JPH02262682A - 複写機等における画像濃度制御方法 - 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、複写機等における画像濃度制御方法に関する
。

従来の技術 一般に、電子写真方式をとる複写機やプリンタ等にあっ
て、トナーとキャリアとからなる２成分系現像剤を用い
る場合、画像濃度が一定なる高コピー品質を得るため、
トナー補給を制御して画像濃度を一定化させるようにし
ている。

このため、例えば感光体上における現像後の基準濃度パ
ターンの画像濃度を光学的センサにより光学的に検出し
、検出結果を現像装置のトナー補給部にフィードバック
させて画像濃度が一定となるようにトナー補給を制御す
るＰセンサ（パターンセンサ）方式がある。これによれ
ば、画像濃度の直接的な検出であり、かつ、検出回路等
が簡単で済む。

一方、現像装置内において、現像剤濃度＝トナー濃度な
る２成分系現像剤の混合比を、いわゆるＦセンサを用い
て、現像剤の透磁率又は誘電率の変化あるいは流動度の
変化として検出し、トナー濃度が適正なる基準値以下と
なったら、トナー補給させるようにしたＦセンサ方式も
ある。

さらに、例えば特開昭５７−１３６６６７号公報に示さ
れるように、基本的にはＦセンサ方式によりトナー濃度
を検知しトナー補給を制御するが、現像後の画像濃度を
Ｐセンサにより検知し画像濃度に応じてＦセンサによる
トナー濃度検知レベルを自動的に可変させることにより
、経時的に徐々に補正するようにしたものがある。

発明が解決しようとする課題 ところが、第２のＦセンサ方式の場合、感光体上で実際
に現像された画像の濃度を直接検出していないため、現
像剤濃度を一定に保っても、現像剤の経時的劣化により
、実際の画像濃度は徐々に上昇してしまうことになる。

この場合、Ｆセンサによるトナー濃度検知レベル（基準
値）を手動により切換えればよいが、面倒であり、かつ
、必ずしも適正とはならない。

また、第３の特開昭５７−１３６６６７号公報方式の場
合、このようにＦセンサによるトナー濃度検知レベルを
補正しても、いずれは現像剤の劣化・寿命により画像濃
度を維持し得なくなる。このような現像剤寿命に関して
は、コピー枚数や使用時間等に基づき判断して現像剤交
換を行っているに過ぎず、必ずしも適正な時期での交換
とはならないものである。

これらの点を考慮すると、画像濃度を直接的に検出する
第１のＰセンサ方式が好ましいと考えられる。しかし、
このＰセンサ方式の場合、現像剤の物性（トナーの帯電
能力）の変化により、現像剤自体の剤濃度変化が大きい
が、この点が考慮されないものである。よって、剤濃度
が高い場合には、コピー画像に地汚れを生ずるとか、機
内でトナーが飛散するといった問題が生ずる。逆に、剤
濃度が低くなった場合には、現像剤中のキャリアがコピ
ー上に付着するといった問題が生ずる。何れにしても、
画像品質が劣化してしまう。

課題を解決するための手段 静電潜像担持体上に基準濃度パターン用の静電潜像を形
成し、この静電潜像をトナーを含む２成分系現像剤を用
いた現像手段により現像して基準濃度パターンを形成し
、この基準濃度パターンの画像濃度を光学的センサによ
り検出し、検出された画像濃度信号に応じて前記現像手
段の２成分系現像剤中へのトナー補給を制御するように
した複写機等における画像濃度制御方法において、前記
現像手段の２成分系現像剤中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を設け、この現
像剤濃度センサにより常に透磁率変化を検出し、この検
出値が予め設定された規定値以上又は規定値以下になっ
た時に、前記光学的センサにより検出された画像濃度信
号に応じたトナー補給の制御から、この現像剤濃度セン
サにより検出された透磁率検出信号に応じたトナー補給
の制御に切換えて、トナー濃度を制御するようにした。

