JPH01118157A - 電子複写機の画像濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は予め基準ターゲットを感光体上に感光した後
これを現像して、そのトナー像の濃度を検出し、得られ
た検出信号により複写濃度や白地濃度がある規定値の範
囲に納まるようトナー供給装置、現像バイアス電圧、帯
電器及び露光系などを予め設定したモードに従って総合
的に制御するようにした電子複写機の画像濃度検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の複写機には、得られる複写の画質、特に複
写像の濃度を一定に維持するための装置として、トナー
の供給量を自動的に制御する装置や、現像バイアス電圧
を制御する装置などが採用されている。これら装置は現
像剤の透過光量や電気抵抗、磁気抵抗等の変化を検出し
て、現像剤中のトナーの含を率を自動的に一定レベルに
維持することにより画質の安定性を高めるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこれら装置には現像剤や露光ランプなどが劣化し
た場合や湿度などが高くなった場合でもトナー含有率が
一定となるよう制御するため、逆に得られる複写の画質
が低下する。特に磁気ブラシ現像装置を用いた複写機で
はこれらの影りを受けやすい欠点があった。

〔課題を解決するための手段及び作用〕この発明はかか
る従来の制御装置の欠点を改善する目的でなされたもの
で、トナー供給装置や現像バイアス電圧、帯電気及び露
光系などを総合的に制御することにより、常に安定した
画質の複写が得られるようにした電子複写機において、
トナー像より実質的に正反射成分を検出するようにした
画像濃度検出装置を提供するものである。

〔実　施　例〕

以下この発明の一実施例を図面を参照して詳述する。第
１図はこの発明の検出装置を採用した電子複写機で、複
写機本体１の上部に図示しない原稿を載置するための原
稿台２が設けられている。原稿台２の下側には第１図に
示すように基準ターゲット３と、原稿台２に沿って移動
する露光ランプ４が設けられ、この露光ランプ４により
原稿及び基準ターゲットが露光できるようになっている
。原稿または基準ターゲット３の反射光は光学系５を経
て複写機本体１内の感光体６へ達し、感光体６の周面に
静電潜像を形成する。感光体６の静電潜像は次の現像器
７によりトナー像に現像される。現像器７は高圧電圧が
印加された現像電極８を感光体６の周面に沿って有して
おり、トナー供給装置９より供給されたトナーを含む現
像剤により、上記感光体６上の静電潜像を現像するもの
で、この現像器７の上方には感光体６上に形成された基
準ターゲット３のトナー像の濃度を検出する検出器１０
が設けられている。検出器１０は例えば発光ダイオード
などの発光素子１０ａ及びフォトダイオードなどの受光
索子１０ｂからなる反射型センサであって、感光体６上
の有効複写面外に形成された基準ターゲット３のトナー
像に対応するよう設けられており、このトナー像からト
ナー像の濃度及びバックグランド濃度が検出できるよう
になっている。上記基準ターゲット３は濃度の異なるも
のを複数個設けることによって、よりきめの細かい画質
の制御を可能にしたもので、ここでは画像部の濃度を代
表するものと、低コントラストまたは非画像部（背影部
）の濃度を代表するものを夫々１個ずつ用意して、これ
ら基準ターゲット３によるトナー濃度の検出量に従って
制御を行うようになっており、基準ターゲット３の濃度
の組合せとしては、例え場０．３ＧＳＡＤ　（グレース
ケール、ソリッド、エリア、ブテンシイティ）と０．７
ＧＳＡＤまたは０．４ＧＳＡＤと０．８ＧＳＡＤが適当
である。また上記基準ターゲット３を露光ランプ４の走
査移動方向に対して同方向に配列することが望ましく、
このように配列することによって感光体６上には、回転
方向に並んだ基準ターゲット３のトナー像が形成される
ようになる。

これによって上記トナー像が通過する位置の上方に設け
た単一の検出器１０の検出タイミングを制御することに
よって夫々のトナー濃度を検出することが可能になる訳
である。またこの場合に用いる反射型の検出器１０は反
射光の正反射成分を受光検知するように構成されたもの
が使用され、このような検出器１０は集光性がよく、か
つ分解能が高いため、小さな像濃度に対しても適確な検
知が可能であると共に、検知タイミングの制御も容易で
ある。

