JPH06289716A - 画像記録装置の濃度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】短時間に急激にトナー濃度を変化させる場合で
も常に正確で安定した画像濃度に調整可能にする。 【構成】２成分現像剤を用いる画像記録装置において、
像担持体上にトナー濃度測定用基準トナー像を形成する
形成手段５１と、該基準トナー像の画像濃度を検出する
検出手段５２と、前記基準トナー像の目標濃度範囲を設
定する設定手段５３と、検出された基準トナー像の画像
濃度と目標濃度範囲を比較する比較手段５４と、該比較
手段５４の結果に基づいてトナー濃度増加手段５６とト
ナー濃度低下手段５７とを選択的に動作させ前記基準ト
ナー像の画像濃度が目標濃度範囲内になるようにトナー
濃度を制御する濃度調整手段５５とを備え、濃度調整手
段の動作時、画像濃度が目標濃度範囲より低い場合、一
旦画像濃度が目標濃度範囲を越えて高くなるまでトナー
濃度増加手段を動作させた後、トナー濃度低下手段を動
作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を用いる複
写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像記録装置におい
て、２成分現像剤を使用する現像装置のトナー濃度を制
御する濃度調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁性キャリアとトナーからなる２成分現
像剤を使用する画像記録装置においては、静電潜像の現
像に伴い現像剤中のトナーが消費されるので、その画質
を一定に保持するために、新たなトナーを供給して現像
剤中のトナー濃度を一定にする必要がある。

【０００３】そのために、例えば、特開昭６３−８５６
６１号公報、特開平３−２８４７７４号公報において
は、現像剤中のトナー濃度を検知して、その検知結果に
基づきトナー供給手段またはトナーを強制的に消費させ
る消費手段を選択的に動作させ、トナー濃度を所定の目
標濃度に達するまで繰り返すようにしている。また、特
開昭６３−２１６０８１号公報においては、複写動作に
先立ち行われる非定常的なトナー供給動作に関するもの
で、現像剤中のトナー濃度を検知して、該トナー濃度が
設定値に達するようにトナー供給を行うとともに、トナ
ー供給が所定量を越えてなされているときはトナー供給
を停止するようにしている。さらに、特開平４−１５８
３８２号公報においては、現像装置に現像剤をセットし
た後、最初のコピーを取るに先だって自動的に現像剤中
のトナーを強制消費または補給を行って現像剤中のトナ
ー濃度が所定の値になるように現像中のトナーを収支さ
せるモードを選択可能にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常使用さ
れる２成分現像剤は、図９に示すように、トナー濃度Ｔ
Ｃを増加させていった場合の画像濃度ＤOUT と、トナー
濃度ＴＣを減少させていった場合の画像濃度ＤOUT とは
相違しており、トナー濃度ＴＣと画像濃度ＤOUT との関
係はヒステリシスをもっている。これは一時的なトナー
の帯電性の変化に起因すると思われるが、短時間に急激
にトナー濃度を変化させるほど顕著にあらわれる。その
ため、上記従来の濃度制御方式において、トナー濃度を
目標値に合わせ込むために連続的にトナー供給を行う
と、短時間に変化したトナー濃度とそのときの画像濃度
の関係は、複写動作を継続するうちに再び変化しやすい
ため、トナー濃度調整動作が終了した後、再び画像濃度
が不適切になる場合が生じるという問題を有している。

