DE4113777C2 - Bilderzeugungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Bilderzeugungseinrichtung ist aus der GB 2 212 419 A bekannt. Diese bekannte Bilderzeugungseinrichtung enthält ein photoleitfähiges Element, ferner eine Ladungseinrichtung zum Aufladen der Oberfläche des photoleitfähigen Elements auf ein bestimmtes Ladungspotential, eine Belichtungseinrichtung zum Belichten der aufgeladenen Oberfläche des photoleitfähigen Elements mit einer bestimmten Lichtmenge, um hierauf elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen, eine Entwicklungseinrichtung, die mit einer bestimmten Vorspannung versorgt wird, um das latente Bild mit einem Entwickler zu entwickeln, der zumindest Toner enthält, eine optische Meßeinrichtung, die die unterschiedlichen Bilddichten von auf dem photoleitfähigen Element ausgebildeten Referenztonerbildern über an den einzelnen Referenztonerbildern reflektierte Lichtsignale detektiert und in entsprechende Ausgangssignale umwandelt, und eine Steuereinrichtung enthält zur Steuerung der Bilddichte der Referenztonerbilder durch Änderung der Tonerkonzentration und zumindest entweder der Vorspannung, des Ladungspotentials oder der Lichtmenge, in Reaktion auf die Ausgangssignale der optischen Meßeinrichtung. Bei dieser bekannten Bilderzeugungsvorrichtung werden ferner für jede Einzelfarbe Bezugsmuster erzeugt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Bilderzeugungseinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, welche die Bilddichte möglichst genau und schnell steuert, wobei sich die Bilddichtesteuerung an Alterungsprozesse anpassen soll und die Zuverlässigkeit der Bilddichtesteuerung insbesondere bei der Verwendung von Farbtoner erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß bei der Ermittlung eines gewünschten Zielspannungswertes, welcher der gewünschten Musterdichte entspricht, der Minimalwert der Ausgangsspannung der optischen Meßeinrichtung eines wesentliche Rolle spielt. Zur Ermittlung dieser Minimalspannung werden die Ausgangsspannungen der Meßeinrichtung verarbeitet, die den einzelnen Referenzmustern zugeordnet sind. Auf der Grundlage der gemessenen Ausgangsspannungen der Meßeinrichtung führt ein Mikrocomputer eine quadratische Regression durch, also eine statistische Auswertung der Signale, und zwar auf der Grundlage der Spannungen, die sämtlichen erzeugten Mustern zugeordnet sind, wobei auf dieser Grundlage die Minimalspannung als Minimum erzeugt wird. Auf der Grundlage dieser Minimalspannung können dann Koeffizienten und somit Gewichtsfaktoren ermittelt werden. Der so aufgewertete Wert der Minimalspannung berücksichtigt dabei die Änderung der Menge der Tonerablagerung auf dem photoleitfähigen Element und es wird auch exakt der dynamische Bereich der Ausgangsspannung der Meßeinrichtung berücksichtigt. Auf der Grundlage dieses Minimalwertes kann dann der Zielspannungswert korrigiert werden.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer schematischen Darstellung eines Steuerabschnitts, der in einem Kopierer vorgesehen ist;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches einen bestimmten Betriebsablauf des Steuerabschnitts erläutert;

Fig. 3 einen Graphen, der bestimmte Zustände anzeigt, welche der Steuerabschnitt verwendet;

Fig. 4a und 4b eine bestimmte Tabelle zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 bis 7 Flußdiagramme mit einer Erläuterung bestimmter Betriebsabläufe des Steuerabschnitts;

Fig. 8 einen Graphen mit einer Darstellung von Zuständen, welche der Steuerabschnitt verwendet;

Fig. 9 bis 12 Flußdiagramme, die bestimmte Betriebsabläufe des Steuerabschnitts repräsentieren;

Fig. 13 eine weitere Entscheidungstabelle zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 einen Graphen, der nützlich ist zum Verständnis der durch den Steuerabschnitt durchgeführten Steuerung;

Fig. 15a bis 15h Flußdiagramme mit einer Darstellung weiterer bestimmter Betriebsabläufe des Steuerabschnitts;

Fig. 16 einen Graphen mit einer Darstellung weiterer bestimmter Zustände, welche der Steuerabschnitt verwendet;

Fig. 17 ein Flußdiagramm mit einer Erläuterung weiterer bestimmter Betriebsabläufe des Steuerabschnitts;

Fig. 18 einen Graphen, welcher die optischen Reflexionseigenschaften zeigt;

Fig. 19 eine zechnerische Darstellung einer Entwicklungsdichte- Charakteristik, die mit dem Steuerabschnitt erzielbar ist;

Fig. 20 und 21 Flußdiagramme mit einer Erläuterung weiterer bestimmter Betriebsabläufe des Steuerabschnitts; und

Fig. 22 einen Graphen, welcher eine Entwicklungsdichte-Charakteristik repräsentiert, die ebenfalls mit dem Steuerabschnitt erzielbar ist.

Fig. 1 zeigt einen bestimmten Aufbau eines Steuerabschnitts 100, welcher einen Bildbearbeitungsabschnitt bildet. Wie dargestellt, weist der Steuerabschnitt 100 einen Körper 100A auf, der durch einen Mikrocomputer für arithmetische und logische Operationen ausgebildet wird. Verbunden mit dem Körper 100A sind ein ROM 100B, welches Basisprogramme zur Ausführung arithmetischer und logischer Operationen speichert, und ein RAM 100C zum Speichern unterschiedlicher Arten von Daten. Die externen Einheiten sind mit dem Körper 100 über eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle (I/O) 100D verbunden. Im einzelnen sind Fotosensoren 101 mit der Eingangsseite der Y/O-Schnittstelle 100D verbunden. Angeschlossen an die Ausgangsseite der I/O-Schnittstelle 100D sind eine Entwicklungsvorspannungs-Steuereinheit 102, eine Ladungssteuereinheit 103, ein Kupplungstreiber 104, der einem Tonerzuführungsabschnitten zugeordnet ist, eine Potentialsteuereinheit 105, die den Tonerzuführungsabschnitten zugeordnet ist, und eine Lampensteuereinheit 106.

Die Entwicklungsvorspannungs-Steuereinheit 102 setzt ein Vorspannungspotential, welches an den Toner angelegt werden soll, während die Ladungssteuereinheit 103 ein Ladungspotential setzt, welches auf dem Hintergrund jedes photoleitfähigen Elements abgelagert werden soll. Wenn die Dichte eines auf einem bestimmten photoleitfähigen Element ausgebildeten Referenzmusters, also die Dichte Vsp eines festen Bildmusters, niedriger ist als eine vorbestimmte konstante Spannung Vspo, dann treibt der Kupplungstreiber 104 eine Kupplung an, um ein nicht dargestelltes Tonerzuführungspaddel zu drehen. Die Vorspannungspotential-Steuereinheit 105 setzt ein Potential, wenn eine Vorspannung an den zuzuführenden Toner angelegt wird. Die Lampensteuereinheit 106 steuert die Lichtmenge, die von Lampen nicht gezeigt ausgehen soll.

Erste Betriebsart

Eine erste Betriebsart verschiebt die Vorspannung für die Entwicklung, so daß das Ausgangssignal Vk eines Fotosensors in Reaktion auf das Referenztonerbild oder Muster, welches auf dem photoleitfähigen Element gebildet wird, konstant bleibt, wodurch die effektive Vorspannung für die Entwicklung in bezug auf das Ladungspotential auf dem photoleitfähigen Element konstant gehalten wird. Aus Vereinfachungsgründen soll nachstehend diese Art der Steuerung als Vk-Steuerung bezeichnet werden.

Bei dieser Betriebsart steuert ein Bildbearbeitungsabschnitt die Vorspannung einer Entwicklungseinheit vor oder nach einem Bilderzeugungsvorgang. Im einzelnen, wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird an die Entwicklungseinheit eine Vorspannung Vb angelegt, die sich von dem Hintergrundpotential Vo des photoleitfähigen Elements um eine kleine Menge ΔVob unterscheidet, beispielsweise, um ein Fünftel oder weniger des Bilderzeugungspotentials, wodurch ein latentes Bild entwickelt wird. In Fig. 14 ist die durch eine durchgezogene Linie angedeutete Vorspannung Vb größer als das negative Potential Vo. Die Vorspannung Vb wird in eine Richtung verschoben, die durch einen Pfeil S1 oder S2 angedeutet ist, so daß das Ausgangssignal Vk des Fotosensors in Reaktion auf das sich ergebende Tonerbild, also eine Spannung, die festgestellt wird, wenn das Potential klein ist, konstant bleibt. Die Ausführungsform sieht eine derartige Verschiebung Vbs der Vorspannung Vb als eine Differenz zwischen der effektiven Vorspannung und der Ausgangsvorspannung an und addiert sie zur Vorspannung im Falle der tatsächlichen Bildherstellung. Wenn im einzelnen die Vorspannung Vb als die Summe einer Vorspannung Vb (Zielwert) angesehen wird, die gilt, wenn die effektive Vorspannung nicht verschoben wird, und eines Wertes Vbs zum Eliminieren der Verschiebung der effektiven Vorspannung, dann erzeugt die Ausführungsform die Verschiebung der effektiven Vorspannung durch Verwendung des Hintergrundpotentials Vo des photoleitfähigen Elements als Referenzwert wie nachstehend angegeben:

Vb=Vb+Vbs (1)

Vb=Vo+Vbk (2)

Vb=Vo+Vbk+Vbs (3)

wobei Vo das Ladungspotential (Hintergrundpotential) des photoleitfähigen Elements ist, und Vbk das Vk-Bilderzeugungspotential (beispielsweise 24 Volt).

Unter der Annahme, daß das Ausgangssignal des Fotosensors bei den voranstehenden Bedingungen Vk ist, führt die Verschiebung der Vorspannung Vb, so daß das Sensorausgangssignal Vk mit dem Zielwert Vko zusammenfällt, zu einer erfolgreichen Bestimmung der Abweichung der effektiven Vorspannung, also einer optimalen Verschiebung.

Bei der erläuternden Ausführungsform wird der laufende Durchschnitt von acht Sensordurchgangssignalen Vk erzeugt und mit dem Zielwert Vko verglichen. Wenn die Differenz zwischen Vk und Vko geringer ist als 0,1 Volt (oder 0,2 Volt im Falle von Schwarz), also:

|Vk-Vko|<0,1 Volt (4)

so wird die voranstehende Steuerung nicht ausgeführt, um den Einfluß von Unregelmäßigkeiten beider Ladung zu eliminieren, trotz der Tatsache, daß Vbk so niedrig wie 24 Volt ist. Wird im einzelnen angenommen, daß das Zielpotential des Referenztonerbildes für die Steuerung der Tonerdichte TC gleich Vtc ist, die Zierlspannuung zur Durchführung einer Verschiebung gleich Vko ist, und das n-te Ausgangssignal des Fotosensors gleich Vsp(n) ist (die aus den TC-Steuermuster festgestellte Spannung) oder Vk(n) (die aus der Vorspannungsverschiebung festgestellte Spannung), so gilt die folgende Beziehung für beinahe sämtliche n's:

|Vsp(n)-Vtc|<0,2 V (oder 0,4 V für Schwarz) (5)

Unter der Annahme, daß der laufende Durchschnitt der aus der Vorspannungsverschiebung bestimmten Spannung Vk(n) die Verschiebung Vk ist, so wird in diesem Fall die Verschiebung Vk beispielsweise erzeugt durch:

Andererseits wird, wenn die Tonerdichte-Steuerung defekt ist, die Beziehung (4) nicht erfüllt, und dies bedeutet, daß die folgende Beziehung mit einem gegebenen n oder sämtliche n's gilt:

|Vsp(n)-Vtc|<0,2 V (oder 0,4 V für Schwarz) (7)

Dann wird unter Bezug auf das n oder die n's, für welche die Beziehung (7) gilt, der Zielwert Vko von Vk für Vk(n) ewrsetzt:

Vk(n)=Vko (8)

Vk(n) wird zur Berechnung des laufenden Durchschnitts der Verschiebungen Vk auf der Grundlage der Gleichung (6) verwendet.

