JPH0887144A - 画像形成装置及び現像装置内のトナー濃度を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストを上昇することなく現像装置内のトナ
ー濃度を均一に制御し、現像濃度の変動を防止すること
ができる画像形成装置及び現像装置内のトナー濃度を制
御する方法を提供する。 【構成】 像担持体１の帯電電位と現像バイアス電圧と
の差及び潜像電位と現像バイアス電圧との差を、帯電電
圧制御装置１９とバイアス電圧制御装置２２との双方、
又は露光装置３から射出する像光の光量を制御する光量
制御装置２０により所定値に制御する。その後、露光装
置３から像担持体１に所定の面積率の基準パッチを形成
する像光を照射して該基準パッチを現像装置４により現
像し、形成されたトナー層の電位を電位測定手段１１に
より測定する。さらにこの測定値をＣＰＵ２３により基
準値と比較し、この比較結果に基づき現像装置内へのト
ナー供給又はトナー消費動作を制御する。これにより現
像装置内のトナー濃度をほぼ一定に維持することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像装置内に非磁性ト
ナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を収容し、
像担持体の表面に形成された潜像にトナーを転移させて
可視化する画像形成装置及び該画像形成装置における現
像装置内のトナー濃度を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真法を応用した複写機、
プリンタ等の画像形成装置として、非磁性トナーと磁性
キャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像装置を
用い、二成分現像剤のトナーのみを像担持体の潜像に転
移させて可視化するものが知られている。このような画
像形成装置は、像担持体との対向位置に、かかる現像装
置のほか帯電装置、露光装置、転写装置などを配置し、
像担持体の表面を帯電装置により一様に帯電した後、露
光装置により像光を照射して表面に潜像を形成する。現
像工程では、二成分現像剤を付着した現像剤担持体に現
像バイアス電圧を印加することによりトナーを像担持体
の潜像に転移させ、形成されたトナー像を用紙上に転写
して一枚の画像を形成するものである。

【０００３】また最近では、異なる色のトナーを用いた
二成分現像剤をそれぞれ複数の現像装置に収容し、これ
らを用いて多色画像を形成する画像形成装置がよく知ら
れている。このような画像形成装置としては、例えば像
担持体の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
の現像装置を配設し、像担持体上に複数色のトナー像を
順次重ね合わせて現像し、１回の転写工程で用紙上にト
ナー像を転写するもの、各色のトナー像を像担持体上に
形成するごとに、同一の用紙に重ねて転写するもの等が
用いられている。

【０００４】このような画像形成装置は、各色の濃度の
バランスが少しでも崩れると画質に影響が出てくるた
め、各色の濃度のバランスをより精度良く維持すること
が要求される。特に像担持体上に複数色のトナー像を順
次重ね合わせる方式の画像形成装置では、像担持体上に
転移するトナー量（現像濃度）が変動すると、次の色の
現像工程で露光部分の電位（潜像電位）が変化するた
め、トナー量に変動を生じる個々の要因について適切に
制御する必要がある。

【０００５】そのため、例えば像担持体の電位を検知す
る電位計を設けて、像担持体の帯電電位と現像バイアス
電圧との差や潜像電位と現像バイアス電圧との差が一定
になるように制御したり、また装置内の相対湿度を測定
し、変化するトナーの電荷量に応じて帯電装置や除電装
置の出力値を制御するようにした装置が用いられてい
る。さらに特開昭６１−１９０３５４号公報や特開平５
−２７５４５号公報に開示されるように、像担持体上に
形成されたトナー像部の帯電後の電位を検知して、２回
目以降の現像工程で印加される現像バイアス電圧を制御
するようにした多色画像形成装置や、特開平３−２５３
８７３号公報に開示されるように、トナー像部の電位に
より帯電装置及び露光装置のいずれか一方の画像形成条
件を可変制御するようにした装置も提案されている。

【０００６】しかし、現像時に転移するトナーの量は、
現像装置内のトナー濃度（二成分現像剤中のトナーの割
合）に対しても非常に敏感であり、特に多色画像形成装
置においては、各現像装置内におけるトナーの消費量が
異なると、各現像装置内のトナー濃度が変化して画像濃
度のバランスが崩れ易いという問題がある。

