JP2956082B2 - 画像調整制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に
おける画像調整制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来より、電子写真プロセスは、複写機、ファクシミ
リ、レーザビームやLEDアレイなどによる光学式プリン
タなどの画像形成装置におけるハードコピー画像の形成
手法として広く用いられている。

電子写真式プロセスは、感光体の表面を一様に帯電さ
せる帯電プロセス、画像情報に応じて感光体の表面を露
光することにより潜像を形成する露光プロセス、潜像に
トナーを付着させてトナー像を形成する現像プロセス、
トナー像を記録用紙に転写する転写プロセス、及び、用
紙に転写されたトナー像を定着させる定着プロセスから
なる。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、適正な
画像濃度（ID）のハードコピー画像が得られるように、
感光体の表面電位、露光量、トナー濃度などが予め設定
されており、その設定値が維持されるように制御が行わ
れている。

例えば、感光体の表面にテスト用のトナー像を形成
し、形成されたトナー像の濃度を検出し、これが予め設
定されたトナー像濃度となるようにトナー濃度を制御す
る、いわゆるAIDC方式がしばしば用いられている（例え
ば特開昭55−15185号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、画像形成装置の長期の使用により、感光体
への不純物の付着、露光用ランプの劣化、光学系の汚
れ、制御回路の回路定数の経年変化などが起こる。

そのため、上述した従来のAIDC方式では、長期の使用
において、画像濃度を維持するためにトナー濃度が直接
的に増大し、その結果、トナー量が大きくなりすぎてト
ナーが現像槽から溢れる現像（トナーこぼれ）が生じ
る。

また、画像濃度を調整する際に、トナー濃度や感光体
の表面電位を同時に変化させて調整した場合には、それ
ぞれがどのような履歴を辿って可変されたのかが不明と
なり、メンテナンスなどに支障を来すこととなる。

上述の問題に鑑み、本発明は、電子写真プロセスを用
いた画像形成装置において、トナーこぼれが生じること
なく、適正な画像濃度が得られるようにすることを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、請求項１の発明は、電子
写真プロセスを有した画像形成装置の画像調整制御方式
において、感光体の表面に形成されたテスト用のトナー
像の濃度を検出し、検出された濃度を基にして所定の画
像濃度が得られるように前記感光体の表面電位を制御
し、前記感光体の表面電位の制御によって所定の画像濃
度を得ることができないときには、現像条件を制御する
ことを特徴とする。

請求項２の発明は、電子写真プロセスを有した画像形
成装置の画像調整制御方式において、所定の画像濃度が
得られるよう、前記感光体の表面電位を可変調整し、前
記感光体の表面電位の調整が限界に達したときには、ト
ナー濃度を可変調整することを特徴とする。

〔作用〕

感光体の表面にテスト用のトナー像（テストパター
ン）を形成し、これの濃度をAIDCセンサーなどによって
検出する。

検出した濃度を基にして、適正な画像濃度が得られる
よう、帯電チャージャに印加する電圧を制御して感光体
の表面電位を調整する。

帯電チャージャに印加する電圧の範囲が上限に達する
などにより、表面電位の制御によって所定の画像濃度を
得ることができないときには、トナー濃度（現像条件）
を増大させるように制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は複写機Ａを示す正面断面図である。

同図において、複写機Ａは、原稿送り部２、露光部
３、電子写真部４、給紙部６、排紙部７などから構成さ
れている。

原稿送り部２は、原稿Ｄを載置する原稿トレイ11、原
稿Ｄを自動的に送る原稿給紙装置12、及び原稿ガラス13
などからなっている。

露光部３は、フラッシュランプ21,22、及びレンズ23
などからなっている。

電子写真部４は、図の左方向に回転する感光体ベルト
41、帯電チャージャ42、現像器44、転写チャージャ47、
分離チャージ48、クリーニング装置50、メインレーサ5
1、及び定着装置52などからなる。

給紙部６は、給紙トレイ61,62,63,64、これら給紙ト
レイ61〜64にそれぞれ収納されたペーパースタック61a
〜64a、ペーパースタック61a〜64aに収納されたいずれ
かの用紙を選択的に搬送する搬送ベルト65,65…や搬送
ローラ66,66…、及びタイミングローラ67などからなっ
ている。

