JPH04309977A

JPH04309977A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH04309977A
Application number: JP3075412A
Authority: JP
Inventors: Moriyoshi Matsushiro; 松代　守可; Tsugihito Yoshiyama; 次人吉山
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1992-11-02

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写法による
トナー画像転写型の画像形成装置、詳しくはその画像濃
度の自動制御機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、トナー画像転写型の電子写真複写
機にあっては、主に有機感光体が使用されている。この
有機感光体のある種のものは、使用回数が増加するに従
って、光に対する感度特性が劣化する特性を有する。感
度特性の劣化は、画像背景部の電位の上昇となっていわ
ゆるトナーのかぶりが多発したり、画像のコントラスト
が低下することとなる。

【０００３】

【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
トナー画像転写型の画像形成装置において、感光体の使
用による感度特性の変化を正確に検出し、その検出値を
画像形成時の制御にフィードバックすることにより、常
に良好な画質の複写画像を得ることにある。以上の目的
を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体
の表面を所定の電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手
段にて所定の電位に帯電された感光体の表面を、少なく
とも二つの異なる光量で露光する露光手段と、現像電極
に所定の電圧の現像バイアスを印加しつつ、前記露光手
段で露光された感光体の表面に少なくとも二つの濃度の
異なるテストトナー像を形成する現像手段と、前記テス
トトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記トナ
ー像の濃度検出値に応じて、画像形成時における露光光
量を制御する光量制御手段とを備えている。

【０００４】以上の構成において、帯電手段によって所
定の電位Ｖｏに帯電された感光体は露光手段によって露
光される。この露光は予め決められた少なくともＥ１，
Ｅ２の２種類の光量によって行なわれ、感光体表面は光
量Ｅ１，Ｅ２に応じた電位に低下する。この電位部分に
現像装置によって所定の電圧Ｖｂの現像バイアスを印加
しつつトナーを付着させる。これにて、少なくとも二つ
の濃度の異なるテストトナー像が形成され、それらの濃
度は検出手段（例えばフォトセンサ）によって検出され
る。テストトナー像の濃度は感光体の感度特性によって
一定の値となり、濃度検出値に基づいて感度特性が演算
される。この演算結果により、画像形成時における露光
光量を制御する。即ち、感光体の感度特性の劣化に応じ
て露光光量を上昇させ、画像背景部へのトナーのかぶり
及び画像のコントラストの低下を防止する。

【０００５】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置の一実施例
について添付図面を参照して説明する。この実施例は本
発明をトナー画像転写型の電子写真複写機に適用したも
のである。（複写機の概略構成と動作）図１に示すように、感光体
ドラム５は矢印ａ方向に一定の周速度ｖで回転駆動可能
とされ、原稿台ガラス１上に載置された原稿Ｍの画像は
光学系２０にて露光部Ｘに露光され、感光体ドラム５上
に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。

【０００６】光学系２０は露光ランプ２１、ミラー２２
ａ〜２２ｄ、投影レンズ２３にて構成されている。画像
露光時において、露光ランプ２１とミラー２２ａとは矢
印ｂ方向にｖ／ｍ（ｍ：複写倍率）の速度で移動し、ミ
ラー２２ｂ，２２ｃはｖ／２ｍの速度で移動可能とされ
ている。感光体ドラム５の周囲には、その表面を所定の
電位に均一に帯電させる帯電チャージャ６、潜像形成領
域以外の像間電荷を消去する像間イレーサ１０、光学系
２０にて形成された静電潜像にトナーを付着させて顕像
化する現像装置７、そのトナー画像をレジストローラ３
０から送り込まれる複写紙Ｐ上に転写する転写チャージ
ャ２８、複写紙Ｐを感光体ドラム５から分離する分離チ
ャージャ２９、感光体ドラム５上に付着した残留トナー
を除去するクリーナ装置９、感光体ドラム５上の残留電
荷を消去するメインイレーサ８が配設されている。

【０００７】帯電チャージャ６はメッシュ状のグリッド
を備えたスコロトロン方式によるものが使用され、グリ
ッド電圧に応じた安定した放電特性を有し、感光体ドラ
ム５の表面を所定の電位に均一に帯電する。また、光学
系２０の露光ランプ２１は印加電圧を制御することによ
り露光光量を調整可能とされており、その調整方法につ
いては後述する。

