JPH04329562A

JPH04329562A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH04329562A
Application number: JP3126904A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashi; 浩司林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-18

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】この発明は、トナーとキャリアか
らなる２成分現像剤を使用したレーザプリンタ等の光プ
リンタ，複写機，ファクシミリ装置等の電子写真技術を
用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような画像形成装置は、現像剤を
担持して像担持体と対向する現像領域へ搬送する現像剤
担持体を有する現像手段を備え、現像剤担持体には２成
分現像剤を塗布し、像担持体と現像剤担持体との間に磁
界と現像バイアス電界とを作用させて像担持体上に形成
された潜像を現像して顕画像となし、さらにその顕画像
を転写材または中間転写材上へ転写して画像を得るよう
にしている。

【０００３】このような画像形成装置における現像剤の
現像特性は、一般に現像剤の使用頻度あるいは環境条件
によって変化する。そのため、像担持体上に基準濃度パ
ターンの静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して基
準濃度パターンの可視像を形成した後、この可視像の反
射光または透過光を光検出素子で検出し、その検出値に
応じてトナーの補給を制御するようにした画像形成装置
がある。

【０００４】このような制御によると、光検出素子で検
出している現像ポテンシャル（現像電位）では狙いとす
る現像特性が得られるが、環境条件によりトナー濃度が
変動するために画像品質が変化してしまうという不具合
があった。例えば、高湿度の場合にはトナーの帯電量が
低くなるため現像能力が高くなり、結果的にトナー濃度
が低くなりすぎてキャリアの付着や原稿の高画像濃度部
の付着量が不足するなどの不具合が生じたり、逆に低湿
度の場合にはトナー濃度が高くなりすぎて地肌汚れやト
ナーの飛散などが生じ、品質のよい画像濃度が得られな
い場合があった。

【０００５】そこで、このような不都合を解消するため
に、例えば特開昭６３−１７７１７８号公報に見られる
ように、温度，湿度などの環境条件を環境検知手段によ
り検知し、その検知結果に基づいて画像濃度を決定する
画像形成条件を設定し、記憶手段の記憶内容（現像条件
）に基づいて先に設定された画像形成条件を変更するよ
うにしたものが提案されている。

【０００６】また、例えば特開平２−９７９７３号公報
に見られるように、キァリアに対するトナーの混合比を
一定に維持するとともに、静電潜像担持体の表面に形成
した基準潜像を現像して基準パターンを形成し、その基
準パターンの画像濃度を読み取り、その画像濃度と基準
濃度との偏差を湿度に応じた現像バイアス電圧の調整に
より補正するようにしたものも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ような画像形成装置においては、現像剤の現像特性の経
時変化により、記憶されている現像条件により、制御の
狙いとする現像特性と実際の現像特性とが異なってしま
い、目的とする画像品質が得られない場合があった。

【０００８】また、後者のようなトナー濃度を一定に制
御した状態で基準濃度パターンの顕像濃度を検出するこ
とにより現像条件を制御するようにした画像形成装置で
は、現像能力を検知する上で望ましいものと言えるが、
キァリアの帯電能力の経時変化により、トナー濃度一定
という条件はトナーの帯電能力を適正に保つ上で必ずし
も好ましくない場合がある。

【０００９】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、上述のような不具合を解消し、環境条件や現像
剤の経時変化によらず安定した高品質な画像を得られる
ようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、現像剤を担持して像担持体と対向する現
像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像手段を備え
、現像剤担持体には２成分現像剤を塗布し、像担持体と
現像剤担持体との間に磁界と現像バイアス電界とを作用
させて該像担持体上に形成された潜像を現像して顕画像
となし、さらにその顕画像を転写材または中間転写材上
へ転写して画像を得るようにした画像形成装置において
、像担持体上に基準濃度パターンの静電潜像を形成し、
この静電潜像を現像して基準濃度パターンの可視像を形
成した後、この可視像の反射光または透過光を光検出素
子で検出し、その検出値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制御手段と、現像手段の近
傍の温度や湿度などの環境を検知する環境検知手段と、
該手段の検知結果に基づいて基準濃度パターンの現像バ
イアス電界を制御する現像バイアス制御手段とを設けた
ものである。

【００１１】なお、現像手段内のトナー濃度を検出し、
その検出値と基準値とを比較してその比較結果に応じた
トナー濃度制御用信号を出力するトナー濃度検出手段と
、そのトナー濃度制御用信号に基づいてトナー濃度を制
御するトナー濃度制御手段と、現像バイアス制御手段に
よって基準濃度パターンの現像バイアス電界が制御され
るのに伴って、トナー濃度検出手段の基準値を制御する
手段とを設けることが望ましい。

【００１２】また、上記の制御手段，トナー濃度検出手
段，トナー濃度制御手段，環境検知手段と、環境検知手
段の検知結果に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を
変化させると共に、所定のトナー濃度に制御された時の
現像特性を上記光検出素子によって検出し、該光検出素
子の検出値に基づいて帯電電位，現像バイアス電界ある
いは露光量等の作像条件を制御する手段とを設けたもの
も提供する。

【００１３】さらに、上記の制御手段，トナー濃度検出
手段，トナー濃度制御手段と、上記光検出素子の検出値
に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を制御する基準
値制御手段と、上記光検出素子の今回の検出値と前回の
検出値との差が所定の基準値と比べて大きい場合に、基
準濃度パターンの現像バイアス電界を制御すると共に、
帯電電位，現像バイアス電界あるいは露光量などの作像
条件を制御する手段とを設けたものも提供する。

