JPH0473793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） この発明は、電子写真複写機の画像濃度制御方
法、特に感光体の画像形成領域に形成あされた原
稿対応潜像を現像電極に現像バイアス電圧を印加
しながら現像する手段と、感光体の非画像形成領
域に形成された基準潜像を同じ現像手段により現
像してその現像画像濃度を検出することにより現
像剤のトナー濃度を制御する手段とを備えた電子
写真複写機の画像濃度制御方法に関する。 （従来技術） 良く知られているように、電子写真法において
は、光導電層表面を有する感光体を帯電、露光す
ることによつて複写すべき原稿に対応した静電潜
像を形成し、これをトナーとこれを潜像の極性と
は逆極性に摩擦帯電させるためのキヤリアとから
なる現像剤によつて現像し、可視像を得る。帯電
した感光体表面を原稿像に対応して露光させる
と、原稿のうちの暗部すなわち画像部に対応する
部分の電荷はほぼそのまま残り、原稿の明部すな
わち地肌部に対応する部分の電荷が感光体の導電
性基体を通じて放電されるので、そこに原稿像に
対応した電荷模様すなわち静電潜像ができる。こ
の静電潜像の地肌部の電位は、放電によつて低下
するものの、ゼロにはならず若干残つている。し
たがつて、これに現像装置から現像剤が供給され
ると、トナーが画像部ばかりでなく、地肌部にも
付着して地肌部が汚れる。このため、現像電極と
呼ばれる導電性部材を感光体表面に近接対向さ
せ、これに潜像地肌部電位よりも少し高目のバイ
アス電圧を印加して、トナーを地肌部でなくこの
現像電極に付着させて地肌部現像を抑止すること
が一般に行なわれている。 しかしながら、現像バイアス電圧を一度設定す
れば、地汚れのない良好な画像が常に得られると
いうものではない。何故なら、繰返しの使用によ
つて感光体や現像剤が劣化すると、地肌部電位や
トナーの帯電量が変化するので、バイアス電圧の
効き目も当然変つてくる。そこで、特開昭50−
46334号公報には、現像剤の劣化度がコピー枚数
の増大に比例することに着目して、バイアス電圧
をコピー枚数の増大に関連させて増加させる技術
が提案されている。また、特開昭52−110046号公
報には、感光体の疲労度が同様に複写枚数の増大
に比例することに着目して、感光体の疲労度に応
じて同様にバイアス電圧を調整する技術が提案さ
れている。さらに特開昭53−98841号公報には、
感光体の疲労度は、単にコピー枚数に比例するだ
けでなく、露光量、コピーサイズ、帯電量等の影
響も受けるので、これらの各変化量をも計数積算
して、感光体疲労度とする技術が提案されてい
る。 一方これとは別に、繰返しの現像によつて現像
剤中のキヤリアに対するトナーの割合すなわちト
ナー濃度が低下するので、一定の現像画像濃度を
得るためには、新しいトナーを現像剤中に適宜補
給してやる必要がある。このような技術がトナー
濃度制御技術で、現像剤中のトナー濃度を検知す
ることと、検知結果にもとづいて現像剤中にトナ
ーを補給することからなつている。トナー濃度の
検知には、特公昭46−8280号公報に記載されてい
るような、トナー濃度変化による透磁率変化をコ
イルのインダクタンス変化として検出する方法
や、特公昭43−16199号公報に記載されているよ
うな、感光体の非画像形成領域に形成された基準
潜像を現像して、その現像画像濃度を光電的に検
知する方法などが知られている。特に後者の技術
は、トナー濃度の検知というよりは、トナーの現
像能力を検知して、現像画像濃度を一定に保つた
めの技術として知られている。現像剤中へのトナ
ーの補給に関しては、特に難しい技術はなく、汲
出しローラやスクリユーコンベヤ等が使用されて
いる。 現像バイアス電圧が種々に切換え可能であり、
かつ画像濃度の制御が、感光体の非画像形成領域
に形成された基準潜像を現像してその画像濃度を
検出することにより行なわれる複写機の場合、よ
り高度な制御を行なう上で一つの問題がある。そ
れは、このような複写機では、コピーを得るため
の潜像の現像も濃度制御を行なうための基準潜像
の現像も同一の現像装置で行なわれるからであ
る。現像バイアスは、もともとは現像画像の地肌
部の現像を抑制すなわち地肌汚れを防止するため
の技術であるが、これによつて画像部の濃度も変