【０００７】そのため、現像装置内のトナー濃度をほぼ
一定に維持するために、現像装置内に露光素子及び受光
素子からなる濃度センサーを配設し、トナー濃度を光学
的に検知するような装置が提案されている。このような
装置は、トナーに光を照射し反射光を測定してトナー濃
度を検知するものであり、トナー濃度が少なければトナ
ー供給箱から現像装置内にトナーを供給するように、ト
ナー補給手段等の駆動を制御するものである。また、像
担持体上に所定の面積率の基準パッチを形成し、この基
準パッチ上のトナー層に光を照射して反射光を濃度セン
サーにより検出し、その検出結果に基づいて現像装置へ
のトナー供給動作を制御する装置も提案されている。こ
のように、上記の様な制御を組み合わせることによっ
て、現像時に像担持体上に転移するトナー量に変動が生
じるのを抑制することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像形成装置で現像装置内のトナー濃度を制御し
ようとすると、帯電電位及び潜像電位等の制御とそれぞ
れ個別に行うために多数のセンサーを使用しなければな
らず、コストが高くなるという問題がある。本発明は、
上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、多数のセンサーの使用により製造コストが上昇
するのを防止し、現像装置内のトナー濃度を均一に制御
することができる画像形成装置及び現像装置内のトナー
濃度を制御する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 帯電電位の差による
潜像が表面に形成される像担持体と、 この像担持体を
一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された前記像
担持体に像光を照射することにより、潜像を形成する露
光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持体を備
え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成分現像
剤のトナーのみを、この現像剤担持体から前記像担持体
上の前記潜像に転移させて該潜像を可視化する現像装置
と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する
現像バイアス電源と、を有し、前記帯電装置による像担
持体の帯電電位と前記現像バイアス電圧との差、および
露光部分の電位（潜像電位）と前記現像バイアス電圧と
の差を所定値とするために、前記帯電装置に印加する電
圧を制御する帯電電圧制御装置と前記現像バイアス電圧
を制御するバイアス電圧制御装置との双方、または、前
記露光装置から射出される像光の光量を制御する光量制
御装置を備える画像形成装置において、該画像形成装置
内の相対湿度を測定する湿度測定手段と、 前記像担持
体上に所定の面積率の基準パッチを形成する像光を射出
するように前記露光装置を制御する露光制御手段と、
前記像担持体の表面の電位を検知する電位測定手段と、
前記基準パッチ部分における前記電位測定手段の出力値
またはこの出力値と所定の関係を有する値を基準値と比
較する演算手段と、 前記基準値を相対湿度の値と対応
させて記憶する記憶手段と、 前記電位測定手段の出力
値と基準値との比較結果に基づき、現像装置内へトナー
の供給または現像装置のトナー消費動作を制御するトナ
ー濃度調整手段と、を有するものとする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、 前記請求項１
に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面の
移動方向における前記現像装置の下流側で、前記電位測
定手段の上流側にあって、前記像担持体の電位を消滅さ
せる除電露光手段を有するものとする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、 帯電電位の差
による潜像が表面に形成される像担持体と、 この像担
持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された
前記像担持体に像光を照射することにより、潜像を形成
する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持
体を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成
分現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体から前記像
担持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視化する現
像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印
加する現像バイアス電源と、を有する画像形成装置にお
ける、現像装置内のトナー濃度を制御する方法であっ
て、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記
現像バイアス電圧との差、および露光部分の電位（潜像
電位）と前記現像バイアス電圧との差が所定値となるよ
うに、前記帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス
電圧との双方、または、前記露光装置から射出される像
光の光量を制御し、 前記像担持体上に前記露光装置か
ら像光を照射することによって所定の面積率の基準パッ
チを形成し、 この基準パッチをトナーの付着により現
像した後、基準パッチ部分を一様に露光して像担持体の
電位を消滅させ、 その後基準パッチ部分の電位を測定
し、 前記基準パッチ部分で測定された電位を基準値と
比較し、 この測定電位と基準値とを比較した結果によ
り、現像装置内へトナーを供給する動作、または現像装
置内のトナーを消費する動作を制御するものとする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、 帯電電位の差
による潜像が表面に形成される像担持体と、 この像担
持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された
前記像担持体に像光を照射することにより、潜像を形成
する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持
体を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成
分現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体から前記像
担持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視化する現
像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印
加する現像バイアス電源と、を有する画像形成装置にお
ける、現像装置内のトナー濃度を制御する方法であっ
て、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記
現像バイアス電圧との差、および露光部分の電位（潜像
電位）と前記現像バイアス電圧との差が所定値となるよ
うに、前記帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス
電圧との双方、または、前記露光装置から射出される像
光の光量を制御し、 前記像担持体上に前記露光装置か
ら像光を照射することによって所定の面積率の基準パッ
チを形成し、 トナーの付着により前記基準パッチを現
像する前と現像した後に、該基準パッチ部分の電位を測
定し、 前記基準パッチ部分で測定された現像前と現像
後との電位の差と基準値とを比較し、 この測定電位の
差と基準値とを比較した結果により、現像装置内へトナ
ーを供給する動作、または現像装置内のトナーを消費す
る動作を制御するものとする。