これに対して反射光の乱反射成分に対しても感応するよ
うなものでは、像濃度を平均化してしまうので、検知タ
イミングの制御が困難となり、従って基準ターゲット３
の面積も比較的大きなものを必要として好ましくない。

なお第１図に示す実施例では、検出器１０が現像位置と
転写位置の間に配置されて、現像直後のトナー濃度を検
知測定するようになっているが、検出器１０の位置はこ
の位置に限定されるものではなく、例えば転写位置とク
リーニング位置の間などに設けてもよい。

一方上記検出器１０の受光素子１０ｂにより検出された
検出信号は、第２図に示す増幅回路１２により適当なレ
ベルの信号に増幅された後、サンプルホールド回路１５
にサンプルホールドされる。上記増幅回路１２には検出
器１０や増幅回路１２中に発生しているドリフト分を補
償するためのドリフト補償回路（ＡＬＣ）１３と、トナ
ーによって検出器１０が汚れるなどした際生じるレベル
の低下等に対しても一定の出力を維持するためのゲイン
調整回路（ＡＧＣ）１４とが付加されており、これら各
回路１３．１４のうちドリフト補償回路１３は例えば第
３図に示すように差動増幅器３３とホールド回路３４か
ら構成されていて、次のように動作する。すなわちいま
複写機本体１の図示しないスタートスイッチが押されて
複写機本体１が動作を開始した直後の数１００ｍ５ｅｃ
程度の間に、規定の時間例えば数１０ｍ５ｅｃだけ差動
増幅器３３とホールド回路３４の間に設けたアナログス
イッチ３１をオンさせ、検出器１０や増幅回路１２に発
生したりドリフト電位をコンデンサ３２に充電記憶させ
る。なおこのとき検出器１０の発光素子１０ａはオフに
しておく。次にこの値をホールド回路３４を介して差動
増幅器３３の一方の入力端へフィードバックさせ、検出
器１０がＪ、に’ｌｉターゲット３のトナー像を検出す
る際、その信号内に含まれたドリフト分をキャンセルす
るので、差動増幅器３３の出力側には、トナー像より検
出した真の検出信号のみが増幅されて出力されるように
なり、その値（Ｖ　ｏ）は次の通りである。

Ｒ１−Ｒ３，Ｒ２−Ｒ４ならば ここでＶ　Ｉ　Ｎ　−（Ｖ　Ｓ　＋　Ｖ　ｂ　）　、Ｖ
　ｂ　−Ｖ　Ｈなお■ｓ：真の信号 ■ｂニドリフト電位 ＶＨ二ホールド電位 として数式を書き替えると、 となり、出力電圧Ｖ。は真の信号分のみが増幅され出力
されたことにな°る。

またゲイン調整回路１４は例えば第４図（ａ）に示すよ
うに構成されていて次のように動作する。

なお第４図（ｂ）は第４図（ａ）の回路をブロック化し
たものである。

すなわち上記ゲイン調整回路１４は露光及び現像してな
い感光体６表面の反射光の値が、検出器１０の汚れなど
により変化しても検出電圧は常に一定となるように制御
するもので次の、ように動作す−る。複写機本体１の図
示しないスタートスイッチが押されると、上記ドリフト
補償回路１３が動作して検出器１０や増幅回路１２のド
リフト量が補償される。その後数１０ｍ５ｅｃ間検出器
１０及び増幅回路１２が動作されて、露光及び現像され
てない感光体６表面の反射光が検出器１０により検出さ
れ、増幅回路■２を経てゲイン調整回路１４へ人力され
る。ゲイン調整回路１４は誤差増幅器３５を有していて
、基準値設定回路３６により設定された基準値が入力さ
れており、上記入力信号と比較されて、出力側に設けら
れたアナログスイッチ４１のオンとともに増幅器３６の
一方の入力側に接続された電界効果トランジスタなどよ
りなる減衰器４２へ人力され、ゲート電圧（ＶＧｓ）を
設定すると共に、その値はコンデンサ４３に記憶される
。すなわち増幅器３６の出力Ｖｏが高ければ（検出器１
０が汚れていない場合）、増幅器３６の入力Ｖ１Ｎが小
さくなるように動作し、逆に低ければ入力ＶＩＮが大き
くなるように減衰器４２を制御して、検出器１０の汚れ
などに関係なく常に一定した出力Ｖｏが増幅回路１２へ
出力されて、増幅回路１２のゲインを制御すると共に、
増幅回路１２の出力は、プロセッサ１７より出力される
シーケンス信号に従ってサンプルホールド回路１５にホ
ールドされる。

