して５ないし７％程度のトナー濃度値に設定制御され
る。

【００３２】撹拌された二成分現像剤は供給ローラ１４
３を介して現像スリーブ１４１に搬送され、層厚規制部
材（図示せず）によって薄層とされて像担持体１０の現
像域に２０〜３０mg／cm²搬送され、次に記す現像条件
によって静電潜像の反転現像を行う。

【００３３】現像域における現像スリーブ１４１と像担
持体１０との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい０．５
mmとして、この間に２KV，８KH_ZのＡＣバアイスと−７
５０ＶのＤＣバイアスが重畳して印加される。現像スリ
ーブ１４１は像担持体１０に対して正転し、ＶDCとＶ
H、トナーの帯電は同極性であるため、ＶACによってキ
ャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーはＶDC
より電位の高いＶHの部分には付着せず、ＶDCより電位
の低いＶL部分に付着し顕像化（反転現像）が行われ
る。

【００３４】なお、図示しないが前記のトナーボックス
に装填するトナーボトルをそのままトナーホッパとして
使用することによりトナーの供給装置を小型簡略化する
と同時に、トナーボトルを半透明の材料で成形すること
で残量を容易に視認出来るようにすることも可能であ
る。

【００３５】転写材（図示せず）は給紙カセット１５内
に片側基準で格納されており、従ってさばき爪１５１は
転写材の基準面側にのみ設けられさらに半月ローラ１６
も片持ち構造とされて転写材の基準面側に片寄って位置
する。

【００３６】給紙部は、専用のモータ（図示せず）を有
しており、半月ローラ１６が矢示方向に回転して押上げ
板１５２上に積載した転写材をさばき爪１５１の作用に
よりその最上層の１枚のみを搬出する。

【００３７】給紙カセット１５より搬出された転写材は
搬送系路に入ってＵターンし、先端が給紙ローラ１７を
通過したすぐ後に図示しない給紙センサの検知によって
モータを一旦停止したのち、転写のタイミングが整った
段階で再びモータが回転を始め、像担持体１０の感光層
面に対し所定の角度を保ってその転写域に給紙される。

【００３８】一方手差しによる給紙は装置本体の前面に
位置する手差し給紙台Ｍを図１の一点鎖線にて示す位置
より実線にて示す位置に回動してセットして行う。

【００３９】手差しされた紙はピックアップローラ１５
３の回転により搬送され、前述した給紙カセット１５か
らの給紙と同様のプロセスを経て転写域に給紙される。

【００４０】手差し給紙の対象とする紙は通常用いられ
る１６ｌｂｓないし２４ｌｂｓの一般の転写材Ｐの他、
３６ｌｂｓの厚紙やＯＨＰ用のトランスペアレンシ等で
ある。また手差し給紙台Ｍを取り外し、オプションとし
て専用のフィーダを装着することで封筒の給紙も可能で
ある。

【００４１】転写ローラ１８は像担持体１０の周面に対
する位置が可変であって、単色画像のプリント時には常
に圧接状態に置かれるが、カラー画像の形成中には退避
して離間した位置に保たれ転写時にのみ圧接される。一
方、分離ブラシ１９も転写ローラ１８の位置変動にほぼ
同期して像担持体１０の周面に圧接ならびに離間の作動
をする。斯かる転写ローラ１８に印加電圧が＋３ないし
４KVＤＣで、ブレードによってローラ面をクリーニング
する形式の転写ローラ１８が使用され、また分離ブラシ
１９にはＤＣとＡＣを重畳したバイアス電圧を印加して
使用される。

