JPH03101773A - 印字装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、２成分現像剤を用いて現像を行う印字装置に
関する。

従来の技術 トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた現像
システムの一般的性質を考えた場合、第ｌＯ図に示すよ
うな現像特性がある。即ち、現像ポテンシャル（感光体
表面電位と現像電極電位との差、通常は、現像スリーブ
が現像電極となる）Ｖｐの増加に伴い現像量ｍが直線的
に増加する線形領域と、線形領域の直線からずれてある
限界現像量ｍＬ４へ漸近的に近づく飽和領域とからなる
。

ここに，線形領域の勾配ｄｍ／ｄＶｐは一般に現像γと
称される。この現像γと限界現像量ｍ１１３とは、第１
１図に示すように、トナー濃度の増加とともに増加する
というトナー濃度依存特性を持つ。

このような２成分現像システムでは、限界現像ｆｆｉ　
ｍ　Ｌ　Ｉ　ｙを、そのシステムの現像ポテンシャルの
最大値での曳像ｆｔｍい。より十分に大きくなるように
設計することが、階調の再現性を保証するために必要な
条件となる。即ち、階調性再現のためには線形領域で使
用することが必要であり、トナー濃度の下限を何らかの
手段、方法により制限する必要がある。

一方、トナー濃度がある値ＴＣ（地）より高くなると、
第１２図に示すように地汚れ（地肌部にトナーが付着す
る現象）やトナー飛散（現像剤中からトナーが遊離して
現像器外に飛散する現象）が顕著となる。これは、２成
分現像剤の場合、キャリアとトナーとの表面が互いに接
触することにより相互帯電するために、キャリアの有効
な帯電領域に対してトナーが過剰に存在する場合にはト
ナーを十分に帯電させることができない。この結果、帯
電量の不足したトナーがキャリアから遊離して飛散した
り、現像電界に依存しないために地肌部に付着すること
になる。よって、トナー濃度の上限も何らかの手段、方
法により制限する必要がある。

ところで、このような２或分現像剤の現像特性や地汚れ
は、使用環境や使用枚数、放置環境、放置時間等に応じ
て刻々と変化する。これは、例えば温・湿度によりトナ
ー及びキャリアの表面へのの水分子の吸着量が変化した
り、使用時間によってキャリア表面への異物の付着量が
変化したり、トナー（及びキャリア）電荷の充・放電量
が変化するためと考えられる。

そこで、現像特性の特徴的な点を決めるトナー濃度が、
使用環境や経時によってどのように変化するかを測定し
たところ、第】３図及び第１４図に示すような特性が得
られたものである。第１３図は環境変動、例えば湿度変
動のみに対する特性を示し（経時の変動は伴わず、第１
４図中に■で示す使用枚数に固定）、第１４図は経時変
動、例えば使用枚数を増加させた場合のみに対する特性
を示す（環境の変動は伴わず、第１３図中に■で示す湿
度環境に固定）。従って、現実には、これらの２つの変
動要素が一緒に加わるものであり、さらには使用モード
（例えば、原稿の面積率、ｌ枚の原稿から何枚の連続コ
ピーをとるか、１回の操作で何枚のコピーをとるか、今
回のコピーに際して前回コピー時からの休止時間はどの
位か、など）による変動も加わることになる。

なお、第１１図、第１３図及び第１４図中、各曲線は以
下のものを表す。

ＴＣ（ｍＭＩＮ） ：現像システムの最大ポテンシャルでの現像量ｍ　ＩＪ
ＪＬｘがシステムに求められている現像量の最小値を下
回らないトナー濃度。

ＴＣ（γ） ：現像γが目標値になるトナー濃度。

ＴＣ（γ上） ：システムに求められている現像γの上限値であり、こ
れ以上のトナー濃度となると文字の太りゃ解像度不足と
なる。

ＴＯ（γ下） ：システムに求められている現像γの下限値であり、こ
れ以下になると画像濃度の低下が許容範囲を越えてしま
う。もっとも、これは現像特性の直線部分を用いて推定
したものであり、実際には、前述したような飽和現象を
伴うため、画像濃度は一層低下するものとなる。

何れにしても、このような２成分現像システムでは、ト
ナー濃度が現像特性に大きく関与するため、現像剤中の
トナー濃度を適正に維持する必要があり、従来から多種
多様の方式が提案されているが、それらは大別すると、
次の２通りに分けられる。

Ａ，　　トナー濃度又はその代用特性を検知し、トナ一
濃度を一定にする方式。

Ｂ．現像剤の現像能力又はその代用特性を検知し、現像
能力が一定となるようにトナー濃度を制御する方式。

八の方式のものとしては、例えば現像剤の嵩密度の変化
を検知するもの（特開昭４７−５４８７号公報）、現像
剤の嵩密度の変化を、透磁率→リアクタンス変化として
検知するもの（特開昭４７−５　１　３８号公報）、現
像剤の体積変化を検知するものく特開昭５０−１９４５
９号公報〉、現像剤の体積変化をトルク変化により検知
するもの（特開昭４７−６５８９号公報）、現像剤の色
調変化を検知するもの（特開昭４８−６９５２７号公報
）、現像剤の電気抵抗変化を検知するもの（特開昭４４
８−３８１５７号公報）、現像されたトナーのカウンタ
チャージ（キャリアにある）による誘電電圧を検知する
ようにしたもの（特開昭４８−５７６３８号公報、特開
昭４８−４２７３９号公報）等がある。

