JPH01222273A - 画像形成装置の画像制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は画像形成装置の画像制御装置に係り、特に、パ
ターン検知モードの結果に基づいて各種作像条件を制御
するようにした画像形成装置の画像制御装置に関する。

（従来技術） 電子写真複写機等の各種画像形成装置においては、あら
かじめ均＝に帯電された感光体の表面上に画像の光像を
露光して静電潜像を形成しておき、この静電潜像をトナ
ーにより現像してトナー可視像を得、得られたトナー可
視像を記録紙上に転写することによって所定の画像を作
像するようにしている。

このとき、最終的に得られる画像における画像濃度など
の画像状態は、現像装置内におけるトナー濃度などの各
種作像条件により決定される。この作像条件を制御する
ため、一般に、トナー可視像の光反射率等から画像濃度
を検出するとともに、この検知された画像濃度を基準値
と比較し、その結果に基づいて作像条件例えば現像装置
内におけるトナー濃度を制御することがしばしば行なわ
れている。このような作像条件制御によって画像濃度な
どの画像状態が一定に維持されることとなる。

上述した画像濃度検知装置として光学的システムが広く
知られている。この光学的システムでは、均一に帯電さ
れた感光体上に対して定められた反射率を持つ基準パタ
ーンの反射像が投影されるとともに、その部分を現像し
て得られたトナー像の濃淡を検知してこれを基準濃度と
比較するパターン検知モードが行なわれる。このパター
ン検知モードに基づくトナー濃度制御などの作像条件制
御は、現像剤の劣化および環境の変化などによる現像能
力の変化、感光体およびチャージャーなどの劣化または
電圧変化などによる帯電電位の変化、照明ランプおよび
露光光学系の汚れなどによる露光量の変化などに基因す
る画像濃度の変化を検知して、現像剤中のトナー濃度を
一定に保つものであり、現像画像の濃度を一定に保つも
のとして非常に有効である。

制御すべき作像条件としては、上記トナー濃度のほかに
、トナー帯電量、現像バイアス量、現像剤特性、現像ギ
ャップ量、現像速度（現像時間）、感光体の帯電量、感
光体特性、露光量、検知特性などが挙げられる。

しかしながら、基準パターン部に相当する感光体位置の
部分的な帯電むらまたは光量むら等が生じた場合には、
現像剤中のトナー濃度などの作像条件を過補正してしま
うことがある。例えば、チャージャーの部分的な汚れで
基準パターン部に相当する位置の帯電電位が他の部分よ
りも低くなった場合には、画像濃度が低く検知されるこ
ととなり、これに基づいて例えばトナー補給を行なうと
トナー濃度が通常の場合より高くなってしまう。

これが極端になると、高すぎるトナー濃度のために機器
内が汚染されるなどの新たな不具合も発生されてしまう
。また感光体が、部分的ではなく全体的に電位変動され
ることもある。これは感光体の劣化、疲労、環境などの
影響によるものであり、その影響が大きくなった場合も
上記と同様な不具合を生じる。

これを解消するため、本願発明者らは、特願昭５６−１
５９６３７号等において現像特性のみを測定および制御
対象とした画像濃度制御装置をすでに提案している。こ
れは、感光体上に飽和電位である零Ｖ付近の帯電部分を
設けるとともに、この部分をあらかじめ定められた通常
作像時とは逆のバイアス電位のもとで現像し、得られた
トナー像の濃淡を検知してこれを基準値と比較するもの
である。この装置によれば、感光体表面電位が最も安定
している飽和電位付近を利用して感光体上にトナーを付
着させるので、現像剤自体の現像能力以外の作像条件す
なわち帯電特性や露光特性等の変化による画像濃度変化
を除外して考えることができ、迅速かつ的確な画像濃度
制御を行なうことができる。

しかしながら、このような画像濃度制御装置においては
、濃度検知モードにおいて現像バイアス電位を通常作像
時と逆の電位側に切替えねばならず、不安定化をまぬが
れ得ないとともに、電源回路が複雑化してしまうという
問題がある。

