JPH0297973A - 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、トナーとキャリアとからなる二成分系の現像
剤を使用した画像形成装置の画像濃度制御方法に関する
ものである。

（従来の技術及びその課題） 一般に、トナーとキャリアとからなる二成分系の現像剤
を使用する画像形成装置では、適正濃度の画像を得るた
めには、キャリアに対するトナーの混合比（以下、「ト
ナー濃度」という）を種々の条件に応じて制御する必要
がある。

そのため、従来、磁気センサで現像剤の透磁率変化を測
定し、その結果をもとに現像剤に１−ナーを補給して、
現像剤のトナー濃度を一定に維持する方式（以下、ｒＡ
ＴＤｃ方式」という）と、静電潜像担体の表面に基準潜
像を形成し、これを現像した基準パターンの画像濃度を
測定し、その結果をもとに作成される画像の濃度を一定
に維持すべく現像剤にトナーを補給する方式（以下、Ｆ
ＡＩＤＣ方式」）が知られている。

しかし、ＡＴＤＣ方式ではトナー濃度こそ一定に維持さ
れるものの、環境変化や現像条件を考慮した濃度制御が
できないという欠点がある。特に、環境条件の中で湿度
がトナーの帯電量に及ぼす影響は大きく、同一の画像形
成装置を高湿度条件と低湿度条件においたときとでは著
しく画像濃度が異なり、このような状況に応じた濃度制
御は不可能である。

一方、ＡＩＤＣ方式では、実際に作成された画像からト
ナー濃度の高低が判定されるため、ＡＴＤＣ方式に比べ
て環境条件を考慮した濃度制御が行われるという利点が
あるが、すべての条件変化がトナー補給量にフィードバ
ックされるので、異常にトナー濃度が高くなることがあ
る。このため、低湿度下で高トナー濃度状態に設定され
たまま停止した複写機を高湿度下で再スタートすると、
複写画像上にカブリや斑点を生じたり、複写機内にトナ
ーがこぼれて機内や転写材を汚染する事態を招（という
欠点がある。

このように、ＡＴＤＣ方式ではトナー濃度は一定に維持
される反面、環境を考慮した濃度制御ができず、ＡＴＤ
Ｃ方式では環境に応じた濃度制御は可能である反面、ト
ナー濃度が変動する。

すなわち、これら両方式は相互に補完し合う関係にある
。

したがって、前記二つの方式を共に採用し、ＡＴＤＣ方
式により現像剤のトナー濃度を一定に維持するとともに
、ＡＴＤＣ方式で測定された画像濃度をもとに環境、殊
に湿度に応じて現像条件を変えるようにすれば、作成さ
れる画像濃度を安定させることができる。

前記現像条件としては、静電潜像担体に対する現像剤の
接触速度（以下、「現像速度」という）、静電潜像担体
の表面電位、露光量、現像バイアス電圧などが挙げられ
る。

しかし、現像速度を調整するためには、現像剤を保持す
る現像スリーブやマグネットローラの回転数を調節する
ことが必要で駆動系の構造、制御が複雑になるうえ、現
像速度を上げると画像上のエツジ効果が増大したり、細
線再現性か低下したり、キャリア付首里が多くなる。ま
た、静電潜像担体の表面電位を調整する方法では、暗減
衰の影響を適正に評価できない。さらに、露光量は、特
にレーザを用いた画像形成装置では、僅かなパワーの変
動によりレーザビームの露光量が太き（変動し、安定し
た画像濃度制御ができない。

しかし、以上の条件に比べて、現像バイアス電圧での画
像濃度調整は比較的簡単で、しかも安定した制御が可能
である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、以上の検討をもとになされたもので、本発明
にかかる画像濃度調整方法では、キャリアに対するトナ
ーの混合比を一定に維持するとともに、静電潜像担体の
表面に設けた基準潜像を現像して基準パターンを形成し
、該基準パターンの画像濃度を読み取り、該画像濃度と
基！＄濃度との偏差を、湿度に応じた現像バイアス電圧
の調整により補正するものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明を説明する。