Ｂの方式としては、例えば特開昭４８−２９４４８号公
報に示されるように、光導電体に左右されない荷電パタ
ーンを作成しこれを現像した後のトナー像の濃度を光学
的に検知するようにしたものがある。

発明が解決しようとする課題 ところが、前述したような２成分現像システムの特性に
よると、このようなＡの方式又はＢの方式によるトナー
濃度の制御では、不十分であり、次のような欠点がある
。

まず、第１３図や第１４図に示したように使用環境や使
用枚数等の経時によって、目標とする現像特性を得るた
めのトナー濃度は変化する。よって、八の方式のように
、基本的にトナー濃度をフ；クに一定値に制御するもの
では、そのトナー濃度では環境、使用枚数等によって現
像特性が変化してしまうことになる。よって、中間調の
再現性を重視するカラー印字装置には不向きな制御方式
といえる。このような欠点を補うため、環境条件をも検
知して光像の露光量を変えるようにしたもの（特開昭６
３−１７７１５３号公報）や、複数の電位パターンで現
像されたトナー像の濃度を光学的に検知し、この検知信
号を予め種々の環境で測定されているデータ中から適正
な露光電位を選択設定するようにしたもの（特開昭６３
−２９６０６１号公報）等が提案されている。

しかし、このような方法によっては、経時（使用枚数）
での現像剤の帯電特性の変化に対応できないものである
。もちろん、経時変動と環境変動との双方を組合せたデ
ータで網羅するようにすれば対応不可能ではないが、こ
れでは膨大なデータをとる必要があり、現実的でない。

また、実際には使用モードによる変動も加わるので、上
記の対策方式によって検知して最適化することは現実に
は不可能である。

これらは、現像特性の最適化という観点のみから考察し
た場合であるが、適正トナー濃度という観点から考察し
てもＡの方式の場合、不都合がある。即ち、第１３図や
第１４図に示したように地汚れやトナー飛散が急激に増
加する限界となるトナー濃度ＴＣ（地）も、環境や使用
枚数によって変化する。従って、Ａ方式のようにトナー
濃度が常に一定の場合、環境の変動や経時によって地汚
れやトナー飛散が発生しやすいものとなる。この結果、
トナー濃度を適正に調整すれば、まだ十分に使用できる
現像剤状態にあっても現像剤交換時と判断されてしまう
ことが多々ある。

一方、Ｂの現像能力を一定に制御する方式の場合、現像
剤の環境変動や経時変動が全てトナー濃度にフィードバ
ックされるためにトナー濃度の変動幅が大きくなる。こ
の結果、高湿時や経時条件中では現像剤の現像能力が高
くなるので、この現像能力が標単的な値になるようにト
ナー濃度を下げた場合、トナー濃度が低くなり過ぎてし
まい、最大現像量、即ち飽和画像濃度が低くなってしま
う。よって、この場合も画像濃度や階調再現性が不十分
となってしまう。

課題を解決するための手段 請求項ｌ記載の発明では、感光体表面を帯電手段により
所定電位に一様帯電し、この感光体表面に露光手段によ
り光像を照射して静電潜像を形成し、少なくともトナー
とキャリアよりなる２成分現像剤を用いた現像手段中の
ＩＪｌ像スリーブにより現像してトナー像を形成するよ
うにした印字装置において、前記感光体上にトナー濃度
の異なる少なくとも２稲類のトナー像パターンを作像す
るセンサパターン形成手段を設け、これらのトナー像パ
ターンの付着トナー量を光学的に検知する光学センサを
設け、この光学センサの検知信号に応じて現像剤中への
トナー補給量と静電潜像のダイナミックレンジとを組合
せて可変制御する制御手段を設けた。

ここに、請求項２記載の発明では、少なくとも２種類の
トナー像パターンを、少なくとも一つのベタトナー像パ
ターンと、ベタトナー像パターン以外の少なくとも一つ
のトナー像パターンとを含むものとした。

また、請求項３又は４記載の発明では、センサパターン
形成手段を、同種の静電潜像パターンを異なる現像バイ
アスで現像するものとし、又は、異種の静電潜像パター
ンを同一の現像バイアスで現像するものとした。

請求項５又は６記載の発明では、制御手段を、帯電手段
による帯？ｉ！電位を可変させて静電潜像のダイナジッ
クレンジを変化させるものとし、又は、露光手段による
露光光量を可変させて静電潜像のダイナミックレンジを
変化させるものとした。

さらには、請求項７記載の発明では、トナー濃度の異な
る少なくとも２種類のトナー像パターンの付着トナー量
についての光学センサの検知信号に応じてトナー濃度の
暴走を検知する検知手段を設けた。

作用 トナー濃度の異なる２種類のトナー像パターンについて
、各々所定の階調濃度を割当て所定の現像量となるよう
に設定しておき、これらのトナー像パターンの付着トナ
ー量を光学センサにより検知する。ここに，例えば現像
能力一定方式に従い、一方のトナー像パターンについて
はトナー補給量を可変制御することにより所定の現像量
となるように制御することが可能であるが、現像特性も
変動するため、他方のトナー像パターンは所定の現像量
から外れることがある。しかるに、請求項１記載の発明
のように、静電潜像のダイナミックレンジの可変制御を
組合せることにより、現像特性を適正範囲内に補正する
ことが可能であり、双方のトナー像パターンについて現
像量が常に所定値となるように制御することが可能とな
る。即ち、トナー濃度一定′Ｍ御方式の利点と現像能力
一定制御方式の利点とをともに発揮させることができる
。

