JPS5814168A - トナ−濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トナー濃度制御装置、特ｃ二現像後のトナー
画像濃度に応じてトナー補給量を制御しトナー濃度を制
御する電子写真装置に用いられるトナー濃度制御装置ｃ
二関する。

従来、この種の装置として、感光記録体上Ｃ二基率濃度
画像を現像し、それに発光ダイオード等の発光素子から
光を照射し、その反射光を受光素子で受けて、その受光
素子の出力に応じて現像剤中のトナー濃度を制御するも
のが知られている。

第１図はこの種のトナー濃度制御装置を有する電子写真
装置の記録体（例えば発光ドラム）周辺の分解斜視図で
ある。第１図において、１は感光ドラムで通常表面より
絶縁層、光導電層、導電層の３層で構成されており、帯
電装置、露光装置（いずれも図示せず）を介してよく知
られているようｌ二画像ｌ二応じて静電潜像が形成され
る。この静電潜像は現像器３内にトナーホッパー２から
供給されるトナーＣ二より現像ローラ３ａを介しトナー
現像され、可視像となる。感光ドラム１の側周縁部には
、基準画像４が形成され、この基準画像４は電子写真装
置に固定された画像濃度検知ユニット５によりその濃度
が検出される。

第２図Ｃは、画像濃度検知ユニットの構造が図示されて
おり、同図１二おいて６は発光ダイオード等の発光素子
、Ｉはフォトｌ−ランラスタ等の受光素子である。感光
ドラム１の上Ｃ二形成された基準画像の潜像は現像器３
で現像された後、画像濃度検知ユニット５によってその
画像濃度が検知される。画像濃度検知ユニットは発光素
子６からの光を基準画像４（二人射し、その反射光を受
光素子７（３） で受けて電気信号に変換する。次（Ｘ電気信号によって
トナー濃度の濃すぎ、薄すぎを判断し、その結果に応じ
てトナーホッパー２を制御してトナー濃度を一定ｆ二保
つ。

シカし、第１図、第２図の如く構成されたトナー濃度制
御装置ｌ：おいて、基準画像４がらの反射光Ｃ二よる受
光素子７の出力Ｂと、トナー濃度との関係は第３図のよ
うに太き（ばらつき、出力Ｂがらトナー濃度を精度よく
判断して、トナー補給を制御することは困難である。こ
のばらつきは、主としてドラム表面電位の変動に起因す
る。第４図は、トナー濃度を一定に保ったまま基準画像
４の潜像電位を変化させたときの反射光出力Ｂの変化を
示したものである。この表面電位の変動範囲におけるＢ
の値の変化は、トナー濃度とＢとの関係を第３図のよう
に大きくばらつかせるのに十分足るだけの大きさである
。

従って、従来のこの種の装置では、検知された画像濃度
が、トナー濃度のみならず感光ドラムの表面電位によっ
ても変化し、精度よくトナー濃度（４） を制御することができないという欠点があった。

たとえば、感光ドラムの表面電位が標準値よりも低いと
きＣ二は、現像された基準画像の画像濃度は低くなり、
トナー濃度が適正値Ｃ二保たれているにもかかわらず、
トナー補給をおこなってトナー濃度を濃（しすぎるとい
う可能性があった。

従って本発明は、上述したような欠点を解消し、記録体
の表面電位に影響されず最適なトナー画像が得られるト
ナー濃度制御装置を提供することを目的とする。

本発明Ｃ二よれば、この目的を達成するためＣ二記録体
の表面電位を測定する手段を設け、測定された表面電位
（二応じてトナー補給量を調整する構成を採用した。す
なわち、本発明によれば基準画像が形成される感光体の
表面電位を測定し、その値によって検知された基準画像
の画像濃度を補正し、補正後の画像濃度Ｃよってトナー
濃度の濃すぎ薄すぎを判断してトナー濃度を一定値（二
制御している。

