(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された画像形成条件に基づいて電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置であって、
感光体面に形成した中間調部分の直後に背景部分が連続する画像、及び、低濃度部分の直後に高濃度部分が連続する画像からなるトナーパッチ像の濃度を検出して画像濃度に応じた電気信号を出力する光学センサと、トナーパッチ像における中間調部分及び低濃度部分の後方エッジ部についての光学センサの出力信号の振れの程度に応じて画像形成条件の設定値を変化させる制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、トナーパッチ像の後方エッジ部についての光学センサの出力信号の振れの程度を低出力側基準値及び高出力側基準値と比較し、低出力側基準値及び高出力側基準値に対応する範囲においてのみ画像形成条件の設定値を変化させ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】
前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を減増することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する露光光量を増減することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する除電光量を増減することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する現像速度を減増することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置等の電子写真プロセスの画像形成を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスによる画像形成を行う装置では、感光体上の静電潜像を可視像化する現像方式として、絶縁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を混合して攪拌し、絶縁性トナーが静電吸着した磁性キャリアを現像ローラ内部の磁極からの磁力によって現像ローラの周面にブラシ状に磁気吸着させ、担持された現像剤を現像ローラの回転によって感光体の表面に搬送するようにした２成分磁気ブラシ現像方式を用いたものがある。この方式は、特に、互いに異なる色のトナーを用いた複数の電子写真プロセスによって１枚のカラー画像を形成するカラー画像形成において広く用いられている。
【０００３】
ところが、２成分磁気ブラシ現像方式の電子写真プロセスによる画像形成では、画像中に濃度の異なる２つの画像部分が連続して存在している場合に、一方の画像部分における他方の画像部分との境界の画像濃度が低下する現象を生じる場合がある。
【０００４】
例えば、図１３（Ａ）に示すように、感光体表面に静電潜像を形成する露光ビームの走査方向である主走査方向Ｘに直交する方向の副走査方向Ｙ（用紙搬送方向と逆方向）において、画像が中間調部分Ｇ１から背景部分Ｇ２に変化する場合に、中間調部分Ｇ１において中間調部分Ｇ２に接する副走査方向の後端部Ｇ１ａの濃度が低下することがある。また、図１３（Ｂ）に示すように、副走査方向Ｙにおいて画像が低濃度部分Ｇ３から高濃度部分Ｇ４に変化する場合に、低濃度部分Ｇ３において高濃度部分Ｇ４と接する副走査方向の後端部Ｇ３ａの濃度が低下することがある。
【０００５】
先ず、背景部分に接する中間調部分の後端部における濃度低下について、図１４を参照して説明する。図１４（Ａ）は感光体に形成された中間調部分の潜像における前方エッジ部が現像剤層と接触している状態を示し、図１４（Ｂ）は中間調部分の潜像における後端部が現像剤層と接触している状態を示している。現像ローラ１０２には例えば−５００Ｖの現像バイアスが印加されており、感光体ドラム１０１の表面は帯電器１０３によって現像バイアスよりも大きい絶対値の例えば−６５０Ｖに帯電され、中間調部分の潜像Ｓ１は露光Ｌによって現像バイアスよりも小さい絶対値の例えば−２００Ｖの電位にされている。
【０００６】
図１４（Ａ）に示すように、潜像Ｓ１の前方エッジ部Ｓ１ａが現像ローラ１０２の周面に形成された現像剤層１０４と接触する時点では、感光体ドラム１０１の表面と現像剤層１０４との接触位置Ｑに存在するトナーｔｑには順方向の現像電界が作用し、トナーｔｑは現像剤層の表面に引き寄せられて感光体ドラム１０１の表面に付着する。ところが、図１４（Ｂ）に示すように、潜像Ｓ１の後端部が現像剤層１０４と接触する時点では、背景部分の潜像Ｓ２が現像剤層１０４に近づくため、現像剤層１０４において潜像Ｓ１の後方エッジ部Ｓ１ｂに対向する位置に存在しているトナーｔｂには逆方向の現像電界が作用し、トナーｔｄは現像剤層１０４の表面から遠ざけられて現像ローラ１０２の周面側に潜り込む。
【０００７】
このように現像剤層１０４において現像ローラ１０２の周面側に潜り込んだトナーｔｄは、現像ローラ１０２の回転によって接触位置Ｑに近づくにともなって現像剤層１０４の表面側に移動するが、現像剤層１０４の表面に到達するまでに時間的な遅れを生じる。このため、中間調部分の潜像Ｓ１において背景部分の潜像Ｓ２と接する後端部には十分なトナーが付着せず、画像において中間調部分における後端部の画像濃度が低下する。
【０００８】
なお、図１４（Ａ）に示すように、中間調部分の潜像Ｓ１の前方に背景部分の潜像Ｓ２が存在する場合、中間調部分の潜像Ｓ１における前方エッジ部Ｓ１ａが接触位置Ｑに位置している時にも、現像剤層１０４中には前方の背景部分の潜像Ｓ２によって現像剤層１０４の表面から遠ざけられたトナーｔｆが存在する。しかし、現像ローラ１０２の回転により、トナーｔｆは接触位置Ｑから離れていくとともに、中間調部分の潜像Ｓ１の低電位によって現像剤層１０４の表面に引き寄せられたトナーｔｑが接触位置Ｑに直ちに近づいて潜像Ｓ１に付着する。このため、画像において背景部分に接する中間調部分の前端部には画像濃度の低下を生じない。
【０００９】