よって、例えば現像剤の現像能力の高い条件中では、一
般にトナーの帯電量が低くて地汚れが発生しやすいので
、トナー濃度を低く制御することにより地汚れやトナー
飛散を防止できる。一方、例えば高温環境や経時条件に
あっては、トナーの最大付着量が一定となるように静電
潜像のダイナミックレンジ側を可変制御すればよく、ト
ナー濃度が下がり過ぎるようなことがなく、このような
条件にあっても安定した画像濃度や階調再現が可能とな
る。

ここに、トナー像パターンがベタ像の場合、現像剤の現
像能力と現像ポテンシャルのみにより現像量が決まるの
で、現像ポテンシャルさえ一定にすれば現像能力を容易
に把握できる反面、付着量が高い場合には光学センサの
感度がなくなったり、逆の感度を持つこともあり、現像
特性の変化を正しく把握できない。一方、トナー像パタ
ーンがライン像の場合にはトナー付着量が高くても光学
センサの感度がある反面、現像ポテンシャル以外に地肌
ポテンシャルやライン像の質により現像量が変化し、検
出される絶対値の信頼性が低い。しかるに、請求項２記
載の発明によれば、２種類のトナー像パターンがベタト
ナー像パターンとそれ以外のトナー像パターンとを含む
ため、ベタ／ライン像各々の長所を活かし、現像特性の
変化を正確に把握できる。このような把握に基づき上記
のように制御されるので、長期間に渡って安定した画質
を保証できる。

ここに、このような少なくとも２種類のトナー像パター
ンは、通常の露光手段又は現像手段を工夫し、同種の静
電潜像パターンに対して異なる現像バイアスで現像する
ものとし、又は、異種の静電潜像パターンに対して同一
の現像バイアスで現像するものとすればよく、容易に実
現できる。

静電潜像のダイナミックレンジの可変についても、通常
の帯電手段又は露光手段を工夫し、帯電手段による帯電
電位を可変させて静電潜像のダイナミックレンジを変化
させるものとし、又は、露光手段による露光光量を可変
させて静電潜像のダイナミックレンジを変化させるもの
とすればよく、容易に実現できる。

さらに、現像剤の環境等に起因する特性の変動その他の
要因により、１・ナー像パターンのトナー付着量が突発
的に増加してしまうことがある。ここに、カラートナー
の場合、トナーの乱反射光がトナー付着量とともに増加
するため、光学センサ↓こより検知される光量も増加す
ることにより、付着トナー量が少ないと誤検知してしま
うことがある。このような検知結果によると、トナー補
給が継続されトナー濃度が上昇するというトナー濃度の
暴走を生じる。しかるに、請求項７記載の発明によれば
、光学センサの検知信号に応じてトナー濃度の暴走を検
知するので、カラートナーの場合であってもトナー濃度
の暴走を防止でき、地汚れやトナー飛散を防止できる。

実施例 本発明の第一の実施例を第１図ないし第４図に基づいて
説明する。

まず、本実施例が適用される電子写真方式のデジタルカ
ラー画像形成装置（カラー複写機）の概略構或を第２図
により説明する。まず、大別すると、原稿読取り用のス
キャナ部１と、このスキャナ部ｌよりデジタル信号とし
て出力される画像信号を電気的に処理する画像処理部２
と、画像処理部２により処理された各色毎の画像記録情
報に基づいて画像を転写紙上に形成するプリンタ部３と
よりなる。スキャナ部ｌは原稿載置台４上の原稿を露光
走査するランプ、例えば蛍光灯５を有する。

蛍光灯５により露光照明された原稿からの反射光は、ミ
ラー６，７．８により反射され結像レンズ９に入射する
。その後、この結像レンズ９によりダイクロイックプリ
ズム１０に結像され、例えばレッドＲ，グリーンＧ，プ
ルーＢの３種類の波長先に分光される。分光された各波
長毎の光は、個別の受光器、例えばＣＣＤ　１　１Ｒ，
　　ｌ　ｌａ，　　ｌ　ｌｅに各々入射される。これら
のＣＣＤＩ　］Ｉｌ，　　１　１。，１１，は入射した
光をデジタル信号に変換して出力し、その出力は画像処
理部２において必要な処理が施され、各色の記録色情報
、例えばブラックＢＫ，イエローＹ，マゼンタＭ，シア
ンＣの各色の記録形成用の信号に変換される。

第２図中には、各色ＢＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４色を形成する
例で示すが、３色だけでカラー画像を形成することもで
きる。この場合には、図中の記録装置を１組減らせばよ
い。

画像処理部２からの信号は、プリンタ部３に入力され、
各々の色のレーザ光出射装置１２，Ｋ，１２．，，　　
１　２Ｍ，　　ｌ　２．に送られる。

プリンタ部３には図示例では４組の記録装置ｌ３ＢＫ，
　　１　：３ｃ，　　１　３Ｍ，　　ｌ　３Ｙが並設さ
れている。

各記録装置１３は各々同じ構成部材よりなっており、説
明を簡略化させるため、ここでは例えばシアンＣ用の記
録装置について説明し、他の色については省略する。な
お、各色用については、同一部分には同一符号を付し、
添字ＢＫ，Ｍ，Ｙにより各色用を区別するものとする。

