JP2978591B2 - 画像濃度制御装置 - Google Patents

画像濃度制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いた
画像形成装置に適用される画像濃度形成装置に関し、よ
り詳細には、現像剤濃度及び画像濃度の両方の制御を行
う画像濃度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機等に適用さ
れる画像形成装置にあっては、良好な画像品質を得るた
めに画像濃度を安定させる必要がある。一般的には、こ
の画像濃度を安定させるため、以下に挙げる方法を用い
て現像剤のトナー濃度を一定に保つためのトナー補給制
御を行っている。
【0003】 感光体上に形成した基準濃度パターン
の画像濃度を光学センサにて検知し、該基準濃度パター
ンの画像濃度が一定になるようにトナー補給を制御する
方法(所謂、Pセンサ方式)。 トナー及びキャリア
から構成される2成分現像剤の混合比を、該現像剤の透
磁率,誘電率,及び,流動度の変化として検知し、これ
ら検知した値が一定となるようにトナー補給を制御する
方法(所謂、Fセンサ方式)。 Pセンサ方式により
検知した基準濃度パターンの画像濃度の濃度レベルによ
って、トナー濃度をFセンサ方式により補正する方法
(特開昭57−136667号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のPセンサ方式の
トナー補給制御によれば、経時変化等によって現像剤及
び感光体が劣化すると、現像剤のトナー濃度を一定に保
つことができないため、トナー濃度が高く制御される場
合は地汚れ,トナー飛散等が発生し、また、トナー濃度
が低く制御される場合は感光体にキャリアが付着し、感
光体に傷つけたり、クリーニングに負担をかける恐れが
あるという問題点があった。
【0005】また、Fセンサ方式によれば、経時変化等
によって現像剤及び感光体が劣化するため、現像剤中の
トナー濃度を一定に保っても画像濃度の変動を防ぐこと
ができないという問題点があった。
【0006】また、特開昭57−136667号公報に
開示されている方式によれば、PセンサとFセンサを用
いてトナー濃度の制御を行っているものの、Pセンサで
検知した濃度レベルに基づいて、Fセンサで検知したト
ナー濃度を補正する方式であるため、Pセンサ方式と同
様の問題が発生する恐れがあるという問題点があった。
【0007】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、画像濃度及び現像剤のトナー濃度を一定に保つこと
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、感光体上に形成した基準トナー像の画像濃度を検
知する画像濃度センサと、磁石ローラを内設した現像ス
リーブを有する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃
度を検知する現像剤濃度センサと、前記現像装置に対し
てトナーを供給するトナー補給手段とを備えた電子写真
方式の画像形成装置に適用される画像濃度制御装置にお
いて、前記画像濃度センサ及び前記現像剤濃度センサの
検知結果に基づいて、前記トナー補給手段を制御するト
ナー補給制御手段と、前記現像剤濃度センサの検知結果
が所定の範囲にあるか否かの判断結果および前記画像濃
度センサの検知結果に基づいて、前記磁石ローラの回転
速度を制御する磁石ローラ回転制御手段とを具備した画
像濃度制御装置を提供するものである。
【0009】また、前述した構成において、トナー補給
制御手段は、現像剤濃度センサの検知結果が所定の範囲
外の場合、現像剤濃度センサの検知結果に基づいてトナ
ー補給手段の制御を実行し、現像剤濃度センサの検知結
果が所定の範囲内の場合、画像濃度センサの検知結果に
基づいてトナー補給手段の制御を実行することが望まし
い。
【0010】また、前述した構成において、磁石ローラ
回転制御手段は、現像剤濃度センサの検知結果が所定の
範囲外の場合、画像濃度センサの検知結果に基づいて、
磁石ローラの回転速度を変更することが望ましい。
【0011】
