JPH07181765A

JPH07181765A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07181765A
Application number: JP5324491A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawai; 敦河合; Hiroshi Sakakibara; 宏榊原; Toshibumi Watanabe; 俊文渡辺; Tetsuya Sakai; 哲也酒井; Hiroshi Nishikawa; 浩志西川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21
Also published as: US5581221A

Abstract

(57)【要約】【目的】電子写真方式の画像形成装置において、現像
剤中のトナー濃度を効果的に制御することにより、画像
濃度の安定化を図り、トナーのかぶりや飛散を防止し、
キャリアの感光体への付着を防止すること。【構成】現像器５に現像剤中のトナー濃度を検出する
ためのセンサ９を設ける。感光体ドラム１の周囲にテス
トパターンのトナー付着量を検出するためのセンサ１３
を設ける。トナー補給はセンサ１３による検出結果に基
づいて行われる。一方、センサ９の検出結果によってト
ナー濃度が高いと判断すると現像バイアス電圧を高く設
定し、トナー濃度が低いと判断すると現像バイアス電圧
を低く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置、特に、
感光体上にトナー画像を形成し、このトナー画像をシー
ト上に転写する電子写真方式による画像形成装置であっ
て、画像濃度を安定化させるための制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式でトナーとキャリ
アとの混合現像剤を用いて画像を形成する装置にあって
は、現像で消費されるトナーに見合った分量のトナーを
順次現像器に補給し、画像濃度を安定させる制御を行っ
ている。この種のトナー補給制御は、ＡＩＤＣ（Auto I
mage Density Control）とＡＴＤＣ（Auto Toner Densi
ty Control）とに大別される。ＡＩＤＣは、感光体上に
所定の作像条件でテストトナー像（テストパターン）を
形成し、テストパターン上のトナー付着量を光学的に検
出し、その検出結果と基準画像濃度とを比較し、検出結
果が基準画像濃度よりも低くなるとトナーを補給する制
御方法である。ＡＴＤＣは、現像器内の現像剤中のトナ
ー濃度を磁気的にあるいはその他の手法で検出し、その
検出結果と基準トナー濃度とを比較し、検出結果が基準
トナー濃度よりも低くなるとトナーを補給する制御方法
である。

【０００３】ところで、現像特性は温度や湿度等の環境
条件や機器の経年変化によって変化し、センサ類の検出
特性も経年的にあるいは汚れの付着等によって変化す
る。また、現像剤中のトナー濃度は一定の許容範囲が存
在し、許容範囲を超えると画像背景部へのトナーのかぶ
り、現像器外へのトナーの飛散が発生し、許容範囲を下
回ると感光体へのキャリアの付着等が発生する。

【０００４】前記ＡＩＤＣによるトナー補給制御では、
感光体上のトナー付着量のみに着目しているため、環境
の変動等によっては現像剤中のトナー濃度が大きく変化
し、その許容範囲外となってしまうおそれを有してい
る。また、前記ＡＴＤＣによるトナー補給制御では、現
像剤中のトナー濃度を許容範囲内に収めることはできる
が、環境の変動等によっては結果的に感光体上の画像濃
度が不安定となるおそれを有している。

【０００５】

【発明の目的、構成、作用、効果】そこで、本発明の目
的は、ＡＩＤＣとＡＴＤＣとを併用することにより、画
像濃度の安定化、トナーのかぶりや飛散防止、キャリア
の感光体への付着の防止を図ることのできる画像形成装
置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、画
像濃度の安定化と同時に階調再現性の良好な画像形成装
置を提供することにある。

【０００６】以上の目的を達成するため、本発明に係る
画像形成装置は、像担体上に形成されたテストトナー像
のトナー付着量を検出する第１検出手段（ＡＩＤＣセン
サ）と、この第１検出手段の検出結果に基づいてトナー
の補給を制御するトナー補給制御手段と、現像手段内の
現像剤中のトナー濃度を検出する第２検出手段（ＡＴＤ
Ｃセンサ）と、この第２検出手段の検出結果に基づいて
作像条件を変更する作像条件変更手段とを備えている。
作像条件とは現像バイアス電圧、帯電電圧等画像を形成
するための各工程における条件であり、結果的に現像効
率が変更される。

【０００７】本発明において、トナー補給の制御は、基
本的には、ＡＩＤＣセンサによるテストトナー像のトナ
ー付着量検出結果に基づいて行われ、その検出結果が第
１基準濃度（感光体上での画像濃度の目標値）よりも低
いときにトナーを補給する。このようなトナー補給制御
によって画像濃度の安定化が図られる。しかし、環境の
変化等により現像剤中のトナー濃度は変動する。環境変
化で現像効率が低下すると、所定の画像濃度を維持する
ためにトナー濃度が増加する傾向にある。逆の場合はト
ナー濃度が減少する傾向にある。ＡＴＤＣセンサは、こ
のような現像剤中のトナー濃度を検出し、その検出結果
に基づいて作像条件が変更される。

