JPH02280176A - 複写機の現像制御方法 - 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、二成分現像剤を用いる電子写真複写機に係り
、特にこの種の複写機における複写画像の濃度を制御す
る現像制御方法に関する。

〔従来の技術〕

トナーとキャリヤの混合からなる現像剤（二成分現像剤
）を用いる複写機は、光学的濃度センサ。

または現像剤透磁率センサの何れかを用い、該センサの
出力で画像濃度を制御しているのが一般的であるが、特
開昭５７−１３６６６７号公報に記載のように、感光体
上に形成したパターンの濃度を光学的に検出する光学的
画像濃度検知手段（光学的濃度センサ：Ｐセンサ）と現
像剤透磁率特性の変化を検知する検知手段（現像剤透磁
率センサ：ＴＳセンサ）とを備えて、Ｐセンサで画像濃
度を検知し、この検知値によりＴＳセンサの制御レベル
を変えることにより画像濃度を制御するようにしたもの
もある。

また、特開昭５７−１９５２５６号公報に記載のように
、光学的画像濃度検知手段の現像トナーの補給信号を、
感光体地肌濃度と画像濃度との比により制御することで
複写画像濃度を制御することも行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

二成分現像剤を用いる複写機における画像濃度を所定値
に制御する方法は、下記の三方法に大別できる。

その１は、現像剤のトナー濃度が一定となるように制御
する方法で、一般には現像剤の濃度により透磁率が変化
することを利用し、現像剤トナー濃度を一定とするもの
であるが、現像剤の特性を画像濃度（複写濃度）との関
連でみると、現像剤の帯電！　（０７Ｍ　：μｃ／ｇ）
に大きく依存して経時的ランニング変化、環境変化によ
り、この０７Ｍが変動し、現像剤濃度を一定に制御して
も画像濃度が変化してしまうという欠点がある。

これに対して、その２は、電子写真感光体上にある一定
のパターンを形成しく感光体上にトナーによるパターン
の顕像を形成し）、そのトナーの付着量を光学的手段で
検知し、経時変化、環境変化に対しても補償できるよう
に、該パターン濃度を一定に維持するようトナー補給信
号を発生し、このトナー補給信号で画像濃度を制御する
ものであるが、現像剤は上記したように経時変化、環境
変化するものであるから、この方法では画像濃度は安定
するものの、現像剤濃度が高濃度域になるとトナー飛散
による複写機内外の汚染２画像の地肌汚れが発生し、ま
た、低濃度域においては現像剤中のキャリヤ付着等の発
生がおこるという問題がある。

本発明の目的は、光学的検知手段による画像濃度とトナ
ーの透磁率検知手段とを併用して常に一定の画像濃度を
得ることのできる複写機の現像制御方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、光学濃度検知センサと現像剤透磁率検知セ
ンサとを併用して現像された複写画像の濃度を制御する
ものにおいて、トナーニアエンドあるいはトナーエンド
（以下、トナーエンドと言う）の表示出力を検知する検
知手段を備え、高濃度現像剤濃度制御域と低濃度現像剤
濃度制御領域とで上記検知手段の出力を変化させること
によって達成される。

〔作用〕

トナーの透磁率の検知で現像剤濃度を知り、この現像剤
濃度の値に応じてトナーエンドの信号発生方法を変える
ことにより、トナーの経時変化。

環境変化を補償し、常に一定の画像濃度を維持してトナ
ーエンド、トナーリニアエンドの正常な信号を発生させ
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明を参照して説
明する。