記録装置１３ｃはレーザ光出射装置１２ｏの他に例えば
ドラム状の感光体１４ｏを有する。感光体ｌ４Ｃの周囲
には、周知のように、帯電チャージャｌ５ｃ、レーザ光
出射装置１２ｃによる露光位置、現像装置１６ｃ、転写
チャージャ１７ｃ等が順に設けられている。帯電チャー
ジャ１５ｏにより一様に帯電された感光体１４ｏ上には
、レーザ光出射装置１２ｃによる露光により、シアン光
像の潜像が形成され、現像装置１６Ｇによる現像で顕像
が形威される。給紙コロ１８により給紙部１９、例えば
２つの給紙カセットの何れかから給紙される転写紙は、
レジストローラ２０により先端を揃えられ、タイミング
を合わせて転写ベルト２１に送られる。転写ベルト２１
により搬送される転写紙は、各々顕像が形成された感光
体１４．Ｋ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙに順次送られ、転
写チャージャ１７の作用により顕像が転写される。顕像
が転写された転写紙は定着ローラ２２による定着を受け
た後、排紙ローラ２３により排紙される。このような動
作に際して、転写紙は転写ベルト２ｌに静電吸着され、
ベルトに従い精度よく搬送される。

また、各感光体１　４ａｘ，　　１　４ｃ，１　４ｙ，
　　ｌ　４Ｙに対しては、後述するトナー像パターンの
付着トナー量を光学的に検知する光学センサとして反射
型フオトセンサ（以下、Ｐセンサという）２４８Ｋ−２
４Ｃ，２４，，２４Ｙが設けられている。

このような構成において、本実施例では、Ｐセンサ２４
　（各感光体１４ＢＫ〜１４Ｙにおいて同様の動作が行
われるため、以下、符号２４のように添字を省略して説
明する）による検知対象となるトナー像パターンも、通
常の画像形成時と同じく、帯電チャージャ１５、レーザ
光出射装置ｌ２及び現像装置ｌ６をセンサパターン形成
手段として形成するが、本実施例では、２種類の異なる
画像濃度のトナー像パターンを作像させるものである。

具体的には、レーザ光出射装置１２による露光光量を２
段階に可変切換えして異なる電位の静電潜像パターン（
異種の静電潜像パターン）を形威し、感光体ｌ４に近接
又は接触させた現像スリーブ２５の電位、即ち現像バイ
アスは同一として、２種類の異なる画像濃度のトナー像
パターンを作像するようにしている。もつとも、これと
は逆に、レーザ光出射装置１２による露光光量は同一と
して同一電位の静電潜像パターン（同種の静電潜像パタ
ーン）を形成し、′ｆＪＩ．像スリーブ２５の現像バイ
アスを２段階に可変切換えして、２種類の異なる画｛！
！濃度のトナー像パターンを作像するようにしてもよい
。さらには、２段階に異なる電位の静電潜像パターンを
各々異なる現像バイアスで現像して、２種類の異なる画
像濃度のトナー像パターンを作像するようにしてもよい
。また、トナー像パターンはべ夕像に限らず、任意の階
調を想定した網点状又は線状のパターン像であってもよ
い。

ここに、このような２つの静電潜像パターンの表面電位
と現像バイアスとの差による現像ポテンシャルを各々Ｐ
Ｌ，ＰＨ　（ただし、ＰＬ＜ＰＨであり、階調Ｏ〜７の
内、ＰＬ側は階調３が割当てられ、ＰＨ側は階調７が割
当てられているものとする）とする。また、静電潜像の
ダイナミックレンジ（静電潜像が作る感光体表面電位の
最大値と最小値との差）■が、ある大きさの時に最適の
現像特性が第３図中に示す特性Ｇ（ｌａ）であったとす
る。この時の現像ポテンシャルＰＬなるパターンの現像
量はｍ（Ｌｌ）であり、現像ポテンシャルＰＨなるパタ
ーンの現像量はｍ（Ｈｌａ）である。

この環境のままで（即ち、同じ時期に）、トナー濃度が
上がれば現像特性は第３図中において特性Ｇ（２ａ）の
ように少し起きた状態になり、現像ポテンシャルＰＬ，
ＰＨ対応の現像量も各々ｍ（Ｌ２），（Ｈ２ａ）となる
。逆に、トナー濃度が下がれば現像特性は第３図中にお
いて特性Ｇ（３ａ）のように少し倒れた状態になり、現
像ポテンシャルＰＬ，ＰＨ対応の現像量も各々ｍ（Ｌ３
），（Ｈ３ａ）となる。従って、第３図に示す現像ポテ
ンシャルー現像量対応の現像特性によれば、２つの現像
ポテンシャルＰＬ，ＰＨに対応するパターンについて何
れか一方の現像量をＰセンサ２４で検知し、現像特性が
目標とする現像特性Ｇ（１　ａ）に近づくようにトナー
濃度を制御することができる。

即ち、通常のＰセンサ方式による場合と同様である。本
実施例では、低い方の現像ポテンシャルＰＬのパターン
像にて、この制御を行うものとする。

以上の説明は、同一環境・同一時点を前提としたもので
あり、次に環境変動が加わる場合を考察する。例えば、
現像ポテンシャルＰＬ対応のパターンの現像量をＰセン
サ２４により検知して、これが一定となるように制御し
ながら、環境を高湿にした場合を考える。第ｌ３図に示
したように、高湿環境になると現像γを適正に維持させ
るためのトナー濃度が低下するため、第１１図に示した
ように飽和現像量が低下する。従って、現像特性は第３
図中に示す特性Ｇ（Ｉ　ｂ）のように屈曲が大きくなる
状態に倒れ、現像ポテンシャルＰＨの現像量ｍ（Ｈｌｂ
）は常温の場合の現像量ｍ（Ｈｌａ）より少なくなる。