次に、高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における濃度低下について、図１５を用いて説明する。図１５（Ａ）は感光体に形成された低濃度部分の潜像における前方エッジ部が現像剤層と接触している状態を示し、図１５（Ｂ）は低濃度部分の潜像における後端部が現像剤層と接触している状態を示し、図１５（Ｃ）は低濃度部分の潜像の後方に位置する高濃度部分の潜像が現像剤層と接触している状態を示している。現像ローラ１０２には例えば−５００Ｖの現像バイアスが印加されており、感光体ドラム１０１の表面は帯電器１０３によって現像バイアスよりも大きい絶対値の例えば−６５０Ｖに帯電され、低濃度部分の潜像Ｓ３は露光Ｌによって現像バイアスよりも小さい絶対値の例えば−３００Ｖの電位にされており、高濃度部分の潜像Ｓ４は露光Ｌによって低濃度部分の潜像Ｓ３よりも小さい絶対値の例えば−２００Ｖの電位にされている。
【００１０】
図１５（Ａ）に示すように、低濃度部分の潜像Ｓ３の前方エッジ部Ｓ３ａが現像ローラ１０２の現像剤層１０４に接触している状態で、感光体ドラム１０１の表面と現像剤層１０４の周面とが接触する接触位置Ｑに存在するトナーｔａには、順方向の現像電界が作用し、トナーｔａは現像剤層１０２の表面に引き寄せられて感光体ドラム１０１の表面に付着する。このようにして、図１５（Ｂ）に示すように、低濃度部分の潜像Ｓ３の後方エッジ部Ｓ３ｂが接触位置Ｑに達するまで、感光体ドラム１０１の表面に形成された低濃度部分の潜像Ｓ３の全面にトナーｔｃが付着する。
【００１１】
この後、図１５（Ｃ）に示すように、低濃度部分の潜像Ｓ３の後方に位置する高濃度部分の潜像Ｓ４が接触位置Ｑに達して現像剤層１０４に接触するようになると、潜像Ｓ４の電位が潜像Ｓ３の電位よりも絶対値が小さいため、潜像Ｓ４と現像剤層１０４との間には潜像Ｓ３と現像剤層１０４との間よりも大きな現像電界が順方向に生じる。このため、潜像Ｓ４には潜像Ｓ３よりも多量のトナーｔｅが付着し、現像剤層１０４において接触位置Ｑに対向する位置の近傍では、キャリアの表面を被覆していたトナー野多くが奪われてキャリアの表面が露出し、キャリアの帯電電位によって潜像Ｓ３の後端部に一旦付着したトナーｔｃが現像剤層１０４に引き戻される。このため、低濃度部分の潜像Ｓ３において高濃度部分の潜像Ｓ４と接する後端部には十分なトナーが付着せず、画像において低濃度部分における後端部の画像濃度が低下する。
【００１２】
このように、高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における濃度低下は、低濃度部分の潜像Ｓ３の直後に連続する高濃度部分の潜像Ｓ４に多量のトナーが付着することにより、現像剤層１０４においてトナーを失ったキャリアの電位により、低濃度部分の潜像Ｓ３に一旦付着したトナーが現像剤層１０４内に引き戻されることにより生じるものである。したがって、低濃度部分の直前に高濃度部分が連続する場合には、高濃度部分に接する低濃度部分の前端部において画像濃度の低下を生じることはない。
【００１３】
以上のようにして生じる中間調部分の後端部及び低濃度部分の後端部における画像濃度の低下は、近年増加傾向にあるパーソナルコンピュータ等の画像作成装置において作成された図形画像において目立ち易い。このため、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置のなかでも、特に、ネットワーク等を介して画像作成装置に接続されるプリンタにおいて複写機よりもさらに中間調部分の後端部及び低濃度部分の後端部における画像濃度の低下を防止する必要性が高い。
【００１４】
そこで、従来の画像形成装置では、例えば、特開平５−２８１７９０号公報及び特開平６−８７２３４号公報に開示されているように、感光体表面に静電潜像を形成するレーザスキャンユニットを高精度化するとともに、静電潜像を可視像化する現像ユニットのパラメータを調整することにより、現像電界のコントラストを高くし、中間調部分の後端部及び低濃度部分の後端部における画像濃度の低下を防止するようにしたものがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザスキャンユニットの高精度化によって現像電界のコントラストを高める方法は、画像形成装置の大型化やコストの高騰を招く問題がある。また、画像の高解像度化のために副走査方向における走査線数を増加する場合には、現像電界のコントラストの低下により、背景部分に接する中間調部分の後端部や高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における画像濃度の低下がより顕著になるため、画像の高解像度化と部分的な画像濃度の低下の防止とを両立することが困難になる。
【００１６】
さらに、電子写真方式の画像形成プロセスは、複数のユニットによる種々のパラメータが複雑に作用し合うため、各ユニットの物理的特性を解明して画像濃度の低下を防止するためのパラメータを算出すること自体が極めて困難になる。また、測定機器を用いて各ユニットの物理的特性を直接測定することも容易ではない。しかも、個々の画像形成装置には固体差による特性のばらつきがあるとともに、温度や湿度等の外部環境の変化や装置を構成する部品の経時変化によっても画像濃度の低下の原因となる各ユニットの特性が変化し、これらを考慮すると画像濃度の低下を防止するための特性を一義的に設定することはさらに困難になる。
【００１７】
このため、特開平１０−６５９２０号公報に開示された構成では、補正対象画素数（濃度低下を生じる後端部の範囲）及び画素値補正量（濃度低下量に対応する補正量）を異ならせた複数のトナーパッチを配列してなる計測用データを出力し、その出力結果から最適な補正対象画素数及び画素値補正量を求めて特性記述手段に保持し、入力された画像データから画像欠け（部分的な画像濃度の低下）の起こり得る後方エッジ箇所を抽出し、抽出された後方エッジ領域において、特性記述手段に保持された補正対象画素数及び画素値補正量に基づいて画像データを修正し、この領域での画像濃度の低下を防止するようにしている。
【００１８】