【００４２】定着装置２０は、一対のローラから成るい
わゆる熱ローラ方式の定着装置であって、ヒータＨを内
蔵し時計方向に駆動回転する上ローラ２０１と該上ロー
ラ２０１に圧接して従動回転する下ローラ２０２との間
に形成されたニップ部により転写材Ｐを加熱搬送してト
ナー像の溶着を行う。上下の各ローラは共に耐熱チュー
ブを被覆されていて、圧接によりニップ部が直線状に形
成されることにより、封筒等が搬送される際に生じ易い
紙面のシワが防止される。上ローラ２０１の周面温度は
温度センサＳに検知されることによって制御されて所定
の温度範囲内に保たれ、またトナーの溶着によって付着
した汚れはクリーニングローラ２０３の圧接によって除
去清掃される。このクリーニングローラ２０３はプリン
ト枚数４万枚程度で新規のものに交換される。また、定
着ヒータは使用しない時間が所定時間を越えるとＳＬＥ
ＥＰモードとなり、省エネ制御される。

【００４３】さらにＯＨＰに使用されるトランスペアレ
ンシを転写材として使用する場合、カラーのトナー像の
透過率を向上するべくトナー像面を平滑化して乱反射を
防止する目的から、上ローラ２０１の周面のオイルパッ
ド２０４によりローラ表面にシリコンオイルが塗布され
る。

【００４４】従って本実施例の装置は転写材の搬送速度
を１００mm／sec，５０mm／secおよび１２.５mm／secの
３段階に切換可能とすることにより、普通紙，封筒およ
びトランスペアレンシの３種の転写材を使用出来るモー
ドを備えて幅広い用途に対応して利用される。

【００４５】なお、上ローラ２０１の設定温度は、低温
度で溶融するトナーを用いることにより約１８０℃前後
と低温度化することが可能であり、またオイルパッド２
０４にスポンジ材（多孔質ＰＴＦＥ被覆）を用いること
により押圧ムラが解消されて均一なオイル塗布が実現さ
れる。

【００４６】以上が本実施例における画像形成装置の概
略構成である。

【００４７】次に画像形成装置の制御回路について説明
する。

【００４８】図２は本実施例の画像形成装置における制
御回路を示すブロック図であり、図３は画像濃度センサ
Ｃの配設状態を示す斜視図である。

【００４９】制御回路２００は、図２に示すようにマイ
クロプロセッサ２１０（以下に、ＭＰＵと略称する）と
Ａ／Ｄコンバータ２５０と、帯電制御用のプログラムを
書き込んだＲＡＭ２２０、ＰＷＭ制御を実行するプログ
ラムモジュールを書き込んだＲＡＭ２３０とその他の静
電写真プロセスを実行するためのプログラムモジュール
を書き込んだＲＡＭ２４０と現像性固定手段を構成する
プログラムを書き込んだＲＡＭ（図示せず）と、プリン
タ特性検知手段及び最高画像濃度換算手段を構成するプ
ログラムを書き込んだＲＡＭを備えるものである。ＭＰ
Ｕ２１０は撹拌スクリュウを駆動するためのソレノイド
にドライバ（図示せず）を介して接続してある。

【００５０】プリンタ特性検知手段は、画像濃度センサ
ＣとＭＰＵ２１０及びテストパッチ信号Ｓ_Gを書き込ん
だＲＡＭ２３０から構成したものであり、実際のプリン
タ特性及びそれから最高画像濃度を検出するものであ
る。当該プログラムは最高画像濃度換算手段に相当する
プログラムも含んでいる。

【００５１】画像濃度検出手段に相当するプログラム
は、輝度信号をＡ／Ｄ変換することにより２５６階調に
正規化した出力電圧に対する画像濃度センサＣの定格最
大出力（像担持体上に何も付着しない状態での出力）と
の比を対数変換した値に像担持体１０の濃度と転写紙の
濃度との相違を考慮して画像濃度信号を得るものであ
り、像担持体１０の回転中に生ずる振動に起因する検出
誤差を除去するために例えば像担持体１０上に顕像化し
た複数のパッチ像から得られる輝度信号に所定の処理を
施して平均した値を算出する（特開平1-41375号公報参
照）。これにより、ＭＰＵ２１０は像担持体１０の振動
に起因する検出誤差を除去したプリンタ特性及び最大画
像濃度を検知できることになる。