以下図ｉｆｆ二従って本発明の実施例を詳細に説明する
。まず本発明の詳細な説明する。

第４図において、基準画像の潜像電位なＶｔとするとＢ
とＶｔとの関係は、Ｂ＝ａＶｚ＋ｂ　（ａ、ｂは定数）
で近似できる。そこで、潜像電位を知れば、基準画像の
反射光出方の測定値Ｂｍを次のよう（二補正することが
できる。

Ｂｍ　ａ　（ＶｌｚｏＶｔ　）　＋　Ｂ、、、　　　・
−−（１）ここで、■ｔｏは潜像電位の標準設定値であ
る。潜像電位が標準設定値Ｖｔｏから変化してＶｔＩニ
なっているとき、標準設定値Ｖｔとの差（Ｖｚ、　　Ｖ
ｚ）　ｌ二直線の傾きを乗じれば第４図におけるΔＢに
なる。したがってΔＢにＢｍを加えれば、その値は標準
設定電位Ｃ二おける反射光出力となり、この値は潜像電
位の影響を受けない。したがって、第１式の如き補正計
算を行った後のＢの値によってトナー濃度の濃すぎ薄す
ぎを判断してトナー濃度制御をおこなうことにより、感
光ドラム表面電位（二影響されることのないトナー濃度
制御装置が得られる。

次ｌ二、本発明をレーザービームプリンタに適用した場
合の実施例を図面とともＣ：説明する。第５図は、レー
ザービームプリンタに本発明を実施した場合のドラム周
辺のブロック図である。

第５図において、１は感光ドラム、２はトナーホッパー
、３は現像器、５は画像濃度検知ユニットで第１図に図
示したのと同一の構造である。感光ドラム１は一次帯電
器８により全面均一に帯電された後、二次帯電器９によ
り除電される。この二次帯電器９には、レーザー１２よ
り発射され超音波光変調器７１（二よって変調された光
線が入射される。超音波光変調器１１（二は中央制御回
路１３から記録すべき画像に従って画像信号が入力され
、それによりレーザービームは画像信号に従って変調さ
れ感光ドラム１は像露光される。続いて全面露光ランプ
（図示せず）（二よって全面露光されることＣ二より感
光ドラム１上には静電潜像が形成される。この潜像はト
ナーホッパ２から供給されるトナーにより現像器３を介
してトナー現像され、転写帯電器１０の位置で図示され
ていない転写紙上に転写される。感光ドラムｒ花残留し
たトナーは清掃プレード１６によって清掃され上に述べ
た（７） 現像器３の手前に表面電位センサ１４が配置され、それ
により感光ドラム１の表面電位が測定され中央制御回路
１３に入力される。中央制御回路１３はこの表面電位並
びに画像濃度検知ユニット５からの濃度測定値に基づい
てトナーホッパモータ駆動回路１５を制御し現像器３に
供給されるトナー補給量を調整する。

次に上述したトナー補給量を調整する本発明によるトナ
ー濃度制御装置の動作を説明する。

第６図は本発明によるトナー濃度制御装置の動作のフロ
ーチャートである。第６図においてＰＴは基準画像潜像
形成信号で、ＰＴ＝１　のときｃ二基率画像がレ−ｆ−
によって露光される（ステップ１７）。　ＳＶＭは表面
電位測定指令信号で、ＳＶＭ＝１のときに潜像電位ＳＶ
Ｌが測定される（ステップ１８）。　ＤＭＳは画像濃度
検知指令信号で、ＤＭＳ＝１のとき、反射光出力ＲＤＰ
が測定される（ステップ２１）。ステップ１７において
基準画像の潜像が形成された後、ステップ１８（二おい
て、（８） その潜像電位が測定され、ステップ１９〔二おいて測定
結果ＳＶＬが記憶される。その潜像が現像されて画像検
知ユニツ）５＋二達するまでの時間だけステップ２０に
おいて時間おくれを発生させた後、ステップ２１におい
て反射光出力の測定をおこない、ステップ２２において
その測定結果ＲＤＰが記憶される。ステップ２３におい
て第１式の如き補正計算をおこなった後、ステップ２４
を二おいてトナー濃度の濃すぎ、薄すぎの判定をおこな
い、その結果にしたがってステップ２５．２６でトナー
濃度補正をおこなう。図中ステップ２５はトナー濃度が
低すぎると判断されたときのトナー濃度補正ルーチンで
、トナーホッパー２を作動すせてトナーを補給し、トナ
ー濃度を上昇させる処置をおこなう。また図中ステップ
２６はトナー濃度が高すぎると判断されたときのトナー
濃度補正ルーチンで、トナーホッパー２を停止させて、
トナーが消費されトナー濃度が低下するのを待ってもよ
いし、キャリアを補給し、強制的Ｃニトナー濃度を低下
させてもよい。

