JPH0466986A - 画像形成装置のトナー濃度制御方法 - 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〕 本発明は画像形成装置のトナー濃度制御方法に関する。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形成された静電潜像を、トナーとキャリア
を有する現像剤のトナーによって顕像化する画像形成装
置は従来より周知であり、電子複写機、プリンタ、或い
はファクシミリなどとして構成される。

このようにトナーとキャリアを有する二成分系の現像剤
により静電潜像を顕像化する画像形成装置においては、
形成された顕像の画像濃度が常にほぼ一定の範囲内に保
たれるように、現像剤のトナー濃度を制御する必要があ
る。

このため従来より、潜像担持体に基準潜像を形成し、該
基準潜像をトナーによって顕像化して顕像パターンを得
、該顕像パターンの画像濃度をフォトセンサにより検知
し、その結果を基準値と比較し、顕像パターンの画像濃
度が低いと判定されたとき、前記現像剤中にトナーを補
給して現像剤のトナー濃度を調整するトナー濃度制御方
法が広く採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、二成分系の現像剤は、そのトナーとキャリア
を摩擦帯電させ、かかるトナーを潜像担持体の静電潜像
に静電的に移行させて潜像を顕像化するものであるが、
現像剤中のキャリアは経時的に劣化し、現像装置の使用
時間の経過に伴ってキャリアとトナーの摩擦帯電量が減
少する。このようになるとトナーとキャリアを互いに引
き付は合うクーロン力が低下するため、トナーが潜像担
持体に付着しやすくなる。

ところが従来は前述のように顕像パターンを形成してそ
の画像濃度をフォトセンサで検知し、その結果を基準値
と比較するとき、その基準値を常に一定の値に固定して
いたため、キャリアが劣化すると、現像装置中の現像剤
のトナー濃度が低下することになり、このため、通常の
画像形成時に、高濃度画像となるべき静電潜像に付着す
るトナー量が不足し、得られた顕像の画像濃度が低下す
る不具合を免れなかった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を簡単な構成によって
除去したトナー濃度制御方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、潜像担持体に形成さ
れた静電潜像を、トナーとキャリアを有する現像剤のト
ナーによって顕像化する画像形成装置のトナー濃度制御
方法であって、前記潜像担持体に基準潜像を形成し、該
基準潜像を前記現像剤のトナーによって顕像化して顕像
パターンを得。

該顕像パターンの画像濃度を２オドセンサにより検知し
、その結果を基準値と比較し、顕像パターンの画像濃度
が低いと判定されたとき、前記現像剤中にトナーを補給
して現像剤のトナー濃度を調整するトナー濃度制御方法
において、前記現像剤を収容する現像装置に現像剤を投
入した後、画像形成回数又は現像装置の作動時間に応じ
て、前記現像剤のトナー濃度が高くなる方向に前記基準
値を変更することを特徴とするトナー濃度制御方法を提
案する。

また本発明は同じ目的を達成するため、潜像担持体に形
成された静電□潜像を、トナーとキャリアを有する現像
剤のトナーによって顕像化する画像形成装置のトナー濃
度制御方法であって、前記潜像担持体を帯電器で帯電す
ることにより、該担持体に基準潜像を形成し、該基準潜
像を前記現像剤のトナーによって顕像化して顕像パター
ンを得、該顕像パターンの画像濃度をフォトセンサによ
り検知し、その結果を基準値と比較し、顕像パターンの
画像濃度が低いと判定されたとき、前記現像剤中にトナ
ーを補給して現像剤のトナー濃度を調整するトナー濃度
制御方法において、前記現像剤を収容する現像装置に現
像剤を投入した後、画像形成回数又は現像装置の作動時
間に応じて、前記顕像パターンへのトナー付着量が減少
するように、帯電器に印加する電圧を変化させることを
特徴とするトナー濃度制御方法を提案する。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面に従って詳細に説明し、併
せて前述の従来の欠点を図面に即してより具体的に明ら
かにする。

第１図は、本発明に係るトナー濃度制御方法を適用した
画像形成装置の一例である電子複写機の概略を示し、第
２図はその現像装置の拡大図である。本発明の理解のた
め、先ず第１図及び第２図の全体構成とその作用を簡単
に説明する。