【００１４】さらにまた、上記の制御手段，トナー濃度
検出手段，トナー濃度制御手段と、上記光検出素子の検
出値に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を制御する
手段と、トナー濃度の上限値，下限値あるいはその両方
の値を設定し、上記基準値がトナー濃度の上限値あるい
は下限値に到達した時に、基準濃度パターンの現像バイ
アス電界，帯電電位あるいは露光量のいずれかを変更す
る手段とを設けたものも提供する。

【００１５】

【作用】請求項１の発明によれば、現像手段の近傍の温
度や湿度などの環境を検知し、その検知結果に基づいて
基準濃度パターンの現像バイアス電界を制御するように
したので、環境条件や現像剤の経時変化に影響されず、
常に安定した高品質の画像を得ることができる。

【００１６】したがって、この発明を現像手段内のトナ
ー濃度を検出するトナー濃度検出手段を持たず、基準濃
度パターンの反射光または透過光を検出する光検出素子
の検出値に基づいてトナー補給制御を行うようにした画
像形成装置に適用することができる。すなわち、そのよ
うな光検出素子を用いたものは、基準濃度パターンを現
像するためにトナーが余計に消費される。従って、トナ
ーの消費を抑制するために、コピー枚数で１０枚程度の
間隔で検出が行われることが多く、その結果検出間にト
ナー濃度の変動が生じる。このため、この発明を採用す
る画像形成装置は、低コストでフルカラー複写機のよう
な正確なトナー濃度制御を行う必要性の少ないものに有
用である。

【００１７】請求項２の発明によれば、上述と同様にし
て基準濃度パターンの現像バイアス電界を制御すると共
に、その現像バイアス電界が制御されるのに伴って、ト
ナー濃度検出手段の基準値を制御し、そのトナー濃度制
御用信号に基づいてトナー濃度を制御するようにしたの
で、画像品質の安定性が一層高まる。

【００１８】請求項３の発明によれば、環境検知手段の
検知結果に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を変化
させると共に、所定のトナー濃度に制御された時の現像
特性を上記光検出素子によって検出し、該光検出素子の
検出値に基づいて帯電電位，現像バイアス電界あるいは
露光量等の作像条件を制御するようにしたので、やはり
上述と同様の効果を得ることができる。

【００１９】したがって、この請求項２又は３の発明を
環境検知手段の他にトナー濃度検出手段及び光検出素子
を備えたもの、例えばフルカラー複写機のような正確な
トナー濃度制御を行なう必要のあるものに有用である。

【００２０】請求項４の発明によれば、上記光検出素子
の検出値に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を制御
すると共に、その光検出素子の今回の検出値と前回の検
出値との差が所定の基準値と比べて大きい場合に、基準
濃度パターンの現像バイアス電界を制御すると共に、帯
電電位，現像バイアス電界あるいは露光量などの作像条
件を制御するようにしたので、比較的長期的な現像剤の
帯電特性の経時的な変化による現像特性の変化に対応す
ることができる。

【００２１】請求項５の発明によれば、上記光検出素子
の検出値に基づいてトナー濃度検出手段の基準値を制御
すると共に、トナー濃度の上限値，下限値あるいはその
両方の値を設定し、上記基準値がトナー濃度の上限値あ
るいは下限値に到達した時に、基準濃度パターンの現像
バイアス電界，帯電電位あるいは露光量のいずれかを変
更するようにしたので、上述と同様の効果を得ることが
できる。

【００２２】したがって、この請求項４又は５の発明を
環境検知手段を備えていない比較的低コストの画像形成
装置、すなわち環境による現像特性の変化が比較的小さ
い現像剤が用いられ、正確な環境検知をそれほど必要と
しない画像形成装置に適用するとよい。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て具体的に説明する。図２は、この発明の第１実施例を
示す複写機の全体構成図である。

【００２４】この複写機において、複写機本体１のほぼ
中央部に配置された像担持体としてのφ１２０（ｍｍ）
の有機感光体（ＯＰＣ）ドラム２の周囲には、該感光体
ドラム２の表面を帯電する帯電チャージャ３、一様に帯
電された感光体ドラム２の表面上に半導体レーザ光を照
射して静電潜像を形成するレーザ光学系４、静電潜像に
各色トナーを供給して現像し、各色毎にトナー像を得る
黒現像装置５及びイエローＹ，マゼンダＭ，シアンＣの
３つのカラー現像装置６，７，８、感光体ドラム２上に
形成された各色毎のトナー像を順次転写する中間転写ベ
ルト９、その中間転写ベルト９に転写電圧を印加するバ
イアスローラ１０、転写後の感光体ドラム２の表面に残
留するトナーを除去するクリーニング装置１１、転写後
の感光体ドラム２の表面に残留する電荷を除去する除電
部１２などが順次配列されている。

【００２５】また、中間転写ベルト９の周りには、転写
されたトナー像を転写材に転写するための電圧を印加す
る転写バイアスローラ１３と、転写材への転写後に残留
したトナー像をクリーニングするためのベルトクリーニ
ング装置１４とが配設されている。なお、バイアスロー
ラ１０は矢印Ａ方向に接離可能となっている。中間転写
ベルト９から剥離された転写材を搬送する搬送ベルト１
５の出口側端部には、トナー像を加熱及び加圧して定着
させる定着装置１６が配置されており、その定着装置１
６の出口部には、排紙トレイ１７が取り付けられている
。