次Ｃ本発明の第２の実施例を説明する。一般に画像濃度
はトナーが付着する部分の潜像電位のほかに、その潜像
の電位コントラスト（二よっても変化する。例えばレー
ザービームプリンターの如く、レーザー光が露光された
部分Ｃニトナーが付着するものでは、レーザー光が露光
された部分の電位、すなわち明部電位のほかに、レーザ
ー光が露光されていない部分の電位、すなわち暗部電位
も画像濃度（二影響を与える。これは、明部電位が一定
であっても、暗部電位と明部電位との差、すなわち電位
コントラストが大きいほど、濃度の高い画像が得られる
ためである。

第７図は、トナー濃度と明部電位を一定に保ったときＣ
二得られる基準画像からの反射光出方と暗部電位との関
係である。暗部電位なり６１反射光出力をＢとすると、
ＢとＶｄとの関係は直線で近似でき、Ｂ＝ＣＶｄ＋ｄ　
（ｃ　、　ｄは定数）とあられされる。したがって、前
記Ｖｔによる補正方法と同じょう（二 Ｂ＝ｃ（ｖｄｏ−Ｖ（１）十Ｂｍ−曲曲（２）によって
暗部電位の影響をとり除くことができる。

ここでＶｄｏは暗部電位の標準値である。結局、暗部電
位、明部電位がともＣ二変化する場合には、第１式、第
２式より、暗部電位Ｖｄ、明部電位をともＣ二測定し、 Ｂ＝ａ（Ｖｚ６　　Ｖｚ）＋ｃ（Ｖｄｏ　　Ｖ（１）＋
Ｂｍ−＝＝　　（３）という補正をおこなうことによっ
て、より精度の高いトナー濃度制御がおこなえる。この
実施例では暗部電位と明部電位を両方測定しなければな
らないが、それには二種類の方法がある。第１の方法は
、第８図（二示す如（、電位センサー１４ａ。

１４ｂを２個使用し、それぞれ明部２８の電位と暗部２
９の電位を測定する方法である。第２の方法は電位セン
サーを１個だけ使用し、継時的（二階部電位と明部電位
を測定し、それぞれ記憶しておく方法である。この場合
の動作のフローチャートを第９図（二示す。感光ドラム
にレーザーを照射しない状態のドラム表面電位、すなわ
ち暗部電位をステップ３１において測定し、ステップ３
２において、その測定結果ＳＶＤを記憶する。続いて第
（１１） ６図に示した動作と同様（二、ステップ３３〜３７で明
部電位ＳＶＬと、基準画像からの反射光出力ＲＤＰ　を
測定し、ステップ３８において第３式の如き補正計算を
おこない、ステップ３９においてトナー濃度の濃すぎ薄
すぎを判定し、その結果にしたがって第６図と同様Ｃニ
ステップ２５．２６でトナー濃度補正をおこなう。この
よう（二して補正した反射光出力とトナー濃度との関係
を第１０図に示す。このよう（二、反射光出力とトナー
濃度との関係は補正によってきれいなものが得られ、反
射光出力からトナー濃度を正確に検知し、精度のよいト
ナー濃度制御をおこなうことができる。