そこで、この変化分を検出することにより、静電潜像の
ダイナミックレンジＩを調整することができる。

このダイナミックレンジＩの調整につき、判り易くする
ため、ここでは光像の最大光量と現像ポテンシャルＰＨ
とが同じである場合を想定する（実際には、同じにする
必要はない）。第１図に示すように、現像特性がＧ（ｌ
　ａ）からＧ（ｌ　ｂ）に変化すると、階調再現性が劣
化するとともに、最大付着量（＝ｍ（ｌｂ））が低下す
る。そこで、現像ポテンシャルＰＬ，ＰＨの比率を一定
に保ちながら、静電潜像のダイナミックレンジを小さく
する。ここに、第１図においてトナー濃度はｍ　（　Ｌ
１）が常に一定となるように制御されているので、対応
する現像ポテンシャルＰＬ−ＰＬ’が小さくなるに従い
トナー濃度が上昇し、現像特性のカーブもＧ（ｌ　ｂ）
の状態から立ってくる。このような調整を、現像ポテン
シャルＰ　Ｉ−１　−　Ｐ　Ｈ　’対応のパターンにつ
いてのＰセンサ２４による検知動作により、現像量ｍ（
Ｈｌｂ）が目標値ｍ（Ｈｌａ）に等しくなるまで、即ち
現像特性Ｇ（１　ｂ’　）の状態になるまで続けること
により、画像信号に対する現像量を常に一定に保つこと
ができる。従って、第２図に示したようなカラー複写機
の場合においては、重視される中間調の再現が良好に行
われることになる。つまり、本実施例は、第Ｉ図におい
て目標とする現像特性Ｇ（１　ａ）から高湿環境により
破線で示す現像特性Ｇ（１　ｂ）のように変動した場合
、同図中の現像特性Ｇ（１　ｂ’　）となるように制御
することを特徴とする。なお、低湿時には、逆の動きと
なる。また、経時変動の場合も高湿環境への変動時と同
様となる。また、本実施例では露光手段１２の露光光量
を可変させてダイナミックレンジを変化させているが、
帯電チャージャ１５による帯電電位を可変させてダイナ
ミックレンシを変化させ、又は、露光光量と帯電電位と
の双方を可変させてダイナミックレンジを変化させるよ
うにしてもよい。

ちなみに、第４図に本実施例方式と従来のＡ，Ｂ方式と
によるトナー濃度の推移を模式的に示す。

第４図は第ｌ４図と同様に使用枚数による経時変動に伴
う特性を示すものであるが、第１４図の常湿環境時と異
なり、第１３図中に■で示す高湿環境での推移特性を示
す。まず、トナー濃度一定制御方式（Ａの方式）の場合
、トナー濃度ＴＣ（γ上）に一致するトナー濃度となっ
た時点Ｔ１　で現像剤を交換しないと良好なる画質が得
られなくなり、現像剤が無駄となる（もっとも、カラー
でなく白黒の印字装置にあっては、トナー濃度ＴＣ（地
）に一致するトナー濃度となる時点Ｔ１　まで使用し得
るようにしたものもある）。また、現像剤能力一定制御
方式（Ｂの方式）の場合、破線で示すように、トナー濃
度ＴＣ（γ）がトナー濃度ＴＣ（ｍＭＩＮ）になる時点
Ｔ．の時点で現像剤の寿命と判断し、現像剤を交換しな
ければならないものである６しかるに、トナー′ａ度Ｔ
Ｃ（γ）が初期｛直以下となることなく一定に制御する
本実施例方式によれば（時点Ｔ．から静電潜像のダイナ
ミックレンジを小さくしている場合を示す）、トナー濃
度ＴＣ（地）が目標のトナー濃度ＴＣ（γ）に一致する
時点Ｔ，まで使用可能となる。即ち、従来方式に比して
良好なる画質を長期に渡って維持でき、現像剤寿命が伸
びるものとなる。

つづいて、本発明の第二の実施例を第５図ないし第７図
により説明する。前記実施例で示した部分と同一部分は
同一符号を用い、説明も省略する。

本実施例は、前記実施例を改良したもので、トナー像パ
ターンにおいて、べ夕像とライン像とではＰセンサ２４
による応答特性が異なることを１１用して、現像特性の
変化を正確に把握するようにしたものである。

まず、本実施例の背景を説明する。前記実施例方式にお
いて、最大現像量として感光体表面上を１層以上のトナ
ーが覆うように制御する必要がある場合には、現像特性
の正確な把握が困難である。

これは、Ｐセンサ２４の検知特性を考えた場合、第６図
に示すように、トナーが感光体上に１層付着するあたり
（０．５ｍｇ／ｃｒｄ）から飽和しそれ以上は殆ど感度
を持たないことによる。即ち、Ｐセンサ２４は感光体表
面による正反射がトナー付着により遮られることにより
減少する光の量（割合）を検知しているため、感光体表
面が１層のトナーにより覆われるところまでが検知可能
範囲だからである。

また、トナーがＰセンサ２４の検出光を十分に吸収でき
ない場合も問題である。カラートナー使用時が該当し、
Ｐセンサ２４の検知可能範囲である９００数十ｎｍの検
出光の吸収率が３０％以下である。即ち、カラートナー
の場合、カラートナ−による乱反射光がトナーの付着量
とともに増加するため、第６図中に示すようにトナー付
着量が増加すると検知光量（反射光量）も増加する領域
（やや右上がりの領域）を持つからである。