【００２６】さらに、レーザ光学系４の上部には、複写
機本体１の上部に配置された原稿載置台としてのコンタ
クトガラス１８，このコンタクトガラス１８上の原稿に
走査光を照射する露光ランプ１９，原稿からの反射光を
反射ミラー２０，２１によって結像レンズ２２に導き、
光電変換素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）のイメージセンサアレイ２３に入
光させる。ＣＣＤのイメージセンサアレイ２３で電気信
号に変換された画像信号は、図示しない画像処理装置を
経てレーザ光学系４中の半導体レーザのレーザ発振を制
御する。

【００２７】現像装置５〜８の内部には、感光体ドラム
２に対し所定ギャップを持って、現像剤保持手段として
の非磁性の円筒状の現像スリーブ５ａ，６ａ，７ａ，８
ａが配設されている（感光体ドラム２とのギャップは０
．６０ｍｍ）。この現像スリーブ５ａ，６ａ，７ａ，８
ａの内部には、図示しない複数の異なる磁極が交互に配
置されてなる現像磁石や磁性体より成る磁気シールド板
がそれぞれ設けられ、これらは不回転状態に保持されて
いる。

【００２８】黒現像装置５内には黒トナーとキャリアを
含む現像剤が収容されていて、これは剤撹拌部材５ｂの
回転によって撹拌され、現像スリーブ５ａ上で現像剤規
制部材５ｃによってスリーブ上に汲み上げられる現像剤
量を調整する。この供給された現像剤は、現像スリーブ
５ａ上に磁気的に担持されつつ、磁気ブラシとして現像
スリーブ５ａの回転方向に回転される。

【００２９】なお、磁気ブラシを構成するキャリアとし
ては、平均粒子径４０〜６０μｍの非導電性樹脂によっ
て被覆された真比重５．０〜５．５（ｇ／ｃｍ３）のフ
ェライトを芯材とするキャリアが用いられている。トナ
ーは、疎水性シリカが添付された負帯電トナーが用いら
れ、反転現像法により現像される。キャリアとしては、
フェライト・キャリア以外にも、不定系鉄粉キャリアを
用いることもできる。また、トナーへの添加材として酸
化チタンを用いることもできる。

【００３０】次に、上記複写機に内蔵される制御系につ
いて、図１を参照して具体的に説明する。この複写機は
、メイン制御部（ＣＰＵ）３１を備え、このメイン制御
部３１に対して所定のＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３を付設
すると共に、メイン制御部３１には、インターフェース
Ｉ／Ｏ３４を介してレーザ光学系制御部３５，電源回路
３６，光学センサ３７，トナー濃度センサ３８，環境セ
ンサ３９，表面電位センサ４０，トナー補給回路４１，
及び中間転写ベルト駆動部４２をそれぞれ接続している
。

【００３１】レーザ光学系制御部３５はレーザ光学系４
のレーザ出力を調整するもので、電源回路３６は帯電チ
ャージャ３に対して所定の帯電用放電電圧を与えると共
に、現像装置５〜８に対して所定電圧の現像バイアスを
与え、且つバイアスローラ１０及び転写バイアスローラ
１３に対して所定の転写電圧を与えるものである。

【００３２】光学センサ３７は、感光体ドラム２の転写
後の領域に近接配置される発光ダイオードなどの発光素
子とフォトセンサなどの受光素子とからなる図示しない
光電センサからなり、感光体ドラム２上に形成される検
知パターン潜像のトナー像におけるトナー付着量及び地
肌部におけるトナー付着量を各色毎にそれぞれ検知する
と共に、感光体除電後のいわゆる残留電位も検知する。

【００３３】トナー濃度センサ３８は、現像装置７内に
存在する現像剤の透磁率変化に基づいてトナー濃度を検
知する。このトナー濃度センサ３８は、検知されたトナ
ー濃度値と基準値とを比較し、トナー濃度が基準値を下
回ってトナー不足状態になった時に、その不足分に対応
した大きさのトナー補給信号（トナー濃度制御用信号）
をトナー補給回路４１に入力する機能を備えている。な
お、現像装置５，６，８にもそれぞれトナー濃度センサ
３８と同等のトナー濃度センサが設けられているが、こ
こでは図示を省略する。表面電位センサ４０は像担持体
である感光体ドラム２の表面電位を検知し、中間転写ベ
ルト駆動部４２は中間転写ベルト９の駆動を制御する。

【００３４】次に、この複写機における標準環境条件で
の作像条件について説明する。まず、感光体ドラム２を
周速１０８〔ｍｍ／ｓｅｃ　〕で回転させながら、帯電
チャージャ３によりその表面を−６００〔Ｖ〕に帯電さ
せる。次に、レーザ光学系４から感光体ドラム２上に黒（又は
イエロー，マゼンダ，シアン）の画像信号に対応するレ
ーザ光を照射して露光し、静電潜像を形成する。このと
き、感光体ドラム２の地肌部の電位が−３０〔Ｖ〕とな
る。

【００３５】その後、黒現像装置５（又はシアン現像装
置６，マゼンダ現像装置７，イエロー現像装置８）によ
り、感光体ドラム２に対してギャップ０．６〔ｍｍ〕を
もたせて配置された現像スリーブ５ａに直流成分−４５
０〔Ｖ〕に、交流成分としてピーク・ピーク電圧（Ｖｐ
ｐ＝１．８〔Ｖ〕），周波数ｆ＝２〔ＫＨｚ〕の矩形波
の現像バイアス（一例である）を印加して、現像スリー
ブ５ａの感光体ドラム２に対する回転周速比を約１．８
倍として現像を行なう。現像スリーブ５ａと現像剤規制
部犀５ｃとの間隙は０．６〔ｍｍ〕である。

