JP2621888B2 - 画像濃度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は画像濃度制御装置に係り、特に、静電潜像担
持体上に形成される静電潜像の現像濃度を検知して基準
値と比較し、その結果に基づいて作像条件を制御するよ
うにした画像濃度制御装置に関する。

（従来技術） 電子写真複写機等の各種画像形成装置においては、あ
らかじめ均一に帯電された感光体等からなる静電潜像担
持体の表面上に画像の光像を露光して静電潜像を形成
し、この静電潜像をトナーにより現像し、現像により得
られたトナー可視像（トナー像からなる可視像）を記録
紙上に転写して所定の画像形成を行なうようにしてい
る。

このとき、最終的に得られる画像の濃度は、現像装置
内の２成分系現像剤のトナー濃度等の各種作像条件によ
り決定される。したがって一般に、トナー可視像の光反
射率等から画像濃度を検出するとともに、この検知され
た画像濃度を基準値と比較し、その結果に基づいて作像
条件例えば現像装置内の２成分系現像剤のトナー濃度等
の現像剤自体の現像能力を制御することにより画像濃度
を一定に維持するようにしている。制御すべき作像条件
は、現像剤自体の現像能力として上記トナー濃度のほか
に、トナー帯電量、現像バイアス量、現像剤特性、現像
ギャップ量、現像速度（現像時間）等があり、現像剤自
体の現像能力以外のものとしては、感光体の帯電量、感
光体特性、露光量、検知特性などが挙げられる。

一方、画像濃度検知装置の一つとして、均一に帯電さ
れた感光体上に定められた反射率を持つ基準パターンの
反射像を投影し、その部分を現像して得られたトナー像
の濃淡を検知してこれを基準濃度と比較するものが知ら
れている。これは、現像剤の劣化および環境の変化等に
よる現像剤自体が有する現像能力の変化、感光体および
帯電チャージャー等の劣化または電圧変化等による感光
体帯電電位の変化、照明ランプおよび露光光学系の汚れ
等による露光量の変化などに起因する画像濃度の変化を
検知し、例えば現像剤中のトナー濃度を一定に制御する
ものであり、現像画像の濃度を一定に保つものとして非
常に有効である。

しかしながら、基準パターン部に相当する感光体位置
の部分的な帯電むらまたは光量むら等が生じた場合に
は、現像剤中のトナー濃度などの作像条件を過補正して
しまうことがある。例えば、帯電チャージャーの部分的
な汚れで基準パターン部に相当する位置の帯電電位が他
の部分よりも低くなった場合には、画像濃度が低く検知
されることとなり、これに基づいて例えばトナー補給を
行なうとトナー濃度が通常の場合より高くなってしま
う。これが極端になると、高すぎるトナー濃度のために
機器内が汚染されるなどの新たな不具合も発生されてし
まう。

これを解消するため、本願発明者らは、特願昭56−15
9637号等において現像特性のみを測定および制御対象と
した画像濃度制御装置をすでに提案している。これは、
感光体上に飽和電位であるOV付近の帯電部分を設けると
ともに、この部分をあらかじめ定められた通常作像時と
は逆のバイアス電位のもとで現像し、得られたトナー像
の濃淡を検知してこれを基準値と比較するものである。
この装置によれば、感光体表面電位が最も安定している
飽和電位付近を利用して感光体上にトナーを付着させる
ので、現像剤自体の現像能力以外の作像条件すなわち帯
電特性や露光特性等の変化による画像濃度変化を除外し
て考えることができ、迅速かつ的確な画像濃度制御を行
なうことができる。

しかしながら、このような画像濃度制御装置において
は、濃度検知モードにおいて現像バイアス電位を通常作
像時と逆の電位側に切替えねばならず、不安定化をまぬ
がれ得ないとともに、電源回路が複雑化してしまうとい
う問題がある。

また、特開昭48−29488号等に記載されているよう
に、感光体の一部に電極を巻き付けるように配置し、そ
の電極配置部分を一定電位に保持するようにしたものが
あるが、電極自体ならびにその装着構造が複雑化してし
まうという問題がある。