さらに、感光体がＰセンサ２４の検出光を半分以上拡散
又は吸収する層（例えば、レーザプリンタ用の感光体に
あっては感光層表面と基体との間でレーザ光が多重反射
して干渉縞ができるのを防止するため、乱反射層を設け
たものがある）を持つ場合も問題である。このような場
合、感光体の正反射光量がトナーの乱反射光量と比較し
て相対的に少なくなり、第６図中に「乱反射層有り」で
示すように、Ｓ／Ｎ比が低下して誤検知の可能性が高く
なってしまうからである。

これらの要因により、現像特性の変化を正確に把握でき
ないことがある。このような課題に対し、本実施例では
、少なくとも２種類のトナー像パターンについて、一つ
はべ夕像を含み、一つはベタ像以外、具体的にはライン
像を含むようにしたものである。ここでは、トナー像パ
ターンとして、中間濃度のべ夕像パターン（Ｐセンサ出
力Ｖ５，）と、中間濃度のライン像パターン（Ｐセンサ
出力ＶＬＬ）と、最高濃度のライン像パターン（Ｐセン
サ出力Ｖ．．ｌ＋）との３種類とする。また、トナー補
給の制御は、ある定数Ｖ５ｐ。に対してべ夕像パターン
についての測定値Ｖ　Ｂ　ｐが、Ｖ　ｓＰ＜　Ｖ　ＳＰ
ｓの場合にトナー補給を行い、Ｖ　ｓ　ｐ　＞　Ｖ　ｓ
　ｐ．の場合にはトナー補給を停止させるものとする。

また、本実施例における作像条件の制御は、第１表に示
すような帯電電位Ｖ．、現像バイアス電圧ＶＢ、トナー
像パターン部電位Ｖ，及びトナー制御定数Ｖｓｐ．を一
組としたコラムからなるメモリ上の表と、各コラムのメ
モリ上の位置を示すポインタＰとともに、 Ｖ　ｏ．：　Ｖ　Ｉ，Ｌ　−　Ｖ　１、Ｈ（１）　目標
値、Ｐ．：ポインタの下限、 Ｐ．：ポインタの上限、 Ｐ。：　ｐ，＜ｐ，＜ｐ，なるある定数、Ｄｉ　　（＝
０．１．２）： ポインタの増減量（Ｄ，≦Ｄ１≦Ｄ，）、ＶＤＮ：ポイ
ンタの不変領域を決める定数、ＶＤＡ：測定値ＶＬＬ，
　ＶＬＩ−１の差の移動平均より、第２表に従って制御
するものである。ここに、トナー補給の制御は、コピー
毎に毎回行うが、作像条件の制御は、一連のコピー動作
が終了し、次にコピー釦が押された時に行う。

第ｌ表 作像条件表 第５図は、黒トナーの場合についての本実施例によるＰ
センサ２４の応答特性を、現像量−Ｐセンサ出力、露光
エネルギー−Ｐセンサ出力、露光エネルギー一感光体表
面電位、現像量一感光体表面電位の各関係により示すも
のである。

この特性図において、まず、べ夕像パターンについて検
討する。べ夕像パターンの現像量を決めるのは、現像剤
の現像能力（＝トナーの帯電量Ｑ／Ｍ）と、現像ポテン
シャル（＝パターン部電位と現像バイアスとの差）のみ
であり、現像ポテンシャルさせ一定に保てば、．現像剤
の現像能力を容易に把握できる長所を持つ。即ち、中間
濃度のべタ像パターンについてのＰセンサ出力がＶ，，
＃ＶＳＰ’となる。しかし、トナー付着量の高いところ
ではＰセンサの感度がなくなったり（黒トナーの場合で
あり、第５図中に示すＶ　５　ｐ　辷Ｖ　ｓｐ　’　な
る状態）、第５図に対応してカラートナーの場合のＰセ
ンサ応答特性を示す第７図のように逆の感度（トナー付
着量が増すほどセンサ出力が大きくなる）を持ったりし
てしまう短所がある。

次に、ライン像パターンを検討する。ライン像パターン
にあっては，トナー付着量が高くなっても、ｖＬＨｆ−
Ｖｌ，Ｈ′　となりｐセンサ２４の感度が維持される長
所を持つ。反面、現像ポテンシャル以外に、地肌ポテン
シャル（＝地肌部電位と現像バイアスとの差）や、ライ
ン像パターンの潜像の質（アナログの場合はピント、フ
レア、レーザ書込みのデジタルの場合にはレーザスポッ
トの広がりやオン／オフの立上り／立下り峙のリンギン
グ、液晶シャツ夕方式の場合には遮光量や開閉速度、光
束の絞り具合やフレア光等により影響される）により、
現像量が変化し（ＶＬＬ≠Ｖ　Ｌ　Ｌ　”や、ＶＬＨ≠
Ｖ　ＬＨ’となって現れる）、センサ出力の絶対砧の信
頼性が低い短所を持つ。

しかるに、本実施例ではこれらのべ夕／ライン像の２種
類のセンサ応答特性の長所を各々利用して第２表に示し
たように、現像特性の変化を正確に把握し、トナー濃度
とダイナミックレンジとの可変制御に供するものである
。即ち，トナー付着量の大きい露光エネルギーの相対イ
直ｒ７Ｊにおいては最高濃度のライン像パターンの検出
出力ＶＬＨにより環境変動を検知する一方、露光エネル
ギーの相対値「３」においては中間濃度のべ夕像パター
ン及び中間濃度のライン像パターンによりトナー濃度を
検知するものである。