【００１３】上記請求項１、請求項３、請求項４に記載
の発明において、トナー層の測定電位と比較される基準
値は、予め各相対湿度の値と対応して定められたもので
ある。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明に係る画像形成装置で
は、像担持体の表面の電位を検知する電位測定手段を備
えるとともに、帯電装置に印加する電圧を制御する帯電
電圧制御装置と現像バイアス電圧を制御するバイアス電
圧制御装置との双方、又は露光装置から射出される像光
の光量を制御する光量制御装置を備えており、帯電装置
による像担持体表面の帯電後および露光装置による露光
後に像担持体の電位が測定され、帯電電位と現像バイア
ス電圧との差および露光部分の電位（潜像電位）と現像
バイアス電圧との差が所定値に制御される。このため、
画像形成工程における現像時の潜像電位及び現像コント
ラスト等をほぼ一定に維持することができ、均一な現像
条件により現像が行われる。

【００１５】さらに上記画像形成装置では、像担持体上
に所定の面積率の基準パッチを形成する像光を射出する
ように露光装置を制御する露光制御手段を備えており、
形成された基準パッチの潜像は現像装置により可視化さ
れる。この基準パッチ上にトナー層が形成される前後に
おいて、電位測定手段によりこの基準パッチ部分の電位
が検知される。これとともに湿度測定手段により装置内
の相対湿度が測定され、記憶手段から相対湿度の値と対
応して記憶されている基準値が演算手段に読み込まれ
る。上記電位測定手段で得られるトナー層形成前後にお
ける出力値の差又はこの出力値の差と所定の関係を有す
る値は、演算手段によりこの基準値と比較される。

【００１６】ここで、トナー層が形成される前後におけ
る測定電位の差は、トナー層の電荷による電位を示して
いる。このトナー層の電位は、現像装置内のトナーが充
分に攪拌されて相対湿度と対応する安定した電荷量を有
していれば、図２に示すように相対湿度の値と対応する
所定のトナー量に換算できる。従って、基準パッチ上に
適正量のトナーが転移しているときに測定されるトナー
層の電位を、各湿度における基準値として設定されてい
ると、測定されたトナー層の電位が基準値より小さい値
であれば、基準パッチ上に転移したトナーの量が不足し
ており、測定されたトナー層の電位が基準値より大きい
と転移したトナーの量が過大となっていると判断でき
る。

【００１７】一方、本発明の画像形成装置では潜像の電
位および現像コントラストが常に適正な値となるように
制御されているので、基準パッチ上に転移したトナーの
量は現像装置内のトナー濃度に影響されていることにな
る。このため、基準パッチ上のトナーの量が過大である
ことは現像装置内のトナー濃度が高くなりすぎており、
基準パッチ上のトナーの量が不足していると、現像装置
内のトナー濃度が低くなりすぎている。このような現像
装置内のトナー濃度を適切にするために、現像装置内へ
のトナーの供給動作又は現像装置内のトナー消費動作が
トナー濃度調整手段により制御される。従って、現像装
置内のトナー濃度をほぼ一定に制御することができ、現
像剤担持体から像担持体へ転移するトナー量に変動が生
じるのを防止することができる。

【００１８】さらに、複数の現像装置内に異なる色のト
ナーをそれぞれ収容する多色画像形成装置においては、
各々の現像装置内のトナー濃度をほぼ一定に制御するこ
とができ、現像時に転移するトナー量の変動を防止し、
画像濃度のバランスが崩れるのを防止できる。従って、
画質劣化の発生を防止でき、良好な画質の画像が得られ
る。

【００１９】請求項２に記載の発明に係る画像形成装置
では、像担持体の表面の移動方向における現像装置の下
流側であって、電位測定手段よりも上流側に除電露光手
段を備えているので、現像装置により基準パッチの潜像
が現像された後、除電露光手段との対向位置を通過し、
基準パッチ部分が全面露光されることによって像担持体
の電位が消滅される。そのため、基準パッチ上にはトナ
ー層の電位のみが残る。このトナー層の電位が電位測定
手段で検知される。従って、現像、除電、電位測定等の
工程を像担持体の１回の回転で行うことができ、像担持
体の電位の散逸による誤差等の影響を受けることなく、
より正確で迅速にトナー層の電位を検知することができ
る。

【００２０】請求項３に記載の発明に係る現像装置内の
トナー濃度を制御する方法によれば、像担持体の帯電電
位と現像バイアス電圧との差、および潜像電位と現像バ
イアス電圧との差が所定値となるように、帯電装置に印
加する電圧と現像バイアス電圧との双方または露光装置
から射出される像光の光量を制御しており、画像形成工
程におけるこれらの現像条件をほぼ一定に維持すること
により、均一な現像を行うことができる。

【００２１】さらに、像担持体上に露光装置から像光を
照射して所定の面積率の基準パッチを作成し、この基準
パッチを現像した後、基準パッチ部分を一様に露光して
像担持体の電位を消滅させるようにしており、これによ
り基準パッチ部分にはトナー層の電位のみが存在するよ
うになる。その後、基準パッチ部分の電位を測定し、測
定された電位を演算手段により、相対湿度と対応する基
準値と比較する。従って、予め相対湿度を測定すること
によって、基準パッチ部分の電位が湿度に対応する基準
値に適合するか否かを判断することができ、この測定電
位と基準値との比較結果により、基準パッチに適性量の
トナーが転移しているか否かが判断される。