Weiterhin wird in der erläuternden Betriebsart das das Vk-Bild bildende Potential Vbk so angelegt, daß ein elektrisches Feld in der Vorwärtsrichtung entwickelt wird, also in der üblichen Richtung zur Entwicklung eines latenten Bildes, wodurch der Einfluß umgekehrt geladenen Toners verringert wird. Dies geschieht deshalb, da das vorwärts gerichtete elektrische Feld es verhindert, daß sich der umgekehrt geladene Toner an der Entwicklung beteiligt. Das das Vk- Bild bildende Potential Vbk wird auf einen Pegel gesetzt, der die Ablagerung einer größeren Menge von Toner als einer üblichen geringen Menge nicht geladenen Toners veranlaßt, so daß der Einfluß der Verschmutzung im Hintergrund des photoleitfähigen Elements ausgeschaltet werden kann. Sonst würde die Vorspannungsverschiebung endlos vergrößert, wenn die Hintergrundverschmutzung dem umgekehrt geladenen Toner zuzuschreiben wäre und trotz des Anstiegs der Vorspannung nicht entfernt werden könnte. Zusätzlich ist ein derartiger Pegel des das Vk-Bild erzeugenden Potentials Vbk erfolgreich darin, den Fotosensor von Fehlern zu befreien.

Wenn die aktuelle Tonerdichte von der Tonerzieldichte abweicht, also Vsp, das in Fig. 14 dargestellt ist, von Vtc abweicht, so wird die Entwicklungsfähigkeit gesenkt, und daher wird die festgestellte Vk gesenkt. In einem derartigen Fall wird auch die Korrektur von Vk (Verschiebung der Vorspannung Vb) verringert, oder wenn die Abweichung merkbar ist, die Korrektur überhaupt nicht ausgeführt. Im einzelnen wird die Menge der Vk-Korrektur immer ein wenig geändert, wenn der Übergang von der normalen Tonerdichte- Steuerung auf die abnormen Tonerdichten-Steuerung erfolgt. Wenn die Tonerdichte praktisch außerhalb des erwarteten Bereiches gebracht wird, beispielsweise in Folge der Tatsache, daß ein Tonerendzustand nicht festgestellt wird, so ist der Betrag der Korrektur Null. Wenn die Welligkeit allerdings merklich ist (beispielsweise dann, wenn der Entwickler erschöpft ist und unter heißen und feuchten Umgebungsbedingungen benutzt wird), wird die Korrektur durchgeführt, obwohl ihr Betrag klein ist.

Wie vorstehend angegeben wurde wird bei dieser Betriebsart Toner auf dem photoleitfähigen Element abgelagert durch Einsatz der Vorspannung Vb die sich von dem Hintergrundpotential Vo des photoleitfähigen Elements um ein kleiners Potential in entgegengesetzter Beziehung zur üblichen Bilderzeugung und in der Größe unterscheidet, und verschiebt die Vorspannung Vb so, daß das Ausgangssignal Vk des Fotosensors in Reaktion auf das sich ergebnede Tonerbild konstant bleibt. Daher bleibt die Vorspannung Vb konstant in Beziehung auf das Ladungspotential Vo des photoleitfähigen Elements, um zu verhindern, daß eine Abweichung der effektiven Vorspannung auftritt, wodurch die Qualität eines reproduzierten Bildes verbessert wird.

Zweite Betriebsart

Diese Betriebsart betrifft ebenfalls die Vk-Steuerung.

Im einzelnen wird, wie in Fig. 19 gezeigt ist, die anfängliche Vorspannung Vb1 für die Entwicklung so ausgewählt, daß sie folgenden Wert aufweist:

Vb1=Vo-Vst (9)

Ein Referenztonerbild wird auf dem photoleitfähigen Element gebildet mit einer geringen Potentialdifferenz (beispielsweise Δ=8 V) von der urspürnglichen Vorspannung Vb1 (Vbn=Vb1+(n-1) · Δ) und dann wird die Dichteänderung des Referenztonerbildes festgestellt. Die Hintergrundverschmutzung des photoleitfähigen Elements wird auf der Grundlage der festgestellten Dichteänderung bestimmt.

Nunmehr wird angenommen, daß das Hintergrundpotential des photoleitfähigen Elements Vsg ist, wenn der Hintergrund keine Verschmutzung aufweist. Wie durch Symbole α-ε in Fig. 19 gezeigt ist, wird dann, wenn der Spitzenwert, der 4 Volt beispielsweise in einem bildfreien Bereich beträgt, in welchem kein Toner vorhanden ist, die Folge der voranstehend angegebenen Verschiebung die Vorspannung gesenkt, der Mittelwert von 5 der Sensorausgangssignale und der Gradient der Ausgangssignale wird erzeugt durch:

Wenn die durch den Fotosensor festgestellte Dichte identisch mit einem derartigen Durchschnittswert ist, wird die Vorspannung Vb auf Vb(AVE) gesetzt. Unter der Annahme, daß die Vorspannung, wenn das Sensorausgangssignal Vs(5) ist, Vb(END) ist, wird Vb(AVE) wie folgt bestimmt:

Vb(AVE)=Vb(END)-4×8 Volt/2=Vb(END)-16 Volt (12)

Unter der Annahme, daß Vb, welches Vko zugeordnet ist, Vb(Vko) ist, dann gilt folgende Gleichung:

Vb(Vko)-Vb(AVE)=(AVE-Vko)/GRN×8 (13)

Daher wird die Verschiebung der Vorspannung erzeugt durch:

Vbs=Vb(Vko)-(Vo+48)=Vb(END)-16+(AVE-Vko)/GRD×8 (14)

Die Vorspannung für die Entwicklung wird korrigiert auf der Grundlage der auf diese Weise bestimmten Verschiebung und auf dieselbe Weise wie Gleichung (3), wodurch die Zielvorspannung erzeugt wird.

Ein bestimmter Betriebsablauf der erläuternden Betriebsart wird unter Bezug auf Fig. 20 beschrieben, die eine Vorspannungskorrektur-Steuerung zeigt.

Wie in Fig. 20 gezeigt ist, subtrahiert der Steuerabschnitt 100 einen vorbestimmten Wert von dem Hintergrundpotential, um eine Anfangsvorspannung Vb für die Entwicklung einzustellen. Festgestellte Dichtepotentiale Vs(1) bis Vs(5) zwischen Bildern werden auf das Hintergrundpotential des photoleitfähigen Elements gesteuert, wenn das Element bewegt wird und ein Entwicklerzuführelement in einem Haltezustand gehalten wird. In diesem Zustand wird die Vorspannung sequentiell gemäß dem Wert von 8 Volt verschoben, während zur selben Zeit die festgestellten Dichtepotentiale der Referenztonerbilder bestimmt werden. Das festgestellte Dichtepotential Vs(1), das dann festgestellt wird, wenn beispielsweise das Hintergrundpotential abgesenkt wird, wird als der festgestellte Wert festgelegt, und es werden fünf Abtastausgangssignale aufgegriffen, die in der Vergangenheit aufgetreten sind. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, übt die stufenweise Verschiebung der Vorspannung einen Einfluß auf die Änderung des Hintergrundpotentials aus. Insbesondere wird die Vorspannung so eingestellt, daß die Menge der Tonerablagerung auf dem photoleitfähigen Element vergrößert wird, und es wird bestimmt, ob eine derartige Vorspannung an die Steuerung bezüglich der Tonerablagerung angepaßt ist.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob das dritte festgestellte Potential oder das festgestellte Zwischenpotential Vs(3) kleiner ist als der Zielwert Vko oder nicht. Falls das festgestellte Potential Vs(3) größer ist als der Zielwert Vko, so wird bestimmt, ob die Feststellung eine vorbestimmte Anzahl von Malen durchgeführt wurde oder nicht. Hieran schließt sich eine Verarbeitung an, welche das Ergebnis der mEntscheidung anpaßt. Ist das festgestellte Potential Vs(3) kleiner als der Zielwert Vko, so legt die Steuereinrichtung 100 fest, daß die Vorspannung eine Korrektur benötigt, und führt dann die notwendige Bearbeitung durch. Insbesondere bestimmt die Steuereinrichtung 100 den Mittelwert und den Gradienten der festgestellten Ausgangssignale durch Verwendung der Gleichungen (10) und (11). Wenn die festgestellten Ausgangssignale einen Gradienten aufweisen, berechnet die Steuereinrichtung 100 eine Verschiebung der Vorspannung, und korrigiert dann die Vorspannung durch die Gleichung (3).

Bei der vorstehend beschriebenen Steuerung wird ein Toner auf dem photoleitfähigen Element so abgelagert, daß die Vorspannung Vb eine vorbestimmte Potentialdifferenz von dem Hintergrundpotential Vo des photoleitfähigen Elements in entgegengesetzter Richtung zur üblichen Bilderzeugungsspannung aufweist. Die Vorspannung Vb wird so verschoben, daß das Ausgangssignal Vk des Fotosensors konstant bleibt, wodurch die Vorspannung Vb in bezug auf das Hintergrundpotential Vo konstant gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abweichung der effektiven Vorspannung schnell korrigiert in Folge der voranstehend genannten Potentialdifferenz, wodurch die Bildqualität verbessert wird.

Dritte Betriebsart

Diese Betriebsart betrifft eine Verbesserung der Vk- Steuerung. Die beiden voranstehend beschriebenen Betriebsarten verschieben die Vorspannung schrittweise über einen Bereich von etwa 8 Volt. Dies führt allerdings zu einer Vergrößerung der erforderlichen Korrekturzeit, in welcher die effektive Vorspannung erreicht wird, und wenn sich die Umgebungsbedingungen merklich ändern, ist dies bei der Einstellung einer optimalen Bilddichte ziemlich redundant. Die vorliegende Betriebsart überwindet derartige Schwierigkeiten.