【０００８】即ち、作像条件変更手段は、ＡＴＤＣセン
サの検出結果と第２基準濃度（現像剤中のトナー濃度の
目標値、一定の幅がある）とを比較する。検出結果が第
２基準濃度よりも高いと、作像条件を現像効率が高くな
る方向に変更する。これによって画像濃度は一時的に若
干高くなるがトナーの消費が促進され、現像剤中のトナ
ー濃度が許容範囲に収められ、トナーのかぶり、飛散が
未然に防止される。また、検出結果が第２基準濃度より
も低いと、作像条件を現像効率が低くなる方向に変更す
る。これによって画像濃度は一時的に若干低くなるがト
ナーの消費が抑えられ、現像剤中のトナー濃度が許容範
囲に収められ、キャリアの感光体への付着が未然に防止
される。

【０００９】さらに、本発明に係る画像形成装置におい
て、前記作像条件変更手段は作像条件を変更する際にγ
補正をも変更することが好ましい。γ補正とは、原稿画
像の濃度と感光体露光量との相対的な関係の補正であ
り、γ補正を変更することにより画像の階調再現性が安
定する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置の実施例に
ついて添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一
実施例であるデジタル方式のコピーマシンの要部を示
す。このコピーマシンは、矢印ａ方向に回転する感光体
ドラム１を中心に構成され、その周囲には、種々の作像
機器が配置されている。具体的には、帯電チャージャ
２、現像器５、転写チャージャ１１、シート分離チャー
ジャ１２、ＡＩＤＣセンサ１３、ブレード方式のトナー
クリーナ１４、除電用イレーサランプ１５が配置されて
いる。

【００１１】帯電チャージャ２は、グリッドを有するス
コロトロンチャージャが使用され、チャージワイヤへは
電源３から一定の電圧が印加される。グリッドへはトラ
ンス４からグリッド電圧が印加され、このグリッド電圧
を変更することにより感光体上の帯電電圧が調整され
る。換言すれば、感光体はグリッド電圧に等しい電圧に
帯電される。

【００１２】画像の露光はレーザダイオード２０を変調
発光することにより行われる。このコピーマシンは図示
しないイメージリーダを備え、イメージリーダで読み込
まれた原稿画像のデータに基づいてドライバ２１がレー
ザダイオード２０を駆動し、感光体ドラム１上に静電潜
像を形成する。現像器５は、キャリアとトナーとの混合
現像剤を現像スリーブ６の外周面に供給し、潜像を現像
する周知の磁気ブラシ現像方法によるもので、トナーは
ホッパ８から補給される。現像器５にはＡＴＤＣセンサ
９が設けられ、現像剤の磁束密度を測定することによ
り、現像剤中のトナー濃度を検出する。また、現像スリ
ーブ６にはトランス７から現像バイアス電圧が印加され
る。

【００１３】本コピーマシンにおいて、帯電チャージャ
２による感光体ドラム１上の帯電極性とトナーの帯電極
性は同じ（例えば負極性）であり、レーザダイオード２
０の変調発光によって形成される静電潜像は陰画であ
り、画像部分の電位はほぼ０Ｖである。現像の際、トナ
ーはほぼ０Ｖの画像部分に付着し（反転現像）、このと
き現像スリーブ６へはトナーの帯電極性と同電性の現像
バイアス電圧が印加される。トランス７を制御してこの
現像バイアス電圧を高く設定すれば現像効率が高まり、
低く設定すれば現像効率が低くなる。

【００１４】一方、コピーシートは図示しないシート給
紙カセットから１枚ずつ給紙され、矢印ｂ方向に搬送さ
れ、転写チャージャ１１からのトナーの帯電極性とは逆
極性の放電により感光体ドラム１からトナー画像を転写
される。なお、コピーマシンでの前述の作像工程は周知
であり、その説明は省略する。

【００１５】ＡＩＤＣセンサ１３は感光体ドラム１上に
形成されたテストトナー像からの反射光量を測定するこ
とにより単位面積当たりのトナー付着量を検出する。テ
ストトナー像は、コピー１枚を作成するごとに感光体ド
ラム１の画像形成領域外に所定面積の潜像を形成し、こ
の潜像を現像器５で現像することにより形成される（以
下、テストパターンと記す）。テストパターンのトナー
付着量とＡＩＤＣセンサ１３の出力電圧とは図２に示す
関係にあり、この出力電圧値からトナー付着量（現像さ
れた画像濃度）が推定される。本実施例では出力電圧が
１．０〜１．５Ｖのとき安定した画像濃度（基準濃度）
が得られ、出力電圧が１．５Ｖ以上になるとホッパ８を
駆動してトナーを現像器５へ補給する。

