(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
該感光体に帯電を帯びさせるためのワイヤ及びシールドを備える非接触型帯電器と、
画像信号に基く露光を前記感光体にあてて静電気的な静電画像を形成する露光装置と、
トナー等の着色粒子を前記感光体に供給して感光体に現像を形成する現像機とを有する電子写真の印写制御方法において、
前記静電画像の電位を検出する電位センサと、
前記非接触型帯電器で前記ワイヤに供給する帯電電流からシールドに流れた電流の差を算出することで、前記感光体の表面電荷密度を測定する電荷密度カウンタとを設け、
前記電荷密度カウンタが算出した表面電荷密度と、電位センサが計測した前記静電画像の電位の測定値とに基づいて、前記感光体の感光層膜厚値を算出し、
前記静電画像の画像信号に基いて画像の周辺の位置を検出し、
前記静電画像の周辺では、前記画像信号に基く露光量を前記感光層膜厚値によって前記静電画像の内部側よりも少なくすることを特徴とする電子写真の印写制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子写真の印写制御方法において、
前記静電画像の領域を画像領域とし、該画像領域を除く前記感光体の帯電領域を背景領域とし、該背景領域の電位を検出し、該検出値に基づいて該背景領域の電位を一定に制御することを特徴とする電子写真の印写制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の電子写真の印写制御方法において、
前記現像機に隣り合う二つの回転する現像ローラを備え、両ローラの隣接する対向面が同じ方向に回るように構成した噴水型の現像機を用いることを特徴とする電子写真の印写制御方法。
【請求項４】
感光体と、
該感光体に帯電を帯びさせるためのワイヤ及びシールドを備える非接触型帯電器と、
画像信号に基く露光を前記感光体にあてて静電気的な静電画像を形成する露光装置と、
トナー等の着色粒子を前記感光体に供給して感光体に現像を形成する現像機と、
前記着色粒子で形成される前記現像を記録する転写機と、
転写された前記現像を前記記録紙に定着させる定着機を有する電子写真の印写制御方法において、
前記静電画像の電位を検出する電位センサと、
前記非接触型帯電器で前記ワイヤに供給する帯電電流からシールドに流れた電流の差を算出することで、前記感光体の表面電荷密度を測定する電荷密度カウンタとを設け、
前記電荷密度カウンタが算出した表面電荷密度と、電位センサが計測した前記静電画像の電位の測定値とに基づいて、前記感光体の感光層膜厚値を算出し、
前記静電画像の画像信号に基いて画像の周辺の位置を検出し、
前記静電画像の周辺では、前記画像信号に基く露光量を前記感光層膜厚値によって前記静電画像の内部側よりも少なくすることを特徴とする電子写真の印写制御方法。
【請求項５】
感光体と、
該感光体に帯電を帯びさせるためのワイヤ、シールド及びグリッドを備える非接触型帯電器と、
画像信号に基く露光を前記感光体にあてて静電気的な静電画像を形成する露光装置と、
トナー等の着色粒子を前記感光体に供給して感光体に現像を形成する現像機と、
前記着色粒子で形成される前記現像を記録する転写機と、
転写された前記現像を前記記録紙に定着させる定着機を有する電子写真の印写制御方法において、
前記静電画像の電位を検出する電位センサと、
前記非接触型帯電器で前記ワイヤに供給する帯電電流からシールド及びグリッドに流れた電流の差を算出することで、前記感光体の表面電荷密度を測定する電荷密度カウンタとを設け、
前記電荷密度カウンタが算出した表面電荷密度と、電位センサが計測した前記静電画像の電位の測定値とに基づいて、前記感光体の感光層膜厚値を算出し、
前記静電画像の画像信号に基いて画像の周辺の位置を検出し、
前記静電画像の周辺では、前記画像信号に基く露光量を前記感光層膜厚値によって前記静電画像の内部側よりも少なくすることを特徴とする電子写真の印写制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナ−等の着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式の記録装置に係り、特に感光体および記録紙の表面にトナ−画像を形成する帯電、露光、現像、転写から成る印写工程における印写制御方法およびこれを用いた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の印写方法について説明する。電子写真方式を用いた記録装置は、着色粒子を記録体表面に画像として顕像化させる印写工程と顕像化された着色粒子画像を記録体に固着させる定着工程から成る。着色粒子には電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。
