JPH09179448A

JPH09179448A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09179448A
Application number: JP8285183A
Authority: JP
Inventors: Yukio Watanabe; 幸生渡辺; Yuichiro Toyohara; 裕一郎豊原; Takeshi Kunishi; 毅國司; Mitsutaka Abe; 光香安部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体の状態に応じて良好な階調再現を行
うこと。【解決手段】媒体上に形成されるべき画像を担持する
像担持体（６）と、前記画像を表す画像信号を発生する
信号発生手段と、前記像担持体の膜厚に応じた値を検出
する検出手段（２３）と、前記膜厚に応じた値に基づ
き、前記画像信号を変換する変換手段とを有することを
特徴とする。

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の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、像担持体である、感光体ドラム等の使用状況や、
使用環境が変化すると、感光体ドラムの特性が変化し、
出力画像に有意な変化が生じることはよく知られてい
る。例えば、感光体ドラムの温度が上昇すると感光体の
感度が向上し、出力濃度が変化する。また、感光体ドラ
ムを使用していくと、次第に、感光体膜厚が減少し、そ
のことにより、帯電性能の低下、感度の悪化が生じ出力
濃度が変化する。更には、感光体膜厚の減少によって、
感光ドラムの照射光の散乱の特性が変化することにより
微小ドットの再現性が変化し、感光体ドラムの帯電性能
や、感度の変化では説明できないレベルの出力濃度特性
の変化が生じる。

【０００３】また、装置の使用環境の変化は、感光体ド
ラムのみならず、現像装置にも影響を及ぼすことが知ら
れている。つまり、使用環境の湿度が変化すると、現像
装置内の現像剤の帯電特性が変化し、結果として出力濃
度特性に有意な変化が生じることが知られている。

【０００４】これらの問題点を解決するために、従来よ
り種々の方策が用いられている。たとえば、感光体ドラ
ムの膜厚変化に関しては、感光体ドラムの膜厚を検知す
る検知手段を設け、その検知信号に応じて、帯電装置に
供給する電圧を変化させることによって、感光体ドラム
の帯電性能の変化を補正するような方法が提案されてい
る。

【０００５】また、同様に、膜厚を検知した検知信号に
応じて原稿を照明するランプの引加電圧を変化させて、
感光体ドラムの感度変化を補正するような方法も知られ
ている。さらに、温度や湿度の変化に関しても、感光体
ドラム周辺の温度を検知し、その温度や湿度に従って帯
電装置に供給する電圧を変化させることによって温度に
よる感光体ドラムの性能の変化を補正する方法が提案さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、感光体ドラム等の媒体の膜厚変動による感度
特性や帯電性能の変化に対して出力濃度特性を安定化さ
せることが難しかった。

【０００７】特に、ハーフトーンを含む階調特性を膜厚
変動に対して、良好に保つことはできなかった。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、像担持体の状態にかかわらず、良好な階調再現
を実現できる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】また、本発明の他の目的は、プリンタの特
性を一定に保ちながら良好な階調特性制御を行うことに
ある。

【００１０】また、本発明の更なる目的は、感光体寿命
の正確な測定とこれに基づく階調特性制御を行うことに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の画像形成装置は、媒体上に形成されるべき
画像を担持する像担持体と、前記画像を表す画像信号を
発生する信号発生手段と、前記像担持体の膜厚に応じた
値を検出する検出手段と、前記膜厚に応じた値に基づ
き、前記画像信号を変換する変換手段とを有することを
特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
用いて詳細に説明する。

【００１３】〔実施例１〕図１に本発明の実施例である
画像形成装置の概略側面図を示す。

【００１４】感光体ドラム６に接して帯電部材７が配置
される。この帯電部材７に高圧電源１１より所定の電圧
を印加することにより感光体ドラム６は一様に帯電され
る。

【００１５】原稿１上の画像情報は、原稿照明ランプ２
によって照明された光をＣＣＤセンサー３に導くことに
より、画像信号に変換される。この画像信号を画像信号
処理回路４により処理し、レーザードライバー５を駆動
するための駆動信号として出力する。これにより原稿１
上の画像情報に応じた画像露光を一様に帯電された、感
光体ドラム６上に行う。