（目的） そこで本発明は、現像剤自体の現像能力を簡易な構成
でしかも的確に検知することができるようにした画像濃
度制御装置を提供することを目的とする。

（構成） 上記目的を達成するため、本発明は、導電層の上に光
導電層を被着してなる静電潜像担持体と、この静電潜像
担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、前記静電潜
像担持体を前記帯電手段による帯電後に露光して静電潜
像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナ
ー像とする現像装置とを有する画像形成装置の画像濃度
制御装置において、前記静電潜像担持体上に基準パター
ンの静電潜像を形成して該静電潜像を前記現像装置に現
像させることで基準パターンのトナー像を作成し、該ト
ナー像のトナー付着量を検出し、この検出値により前記
画像形成装置の所定の作像条件を制御する画像濃度制御
手段と、前記画像形成装置の作像時及び前記画像濃度制
御手段の動作時には前記導電層を接地し、前記現像装置
の現像能力検出時には前記導電層に電源からの予め定め
られた電位を印加する切替手段と、この切替手段により
前記導電層に予め定められた電位が印加された前記静電
潜像担持体に前記現像装置により付着されたトナーの付
着量を検出することで前記現像装置の現像能力を検出
し、この検出値により前記画像濃度制御手段の作像条件
制御の条件を変更する制御条件変更手段とを備えたもの
である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図には、本発明を適用した電子写真複写機が示さ
れている。本図に示されるように、静電潜像担持体とし
ての感光体ドラム１の周囲には、その反時計回りの回転
方向に沿って、帯電手段としての帯電チャージャー２、
露光手段としての露光光学系３、イレースランプ４、現
像装置５、トナー付着量検出のための発光素子６および
受光素子７、転写チャージャー８、定着装置９、除電チ
ャージャー10、除電ランプ11、クリーニング装置12等が
配置されている。感光体ドラム１の表面がまず帯電チャ
ージャー２によって所定極性に一様に帯電されると、そ
こに露光光学系３を通して複写すべき原稿の光像が照射
・露光され、感光体ドラム１上の帯電電荷が選択的に消
去され、そこに原稿像に対応した静電潜像が形成され
る。この静電潜像は、現像装置５から供給されるトナー
により現像されて可視化される。なお、上記感光体ドラ
ム１は、導電層の上に光導電層を被着してなるものであ
る。

現像装置５は、トナーと磁性キャリアとからなる２成
分系現像剤13を収容する現像タンク14を含み、羽根車15
による攪拌および汲上げローラー16による汲上げの過程
で、トナーがキャリアとの摩擦により静電潜像と逆の極
性に帯電される。両者が上記汲上げローラー16から現像
ローラー17側に移しとられた後、感光体ドラム１に近接
する現像領域に搬送され、トナーのみが静電潜像側に吸
着されて現像が行なわれる。現像後、上記現像ローラー
17上に残留する現像剤は、スクレーパ18によって現像ロ
ーラー17から掻きとられる。

現像によって得られたトナー可視像は、通常の複写サ
イクルにおいては、給紙カセット19から給紙ローラー2
0、搬送ローラー21,22によって送られてきた記録紙23に
重ねられ、転写チャージャー８によりトナーの帯電極性
とは逆の極性の帯電を受けることによって上記記録紙23
側に転写される。転写後、感光体ドラム１の表面から分
離された記録紙23は、定着装置９に入って転写トナー像
の定着作用を受け、トレイ24内に排出される。一方、転
写後の感光体ドラム１は、除電チャージャー10および除
電ランプ11によって残留電荷の除去作用を受けた後、ク
リーニング装置12によって残留トナーの除去作用を受け
るようになっている。