【００３６】感光体ドラム２上に形成されたトナー像は
、転写バイアスが印加されたバイアスローラ１０により
中間転写ベルト９に転写される。そして、単色の場合に
は、中間転写ベルト９上のトナー像は転写バイアスが印
加された転写バイアスローラ１３により転写材に転写さ
れる。そして、その転写材は搬送ベルト１５により搬送
され、定着装置１６により加熱及び加圧定着され、排出
される。

【００３７】２色以上の場合には、中間転写ベルト９上
に各色のトナー像が順次転写された後、転写バイアスが
印加された転写バイアスローラ１３により転写材に転写
される。そして、その転写材は搬送ベルト１５により搬
送され、定着装置１６により加熱及び加圧定着されて排
出される。なお、この実施例においては、直流成分を重
畳した交流バイアスを現像電界として用いたが、直流成
分のパルス成分を重畳した電界や直流バイアスを用いる
こともできる。

【００３８】次に、環境変動が生じた場合の動作につい
て説明する。従来より、現像特性の良否を判断する要因
として現像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ΔＶ（感光体表
面電位Ｖｓから現像スリーブへ印加される現像バイアス
電界の直流成分Ｖｄｃを引いた値：ΔＶ＝Ｖｓ−Ｖｄｃ
）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すと、図３に示すように直
線Ａ，Ｂ，Ｃ等のようになる。

【００３９】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。一般に、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ことが
知られている。この実施例では、標準環境（温度２３℃
，湿度６５％）のとき、直流成分の現像ポテンシャルと
して−２５０（Ｖ）でトナー付着量が０．５（ｍｇ／ｃ
ｍ２）が維持されるようにトナー濃度センサの基準値が
決められている。これは、色によって異なる。

【００４０】高温度，高湿度時（例えば温度３０℃，湿
度９０％以後をＨ状態とする）の場合は、図４に示すよ
うに感光体ドラム２の表面電位が下がってトナーの帯電
量が少なくなるため現像能力が大きくなり、トナーが感
光体ドラム２に付着しやすくなる。そのため、トナー濃
度が一定であっても、この現像γは通常の温度，湿度時
（Ｎ状態とする）に比べて高くなる。

【００４１】そのため、光検出素子としての光学センサ
３７から出力された信号を入力したメイン制御部３１は
、基準濃度パターンの可視像を構成するトナー付着量が
多いと判断し、それによってトナー補給回路４１にはト
ナーの補給指示を与えないため、トナー濃度が低くなる
。

【００４２】この実施例では、トナー濃度の低下量が緩
和されるように、基準濃度パターンの現像電界を現像能
力が低くなるように変更する。具体的には、現像バイア
スが直流の場合には、基準濃度パターンの現像ポテンシ
ャルを小さくする方向に変更し、交流成分に直流成分の
重畳した現像電界の場合には、直流成分を現像ポテンシ
ャルを小さくする方向に変更するか、または交流成分の
ピーク・ピーク電圧値Ｖｐｐを変更することにより、基
準濃度パターンの現像電界を現像能力が低くなるように
することができる。これは、図３中のＶｐ（Ａ）からＶ
ｐ（Ｂ）に基準濃度パターンの現像ポテンシャルを変更
することに相当する。それによって、図５のＨ領域に示
すように、環境により補正を行なった場合（直線ｂ）に
は、環境により補正を行なわない場合（直線ａ）に対し
てトナー濃度の低下が緩和される。

【００４３】一方、低温度，低湿度時（例えば温度１０
℃，１５％以後をＬ状態とする）の場合は、図４に示す
ように感光体ドラム２の表面電位が上がってトナーの帯
電量が多くなるため現像能力が小さくなり、トナーが感
光体ドラム２に付着し難くなる。そのため、トナー濃度
が一定であっても現像γが低くなる。そのため、光学セ
ンサ３７からの信号を入力したメイン制御部３１は、基
準濃度パターンの可視像を構成するトナー付着量が少な
いと判断し、それによってトナー補給回路４１にトナー
補給の指示を与えてトナー濃度を高くする。

【００４４】この場合、トナー濃度の上昇量が緩和され
るように、基準濃度パターンの現像電界を現像能力が低
くなるように変更する。具体的には、現像バイアスが直
流の場合には、基準濃度パターンの現像ポテンシャルを
大きくする方向に変更し、交流成分を重畳した現像電界
の場合には、交流成分のピーク・ピーク電圧値Ｖｐｐを
大きくなるように変更することにより、基準濃度パター
ンの現像電界を現像能力が低くなるようにすることがで
きる。これは、図３のＶｐ（Ａ）からＶｐ（Ｃ）に基準
濃度パターンの現像ポテンシャルを変更することに相当
する。これにより、図５のＬ領域に示すように、環境に
より補正を行なった場合（直線ｂ）には、補正を行なわ
ない場合（直線ａ）に対してトナー濃度の上昇が緩和さ
れる。

【００４５】しかしながら、基準濃度パターンの現像電
界を変更することにより、現象γは変化する（図３のＡ
→ＢまたはＡ→Ｃ）ため、帯電電位あるいは露光量の条
件がそのままでは階調再現性が変化する。それを補正す
るために、帯電電位及び露光量（レーザ書き込みの場合
にはレーザ光量）を変更する必要がある。