【００１６】図３は現像剤中のトナー濃度と前記ＡＴＤ
Ｃセンサ９の出力電圧との関係を示し、この出力電圧値
からトナー濃度が推定される。現像剤中のトナー濃度は
許容されるべき一定幅の基準濃度が存在し、出力電圧が
この基準濃度を外れると、作像条件を変更する。本実施
例において変更される作像条件とは現像電位差、具体的
には現像バイアス電圧である。本実施例の如き反転現像
では、現像バイアス電圧を高く設定すると現像効率が増
大し、低く設定すると現像効率が減少する。以下の第１
表に示すように、変更されるべき現像電位差はステップ
段数０を標準として１ステップごとにプラス方向及びマ
イナス方向にＰＭＡＸ及びＮＭＡＸまで予め決定され
る。現像電位差はステップ段数が正の方向へ大きくなる
程大きく設定されている。

【００１７】

【表１】

【００１８】ここで、トナー濃度と現像電位差の関係に
ついて説明する。通常はステップ段数０の状態でコピー
が作成され、前述の如くＡＩＤＣセンサ１３の出力電圧
に応じてトナー補給が制御される。温度や湿度が安定し
た環境下にあってはトナー濃度の変化は小さいが、温度
や湿度が大きく変動するとトナーの帯電量が変化するた
め、単位現像電位差当たりの現像トナー量（現像効率）
が変化し、目標とする画像濃度を得ることができるトナ
ー濃度が変化する。例えば、湿度が低下するとトナー帯
電量が上昇し、キャリアに付着するトナー量が減少する
ため、現像効率が低下する。ＡＩＤＣでは目標とする画
像濃度が得られるようにトナーを補給するため、結果的
に現像剤中のトナー濃度が上昇することが有り得る。こ
のようにトナー濃度が上昇した場合、現像電位差を大き
く設定すれば、トナー補給が制限された状態でトナーの
消費が促進され、結果的にトナー濃度を下げることがで
きる。逆に、トナー濃度が下降した場合、現像電位差を
小さく設定すれば、トナーの消費が抑制された状態でト
ナー補給が促進され、結果的にトナー濃度を上げること
ができる。

【００１９】本実施例では、ＡＩＤＣセンサ１３を使用
したトナー補給制御によって画像濃度の安定化が図られ
ると共に、ＡＴＤＣセンサ９を使用して現像電位差を制
御することにより現像剤中のトナー濃度を一定の許容範
囲に収めることができる。なお、トナー濃度の許容範囲
は、トナーやキャリアの種類、現像器５の構成等によっ
て異なる。

【００２０】ここで、現像電位差を変更する方法として
は、反転現像系の場合、現像バイアス電圧を変化させる
方法、レーザダイオード２０による感光体露光量を変化
させる方法がある。正規現像系の場合、感光体帯電電圧
を変化させる方法がある。また、これらの各要素の変化
を組み合わせた方法も考えられる。反転現像系の場合、
現像バイアス電圧と帯電電圧は通常一定の電圧差が保た
れている。この電圧差が小さいとトナーの背景部へのか
ぶりが発生しやすくなり、大きいと感光体へのキャリア
付着が発生しやすくなる。本実施例は反転現像系であ
り、現像電位差は現像バイアス電圧を変更して制御す
る。この場合、図５（Ａ）に示すように、各ステップ
（第１表参照）において帯電電圧と現像バイアス電圧と
の電圧差が一定となるように帯電チャージャ２のグリッ
ド電圧も変更する。このような制御により、現像バイア
ス電圧の変更に起因するトナーのかぶりやキャリア付着
を防止できる。

【００２１】また、帯電電圧を高めるとキャリア付着が
発生するような現像系においては、図５（Ｂ）に示すよ
うに、帯電電圧の上昇に伴って現像バイアス電圧との電
圧差が小さくなるように制御することも考えられる。

【００２２】次に、画像の階調再現性（γ補正）につい
て説明する。イメージリーダによって読み込まれた原稿
画像の濃度は、８ビットデータとして表わされ、レーザ
ダイオードの光量に変換される。この変換データをγ補
正テーブルと称する。γ補正テーブルは図４に示す作像
プロセスのセンシトメトリーチャートに基づいて作成さ
れる。図４において、第１象限は原稿濃度に対する画像
濃度の関係（階調特性）を示す。第２象限は感光体表面
電位に対する画像濃度の関係（現像特性）を示す。第３
象限は感光体露光量に対する感光体表面電位の関係（感
光体特性）を示す。第４象限は原稿濃度に対する露光量
の関係（露光補正特性）を示す。