なお、このとき波形の平均値濃度を測定するため、基準
ターゲット３のトナー像の中心位置を測光するようにし
、また感光体６表面の荒れの影響を少なくするために積
分時間を長くするとよい。さらに図中１１は検出器１１
の駆動回路である。

一方上記動作によりサンプルホールド回路１５にホール
ドされた濃度信号は次段の比較回路１６によって、基準
回路１９より入力された基準濃度信号と比較奎れ、その
結果が中央制御回路２０へ入力される。中央制御回路２
０では上記比較回路１６より入力された濃度判定結果に
従って制御モードを選択し、出力回路２１を経て各種制
御回路２２へ制御信号を送ってこれら制御回路２２を制
御するものであるが、複写機により原稿の濃淡により複
写モードが選択できるようにしたものがある。このよう
な複写機で例えば比較的色の薄い原稿を複写する場合、
別に設けた薄色原稿用プリントスイッチをオンにするが
、これによって現像バイアス電圧が低下して像濃度が増
加するため、色の薄い原稿からも良好な複写が得られる
ようになっている。しかしこのような複写機では薄色原
稿用プリントスイッチをオンにした状態で複写を行うと
、基準ターゲット３のトナー像も現像バイアス電圧の低
下により濃度が増し、これを検出器１０で検出すると、
通常の複写に比べて出力信号が低下する。

従ってこれを基準回路１９の固定された基準値と比較回
路１６で比較すると、「画像濃度が高過ぎ」または「バ
ックグランド濃度が高過ぎ」の判定結果を中央制御回路
２０へ出力するため、以後中央制御回路２０はこの判定
結果に基いてプログラムを進めてしまう不具合が生じる
。

そこで薄色原稿用プリントスイッチまたは濃色原稿用プ
リントスイッチを動作させて複写した場合には、検出器
１０により検出した信号を補正して上述した不具合を解
消する必要があり、これを第５図に示すバアス補正回路
１８により行うようになっている。すなわちサンプルホ
ールド回路１５の出力側には抵抗Ｒ及びＲＮが設けられ
ていて、通常の原稿複写に際してはこれら抵抗Ｒ及びＲ
Ｎにより決定された信号Ｖｓが比較回路１６へ入力され
る。また上記各抵抗Ｒ１Ｒ，の一方Ｒにはこれと並列に
抵抗ＲＬ及びスイッチＳＷ５の直列回路が接続されてい
て、スイッチＳＷ５は薄色原稿用プリントスイッチに連
動してオンするようになっており、このスイッチＳＷｓ
がオンされることによって抵抗ＲＬが抵抗Ｒと並列に接
続され、人力信号Ｖｓが次のように補正（シフトアップ
）されて比較回路１６へ入力されルイまＶｓ　（Ｎ）−
ＶＳ　ｇＨ（Ｎ）＞Ｖｓ　ｅＨとなる。従ってＲＬ　＞
Ｒとなるように抵抗Ｒ，の値を決定することによって薄
色原稿複写時の入力信号Ｖｓをシフトアップすることが
できるようになる。また他方の抵抗Ｒ，にはこれと並列
に抵抗Ｒｂ及びスイッチＳＷ６の直列回路が接続されて
おり、スイッチＳＷ６は濃色原稿用プリントスイッチと
連動してオンするようになっており、このスイッチＳＷ
６がオンされることにより抵抗ＲＮに抵抗Ｒｂが並列接
続されて、入力信号Ｖｓをシフトダウンできるようにな
っている。これによって比較回路１６には薄色または濃
色原稿用プリントスイッチが押された場合にも補正回路
１８により補正された信号Ｖｓが入力されるようになり
、中央制御回路２０の誤動作が防止される。

一方上記動作により比較回路１６より出力された基準タ
ーゲット３のトナー像濃度の判定結果により中央制御回
路２０は第６図（ａ）ないしくｃ）に示す動作で制御モ
ードを選択する。