【００２２】この基準パッチの潜像の形成及び現像を行
う際に潜像の電位および現像コントラストは適正に制御
されているので、上記基準パッチに転移しているトナー
量が適正でない場合には現像装置内のトナー濃度が過大
又は過小となっていると判断することができる。基準パ
ッチ部分のトナー層の測定電位と基準値との比較結果に
より、現像装置内へトナーを供給する動作、又は現像装
置内のトナーを消費する動作を制御する。このため、現
像装置内のトナー濃度をほぼ一定に維持することがで
き、現像時に像担持体へ転移するトナー量が変動するの
を防止することができる。すなわち、適正な濃度の現像
が行われる。従って、現像濃度の変動による画質劣化を
防止して良好な画像を得ることができる。

【００２３】請求項４に記載の発明に係る現像装置内の
トナー濃度を制御する方法では、基準パッチを現像する
前と現像した後に、該基準パッチ部分の電位を測定する
ようにしており、測定された現像前と現像後の電位の差
により、基準パッチ上のトナー層の電位が求められる。
従って、この現像前と現像後との電位の測定値の差を基
準値と比較することにより、現像装置内へのトナーの供
給又はトナーの消費動作を制御することができ、請求項
３に記載の発明と同様に、現像装置内のトナー濃度をほ
ぼ一定に維持することができる。そのため、現像濃度が
変動するのを防止でき、画質劣化を防止して良好な画像
を得ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は、請求項１又は請求項２に記載の発明の一
実施例である画像形成装置を示す概略構成図である。こ
の画像形成装置は、一様帯電した後に像光を照射するこ
とによって表面に潜像が形成されるドラム状の像担持体
１を備えており、この像担持体１の周囲に、該像担持体
１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、像担持体の
表面に像光を照射する露光装置３と、像担持体１の表面
に形成された潜像をトナーの付着により可視化する４台
の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、現像されたトナ
ー像を用紙上に転写する転写装置５と、転写された用紙
を像担持体１から剥離する剥離装置６と、剥離された用
紙を搬送する用紙搬送装置７と、転写後の像担持体１上
に残留するトナーを除去するクリーニング装置８とを有
している。

【００２５】さらに上記現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄは像担持体１との対向位置に、トナーと磁性キャリア
からなる二成分現像剤の磁気ブラシを吸着しながら搬送
する現像ローラ（現像剤担持体）１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄを備え、この現像ローラに現像バイアス電圧
を印加する直流電源１４及び交流電源１３と、印加する
現像バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御装置２２
とが備えられている。また帯電装置２には帯電用の電圧
を印加する帯電用電源１５が接続され、この帯電用電源
１５から印加する電圧を制御する帯電電圧制御装置１９
を備えている。

【００２６】さらに装置内には、装置内部の相対湿度を
測定する湿度測定手段１０と、露光装置３から射出され
る像光の光量を制御する光量制御装置２０と、像担持体
１上に所定の面積率の基準パッチを形成する像光を射出
するように前記露光装置３を制御する露光制御装置２１
と、像担持体１の電位を検知する電位測定手段１１とを
有している。また、像担持体１の表面の移動方向におけ
る現像装置４ｄの下流側で、電位測定手段１１の上流側
には、像担持体１の表面を露光により除電する除電露光
ランプ９を有している。さらに電位測定手段１１により
測定された基準パッチ部分の電位を基準値と比較する演
算手段、及びこの比較結果に基づいて現像装置内へのト
ナーの供給又はトナーの消費動作を制御するトナー濃度
調整手段としての機能等を備えたＣＰＵ２３と、前記基
準値を相対湿度の値と対応させて記憶する記憶装置２４
とを有している。

【００２７】上記４台の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄは、それぞれイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック
のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容す
るものである。現像工程においては、現像ローラ１６
ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにマイナスの現像バイアス
電圧が印加されることにより、現像ローラ上の磁性キャ
リアに付着したマイナスの電荷を有するトナーが像担持
体１の露光部に転移し、現像が行われるようになってい
る。さらに４台の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの後
方（像担持体１の反対側）には各色のトナーを貯留する
トナー供給箱１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが備えら
れており、このトナー供給箱からトナーを現像装置に補
給するトナー補給手段２７を有している。

【００２８】上記像担持体１は、周回駆動される導電性
部材とその周面に感光体層とを備える構成のものであ
り、導電性部材は電気的に接地されている。上記露光除
電ランプ９を点灯させると、感光体層の電荷が導電性部
材に移行して導電線に流れ、像担持体１の電位が消滅す
るようになっている。

