JPH08106217A

JPH08106217A - 画像濃度制御装置

Info

Publication number: JPH08106217A
Application number: JP6240398A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tsukada; 茂塚田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体上または転写ドラム上にトナーパッチ
を作成し、そのトナーパッチ濃度に基づきトナー濃度を
制御する方法を適用した画像形成装置において、潜像条
件制御の異常発生時にトナーパッチ濃度が大きく変動す
ることに伴う急激なトナー供給等を防止することができ
る画像濃度制御装置を提供する。【構成】潜像条件制御の異常を電位計の測定結果に基
づいて判定し（ステップＳ５）、異常と判定されなけれ
ばトナー濃度制御を継続させるが（ステップＳ８）、異
常と判定された場合には、トナー濃度制御をオフする
（ステップＳ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感光体上または転写
ドラム上に所定のトナーパッチを作成し、そのパッチの
濃度の測定結果に基づいてトナー供給量（以下、トナー
濃度という）を制御する画像形成装置に用いて好適な画
像濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、画像の潜像電位が画像濃度に大きく影響するため、
従来より、感光体電位測定手段を設けて、この電位測定
手段の出力に基づいて帯電条件、露光条件等の潜像条件
を制御する手段を備えたものが各種提案されている。

【０００３】この種の画像形成装置においては、電位測
定手段の異常や感光体特性の劣化等により、許容範囲外
の帯電条件、露光条件等が選択されると、画像濃度が安
定しないだけでなく、過度の電圧印加等によって大きな
ストレスが加わることになる。こうしたことを回避する
目的で、特開昭６０−２２５２０１号や特開平２−２６
７５７２号では、潜像条件制御手段が異常を検知した場
合に所定の潜像条件を選択することで画像濃度の急激な
変動を抑制する画像形成装置が提案されている。

【０００４】図６は、このような画像形成装置において
異常が検知された場合の動作例を示す概念図である。こ
の図において、感光体の暗電位と明電位は電位測定手段
によって定期的に測定され、帯電条件は暗電位が６５０
Ｖになるよう制御され、露光条件は明電位が２００Ｖに
なるよう制御されているものとする。ただしこの場合、
トナー濃度は一定に保たれているものとする。

【０００５】このような状態で、第１回目のコピージョ
ブ（コピー処理の単位）ＪＯＢ１が終了し、所定の休止
期間Ｒｅｓｔを経た後、第２回目のコピージョブＪＯＢ
２が開始された時点で異常が検知されると、この時点よ
り帯電条件と露光条件を所定の固定値に設定して以後の
コピー処理を継続する。これにより、本来潜像条件制御
により暗電位が６５０Ｖ、明電位が２００Ｖに維持され
るものが、感光体の帯電特性や光感度が温度等の環境や
感光体の使用条件等によって変動するため、暗電位は例
えば６２０Ｖ〜６７０Ｖ、明電位は例えば１６０Ｖ〜２
１０Ｖの範囲でそれぞれ変動する。

【０００６】しかしながら、このように帯電条件と露光
条件を固定値に設定せず、通常時の潜像条件制御を継続
するとすれば、例えば電位測定手段の異常により実際の
感光体電位と関係なくその出力がゼロとなるような場合
には、帯電条件は上限まで急激に上昇し、感光体の破損
を招致する危険がある。

【０００７】したがって、上記のように多少の変動はあ
っても帯電条件と露光条件を所定の固定値に設定するこ
とにより、ある期間（例えば復旧作業が行われるまでの
間）は所定の濃度変動範囲内でコピー動作を継続するこ
とが可能となる。