いま第６図＜ａ＞において複写機本体１に電源が投入さ
れると、現像バイアス電圧、帯電電流及び露光ランプ電
流の各パラメータは予め設定された基準値に６１におい
て設定される。この状態でプリントスイッチが押されて
複写が開始されると、各複写工程毎に感光体６に形成さ
れた基準ターゲット３のトナー像が検出器１０により検
出されるが、このとき画像濃度の検出またはバックグラ
ンド濃度の検出を先きに行うかは予め設定しておけばよ
く、例えば最初の複写動作において画像濃度を検出した
ら、次の複写動作後は例えば５回バックグランド濃度を
検出し、以後この順序を繰返すなどの検出工程を予め設
定しておけばよい。このように予め設定された検出工程
に従ってフローは６２よりサブルーチン（Ａ）６３また
はサブルーチン（Ｂ）６４へ進み、各サブルーチン（Ａ
）または（Ｂ）において判定結果に従って制御動作を各
制御対象に指示した後、再び６５へ戻って次の複写のた
めに待機する。また上記サブルーチン（Ａ）は検出器１
０が画像濃度を検出したときの制御動作を示すもので、
検出値が適正な画像濃度の場合は、第６図（ｂ）に示す
ようにトナー供給装置９の駆動モータを間欠動作させる
ようにトナー供給量制御回路２２ｃへ指示６６するのみ
であるが、画像濃度が適正値に対して高い値または低い
値を示す場合には、トナー供給装置９の駆動モータへ停
止の指示６８または連続駆動の指示６７を出した後、帯
電器２５の帯電電流及び現像電極８のバイアス電圧を各
パラメータの値に従って増加または減少させるように指
示する。例えば画像濃度の検出値が低いとトナー供給装
置９の駆動モータへ連続駆動の指示６７を与えた後、帯
電器２５の帯電電流が基準にあるかの判断６８が行なわ
れる。このとき帯電電流が基準値にある場合は、さらに
現像電極８のバイアス電位がすでに設定可能な範囲内で
もっとも低い電位にあるかが判断６９される。もしここ
でバイアス電位を一定量低下させることが可能であれば
バイアス電位のレベルがフロー７゜において−段階下げ
られることになるが、すて−にバイアス電位がもっとも
低い電位となっていて、これ以上バイアス電位を低下で
きない場合は、帯電電流が基準値にない場合と同様にし
て、帯電電流が設定可能な範囲内で最大であるがの判断
７１が行なわれる。もしここで帯電電流を一定量増加す
ることが可能であれば、帯電電流のレベルがフロー７２
において一段階上げられることになるが、すでに帯７［
１７Ｉｉ流が最大であってこれ以上増加することができ
ない場合には同等指示を出すことなくこのサブルーチン
Ａを脱出することになる。

以上は画像濃度が適正値に対して低い場合の制御モード
について説明したが、逆に画像濃度が適正値より高い場
合にいは、まずトナー供給装置９の駆動モータが停止６
８され、この状態が再び駆動再開の指、示が出されるま
まで継続される。この後帯電電流が基準値にあるかを判
断７３され、ここで帯電電流が基準値にある場合は、さ
らに現像電極８のバイアス電位が設定可能な範囲内でも
っとも高い電位にあるかが判断７４される。もしバイア
ス電位を増加させることが可能である場合は、フロー７
５によりバイアス電位を一段階増加させるが、すでにも
っとも高い電位が印加されている場合には、帯電器２５
の帯電電流が基準値にない場合と同様、帯電電流が設定
可能な範囲で最小であるかの判断７６がされる。もしこ
こで帯電電流が最小でなく一定量低下させることが可能
である場合には、さらにこの複写の直前の複写動作にお
けるバックグランド濃度についての判定結果が判断７７
されることになり、このバックグランド濃度が低くなか
った場合に限って帯電電流はフロー７８において一段階
下げられることになると共に、その他の場合は何等の指
示を出すことなしにこのサブルーチンＡを脱出する。