また、特開昭４８−２９４８８号等に記載されているよ
うに、感光体の一部に電極を巻き付けるように配置し、
その電極配置部分を一定電位に保持するようにしたもの
があるが、電極自体ならびにその装着構造が複雑化して
しまうという問題がある。

（目　　的） そこで本発明は、簡易な構成で感光体の電位変動の影響
をなくしつつ的確に検知モードを実行し、作像条件を制
御することができるようにした画像形成装置の画像濃度
制御装置を提供す、ることを目的とする。

（構　成） 上記目的を達成するため、本発明は、感光体上に所定電
位を有するように形成された基準濃度パターン潜像を、
所定の現像バイアスで定まる所定の現像ポテンシャルの
下で現像してパターン可視像を得、そのパターン可視像
のトナー付着量を検知して基準値と比較し、その結果に
基づいて各種作像条件を設定して画像濃度を制御するよ
うにしたパターン検知モードを備えてなる画像形成装置
の画像濃度制御方法において、互いに異なる現像ポテン
シャルの下で基準濃度パターン潜像の現像を行なう複数
のパターン検知モードを備え、これらの各パターン検知
モードの結果から上記現像ポテンシャルに対するパター
ン可視像のトナー付着量の特性関係を表わす現像γ特性
を求め、この求められた現像γ特性が目標現像γ特性に
ほぼ一致するように作像条件を制御してなる構成を有し
ている。　　　　゛ このような構成からなる制御方法では、各パターン検知
モードにおいて互いに異なる現像ポテンシャルの下で基
準濃度パターン潜像の現像が行なわれ、これらの各パタ
ーン検知モードにおけるそれぞれの現像ポテンシャルと
パターン可視像のトナー付着量との関係が複数求められ
る。そしてこれら複数得られた結果から、現像特性を表
わす現像γ特性が求められることとなり、この求められ
た現像γ特性が目標現像γ特性にほぼ一致するように感
光体の帯電電位条件などの各種作像条件が制御されるよ
うになっている。したがって本発明によれば、パターン
検知モードにおける検知動作が常に一定条件となるよう
に補正が行なわれることとなる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図には、本発明を適用するための画像形成装置の一
例としての電子写真複写機が示されている。本図に示さ
れるように、静電潜像担持体としての感光体ドラム１の
周囲には、その反時計回りの回転方向に沿って、帯電チ
ャージャー２、露光光学系３、イレースランプ４、現像
装置５、トナー付着量検出のための発光素子６および受
光素子７、転写チャージャー８、定着装置９、除電チャ
ージャー１０、除電ランプ１１、クリーニング装置１２
等が配置されている。上記帯電チャージャー２には、駆
動用の高圧電源２ａが付設されている。そして、感光体
ドラム１の表面がまず帯電チャージャー２によって所定
極性にて一様に例えば＋５ｏｏｖに帯電されると、そこ
に露光光学系３を通して複写すべき原稿の光像が照射・
露光され、感光体ドラム１上の帯電電荷が選択的に消去
され、そこに原稿像に対応した静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置５から供給されるトナーによ
り現像されて可視化される。なお、上記感光体ドラム１
は、導電層の上に光導電層あるいは誘電層を被着してな
るものである。　゛現像装置５は、トナーと゛磁性キャ
リ□アとからなる２成分系現像剤１３を収容する現像タ
ンク１４を含み、羽根車１５による撹拌および汲上げロ
ーラー１６による汲上げの過程で、トナーがキャリアと
の摩擦により静電潜像と逆の極性に帯電される。両者が
上記汲上げローラー１６から現像ローラー１７側に移し
とられた後、感光体ドラム１に近接する現像領域に搬送
され、トナーのみが静電潜像側に吸着されて現像が杵な
ねれる。現−後、上記現像ローラー１７上に残留する現
像剤は、スクレーパー１８によって現像ローラー１７か
ら掻きとられる。

