JPH01306874A - 電子写真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】 産業上の利用分野 本発明は、感光体等といった像担持体上に静電潜像を形
成し、この静電潜像をトナーによって可視化する電子写
真装置に用いられる画像制御方法に関する。特に、像担
持体上に形成された可視像に光を当て、その時の反射光
を光検知素子で検知し、該光検知素子からの出力に基づ
いて像担持体上の可視像形成のための処理を制御する画
像制御方法に関する。

従来技術 上記の画像制御方法ておいて、光検知素子からの出力を
比較器に入力（−１該比較器において、予め決められて
いる基準値に比べて上記の出力がより大きいか、あるい
はより小さいかを比較、すなわち１．０判定を行ない、
これにより可視像の濃度、すなわちトナー付着量の多少
を推定し、この推定結果に応じて感光体上の可視像形成
のための処理、例えば感光体を帯電させる処理、感光体
上の静電潜（象にトナーを付着させる処理等を制御する
方法が知られている。

ところが、感光体上のトナー付着量と光検知素子からの
出力との間の関係には一般的に直線性がない。よって、
上記の従来方法のように、単に光検知素子の出力と基準
値との差からトナー付着量の多少を判断するのでは、ト
ナー付着量がどれくらい増減しているのかを定量的に求
め彊かった。

本発明は、感光体等といった像担持体上のトナー付着量
を正確に検知することにより、感光体上に希望通りの可
視像を形成できるようにすることを課題とする。

上記の課題を達成するための手段は次の通りである。

像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー
によって可視像化する電子写真装置において用いられる
画像制御方法であって、像担持体上に形成された可視像
に光を当て、その時の反射光を光検知素子で検知し、該
光検知素子からの出力に基づいて像担持体上の可視像形
成のための処理を制御する画像側副方法において、上記
光検知素子からの出力を対数変換１２、この対数変換値
に基づいて制御を行なうことを特徴とする画像制御方法
である。

像担持体、例えば感光体に付着した単位面積当りのトナ
ーの付着量を光検知素子を用いて検知するシステムにお
いて、トナー付着量とそれに対応する光検知素子の出力
との関係は第６図に示す通りとなり、直線性がない。と
ころが、光検知素子の出力の対数をとり、これをトナー
付着量と比べると第９図に示す通り直線性の関係を示す
ことがわかった。両図においては、光検知素子としてフ
ォトトランジスタ、フォトダイオード等が使われていて
、これらの出力電流を電圧変換した値を縦軸にとってい
る。

このような現象は次のように解析できると思われる。

発光素子からの照射光を工。とじ、受光素子（光検知素
子）への入射光を八とする。工、はトナーからの反射光
工ＲＴとトナー間のすき間を通って来る感光体からの反
射光工ＲＰの和になる。

・・・・・・・・・・・・・・・　■ 工Ｒ＝工Ｒ↑十工ＲＰ 又、■　　、工　はそれぞれ次式で表わされることＲＴ
　　　　　　ＲＰ がわかった。

工、、＝工。ＲＴ（１−ｅ　”）　・・・・−・−・・
−・ＯＩ　ｕｐ　”　ＩｏＲｐ　ｅ−αβｘ　　　、、
、、、、、、、■ＲＰ：感光体反射率 ＲＴ：トナー反射率 、α：トナーの形状等による定数 β：感光体に対する照射光及び受光素 子の角度等による定数 Ｘ：単位面積当りのトナー付着量 （Ｍａｓｓ　／　Ａｒｅａ　） 黒トナーや磁性体を含むカラートナーはＲＴキ０である
から エ　キエＲｅ−“β１　・・・・・・・・・・・・　■
ＲＯＰ となる。

■式の両辺の対数をとると、 ｌｏｇ　Ｉ　Ｒ”　１ｏｇＩ　ｏ　Ｒｐ　−αβｘ　ｌ
ｏｇ　ｅ−００式は、受光素子への入射光の対数がトナ
ー付着量Ｘに比例することを意味している。

良く設計されたフォトトランジスタ、フォトダイオード
（好ましくはフォトダイオード）を用いたフォトセンサ
は、入射光に比例した出力電流が得られるため、これを
電圧変換した後に対数変換′を行なえば、トナー付着量
に対して直線的に変化する制御信号が得られる。

作　　用 光検知素子、例えばフォトダイオードの出力を対数値に
変換しているので、該出力値と制御対象（感光体上のト
ナー付着量等）との間の関係が直線的になる。よって、
画像制御を簡単且つ正確に行なうことが出来ろ。