Bei dieser Betriebsart führt die Steuereinrichtung 100 die voranstehend erwähnte Vk-Steuerung aus, und bestimmt zusätzlich, ob die Bilderzeugung, die zum Zeitpunkt der Korrektur der effektiven Vorspannung ausgeführt werden soll, die erste Bilderzeugung ist, und wenn die Antwort positiv ist, erhöht sie die Verschiebung der Vorspannung. Insbesondere, wie Fig. 21 zeigt, führt die Steuereinrichtung 100 Schritte S1 bis S12 aus, die sich auf die voranstehend angegebene Vk-Steuerung beziehen. Im Schritt S1 bestimmt die Steuereinrichtung 100 die Vorspannung Vb unter Verwendung der Gleichung (1), aktualisiert die ursprüngliche Vorspannung, stellt fest, ob sich die aktualisierte Vorspannung aus mehreren Ausgangsdaten von dem Fotosensor ergeben hat oder nicht, bestimmt die Dichte des Referenztonerbildes, welches der voranstehend angegebenen Vorspannung zugeordnet ist, erzeugt einen Mittelwert von acht aufeinander folgenden Ausgangssignalen des Fotosensors mit der festgestellten Dichte, und vergleicht dann den Mittelwert mit dem Zielwert Vk. Wenn der Mittelwert nicht gleich dem Zielwert Vk ist, so bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob die Bilderzeugung das erste Mal (S13) ausgeführt werden soll oder nicht. Ist das Ergebnis dieser Entscheidung positiv, so wählt die Steuereinrichtung 100 einen Wert aus, der größer ist als die kleine Potentialdifferenz, die der üblichen Bilderzeugung zugeordnet ist (20 Volt bei der Ausführungsform) (S14). Im Ergebnis ist, wie in Fig. 22 gezeigt ist, die stufenweise Änderung in bezug auf die eingestellte Dichte größer bei der Ausführungsform (durchgezogene Linie) als beim Stand der Technik (strichpunktierte Linie), um die eingestellte Dichte schnell zu erreichen. Wenn das Ausgangssignal des Fotosensors, welches die Dichte des Referenztonerbildes repräsentiert, größer ist als das Zielausgangssignal, so wird die Verschiebung der Vorspannung auf den Originalwert zurückgeführt (S15 bis S18).

Wie voranstehend beschrieben wurde, erhöht diese Betriebsart die Verschiebung der Vorspannung und ändert daher die Tonerdichte mit einer höheren Rate. Die Ausführung eines derartigen Ablaufes beim ersten Mal der Bilderzeugung verhindert es, daß eine scharfe Dichteänderung auffällig wird.

Vierte Betriebsart

Diese Betirebsart betrifft die erfindungsgemäße Steuerung mit dem Minimalwert Vmin der Ausgangsspannung des Fotosensors. Diese Art der Steuerung soll als "Vmin-Steuerung" bezeichnet werden. Insbesondere wird, wie in Fig. 14 gezeigt ist, unter der Annahme, daß der Minimalwert Vmin der Ausgangsspannung des Fotosensors gleich Vmin ist, und daß der dynamische Bereich der Ausgangsspannung des Fotosensors gleich DR ist, dann der dynamische Bereich DR ausgedrückt als:

DR=Vsg⁺-Vmin (15)

wobei Vsg⁺ der Mittelwert der Ausgangsspannungen des Fotosensors ist, der dem Hintergrund des photoleitfähigen Elements zugeordnet ist.

Der dynamische Bereich DR hängt hauptsächlich von dem regulären Reflexionsvermögen des photoleitfähigen Elements ab, dem irregulären Reflexionsvermögen des photoleitfähigen Elements, dem irregulären Reflexionsvermögen des Toners, und dem Verhältnis zwischen den Bereichen des Fotosensors, die auf reguläre und auf irreguläre Reflexion empfindlich sind. Der dynamische Bereich DR kann merklich variieren, in Folge (unter anderem) einer Streuung der regulären Reflexion und des Alterns des photoleitfähigen Elements. Andererseits wird der Zielwert Vtc der Ausgangsspannung des Fotosensors (entsprechend der gewünschten Dichte des Referenztonerbildes) erzeugt auf der Basis des Minimalwertes Vmin wie folgt:

Vtc=Vmin+DR (TD+ND)/100 (16)

wobei TD und ND die eingestellte Tonerdichte (4-34) bzw. der Korrekturbetrag (0-7) im Falle einer Hintergrundverschmutzung sind.

Zwar kann die Reflexion durch die Oberfläche des photoleitfähigen Elements sich geringfügig ändern, jedoch kann das Muster konstant gehalten werden, wenn der Zielwert Vtc ein vorbestimmtes Verhältnis zu dem dynamischen Bereich DR aufweist. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird nun insbesondere angenommen, daß zwei unterschiedliche Referenztonerbilder, die jeweils eine bestimmte Reflexionscharakteristik haben, auf dem photoleitfähigen Element ausgebildet werden, und daß die Ausgangsspannungen des Fotosensors, welche derartige Muster repräsentieren, Vsp und Vsp′ sind. Wenn dann die den beiden Mustern zugeordneten Minimalspannungen Vmin und Vmin′ sind, und wenn die Werte konstant sind, die durch Division der Potentialdifferenzen (Vsp-Vmin) und (Vmin′-Vsp′) durch die jeweiligen dynamischen Bereiche erzeugt werden, so kann dazwischen eine konstante Entwicklungscharakteristik sichergestellt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß mehrere Referenztonerbilder ausgebildet werden können, um die minimale Spannung Vmin durch Vergleich festzulegen.

Bei Verwendung eines Laserstrahls und eines Farbtoners können die folgenden Probleme auftreten, wenn das voranstehend beschriebene Vmin-Nachweisprinzip ausgeführt wird:

• (1) Ein einfacher Vergleich kann zu einer zu niedrigen Schätzung führen, da die einzelnen festgestellten Daten häufig an der ungewöhnlichen Reflexionscharakteristik des photoleitfähigen Elements in Folge von Kratzern oder Verschmierungen oder in Folge elektrischen Rauschens leiden; und
• (2) ein einfacher Vergleich kann zu einer Überschätzung führen, da die Menge von Toner, die auf dem photoleitfähigen Element abgelagert wird, manchmal geringer ist als 1 mg/cm², selbst wenn ein Referenztonerbild durch eine niedrige Tonerdichte und bei maximaler Leistung geschrieben wird.

Im Falle eines Farbtoners tritt es dann auf, daß die Ausgangsspannung des Fotosensors ein Minimum erreicht, wenn die auf dem photoleitfähigen Element abgelagerte Tonermenge 1 mg/cm² beträgt. Falls die Tonerdichte mit der Zieldichte zusammenfällt, so ist die Menge der Tonerablagerung dieselbe wie die Menge, die mit der Laserleistung der Schreibeinheit erzielbar ist, die einen Ton von 6 oder 7 ergibt.

Die Steuereinrichtung 100 bestimmt die Minimalspannung Vmin wie folgt. Zunächst veranlaßt ein Bildbearbeitungsabschnitt eine Schreibeinheit zu einem Betrieb entsprechend einem vorbestimmten Programm. In Reaktion erzeugt die Schreibeinheit mehrere, beispielsweise drei oder mehr, Referenztonerbilder sequentiell auf dem photoleitfähigen Element, wobei die Laserleistung in dem Bereich der Töne 4-7 liegt. Die sich ergebenden Ausgangsspannungen des Fotosensors, die den einzelnen Referenztonerbildern zugeordnet sind, werden dem Bildbearbeitungsabschnitt zugeführt. Dann führt der in dem Bildbearbeitungsabschnitt eingebaute Mikrocomputer eine quadratische Regression auf der Grundlage der Spannungen durch, die sämtlichen Mustern zugeordnet sind, und erzeugt dann die Minimalspannung Vmin als deren Minimum. Der Bildbearbeitungsabschnitt bestimmt die Spannungsdaten, die den einzelnen Tonerbildern zugeordnet sind, die in den Tönen 7, 6, 5, 4 und 3 geschrieben sind, als V(0), V(1), V(2), V(3) bzw. V(4), und erzeugt Zwischenfunktionen unter Verwendung von V(X) (X=0, . . ., 4) wie folgt:

Dann werden die Koeffizienten der sekundären Regressionsgleichung erzeugt durch:

H0=(+62 · VX0-54 · VX1+10 · VX2)/70 (20)

H1=(-54 · VX0+87 · VX1-20 · VX2)/70 (21)

H2=(+10 · VX0-20 · VX1+5 · VX2)/70 (22)

Wenn der nächste Koeffizient H2 positiv ist, also wenn die Regressionslinie nach unten konvex ist, so wird der Minimalwert Vmin erzeugt durch:

Vmin=H0-H1×H1/(4×H2) (23)

Ist der Koeffizient H2 negativ, so ist zwar auf strenge Weise der Minimalwert Vmin nicht erhältlich, jedoch kann er durch die Art der Sequenz wie folgt approximiert werden:

Vmin=H0+3×H1 (24)

Wie voranstehend beschrieben wurde, nutzt diese Betriebsart den Vorteil der Charakteristiken eines Farbtoners und stellt den Minimalwert Vmin fest, wenn das Ausgangssignal des Fotosensors minimal wird in Zuordnung zur Änderung der Menge der Tonerablagerung auf dem photoleitfähigen Element, und erfaßt daher exakt den dynamischen Bereich der Ausgangsspannung des Fotosensors. Dies hält die Entwicklungseigenschaften konstant und sichert hierdurch eine vorbestimmte Musterdichte, obzwar die meiste Reflexion von dem photoleitfähigen Element die Oberflächenreflexion und daher schwach sein kann, die Reflexionsmenge in Folge des Alterns sich ändern kann, oder die Empfindlichkeit des Fotosensors sich in der Empfindlichkeit oder der Position von einer Vorrichtung zur anderen unterscheiden kann. Dies führt dazu, daß eine Bilderzeugungsvorrichtung der Art, die eine fotoleitfähige Trommel verwendet, die mit Abtastung durch einen Laserstrahl betreibbar ist, und einen Farbtoner verwendet, eine konstante Tonerdichtensteuerung ausführen kann, die nicht von den Reflexionseigenschaften der Trommel abhängt.

Die Steuerung zur Einstellung der Zielbilddichte Vtc durch Bestimmung der Minimalspannung Vmin wie voranstehend beschrieben, muß den Minimalwert Vmin mit äußerster Genauigkeit bestimmen. Wenn beispielsweise das Hintergrundpotential Vsg 4 Volt beträgt und der Minimalwert Vmin 1,5 Volt ist, so beträgt der Nachweisfehler etwa 0,1 Volt bis 0,2 Volt. Vorzugsweise sollte der zulässige Bereich derartiger Fehler etwa ein Fünftel des voranstehend angegebenen Wertes betragen. Sollte ein Fehler von 0,1 Volt bis 0,2 Volt auftreten, so würde die Zielbilddichte Vt einen solchen Fehler aufweisen und sich merklich ändern, was zu einer übermäßigen Bilddichte führen würde. Zwar wird der Wert TD zur Einstellung der Zieldichte Vtc in der Gleichung (2) so eingestellt, daß er den Fehler auffängt, jedoch ist es wahrscheinlich, daß eine derartige Einstellung versagt, wenn sich die Reflexionseigenschaften des photoleitfähigen Elements (Trommeloberfläche) in Folge des Alterns ändern. Insbesondere wenn der Fehler des Minimalwertes Vmin beträchtlich ist, kann die Anzahl der Male, mit denen der Minimalwert bestimmt wird, vergrößert werden, um einen laufenden Mittelwert zu erzeugen, um die Genauigkeit zu vergrößern. Dies bringt jedoch ein weiteres Problem mit sich, nämlich daß es bei einer scharfen Änderung des Minimalwertes Vmin schwierig ist, eine derartige scharfe Änderung zu unterscheiden. Anders ausgedrückt wird die sich ergebende Bilddichte übermäßig hoch sein, was zu einer Überkorrektur führt, wenn die Zieldichte einfach auf der Grundlage der bestimmten Reflexionsdichte eingestellt wird, wobei ein Fehler beteiligt ist, ohne daß die Reflexionsdichte eingehend überprüft wird.

