JPH09106222A

JPH09106222A - 画像形成装置および画像形成方法

Info

Publication number: JPH09106222A
Application number: JP7264219A
Authority: JP
Inventors: Koji Imamiya; 弘二今宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体上に現像されたトナー像の濃度を検知す
るセンサのトナー等による汚れの影響を無くし、かつ、
温度変化による影響や通電ドリフトの影響も無くして正
確な濃度検知を行う。【解決手段】ＣＰＵ８３は、センサ１８を用いた濃度検
知回路８０における非画像形成領域の感光体ドラムから
の反射光による出力端子９１の出力電圧Ｖ（Ｏ）、現像
された基準濃度パッチ画像からの反射光による出力端子
９１の出力電圧Ｖ（Ｐ）とからＶ＝Ｖ（Ｐ）／Ｖ（Ｏ）
を検知電圧として演算し、イニシャル時のこの値を基準
電圧として検知電圧と比較した結果に応じてトナー補給
モータ１００を所定時間回転させるトナー補給モータ制
御信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、感光体上に現像
されたトナー像の濃度を検知して画像を形成する画像形
成装置および画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置における感光体上の
現像トナーの濃度検知を反射光量で行い、この場合のセ
ンサとして反射型のホトカプラを用いることが公知の技
術としてある。

【０００３】このようなセンサの汚れに対する解決策と
して、特開昭６３−１１０４７６号公報には、感光体上
の非画像形成領域面での反射光を受光するセンサの受光
素子の出力が所定の値となる様に、センサの発光素子の
発光量を制御する手段を有するセンサの汚れ補償装置が
開示されている。

【０００４】また、センサが汚れていないときの、感光
体の非画像形成領域面での反射光を受光するセンサの受
光素子の出力をＶ１、汚れた時の出力をＶ２とした時、
Ｖ１は、イニシャル時及びセンサをクリーニングしたと
きの値としてメモリされ、Ｖ２は、所定の印字間隔もし
くは装置の電源オン時に検出したセンサが汚れた状態の
値としてメモリされる。感光体上の現像トナーの濃度検
知のため、所定の濃度の反射光をセンサで検知した時の
出力Ｖを、ＣＰＵ内で求めた補正係数Ｖ１／Ｖ２に積算
し、汚れ補正後のセンサ出力値としてＶ′＝Ｖ×（Ｖ１
／Ｖ２）を出力値とすることが知られている。

【０００５】それら、出力値にしたがって、現像剤のト
ナー比濃度の制御や、作像プロセスの制御（感光体ドラ
ム表面電位、現像バイアス、露光量などの制御）を行っ
ている。

【０００６】しかしながら、上述した特開昭６３−１１
０４７６号公報で示している例の場合は、感光体上の非
画像形成領域面での反射光を受光するセンサの受光素子
の出力が所定の値となる様に、センサの発光素子の発光
量を制御するため、非画像形成領域での反射光を受光す
る受光素子の出力が所定の値になるまで、時間を要し、
ファースト印字の時間を長くしてしまったり、発光素子
の発光量を制御するためのデータのメモリが必要である
という不具合や、発光量を補正した後、発光素子の温度
ドリフトや通電時間によるドリフトで発光光量が変化し
てしまい、正確な検知ができないという不具合を有して
いる。また、補正係数で積算する場合も、ドリフトのた
め正確に検知できないという問題や、温度の変化で出力
値が変わってしまうといった不具合を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、セン
サのトナー等による汚れに対し、感光体上の非画像形成
領域面での反射光を受光するセンサの受光素子の出力が
所定の値となる様に、センサの発光素子の発光量を制御
するため、非画像形成領域での反射光を受光する受光素
子の出力が所定の値になるまで時間を要し、ファースト
印字の時間を長くしてしまったり、発光素子の発光量を
制御するためのデータのメモリが必要であるという不具
合や、発光量を補正した後、発光素子の温度ドリフトや
通電時間によるドリフトで発光光量が変化してしまい、
正確な検知ができないという問題があった。

【０００８】そこで、この発明は、感光体上に現像され
たトナー像の濃度を検知するセンサのトナー等による汚
れの影響を無くし、かつ、温度変化による影響や通電ド
リフトの影響も無くして正確な濃度検知を行うことので
きる画像形成装置および画像形成方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の画像形成装置
は、像担持体に静電潜像を形成してトナーを用いて現像
することにより画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体上の現像トナーの濃度を検知する検知手段
と、この検知手段で検知される上記像担持体上に現像さ
れる基準となるトナー像の濃度値、および上記像担持体
上の非画像形成領域の濃度値との比を演算し、この演算
結果に応じて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行う
制御手段とから構成されている。

【００１０】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像が形成されてトナーを用いて現像することにより
画像を形成する画像形成手段と、この画像形成手段に含
まれる少なくとも上記像担持体の有無を検知する検知手
段と、この検知手段で上記像担持体が無いと検知された
際、上記画像形成手段の画像形成動作を停止する制御を
行う制御手段とから構成されている。

【００１１】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
光を照射し、この反射光を受光して光量を検知する検知
手段と、この検知手段で検知される上記像担持体上に現
像される基準となるトナー像の反射光の光量、および上
記像担持体上の非画像形成領域の反射光の光量に対応す
る電圧を出力する出力手段と、この出力手段で出力され
る基準となるトナー像の反射光の光量に対応する出力電
圧と非画像形成領域の反射光の光量に対応する出力電圧
との比を検知電圧とし、この検知電圧に応じて上記像担
持体上のトナー濃度の制御を行う制御手段とから構成さ
れている。

【００１２】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像が形成されてトナーを用いて現像することにより
画像を形成する画像形成手段と、この画像形成手段で画
像形成動作を開始する前に上記像担持体上の非画像形成
領域からの反射光の光量を検知する検知手段と、この検
知手段で検知された反射光の光量に対応する出力が所定
の値以下の場合に上記画像形成手段の画像形成動作を開
始せず、少なくとも上記像担持体を含む画像形成手段が
未装着であることを表示する制御を行う制御手段とから
構成されている。