作用 基本的には、静電潜像担持体上の基準濃度パターンの画
像濃度を光学的センサにより直接的に検出してトナー補
給を制御し、画像濃度を一定状態に制御する。このよう
な制御に並行して、現像剤濃度センサにより現像手段の
２成分系現像剤中のトナー濃度に応じて変化する透磁率
変化を常に検出する。そして、この透磁率変化の検出値
が予め設定された規定値以上又は規定値以下になった時
には、光学的センサにより検出された画像濃度信号に応
じたトナー補給の制御から、この現像剤濃度センサによ
り検出された透磁率検出信号に応じたトナー補給の制御
に切換えて、トナー濃度が制御される。即ち、トナー濃
度がある一定値以上に高くなった場合や低くなった場合
には、このようなトナー補給制御に切換えることにより
、現像剤濃度がある範囲内に抑え込まれることになり、
地汚れやキャリア付着といった悪さが防止される。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例は、原稿移動型複写機に適用したもので、その
概略構成を第６図により説明する。まず、静電潜像担持
体となり矢印方向に回転するドラム状の感光体１が設け
られいる。この感光体１の周囲には、電子写真プロセス
に従い、帯電器２、画像露光系３、現像手段としての現
像装置４、転写効率を向上させるための転写前光除電器
５、転写器６、転写紙剥離用のＡＣコロナ除電器７、ク
リーニング装ｆ１２８が順に設けられている。また、転
写器６による転写位置に対して転写紙（図示せず）を所
定のタイミングで搬送させるレジストローラ９や、転写
・剥離後の転写紙を定着装置等へ搬送させる搬送ベルト
１０も設けられている。

ここに、感光体１表面を一様帯電させる前記帯電器２に
は、高圧電源１１が接続され、感光体ｌへの印加電圧は
同じく帯電器２に組付けられたグリッド及びバリスタ１
２によって一定電圧となるように制御される。

また、画像露光系３にあっては、感光体１に対向させた
コンタクトガラス１３上を全面的に白色とした原稿搬送
ローラ１４により原稿１５を搬送させながら、蛍光灯１
６による露光光源でスリット露光し、原稿搬送ローラ１
４位置での原稿１５からの反射光をセルフォックレンズ
アレイ１７なる結像レンズによって感光体１上に結像さ
せて静電潜像を形成するものである。ここに、前記原稿
搬送ローラ１４は白色であり、原稿１５がない状態では
、帯電済みの感光体１上の不要な電荷を除去するための
電荷除去手段として機能し、基準濃度パターン用の静電
潜像形成に関与する。

現像装置４は、トナーを含む２成分系現像剤を用いて感
光体１上の静電潜像を現像して可視化するもので、現像
容器１８と、感光体ｌに近接対向して矢印方向に回転す
る磁石内蔵の現像ローラ１９と、現像容器１８内にトナ
ーを補給するためのトナータンク２０及びトナー補給口
２１と、補給されたトナーを現像容器１８内で撹拌し現
像ローラ１９側に移送させる撹拌部材２２と、セパレー
タ２３と、トナー層厚規制部材２４等からなる。

現像ローラ１９には一般に現像バイアス電源と称される
高圧電源２５が接続されている。

また、クリーニング装置８は、弾性ゴムポリ°ウレタン
ブレード２６と、感光体ｌからクリーニング除去された
トナーを機外回収容器に移送させるスパイラル２７等か
らなる。

さらに、クリーニング装置８前段位置（即ち、現像・転
写後の位置）にて、前記感光体ｌに対向させて光学的セ
ンサとなる反射型フォトセンサ（以下、パターンセンサ
と称する）２８が設けられている。即ち、パターンセン
サ２８は発光側ＬＥＤと受光側フォトトランジスタとか
らなり、感光体ｌ上に形成された現像後の基準濃度パタ
ーンの画像濃度を光学的に検出し電気信号に変換して出
力するものである。