実施例 第１図は本発明方法を実施するための電子写真装置、特
に電子写真複写機の概略側面図である。

図において、像担持体である感光体ドラム１の周辺には
、その反時計回りの回転方向に沿って、帯電チャージャ
２、露光光学系６、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及び光検知素子７、
転写チャージャ８、定着装置９、除電チャージャ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。

感光体ドラム１の表面が、まず帯電チャージャ２によっ
て所定極性に一様に帯電される。次いで、そこに露光光
学系６を通して、複写すべき原稿の光像が照射され、感
光体ドラム１上の帯電電荷が選択的に消去されて、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からトナーを供給されて現像される。

現像装置５は、トナーと磁性キャリアとから成る二成分
系現像剤１６を収容する容器１４を有していて、羽根車
１５による攪拌及び汲上ローラ１６による汲上げの過程
で、トナーがキャリアとの１−擦により静電潜像とは逆
極性に帯電される。両者が汲上ローラ１６から現像ロー
ラ１７に移し取られた後、感光体ドラム１に近接する位
置で、トナーのみが静電潜像に吸着されて現像が行なわ
れる。

現像後の現像ローラ１７上の現像剤は、スクレーバ１８
によって現像ローラ１７から掻き取られる。

現像によって得られた可視像であるトナー像は、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２０、搬送ローラ２１．２２によって送られて来た
転写紙２３に重ねられ、転写チャージャ８によるトナー
の帯電極性とは逆極性の帯電を受けることにより、転写
紙２３に転写される。

転写後、感光体表面から分離された転写紙２６は、定着
装置９に入って転写トナー像の定着を受け、トレイ２４
に排出される。一方、転写後の感光体は、除電チャージ
ャ１０及び除電ランプ１１によって残留電荷の除去を受
け、クリーニング装置１２によって残留トナーの除去を
受ける。

以上のように、電子写真複写機においては、予め均一に
帯電された感光体表面に複写すべき原稿の光像を照射し
て静電潜像を作り、これをトナーによって現像し、こう
して得られた現像画像を転写紙に転写して複写物を得る
ようになっている。

現像画像の濃度（現像特性）は、主に現像剤中のトナー
の濃度に左右されるので、該トナー濃度を常に一定に維
持しておけば、現像画像の濃度をある程度均一に保持す
ることができる。しがしながら実際のところは、単にト
ナー濃度を一定に維持するだけでは、常に所望する現像
画像の濃度を正確に得ることができない。これは、感光
体の帯電特性のように、トナー濃度以外にも現像特性に
影響を与える要因があるからである。

従来より、現像特性の良否を判断する要因として現で象
γ（ガンマ）と呼ばれる要因があることが知られている
。一般に、現像ポテンシャル（感光体帯電電位Ｖｓから
現像ローラへ印加される現像バイアス電圧ｖＢを引いた
値）とその現像ポテンシャルに対応する感光体上のトナ
ー付着量との関係をグラフに表わすと第２図に示すよう
に直線ｒ、ｎ。

■等のようになる。これらの直線の傾き、すなわち現像
ポテンシャルに対するトナー付着量の傾きが現像γと呼
ばれるものである。

本発明者は、単にトナー濃度を一定に維持するだけとい
うのではなく、上記の現像γを一定に維持するようにす
れば現像特性を所望の状態に維持できるということを知
見している。又、現像γが現像剤中のトナー濃度及び帯
電チャージャのチャージワイヤを流れる帯電電流を制御
することにより調整されることをも知見した。本実施例
には、現像γを一定に維持することにより現像特性を一
定に維持するという作用を成す画像濃度制御手段が設け
られている。以下、その詳細について説明する。

本実施例において画像濃度制御を行なうにあたっては、
第３図に示すように、トナー付着量を検知するために第
１検知モード及び第２検知モードの２つのモードが実行
される。第１検知モードは、現像装置５におけるトナー
補給量の制御のために用いられ、第２検知モードは帯電
チャージャ２を流れる電流の制御のために用いられる。

これらの２種類の制御を組合せることにより、現像γを
一定に維持するのである。

まず、第１図においてタイミング発生回路２５によって
濃度検出回路２６をオンにする。第１図には図示してい
ないが、原稿を載置するための原稿台ガラスの画像形成
領域外の適所に基準反射プレートが設けられている。露
光光学系乙による感光体ドラム１上への厚稿画像の光像
の照射に先立って、上記の基準反射プレートの光像が露
光光学系乙によって感光体ドラム１の画１象形成領域外
に照射されて対応する静電潜像が該部に形成され、そし
てこの静電潜像が現像装置５によってトナーで現像（可
視像化）される。現像条件を一定にしておくため、この
時の感光体電位（Ｖｓ）及び現像バイアス電位（ＶＢ　
）は一定に設定される。例えば、ＶＳ＝７５０Ｖ、　Ｖ
Ｂ＝５００Ｖ　（端子２９．ｂｌ）に設定される。