【０００３】
帯電工程において感光体はその表面の全面が一旦帯電され、続いて露光工程において光を照射することにより部分的な電荷放電が行われる。ここに、感光体表面には帯電領域と放電領域による電位コントラストが形成され、これを静電潜像と呼ぶ。
【０００４】
次の現像工程では、まず、着色粒子であるトナー粒子を帯電させる。トナーの帯電方法にはキャリアビーズを用いる二成分現像方法やトナー部材などとの摩擦により帯電を行う一成分現像方法がある。一方、静電潜像の顕像化の方式として、バイアス現像と呼ばれる方法がよく用いられる。バイアス現像では、現像ローラにバイアス電圧を印加し、感光体表面に形成された潜像電位と現像ローラとの間に発生する電界の作用により帯電されたトナー粒子を現像ローラ表面の現像剤から分離して感光体表面に移動させ、作像が行われる。潜像電位（すなわち感光体の像形成部分の電位）として、前述の帯電電位を用いてもよいし、放電電位を用いてもよい。一般に、潜像電位として帯電電位を用いる方法を正規現像法、放電電位を用いる方法を反転現像法と呼ぶ。帯電電位と放電電位のうち潜像電位として用いられない側の電位を背景電位と呼ぶ。現像ローラのバイアス電圧は帯電電位と放電電位の中間に設定され、潜像電位との差を現像電位差と呼ぶ。同様に、背景電位との差を背景電位差と呼ぶ。通常、背景電位差より現像性能そのものを左右する現像電位差の方を大きく設定する。現像電位差が大きければ形成される電界（現像電界と呼ぶ）が強くなるので現像性能が高くなることは言うまでもない。現像ローラと感光体の相対的な移動方向は同方向の場合と逆方向の場合がある。また、１つの現像機で複数本の現像ローラを用いることもある。複数の現像ローラが同一方向に回転する現像装置もあるし、回転方向が異なる現像装置もある。この場合、 隣り合った現像ローラの回転方向を各々現像ローラの対向位置から感光体に向かうように２つの現像ローラの回転方向を異ならせ、現像ローラの対抗位置から現像剤があたかも噴水のように感光体に向かって分岐して搬送される現像機も知られている。このような現像機を噴水型現像機と呼ぶ。以上、感光体表面への静電潜像とトナー像の形成について説明した。
【０００５】
次に、感光体表面の静電潜像の経時的変化について説明する。印刷量が進むにつれて感光体が劣化してくると、帯電領域の電位（帯電電位）が低下し、帯電し難くなる。一方、放電領域の電位（放電電位）は上昇し放電し難くなる。この放電性能の低下は、露光での光量を十分に与えないようにして完全に放電しきっていない中間の電位領域を設けた場合などに著しい。ここで述べた中間の電位領域は電界の周辺効果が強く、トナーが現像されすぎる画像領域によく用いられる。以上述べた電位の変化は現像電位差を少なくするため、現像電界を低下させる方向に作用する。一方、この特性に加えて、印刷量が進むにつれて磨耗により感光体の感光層の厚みが減少する。この膜厚減少が現像電界を増加させる方向に作用することは周知である。この膜厚減少に伴う現像電界の増加について説明した公知文献として、例えばMerlin Scharfe著、富士ゼロックス株式会社総合研究所訳、「ゼログラフィーの原理と最適化」コロナ社、昭和62年発行等が知られている。この２つの相反する傾向のどちらが優勢かは印刷装置によって異なる。すなわち、経時的に現像性能の変化が発生し、それに伴って画質が変化するが、印刷装置によってその変化の仕方が異なることを意味する。
【０００６】
以上述べた本発明に関係する従来の技術として、例えば特公昭５４−１０８６９号公報等が挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来の印写方法では感光体の劣化に伴う電界の変化について配慮が欠けており、経時的に画質が変化するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は電子写真の記録装置において感光体の劣化が発生しても経時的に安定な画質を保つ印写制御方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的はこの制御方法を用いて良好な画像を経時的に安定して印刷する電子写真の記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記経時的に安定な画像の提供を達成するため、帯電に応じた前記感光体の表面電荷密度と静電画像の電位に基づいて求められる感光体の感光層膜厚値によって前記露光装置の露光量を調整することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例について図１〜図６を用いて説明する。