【００１６】次に、静電潜像を形成した感光体ドラム６
に対し現像器８のトナーにより現像する現像工程を行
う。

【００１７】更に、現像工程を経て形成された感光体６
上のトナー像は、同期を取って給紙されてきた転写紙Ｐ
に転写装置９により転写され、この転写工程を経た転写
紙Ｐは搬送ベルトにより定着装置１０にまで搬送され、
転写紙Ｐ上のトナーは転写紙Ｐに定着装置１０によって
定着される。１２は、転写後の感光ドラム上のトナーを
除去するクリーナーである。図６に感光体ドラム６とし
て感光体膜厚が３０μｍ，２０μｍ，１３μｍのものを
用いたときの出力濃度特性を示す。図の横軸は原稿濃
度、縦軸は本発明の画像形成装置の出力の濃度である。
このように、感光体膜厚が変化すると出力濃度特性は著
しく変化することがわかる。

【００１８】そこで本実施例では帯電部材７を通して高
圧電源１１により感光体ドラム６に一定電圧を印加した
ときの感光体ドラムを流れる電流量を検知することによ
り、感光体ドラム６の感光体膜厚に対応した検知信号を
得て、この検知信号に応じて、感光体膜厚変化による出
力濃度特性を補正する。

【００１９】以下具体的に説明する。

【００２０】図２は、感光体膜厚に応じた値を検出する
ための検出部の構成を示す図である。

【００２１】図２において、２１は交流電圧の発生源、
２２は直流電圧の発生源、２３は検出抵抗、２４はＡ／
Ｄ変換器、２５はＣＰＵである。感光体ドラム６の回転
中に、２２は所定の電圧Ｖ₀を、電圧Ｖ_ppoに重畳し、電
流ｉに応じた検出抵抗２３の両端の電圧をＡ／Ｄ変換器
２４で６ビットのデジタル信号Ｔ_Dに変換する。この６
ビットのデジタル信号Ｔ_Dはドラムの新しさをはかる目
安となる感光体膜厚に応じた信号である。

【００２２】ＣＰＵ２５は、検出信号Ｔ_Dに基づき、以
下の基準により感光体膜厚を分類し、図５に示される複
数のγ変換特性の中の１つを選択する。

【００２３】Ｔ_D＞Ａ → γ₁ Ａ≧Ｔ_D＞Ｂ → γ₂ Ｂ≧Ｔ_D＞Ｃ → γ₃ Ｃ≧Ｔ_D → γ₄ （Ａ，Ｂ，ＣはＡ＞Ｂ＞Ｃを満たすものとする）

【００２４】ここでＴ_Dの値が大きいほどドラムが新し
いので感光体膜厚が厚く、Ｔ_Dの値が小さくなるほどド
ラムの劣化により感光体膜厚が薄いと判断される。この
判断はＣＰＵ２５により行われ、図５のγ変換特性を選
択するための制御信号が出力される。図５の変換特性
は、γ₁〜γ₄に変化するにつれてカーブの傾きが大きく
なる。

【００２５】γ₁〜γ₃が選択される場合には、Ｔ_Dによ
る現像バイアス等の画像形成のためのプロセスパラメー
タの調整は行わない。これは、なるべく画像形成条件を
一定にしておくことによりプリンタの特性を安定化させ
ておき、ハーフトーンを含む階調特性は画像データの変
換処理によって、調整した方が階調特性の制御が容易に
なるからである。

【００２６】他方γ₄が選択される場合には、Ｔ_Dの値に
応じて現像器８の現像バイアスも調整する。具体的に
は、コントラストをとりながら、地かぶりを防止できる
ような現像バイアスを設定する。それに伴い、γ₄のγ
変換特性は、この現像バイアスの変更によるプリンタ特
性の変化を考慮したγ変換特性となっている。

【００２７】図３は、本実施例の画像信号処理回路４等
を示すブロック図である。

【００２８】ＣＣＤセンサー３からのアナログ信号はア
ナログ処理部３１においてゲイン調整やシェーディング
補正が行われる。次にＡ／Ｄ変換部３２において８ビッ
トのデジタル信号に変換された後、対数変換部３３で濃
度信号に変換され、上述のγ変換をγ変換部３４で施さ
れ、ＰＷＭ回路３５でレーザー５を駆動するためのパル
ス幅信号に変換される。

【００２９】γ変換部３４をはじめとする画像信号処理
回路４の各部はＣＰＵ２５によって制御される。ＣＰＵ
２５は、膜厚に応じた値をＡ／Ｄ変換器２４から受け、
これに応じた制御を行う。４０はプリンタ制御部であ
り、高圧電源１１による帯電電圧を制御する帯電電圧制
御回路４１，現像器８の現像バイアスを制御する現像バ
イアス制御回路４２，レーザー５のレーザー光量を調整
するレーザー光量調整回路４３，定着装置１０の定着温
度を制御する定着温度制御回路４４等を含む。