【００４６】通常の環境状態（Ｎ状態）では、基準濃度
パターンの現像バイアスは直流成分として−２８０（Ｖ
）が重畳された矩形波バイアスが印加される。また、感
光体ドラム２上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）〔ｍｇ／ｃｍ
２〕として最大の画像濃度を与える０．９〔ｍｇ／ｃｍ
２〕にしたときの現像ポテンシャルは、ここでは図３に
示すように４２０Ｖであるから、露光部電位Ｖｌが−３
０〔Ｖ〕の時には、帯電電位Ｖｄとして−６００〔Ｖ〕
が与えられる。現像バイアスの直流成分Ｖｄｃは、Ｖｄ
＋１５０〔Ｖ〕で与えられる。

【００４７】Ｈ状態では、基準濃度パターンの現像ポテ
ンシャルは−２００〔Ｖ〕になるように制御され、その
ときの最大の画像濃度を与える現像ポテンシャルが３４
０〔Ｖ〕であるとすると、帯電電位ＶｄとしてＶｄ＝Ｖ
ｌ＋３４０＋１５０〔Ｖ〕となるように、帯電チャージ
ャ３のグリッド３ａに印加するグリッドバイアスが調整
される。露光部電位Ｖｌは、表面電位センサ４０の検出
値として与えられる。

【００４８】この実施例のように、現像装置内にトナー
濃度センサを設置している場合には、環境条件に応じて
基準濃度パターンの現像電界を変更した後、狙いとする
現像γが得られるトナー濃度を記憶し、その後はそのト
ナー濃度を維持するようにトナー補給を実行する。

【００４９】以上の制御処理を図６のフローチャートに
よって説明すると、まず環境センサ３９によって温度及
び湿度を検知し、その検知結果に基づいて絶対湿度（空
気中の水分の含有量）Ｈを計算する。そして、前回の環
境による補正が実行されたときの絶対湿度Ｈ０　と比較
し、その結果が絶対湿度の基準差ΔＨより大きくなった
場合に、基準濃度パターンの現像電界を変更する。

【００５０】その際、Ｈ−Ｈ０　が正の場合は、高湿度
状態に向かっているとして、基準濃度パターンの現像電
界の直流成分の電位差（現像ポテンシャルΔＶｐ）を小
さくするように設定し、Ｈ−Ｈ０　が負の場合は、低湿
度状態に向かっているとして、基準濃度パターンの現像
電界の直流成分の電位差を大きくする様に設定する。こ
れはΔｖを単位として行われる（Δｖ＞０）。　　　　　　　　　　ΔＶｐ←ΔＶｐ−（Ｈ−Ｈ０　）
／｜Ｈ−Ｈ０　｜×Δｖ但し、｜Ａ｜はＡの絶対値を表
す。

【００５１】基準濃度パターンの現像電界の直流成分の
電位差（現像ポテンシャル）を設定すると、前述したよ
うに帯電電位および露光量が決定されるので、帯電条件
を設定し直す。得られた条件で光学センサ３７による検
知を行い、それに基づいてトナー濃度センサの基準値を
変更する。トナー濃度センサの基準値の変更は、図７の
フローチャートに示すように実施される。

【００５２】すなわち、光学センサ３７によって検知し
た感光体ドラム２の地肌部の出力値Ｖｓｇと基準濃度パ
ターン部の出力値Ｖｓｐとの比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが、各色
によって異なる基準制御比ｋｎ（ｎ＝ブラック，イエロ
ー，シアン，マゼンタ）と比較され、大きい場合には、
トナー濃度センサの基準値（制御目標値）が所定量ΔＴ
Ｃ（ここでは０．１０〔重量％〕相当）高くされ、逆の
場合には低くされる（これは光学センサ３７の検出値と
制御基準値との差に比例させてもよい）。

【００５３】トナー濃度センサの基準値を変更した結果
、実際のトナー濃度がその上限値及び下限値によって決
められた範囲外の値となった場合には、その範囲内にな
るように補正する。その際、基準濃度パターンの現像ポ
テンシャルを変更する。以上の処理がブラック、イエロ
ー、シアン、マゼンダの４色について実行される。

【００５４】なお、光学センサ３７による検知は、電源
投入時（これは定着温度の検知によって判断される）及
び複写５０枚毎に行われ、環境センサ３９による検知は
、電源投入時及び所定時間おき（ここでは３０分間隔）
に、光学センサ３７による検知と同時に実行される。但
し、基準濃度パターンの現像ポテンシャルを変更後の検
知は５枚に１度の検知頻度で変更され、トナー濃度の収
束を早める。この判断は、トナー濃度変更ＦＬＡＧによ
って判断され、このＦＬＡＧが“１”の場合には５枚に
１回の頻度で、“０”の場合には５０枚に１回の頻度で
それぞれ光学センサ３７による検知が行なわれるように
する。この処理を図８に示す。

【００５５】次に、この発明の第２実施例について説明
するが、ハード構成及び各特性は前述の第１実施例と同
様なので、再び図１乃至図４を参照する。まず、環境に
応じてトナー濃度センサの基準値を所定量変更する処理
について説明する。