まず、第７図、第８図により本発明を適用する複写機の
構成を説明する。

第７図は複写機の要部を説明する構成図であって、１は
感光体ドラム、２は帯電器、４は現像器、５は転写チャ
ージャ、６は転写紙を感光体ドラム１から剥離させるた
めのＡＣコロナ除電器、７は転写後のトナーを感光体ド
ラム１から除去するクリーニングブレード、８は感光体
ドラム１の地肌濃度を光学的に読み込んで電気信号に変
換する反射型フォトセンサ（パターンセンサ：Ｐセンサ
）、９はトナータンク８０からトナーを補給するトナー
補給口、ｌＯは補給されたトナーと現像剤を攪拌移送す
る攪拌部、１２は原稿を載置するコンタクトガラス、１
３はセルフォックレンズアレイ、１４はクリーニング装
置を構成するポリウレタンブレード、１５はクリーニン
グで除去されたトナーを機外排トナー容器に送るスパイ
ラル、１６は露光光源（螢光灯）、１７は帯電器２の放
電ワイヤーに接続した高圧電源、２０は現像ローラ１９
に接続した高圧電源、２１は転写紙送りローラ、２２は
コピーした転写紙を機外に排出するベルト、２３は転写
効率を上げるための光除電器、２４は現像剤の透磁率を
検知する検知器（ＴＳセンサ）である。

第８図は感光体ドラム上に形成される原稿像と基準濃度
検知用のパターンの説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はその展開図である。

同図において、１は感光体ドラム、１００は基準パター
ン（パターン）　、２００は原稿像である。

感光体ドラム１は帯電器２で帯電され、コンタクトガラ
ス１２上の原稿の光像がセルフォックレンズアレイ１３
を介して露光が行われる。帯電器２に印加される高電圧
はバリスタ等からなる定電圧回路２５により一定電圧と
なるように制御される。

上記露光時、コンタクトガラス１２の原稿領域外に設置
された基準パターンも同時に露光される。

この基準パターンの形成は露光光路をシャッタ等の遮断
手段で部分的にオン・オフすることで行なうこともでき
る。露光された静電潜像は現像ローラ１９で現像されて
顕像化される。

パターン１００は第８図に示したように、原稿領域２０
０外に約２０鶴四方の大きさで形成されている。

パターンセンサ８はＬＥＤ等の発光素子とフォトトラン
ジスタ等の受光素子からなり、パターン１００がパター
ンセンサ８を通過する約２０＋ｍ前から動作を開始する
（ＬＥＤを点灯する）。これにより、感光体ドラム１の
地肌部（トナーが付着していない部分）とパターン作像
部との各反射光がパターンセンサ８のフォトトランジス
タに受光され、上記地肌部とパターン部のそれぞれの濃
度に対応する電圧値が検出されることになる。

一方、トナータンク８０のトナー補給路にはトナーの透
磁率を検知する現像剤透磁率検知器２４が設置されてお
り、補給されるトナー現像剤の透磁率を検知している。

以下、まず光学的濃度検知手段（パターンセンサ）によ
る濃度制御方法を説明する。

第１図はパターンセンサの出力電圧の説明図であって、
図中、ＶＳＧは感光体ドラムの地肌電圧、ｖｓｐはパタ
ーン電圧を示している。

これらの電圧Ｖ３Ｇ＋　　ｖｓｒをそれぞれ区別して制
御用データとして読み込むには、次のような方法が取ら
れる。

パターンセンサ８のＬＥＤがオンした瞬間から一定間隔
でパターンセンサ８の出力電圧を連続してＬＥＤがオフ
するまで読み込み、読み込んだ電圧値がある一定値（Ｖ
ＣＨ）よりも下になったとき、これをＶ、Ｇから■８．
への変化点と認識し、変化する前のデータ数個を平均化
してＶＳＣ電圧とし、変化点後のデータ数個を平均化し
てｖｓｐ電圧とする方法である。

現像器４へのトナー補給は、ＶＳａとＶ３Ｆのデータに
よって行われる。たとえば、■、。電圧の１５％よりも
ｖｓｐの電圧の方が高ければ作像したパターンの濃度は
薄いと判断して現像器４にトナーを補給する。逆に低け
ればパターンの濃度は濃いと判断し、トナーの補給を禁
止する。

