JPH02176678A - 画像濃度制御方法 - 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） 本発明は、画像濃度制御方法に関し、特に、複写機等の
画像形成装置によって得られる画像の濃度を一定に保持
するための制御方法に関する。

（従来の技術） 一般に、電子写真複写機等の画像形成装置にあっては、
表面に光導電性層を有する感光体に対して原稿光像の露
光照射により原稿画像に対応した静電潜像を形成し、こ
の潜像にトナーを静電吸着させることで可視像を得、こ
の可視像を紙などの転写材に静電転写することにより所
定の複写物を得るようになっている。

このような複写機においては、良好な画像品質を得るた
めの最も重要な要因のひとつとして、画像濃度を安定さ
せることが必要とされている。

そこで、画像濃度を安定させるための方法として次のよ
うな方法が知られている。

すなわち、第１番目の方法としては、感光体上に形成し
た黒画像から成る基準濃度パターン潜像に付着する現像
剤の付着量を光反射率によって検出し、この検出によっ
て得られる検出出力と基準濃度に対応する基準出力とを
比較してその比較結果に応じて現像装置内に供給するト
ナー量を制御する方法である。

また、第２番目の方法としては、感光体上に形成された
基準濃度パターン潜像の電位を検出し、この電位が予め
設定されている適正レベルとなるように帯電装置側での
帯電条件や露光装置側での発光条件および現像バイアス
条件を制御する方法である。

さらに、第３番目の方法としては、トナーとキャリアと
を組み合わせた２成分系の現像剤を用いる場合を対象と
するものであって、現像剤の流動性によりトナーとキャ
リアとの含有状態を検出してトナー濃度を制御する方法
である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような現像剤の濃度制御にあっては
、次のような不具合を発生する虞れがあった・ すなわち、画像からの光反射率により感光体上でのトナ
ーの付着量を検出する第１番目の方法においては、感光
体疲労による帯電電位の低下やチャージャの劣化等に起
因して感光体上での部分的な帯電むらが発生したり、あ
るいは基準濃度潜像パターンを形成するために用いられ
る光学系での汚れや劣化に起因して潜像形成工程での光
景むらが生じた場合には、それら種々の原因が加味され
ることで現像剤中のトナー濃度に対する含有条件を過補
正してしまうことがある。

つまり、例えば、帯電チャージャーの部分的な汚れで基
準濃度パターン潜像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、画像濃度が低い状態に
検出され、この結果によってｌ〜ルナ−給が行われるこ
とになる。従って、トナー濃度が通常よりも極端に高く
なることもあり、この場合には、トナーの飛散が起きた
り、あるいは、これとは逆の場合には、現像剤中のキャ
リアによる感光体の摺擦事故等の機械的ダメージを受け
かねない状況が生じることになる。

また、潜像電位を検出することで画像濃度を制御する第
２番目の方法においては、潜像電位を安＝４ 定させることが可能な反面、感光体が帯電疲労して劣化
しているような場合に、この疲労による帯電特性の低下
を帯電装置側の帯電条件によって補正すると、感光体側
での光感度が低下してしまうことがある。さらに、現像
バイアスによる画像濃度の制御を行うと、現像時での現
像ポテンシャルは適正に得られるものの、感光体」二で
の地肌汚れと画像濃度とが相反する関係で作用するため
に、結果として画像品質を良好に保つことができなくな
る。

また、上述した現像剤の流動性からトナーキャリアとの
含有状態を検出する第３番目の方法においては、例えば
、経時的に現像剤が劣化していくと、剤中に残存する現
像に寄与しない疲労トナの量が増加し、また、使用環境
によってトナーの帯電量で決まる帯電特性も変化してし
まうことから、画像品質が現像在中の濃度だけでは決定
できないことにな結果として、画像品質に直接影響を及
ぼす現像剤の濃度が一定化できず、さらには。