【００２９】上記記憶装置２４に記憶されている基準値
は、現像装置内のトナーが充分に撹拌されて相対湿度と
対応する安定した電荷を有している場合に、基準パッチ
上のトナー層の電位が図２に示すように相対湿度の値と
対応する所定のトナー量に換算できることに着目して定
められたものである。すなわち、基準パッチを現像した
際に、適切なトナー量が転移している場合のトナー層の
電位であり、相対湿度と対応する所定の値である。この
基準値の設定基準については後述する。

【００３０】このような画像形成装置においては、画像
形成の動作が開始されるとまず像担持体１が帯電装置２
により帯電され、露光装置３からの像光でイエロー像に
相当する潜像が像担持体１の所定の位置に形成される。
このとき上記像光は画像部を照射するようになってお
り、帯電された像担持体１の表面電位極性（マイナス）
と同じ極性電荷を持つトナーが、現像ローラ１６ａから
像担持体１の露光部に転移し、潜像が可視化される。な
お、現像装置４ａは少なくとも現像終了後には像担持体
に対して非接触となる構成になっており、次工程におい
て像担持体１上のトナー像が乱されたり、像担持体１上
のトナー像が現像装置側に逆移転されないような工夫が
施されている。

【００３１】次に２回目のサイクルとして、像担持体１
は帯電装置２により再帯電され、前工程（イエロー像の
形成工程）で像光の照射を受け、電位が下がった部分が
再び元の電位近くまで回復する。その後、露光装置３か
らマゼンタ像に相当する像光が像担持体１の所定の位置
に再度照射され、表面に潜像が形成される。マゼンタ用
現像装置４ｂ内には帯電された像担持体１の表面電位極
性と同じ極性電荷を持つマゼンタトナーが収容されてお
り、このトナーが像担持体１の露光部に転移することに
よって潜像が可視化される。

【００３２】以後同様に、３回目のサイクルとして、帯
電装置２による再帯電、露光装置３からの像光の照射、
シアン用現像装置４ｃによるシアン像の現像がなされ、
４回目のサイクルとして、帯電装置２による再帯電、露
光装置３からの像光の照射、ブラック用現像装置４ｄに
よるブラック像の現像の各工程を経る。

【００３３】ブラック用現像装置４ｄによる現像工程が
終了した時点で、像担持体１上には照射像に応じたイエ
ロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色が重ね合わさ
れたトナー像が存在する。これらのトナー像は、必要に
応じて転写前帯電器１７の照射を受け転写に最適な状態
に帯電または除電された後、転写装置５によりペーパー
ガイド１８に沿って進入してきた用紙上に１回の工程で
転写される。転写工程終了後、用紙は剥離装置６により
除電され、像担持体１から剥離され、用紙搬送装置７に
より搬送されて定着工程が施される。また、転写工程終
了後、像担持体１の表面はクリーニング装置８により清
掃され、引き続き除電露光ランプ９からの露光を受けた
後、再び帯電装置２による帯電工程に入り、前述の全工
程を繰り返して複数枚の連続プリントを出力する。

【００３４】次に、上記画像形成装置における現像装置
内のトナー濃度を調整する際の動作であって、請求項３
に記載の発明の一実施例である現像装置内のトナー濃度
を制御する方法について説明する。図３乃至図５は、上
記画像形成装置におけるトナー濃度の制御方法を示すフ
ロー図である。この画像形成装置には各色の現像装置４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ中のトナー濃度が適切か否か判断
するサイクルが設けられており、このサイクルは電源投
入時、或は一定時間毎に行われるように設定されてい
る。

【００３５】図３に示すようにトナー濃度の制御動作が
開始されると（Ｓ３０）、像担持体１の回転が駆動さ
れ、まず像担持体１の帯電電位及び潜像電位の制御が行
われる（Ｓ３１）。この電位制御は図４に示すプロセス
で行われ、像担持体１の表面が所定の印加電圧で帯電装
置２により帯電され（Ｓ４０）、この像担持体１の帯電
電位ＶH は電位測定手段１１により測定される（Ｓ４
１）。この帯電電位ＶH の測定値に基づいて、帯電電位
ＶH と現像ローラ１６に印加される現像バイアスＶB と
の差が所定値となるように現像バイアスＶB が決定され
る（Ｓ４２）。

【００３６】その後、光量制御装置２０に予め設定され
ている光量の潜像電位測定用の光が露光装置３から照射
され（Ｓ４３）、この露光部の電位（潜像電位）ＶL が
電位測定手段１１により測定される（Ｓ４４）。この潜
像電位ＶL によりＣＰＵ（演算手段）２３で現像バイア
スＶB と潜像電位ＶL との差、すなわち現像コントラス
トＶC が演算される（Ｓ４５）。さらにＣＰＵ２３には
記憶装置２４に記憶されている現像コントラストの基準
値が読み込まれ、現像コントラストＶC がこの基準値と
比較され、許容範囲であるか否か演算される（Ｓ４６、
Ｓ４８）。すなわち現像コントラストＶC が許容範囲
（ＶCK＋Ａ）より大きければ、像担持体１表面の帯電電
位を下げるように帯電電圧制御装置１９の設定を変更し
（Ｓ４７）、再び帯電、現像バイアスの決定、露光等の
プロセスを繰り返して現像コントラストＶC を演算す
る。このようなプロセスは現像コントラストＶC が許容
範囲に入るまで繰り返される。