しかし、特開平１０−６５９２０号公報に開示された構成では、画像出力装置で複数段階（２〜２５６段階）のトナーパッチを作像し、それぞれの段階での画像後端部の濃度低下量を算出するようにしているため、処理に長時間を必要とするとともに、複数個のトナーパッチを作像するために多量のトナーが消費されるという問題がある。
【００１９】
この発明の目的は、画像形成装置の各構成ユニットにおける物理的特性を解明することなく、簡単に画像濃度の低下の原因となる特性を把握することができ、背景部分に接する中間調部分の後端部や高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における画像濃度の低下を防止することができ、装置の個体差、外部環境の変化、及び、装置の経時変化等に関わらず、常に適正な濃度の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００２１】
(1) 予め設定された画像形成条件に基づいて電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置であって、
感光体面に形成した中間調部分の直後に背景部分が連続する画像、及び、低濃度部分の直後に高濃度部分が連続する画像からなるトナーパッチ像の濃度を検出して画像濃度に応じた電気信号を出力する光学センサと、トナーパッチ像における中間調部分及び低濃度部分の後方エッジ部についての光学センサの出力信号の振れの程度に応じて画像形成条件の設定値を変化させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、プロセスコントロール時に感光体の表面に形成される中間調部分の直後に背景部分が連続する画像、及び、低濃度部分の直後に高濃度部分が連続する画像からなるトナーパッチ像の後方エッジ部についての光学センサの出力信号における振れの程度に応じて、画像形成時の画像形成条件の設定値が変化される。トナーパッチ像における中間調部分及び低濃度部分の後方エッジ部に画像濃度の低下を生じると画像濃度の低下の程度に応じて光学センサの出力信号には振れが現れる。したがって、画像の後方エッジ部に発生する画像濃度の低下の程度が光学センサの出力信号の振れの程度によって検出され、画像の後方エッジ部に画像濃度の低下を生じないように画像形成条件の設定値が変更される。また、プロセスコントロールは画像形成条件の設定のために画像形成装置において通常行われる処理であり、新たな部品を追加することなく、既存の構造を用いて画像の後方エッジ部における画像濃度の低下が防止される。
【００２３】
(2) 前記制御部は、トナーパッチ像の後方エッジ部についての光学センサの出力信号の振れの程度を低出力側基準値及び高出力側基準値と比較し、低出力側基準値及び高出力側基準値に対応する範囲においてのみ画像形成条件の設定値を変化させることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、低出力側基準値及び高出力側基準値に対応する範囲において光学センサの出力信号の振れの程度に応じて画像形成条件の設定値が変更される。したがって、画像形成条件が所定の許容範囲を越えて無制限に変更されることがなく、画像形成条件を実現する機器の容量の増加等によるコストの高騰及び装置の大型化、並びに、画像形成状態の著しい劣化を伴うことなく画像の後方エッジ部における画像濃度の低下が防止される。
【００２５】
(3) 前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を減増することを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差が小さくなるように設定される。したがって、感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制される。
【００２７】
(4)(3)の構成において、前記制御部は、帯電器に印加するグリッド電圧を制御することによって感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を変更するものとすることができる。
【００２８】
この構成によれば、帯電器に対してグリッド電圧を印加する電源装置の動作を制御することにより、画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制されるように、感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を比較的容易かつ正確に変更することができる。
【００２９】
(5) 前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する露光光量を増減することを特徴とする。
【００３０】
この構成においては、トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する露光光量が高くなるように設定される。したがって、感光体表面に対する露光光量を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制される。
【００３１】
(6)(5)の構成において、前記制御部は、露光光源に印加する駆動パワー、露光光源に印加する駆動パルスのＰＷＭ値、露光速度又は露光スポット径の少なくとも１つを制御することによって感光体表面に対する露光光量を変更するものとすることができる。
【００３２】
この構成によれば、露光光源を駆動する駆動回路等の動作を制御することにより、画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制されるように、感光体表面に対する露光光量を比較的容易かつ正確に変更することができる。
【００３３】
(7) 前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する除電光量を増減することを特徴とする。
【００３４】
この構成においては、トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する除電光量が高くなるように設定される。したがって、感光体表面に対する除電光量を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制される。