上記発光素子６は発光ダイオード等から形成されてい
るとともに、受光素子７はフォトダイオード等から形成
されている。発光素子６から出射されて感光体ドラム１
の表面上で反射される光の光量は、トナー付着量に対応
して変化され、これにともなって受光素子７からの出力
が変動されるようになっている。受光素子７からの出力
信号は、濃度検出回路26に印加されており、ここで基準
付着量を示す基準電圧と比較されて感光体ドラム１上の
トナー付着量の大小が検出される。ここに、発光素子
６、受光素子７、濃度検出回路26、感光体ドラム１に後
述のように基準パターンの静電潜像を形成する周知の手
段は、感光体ドラム１上に基準パターンの静電潜像を形
成して該静電潜像を現像装置５に現像させることで基準
パターンのトナー像を作成し、該トナー像のトナー付着
量を検出することになる。この検出結果を示す信号は、
トナー補給制御回路27に出力されている。トナー補給制
御回路27は、トナー付着量が基準付着量より低い場合に
その低下分に対応した大きさのトナー補給信号を、上記
現像装置５に付設されたトナー補給装置28に出力する機
能を備えている。トナー補給装置28には、上記トナー補
給制御回路27からの指示信号に応じた量のトナーを現像
タンク14内に補給するトナー補給ローラーが備えられて
いる。

また、上記濃度検出回路26には、タイミング発生回路
29から発せられるスイッチ信号が印加されており、この
スイッチ信号を受けることにより回路動作がオン状態に
なされるようになっている。さらに上記タイミング発生
回路29から発せられるスイッチ信号は、前記現像ローラ
ー17に現像バイアス電圧を印加する電源回路31に付設さ
れた切替スイッチ32に発せられている。この切替スイッ
チ32は、電源回路31に設けられた２つの電源31a,31bを
交互に切替えるものである。そして、上記一方側の電源
31aは通常作像時用のものであって＋300Vを通常作像時
に出力するとともに、他方側の電源31bは濃度検出時用
のものであって＋500Vを濃度検出時に出力する。

さらにまた、上記タイミング発生回路29からのスイッ
チ信号は、前記感光体ドラム１の内側層を構成する導電
層に所定の電圧を印加する電源回路33の切替手段として
の切替スイッチ34に発せられている。この切替スイッチ
34は、電源回路33に設けられた接地部33aと電源33bとを
交互に切替えるものである。上記接地部33aは、通常作
像時および濃度検出時用のものであるとともに、電源33
bは、濃度検出時用のものであって＋800Vの出力が備え
られている。

このような装置による画像濃度制御は、第２図に示す
ように行なわれる。すなわち、まず、ステップ１におい
て後述する第２検知モードのタイミングか否かが判断さ
れる。そのタイミングでない場合には、ステップ２にお
いて通常のトナー制御モードが実行され、トナーが不足
している時にはそれに応じてトナー補給が行なわれる。
この通常トナー制御モードは、後述する第１検知モード
と同様に感光体ドラム１上に基準パターンの静電潜像を
形成して該静電潜像を現像装置５に現像させることで基
準パターンのトナー像を作成し、該トナー像のトナー付
着量を検出するものである。

第２検知モードのタイミングである場合には、ステッ
プ３において第２検知モードが開始される。この第２検
知モードは、メインスイッチのオン時もしくはオフ時ま
たは例えばコピー1000枚ごと等の一定間隔にて行なわれ
る。その具体的な実行タイミングは、感光体特性等の現
像能力以外の特性変動にしたがって選定される。

該第２検知モードでは、まず、タイミング発生回路29
から発せられるスイッチ信号により濃度検出回路26がオ
ン状態になされるとともに、ステップ４において感光体
ドラム１側に所定の電圧を印加する電源回路33の切替ス
イッチ34が接地部33a側に維持される。そして、ステッ
プ５においてイレースランプ４による感光体表面上の全
面イレースが行なわれ、これにより感光体ドラム１の表
面が飽和電位であるOVの状態にほぼなされる。対で、ス
テップ６において現像ローラー17に現像バイアス電圧を
印加する電源回路31の切替スイッチ32が電源31a（＋300
V）から電源31b（＋500V）側に切替えられる。この状態
で、ステップ７において発光素子６および受光素子７に
よる検知動作が行なわれる。この場合は、トナーの付着
が行なわれないので受光素子７からの地肌部の出力V_SG2
は最大（例えば＋4V）となる。