【００３７】一方、現像コントラストＶC が（ＶCK＋
Ａ）より大きくなければ、（ＶCK−Ａ）よりも小さいが
否かが演算され（Ｓ４８）、ＶC が小さければ像担持体
１の表面の帯電電位を上げるように帯電電圧制御装置１
９の設定が変更され（Ｓ４９）、再び帯電、現像バイア
スの決定、露光等のプロセスを繰り返して現像コントラ
ストＶC を演算する。このようなプロセスは現像コント
ラストＶC が基準値の許容範囲に入るまで行われ、許容
範囲に入った時点で帯電電位を制御する諸条件がＣＰＵ
２３に設定される（Ｓ５０）。

【００３８】その後図３に示すように、像担持体１は上
記設定条件で帯電装置２により帯電され、露光制御装置
２１の制御により露光装置３から所定の面積率の基準パ
ッチの像光が射出され、像担持体１上の所定の位置にイ
エロー用の基準パッチが作成される（Ｓ３２）。この基
準パッチはイエロー用現像装置４ａにより現像される
（Ｓ３３）。さらに同様にして順次マゼンタ、シアン、
ブラックの基準パッチも作成され、各現像装置により現
像される。この各色の基準パッチは、電位測定手段１１
との対向位置に像担持体１の移動方向に沿って整列して
形成される。このようにして像担持体１に各色の基準パ
ッチが形成された後、除電露光ランプ９を点灯すること
により像担持体１が除電される（Ｓ３４）。これにより
像担持体１の表面の電位が０Ｖになり、像担持体１上に
は基準パッチのトナー層が持つ電位のみが存在する。こ
のとき帯電装置２の出力はＯＦＦ状態となっている。そ
の後電位測定手段１１により各色の基準パッチ上のトナ
ー層の電位が測定される（Ｓ３５）。

【００３９】このトナー層の電位の値は、図２に示すよ
うに装置内の相対湿度に応じて各色の基準パッチ上に付
着するトナーの量（ｍｇ／ｃｍ² ）に換算できるもので
あり、測定されたトナー層の電位から、適切な量のトナ
ーが基準パッチに転移しているか否か、すなわち適性な
濃度の現像が行われているか否かを判断することができ
る。但し、前提としてトナーは劣化しておらず、充分に
撹拌されるころによりトナーの電荷は湿度によって決ま
る一定の値となっているものとする。一方、現像コント
ラストは所定値に制御されているので、像担持体１上の
現像濃度が変動し、適正な濃度の現像が行われなくなる
要因は、主に各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内のト
ナー濃度の変動と考えることができる。

【００４０】本実施例によれば、図２に示すように湿度
が３０％のときは基準パッチ上のトナー量が適正な濃度
範囲となるためのトナー層の電位はＶ_1-30〜Ｖ_2-30の範
囲であり、同様に湿度が６５％のときはＶ_1-65〜Ｖ_2-65
の範囲、湿度が８０％のときはＶ_1-80〜Ｖ_2-80の範囲で
ある。このようなトナー層の電位は、相対湿度の値と対
応した基準値として記憶装置２４に記憶されている。

【００４１】そしてトナー層の電位が測定されると、湿
度測定手段１０により装置内の相対湿度が測定され、記
憶装置２４から相対湿度の値と対応して記憶されている
基準値がＣＰＵ（演算手段）２３に呼び出される。この
基準値は、ＣＰＵ２３により上記電位測定手段１１で測
定された各トナー層の電位と比較される（Ｓ３６）。こ
のとき、各色のトナー層の電位Ｖty，Ｖtm，Ｖtc，Ｖtb
が適切な基準値の範囲内であれば（Ｓ３７）、各現像装
置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内のトナー濃度は適切であ
り、調整のための動作は終了する（Ｓ３９）。一方、１
色でも電位の測定値が適切な基準値の範囲内から外れて
いる場合は、その色の現像装置４について図５に示すよ
うなトナー濃度の調整が行われる（Ｓ３８）。

