JPH05107835A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光体の感光特性が変化しても、高画質で安定
したコピーを得る。 【構成】帯電器によって感光体１を均一に帯電する。テ
ストパターンを基に露光手段にて感光体１を露光し、テ
スト潜像を形成する。現像器５Ｍに直流現像バイアス１
９、交流現像バイアス２０を印加して、トナーＴを現像
器５Ｍから感光体１に移動付着させる。トナーＴは、予
め所定電位に帯電させておく。電荷を持ったトナーＴの
移動でバイアス電流が流れ、その大きさは、トナーＴの
移動付着量に比例する。このバイアス電流を電流検知手
段２１で測定し、トナー像の濃度を正確に知り得る。測
定結果に基づいて制御装置２２が、例えばγ変換等の画
像形成条件を最適に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体上の静電潜像を
現像剤にて現像する画像形成装置に係り、詳しくは現像
装置から供給されて感光体に付着される現像剤の移動量
に基づいてトナー像の濃度を検知し、この検知結果によ
って画像形成条件を変更する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の画像形成装置において、露光
手段によって感光体上に形成した静電潜像を、粉体のト
ナー（現像剤）等によって現像する形式のものは、コピ
ー速度が速く、しかも高画質を得ることができるため、
広く一般に普及している。反面、この形式の画像形成装
置は、静電現象を利用しているため環境温度・湿度、ト
ナーの劣化、感光体の光疲労・経時変化等に基づく劣化
等、種々の要因によって、最終的なコピーの画質が大き
く左右される。

【０００３】このような画像形成装置の一例として、図
４に４色フルカラー複写機（以下、単に複写機という）
の感光体１近傍の概要を図示する。

【０００４】感光体１の周囲には、その回転方向（矢印
Ａ方向）に沿って順に帯電器２、露光手段３、４色すな
わちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色現像
用の現像器５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋ、転写帯電器６、ク
リーニング器７が配置されている。さらに、感光体１の
外周面に接しながら矢印Ｂ方向に回転する転写ドラム９
が配設されている。そして、画像形成対象となるシート
材Ｐは、不図示の給紙装置によって搬送され、レジスト
ローラ１０を介して転写ドラム９に供給される。供給さ
れたシート材Ｐは、転写ドラム９に巻き付けられた状態
で回転しながら、感光体１から４色に対応するトナー像
が順次転写された後、転写ドラム９から巻き解かれ、給
送ローラ１１を介して不図示の定着器に向けて搬送され
る。

【０００５】つぎに、感光体１上の静電潜像にトナーを
付着させる方法について述べる。なお、感光体１は帯電
器２によって−（マイナス）に帯電され、また現像は＋
（プラス）に帯電したトナーによって正規現像がなされ
るものとする。

【０００６】各現像器５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋはほぼ同
様に構成され、それぞれ、現像ローラ１２Ｍ，１２Ｃ，
１２Ｙ，１２Ｋを有している。例えば、図５に示す現像
器５Ｍの現像ローラ１２Ｍは、マグネット１３とそのま
わりを矢印Ｃ方向に回転するスリーブ１５とによって構
成されており、現像ローラ１２Ｍは、撹拌部材１６と共
に、ケース１７内に配設されており、ケース１７内には
マゼンタ色のトナーＴが収納されていて、トナーＴは、
スリーブ１５との摩擦によって所定の＋の電荷に帯電さ
れ、スリーブ１５の回転によって、感光体１と対向する
位置に搬送される。感光体１に対向したトナーＴは、ス
リーブ１５から感光体１に飛翔するように移動して、感
光体１上の静電潜像を現像する。すなわち、スリーブ１
５には直流現像バイアス１９及び交流現像バイアス２０
が印加されており、スリーブ１５と感光体１との間のギ
ャップＧには電界が形成され、これにより、トナーＴが
スリーブ１５から移動して感光体１の静電潜像に付着さ
れる。このとき移動付着されるトナーＴの量は、直流、
交流バイアス１９，２０及び静電潜像の明部、暗部、中
間部等の電位によって変化する。この移動付着するトナ
ーの量は、例えば、原稿画像の黒色部に対応する暗部に
は多く、白色部に対応する明部には少なく、中間部は両
者の中間といった具合である。