【作用】本発明による画像濃度制御装置において、現像
剤濃度センサ(Fセンサ)によるトナー濃度の検知結果
に基づき、トナー濃度が所定の範囲内にある場合、感光
体上に所定の処理により形成される基準トナー像を光学
センサ(Pセンサ)にて検知し、該検知結果に基づい
て、トナー補給制御を実行する。トナー濃度が所定の範
囲外にある場合、トナー補給制御はFセンサの検知結果
に基づいて実行され、更に、画像濃度が適正な濃度を保
つ様に、磁石ローラの回転速度制御を実行する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明の画像濃度制御装置が
適用された画像形成装置の概略断面図を示し、原稿画像
を光学的に読み取る光学系(図示せず)からの反射光
(露光)を受けて静電潜像を形成する感光体101と、
露光処理に先立ち、感光体101表面に帯電処理を施す
帯電チャージャ102と、感光体101上の非画像部の
帯電電位を除去するイレーサ103と、感光体101上
に形成された静電潜像にトナーを付着(現像)させる現
像器104と、搬送されてきた記録紙(図示せず)に感
光体101上のトナー像を転写し、転写処理が終了した
記録紙を感光体101から分離する転写・分離チャージ
ャ105と、所定の処理により形成される基準トナー像
の画像濃度(トナー量)を検知するフォトトランジスタ
とLEDとから構成される反射型光学センサ(Pセン
サ)106と、転写処理終了後の感光体101上の残留
トナーを除去するクリーニング部107と、クリーニン
グ処理が終了した感光体101上の残留電荷を消去する
除電ランプ108と、記録紙上のトナー像に定着処理を
施す定着器109とから構成されている。
【0013】また、現像器104は、感光体101上の
静電潜像に現像処理を施す現像部と、該現像部にトナー
を補給するるトナー補給部とに大別される。トナー補給
部は、補給するトナーが充填されたトナーホッパ110
と、トナーホッパ110からトナーを吐出するトナー補
給ローラ111とから構成される。一方、現像部は、ト
ナーホッパ110から吐出されたトナーとキャリアを攪
拌し、摩擦帯電させるパドル112と、内部に所定の位
置に配設された磁石を有した磁石ローラ113を内設
し、感光体101にトナーを搬送する現像スリーブ11
4と、現像スリーブ114上の現像剤を規制するための
ドクタブレード115と、ドクタブレード115により
規制された余剰現像剤をパドル112近傍の蓄積部へ戻
すためのセパレータ116と、トナーとキャリアを混合
するための混合ローラ117とから構成されている。な
お、118は現像剤のトナー濃度に応じて変化する透磁
率を検出する現像剤濃度センサ(Fセンサ)である。
【0014】更に、Pセンサ106の検知信号を増幅し
て出力するための画像濃度検知回路119と、画像濃度
検知回路119の出力を入力し、磁石ローラ113の回
転制御を実行する磁石ローラ回転数制御回路120と、
Fセンサ118の検知信号を増幅して出力するための現
像剤濃度検知回路121と、現像剤濃度検知回路121
の出力を入力し、トナー補給ローラ111を回転させる
ことにより現像部へのトナー補給制御を実行するトナー
補給制御回路122とが図示の如く接続されている。
【0015】以上の構成において、本発明の画像濃度制
御装置による画像濃度及び現像剤のトナー濃度制御につ
いて説明する。図2はトナー濃度に対するFセンサ出力
の特性図を示す。図示の如く、予め決定された規定値の
上限及び下限の間の範囲外と範囲内において、本発明の
画像濃度制御装置は異なったトナー補給制御を実行する
ものであり、それぞれの場合に分けて説明する。なお、
Fセンサ118は、常時、現像剤の透磁率を検知するも
のであり、Pセンサ106は、所定複写回数毎に感光体
101の画像形成領域外に形成される基準トナー像の濃
度を、LEDからの反射光をフォトトランジスタに入射
することにより電気的信号として検知するものである。
【0016】先ず、範囲内における場合について説明す
る。Pセンサ106により出力される基準トナー像の濃
度に応じた検知信号は、画像濃度検知回路119に入力
される。画像濃度検知回路119は該入力信号を増幅し