Wenn die von dem Fotosensor ausgegebene Reflexionsdichte anzeigt, daß sich die Dichte des aktuellen Referenztonerbildes zeitweilig verringert hat, so wird die Dichte korrigiert auf der Grundlage einer derartigen Reflexionsdichte. Nachdem der verringerte Dichtezustand beseitigt wurde, wird in diesem Falle die Dichte manchmal auf die ursprünglich eingestellte Zieldichte zurückgesetzt ohne Berücksichtigung der Oberflächenzustände des photoleitfähigen Elements. Insbesondere wird selbst dann, wenn der Hintergrund des photoleitfähigen Elements verschmutzt ist und daher die Reflexionsdichte verringert wird, die Dichtekorrektur so bald wiederholt als die Dichtekorrektur beendet ist. Dann setzt sich die Dichtekorrektur endlos fort. Insbesondere wenn die Dichte des Tonerbildes festgestellt wird auf der Grundlage eines Sensorausgangssignals, welches repräsentativ für den hellen Abschnitt des Bildes ist, weist die festgestellte Bilddichte keine Korrelation zur aktuellen Dichte auf, in Folge beispielsweise einer Änderung des Ausgangssignals des einen Laserstrahl verwendenden Schreibsystems. Würde die Dichte auf der Grundlage einer derart festgestellten Bilddichte korrigiert, würde die Korrektur zu keiner Anpassung an den aktuellen Zustand führen.

Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird bei der erläuternden Betriebsart der Zielwert Vtc (welcher der gewünschten Musterdichte entspricht) der Ausgangsspannung des Fotosensors, die gesteuert werden sollte, erzeugt unter Verwendung des Minimalwertes Vmin und durch Änderung der Koeffizienten, die sich auf die Parameter der Gleichung (16) beziehen, wie folgt:

Vtc=Vmin+DR (4 · TD+4 · ND+2 · CD-48)/400 (25)

wobei TD der Tonerdichte-Einstellparameter (0-30) ist, ND der Korrekturterm (0-7), der aus der Bestimmung der Verschmutzung abgeleitet wird, und CD der Wert (16) ist, der bei der Verschiffung voreingestellt wird.

Bei dieser Betriebsart wird in der Gleichung (25) der Minimalwert Vmin, der einen wesentlichen Fehler aufweist, und dazu führt, daß sich der Zielwert Vtc merklich ändert, auf beispielsweise einen Wert fixiert, der zum Zeitpunkt des Versands voreingestellt wird. Eine Einstellung wird durchgeführt mit, unter den anderen vorbestimmten Parametern, dem Wert CD, um die Zielbilddichte Vtc zu ändern, um so die Korrektur der Bilddichte zu steuern. Insbesondere wird der Zielwert Vtc verwendet, um die Reflexionsdichte des Referenztonerbildes einzustellen, welches auf dem photoleitfähigen Element durch denselben Vorgang erzeugt wird wie übliche Bilder, und der Zielwert Vtc wird vorher bestimmt. Ob der zum Erhalten des Zielwertes eingestellte Parameter adäquat ist oder nicht, wird bestimmt auf der Grundlage der festgestellten Ausgangssignale, die einem Linienmusterabschnitt und einem ausgefüllten Musterabschnitt zugeordnet sind, die einem hellen Abschnitt bzw. einem dunklen Abschnitt entsprechen. Wenn der Parameter nicht adäquat ist, so wird nicht der Minimalwert Vmin, sondern ein anderer Parameter, nämlich der Wert CD, verwendet, um den Zielwert durch einen adäquaten Wert zu ersetzen. Bei dieser besonderen Ausführungsform wird der Wert CD aus 0 bis 2 ausgewählt und beträgt zunächst 16.

Die Steuereinrichtung 100 stellt nicht nur den Wert CD ein, sondern auch den Korrekturterm ND, welcher der Hintergrundverschmutzung zugeschrieben und zur Bestimmung des Zielwertes Vtc verwendet wird. Wenn die Einstellung des Wertes CD allein ausgeführt wird, wenn beispielsweise die Dichte des Referenztonerbildes von dem Zielwert abweicht, soi wird CD auf den voreingestellten Zielwert zurückgesetzt, sobald die Dichte des Referenztonerbildes mit dem Zielwert zusammenfällt oder niedriger wird als dieser. Dann muß der Wert neu eingestellt werden, wenn die Musterdichte wiederum hinterher von dem Zielwert abweicht. Wenn ein solcher Vorgang wiederholt wird, also wenn die Steuereinrichtung 100 festlegt, daß zweifellos die Abweichung des Zielwertes in Folge einer Hintergrundverschmutzung groß ist, so stellt sie bei dieser Ausführungsform den Wert ND ein, welcher der Reflexionsdichte des photoleitfähigen Elements zugeordnet ist, die einen kritischen Einfluß auf die Bilderzeugung hat. Dies führt dazu, daß der Zielwert bei dem eingestellten Wert fixiert ist, bis die nächste Dichtekorrektur auftritt. Dies verringert erfolgreich die Anzahl der Wiederholungen der Korrekturprozedur im Falle der nächsten Dichtekorrektur. Insbesondere wenn festgestellt wird, daß die Dichte beispielsweise niedrig ist, und wenn sie sich stark von dem Zielwert unterscheidet, wird nicht nur der Wert CD, sondern auch unter den zur Bestimmung des Zielwertes verwendeten Parametern der Wert ND eingestellt, um den Zielwert zu fixieren. Dies führt zu einer erfolgreichen Verringerung der Abweichung zum Zeitpunkt der nächsten Dichtesteuerung.

Unter Bezug auf Fig. 2 wird ein bestimmter Betriebsablauf der Steuereinrichtung 100 dieser Ausführungsform beschrieben. Die in Fig. 2 gezeigte Schrittsequenz wird beispielsweise beim Starten des Kopierers ausgeführt. Wenn eine photoleitfähige Trommel gedreht und ein Entwicklerzuführelement in einem Haltezustand gehalten wird, so wird das Oberflächenpotential oder Hintergrundpotential Vsg⁺ der genannten Trommel festgestellt. Daraufhin werden die von dem Fotosensor festgestellten Dichten in Tönen 0-7, also das Entwicklungspotential, welches ein Linienmuster repräsentiert, bis zu dem Entwicklungspotential, das ein ausgefülltes Muster repräsentiert, der Steuereinrichtung 100 zugeführt. In Reaktion korrigiert die Steuereinrichtung 100 die Vorspannung für die Entwicklung so, daß das Ausgangssignal des Fotosensors konstant bleibt, auf der Grundlage des Minimalwertes der festgestellten Ausgangssignale. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Steuereinrichtung 100 den momentanen Zustand der Tonerablagerung, der durch die Änderung des Sensorausgangssignals repräsentiert wird, durch Selbstprüfung, beispielsweise, ob die Steuerung bezüglich der voranstehend angegebenen Verschiebung der Vorspannung und der Tonerversorgung adäquat ist oder nicht. Für diesen Zweck erzeugt die Steuereinrichtung 100 den Gradienten (GRD123=Θ) der fetgestellten Werte (V1-V3) in Tönen 0-3, und dem Gradienten (GRD456=Φ) der festgestellten Werte V4-V7), also den minimalen Gradienten, wie folgt:

GRD123=(V1+2 · V2-3 · V3)/4
NGRD=A · GRD213/(4-Vmin) (26)

[wobei A=(BK), 2,5 (M, Y, C)]

FRD4567=(3 · V4+V5-V6-3 · V7)/10
NGRD123=B · GRD4567/(4-Vmin) (27)

[wobei B=2(BK), 2,5 (M, Y, C)].

Aus derartigen Gradienten wird ein charakteristischer Wert TGRD, der eine Korrelation mit der Entwicklungsfähigkeit aufweist, erzeugt durch:

TGRD=NGRD123-10 · NGRD4567+1,0 . . . (BK, M, C) (28)

TGRD=NGRD123-10 · NGRD4567+2,0 . . . (Y) (29)

Die Verwendung des charakteristischen Wertes TGRD ist insoweit signifikant, daß dann, wenn nur die Gradienten der Sensorausgangssignale verwendet würden, die Änderung in der Beziehung zwischen der Menge der Tonerablagerung und dem Sensorausgangssignal nicht linear wäre, um den Minimalwert Vmin aufzuweisen, und der Effektivwert der Vorspannung würde durch Alterung und Umgebungsbedingungen beeinflußt. Bei den voranstehenden Gleichungen werden die A und B zugeordneten Koeffizienten den Tonern unterschiedlicher Farben zugeordnet, also Magenta (M), Gelb (Y) und Zyan (C). Der auf diese Weise bestimmte charakteristische Wert verhindert es, daß die Tonerdichte in Reaktion auf ein Ausgangssignal gesteuert wird, welches nicht zur aktuellen Menge der Tonerablagerung eines hellen Musters paßt.

Die Steuereinrichtung 100 stellt fest, ob das Ausgangssignal des Fotosensors in einem vorbestimmten Bereich liegt in bezug auf das Ausgangssignal, welches der Zieldichte des Referenztonerbildes entspricht, und den Zustand der Vorspannung Zur Einstellung des Sensorausgangssignals (übermäßig, adäquat oder zu gering). Wie die Fig. 4A und 4B aufzeigen, werden die Ergebnisse dieser Feststellung in siebenundzwanzig Gruppen unterteilt. Auf der Grundlage des Ergebnisses der Entscheidung führt die Steuereinrichtung 100 eine CD-Korrekturprozedur aus, um den Zielwert Vtc zu bestimmen. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird bei CD-Korrekturprozedur eine Relation des Sensorausgangssignals Vsp, das auftaucht, wenn das Ergebnis der Entscheidung erzeugt wird, zu dem Zielsensorausgangssignal (Ziel Vsp) bestimmt, um zu sehen, ob die Tonerdichte des Referenztonerbildes adäquat geteuert wird. Im einzelnen werden acht Sensorausgangssignale Vsp, die aufeinander folgend in der Vergangenheit ausgegeben wurden, zur Erzeugung eines Mittelwertes Vsp* gemittelt wie folgt:

Dann wird bestimmt, ob der Mittelwert Vsp* in einem vorbestimmten Bereich liegt:

Vtc-δ(V)<Vsp*<Vtc+δ(V) (31)

wobei δ=0,2 Volt (BK) ist oder 0,12 Volt (Y, M, C).