【００２３】露光補正特性を点線で示す直線Ｅに設定す
ると、即ち、原稿濃度に対して露光量をリニアに設定す
ると、現像特性Ｃと感光体特性Ｄとは非線形であるた
め、階調特性は点線Ｂで示すように非線形となり、階調
再現性が乱れる。そこで、露光補正特性を実線Ｆで示す
ように非線形に設定すれば、階調特性は実線Ａで示すよ
うにリニアになる。このように階調特性をリニアにする
ために原稿濃度に対する露光量の値を定めたデータがγ
補正テーブルである。

【００２４】本実施例の如く、ＡＴＤＣセンサ９で検出
されるトナー濃度に応じて現像電位差を変更する場合、
現像特性Ｃが変化するために、階調再現性を維持するに
はγ補正テーブルも変更することが必要である。そこ
で、前記第１表に示したように、現像電位差の各ステッ
プ段数に対応したγ補正テーブルを予め作成し、現像電
位差の変更と同時にγ補正テーブルも変更する。これに
よって、常時良好な階調再現性を維持できる。

【００２５】次に、本実施例における画像濃度安定化の
制御について説明する。制御は図１に示すＣＰＵ３０を
中心にして行われる。ＣＰＵ３０には前記センサ９，１
３の出力電圧が入力され、またＣＰＵ３０からは帯電チ
ャージャ２のグリッド電圧トランス４、現像器５の現像
バイアス電圧トランス７及びトナーホッパ８、レーザダ
イオード２０のドライバ２１へ制御信号がそれぞれ出力
される。さらに、ＣＰＵ３０はＲＯＭ４１を備え、この
ＲＯＭ４１には前記第１表に示したステップ段数に対応
する現像電位差及びγ補正テーブルの各種データが予め
格納されている。さらに、ＣＰＵ３０はコピーマシンの
操作パネル４２と種々の信号を交換すると共に、モデム
４３を介して電話回線４４と接続されている。

【００２６】以下、図６〜図２１のフローチャートを参
照して制御手順について詳述する。図６はＣＰＵ３０の
メインルーチンを示す。ＣＰＵ３０にリセットが掛か
り、プログラムがスタートすると、まず、ステップＳ１
で内蔵ＲＡＭのクリア、各種レジスタや各種装置を初期
モードにするための初期設定を行う。次に、ステップＳ
２でオペレータによって操作パネル４２上からキーを用
いて入力されるコピーモードに設定する処理を行い、ス
テップＳ３で入力されたコピーモードに基づいたコピー
動作を処理する。

【００２７】ステップＳ４以下のルーチンは１枚のコピ
ー動作の終了直後に実行される。即ち、ステップＳ４で
はＡＴＤＣセンサ９の出力電圧に基づいて現像剤中のト
ナー濃度を検出する。ステップＳ５では感光体ドラム１
上にテストパターンを作成し、ステップＳ６で該テスト
パターンのトナー付着量をＡＩＤＣセンサ１３の出力電
圧に基づいて検出する。ステップＳ７ではＡＩＤＣセン
サ１３からの検出結果に基づいてホッパ８からトナーを
補給する。ステップ８では各センサ９，１３の検出結果
に基づいて前記第１表に示したステップの切換えを行う
か否かを判断する。ステップＳ９でステップ切換えの実
行を確認すると、ステップＳ１０で現像電位差の切換
え、ステップＳ１１でγ補正テーブルの切換えを処理す
る。最後に、ステップＳ１２でコピー終了か否かを判定
し、コピー終了であれば、以上のプログラムを終了し、
続いてコピーを作成するのであれば（マルチコピーモー
ド）、ステップＳ３へ戻る。

【００２８】図７は前記ステップＳ７で実行されるトナ
ー補給のサブルーチンを示す。ここでは、テストパター
ンのトナー付着量を検出するＡＩＤＣセンサ１３の出力
電圧Ｉに基づいてトナー補給を行う。図２に示したよう
に、センサ１３の出力電圧Ｉが１．５Ｖのときは０．６
ｍｇ／ｃｍ²のトナー付着量に対応し、１．０Ｖのとき
は０．９ｍｇ／ｃｍ²のトナー付着量（目標濃度）に対
応する。従って、出力電圧が１．０Ｖよりも小さければ
トナー補給を行わず、１．０Ｖ以上であれば２段階に分
けてトナー補給を行う。

【００２９】詳しくは、ステップＳ２１でセンサ１３の
出力電圧Ｉを判定し、１．０Ｖよりも小さければトナー
補給を行うことなくメインルーチンへ戻る。出力電圧Ｉ
が１．０〜１．５Ｖであれば、ステップＳ２２で前回コ
ピー作成のときのシートサイズを判定し、それぞれのシ
ートサイズに応じてステップＳ２３〜Ｓ２７で所定量の
トナーを補給する。出力電圧が１．５Ｖよりも大きけれ
ば、比較的多量のトナーが消費された状態にあるため、
ステップＳ２８で前回コピー作成のときのシートサイズ
を判定のうえ、それぞれのシートサイズに応じてステッ
プＳ２９〜Ｓ３３で多い目にトナーを補給する。