【０００８】また、画像濃度に影響を与える要素として
トナー濃度があるが、電子写真方式のトナー濃度制御方
法として、感光体上または転写ドラム上に所定のトナー
パッチを作成し、そのパッチの濃度（以下、トナーパッ
チ濃度という）を測定する濃度測定手段の出力に基づい
てトナー濃度を制御する方法が従来より知られている。
例えば特開平２−１４２８５２号には、この種のトナー
濃度制御方法において、濃度測定手段の出力がある範囲
を越えた場合に制御動作を中止することを特徴とする装
置が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したト
ナー濃度制御方法を適用した画像形成装置に、前述の特
開昭６０−２２５２０１号や特開平２−２６７５７２号
に開示された発明を適用すると、次のような問題が生ず
る。

【００１０】すなわち、潜像条件制御と独立して現像器
内のトナー濃度を直接制御したり、原稿の画像密度に応
じてトナーを供給する等のトナー濃度制御方法を用いて
いる場合には、潜像条件の変動はトナー濃度制御に影響
を与えないが、感光体上または転写ドラム上にトナーパ
ッチを作成し、そのトナーパッチ濃度に基づいてトナー
濃度を制御する方法では潜像条件の変動がトナー濃度制
御にも影響を与える。

【００１１】図７はこのような問題が生じる場合の動作
例を示す概念図である。なお、潜像条件制御や異常の発
生タイミングについては図６と同様であるものとする。
図７に示すように、第２回目のコピージョブＪＯＢ２が
開始された時点で異常が発生し、帯電条件と露光条件が
所定の固定値に設定されると、感光体の帯電特性や光感
度の変動に応じて暗電位と明電位が変動するのと同様に
トナーパッチ部の電位も変動する。この結果、トナーパ
ッチ濃度も変動する。

【００１２】トナー濃度制御では、トナーパッチ濃度を
検出する濃度測定手段の出力に基づいて感光体に供給す
べきトナー濃度を制御し、トナーパッチ濃度を一定に保
とうとするが、この場合、本来電位が一定である場合と
比較してトナーパッチ濃度が大きく変動しようとするた
め、制御するトナー濃度の範囲が大きくなる。このた
め、感光体に急激にトナーが供給されると下地かぶりが
発生し、長時間トナーの供給が停止されるといわゆるキ
ャリア現像が発生するなどの問題が生じる。

【００１３】特に、休止期間Ｒｅｓｔを経過した後のコ
ピー開始時においては電位の変動が大きいため、急激に
トナーが供給され、トナー帯電不良による下地かぶりが
発生する可能性が高い。かかる異常は感光体電位制御に
起因しているため、前述した特開平２−１４２８５２号
に開示される、濃度測定手段の出力がある範囲を越えた
場合に制御を中止する手段を備えたとしても、トナー濃
度制御手段がトナー濃度を大きく変動させることによっ
て濃度測定手段の出力を正常値を保とうとするため、上
記下地かぶり等の問題が生ずるのを防止することはでき
ない。