【００５２】ＭＰＵ２１０は、透磁率の変化により現像
性に関係なく、トナー濃度を一定に制御するトナー濃度
制御系であって、像担持体の現像量を光学的に検出する
手段のように感光層の感度特性の変化に影響されない為
に現像スリーブ１４１の回転数を可変することにより反
転現像方法における現像性を一定に担保する。

【００５３】トナー濃度制御手段は、現像器１４Ａ〜１
４Ｄ内に装填した現像剤の透磁率をトナー濃度センサTS
で検出し、これによりトナー補給ユニット（図示せず）
を駆動することによりトナー濃度を略一定に制御するも
のである。

【００５４】現像性固定手段を構成するプログラムは、
像担持体１０上に顕像化したパッチトナー像１に応じて
現像スリーブ１４１の回転数を制御することにより、感
光層の感光特性を越えた現像性を得るようにするもので
あり、現像性と密接に関係するトナー濃度を一定に制御
することにより、現像スリーブ１４１の回転数を制御し
て像担持体１０表面の現像領域において付着する現像剤
の量を変化させて最大画像濃度を調整する。現像性固定
手段を構成するプログラムは、二成分現像剤を採用する
場合、現像槽内のトナー濃度を一定に制御する機構及び
制御プログラムを含むものである。Ａ／Ｄコンバータ２
５０は増幅器２５１を介して画像濃度センサＣを接続し
てある。増幅器２５１は画像濃度センサＣからの出力レ
ベルをマイクロプロセッサ２１０の駆動電圧レベルに増
幅するものである。

【００５５】画像濃度センサＣは、図３に示すように赤
外光を発光する発光ダイオードＬＥＤ（発光ダイオード
ＬＮ66、鹿児島松下電子株式会社製）とホトトランジス
タPT（ホトトランジスタＰＮ101、鹿児島松下電子株式
会社製）との受光面の中心が４０°，４０°の角度をな
すような溝をケーシングＣＫに形成し、当該溝に発光ダ
イオードＰＤ及びホトトランジスタPTに嵌入したもので
ある。ケーシングCKの全面は、像担持体１０の表面に水
平になるようにクリーニングユニット２２の近傍に像担
持体１０の中心に対向するように像担持体１０表面から
６mmの間隙で設けてある。画像濃度センサＣは、発光ダ
イオードLEDとホトトランジスタPTとでホトカップリン
グを構成している。発光ダイオードLEDのアノード端子
には最大出力１０(Ｖ)の可変直流電源Ｖ_ref（図示せ
ず）を接続してあり、発光ダイオードLEDのカソード端
子には例えば１ｋ(Ω)と２ｋ(Ω)とに切り換え可能な半
固定抵抗素子VR1（図示せず）と固定抵抗素子Ｒ８（図
示せず）を接続してある。このような構成にすることに
より、可変直流電源Ｖ_refの出力電圧を可変して発光ダ
イオードLEDの発光強度を調整するようにしてある。ホ
トトランジスタPTのアノード端子には10Ｖの直流電源Ｖ
_DCを接続し、カソード端子にはオペアンプＩＣ（図示せ
ず）と固定抵抗素子Ｒ５，Ｒ６（図示せず）とから構成
される出力検出回路を設けてある。このような構成によ
り、ホトトタンジスタPTで受光した光強度に応じた電圧
を検出するものである。これにより、トナー像から反射
する光を効率良く受光できるようにしてある。

【００５６】なお、画像濃度センサＣを構成する発光ダ
イオードLEDの発光光量の決定方法は発光ダイオードLED
を発光して像担持体１０（トナーの付着していない状
態）から反射する光を受光したホトトランジスタPTから
の出力電圧をＶ₀となるように決定する。これにより画
像濃度センサＣを構成する防塵ガラス（図示せず）及び
像担持体１０表面の汚れを補正することができる。