【００３５】
(8)(7)の構成において、前記制御部は、除電光源の印加電圧を制御することによって感光体表面に対する除電光量を変更するものとすることができる。
【００３６】
この構成によれば、除電光源を駆動する駆動回路の動作を制御することにより、画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制されるように、感光体表面に対する除電光量を比較的容易かつ正確に変更することができる。
【００３７】
(9) 前記制御部は、光学センサの出力信号の振れの程度の高低に応じて感光体表面に対する現像速度を減増することを特徴とする。
【００３８】
この構成においては、トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する現像速度が低くなるように設定される。したがって、感光体表面に対する現像速度を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制される。
【００３９】
(10)(9) の構成において、前記制御部は、現像ローラの回転速度を制御することによって感光体表面に対する露光光量を変更するものとすることができる。
【００４０】
この構成によれば、現像ローラを駆動する駆動回路の動作を制御することにより、画像の後方エッジ部における濃度の低下が抑制されるように、感光体表面に対する現像速度を比較的容易かつ正確に変更することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態に係る画像形成装置は、プロセスコントロール時と同様の制御によって後方エッジ部に生じる画像濃度の低下の補正条件を求めるものである。このため、感光体上にトナーパッチ像を形成し、このトナーパッチ像を反射型の光学センサによって読み取り、後方エッジ部における画像濃度の低下状態を検出する。ここで形成されるトナーパッチ像は、図１４及び１５を用いて説明したような画像濃度の低下を発生する条件に合致する画像、即ち、中間調部分の直後に背景部分が連続する画像、及び、低濃度部分の直後に高濃度部分が連続する画像等である。画像濃度の低下状態の検出は、図１に示す方法によって行う。
【００４２】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、トナーパッチ像Ｐに部分的な画像濃度の低下（画像欠け）Ｐｅが発生すると、トナーパッチ像Ｐを読み取った光学センサの出力（センサ出力）に振れを生じる。このセンサ出力の振れの振幅ΔＶは、図１（Ａ）に示すように画像欠けＰｅが少ない場合には小さく、図１（Ｂ）に示すように画像欠けＰｅが多い場合には大きくなる。したがって、センサ出力における振れの振幅ΔＶを測定することにより、画像欠けの程度（画像欠けレベル）を検出することができる。
【００４３】
このようにして画像欠けレベルが検出されると、感光体の表面に単一極性の電荷を均一に付与する帯電器に印加するグリッド電圧と感光体の表面に形成された静電潜像をトナー像に可視像化する現像装置に印加する現像バイアスとの差（クリーニングフィルド）、感光体の表面に静電潜像を形成する露光ビームを照射するレーザスキャンユニット（ＬＳＵ）の光量、転写工程終了後に感光体の表面に残留している電荷を除去する除電器の光量、又は、感光体と現像ローラとの周速比等の画像形成条件を変化させることにより、画像欠けの発生を抑制する。
【００４４】
ここで、画像形成条件を変化させる範囲は、画像において画像欠けが発生すると予想される範囲のみであり、この範囲は特開平１０−６５９２０号公報に開示されている構成と同様に入力された画像データから解析される。以下に、入力画像データに基づいて検出された補正対象範囲に対する各画像形成条件の変更方法について説明する。
【００４５】
図２は、この発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成プロセス部及び制御部の構成を示すブロック図である。画像形成装置の画像形成プロセス部１は、矢印Ａ方向に回転自在に支持された感光体ドラム２の周囲に、帯電器３、レーザスキャンユニット（ＬＳＵ）４、現像ユニット５、転写器６、クリーナ７及び除電器８をこの順に配置して構成されている。感光体ドラム２は、アルミニウム等の導電性の円筒形基体の周面に感光層を形成したものである。帯電器３は、グリッド３ａを介してコロナ放電を行い、感光体ドラム２の表面に所定の極性の電荷を均一に帯電させる。ＬＳＵ４は、内部に光源としての半導体レーザ、並びに、ポリゴンミラー及びアパーチャを含む露光光学系部品を備え、画像データに基づくレーザ光を感光体ドラム２の表面に照射し、感光層の光導電作用によって感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する。
【００４６】
現像ユニット５は、現像ローラ５ａを介して感光体ドラム２の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。転写器６は、図外の給紙部から給紙された用紙を感光体ドラム２の表面との間に挟んだ状態でコロナ放電を行い、トナー像を感光体ドラム２の表面から用紙の表面に転写させる。トナー像を転写した用紙は、図外の定着装置において加熱及び加圧され、用紙の表面においてトナー像が溶融して定着する。クリーナ７は、転写器６との対向位置を通過した感光体ドラム２の表面に残留しているトナー等を除去する。除電器８は、転写器６との対向位置を通過した感光体ドラム２の表面に対して光を照射し、残留している電荷を除去する。
【００４７】
なお、感光体ドラム２の周囲において、現像ユニット５と転写器６との間には、光学センサ９が配置されている。光学センサ９は、画像形成条件を決定するために実行されるプロセスコントロールにおいて、感光体ドラム２の表面に試験的に形成されたトナーパッチ像を光学的に読み取り、トナーパッチ像のトナー濃度に応じた電気信号をセンサ出力として出力する。
【００４８】