【０００８】（現像装置の構成と動作）現像装置７は、
磁性キャリアと絶縁性トナーとの混合物からなる現像剤
を使用して周知の磁気ブラシ方式にて現像部Ｙを通過す
る潜像の電荷存在部分にトナーを付着させる、いわゆる
正規現像にて現像を行なう。現像槽７０内には、磁気ロ
ーラ７２を内蔵した現像スリーブ７１、穂高規制板７３
、バケットローラ７４、スクリューローラ７５が設置さ
れている。現像剤はバケットローラ７４の矢印ｃ方向の
回転に基づいて現像スリーブ７１の外周面に磁気ローラ
７２の磁力で吸着され、現像スリーブ７１の矢印ｄ方向
への回転あるいは磁気ローラ７２の矢印ｄ’方向への回
転に基づいて現像部Ｙへと搬送される。現像スリーブ７
１は現像電極として機能し、トナーの帯電極性とは逆極
性の所定電圧の現像バイアスが印加され、トナーが画像
背景部へかぶることを防止している。

【０００９】一方、現像槽７０の上部に設けたトナータ
ンク７６の底部には補給モータ７８にて回転駆動される
トナー補給ローラ７７が設置されている。トナータンク
７６内のトナーは補給ローラ７７の回転に基づいてスク
リューローラ７５上に補給され、ローラ７５の回転にて
既に存在する現像剤と攪拌混合され、バケットローラ７
４に送られる。トナーはここでの攪拌混合にて磁性キャ
リアとの摩擦帯電で所定の帯電量とされる。現像剤中の
トナー濃度は現像槽７０内に設けた磁気センサ（図示せ
ず）により検出され、常時一定のトナー濃度を維持する
ように補給モータ７８が制御される。

【００１０】（感光体の感度特性の劣化とその検出及び
露光光量の制御）本複写機で使用されている感光体は有
機感光体であり、その特性の一つとして、使用に伴って
感度特性が劣化する。図５は露光光量Ｅに対する感光体
の表面電位Ｖとトナー付着量Ｍを示し、実線Ａは初期の
感度特性、点線Ｂは感光体寿命の半分程度使用した時点
での感度特性を示す。また、実線Ｃは感度特性がＡのと
きに表面電位Ｖに対するトナー付着量Ｍを示す現像特性
、点線Ｄは感度特性がＢのときの現像特性を示す。図５
から明らかなように、初期及び使用後にあっても、残留
電位はＶｒと略一定であるが、使用に伴って感度特性は
実線Ａから点線Ｂへと変化し、同時に現像特性は実線Ｃ
から点線Ｄへと変化する。

【００１１】即ち、初期にあっては、比較的大きい光量
Ｅ２（画像背景部に近い）で露光すると、感光体表面電
位はＶｓ２となり、電位Ｖｓ２部分へのトナー付着量は
Ｍｏ２である。また、比較的小さい光量Ｅ１（画像部に
相当する）で露光すると、感光体表面電位はＶｓ１とな
り、電位Ｖｓ１部分へのトナー付着量はＭｏ１である。これに対して、使用後にあっては、露光光量Ｅ２の下で
トナー付着量はＭｏ２’へ増加し、露光光量Ｅ１の下で
Ｍｏ１’へ減少する。換言すれば、画像背景部へのトナ
ーのかぶりが発生し、複写画像のコントラストが低下す
ることとなる。従って、使用後にあっては、露光ランプ
２１の光量を増加させ、このような不具合を解消する必
要がある。

【００１２】感光体の感度特性と現像特性は図５に示す
一定の相関関係にある。従って、本実施例にあっては、
画像安定化のため、帯電チャージャ６によって所定の電
位Ｖｏに帯電された感光体ドラム５の表面を光学系２０
によってＥ１，Ｅ２の光量で露光し、二つの電位の異な
るテスト潜像を形成する。そして、このテスト潜像を現
像スリーブ７１に所定の電圧Ｖｂの現像バイアスを印加
し、トナーをテスト潜像へ付着させ、二つのテストトナ
ー像を形成する。さらに、このテストトナー像の濃度を
反射型のフォトセンサ１９（図１参照）で光学的に検出
する。