現像によって得られたトナー可視像は、通常の複写サイ
クルにおいては、給紙カセット１９から給紙ローラー２
０、搬送ローラー２１．２２によって送られてきた記録
紙２３に重ねられ、転写チャージャー８によりトナーの
帯電極性とは逆の極性の帯電を受けることによって上記
記録紙２３側に転写される。転写後、感光体ドラム１の
表面から分離された記録紙２３は、定着装置９に入って
転写トナー像の定着作用を受け、トレイ２４内に排出さ
れる。一方、転写後の感光体ドラム１は、除電チャージ
ャー１０および除電ランプ１１によって残留電荷の除去
作用を受けた後、クリーニング装置１２によって残留ト
ナーの除去作用を受けるようになっている。

上記発光素子６は発光ダイオード等から形成されている
とともに、受光素子７はフォトダイオード等から形成さ
れている。発光素子６から出射されて感光体ドラム１の
表面上で反射される光ゐ光量は、トナー付着量に対応し
て変化され、これにともなって受光素子７からの出力が
変動されるようになっている。受光素子７からの出力信
号は、濃度検出回路２６に印加されており、ここで基準
付着量を示す基準電圧と比較されて感光体ドラム１上の
トナー付着量の大小が検出される。この検出結果を示す
信号は、スイッチ回路２７を介してトナー補給制御回路
２８および帯電制御回路２９にそれぞれ出力されている
。トナー補給制御回路２８は、トナー付着層が基準付着
量より低い場合にその低下分に対応した大きさのトナー
補給信号を、上記現像装置５に付設されたトナー補給装
置３１に出力する機能を備えている。トナー補給装置３
１には、上記トナー補給制御回路２８からの指示信号に
応じた量のトナーを現像タンク１４内に補給するトナー
補給ローラーが備えられている。

帯電制御回路２９は、トナー付着量を基準付着量と比較
し、その大小に応じて帯電チャージャー２の高圧電源２
ａに電流制御用の信号を出力する機能を備えている。

また、上記濃度検出回路２６には、タイミング発生回路
３２から発せられるスイッチ信号が印加されており、こ
のスイッチ信号を受けることにより回路動作がオン状態
になされるようになっている。さらに上記タイミング発
生回路３２から発せられるスイッチ信号は、前記現像ロ
ーラー１７に現像バイアス電圧を印加する電源回路３３
に付設された切替スイッチ３４に発せられている。この
切替スイッチ３４は、電源回路３３に設けられた３つの
電源３３ａ、３３ｂおよび３３ｃを交互に切替えるもの
である。上記各電源のうち、電源３３ａは通常作像時用
のものであって標準として’−３００Ｖの出力が備えら
れており、ユーザーの好みによって変更されるようにな
っている。他の二つの電源３３ｂおよび３３ｃは濃度検
出時用のものであって＋５００Ｖおよび＋６００■の出
力がそれぞれ備えられている。

このような装置を用いた本発明の一実施例における画像
濃度制御は、第１図に示すように行なわれる。濃度検出
動作すなわちパターン検知モードがスタートされると、
まず、ステップ１においてパターン検知モードのタイミ
ングか否かが判断される。パターン検知動作はコピー枚
数の１０枚ごとに行なわれるため、コピー枚数がメイン
スイッチの投入から１０ｎ＋１枚であるか否かがチエツ
クされる。検知タイミングでない場合にシよ、ステップ
２において検知動作は行なわれないこととされ、元に戻
される。検知タイミングである場合には、以下のように
ステップ３以降においてパターン検知モードが２回実行
される。