こうして感光体ドラム１上に形成されたトナー付着領域
に対して発光ダイオード等といった発光素子６から光が
照射され、その時の反射光がフォトダイオード等といっ
た光検知素子７によって受光される。光検知素子７から
は、トナー付着量に応じた電気信号が出力される。この
電気信号は濃度検出回路２６へ送られ、該回路内におい
て第４図に示すように対数変換器５０によって対数値に
ｉｌｌれ、フンパレータ５１によって第１基準値と比較
された後、制御信号としてトナー補給制御回路２７へ送
られる。

第２図において、右象限の直線工が狙いとする現像γに
対応する直線を示している。これは経験的に決めること
ができる。又、左象限は感光体上のトナー付着量と光検
知素子出力との関係を示している。上述の通り、第１検
知モードにおいてはＶｓ＝７ｓＯＶ、ＶＢ＝５００ＶＫ
設定ｔ、テアルノーＣ−現保ポテンシャル（Ｖｓ−ＶＢ
）は２５０ＶのＡ点にある。

よって、現像γが理想状態に設定されていると仮定すれ
ば、トナー付着量は０．４■／ｃｍ　２になるはずであ
り、又光検知素子出力は０．５　Ｖ　（ａ点）となるは
ずである。上記の第１基準値は、上記のａ点の出力値０
．５の対数値であるｌｏｇ　０．５　＝　−０，３０に
設定される。

光検知素子出力の対数変換値が第１基準値より大きい場
合には、トナー補給制御回路２７によって現像装＠５に
付属しているトナー補給装置２８内のトナーを一定量だ
け現像容器１４内に補給し、現像剤１３のトナー濃度を
高める。これにより、感光体上へのトナー付着量が、所
望値である０、４■／−２となるように調節される。こ
の場合、光検知素子出力は対数変換された後に第１基準
値（−０，５０）と比較されている。第８図及び第９図
に示した通り、光検知素子出力を対数変換すると、感光
体上のトナー付着量との関係が直線的になる。よって、
光検知素子出力に応じてトナー補給をするにあたっての
トナー補給量を一定に設定しておくだけで常に正確なト
ナー濃度を維持することができる。

第１検知モードを用いたトナー補給プロセスが終わると
、第６図に示すように第２検知モードが実行される。第
１検知モードが行なわれることにより、適正なトナー補
給が行なわれるのであるが、これだけでは理想とする現
像γが求められたことにはならない。例えば、感光体の
経時劣化により感光体の帯電特性が劣化した場合には、
現像剤のトナー濃度制御のみによっては理想の現像γが
求められない。第２検知モードは、第１検知モードに基
づいたレナー濃度制御に加えて、帯電チャージャ２のチ
ャージワイヤを流れる帯電電流を制御することにより、
理想とする現像γを求めるために実行されるものである
。

第２検知モードを行なうにあたって現像バイアス電圧が
第１検知モードの場合と異なった値、例えば２９ｂ２、
＋６００Ｖに設定される。この条件下において、第１検
知モードの場合と同様にして、原稿台ガラス上の基準反
射プレートに対応した静電潜像にトナーが付着し、この
トナーの付着量が光検知素子７によって読取られ、その
出力ＶＳＰ２が濃度検出回路２６に送られて、該回路に
おいて対数変換され更に第２基準値と比較された後、制
御信号として帯電制御回路６０へ送られる。

第２検知モードにおいては、現像バイアス電圧がＶＢ”
＋６００Ｖに変更されていて、現像ポテンシャルが第２
図のＢ点（１５０Ｖ）へ移行しているので、仮に現像γ
が理想状態に設定されていると仮定すれば、光検知素子
出力は約１．３　Ｖ　（ｂ点）となるはずである。よっ
て、上記の第２基準値は、このｂ点の出力値１．６の対
数値であるｌｏｇ　ｔ　３　＝０．１１に設定される。