また、以上の実施例では、基準画像からの反射光出力の
みでトナー濃度の濃すぎ、薄すぎを判断するトナー濃度
制御装置に本発明を実施した場合について説明したが、
トナーの付着していないドラム面からの反射光出力と基
準画像からの反射光出力の両方を測定し、両者の比、ま
たは差の値によってトナー濃度の濃すぎ、薄すぎを判断
するトナー濃度制御装置にも、本発明は実施できる。例
（１２） として、ドラム面からの反射光出力と基準画像からの反
射光出力の比でトナー濃度の濃すぎ、薄すぎを判断する
トナー濃度制御装置Ｃ二本発明を実施した場合について
説明する。トナーの付着していないドラム面からの反射
光【二よる受光素子の出力なＡ、基準画像からの反射光
Ｃ二よる受光素子の出力なりとすると、両者の比Ｂ／Ａ
とトナー濃度との関係は第１１図のよう【二なる。また
、トナー濃度と暗部電位を一定Ｃ二保ったまま、明部電
位を変化させたときの明部電位とＢ／Ａとの関係を第１
２図（二示す。さらＣニトナー濃度と明部電位を一定に
保ったまま暗部電位を変化させたときの暗部電位とＢ／
Ａとの関係を第１３図に示す。明部電位ＶｔとＢ／Ａの
関係、暗部電位ＶｄとＢ／Ａの関係はどちらも直線で近
似できるから、第１２図、第１３図の直線の傾きをそれ
ぞれａ′、ａ′とすると、Ｂ／Ａ＝　ａ’（ｖｔｏ　　
Ｖｚ）　十ｃ’（Ｖａｏ　　ｖｄ）　＋（Ｂ／Ａ）、−
（４）という補正をすれば、Ｂ／Ａは表面電位Ｖｄ、　
Ｖｚ　Ｃ影響されることがない。ただし、第４式におい
て、Ｖｄｏ＋　Ｖｌｏはそれぞれ暗部電位、明部電位の
標準値、（Ｂ／Ａ）、、、は、暗部電位がＶｄ、明部電
位がｖｔのときのＢ／Ａの測定値である。このとき、ド
ラム面からの反射光出力Ａと、基準画像からの反射光出
力Ｂとを測定するには二つの方法がある。第１の方法は
第１４図のようＣ二、画像濃度検知ユニット５ａ。

５ｂを２つ設け、レーザーによる露光を制御することに
より、ドラムに暗部と明部な同時に形成し、その現像後
の画像に光を照射してその反射光をそれぞれ別の検知ユ
ニットで検知する方法である。

明部４′には基準となるトナー像が形成されるが、暗部
にはトナーが付着しないため、ドラム面からの反射光出
力Ａと、基準画像からの反射光出力Ｂが同時（二測定で
きる。このとき潜像形成後現像前の暗部電位、明部電位
を第８図のよう（二して測定しておけば、第４式のよう
な補正ができる。第２の方法は、画像濃度検知ユニット
を１つだけ設け、ドラム上に基準画像が形成されている
状態とトナーの付着していない状態とを継時的に出現さ
せ、それぞれの反射光出力を測定、記憶しておく方法で
ある。この方法で本発明を実施した場合のフロ−チャ−
１・を第１５図Ｃ二足す。

ステップ４１ではレーザーを照射せず、ドラム全体が暗
部となるようにし、ステップ４２でこの表面電位を測定
し、ステップ４３で、測定した暗部電位ＳＶＤを記憶す
る。ステップ４４で、暗部が画像濃度検知ユニットと対
向する場所に到達するまでの時間おくれを発生させた後
、ステップ４５で、画像濃度検知をおこなうが、このと
き、ドラム上にはトナーが付着していないため、ドラム
面からの反射光出力を測定することＣ二なる。ステップ
４６で、このドラム面からの反射光出力ＲＤＤを記憶し
た後、ステップ４７でレーザーを照射し、ステップ４８
で明部電位を測定し、さらＣニステップ４９で、その測
定結果ＳＶＬを記憶する。ステップ５（Ｈ二おける時間
おくれは、ドラム上の一点が表面電位センサーを通過し
てから画像濃度検知ユニットに到達するまでの時間と一
致している。

