JPH05333653A

JPH05333653A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05333653A
Application number: JP4162051A
Authority: JP
Inventors: Masami Izumizaki; 昌巳泉崎; Tatsuo Takeuchi; 達夫竹内; Yoshihiro Murasawa; 芳博村澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】潜像の現像用に振動電界を含む現像バイアス
を印加した影響により、ＡＴＲの濃度検出手段で得られ
る検出信号に交流ノイズが重畳されたときに、そのノイ
ズの重畳を知ってノイズの影響がある濃度検出をなくし
て、ノイズの影響のない検出を確実にすることを可能と
し、現像剤濃度を常に安定に制御して良好な画像を得る
ことである。【構成】現像装置９に設けたＡＴＲのフォトダイオー
ド１６による参照光の初期の検出信号値Ｒｅｆ（１）と
１枚目の画像形成終了後の検出信号値Ｒｅｆ（２）との
差分が｜Ｒｅｆ（１）−Ｒｅｆ（２）｜≦１０^H でない
とき、ノイズの影響があったと判断してエラー表示し、
画像形成と異なる別シーケンスを行なわせる。【効果】ノイズの影響がある濃度検出がなくなり、目
的を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式機や電子
写真プリンタ等の画像形成装置に関し、特に多色用やフ
ルカラー用の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フルカラー画像を形成する方式と
して、電子写真方式、インクジェット記録方式、熱転記
録方式等が知られており、このなかで電子写真方式は高
速化、普通紙化が可能であるため近年益々製品開発が進
められている。

【０００３】この電子写真方式によりフルカラー画像形
成を行なうにあたっては、画像の色味等の観点からトナ
ー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤を使
用する現像装置が多く用いられており、この場合、画像
形成により現像装置内のトナーが消費されたときには、
消費量に見合った量のトナーを現像装置内に補給してや
る必要がある。このため、現像装置に現像剤のトナー濃
度を検出する現像剤濃度検出装置と、検出された信号に
応じてトナーの補給を行なわせるトナー補給装置とから
なる現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を設けて、現像剤の
トナー濃度を一定に保つようにしている。

【０００４】例えば図１に示すように、現像装置９の現
像剤担持体の現像スリーブ３の上方位置にＡＴＲの検出
ヘッド８が設置され、現像剤に光を照射する発光素子と
して双方向発光型のＬＥＤ１がヘッド８に設けられる。
このＬＥＤ１は図の上下方向に発光し、現像スリーブ３
上の現像剤（トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした
二成分現像剤）のトナー量の変化に応じて反射量が変化
する反射光を、ＬＥＤ１の図において奥側にあるフォト
ダイオード２（図では見えないので参照符号及び引出し
線のみを示す）で検出して電気信号に変換し、その検出
信号値と基準値との差分に応じてトナーを補給するよう
に構成されている。

【０００５】現像装置９は、その内部の下半部を上部開
放の隔壁１０によって現像室１１と撹拌室１２とに区画
され、現像装置９の像担持体４と対向した箇所の開口部
１４には、上記の現像スリーブ３が回転自在に設置され
る。現像スリーブ３内には磁石１３が非回転に設けら
れ、又現像スリーブ３には現像バイアスを印加する電源
１５が接続される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電源１５から現像スリーブ３に現像バイアスとして交流
の振動電界及び直流のバイアスを印加した場合、その現
像バイアスの印加の影響により、ＡＴＲのフォトダイオ
ード２で得られるＡＴＲ信号（検出信号）に交流ノイズ
が重畳されることがある。

【０００７】この交流ノイズの（＋）成分と（−）成分
とが相殺されてゼロになっていればよいが、波形の歪み
などでゼロに相殺されず、ＡＴＲ信号に直接影響を及ぼ
すような場合がある。又ノイズ防止シール部材でノイズ
を抑制できればそれでもよいが、ノイズ防止シール部材
にも限界があり、ノイズを完全に抑制するには至らない
場合が多い。このためＡＴＲによって現像剤のトナー濃
度を必ずしも安定に制御することができなかった。

【０００８】このようなことから、従来は、良好に現像
を行なって高品質の画像を得ることが常にできるという
わけには行かなかった。

【０００９】本発明の目的は、現像装置の像担持体上の
潜像の現像用に現像剤担持体に振動電界を含む現像バイ
アスを印加した影響により、現像剤のトナー濃度を制御
する現像剤濃度制御装置を構成する現像剤濃度検出手段
で得られる検出信号に交流ノイズが重畳されたときに、
そのノイズの重畳を知ってノイズの影響がある濃度検出
をなくし、これによりノイズの影響のない濃度検出を確
実に行なうことを可能として、現像剤濃度を常に安定に
制御して良好な画像を得ることができるようにした画像
形成装置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、像担持体の偏心、歪
みにより表面電位センサー等の画像形成に関する物理量
を検出する検出手段に測定誤差が発生するのを防止し
て、高い精度で像担持体上の表面電位等の画像形成に関
する物理量を測定し、これらの物理量によって制御され
る一次帯電等を適切に制御して、画像形成の信頼性を向
上することを可能とした画像形成装置を提供することで
ある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、現像装置内の現
像剤濃度の傾きによる影響をなくして、初期画像と同様
な濃度が均一な画像を常に得ることができる画像形成装
置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤
を担持した現像剤担持体に振動電界を含む現像バイアス
を印加して、前記現像剤により像担持体上の潜像を現像
する現像装置に、前記現像剤のトナー濃度を検出する濃
度検出手段と、前記現像剤へのトナーの補給を制御する
補給制御手段とを有する現像剤濃度制御装置を備えた画
像形成装置において、前記濃度制御装置により前記濃度
検出手段による検出結果を用いて、該検出結果への前記
現像バイアスの振動電界による影響の有無を検出させる
ようにしたことを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】又本発明は、回転する像担持体の周囲に、
帯電手段、潜像形成手段、現像手段及び転写手段、並び
に前記像担持体上の画像形成に関する物理量を測定する
少なくとも１つの物理量検出手段が設置された画像形成
装置において、前記物理量検出手段により予め前記像担
持体上の画像形成に関する物理量を検出することによ
り、前記物理量検出手段に対する前記像担持体の距離の
変動を求めて、前記像担持体に対する画像形成時に、前
記物理量検出手段による前記像担持体上の画像形成に関
する物理量の検出を補正するようにしたことを特徴とす
る画像形成装置である。