画像形成装置の制御部１０は、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３を備えたＣＰＵ１１によって構成されており、上記の画像形成プロセス部１を構成する各機器を含む画像形成装置内の機器を統括して制御する。ＣＰＵ１１に接続される入力側機器には低出力側基準電圧発生回路２１、高出力側基準電圧発生回路２２及び光学センサ９が含まれ、出力側機器にはグリッド電圧制御回路３１、レーザ駆動回路３２、パルス幅変調回路３３、ポリゴンミラー駆動回路３４、光学系制御回路３５、現像ローラ駆動回路３６、現像バイアス制御回路３７及び除電器駆動回路３８が含まれる。
【００４９】
低出力側基準電圧発生回路２１は、後述するセンサ出力の低出力側の閾値Ｖａとして設定された電圧値をＣＰＵ１１に供給する。高出力側基準電圧発生回路２１は、同様に、センサ出力の高出力側の閾値Ｖｂとして設定された電圧値をＣＰＵ１１に供給する。ＣＰＵ１１は、後述する処理において、光学センサ９から入力されたセンサ出力を低出力側基準電圧発生回路２１及び高出力側基準電圧発生回路２２から供給された閾値Ｖａ及びＶｂと比較し、この比較結果に基づいて決定した目標値データを出力側機器に出力する。
【００５０】
グリッド電圧制御回路３１は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じたグリッド電圧を帯電器３のグリッド３ａに印加する。レーザ駆動回路３２は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じたレーザ出力でＬＳＵ４内の半導体レーザを駆動する。パルス幅変調回路３３は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じたパルス幅の駆動パルスをＬＳＵ４内の半導体レーザに印加する。ポリゴンミラー駆動回路３４は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じた回転数でＬＳＵ４内のポリゴンミラーを回転させる。光学系制御回路３５は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じたスポット系となるようにＬＳＵ４内のアパーチャの開口面積を制御する。現像ローラ駆動回路３６は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じた回転数で現像ローラ３ａを回転させる。現像バイアス制御回路３７は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じた電圧値の現像バイアスを現像ローラ３ａに印加する。除電器制御回路３８は、ＣＰＵ１１から出力される目標値データに応じた電圧を除電器８に印加する。
【００５１】
Ａ．クリーニングフィルドを変更する場合
プロセスコントロールに使用する光学センサ９によってトナーパッチ像を読み取った際のセンサ出力における波形変化を検出し、グリッド電圧Ｖｇと現像バイアス電圧Ｖｄとの差（Ｖｇ−Ｖｄ）を変化させて画像欠けの発生を抑制する場合、図３（Ａ）に示すように、画像欠けレベルが高くなるにしたがって（Ｖｇ−Ｖｄ）を小さくする必要がある。図１に説明したように、センサ出力における波形の振れ（センサ出力振れ）ΔＶは、トナーパッチ像における画像欠けレベルに比例する。したがって、図３（Ｂ）に示すように、センサ出力振れΔＶが高くなるにしたがって（Ｖｇ−Ｖｄ）の差が小さくなるように目標値を決定することにより、画像欠けのレベルに応じた（Ｖｇ−Ｖｄ）を実現することができる。
【００５２】
図４は、上記画像形成装置におけるクリーニングフィルドの変更時における処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置の制御部１０を構成するＣＰＵ１１は、先ず、入力された画像データがカラー画像であるかモノクロ画像であるかの判別を行う（１０１）。これは、この画像形成装置において形成する画像がカラー画像かモノクロ画像かによって画像形成条件の補正状態が異なり、それぞれに異なる処理プログラムが必要になるためである。入力された画像データがカラー画像である場合にはカラー用の制御プログラムが読み出され（１０２）、モノクロ画像である場合にはモノクロ用の制御プログラムが読み出される（１０３）。
【００５３】
この後、ＣＰＵ１１は、感光体ドラム２の表面にトナーパッチ像を形成し、形成したトナーパッチ像の後方エッジ部における画像欠けレベルを検出するために、トナーパッチ像の後方エッジ部を読み取った光学センサ９のセンサ出力振れ（以下、単にセンサ出力という。）ΔＶを読み取る（１０４）。光学センサ９によるトナーパッチ像の後方エッジ部における画像欠けレベルに対応したセンサ出力ΔＶは、２つの閾値Ｖａ及びＶｂ（Ｖａ＜Ｖｂ）と比較される（１０５，１０７）。
【００５４】
センサ出力ΔＶが大きい方の閾値Ｖｂよりも大きい場合、又は、小さい方の閾値Ｖａよりも小さい場合には、ＣＰＵ１１はセンサ出力をＶｂ又はＶａとした場合の目標値に設定する（１０６，１０８）。ＣＰＵ１１は、センサ出力が閾値Ｖａ以上で閾値Ｖｂ以下の範囲にある場合には、センサ出力が増加するにともなって線型に減少する目標値を設定する（１０９）。ＣＰＵ１１は、このようにして設定した目標値を、ＲＡＭ１３の所定のメモリエリアに格納する（１１０）。
【００５５】
以上の処理によってＲＡＭ１３格納された目標値は、後に実行される画像形成プロセスにおいてＣＰＵ１１によって読み出され、入力された画像データにおいて画像欠けを発生すると判断された範囲について、グリッド電圧Ｖｇと現像バイアス電圧Ｖｄとの差が目標値に一致するように制御される。
【００５６】
上記の処理においては、一例として、図５に示すように、センサ出力の低出力側の閾値Ｖａは０．５Ｖに設定され、閾値Ｖａに対応する（Ｖｇ−Ｖｄ）の目標値は３００Ｖに設定される。また、センサ出力の高出力側の閾値Ｖｂは０．７５Ｖに設定され、閾値Ｖｂに対応する（Ｖｇ−Ｖｄ）の目標値は１００Ｖに設定される。なお、通常は、帯電器に印加されるグリッド電圧Ｖｇは−５００Ｖ、現像バイアスＶｄは−３００Ｖ程度である。
【００５７】