まず第１回目のパターン検知モードでは、ステップ３に
おいて基準濃度パターン潜像が＋７５０Ｖの電位で感光
体上に形成される。そしてステップ４において第１パタ
ーン検知モードが開始される。この第１パターン検知モ
ードでは、ステップ５において、現像バイアス電圧を印
加する電源回路３３に付設された切替スイッチ３４が電
源３３ｂがわにセットされ、＋５００■の現像バイアス
が現像ローラー１７に印加される。したがってこの場合
には、２５０Ｖ　（＝７５０Ｖ−５００Ｖ）の現像ポテ
ンシャルが現像領域に形成されることとなる。そしてこ
の現像ポテンシャルの下で上記基準濃度パターン潜像が
現像され、パターンのトナー可視像が得られる。得られ
た第１パターントナー可視像に対しては、発光素子６か
ら出射された光が照射され、その反射光が受光素子７に
より受けられる。反射光の光量は、上記第１パターント
ナー可視像おけるトナー付着層に対応して変化され、こ
れにともなって受光素子７からの出力が変動される。受
光素子７からの出力信号Ｖ　ＳＰｌは、濃度検出回路２
６に印加され、ステップ６で示されるように上記濃度検
出回路２６で基準付着量を示す基準電圧０．５Ｖと比較
され、これにより上記第１パターントナー可視像の肚、
ナー付着量の大小が検出される。この検出結果を示す信
号は、スイッチ回路２７を介してトナー補給制御回路２
８に出力される。トナー付着量が基準付着量より低い場
合には、その低下分に対応した大きざのトナー補給信号
がトナー補給制御回路２８から上記現像装置５に付設さ
れたトナー補給装置３１に出力され、ステップ７で示す
ように、トナー補給装置３１のトナー補給ローラーによ
り上記トナー補給制御回路２８からの指示信号に応じた
量のトナーが現像タンク１４内に補給される。

つぎに、第２回目のパターン検知モードが実行される。

まずステップ８において基準濃度パターン潜像が＋７５
０■の電位で感光体上に形成される。ついで、ステップ
９において第２パターン検知モードが開始される。この
第２パターン検知モードでは、ステップ１０において、
現像バイアス電圧を印加する電源回路３３に付設された
切替スイッチ３４が電源３３ｃがわにセットされ、これ
により＋６００Ｖの現像バイアスが現像ローラー１゛７
に印加される。したがってこの場合には、１５０Ｖ　（
−７５０Ｖ−６００Ｖ）の現像ポテンシャルが現像領域
に形成されることとなる。そしてこの現像ポテンシャル
の下で上記基準濃度パターン潜像が現像され、パターン
のトナー可視像が得られる。得られた第２パターントナ
ー可視像に対しては、発光素子６から出射された光が照
射され、その反射光が受光素子７により受けられる。

反射光の光量は、上記第１パターントナー可視像おける
トナー付着量に対応して変化され、これにともなって受
光素子７からの出力が変動される。

受光素子７からの出力信号ＶＳＰ２は、濃度検出回路２
６に印加され、ステップ１１で示されるように上記濃度
検出回路２６で基準付着量を示す基準電圧１．３Ｖと比
較され、これによって上記第１パターントナー可視像の
トナー付着量の大小が検出される。この検出結果を示す
信号は、スイッチ回路２７を介して帯電制御回路２９に
出力される。

帯電制御回路２９からは、トナー付着量と基準付着量と
の大小に応じて帯電チャージャー２の高圧電源２ａに電
流制御用の信号が出力される。この゛指示信号によって
、上記第２パターントナー可視像のトナー付着量が基準
付着量より大きい場合には、ステップ１２において感光
体帯電電位■Ｓが３０Ｖ低下されるように帯電チャージ
ャー２の帯電電流が下げられる。この場合、グリッド電
圧が下げられるようにしてもよい。上記第２パターント
ナー可視像のトナー付着量が基準付着量より小さい場合
には、ステップ１３において感光体帯電電位ＶＳが３０
Ｖ上昇されるように帯電チャージャー２の帯電電流が上
げられるかあるいはグリッド電圧が上げられる。上記３
０Ｖは、画質に急激な影響を与えないで、かつ電位変動
の効果をもたらすように選定された値である。それによ
る影響および効果は、つぎのパターン検知モードでチエ
ツクされることとなり、したがって上記３０Ｖは厳密な
値である必要はない。