【００１４】更に本発明は、像担持体への露光により該
像担持体上に潜像を形成し、その潜像を現像装置により
現像剤で現像してトナー像として可視化する画像形成装
置において、前記現像装置内にその長手方向に沿って複
数個のトナー濃度検出手段を設置し、該複数個の濃度検
出手段により検出して得られた前記現像装置内現像剤の
長手方向における濃度の傾き又は前記像担持体の長手方
向における画像濃度の傾きに基いて、前記像担持体への
露光の長手方向における露光量を補正することを特徴と
する画像形成装置である。前記現像装置内現像剤にトナ
ー補給をする補給手段が設けれられ、該補給手段が前記
複数個の濃度検出手段による検出結果に基づいて制御さ
れる。

【００１５】

【実施例】

実施例１図１は、本発明の画像形成装置の実施例１で使用される
現像装置を示す断面図である。

【００１６】本実施例の画像形成装置における現像装置
は、感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静
電記録方式等によって形成された潜像を現像して、トナ
ー像として可視化するのに用いられ、この可視化された
トナー像は紙等の転写材上に転写した後、定着手段によ
り永久像とされる。

【００１７】図１に示すように、現像装置９は、像担持
体４に対向して配置され、その内部は垂直方向に延在す
る隔壁１０によって現像室１１と撹拌室１２とに区画さ
れている。隔壁１０には図２における手前側と奧側の端
部において現像室１１と撹拌室１２を相互に連通させる
ために開口部（図示せず）が形成されている。隔壁１０
の上部は開放されており、現像室１１で余分になった現
像剤が撹拌室１２側のスクリュー部に回収され、循環す
るようになっている。

【００１８】現像室１１及び撹拌室１２は、本実施例で
はトナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像
剤が収容され、撹拌室１２のスクリューの搬送上流側よ
り補給トナーが補給される。前述したように、トナーの
補給はＡＴＲ（現像剤濃度制御装置）の下で行なわれ、
そのＬＥＤ１から現像スリーブ３上の現像剤に検出光を
当て、その反射光をフォトダイオード２により検出して
電気信号に変換した検出信号値を基準値と比較して、そ
の差分に応じた量のトナーが補給されるようになってい
る。

【００１９】現像装置９の現像室１１側は像担持体４に
対面した現像域に相当する部分が開口しており、この開
口部１４に一部露出するようにして前記の現像スリーブ
３が回転可能に配置されている。現像スリーブ３は非磁
性材料で構成され、現像動作時には図示の矢印方向に回
転し、その内部には磁界発生手段である磁石１３が固定
されている。又現像スリーブ３には、像担持体４上に形
成された潜像の現像を行なうときに、電源１５により交
流及び直流の現像バイアスが印加され、これによって現
像スリーブ３上の現像剤中のトナーが像担持体４へと付
着する。

【００２０】本実施例では、二成分現像剤のトナーとし
て、スチレン−アクリル共重合樹脂又はポリエステル樹
脂に顔料を分散した直径４〜５０ｍｍのトナーを用い、
これに外添剤を塗布して使用した。キャリアとしては、
粒径２０〜１５０μｍのフェライト系キャリアを使用し
た。

【００２１】さて、本実施例では、ＡＴＲのＬＥＤ１及
びフォトダイオード２、１６で検出したトナー濃度検出
結果を用い、ＡＴＲによりその検出結果への現像バイア
スの交流バイアスの影響の有無を検出させるようにした
ことが特徴である。以下、これについて、図２及び図３
に示した本実施例における画像形成に関するタイミング
及びアルゴリズムに基づき説明する。

【００２２】先ず、１枚目の画像形成動作が開始される
と、図２のタイミングチャート及び図３のフローチャー
トに示すように、現像装置９の現像スリーブ３がＯＮし
て回転し、現像スリーブ３と連動した現像室１１と撹拌
室１２のスクリューが回転し、その現像室１１及び撹拌
室１２の現像剤の撹拌が開始される（ステップＳ１０
１）。次にＡＴＲのＬＥＤ１から照射した検出光の現像
剤からの反射光をフォトダイオード２で検知して、第１
回目の測定分として現像剤濃度Ｓｉｇ（１）（初期現像
剤濃度）が検出される（ステップＳ１０２）。このとき
同時に、ＬＥＤ１の温度特性等による出力値の変化を補
正するために、ＬＥＤ１からの他方の光が参照光Ｒｅｆ
（１）としてフォトダイオード１６で検出される（ステ
ップＳ１０２）。その後、画像形成のための明電位と現
像剤バイアスＶ_DCとの差である現像電位及び交流バイア
スが、同時に現像スリーブ３に印加される（ステップＳ
１０３、Ｓ１０４）。