化を受ける。一般的に言えば、現像バイアスが高
くなれば画像濃度が低くなり、現像バイアスが低
くなれば画像濃度が高くなる。したがつて現像バ
イアス電圧を画像濃度制御のために変化させるよ
うな複写機の場合には、現像剤中のトナー濃度が
一定にも拘らず、正規の現像画像の濃度ばかりで
なく基準潜像の現像画像濃度も変化してしまうの
で、これに基づいてトナー補給の制御を行なつた
場合には、トナー濃度の正しい制御ができなくな
つてしまう。そこで、特開昭54−97038号公報に
は、画像濃度検出時には、現像バイアス電圧を一
定に固定する技術が示されている。これにより基
準潜像の画像濃度は一定に保たれ、トナー濃度を
一定に制御できるとされている。 しかしながら、現像バイアス電圧が感光体の疲
労等に応じて種々に切換えられる複写機の場合に
は、少々事情が異なつてくる。何故なら、このよ
うな複写機の場合に画像濃度検出時に現像バイア
スを固定すると、感光体疲労度等の変化要因が画
像濃度制御に反映されないからである。例えば、
感光体が疲労して明減衰特性が悪くなり、残留電
位が高くなつて地肌部電位が上昇した場合には、
これに応じて現像バイアス電圧も高くしなければ
地肌汚れを防止できない。しかしながら基準潜像
もこの同じ感光体上に形成されているので、これ
を上げる前のこれよりも低い現像バイアス電圧で
現像してしまうと、実際よりも濃い画像濃度に検
出されてしまい、トナーの補給が必要になつてい
るにも拘らず、トナーの補給がなされない事態が
発生する。したがつてこのような場合には、基準
潜像の現像も正規の画像潜像の現像と同じ条件で
現像したほうがよいと思われる。 これよりもさらに精密な考察が、感光体疲労と
いう変化要因を考慮して画像濃度制御を行なう場
合に必要になる。というのは、第１図に示すよう
に、感光体疲労の変化要因である複写機休止時
間、繰返し複写枚数および感光体温度のそれぞれ
の変化に対する感光体表面の暗部電位および明部
電位の変化の仕方が異なるからである。このよう
な暗部電位および明部電位は、それぞれ現像した
ときには第２図に示すような画像濃度および地汚
れ程度を結果させる。この画像濃度と地汚れ程度
が同じ傾向で変化していれば、同一条件で現像し
てもよいことになる。しかしながら実際には、例
えば複写機休止時間が100分程度までは地汚れが
段々悪くなるのに対し、画像濃度は僅かに上がる
だけなので、画像潜像現像時の現像バイアスはこ
の休止時間に応じて徐々に上げる必要がある。こ
れに対し、基準潜像現像時のバイアス電圧は、画
像濃度があまり変化していないので、それほど上
げる必要はない。また繰返し複写枚数に関して
は、最初の１枚から10枚程度までに地汚れが解消
されるので、画像潜像現象時の現像バイアスは最
初に高く徐々に下げる必要があるのに対し、基準
潜像現象時のバイアスは、それほど高くする必要
はない。そして、感光体温度に関しては、40℃以
上では地汚れが良好に安定しているので、画像潜
像現像時には現像バイアスを固定しても良いのに
対し、画像濃度はなおも下がつているので、基準
潜像現像時のバイアスは、さらに下げて画像濃度
を高くしてやる必要がある。これを行なわずにお
くと、低い画像濃度を検出してしまい、これに基
づいてトナーを補給すると、感光体温度が下がつ
たときにトナー濃度が濃過ぎる結果となる。 （発明の目的） この発明の目的は、したがつて感光体の高感
度、高寿命化および複写機の高度化に伴い、感光
体の疲労度に応じて現像バイアス電圧を極め細か
に制御して、安定した画像品質が得られるように
した電子写真複写機の改良された画像濃度制御方
法を提供することにある。 この発明の上記目的は、原稿に対応した画像潜
像を現像するときの現像バイアス電圧値と感光体
の非画像形成領域に形成される基準潜像を現像す
るときの現像バイアス電圧値とを互に異ならせる
とともに、それぞれのバイアス電圧値を複写機の
休止時間、繰返し複写枚数および感光体温度の変
化に応じて変化させることにより達成される。 以下、この発明の構成を添付図面を参照して説
明する。 （発明の構成） まず始めに、この発明が適用された電子写真複
写機の一例を概略的に説明する。原稿１を載せる
ための原稿台ガラス２の下方には、感光体ドラム
３が回転可能に配置されている。感光体ドラム３