【００４２】すなわち、まずイエロートナー層の電位Ｖ
tyが基準値の最低値Ｖy1より小さいか否かが比較され
（Ｓ６０）、最低値より小さい場合にはトナー供給箱２
６からイエロー用現像装置４ａにトナーを補給するよう
にトナー供給手段２７を駆動させる（Ｓ６１）。一方、
測定値Ｖtyが最低値Ｖy1よりも大きい場合には基準値の
最高値Ｖy2よりも大きいか否かが比較され（Ｓ６２）、
大きい場合にはイエロー用現像装置４ａ内のトナーを消
費するように現像装置４ａ及び画像形成装置を駆動させ
る（Ｓ６３）。即ち像担持体１の表面を帯電装置２によ
り帯電し、露光装置３による像光で予め設定されている
トナー消費用の潜像を像担持体１の表面に形成し、現像
を複数回繰り返して適切な量のトナーを消費させる。

【００４３】イエロー用現像装置４ａのトナー濃度の調
整後は、マゼンタトナー層の電位Ｖtmにつき基準値と比
較され、必要な場合はマゼンタ用現像装置４ｂについて
上記と同様にトナーの供給又消費の動作が行われる（Ｓ
６４）。さらに順次シアン用現像装置４ｃについて同様
のプロセスが行われ（Ｓ６５）、その後ブラック用現像
装置４ｄについて同様のプロセスが行われる（Ｓ６
６）。その後、図３に示すように再び像担持体上に基準
パッチを形成するサイクルに入り（Ｓ３２等）、基準パ
ッチ上のトナー層の電位が測定される（Ｓ３５）。この
測定値は再度基準値と比較され、このようなプロセスは
４色のトナー層の電位のすべてが所定の基準値の範囲内
に収まるまで繰り返される。

【００４４】このようにして各色のトナー層の電位が相
対湿度と対応する基準値の範囲内に収まると、現像装置
内のトナー濃度の制御動作は終了し（Ｓ３９）、通常の
画像形成モードに戻る。このような工程を定期的に行う
ことにより、濃度センサを用いることなく各現像装置に
おいて安定したトナー濃度を維持することができる。

【００４５】次に、請求項４に記載の発明の一実施例で
ある現像装置内のトナー濃度を制御する方法について説
明する。この現像装置内のトナー濃度を制御する方法
は、上記請求項３に記載の発明の実施例と異なり、像担
持体上に像光を照射することによって所定の面積率の基
準パッチを作成した後、トナーの付着により基準パッチ
を現像する前と現像した後に、それぞれ基準パッチ部分
の電位を測定するようにしている。その後、基準パッチ
部分で測定された現像前と現像後との電位の差を基準値
と比較することにより、現像装置内へトナーを供給する
動作、又は現像装置内のトナーを消費する動作を制御す
る。

【００４６】このような方法によっても、基準パッチ部
分で測定された現像前と現像後との電位の差により、基
準パッチ部分のトナー層の電位が適正に求められる。こ
のため、現像装置内のトナー濃度をほぼ一定に制御する
ことができ、画質劣化の発生を防止することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る画像形成装置では、電位測定手段により基準
パッチ上のトナー層の電位が検知され、この電位測定手
段の出力値等と基準値との比較結果により、現像装置内
へのトナー供給動作、又は現像装置内のトナー消費動作
が制御されるので、現像装置内に収容された現像剤のト
ナー濃度をほぼ一定に維持することができる。そのた
め、現像時に現像装置から像担持体の潜像へ転移される
トナー量、すなわち現像濃度が変動するのを防止でき、
安定した画質の画像を得ることができる。また、異なる
色のトナーを収容する複数の現像装置を用いて多色画像
を形成する画像形成装置においても、各々の現像装置内
のトナー濃度をほぼ一定に維持することができ、各現像
工程で現像濃度が変動するのを防止することができる。
従って、画像濃度のバランスが崩れるのを防止でき、画
質劣化のない良好な画像を得ることができる。

【００４８】請求項２に記載の発明に係る画像形成装置
では、基準パッチの現像、基準パッチ部分の像担持体の
電位の消滅、及びトナー層の電位の検知の各工程を像担
持体の１回転中に行うことができ、像担持体の電位の散
逸による誤差等の影響を受けることなく、より正確な電
位の検知が可能となる。従って、このトナー層の測定電
位と基準値とを比較することにより、現像装置内のトナ
ー濃度をより正確に制御することができる。

【００４９】請求項３又は請求項４に記載の発明に係る
現像装置内のトナー濃度を制御する方法では、所定の面
積率の基準パッチを一定条件下で現像し、該基準パッチ
部分に付着するトナー層の電位を適正に測定することが
できるので、この測定電位を基準値と比較することによ
り、現像装置内へのトナー供給動作又は現像装置内のト
ナー消費動作を制御することができる。このため、現像
装置内のトナー濃度をほぼ一定に維持することができ、
現像濃度が変動するのを防止することができる。さら
に、多色画像を形成する際にも各色の画像濃度のバラン
スが変動するのを防止でき、画質欠陥のない良好な画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１または請求項２に記載の発明の一実施
例である画像形成装置を示す概略構成図である。