【００２３】１枚分の画像が形成されて終了したと判断
したら（ステップ１０５）、ステップＳ１０６でステッ
プＳ１０２と同様な方法により第２回目の測定分として
現像剤濃度Ｓｉｇ（２）及び参照光Ｒｅｆ（２）が検出
される。このＳｉｇ（２）、Ｒｅｆ（２）の検出時に
は、Ｓｉｇ（１）、Ｒｅｆ（１）の検出時と異なり現像
スリーブ３に交流バイアスが印加されており、これの影
響でフォトダイオード１６に交流ノイズが重畳すること
がある。通常はその交流ノイズの（＋）成分と（−）成
分とが相殺してゼロになるので問題はないが、他の電気
ノイズの影響を受けると交流ノイズの成分比がずれて、
そのためフォトダイオード１６の出力値にノイズとして
影響が出てしまう。

【００２４】そこで本発明では、ステップＳ１０７でフ
ォトダイオード１６から出力されたＲｅｆ（１）、Ｒｅ
ｆ（２）からＡ／Ｄ変換後にその差分｜Ｒｅｆ（１）−
Ｒｅｆ（２）｜を求めて、その大小によりノイズの有無
を判断する。本発明者等が調べたところによると、この
差分｜Ｒｅｆ（１）−Ｒｅｆ（２）｜≦１０^H であれば
温度特性による出力の変化範囲内であるが、差分｜Ｒｅ
ｆ（１）−Ｒｅｆ（２）｜≧１０^H であれば交流ノイズ
が出力値に直接影響を及ぼしていた。そこで｜Ｒｅｆ
（１）−Ｒｅｆ（２）｜≧１０^H のときはエラー表示を
出力し、ノイズの影響があることを知らせる。

【００２５】以上のように、本実施例によれば、ＡＴＲ
の参照光Ｒｅｆの検出出力の変化からノイズの有無を検
出できる。ノイズを検出した場合は、そのエラー表示が
出力された時点で画像形成と異なる別シーケンスを行な
うようにされる。

【００２６】実施例２本実施例では、図１の現像装置において、ＡＴＲの検出
感度を利用して参照光なしにトナー濃度検出に対するノ
イズの有無を知ることができるようにしたことが特徴で
ある。

【００２７】さて、ＡＴＲからの初期現像剤濃度Ｓｉｇ
（１）の信号値に対し、ある時点ｉの濃度の信号値をＳ
ｉｇ（ｉ）とすると、時点ｎのときは、初期濃度との差
分は｜Ｓｉｇ（１）−Ｓｉｇ（ｎ）｜で表されるので、
実験の結果からＡＴＲの検出感度のテーブル、即ち図４
に示すような｜Ｓｉｇ（１）−Ｓｉｇ（ｎ）｜に対する
現像剤濃度Ｗ＝Ｔ／（Ｔ＋Ｃ）ｗｔ％（但し、Ｔ：トナ
ーの量、Ｃ：キャリアの量）のテーブル作り、現在の濃
度信号値Ｓｉｇ（ｉ）から現像剤の濃度Ｗ_i を算出する
ものである。但し、濃度信号値Ｓｉｇ（ｉ）には先の実
施例１で述べたＬＥＤ１の出力変化を補正した係数を最
終的にかけあわせるものとする。

【００２８】初期現像剤濃度Ｗ₀ は図４から７ｗｔ％で
あり、本実施例で用いトナーの特性から、濃度Ｗ＝Ｔ／
（Ｔ＋Ｃ）が３ｗｔ％ずれると画像濃度（ＦＦ^H ）で
０．２ずれ、特にフルカラー画像では許容限界である。
本構成で用いた現像装置９の性能では、濃度Ｗを±２ｗ
ｔ％で制御可能であったため、｜Ｓｉｇ（１）−Ｓｉｇ
（ｎ）｜≧３（Ｈ）（Ｈは０^H 〜ＦＦ^H ）となるのは、
ノイズ等による暴走の場合のみである。従って本実施例
では実際の現像剤濃度Ｓｉｇ（ｉ）を検出することによ
り、参照光がない場合にもノイズの有無を検出できる。

【００２９】実施例３本実施例では、図１の現像装置において、ＡＴＲの現像
剤濃度Ｓｉｇを検出するフォトダイオード２と、参照光
Ｒｅｆを検出するフォトダイオード１６のどちらか一方
が壊れた場合でも暴走しないように、｜Ｓｉｇ（１）−
Ｓｉｇ（２）｜と｜Ｒｅｆ（１）−Ｒｅｆ（２）｜の両
方を検出し、同時にそれぞれが予め定めた｜Ｓｉｇ
（１）−Ｓｉｇ（２）｜≧１０^H で且つ｜Ｒｅｆ（１）
−Ｒｅｆ（２）｜≧３^H であるときに、エラー表示をさ
せるようにしたことが特徴である。

【００３０】本実施例によれば、ＡＴＲのフォトダイオ
ード２、１６の一方の破損があった場合に、それを速や
かに知って対処することが可能となる。

【００３１】実施例４本実施例における技術的課題について述べれば、次の通
りである。

【００３２】従来、画像形成に係る物理量を検出するセ
ンサーとして、感光ドラムの帯電状態を検出する表面電
位センサー、一定潜像を現像して得られたトナー像を光
学的に読み取って現像剤の現像能力を検出する現像剤濃
度検出センサー（所謂パッチ検知センサー）等が知られ
ている。これらのセンサーは、感光ドラムにおける画像
情報を非接触で検出しようとするものであるために、
（１）測定精度の向上には画像形成装置に組込む際に高
度な位置調整を必要とする、（２）使用する感光ドラム
の軸真円度、表面平滑性等に対し厳しい精度が要求され
る問題がある。