【００５７】以上の本実施例の画像形成装置における機
械的構成及び電気的構成である。

【００５８】ここで、本実施例で採用するパッチ像を説
明する。

【００５９】図４は像担持体上に形成するパッチ像を拡
大した模式図である。

【００６０】パッチ像は、本来の画像形成に先行して、
各々が異なった線幅のトナー像によって構成した複数の
パッチ像（図４参照）を像担持体１０上に形成するもの
である。

【００６１】図４において、矢印は像担持体１０の回転
方向を示しており、斜線はトナーが付着していることを
示している。図４（ａ）は５つのパッチ像を示したもの
であり、パッチ像を形成する線の線幅を５０μmで一定
にして線の間隔５０μm，７５μm，１００μm，１２５
μm，１５０μmを順次変化させた状態を示しており、図
４（ｂ）も５つのパッチ像を示したものであり、パッチ
像を形成する線の線幅を１００％，８０％，６０％，４
０％，２０％と順次細くなるように変化させた状態を示
している。いずれのパッチ像においても当該パッチ像を
形成するトナー線像は特定の単色でも、２つの色を重ね
合わせた二次色でも、基本的な動作は同じである。パッ
チ像を構成するトナー線像の中で、線幅の最も細いもの
は、予想されるすべての変動を考慮しても隣り合ったト
ナー像と重なり合わない太さに設定するのが好ましい。
線幅の最も太いものは、予想される全ての変動を考慮し
ても、常に隣り合ったトナー像と重なり合っている太さ
に設定することが好ましい。又、パッチ像の大きさは感
度を確保するため、センサの測定範囲より大きくしてお
くことが望ましい。

【００６２】図６及び図７はいずれも反射濃度と線間隔
との関係を示すグラフである。

【００６３】図６及び図７に示すグラフは図４（ａ）に
示したパッチ像から得られる反射濃度とパルス幅との関
係を示したものである。図７に示すグラフは汚れによっ
て濃度が高く測定された場合を示すものである。いずれ
の場合も変曲点ｂが存在していることが分かる。図４
（ａ）に示したパッチ像からの正反射はトナーからの反
射よりも１０倍以上大きいので、図６の領域１のように
トナー像が像担持体１０の表面を覆い隠して行く過程で
は変化が大きい。トナー像が像担持体１０表面を覆い尽
くした後では、トナーの層が増加することによる変化は
図６の領域２の用に緩やかな変化となることを示してい
る。

【００６４】図８及び図９はいずれも反射濃度とパルス
幅との関係を示すグラフである。

【００６５】図８及び図９に示すグラフは図４（ｂ）に
示したパッチ像から得られる反射濃度とパルス幅との関
係を示したものである。図９に示すグラフは図８に示し
たグラフから環境変化や経年変化による像担持体の感度
変化のあった場合を示している。いずれの場合も変曲点
ａが存在していることが分かる。図４（ｂ）に示したパ
ッチ像からの正反射はトナーからの反射よりも１０倍以
上大きいので、図８の領域１のようにトナー像が像担持
体１０の表面を覆い隠して行く過程では変化が大きい。
トナー像が像担持体１０表面を覆い尽くした後では、ト
ナーの層が増加することによる変化は図８の領域２の用
に緩やかな変化となることを示している。