複写機本体１の上部にはコンタクトガラス２が固設され
、その上面に原稿３が載置され、該原稿３は圧板４によ
って押えられている。

複写動作の開始に伴い、コンタクトガラス２の下方に配
置された光源５と第１ミラー６が図示した位置から右方
に移動する。このとき光源５からの光が原稿面を照明し
、その反射光が第１ミラー６で反射し、次いで・同じく
図における右方へ移動する第２及び第３ミラー７．８で
反射した後、結像レンズ１０を通り、固定された第４．
第５及び第６ミラー１１，１２．１３で反射した後、ド
ラム状の感光体１４に入射し、ここに原稿画像を結像す
る。

感光体１４は潜像担持体の一構成例をなすものであって
、図における時計方向に回転し、そのまわりに配置され
た除電ランプ１５によって除電された後、帯電器１６に
より表面を一様に帯電され。

しかる後上述のように露光され、これにより原稿画像に
対応した静電潜像が感光体上に形成される。

上記潜像は現像装置１７を通るときトナーによって顕像
化され、かかる顕像は給紙装置１８から給送された転写
紙１９上に転写チャージャ２０の放電作用により転写さ
れる。次いでこの転写紙１９は分離チャージャ２１の作
用で感光体１４から分離され、定着装置２２によって転
写された顕像が転写紙上に定着される。定着後の転写紙
１９は排紙トレイ２３上に排出される。

現像装置１７は、第２図にも示すようにトナーとキャリ
アを有する二成分系の現像剤りを収容する現像容器２４
と、感光体１４に対向して回転輛動される現像スリーブ
２５と、容器２４内の現像剤りを撹拌する撹拌ローラ２
６を有している。現像剤りは撹拌ローラ２６によって撹
拌混合され、このときそのトナーとキャリアが互いに異
極性に摩擦帯電する。かかる現像剤りは現像スリーブ２
５に内設された図示していない磁石の磁力作用で現像ス
リーブ２５上に担持されつつ矢印方向に搬送され、現像
スリーブ２５と感光体１４の対向した現像領域において
現像剤中のトナーが感光体１４に形成された静電潜像に
静電的に移行し、該潜像を顕像化する。

上述した現像動作が行われるうちに、現像剤りはそのト
ナーだけが消費されるので、現像剤のトナー濃度が順次
低下する。そこで、以下のようにしてトナー濃度を制御
する。

コンタクトガラス２の適所には所定の画像濃度を持った
基準パターン２７が配置され、前述のように複写動作が
行われるとき、又はその他の適時に、基準パターン２７
が前述の複写動作時と同様に光源５により照明され、こ
れによって感光体上の非画像領域に基準潜像が形成され
る。この潜像は、現像装［１７を通るとき現像剤り中の
トナーによって顕像化される。これが第３図（ａ）。

（ｂ）にも示した顕像パターンＰであり、かがるパター
ンＰは現像装置１７の下流側に配置されたフォトセンサ
２８によってその画像濃度を検知される。すなわち、先
ず第３図（ａ）に示すようにフォトセンサ２８の発光素
子２８ａからの光が顕像パターンＰ以外のトナーの付着
していない感光体表面を照射し、そのとき受光素子２８
ｂに入射する反射光により得られる第１８力Ａと、第３
図（ｂ）に示すように発光素子２８ａが顕像パターンＰ
を照射したときに得られる受光素子２８ｂからの第２出
力Ｂが、共に第２図に示した演算手段２９に入力し、こ
こで面出力Ａ、Ｂの比率Ｂ／Ａ＝Ｃが演算される。その
結果、すなわち比率Ｃのデータは比較判定手段３０にお
いて、基準値設定手段３１から出力された基準値と比較
され、ここで顕像パターンの画像濃度が低いと判定され
たときは、比較判定手段３０からの出力に基づき、トナ
ー補給制御手段３２がモータ３４を制御してトナー補給
ローラ３３を回転させ、トナー容器３５内に収容された
トナーＴを現像容器２４に補給し、現像剤りのトナー濃
度を上昇させる。このようにして現像剤のトナー濃度は
ほぼ一定の範囲内に保たれ−Ｓ像の画像濃度を所定の高
さに維持することができるのである。

上述した複写機の構成、並びにトナー濃度制御方法は従
来と異なるところはない。かかる従来の制御方法におい
ては、先にも説明したように比較判定手段３０において
用いられる基準値が固定された値となっていた。ところ
が現像剤り中のキャリアは経時的に劣化し、トナーとの
摩擦より生じる帯電量が順次低下するため１通常の複写
動作時に得られる顕像の画像濃度が異常に低下する不具
合が発生していた。この点を図面に基づいて以下に詳し
く説明する。