【００１４】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、感光体上または転写ドラム上にトナーパッチ
を作成し、そのトナーパッチ濃度に基づきトナー濃度を
制御する方法を適用した画像形成装置において、潜像条
件制御の異常発生時にトナーパッチ濃度が大きく変動す
ることに伴う急激なトナー供給等を防止することができ
る画像濃度制御装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、帯電された感光体に、
露光手段によって画像に対応した露光を行うことにより
潜像を形成し、この感光体表面の潜像をトナーで現像し
た後、印刷媒体に転写することによって印刷画像を得る
画像形成装置に適用される画像濃度制御装置であって、
前記感光体の電位を測定する電位測定手段と、前記電位
測定手段の測定結果に基づき、感光体の帯電条件と露光
条件のうち少なくとも一つを潜像条件として制御する潜
像条件制御手段と、感光体上あるいは転写体上の所定位
置にトナーパッチを形成するパッチ形成手段と、前記ト
ナーパッチの濃度を測定するパッチ濃度測定手段と、前
記パッチ濃度測定手段の測定結果に基づき、トナー供給
量を制御するトナー濃度制御手段と、前記電位測定手段
の測定結果に基づき、前記潜像条件制御の異常を検知す
る異常検知手段と、前記異常検知手段の異常検知に応
じ、前記トナー濃度制御手段によるトナー供給量の制御
を解除する制御解除手段とを具備することを特徴として
いる。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記異常検知手段による異常検知が
なくなると、前記トナー濃度制御手段によるトナー供給
量の制御を再開させることを特徴としている。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、電位測定手段
が、感光体の電位を測定し、潜像条件制御手段が、上記
測定結果に基づき感光体の帯電条件と露光条件のうち少
なくとも一つを潜像条件として制御し、パッチ形成手段
が、感光体上あるいは転写体上の所定位置にトナーパッ
チを形成し、パッチ濃度測定手段が、このトナーパッチ
の濃度を測定し、トナー濃度制御手段が、この濃度の測
定結果に基づき、トナー供給量を制御し、異常検知手段
が、電位測定手段の測定結果に基づき潜像条件制御の異
常を検知し、制御解除手段が、この異常検知に応じ、ト
ナー濃度制御手段によるトナー供給量の制御を解除す
る。これにより、ノイズによる感光体電位の変動や電位
測定手段の故障などの潜像条件制御の異常時において、
トナーパッチの濃度が大きく変動するのに伴ってトナー
が急激に供給されたり、長時間トナーが供給されない、
ということがなくなる。

【００１８】また、請求項２記載の発明によれば、ノイ
ズ等の一時的な原因よってトナー濃度制御手段が解除さ
れても、その後潜像条件制御が正常に行われれば、トナ
ー濃度制御手段によるトナー供給量の制御が再開され
る。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例を適用した
カラー複写機の機械的構成を示す透視図であり、図２は
同複写機の電気的構成を示すブロック図である。図１に
示すように、このカラー複写機は、原稿台ＳＴにセット
された原稿を読み取るスキャナー部１０、読み取った画
像データを処理する画像処理部２０、処理された画像デ
ータに従ってレーザを駆動して感光体４２に光ビームを
照射するＲＯＳ光学部３０、および印刷画像を形成する
画像形成部４０から構成されている。

【００２０】そして図２に示すように、スキャナー部１
０では、露光ランプ１１によって原稿ＯＳに光を照射
し、その反射光をＣＣＤ１２で読み取り、増幅器１３で
適当なレベルまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１４で８ビ
ットのディジタル画像データに変換する。そして、この
画像データに対し、シェーディング補正（符号１５）、
ギャップ補正（符号１６）を施した後、濃度変換部１７
で反射率データから濃度データに変換し、これを画像処
理部２０へ送出する。

【００２１】画像処理部２０では、スキャナー部１０か
ら供給される濃度データに対し、カラー複写機として基
本的な画像処理である色信号変換、墨再生（ＵＣＲ）、
ＭＴＦ処理等を施し（符号２１）、イエロー、マゼン
ダ、シアンおよびブラックの４色の画像データに変換す
る。そして、ガンマ補正を施した後（符号２２）、後述
する画像形成部４０の階調性に合わせて各色階調の補正
を行い、Ｄ／Ａ変換器２３でアナログデータに変換す
る。このアナログ画像データは、比較器２４において三
角波発生器２５から供給される所定周期の三角波信号と
比較される。この比較結果により、アナログ画像データ
はパルス幅変調され、２値の画像データに変換される。

【００２２】すなわち図３に示すように、比較器２４に
おいては、アナログ画像データＡＳは三角波ＴＳと比較
され、アナログ画像データＡＳが三角波ＴＳより大きい
とき値「０」、アナログ画像データＡＳが三角波ＴＳよ
り小さいとき値「１」となる２値画像データＰＳに変換
され、ＲＯＳ光学部３０へ出力される。ＲＯＳ光学部３
０では、２値画像データＰＳの値が「０」のときレーザ
ＯＦＦとされ、「１」のときレーザＯＮとされる。