【００３３】更に装置の使用によって、（３）部品の消
耗、ガタツキの発生により精度が出せなくなる、（４）
本来、消耗品である感光ドラムの交換により、初期性能
が出せなくなる等の問題もある。

【００３４】加えて、１つのセンサーで１つの物理量の
みを検出した場合、機械的変動と、電子写真における物
理条件（感光ドラムの劣化、現像能力の変化等）との分
離は困難であった。

【００３５】例えば表面電位センサーでは感光ドラムの
帯電電位を検出することで感光ドラムの帯電能力、光学
系の露光の均一性、帯電器の帯電状態を知ることが可能
であるが、一次帯電器による感光ドラムの帯電の際の感
光ドラム劣化による帯電能力の変化と、一次帯電器と感
光ドラムとの距離の変動による帯電能力の変化とを分離
することは難しく、検出される電位が感光ドラムの帯電
状況のみを正確に反映しなくなる。更に光学センサーを
用いた場合、センサーと感光ドラムの距離の変化は、表
面電位センサーよりも大きく測定値に影響することにな
る。

【００３６】このように、電子写真装置の感光ドラムの
周辺に配置された非接触タイプのセンサー類は、高い設
置精度が要求されるにも拘らず、機械的な位置変動に対
する情報が得られず、装置各部の物理的状況が正確に把
握されないと言う問題があった。更に今後、電子写真装
置に一層高画質の画像形成を望んだ場合に、画像形成に
係わる帯電、露光、現像、転写の諸条件への制御情報を
正確に得る上で、これが不可能になってしまうことにな
る。

【００３７】そこで、本実施例４では、センサーに対す
る感光ドラムの距離の変動を予め求めて、上記の問題を
解決するものである。

【００３８】図５は、本発明の画像形成装置の実施例４
を示す概略断面図である。画像形成装置は、矢印方向に
回転可能な感光ドラム２１の周辺にその回転方向に一次
帯電器２２、画像露光２３、現像器２４、転写帯電器２
５、クリーナ２６、除電器或いは除電ランプからなる除
電手段２７が配設されている。更に画像露光２３の下流
に表面電位センサー３０、現像器２４の下流に光反射型
のトナー濃度センサー３１が配置されている。

【００３９】上記構成に基づいて本発明につき詳述す
る。先ず、複写動作が開始されると、予備動作として感
光ドラム２１が矢印方向に回転を開始する。次に除電手
段２７で予め感光ドラム２１の表面を除電して初期化す
る。初期化された感光ドラム２１は、画像形成装置内の
メモリに蓄えられた信号によってある目標電位までコロ
トロン帯電器等の一次帯電器２２により一次帯電され
る。帯電の終了した感光ドラム２１は、更に回転を続け
て表面電位センサー３０の箇所を通過し、その通過の際
に目標電位に達しているかどうかの確認が行なわれる。
確認されれば感光ドラム２１は更に回転を続け、複写の
本動作に入ることとなる。

【００４０】確認されなければ複写動作を中止するか、
目標値に入るように帯電状態を変更することが可能な帯
電電流等の物理パラメータへフィードバックをかけるこ
ととなる。又必要に応じて複写の本動作の前後で光反射
型の濃度センサー３１を動作させ、感光ドラム２１の必
要な部分に予め設定された電位に一様帯電、露光し、現
像を行なってパッチを形成し、その濃度を見ることによ
り現像剤の濃度、現像電圧（現像バイアス）等の諸条件
を変更させる機能を持たせるようにしてもよい。

【００４１】さて、本実施例では、画像形成に関する物
理量を測定する非接触式の測定センサーとして、表面電
位センサー３０と光反射型濃度センサー３１が設置され
ている。本実施例では、これらのセンサー３０、３１に
よる測定で、感光ドラム２１の機械的変動によるセンサ
ー３０、３１との距離の変動を検出し、目的を達成する
ものである。

【００４２】図５及び図６を用いて更に詳述する。前述
した如く、図５に示した２種のセンサー３０、３１を用
いた場合、複写用の制御動作に入る前に感光ドラム２１
を回転させ、感光ドラム２１の表面を除電手段２７で露
光した後、感光ドラム２１の回転軸２９に対して見掛け
上、位置精度を出された一次帯電器２２により、所望の
表面電位になるように感光ドラム２１に一定電流を注入
して帯電する。但し、前述した如く、回転軸２９に対し
感光ドラム２１の表面が等距離にはなり難いため、実際
の表面電位にはバラツキがあると考えられる。

【００４３】次に、感光ドラム２１に設けられたマーク
がフォトカプラ等のマーク検出手段（共に図示せず）に
よって検出される位置まで感光ドラム２１が回転される
と、マーク検出手段から検出信号が出力され、この信号
に従って表面電センサー３０が測定を開始し、感光ドラ
ム２１が１回転して再度上記のマークが検出されるまで
測定を続け、表面電位の測定データを感光ドラム２１の
測定位置と対にした情報として図示しないメモリに取り
込む。