【００３０】図８、図９、図１０は前記ステップＳ８で
実行されるステップの切換え判断のサブルーチンを示
す。ここでは、ＡＴＤＣセンサ９の出力電圧から求めた
現像剤中のトナー濃度をＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
４，Ｔ５（Ｔ０＜Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３≦Ｔ４＜Ｔ５）とす
る。トナー濃度に対する出力電圧の関係は図３に示した
とおりであり、トナー濃度の変動許容範囲の下限はＴ
１、上限はＴ４である。

【００３１】詳しくは、まず、ステップＳ４１で現在の
ステップ段数Ｎを判定する。ここでは、Ｎが０か、−１
以下か、＋１以上かが判定され、Ｎの値に応じてステッ
プＳ４２，Ｓ４７，Ｓ５３でＡＴＤＣセンサ９で検出さ
れたトナー濃度Ｔｃを判定する。ステップ段数Ｎが０の
ときは、ステップＳ４２でトナー濃度Ｔｃを判定し、Ｔ
１≦Ｔｃ≦Ｔ４であれば許容範囲内であるためにステッ
プ段数Ｎを切り換えることなくメインルーチンへ戻る。
Ｔｃ＜Ｔ１であればステップＳ４３でテストパターンの
濃度を判定する。ここで、テストパターンの濃度とはＡ
ＩＤＣセンサ１３の出力電圧によって評価される濃度で
あり、濃いとはその出力電圧Ｉが１．０Ｖ以下の場合、
薄いとは、その出力電圧Ｉが１．５Ｖ以上の場合をいう
（他のステップＳ４５，Ｓ４８，Ｓ５１等においても同
じ）。テストパターン濃度が濃ければステップＳ４４で
ステップ段数Ｎを１段下げる。これにて画像濃度は一時
的に若干低くなるがトナーの消費が抑えられ、現像剤中
のトナー濃度が高くなる。一方、テストパターンの濃度
が薄ければ、ステップ段数Ｎを切り換えることなくメイ
ンルーチンへ戻る。この場合は、ＡＩＤＣセンサ１３の
出力電圧Ｉに基づいてトナー補給が行われることとな
る。

【００３２】Ｔ４＜Ｔｃであれば、ステップＳ４５でテ
ストパターンの濃度を判定し、薄ければステップＳ４６
でステップ段数Ｎを１段上げる。これにて画像濃度は一
時的に若干高くなるがトナーの消費が促進され、現像剤
中のトナー濃度が低くなる。一方、テストパターンの濃
度が濃ければ、ステップ段数Ｎを切り換えることなくメ
インルーチンへ戻る。この場合は、ＡＩＤＣセンサ１３
の出力電圧Ｉに基づくトナー補給も行われず、トナー濃
度はＴ４から低下していく。

【００３３】現在のステップ段数が−１以下のときは、
ステップＳ４７でトナー濃度Ｔｃを判定し、Ｔ１≦Ｔｃ
≦Ｔ２であればステップ段数Ｎを切り換えることなくメ
インルーチンへ戻る。Ｔｃ＜Ｔ１であればステップＳ４
８でテストパターン濃度を判定し、薄ければステップ段
数Ｎを切り換えることなくメインルーチンへ戻る。テス
トパターン濃度が濃ければステップＳ４９でステップ段
数Ｎが下限最大値ＮＭＡＸか否かを判定する。ＮＭＡＸ
に到るまではステップＳ５０でステップ段数Ｎを１段下
げ、ＮＭＡＸに到れば切換えを行わない。Ｔ２＜Ｔｃで
あればステップＳ５１でテストパターン濃度を判定し、
濃ければステップ段数Ｎを切り換えることなくメインル
ーチンへ戻る。テストパターン濃度が薄ければステップ
Ｓ５２でステップ段数Ｎを１段上げる。

【００３４】現在のステップ段数が１以上のときは、ス
テップＳ５３でトナー濃度Ｔｃを判定し、Ｔ３≦Ｔｃ≦
Ｔ４であればステップ段数Ｎを切り換えることなくメイ
ンルーチンへ戻る。Ｔｃ＜Ｔ３であればステップＳ５４
でテストパターン濃度を判定し、薄ければステップ段数
Ｎを切り換えることなくメインルーチンへ戻る。テスト
パターン濃度が濃ければステップＳ５５でステップ段数
を１段下げる。Ｔ４＜ＴｃであればステップＳ５６でテ
ストパターン濃度を判定し、濃ければステップ段数Ｎを
切り換えることなくメインルーチンへ戻る。テストパタ
ーン濃度が薄ければステップＳ５７でステップ段数Ｎが
上限最大値ＰＭＡＸか否かを判定する。ＰＭＡＸに到る
まではステップＳ５８でステップ段数Ｎを１段上げ、Ｐ
ＭＡＸに到れば切換えを行わない。