Wenn festgestellt wird, daß die Dichtesteuerung nicht adäquat ist, also wenn die Dichte nicht niedriger ist als der voranstehend genannte vorbestimmte Wert, dann wird in diesem Falle das festgestellte Ausgangssignal (Ziel-Vsp), welches zur Zieldichte paßt, nicht korrigiert. In dem RAM 100C werden cd(n) zur Bestimmung des Wertes CD aufeinander folgend verschoben auf der Grundlage des Ergebnisses der Selbstüberprüfung und der sich auf die Gradienten beziehenden Eigenschaften, wodurch der Wert cd(7) gelöscht wird. Nach diesem Aktualisierungsvorgang "cd(n)-Auswahl" zur Auswahl des Wertes wird cd(n) ausgeführt auf der Grundlage der Division des Ergebnisses der Entscheidung gemäß Fig. 4A und 4B, und entsprechend einer in Fig. 6 gezeigten Prozedur. Durch die "cd(n)-Auswahl" wird der Wert cd(n) ausgewählt unter Bezug auf den charakteristischen Wert TGRD und unter Verwendung von Vergleichsgleichungen:

wenn nachgewiesener TGRD<Ziel-TGRD-α
cd(n) ← cd(0)
wenn Ziel-TGRD-α<nachgewiesener TGRD<Ziel-TGRD+α
cd(n) ← cd(1)
wenn Ziel-TFRD+α<nachgewiesener TGRD
cd(n) ← cd(1)

Auf der Grundlage des auf diese Weise bestimmten Wertes cd(n) wird der Wert CD, welcher den Parameter zur Bestim­ mung der Zieldichte Vsp darstellt, erzeugt durch:

Zur Bestimmung des Wertes CD wird aus dem folgenden Grund eine Gewichtsfunktion w(n) eingesetzt. Insbesondere, wenn der Wert CD auf jeder Seite des vorbestimmten Wertes einge­ stellt wird, also der Werte (16), der zum Zeitpunkt der Verschiffung entsprechend der Änderung des Sensorausgangs­ signals eingestellt wird, um wiederum das Sensorzielaus­ gangssignal (Zielwert-Vsp) zu korrigieren. Wenn allerdings die Korrektur so durchgeführt wird, daß sie den Zielwert und das momentane Sensorausgangssignal Vsp gleich macht, wird der Wert auf den Originalwert zurückgesetzt. Auf dieser Grundlage wird die Bestimmung, ob die Zieltonerdichte zum aktuellen Sensorausgangssignal paßt oder nicht, auf einer Wahrscheinlichkeitsbasis getroffen. Wenn im einzelnen angenommen wird, daß die zu bestimmende Dichte niedrig ist, so gestattet es die Wiederholung einer derartigen Entschei­ dung, daß die Änderung der Tonerdichte auf einer Wahr­ scheinlichkeitsgrundlage bestimmt wird. Zur Durchführung einer derartigen Entscheidung verwendet die Betriebsart den Wichtungskoeffizienten, und wenn es hochwahrscheinlich ist, daß die Dichte niedrig ist, führt sie beispielsweise eine Verarbeitung zur Korrektur der Tonerdichte durch, welche der Hintergrundverschmutzung zuschreibbar ist. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird diese Verarbeitung ausgeführt als "ND-Anstieg/Abnahme" in Reaktion auf den berechneten Wert CD. Der Korrekturterm ND wird verwendet, um das Sensoraus­ gangssignal Vtc zu bestimmen, welches die Tonerzieldichte repräsentiert. Selbst wenn der Wert CD auf den ursprünglich eingestellten Wert zurückgesetzt wird, so wird der Wert geändert, um den Korrekturbetrag zu fixieren bei der Be­ stimmung des Zieldichten-Sensorausgangssignals Vst. Selbst obwohl das Ergebnis der nächsten Bestimmung den Wert CD zu einer deutlichen Variation veranlassen kann, wird die Ab­ weichung zum Erhalt des Zieldichten-Sensorausgangssignals Vst, welches aus der Änderung erhalten wird, verringert. Die Verarbeitung bezüglich ND-Anstieg/Abnahme wird durch Erhöhung eines vorbestimmten Koeffizienten in bezug auf den Originalwert oder eine Erniedrigung eines vorbestimmten Koeffizienten in bezug auf den Originalwert durchgeführt. Wenn der vorbestimmte Wert zur Bestimmung der Zielbild­ dichte eingestellt wird, wird daher die Zielbilddichte Vtc durch die Gleichung (16) aktualisiert. Dieser aktualisierte Wert wird gehalten, bis die nächste Selbstüberprüfung auf­ tritt.

Die erläuterte Betriebsart korrigiert einen vorbe­ stimmten Parameter, der zur Bestimmung einer Zielbilddichte verwendet wird, durch Feststellung der Bilddichte auf dem photoleitfähigen Element (Trommel). Alternativ hierzu kann dieselbe Verarbeitung auf der Grundlage der Bilddichte auf einem Aufzeichnungsmedium ausgeführt werden, auf welches ein Bild von dem photoleitfähigen Element übertragen wird. In einem solchen Fall wird die Tonerdichte exakter bestimmt, wenn der Einfluß der Oberfläche des photoleitfähigen Elements, die im Hinblick auf eine irreguläre Reflexion behandelt ist, auf den Fotosensor verringert wird.

Wie voranstehend angegeben, verwendet die voranste­ hende Betriebsart unter den zum Einstellen der Ziel­ dichte verwendbaren Parametern nicht den Parameter, der merkliche Fehler zur Folge hat, bei der Verfolgung der Än­ derung der Reflexion von dem Referenztonerbild, welche der Ver­ schlechterung der Oberfläche des photoleitfähigen Elements oder einem ähnlichen Grund zuschreibbar ist, und - basierend auf dieser Änderung - beim Einstellen einer Zielbilddichte oder einer optimalen Bilddichte. Daher verhindert es diese Betriebsart, daß der Zielwert der korrigierten Bilddichte stark geändert wird. Dies führt dazu, daß eine Tonerzu­ führung ausgeschaltet wird, die einer übermäßigen Dichte­ korrektur zuzuschreiben wäre. Für eine derartige Verarbei­ tung wird nicht nur das Sensorausgangssignal verwendet, welches den hellen Abschnitt des Referenztonerbildes repräsen­ tiert, sondern auch das Sensorausgangssignal, welches einen ausgefüllten Abschnitt repräsentiert.

Einer scharfen Änderung der Reflexion von dem Referenztonerbild in Folge von beispielsweise der Verschlechterung der Trommeloberfläche wird automatisch gefolgt. Dies gestattet eine automatische und feinfühlige Korrektur der Dichte.

Die erläuterte Betriebsart wichtet das Ergebnis der Entscheidung in bezug auf die Tonerzufuhrsteuerung, anstelle der Durchführung einer einfachen zweidimensionalen Tonerzufuhrsteuerung, die einen Schwellenwert verwendet. Daher wird die Änderung der Dichte auf einer Wahrschein­ lichkeitsbasis bestimmt, um eine adäquate Dichtesteuerung zu fördern.

Weiterhin eliminiert die Betriebsart eine fehlerhafte Dichtekorrektur, da sie einen vorbestimmten Wert, der sich auf Dichtesteuerung bezieht, einstellt nach einer Bestim­ mung, ob die festgestellte Dichte des Tonerbildes in einem vorbestimmten Bereich in bezug auf in der Vergangenheit erzeugte Daten liegt.

Allerdings ändert sich der Minimalwert Vmin gelegentlich mit den Umgebungsbedingungen zusätzlich zu den Refle­ xionseigenschaften eines photoleitfähigen Elements. Insbesondere ist die Ent­ wicklungsfähigkeit, die durch die Menge der Tonerablagerung auf dem photoleitfähigen Element bestimmt wird, auf Temperatur und Feuchte empfindlich. Hieraus folgt, daß der Minimalwert Vmin dazu neigt, zum Zeitpunkt des Starts des Kopierers oder in einer ähnlichen Situation instabil zu werden, abhängig von dem dynamischen Bereich in bezug auf die Vorspannung, das La­ dungspotential oder den Belichtungsbetrag, die ausgewählt wurden. Insbesondere wenn ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, der eine Kombination von Toner und Träger­ material darstellt, ändern sich gelegentlich die Entwick­ lungseigenschaften und die Hintergrundverschmutzung ent­ sprechend der Umgebungsbedingungen, der Anzahl von Kopien und der Zeit sowie dem Zustand, in welchem der Kopierer zurückgelassen wird. Beispielsweise führen Temperatur und Feuchte dazu, daß sie Mengen ändern, in welchen der Toner und das Trägermaterial Feuchtigkeit aufnehmen, woge­ gen die Betriebszeit dazu führt, daß sich die Menge ändert, mit welcher sich Verunreinigungen auf dem Träger ablagern, und sich die Menge der Ladung und Entladung des Toners (und Trägermaterials) ändert. Hieraus folgt, daß eine adäquate Bilddichte nicht erzielbar ist, wenn gleichbleibende Bedin­ gungen bei der Bilderzeugung verwendet werden. Wenn die Zieldichte eines Referenztonerbildes auf der Grundlage des Minimalwertes eingestellt werden muß, und wenn der Minimal­ wert nicht stabil ist, muß daher das Umschalten der Korrek­ turmenge wiederholt werden, bis ein Sensorausgangssignal auftritt, welches zur Zieldichte paßt. Eine derartige Ver­ arbeitung ist zeitaufwendig und neigt dazu, daß eine Kor­ rektur durchgeführt wird, die sich weit von der aktuellen Situation entfernt. Man nehme beispielsweise an, daß die Vorspannung auf der Grundlage des Minimalwertes korrigiert wird, um zu gestatten, das das Sensorausgangssignal kon­ stant bleibt (Vk-Steuerung). Wenn der Minimalwert Vmin be­ stimmt wird, wenn die Dichte des Referenztonerbildes ungewöhn­ lich hoch oder ungewöhnlich niedrig ist, um hierdurch die Verschiebung der Vorspannung oder die Zufuhr des Toners festzusetzen, neigt daher die Tonerdichte dazu, außer Kon­ trolle zu geraten.

Daher veranlaßt die Betriebsart die Steuereinrichtung 100 zur Überprüfung, durch Selbstüberprüfung, der momentanen Bedingungen für die Tonerablagerung, also ob die Steuerung der Verschiebung der Vorspannung und der Tonerzufuhr adäquat sind oder nicht, unter Bezugnahme auf die Änderung des Sensorausgangssignals. Im einzelnen bestimmt in Fig. 8 die Steuereinrichtung 100 den Gradienten Θ der Töne 0-3, der Ver­ schiebung der Vorspannung, des festgestellten Wertes bei den Tönen 4-7, also den minimalen Gradienten Φ. Dann bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob die Gradienten in einem vorbestimmten Bereich in bezug auf den Gradienten der Sensorausgangssignale liegen oder nicht, welcher der Ziel­ dichte des Referenztonerbildes zugeordnet ist, und ob die Ver­ schiebung der Vorspannung zum Einstellen des Sensoraus­ gangssignals, welche derartige Gradienten einstellt, über­ mäßig ist, adäquat oder gering ist.

Um die Änderung der Dichte des Referenztonerbildes zu korrigie­ ren, welche beispielsweise einer scharfen Änderung der Um­ gebungsbedingungen zuzuschreiben wäre, legt die Betriebsart darüber hinaus eine konstante Tonerdichte fest, und bestimmt dann, ob das Sensorausgangssignal in einem vorbestimmten Bereich in bezug auf eine Standarddichte ID liegt oder nicht. Jedesmal, wenn der Bilderzeugungsvorgang beendet ist, wird diese Entscheidung getroffen mit:

(a) Vorspannung für die Entwicklung;
(b) Versorgung oder Verbrauch von Toner;
(c) Ladungspotential auf der Trommel;
(d) Kombination von (a) und (b);
(e) Kombination von (a) und (c); und
(f) Kombination von (b) und (c)

in dieser Reihenfolge unter bezug auf den dynamischen Be­ reich oder die Antriebseinstellungen des Tonerzufuhrab­ schnitts. Durch eine derartige Bestimmung, ob der dynami­ sche Bereich oder die Antriebseinstellungen für den Toner­ zufuhrabschnitt adäquat für jeden der Parameter sind oder nicht, jedesmal wenn ein Bilderzeugungsvorgang durchgeführt wird, optimalisiert die Betriebsart, wenn die Dichte des Referenztonerbildes außerhalb des adäquaten Bereiches ge­ bracht wird, die Dichte durch Korrektur des dynamischen Bereiches oder des Antriebs des Tonerzufuhrabschnitts in bezug auf den Parameter in jedem Moment.