【０００７】以上は、マゼンタ色に対応するする静電潜
像をマゼンタ用の現像器５Ｍを用いて現像する場合を説
明したが、シアン、イエロー、ブラックの各色に対応す
る潜像についてもほぼ同様に現像される。そして、各色
に対応するトナー像が感光体の１回転毎に感光体１の表
面に順次形成され、このトナー像が順次転写ドラム９に
捲回されているシート材Ｐに転写され、その後定着され
て４色のフルカラーコピーが完成する。

【０００８】ところで、最終的なコピーの濃度は、シー
ト材Ｐに転写される前の、感光体１上のトナー像の濃度
によってほぼ決定付けられる。

【０００９】このトナー像は、一般的に、図４に示す感
光体１の回転方向Ａに対し、最下流側の現像器５Ｋの少
し下流に配置した光学センサ２１によって検出する。こ
のものは、例えば、テストパターンに基づいて、感光体
１上に形成したテスト潜像を現像器５Ｋによって現像
し、このトナー像に対して測定光を照射してこのときの
反射光量を測定し、これによって、トナー像の濃度を検
知するものである。同じテストパターンを使用して濃度
検知を行なった場合であっても、感光体１の劣化等に伴
って、トナー像の濃度は変化するから、逆に、露光手段
３の露光量を変化させて静電潜像の電位を変化させる
等、画像形成条件を変えることによって、トナー像の濃
度を好適なものとしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によると、トナー像の濃度を光学センサ２１、いわゆ
る感光体１からの反射光に基づいて検知していたため
に、その検知精度が必ずしも十分であるとはいえず、こ
の検知結果に基づく画像形成条件の設定が不適切となる
虞れがあった。

【００１１】すなわち、反射光を利用した濃度測定法に
よると、その測定結果は、感光体１上のトナーＴの量に
よって変化するのはもちろんのこと、感光体１上の明部
に対応するつまりトナーが付着していない部位（地肌）
の状態によって大きく左右され、最終的なシート材Ｐの
コピー濃度を決定するトナーＴの絶対量を正しく知るの
が困難だからである。これは、例えば、トナーＴの絶対
量が同一であったとしても、測定時の感光体１の状態が
異なると反射光量が変化することから、濃度データとし
ては異なった値が出される。いいかえると、濃度データ
は同じであっても、トナー像のトナーＴの絶対量が異な
る場合が十分考えられ、それが、最終的なコピーの濃度
の違いとなって現われるということになる。

【００１２】さらに、トナーＴの色の違いについて見る
と、異なる２色を比較した場合、感光体１上に同量のト
ナーＴが付着された場合であっても、トナー自体の色の
違いによる反射光量の違いから、異なった濃度として検
知されるおそれがあり、正確な濃度管理を行おうとすれ
ば、色の違いによる濃度の違いを補正しなければならな
いという煩雑さもあった。

【００１３】そこで、この発明は、感光体上に付着され
るトナーの絶対量を基に、トナー像の濃度を検知してそ
のデータを画像形成条件にフィードバックすることによ
り、最終的に、安定した高画質のコピーを得ることので
きる画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、帯電された感光体を露光し
て静電潜像を形成する露光手段と、所定の帯電量に帯電
された現像剤を前記感光体に移動付着させて前記静電潜
像を現像する現像装置と、を備えてなる画像形成装置に
おいて、濃度についての階調性を有し、前記露光手段を
介して前記感光体上にテスト潜像として露光されるテス
トパターンと、前記現像装置から前記テスト潜像に移動
する前記現像剤の移動量に基づくバイアス電流を検知す
る電流検知手段と、該電流検知手段の出力に応じて画像
形成条件を変更する制御装置と、を備えることを特徴と
する。