【００１３】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
現像される基準となるトナー像に光を照射し、この反射
光を受光して光量を検知する第１の検知手段と、上記像
担持体上の非画像形成領域に光を照射し、この反射光を
受光して光量を検知する第２の検知手段と、この第２の
検知手段および上記第１の検知手段で検知された反射光
の光量に対応する電圧を出力する出力手段と、この出力
手段で出力される上記第１の検知手段で検知された反射
光の光量に対応する出力電圧と上記第２の検知手段で検
知された反射光の光量に対応する出力電圧との比を検知
電圧とし、この検知電圧に応じて上記像担持体上のトナ
ー濃度の制御を行う制御手段とから構成されている。

【００１４】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
周波数変調された光を照射し、この周波数変調された反
射光を受光してトナー濃度を検知する検知手段と、この
検知手段で検知される上記像担持体上に現像される基準
となるトナー像の周波数変調された反射光の光量、およ
び上記像担持体上の非画像形成領域の周波数変調された
反射光の光量に対応する電圧を出力する出力手段と、こ
の出力手段で出力される基準となるトナー像の周波数変
調された反射光の光量に対応する出力電圧の時間平均の
差と非画像形成領域の周波数変調された反射光の光量に
対応する出力電圧の時間平均の差との比を検知電圧と
し、この検知電圧に応じて上記像担持体上のトナー濃度
の制御を行う制御手段とから構成されている。

【００１５】この発明の画像形成装置は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
現像される基準となるトナー像に矩形波の周波数変調さ
れた光を照射し、この矩形波の周波数変調された反射光
を受光して光量を検知する第１の検知手段と、上記像担
持体上の非画像形成領域に矩形波の周波数変調された光
を照射し、この矩形波の周波数変調された反射光を受光
して光量を検知する第２の検知手段と、この第２の検知
手段および上記第１の検知手段で検知された矩形波の周
波数変調された反射光の光量に対応する電圧を出力する
出力手段と、この出力手段で出力される上記第１の検知
手段で検知された矩形波の周波数変調された反射光の光
量に対応する出力電圧の矩形波の高い方と低い方の時間
平均の差と、上記第２の検知手段で検知された矩形波の
周波数変調された反射光の光量に対応する出力電圧の矩
形波の高い方と低い方の時間平均の差との比を検知電圧
とし、この検知電圧に応じて上記像担持体上のトナー濃
度の制御を行う制御手段とから構成されている。

【００１６】この発明の画像形成方法は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
現像される基準となるトナー像の濃度を検知し、上記像
担持体上の非画像形成領域を検知し、基準となるトナー
像の濃度を検知した値と非画像形成領域を検知した値と
の比を演算し、この演算結果に応じて上記像担持体上の
トナー濃度の制御を行うことを特徴とする。

【００１７】この発明の画像形成方法は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
現像される基準となるトナー像に光を照射し、この反射
光を受光して光量を検知し、上記像担持体上の非画像形
成領域に光を照射し、この反射光を受光して光量を検知
し、上記基準となるトナー像の反射光の光量に対応する
出力電圧と上記非画像形成領域の反射光の光量に対応す
る出力電圧との比を演算し、この演算結果に応じて上記
像担持体上のトナー濃度の制御を行うことを特徴とす
る。

【００１８】この発明の画像形成方法は、像担持体に静
電潜像を形成してトナーを用いて現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に
現像される基準となるトナー像に光を照射し、この反射
光を受光して光量を検知し、この検知された光量に対応
する電圧を出力し、上記像担持体上の非画像形成領域に
光を照射し、この反射光を受光して光量を検知し、この
検知された光量に対応する電圧を出力し、上記基準とな
るトナー像の反射光の光量に対応する出力電圧を上記非
画像形成領域の反射光の光量に対応する出力電圧で除算
して検知電圧とし、この検知電圧を用いて上記像担持体
上のトナー濃度の制御を行うことにより温度変化の影響
を受けにくくしたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図２は、この発明に係る
画像形成装置としての電子複写機１の全体構成を概略的
に示すものである。電子複写機１は、原稿走査部１４０
及び画像形成部１６０を備え、上部に原稿自動給送装置
２００を装着している。

【００２０】原稿自動給送装置２００は、筐体としての
カバー本体２１の後端縁部が、装置本体の上面後端縁部
に図示しないヒンジ装置を介して開閉自在に取付けられ
ており、必要に応じて原稿自動給送装置２００全体を回
動変位させて原稿台２上を開放し得る構成となってい
る。カバー本体２１の上面やや左方向部位には、複数枚
の原稿を一括保持し得る原稿給紙台２２が設けられてい
る。装置の一端側には、原稿を順次一枚ずつ取出し原稿
台２の一端側（図中左端側）に供給する給送手段２３が
設けられている。給送手段２３は、原稿を取出すための
ピックアップローラ２７、原稿をピックアップローラ２
７に押付けるウエイト板２８、原稿給紙台２２への原稿
のセット状態を検知する原稿検知センサとしてのエンプ
ティセンサ２９等が配設されている。さらに、ピックア
ップローラ２７の原稿取出し方向には、給紙ローラ３２
が配置され、確実に原稿が一枚ずつ給送されるようにな
っている。原稿台２の上面には、これを覆う原稿搬送ベ
ルト３７が張設されている。原稿搬送ベルト３７は、一
対のベルトローラ４０、４０に掛渡された外表面が白色
の幅広無端ベルトからなり、ベルト駆動機構（図示しな
い）によって正逆両方向に走行し得る構成となってい
る。また、原稿搬送ベルト３７の内周部の裏面側には、
ベルト面を原稿台２上に押さえ付けるための複数のベル
ト押えローラ４１…および原稿自動給送装置の開閉状態
を検知するセットスイッチ（図示せず）が設けられてい
る。そして、前記給送手段２３によって給送された原稿
を、原稿台２の一端側（左端側）から他端側（右端側）
に搬送する。装置の右側部位に排紙手段３８が設けら
れ、排紙手段３８は、搬送ローラ４４と、この搬送ロー
ラ４４に原稿を押付けるピンチローラ４５と、排紙方向
に送られる原稿の後端を検出する原稿検出手段としての
排紙センサ４６等が設けられている。原稿排出路の下流
側には、排紙ローラ４８が配設されている。また、原稿
排出路には、原稿を表裏逆にして原稿台２に導くために
ゲート４９が設けられ、原稿を両面複写可能としてい
る。