時間お（れの値をこのようにと乞こと（二よって、ドラ
ム上の同一部分の表面電位と画像濃度を測定。

補正でき、ドラム表面電位に場所Ｃ−よるムラがあ（１
５） つても、精度よく補正をおこないトナー濃度を制御する
ことができる。ステップ５１において、画像濃度検知を
おこない、その結果ＲＤＰをステップ５２で記憶する。

ステップ５３において第４式のような補正をおこない、
ステップ５４において、補正の結果に応じてトナー濃度
の濃すぎ薄すぎを判断する。Ｂ／Ａが基準値よりも大き
いときには、トナー濃度が薄すぎると判断し、ステップ
５５においてトナーホッパー２を作動させてトナー補給
をおこないトナー濃度を上昇させる処置をおこなう。ま
た、Ｂ／Ａが基準値よりも小さいときにはステップ５６
において、トナーホッパーを停止させトナーの補給をや
めるか、あるいはキャリアを補給してトナー濃度を低下
させる処置をおこなう。

また、ドラム面からの反射光出力と基準画像からの反射
光出力との差に応じてトナー濃度制御をおこなう装置に
おいても、本発明は同様に実施できる。要は、トナー濃
□：雇を判断するために用いる量とドラムの表面電位と
の関係が直線で近似可能であれば、本発明を同様に実施
できる。

（１６） また、上記実施例では、感光ドラム上の基準画像の画像
濃度を検知するトナー濃度制御装置（二本発明を実施し
た例（二ついて説明したが、転写部材上に転写された基
準画像の画像濃度を検知してトナー濃度を制御するトナ
ー濃度制御装置にも本発明は実施できる。その際には、
ドラム上の基準画像の画像濃度を検知するのではなく、
その基準画像が転写部材上ＩＸ転写された後に、転写部
材上の基準画像の画像濃度を検知するのがその他の動作
は第９図および第１５図と同じである。ここで、第９図
におけるステップ３４．または第１５図におけるステッ
プ５０の時間おくれを、基準画像の潜像が表面電位セン
サーを通過してから、現像。

転写されて画像濃度検知ユニットに到達するまでの時間
と一致させることにより、感光ドラム表面電位の場所Ｃ
二よるムラの影響を避けることができる。

以上の実施例では、補正計算を第５図の中央制御回路１
３で演算しておこなっているが、この演算を電気回路で
おこなうこともできる。

例えば第３式の補正計算をおこなってトナー濃度制御を
おこなうには第１６図のような回路を使えばよい。第１
６図においてＡ１は加算器、Ａ２は反転増幅器、Ａ３は
比較器、Ｒ１−Ｒ３゜は抵抗である。

加算器Ａ１の入力端子５１石ニル明部電位Ｖｔを反転増
幅器等で極性を反転させた値−Ｖｔを、端子５８には明
部電位Ｖｔの標準値ＶＬｏを、端子５９＋二は暗部電位
の極性を反転させた値−Ｖｄを、　端子６０には暗部電
位の標準値Ｖｄｏを、端子６１には基準画像の反射光出
力Ｂｍをそれぞれ入力する。

ここで、Ｒ６／Ｒ１＝　Ｒｓ／’Ｒ２＝　ａ　”　（Ｒ
ａ６）　Ｒ６／’ＲＢ　＝　Ｒ６／Ｒ，＝ｂ・（Ｒ６／
ｌ＜５）となるよう（二Ｒ１〜Ｒ６を選んでお（。加算
器Ａ１の出力を反転増幅器Ａ２で増幅すると、その出力
は、第３弐Ｂに比例した値となる。