排紙部７は、排紙トレイ71、ソータービン73を有した
ソーター72、及び、両面コピーを行う際に片面にコピー
された用紙が一旦保管される両面コピートレイ74などか
らなっている。

感光体ベルト41の表面は帯電チャージャ42を通過する
ことにより一様に帯電され、露光部３により露光されて
潜像が形成され、これが現像器44により現像されてトナ
ー像として顕像化される。その他、複写機Ａの各部の一
般的な動作は公知であるので詳細は省略する。

第２図は複写機Ａの制御系統の概略を示すブロック図
である。

制御部80は、複写機Ａの全体のシステムを制御するCP
U81、ROM及びRAMからなりプログラムや設定レベルなど
各種のデータを記憶するメモリ82、複写機Ａの操作及び
種々の表示を行うための操作表示部83、通信回線を通じ
て外部装置との間で通信を行う通信部84、各種センサ
ー、高圧トランス回路、モーターなどの入出力機器との
間のインタフェースを行うインタフェース部85などから
なる。なお、図示は省略したが、メモリ82は電池により
バックアップされている。

第３図は複写機Ａに用いられている入出力機器の配置
関係を示すブロック図である。

同図において、感光体ベルト41の表面に接近した位置
に、感光体ベルト41の表面電位VHを測定するため表面電
位計101、及び感光体ベルト41の表面のトナー像の濃度
を測定するためのAIDCセンサー102がそれぞれ設けら
れ、レンズ23の側方にフラッシュランプ21,22の光量を
測定するための光量センサー105が設けられている。光
量センサー105は、主としてフラッシュランプ21,22の劣
化を検出するためのものである。また現像器44には、現
像剤中のトナー濃度（トナーの重量比T/C〔wt％〕）を
現像剤の透磁率を測定することによって検出するための
ATDCセンサー（ATDC回路）103が設けられている。

そして、フラッシュランプ21,22の光量を段階的に制
御可能なランプ点灯回路212、帯電チャージャ42の出力
を段階的に制御可能な高圧トランス回路225、現像器44
の現像槽112内のトナー濃度が低下したときにトナーを
補給するためのトナー補給モータ111が設けられてい
る。

インタフェース部85は、各センサー101〜103,105から
の出力信号を増幅し、また必要に応じてA/D変換し、CPU
81からの出力信号を必要に応じてD/A変換する。

現像器44は、磁性キャリアと絶縁性のトナーとの混合
物からなる現像剤daを用い、周知の磁気ブラシ方式によ
って現像位置を通過する潜像にトナーを付着させる。現
像槽112の内部には、現像剤daを攪拌するバケットロー
ラ113、現像剤daを搬送する搬送マグネットローラ114、
感光体ベルト41にトナーを付着させるための現像ローラ
115〜117などが装着されている。

トナー濃度が設定値よりも低下した場合、又は設定値
を上昇させたい場合には、トナー補給モータ111が回転
することによって図示しないトナータンクからトナーが
補給される。

補給されたトナーは、既に現像槽112の内部に存在す
る現像剤daと攪拌混合されてバケットローラ113に送ら
れる。ここでの攪拌混合により摩擦帯電が生じ、磁性キ
ャリア及びトナーは互いに異極性の電荷を帯びる。負極
性のトナーは、現像位置において感光体ベルト41の表面
電荷との静電吸着によって感光体ベルト41の表面に付着
する。感光体ベルト41の表面の残留電荷（全露光によっ
ても残った電荷）によるトナーの付着、つまりカブリを
防止するため、現像ローラ115〜117には所定電圧の現像
バイアスVBが加えられる。

一方、タイミングローラ67により感光体ベルト41の回
転とタイミングをとりつつ用紙が搬送され、転写位置に
おいて転写チャージャ47により用紙にトナー像が転写さ
れる。トナー像が転写された用紙は、分離チャージャ48
により感光体ベルト41から分離され定着装置52へ送られ
る。