【００２１】原稿走査部１４０は、光源としての露光ラ
ンプ６、ミラー１５を設置した第１キャリッジ７、光路
を折曲げるミラー８ａ，８ｂを設置した第２キャリッジ
９、レンズ１０、反射光を受光するＣＣＤラインセンサ
１１、これらを各部の位置を変更する駆動系（図示しな
い）、およびＣＣＤラインセンサ１１の出力つまり画像
データをアナログデータからディジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換部（図示せず）により構成されている。上
記第１、第２キャリッジ７、９は、互いにタイミングベ
ルト（図示しない）で結ばれており、第２キャリッジ９
は第１キャリッジ７の１／２の速さで同じ方向に移動す
るようになっている。これにより、レンズ１０までの光
路長が一定になるように走査できるようになっている。
上記レンズ１０は、焦点距離固定で、変倍時に光軸方向
へ移動されるようになっている。ＣＣＤラインセンサ１
１は、原稿の１画素がＣＣＤセンサの１つの素子に対応
している。ＣＣＤラインセンサ１１の出力はＡ／Ｄ変換
部へ出力されるようになっている。第１、第２キャリッ
ジ７、９、ミラー１２ａ、１２ｂの移動は、それぞれス
テッピングモータ（図示しない）により行われるように
なっている。上記第１、第２キャリッジ７、９は、上記
ステッピングモータの回転軸に連結されたドライブプー
リ（図示しない）とアイドルプーリ（図示しない）間に
掛渡されたタイミングベルト（図示しない）の動作に応
じて移動されるようになっている。上記レンズ１０は、
対応するステッピングモータ（図示しない）によりスパ
イラルシャフト（図示しない）が回転し、このスパイラ
ルの動きによって光軸方向へ移動されるようになってい
る。

【００２２】６０は半導体レーザで、この半導体レーザ
６０からのレーザ光は、ポリゴンミラー（多面反射鏡）
６４、レンズ６６、反射鏡６８，７０、レンズ７２を介
して感光体ドラム５０に照射するようになっている。

【００２３】画像形成部１６０は、たとえばレーザ光学
系と転写紙に画像形成が可能な電子写真方式を組み合せ
ている。すなわち、画像形成部１６０は、装置内のほぼ
中央部に回転自在に軸支された像担持体としての感光体
ドラム５０を有し、この感光体ドラム５０の周囲には、
現像装置５４、ホトカプラで構成されるセンサ１８、転
写チャージャ５５、剥離チャージャ５６、清掃チャージ
ャ５７、除電チャージャ５８及び帯電チャージャ５９が
順に配置されている。

【００２４】感光体ドラム５０は、帯電チャージャ５９
によって一様に帯電されるようになっているとともに、
原稿走査部１４０からレーザ光を出力して前記感光体ド
ラム５０上に原稿の画像を結像し、静電潜像が形成され
るようになっている。

【００２５】そして、前記感光体ドラム５０上に形成さ
れた静電潜像は、現像装置５４により現像され、給紙手
段としての給紙カセット３０または大容量給紙カセット
（ＬＣＦ）３１から給紙ローラ１９または給紙ローラ２
０、アライニングローラ２５を介して送紙されるコピ−
用紙Ｐ上に現像画像を転写チャージャ５５により転写さ
れる。この転写チャージャ５５による転写後のコピ−用
紙Ｐは、ＡＣコロナ放電による剥離チャージャ５６によ
り剥離されて、搬送ベルトを介して定着器７１に搬送さ
れ、この定着器７１によって現像画像が溶融定着された
コピ−用紙Ｐは、排紙ロ−ラ対７３により排紙トレイ７
４上に排出される。

【００２６】また、センサ１８は、詳しくは後述するが
感光体ドラム５０上の現像トナーの濃度検知を反射光量
で行うものである。一方、前記コピ−用紙Ｐへの現像画
像の転写・剥離後の感光体ドラム５０上に残留した現像
剤は、清掃チャージャ５７により清掃され、除電チャー
ジャ５８により感光体ドラム５０上の電位を一定のレベ
ル以下にして、次のコピ−動作を可能にしている。

【００２７】なお、コピ−用紙Ｐの両面に印刷する両面
コピ−の場合には、前述した定着器７１によって現像画
像が溶融定着されたコピ−用紙Ｐは搬送路７５ａを介し
て搬送された後、トレイ７５ｂに蓄積される。このトレ
イ７５ｂに蓄積された片面印刷済みの用紙Ｐは搬送路７
５ｃを介して前述した転写チャ−ジャ５５に搬送され、
印刷されていない他方の面に現像画像が転写される。ま
た、トレイ７５ｂの下部には、光反射型の紙センサ７５
ｄが設けられ、トレイ７５ｂ上にスタックされる用紙の
有無が検知される。

【００２８】また、搬送路７５ａ、トレイ７５ｂ、搬送
路７５ｃ、および紙センサ７５ｄとから自動両面反転機
構としての自動両面装置（ＡＤＤ）７５が構成されてい
る。また、この装置の原稿走査部１４０及び画像形成部
１６０の前面上部には、様々な複写条件並びに複写動作
を開始させる複写開始信号などを入力するコントロール
パネル１１０が設けられている。