また、前記現像装置４においては、現像容器１８の２成
分系現像剤中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となる透磁率トナーセンサ、例
えばＴＤＫ株式会社製のＴＳ−ＡＮＡ　（以下、ＴＳセ
ンサと称する）２９が設けられている。

このような構成において、まず、基準濃度パターンにつ
いて説明する。第８図は、第７図に示すような基準濃度
パターン像３０と原稿画像３１とが感光体１上に作像さ
れる様子（位置関係）を、平面的に広げて判りやすくし
たものである。なお、基準濃度パターン像３０は、約２
０ｎｗｅ四方の大きさであって、感光体１の帯電後、原
稿搬送ローラ１４からの反射光の光路を遮断するシャッ
タ（図示せず）を部分的にオン／オフさせることにより
、その静電潜像を作成し、これを現像することにより形
成されたものである。

パターンセンサ２８はこのような基準濃度パターン像３
０の画像濃度を、感光体１の地肌濃度との対比で検出す
る。まず、パターンセンサ２８の発光側ＬＥＤを、基準
濃度パターン像３ｏがこのパターンセンサ２８位置を通
過する約２０Ｍ手前の位置（タイミング）からオンさせ
る。これにより、感光体ｌの地肌部、つまり帯電器２に
よって帯電された電荷を、蛍光灯１６により照明された
原稿搬送ローラ１４からの反射光によって消去されて現
像してもトナーの載らない部分の電圧と、現像された基
準濃度パターン像３０の電圧とが、感光体１の移動によ
ってパターンセンサ２８の受光側に発生する。

このパターンセンサ２８の受光側に発生する電圧を縦軸
にとり、時間を横軸にとると、第９図に示すような特性
となる。図中、電圧Ｖｓｇは感光体地肌電圧、電圧Ｖｓ
ｐは基準濃度パターン像電圧を示す。これらの電圧Ｖｓ
ｇ、　Ｖｓｐを各々区別し、データとして読込む方法は
、次のように行われる。

まずパターンセンサ２８のＬＥＤがオンした瞬間から一
定間隔でパターンセンサ２８の出力電圧を連続してＬＥ
Ｄがオフするまで読込み、読込んだ電圧がある一定値Ｖ
ｃｈよりも下になった時、これを電圧Ｖｓｇから電圧Ｖ
ｓｐへの変化点と認識し、変化する前のデータ数個を平
均化して電圧Ｖｓｇとし、変化点後のデータ数個を平均
化して電圧Ｖｓｐとする方法である。

そして、パターンセンサ２８方式によるトナー補給制御
、即ち、現像容器１８中へのトナーの補給は、これらの
電圧Ｖ　ｓｇ、　Ｖ　ｓｐのデータに基づいて行われる
。例えば、電圧Ｖｓｇの１５％よりも電圧Ｖｓｐのほう
が高ければ作像したパターン像が薄いと判断し、現像容
器１８中へトナーを補給させるが、逆に低ければ作像し
たパターン像が濃いと判断しトナー補給を禁止すること
になる。

しかして、このようなパターンセンサ方式のみによるト
ナー補給制御にて、ランニングコピーテストを行った結
果を、本実施例に対する比較例として説明する。このテ
ストは、２０℃６５％ＲＨ。

１０℃２０％ＲＨ，３０℃９０％ＲＨなる各々の温度・
湿度環境で、２０℃６５％ＲＨ→１０℃２０％ＲＨ→３
０℃９０％ＲＨの順にＡ２サイズで１０００枚ずつのラ
ンニングコピーを行った谷のであり、その結果を第１０
図に示す。まず、２０’Ｃ６５％ＲＨの環境下ではコピ
ー品質上、コピー画像濃度（ベタ部）及び地肌汚れ（か
ぶり）はともに良好であった。次のｌＯ℃２０％ＲＨな
る環境下では、地肌汚れが徐々に悪化し、現像装［４周
辺にトナー飛散が認められたものである。その後、３０
℃９０％ＲＨなる高温環境下では、その初期時には異常
が認められなかったものの、徐々に現像剤中のキャリア
（鉄粉球状約８０μ径）がコピー上に付着することが確
認され、キャリア付着周辺に画像の欠落が発生したもの
である。