第２図は感光体ドラム上のトナー付着量とパターンセン
サの出力電圧の関係の説明図であって、横軸にトナー付
着！（■／　Ｃ＋４　）を、縦軸にパターンの出力電圧
を取っている。

同図に示したように、トナー付着量が多いとパターンセ
ンサの出力電圧は低くなる。感光体ドラム上のトナー画
像パターンはトナー付着量ｖｓ。

出力電圧の関係から、傾きＳ／Ｎ比が大なる領域とし、
制御域をトナー付着０．４■／　ｃｔｌとし、Ｖｓｐｌ
ｖｓａ比を１２．５％として制御する。

実際のコピー上においては、このトナー付着量ではＩＤ
（画像濃度）が約０．８〜１．０程度となるため、画像
作成条件では帯電電位を高くさせ、センサパターンと実
コピーの潜像電位を切換えている（パターン部：５００
Ｖ、画像部：ｓｓｏ　Ｖ−０，７〜０．８　＊／ｃＩＡ
、　　Ｉ　ｄ　：　１．３〜１．３５レベル）。

補給トナーホッパーのトナー補給検知（トナーエンド、
トナーニアエンド検知）は、Ｖ３Ｐ／ＶＳＧ比が２２．
５％以上連続して５回以上出力した場合、にトナーエン
ド、トナーニアエンド信号を出力するようにした。この
時のコピー画像濃度は０．９〜１．０　レベルとなる。

次にトナーの透磁率検知手段（ＴＳセンサ）による現像
剤濃度制御方法について説明する。

第３図は現像剤濃度とＴＳセンサの出力電圧の関係の説
明図である。

ＴＳセンサは上記したパターンセンサによる現像剤濃度
の変化、特に高濃度現像剤でのコピー地肌汚れ、トナー
飛散を防止すべく、リミッタ−としての機能を有してい
る。

以下の動作例では、５．０ｗｔ％を最大値とし、そこで
現像剤濃度を制御する。

動作例１ 第４図はコピー枚数と現像剤濃度の関係の説明図であっ
て、前記した構成のパターンセンサ（Ｐセンサ）、ＴＳ
センサを備えた複写機において原稿チャートを面積比で
７％とし間歇コピーラン通紙を行った時の画像濃度を示
したものである。

また、第５図は現像剤濃度とトナー帯電量の関係の説明
図である。

複写機のトナーホッパーカートリッジ（第７図のトナー
タンク８０）の容量は６００グラムであり、このカート
リッジ１木でＡｌサイズの転写紙でのコピーを１５００
枚〜１６００枚得ることができる。そして、この枚数に
達した時点でトナーエンド信号が発生するはずである。

しかし、第４図において、１１００枚コピー時にトナー
エンド信号が発生した。この状態ではカートリッジには
まだトナーが残っており、上記トナーエンド信号は誤検
知である。

第６図はコピー画像のγ特性と現像剤の帯電量（ｗｔ％
、μｃ／ｇ）の特性図であって、横軸に現像ポテンシア
ル（ＶＤ　　Ｖｌ）を、縦軸にトナー付着量を取いる。

なお、ＶＤは帯電電圧、■、は現像バイアスである。

Ｐセンサによるトナー付着量の不足を検知する制御部の
動作は正常であり、コピーの高ＩＤ部は初期濃度と同程
度あるが、中間調部の濃度が変化し、現像剤の帯電量が
上昇して、結果として現像剤の濃度が上がる。この状態
でもＰセンサ検知制御部はトナー付着量不足としてトナ
ーエンド信号を発生してしまうのである。

動作例２ 動作例１と同様の構成でトナー補給量を３倍にし、間歇
コピーラン通紙を実施したところ、上記のようなトナー
エンド信号は発生しなかった。

コピーランが進行し、１５６０枚時点でトナーエンド信
号が発生した。そこで、トナーカートリッジをチエツク
したところ、残りトナーがないことが確認された。しか
しながら、コピー枚数が８００枚時点から地肌コピーの
非画像部に汚れが発生し、実用に耐えるも、品質の悪い
コピー画像となった。