【００１５】

【作用】以上構成に基づき、露光手段を介して、テスト
パターンに対応するテスト潜像を感光体表面に形成す
る。テストパターンが例えば黒色部、灰色部、白色部を
備えていれば、テスト潜像にはそれぞれに対応して暗
部、中間部、明部という具合に電位の異なる３つの領域
が形成される。

【００１６】次に、感光体上のテスト潜像を現像器の現
像剤（トナー）にて現像する。トナーは予め所定の電位
に帯電されているから、現像器と感光体との間にバイア
ス電圧を印加して電界を形成することにより、帯電トナ
ーを現像器から感光体に移動させ、潜像に付着させるこ
とができる。

【００１７】このときのトナーの付着量、すなわち移動
量は、電界の強さ、つまりテスト潜像の電位に応じて変
化する。テストパターンの黒色部に対応する暗部は移動
量が多く、また白色部に対応する明部は少なく、中間部
は両者の中間となる。

【００１８】ところで、帯電されたトナーが移動する
と、そこにはバイアス電流が流れ、このときの電流の大
きさはトナーの移動量、つまりトナーの付着量に比例す
る。

【００１９】そこで、電流検知手段によってバイアス電
流を検知すれば、テストパターンの黒、灰、白色部に対
応するそれぞれのトナーの付着量を知ることができる。
なお、この際のトナーの付着量がそのまま最終的なコピ
ーの濃度に反映されることになるものであるが、このよ
うにして感光体に対するトナーの付着量を知ることによ
り、最終的なコピーの濃度を正確に把握することができ
る。

【００２０】ここで、感光体の感光特性が例えば光疲労
や経時変化によって劣化したとする。すると、前回と同
じテストパターンを使用し、前回と同様の画像形成条件
の下にテスト潜像を形成しても、例えば黒色部（暗部）
について見ると、バイアス電流の値が変化している。バ
イアス電流の変化は、トナーの付着量、つまりコピーの
濃度が変化することを意味するが、これは、感光体の暗
部の電位が変化したことに基づくものである。

【００２１】したがって、バイアス電流の測定値を基に
して制御装置によって画像形成条件、例えば感光体に対
する帯電電圧や現像バイアス電圧を調整すれば、前回と
同様のトナー像の濃度を確保することができる。

【００２２】なお、このときのトナー像の濃度は、トナ
ーの付着量（絶対量）に基づくものであるから、従来の
反射光を利用して濃度を測定するものが前述のように感
光体の明部（地肌）の状態やトナーの色等によって大き
く左右されるのに対し、このような影響はほとんどな
い。

【００２３】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。

【００２４】なお、図１、図２において、従来例の図
４、図５を参照して説明したものと同様の構成、作用の
ものについては、同じ符号を付して説明を省略するもの
とする。

【００２５】図１は、本発明を適応した画像形成装置の
感光体１近傍を図示している。

【００２６】感光体１のまわりには４色フルカラー、す
なわちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック用の現像
器５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋが配設されており、それぞれ
に現像ローラ１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋが配置さ
れている。そして各現像ローラ１２Ｍ，…，１２Ｋには
電流検知手段２１が連結されている。

【００２７】電流検知手段２１は、各現像ローラ１２
Ｍ，…，１２Ｋと感光体１との間のギャップＧ（図２参
照）を流れるバイアス電流Ｉ_B を検知すべく配置され、
それぞれは制御装置２２に連結されている。制御装置２
２には各電流検知手段２１からのデータが入力され、制
御装置２２は、これらのデータに基づいて画像形成条
件、例えばγ変換の補正、帯電器２の感光体１に対する
帯電電圧や露光手段３による露光量を適宜に変更するよ
うに構成されている。