この実施形態に係る画像形成装置では、グリッド電圧制御回路３１を介してグリッド電圧Ｖｇを変化させて（Ｖｇ−Ｖｄ）の値を補正する。センサ出力が０．５Ｖ〜０．７５Ｖの場合には（Ｖｇ−Ｖｄ）の値を３００Ｖから１００Ｖの間で変化させる。センサ出力が０．５Ｖ未満の場合には、０．５Ｖのセンサ出力に対応した（Ｖｇ−Ｖｄ）の値である３００Ｖに固定する。センサ出力が０．７５Ｖより大きい場合には、０．７５Ｖのセンサ出力に対応した（Ｖｇ−Ｖｄ）の値である１００Ｖに固定する。
【００５８】
このように、（Ｖｇ−Ｖｄ）の値を変化させる範囲を限定するのは、（Ｖｇ−Ｖｄ）の値を無制限に高い値に設定しようとすると高圧電源の容量が不足して回路の負担が増加し、（Ｖｇ−Ｖｄ）の値を無制限に低い値に設定しようとすると画像カブリが顕著になって画質が劣化するためである。
【００５９】
Ｂ．ＬＳＵ光量を変更する場合
プロセスコントロールに使用する反射型の光学センサ９によってトナーパッチ像を読み取った際のセンサ出力ΔＶを測定し、測定したセンサ出力ΔＶに基づいてＬＳＵ光量を変更する場合には、クリーニングフィルドを変更する場合と同様に図４に示した処理手順に準じた処理を行う。この場合には、図６に示すように、センサ出力ΔＶに対応したＬＳＵ光量が目標値として設定され、センサ出力ΔＶの低出力側の閾値Ｖａに対応するＬＳＵ光量を低く、センサ出力ΔＶの高出力側の閾値Ｖｂに対応するＬＳＵ光量を高く設定されている。ＬＳＵ光量を変更する場合にも、センサ出力ΔＶに対応するＬＳＵ光量の変化範囲が制限される。
【００６０】
ＬＳＵ光量を変更する方法としては、例えば、レーザ駆動回路３２によるレーザ出力値の制御、パルス幅変調回路３３によるレーザ駆動パルスのＰＷＭ値の制御、ポリゴンミラー駆動回路３４によるレーザ照射時間（ポリゴンミラーの回転数）の制御、又は、光学系制御回路３５によるレーザ光のスポット径（レーザ光の光路中に配置されるアパーチャの開口面積）の制御が考えられる。
【００６１】
ａ．レーザ出力値を変化させてＬＳＵ光量を変更する場合には、図７に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの時にはレーザ出力値を０．２３ｍＷから０．３７ｍＷの範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の時には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したレーザ出力値である０．２３ｍＷに固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい時には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したレーザ出力値である０．３７ｍＷに固定する。
【００６２】
このように、レーザ出力値を変化させる範囲を限定するのは、レーザ出力値を無制限に高い値に設定しようとすると感光体の光疲労による画質の劣化を生じ、レーザ出力値を無制限に低い値に設定しようとすると画像濃度の低下が顕著になって画質が劣化するためである。
【００６３】
ｂ．レーザＰＷＭ値を変化させてＬＳＵの光量を変更する場合には、図８に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの時にはレーザＰＷＭ値を５０カウントから１００カウントの範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の時には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したレーザＰＷＭ値である５０カウントに固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい時には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したレーザＰＷＭ値である１００カウントに固定する。
【００６４】
このように、レーザＰＷＭ値を変化させる範囲を限定するのは、レーザＰＷＭ値を無制限に高い値に設定しようとすると感光体の光疲労による画質の劣化を生じ、レーザＰＷＭ値を無制限に低い値に設定しようとすると画像濃度の低下が顕著になって画質が劣化するためである。
【００６５】
ｃ．レーザ照射時間（ポリゴンミラーの回転数）を変化させてＬＳＵの光量を変更する場合には、図９に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの場合にはポリゴンミラーの回転数を１８０００ｒｐｍから２５０００ｒｐｍの範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の場合には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したポリゴンミラーの回転数である１８０００ｒｐｍに固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい場合には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したポリゴンミラーの回転数である２５０００ｒｐｍに固定する。
【００６６】
このように、ポリゴンミラーの回転数を変化させる範囲を限定するのは、ポリゴンミラーの回転数を無制限に高い値に設定しようとすると感光体の光疲労による画質の劣化及び回転機構の負荷の増加を生じ、ポリゴンミラーの回転数を無制限に低い値に設定しようとすると画像濃度の低下が顕著になって画質が劣化するためである。
【００６７】
ｄ．レーザ光のスポット径（アパーチャ面積）を変化させてＬＳＵの光量を変更する場合には、図１０に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの場合にはアパーチャ面積を２．５ｍｍ2 から３．２ｍｍ2 の範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の場合には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したアパーチャ面積である２．５ｍｍ2 に固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい場合には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応したアパーチャ面積である３．２ｍｍ2 に固定する。