【００６６】次に本実施例の画像形成装置における線幅
制御方法を説明する。

【００６７】画像形成装置は所望の最高画像濃度（１．
４）を得るための現像スリーブ１４１の回転数の設定処
理を説明する。

【００６８】オペレータは操作パネル（図示せず）から
コピー開始指令をＭＰＵ２１０に送出する。ＭＰＵ２１
０は、エンコーダ（図示せず）から出力される位相信号
により像担持体１０の位相を検出し、その位相から像担
持体１０を矢示方向（図１等参照）に回転させる。ＭＰ
Ｕ２１０は高圧電源（図示せず）から所定の出力電圧を
帯電器１２に印加し、これにより帯電器１２は放電を開
始して像担持体１０の画像形成領域を一様に帯電する。
引き続き、画像濃度センサＣを構成する発光ダイオード
LED（図４参照）に可変直流電源Ｖ_refの出力電圧を変化
させてトナーパッチのない部分でのセンサ出力で７
（Ｖ）になるように直流可変電源Ｖ_refの出力電圧を設
定する。この印加電圧で発振させて赤外光を像担持体１
０に照射する。パッチ像を像担持体１０上に形成する。
このときパッチ像を作成する際の露光レベルは最大露光
量であるＰＷＭ２５５を使用する。このようにして作成
された潜像を異なる回転数の現像スリーブ１４１で現像
する。現像スリーブ１４１の回転数は１００ｒｐｍから
２５ｒｐｍごとに４５０ｒｐｍまで上昇させる。そし
て、そのとき作成される複数のパッチ像を画像濃度セン
サＣで読み取る。定着画像濃度（マクベス社製画像濃度
計使用）で１．４に相当するセンサ出力１．５Ｖに読ん
だ出力値が一致又はそれ以下の出力となったときに現像
スリーブ１４１の回転数が固定され、プリンタは最大画
像濃度で１．４以上を確保したことになる。なお、現像
剤の特性（電荷量、トナー濃度、流動性等）、感光層の
表面電位特性にもよるが常温常湿（２０℃５０％ＲＨ相
当）では現像スリーブ１４１の回転数は約２２５ｒｐｍ
（現像スリーブ線速／像担持体線速の比は１．６０程
度）に固定される。

【００６９】ＭＰＵ２１０は、前述した現像スリーブ１
４１の回転数の決定動作に続いて、線状のトナー像の幅
を図４（ｂ）に示したパッチ像の反射濃度から間接的に
線幅を求める線幅測定処理を実行する。

【００７０】具体的には、ＭＰＵ２１０はＰＷＭ制御手
段を構成するＲＡＭ２３０からパッチ信号を書込装置１
３を構成するパルス幅変調回路（図示せず）に送出す
る。パルス幅変調回路（図示せず）は１走査ライン分の
パッチ信号をパルス幅変調した変調信号をＬＤ駆動回路
（図示せず）に送出する。ＬＤ駆動回路は変調信号で半
導体レーザを発振さることによりレーザビームを照射す
る。このレーザ光を所定速度で回転するポリゴンミラー
で偏向させ、ｆθレンズ及び第１のシリンドリカルレン
ズ及び第２のシリンドリカルレンズによって像担持体１
０上に微小なスポットに絞って走査する。以上の潜像形
成動作を所定回数繰り返す。ＭＰＵ２１０は潜像形成動
作の終了を検知すると、エンコーダ（図示せず）から送
出される位相信号から像担持体１０の位相を検知した後
に、静電潜像と同期した位置で現像器１４Ａ〜１４Ｄを
駆動する。これにより、像担持体１０上に形成してある
潜像は図４に示す複数のパッチ像を顕像化する。

【００７１】ＭＰＵ２１０は、エンコーダからの位相信
号から像担持体１０の位相を検知し、画像濃度センサＣ
を構成する発光ダイオードLED（図３参照）に可変直流
電源Ｖ_refの出力電圧を変化させてトナーパッチのない
部分でのセンサ出力が７(Ｖ)になるように直流可変電源
Ｖ_refの出力電圧を設定する。この印加電圧で発振させ
て赤外光を像担持体１０に照射する。これにより、画像
濃度センサＣを構成するホトトランジスタPTは像担持体
１０上に顕像化したパッチ像から反射する光強度に応じ
たセンサ出力をＡ／Ｄコンバータ２５１を通してＭＰＵ
２１０に送出する。