この後、上記と同一サイクルで各々１５００枚ずつのラ
ンニングコピーテストを行い、安定領域でコピーを観察
したところ、程度の差はあれ、はぼ上記の場合と同様の
結果となったものである。

この時の現像剤濃度−トナー帯電量の関係を第１１図に
示し、現像剤濃度−画像濃度（ベタ部）の関係を第１２
図に示す。

これらの第１０図ないし第１２図に示した結果を総合す
ると１次のようなことがいえる。まず、低湿環境条件で
は、現像剤のトナー濃度が高くなっており、逆に、高温
環境条件ではトナー濃度が低くなっている。そして、現
像剤濃度とトナー帯電量Ｑ／Ｍの関係をとると、安定制
御レベルは、このトナー帯電量Ｑ／Ｍによることが判る
。即ち、現像剤濃度が高い時には、補給したトナーが高
濃度現像剤のためにキャリア表面がトナーで充填された
状態にあり、低Ｑ／Ｍで低帯電のトナー量が多くなるた
めに、地肌汚れが発生しやすくなる。

一方、現像剤濃度が低い時には、キャリア表面自体が高
Ｑ／Ｍとなり、原稿パターンのエツジ部の逆電界による
キャリアが付着しやすくなってしまうものである。

このような現象は、パターンセンサ方式のみでは抑制で
きないので、本実施例にあっては、ＴＳセンサ２９も活
用し、現像剤濃度をある範囲内に抑え込むようにしたも
のである。即ち、通常は、上記の如くパターンセンサ２
８の検出出力に応じてトナー補給を制御するが、同時に
、ＴＳセンサ２９によって現像容器１８の２成分系現像
剤中のトナー濃度に応じた透磁率変化を常に検出し、こ
のＴＳセンサ２９による検出値が予め設定された規定値
以上又は規定値以下になった時には、パターンセンサ方
式によるトナー補給の制御から、このＴＳセンサ２９に
より検出された透磁率検出信号に応じたトナー補給の制
御に切換えて、トナー濃度を制御しようとするものであ
る。

まず、第１図に現像剤濃度とＴＳセンサ２９の出力電圧
との関係を示す。ＴＳセンサ２９は現像装置４中におい
て第６図に示すような位置に設置される。このような特
性において現像剤濃度のリミッタ機能を、低濃度側で３
．３Ｖ（現像剤濃度２ｗｔ％に相当）に設定し、高濃度
側で１．７５Ｖ（現像剤濃度４，６ｗｔ％に相当）に設
定するものである。ちなみに、現像剤濃度と地肌汚れ（
かぶり）との間には第２図に示すような関係があり、現
像剤濃度４，６ｗｔ％程度を許容レベルとするため、こ
の値を上記の上限値とするものである。また、現像剤濃
度とキャリア付着との間には第３図に示すような関係が
あり、現像剤濃度２ｗｔ％以下では悪いため、この値を
上記の下限値とするものである。

そこで、このような現像剤濃度についての上限値及び下
限値設定の下、ＴＳセンサ２９による検出信号が、１．
７５Ｖ以上であって３．３Ｖ以下であれば、パターンセ
ンサ２８によりトナー補給を制御させ、ＴＳセンサ２９
による検出信号が、１．７５Ｖ以下又は３．３Ｖ以上と
なった場合には、このＴＳセンサ２８によりトナー補給
を制御し、現像剤濃度が２〜４．６ｗｔ％の範囲内に復
帰するように制御する。

なお、パターンセンサ２８用の基準濃度パターン作成は
、トナー付着量−パターンセンサ出力電圧特性を示す第
４図からも判るように、直線部でトナー付着量が０．３
〜０．４ｍｇ／ａｄの領域でパターン形成しており、実
コピー条件の作像ポテンシャル（電位）より低ポテンシ
ヤルである。