【０００５】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、２成分現像剤を用いる画像記録装置において、濃度
調整時、短時間に急激にトナー濃度を変化させる場合で
も常に正確で安定した画像濃度に調整できる画像記録装
置の濃度調整方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像記録装置における濃度調整方法は、２
成分現像剤を用いる画像記録装置において、像担持体上
にトナー濃度測定用基準トナー像を形成する形成手段
と、該基準トナー像の画像濃度を検出する検出手段と、
前記基準トナー像の目標濃度範囲を設定する設定手段
と、検出された基準トナー像の画像濃度と目標濃度範囲
を比較する比較手段と、該比較手段の結果に基づいてト
ナー濃度増加手段とトナー濃度低下手段とを選択的に動
作させ前記基準トナー像の画像濃度が目標濃度範囲内に
なるようにトナー濃度を制御する濃度調整手段とを備
え、濃度調整手段の動作時、画像濃度が目標濃度範囲よ
り低い場合、一旦画像濃度が目標濃度範囲を越えて高く
なるまでトナー濃度増加手段を動作させた後、トナー濃
度低下手段を動作させることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明においては、画像濃度が目標濃度範囲よ
り低い場合、一旦画像濃度が目標濃度範囲を越えて高く
なるまでトナー濃度増加手段を動作させた後、トナー濃
度低下手段を動作させるため、トナー濃度と画像濃度と
の関係がヒステリシスを有していても、すなわち、短時
間に急激にトナー濃度を変化させる場合でも常に正確で
安定した画像濃度に調整できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の濃度調整方法を実現するための
画像記録装置の１例を示す概略構成図である。画像記録
装置は、プラテンガラス１、露光装置２、像担持体装置
３および制御装置４からなる。なお、本発明はこのよう
なベルト感光体に限定されるものではなく、ドラム状感
光体であってもよい。

【０００９】露光装置２は、照明ランプ５、反射ミラー
６、レンズ７から構成され、プラテンガラス１の下に
は、原稿サイズ検出センサ９が配置される。ベルト感光
体装置３を構成する透明な有機感材からなる感光体１０
は、駆動ローラ１１および被駆動ローラ１２により図示
矢印の如く回転可能に配設されており、感光体１０を駆
動させるモータ８には、その回転量を検出するためのエ
ンコーダ８ａが設けられている。

【００１０】感光体１０の周囲には、主帯電器１３、パ
ッチジェネレータ１４、電位センサ１５、像担持体基準
位置検出センサ１６、ＩＥＬ（インターイメージラン
プ）１７、現像装置１８、転写前帯電器１９、濃度セン
サ２０、転写帯電器２１、剥離帯電器２２、除電ランプ
２３、クリーニング装置２４が配設されている。現像装
置１８には、トナー供給容器２５が接続され、トナー供
給モータ２６の駆動によりトナー供給オーガ２７を回転
させてトナーを現像装置１８に供給可能にしている。

【００１１】電位センサ１５で検出された感光体１０の
表面電位信号は、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換
された後ＣＰＵ３０に入力される。また、濃度センサ２
０で検出された基準トナー像の反射光量の信号は、増幅
器２８で増幅されて電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換器２
９でデジタル値に変換された後ＣＰＵ３０に入力され
る。また、原稿サイズ検出センサ９、感光体基準位置検
出センサ１６およびエンコーダ８ａの信号は入力インタ
ーフェイス３１を経てＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３
０においては、記憶装置３２に記憶されている情報に基
づいて種々の演算処理が行われ、その出力信号は、Ｄ／
Ａ変換器３３でアナログ値に変換され、現像バイアス電
源３４およびパッチジェネレータ１４に出力される。ま
た、出力インターフェイス３５からＩＥＬ１７およびト
ナー供給モータ２６に制御信号が出力される。