【００２８】つづいて、本発明の作用について説明す
る。

【００２９】まず、帯電器２によって感光体１の表面を
均一に−（マイナス）に帯電する。

【００３０】露光手段３を駆動し、画像形成装置に内蔵
されたテストパターン２３に対応するテスト潜像を感光
体１の表面に形成する。テストパターンとしては、例え
ば黒色から白色までの８段階を表現する階調パッチを使
用する。黒色の階調パッチをＡ₁ 、白色のそれをＡ₈ と
し、中間の灰色のものを黒色に近い方から白色に近い方
に、順にＡ₂ ，Ａ₃ ，…，Ａ₇ とすると、露光によって
これらに基づくテスト潜像は、黒色の階調パッチＡ₁ に
対応して暗部、また白色の階調パッチＡ₈に対応して明
部、そして中間の灰色の階調パッチＡ₂ ，…，Ａ₇ に対
応して中間部が形成される。本実施例の場合、暗部は−
の電位が最大で、明部は−の電位が最小となる。

【００３１】現像器５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋによって順
次テスト潜像を現像する。現像器５Ｍを例に説明する
と、ケース１７に収納されたトナーＴを撹拌部材１６及
びスリーブ１５にて撹拌することにより、＋（プラス）
に帯電される。このときのトナーＴの帯電量をｑ_T とす
ると、ｑ_T はトナーＴの特性、現像器５Ｍの構成部材の
材質等によって決まる値であって、１つの装置の中では
ほぼ環境湿度によって決定されることが知られている。
撹拌されて帯電したトナーＴは、スリーブ１５の表面に
担持されて矢印Ｃ方向に回転され、スリーブ１５と感光
体１とのギャップＧに運ばれる。ギャップＧには直流現
像バイアス１９と交流現像バイアス２０と感光体１の潜
像電位とに基づく電界が形成されており、ギャップＧの
トナーＴはスリーブ１５から感光体１の潜像に移動付着
する。このトナーＴの移動付着量は、暗部が多く、明部
が少ない。すなわち、移動付着量は階調パッチＡ₁ ，
…，Ａ₈ による８段階の電位に応じてその量が段階的に
変化する。そして帯電したトナーＴの移動量に比例した
大きさのバイアス電流Ｉ_B が流れる。逆にいうと、バイ
アス電流Ｉ_B の大きさを知ることにより、トナーＴの移
動付着量、つまりトナー像の濃度を正確に知ることがで
きる。そしてトナー像の濃度は最終的なコピーの濃度
（画像濃度）と密接な関係がある。

【００３２】図３に、トナーＴの帯電量ｑ_T ＝２００μ
ｃ／ｇ、スリーブの周速１２０mm／sec 、直流現像バイ
アス−４００Ｖ、交流現像バイアス２ｋＶ（２ｋＨｚ）
としたときのバイアス電流Ｉ_B と最終的な画像（コピ
ー）濃度Ｄとの関係を図示する。

【００３３】なお、現像工程においては、 Ｄ＝Ｆ（Ｉ_B ，ｄｑ_T ／ｄｔ） ・・・・(1) となることが実験的に知られており、トナーＴの特性や
環境湿度等を決定すると、ｄｑ_T ／ｄｔは定数となるこ
とから、このときは、 Ｄ＝Ｆ（Ｉ_B ） ・・・・(2) すなわち、コピー濃度Ｄは、バイアス電流Ｉ_B によって
一義的に決定され、この関係を示すのが図３である。し
たがって、バイアス電流Ｉ_B を知ることによって、その
大きさに対応するコピー濃度Ｄを知ることができる。た
だし、バイアス電流Ｉ_B はＡ／Ｄ変換値で示している。

【００３４】この図から、逆に、最終的なコピー濃度Ｄ
として所定の値を得たいときに、バイアス電流Ｉ_B をど
の程度の大きさに設定したらよいかを決定することがで
きる。

【００３５】このバイアス電流Ｉ_B は、前述の電流検知
手段２１によって検知することができ、この検知したバ
イアス電流Ｉ_B の検知結果に基づいて制御装置２２を駆
動することにより、所定のコピー濃度Ｄを得ることが可
能である。すなわち、制御手段２２はバイアス電流Ｉ_B
に基づいて、例えば帯電器２による感光体１の帯電電位
や、現像器５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋの直流、交流現像バ
イアス電圧を調整する等の画像形成条件を適宜に変更す
ることによって、コピー濃度Ｄを最適にすることができ
る。