かくして濃度検出回路２６によって光検知素子出力の対
数値と第２基阜値との間のズレ量が検出される訳である
が、このズレ量検出にあたって光検知素子出力の対数値
をとっている。実験によれば、感光体の帯電電位が所定
設定値からズレ（△Ｖｓ）を生ずる場合、光検知素子出
力の対数値の基準値からのズレ量（△ｌｏｇ　Ｖ　５ｐ
２）を計測してみると、両者の間には第５図に示すよう
な直線的関係があることがわかる。従って、本実施例に
おいて第２検知モードで、光検知素子出力の対数値と第
２基準値との差をとってみれば、感光体劣化等による感
光体ドラム１の帯電電位のズレ量を予測することができ
る。

帯電制御回路３０は、上記の感光体帯電電位の予測ズレ
量に基づいて帯電チャージャ２のチャージワイヤを流れ
る電流（帯電電流）を制御する。

これにより、感光体ドラム１の帯電電位を常に一定に維
持することができる。

より具体的に説明すれば、第６図に図式的に示すように
帯電電流を工Ｔ％帯電感光体電流をよりｒ　％そして感
光体電位をＶＳとすれば、これらの間には第７図に示す
ような関係がある。感光体ドラム１０線速は２４５　ｍ
ｍ／ｓｅｃであり、帯電チャージャ２によるチャージ幅
は３ＱＱｍｍとした。第７図の関係から、帯電制御回路
６０によって、工Ｔ＝４７５＋４５０　（ｌｏｇ　ＶＳ
Ｐ２　０．１１　）の関係にあるＩＴを常に帯電電流と
して流すようにすれば、感光体電位ｖｓを常に所望の値
に維持することができる。

以上のように本実施例によれば、第１検知モードに基づ
いて現像剤中のトナー濃度を所望の値にＸｔｔ持し、そ
の上で第２検知モードに基づいて感光体ドラム１の帯電
電位を均一に維持している。従って、第２図に示した現
像γが常に所望する値に維持され、よって現像装置５（
第１図）による現像特性を常に均一に維持して、濃度一
定の良好な現像画像を得ることができる。

又、特に、感光体ドラム１上のトナー付着量を検出する
に当たって、光検知素子７の出力を対数値に変換してか
ら制御を行なうようにしているので、制御の対象（感光
体へのトナー付着量、感光体の帯電電位等）との間の関
係において直線性が担保され、よって正確な制御が可能
となる。

尚、上記実施例では、第１検知モード及び第２力 検知モードの双方において、光検知素子しく対数値に変
換しているが、いずれか一方についてのみ対数変換を施
こすこともできる。又、第１検知モードあるいは第２検
知モードのいずれか一方のみを備えている電子写真複写
機において、光検知素子出力を対数変換することもでき
る。

又、第１基準値（第２図ａ点）及び第２基準値（第２図
す点）は、現像特性が非直線性を示すＣのような領域及
び光検知素子出力が不安定となるＤのような領域を除け
ば任意に選ぶことができる。

効　　果 請求項１の発明によれば、光検知素子の出力と現像特性
を制御するにあたっての制御の対象となるもの（感光体
上のトナー付着量、感光体の帯電電位等）との間の関係
が直線性を有するようになり、その結果、現像特性の制
御を確実に行なうことができる。

請求項２の発明によれば、現像γを一定に保持すること
により、常に均一な現像特性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施する電子写真装置の一
例の概略図、第２図は現像に関する特性を示すグラフ、
第６図は第１図の実施例における制御の要部を示すフロ
ーチャート、第４図は第１図における制御装置の要部の
ブロック図、第５図は感光体の帯電特性を示すグラフ、
第６図は第１図の実施例における感光体の帯電系に関す
る概略図、第７図は該帯電系における各要素間の関係を
示すグラフ、第８図及び第９図はトナー付着量と光検知
素子出力との関係を表すグラフである。 Ｊ・・・感光体（像担持体）　　７・・・光検知素子（
外１名） 第５図 （）Ｉ −０，０５００，０５ Δｆｆｌｏｇ　ＶＳ＋）２　＝１ｏｑ　５１）２−０旧
ア芹Ｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を
   トナーによつて可視像化する電子写真装置において用い
   られる画像制御方法であつて、像担持体上に形成された
   可視像に光を当て、その時の反射光を光検知素子で検知
   し、該光検知素子からの出力に基づいて像担持体上の可
   視像形成のための処理を制御する画像制御方法において
   、上記光検知素子からの出力を対数変換し、この対数変
   換値に基づいて制御を行なうことを特徴とする画像制御
   方法。
2. （２）異なる現像ポテンシャルに対応して像担持体上に
   それぞれ可視像を形成し、これらの各可視像に対応する
   光検知素子の出力の少なくとも一方を対数変換すること
   を特徴とする請求項１記載の画像制御方法。