【００７２】ＭＰＵ２１０は顕像化したパッチ像から得
られるセンサ出力が5.8(V)ならば、センサの最大出力は
７Ｖであるから画像濃度は−ｌｏｇ5.8(V)／７(V)のよ
うな演算をPWM０〜２４８の３２個のデータは補間する
ことでデータの穴埋めを行って補間している。当該補間
の方法は直線スプライン、ラグランジュ直線等周知の方
式又は設計上独自の補間方式を採用する場合がある。こ
こでは３次スプライン関数による補間を行った（教育出
版：スプライン関数とその応用参照）。

【００７３】最大画像濃度は現像スリーブ１４１の回転
数によって１．４に固定したため、PWMレベル２５５の
センサ出力の濃度演算値−ｌｏｇ（ＰＷＭ２５５レベル
のセンサ出力／７（Ｖ））も１．４である必要がある。
画像形成装置の特性上ＰＷＭ２４８のセンサ出力もＰＷ
Ｍ２５５のセンサ出力もほぼ同じであるため、−ｌｏｇ
（ＰＷＭ２４８レベルのセンサ出力／７(V)）も１．４
である必要がある。そこで、得られた濃度の演算値を最
大画像濃度の１．４で正規化することでプリンタ特性が
得られる。しかし、ＰＷＭ０の濃度は実際の転写紙上の
画像濃度は転写紙の濃度を有するため、得られた濃度演
算値に転写紙の濃度を加えることにより（濃度計によっ
て得られる定着画像濃度）＝（センサ出力から得られる
像担持体上のパッチトナー像の濃度）が得られる。な
お、ＭＰＵ２１０はパッチ像に対して複数回読んでその
値を平均することで検出精度を上げるようにしてもよ
い。

【００７４】画数の多い漢字を用いる日本などではライ
ン幅を変えて印字しても目視により文字つぶれや文字ぎ
れの無い、ライン幅を決定する必要があり、一般に１２
０μm程度である。プリンタ等の画像形成装置は出荷段
階で標準的な使用環境で１２０μmとなるように帯電電
位とＰＷＭの幅で調整している。しかしながら、転写材
に再生した画像は像担持体１０や現像剤の経時変化、環
境の変化により濃度とライン幅に変化を生じる。従っ
て、電源投入時や印字開始前に濃度とライン幅を測定す
ることにより、帯電電位、ＰＷＭを調整して初期値にリ
セットする必要がある。

【００７５】本実施例の画像形成装置において、ＭＰＵ
２１０は良好な印字品質とするために印字濃度を測定し
て初期値にリセットし、続いてラインピッチを初期値の
１２０μmにしてＰＷＭ値を順次変化させて、変曲点を
求める。つまり、ＭＰＵ２１０は図８に示す放物線の接
線の交点を変曲点ａとして求める。ＭＰＵ２１０は前述
のようにして求めた変曲点ａをトナー像の線幅とピッチ
とが等しいものとして認識する。ＭＰＵ２１０は、前述
のようにして得られた画像濃度を得るためのパッチ像形
成に使用したパルス幅との傾を計算する。ＭＰＵ２１０
は前記変曲点ａから最適なパルス幅を算出する。

【００７６】ここで、変曲点ａの算出精度は書込手段１
３の動作タイミングを制御するためのインデックス信号
のみに依存する。本実施例における線幅検出方法は基準
信号を得るために高精度の水晶振動子等を用いているの
で、変曲点ａの算出精度も高精度に保たれる。従って、
本実施例の線幅測定方法は画像濃度センサＣに高精度を
要求する反射濃度の絶対値や線幅を直接測定しておら
ず、インデックス信号のように高精度の信号を用いて線
幅を検出しているので、本実施例における線幅制御方法
は高い精度を要しない画像濃度センサＣであっても高精
度の信号を使用して線幅を検出することができる。ま
た、本実施例における線幅制御方法は画像濃度センサＣ
の取付精度もラフでよいので、画像濃度センサＣの調整
工程数も減少させることができる。また、本実施例にお
ける線幅制御方法によれば、像濃度センサＣの環境変動
や経時変化による感度低下に影響されない。