の周囲には、その回転方向に沿つて順番に、帯電
チヤージヤ４、感光体温度を検出するためのサー
ミスター５、現像装置６、基準画像濃度を検出す
るためフオトセンサー７、転写チヤージヤ８、分
離チヤージヤ９、搬送ベルト１０、クリーニング
装置１１、除電装置１２等が配置されている。感
光体ドラム３の表面が、帯電チヤージヤ４により
一様に帯電されると、そこに原稿台ガラス２上の
原稿１の画像が走査型露光光学系１３を通じて投
影される。これにより原稿画像の明暗に応じて帯
電電荷が選択的に消散され、原稿画像に対応した
静電潜像が形成される。この画像潜像は、現像装
置６からトナーを供給されて現像され、現像トナ
ー像が転写チヤージヤ８の下で転写紙１４に転写
される。転写後、転写紙１４は、分離チヤージヤ
９により感光体ドラム１表面から分離され、搬送
ベルト１０により所定のトレイ内に搬出される。
感光体ドラム１表面に残留したトナーは、クリー
ニング装置１１により清掃され、残留電位が除電
装置１２により除電される。 原稿台ガラス２も原稿１が配置される画像領域
の外側の下面には、基準濃度例えば1.8程度の濃
度を有する基準濃度パターン１５が設けられてお
り、走査型露光光学系１３がその停止位置に位置
するときにその像が感光体ドラム１表面に投影さ
れる。できた基準潜像が現像装置６によつて現像
され、その画像濃度がフオトセンサー７により検
出されると、その検出結果にもとづいてトナー濃
度制御装置１６により、現像装置６に付属するト
ナー補給装置１７のトナー補給ローラ１８が適宜
駆動されて、その内部のトナー１９を現像装置６
内に供給して現像剤のトナー濃度を適正に制御す
る。 バイアス電圧制御装置２０は、サーミスター５
による感光体温度検知信号のほか、タイマーによ
る複写機休止時間検知信号およびカウンターによ
る繰返し複写枚数検知信号にもとづいて、現像装
置６の現像電極を兼ねる現像スリーブ２１に印加
する現像バイアス電圧を適正に制御する。 この発明は、この現像電極スリーブ２１に印加
するバイアス電圧値を原稿に対応する画像潜像を
現像するときと、基準濃度パターン１５に対応す
る基準潜像を現像するときとでは異ならせるとと
もに、それぞれの現像バイアス電圧値を、複写機
の休止時間、繰返し複写枚数および感光体温度の
変化に応じて変化させることを特徴とする。これ
らをどのように変化させるかは、第２図にもとづ
いて定められる。すなわち、画像潜像現象時の現
像バイアスは、地汚れ程度が複写機休止時間が
100分程度でかつ繰返し複写枚数が最初の１枚の
ときに最も悪いのでこのときに最も高くする。こ
れに対し複写機休止時間が100分よりも短いとき
は、繰返し複写枚数が１枚ずつ増えるにしたがつ
て現像バイアス電圧を徐々に低くする。低くする
といつてもその複写機に定められた設定バイアス
電圧より低くするにではなく、設定バイアス電圧
に上乗せした値の範囲内で低くする。この場合の
設定バイアス電圧とは、その複写機の画像濃度制
御のための絞り機構が可変バイアス装置である場
合には、それぞれの絞り位置におけるバイアス電
圧、またその絞り機構が露光絞りである場合には
その複写機の現像電極に印加されているバイアス
電圧のことで、この発明における追加バイアス電
圧が上乗せされていない状態のバイアス電圧であ
る。 第１表には、このようにして定められた画像潜
像現像時の追加バイアス電圧値の一覧が示されて
いる。制御しやすいように、バイアス電圧を30V
単位で変化させるようにしてある。ゼロＶが設定
バイアス電圧だけの場合を意味している。この表
から明らかなように、複写機休止時間が長いほど
追加バイアス電圧値が大きくなり、繰返し複写枚
数が最初の１枚から１枚ずつ少なくなるにつれて
追加バイアス電圧値が小さくなつている。

【表】 第２表は、同様に第２図にもとづいて定められ
た基準潜像現像時の追加バイアス電圧値の一覧で
ある。第１表の画像潜像現像時の追加バイアス電
圧値よりも全体的に２段階程度小さくなつている
ことがわかる。これは第２図に明らかなように、
それぞれの変化要因に対する地汚れ程度の変化よ
りも画像濃度の変化のほうが小さいからである。

【表】 そして第４図には、画像潜像現像時における感
光体温度と印加バイアス電圧値との関係が示さ
れ、第５図には、基準潜像現像時における感光体