【００４４】又表面電位を測定された感光ドラム２１
は、現像器４で現像されることなく回転を続け、反射型
の光学濃度センサー３１の前面に達する。予めこの濃度
センサー３１と表面電位センサー３０との位置は、感光
ドラム２１の回転軸２９から見て一定の決められた角度
を為すように定められており、表面電センサー３０によ
る感光ドラム２１の測定開始位置と同位置から濃度セン
サー３１による測定を開始するように、濃度センサー３
１は前述のマークの検出信号に対し定められた角度分の
遅れを持って感光ドラム２１からの反射光量の測定を始
める。そして表面電位センサー３０による測定のときと
同じように、感光ドラム２１の１周分を測定してその反
射光量の測定データを測定位置と関係付けてメモリに取
り込ませる。感光ドラム１の反射光量の取り込みが終了
すると、その時点で測定が終了し、一方、感光ドラム２
１は、その表面の電荷を除電手段２７により除去され、
回転を停止する。

【００４５】図６に、本実施例における表面電位及び反
射光量の測定データを示すグラフを掲げる。図６（ａ）
は、感光ドラム２１の１周分の表面電位の分布を示し、
図６（ｂ）は、感光ドラム２１の１周分の反射光量の分
布を示す。図６（ａ）の縦軸の表面電位及び図６（ｂ）
の反射光量は、それぞれの測定値を感光ドラム２１の回
転軸２９を中心とした真円周面からの距離に評価して表
示してある。感光ドラム２１の表面電位は一次帯電器２
２と感光ドラム２１との距離に比例し、反射光量はセン
サー３１と感光ドラム２１との距離の２乗に反比例する
ので、その関係から測定した表面電位及び反射光量を計
算で距離に換算することができる。図６（ａ）、（ｂ）
の横軸は感光ドラム２１の周方向上の位置の１周分を示
す。

【００４６】以上のようにして得られた距離のズレ量を
加算、平均化することにより、感光ドラム２１の実質的
な半径の分布が得られる。上記の測定値からの距離の算
出は測定と別に行なったが、画像形成装置内に予め備え
られた演算素子によって一連の測定と同時に行ってもよ
く、更に距離のズレ量の加算、平均化までを行なって、
測定終了と実質的に同時の実時間で感光ドラム２１の半
径分布が求められるようにすることもできる。

【００４７】以上のようにして得られた感光ドラム２１
の半径分布は、前述したのと同様に図示しないメモリに
蓄えられる。そして画像形成時の表面電位の測定或いは
画像のトナー濃度測定の際に用いられ、それらの表面電
位、トナー濃度の測定値を距離の要素を除去した値とし
て求めて、後の制御に用いることができるようになる。
例えば濃度センサー３１により感光ドラム２１上の画像
のトナー濃度を測定する場合、上記のメモリに蓄えられ
た感光ドラム２１の半径分布により、その側定位置の点
が感光ドラム２１の真円周面から外側に膨らんでいると
されたならば、側定点がセンサー３１に近づいているの
で、測定された画像濃度は実際よりも濃くなるから距離
分を差し引くことにより真の濃度に変換して、制御に使
用することである。

【００４８】実施例５図７は、本発明の画像形成装置の実施例５における光反
射型の濃度検出センサー３１の使用法を示した説明図で
ある。本実施例では、濃度センサー３１が１個設置され
ており、このセンサー３１での測定を、感光ドラム２１
に近い位置Ｓと遠い位置Ｌの２箇所で行なうようにした
ことが特徴である。

【００４９】先ず、実施例４のときと同様に、感光ドラ
ム２１を回転させてその上のマークをフォトカプラ等の
マーク検出手段（共に図示せず）で検出し、その検出信
号に従って位置Ｓで濃度センサー３１より感光ドラム２
１表面の反射光量の測定を行なう。この位置Ｓでは、濃
度センサー３１が感光ドラム２１の表面に近いため、測
定値が大きくなって正確さを増すが、表面に偶々ゴミが
付着していたり、若干の機械的振動が伝わったりする
と、測定値が細かく振れてしまい、距離の差による変動
が隠されてしまう可能性がある。そこで次に感光ドラム
２１を更に回転して位置Ｌで測定をする。位置Ｌは感光
ドラム２１の表面からの距離が遠いため測定値が小さく
なるが、ゴミの付着等によるノイズ分は拾いづらくな
る。

【００５０】この位置Ｓ及びＬでの２回の測定から感光
ドラム２１の偏心、歪みによる距離の変動分のみを抽出
し、実施例４のときと同様、感光ドラム２１の１周分の
半径分布として真円周面からのズレのデータをメモリに
保管する。その後は同様に、感光ドラム２１上の画像の
トナー濃度の測定の際に用いて真の濃度を求め、これを
トナー濃度の制御に使用すればよい。

【００５１】実施例６図８は、本発明の画像形成装置の実施例６における表面
電位センサー３０及び光反射型の光学濃度検出センサー
３１の配置法を示した説明図である。本実施例では、表
面電位センサー３０と反射型光学濃度センサー３１を感
光ドラム２１の回転軸２９（図５参照）と平行になるよ
うに、感光ドラム２１のスラスト方向（軸線方向）に配
列した。測定方法は図５に示した実施例４に準ずるが、
同一タイミングで測定が可能になるために回転位置の差
による測定誤差を減少できる。

【００５２】以上の実施例４〜６において使用できる表
面電位センサー３０及び光反射型濃度センサー３１につ
いて示せば、次の通りである。表面電位センサー３０に
は、公知の振動板を用いたもの或いは回転板を用いたも
の、いずれのタイプでも使用することができる。又光反
射型濃度センサー３１には、感光ドラム或いはトナーか
らの反射光を受光して、その光量を電流又は電圧に変換
して出力することが可能な、フォトダイオード、フォト
トランジスタ、ＣＣＤ等の光センサーを受光部とし、Ｌ
ＥＤ、タングステンランプ、ハロゲンランプ等を発光部
としたものを用いることができ、所望に応じて発光部に
カラーフィルターを用い、必要な波長以外の波長の光を
カットするようにしてもよい。