【００３６】また、制御装置２２は、γ特性の補正を行
うことによっても、高画質な安定したコピーを得ること
ができる。すなわち、原稿濃度とコピー濃度Ｄとをリニ
アな関係に対応付けるものとしていわゆるγ変換用のル
ックアップテーブルが周知であるが、このルックアップ
テーブルは、感光体１の特性に合わせたものを使用する
必要がある。そこで、制御装置２２は、電流検知手段２
１が検知するバイアス電流Ｉ_B に基づいて最適なルック
アップテーブルを選定したり、算出したりする。これに
より、光学センサを用いることなく、容易にコピー濃度
を安定させることができる。

【００３７】なお、トナーＴの特性や環境湿度が一定で
ない場合においては、バイアス電流Ｉ_B の外に、これら
の条件を加味して、コピー濃度Ｄと、バイアス電流Ｉ
_B 、トナー特性ｄｑ_T ／ｄｔの関係を予め実験等によっ
て決定しておくことにより、正確にコピー濃度Ｄを安定
させることができる。

【００３８】上述の実施例によると、トナーＴの電荷量
ｑ_T を知ることができる。(1) 式を変形すると、 ｑ_T ＝Ｆ′（Ｉ_B ，Ｄ） ・・・・(3) となり、バイアス電流Ｉ_B 、コピー濃度Ｄを知ることに
よって、(3) 式より、トナーＴの電荷量ｑ_T を正確に知
ることができる。そして、このトナーＴの電荷量ｑ_T が
正確に把握できれば、例えば転写帯電器６の転写電流Ｉ
_T を次の(4) 式によって求めることができる。

【００３９】Ｉ_T ＝Ｆ″（ｑ_T ，Ｄ） ・・・・(4) この(4) 式に基づいて、トナーＴの電荷量ｑ_T 、トナー
濃度Ｄから、最適な転写電流Ｉ_T を求めることができ、
これにより、感光体１上のトナー像がシート材Ｐに有効
に転写される。

【００４０】現像バイアス及び帯電器２による帯電電位
をテストパターンの０HEX （白）とＦＦHEX （最大濃
度）を形成して実施例１で述べた方法と同様にして求め
て、その後階調パターンを形成し階調補正パラメータを
調整することによって、より精度の高い補正が可能とな
った。

【００４１】上述した例ではテストパターン２３の画像
幅が例えば現像幅いっぱいに渡って形成したが、これに
限らず、所定の幅であっても予めその関係を得ておけば
よい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
帯電した現像剤（トナー）が現像装置から感光体へ移動
する際に発生するバイアス電流を検知することにより、
感光体上の現像剤の濃度を正確に把握することができ、
このバイアス電流の大きさに応じて制御装置が画像形成
条件を決定するので、例えば、感光体の特性が変化した
場合であっても、最終的に、高画質で安定したコピーを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の感光体近傍を示す
概要図。

【図２】現像手段、電位検知手段、制御手段を示す模式
図。

【図３】バイアス電流と画像濃度との関係を示す図。

【図４】従来の画像形成装置の感光体近傍を示す概略
図。

【図５】従来の現像装置を示す模式図。

【符号の説明】

１ 感光体 ３ 露光手段 ５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋ 現像装置（現像器） ２１ 電流検知手段 ２２ 制御手段 ２３ テストパターン Ｉ_B バイアス電流 Ｔ 現像剤（トナー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/08 １１５ 9222−2Ｈ (72)発明者 笹沼 信篤 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電された感光体を露光して静電潜像を
   形成する露光手段と、所定の帯電量に帯電された現像剤
   を前記感光体に移動付着させて前記静電潜像を現像する
   現像装置と、を備えてなる画像形成装置において、 濃度についての階調性を有し、前記露光手段を介して前
   記感光体上にテスト潜像として露光されるテストパター
   ンと、 前記現像装置から前記テスト潜像に移動する前記現像剤
   の移動量に基づくバイアス電流を検知する電流検知手段
   と、 該電流検知手段の出力に応じて画像形成条件を変更する
   制御装置と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。