動作例３ 動作例１と同様の構成で、間歇コピーにおいて現像装置
をコピー間も作動させ、その間もトナー補給を行った。

結果は、画像品質は良好で、トナーエンド信号の誤発生
はなかった。　現像剤濃度の推移は上記と同様である。

上記した動作例１．２．３をまとめると、■画像濃度を
Ｐセンサで制御した場合、現像剤の帯電量変化から現像
剤濃度が上昇する。■現像剤のトナーエンド検知（Ｖ３
Ｐ／Ｖｓｃ）方式では高濃度現像剤領域において現像能
力の低下から、トナーエンド誤検知し易い。■この状態
において、実コピー上のベタ画像濃度は充分である（現
像Ｔ特性Ｐセンサ制御部の濃度の低下）。■トナー補給
量を多くすると、高濃度現像領域でコピー上に地肌汚れ
が発生し易く、現像剤撹拌と合わせ、トナー補給に限界
がある。

動作例４ 前記動作例３と同様の条件で、動作例１でトナーエンド
誤検知したコピー枚数および現像剤）・震度下で被写体
画像面積を４０％としてコピーランニングを実行したと
ころ、通紙枚数３０〜４０枚誤トナーエンド信号が発生
した（トナー残り有り、誤検知）。

上記動作例４は通常原稿１文書３図面等では、被写体原
稿画像面積で２〜１０％程度であり、通常はほとんどな
いケースである。

本発明においても、動作例３における条件では誤検知の
発生はな〈発明の目的は達成されるが、原稿画像面積比
を制約することは、その頻度が少ないにしても難しく、
トナーエンドの誤検知発生を抑える必要がある。

上記した動作例を踏まえ、以下本発明の一実施例を説明
する。

前記動作例３における条件下で、被写体画像面積１０％
と２０％の二つの原稿とし、２：ｌのコピー通紙ランニ
ングを実行し、トナーエンドの誤検出の有無を調べたと
ころ、トナーエンドの誤堅出はなく、またコピー画像に
も問題はなかった。

このとき、前記動作例でのトナーエンド信号はＶＳＰ／
ＶＳＧ比率が２２．５％以上５回連続出力の場合とした
が、本実施例では動作例１〜４の結果を基に、ＶＳＰ／
Ｖ３Ｇ比率を２２．５％以上１０回連続出力とした。す
なわち、コピーのベタ画像濃度自体は問題はなく、Ｐセ
ンサ制御部でトナー付着量の検知回数を１０回にしたこ
とにより、その間にトナーが適当に補給され、トナーエ
ンドの誤検知は防止される。

上記実施例において、Ｖ　ｓｐ／　Ｖ　ｓ。比率２２゜
５％以上の検知信号の発生回数を１０回としたが、この
回数自体は現像剤の経時変化、環境変化の特性と現像装
置の特性（トナー補給、攪拌能力）。

その時の検知部トナー付着量とコピー画像品質との関係
で適宜法められるものであり、１０回に限るものではな
い。

初期現像特性と経時変化による現像剤濃度上昇状態の特
性は異なるため、経時品質が初期と同じであるなら上記
の事項は意味がなく、感光体ドラム上のトナー付着量と
コピー画像品質の関連からＰセンサ制御レベルを決め、
トナーエンド検知も初期設定のままで誤検知はないもの
となる（ＶＳＰ／Ｖｓｃ比率を２２．５％以上５回連続
出力時にトナーエンド信号を出力するような構成にすれ
ばよい）。

本実施例において、ＴＳセンサとＰセンサを併用してい
るのは、現像剤特性の経時変化や環境変化等の特性変動
から現像剤濃度が上昇したときのトナー飛散、コピー地
肌汚れ等の発生を防止するなめにＴＳセンサを現像剤濃
度上限規制（リミッタ−）として機能させるものである
。