【００３５】以上説明した実施例においては、コピー１
枚作成ごとに現像電位差のステップ切換え判断を行いセ
ンサ９，１３の検出結果からトナー濃度を制御し、画像
濃度の安定化を図っている。なお、このような制御はコ
ピーを一定の枚数作成するごとに行うようにしてもよ
い。また、ステップＳ４３，Ｓ４５，Ｓ４８，Ｓ５１，
Ｓ５４，Ｓ５６でのパターン濃度の測定を省略し、トナ
ー濃度Ｔｃの検出結果のみに基づいてステップ段数Ｎを
切り換えるようにしてもよい。

【００３６】さらに、過剰な制御を防ぐためには、１度
ステップ切換えを行った後一定枚数のコピーを作成する
間は次の切換えを行わないようにしてもよい。ＣＰＵ３
０に内蔵されたカウンタによってステップ切換え後のコ
ピー枚数をカウントし、一定の枚数（例えば３０枚）に
達するまではステップ切換えの判断を保留する。具体的
には、メインルーチンのステップＳ８で実行されるサブ
ルーチンを図１１、図１２、図１３に示すステップＳ
８’のサブルーチンと交換する。

【００３７】ここでは、まず、ステップＳ６１でカウン
タのカウント値Ｐを１だけ加算し、ステップＳ６２でカ
ウント値Ｐが３０より小さいか否かを判定し、３０に達
するまでは直ちにこのサブルーチンを終了する。カウン
ト値Ｐが３０になれば、ステップＳ６３で現在のステッ
プ段数Ｎを判定する。ステップＳ６３〜Ｓ６６，Ｓ６
８，Ｓ６９，Ｓ７１〜Ｓ７４，Ｓ７６，Ｓ７７，Ｓ７９
〜Ｓ８１，Ｓ８３〜Ｓ８５は図８、図９、図１０に示し
たステップＳ４１〜Ｓ５８と同様であり、ＡＴＤＣセン
サ９のトナー濃度検出結果に基づき、かつ、ＡＩＤＣセ
ンサ１３のテストパターンに対するトナー付着量検出結
果を加味してステップ切換えを判断する。そして、各ス
テップＳ６６，Ｓ６９，Ｓ７４，Ｓ７７，Ｓ８１，Ｓ８
５でステップ段数Ｎを切り換えた後、各ステップＳ６
７，Ｓ７０，Ｓ７５，Ｓ７８，Ｓ８２，Ｓ８６でそれぞ
れカウンタを０にリセットする。

【００３８】また、以上のステップ切換え判断を実行す
るサブルーチンにおいては、切換え判断を保留するコピ
ー枚数Ｐを変化させることも考えられる。即ち、ＡＴＤ
Ｃセンサ９によってトナー濃度を検出すると同時にトナ
ー濃度の変化量をも検出する。この変化量は現在のトナ
ー濃度と前回検出したトナー濃度の差ΔＴｃとして求め
る。トナー濃度の変化量ΔＴｃが大きい場合は枚数Ｐを
小さく設定する。例えば、ステップＳ６２での判定基準
値がＰ＝Ｋ／ΔＴｃ（Ｋ：定数）という関係をとるよう
にする。このような制御で、現像剤中のトナー濃度の急
激な変化にも対応することができる。

【００３９】さらに、ステップ切換え判断の基準となる
トナー濃度Ｔ１〜Ｔ４を変更してもよい。現像剤はコピ
ー作成を重ねていくとキャリアの劣化等によりトナー帯
電量が低下することがある。この場合、トナー濃度の許
容範囲も変化する。そこで、コピーマシンに設置されて
いるコピー枚数カウンタの値に基づいてキャリアの劣化
程度を判断し、切換え判断の基準となるトナー濃度Ｔ１
〜Ｔ４を変化させる。即ち、コピー枚数の増加につれて
トナー濃度Ｔ１〜Ｔ４を全体的に下げる。

【００４０】図１４にこのような制御手順を示す。図１
４は前記図６に示したメインルーチンに代わるものであ
り（以下の図１５〜図１９、図２１も同様である）、ス
テップＳ１０１，Ｓ１０２が追加されている。ここで
は、トナー濃度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の初期値をＴ１
０，Ｔ２０，Ｔ３０，Ｔ４０とする。ステップＳ７での
トナー補給制御の後、ステップＳ１０１でコピー枚数カ
ウンタの値Ｃを読み取り、ステップＳ１０２でトナー濃
度Ｔ１〜Ｔ４を設定しなおす。この例では、コピー枚数
が１２００枚に達するごとに現像剤が交換されることを
想定している。カウント値Ｃは現像剤交換時からのコピ
ー枚数であり、トナー濃度Ｔ１〜Ｔ４は最大１％シフト
することとなる。