Der Betriebsablauf, der durch die Steuerungseinrichtung 100 bewirkt wird, wird nachstehend unter Bezug auf die Fig. 9 be­ schrieben. Fig. 9 zeigt die spezielle Verarbeitung, die nach dem Starten des Kopierers ausgeführt wird. Wie dort dargestellt ist, legt die Steuereinrichtung 100 fest, ob sich der Kopierer in Betrieb befindet oder nicht, und zwar durch Bezugnahme auf den Ein-/Aus-Zustand eines Startschalters. Wenn der Startschalter eingeschaltet wurde, bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob dieser zum ersten Mal eingeschaltet wurde oder nicht. Falls der Schalter erstmalig eingeschaltet wurde, was bedeutet, daß der Kopierer gerade gestartet wurde, so führt die Steuereinrichtung einen Morgenzyklus durch, der in Fig. 2 gezeigt ist. Bei dem Morgenzyklus stellt die Steuereinrichtung das Oberflächenpotential oder das Hintergrundpo­ tential Vsg⁺ der Trommel fest, während die Trommel bei festgehaltenem Entwicklerzuführelement gedreht wird. Beim Empfang der Ausgangssignale des Fotosensors bestimmt dann die Steuereinrichtung 100 den Minimalwert der Sensorausgangssignale durch die Gleichungen (15) bis (24) und den Korrekturbetrag Vk der Vorspannung. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Gleichungen (15) bis (24) nimmt die Steuereinrichtung 100 Bezug auf die Entscheidungstabelle, Fig. 4A und 4B, um den momen­ tanen Zustand des Minimalwerts zu untersuchen, also ob die Tonerdichte eine Korrektur erfordert oder nicht. Falls die Tonermenge übermäßig groß ist, veranlaßt die Steuereinrichtung 100, daß der Toner auf dem photoleitfähigen Element in Form der Trommel durch ein nicht dargestelltes Verfahren verbraucht wird, und korrigiert die Vorspannung für die Entwicklung. Wenn umgekehrt die Tonermenge gering ist, liefert die Steuereinrichtung 100 den Toner und korrigiert die Vorspannung für die Entwicklung. Nach einer derartigen Vor­ gehensweise berechnet die Steuereinrichtung 100 den Minimalwert Vmin aufs Neue, speichert diesen in dem RAM 100B, und war­ tet dann auf den nächsten Bilderzeugungsvorgang.

Wenn der Minimalwert der Sensorausgangssignale, die dem mo­ mentanen Referenztonerbild zugeordnet sind, in bezug auf den Wert geändert wird, welcher der Standard-Referenztonerbild­ dichte entspricht, untersucht die Steuereinrichtung 100 auf diese Weise den Zustand des Minimalwertes, und führt eine Toner­ steuerung zur Herstellung eines Bildes aus, selbst wenn der Minimalwert nicht stabil ist. Dies führt dazu, daß die Tonerdichte auf der Trommel exakt über die Referenztonerbild­ dichte gesteuert wird.

Bei Zuständen, die sich von dem Starten des Kopierers unterscheiden, wird die ID-Überprüfungsverarbeitung durch­ geführt, die in Fig. 10 gezeigt ist. Bei der ID-Überprü­ fungsverarbeitung stellt die Steuereinrichtung 100 das Hintergrund­ potential Vsg⁺ fest, und fixiert dann die Tonerdichte. Dar­ aufhin legt die Steuereinrichtung 100 fest, ob die Kopiertaste ge­ drückt wurde oder nicht, und wenn die Antwort positiv ist, bestimmt sie, wie häufig sie gedrückt wurde, beispielsweise durch Verwendung eines Zählers. Daraufhin tastet die Steue­ einrichtung 100 ein Muster mit dem Fotosensor ab und legt dann fest, ob die durch das Ausgangssignal des Fotosensors re­ präsentierte Dichte innerhalb eines vorbestimmten Bereiches in bezug auf die Standarddichte ID liegt oder nicht. Auf der Grundlage von Kopiervorgängen, die durchgeführt wurden, und der festgestellten Dichte führt die Steuereinrichtung 100 die Vk-Korrektur aus zum Korrigieren der Verspannung in bezug auf die Abfolge der Punkte (a) bis (f), in bezug auf die Auswahlsteuerung bezüglich der Zuführung oder des Ver­ brauchs von Toner, und der Entscheidung in bezug auf die Korrektur des Ladungspotentials auf der Trommel. Wenn die festgestellte Dichte in dem voranstehend angegebenen Be­ reich liegt, steuert die Steuereinrichtung 100 variabel den dynami­ schen Bereich, der die Vorspannung zur Bilderzeugung be­ trifft, das Ladungspotential, oder das Ausmaß der Belich­ tung. Durch die voranstehend genannte Verarbeitung wird festgestellt, ob die Parameter adäquat sind oder nicht, nachdem die Tonerdichte festgelegt wurde, in bezug auf den dynamischen Bereich, und zwar jedesmal dann, wenn der Bild­ erzeugungsvorgang durchgeführt wird. Wenn die Dichteein­ stellung einen Übergang von außerhalb des adäquaten Berei­ ches erfährt, so werden die Bedingungen für die Verarbei­ tung in bezug auf den dynamischen Bereich oder die zur Be­ arbeitung in bezug auf die Zuführung oder den Verbrauch von Toner ausgewählt und optimiert. Dies verhindert, daß die Dichte abrupt geändert wird.

Darüber hinaus kann die erläuterte Betriebsart den mo­ mentanen Zustand der Tonerablagerung feststellen, also bei­ spielsweise, ob die Steuerung der Verschiebung der Vorspan­ nung und der Tonerversorgung adäquat ist, und zwar durch Selbstüberprüfung auf der Grundlage der Änderung des Sen­ sorausgangssignals. Für diese Entscheidung bestimmt die Steuereinrichtung 100 den Gradienten Θ, Fig. 8, der festgestellten Werte in den Tönen 1-3, der Verschiebung der Vorspannung, und der festgestellten Werte der Töne 4-7, also den mini­ malen Gradienten Φ. Dann bestimmt die Steuereinrichtung 100 ob der Gradient in dem vorbestimmten Bereich in bezug auf den Gradienten des Sensorausgangssignals liegt, welches der Zielreferenztonerbilddichte zugeordnet ist, und bestimmt den momentanen Zustand (exzessiv, adäquat oder zu wenig) der Verschiebung der Vorspannung, die durch einen solchen Gra­ dienten eingestellt wird. Wie in den Fig. 11A bis 11C ge­ zeigt wird, wird bei der voranstehend beschriebenen Bear­ beitung während der Drehung der Trommel und des Festhaltens des Entwicklungszuführelements in einer Halteposition der Mittel­ wert Vsg⁺ des Oberflächenpotentials oder Hintergrundpoten­ tials Vsg der Trommel bestimmt, und dann werden die Poten­ tiale gelesen, die den Dichten angepaßter Töne 1-7 für ausgefüllte Bilder zugeordnet sind. Wenn unter derartigen Daten das erste Datum weder groß noch klein ist bezüglich des Korrekturbetrages, so wird der Gradient von Potentia­ len, welche den hellen Abschnitten in den Tönen 1-3 zuge­ ordnet sind. Nach der Entscheidung bezüglich des sich er­ gebenden Gradienten wird der Minimalwert der festgestellten Werte erzeugt durch die Werte (15) bis (24), ebenso wie der Korrekturbetrag Vk der Vorspannung. Diese Werte werden ver­ wendet, um den Korrekturbetrag der Vorspannung zu unter­ suchen. Dann wird der momentane Zustand der Verschiebung der Vorspannung festgestellt, um herauszufinden, ob der Korrekturbetrag übermäßig oder zu gering ist. Andererseits wird der Gradient der festgestellten Potentiale, der aus­ gefüllten Mustern zugeordnet ist, die Tönen 4-7 entspre­ chen, berechnet, und wird dann festgelegt als "aufwärts", "flach" und "nach unten". Daraufhin bestimmt die Steuereinrichtung 100 den momentanen Zustand des Minimalwertes, also ob die Korrektur der Tonerdichte auf der Grundlage der Ergebnisse der voranstehenden Entscheidungen und entsprechend der in den Fig. 4A und 4B gezeigten Liste erforderlich ist oder nicht.

Wenn die Tonermenge zu groß ist, so wird sie bei dieser Ausführungsform auf der Trommel durch ein (nicht gezeigtes) Verfahren konsumiert, bevor ein Bilderzeugungsbefehl er­ scheint, während zur selben Zeit die Vorspannung für die Entwicklung korrigiert wird. Wenn zu wenig Toner da ist, so wird ein Signal dem Tonerzuführungsabschnitt zuge­ führt, um den Toner zuzuführen, während zur selben Zeit die Vorspannung für die Entwicklung korrigiert wird. Daraufhin wird der Minimalwert Vmin wiederum berechnet und in dem RAM 100B gespeichert zur Vorbereitung auf den nächsten Bilder­ zeugungsvorgang.

Wie voranstehend erläutert, wird der Zustand des Minimal­ wertes bestimmt, wenn der Minimalwert der Dichte, der aus dem momentanen Referenztonerbild bestimmt wird, sich ändert, ausgehend von dem Wert, welcher der Zielreferenztonerbild­ dichte entspricht. Selbst wenn der Minimalwert nicht stabil ist, kann daher dennoch die Tonersteuerung zur Ausbildung eines Bildes ausgeführt werden. Insbesondere dann, wenn die Tonerdichte auf der Trommel, also die Menge der Tonerabla­ gerung, nicht durch die Steuerung bezüglich der Vorspannung allein korrigiert werden kann, wird die Tonersteuerung durchgeführt, bis der Gamma-Wert für die Entwicklung, wel­ cher das Potential zwischen dem Entwicklungspotential ist (der Differenz zwischen dem Oberflächenpotential der Trom­ mel und dem Entwicklungselektroden-Potential), erreicht wurde. Dies gestattet eine Zuführung eines Toners und kor­ rigiert hierdurch die Tonerdichte auf der Trommel adäquat über die Referenztonerbilddichte.

Nunmehr wird angenommen, daß dann, wenn der Minimalwert der Dichte, der aus dem momentanen Referenztonerbild bestimmt wird, geändert wird in bezug auf den festgestellten Wert entsprechend der Zielreferenztonerbilddichte, die Entscheidung bezüglich des Zustandes des Minimalwertes diesen nicht sta­ bilisieren kann. In diesem Fall steuert die erläuterte Ausführung nicht nur die Tonerzufuhr und steuert die Vorspannung, son­ dern kontrolliert auch variabel den dynamischen Bereich in bezug auf die Ausbildung eines Bildes. Dies wird unter Bezug auf die Fig. 12 und darauf folgende Figuren näher beschrieben.