【００１２】
図１は本実施例の記録装置の断面を模式的に表した図である。１は感光体ドラム、２は帯電器、3は現像機、4は記録紙、5は転写機、6は定着機、7はクリーナ、8は露光装置、9は露光制御手段、10は電位センサ、11は電荷密度カウンタである。帯電器２により一様に帯電された感光体ドラム１表面に、レーザドライバ等から成る露光制御手段9により発光を制御された半導体レーザおよびその光学系から成る露光装置8によって静電潜像が形成される。この後、現像機3によりトナーを現像する。感光体ドラム1の表面に現像されたトナーは、転写機5によって記録紙4に転写される。この後、転写されたトナー画像は定着器6で加熱融解され記録紙4に定着する。また、転写されずに感光体ドラム１表面に残存したトナーはクリーナ7により回収され、一連のプロセスを終了する。本実施例では、感光体ドラム1表面の電位は電位センサ10で検出され、その検出値に基づいて露光制御手段9により露光装置8の露光量を調節することが出来る。また、感光体ドラム1表面の電荷密度も電荷密度カウンタ11で計数でき、その計数値に基づいて露光制御手段9により露光装置8の露光量を調節することが出来る。以上述べたように露光制御手段9は本実施例の記録装置において露光量を変化させる事に影響する、あらゆるファクターを入力としその入力値に基づいて出力としての露光量を決定し、露光装置8の露光量を調節する役割を担う。
【００１３】
図２は感光体ドラム1の光応答特性を示す図である。横軸Eは露光量であり、感光体ドラム1に投入された光エネルギにて示してある。縦軸は露光後一定時間における感光体ドラム１の電位である。この露光後の時間は本記録装置の露光から現像までに要する時間と等しく設定されている。縦軸のV0は現像における背景電位を示す。本記録装置では、露光制御手段9により露光量はE1、E2の２段階設けている。縦軸のVr1は露光量E1に対応した感光体1での電位、Vr2は露光量E2に対応した感光体1での電位である。Vbは現像機のバイアス電圧であり、Vb−Vr1、Vb−Vr2がそれぞれ現像電位差である。広域のソリッド領域（ベタ画像）に対しては現像電位にVb−Vr1を用い、電界周辺効果が強く作用する線画像に対しては現像電位にVb−Vr2を用いるよう、露光制御手段9によりコントロールされる。
【００１４】
ここで、感光体表面の静電潜像の経時的変化について説明する。印刷量が進むにつれて感光体が劣化してくると、帯電領域の電位（帯電電位）が低下し帯電し難くなる、したがって、背景電位V0の低下が発生する。一方、放電領域の電位（放電電位）は上昇し、放電し難くなる。この放電性能の低下は、露光での光量を十分に与えないようにして完全に放電しきっていない中間の電位領域を設けた場合などに著しい。本実施例では、このような中間の電位はVr2にあたる。以上述べた電位の変化は現像電位差を少なくするため、現像電界を低下させる方向に作用する。一方この特性に加えて、印刷量が進むにつれて磨耗により感光体の感光層の厚みが減少する。この膜厚減少は現像電界を増加させる方向に作用する。この膜厚と現像電界との関係は周知である。この膜厚減少に伴う現像電界の増加について説明した公知文献として、例えばMerlin Scharfe著、富士ゼロックス株式会社総合研究所訳、「ゼログラフィーの原理と最適化」コロナ社、昭和62年発行等が知られている。ここで現像電位差の減少による現像電界の減少は、周辺電界と内部の平行電界部分の両者について言える。しかし、後者の膜厚減少による現像電界の増加は周辺電界について特に著しい。この２つの相反する傾向を問題にすべき画像は、大半周辺効果のみによって現像電界が支配され、かつ不安定な中間電位を用いる線画像の場合である。この２つの相反する傾向のどちらが優勢かは印刷装置や印刷の履歴などによって異なる。すなわち、経時的に現像性能の変化が発生し、それに伴って画質が変化するが、印刷装置によってあるいは同じ構成の装置でもその印刷の履歴などによってその変化の仕方が異なることを意味する。
【００１５】
図３は図２と同様、感光体ドラム１の光応答特性を示す図であるが、初期の状態と劣化が進み寿命に近い状態の２つの状態を示してある。12が初期状態、13が劣化状態である。劣化によりV0は低下し、E1に対応した電位（Vr1）に比較してE2に対応した電位（Vr2）の方が劣化の影響を多く受けることが判る。したがって、本実施例の記録装置では露光量E2を可変にし感光体ドラム1の表面電位Vr2を一定に保つよう露光量E2に制御を加えている。
【００１６】