上述したように、トナーの帯電量も変化することで、安
定した画像を得にくくなる。

そこで、上述した各方法での不具合を解消するため、各
方法を組み合わせることが提案されている。

すなわち、その−例としては、第１番目の方法と第３番
目の方法とを組み合わせる方法であって、具体的には、
第１番目の方法により基準濃度パターン潜像に付着する
トナーからの光反射率によりえられる検出出力と基準出
力とを比較し、その日各結果に応じて、第２番目の方法
での検出出方比較するための基準値を制御させ、第１番
目の方法により得られた検出出力に応じて第２番目の方
法により検出した１ヘナ一濃度レベルを変えるようにし
ている（例えば、特開昭５４−１４１６４５号公報、特
開昭５７−１３６６６７号公報）。

この方法にあっては、特に、高速複写機等の場合に、第
１番目の方法による濃度検知が例えば、複写サイクルタ
イムの短縮化等の目的で随時行われないことがあるので
、このような場合の現濃度の管理を第３番目の方法によ
り実行することが可能となる点で有利ではあるが、単に
、第３番目の方法における不具合を第１番目の方法によ
って解消することが可能になるだけで、第１番目の方法
における不具合、つまり、帯電電位の低下や基準濃度パ
ターン潜像の形成にかかわる光学系での原因等に対する
対策が採られないままであるので、依然として、第１番
目の方法において生じる不具合は残されてしまう虞れが
ある。

このため、上述した第１番目から第３番目の方法を組み
合わせることも提案されている。

しかし、このような組み合わせによる濃度制御にあって
は、第１番目の方法における基準濃度パターン潜像の形
成に関する不具合そのものまでを解消するようにはなっ
ておらず、具体的には、単に、感光体上での画像形成用
としての潜像安定化を図るのみで、感光体上での非画像
部に形成される基準濃度パターン潜像が、感光体上での
画像部と光疲労の状態が違う場合に影響されることにつ
いての対策は採られておらず、結局のところ、前述した
組み合わせの場合と同様に、第１番目の方一 法での不具合がそのまま残されていることになる。

特に、基準濃度パターン潜像を、露光走査を用いないで
、例えば、帯電工程のみあるいは帯電工程とイレース工
程とによって形成するような場合には、画像領域におい
ては、露光装置側での変動分を含んだ結果に基づいた画
像濃度となる反面、基準濃度パターンは、露光装置を含
まないので、例えば、フレアが含まれていると、画像領
域と基準濃度パターンは、ずれを生じてしまい、画像濃
度の変動を招いてしまうことになる。

従って、この場合には、画像濃度の変動が大きくなるこ
とを見込んだ制御システムで対応しなければならず、制
御そのものが複雑になることがある。

さらに、現像剤の付着量を光反射率によって検出する第
１番目の方法の場合には、通常、非画像部に基準濃度パ
ターン潜像を形成するので、画像部と非画像部とが継目
によって分離されているようなベルトを感光体として用
いた場合、継目を境にして感光体側での光疲労程度が異
なると、基準パターン潜像の電位設定が一様とならない
ことから、第２番目の方法を適用するには、正確性を保
証することができなくなり、結果として画像濃度を適正
に行うことが難しくなる。また、このような場合におい
ても、チャージャーの部分的帯電ムラや感光体側での感
度ムラさらには、光学系での露光ムラ等が発生した場合
には、第１番目と第２番目の方法を用いる際の検出位置
の整合性を正確にすること、さらには、第１番目の方法
における基準濃度パターン潜像を直接制御すること等の
条件を満たさないと、より安定した信頼性の高い画像濃
度の制御を行うことは難しくな虞れがある。

そこで、本発明の目的は、上述した画像濃度制御装置に
おける問題に鑑み、現像剤の適正な濃度を設定でき、し
かも、この現像剤の濃度を適正化するにあたり、感光体
側での電位変動を一定化して現像剤の濃度設定を正確に
行える画像像度制御装置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、潜像坦持体上に、
予め設定されているパターンから成る基準濃度パターン
潜像を形成し、この潜像に付着する現像剤の量をその光
反射率から検出し、この反射率を基準濃度に相当する反
射率と比較することで現像装置側での現像剤の濃度を制
御する画像濃度制御方法において、 上記潜像坦持体に対する帯電状態を検出する電位センサ
を、上記基準濃度パターン潜像に付着した現像剤の量を
検出する光学的センサと上記潜像坦持体に対する同一円
周上を含む同一面側に配置し、上記基準濃度パターン潜
像における電位を上記電位センサにより検出し、同基準
濃度パターン潜像に設定されている電位に該当するまで
の間、同電位センサからの出力によって、上記潜像坦持
体に対する帯電条件を制御したうえで、現像剤による可
視像処理を行い、その可視像に対する光反射率の検出を
行うことを提案するものである。