その後、感光体ベルト41の表面は、クリーニング装置
50によって残余のトナーが取り除かれ、メインイレーサ
51により残留電荷が除去されて次回の露光に備えられ
る。

第４図は帯電チャージャ42によって感光体ベルト41に
与える表面電位VHの設定レベルを示す図である。なお、
帯電チャージャ42の設定レベルのことを「HVレベル」と
いう。HVレベルは、CPU81から高圧トランス回路225に対
して制御信号（設定データ）を出力することにより設定
される。

第４図において、HVレベルは、レベル「１」〜「５」
まである。暗電位VOが650ボルトを越えるとオーバーレ
ンジとなる。オーバーレンジとなった場合には、レベル
「５」に設定される。そして、例えば感光体ベルト41の
暗電位VOが550ボルトとなるようにするには、HVレベル
を「３」に設定し、この設定レベル（レベル３）によっ
てCPU81から制御信号を出力し、帯電チャージャ42を作
動させる。フラッシュランプ21,22を点灯させないよう
にすると、帯電チャージャ42によって与えられた表面電
位VHがほぼそのまま維持され、感光体ベルト41の表面の
電位は暗電位VOとなる。

感光体ベルト41の表面電位VH（暗電位VO）は、表面電
位計101によって測定されるが、測定された暗電位VOr
が、設定されたHVレベルによって予定された電位と異な
る場合には、HVレベルのデータの補正が行われる。な
お、これらのデータはメモリ82に格納されている。

第５図は露光部３によって感光体ベルト41に与える露
光量の設定レベルを示す図である。

露光量はランプ点灯回路212からフラッシュランプ21,
22へ供給される点灯電力を制御することによって設定さ
れる。露光量の設定レベルのことを「EXPレベル」とい
う。ここでの露光量は、露光量それ自体ではなく、その
露光による感光体ベルト41の明電位VRによって表す。

第５図において、例えば明電位VRが60ボルトとなるよ
うにするには、EXPレベルを「４」に設定し、この設定
レベル（レベル４）によってCPU81から制御信号を出力
し、フラッシュランプ21,22によって露光する。

感光体ベルト41の表面電位VH（明電位VR）は、表面電
位計101によって測定されるが、測定された明電位VRr
が、設定されたEXPレベルによって予定された電位と異
なる場合には、EXPレベルのデータの補正が行われる。
なお、これらのデータは、上述と同様にメモリ82に格納
されている。

明電位VRとは、全露光により除電された部分（原稿の
白地部に対応する部分）に相当する電位であり、最良の
状態であっても残留電荷のため零ボルトにはならない。
明電位VRが、ある電位VRLよりも高くなると、そこに少
量ではあるがトナーが付着し、地肌が薄黒く汚れた状
態、いわゆるカブリが発生する。したがって、明電位VR
が電位VRLよりも高くならないように、HVレベル又はEXP
レベルの設定が可能な範囲で行われる。なお、電位VRL
は現像バイアスVBによって若干異なるが、95ボルト程度
でほぼ一定である。

本実施例では示していないが、現像バイアスVBも設定
レベル（VBレベル）を設定することにより段階的に制御
可能である。

また、トナー重量比T/Cの値も、設定レベル（TCレベ
ル）を設定することにより段階的に制御可能である。TC
レベルは、トナー重量比T/Cが５〜８の間において１毎
にレベル設定される。トナー重量比T/Cを設定値に保持
するための制御は、複写動作時において随時行われる
が、トナー重量比T/Cの設定値の変更は、後述する画像
調整動作において行われる。

一般にトナー重量比T/Cの値が大きくなるにしたがっ
て現像能力が高まるので、感光体ベルト41と現像ローラ
115〜117との間の電位差を小さくした場合であっても、
トナー重量比T/Cを大きくすることによって適正な画像
濃度IDのハードコピー画像を得ることが可能である。そ
こで、後述する画像調整動作では、標準のトナー重量比
T/Cにおいて帯電チャージャ42の出力が上限になった場
合には、TCレベルが上方に変更される。ただし、トナー
重量比TCが８〔wt％〕を越えると、バケットローラ113
などに過剰の駆動トルクが加わり、また現像槽112から
トナーが溢れ出るなどの弊害が生じるため、トナー重量
比T/Cの上限値は８〔wt％〕に規定されている。