【図２】基準パッチ上のトナー量と基準パッチ上のトナ
ー層の電位との関係を示す図である。

【図３】請求項３に記載の発明の一実施例であって、図
１に示す画像形成装置における現像剤中のトナー濃度の
制御方法を示すフロー図である。

【図４】図３中に示す”電位制御”の方法を示すフロー
図である。

【図５】図３中に示す”トナー濃度調整”の方法を示す
フロー図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 帯電装置 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ 剥離装置 ７ 用紙搬送装置 ８ クリーニング装置 ９ 除電露光ランプ １０ 湿度測定手段 １１ 電位測定手段 １２ トナー供給箱 １３ 現像バイアス用交流電源 １４ 現像バイアス用直流電源 １５ 帯電用電源 １６ 現像ローラ（現像剤担持体） １７ 転写前帯電器 １８ ペーパーガイド １９ 帯電電圧制御装置 ２０ 光量制御装置 ２１ 露光制御装置 ２２ バイアス電圧制御装置 ２３ ＣＰＵ（演算手段、トナー濃度調整手段） ２４ 記憶装置 ２７ トナー補給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桶川 長和 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電電位の差による潜像が表面に形成
   される像担持体と、 この像担持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された前記像担持体に像光を照射することに
   より、潜像を形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持体を備え、磁性キャ
   リアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤のトナーの
   みを、この現像剤担持体から前記像担持体上の前記潜像
   に転移させて該潜像を可視化する現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
   イアス電源と、を有し、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイ
   アス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と
   前記現像バイアス電圧との差を所定値とするために、前
   記帯電装置に印加する電圧を制御する帯電電圧制御装置
   と前記現像バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御装
   置との双方、または、前記露光装置から射出される像光
   の光量を制御する光量制御装置を備える画像形成装置に
   おいて、 該画像形成装置内の相対湿度を測定する湿度測定手段
   と、 前記像担持体上に所定の面積率の基準パッチを形成する
   像光を射出するように前記露光装置を制御する露光制御
   手段と、 前記像担持体の表面の電位を検知する電位測定手段と、 前記基準パッチ部分における前記電位測定手段の出力値
   またはこの出力値と所定の関係を有する値を基準値と比
   較する演算手段と、 前記基準値を相対湿度の値と対応させて記憶する記憶手
   段と、 前記電位測定手段の出力値と基準値との比較結果に基づ
   き、現像装置内へトナーの供給または現像装置のトナー
   消費動作を制御するトナー濃度調整手段と、を有するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、 前記像担持体の表面の移動方向における前記現像装置の
   下流側で、前記電位測定手段の上流側にあって、前記像
   担持体の電位を消滅させる除電露光手段を有することを
   特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 帯電電位の差による潜像が表面に形成
   される像担持体と、 この像担持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯
   電された前記像担持体に像光を照射することにより、潜
   像を形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現
   像剤担持体を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを
   含む二成分現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体か
   ら前記像担持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視
   化する現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス
   電圧を印加する現像バイアス電源と、を有する画像形成
   装置における、現像装置内のトナー濃度を制御する方法
   であって、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイ
   アス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と
   前記現像バイアス電圧との差が所定値となるように、前
   記帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス電圧との
   双方、または、前記露光装置から射出される像光の光量
   を制御し、 前記像担持体上に前記露光装置から像光を照射すること
   によって所定の面積率の基準パッチを形成し、 この基準パッチをトナーの付着により現像した後、基準
   パッチ部分を一様に露光して像担持体の電位を消滅さ
   せ、 その後基準パッチ部分の電位を測定し、 前記基準パッチ部分で測定された電位を基準値と比較
   し、 この測定電位と基準値とを比較した結果により、現像装
   置内へトナーを供給する動作、または現像装置内のトナ
   ーを消費する動作を制御することを特徴とする現像装置
   内のトナー濃度を制御する方法。
4. 【請求項４】 帯電電位の差による潜像が表面に形成
   される像担持体と、 この像担持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯
   電された前記像担持体に像光を照射することにより、潜
   像を形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現
   像剤担持体を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを
   含む二成分現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体か
   ら前記像担持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視
   化する現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス
   電圧を印加する現像バイアス電源と、を有する画像形成
   装置における、現像装置内のトナー濃度を制御する方法
   であって、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイ
   アス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と
   前記現像バイアス電圧との差が所定値となるように、前
   記帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス電圧との
   双方、または、前記露光装置から射出される像光の光量
   を制御し、 前記像担持体上に前記露光装置から像光を照射すること
   によって所定の面積率の基準パッチを形成し、 トナーの付着により前記基準パッチを現像する前と現像
   した後に、該基準パッチ部分の電位を測定し、 前記基準パッチ部分で測定された現像前と現像後との電
   位の差と基準値とを比較し、 この測定電位の差と基準値とを比較した結果により、現
   像装置内へトナーを供給する動作、または現像装置内の
   トナーを消費する動作を制御することを特徴とする現像
   装置内のトナー濃度を制御する方法。