【００３０】上述の様にＣＰＵ２５は、Ｔ_Dに応じてγ
変換部３４におけるγ変換特性を制御するとともに、あ
る特定の場合には、Ｔ_Dに応じて現像バイアス制御回路
４２を介して現像バイアスの制御も行う。

【００３１】γ変換部３４は図４に示す構成となってお
り、ＣＰＵ２５からの選択信号により、γ₁〜γ₄のうち
の１つの特性が選択されるテーブル変換回路である。

【００３２】このテーブル変換回路は例えばＲＯＭにγ
₁〜γ₄の入出力特性を持たせることによって実現するこ
とができる。また、ＲＡＭによって構成する場合には、
ＣＰＵ２５により、選択すべき特性のテーブルデータを
１組そのＲＡＭにセットすることにより、膜厚に応じて
γ変換テーブルを作成してもよい。

【００３３】以上の構成により得られる原稿濃度に対す
る出力濃度の関係を感光体膜厚３０μｍ，２０μｍ，１
３μｍそれぞれについて図７に示す。

【００３４】このように本実施例によれば感光体膜厚に
よらず、一定の出力濃度特性が得られる。

【００３５】特に本実施例では、感光体の膜厚に応じた
値に基づき、再生用画像を表す画像データの濃度特性を
変換する一方で、現像バイアス等の画像形成プロセスの
パラメータは上記膜厚に応じた値によっては変化させな
いことにより、プリンタの像形成特性を固定して、中間
レベルを含む階調特性を良好に制御することができる。

【００３６】〔実施例２〕濃度変換テーブルによる非線
形変換のかわりに、次に示すような濃度信号の一次変換
を行なった場合の結果を図８に示す。

【００３７】Ｄ_out＝Ａ×（Ｄ_in＋Ｂ）Ｄ_out＝１次変換後濃度信号Ｄ_in＝１次変換前濃度信号Ａ,Ｂ＝係数この場合も、ほぼ一定の出力濃度特性が得られることが
わかる。

【００３８】〔実施例３〕感光体ドラムの温湿度がそれ
ぞれ１５℃５％ＲＨ，２３℃６０％ＲＨ，３０℃８０％
ＲＨのときの画像信号処理装置４での補正を行なわない
ときの出力濃度特性を図９に示す。

【００３９】この場合でも出力濃度特性の有意な変化が
観測される。感光体ドラム温度を温湿度センサー１２で
検知し、その検知出力によって画像信号処理装置４の中
で濃度信号変換テーブルによる濃度信号変換を行なった
ときの出力濃度特性を図１０に示す。このように感光体
ドラム温度湿度によらず一定の出力濃度特性が得られ
る。

【００４０】〔実施例４〕感光体ドラムの温湿度が１５
℃５％ＲＨ，２３℃６０％ＲＨ，３０℃８０％ＲＨのと
きの画像信号処理装置４での補正を濃度変換テーブルの
かわりに前記の濃度信号の一次変換を行なった場合の結
果を図１１に示す。この場合もほぼ一定の出力濃度特性
が得られることがわかる。

【００４１】〔実施例５〕実施例１の膜厚検知のタイミ
ングとしては、例えば画像形成装置の電源のオン／オフ
に伴う前多回転時、画像形成前の像担持体前回転時、画
像形成後の像担持体の後回転時があげられる。検知手段
の検知精度を向上させるためには、検知時間を長くとる
必要がある。また、検知のタイミングはより頻繁に行え
ば行うほど感光体の変化に対する追従性が向上し、更
に、長時間使用した感光体を新品の感光体に交換したと
きの追従性も向上する。

【００４２】しかしながら、検知精度を向上させるため
に、やみくもに検知時間を長くすると、感光体に対する
総通電時間が増大し、感光体の寿命を短くする結果とな
る。更には、画像形成装置のスループットを低下させる
ことにもなる。また、検知のタイミングも頻繁に行う
と、感光体の寿命の低下や、スループットの低下を招く
ことになる。

【００４３】そこで本実施例では、感光体の寿命、画像
形成装置としてのスループットと、感光体の膜厚変化、
特に感光体の交換のような急激な変化に対する追従性を
後述の様に両立させている。