【００１２】上記構成からなる画像記録装置の像形成プ
ロセスについて説明する。スタートスイッチが押される
と、感光体１０が回転し除電ランプ２３が点灯し、感光
体１０の回転が安定すると、主帯電器１３、転写前帯電
器１９、転写帯電器２１、剥離帯電器２２がオンになり
放電を開始する。主帯電器１３は、電位センサ１５によ
り検出される感光体１０の表面電位によりフィードバッ
ク制御される。主帯電器１３により一様に帯電された感
光体１０の表面は、露光装置２により露光され、プラテ
ンガラス１上の原稿画像は、感光体１０上に露光され静
電潜像が形成される。次に、ＩＥＬ１７により不要な像
や像間のイレーズを行った後、この静電潜像は、現像装
置１８によりトナー像に現像される。次に、転写前帯電
器１９によりトナーの電気的付着力を弱める転写前処理
が行われた後、転写帯電器２１において用紙シュート部
から送られてきた用紙にトナー像を転写する。転写され
た用紙は、剥離帯電器２２により除電され、感光体１０
から剥離され図示しない定着装置により転写像が定着さ
れる。一方、用紙が剥離した後の感光体１０は、除電ラ
ンプ２３により除電され、クリーニング装置２４により
残留トナーが除去される。記録動作中、感光体１０の回
転は、感光体基準位置検出センサ１６により、監視され
ており、その検出信号を元に、基準タイミング信号が出
力され、それに同期して、帯電、露光、現像、転写の各
プロセスが実行される。

【００１３】図２は、本発明における濃度調整方法の構
成図である。本発明は、像担持体上にトナー濃度測定用
基準トナー像を形成する形成手段５１と、基準トナー像
の画像濃度を検出する検出手段５２と、基準トナー像の
目標濃度範囲を設定する設定手段５３と、検出された基
準トナー像の画像濃度と目標濃度範囲を比較する比較手
段５４と、画像濃度が目標濃度範囲より低い場合、一旦
画像濃度が目標濃度範囲を越えて高くなるまでトナー濃
度を増加させた後、トナー濃度を低下させる濃度調整手
段５５と、トナー濃度増加手段５６と、トナー濃度低下
手段５７とから構成される。

【００１４】図３は本発明における濃度調整方法の処理
の流れを示す図である。最初に濃度調整モードの動作開
始指示を受けてステップＳ１で、ＣＰＵ３０が記憶装置
３２内にカウンタを設定しこれを０にクリアする。次
に、ステップＳ２において基準トナー像の作成が行われ
る。この基準トナー像の作成は、先ず、感光体１０の表
面を、主帯電器１３により例えば−８００Ｖに一様帯電
し、パッチジェネレータ１４により露光して例えば−５
３０Ｖの基準トナー像潜像が形成される。次に、基準ト
ナー像潜像の表面電位を、電位センサ１５で検出した
後、基準トナー像潜像は、ＩＥＬ１７により規定の面積
を残して除電される。先の電位センサ１５の検出結果か
ら、基準トナー像の現像コントラストが一定（例えば−
２７５Ｖ）になるよう現像バイアス電圧が制御され、基
準トナー像が現像装置１８により顕像化される。

【００１５】次に、ステップＳ３で濃度センサ２０で、
基準トナー像の画像濃度検出が行われ、ステップＳ４で
検出された画像濃度と予め設定されている目標濃度範囲
との比較が行われる。検出された画像濃度が目標濃度範
囲より高い場合には、ステップＳ１１のトナー濃度低下
手段において後述する方法でトナー濃度を低くした後、
ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の処理に戻り、再び基準トナ
ー像の作成、基準トナー像の画像濃度検出および画像濃
度と目標濃度範囲との比較が行われ、ステップＳ４で画
像濃度がまだ高い場合には、再びステップＳ１１でトナ
ー濃度を低くし、最終的にステップＳ４において画像濃
度が目標濃度範囲内に入ると、ステップＳ１６に進み正
常終了となる。なお、ステップＳ１２、Ｓ１３は、感光
体の劣化等によりトナー濃度低下手段を何回動作させて
もトナー濃度が低くならない場合に対処するために、ト
ナー濃度低下手段の動作回数を制限する処理であり、カ
ウンタの値が規定回数を越えると、ステップＳ１４、Ｓ
１５で異常が表示され異常終了となる。