【００２３】また、パッチ発生器２６は、感光体４２上
の画像領域外の所定領域に露光条件設定用のトナーパッ
チ（以下、露光パッチという）やトナー濃度制御用のト
ナーパッチ（以下、トナー濃度パッチという）を作成す
べくパッチデータを発生させる。セレクタ２７は、パッ
チ発生器２６から出力されるパッチデータとＤ／Ａ変換
器２３から出力されるアナログ画像データのいずれかを
選択し、比較器２４へ供給する。

【００２４】すなわち、この複写機は、通常のコピー動
作の他に、上記露光パッチおよびトナー濃度パッチを用
いて潜像条件制御やトナー濃度制御を行う。通常のコピ
ー動作では、アナログ画像データが選択され、潜像条件
制御およびトナー濃度制御の動作では、パッチデータが
選択されるようになっている。なお、潜像条件制御およ
びトナー濃度制御の動作については後述する。

【００２５】ＲＯＳ光学部３０には、画像形成部４０の
演算装置４１により制御されレーザ光量を可変にするレ
ーザ光量可変装置３１とレーザ駆動回路３２が設けられ
ており、レーザ駆動回路３２は比較器２４から供給され
る２値化データＰＳに基づき、レーザ３３をオン・オフ
制御する。レーザ光はポリゴンミラー３４により偏向さ
れ、ｆ・θレンズ３５、反射ミラー３６を介して画像形
成部４０の感光体４２へ導かれる。

【００２６】画像形成部４０には、感光体４２の周囲に
帯電装置４３、ロータリ現像装置４４、転写装置４５、
クリーナー装置４６、除電ランプ４７、感光体表面電位
を測定する電位計４８、および感光体表面に作成された
トナーパッチの濃度を測定する濃度計４９が配置されて
いる。また、画像形成等の各種制御動作を行う演算装置
４１の他、この演算装置４１によって制御され帯電装置
４３の帯電量を変化させる帯電量可変装置５０、ロータ
リ現像装置４４の各色の現像器にトナーを供給するトナ
ーディスペンス装置５１に加え、図１に示すように、定
着装置５２、用紙搬送装置５３、用紙トレイ５４等が設
けられている。

【００２７】こうした構成により、周知のゼログラフィ
ープロセスに従って画像形成が行われる。すなわち、回
転する感光体４２は、帯電装置４３により一様にマイナ
ス帯電された後、レーザ光によりまず第１色目「ブラッ
ク」の潜像が形成される。この潜像は、ロータリ現像装
置４４の第１色目「ブラック」に対応する現像器によっ
てマイナス帯電されたブラックトナーが現像バイアス電
圧によって感光体４２上のマイナス電荷が除去された部
分に吸引されることにより現像される。この現像像は、
用紙トレイ５４から用紙搬送装置５３によって搬送され
転写ドラム４５ａに巻き付けられた図示しない用紙に転
写コロトロン４５ｂによって転写される。感光体４２上
に転写されずに残った像はクリーナー装置４６により除
去され、感光体４２は除電ランプ４７により除電され、
再び帯電装置４３により一様にマイナス帯電され、第２
色目「イエロー」の像形成が続いて行われる。

【００２８】このようにして、第３色目「マゼンダ」、
第４色目「シアン」まで４色の現像像が転写ドラム４５
ａ上の用紙に順次転写されると、用紙は剥離コロトロン
４５ｃにより転写ドラム４５ａから剥離された後、定着
装置５１によってトナーが定着され、カラーコピーが形
成される。また、転写ドラム４５ａの周囲には除電コロ
トロン４５ｄが設けられており、この除電コロトロン４
５ｄは、各色の転写後、または用紙剥離後に用紙上及び
転写ドラム４５ａのフィルム上の余分な電荷を除電す
る。