【００５６】図３のＮ状態（通常の環境状態）からＬ状
態（低温度，低湿度）へ環境条件が変化した場合、Ｎ状
態でのトナー濃度の設定値を変更する。光学センサ３７
によるシアントナーに対する検出特性が、感光体ドラム
２の基準濃度パターン部の反射光量の出力値Ｖｓｐ，地
肌部（トナーが付着していない部分）の出力値Ｖｓｇと
して、感光体ドラム２上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）に対
し、特開平１−３０６８７４に開示された方法を用いた
場合、数１の関係がある。

【００５７】

【数１】（Ｍ／Ａ）＝−ｌｎ（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）／ββ
＝−３．０〔ｃｍ２／ｍｇ〕

【００５８】また、現像γ：α（１）は、現像開始電圧
をＶｋとして、近似的に数２で与えられる。

【数２】α（１）＝（Ｍ／Ａ）／（ΔＶｐ−Ｖｋ）

【０
０５９】トナー濃度をＮ状態からＬ状態に設定値を変更
したときのＶｓｐとＶｓｇの値から、基準濃度パターン
の基準であるトナー付着量（ここでは、０．５〔ｍｇ／
ｃｍ２〕）とするための基準濃度パターンの現像ポテン
シャルΔＶｐ（２）は、数１と数２の関係から数３によ
って求められる。

【００６０】

【数３】　　　　　　　　　　ΔＶｐ（２）＝α（２）／０．５
〔ｍｇ／ｃｍ２〕＋Ｖｋ〔Ｖ〕　　但し、　　α（２）
＝−ｌｎ（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）／｛β・（ΔＶｐ−Ｖｋ）
｝

【００６１】ここで、Ｖｋは一般に現像剤の特性（種
類）及びトナー濃度（ＴＣ）によって変化するが、ここ
では一定値Ｖｋ＝−１０〔Ｖ〕として扱う。Ｖｋをトナ
ー濃度の関数Ｖｋ（ＴＣ）として図１のＲＡＭ３３に記
憶しておき、トナー濃度ＴＣをトナー濃度センサによっ
て検出し、Ｖｋ＝Ｖｋ（ＴＣ）として求めてもよい。以
上から求めたΔＶｐ（２）を湿度補正後の基準濃度パタ
ーンの現像ポテンシャルとして以後の検知を行う。

【００６２】最大画像濃度を得るためのトナー付着量が
（Ｍ／Ａ）ｍａｘ　の時、現像ポテンシャルΔＶｍａｘ
　は数２の関係式から数４によって求められる。

【数４】ΔＶｍａｘ　＝（Ｍ／Ａ）ｍａｘ／α（２）＋
Ｖｋ

【００６３】これから、ＶｄとしてＶｄ＝Ｖｌ＋Δ
Ｖｍａｘ＋１５０〔Ｖ〕となるように、帯電チャージャ
３のグリッド３ａに印加するグリッドバイアスが調整さ
れる。Ｖｌは、電位センサ４０の検出値として与えられる。

【００６４】以上の制御処理を図９のフローチャートに
よって説明すると、環境センサ３９によって温度及び湿
度を検知し、その検知結果に基づいて絶対湿度（空気中
の水分の含有量）Ｈを計算する。そして、前回の環境に
よる補正が実行されたときの絶対湿度Ｈ０　と比較し、
その結果が絶対湿度の基準差ΔＨより大きくなった場合
に、トナー濃度センサの基準値を変更する。

【００６５】その際、Ｈ−Ｈ０　が正の場合は、高湿度
状態に向かっているとして、トナー濃度をやや低く（０
．２〔重量％〕程度）するように設定し、Ｈ−Ｈ０　が
負の場合は、低湿度状態に向かっているとして、トナー
濃度をやや高く（０．２〔重量％〕程度）するように設
定する。トナー濃度センサの基準値の変化量はΔＨの大
きさに比例するが、その際トナー濃度の上限値（ここで
は６〔重量％〕）及び下限値（ここでは２〔重量％〕）
を越えないように設定される。

【００６６】狙いとする現像γが速やかに達成されるよ
うに、画像形成前にトナー濃度の消費または補給を実行
してもよい。トナー濃度の消費を行なう場合には、消費
用の潜像を感光体ドラム２上に形成し、その潜像を現像
することにより実施される。

【００６７】検出されたトナー濃度ＴＣ１　と設定され
たトナー濃度ＴＣ０　との差が所定範囲内（一例として
±０．０５〔重量％〕以内）に調整された時点で、光学
センサ３７による検知が実行される。検出された結果に
基づいて、基準濃度パターンの現像電界の直流成分の電
位差（現像ポテンシャル）が計算され、それから求めら
れた現像特性に基づいて帯電電位および露光量が決定さ
れる。

【００６８】トナー濃度調整が行われない場合は、検出
されたトナー濃度と設定されたトナー濃度の差分だけ、
計算された現像ポテンシャルが補正される。以上の処理
がブラック，イエロー，シアン，マゼンダの４色につい
て実行される。

【００６９】次に、この発明の第３実施例について説明
するが、この実施例においてはトナー濃度センサを備え
ていないものとする。それ以外のハード構成及び各特性
は前述の第１実施例と略同様なので、再び図１乃至図４
を参照する。この実施例においては、環境条件による基
準濃度パターンの現像電界の補正は、前述の第１実施例
と同様な方法によって行なうが、トナー濃度の制御方法
が異なり、光学センサ３７を用いてトナー補給制御を実
行する。