さらに、本発明の第三の実施例を第８図により説明する
。本実施例は、特にカラートナーの場合を考慮し、トナ
ー濃度暴走を防止するようにしたものである。

まず、本実施例の背景を説明する。前記第二の実施例方
式による場合であっても、カラートナー使用時には１・
ナー濃度が暴走して異常に高くなってしまうことがある
。これは、例えば、ａ．現像剤の環境、朝夕等における
現像剤特性の変動（この変動は、経時ではさらに大きく
なる）ｂ．現像スリーブ５上の現像剤のトナー濃度ムラ
Ｃ．感光体ｌ４の電位変動（環境、朝夕）ｄ．感光体ｌ
４の帯電ムラ ｅ，現像剤へのトナー補給性がよい時 によって、ベタトナー像パターンのトナー付着量が突発
的に多くなった時、カラートナーの乱反射光がトナー付
着量とともに増加するため、Ｐセンサ２４の検知光量も
増加し、付着トナー量が少ないと誤検知してしまう。こ
の結果、ベタトナー像パターンでトナー濃度を制御する
場合には、さらにトナーを補給することになり、トナー
濃度が暴走してしまうことになる。

即ち、複写プロセスにおいては画像濃度（同時に、トナ
ー像パターン濃度）は、ある範囲をもってばらつく。例
えば、複写機を一昼夜放置した場合を考えると、現像剤
は吸湿し現像能力が上昇しているため、１枚目の画像は
トナーの付着量の高いものとなる。この時、現像特性は
第８図中の第４象限に特性Ａ（暴走時）で示すようなも
のとなる。この現像特性Ａの時のベタトナー像パターン
のＰセンサ出力をＶ５ｐ’　、通常の現像特性Ｂの時の
ベタトナー像パターンのＰセンサ出力をｖｓｐとすると
、第６図に示したカラートナーのセンサ検知特性により
、ＶｓｐとＶ　５　ｐ　’　とは等しくなってしまい、
感光体ｌ４の反射光量検出値ＶＳＣとベタトナー像パタ
ーンの検出値ＶｓＰとの比と、ある基準値Ｋ．とを比較
してトナー補給のオン・オフを行ってしまい、トナー濃
度を制御できず、トナー濃度が暴走してしまうことがあ
る。

そこで、本実施例ではライントナー像パターンのＰセン
サ２４の検出値に応じてトナー濃度の暴走を検知するも
のである。即ち、ライントナー像パターンの場合、Ｐセ
ンサ２４の検知特性は第８図に示すようにベタトナー像
パターンと比較してトナー付着量の高い側でも反射光量
が減少しているため、第８図中に示す現像特性Ａであっ
ても検知可能である。よって、第８図において、露光エ
ネルギーの相対値「５」におけるライントナー像パター
ンの検出イ直をＶ＋．Ｌ，’７Ｂ光エネルギーの相対値
ｒ７Ｊにおける検出値をＶＬＨとして、各々の検出値の
差Ｄ＝ｖＬＬ−ｖＬＨを、予め設定されている基準値Ｄ
．と比較し、Ｄ≦Ｄ０　であればトナー濃度の暴走状態
であると検知できる。

ここに、本実施例では現像特性が第８図中に示す特性Ｃ
の場合であって、Ｖ　ＬＬ’　　ＶＬＨ’　≦Ｄ．の時
にベタトナー像パターンのＰセンサ２４の検出値Ｖ　ｓ
Ｐ’によるトナー補給制御を停止させ、トナー補給を行
なわないようしている。これにより、トナー濃度の暴走
が防止される。

もっとも、トナー濃度の暴走検知結果を、潜像のダイナ
ミックレンジの変化にフィードバックし、暴走検知時に
はダイナミックレンジを大きくするようにしてもよい。

さらに、本発明の第四の実施例を第９図により説明する
。本実施例も前記実施例と同じくカラートナーの場合の
トナー濃度暴走防止に関するものであるが、２種類のト
ナー像パターンとしてともにベタトナー像パターンを用
いたものである。即ち、第９図において露光エネルギー
の相対値「２」のベタトナー像パターンの検出値をＶＬ
Ｌ，露光エネルギーの相対値「３」のベタトナー像パタ
ーンの検出値をＶＬＨとすれば、検出値の差Ｄ＝ＶＬＬ
−ＶＬＨを、予め設定された基準値Ｄ．と比較すれば、
Ｄ≦Ｄ．の時、トナー濃度暴走であると判断できる。こ
こに、本実施例でも現像特性が第９図中に示す暴走時の
特性Ｃの場合で、Ｖ　（，　Ｌ　’　　Ｖ　Ｌ　Ｈ　’
　≦Ｄ．の時にベタトナー像パターンのＰセンサ２４の
検出値Ｖ　３　ｐ　’によるトナー補給制御を停止させ
、トナー補給を行なわないようしている。