【００４４】一般に感光体膜厚が１３μｍ程度まで減少
すると、感光体ドラム上にキズ等が発生し始め、出力画
像に欠陥が生じ、感光体ドラム６を新品に交換する必要
が生じる。これに対して、感光体膜厚の検知は、感光体
ドラム６の寿命をある程度伸ばすために５００枚から１
０００枚程度の画像形成後の後回転時に行うことが考え
られる。この後回転時の膜厚検知は、１０秒程度の十分
な時間をかけて精度良く行う。５００枚から１０００枚
程度の画像形成後の後回転時にγテーブルの変更を行っ
た場合、感光体ドラム６を新品に交換すると最悪の場合
には、５００枚から１０００枚の間感光体ドラム６の膜
厚が薄い状態に対して最適化されたγテーブルを用いて
画像形成を行うことになる。例えば３０μｍの膜厚の感
光体ドラムに対して１３μｍの膜厚用のγテーブルを用
いると、原稿濃度に対する出力画像濃度のカーブは傾き
が急となり、リニアな直線からの開きが大きくなる。

【００４５】このような点に鑑み、本実施例では、ＣＰ
Ｕ２５は図１２に示すフローチャートに従って、感光体
膜厚の検知及びγテーブルの選択を行う。なお、基本的
な構成は実施例１と同様である。

【００４６】まず、電源ｏｎ又は感光体ドラム交換のた
めの前扉の開閉を検知し（Ｓ１）、検知された場合に
は、コピースイッチＯＮに基づき（Ｓ２）画像形成前の
前回転時に感光体膜厚の検知を行う（Ｓ３）。この前回
転時の膜厚検知は短い時間（１〜２秒）で行うので、ド
ラム寿命にはあまり影響を与えないが、精度が低い。こ
のとき得られた検知信号ＤＴ₂と予め記憶させておいた
前回のγテーブルの切り替えを行ったときの検知信号Ｄ
ＴＭとの差分の絶対値を計算し（Ｓ４）、その値が所定
のしきい値ｄＤＴ₂（５μｍ〜１０μｍ程度）より大き
いときは、ＤＴ₂を用いて実施例１と同様にγテーブル
の切り替えを行う（Ｓ５〜Ｓ１１，Ｓ３１）。このよう
な判断を行うのは、画像形成前の前回転時での検知信号
ＤＴ₂は精度が十分でないので、不用意にこれに基づい
てγテーブルを切り替えるのを防ぐためである。同様の
理由で、画像形成前の前回転時の検知信号に基づいてγ
テーブルを切り替えた場合には、直後の画像形成後の後
回転時に感光体膜厚の検知を行うべくＴＤＮを５０１に
設定する（Ｓ１２）。一方電源ＯＮ又は前扉開閉が検
知されなかったときはコピースイッチＯＮに基づき（Ｓ
１３）Ｓ４で｜ＤＴ₂−ＤＴＭ｜≦ｄＤＴ₂と判断され
たとき、前回転時膜厚検知によるγテーブル切り替え
後にコピー枚数カウント値ＴＤＮが５００枚を越えてい
るときは（Ｓ１４）、コピージョブスタート後（Ｓ１
６）、後回転時膜厚検知（Ｓ１７）及びγテーブル切り
替え（Ｓ１９〜Ｓ２６）、そのときの検知信号ＤＴ₁を
ＤＴＭとして設定する（Ｓ２７〜Ｓ３０）。

【００４７】以上の様に、後回転時膜厚検知を行うこと
により、少ない検知回数及び時間で精度の高い膜厚測定
により、適切なγテーブルを選択することができる。

【００４８】なお上述の実施例同様、γテーブル切り替
えのかわりに一次変換を用いてもよい。

【００４９】また、本実施例では、γテーブルを１回の
検知に基づいて行ったが、精度を向上させるために、複
数回の膜厚検知の結果に基づいて行ってもよい。例え
ば、検知信号Ｔ_Dがあるしきい値を積算で３回越えるこ
とによりγテーブルを切り替えるようにすれば高い精度
でのγテーブルの最適化が可能となる。

【００５０】また、上記感光体の膜厚に応じた値は、必
ずしも厳密に膜厚そのものを表す値である必要はなく、
膜厚の変化に応じて変化する値であればよい。

【００５１】また、感光体としては、上述の感光ドラム
に限らず、感光ベルトを用いてもよい。

【００５２】また、上述の実施例１では、例外的にＴ_D
に応じて現像バイアスを制御していたが、このような例
外をなくして、常にＴ_Dと現像バイアスとを独立させて
もよい。