【００１３】感光体表面電位Ｖは露光光量Ｅと帯電チャ
ージャ６による帯電電位Ｖｏとの間に式（１）で示す関
係にある。　　　　Ｖ＝−αＥ＋Ｖｏ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
α：感光体感度特性また、トナー付着量Ｍは露光後の表面電位Ｖｓと現像バ
イアス電圧Ｖｂとの間に式（２）で示す関係にある。

【００１４】　　　　Ｍ＝（Ｖｓ−Ｖｂ）γ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）一方
、露光光量Ｅ１，Ｅ２に対してその表面電位Ｖｓ１，Ｖ
ｓ２は、式（３），（４）に示す関係にある。　　　　Ｖｓ１＝−αＥ１＋Ｖｏ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）　　　
　Ｖｓ２＝−αＥ２＋Ｖｏ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…（４）また、表面電
位Ｖｓ１，Ｖｓ２に対してそのトナー付着量Ｍｏ１，Ｍ
ｏ２は、式（５），（６）に示す関係にある。

【００１５】　　　　Ｍｏ１＝（Ｖｓ１−Ｖｂ）γ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（５）　　　　Ｍ
ｏ２＝（Ｖｓ２−Ｖｂ）γ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　…（６）前記式（３），（４）
から感度特性α及び式（５），（６）から現像特性γを
求めると、以下の式（７），（８）が成立する。　　　　α＝（Ｖｏ−Ｖｂ）（Ｍｏ１−Ｍｏ２）／（Ｍ
ｏ１・Ｅ２−Ｍｏ２・Ｅ１）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　…（７）　　　　
γ＝（Ｍｏ１・Ｅ２−Ｍｏ２・Ｅ１）／（Ｖｏ−Ｖｂ）
（Ｅ２−Ｅ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　…（８）以上の結果、トナー付
着量Ｍｏ１，Ｍｏ２を検出すれば、式（７），（８）を
用いて初期の感度特性αと現像特性γとが演算される。同様に、トナー付着量Ｍｏ１’，Ｍｏ２’を検出すれば
、現時点での感度特性α’と現像特性γ’が演算できる
。

【００１６】　　　　α’＝（Ｖｏ−Ｖｂ）（Ｍｏ１’−Ｍｏ２’）
／（Ｍｏ１’・Ｅ２−Ｍｏ２　　　　　　　　　　’・
Ｅ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（７’）従って、感度特性がα
’の特性を示す状態においては、複写処理時に露光すべ
き光量Ｅｏｐｔ’は初期の基準露光光量をＥｏｐｔとす
ると、式（９）を用いて演算される。

【００１７】　　　　Ｅｏｐｔ’＝α’・Ｅｏｐｔ／α　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）なお、式（
９）には必要に応じて定数ｋが導入される。ところで、Ｅｏｐｔとαは製品ごとに設定される値であ
り、工場出荷時に本体制御部のＲＡＭ等の記憶手段に予
め記憶させておく。特に、感光体感度特性αは使用する
感光体の種類又は製造ロットごとに異なるものであるた
め、予め既知の方法により測定しておく必要がある。

【００１８】ここで演算された露光光量Ｅｏｐｔ’を以
後の複写処理において、露光ランプ２１の露光光量とし
て用いれば、画像背景部にトナーのかぶりがなく、コン
トラストの良好な複写画像が得られる。なお、このよう
な画像安定処理を実行するに際しては、■帯電電位Ｖｏ
が安定していること、■露光後の表面電位Ｖｓは露光光
量Ｅと一定の関係にあること、■感光体残留電位Ｖｒは
経時的に略一定であること、■トナー付着量ＭはＶｓ−
Ｖｂと一定の関係にあること、が好ましい。本実施例に
おいて、■の条件は帯電チャージャ６としてスコロトロ
ン・チャージャを使用することにより安定し、■，■の
条件は感光体の特性上満足できる。また、■の条件は通
常の複写機では十分に満足できる性能を備えている。現
像特性に関しては、トナーの帯電量やトナー濃度の変動
が影響するが、少なくとも２種類の濃度のテストトナー
像を形成してその濃度（付着量）を検出することにより
、正確な感光体感度特性を求めることができる。