（作　用） 本発明によれば、電位センサにより監視されることで潜
像坦持体上の基準濃度パターン潜像電位が所定の値に設
定され、この電位に対する現像剤の付着量を検出するこ
とで画像濃度の検出およびこの検出結果に応したトナー
の補給制御が正確に行える。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第５図において本発明実施例の詳細を
説明する。

第１図は本発明実施例による画像濃度制御方法に用いら
れる複写機の一例を示す全体構成図であり、本図に示さ
れている感光体１は、ベルトによって構成されている。

すなわち、上述した感光体１は、複数の駆動プリーＩＡ
に掛けまわされて図示矢印方向に移動できるようになっ
ており、まず、帯電装Ｗ２によって、−様帯電された後
に露光装置３により原稿画像の露光走査を行われて潜像
を形成される。

上述した露光装置３は、透明な原稿載置台３Ａの下側に
設けられた白黒一対のパターンから成り、所定の反射率
を有する基準濃度パターン４と原稿載置台３Ａｌの原稿
とを光源により照明してその反＝１１− 射光をミラーおよびレンズを含む光学系を介して感光体
１に露光して潜像を形成する。基準濃度パターン４は、
原稿載置台３Ａの原稿載置領域外に設けてあり、例えば
、白部の濃度が０．０４の白色バタンで、黒部の濃度が
０．８０の中間調パターン濃度のものとされている。本
実施例においては、このパターン４が得られる潜像を基
準濃度パターン潜像とよび、中間調パターン濃度に対応
する潜像電位が所定の電位になるまで帯電装置２の帯電
条件を変えることで得られるようになっている。

感光体１は、露光後、イレーザ５によって、潜像形成領
域以外が除電され、かつ、基準濃度バタン潜像が複写機
のメインスイッチをオンしたときから所定回数の複写サ
イクル以外の時、または、所定電位に達していない場合
に消去される。

そして、感光体１は、イレーザ５による除電後に、現像
装置６により例えば、黒色トナーによって可視像処理さ
れる。感光体１上で可視像化された基準濃度パターンの
濃度がフォトセンサ７により検出されるとともに、基準
濃度パターン以外の原稿画像は給紙装置８から搬送され
てきた転写紙９に転写され、クリーニング装置１０によ
って残留トナーが清掃されて次の複写に備える。上述し
た現像装置６は、現像容器内に例えば、黒トナーとキャ
リアとよりなる２成分系の現像剤を収容しており、現像
ローラによって感光体１に対して現像剤を供給し、そし
て補給ローラによってトナー収容部から現像容器へトナ
ーを供給するようになっている。

一方、上述した複写機には、感光体上の画像濃度を検出
するための構造が備えられており、まず、感光体１の移
動方向におけるイレーザ５の前方には、感光体上での潜
像電位を検出する電位センサ１２が感光体１の露光面側
に配置されている。

また、このセンサ１２とは別に、現像装置６内での現像
剤の濃度を検出するためのセンサとして、上述したフォ
トセンサ７が、電位センサ１２と同様に、感光体１の露
光面側に配置されている。

上述した各センサは、第２図に示す制御部１３に対し、
Ｉ１０部を介して接続されている。

すなわち、この制御部１３は、複写機本体側の制御部に
含まれて演算制御を行うマイクロコンピュータ（以下、
ＣＰＵという）によって構成されており、入出力装置で
あるＩ１０部の入力ポートには、上述した各センサが、
そして出力ポートには、現像装置６内の補給ローラ駆動
部６Ａおよび、帯電装置２の駆動部２Ａがそれぞれ接続
されている。