温度と印加バイアス電圧値との関係が示されてい
る。第２図の最下図に示すように、地汚れ程度は
感光体温度が40℃以上では良好に安定しているの
で、画像潜像現像時のバイアス電圧も第４図に示
すように170Vで一定になつている。これに対し、
画像濃度は30℃を越えてかつ大きく低下している
ので、基準潜像現像時のバイアス電圧も、第５図
に示すように30℃を変向点として大きく低下させ
ており、これにより現像画像濃度の低下を防止し
ている。なお、第４図および第５図におけるバイ
アス電圧値は、上記のような複写機休止時間およ
び繰返し複写枚数による補正のない設定バイアス
電圧にその複写機における設定温度計数γのみを
加えた値である。また、第２表および第５図にお
けるバイアス電圧値は、基準潜像を作るための基
準濃度パターンの濃度を1.8に設定したときに、
第１図に示すような暗部電位の変化および第２図
に示すような画像濃度の変化が得られたので、こ
れらデータをもとに設定されたもので、基準濃度
が変ればこれらデータも当然変るので、このよう
な場合には現像画像濃度が一定になるように、補
正項とその水準を決めて、補正バイアス値を新た
に設定し直せばよい。 第６図には、この発明の一実施例におけるバイ
アス電圧制御系のブロツクダイヤグラムが示され
ている。休止時間タイマー２２は、複写機のメイ
ンスイツチをオンした後の１枚コピー終了後から
計数を開始し、少なくとも90分を越えるまで計数
を続ける。この際、複写機にこのタイマー２２用
のバツクアツプ電源を搭載すればさらに精度の高
い補正が可能になるが、休止時間が90分以上経過
した場合は、第２図に示すように画像濃度も地汚
れ程度もあまり変化しないので、コスト面からは
搭載しない方が有利である。したがつてこの実施
例においては、コピー終了時に複写機がトレイに
排出されてから約10秒後にこのタイマー２２がセ
ツトされ、次のコピー開始時にリセツトされるよ
うになつている。そしてメインスイツチをオフす
るとタイマー２２は解除され、メインスイツチを
オンするとリセツトされ、コピー終了時にセツト
される。 枚数カウンター２３は、コピー開始時に休止時
間タイマー２２からのデータを読み取つてから計
数する。すなわち、コピー終了時に休止時間タイ
マー２２がセツトされる前は、前のデータを積算
して計数し、タイマー２２がセツトされた後は、
前のデータをキヤンセルして１枚目から計数する
ようになつている。このカウンター２３もメイン
スイツチがオフされたときに解除され、メインス
イツチがオンされたときにリセツトされる。 感光体温度センサーには、制御上または回路の
簡素化のため、感光体ドラム３に近接して配置さ
れたサーミスタ５が使用され、その抵抗変化によ
つてバイアス電源２４からのバイアス電圧をアナ
ログ的に変化させて現像電極スリーブ２１に印加
するようになつている。したがつて、感光体温度
変化に対しては、他の複写制御に関係なく動作す
るが、トナー濃度制御のためのフオトセンサー７
が動作時は否かの信号はバイアス制御装置２５か
らもらつている。 バイアス制御装置２５における制御は、例えば
第７図に示すフローチヤートにしたがつて行なわ
れる。まず複写機のプリントスイツチがオンされ
てフオトセンサー７が動作しているときは、基準
濃度パターンに対する作像すなわち潜像形成およ
び現像の終了までその動作信号が発せられる。フ
オトセンサー動作信号が発せられると、基準潜像
現像モードが選択され、バイアス電源２４からの
感光体温度による補正バイアスが、第５図に示す
特性を満足するように切り換えられる。このとき
フオトセンサー７は、感光体ドラム３上に作像さ
れたパターンの濃度を複写回数10回に１回の割合
で検知する。このフオトセンサー７からの出力に
よるトナー濃度制御時には、フオトセンサー７に
よる検知から複写枚数10枚相当の間、同じ検知レ
ベルを維持するようにする。次に、休止時間タイ
マー２２によつて複写機休止時間が検知され、前
記第２表中の休止時間のどの段階に位置するかが
検知される。次いで枚数カウンター２３によつて
繰返し複写枚数が検知され、前記第２表中の上記
検出された休止時間に対応する位置の追加バイア
ス電圧値が検出され、その信号がバイアス電源２
４に送られる。バイアス電源２４は、送られてき