図４は露光量E2に制御を加えない状態での感光体ドラム1の潜像の一例である。図４(a)が電位の分布、図４(b)が電界の分布である。感光体ドラム１の状態について、12が初期状態、13が劣化状態である。図３で説明したように、感光体ドラム1が劣化するとV0は低下し、Vr2は上昇して現像電位は低下するが、逆に感光体ドラム1の感光層膜厚の低下によって現像電位に対応した現像電界は増加することがわかる。ここで、Vr2を一定にする制御を行うと、V0とVr2の差が図４(a)で示したよりも広がるので、現像電界の増加はより著しいものとなることは言うまでも無い。また、図４では現像電界が増加する状態で示したが、感光体ドラム1の劣化状態が異なる場合には、逆に現像電界が低下する場合もある。これは上述したように、電位差と膜厚という独立した２つの因子により電界が影響を受けるからである。したがって、画質を経時的に安定に保つには電位と電界の両者を独立して一定に制御することが必要である。その際、電位は図1に示すように、電位センサ10を露光位置より感光体の回転方向下流の感光体の適当な周囲位置に設置することにより検出することができる。しかし、電界の検出については適当なセンサが無いため，検出方法そのものから開発が必要であった。
【００１７】
以下、電界の検出方法について説明する。図５は感光体ドラム1の表面電荷密度と背景電位（V0）の関係を感光層の膜厚をパラメータに示した図である。図５から判るように、表面電荷密度と背景電位は感光層の膜厚をパラメータにして一対一の関係がある。したがって、表面電荷密度と背景電位が明らかになれば、感光層の膜厚は求まる。本実施例の記録装置では帯電器2にはコロトロン型チャージャを用いている。帯電器2のワイヤに投入された電流からシールドに流れた電流の差を電荷密度カウンタ11により計数することにより表面電荷密度を測定している。この計数値は感光体ドラム1に流れた電流値であり、表面電荷密度に比例した値となる。一方、電位センサ10により背景電位（V0）は検出されており、露光制御手段9において、この２つの値から感光層の膜厚が計算される。上述のように、電位が一定の場合，感光体膜厚の減少に対して電界は増加するので感光体の膜厚を検出することによって電界が判る。以上述べた方法によって電界の検出が可能になる。
本発明の記録装置では、初期の感光層の膜厚に対する減少量と周辺電界の拡大分は予め把握されており、露光制御手段9の内部にテーブル化されている。検出された感光層の膜厚からこの内部テーブルに基づいて周辺電界の拡大分に対応した値が決定され、この値に基づいてその時々の感光層の膜厚に応じて周辺電界を弱めるように露光による制御が施される。なお、本実施例の記録装置ではコロトロン型チャージャを用いたが、スコロトロン型チャージャを用いても同様に感光層の膜厚の決定は可能である。但し、その際には電荷密度カウンタ11は感光体ドラム1に流れた電流値を計数するために、ワイヤに投入された電流からシールドに流れた電流とグリッドに流れた電流を減ずるよう計数を行う。
【００１８】
図６は上述の周辺電界を弱める制御（以後電界制御と呼ぶ）を行った際の、現像時の感光体ドラム1表面の電位分布を示す図である。図中(a)で示した部分に見られるような僅かな階段状電位分布を画像の周辺に設けることにより、画像周辺の急激な電位の変化が妨げられ、その結果周辺電界が弱められる。この階段状電位分布は、画像周囲に対応した位置（図６の(a)部の位置）だけ露光量を弱めることにより形成される。なお、階段状分布を作るための弱められた露光を補助露光と呼ぶ。本記録装置のドット密度は600Dots/inchである。画像信号を露光前にメモリに取り込み、パターンマッチング手法により、すべての画像の周辺が検出され、画像周辺2ドットに補助露光が加えられる。補助露光が強いほど図６の電位分布に現れる階段部(a)の電位は下がり、電界は緩和される。上述の露光制御手段9の内部テーブルは検出された感光層の膜厚と補助露光量との関係で作成されており、感光層の膜厚により補助露光の強さが決まる。
【００１９】
以上述べた本実施例により、特に不安定な中間電位を用いた線画像部の電位（Vr2）が経時的に一定になり、かつ周辺電界の上昇も抑えられるので、経時的に安定した画質が得られる。
【００２０】
（実施例２）
図７は本実施例の記録装置の断面を模式的に表した図である。図１に示した記録装置では現像機３の現像ローラは１本でその回転方向は感光体ドラム１と対向する位置で感光体ドラム１の回転方向と同じである。本実施例の現像機３は噴水型現像機が用いられている。本実施例の記録装置は現像機３が噴水型現像機であることとそのために生じた作用、効果以外は図１と同じ作用、効果を有する。噴水型現像機は隣り合った現像ローラの回転方向を各々現像ローラの対向位置から感光体に向かうように２つの現像ローラの回転方向を異ならせ、現像ローラの対向位置から現像剤があたかも噴水のように感光体に向かって分岐して搬送される現像ローラ構成を有する現像機である。なお、本実施例では現像機3には二成分現像が用いられている。
【００２１】