【００１６】ステップＳ４において、画像濃度が目標濃
度範囲より低い場合には、ステップＳ５のトナー濃度増
加手段において後述する方法でトナー濃度を高くし、ス
テップＳ８、Ｓ９で再び基準トナー像の作成および基準
トナー像の画像濃度検出が行われ、ステップＳ１０で再
び画像濃度と目標濃度範囲との比較が行われる。ここで
画像濃度が目標濃度範囲より低い場合にはステップＳ５
に戻って、再びトナー濃度増加手段においてトナー濃度
を高くし、以下、画像濃度が目標濃度範囲より高くなる
までステップＳ５からステップＳ１０の処理を繰り返
し、ステップＳ１０において、画像濃度が目標濃度範囲
より高いと判定されると、ステップＳ１１に進み、トナ
ー低下手段においてトナー濃度を低くした後、前述した
ように、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の処理に戻り、再び
基準トナー像の作成、基準トナー像の画像濃度検出およ
び画像濃度と目標濃度範囲との比較が行われ、ステップ
Ｓ４で画像濃度がまだ高い場合には、再びステップＳ１
１でトナー濃度を低くし、最終的にステップＳ４におい
て画像濃度が目標濃度範囲内に入ると、ステップＳ１６
に進み正常終了となる。なお、ステップＳ６、Ｓ７は、
トナー供給モータの故障等によりトナー濃度増加手段を
何回動作させてもトナー濃度が高くならない場合に対処
するために、トナー濃度増加手段の動作回数を制限する
処理であり、カウンタの値が規定回数を越えると、ステ
ップＳ１４、Ｓ１５で異常が表示され異常終了となる。

【００１７】図４は、図３のステップＳ５におけるトナ
ー濃度増加手段の処理の流れを示す図である。先ず、ス
テップＳ１で基準トナー像の画像濃度と濃度目標値との
差Ｄを計算する。なお、濃度センサ２０からは画像濃度
が低いほど大きな値の出力が出される。ステップＳ２〜
Ｓ８において、画像濃度と濃度目標値との差Ｄの値によ
り、トナー供給モータ２６の動作時間（秒）Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）を設定し、ステップＳ９でこ
の動作時間に基づいてトナー供給モータ２６を駆動さ
せ、現像剤を攪拌する。

【００１８】図５は、図３のステップＳ１１におけるト
ナー濃度低下手段の処理の流れを示す図である。先ず、
ステップＳ１で濃度目標値と基準トナー像の画像濃度と
の差Ｄを計算する。なお、濃度センサ２０からは画像濃
度が高いほど小さい値の出力が出される。ステップＳ２
〜Ｓ８において、濃度目標値と画像濃度との差Ｄの値に
より、トナー供給モータ２６の動作時間（秒）Ｅ、Ｆ、
Ｇ、Ｈ（Ｅ＜Ｆ＜Ｇ＜Ｈ）を設定する。ステップＳ９で
感光体基準位置検出センサ１６によりベルトホールを検
知し、感光体基準位置が検知されるとステップＳ１０で
主帯電器１３の電圧を例えば−８００Ｖから−５５０Ｖ
に切り換え、感光体１０が１回転しステップＳ１１でベ
ルトホールを検知すると、ステップＳ１２で電位センサ
１５により感光体１０の表面電位が検知され、これに基
づいてステップＳ１３で時間当たりのトナー消費量が一
定になるように現像バイアスの計算・切換（例えば−１
５０Ｖ）が行われる。ステップＳ１４でインターイメー
ジランプ１７がイメージ部のみ消灯された後、ステップ
Ｓ１５で現像装置１８が駆動され、感光体１０上に画像
密度１００％のベタトナー像が形成されトナーが強制的
に消費される。ステップＳ１６で動作時間経過の判定が
行われ、経過していなければステップＳ１１〜Ｓ１６の
処理を繰り返し、経過すればステップＳ１７で主帯電器
電圧および現像バイアスが元の値に切り換えられる。