【００２９】このような構成において、まず、第１実施
例について説明する。図１は、感光体ドラム５０上の現
像トナーの濃度検知回路を示すものである。ホトカプラ
で構成される検知手段としてのセンサ１８は、発光素子
として発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記述する）８
１、受光素子としてホトトランジスタ８２とからなる反
射型のものである。

【００３０】電子複写機１の全体の制御を司るＣＰＵ８
３が設けられている。濃度検知回路８０は、ＣＰＵ８３
からの光量設定とＬＥＤ１の光量が等しくなるようにＬ
ＥＤ８１に流れる電流を制御する電流制御回路８４、Ｌ
ＥＤ８１の受光光量を検出するＰＩＮダイオード８５と
これにより検出された規定の光量で規定の出力電圧が得
られるように可変抵抗８６でゲインを調整する調整回路
８７を有し、ＣＰＵ８３からＬＥＤ８１の発光光量を制
御できるようになっている。ホトトランジスタ８２の出
力はトランジスタ８９で増幅され、抵抗９０により電流
は電圧に変換される。この出力電圧は出力端子９１より
出力される。

【００３１】出力手段としての濃度検知回路８０では、
ＬＥＤ８１の電流が一定（発光光量一定）のもとでは、
検知する感光体ドラム５０上の現像トナー濃度が高けれ
ば反射光量が少ないのでホトトランジスタ８２の出力電
流が少なくなって出力端子９１の電圧が低くなり、現像
トナー濃度が低ければ逆に電圧は高くなる。

【００３２】この出力端子９１からの出力電圧は、Ａ／
Ｄ変換器９２によりデジタル値に変換されＣＰＵ８３に
入力される。そして、このＣＰＵ８３で演算された種々
の結果が、帯電用高圧トランス出力値制御信号９３、現
像バイアス出力値制御信号９４、トナー補給モータ１０
０を制御するトナー補給モータ制御信号９５、半導体レ
ーザ６０のレーザ発光量を制御するレーザ発光量制御信
号９６等として出力される。

【００３３】また、ＣＰＵ８３には、コピーをスタート
させるスタートキー１１１を含む各種入力操作を行うコ
ントロールパネル１１０、および予め決められている様
々なデータあるいはコントロールパネル１１０を介して
入力されるデータが記憶されるメモリ１２０などが接続
されている。

【００３４】メモリ１２０は、予め決められている数値
データあるいは電子複写機１を動作させるための制御デ
ータなどが記憶されている読出し専用メモリすなわちＲ
ＯＭ１２２、コントロールパネル１１０を介して入力さ
れた複写条件データ、センサ１８を介して検知された検
知データ、データテーブルなどが一時的に記憶されるラ
ンダム・アクセス・メモリすなわちＲＡＭ１２４を含ん
でいる。

【００３５】ところで図２において、センサ１８は画像
形成部１６０の現像器５４の下部位置に配置されてお
り、電子複写機１の使用により、トナーによって汚染さ
れてしまう。センサ１８がトナーで汚染されるとＬＥＤ
８１から発射される光量が実効的に減少したり、感光体
ドラム５０から反射される光の一部がホトトランジスタ
８２に届かないという不具合が生じてしまう。このよう
な状態になると感光体ドラム５０上の現像トナー濃度の
正確な検知が行えなくなる。

【００３６】そこで第１実施例では、非画像形成領域の
感光体ドラム５０からの反射光による出力端子９１の出
力電圧をＶ（Ｏ）、現像された基準濃度パッチ画像から
の反射光による出力端子９１の出力電圧をＶ（Ｐ）とす
ると、Ｖ＝Ｖ（Ｐ）／Ｖ（Ｏ）を検知電圧としてＣＰＵ
８３内で演算する。

【００３７】この基準電圧Ｖの値によってＣＰＵ８３
は、帯電用高圧トランス出力を制御したり、現像バイア
スを制御したりトナー補給を制御したり、感光体ドラム
５０への潜像書込み用レーザ発光量を制御したりする。

【００３８】Ｖ＝Ｖ（Ｐ）／Ｖ（Ｏ）を検知電圧とする
ことで、センサ１８のトナーの汚れによる反射光の減少
によるホトトランジスタ８２の出力電流の低下の影響を
無くすことができる。また、後述するがＶ（Ｏ）とＶ
（Ｐ）の検知をほぼ連続して行うため、センサ１８の温
度変化によるＬＥＤ８１の発光光量の変化の影響や、ホ
トトランジスタ８２の出力の温度変化による影響、通電
によるセンサ１８の出力のドリフト等の影響も無くすこ
とができる。

【００３９】図３は、感光体ドラム５０上を検知するセ
ンサ１８の軌跡を示すもので、センサ１８は、感光体ド
ラム５０に対する軌跡Ａに示すように基準濃度パッチ画
像Ｂ（基準レーザ露光パッチ）、非画像形成領域Ｃ，画
像形成領域Ｄを通るようになっている。

【００４０】感光体ドラム５０上の現像トナーの濃度情
報の取込みは、パッチ画像Ｂを検知するタイミングｔ１
で行われる。また、感光体ドラム５０の非画像形成領域
Ｃの反射率情報も取込んでおり、そのタイミングは、図
示しないメインモータオン後でパッチ画像Ｂ部分や画像
形成領域Ｄに至る以前のタイミングｔ２である。また、
２枚以上のマルチ印字の場合、１枚目の画像形成領域Ｄ
以降、２枚目の画像形成領域Ｄ２との間で非画像形成領
域Ｃ２の反射率情報及び基準濃度パッチ画像Ｂ２の検知
を、それぞれタイミングｔ２−２、ｔ１−２で行われ
る。３枚以上のマルチ印字の場合も以下同様である。