本実施例は以上のような構成であるから、その動作は、
第３図に示すフローチャートに基づいて行われる。

すなわち、複写機本体側での操作部においてメインスイ
ッチがオンされた直後であるかを判別しく５ＴＩ）する
。そして、始動直後であれば、フォトセンサ（図では、
Ｐセンサと称する）７の機能チエツクが終了しているか
を判断する処理に移行する（Ｓｒ２）。上述したステッ
プＳＴＩにおいて始動直後にない場合には、複写可能か
を判別しく５Ｔ３）、複写不能な場合には、複写準備を
行って再度、複写可能かを判断する（Ｓｒ１）。また、
上述したステップＳＴ３において複写が可能と判断され
た場合には、複写待機状態を設定し、複写開始スイッチ
が作動されたかを判断したうえで、複写動作に移行し、
複写回数を示すカウンタの値を更新し、設定回数に達し
たかを判断したうえで、後述する画像濃度検出処理に移
行できる回数かどうかを判別する（ＳＴ５〜５ｒｌｏ）
。

一方、ステップＳＴ２において、Ｐセンサ７の機能チエ
ツクが終了していない場合には、Ｐセンサのチエツク準
備を行い、メインモータおよび感光体駆動用のモータを
作動させる（ＳＴＩＩ、５Ｔ１２）。

そして、感光体１が移動を開始すると、基準濃度パター
ン潜像（図では、基準パターン潜像と表現する）を形成
するための所定電圧によって、帯電装置２による帯電を
行われるのをうけて、露光装置３が走査しく５Ｔ１３）
、この工程にあわせてクリニング装置１０が始動する（
ＳＴ１４）。また、この時、感光体１の表面電位を検出
する電位センサ１２が作動を開始するとともに、イレー
ザ５も作動できる状態とされ、これによって、感光体１
上に形成された基準濃度パターン潜像の電位が検出され
るとともに、この潜像以外の領域が除電される（ＳＴ１
５）。

そして、上述したステップ５Ｔ１５における電位センサ
１２による感光体１上での基準濃度パターン潜像電位が
所定電位にあるかを判別しく５Ｔ１６）、所定電位にな
い場合には、イレーザ５の点灯により電荷を消去して、
所謂、帯電電位をなくした後、帯電装置２側でのグリッ
ド電圧を変更して再度、基準濃度パターン潜像の電位を
判別する処理に移行する（ＳＴ１７）。

一方、ステップ５Ｔ１５において感光体１上での基準濃
度パターン潜像の電位が所定電位にある場合には、帯電
装置２におけるグリッド電圧が固定され、次いで、現像
装置側が駆動され、現像バイアスを印加することで、基
準濃度パターン潜像への現像剤の供給が行われる（ＳＴ
１８）。

そして、フォトセンサ７による基準濃度パターンの濃度
を、白部と黒部、換言すれば現像剤の非付着部と付着部
とからの光反射率によって得られる出力Ｖ　ｓ　Ｇおよ
びｖｓＰとして制御部１３に入力し、この出力データを
１６回取り込む（ＳＴ１９）。そして、１に の出力データの読み込みが終了したかを判別しく５Ｔ２
０）、取り込んだＰセンサ７からの出力データの平均値
を算出しく５Ｔ２１）、上述した基準濃度パターン内で
の現像剤の非付着部と付着部との間での比をとる（Ｓｒ
２２）。この比は、基準濃度パターンにおける濃度の濃
淡状態を判別するために求められ、その比が、１／８以
上であれば基準濃度よりも淡いと判断し、トナーの補給
が必要であるとする。

従って、この比を上述した基準濃度に対する数値との大
小関係を比較しく５Ｔ２３）、上述した基準濃度に対応
する数値よりも大きい場合には、現像装置６内における
補給ローラを駆動すべく、その駆動部６Ａに駆動指令を
出力して所定量のトナーを補給する（Ｓｒ２４）。一方
、ステップ５Ｔ２３において上述した数値よりも小さい
場合には、適正な濃度が得られているとして複写状態を
設定する処理に移行する。

本実施例によれば、基準濃度パターン潜像を形成するに
あたり、感光体での潜像電位を検出するために設けであ
る電位センサによって、基準濃度パターン潜像に対する
潜像電位をも検出しているので、現像装置内での現像剤
の濃度制御と感光体上での潜像電位の変動に対する矯正
制御とを組み合わせることで、不釣合な濃度制御を起こ
すことなく、適正な濃度を設定することが可能となる。