第４図は横軸にコピーカウント数（コピー回数〕をとり
、縦軸にトナーの単位質量当りの帯電量（Ｑ／Ｍ）をと
って示すグラフである。これから判るように、現像装置
１７の現像容器２４に新たな現像剤を投入してからのコ
ピー回数、すなわち現像装置の使用時間が増すに従って
、トナーの帯電量が順次低下する。このようにトナーの
帯電量が低下すると、第５図に示すように感光体１４に
付着するトナーの量が増大する。これは、前述のように
トナーとキャリアの摩擦帯電量の減少に基づき、両者間
に作用するクーロン力が低下し、トナーがキャリアから
離れやすくなるためである。

一方、前述の顕像パターンＰはその画像濃度が中間的な
ものとなるように形成される。すなわち、第６図に示す
ように横軸に顕像パターンＰの画像濃度をとり、縦軸に
前述の演算結果（Ｂ／Ａ＝Ｃ）の値をとったグラフを考
えたとき、両者の関係は、画像濃度がＰｌで示す中間的
なものであるとき、大きな勾配を示す。従ってこのよう
な中間的な画像濃度の顕像パターンＰを作成し、その画
像濃度をフォトセンサ２８によって検知し、これを演算
してその結果を基準値と比較すれば、顕像パターンＰの
わずかな画像濃度変動に対しても、その演算結果Ｃが大
きく変動することになり、トナー濃度に対するＳ／Ｎ比
を大きくでき、正確にトナー濃度を検知できるのである
。このような理由で顕像パターンＰの画像濃度が中間的
なもの（中間調画＃）となるように、該パターンＰを形
成するのである。これは、従来も本発明に係る構成にお
いても変りはない。

ところで前述のように、従来は演算結果のデータＣと比
較する基準値として常に一定の値を用い、現像剤の使用
開始時にも、またそれから長い時間を経過したときも同
じ基準値を使用していた。すなわち、現像剤の使用時間
に関係な（、顕像パターンＰの画像濃度が常に一定とな
るように、現像剤のトナー濃度を制御していたのである
。

ところが前述の如く経時的なキャリアの劣化に伴って、
感光体１４に付着するトナー量が増大するので、顕像パ
ターンＰの画像濃度が常に一定となるようにトナー濃度
を制御すると、現像装置における現像剤のトナー濃度が
順次低下することになる。キャリアが劣化する前と、劣
化した後において、同一画像濃度の顕像パターンＰを得
るには、後者の方が現像剤りのトナー濃度が低くて良い
ため、顕像パターンＰの画像濃度を常に一定に保つよう
に現像剤のトナー濃度を制御すれば、キャリアが劣化し
たときの方が、劣化する前よりもトナー濃度が低下せざ
るを得ないのである。

このため、従来のトナー濃度制御方法によると、キャリ
アの劣化に伴って、感光体上に高濃度画像を形成すべき
静電潜像へのトナーの付着量が減少し、その画像濃度が
低下し、画質の劣化を生じる不具合を免れなかった。

第７図はこれを説明する図である。その横軸は原稿画像
濃度を、縦軸は現像装置により形成された顕像の画像濃
度を示している。曲線Ｘは使用開始直後の現像剤を用い
たときの両濃度の関係を。

また曲線Ｙはキャリアが劣化し、従ってトナー濃度が低
下した現像剤を用いたときの両濃度の関係を示している
。Ｐ２は、第１図に示した基準パターン２７の濃度であ
り、かかるパターンによって中間的な濃度Ｐ１の顕像パ
ターンが得られ、これがフォトセンサにより検知される
。ここで、例えば第７図にＰ３で示した高濃度の原稿画
像を顕像化した場合、まだ劣化していないキャリアの現
像剤を用いたときは、Ｐ４の所定の画像濃度の顕像が得
られるのに対し、劣化したキャリアの現像剤を用いると
、これより得られる顕像の画像濃度はＰ５で示すように
大きく低下してしまい、画質が低下するのである。

そこで、本発明では、現像剤を収容する現像装置に現像
剤を投入した後、画像形成回数又は現像装置の作動時間
に応じて、現像装置内の現像剤トナー濃度が高くなる方
向に、前述の基準値を変更するように構成されている。

上述した構成のより具体的な例を、第２図、並びに第８
図乃至第１０図を参照しながら、先に説明したトナー濃
度制御方法に、説明を追加する形で以下に明らかにする
。

前述のように感光体１４の非画像領域（通常の複写動作
により得られる顕像の領域外の部分）に顕像パターンＰ
が形成され、このパターンの部分とこれ以外の部分がフ
ォトセンサ２８により検知され、その出力Ｂ、Ａが得ら
れるが、第８図に示すように、かかる出力Ａ、Ｂは第２
図に示した演算手段２９において、Ａ／Ｄ変換されてそ
の各データＡ、Ｂが一旦メモリに収納され（第８図（ａ
）乃至（ｄ））、次いでこれらのデータが読み込まれ、
Ｂ／Ａ＝Ｃの演算が実行される（第８図（ｅ）（ｆ））
。