第１図において、ｌは多色プリンタで、この多色プリン
タ１では次のようにして画像が形成される。

感光体ドラム２は軸３を中心に矢印ａ方向に回転し、帯
電チャージャ４によって帯電される。

レーザ発生装置５は図示しない記憶装置から出力される
プリント情報に応じてレーザビームＬＢを発生する。こ
のレーザビームＬＢは回転多面鏡５０で偏向されたのち
、レンズ６で集光されてミラー７に反Ｑ、Ｊして露光点
Ｐで感光体ドラム２０表面に露光される。

レーザビームＬＢが露光された感光体ドラム２の表面に
はプリント情報に対応した静電潜像か形成され、該静電
潜像は現像領域Ａにおいて現像装置１０で所定の色のト
ナー像として顕像化される。

現像装置１０は、トナーとキャリアとからなる二成分系
の現像剤を収容した４台の現像器１１゜〜、１４を備え
ており、上下に移動し、各現像器１１、〜，１４の現像
スリーブ１５．〜，１８が夫々現像領域Δで感光体ドラ
ム２に対向し、所定の色のトナーが静電潜像に供給され
るようにしである。なお、現像１４Ｓ１１．〜，１４に
は、イエローＹ、マゼンタＭ１シアンＣ、ブラックＢｋ
の色のトナーが夫々収容されている。

前記トナー像は感光体ドラム２の回転に基ついて転写領
域Ｂに搬送され、ここで転写チャーンヤ２６の放電に基
つき転写シート２０に転写される。

なお、転写／−ト２０は給紙装置２１から転写トラム２
３の下部に搬送され、チャック２５に先端を保持され、
転写ドラム２３の回転に基づいて外周面に保持されて転
写領域Ｂを通過していく。また、トナー像と転写シート
２０とのタイミングは、転写ドラム２３の側部に設けた
転写ドラムスイッチ２２でチャック２５を検出し、その
検出信号を基準としてレーザ発生装置５の駆動すること
により設定される。

転写領域Ｂを通過した感光体ドラム２の表面はクリーニ
ング装置８で残留トナーが除去されたのち、イレーザラ
ンプ９の光照射により残留電荷が消去されて次回の現像
に備える。

そして、作成される画像が多色画像であれば、レーザ発
生装置５からレーザビームＬＢを発射して次々と静電潜
像を形成する一方、現像装置１０を上下動して使用する
現像器を対応する色に応じて切り換えて前述の現像動作
を繰り返し実行し、転写シート２０の上に多色の未定着
カラートナー像を形成する。

すべての現像、転写が終了すると、転写シート２０は転
写ドラム２３から分離され、コンヘア２７て定着装置２
８に搬送され、前記未定着カラートナー像か転写シート
２０に溶融足首され、排紙トレイ２９に排出される。

次に、多色プリンタｌの画像濃度制御について説明する
。

多色プリンタｌでは、画像濃度は、トナー濃度制御と、
湿度条件に応じた現像バイアス制御により管理されてい
る。

まず、トナー濃度制御について説明する。

現像器１１．〜，１４は、夫々磁気センサ３１゜〜、３
４をＤ；ｕえ、収容されている現像剤の透磁率の変化が
常時測定されており、その結果はトナー濃度制御装置３
０に出力されている。］・ナー濃度制御装置３０では、
磁気センサ３１．〜，３４からの電圧レベルを各現像器
に対応して設定されている基準電圧と比較し、夫々の現
像器に収容されている現像剤のトナー濃度が適正か否か
を判定する。

そして、現像器１１．〜，１４におけるトナー濃度が設
定すべき基準濃度に対して低ければトナー補給装置３５
．〜，３８を駆動し、現像器＋１．〜，１４に夫々イエ
ローＹ１マゼンタＭ１シアンＣ１ブラックＢｋのトナー
を必要量補給し、現像器１１゜〜、１４内のトナーｌＨ
度を所定の基準ｌ農度に調整する。