実施例１の記録装置では背景電位（V0）の低下が発生し、そのため経時的に背景部のかぶりが増加するという問題がある。この背景部のかぶりは、現像バイアス（Vb）と背景電位（V0）の差が少ないほど発生しやすい。これを対策するため、現像バイアス（Vb）と背景電位（V0）の差を大きく設定すると感光体ドラム1表面での現像ローラの回転方向に対する画像の後端部が現像されにくくなる端部欠けという問題がある。これは、磁気ブラシが感光体表面を摺擦するという機械的要因と磁気ブラシが接する感光体の電位が背景電位（V0）から画像部の電位（Vr1、Vr2）へと急に変化するため、キャリアビーズとトナーとの混合体としての現像剤の電気的特性がこの変化に追従できないために発生する。噴水型現像機を用いれば、２本の現像ロールの回転方向が各々異なるので、現像ロールの回転方向に対する後端側が現像ロールによって異なるため、現像ロールが相互に補完しあって、画像の端部が現像されにくくなるという問題は無くなる。そのため、背景電位（V0）の低下が発生してもかぶりが目立たないように、背景電位（V0）の初期の設定を高くすることが出来る。
以上述べた本実施例により、経時的に安定した線画像部の画質が得られることは言うまでも無く、これに加えて経時的な背景部のかぶりが少なく、かつ画像端部欠けが発生することも無い、画像部、背景部ともに安定に高画質な状態を維持することが出来る。
【００２２】
（実施例３）
図８は本実施例の記録装置の断面を模式的に表した図である。14は帯電制御装置である。本実施例の記録装置は帯電制御装置14が加わったこととそのために生じた作用、効果以外は図１と同じ作用、効果を有する。
【００２３】
実施例１の記録装置では背景電位（V0）の低下が発生し、そのため経時的に背景部のかぶりが増加するという問題がある。本実施例の記録装置では電位センサ10で背景電位（V0）を検出し、帯電制御装置14において背景電位（V0）の低下を計数し、その値に応じて背景電位（V0）が一定になるよう、帯電器2のワイヤ電圧を制御する。その際、背景電位（V0）がほぼ一定になるので電荷密度カウンタ11の計数値だけで感光体ドラム1の感光層の膜厚を求めることが出来る。
【００２４】
以上述べた本実施例により、経時的に安定した線画像部の画質が得られることは言うまでも無く、これに加えて経時的な背景部のかぶりが抑制され、画像部、背景部とも安定に高画質な状態を維持することが出来る。より好ましくは現像機３に噴水型現像機を用いることにあり、これにより、さらにかぶりを少なく出来、画像端部欠けの発生も無い。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、感光体表面の電位を検出し制御することにより経時的に安定に保ち、かつ感光体の感光層の厚みを検出し、検出された情報に基づいて画像周辺の電界を安定にするよう制御を行うので、感光体の劣化が発生しても経時的に安定な画質を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるもので、記録装置の断面を模式的に表した概略図である。
【図２】本発明の実施例にかかるもので、感光体ドラム1の光応答特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例にかかるもので、感光体ドラム1の初期の状態と劣化状態の光応答特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例にかかるもので、露光量E2に制御を加えない状態での感光体ドラム1の潜像の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例にかかるもので、感光体ドラム1の表面電荷密度と背景電位（V0）の関係を示した図である。
【図６】本発明の実施例にかかるもので、電界制御時の感光体ドラム1表面の電位分布を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかるもので、記録装置の断面を模式的に表した概略図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかるもので、記録装置の断面を模式的に表した概略図である。
【符号の説明】
１…感光体ドラム、２…帯電器、３…現像機、４…記録紙、５…転写機、６…定着機、７…クリーナ、８…露光装置、９…露光制御手段、１０…電位センサ、１１…電荷密度カウンタ、１２…初期状態、１３…劣化状態、１４…帯電制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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