て、トナー補給制御回路120及びトナー補給制御回路
122に入力する。トナー補給制御回路122は、該入
力信号が所定値よりも小さい場合、トナー補給ローラ1
11を回転させることにより、トナーホッパ110内の
トナーを現像部に吐出させる、所謂、トナー補給制御を
実行する。なお、この場合にあっては、磁石ローラ11
3の回転制御は行われない。
【0017】次に、範囲外の場合におけるトナー補給制
御について説明する。Fセンサ118の検知信号は現像
剤濃度検知回路121に入力され、ここで信号が増幅さ
れてトナー補給制御回路122に入力される。トナー補
給制御回路122は、Fセンサ118の検知信号(トナ
ー補給制御回路122の入力信号)が所定の値よりも小
さい場合、トナー補給制御が実行される。
【0018】また、この制御が行われるときは、Pセン
サ106によるトナー補給制御により、現像剤のトナー
濃度が所定の範囲内に制御することができないことを意
味している。そのため、例えば、Fセンサ118ではト
ナー濃度が低いと検知された場合において(このとき、
Pセンサ106の検知結果では良好)、トナー補給制御
を実行することにより、画像濃度が濃くなることにな
る。従って、Pセンサ106の検知信号に基づいて、画
像濃度が一定になるような制御が必要となる。本発明
は、この制御を磁石ローラ113の回転速度を変更する
ことで行うものであり、Pセンサ106の検知信号(実
際は、画像濃度検知回路119からの信号)を磁石ロー
ラ回転数制御回路120に入力し、磁石ローラ回転数制
御回路120は該入力信号に基づいて、磁石ローラ11
3の回転制御を実行する。
【0019】ここで、磁石ローラ113の働きについて
説明する。現像スリーブ114により現像スリーブ11
4の回転方向(図1参照)に搬送された現像剤は、現像
領域A(図1参照)で静電潜像に付着して顕像化する。
このとき、現像剤は、現像領域において感光体101と
現像スリーブ114間に充満するようにドクタブレード
115により搬送量が規制されている。
【0020】感光体101と現像スリーブ114間に充
満する現像剤は、磁石ローラ113が回転(図1参照)
することにより、激しく(ランダムに)振動する。即
ち、交互に違う磁極が通過することによる磁力線の影響
により、激しく(ランダムに)振動し、トナーとキャリ
ア間に作用している現像抗力(例えば、分子間力等)が
弱められる。その結果、トナーがキャリアから離れ易く
なり、現像能力が向上する。また、現像領域Aの現像剤
は現像スリーブ114と同じ速度で移動(搬送)するた
め、感光体101と現像スリーブ114の線速を等しく
制御することにより、地肌部で逆電界の影響を受けた現
像剤が続いて画像部と接触しないようになり、ベタクロ
ス等における画像部後端異常の発生を防止することがで
きる。
【0021】しかし、感光体101と現像スリーブ11
4の線速が等しくなると、現像能力が低くなり、現像ム
ラが発生する恐れが生じるという問題がある。そのた
め、磁石ローラ113の回転により現像能力を向上させ
る必要が生じる。換言すれば、磁石ローラ113の回転
は、感光体101が現像領域Aを通過する間に複数の磁
極と出会う条件を満たす必要がある。
【0022】以下、前述した条件について具体的に説明
する。ここで、現像領域Aの幅をL、感光体101の線
速度をVP 、感光体101の回転方向を正としたときの
磁石ローラ113の回転数をN、磁石ローラ径をD、磁
石ローラ磁極数をP、磁石ローラ113の線速度をVM
とする。従って、感光体101の一点が幅Lだけ移動す
るために要する時間T1 、感光体101が1つの磁極か
ら次の磁極に出会うまでの時間T2 は、それぞれ次の様
になる。 T1 = L/VP 2 = πD/(P×|VP −VM |) よって、感光体101が時間T1 の間に出会う磁極数Mは、 M=T1 /T2 =(LP×|VP −VM |)/πDVP となる。ここで、VM =πDN/60であるから、 M=(LP×|VP −πDN/60|)/πDVP となる。以上より、磁石ローラ113の回転数Nは、感
光体101が時間T1 の間に出会う磁極数Mが2以上に
なるように制御する。
【0023】この条件を満たす範囲であれば、磁石ロー