【００２９】次に、図４に示すフローチャートを参照
し、本実施例による潜像条件制御およびトナー濃度制御
の動作を説明する。なお、本実施例では、複写機の電源
投入直後におけるコピー開始前と、その後の所定時間経
過毎におけるコピー開始前に、演算装置４１からの指示
に応じて以下の動作を行うが、本発明はこれに限らず、
使用する感光体４２の感度変動特性に合わせてコピー実
行中等に以下の動作を行うことも可能である。

【００３０】まず初期状態として、画像形成部４０の演
算装置４１には予め目標暗電位（感光体上の暗部の目標
電位）ＶＨＳ、目標露光電位（感光体上の露光部の目標
電位）ＶＬＳ、および目標暗電位ＶＨＳと現像バイアス
電位ＶＢとの電位差であるカブリ防止電位差ＶＣが記憶
されている。

【００３１】そしてステップＳ１では、帯電装置４３の
グリッド電圧を帯電量可変装置５０により所定の異なる
２つの値ＶＧ１，ＶＧ２にしたときの暗電位ＶＨ１，Ｖ
Ｈ２を電位計４８で検出する。さらにステップＳ２で
は、下式（１）によって目標暗電位ＶＨＳが得られるグ
リッド電圧ＶＧＳを算出する。 VGS＝(VG2−VG1)×(VHS−VH1)／(VH2−VH1)＋VG1 ………………（１）

【００３２】次に、ステップＳ３では、上記ステップＳ
２で求めたグリッド電圧ＶＧＳによって感光体４２を帯
電させる。また、セレクタ２７は演算装置４１の指示に
応じてパッチ発生器２６からのパッチデータ（画像面積
率１００％）を選択し、これを比較器２４へ出力する。
これにより、パッチデータは三角波と比較され、２値化
されたデータがＲＯＳ光学部３０のレーザ駆動回路３２
へ供給される。一方、レーザ光量可変装置３１はレーザ
駆動回路３２が駆動するレーザ３３のレーザ光量を２つ
の異なる値ＬＤ１，ＬＤ２に変化させる。この結果、各
々のレーザ光量ＬＤ１，ＬＤ２に対応したトナーパッチ
が感光体４２上に作成される。そして、このときのそれ
ぞれの露光部分電位ＶＬ１，ＶＬ２を電位計４８で検出
する。

【００３３】次に、ステップＳ４では、下式（２）によ
って目標露光電位ＶＬＳが得られるレーザ光量ＬＤＳを
算出する。 LDS＝LD2−(LD2−LD1)×(VLS−VL2)／(VL1−VL2) ………………（２）

【００３４】そしてステップＳ５では、上記ステップＳ
２，Ｓ４で算出されたグリッド電圧ＶＧＳとレーザ光量
ＬＤＳがそれぞれ下式（３），（４）を満たすか否かを
判定する。ＶＧ１＜ＶＧＳ＜ＶＧ２ ……………………………………………（３）ＬＤ１＜ＬＤＳ＜ＬＤ２ ……………………………………………（４）

【００３５】ここで、上記判定結果が「ＹＥＳ」となれ
ば、潜像条件制御に異常がないものとみなし、ステップ
Ｓ６において、目標暗電位ＶＨＳとカブリ防止電位差Ｖ
Ｃとの差を計算して現像バイアス電位ＶＢを求める。そ
してステップＳ７において、上記算出したグリッド電圧
ＶＧＳ、レーザ光量ＬＤＳおよび現像バイアス電位ＶＢ
を潜像条件として設定する。

【００３６】そして、ステップＳ８では、トナー濃度制
御をオンする。ただし、トナー濃度制御がすでにオンと
なっていれば、ここで改めてオンにする必要はない。す
なわち、潜像条件制御に異常がない間は、濃度計４９に
よって検出したトナーパッチ濃度に基づいてトナー濃度
を制御する、トナー濃度制御が常時行われる。

【００３７】一方、上記ステップＳ５の判定結果が「Ｎ
Ｏ」となれば、潜像条件制御に異常が生じたものとみな
し、ステップＳ９において当該異常を検知する。そして
ステップＳ１０では、潜像条件としてグリッド電圧、レ
ーザ光量および現像バイアス電位に所定の固定値を設定
する。