【００５３】又センサーは表面電位センサー３０及び光
学濃度センサー３１の２つを用いたが、感光ドラム２１
の画像形成に関する物理量を測定する３個以上のセンサ
ーを用いて、感光ドラム２１の真円周からのズレを測定
しても何ら問題はなく、測定精度が向上するのでかえっ
て好ましい。又測定を複数回繰り返すことも精度を向上
する上で好ましい。

【００５４】以上述べたように、本実施例４〜６によれ
ば、感光ドラム２１の偏心、歪みにより表面電位センサ
ー３０、濃度センサー３１に測定誤差が発生するのを防
止して、高い精度で感光ドラム２１の表面電位、画像の
トナー濃度を測定することができ、このためこれら表面
電位、トナー濃度によって制御される一次帯電、露光
量、現像バイアスを適切に制御して、画像形成の信頼性
を向上することができる。

【００５５】実施例７図９は、本発明の画像形成装置の実施例７における現像
装置を示す断面図である。本実施例の現像装置は、二成
分現像剤を収容した現像容器４３内が仕切り壁５０によ
って現像室５１と撹拌室５２とに区画され、それぞれ現
像剤を撹拌、搬送するスクリュー４８、４９が設置され
る。又現像室５１上部の感光ドラム４１と対向した開口
部には、マグネット４５ａを非回転に収納した現像スリ
ーブ４５が回転自在に設置され、更に現像スリーブ４５
と所定の間隙を開けた現像剤規制ブレード４６が設置さ
れる。

【００５６】現像容器４３内の現像剤には、撹拌室５２
でトナーが補給される。撹拌室５２にはそのスクリュー
４９による現像剤搬送方向上流端部に補給口（補給位
置）が設けられ、図示しない外部のトナー補給槽からト
ナーが供給される。撹拌室５２でトナーを補給された現
像剤は、スクリュー４９によりトナーと撹拌、混合され
ながら撹拌室５２内を搬送され、図９の現像容器４３の
奥側（図１０では上側）で搬送スクリュー４８、４９に
よる搬送により、隔壁５０の端部に設けられた開口部を
通って現像室５１内に入り、現像室５１内のスクリュー
４８に受け渡される。そして現像室５１でスクリュー４
８により撹拌混合されながら搬送され、その搬送途上で
現像剤の一部は、現像スリーブ４５上にマグネット４５
ａの磁気作用により汲み上げられる。現像剤の残りは隔
壁５０の他方の端部に設けられた開口部を通って撹拌室
５２内に戻される。

【００５７】現像室５１内で現像スリーブ４５上に汲み
上げられた現像剤は、現像スリーブ４５の回転に伴い規
制ブレード４６の箇所で規制により薄層に形成されなが
ら、感光ドラム４１と対面した現像部位置に搬送され、
感光ドラム４１上の潜像の現像に供される。この現像時
に電源５３により現像スリーブ４５に現像バイアスを印
加して、現像が補助される。

【００５８】このような現像装置では、現像剤中のトナ
ーの消費が現像室５１で起こり、然も撹拌室５２のトナ
ー補給位置に達するまではトナーが補給されないので、
現像室５１の奥と手前とでは現像に関与する現像剤にト
ナー濃度のムラができ、現像剤濃度の傾きを生じる。

【００５９】本実施例では、現像剤濃度の傾きによる影
響を解消するために、現像装置の長手方向の２か所で現
像剤のトナー濃度を検出して濃度の傾きを求め、それに
応じて感光ドラム４１への潜像の露光量に重み付けして
露光量を補正するものである。

【００６０】近年では、ディジタル信号に基づいてレー
ザビームを感光ドラム上に走査露光することにより潜像
を形成し、これを現像して可視化するレーザビームプリ
ンタ（ＬＢＰ）が実用化され、広く普及しており、又Ｌ
ＢＰとＣＣＤ等を用いた画像読み取り手段を電気信号で
結んだディジタル複写機では、従来のアナログ複写機で
できなかった種類の画像処理等が可能である。

【００６１】そのＬＢＰの記録密度は１インチ当たりの
ドット数で表示され、例えば４００ＤＰＩでは１インチ
当たり４００個のドットを形成する。ＬＢＰはこの画素
単位でレーザ光の変調を行なうことが基本で、その変調
は、画素内でレーザ光の光量又はレーザ光の点灯時間を
入力信号に応じて変化させることにより行なわれ、この
ような変調技術を用いることで１画素単位で入力信号に
応じてある重み付けをして、出力することが可能であ
る。

【００６２】そこで、本実施例では、このようなレーザ
光により感光ドラム４１への潜像の露光を行ない、その
レーザ光の変調により現像剤濃度の傾き応じて感光ドラ
ム４１への露光量に重みを付するものである。

【００６３】さて、本実施例によれば、図９に示すよう
に、現像容器４３の現像室５１内上部の現像スリーブ４
５の側方に、光学式の２つの現像剤濃度センサー６１、
６２が設けられる。そのセンサー６１、６２は、図１０
に示すように、現像容器４３の隔壁５０両端の開口部に
相当する、現像室５１の両端部位置Ｓ₁ 、Ｓ₂ に位置さ
れる。そして現像剤に照射した検出光の現像剤からの反
射光量により現像剤のトナー濃度を検出し、それを用い
て図１１のブロック図に示すような制御が行なわれる。