【００４１】さらに、リミットトナー濃度を設定しても
よい。現像剤中のトナー濃度は前述の制御で許容範囲内
に収まるはずである。しかし、何らかの原因で収まらな
い場合、例えばトナー濃度ＴｃがＴ０よりも小さかった
り、Ｔ５よりも大きい場合は、トナー濃度を制御不可と
判断する。具体的には、図１５に示すように、ステップ
Ｓ４のＡＴＤＣセンサ９によるトナー濃度Ｔｃの検出の
後、ステップＳ１１１でトナー濃度ＴｃがＴｃ＜Ｔ０又
はＴ５＜Ｔｃであると判定すると、ステップＳ１１２で
マシンを停止させる。あるいは、図１６に示すように、
ステップＳ１１３で操作パネル４２上に警告を表示し、
オペレータやサービスマンに異常を知らせる。あるい
は、図１７に示すように、ステップＳ１１４で電話回線
４４を通じてサービスセンタに警告を発してもよい。あ
るいは、図１８に示すように、ステップＳ１４１でトナ
ー濃度ＴｃがＴ５＜Ｔｃであると判定すると、ステップ
Ｓ１４２でテストパターンを作成し、ステップＳ１４３
でＡＩＤＣセンサ１３の出力を検出するも、ステップＳ
７のトナー補給制御を実行しないようにしてもよい。

【００４２】さらに、感光体の劣化に伴ってステップ切
換えの上限を小さく設定してもよい。感光体はコピー作
成を重ねていくと削られて膜厚が減少し、帯電チャージ
ャ２からの電荷負与に対する耐圧が小さくなる。そこ
で、コピー枚数カウンタによって感光体ドラム１が新品
に交換されたときからのコピー枚数をカウントし、コピ
ー枚数の増加に伴ってステップ段数Ｎの上限を小さくし
ていけばよい。

【００４３】図１９にこのような制御手順を示す。ここ
では、ステップＳ７でのトナー補給制御の後に、ステッ
プＳ１５１で上限ステップを設定する処理を挿入する。
具体的には、図２０に示すように、ステップＳ１５２で
コピー枚数カウンタの値Ｃを読み取り、ステップＳ１５
３でカウント値Ｃに基づいて上限ステップの設定値を判
定する。即ち、カウント値Ｃが０〜５０００の間であれ
ば、ステップＳ１５４で上限ステップ段数ＰＭＡＸを５
に設定する。カウント値Ｃが５０００〜１００００であ
れば、ステップＳ１５５で上限ステップ段数ＰＭＡＸを
４に設定する。また、カウント値が１００００を超えれ
ば、ステップＳ１５６で上限ステップ段数ＰＭＡＸを３
に設定する。

【００４４】以上の制御によって設定される上限ステッ
プ段数ＰＭＡＸでの帯電チャージャグリッド電圧は、そ
のときのコピー枚数で予想される感光体の最大耐圧に基
づいて設定される。このように、感光体の膜厚が減少し
てきても、グリッド電圧は常に感光体の耐圧以下に設定
され、感光体にピンホールが発生するなどの不具合を防
ぐことができる。

【００４５】さらに、センサ９，１３が故障した場合を
想定しておくことも重要である。センサ９，１３が何ら
かの原因で故障した場合、それらの出力電圧は０Ｖとな
る。なお、出力電圧の特性は図２、図３に示したとおり
である。これまでに説明してきた制御では、ＡＴＤＣセ
ンサ９の出力電圧が０Ｖであると、現像剤中のトナー濃
度は非常に高い状態であると判断し、この状態が続くと
ＡＩＤＣセンサ１３によって検出されるテストパターン
濃度が薄いと判断されるたびにステップ段数が１段上げ
られる。しかし、このような制御は本発明が目的とする
ものではない。また、ＡＩＤＣセンサ１３の出力電圧が
０Ｖであると、テストパターン濃度が濃いと判断するた
め、トナー補給は全く行われず、トナー濃度が異常に低
下する。

【００４６】そこで、センサ９，１３の出力電圧が０Ｖ
の場合はセンサ９，１３が故障であると判断し、図２１
に示す制御を行う。即ち、ステップＳ６でＡＩＤＣセン
サ１３の出力電圧を検出した後、ステップＳ１６１でそ
の出力電圧が正常か否かを判定する。正常であれば（出
力電圧が０Ｖでなければ）、ステップＳ７でトナー補給
を行う。次に、ステップＳ１６２でＡＴＤＣセンサ９の
出力電圧が正常か否かを判定し、正常であれば（出力電
圧が０Ｖでなければ）、ステップＳ８でステップ段数の
切換えを判断し、前述したステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１
２を処理する。異常であれば（出力電圧が０Ｖであれ
ば）、ステップＳ８〜Ｓ１１を省略してステップＳ１２
へ移行する。この場合は、ＡＩＤＣセンサ１３の検出結
果のみでトナー濃度を制御することとなる。