一方、第２図に示したコピーカウンタ３６によってコピ
ー回数がカウントされ、これが基準値設定手段３１に入
力され、そのコピーカウント数が予め決められた値にな
る毎に、基準値が変更される。本例では、第９図に示し
たように現像装置１７の現像容器２７に新たな現像剤り
を投入してから、コピーカウント数が３万回までは基準
値が０゜１２　（１２％）に設定されているが、このカ
ウント数が３万回より多く、かつ６万回以下となったと
きは、基準値が０．１０　（１０％）に下げられる。同
様にカウント数が６万回を越え、かつ９万回以下のとき
は基準値が０．０８　（８％）に、また９万回を越えた
ときは０．０６　（６％）に変更される。

ここで再び第８図に戻り、前述の如く演算が実行された
後、コピーカウント数がチエツクされ（第８図（ｇ））
、これが３万回以下のときは、演算結果のデータＣが、
基準値設定手段３１から出力された０、１２の基準値と
比較判定手段３０において比較され（第８図（ｈ））、
データＣがこの基準値０．１２より大なるときは現像装
置ｉ１７における現像剤りのトナー濃度が低下している
ので、第２図に示したトナー補給制御手段３２の出力に
よりモータ３４を作動させ、トナー補給ローラ３３を回
転させて現像剤り中へトナーを補給する（第８図（ｉ）
）。同時にタイマーがオンしく第８図（ｊ））、トナー
補給が所定時間Ｔ□行われたとき、トナー補給がオフさ
れる（第８図（ｋ）、（Ω））。演算結果のデータＣが
基準値０．１２以下のときは、現像剤りのトナー濃度が
高いのであるから、トナー補給は行われない（第８図（
ｈ）、　　（ｆｌ））。

次に、コピーカウント数が３万回よりも多く、かつ６万
回以下のときは、演算結果のデータＣは、基準値０．１
０と比較され（第８図（ｍ）、（ｎ））、これより大な
るときは所定時間トナー補給が行われ゛（第８図（ｉ）
、（ｊ）、（ｋ）、（Ｑ））、そうでないときはトナー
補給されることはない（第８図（β））。

同様にしてコピーカウント数が６万回より多く、９万回
以下であるときは、データＣは基準値０゜０８と比較さ
れ（第８図（０）、（ｐ））−デ〜りＣが０．０８より
大なるときはトナー補給が実行される。またコピーカウ
ント数が９万回を越えたときはデータＣが基準値０．０
６と比較され（第８図（ｑ））、データＣが０．０６よ
り大なるときにトナーが補給される。

以上のように、現像剤りを現像装置１７に投入した後、
コピーカウント数が増大す゛るに従って。

すなわちキャリアの劣化に伴って、基準値を順次下げ、
現像剤のトナー濃度が高くなる方向に制御するのである
。

第１０図は第７図と同様に横軸に原稿画像濃度をとり、
縦軸に基準値と顕像の画像濃度をとって示したグラフで
ある。今、基準値をＷｌからＷ２に変更したとすると、
曲ｍｙ’　、ｘ’　から判るように、同じ画像濃度Ｐ３
の原稿画像から得られる顕像の画像濃度がＰ５からＰ４
に上昇する。このようにしてキャリアの劣化に対応する
現像剤のトナー濃度の低下を補い、常に高濃度の原稿画
像を高濃度の顕像として再現することができるのである
。

上の例では、コピーカウント数、すなわち画像形回数に
応じて、基準値を変更させたが、現像装置１７の作動時
間を計測し、この値に応じて現像剤のトナー濃度が高く
なるように、基準値を変更しても同様な結果が得られる
。このように構成するには、例えば、第２図に示したコ
ピーカウンタ３６の代りに現像装置１７の作動時間を横
比する手段を設ければよい。

また第１図に示した複写機では、基準濃度の基準パター
ン２７を用いて中間調濃度の顕像パターンＰを得たが、
このような基準パターン２７を用いずに、高圧電源３７
による帯電器１６のチャージワイヤ１６ａへの印加電圧
、又はグリッド電極１６ｂへの印加電圧を調整し、これ
によって感光体１４を帯電して所定の表面電位の基準潜
像を形成し、これを現像装Ｍ１７のトナーによって顕像
化し、中間調濃度の顕像パターンＰを形成することもで
きる。