【００４１】また、図３に示す軌跡Ｅの様に、画像形成
領域Ｄを通らない部分で、基準濃度パッチ画像Ｂ′か
ら、感光体ドラム５０上の現像トナーの濃度情報の取込
みを行うことも可能である。

【００４２】また、図３の軌跡Ａにおいて、感光体ドラ
ム５０の非画像形成領域の反射率情報の取込みは、印字
開始信号オンから図示しないメインモータオンまでのタ
イミングｔ３で行うことも可能である。つまり、感光体
ドラム５０の非画像形成領域の反射率情報は、感光体ド
ラム５０が停止していても取込むことが可能である。

【００４３】図２に示す電子複写機１を用いて通紙試験
を行い、第１実施例の効果の確認を行った。基準濃度パ
ッチ画像の形成は、レーザ露光装置の露光量を所定の値
にし、２０ｍｍ×２０ｍｍのパッチ画像を得ることで行
った。イニシャル時にはパッチ画像の現像トナー量が
０．４ｍｇ／ｃｍ² になるように半導体レーザ６０の露
光量は設定されている。イニシャル時にＶｉｎｉ＝Ｖｉ
ｎｉ（Ｐ）／Ｖｉｎｉ（Ｏ）をＣＰＵ８３内で演算し、
この値を基準電圧としてＲＡＭ１２４に記憶する。通紙
によって現像装置５４内の現像剤のトナー比濃度が低下
すると基準濃度パッチ画像の現像トナー量は減少し、パ
ッチ画像からの反射光は増加し、センサ１８から取込み
ＣＰＵ８３内で演算した検知電圧Ｖ＝Ｖ（Ｐ）／Ｖ
（Ｏ）は基準電圧より大きくなる。

【００４４】検知電圧が基準電圧より大きい場合、ＣＰ
Ｕ８３からトナー補給モータ１００を所定時間回転させ
るトナー補給モータ制御信号が出され、現像剤に所定の
トナーが補給される。検知電圧が基準電圧よりも小さい
場合、補給信号は出されない。これにより、現像剤のト
ナー比濃度は所定の値に制御される。

【００４５】コントロールパネル１１０のスタートキー
１１１がオン直後からマルチ印字の１枚毎の印字画像の
直前で、検知電圧Ｖ＝Ｖ（Ｐ）／Ｖ（Ｏ）を検知、演算
し、イニシャル時の基準電圧と比較し、トナー補給モー
タ１００の回転制御をおこなった。

【００４６】図４は、上記第１実施例の通紙試験の結果
を示すものである。連続９９９枚の印字テスト１０回後
もトナー比濃度は所定の値に制御されている。電子複写
機１内のトナー飛散も少なく、印字画像の背景汚れも発
生しなかった。

【００４７】ここで、比較例として、スタートキー１１
１をオンした直後にだけ、非画像形成領域からの反射光
を検出し、この時の検出出力をＶ２、イニシャル時のセ
ンサが汚れていないときの検出出力をＶｉｎｉとする
時、Ｖｉｎｉ／Ｖ２を補正係数として、基準濃度パッチ
画像からの反射光を検出した検出出力Ｖに対して、Ｖ′
＝Ｖ×（Ｖｉｎｉ／Ｖ２）をＣＰＵ８３内で演算する場
合を示す。

【００４８】ＣＰＵ８３は、スタートキー１１１のオン
直後に非画像形成領域からの反射光をセンサ１８で検出
し、汚れ補正係数Ｖｉｎｉ／Ｖ２を求めＲＡＭ１２４に
記憶する。マルチ印字の１枚毎の印字画像の直前で基準
濃度パッチ画像からの反射光を検出出力Ｖとしてセンサ
１８で検出し、ＣＰＵ８３内で汚れ補正係数を積算演算
し、イニシャル時の基準濃度パッチ画像からの反射光に
よる検出出力Ｖｉｎｉ（ｉｎｉ基準）と比較し、トナー
補給モータ１００の回転制御をおこなった場合を図５に
示す。

【００４９】図５において、スタートキー１１１のオン
直後は正確に検出するものの、連続９９９枚後はセンサ
の温度変化や、通電ドリフトにより検知電圧が高めに検
出され、トナー比濃度が高くなっており、印字画像の背
景の汚れや、トナー飛散による電子複写機１内の汚れが
見られた。

【００５０】次に、第２実施例について説明する。上記
第１実施例から、さらに検討を行って非画像形成領域か
らの反射光によるセンサ汚れ補正のための非画像形成領
域からの反射光の検出はコントロールパネル１１０のス
タートキー１１１がオン直後のみとし、マルチ印字の用
紙間での検出は基準濃度パッチ画像のみによる検出方法
でマルチ印字の用紙間でのセンサ検出時間を短縮し、連
続印字枚数スピードの増加を達成することができた。こ
れを第２実施例として以下に説明する。

【００５１】図２で示した電子複写機１を用いて第２実
施例として新たな検知方法を検討した。基準濃度パッチ
画像の形成は、レーザ露光装置の露光量を所定の値に
し、２０ｍｍ×２０ｍｍのパッチ画像を得ることで行っ
た。イニシャル時にはパッチ画像の現像トナー量が０．
４ｍｇ／ｃｍ² になるように半導体レーザ６０の露光量
は設定されている。センサ１８の汚れ補正に関しては、
コントロールパネル１１０のスタートキー１１１がオン
直後に非画像形成領域からの反射光を検出出力Ｖ２とし
て検出し、イニシャル時の検出出力Ｖｉｎｉより補正係
数（Ｖｉｎｉ／Ｖ２）をＣＰＵ８３内で求め、ＲＡＭ１
２４に記憶し、基準濃度パッチ画像からの反射光による
検出出力をＣＰＵ８３内で積算補正し、汚れ補正後の検
出出力を求める。