ラ113の回転は現像能力のみに寄与する。また、図3
に示す現像電位差(感光体101の電位−現像バイアス
電位)に対する感光体101に付着するトナー量(現像
量)の特性図の如く、磁石ローラ113の回転制御を行
うことにより、簡単に現像量を制御することができるた
め、原稿画像濃度(OD)に合うように再現画像濃度
(ID)を正確に制御することができる。
【0024】本発明の画像濃度制御装置のトナー補給制
御は、図2に示した如く、予め決定された規定値の上限
及び下限の範囲において、Pセンサ106の検出信号に
基づき実行し、また、範囲外において、Fセンサ118
の検出信号に基づき実行するが、これは、現像部内のト
ナーとキャリアの混合比(透磁率)にある程度のバラツ
キがあるためである。
【0025】
【発明の効果】以上より明らかなように本発明によれ
ば、感光体上に形成した基準トナー像の画像濃度を検知
する画像濃度センサと、磁石ローラを内設した現像スリ
ーブを有する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度
を検知する現像剤濃度センサと、前記現像装置に対して
トナーを供給するトナー補給手段とを備えた電子写真方
式の画像形成装置に適用される画像濃度制御装置におい
て、前記画像濃度センサ及び前記現像剤濃度センサの検
知結果に基づいて、前記トナー補給手段を制御するトナ
ー補給制御手段と、前記現像剤濃度センサの検知結果が
所定の範囲にあるか否かの判断結果および前記画像濃度
センサの検知結果に基づいて、前記磁石ローラの回転速
を制御する磁石ローラ回転制御手段とを具備したた
め、画像濃度及び現像剤のトナー濃度を一定に保つこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像濃度制御装置が適用された画
像形成装置の概略断面図である。
【図2】トナー濃度に対するFセンサ出力の特性図であ
る。
【図3】現像電位差に対する感光体上の現像量の関係を
示す特性図である。
【符号の説明】
101 感光体 104 現像器 106 Pセンサ 110 トナーホ
ッパ 111 トナー補給ローラ 113 磁石ロー
ラ 114 現像スリーブ 118 Fセンサ 119 画像濃度検知回路 120 磁石ロー
ラ回転数制御回路 121 現像剤濃度検知回路 122 トナー補
給制御回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体上に形成した基準トナー像の画像
    濃度を検知する画像濃度センサと、磁石ローラを内設し
    た現像スリーブを有する現像装置と、前記現像装置内の
    トナー濃度を検知する現像剤濃度センサと、前記現像装
    置に対してトナーを供給するトナー補給手段とを備えた
    電子写真方式の画像形成装置に適用される画像濃度制御
    装置において、前記画像濃度センサ及び前記現像剤濃度
    センサの検知結果に基づいて、前記トナー補給手段を制
    御するトナー補給制御手段と、前記現像剤濃度センサの
    検知結果が所定の範囲にあるか否かの判断結果および前
    記画像濃度センサの検知結果に基づいて、前記磁石ロー
    ラの回転速度を制御する磁石ローラ回転制御手段とを具
    備したことを特徴とする画像濃度制御装置。
  2. 【請求項2】 前記トナー補給制御手段は、前記現像剤
    濃度センサの検知結果が所定の範囲外の場合、前記現像
    剤濃度センサの検知結果に基づいて、前記トナー補給手
    段の制御を実行し、前記現像剤濃度センサの検知結果が
    所定の範囲内の場合、前記画像濃度センサの検知結果に
    基づいて、前記トナー補給手段の制御を実行することを
    特徴とする請求項1の画像濃度制御装置。
  3. 【請求項3】 前記磁石ローラ回転制御手段は、前記現
    像剤濃度センサの検知結果が所定の範囲外の場合、前記
    画像濃度センサの検知結果に基づいて、前記磁石ローラ
    の回転速度を変更することを特徴とする請求項1の画像
    濃度制御装置。
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