また第６図（ａ）に示すサブルーチンＢはバックグラン
ド濃度を検出した場合の制御動作を示すもので、この場
合の制御モードは検出したバックグランド濃度が異常な
値を示したときのみ帯電器２５の帯電電流及び露光ラン
プ電流を各パラメータの値に従って増加させ、または減
少させるように動作する。従って検出したバックグラン
ド濃度が適正値にある場合には、何等の指示を出すこと
なくこのサブルーチンＢを脱出することになるが、もし
検出されたバックグランド濃度が適正値よりも低い値を
示す場合には、第６図（ｃ）に示すようにまず帯電器２
５の帯電電流が基準値にあるかの判断７９を行う。

ここで帯電電流が基準値にある場合には、露光ランプ電
流が設定可能な範囲で最小な状態にあるかがさらに判断
８０される。もしここで露光ランプ電流を一定量減少さ
せることが可能であれば、露光ランプ電流のレベルをフ
ロー８１において−段階低下させるように制御するが、
すでに露光ランプ電流が最小の状態にあってこれ以上低
下させることができな場合には、帯電電流が基準値にな
かった場合と同様に、帯電電流が設定可能な範囲内で最
大の状態にあるかが判断８２される。このとき帯電電流
を一定量増加させることが可能であれば、帯電電流のレ
ベルを−ステップ増加させるように指示８３するが、も
しすでに帯電電流が最大の状態にあってこれ以上増加す
ることができない場合には、何等の指示を出すことなく
このサブルーチンＢを脱出する。

一方検出されたバックグランド濃度が適正値より高い値
を示す場合には、帯電器２５の帯電電流が基準値にある
かを判断８４されることにより、ここで帯電電流が基準
値にある場合には、さらに露光ランプ電流が設定可能な
範囲内で最大の状態にあるかが判断８５される。ここで
露光ランプ電流を一定量増加させることが可能な場合は
、露光ランプ電流をフロー８６において一段階増加させ
るが、もしすでに最大の状態にある場合には帯電器２５
の帯電電流が基準値にない場合と同様に帯電電流が設定
可能な範囲内で最小であるかが判断８７されることにな
る。

ここで帯Ｔｉ電流が最小でなく、一定量低下させること
が可能な場合には、さらにこの複写の直前の複写動作で
検出された画像濃度についての判定結果が判断８８され
ることになり、このときの画像濃度が低くなかった場合
に限って帯電電流はフロー８９において−ステップ下げ
られると共に、その他の場合は同等指示を出すことなく
このサブルーチンＢを脱出する。

以上のようにして中央制御回路２０により選択された制
御モードは出力回路２１を経て各種制御回路２２、例え
ば現像バイアス制御回路２２ａ１露光ランプ制御回路２
２ｂ１　トナー供給量制御回路２２ｃ及び帯電電流制御
回路２２ｄなどへ出力され、こら制御回路２２によって
現像電極８の現像バイアス電圧や、露光ランプ４の露光
電流、帯電器２５の帯電電流及びトナー供給装置９のト
ナー供給量が所定の制御モードに従って制御されるよう
になる。

〔発明の効果〕

この発明は以上詳述したように、感光体上に形成された
基準ターゲツト像の反射光より正反射成分を検出するよ
うに検出器を設けたことから、受光光量が多くなってＳ
／Ｎ比が向上すると共に、少ない発光量の発光ダイオー
ドが使用できるようになることから経済的である。

また基準ターゲツト像も小さくてよいことから、トナー
消費量の低減及び基準ターゲツト像より離脱したトナー
による機内の汚損が少なくできると共に、タイミングの
制御も容易かつ正確に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は複写機全体
の構成図、第２図は制御系のブロック図、第３図はドリ
フト補償回路の回路図、第４図（ａ）はゲイン調整回路
の回路図、第４図（ｂ）は同ブロック図、第５図はバイ
アス補正回路の回路図、第６図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ
）は制御モード選択動作を示すタイムチャートである。 ２は原稿台、３は基準ターゲット、６は感光体、１０は
検出器、１０ａは発光素子、１０ｂは受光素子、２２は
各種制御回路。 出願人　　富士ゼロックス株式会社 代理人　　弁理士　　米　原　正　章

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準ターゲット３を、複写時感光体６の一部に露光後こ
   れを現像して、得られたトナー像より画像濃度を検出し
   、この検出結果に従って各種制御回路２２を制御する複
   写機において、反射光を検出する検出器が実質的に正反
   射成分を検出するものであることを特徴とする電子複写
   機の画像濃度検出装置。