【００１９】（画像安定化処理の具体例）ここで、テス
トトナー像の形成、その濃度検出、露光光量の制御につ
き、具体的に説明する。図２に示す如く、比較的小さい
光量Ｅ１で露光すると比較的濃いテストトナー像Ｔ１が
形成され、比較的大きい光量Ｅ２で露光すると比較的薄
いテストトナー像Ｔ２が形成される。これらの濃度は反
射型フォトセンサ１９によって検出される。フォトセン
サ１９は、発光素子１９ａと受光素子１９ｂとからなり
、転写部Ｚからクリーナ装置９に至る感光体ドラム５の
表面に対向し、かつ、テストトナー像Ｔ１，Ｔ２に対応
する位置に設置されている。従って、このフォトセンサ
１９にてテストトナー像Ｔ１，Ｔ２の濃度を検出可能で
ある。濃ければ反射光量は少なく、受光素子１９ｂから
の出力電圧Ｖｓは低くなる。薄ければ反射光量は多く、
受光素子１９ｂからの出力電圧Ｖｓは高くなる。

【００２０】図３に示すように、発光素子１９ａはスイ
ッチＳＷ１１、可変抵抗器１９ｃを介して接地され、受
光素子１９ｂの出力電圧Ｖｓはマイクロコンピュータ２
０１（以下、ＣＰＵと記す）のＡ／Ｄポートに入力され
る。入力されたセンサ出力電圧ＶｓはＡ／Ｄコンバータ
にてデジタル信号に変換され、データバス２０３を通じ
てバッテリーバックアップされているランダムアクセス
メモリ２０２（以下、ＲＡＭと記す）に格納され、適宜
取り出されてデータ処理される。

【００２１】ＣＰＵ２０１の出力ポートには露光光量を
演算するための演算回路２１０、露光ランプ２１の光量
を調節する調光回路２１１が接続されている。調光回路
２１１は複写処理時にあっては演算された露光光量Ｅｏ
ｐｔ’となるように露光ランプ２１を発光させ、画像安
定処理時にあっては所定の露光光量Ｅ１，Ｅ２となるよ
うに露光ランプ２１を発光させる。調光回路２１１には
スイッチＳＷ１０１，ＳＷ１０２が含まれている。スイ
ッチＳＷ１０１，ＳＷ１０２を同時にオンすると、露光
光量がＥ１となるように露光ランプ２１への印加電圧が
制御され、テストトナー像Ｔ１が形成される。スイッチ
ＳＷ１０１が単独でオンすると、露光光量がＥ２となる
ように露光ランプ２１への印加電圧が制御され、テスト
トナー像Ｔ２が形成される。

【００２２】次に、画像安定化処理の工程について図４
のタイムチャートを参照して説明する。画像安定化処理
は、まず、メインスイッチがオンされて複写機に電源が
投入されると実行される。また、所定時間が経過するご
とにも実行される。メインスイッチがオンされると、所
定時間Ｔ０だけ定着装置（図示せず）を立ち上げるウォ
ームアップを行なう。その後、メインモータがオンされ
て感光体ドラム５が回転を開始すると共に、帯電チャー
ジャ６がオンされ、感光体ドラム５の表面は所定の表面
電位Ｖｏに帯電される。帯電部分が露光部Ｘへ到達する
直前にスイッチＳＷ１０１，ＳＷ１０２がオンされ、光
量Ｅ１で帯電部分を露光する。その後スイッチＳＷ１０
２がオフされ、光量Ｅ２で帯電部分を露光する。このテ
スト潜像は現像部Ｙで所定の現像バイアス電圧Ｖｂの下
で現像され、テストトナー像Ｔ１，Ｔ２が形成される。

【００２３】フォトセンサ１９を動作させるスイッチＳ
Ｗ１１は、テストトナー像Ｔ１，Ｔ２がフォトセンサ１
９の検出点を通過する直前にオンされ、反射光量の測定
に備える。トナーが付着していないとき、受光素子１９
ｂの出力電圧Ｖｓは本実施例において１２Ｖである。テ
ストトナー像Ｔ１，Ｔ２が検出点を通過するとき、受光
素子１９ｂの出力電圧Ｖｓを時間ｔの周期でそれぞれ５
回読み込み、平均化して付着量Ｍｏ１’，Ｍｏ２’とす
る。この検出値に基づいて前記式（７’）を用いて感度
特性α’を演算し、さらに、通常の複写処理時に用いら
れる露光光量Ｅｏｐｔ’を前記式（９）を用いて演算す
る。