【００７０】すなわち、１０枚複写毎に感光体ドラム２
上に基準濃度パターンを形成し、その濃度を光学センサ
３７によって検出した後、その濃度データをＲＡＭ３３
内のデータと比較し、比較した結果に基づいてトナー補
給回路４１を制御する。なお、トナー補給は、Ｖｓｇ＜
ｋＶｓｐの時に行われる（ｋは比例係数）。その係数ｋ
は、トナーの種類毎に異なる。

【００７１】この制御処理を図１０のフローチャートに
よって説明する。まず、環境センサ３９によって温度及
び湿度を検知し、検知された結果に基づいて絶対湿度（
空気中の水分の含有量）Ｈを計算する。そして、前回の
環境による補正が実行されたときの絶対湿度Ｈ０　と比
較し、その結果が絶対湿度の基準差ΔＨより大きくなっ
た場合に、基準濃度パターンの現像電界を変更する。

【００７２】その際、Ｈ−Ｈ０　が正の場合は、高湿度
状態に向かっているとして、基準濃度パターンの現像電
界の直流成分の電位差（現像ポテンシャル）を低くする
ように設定し、Ｈ−Ｈ０　が負の場合は、低湿度状態に
向かっているとして、基準濃度パターンの現像電界の直
流成分の電位差（現像ポテンシャル）を高くするように
設定する。基準濃度パターンの現像電界の直流成分の電
位差を設定すると、前述したように帯電電位および露光
量が決定されるので、帯電条件を設定し直す。

【００７３】次に、この発明の第４実施例について説明
するが、この実施例においては環境検知センサを備えて
いないものとする。それ以外のハード構成及び各特性は
第１実施例と略同様なので、再度図１乃至図４を参照す
る。この実施例を図１１のフローチャートによって説明
すると、所定検知間隔（２０〜５０枚）で、光学センサ
３７によって基準濃度パターンの濃度を検出し、基準値
からのズレ量に従ってトナー濃度センサの基準値を所定
量だけ変更する。

【００７４】前回の基準濃度パターンの現像ポテンシャ
ルを変更した際のトナー濃度センサの基準値Ｔ０　に対
する今回補正した基準値Ｔ１　の変化量ΔＴ（＝Ｔ１−
Ｔ０）の絶対値が基準変化量ΔＴ０　に対して大きい場
合に、基準濃度パターンの現像電界（ここでは現像ポテ
ンシャルΔＶｐ）を変更する。ここで、ΔＶ〔Ｖ〕を単
位として、 ΔＶｐ←ΔＶｐ−ΔＴ／｜ΔＴ｜×ΔＶのように変更さ
れる。但し、｜ΔＴ｜はＴの絶対値を表す。

【００７５】基準濃度パターンの現像電界の直流成分の
電位差（現像ポテンシャル）を設定すると、前述したよ
うに帯電電位および露光量が決定されるので、帯電条件
を設定し直す。なお、前述の各実施例においては反射型
の光検出素子を用いたが、像担持体としてベルト状の感
光体を使用した場合には、透過型の光検出素子を用いる
こともできる。

【００７６】また、前述の各実施例では感光体ドラム２
上に基準濃度パターンの可視像を形成し、この可視像の
反射光を反射型の光検出素子で検出するようにしたが、
中間転写ベルト９に転写後の基準濃度パターンの可視像
を形成し、その可視像の反射光又は透過光を反射型又は
透過型の光検知素子を用いて検出するようにしてもよい
。

【００７７】以上、この発明を複写機に適用した実施例
について説明したが、この発明はこれに限らず、レーザ
プリンタ，ＬＥＤプリンタ，液晶シャッタプリンタ等の
光プリンタや普通紙ファックス等のトナーとキャリアか
らなる２成分現像剤を使用した電子写真技術を用いた画
像形成装置に適用可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、環境条件や現像剤の経時変化によらず安定した高品質
な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の複写機の制御系を示す要部構成図である
。