【００５２】図１の感光体ドラム５０上の現像トナーの
濃度検知回路８０において、センサ１８の発光素子であ
るＬＥＤ８１は、ＣＰＵ８３からその発光光量を制御で
きるように構成されている。したがって、ＣＰＵ８３に
より、所定の周波数でＬＥＤ８１の発光を周波数変調す
ることが可能である。

【００５３】電子複写機１の感光体ドラム５０の周速か
ら、変調周波数は５０Ｈｚ以上が望ましく、ＬＥＤ８１
や受光素子のホトトランジスタ８２の特性から１００Ｋ
ｈｚ以下が望ましい。本実施例では１Ｋｈｚの周波数で
試験を行った。

【００５４】図６は、発光素子のＬＥＤ８１に所定の電
流を流し（光量一定）た時の、感光体ドラム５０上の基
準濃度パッチ画像の現像トナー量とセンサ１８の受光素
子であるホトトランジスタ８２に流れる電流値の関係を
示すものである。現像トナー量によって反射光量が変わ
りホトトランジスタ８２に流れる電流が変化しているこ
とがわかる。

【００５５】受光素子のホトトランジスタ８２に受光さ
れる受光光量とホトトランジスタ８２に流れる電流はほ
ぼリニアな関係にあることはよく知られている。そこ
で、センサ１８の発光素子であるＬＥＤ８１の発光強度
を１Ｋｈｚで強度変調をおこなった。波形は矩形波で、
低い方の強度を１とすると、強い方の強度はたとえば
１．５倍に変調した。これにより、感光体ドラム５０上
の基準濃度パッチ画像からの反射光も変調されたものと
なる。ホトトランジスタ８２からの出力も周波数変調さ
れたものとなり、ＣＰＵ８３に入力される。ＣＰＵ８３
内で入力電圧の矩形波の電圧の高い方と低い方の時間平
均の差（ΔＶ）を基準濃度パッチ画像からの検知電圧と
する。センサ１８の汚れに対する補正は前述の補正係数
（Ｖｉｎｉ／Ｖ２）をＣＰＵ８３内で積算演算し、Δ
Ｖ′＝ΔＶ×（Ｖｉｎｉ／Ｖ２）を求める。

【００５６】通紙によって現像装置５４内の現像剤のト
ナー比濃度が低下すると基準濃度パッチ画像の現像トナ
ー量は減少し、パッチ画像からの反射光は増加する。本
実施例の場合、センサ１８のＬＥＤ８１の発光強度を周
波数変調しており検知電圧としてΔＶ′をＣＰＵ８３内
で求めているが、この場合も基準濃度パッチ画像の現像
トナー量が減少するとΔＶ′も大きくなる。イニシャル
時の検知電圧をΔＶｉｎｉとし、この値を基準電圧とし
てＲＡＭ１２４に記憶しておき、検知電圧が基準電圧よ
り大きい場合、ＣＰＵ８３からトナー補給モータ１００
を所定時間回転させるトナー補給モータ制御信号が出さ
れ、現像剤に所定のトナーが補給される。検知電圧が基
準電圧よりも低い場合、補給信号は出されない。これに
より、現像剤のトナー比濃度は所定の値に制御される。
スタートキー１１１のオン直後には、センサ１８の汚れ
補正のための非画像形成領域からの反射光を検出し、セ
ンサ１８の汚れ補正係数をＣＰＵ８３内で演算し、ＲＡ
Ｍ１２４に記憶する。また、基準濃度パッチ画像からの
反射光による検知電圧ΔＶは、マルチ印字の１枚毎の印
字画像の直前で検出し、汚れ補正係数で積算演算し、補
正後検知電圧ΔＶ′として検出される。

【００５７】第２実施例の通紙試験を行い、その結果に
ついては図４と同等で、連続９９９枚１０回後もトナー
比濃度は所定の値に制御されており、電子複写機１内の
トナー飛散も少なく、印字画像の背景汚れも発生しなか
った。センサの温度変化や通電ドリフトの影響を受けな
い検知方法といえる。

【００５８】汚れ補正のための非画像形成領域からの反
射光の検出に、第２実施例に記載したＬＥＤ８１の発光
強度の周波数変調を行い、基準濃度パッチ画像の検出と
同様にΔＶで検出、補正、演算をおこなってもかまわな
い。すなわち、感光体ドラム５０上の非画像形成領域か
らの反射光のために、ＬＥＤ８１の発光強度を周波数変
調し（矩形波）、感光体ドラム５０上の非画像形成領域
からの反射光も変調されたものになる。ホトトランジス
タ８２からの出力も周波数変調されたものとなりＣＰＵ
８３に入力される。ＣＰＵ８３内で入力電圧の矩形波の
高い方と低い方の時間平均の差（ΔＶ背景）を非画像形
成領域からの検知電圧とする。

【００５９】これをマルチ印字の１枚毎の印字画像の直
前で検出し、前述の基準濃度パッチ画像からの検知電圧
ΔＶを演算し、Ｖ′＝（ΔＶ／ΔＶ背景）を基準濃度パ
ッチ画像の検知電圧とすることで、センサ１８の汚れに
よる影響を無くすことができるとともに、センサ１８の
温度変化によるＬＥＤの発光光量の変化による影響や、
ホトトランジスタ８２の出力の温度変化による影響、通
電によるドリフトの影響も無くすことができる。

【００６０】また、第１、２実施例ではセンサ１８から
の検知信号でトナー補給モータ１００を制御している
が、勿論帯電用高圧トランスの出力制御や、グリッド電
圧の制御、現像バイアスの出力値制御、レーザ発光量制
御により、感光体ドラム５０へ現像されるトナー濃度の
制御を行うことも可能である。また、第２実施例はデジ
タル複写機によるものであるが、アナログ複写機やカラ
ー複写機、プリンタ等にも適用できることは、言うまで
もない。また、図１のトナー濃度検知回路８０には、一
般には用いられている温度補正用のサーミスタが含まれ
ていない。本発明のトナー濃度検知回路８０は、回路構
成が簡単であるとともに検知方式が温度変化の影響を受
けにくいことによるものである。