このようなパターンセンサ制御方式に、現像剤濃度にリ
ミッタ機能を持たせるＴＳセンサ方式を併用して、比較
例と同様にランニングコピーテストを行った結果を第５
図に示す。この結果によれば、現像剤濃度のリミッタ機
能及びキャリア付着、地肌汚れの点は、何れも良化した
ものである。なお、コピー画像濃度は高湿時に比べ若干
変化したが、十分、実用に耐え得るものとなったもので
ある。

なお、本実施例では、現像剤濃度でみた場合の現像剤濃
度値に上限値及び下限値をともに設定して制御するよう
にしたが、現像剤の特性によっては、上限値又は下限値
の片側のみのリミッタとしてもよい。

発明の効果 本発明は、上述したように、基本的には、静電潜像担持
体上の基準濃度パターンの画像濃度を光学的センサによ
り直接的に検出してトナー補給を制御し、画像濃度を一
定状態に制御するが、このような制御に並行して、現像
剤濃度センサにより現像手段の２成分系現像剤中のトナ
ー濃度に応じて変化する透磁率変化を常に検出し、この
検出値が予め設定された規定値以上又は規定値以下にな
った時には、光学的センサにより検出された画像濃度信
号に応じたトナー補給の制御から、この現像剤濃度セン
サにより検出された透磁率検出信号に応じたトナー補給
の制御に切換えて、トナー濃度を制御するようにしたの
で、トナー濃度がある一定値以上に高くなった場合や低
くなった場合には、このようなトナー補給制御に切換え
ることにより、現像剤濃度をある範囲内に抑え込むこと
ができ、地汚れやキャリア付着といった悪さを防止して
、画像品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は現像剤
濃度−ＴＳセンサ出力電圧特性図、第２図は現像剤濃度
−地肌汚れ関係を示す特性図、第３図は現像剤濃度−キ
ャリア付着関係を示す特性図、第４図はトナー付着量−
パターンセンサ出力電圧特性図、第５図はランニングコ
ピーテスト結果を示す特性図、第６図は複写機の概略構
成を示す正面図、第７図は感光体の斜視図、第８図はそ
の展開平面図、第９図はパターンセンサ出力特性図、第
１０［ｆｉは比較例によるランニングコピーテスト結果
を示す特性図、第１１図は現像剤濃度−トナー帯電量の
関係を示す特性図、第１２図は現像剤濃度−画像濃度の
関係を示す特性図である。 ｌ・・・静電潜像担持体、４・・・現像手段、２８・・
・光学的センサ、２９・・・現像剤濃度センサ、３ｏ・
・・基準濃度パターン 出　願　人　　　株式会社　　　リ　コ代 理 人 相 木 １餌 １屏 上囚斗）物６刊楊−国 胃￥殻層（ね〈））１）〜噌 ａｌ：←　　　　　　　　　　→Ｖ！ニーｉ−′ｙ、硝
−）呻へｈ６市Ｒ軒虫 ＬヒυＯＮ しヒＬＩＵ）−ヒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静電潜像担持体上に基準濃度パターン用の静電潜像を形
   成し、この静電潜像をトナーを含む２成分系現像剤を用
   いた現像手段により現像して基準濃度パターンを形成し
   、この基準濃度パターンの画像濃度を光学的センサによ
   り検出し、検出された画像濃度信号に応じて前記現像手
   段の２成分系現像剤中へのトナー補給を制御するように
   した複写機等における画像濃度制御方法において、前記
   現像手段の２成分系現像剤中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を設け、この現
   像剤濃度センサにより常に透磁率変化を検出し、この検
   出値が予め設定された規定値以上又は規定値以下になっ
   た時に、前記光学的センサにより検出された画像濃度信
   号に応じたトナー補給の制御から、この現像剤濃度セン
   サにより検出された透磁率検出信号に応じたトナー補給
   の制御に切換えて、トナー濃度を制御するようにしたこ
   とを特徴とする複写機等における画像濃度制御方法。