Im einzelnen wird, um eine variable Steuerung des Dynamik­ bereichs auszuführen, ein sog. "Morgenzyklus" durchgeführt, der in Fig. 12 gezeigt ist, um den Minimalwert der festge­ stellten Potentiale durch die Gleichungen (15) bis (24) zu erzeugen. Zur selben Zeit wird der Korrekturbetrag Vk der Vorspannung bestimmt. Dann wird Bezug genommen auf eine Entscheidungstabelle, die in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist, um den momentanen Zustand des Minimalwerts festzustellen, also ob die Tonerdichte eine Korrektur erfordert oder nicht und ob ein Zeiger geändert werden sollte oder nicht. Ist die Tonermenge zu groß, so wird sie auf der Trommel durch ein (nicht dargestelltes) Verfahren verbraucht, bevor ein Bilderzeugungsbefehl auftaucht. Ist die Tonermenge zu gering, so wird Toner zugeführt und die Vorspannung korri­ giert. Die Änderung des Zeigers wird nachstehend unter Bezug auf ein Flußdiagramm beschrieben. Daraufhin wird der Minimalwert Vmin des Sensorausgangssignals erneut berechnet und in dem RAM 100B gespeichert, zur Vorbereitung für den nächsten Bilderzeugungsvorgang. Die Fig. 13A und 13B ent­ sprechen einander in bezug auf die Spalten, welche das Er­ gebnis der Entscheidung und der Verarbeitung beschreiben. Selbst wenn der Minimalwert trotz der Entscheidung infolge seines Zustandes nicht stabilisiert werden kann, kann auf diese Weise die Tonersteuerung für die Erzeugung eines Bil­ des ausgeführt werden, um exakt die Tonerdichte auf der Trommel über die Referenztonerbilddichte zu korrigieren.

Die variable Steuerung des Dynamikbereichs zur Erzeugung eines Bildes wird auf der Grundlage des Ergebnisses der voranstehenden Entscheidung ausgeführt. Bei dieser Betriebsart besteht die variable Steuerung aus einer DIF- Steuerung und einer Vbs-Steuerung.

Die DIF-Steuerung setzt Bedingungen zur Erzeugung eines la­ tenten Bildes vorher fest, und bestimmt dann die Entwick­ lungseigenschaften, die nur von dem Entwicklungspotential abgeleitet sind. Ein ausgefülltes Bildmuster mittlerer Dichte (Fotosensorausgangssignal Vsp), ein Linienmuster mit Halbtondichte (Fotosensorausgangssignal Vll), und ein Linienbildmuster maximaler Dichte (Fotosensorausgangssignal Vlh) werden im Hintergrund der Trommel ausgebildet. In bezug auf die Bilderzeugungsbedingungen, wie dies in der Tabelle 1 nachstehend gezeigt ist, wird jegliche Kombina­ tion eines Ladungspotentials Vo, einer Vorspannung Vb, und eines Potentials Vl, die zum Einstellen einer Belichtungs­ menge angepaßt ist, mit einem Zeiger P verwendet, der die Position einer derartigen Kombination auf dem Speicher an­ zeigt, und zwar zusammen mit:

Vdo: Vll - Vlh-Zielwert
p1: Untergrenze des Zeigers
p2: Obergrenze des Zeigers
P0: Konstante, größer als P1 und kleiner als P2
Di: (= 0, 1, 2): Erhöhung/Verringerung des Zeigers
(Do D1 D2)
Vdn: Konstante, die den nicht variablen Bereich des Zeigers bestimmt
Vda: Laufender Durchschnitt von Unterschieden zwischen Vll und Vlh.

Die Steuerung wird so aufgeführt, wie dies in der auch nachstehenden gezeigten Tabelle 2 gezeigt ist.

Tabelle 1

Tabelle 2

Für Einzelheiten der DIF-Steuerung kann auf die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 238107/1989 ver­ wiesen werden.

Die Vbs-Steuerung wird durchgeführt, um die Verschiebung der Vorspannung zu steuern, um so die Tonerdichte konstant zu halten, wie voranstehend unter Bezug auf die erste Aus­ führungsform beschrieben wurde.

Wenn beispielsweise die Verschiebung Vbs der Vorspannung geringer ist als ein vorbestimmter Wert (-100 Volt), so wird die Vbs-Steuerung ausgewählt, wogegen dann, wenn er­ stere größer ist als letztere, die DFI-Steuerung ausgewählt wird.

Die voranstehend beschriebene Verarbeitung wird beim Start­ vorgang des Kopierers ausgeführt, unmittelbar nach Ersetzen der Trommel oder unmittelbar nach der Zuführung eines Ent­ wicklers, gemäß dem in Fig. 12 gezeigten Flußdiagramm. Wie dort dargestellt ist, wird auf der Grundlage der Entschei­ dungstabelle festgestellt, ob der momentane Zustand des Minimalwertes, also die Korrektur der Tonerdichte, adäquat ist oder nicht. Beim Einschalten der Druck-Taste steuert die Steuereinrichtung 100 variabel das Ladungspotential, die Vorspannung für die Entwicklung und das Ausmaß der Belich­ tung, um ein Bild in Reaktion auf das Ergebnis der voran­ stehenden Entscheidung zu erzeugen, wie dies in den Fig. 15A bis 15H gezeigt ist. Wie in Fig. 15A gezeigt ist, legt die Steuereinrichtung 100 im einzelnen fest, ob ein Druck- Schalter eingeschaltet wurde oder nicht, und wenn dieser eingeschaltet wurde, stellt sie das Hintergrundpotential fest. Hierauf folgt eine Sequenz zum Einstellen eines Dy­ namikbereiches auf der Grundlage einer Zeigersteuerung. Wie In Fig. 15B gezeigt ist, bestimmt die Steuereinrichtung 100 bei der Zeigersteuerung, ob die Verschiebung Vbs der Vorspannung niedriger ist als ein vorbestimmter Wert (-100 Volt) oder nicht, und wenn die Antwort positiv ist, bestimmt sie, ob eine einen derartigen Status anzeigende Marke gesetzt ist oder nicht. Dann wird das Programm an die Vbs-Steuerung übergeben. Ist die Marke nicht gesetzt, so fixiert die Steuereinrichtung 100 einen Zeiger von einem in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigten Zeiger DIF auf den dreiundzwanzigsten Zeiger, und fixiert einen Unterzeiger von einer Zeiger-Vbs- Tabelle, die in Tabelle 4 gezeigt ist, auf den vierundsech­ zigsten Unterzeiger.

Tabelle 3

wobei α 0,32 Volt für eine Entwicklung in Schwarz beträgt oder 0,16 Volt für eine Farbentwicklung.

Tabelle 4

Wie in Fig. 15C gezeigt ist, wählt bei der Vbs-Steuerung die Steuereinrichtung 100 ΔSP aus einer Zeiger-Vbs-Tabelle aus, und wenn der Unterzeiger größer als "128" ist, erhöht sie den Zeiger um einen Schritt und addiert einen vorbe­ stimmten Wert zu dem Unterzeiger. Ist der Unterzeiger klei­ ner als Null, dann verringert die Steuereinrichtung 100 den Zeiger um einen Schritt und subtrahiert einen vorbestimmten Wert von dem Unterzeiger. Ist die Verschiebung Vbs der Vor­ spannung nicht geringer als der vorbestimmte Wert, so sieht die Steuereinrichtung 100, ob eine diesen Status anzeigende Marke gesetzt ist, und führt die DIF-Steuerung aus, wenn sie gesetzt ist. Ist eine derartige Marke nicht gesetzt, so fixiert die Steuereinrichtung den Zeiger und den Unterzeiger wie bei der Vbs-Steuerung.

Wie in Fig. 15D gezeigt ist, bestimmt bei der DIF-Steuerung die Steuereinrichtung 100 eine Differenz α bei dem DIF-festge­ stellten Wert und einem DIF-eingestellten Wert, der durch die voranstehend angegebene Beziehung Vll-Vlh erzeugt wurde. Die Steuereinrichtung 100 stellt fest, ob die Differenz α kleiner ist als 0,24 Volt oder nicht im Falle einer Ent­ wicklung in Schwarz, oder kleiner als 0,12 Volt oder nicht im Falle einer Farbentwicklung. Ist das Ergebnis dieser Entscheidung positiv, so stellt die Steuereinrichtung 100 fest, welcher der festgestellten und eingestellten Werte größer ist als der andere, und addiert oder subtrahiert dann einen vorbestimmten Wert von dem in Tabelle 4 gezeigten Unterzei­ ger. Ist die Entscheidung bezüglich der Differenz α nega­ tiv, so stellt die Steuereinrichtung 100 fest, welcher der festge­ stellten und eingestellten Werte größer ist als der andere, und addiert oder subtrahiert dann einen vorbestimmten Wert von dem Unterzeiger. Abhängig davon, ob der Unterzeiger größer oder kleiner ist als "128", addiert oder subtrahiert dann die Steuereinrichtung 100 einen vorbestimmten Wert sowohl von dem Zeiger als auch dem Unterzeiger. Dann stellt die Steuereinrichtung 100 fest, ob der Unterzeiger "0" ist oder nicht, und wenn die Antwort positiv ist, substrahiert sie einen vorbestimmten Wert sowohl von dem Zeiger als auch dem Unterzeiger. Wie in Fig. 15E gezeigt ist, führt die Steuereinrichtung 100 eine DIF-Bestimmung durch, die in der DIF- Steuerung enthalten ist. Im einzelnen setzt die Steuereinrichtung 100 Anfangswerte, die Töne 0-7 zugeordnet sind, aktuali­ siert die Differenz Vll-Vlh, und aktualisiert ebenfalls die Anfangswerte. Dann stellt die Steuereinrichtung 100 fest, ob der Nachweis in sämtlichen Tönen beendet ist oder nicht, und wenn er beendet ist, berechnet sie eine Differenz zwi­ schen dem festgestellten Wert und dem Zielwert, und ver­ gleicht diese. Ist die Differenz zwischen dem festgestell­ ten und dem Zielwert kleiner als ein vorbestimmter Wert, so gibt die Steuereinrichtung 100 die Daten mit der Entscheidung, daß sie den DIF-Nachweis ausgeführt hat. Schließlich be­ rechnet die Steuereinrichtung 100 die Summe der Ausgangsdaten in sämtlichen Tönen und verwendet das Ergebnis beim Einstellen eines Zeigers in der DIF-Steuerung.