【図２】この発明の第１実施例を示す複写機の全体構成
図である。

【図３】現像ポテンシャル及び光学センサの出力と感光
体上のトナー付着量との関係を示す線図である。

【図４】環境状態と感光体表面電位との関係を示す線図
である。

【図５】環境状態とトナー濃度との関係を示す線図であ
る。

【図６】この実施例による環境補正処理を示すフロー図
である。

【図７】同じくトナー濃度センサの基準値変更処理を示
すフロー図である。

【図８】同じくトナー濃度制御の時期決定処理を示すフ
ロー図である。

【図９】この発明の第２実施例による環境補正処理を示
すフロー図である。

【図１０】この発明の第３実施例による環境補正処理を
示すフロー図である。

【図１１】この発明の第４実施例による環境補正処理を
示すフロー図である。

【符号の説明】

１　　複写機本体　　　　　　　　　　　　　　　　２
　　感光体ドラム３　　帯電チャージャ　　　　　　　
　　　　　４　　レーザ光学系５　　黒現像装置　　　
　　　　　　　　　　　　　６　　イエロー現像装置７
　　マゼンダ現像装置　　　　　　　　　　８　　シア
ン現像装置９　　中間転写ベルト　　　　　　　　　　
　　１０　　バイアスローラ３１　　メイン制御部　　
　　　　　　　　　　３２　　ＲＯＭ３３　　ＲＡＭ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　３４　　インタフ
ェースＩ／Ｏ３５　　レーザ光学系制御部　　　　　　３６　　電源
回路３７　　光学センサ　　　　　　　　　　　　　　
３８　　トナー濃度センサ３９　　環境センサ　　　　　　　　　　　　　　４０
　　表面電位センサ４１　　トナー補給回路　　　　　
　　　　　４２　　中間転写ベルト駆動部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　現像剤を担持して像担持体と対向する
現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像手段を備
え、前記現像剤担持体には２成分現像剤を塗布し、前記
像担持体と現像剤担持体との間に磁界と現像バイアス電
界とを作用させて該像担持体上に形成された潜像を現像
して顕画像となし、さらにその顕画像を転写材または中
間転写材上へ転写して画像を得るようにした画像形成装
置において、前記像担持体上に基準濃度パターンの静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像して基準濃度パター
ンの可視像を形成した後、この可視像の反射光または透
過光を光検出素子で検出し、その検出値に基づいて前記
像担持体上の可視像形成のための処理を制御する制御手
段と、前記現像手段の近傍の温度や湿度などの環境を検
知する環境検知手段と、該手段の検知結果に基づいて前
記基準濃度パターンの現像バイアス電界を制御する現像
バイアス制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、前
記現像手段内のトナー濃度を検出し、その検出値と基準
値とを比較してその比較結果に応じたトナー濃度制御用
信号を出力するトナー濃度検出手段と、そのトナー濃度
制御用信号に基づいてトナー濃度を制御するトナー濃度
制御手段と、前記現像バイアス制御手段によって基準濃
度パターンの現像バイアス電界が制御されるのに伴って
、前記トナー濃度検出手段の基準値を制御する手段とを
設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】　　現像剤を担持して像担持体と対向する
現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像手段を備
え、前記現像剤担持体には２成分現像剤を塗布し、前記
像担持体と現像剤担持体との間に磁界と現像バイアス電
界とを作用させて該像担持体上に形成された潜像を現像
して顕画像となし、さらにその顕画像を転写材または中
間転写材上へ転写して画像を得るようにした画像形成装
置において、前記像担持体上に基準濃度パターンの静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像して基準濃度パター
ンの可視像を形成した後、この可視像の反射光または透
過光を光検出素子で検出し、その検出値に基づいて前記
像担持体上の可視像形成のための処理を制御する制御手
段と、前記現像手段内のトナー濃度を検出し、その検出
値と基準値とを比較してその比較結果に応じたトナー濃
度制御用信号を出力するトナー濃度検出手段と、そのト
ナー濃度制御用信号に基づいてトナー濃度を制御するト
ナー濃度制御手段と、前記現像手段の近傍の温度や湿度
などの環境を検知する環境検知手段と、該手段の検知結
果に基づいて前記トナー濃度検出手段の基準値を変化さ
せると共に、所定のトナー濃度に制御された時の現像特
性を前記光検出素子によって検出し、該光検出素子の検
出値に基づいて帯電電位，現像バイアス電界あるいは露
光量等の作像条件を制御する手段とを設けたことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項４】　　現像剤を担持して像担持体と対向する
現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像手段を備
え、前記現像剤担持体には２成分現像剤を塗布し、前記
像担持体と現像剤担持体との間に磁界と現像バイアス電
界とを作用させて該像担持体上に形成された潜像を現像
して顕画像となし、さらにその顕画像を転写材または中
間転写材上へ転写して画像を得るようにした画像形成装
置において、前記像担持体上に基準濃度パターンの静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像して基準濃度パター
ンの可視像を形成した後、この可視像の反射光または透
過光を光検出素子で検出し、その検出値に基づいて前記
像担持体上の可視像形成のための処理を制御する制御手
段と、前記現像手段内のトナー濃度を検出し、その検出
値と基準値とを比較してその比較結果に応じたトナー濃
度制御用信号を出力するトナー濃度検出手段と、そのト
ナー濃度制御用信号に基づいてトナー濃度を制御するト
ナー濃度制御手段と、前記光検出素子の検出値に基づい
て前記トナー濃度検出手段の基準値を制御する手段と、
前記光検出素子の今回の検出値と前回の検出値との差が
所定の基準値と比べて大きい場合に、前記基準濃度パタ
ーンの現像バイアス電界を制御すると共に、帯電電位，
現像バイアス電界あるいは露光量などの作像条件を制御
する手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】　　現像剤を担持して像担持体と対向する
現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像手段を備
え、前記現像剤担持体には２成分現像剤を塗布し、前記
像担持体と現像剤担持体との間に磁界と現像バイアス電
界とを作用させて該像担持体上に形成された潜像を現像
して顕画像となし、さらにその顕画像を転写材または中
間転写材上へ転写して画像を得るようにした画像形成装
置において、前記像担持体上に基準濃度パターンの静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像して基準濃度パター
ンの可視像を形成した後、この可視像の反射光または透
過光を光検出素子で検出し、その検出値に基づいて前記
像担持体上の可視像形成のための処理を制御する制御手
段と、前記現像手段内のトナー濃度を検出し、その検出
値と基準値とを比較してその比較結果に応じたトナー濃
度制御用信号を出力するトナー濃度検出手段と、そのト
ナー濃度制御用信号に基づいてトナー濃度を制御するト
ナー濃度制御手段と、前記光検出素子の検出値に基づい
て前記トナー濃度検出手段の基準値を制御する手段と、
トナー濃度の上限値，下限値あるいはその両方の値を設
定し、前記基準値が前記トナー濃度の上限値あるいは下
限値に到達した時に、前記基準濃度パターンの現像バイ
アス電界，帯電電位あるいは露光量のいずれかを変更す
る手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。