【００６１】次に、第３実施例について説明する。図１
の電子複写機１において、感光体ドラム５０上の現像ト
ナーの濃度検知を行うセンサ１８に関して新たな用途に
使えることを確認した。

【００６２】電子複写機１において感光体ドラム５０が
未装着の場合、センサ１８の検知電圧は上述の第１、第
２実施例にある検知電圧の通常使用時の値に比較して著
しく低い値となることがわかった。たとえば、第１実施
例の場合、基準濃度パッチ画像の現像トナー量は、通常
の使用で著しく多くなったとしても２ｍｇ／ｃｍ² 以下
であり２ｍｇ／ｃｍ² のときの検知電圧は、０．４Ｖ程
度であった。この値に対して、感光体ドラム５０が未装
着の場合のセンサ１８の検知電圧は０．２Ｖ以下であ
り、たとえば０．３Ｖを基準としてそれ以下であれば感
光体ドラム５０が未装着と判断できる。従って、感光体
ドラム５０上の現像トナーの濃度検知を行うセンサ１８
を有する電子複写機１等の画像形成装置において、少な
くとも感光体ドラムを有する画像形成ユニットが画像形
成装置に装着してあるかどうか検知するセンサとしても
兼用することができることがわかる。

【００６３】この感光体ドラム５０の装着の有無を検知
するタイミングは、感光体ドラム５０が停止している時
でも可能で、スタートキー１１１がオン直後で図示しな
いメインモータを回転する前に検知することができる。
すなわち、図３におけるタイミングｔ３で検知すれば図
示しないメインモータ回転前に検知し、印字動作を開始
せずコントロールパネル１１０上に画像形成ユニットが
未装着である内容の表示をおこなって、オペレータに知
らせることが可能であるとともに、少なくとも感光体ド
ラム５０を含む画像形成ユニットが電子複写機１に未装
着で印字動作を行った場合の電子複写機１内の汚れや電
子複写機１の破損等による故障等を未然に防ぐことがで
きる。

【００６４】第３実施例における感光体ドラム５０を含
む画像形成ユニットの有無検知動作を図７のフローチャ
ートを参照して説明する。コントロールパネル１１０の
スタートキー１１１が押下されて印字スタート信号がオ
ンとなった際（ＳＴ１）、ＣＰＵ８３は、センサ１８か
らの出力をチェックし（ＳＴ２）、出力レベルが０．３
Ｖ以下ならば印字動作を中止して（ＳＴ４）、コントロ
ールパネル１１０上に画像形成ユニットが未装着である
内容を表示する。（ＳＴ５）。また、ＣＰＵ８３は、ス
テップＳＴ３で出力レベルが０．３Ｖを越えていれば通
常の印字動作の処理を行う。

【００６５】以上説明したように上記発明の実施の形態
によれば、感光体上に現像されたトナー像の濃度を、基
準となるトナー像からの反射光と非画像形成領域からの
反射光による検知電圧の比として検知することにより、
検知手段のトナー等による汚れの影響を無くし、かつ、
連続印字等の温度変化による影響や通電ドリフトの影響
を無くし、正確な濃度検知を行える。

【００６６】すなわち、感光体ドラム上に現像されたト
ナー像の濃度をホトカプラで検知するセンサの検知方式
として基準となるトナー像からの反射光及び非画像形成
領域からの反射光によるセンサの出力電圧の比を検知電
圧とすることにより、検知電圧に対するセンサのトナー
等による汚れの影響を無くし、かつ、連続印字等の時の
センサの温度変化による検知電圧への影響、通電ドリフ
トによる検知電圧への影響を無くし、正確な濃度検知を
行える。また、通常必要な、センサの温度補償回路も不
要となる。

【００６７】また、感光体ドラム上に現像されたトナー
像の濃度をホトカプラで検知するセンサの検知方式とし
て発光素子であるＬＥＤの発光強度を矩形波の周波数変
調を行い、反射光によるホトトランジスタの出力電圧を
ＣＰＵに入力し、矩形波の高い方と低い方の時間平均の
差（ΔＶ）を検知電圧とすることにより、センサの温度
変化による検知電圧への影響や通電ドリフトによる検知
電圧への影響を無くし、正確な検知が行える。また、通
常必要な温度補償回路も不要となる。

【００６８】さらに、感光体ドラム上に現像されたトナ
ー像の濃度をホトカプラで検知するセンサを、少なくと
も感光体ドラムを含む画像形成ユニットの画像形成装置
への装着の有無の検知に兼用することで、安価な画像形
成ユニット装着検知装置を得ることができる。

【００６９】また、感光体ドラム上に現像されたトナー
像の濃度をホトカプラで検知するセンサを有する画像形
成装置において、メインモータを回転する前にセンサで
感光体上の非画像形成領域からの反射光を検知し、出力
が所定の電圧以下の場合、印字動作を開始せず、少なく
とも感光体を含む画像形成ユニットが画像形成装置に未
装着の表示（もしくは信号を出す）を行うことにより、
少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが未装
着の場合、印字動作を行った場合の画像形成装置内の汚
れや画像形成装置の破損等による故障を未然に防ぐこと
ができる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
感光体上に現像されたトナー像の濃度を検知するセンサ
のトナー等による汚れの影響を無くし、かつ、温度変化
による影響や通電ドリフトの影響も無くして正確な濃度
検知を行うことのできる画像形成装置および画像形成方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子複写機における現像
トナーの濃度検知回路の構成を示す回路図である。