【００２４】（制御手順）次に、以上の画像安定化処理
について、ＣＰＵ２０１での制御手順を図６、図７に示
すフローチャートを参照して説明する。図６はＣＰＵ２
０１のメインルーチンを示す。電源が投入され、ＣＰＵ
２０１にリセットが掛かると、プログラムがスタートし
、ステップＳ１でＲＡＭ２０２のクリア、各種レジスタ
のイニシャライズ、各装置を初期モードに設置する初期
設定を処理する。続いて、ステップＳ２でウォームアッ
プを処理し、ステップＳ３で画像安定化処理を行う。ここでのサブルーチンの詳細は図７を参照して説明する
。

【００２５】次に、ステップＳ４でタイマＴをセットし
、ステップＳ５で複写機の図示しない操作パネル上の各
種キーからの入力信号を処理する。ステップＳ６ではプ
リントスイッチがオンされたか否かを判定し、ＮＯであ
ればステップＳ５へ戻る。ＹＥＳであればステップＳ７
で複写動作を処理し、ステップＳ８で定着装置の温度制
御等その他の処理を行う。続いて、ステップＳ９で前記
タイマＴが所定の時間Ｔ１に達したか否かを判定し、Ｎ
ＯであればステップＳ５へ戻り、ＹＥＳであればステッ
プＳ３へ戻り、画像安定化処理を行う。

【００２６】図７は前記ステップＳ３で実行される画像
安定化処理のサブルーチンを示す。まず、ステップＳ１
１でテストトナー像Ｔ１，Ｔ２を前述の工程で形成し、
ステップＳ１２でフォトセンサ１９によってトナー濃度
、即ちトナー付着量Ｍｏ１’，Ｍｏ２’を検出する。続いて、ステップＳ１３で前記式（７’）に基づいて感
度特性α’を演算し、ステップＳ１４で前記式（９）に
基づいて感度特性α’に対応する露光光量Ｅｏｐｔ’を
演算する。そして、ステップＳ１５で以後の複写処理に
用いる露光光量を演算された光量Ｅｏｐｔ’にセットす
る。

【００２７】（他の実施例）なお、本発明に係る画像形
成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変更することができる。例えば、前記
実施例において画像安定化処理は電源投入直後の他、所
定の時間Ｔ１が経過するごとに実行するようにしたが、
所定の複写枚数ごとに、あるいは感光体ドラム５が所定
の回数回転するごとに実行してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、画像安定化処理として、感光体の帯電部分を少
なくとも二つの異なる光量で露光し、この部分を現像す
ることにより少なくとも二つのテストトナー像を形成し
、それらの濃度検出値を画像形成時における露光光量に
フィードバックするようにしたため、感光体の使用によ
る感度特性の劣化に拘らず、画像背景部にトナーのかぶ
りがなく、コントラストの良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例である電子写真複写機を示す。

【図１】電子写真複写機の概略構成図。

【図２】テストトナー像のトナー付着量とセンサ出力電
圧の関係を示すチャート図。

【図３】制御回路のブロック図。

【図４】画像安定化処理工程を示すタイムチャート図。

【図５】露光光量に対する感光体の表面電位及びトナー
付着量を示すグラフ。

【図６】ＣＰＵのメインルーチンを示すフローチャート
図。

【図７】画像安定化処理のサブルーチンを示すフローチ
ャート図。

【符号の説明】

５…感光体ドラム６…帯電チャージャ７…現像装置１９…フォトセンサ２１…露光ランプ７１…現像スリーブ２０１…ＣＰＵ２１０…演算回路２１１…調光回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　帯電手段によって所定の電位に均一に
帯電された感光体上に画像露光手段によって静電潜像を
形成し、この静電潜像を現像手段によってトナー画像と
して複写紙上に転写する画像形成装置において、感光体
の表面を所定の電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手
段にて所定の電位に帯電された感光体の表面を、少なく
とも二つの異なる光量で露光する露光手段と、現像電極
に所定の電圧の現像バイアスを印加しつつ、前記露光手
段で露光された感光体の表面に少なくとも二つの濃度の
異なるテストトナー像を形成する現像手段と、前記テス
トトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記トナ
ー像の濃度検出値に応じて、画像形成時における露光光
量を制御する光量制御手段と、を備えていることを特徴
とする画像形成装置。