【００６８】
このように、アパーチャ面積を変化させる範囲を限定するのは、アパーチャ面積を無制限に高い値に設定しようとすると感光体の光疲労による画質の劣化を生じ、アパーチャを無制限に低い値に設定しようとすると画像濃度の低下が顕著になって画質が劣化するためである。
【００６９】
なお、上記ａ〜ｄの処理を任意に組み合わせてＬＳＵ光量を変更するようにしてもよい。
【００７０】
Ｃ．除電光量を変更する場合
プロセスコントロールに使用する反射型の光学センサ９によってトナーパッチ像を読み取った際のセンサ出力ΔＶにおける波形変化を検出し、除電光量を変更する場合には、クリーニングフィルドを変更する場合と同様に図４に示した処理手順に準じた処理を行う。この場合には、図１１に示すように、センサ出力ΔＶに対応した除電光量が目標値として設定され、センサ出力ΔＶの低出力側の閾値Ｖａに対応する除電光量を低く、センサ出力ΔＶの高出力側の閾値Ｖｂに対応する除電光量を高く設定されている。除電光量を変更する場合にも、センサ出力ΔＶに対応する除電光量の変化範囲が制限される。除電光量を変更する方法としては、除電器に対する印加電圧を変化させることが考えられる。
【００７１】
詳細には、図１１に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの場合には除電器に対する印加電圧を１８Ｖから２４Ｖの範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の場合には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応した印加電圧である１８Ｖに固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい場合には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応した印加電圧である２４Ｖに固定する。
【００７２】
このように、除電器に対する印加電圧を変化させる範囲を限定するのは、印加電圧を無制限に高い値に設定しようとすると感光体の光疲労による画質の劣化を生じるとともに電源容量が増大し、印加電圧を無制限に低い値に設定しようとすると感光体表面に前回の画像についての静電潜像が残留する感光体メモリを生じて画質の劣化を生じるためである。
【００７３】
Ｄ．感光体と現像ローラとの周速比を変更する場合
プロセスコントロールに使用する反射型の光学センサ９によってトナーパッチ像を読み取った際のセンサ出力ΔＶにおける波形変化を検出し、感光体と現像ローラとの周速比を変更する場合には、クリーニングフィルドを変更する場合と同様に図３に示した処理手順に準じた処理を行う。この場合には、図１２に示すように、センサ出力ΔＶに対応した周速比が目標値として設定され、センサ出力ΔＶの低出力側の閾値Ｖａに対応する周速比を高く、センサ出力ΔＶの高出力側の閾値Ｖｂに対応する周速比を低く設定されている。感光体と現像ローラとの周速比を変更する場合にも、センサ出力ΔＶに対応する周速比の変化範囲が制限される。感光体と現像ローラとの周速比を変更する方法としては、現像ローラの回転数を変化させることが考えられる。
【００７４】
詳細には、図１２に示すように、センサ出力ΔＶが０．５Ｖ〜０．７５Ｖの場合には周速比を２．４から１．８の範囲で変化させる。センサ出力ΔＶが０．５Ｖ未満の場合には、０．５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応した周速比である２．４に固定する。センサ出力ΔＶが０．７５Ｖより大きい場合には、０．７５Ｖのセンサ出力ΔＶに対応した周速比である１．８に固定する。
【００７５】
このように、感光体と現像ローラとの周速比を変化させる範囲を限定するのは、現像ローラの回転数を高くして周速比を無制限に高い値に設定しようとすると現像剤に対する機械的なストレスが増加するとともに感光体表面の感光層の層厚が減少し、周速比を無制限に低い値に設定しようとすると画像濃度の不足が顕著になり、いずれにしても画質の劣化を生じるためである。
【００７６】
以上のようにして、この発明の実施形態に係る画像形成装置によれば、プロセスコントロール時に形成されるトナーパッチ像において画像欠けを生じる後端部についての光学センサ９のセンサ出力ΔＶに基づいて画像形成条件を決定し、決定した画像形成条件により後の画像形成プロセスを実行することにより、背景部分に接する中間調部分の後端部、及び、高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における画像濃度の低下や画像欠けの発生を確実に防止し、画像形成状態を良好に維持することができる。
【００７７】
なお、上記の処理は、画像形成装置において所定のタイミングで実施されるプロセスコントロール時に同時に実行することができ、これ以外の任意のタイミングで実行することもできる。また、上記Ａ〜Ｄの処理を任意に組み合わせて実行することもできる。
【００７８】
【発明の効果】
この発明は、以下の効果を奏することができる。
【００７９】
(1) 画像形成条件の設定のために画像形成装置において通常行われるプロセスコントロール時に、感光体の表面に形成される中間調部分の直後に背景部分が連続する画像、及び、低濃度部分の直後に高濃度部分が連続する画像からなるトナーパッチ像における中間調部分及び低濃度部分の後方エッジ部についての光学センサの出力信号における振れの程度に応じて、画像形成時の画像形成条件の設定値を変更することにより、画像の後方エッジ部に発生する画像濃度の低下の程度を光学センサの出力信号の振れの程度によって検出し、画像の後方エッジ部に画像濃度の低下を生じないように画像形成条件の設定値を変更することができる。また、既存の構造を用いて画像の後方エッジ部における画像濃度の低下を防止することができ、新たな部品の追加による装置の大型化やコストの高騰を招くことがない。これによって、画像形成装置の各構成ユニットにおける物理的特性を解明することなく、簡単に画像濃度の低下の原因となる特性を把握することができ、背景部分に接する中間調部分の後端部や高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における画像濃度の低下を容易に防止することができ、装置の個体差、外部環境の変化、及び、装置の経時変化等に関わらず、常に適正な濃度の画像を形成することができる。