次に、現像バイアス制御について説明する。

現像′Ａｇ１１．〜，１４の現像スＩノ−ブ１５．〜，
１８には現像バイアス調整手段４２で夫々現像バイアス
電圧■８．．〜．■８４が印加されており、それらの値
は感光体ドラム２の表面に形成される基準トナー像の画
像濃度と、プリンタ内部の湿度を湿度センサ４１で測定
して制御される。

具体的には、第２図のフローチャートに従った制御が行
われる。

すなわち、感光体ドラム２、転写ドラム２３が回転し、
帯電チャージャ４、及び現像器１）、〜１４の中から選
択された所定の現像器が動作している状態において、転
写ドラムスイッチ２２がチャック２５を検出してオンす
ると（ステップＳｌ）、レーザ発生装置５に基準パター
ン作成用のプリント情報が入力され、該情報に応じてレ
ーザビーム１．８を発生する（ステップ２）。

次に、タイマＴａをスタートして基準パターンの静電潜
像が形成され（ステップＳ３）、タイマＴａが終了する
と（ステップＳ４）、レーザ発生装置５を停止して基Ｑ
／！像の作成を終了しくステップＳ５）、所定の幅の基
準潜像が感光体ドラム２の表面に形成される。

続いて、タイマＴｂがスタートシ（ステップＳ６）、こ
れが終了するまで待機する（ステップＳ７）。タイマＴ
ｂの長さは、感光体ドラム２の表面が、露光点Ｐから、
発光素子と受光素子とで構成される反射型の濃度検出装
置４０の検出位置Ｑまで移動するのに要する時間に等し
くしである。

したがって、前記基準潜像は露光点Ｐから検出位置Ｑま
で移動する間に感光体ドラム２に対向する所定の現像器
で現像されて基準パターンが形成され、この基準パター
ンは検出位置Ｑで濃度検出装置４０で検出され、その画
像濃度がバイアス調整装置４２で演算される（ステップ
Ｓ８）。なお、前記基準パターンはクリーニング装置８
で除去される。

また、バイアス調整装置４２では、演算された画像濃度
が設定すべき目標画像濃度の範囲内か否かを判定し、該
目標画像濃度を中心として所定の幅内に収まっていれば
、図示しないメインルーチンにリターンする（ステップ
Ｓ９）。

一方、画像濃度が目標画像濃度の範囲外と判定されると
、湿度に応じて現像バイアス電圧の補正量ΔＶ８を計算
しくステップ５ＩＯ）、現像バイアス電圧ｖａ（ｖ、、
〜、ＶＢ、）を変更する（ステップ５１１）。

以下、ステップＳＩＯ，Ｓｌｌの内容を、第３４図を参
照して具体的に説明する。

なお、第４図に示すように、プリンタｌでは、帯電チャ
ージャ４により■。＝６００Ｖに帯電され、レーザビー
ムＬＢが露光された静電潜像画像部の表面電圧ｖｌは１
００Ｖまで低下するものとする。したがって、現像スリ
ーブ＋５．〜，１８と静Ｔｉ潜像画像部との間には■。

＝ＶＢ−Ｖ、の現像電位が存在する。

第３図は、プリンタ１を、湿度６０％、現像バイア１電
圧Ｖａ＝４２０Ｖ　（Ｖｏ＝３２０Ｖ）　の条件下で画
像濃度が１．０となるように初期設定し、異なる湿度条
件のもとて現像バイアス電圧■６を変化させて画像濃度
を測定し、現像電位（Ｖｏ）と画像−ａ度との関係を湿
度をパラメータとする特性曲線に表したもので、湿度２
０，６０．８５％の条件で実験した結果が示しである。

また、特性曲線は夫々所定の領域で現像電位差■ｏと画
像濃度とはほぼ直線的な比例関係を示し、夫々の比例係
数（ΔＶＯ／△１．Ｄ）を下記の表に示す。

特性曲線　湿度（％）　　比例係数 １　　　　６０　　　２．８ＸｌＯ’ ＩＩ　　　　　８５　　　２．２ｘｌＯ’Ｉ［１２０３
，４Ｘ１０″ このような条件のもとで、現像バイアス電圧Ｖ６が４２
０Ｖ（現像電位ＶＤ”３２０Ｖ）で環境変化により湿度
が８５％に変化した場合、現像バイアス電圧■８を４２
０Ｖのままに維持すると、画像濃度は１．４に変化して
高濃度となる。