【００７７】なお、本実施例において、ＭＰＵ２１０は
前述の処理で認識したＰＷＭ値を初期値として潜像を形
成するためのパルス幅信号を調整するように制御するこ
とを説明したが、これに限定されるものでなく、帯電器
１２のグリッド電圧、現像器１４Ａ〜１４Ｄの回転数、
現像バイアスのいずれかのプロセス条件に調整するよう
にしてもよい。また、図４（ａ）に示したパッチ像につ
いて制御動作も前述の説明と同様である。

【００７８】

【発明の効果】請求項１と請求項３、４記載の発明は、
上記構成を備えることにより、トナー線像の線幅を数μ
mから１０μm程度で検出して再生するトナー線像を所定
の線幅に制御する線幅制御方法が提供されることとなっ
た。また、請求項１と請求項３、４記載の発明は、イン
デックス信号のように高精度の信号を用いて線幅を検出
しているので、高精度でない画像濃度センサであっても
高精度の信号を使用して線幅を検出することができる。
また、請求項１と請求項３、４記載の発明は画像濃度セ
ンサＣの取付精度もラフでよいので、濃度センサの調整
工程数も減少させることができ、濃度センサの環境変動
や経時変化による感度低下に影響されない。

【００７９】請求項２〜４記載の発明は、上記構成を備
えることにより、前記効果に加えてカラー画像形成プロ
セスを採用する画像形成装置にも適用できる線幅制御方
法が提供されることとなった。

【００８０】請求項５記載の発明は、上記構成を備える
ことにより、前記の効果に加えてセンサの感度を高くす
ることができる線幅制御方法が提供されることとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の画像形成装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】本実施例の画像形成装置における制御回路を示
すブロック図である。

【図３】画像濃度センサＣの配設状態を示す斜視図であ
る。

【図４】像担持体上に形成するパッチ像を拡大した模式
図である。

【図５】本実施例の画像形成装置に採用する像担持体の
電位特性を示すグラフである。

【図６】反射濃度と線間隔との関係を示すグラフであ
る。

【図７】反射濃度と線間隔との関係を示すグラフであ
る。

【図８】反射濃度とパルス幅との関係を示すグラフであ
る。

【図９】反射濃度とパルス幅との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】トナー像の線幅を直接的に測定する線幅測定
手段を示すブロック図である。

【図１１】トナー像の線幅を間接的に測定する線幅測定
手段を示すブロック図である。

【図１２】線状のトナー像の幅が変動する現象を説明す
る模式図である。

【符号の説明】

１０像担持体１２帯電器１３書込装置１４Ａ〜１４Ｄ現像器Ｃ画像濃度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の発光を制御するパルス幅信号を調
整するパルス幅制御工程と、前記光源から光を照射する
ことにより複数のライン潜像からなるパッチ潜像を形成
するパッチ潜像形成工程と、前記パッチ潜像をトナー線
像からなるパッチ像に顕像化する顕像工程と、前記パル
ス幅制御工程から顕像工程を繰り返して階調の異なる複
数のパッチ像を形成する工程、前記パッチ像の光学濃度
を測定する工程と、前記トナー線像とパッチ像からイン
デックス信号を用いて反射濃度の傾における変曲点を検
出する変曲点検出工程と、前記変曲点におけるデータか
ら電子写真プロセスの条件を調整するプロセス条件調整
工程とからなる線幅制御方法。
【請求項２】前記パッチ像は複数色を重ね合わせたも
のであることを特徴とする請求項１記載の線幅制御方
法。
【請求項３】前記パッチ像はトナー線像の線幅を一定
として間隔を変えたものであることを特徴とする請求項
１または請求項２記載の線幅制御方法。
【請求項４】前記パッチ像はトナー線像の線幅を変化
させたものであることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の線幅制御方法。
【請求項５】前記パッチ像の大きさは、センサの測定
範囲より大きくしてあることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の線幅制御方法。