【００６４】図１２は、現像室５１内の現像剤のトナー
濃度を現像室５１の長手方向（容器４３長手方向と同方
向）に連続的に測定して得られた濃度分布のグラフであ
る。図の曲線Ａは使用初期時、曲線Ｂ、Ｃは複写中のも
のである。曲線Ｂは現像量が少ないので曲線Ｃに比べて
現像剤のトナー消費量が少なくなっている。曲線Ｂ、Ｃ
から分るように、現像容器４３内へのトナーの補給位置
（補給口）が撹拌室５２に１箇所の現像装置では、現像
時のトナー消費量に応じたトナー濃度の傾きが装置の長
手方向に生じる。

【００６５】そこで、２個のセンサー６１、６２により
位置Ｓ₁ 、Ｓ₂ で現像剤の濃度を検出して、図１１に示
すように、ＣＰＵ６３により濃度が最低の位置Ｓ₂ の測
定濃度を用い、トナー補給手段６４によるトナー補給の
制御を行なわせる。又ＣＰＵ６３で位置Ｓ₁ とＳ₂ の測
定濃度により現像室５１の長手方向上の濃度の傾きを求
めて、読み取り手段６５により読み取られた原稿の画像
情報を処理する画像処理手段６６を制御させ、レーザー
６７に対し感光ドラム４１への像露光の露光量を、現像
装置の現像容器４３長手方向の現像剤濃度の傾きと対応
するように、感光ドラム４１の長手方向（軸方向）に重
み付けをするように補正させる。

【００６６】この場合、本実施例では、以上のように、
センサー６２によるトナー補給口から最も離れた位置Ｓ
₁ の測定濃度を用い、現像剤濃度の最低値によるトナー
補給制御を行なうので、現像剤のトナー濃度の最低値を
保障でき、これによりレーザーの露光量の補正を１以下
にすることができる。

【００６７】図１３は、現像剤のトナー濃度が変化した
ときの画像出力レベルとそのときの画像濃度の関係を示
した特性グラフである。図の曲線Ｌは、現像剤濃度が高
い位置Ｓ₁ のときの特性グラフ、曲線Ｍは現像剤濃度が
最低の位置Ｓ₂ のときの特性グラフである。

【００６８】位置Ｓ₂ は現像装置内で最も低濃度となる
ところであり、このＳ₂ を基準として現像剤のトナー濃
度制御が行なわれる。このため連続複写中の濃度変動
（リップル）が収束して行く先は、標準的な濃度に制御
されて行く場所である。曲線Ｌは標準的な濃度よりも高
くなるため、本実施例では、その最大濃度値が曲線Ｍの
それと等しくなるような画像処理が行なわれる。つま
り、曲線Ｌが曲線Ｍに重なるような画像処理が行なわれ
る。

【００６９】現像剤のトナー濃度の変化により画像の出
力特性は、おおむね傾きが変化するだけなので、レーザ
光量の重み付けは単純にその露光地点の光量に濃度の比
をかけることにより行なわれる。

【００７０】即ち、今、現像室５１の長手方向と同方向
に距離ｘをとって、感光ドラム４１の距離ｘの地点への
レーザ光量をＩ（ｘ）、現像室５１内の地点ｘの現像剤
濃度をＤ（ｘ）とすると、現像室５１の前記した位置Ｓ
₁ 、Ｓ₂ の距離をＳ１、Ｓ２として、現像剤濃度は、Ｄ（ｘ）＝［｛Ｄ（Ｓ１）−Ｄ（Ｓ２) ｝／（Ｓ１−Ｓ
２）］×（ｘ−Ｓ２）＋Ｄ（Ｓ２）と表される。位置Ｓ₂ の現像剤濃度Ｄ（Ｓ２）に対する
地点ｘの現像剤濃度Ｄ（ｘ）の比を係数Ｒｘ＝Ｄ（ｘ）
／Ｄ（Ｓ２）として、ｘ＝Ｓ２（位置Ｓ₂ ）でＲｘ＝１
となるように設定すれば、感光ドラム２１の地点ｘでの
重み付けを行なった補正後のレーザ光量Ｉｘは、補正を
行なわないレーザ光量をＩｘ₀ として、Ｉｘ＝Ｒｘ×Ｉｘ₀ となる。

【００７１】従って、以上のような重み付けを行なった
レーザ光量で感光ドラム４１を露光すればよく、これに
より現像装置内の現像剤濃度の傾きによる画像濃度への
影響を解消して、濃度が均一な画像を得ることができ
る。

【００７２】実施例８図１４は、本発明の画像形成装置の実施例８における現
像装置の現像剤の濃度と画像濃度との関係を示すグラフ
である。本実施例では、図１４に示すように、現像剤の
トナー濃度と画像濃度とが直線的な比例関係にはなく、
ある関数関係で表される場合である。

【００７３】本実施例では、この現像剤の濃度と画像濃
度の関数関係を基に、現像剤濃度の傾きから画像濃度の
傾きを求め、この画像濃度の傾きからレーザ露光量を感
光ドラム４１の長手方向に重み付けをするように補正さ
せるものである。