発明の効果 本発明は、上述したように構成したので、請求項１記載
の発明によれば、感光体上にトナー濃度の異なる少なく
とも２種類のトナー像パターンを作偉し、これらのトナ
ー像パターンの付着トナー量を光学センサにより光学的
に検知し、この光学センサの検知信号に応じて現像剤中
へのトナー捕給量と静電潜像のダイナミックレンジとを
組合せて可変制御するようにしたので、従来の現像能力
一定方式による欠点をなくすことができ、環境変動や経
時変動があっても、地汚れやトナー飛散を防止しつつ、
トナー濃度が低くなり過ぎることなく常に安定した画像
濃度や中間調再現性を得ることができ、現像剤を長期に
渡って有効に使用することができる。ここに、請求項２
記載の発明によれば、少なくとも２種類のトナー像パタ
ーンが、少なくとも一つのベタトナー像パターンと、ベ
タトナー像パターン以外の少なくとも一つのトナー像パ
ターンとを含むので、ベタ／ライン像各々についてのセ
ンサ応答特性の長所を活がし、現像特性の変化を正確に
把握でき、このような現像特性の把握に基づき上記のよ
うに制御されるので、長期間に渡って安定した画質を保
証できる。さらには、このような少なくとも２種類のト
ナー像パターンは、通常の露光手段又は現像手段を工夫
し、同種の静電潜像パターンに対して異なる現像バイア
スで現像するものとし、又は、異種の静電潜像パターン
に対して同一の現像バイアスで現像するものとすればよ
く、容易に実現でき、また、静電潜像のダイナミックレ
ンジの可変についても、通常の帯電手段又は露光手段を
工夫し、帯電手段による帯電電位を可変させて静電潜像
のダイナミックレンジを変化させるものとし、又は、露
光手段による露光光量を可変させて静電潜像のダイナミ
ックレンジを変化させるものとすればよく、容易に実現
できるものである。さらに、請求項７記載の発明によれ
ば、トナー濃度の異なる少なくとも２種類のトナー像パ
ターンの付着トナー量についての光学センサの検知信号
に応じてトナー濃度の暴走を検知する検知手段を設けた
ので、カラートナー使用時であってもトナー濃度の暴走
を防止して、地汚れやトナー飛散を防止できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第一の実施例を示すもの
で、第ｌ図は静電潜像のダイナミックレンジ調整による
現像特性の変化の様子を示す特性図、第２図はカラー複
写機の概略構成図、第３図は２種のパターン部の現像量
と現像ポテンシャルによる現像特性図、第４図は従来方
式と対比して示すトナー濃度推移特性図、第５図ないし
第７図は本発明の第二の実施例を示すもので、第５図は
Ｐセンサ応答特性図、第６図はＰセンサのトナー付着量
による検知特性図、第７図はカラートナーの場合のＰセ
ンサ応答特性図、第８図は本発明の第三の実施例を示す
Ｐセンサ応答特性図、第９図は本発明の第四の実施例を
示すＰセンサ応答特性図、第１０図は現像特性図、第１
１図は現像特性のトナー濃度依存特性図、第１２図は地
汚れ等のトナー濃度依存特性図、第ｌ３図は環境変動に
よるトナー濃度変動特性図、第１４図は経時変動による
トナー濃度変動特性図である。 １２・・・露光手段、ｌ４・・・感光体、ｌ５・・・帯
電手段、ｌ６・・・現像手段、２４・・・光学センサ、
２５・・・現像スリーブ 出　願　人　　　株式会社　　　リ　コとも 図 一篇 ３ 遍 フ ＬＬ　晒 使耘捷パ丈 １ ６ 図 ｇ，，１イ本，ｂｎｌ−ナーイ’ｒ：Ａｉ４　（ｖＢ／
ｃｍ２Ｊ３ｊ３ 陸 Ｊ　Ｊｌ４閃 １文見も−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、感光体表面を帯電手段により所定電位に一様帯電し
   、この感光体表面に露光手段により光像を照射して静電
   潜像を形成し、少なくともトナーとキャリアよりなる２
   成分現像剤を用いた現像手段中の現像スリーブにより現
   像してトナー像を形成するようにした印字装置において
   、前記感光体上にトナー濃度の異なる少なくとも２種類
   のトナー像パターンを作像するセンサパターン形成手段
   を設け、これらのトナー像パターンの付着トナー量を光
   学的に検知する光学センサを設け、この光学センサの検
   知信号に応じて現像剤中へのトナー補給量と静電潜像の
   ダイナミックレンジとを組合せて可変制御する制御手段
   を設けたことを特徴とする印字装置。 ２、少なくとも２種類のトナー像パターンが、少なくと
   も一つのベタトナー像パターンと、ベタトナー像パター
   ン以外の少なくとも一つのトナー像パターンとを含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の印字装置。 ３、センサパターン形成手段が、同種の静電潜像パター
   ンを異なる現像バイアスで現像するものであることを特
   徴とする請求項１記載の印字装置。 ４、センサパターン形成手段が、異種の静電潜像パター
   ンを同一の現像バイアスで現像するものであることを特
   徴とする請求項１又は２記載の印字装置。 ５、制御手段が、帯電手段による帯電電位を可変させて
   静電潜像のダイナミックレンジを変化させるものである
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の印字装置。 ６、制御手段が、露光手段による露光光量を可変させて
   静電潜像のダイナミックレンジを変化させるものである
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の印字装置。 ７、感光体表面を帯電手段により所定電位に一様帯電し
   、この感光体表面に露光手段により光像を照射して静電
   潜像を形成し、少なくともトナーとキャリアよりなる２
   成分現像剤を用いた現像手段中の現像スリーブにより現
   像してトナー像を形成するようにした印字装置において
   、前記感光体上にトナー濃度の異なる少なくとも２種類
   のトナー像パターンを作像するセンサパターン形成手段
   を設け、これらのトナー像パターンの付着トナー量を光
   学的に検知する光学センサを設け、この光学センサの検
   知信号に応じてトナー濃度の暴走を検知する検知手段を
   設けたことを特徴とする印字装置。