ところで、上述した現像装置内での現像剤の濃度制御に
おいては、フォトセンサによる感光体上の潜像に付着し
ている現像剤の量を検出するほかに、現像装置内に収容
されている現像在中の１−すの含有度を現像剤の流動性
によって検出することで判別することがある。

そこで、第４図には、上述した現像装置内で現像剤の流
動センサを用いた場合の現像剤の濃度を制御する場合が
示されている。

すなわち、第４図に示した構成においては、第１図に示
した現像装置６内における現像ローラへの現像剤の供給
路中に、内部を現像剤が通過する流動センサ１４が配置
されており、この流動センサ１４は、第２図に示したと
同様な制御部１３に接続されている。さらに、この場合
における基準濃度パターン潜像は、露光装Ｒ３を用いず
に形成している。従って、原稿載置台３Ａの原稿載置領
域以外の基準濃度パターン４は使用しない。

このような構成において、その作動は第５図に示すフロ
ーチャートに基づいて行われる。

第５図に示すフローチャー１−は、ステップ５ＴＩＯを
除いでステップＳＴＩ〜５Ｔ１２および５Ｔ１７〜５Ｔ
２２までの処理は同様である。

上述したステップ５Ｔ１３において、基準濃度バタン潜
像を作成するために、所定電圧によって、帯電装置４に
よる帯電を行い、この帯電工程にあわせて、クリーニン
グ装置１０が始動する（ＳＴ１４）。

また、この時、感光体１の表面電位を検出する電位セン
サ１２が作動を開始するとともに、イレサ５も作動でき
る状態とされ、これによって、感光体１条に形成された
基準濃度パターン潜像の電位が検出されるとともに、こ
の潜像以外の領域が除電される（ＳＴ１５）。

そして、上述したステップ５Ｔ１５における電位センサ
１２による感光体１上での基準濃度パターン潜像電位が
所定電位にあるかを判別しく５Ｔ１６）、所定電位にな
い場合には、イレーザ５の点灯により、電位を消去した
後、帯電装置２側でのグリッド電圧を変更して再度、基
準濃度パターン潜像の電位を判別する処理に移行する（
ＳＴ１７）。

一方、ステップ５Ｔ１５において、感光体１上での基準
濃度パターン潜像・の電位が所定電位にある場合には、
帯電装置２側でのグリッド電圧を固定し、イレーザ５が
ＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮの状態で動作する。

このような処理を実行されることで、一定幅の基準濃度
パターン潜像が得られる。

次いで、現像装置側が駆動され、現像バイアスを印加す
ることで、基準濃度パターン潜像への現像剤の供給が行
われる。

ステップ５Ｔ２２において得られた比が、基準濃度に対
する濃淡の境界値を上述した基準値の一部を切り捨てた
新しい値である０、１として、その値に対する大ホ関係
を判別しく５Ｔ２５）、この値より大きくて、基準濃度
パターンの画像濃度が基準濃度よりも濃厚とされた場合
には、流動センサ（図では、Ｆセンサという）１４に設
定されている濃度判断のための基準値、すなわち、基準
電圧レベルを１ステップ下げて、所謂、濃度判断基準を
ゆるめた状態を設定する（ＳＴ２６）。

一方、上述した値（０，１）よりも大きい場合、換言す
れば、基準濃度パターンの画像濃度が基準濃度よりも淡
いとされた場合には、さらに、その比が、新たに設定し
た値である０、１５よりも大きいか小さいかを判別し、
換言すれば、許容範囲内にあるかどうかを判別しく５Ｔ
２７）、許容範囲外であれば、流動センサ（Ｆセンサ）
１４における基準電圧レベルを１ステップ上げて、現像
剤中のトナーの含有率を高めるように補給ローラの駆動
時間を制御する（ＳＴ２８）。そして、このような流動
センサにおける現像剤の濃度制御は、複写回数が例えば
、５００回に達した時点で、フォトセンサからの出力に
基づいて行われ、このため、第５図に示したフローチャ
ートにおいて複写回数を判別するためのステップ５Ｔ１
００が設定されている。