【００８０】
(2) 低出力側基準値及び高出力側基準値に対応する範囲において光学センサの出力信号の振れの程度に応じて画像形成条件の設定値を変更することにより、画像形成条件を所定の許容範囲を越えて無制限に変更しないようにし、画像形成条件を実現する機器の容量の増加等によるコストの高騰及び装置の大型化、並びに、画像形成状態の著しい劣化を伴うことなく画像の後方エッジ部における画像濃度の低下を確実に防止することができる。
【００８１】
(3) この構成においては、トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を小さい値に設定することにより、感光体表面に対する帯電電位と現像電位との差を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下を容易かつ確実に抑制することができる。
【００８２】
(4) トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する露光光量を高く設定することにより、感光体表面に対する露光光量を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下を容易かつ確実に抑制することができる。
【００８３】
(5) トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する除電光量を高く設定することにより、感光体表面に対する除電光量を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下を容易かつ確実に抑制することができる。
【００８４】
(6) トナーパッチ像の後方エッジ部における画像濃度の低下の程度に応じた光学センサの出力信号の振れの程度が高い程、感光体表面に対する現像速度を低く設定することにより、感光体表面に対する現像速度を変更することによって画像の後方エッジ部における濃度の低下を容易かつ確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る画像形成装置における画像欠けレベルの測定方法を説明する図である。
【図２】上記画像形成装置の画像形成プロセス部及び制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】上記画像形成装置におけるグリッド電圧及び現像バイアスの差と画像欠けレベルとの関係及びセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図４】上記画像形成装置の制御部の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図５】上記制御部が設定するグリッド電圧及び現像バイアスの差の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図６】上記制御部が設定するＬＳＵ光量の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図７】上記制御部が設定するレーザ出力値の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図８】上記制御部が設定するレーザＰＷＭ値の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図９】上記制御部が設定するポリゴンミラーの回転数の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図１０】上記制御部が設定するアパーチャ面積の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図１１】上記制御部が設定する除電器に対する印加電圧の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図１２】上記制御部が設定する感光体ドラムと現像ローラとの周速比の目標値とセンサ出力ΔＶとの関係を示す図である。
【図１３】従来の画像形成装置において発生する画像後端部の画像濃度の低下及び画像欠けの状態を示す図である。
【図１４】背景部に接する中間調部分の後端部における画像濃度の低下の発生状態を説明する図である。
【図１５】高濃度部分に接する低濃度部分の後端部における画像濃度の低下の発生状態を説明する図である。
【符号の説明】
１−画像形成プロセス部
２−感光体ドラム（感光体）
３−帯電器
３ａ−グリッド
４−ＬＳＵ（露光装置）
５−現像ユニット
５ａ−現像ローラ
８−除電器
９−光学センサ
１０−制御部
Ｐ−トナーパッチ像
【図１】
0003851057.tif 000002
【図２】
0003851057.tif 000003
【図３】
0003851057.tif 000004
【図４】
0003851057.tif 000005
【図５】
0003851057.tif 000006
【図６】
0003851057.tif 000007
【図７】
0003851057.tif 000008
【図８】
0003851057.tif 000009
【図９】
0003851057.tif 000010
【図１０】
0003851057.tif 000011
【図１１】
0003851057.tif 000012
【図１２】
0003851057.tif 000013
【図１３】
0003851057.tif 000014
【図１４】
0003851057.tif 000015
【図１５】
0003851057.tif 000016