このような複数のパターン検知モードに基づく感光体帯
電電位の制御動作によれば、これらの各パターン検知モ
ードの結果から現像ポテンシャルに対するパターン可視
像のトナー付着量の特性関係を表わす現像γ特性が以下
のように求められる。

そしてこの求められた現像γ特性が目標現像γ特性にほ
ぼ一致するように作像条件としての感光体の帯電電位条
件が制御される。

第３図の右がわ線図には、現像ポテンシャル（横軸）に
対するパターン可視像のトナー付着量（縦軸）が表わさ
れているとともに、第３図の左がね線図には、パターン
可視像のトナー付着量（縦軸）対するセンサー出力（横
軸）が表わされている。第３図の右がわ線図中の実線■
は、本来維持されるべき予定の目標現像特性を示す現像
γ特性線である。この目標現像γ特性は、感光体の帯電
状態、現像ローラー速度、現像ギャップ、基準トナー濃
度などの各種作像条件が予定め値に設定されている状態
に基づいて決定されるものである。現在の現像γ特性が
、上記目標現像γ特性にほぼ一致されている場合には、
前記第１パターン検知モードにおける現像ポテンシャル
２５０Ｖ（７５０Ｖ−５００Ｖ）　に対シテ、パターン
可視像には０．４ｓ１１９／（Ｊｌのトナーが付着され
、そのときのセンサー出力は０．５Ｖとなり、このとき
の上記現像ポテンシャル２５０Ｖが基準とされる。

前記第２パターン検知モードにおける現像ポテンシャ）
Ｌｔ１５０Ｖ　（７５０Ｖ−６００Ｖ）　に対シテ、パ
ターン可視像には０．２５５ｍ！９／ｃｉのトナーが付
着され、そのときのセンサー出力は１．３Ｖとなる。こ
のような正常状態すなわち感光体の疲労や劣化がなくし
かも環境変動によっても感光体の帯電電位が変化される
ことがなく、現像ローラー速度、現像ギャップ、基準ト
ナー濃度などにもずれが生じておらず作像条件が予定通
りの設定である場合には、現像の進捗にともなってトナ
ー消費が行なわれるときに、第１パターン検知モードに
おいてセンサー出力が０．５Ｖに維持されるようにトナ
ー補給が実行され、これによって、正確な画像濃度制御
が行なわれることとなる。

しかしながら、感光体の疲労や劣化あるいは環境変動に
よって感光体の帯電電位が変化されたり、現像ローラー
速度、現像ギャップ、基準トナー濃度などにずれが生じ
て作像条件が予定通りの設定ではなくなった場合には、
上記現像γ特性も目標現像特性からずれてくる。例えば
感光体電位ＶＳが５０Ｖ上昇して８００Ｖになった場合
には、第３図の右がわ線図中の実線■のようにずれてし
まい、従来のパターン検知モードでは、実線■のライン
上でトナー補給が動作が過補正状態になる。