Nach Einstellen der Verschiebung der Vorspannung oder des Ausmaßes der Ladungspotential-Korrektur durch die Vbs- Steuerung oder die DIF-Steuerung wählt die Steuereinrichtung 100 eine Standard-Vorspannung aus, ein Standard-Ladungspoten­ tial, und einen Standard-Belichtungsbetrag aus der Zeiger­ tabelle, wie dies in Fig. 15B dargestellt ist. Dann korri­ giert die Steuereinrichtung 100 diese auf ihre effektiven Werte. Sobald die Vorspannung, das Ladungspotential und das Ausmaß der Belichtung ausgewählt sind, werden der Lader und der Abschnitt zum Antrieb des Entwicklungszuführelementes eingeschaltet, während die Trommel mit ihrer Drehung beginnt, um hierauf mit der Herstellung eines Bildes zu beginnen. Der Fotosen­ sor stellt das auf der Trommel ausgebildete, sich ergebende Referentonerbild fest. Dies führt dazu, daß die Korrektur der Vorspannung, also die Vk-Steuerung gemäß Fig. 21, die in bezug auf die Steuervorgänge beschrieben wurde, ausgeführt wird. Im einzelnen berechnet die Steuereinrichtung 100 bei der Vk-Steuerung die Vorspannung Vg unter Verwendung der Gleichung (1), aktualisiert die ursprüngliche Vorspan­ nung, und bestimmt, ob die aktualisierte Vorspannung sich aus einer vorgegebenen Anzahl aufeinander folgender Ein­ gaben von Daten von dem Fotosensor ergeben hat oder nicht. Dann stellt die Steuereinrichtung 100 die Dichte des Referenztonerbildes fest, welches durch die voranstehend angegebene Vor­ spannung zur Verfügung gestellt wird, und mittelt dann acht Ausgangssignale des Fotosensors, um den Mittelwert mit dem Zielwert Vk zu vergleichen. Ist das Ergebnis des Vergleichs negativ, so bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob das erzeugte Bild das erste Bild ist, und wenn die Antwort positiv ist, setzt sie einen Wert, der beispielsweise größer als eine kleine Potentialdifferenz ist, die während einer üblichen Bilderzeugung angelegt werden soll (20 Volt bei der Ausfüh­ rungsform). Dies geschieht deshalb, um die stufenweise Änderung in bezug auf die eingestellte Dichte zu erhöhen, um hierbei die eingestellte Dichte zu erhöhen, verglichen mit dem Stand der Technik. Der Fotosensor stellt das Referenztonerbild fest, welches sich aus einer solchen Potentialdifferenz ergibt. Die Steuereinrichtung 100 vergleicht das sich ergebende Ausgangssignal des Fotosensors mit dem Ziel­ ausgangssignal, und wenn ersteres größer ist als letzteres, addiert sie die Potentialdifferenz zu der Verschiebung. Ist das Ausgangssignal des Fotosensors kleiner als das Zielaus­ gangssignal, so verringert die Steuereinrichtung 100 die Potential­ differenz, um hierdurch eine Vorspannung zu bestimmen, wie weiter oben festgestellt wurde.

Fig. 15 zeigt eine Tonerzuführungssteuerung, die auf der Grundlage der voranstehend beschriebenen Steuerung über den Dynamikbereich ausgeführt werden soll. Wie dargestellt, werden das Hintergrundpotential der Trommel und die Dichte des im Hintergrund erzeugten Referenztonerbildes jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt festgestellt. Die sich ergebende Hintergrundspannung Vsg wird mit der Hintergrundspannung Vsg⁺ verglichen, die bestimmt wurde, als sich das Entwicklerzuführ­ element in einem Haltezustand befand. Ist die Spannung Vsg⁺ größer als die Spannung Vsg, so wird festgelegt, daß der Hintergrund frei von Verschmutzung ist, und es wird eine Spannung Vsgo eingestellt. Ist dies anders, was bedeu­ tet, daß der Hintergrund verschmutzt wurde, so wird die Spannung Vsgo durch die momentane Hintergrundspannung Vsg ersetzt. Dann wird bestimmt, ob das Verhältnis zwischen dieser Spannung Vsg und der die Dichte des Referenztonerbildes anzeigenden Spannung größer als ein vorbestimmter Koeffi­ zient ist oder nicht, also ob ein Toner zugeführt werden sollte oder nicht, und es wird eine Verarbeitung ausge­ führt, die zu dem Ergebnis der Entscheidung paßt. In bezug auf die Verarbeitung zur Eingabe von Vsg können, wie in Fig. 15G gezeigt ist, acht Daten gemittelt werden, und dann mit der Hintergrundspannung Vsg⁺ verglichen werden, wie im Falle der Vk-Steuerung. Nach der voranstehend beschriebenen Tonerversorgungssteuerung wird bestimmt, ob der Kopiervor­ gang wiederholt werden sollte oder nicht. Ist das Ergebnis dieser Entscheidung negativ, so wird die endgültige Verar­ beitung zur Einstellung eines Dynamikbereiches ausgeführt, und es wird die Spannung Vsg⁺ bestimmt. Im einzelnen wird, wie in Fig. 15H gezeigt ist, die Hintergrundspannung jedes­ mal abgelesen, wenn die Druck-Taste ein- und ausgeschaltet wird; das Einschalten und Ausschalten dieser Taste beein­ flußt die Anzahl, welche den Tönen 0-7 entspricht. Die sich ergebenden Daten werden gemittelt, und der Mittelwert wird als eine Hintergrundspannung gespeichert.

Wie voranstehend ausgeführt wurde, erfaßt die erläuterte Ausführung den Dynamikbereich der Ausgangsspannung des Fotosensors exakt durch Bestimmung eines Signals, welches das Ausgangssignal des Fotosensors minimal macht, ohne eine Abhängigkeit von der Änderung der Reflexion von der Trom­ mel. Zu diesem Zeitpunkt wird festgestellt, ob die Änderung des Minimalwertes zu der aktuellen Menge der Tonerablagerung auf der Trommel paßt oder nicht, und führt dann die Tonerdichte-Steuerung unter Verwendung des Minimalwertes aus. Dies gestattet eine Steuerung der Tonerdichte auf exakte Weise ohne eine Abhängigkeit von den Reflexionseigenschaften der Trommel, wodurch die Bildqualität verbessert wird.

Die Betriebsart stabilisiert die Dichte des Toners, der aus der Trommel abgelagert werden soll, in Folge der vari­ ablen Steuerung des Dynamikbereichs, der Steuerung über die Tonerzuführung, und der variablen Steuerung der Vorspannung für die Entwicklung, wie dies voranstehend angegeben ist. Zusätzlich stellt die Ausführungsform die Verschlechterung der Trommeloberfläche infolge des Alterns fest und bestimmt, daß die Änderung der festgestellten Spannung, welche die Stabilisierung der Tonerdichte beeinflußt, den Zeit­ punkt zum Ersetzen der Trommel anzeigt, wie dies nachste­ hend angegeben ist.

Wie dies insbesondere in Fig. 16 gezeigt ist, wird der Minimalwert Vmin der festgestellten Spannung von den Foto­ sensorausgangssignalen abgeleitet, die Referenztonerbilder zu­ geordnet sind, die durch eine Laserleistung erzeugt werden, die Tönen 0-7 entspricht. Der Minimalwert Vmin neigt zu einem sequentiellen Anstieg von dem Ursprungszustand aus, der durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist, bis zu den Zuständen, die durch strichpunktierte Linien angedeutet sind, und zwar in Folge der Kratzer und der Oberflächen­ rauhigkeit der Trommel. Die zur Erläuterung geschilderte Ausführungsform stellt fest, ob sich die Minimalspannung Vmin in Folge des Alterns geändert hat oder nicht. Falls sie sich geändert hat, insbesondere wenn sie angestiegen ist, stellt die Ausführungsform fest, daß die Oberflächen­ zustände der Trommel nicht adäquat für die Steuerung in bezug auf die Bilddichte sind. Im einzelnen stellt die Aus­ führungsform fest, daß die Trommel ersetzt werden muß, wenn die Differenz zwischen dem letzten festgestellten Wert und dem vorhergehenden Wert +0,3 Volt ist, wobei der Fehler von ±0,1 Volt bei der Bestimmung der Minimalspannung in Be­ tracht gezogen wird, und vorzugsweise dann, wenn die Span­ nung um 0,5 Volt angestiegen ist, wobei die Linearität des Fotosensors in Betracht gezogen wird. Im einzelnen wird der Minimalwert der festgestellten Spannungen auf der Grundlage der Gleichungen (15) bis (24) bestimmt. Dann wird, wie in Fig. 17 gezeigt ist, das Oberflächenpotential oder das Hin­ tergrundpotential Vsg der Trommel festgestellt, während die Trommel gedreht wird und sich das Entwicklerzuführelement in einem Haltezustand befindet. Daraufhin wird eine Ausgangs­ spannung des Fotosensors eingegeben, die eine Musterdichte repräsentiert, und der Minimalwert Vmin wird unter Verwen­ dung der Gleichungen (15) bis (24) berechnet. Das sich er­ gebende erste Paar wird als ein Anfangswert gespeichert. Sobald der Minimalwert Vmin der festgestellten Werte für die Tonerdichten-Steuerung mittels der Gleichungen (15) bis (24) berechnet ist, wird er mit dem Anfangswert vergli­ chen. Ist der Minimalwert Vmin größer als der Anfangswert um den voranstehend angegebenen Wert, so wird festgelegt, daß die Trommel ersetzt werden muß, und es wird eine Nachricht angezeigt, die den Benutzer auffordert, den Austausch vor­ zunehmen.

Durch den voranstehend beschriebenen Vorgang ist es mög­ lich, automatisch die Zeit bis zum Austausch der Trommel festzustellen, und daher den Benutzer über die Abnutzung der Trommel zu informieren. Dieses erhöht weiter die Ver­ besserung der Bildqualität.

Claims (3)

1. Bilderzeugungseinrichtung mit:

• a) einem photoleitfähigen Element,
• b) einer Ladungseinrichtung zum Aufladen der Oberfläche des photoleitfähigen Elements auf ein bestimmtes Ladungspo­ tential,
• c) einer Belichtungseinrichtung zum Belichten der aufgela­ denen Oberfläche des photoleitfähigen Elements mit einer bestimmten Lichtmenge, um hierauf elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen,
• d) einer Entwicklungseinrichtung, die mit einer bestimmten Vorspannung versorgt wird, um das latente Bild mit einem Entwickler zu entwickeln, der zumindest Toner enthält,
• e) einer optischen Meßeinrichtung, die die unterschiedli­ chen Bilddichten von auf dem photoleitfähigen Element ausgebildeten Referenztonerbildern über an den einzelnen Referenztonerbildern reflektierte Lichtsignale detek­ tiert und in entsprechende Ausgangssignale umwandelt,
• f) einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Bilddichte der Referenztonerbilder durch Änderung der Tonerkonzentra­ tion und zumindest entweder der Vorspannung, des La­ dungspotentials oder der Lichtmenge, in Reaktion auf die Ausgangssignale der optischen Meßeinrichtung, gekennzeichnet durch
• g) eine Recheneinheit, die aus den einzelnen Bilddich­ ten der Referenztonerbilder jeweils zugehörigen Aus­ gangssignalwerten der optischen Meßeinrichtung eine Re­ gressionskurve berechnet, deren Minimalwert V_min ermit­ telt und in Abhängigkeit von dem Minimalwert V_min eine Zielbilddichte V_tc errechnet, mit deren Hilfe die Steu­ ereinrichtung die Bilddichten der Referenztonerbilder steuert.

2. Bilderzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung dafür ausgebildet ist, die Vorspannung von einer Referenzvorspannung aus zu ändern, eine gemessene Dichte von einem Referenztonerbild, welches durch die geänderte Vorspannung erzeugt wurde, mit einer Zieldichte zu vergleichen, ferner variabel die Vor­ spannung zu steuern, wenn die Dichte und die Zieldichte bei einem Vergleich ungleich sind, und hierbei einen Vorspan­ nungszustand so festzulegen, daß der Hintergrund des photo­ leitfähigen Elements gegen eine Verschmutzung geschützt wird.

3. Bilderzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner dafür ausge­ bildet ist, eine Tonerdichtesteuerung durchzuführen durch Vergleich eines Minimalwertes von Ausgangsignalen der op­ tischen Meßeinrichtung, die repräsentativ für Reflexionen von dem Referenztonerbild sind, welches auf dem photoleit­ fähigen Element ausgebildet ist, mit einem Wert eines An­ fangszustandes, wobei dann, wenn der Minimalwert von dem Wert des Anfangszustands aus angestiegen ist, festgestellt wird, daß das photoleitfähige Element ersetzt werden sollte.