したがって、湿度８５％の条件下で画像濃度１゜０の画
像が作成されるように、特性曲線■の関係に基づいて現
像バイアス電圧■８を降下させ、現像電位■。を Ｖ、’＝３２０−２．２Ｘ１０’　Ｘ（１，４−１，０
）＝２３２（Ｖ） ［ｖ、’−３３２（Ｖ）） に変更する。

前述と同様に、現像バイアス電圧■８が４２０■の状態
から湿度が２０％に低下した場合、現像バイアス電圧Ｖ
Ｂを４２０ｖの状態に維持すると、画像濃度は０．７に
変化して低濃度となり、画像が不鮮明になる。

したがって、この場合、湿度２０％の条件下で画像濃度
ｌ、０の画像が作成されるように、特性曲線■の関係に
基づいて現像バイアス電圧■８を上昇させ、現像電位Ｖ
。を ＶＤ’−３２０＋３．４Ｘ１０’　ｘ（１，０−０，７
）−４２２（Ｖ） 〔Ｖ、’−５２２（Ｖ）） に変更する。

このように、多色プリンタ１では現像器１１゜〜、１４
のトナー濃度が一定に維持されるので、環境が通常の状
態である限り画像ｌ震度がほぼ一定の画像を得ることが
できる。

また、それでもなお画像濃度か適正でないときは、プリ
ンタ内の湿度に応じて現像バイアス電圧ＶＢが調整され
、これにより画像濃度が補正される。そして、前記現像
バイアス■８の調整が瞬時に行うことができるので、急
激な環境変化にも対応することができる。

ところで、前記実施例では、湿度センサ４１は多色プリ
ンタ１の内部に設けたが、現像器ＩＩ。

〜、１４の中に設けてもよいし、多色プリンタ１の外部
に設けてもよい。

また、湿度とトナーの帯電量とは相関性があり、湿度を
測定することはトナー帯電量を測定することに外ならな
い。したがって、直接トナー帯電量を測定し、その値を
もって現像バイアス電圧■８を調節するようにしてもよ
い。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる画像濃度
制御方法によれば、現像器のトナー濃度は常に一定に保
たれる。

また、画像濃度が、湿度を考慮した現像バイアス電圧の
調節により補正される。

したがって、湿度変化によってトナーの帯電量が変化し
ても、その変化に応じた画像濃度制御が可能となり、所
定濃度の画像を安定的に得ることができる。しかも、現
像バイアス電圧の調整は瞬時に行うことができるので、
急激な環境変化に対する応答性がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は多色プリンタの概略構成を示す断面図、第２図
は画像濃度制御の内容を示すサブルーチン、第３図は現
像電位差と画像濃度との関係を示す図、第４図は感光体
ドラム上の電位状態を示す図である。 ｌ・・・多色プリンタ、２・・・感光体ドラム、４・・
・帯電チャージャ、５・・・レーザ発生装置、１０・・
・現像装置、１１．〜，１４・・・現像器、１５．〜，
１８・・・現像スリーブ、２３・・・転写ドラム、３０
・・・トナー濃度制御装置、３］、〜、３４・・・磁気
センサ、４０・・・濃度検出装置、４１・・・湿度セン
サ、４２・・・バイアス調整装置。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　青白　葆　はか１名 第２図 ｗ！、３図 第４図 Ｏ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリアに対するトナーの混合比を一定に維持す
   るとともに、静電潜像担体の表面に設けた基準潜像を現
   像して基準パターンを形成し、該基準パターンの画像濃
   度を読み取り、該画像濃度と基準濃度との偏差を、湿度
   に応じた現像バイアス電圧の調整により補正することを
   特徴とする画像濃度制御方法。