【００３８】そして、ステップＳ１１では、濃度計４９
の測定結果に基づくトナー濃度制御をオフし、平均的な
トナー消費量に対応した一定量のトナー供給に切り替え
る。これによりトナー濃度が固定値とされる。

【００３９】このように、本実施例によれば、ノイズに
よる感光体電位の変動や電位計４８の故障など潜像条件
制御に異常が生じた場合には、図５に示すように、パッ
チ電位が変動してトナーパッチ濃度が変動しても、トナ
ーパッチ濃度に基づくトナー濃度制御が解除されトナー
濃度が固定値に設定されるため、急激なトナー供給や長
時間トナー供給が停止されることが防止される。これに
より、画像濃度が所定の変動範囲内に収まるとともに、
下地かぶりやキャリア現像等を防止することができる。

【００４０】なお、本実施例では、潜像条件制御におけ
る異常の判定を上式（３），（４）に基づいて行うよう
にしたが、これに限らず、単にパッチ電位の測定結果が
所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定するなど
その他の判定手法を採用してもよい。

【００４１】また、本実施例のように、異常検知時にト
ナー濃度制御をオフした後、トナー濃度を固定値とする
のではなく、現像器内のトナー濃度を直接制御したり、
原稿の画像密度に応じてトナーを供給するなど、潜像条
件の変動が影響しないトナー濃度制御に切り替えるよう
にしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ノイズによる感光体電位の変動や電位測定手段の故
障などの潜像条件制御の異常時に、トナーパッチの濃度
が大きく変動するのに伴ってトナーが急激に供給された
り、長時間トナーが供給されない、ということがなくな
り、下地かぶりやキャリア現像を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の機械的構成を示す透視
図である。

【図２】同実施例の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図３】同実施例で行われるパルス幅変調による画像
データの２値化を説明するための図である。

【図４】同実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５】同実施例において潜像条件制御の異常を検知
した場合の動作例を示す概念図である。

【図６】従来技術において異常が検知された場合の動
作例を示す概念図である。

【図７】従来技術において異常が検知された場合の動
作の問題点を示す概念図である。

【符号の説明】

１０スキャナ部２０画像処理部３０ＲＯＳ光学部３１レーザ光量可変装置３２レーザ駆動回路（露光手段）３３レーザ（露光手段）４０画像形成部４１演算装置（潜像条件制御手段、トナー濃度制御手
段）４２感光体４８電位計（電位測定手段）４９濃度計（パッチ濃度測定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 15/02 １０２ 15/043 15/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電された感光体に、露光手段によって
画像に対応した露光を行うことにより潜像を形成し、こ
の感光体表面の潜像をトナーで現像した後、印刷媒体に
転写することによって印刷画像を得る画像形成装置に適
用される画像濃度制御装置であって、前記感光体の電位を測定する電位測定手段と、前記電位測定手段の測定結果に基づき、感光体の帯電条
件と露光条件のうち少なくとも一つを潜像条件として制
御する潜像条件制御手段と、感光体上あるいは転写体上の所定位置にトナーパッチを
形成するパッチ形成手段と、前記トナーパッチの濃度を測定するパッチ濃度測定手段
と、前記パッチ濃度測定手段の測定結果に基づき、トナー供
給量を制御するトナー濃度制御手段と、前記電位測定手段の測定結果に基づき、前記潜像条件制
御の異常を検知する異常検知手段と、前記異常検知手段の異常検知に応じ、前記トナー濃度制
御手段によるトナー供給量の制御を解除する制御解除手
段とを具備することを特徴とする画像濃度制御装置。
【請求項２】前記異常検知手段による異常検知がなく
なると、前記トナー濃度制御手段によるトナー供給量の
制御を再開させることを特徴とする請求項１記載の画像
濃度制御装置。