【００１９】図６はトナー濃度低下手段のタイミングチ
ャートと画像濃度と濃度目標値との差Ｄに対応したトナ
ー像形成時間Ｓの１例を示している。

【００２０】ところで、トナーを強制的に消費する手段
としては、感光体に形成したべたトナー像を転写材に転
写する方式と、転写材に転写しないで感光体に形成した
べたトナー像をクリーニング装置で清掃する方式があ
る。前者の方式は、濃度調整時に転写材を無駄に消費す
ることになりそのための費用が発生し、後者の方式は、
クリーニング装置が通常の記録動作時の２０〜１００倍
ものトナーを回収しなけらばならないという問題を有し
ている。後者の方式で大量のトナーを回収した場合、ク
リーニング装置周辺へのトナーのこぼれや飛散が生じ、
清掃不良さらにはクリーニング装置の破損等を引き起こ
す恐れがある。

【００２１】そこで、トナー消費手段において、感光体
１０に形成するトナー像の単位時間当たりのトナー量
が、クリーニング装置２４の単位時間当たりの回収可能
トナー量以下になるように制御する。図７はトナー消費
手段における処理の流れを示し、先ず、濃度目標値と基
準トナー像の画像濃度との差Ｄを計算し、これに基づい
て、トナー像の単位時間当たりのトナー量がクリーニン
グ装置２４のトナー回収能力以下になるように、現像コ
ントラスト電位ＶC＝ｆ（Ｄ）またはトナー像面積ＴS＝
ｆ（Ｄ）を設定する。そして、現像コントラスト電位を
制御する場合には、ＩＥＬ１７のデューティ比（例えば
５０％）を制御し、トナー像面積を制御する場合にはＩ
ＥＬ１７の消灯領域を制御するものである。

【００２２】図８は現像電位とクリーニング装置におけ
る単位時間当たりのトナー回収量との関係を示し、現像
電位を制御することによりトナー回収量を一定に保つこ
とができる。また、トナー像面積とトナー回収量とは比
例関係にあるので、トナー像面積を制御することにより
トナー回収量を一定に保つことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、２成分現像剤を用いる画像記録装置において、
濃度調整時、短時間に急激にトナー濃度を変化させる場
合でも常に正確で安定した画像濃度に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濃度調整方法を実現するための画像記
録装置の１例を示す概略構成図である。

【図２】本発明における濃度調整方法の構成図である。

【図３】本発明における濃度調整方法の処理の流れを示
す図である

【図４】図３のトナー濃度増加手段の処理の流れを示す
図である。

【図５】図３のトナー濃度低下手段の処理の流れを示す
図である。

【図６】トナー濃度低下手段のタイミングチャートとト
ナー像形成時間の１例を示す図である。

【図７】トナー消費手段における処理の流れを示す図で
ある。

【図８】現像電位とクリーニング装置における単位時間
当たりのトナー回収量との関係を示す図である。

【図９】本発明の課題を説明するための図でトナー濃度
と画像濃度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…感光体（像担持体）、１３…主帯電器、１４…パ
ッチジェネレータ １５…電位センサ、１６…感光体基準位置検出センサ、
１７…ＩＥＬ １８…現像装置、２０…濃度センサ、２４…クリーニン
グ装置 ２６…トナー供給モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２成分現像剤を用いる画像記録装置におい
   て、像担持体上にトナー濃度測定用基準トナー像を形成
   する形成手段と、該基準トナー像の画像濃度を検出する
   検出手段と、前記基準トナー像の目標濃度範囲を設定す
   る設定手段と、検出された基準トナー像の画像濃度と目
   標濃度範囲を比較する比較手段と、該比較手段の結果に
   基づいてトナー濃度増加手段とトナー濃度低下手段とを
   選択的に動作させ前記基準トナー像の画像濃度が目標濃
   度範囲内になるようにトナー濃度を制御する濃度調整手
   段とを備え、濃度調整手段の動作時、画像濃度が目標濃
   度範囲より低い場合、一旦画像濃度が目標濃度範囲を越
   えて高くなるまでトナー濃度増加手段を動作させた後、
   トナー濃度低下手段を動作させることを特徴とする濃度
   調整方法。