これを、比較器Ａ８で、可変抵抗ＲＩＧ　（二よって調
節できる基準電圧と比較し、その結果Ｃ二応じてトナー
ホッパーをオン−オフさせ、トナー濃度を制御すればよ
い。このように、電気回路によって補正演算及びトナー
濃度の濃すぎ、薄すぎを判断することによっても、本発
明は実施できる。

また、本発明の実施はレーザービームプリンター（＝限
ったものではなく、通常の複写機や、静電記録装置等、
電子写真を利用した装置全般（二わたって実施できるこ
とは、いうまでもない。例えば複写機の場合には、原稿
台の非画像領域に基準濃度のパターンを設け、このパタ
ーンの現像後の画像濃度を検知して本発明を実施すれば
よい。

以上説明したようＣ二本発明Ｃ二よれば、感光ドラムの
ような記録体の表面電位を測定し、その結果に応じてト
ナー補給量を調整するようにしているので、感光ドラム
の表面電位に影響されることな（精度よくトナー濃度を
適正値≦二保ち、良好な画質の画像を記録することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が用いられる電子写真装置の感光ドラム
周辺の構造を示す斜視図、第２図は第１図の画像濃度検
知ユニットの構造を示す断面図、第３図はトナー濃度と
反射光出力の関係を示した線図、第４図は潜像電位と反
射光出力の関係を示す線図、第５図は本発明をレーザー
ビームプリン（１９） 夕に用いた実施例の構成を示す構成図、第６図は本発明
の詳細な説明するフローチャート図、第７図は暗部電位
と反射光出力の関係を示す線図、第８図はドラ゛ム表面
電位測定方法の一実施例を示す斜視図、第９図は本発明
の他の実施例の動作を説明するフローチャート図、第１
０図は本発明によって得られたトナー濃度と反射光出力
の関係を示す線図、第１１図はトナー濃度と反射光出力
の関係を示す線図、第１２図は潜像電位と反射光出力の
関係を示す線図、第１３図は暗部電位と反射光出力の関
係を示す線図、第１４図は反射光出力測定方法の実施例
を示す斜視図、第１５図は本発明のさらに他の実施例の
動作を説明するフローチャート図、第１６図は本発明を
電気的に実施したときの回路図である。 １・・・感光ドラム　　　　２・・・トナーホッパー３
・・・現像器　　　　　　４・・・基準画像５・・・画
像濃度検知ユニット ８・・・−成帯電器　　　　９・・・二次帯電器１０・
・・転写帯電器　　　１１・・・超音波光変調器（２０
） １２・・・レーザー　　　　　１３・・・中央制御装置
１４・・・表面電位センサ。 特許出願人　　キャノン株式会社 代理人　弁理士加藤　卓

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録体上Ｃ二形成される静電像を現像した後得ら
   れるトナー画像濃度ｆ二応じてトナー補給量を制御しト
   ナー濃度を制御するトナー濃度制御装置において、記録
   体の表面電位を測定する手段を設け、測定された表面電
   位Ｃ二応じて前記トナー補給量を調整することを特徴と
   するトナー濃度制御装置。
2. （２）　　前記トナー補給量の調整は、記録体表面電位
   と標準電位との差Ｃ二定数を乗じた値に画像濃度測定値
   を加え、その結果Ｃ二応じて行なわれることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項Ｃ二記載のトナー濃度制御装置
   。
3. （３）前記測定される表面電位はトナーが付着する部分
   の表面電位であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項ｉｎ記載のトナー濃度制御装置。
4. （４）前記測定される表面電位はトナーが付着される部
   分とトナーが付着しない部分の表面電位であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記
   載のトナー濃度制御装置。
5. （５）前記トナー画像濃度はトナー画像からの反射光出
   力と記録体に光を入射したときの反射光出力の比として
   求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれが１項（二記載のトナー濃度制御装置。