た信号に対応する追加バイアス電圧をそのときの
設定バイアス電圧に重畳して現像電極スリーブ２
１に印加する。 一方、パターン作像信号がオフされてフオトセ
ンサー７の動作が停止しているときは、画像潜像
現像モードが選択されて、感光体温度による補正
バイアスが第４図に示す特性になるように切り換
えられ、複写機休止時間および繰返し複写枚数に
よる追加バイアスが第１表に則つて検出され、こ
れがそのときの設定バイアスに重畳されて現像ス
リーブ２１に印加される。 バイアス制御装置２５におけるこのような動作
は、複写機の制御に用いられている第８図に示す
ようなマイクロコンピユータにより行なわれる。
すなわち、中央処理装置CPUは、リードオンリ
ーメモリROMに書き込まれているマイクロプロ
グラムを逐次読み出して、所定のシーケンス処理
を実行しながら必要な入力動作の制御を行なう。
この間、中央処理装置CPUと外部装置すなわち
複写機の各装置との間の必要なデータのやりとり
が、入出力制御部１０Ｃ、インターフエース回路
IFを通して行なわれる。インターフエース回路
IFを通して中央処理装置CPUに入力される信号
としては、スタート信号、プリント信号、休止時
間タイマー２２からの検知信号、枚数カウンター
２３からの複写枚数検知信号およびパターン作像
信号のようなタイミング信号等である。中央処理
装置CPUは、これらの入力信号に応じてバイア
ス制御信号およびその他の信号に出力する。タイ
マー２２およびカウンター２３からの検知信号
は、ランダムアクセスメモリRAMに一旦格納さ
れてから中央処理装置CPUに入力され、適宜取
り出される。 （発明の効果） 以上のように、この発明による画像濃度制御方
法は、原稿対応潜像を現像するときの現像バイア
ス電圧値とトナー濃度制御のための基準潜像を現
像するときの現像バイアス電圧値とを互に異なら
せるとともに、これらのバイアス電圧値を複写機
の休止時間、繰返し複写枚数および感光体温度の
変化に対応させて変化させるようにしたので、感
光体の疲労度に応じて現像バイアス電圧値を極め
細かに制御することができ、安定した画像品質を
得ることができる。特にトナー濃度制御動作が精
密にかつ安定して行なわれるので、例えば、従来
においてはトナー補給量が3.5wt％±3wt％の範
囲でばらついていたのが、この発明による法では
3.5wt％±0.5wt％の範囲内となり、画像品質が向
上するとともに使用状態による画像品質の差がほ
とんどなくなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、感光体疲労の各変化要因に対する感
光体表面上の暗部電位と明部電位の変化を示すグ
ラフ、第２図は、感光体疲労の各変化要因に対す
る画像濃度と地汚れ程度の変化を示すグラフ、第
３図は。この発明が適用された複写機の一例を示
す概略構成図、第４図および第５図は、この発明
の一実施例における感光体温度と現像バイアスと
の関係を示すグラフ、第６図は、この発明の一実
施例におけるバイアス制御系のブロツクダイヤグ
ラム、第７図は、この発明の一実施例におけるバ
イアス制御系のフローチヤート、第８図は、この
発明の一実施例におけるコンピユータ制御系のブ
ロツクダイヤグラムである。 １……原稿、２……原稿台ガラス、３……感光
体ドラム、４……帯電チヤージヤ、５……サーミ
スター、６……現像装置、７……フオトセンサ
ー、１８……トナー補給ローラ、２１……現像電
極スリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感光体の画像形成領域に形成された原稿対応
   潜像を現像電極に現像バイアス電圧を印加しなが
   ら現像する手段と、前記感光体の非画像形成領域
   に形成された基準潜像を前記現像手段により現像
   してその画像濃度を検出することにより現像剤の
   トナー濃度を制御する手段とを備えた電子写真複
   写機において、 前記原稿対応潜像を現像するときの現像バイア
   ス電圧値と前記基準潜像を現像するときの現像バ
   イアス電圧値とを互に異ならせるとともに、前記
   それぞれの現像バイアス電圧値を複写機の休止時
   間、繰返し複写枚数および感光体温度の変化に対
   応させて変化させることを特徴とする画像濃度制
   御方法。