つぎに、ステップ８において感光体ドラム１側に所定
の電圧を印加する電源回路33の切替スイッチ34が上記接
地部33a側から電源33b（＋800V）側に切替えられる。こ
れにより感光体ドラム１の表面電位は、帯電特性や露光
特性等の経時変化にかかわらず＋800Vに維持されること
となる。この状態で現像装置５からトナーの供給動作が
行なわれ、感光体ドラム１の表面上にトナー付着が行な
われる。この場合、トナー付着幅が約20〜30mm幅となる
ように上記電圧の印加時間が設定されている。なお、こ
のときの現像バイアス電圧は、引続き＋500Vに維持され
ている。そして、ステップ９において発光素子６および
受光素子７による検知動作が行なわれ、受光素子７から
黒部の出力V_SP2が得られる。さらに、ステップ10におい
て図示しない制御回路により上記V_SG2とV_SP2との比率が
演算され記憶される。

つぎのステップ11において、感光体ドラム１側に所定
の電圧を印加する電源回路33の切替スイッチ34が電源33
b（＋800V）側から接地部33a側に切替えられ、ステップ
12において第１検知モードが開始される。この第１検知
モードでは、ステップ13において感光体ドラム１の画像
形成領域外に基準パターンの静電潜像が形成され、これ
が現像装置５により現像されてそのトナー付着量が発光
素子６及び受光素子７により検知される。基準パターン
部の電位は帯電チャージャによって約＋800Vに帯電され
ているとともに、この基準パターンを現像する際の現像
バイアスは＋500Vに設定されている。したがって、基準
パターンへのトナー付着量は、上記両電圧の差である＋
300V（800−500）によって決まることとなる。上記制御
回路にて、これにより得られた地肌部の出力V_SG1と黒部
の出力V_SP1との比率が演算され、これがステップ14にお
いて記憶される。

このような第２検知モードと第１検知モードとは連続
的に行なわれるため、その間トナー消費はほとんど行な
われない。

さらにステップ15では、上記制御回路にて第２検知モ
ードで得られた結果としてのV_SG2とV_SP2との比率と、第
１検知モードで得られた結果としてのV_SG1とV_SP1との比
率との比較が行なわれる。第２検知モードで得られた結
果が第１検知モードで得られた結果よりも小さい場合
は、第１検知モード時の感光体電位が800Vより低下され
ていることを示し、ステップ16において上記制御回路に
より電源31aが制御されて現像バイアス電圧が30Vだけ下
げられる。一方、第２検知モードで得られた結果が第１
検知モードで得られた結果よりも大きい場合は、第１検
知モード時の感光体電位が800Vを越えていることを示
し、ステップ17において上記制御回路により電源31aが
制御されて現像バイアス電圧が30Vだけ上げられる。上
記両検知モードに差があるということから、帯電特性や
露光特性等に経時変化が生じていると判断されることと
なり、これを補正するために現像バイアスすなわち現像
能力を少しづつ変化させるようになすものである。この
ようにすれば、感光体電位が本来の狙いである800Vから
ずれてきても基準パターンの現像電界を常時一定（本例
では300V）に維持することができ、相対的に現像能力を
一定に保ち、画像濃度の変動を最小限にとどめることが
できるものである。なお、現像バイアスの変動分である
±30Vは、800Vに対して急激な変化を与えないように設
定される値である。

そしてこの後、ステップ２の通常トナー制御モード
（第１検知モードと同様）がさらに実行されてトナー補
給が行なわれ、コピー画像形成工程が繰返される。この
ように、感光体ドラム１に基準パターンの静電潜像を形
成する周知の手段、発光素子６、受光素子７、濃度検出
回路26、上記制御回路は、静電潜像担持体１上に基準パ
ターンの静電潜像を形成して該静電潜像を現像装置５に
現像させることで基準パターンのトナー像を作成し、該
トナー像のトナー付着量を検出し、この検出値により
（第１検知モードの検知結果を比較値（第２検知モード
の検知結果）と比較してその比較結果により）画像形成
装置の所定の作像条件としての現像バイアス電圧を制御
する画像濃度制御手段を構成する。また、発光素子６、
受光素子７、濃度検出回路26、上記制御回路は、切替ス
イッチ34により導電層に800Vの予め定められた電位が印
加された静電潜像担持体１に現像装置５により付着され
たトナーの付着量を検出することで現像装置５の現像能
力を検出し、この検出値V_SP2により前記画像濃度制御手
段の作像条件制御の条件（第１検知モードの検知結果に
より現像バイアスを制御する条件、つまり、第１検知モ
ードの検知結果と比較する上記比較値）を変更する制御
条件変更手段を構成している。