【００４７】一方、前記ステップＳ１６１でＡＩＤＣセ
ンサ１３の出力電圧が異常（０Ｖである）と判定する
と、ステップＳ１６３でＡＴＤＣセンサ９の出力電圧が
正常か否かを判定する。正常であればステップＳ１６４
でＡＴＤＣセンサ９の検出出力に基づいたトナー補給を
行う。ここでのトナー補給制御は現像剤中のトナー濃度
をセンサ９の検出出力に基づいて一定の値を維持するよ
うにする制御である。また、ＡＴＤＣセンサ９の出力電
圧が異常であれば、この場合は、センサ９，１３共に異
常であるため、ステップＳ１６５で予め決められた量の
トナーを補給する。以上の制御では、センサ９又は１３
が故障した場合は、従来行われていたＡＩＤＣ単独制御
又はＡＴＤＣ単独制御に切り換えられる。また、センサ
９，１３が共に故障した場合は、定量トナー補給に切り
換え、トナー濃度の異常な上昇、下降を防止する。ま
た、センサ９，１３の故障によって適当な警告を発する
ようにしてもよい。

【００４８】なお、本発明に係る画像形成装置は前記実
施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々
に変更することができる。特に、本発明は原稿画像を直
接感光体上に投影露光するアナログコピーマシンにも適
用でき、また、デジタルコピーマシンであってもレーザ
ダイオードの発光時間を変化させて階調を表現する機
種、レーザ光量が２値である機種等にも広く適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるコピーマシンの基本構
成図。

【図２】感光体上のトナー付着量とＡＩＤＣセンサの検
出出力との関係を示すグラフ。

【図３】現像剤中のトナー濃度とＡＴＤＣセンサの検出
出力との関係を示すグラフ。

【図４】作像プロセスのセンシトメトリーチャート図。

【図５】現像電位差のステップ的な変更を説明するため
のチャート図。

【図６】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンを示す
フローチャート図。

【図７】トナー補給のサブルーチンを示すフローチャー
ト図。

【図８】ステップ切換え判断のサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【図９】ステップ切換え判断のサブルーチンを示すフロ
ーチャート図、図８の続き。

【図１０】ステップ切換え判断のサブルーチンを示すフ
ローチャート図、図９の続き。

【図１１】ステップ切換え判断のサブルーチンの他の例
を示すフローチャート図。

【図１２】ステップ切換え判断のサブルーチンの他の例
を示すフローチャート図、図１１の続き。

【図１３】ステップ切換え判断のサブルーチンの他の例
を示すフローチャート図、図１２の続き。

【図１４】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンの他
の例を示すフローチャート図。

【図１５】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【図１６】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【図１７】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【図１８】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【図１９】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【図２０】上限ステップ設定のサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【図２１】ＣＰＵによる制御手順のメインルーチンのさ
らに他の例を示すフローチャート図。

【符号の説明】

１…感光体ドラム２…帯電チャージャ４…グリッド電圧制御用トランス５…現像器７…現像バイアス電圧制御用トランス９…ＡＴＤＣセンサ１３…ＡＩＤＣセンサ３０…ＣＰＵ４１…ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺俊文大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者酒井哲也大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者西川浩志大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担体上に静電潜像を形成し、この静電
潜像をトナーで現像した後シート上に転写する、電子写
真方式による画像形成装置において、前記像担体上に形成された静電潜像を現像する現像手段
と、前記像担体上に形成されたテストトナー像のトナー付着
量を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段の検出結果に基づいてトナーの補給を
制御するトナー補給制御手段と、前記現像手段内の現像剤中のトナー濃度を検出する第２
検出手段と、前記第２検出手段の検出結果に基づいて作像条件を変更
する作像条件変更手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記トナー補給制御手段は、第１検出手
段の検出結果と第１基準濃度とを比較し、検出結果が第
１基準濃度よりも低いときにトナーを補給し、前記作像条件変更手段は、第２検出手段の検出結果と第
２基準濃度とを比較し、検出結果が第２基準濃度よりも
高いと作像条件を現像効率が高くなる方向に変更し、ま
た、検出結果が第２基準濃度よりも低いと作像条件を現
像効率が低くなる方向に変更すること、を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記作像条件変更手段は、第２検出手段
の検出結果が第２基準濃度よりも高いとき、第１検出手
段の検出結果が第１基準濃度よりも低いことを条件に、
作像条件を現像効率が高くなる方向に変更し、また、第
２検出手段の検出結果が第２基準濃度よりも低いとき、
第１検出手段の検出結果が第１基準濃度よりも高いこと
を条件に、作像条件を現像効率が低くなる方向に変更す
ること、を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記作像条件変更手段は作像条件を変更
する際にγ補正をも変更するものであることを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。