【図２】本発明の画像形成装置に係る電子複写機の断面
図。

【図３】感光体ドラム上を検知するセンサの軌跡を示す
図。

【図４】第１実施例の通紙試験の結果を示す図。

【図５】通紙枚数に応じたトナー比濃度を説明するため
の図。

【図６】ＬＥＤに所定の電流を流した時のホトトランジ
スタに流れる電流値の関係を示す図。

【図７】画像形成ユニットの有無検知動作を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１…電子複写機１８…センサ（ホトカプラ）５０…感光体ドラム６０…半導体レーザ８１…発光ダイオード（ＬＥＤ）８２…ホトトランジスタ８３…ＣＰＵ１００…トナー補給モータ１１１…スタートキー１４０…原稿走査部１６０…画像形成部２００…原稿自動給送装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上の現像トナーの濃度を検知する検知手段
と、この検知手段で検知される上記像担持体上に現像される
基準となるトナー像の濃度値、および上記像担持体上の
非画像形成領域の濃度値との比を演算し、この演算結果
に応じて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行う制御
手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体に静電潜像が形成されてトナー
を用いて現像することにより画像を形成する画像形成手
段と、この画像形成手段に含まれる少なくとも上記像担持体の
有無を検知する検知手段と、この検知手段で上記像担持体が無いと検知された際、上
記画像形成手段の画像形成動作を停止する制御を行う制
御手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に光を照射し、この反射光を受光して光
量を検知する検知手段と、この検知手段で検知される上記像担持体上に現像される
基準となるトナー像の反射光の光量、および上記像担持
体上の非画像形成領域の反射光の光量に対応する電圧を
出力する出力手段と、この出力手段で出力される基準となるトナー像の反射光
の光量に対応する出力電圧と非画像形成領域の反射光の
光量に対応する出力電圧との比を検知電圧とし、この検
知電圧に応じて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行
う制御手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】像担持体に静電潜像が形成されてトナー
を用いて現像することにより画像を形成する画像形成手
段と、この画像形成手段で画像形成動作を開始する前に上記像
担持体上の非画像形成領域からの反射光の光量を検知す
る検知手段と、この検知手段で検知された反射光の光量に対応する出力
が所定の値以下の場合に上記画像形成手段の画像形成動
作を開始せず、少なくとも上記像担持体を含む画像形成
手段が未装着であることを表示する制御を行う制御手段
と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に現像される基準となるトナー像に光を
照射し、この反射光を受光して光量を検知する第１の検
知手段と、上記像担持体上の非画像形成領域に光を照射し、この反
射光を受光して光量を検知する第２の検知手段と、この第２の検知手段および上記第１の検知手段で検知さ
れた反射光の光量に対応する電圧を出力する出力手段
と、この出力手段で出力される上記第１の検知手段で検知さ
れた反射光の光量に対応する出力電圧と上記第２の検知
手段で検知された反射光の光量に対応する出力電圧との
比を検知電圧とし、この検知電圧に応じて上記像担持体
上のトナー濃度の制御を行う制御手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に周波数変調された光を照射し、この周
波数変調された反射光を受光してトナー濃度を検知する
検知手段と、この検知手段で検知される上記像担持体上に現像される
基準となるトナー像の周波数変調された反射光の光量、
および上記像担持体上の非画像形成領域の周波数変調さ
れた反射光の光量に対応する電圧を出力する出力手段
と、この出力手段で出力される基準となるトナー像の周波数
変調された反射光の光量に対応する出力電圧の時間平均
の差と非画像形成領域の周波数変調された反射光の光量
に対応する出力電圧の時間平均の差との比を検知電圧と
し、この検知電圧に応じて上記像担持体上のトナー濃度
の制御を行う制御手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に現像される基準となるトナー像に矩形
波の周波数変調された光を照射し、この矩形波の周波数
変調された反射光を受光して光量を検知する第１の検知
手段と、上記像担持体上の非画像形成領域に矩形波の周波数変調
された光を照射し、この矩形波の周波数変調された反射
光を受光して光量を検知する第２の検知手段と、この第２の検知手段および上記第１の検知手段で検知さ
れた矩形波の周波数変調された反射光の光量に対応する
電圧を出力する出力手段と、この出力手段で出力される上記第１の検知手段で検知さ
れた矩形波の周波数変調された反射光の光量に対応する
出力電圧の矩形波の高い方と低い方の時間平均の差と、
上記第２の検知手段で検知された矩形波の周波数変調さ
れた反射光の光量に対応する出力電圧の矩形波の高い方
と低い方の時間平均の差との比を検知電圧とし、この検
知電圧に応じて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行
う制御手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に現像される基準となるトナー像の濃度
を検知し、上記像担持体上の非画像形成領域を検知し、
基準となるトナー像の濃度を検知した値と非画像形成領
域を検知した値との比を演算し、この演算結果に応じて
上記像担持体上のトナー濃度の制御を行うことを特徴と
する画像形成方法。
【請求項９】像担持体に静電潜像を形成してトナーを
用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置
において、上記像担持体上に現像される基準となるトナー像に光を
照射し、この反射光を受光して光量を検知し、上記像担
持体上の非画像形成領域に光を照射し、この反射光を受
光して光量を検知し、上記基準となるトナー像の反射光
の光量に対応する出力電圧と上記非画像形成領域の反射
光の光量に対応する出力電圧との比を演算し、この演算
結果に応じて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行う
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１０】像担持体に静電潜像を形成してトナー
を用いて現像することにより画像を形成する画像形成装
置において、上記像担持体上に現像される基準となるトナー像に光を
照射し、この反射光を受光して光量を検知し、この検知
された光量に対応する電圧を出力し、上記像担持体上の
非画像形成領域に光を照射し、この反射光を受光して光
量を検知し、この検知された光量に対応する電圧を出力
し、上記基準となるトナー像の反射光の光量に対応する
出力電圧を上記非画像形成領域の反射光の光量に対応す
る出力電圧で除算して検知電圧とし、この検知電圧を用
いて上記像担持体上のトナー濃度の制御を行うことによ
り温度変化の影響を受けにくくしたことを特徴とする画
像形成方法。