なお、HVレベル、EXPレベル、又はTCレベルは、例え
ばサービスマンなどが操作可能なプログラムリセットに
よりリセットされるが、そうでない限り電源がオフされ
ても記憶されており、記憶されたそれぞれのレベルから
調整が開始される。

次に、第６図及び第７図のフローチャートにしたがっ
て複写機Ａの動作を説明する。

第６図は複写機Ａの全体の動作を示すメインフローチ
ャートである。

電源が投入されると、まず初期化を行い（ステップ＃
11）、画像調整を行い（ステップ＃12）、次に画像調整
を行いタイミングを得るためのタイマーT1をスタートさ
せる（ステップ＃13）。

そして、操作表示部83のプリントキーが押されたか否
かが判断される（ステップ＃14）。この間もタイマーT1
の計時動作は行われている。プリントキーが押された場
合には（ステップ＃14でイエス）、タイマーT1がタイム
アップしたか否かが判断され（ステップ＃15）、タイム
アップしている場合には画像調整が行われる（ステップ
＃16）。タイムアップしていない場合には画像調整が行
われず、すぐに複写動作を開始する（ステップ＃17）。

所定枚数のコピーが全部終了するまで複写動作が反復
され（ステップ＃18）、その後タイマーT1がリセットさ
れ（ステップ＃19）、ステップ＃13以降が繰り返され
る。

第６図は画像調整の動作を示すフローチャートであ
る。

画像調整を行うにあたり、まず、HVレベル、EXPレベ
ル、TCレベルの前回までの最終のデータをメモリ82から
読み出し、それぞれのレベルとして設定する（ステップ
＃31）。

感光体ベルト41、現像器44、クリーニング装置50、メ
インイレーサ51などを駆動する（ステップ＃32）。

帯電チャージャ42をオンする（ステップ＃33）。

感光体ベルト41の表面電位VH（暗電位VO）を表面電位
計101によって測定する（ステップ＃34）。

感光体ベルト41にテスト用のトナー像（テストパター
ン）を現像する（ステップ＃35）。これによって黒ベタ
の画像ができる。

テストパターンの濃度をAIDCセンサー102により検出
する（ステップ＃36）。

AIDCセンサー102の出力から、トナー像の濃度が目標
どおり適正か否かを判断する（ステップ＃37）。

適正でない場合には、HVレベルが最大レベルかどうか
判断する（ステップ＃51）。

最大レベルであれば、TCレベルが最大かどうかを判断
する（ステップ＃52）。

TCレベルが最大レベルでない場合には、TCレベルを１
レベル上げる（ステップ＃57）。

トナーの補給を行って現像剤daを攪拌し（ステップ＃
58）、ステップ＃35に進む。

ステップ＃51においてHVレベルが最大レベルでなけれ
ば、HVレベルを１レベル上げて（ステップ＃55）、ステ
ップ＃33へ進む。

フラッシュランプ21,22を発光させる（ステップ＃3
8）。

感光体ベルト41の露光後の帯電量、すなわち明電位VR
rを測定する（ステップ＃39）。

測定した明電位VRrをメモリ82に記憶する（ステップ
＃40）。

明電位VRrが電位VRLよりも小さいか否かを判断する
（ステップ＃41）。

ステップ＃41でイエスであれば画像調整を終了する。
このときには画像にカブリは発生しない。

ステップ＃41でノーであれば、EXPレベルが最大レベ
ルか否かを判断する（ステップ＃61）。

最大レベルであれば、EXPレベルをこれ以上上げるこ
とができないため、カブリが発生する可能性があること
を警告表示し、且つその旨をサービスステーションなど
に通信により知らせ（ステップ＃62）、画像調整を終了
する。