【００７４】実施例７のときと同様に、現像室５１の長
手方向へ距離ｘの地点の現像剤濃度Ｄ（ｘ）は、Ｄ（ｘ）＝［｛Ｄ（Ｓ１）−Ｄ（Ｓ２) ｝／（Ｓ１−Ｓ
２）］×（ｘ−Ｓ２）＋Ｄ（Ｓ２）と表される。地点ｘの画像濃度Ｕの現像剤濃度Ｄ（ｘ）
の関数をＵ＝Ｕ（Ｄ（ｘ））とすると、位置Ｓ₂ の画像
濃度Ｕ（Ｄ（Ｓ２））対する地点ｘの画像濃度Ｕ（Ｄ
（ｘ））の比を係数Ｒ′ｘ＝Ｕ（Ｄ（ｘ））／Ｕ（Ｄ
（Ｓ２））として、ｘ＝Ｓ２（位置Ｓ₂ ）でＲ′ｘ＝１
となるように設定すれば、感光ドラム２１の地点ｘでの
重み付けを行なった補正後のレーザ光量Ｉｘは、補正を
行なわないレーザ光量をＩｘ₀ として、Ｉｘ＝Ｒ′ｘ×Ｉｘ₀ となる。

【００７５】従って、以上のような重み付けを行なった
レーザ光量で感光ドラム４１を露光すればよく、これに
より現像装置内の現像剤濃度の傾きによる画像濃度の傾
きを解消して、濃度が均一な画像を得ることができる。

【００７６】以上のように、実施例７〜８によれば、現
像装置内の現像剤濃度の傾きによる影響をなくして、初
期画像と同様な濃度が均一な画像を常に得ることができ
る。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、現像装置の像担持体上の潜像の現像用に
現像剤担持体に振動電界を含む現像バイアスを印加した
影響により、現像剤のトナー濃度を制御する現像剤濃度
制御装置を構成する現像剤濃度検出装置で得られる検出
信号に交流ノイズが重畳されたときに、そのノイズの重
畳を知ってノイズの影響がある現像剤濃度の検出をなく
し、これによりノイズの影響のない現像剤濃度を確実に
検出することを可能として、現像剤濃度を常に安定に制
御して良好な画像を得ることができるようになる。

【００７８】又本発明の他の画像形成装置によれば、像
担持体の偏心、歪みにより表面電位センサー等の画像形
成に関する物理量を検出する検出手段に測定誤差が発生
するのを防止して、高い精度で像担持体上の表面電位等
の画像形成に関する物理量を測定し、これらの物理量に
よって制御される一次帯電等を適切に制御して、画像形
成の信頼性を向上することを可能とすることができる。

【００７９】本発明の更に他の画像形成装置によれば、
現像装置内の現像剤濃度の傾きによる影響をなくして、
初期画像と同様な濃度が均一な画像を常に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における現像装置を示す断面
図である。

【図２】実施例１における画像形成に関する動作を示す
タイミングチャートである。

【図３】同じく画像形成に関する動作を示すフローチャ
ートである。

【図４】本発明の実施例２における現像装置のＡＴＲに
よる濃度検出の信号値の差と現像剤濃度との関係を示す
グラフである。

【図５】本発明の実施例４における画像形成装置を示す
概略構成図である。

【図６】実施例４の画像形成装置に設置された表面電位
センサー及び濃度センサーにより検出された感光ドラム
の表面電位及び反射光量の感光ドラム１周分の分布を示
すグラフである。

【図７】本発明の実施例５における濃度センサーの測定
法を示す説明図である。

【図８】本発明の実施例６における表面電位センサー及
び濃度センサーの測定法を示す説明図である。

【図９】本発明の実施例７における現像装置を示す断面
図である。

【図１０】図９の現像装置の平面図である。

【図１１】実施例７における画像形成に関する動作を示
す制御ブロック図である。

【図１２】実施例７における現像装置の現像剤の濃度分
布を示すグラフである。

【図１３】実施例７における画像形成装置の画像出力レ
ベルと画像濃度との関係を示すグラフである。

【図１４】本発明の実施例８における現像装置のトナー
濃度と画像濃度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ＬＥＤ２、１６フォトダイオード３、４５現像スリーブ４、２１、４１感光ドラム３０表面電位センサー３１、６１、６２濃度センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を担持した現像剤担持体に振動電
界を含む現像バイアスを印加して、前記現像剤により像
担持体上の潜像を現像する現像装置に、前記現像剤のト
ナー濃度を検出する濃度検出手段と、前記現像剤へのト
ナーの補給を制御する補給制御手段とを有する現像剤濃
度制御装置を備えた画像形成装置において、前記濃度制
御装置により前記濃度検出手段による検出結果を用い
て、該検出結果への前記現像バイアスの振動電界による
影響の有無を検出させるようにしたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】回転する像担持体の周囲に、帯電手段、
潜像形成手段、現像手段及び転写手段、並びに前記像担
持体上の画像形成に関する物理量を測定する少なくとも
１つの物理量検出手段が設置された画像形成装置におい
て、前記物理量検出手段により予め前記像担持体上の画
像形成に関する物理量を検出することにより、前記物理
量検出手段に対する前記像担持体の距離の変動を求め
て、前記像担持体に対する画像形成時に、前記物理量検
出手段による前記像担持体上の画像形成に関する物理量
の検出を補正するようにしたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】像担持体への露光により該像担持体上に
潜像を形成し、その潜像を現像装置により現像剤で現像
してトナー像として可視化する画像形成装置において、
前記現像装置内にその長手方向に沿って複数個のトナー
濃度検出手段を設置し、該複数個の濃度検出手段により
検出して得られた前記現像装置内現像剤の長手方向にお
けるトナー濃度の傾き又は前記像担持体の長手方向にお
ける画像濃度の傾きに基いて、前記像担持体への露光の
長手方向における露光量を補正することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項４】前記現像装置内現像剤にトナー補給をす
る補給手段が設けれられ、該補給手段が前記濃度検出手
段による検出結果に基づいて制御される請求項３の画像
形成装置。