なお、本発明における第２検知モードは、感光体その
もにバイアスを印加して現像能力を検知するものである
ため、帯電、露光、転写等のような通常の作像プロセス
中は行なうことができないものである。したがって、現
像能力を検知する分だけ通常のコピーサイクルより時間
をとることとなる。これを解消するため、上述した補正
モードは、機械のスイッチオンまたはオフ時、あるいは
一定コピー間隔（例えば2000枚ごと）に行なえばよい。

また、上記実施例中の第２検知モードでは、現像能力
を変動させる一例として現像バイアスを変動させること
としているが、トナー濃度、トナー帯電量、感光体帯電
電位、現像ローラーの回転速度、現像ギャップ等を変動
させることもできる。さらに通常トナー制御モードで
は、検知された画像濃度にしたがってトナー補給を行な
うようにしているが、現像バイアス、トナー帯電量、感
光体帯電電位、現像ローラーの回転速度、現像ギャップ
等の現像能力を変動させるほかに、現像能力以外の露光
量等を制御するように構成することも可能である。

（効果） 以上述べたように、本発明による画像濃度制御装置
は、導電層の上に光導電層を被着してなる静電潜像担持
体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電
手段と、前記静電潜像担持体を前記帯電手段による帯電
後に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電
潜像を現像してトナー像とする現像装置とを有する画像
形成装置の画像濃度制御装置において、前記静電潜像担
持体上に基準パターンの静電潜像を形成して該静電潜像
を前記現像装置に現像させることで基準パターンのトナ
ー像を作成し、該トナー像のトナー付着量を検出し、こ
の検出値により前記画像形成装置の所定の作像条件を制
御する画像濃度制御手段と、前記画像形成装置の作像時
及び前記画像濃度制御手段の動作時には前記導電層を接
地し、前記現像装置の現像能力検出時には前記導電層に
電源からの予め定められた電位を印加する切替手段と、
この切替手段により前記導電層に予め定められた電位が
印加された前記静電潜像担持体に前記現像装置により付
着されたトナーの付着量を検出することで前記現像装置
の現像能力を検出し、この検出値により前記画像濃度制
御手段の作像条件制御の条件を変更する制御条件変更手
段とを備えたので、帯電特性や露光特性等の静電潜像担
持体側の経時的あるいは環境的な変化にかかわらず、現
像能力のみを簡易な構成で的確に検知することができ、
画像濃度の変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像濃度制御装置を
示した概略図、第２図はその制御手順を示したフロー図
である。 １…感光体ドラム、２…帯電チャージャー、３…露光光
学系、４…イレースランプ、５…現像装置、６…発光素
子、７…受光素子、28…トナー補給装置、33…電源回
路、33a…接地部、33b…電源、34…切替スイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電層の上に光導電層を被着してなる静電
   潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電
   する帯電手段と、前記静電潜像担持体を前記帯電手段に
   よる帯電後に露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像を現像してトナー像とする現像装置とを有
   する画像形成装置の画像濃度制御装置において、前記静
   電潜像担持体上に基準パターンの静電潜像を形成して該
   静電潜像を前記現像装置に現像させることで基準パター
   ンのトナー像を作成し、該トナー像のトナー付着量を検
   出し、この検出値により前記画像形成装置の所定の作像
   条件を制御する画像濃度制御手段と、前記画像形成装置
   の作像時及び前記画像濃度制御手段の動作時には前記導
   電層を接地し、前記現像装置の現像能力検出時には前記
   導電層に電源からの予め定められた電位を印加する切替
   手段と、この切替手段により前記導電層に予め定められ
   た電位が印加された前記静電潜像担持体に前記現像装置
   により付着されたトナーの付着量を検出することで前記
   現像装置の現像能力を検出し、この検出値により前記画
   像濃度制御手段の作像条件制御の条件を変更する制御条
   件変更手段とを備えたことを特徴とする画像濃度制御装
   置。