【００５３】以上の様に本実施例によれば、感光体寿
命、画像形成装置としてのスループットと、感光体膜厚
変化に対する追従性の両立が可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体の状態にかかわらず、良好な階調再現を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の画像形成装置の概略側面図で
ある。

【図２】膜厚検出部の構成を示す図である。

【図３】画像信号処理回路４等を示す図である。

【図４】γ変換部を示す図である。

【図５】γ変換特性を示す図である。

【図６】本発明によらないときの感光体ドラムの感光体
膜厚に対する出力濃度特性の変化を示した図である。

【図７】本発明の第１の実施例によるときの感光体ドラ
ムの感光体膜厚に対する出力濃度特性の変化を示した図
である。

【図８】本発明の第２の実施例によるときの感光体ドラ
ムの感光体膜厚に対する出力濃度特性の変化を示した図
である。

【図９】本発明によらないときの感光体ドラムの温湿度
に対する出力濃度特性の変化を示した図である。

【図１０】本発明の第３の実施例によるときの感光体ド
ラムの温湿度に対する出力濃度特性の変化を示した図で
ある。

【図１１】本発明の第４の実施例によるときの感光体ド
ラムの温湿度に対する出力濃度特性の変化を示した図で
ある。

【図１２】本発明の第５の実施例の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安部光香東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】媒体上に形成されるべき画像を担持する
像担持体と、前記画像を表す画像信号を発生する信号発生手段と、前記像担持体の膜厚に応じた値を検出する検出手段と、前記膜厚に応じた値に基づき、前記画像信号を変換する
変換手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体は感光体であることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記変換手段は、１次変換を行うことを
特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体を交換した可能性のあるタ
イミングで前記検知手段による検知タイミングを決定す
ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記検知タイミングは、画像形成前の前
記像担持体の回転時又は、画像形成直後の前記像担持体
の回転時であることを特徴とする請求項４に記載の画像
形成装置。
【請求項６】前記画像形成直後の検知精度は画像形成
前の検知精度よりも高いことを特徴とする請求項５に記
載の画像形成装置。
【請求項７】前記検知手段による複数回の検知結果に
応じてγ特性を変更することを特徴とする請求項１に記
載の画像形成装置。
【請求項８】前記検出手段は、前記像担持体に電圧を
重畳したときに流れる電流を測定することによって、該
像担持体の膜厚に応じた値を検出することを特徴とする
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項９】更に、前記画像を現像するための現像手
段を有し、該現像手段における現像条件を前記像担持体
の膜厚に応じた値によっては原則的に変化させないこと
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記像担持体の劣化が激しい所定の場
合に、例外的に前記現像条件を前記膜厚に応じた値によ
って変化させることを特徴とする請求項９に記載の画像
形成装置。
【請求項１１】媒体上に形成されるべき画像を担持す
る像担持体と、前記画像を表す画像信号を発生する信号発生手段と、前記像担持体の膜厚に応じた値を検出すべく、前記像担
持体に電圧を重畳したときに流れる電流を測定する検出
手段と、前記膜厚に応じた値に基づき、前記画像信号を変換する
変換手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】前記像担持体は感光体であることを特
徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記変換手段は、１次変換を行うこと
を特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記像担持体を交換した可能性のある
タイミングで前記検知手段による検知タイミングを決定
することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装
置。
【請求項１５】前記検知タイミングは、画像形成前の
前記像担持体の回転時又は、画像形成直後の前記像担持
体の回転時であることを特徴とする請求項１４に記載の
画像形成装置。
【請求項１６】前記画像形成直後の検知精度は画像形
成前の検知精度よりも高いことを特徴とする請求項１５
に記載の画像形成装置。
【請求項１７】前記検知手段による複数回の検知結果
に応じてγ特性を変更することを特徴とする請求項１１
に記載の画像形成装置。
【請求項１８】前記検出手段は、前記像担持体に電圧
を重畳したときに流れる電流を測定することによって、
該像担持体の膜厚に応じた値を検出することを特徴とす
る請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１９】更に、前記画像を現像するための現像
手段を有し、該現像手段における現像条件を前記像担持
体の膜厚に応じた値によっては原則的に変化させないこ
とを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項２０】前記像担持体の劣化が激しい所定の場
合に、例外的に前記現像条件を前記膜厚に応じた値によ
って変化させることを特徴とする請求項１９に記載の画
像形成装置。