本実施例によれば、フォトセンサによる画像濃度を検出
するための基準濃度パターン潜像の形成が困難な場合、
例えば、高速複写を行うために、画像間の間隔があまり
とれないような場合、これによって、頻繁な基準濃度パ
ターン潜像の形成が行えなくとも、流動センサによる現
像剤の濃度制御が可能となり、流動センサ側での現像剤
の濃度検出によって正確な濃度の制御が行え、これによ
って、高速複写ができ、さらには、継目がある感光体を
使用した場合においても、継目を境にした潜像坦持部に
対する−様な画像濃度の制御が可能となることから特に
有効となる。この場合の理由は、フォトセンサによる画
像濃度の検出として、感光体側の疲労の影響を受けやす
いことがあり、このために、継目がある感光体ならば、
画像位置が決められるので、フォトセンサ位置のも常に
同じ位置に作像することができる。従って、複写形態に
よる感光体の影響を受けないので、フォ１−センサパタ
ーン潜像は安定して作像することができることになるの
で、流動センサに対するフォトセンサからの出力に基づ
いた画像濃度の制御は、極めて有利となる。

（効　果） 以上、本発明によれば、潜像坦持体上に形成される基準
濃度パターン潜像とフォトセンサを同一円周上を含む同
一面側に配置し、潜像電位を電位センサによって検出し
ながら、その電位が所定の値に設定された時点で、基準
濃度パターン潜像に対する現像剤の供給を行うようにし
たので、基準濃度パターンを用いた画像濃度の制御を、
その制御のための感光体側での電位変動を一定化して行
えるので、トナーの飛散やキャリアの飛散等による機内
汚れ等の機械的ダメージを起こさずに、正確な基準濃度
パターンが得られることによる、安定した画像濃度の制
御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を適用される複写機の全体構成を
示す模型図、第２図は本発明実施例を説明するためのブ
ロック図、第３図は第２図に示したブロック図の作用を
説明するためのフローチャ−ト、第４図は本発明実施例
の変形例を説明するための第２図相当のブロック図、第
５図は第４図に示したブロック図の作用を説明するため
の第３図相当のフローチャートである。 １・・・感光体、２・・・帯電装置、４・・・基準濃度
パターン、６・・・現像装置、７・・・光学的センサで
あるフォトセンサ、１２・・・電位センサ、１３・・・
制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、潜像坦持体上に、予め設定されているパターンから
   成る基準濃度パターン潜像を形成し、この潜像に付着す
   る現像剤の量をその光反射率から検出し、この反射率を
   基準濃度に相当する反射率と比較することで現像装置側
   での現像剤の濃度を制御する画像濃度制御方法において
   、 上記潜像坦持体に対する帯電状態を検出する電位センサ
   を、上記基準濃度パターン潜像に付着した現像剤の量を
   検出する光学的センサと上記潜像坦持体に対する同一面
   側に配置し、上記基準濃度パターン潜像における電位を
   上記電位センサにより検出し、同基準濃度パターン潜像
   に設定されている電位に該当するまでの間、同電位セン
   サからの出力によって、上記潜像坦持体に対する帯電条
   件を制御したうえで、現像剤による可視像処理を行い、
   その可視像に対する光反射率の検出を行うことを特徴と
   する画像濃度制御方法。 ２、潜像坦持体上に、予め設定されているパターンから
   成る基準濃度パターン潜像を形成し、この潜像に付着す
   る現像剤の量をその光反射率から検出し、この反射率を
   基準濃度に相当する反射率と比較することで現像装置側
   での現像剤の濃度を制御する画像濃度制御方法において
   、 上記潜像坦持体に対する帯電状態を検出する電位センサ
   を、上記基準濃度パターン潜像に付着した現像剤の量を
   検出する光学的センサと上記潜像坦持体に対する同一円
   周上に配置し、上記基準濃度パターン潜像における電位
   を上記電位センサにより検出し、同基準濃度パターン潜
   像に設定されている電位に該当するまでの間、同電位セ
   ンサからの出力によって、上記潜像坦持体に対する帯電
   条件を制御したうえで、現像剤による可視像処理を行い
   、その可視像に対する光反射率の検出を行うことを特徴
   とする画像濃度制御方法。