本実施例ではこのずれた現像γ特性■が第２のパターン
検知モードの検知結果に基づいて元の目標現像γ特性■
に戻される。すなわち目標現像γ特性■からずれた現像
γ特性■においては、前記第２パターン検知モードにお
ける現像ポテンシャ／１，２００Ｖ　（８００Ｖ−６０
０Ｖ）’１．：対して、センサー出力は本来の１．３Ｖ
から１．１ｖになされる。逆に、感光体電位ＶＳが５０
Ｖ下降して７００Ｖになった場合には、現像γ特性が第
３図の右がね線図中の実線■のようにずれてしまい、第
２パターン検知モードにおける現像ポテンシャル１００
Ｖ　（７００Ｖ−６００Ｖ）　に対しｒ、センサー出力
は本来の１．３Ｖから１．５ｖになされる。このように
第２パターン検知モードにおけるセンサー出力が本来の
出力Ｖ　ＳＦ３より小ごい場合には現在の現像γ特性が
目標現像特性より寝た状態にあり、また第２パターン検
知モードにおけるセンサー出力が本来の出力ＶＳＰ２よ
り匁さい場合には現在の現像γ特性が目標現像特性より
立った状態にある。したがって第２パターン検知モード
の結果から、現在制御されている現像γ特性が判定され
ることとなる。そして、上記実施例のように、得られた
現像γ特性に基づいて感光体帯電条件すなわち帯電チャ
ージャー２の帯電電流あるいはグリッド電圧などを調整
することによって、現像γ特性が目標現像γ特性に近付
けられていき、現像γ特性の変動に伴うトナー濃度の過
補正やトナー帯電量の変動あるいはこれに伴うトナー飛
散あるいは地肌汚れが防止されることとなる。このとき
の帯電電位の変更は、パターン現像時のみでもよいし、
パターン現像時および画像現像時の両方であってもよい
。後者の場合には、帯電電位の経時特性による画質の変
動も補正することができることとなる。また現像γ特性
を修正する作像条件としては、上記実施例における感光
体の帯電条件の外に、上述した他の作像条件をも同様に
採用することができる。

このように現像γ特性に基づいて制御動作を行なえば、
より正確な検知制御動作が可能となるとともに、作像条
件の変動があっても現像γ特性を見出すことができ、非
常に有用である。

なお、上述した現像γ特性は非直線性を示すが、第３図
中のＣあるいはＤで表わされる領域を除外してその他の
領域で実施すれば問題はない。また上記実施例では、感
光体の帯電電位を制御対象として３０Ｖづつ変化させて
いるが、現像バイアスを同様に３０Ｖづつ加減させるこ
ともできる。このときの現像バイアスの変更は、パター
ン現像時のみでもよいし、パターン現像時および画像現
像時の両方であってもよい。さらに、センサーのよごれ
を補正するためにセンサー出力をトナー付着ＭＯの出力
でノーマライズした値で制御するようにしてもよい。

このような制御方法は、２成分現像あるいは１成分現像
にかかわらず適用することができるものである。

（効　　果） 以上述べたように、本発明による画像濃度制御方法は、
互いに異なる現像ポテンシャルの下で基準濃度パターン
潜像の現像を行なう複数のパターン検知モードを備え、
これらの各パターン検知モードの結果から上記現像ポテ
ンシャルに対するパターン可視像のトナー付着量の特性
関係を表わす現像γ特性を求め、この求められた現像γ
特性が目標現像γ特性にほぼ一致するように作像条件を
を実行することができ、作像条件を安定的に制御するこ
とができる。また特別な電極板などを設置する必要もな
いため、装置構成を簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像制御手順を示し
たフロー図、第２図はその制御手順を実施するための装
置例を示した概略図、第３図は現像γ特性およびそれに
対応するトナー付着層を表わした線図である。 １・・・感光体ドラム、２・・・帯電チャージャー、２
ａ・・・高圧電源回路、５・・・現像装置、６・・・発
光素子、７・・・受光素子、３３・・・現像バイアス電
源回路、３４・・・切替スイッチ。 （外　１　名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光体上に所定電位を有するように形成された基準濃度
   パターン潜像を、現像領域に印加される現像バイアスに
   よって形成される所定の現像ポテンシャルの下で現像し
   てパターン可視像を得、該パターン可視像のトナー付着
   量を検知して基準値と比較するパターン検知モードを備
   えてなり、そのパターン検知モードの結果に基づいて各
   種作像条件を設定するように画像状態を制御してなる画
   像形成装置の画像制御方法において、互いに異なる現像
   ポテンシャルの下で基準濃度パターン潜像の現像を行な
   う複数のパターン検知モードを備え、これらの各パター
   ン検知モードの結果から現像ポテンシャルに対するパタ
   ーン可視像のトナー付着量の特性関係を表わす現像γ特
   性を求め、この求められた現像γ特性が目標現像γ特性
   にほぼ一致するように作像条件を制御してなることを特
   徴とする画像形成装置の画像制御方法。