このように、ＴＳセンサを常時検知状態（現像剤濃度検
知）としておき、この現像剤濃度検知信号に対してＰセ
ンサ制御下のトナーエンド検知方法を変えてトナーエン
ドの誤検知を防止あるは誤検知頻度の発生確率を低減さ
せることが可能となり、現像剤特性の変化が大きいもの
（帯電量が経時、環境の変化で大なる現像剤・・・・Ｐ
センサ制御下で現像剤濃度変動が大）についてとくに励
果が大きい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、現像剤特性と現
像装置の組み合わせにおいて初めから経時変化、環境変
化による変動を把握しているため、ＴＳセンサで現像剤
濃度を知り、その現像剤濃度検知にトナーエンド信号を
発生させる方法を変えているので、誤検知を防止できる
。Ｐセンサ制御域の現像トナー付着量の変化により現像
剤濃度は上昇するものであることから、その状態におい
てトナーエンド信号を発生しなくともコピー画像に品質
は充分に良好である。その状態で連続してコピーをとれ
ば現像剤濃度は低下し、コピー濃度も低下するが、ＴＳ
センサで常時監視しているから、その値を予め決めてお
けばトナーエンド信号を正常にコントロール可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はパターンセンサの出力電圧の説明図、第２図は
感光体ドラム上のトナー付着量とパターンセンサの出力
電圧の関係の説明図、第３図は現像剤濃度とＴＳセンサ
の出力電圧の関係の説明図、第４図はコピー枚数と現像
剤濃度の関係の説明図、第５図は現像剤濃度とトナー帯
電量の関係の説明図、第６図はコピー画像のＴ特性と現
像剤の帯電量の特性図、第７図は複写機の要部を説明す
る構成図、第８図は感光体ドラム上に形成される原稿像
と基準濃度検知用のパターンの説明図である。 ｌ・・・・感光体ドラム、２・・・・帯電器、４・・・
・現像器、５・・・・転写チャージャ、６・・・・ＡＣ
コロナ除電器、７・・・・クリーニングブレード、８・
・・・反射型フオトセンサ（パターンセンサ：Ｐセンサ
）、９・・・・トナー補給口、１０・・・・攪拌部、１
２・・・・コンタクトガラス、Ｉ３・・・・セルフォッ
クレンズアレイ、１４・・・・ポリウレタンブレード、
１５・・・・スパイラル、１６・・・・露光光源（螢光
灯）、１７・・・・高圧電源、２０・・・・現像ローラ
１９に接続した高圧電源、２１・・・・転写紙送りロー
ラ、２２・・・・転写紙排出ベルト、２３・・・・光除
電器、２４・・・・現像剤の透磁率を検知する検知器（
ＴＳセンサ）。 第３ 図 第４ 図 一一一一一シーコピー枚数 ｒＡｌプイス） 第２図 （ＴＣ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学濃度検知センサと現像剤透磁率検知センサと
   を併用して現像された複写画像の濃度を制御する複写機
   の現像制御方法において、トナーニアエンドあるいはト
   ナーエンドを検知する検知手段を備え、高濃度現像剤濃
   度制御域と低濃度現像剤濃度制御領域とで上記検知手段
   の出力を変化させることを特徴とする複写機の現像制御
   方法。
2. （２）光学濃度検知センサと現像剤透磁率検知センサと
   を併用して現像された複写画像の濃度を制御する複写機
   の現像制御方法において、現像剤透磁率検知センサで検
   知した現像剤濃度検知出力が予め設定した高現像剤濃度
   出力値のときはトナーニアエンドあるいはトナーエンド
   の表示出力を禁止し、上記予め設定した中現像剤濃度出
   力値のときは上記現像剤濃度検知出力に代えて光学濃度
   検知センサによる検知出力でトナーニアエンドあるいは
   トナーエンドの表示を行うことを特徴とする複写機の現
   像制御方法。