このような方法を採用したときは、先に説明した実施例
のように基準値を変更する代りに、帯電器１６への印加
電圧、すなわちそのチャージワイヤ１６ａ、又はグリッ
ド電極１６ｂに印加する電圧を、コピーカウント数又は
現像装置１７の作動時間に応じて、顕像パターンＰへの
トナー付着量が順次減少するように変化させても先の実
施例と同じ効果が得られる。例えば、新たな現像剤りを
現像装置に投入した後、コピーカウント数が１から３０
回までは、帯電器１６により形成される感光体１４上の
基準潜像の表面電位が５２０ｖとなるように、またコピ
ーカウント数が３１回から６０回までは同表面電位が４
８０ｖとなるように、さらに６１回から９０回までは４
４０Ｖ、９１回以上は４００ｖというように基準潜像の
表面電位を順次低下させ、かかる基準潜像をトナーによ
って顕像化して得た顕像パターンＰをフォトセンサ２８
で検知し、その演算結果のデータＣを、常に一定に維持
される基準値と比較して現像剤りへのトナー補給を制御
するのである。これによっても、キャリアの劣化に基づ
くトナー濃度の低下を補い、常に高品質な顕像を形成す
ることができる。

なお、第２図に示した各制御手段は、マイクロコンピュ
ータによって簡単に構成することが可能である。

〔発明の効果〕

請求項１及び２に記載した構成によれば、経時的にキャ
リアが劣化しても、常に高品質な顕像を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を適用した電子複写機の構成
図、第２図は現像装置の拡大断面と制御系統を示す図、
第３図（ａ）、（ｂ）は顕像パターンをフォトセンサが
検知するときの状況を説明する図、第４図はコピーカウ
ント数とトナーの帯電量の関係を示すグラフ、第５図は
トナーの帯電量と感光体に付着するトナー量の関係を示
すグラフ、第６図は顕像パターンを中間調の画像濃度と
することが望ましいことを説明するグラフ、第７図は劣
化前の現像剤と劣化後の現像剤により得られる顕像の画
像濃度を説明するグラフ、第８＠は本発明に係るトナー
濃度制御方法のフロー図、第９図はコピーカウント数に
応じて基準値を変更する一例を示すグラフ、第１０図は
基準値を変えたときの原稿画像濃度と顕像の画像濃度の
関係を説明するグラフである。 １６・・帯電器　　　　１７・・・現像装置２８・・・
フォトセンサ Ｄ・・・現像剤　　　　　Ｐ・・・顕像パターンＴ・・
・トナー 代理人　弁理士　星　野　則　夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜像担持体に形成された静電潜像を、トナーとキ
   ャリアを有する現像剤のトナーによって顕像化する画像
   形成装置のトナー濃度制御方法であって、前記潜像担持
   体に基準潜像を形成し、該基準潜像を前記現像剤のトナ
   ーによって顕像化して顕像パターンを得、該顕像パター
   ンの画像濃度をフォトセンサにより検知し、その結果を
   基準値と比較し、顕像パターンの画像濃度が低いと判定
   されたとき、前記現像剤中にトナーを補給して現像剤の
   トナー濃度を調整するトナー濃度制御方法において、 前記現像剤を収容する現像装置に現像剤を投入した後、
   画像形成回数又は現像装置の作動時間に応じて、前記現
   像剤のトナー濃度が高くなる方向に前記基準値を変更す
   ることを特徴とするトナー濃度制御方法。
2. （２）潜像担持体に形成された静電潜像を、トナーとキ
   ャリアを有する現像剤のトナーによって顕像化する画像
   形成装置のトナー濃度制御方法であって、前記潜像担持
   体を帯電器で帯電することにより、該担持体に基準潜像
   を形成し、該基準潜像を前記現像剤のトナーによって顕
   像化して顕像パターンを得、該顕像パターンの画像濃度
   をフォトセンサにより検知し、その結果を基準値と比較
   し、顕像パターンの画像濃度が低いと判定されたとき、
   前記現像剤中にトナーを補給して現像剤のトナー濃度を
   調整するトナー濃度制御方法において、前記現像剤を収
   容する現像装置に現像剤を投入した後、画像形成回数又
   は現像装置の作動時間に応じて、前記顕像パターンへの
   トナー付着量が減少するように、帯電器に印加する電圧
   を変化させることを特徴とするトナー濃度制御方法。