EXPレベルが最大レベルでなければ、EXPレベルを１レ
ベル上げて（ステップ＃63）、ステップ＃38へ進む。

上述の画像調整のフローチャートにおいては、所定の
画像濃度IDを確保するため、まず、HVレベルを調整し、
HVレベルが最大レベルに達してそれ以上の調整が不可能
となれば、次にTCレベルを調整する。

HVレベル及びTCレベルが共に最大レベルに達してしま
った場合には、EXPレベルの調整を行ってカブリの発生
を防止する。

つまり、所定の画像濃度IDを得るために、まずHVレベ
ルを調整し、HVレベルでは調整しきれない場合にのみTC
レベルの調整を行う。これによって、適正な画像濃度ID
が得られるとともに、TCレベルが急激に増大することが
防止され、トナーこぼれの発生が防止される。

画像調整を行うにあたり、まず、HVレベル、EXPレベ
ル、TCレベルの前回までの最終のデータをメモリ82から
読み出して設定しているので、それぞれの初期値から調
整を始める場合に比較して迅速に調整が行われ、画像調
整に要する時間が短くなる。また、現像器44に対して出
力されるTCレベルと現像器44の実際のトナーの濃度の状
態とが食い違うことによる制御の乱れを防止することが
できる。

また、各レベルの調整を同時に行うことなく、１度に
は１つのレベルの調整を行ってそれぞれの状態をメモリ
82に記憶するようにしているから、その調整制御の履歴
が明確となりメンテナンスが容易に行える。

また、複写機Ａの全体のフローチャートにおいて、複
写機Ａの電源を投入したときに画像調整を１回行い、そ
の後は、複写動作を行わなくなってから一定の時間が経
過した後に複写動作を行わせようとするときに画像調整
を行うので、長時間に渡り複写機Ａの電源を入れっぱな
しにしていた場合でも、効率的に画像調整が行われ、常
に最良の画質が得られる。

上述の実施例によると、画像濃度IDを可能な限り目標
の適正な状態とし、且つカブリの発生を可能な限り防止
することができる。

上述の実施例によると、HVレベルなどの各レベルは、
電源がオフされても記憶されており、次に電源が投入さ
れたときには記憶されたそれぞれのレベルから調整が開
始されるので、画像調整が迅速に行われる。また、複写
動作が行われなくなってから一定時間が経過した場合に
は、次の複写動作に先駆けて画像調整が行われるから、
時間の経過によって画像の状態が変化するような場合で
も、常に適正な画像となるように調整される。

上述の実施例において、複写機Ａの各部の構成及び処
理動作などは、上述した以外に種々変更することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によると、電子写真プロセスを用いた画像形成
装置において、トナーこぼれが生じることなく、適正な
画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機を示す正面断面図、第２図は複写機の制
御系統の概略を示すブロック図、第３図は複写機に用い
られている入出力機器の配置関係を示すブロック図、第
４図は帯電チャージャによって感光体ベルトに与える表
面電位の設定レベルを示す図、第５図は露光部によって
感光体ベルトに与える露光量の設定レベルを示す図、第
６図は複写機の全体の動作を示すメインフローチャー
ト、第７図は画像調整の動作を示すフローチャートであ
る。 Ａ……複写機（画像形成装置）、４……電子写真部、41
……感光体ベルト（感光体）、42……帯電チャージャ、
44……現像器、80……制御部、81……CPU、82……メモ
リ、101……表面電位計、102……AIDCセンサー、103…
…ATDCセンサー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 -540 G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真プロセスを有した画像形成装置の
   画像調整制御方式において、 感光体の表面に形成されたテスト用のトナー像の濃度を
   検出し、 検出された濃度を基にして所定の画像濃度が得られるよ
   うに前記感光体の表面電位を制御し、 前記感光体の表面電位の制御によって所定の画像濃度を
   得ることができないときには、現像条件を制御する ことを特徴とする画像調整制御方式。
2. 【請求項２】電子写真プロセスを有した画像形成装置の
   画像調整制御方式において、 所定の画像濃度が得られるよう、前記感光体の表面電位
   を可変調整し、 前記感光体の表面電位の調整が限界に達したときには、
   トナー濃度を可変調整する ことを特徴とする画像調整制御方式。