JPH05257369A

JPH05257369A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH05257369A
Application number: JP4087667A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Shizuo Kayano; 鎮雄萱野; Kunihisa Yoshino; 邦久吉野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー濃度がほぼ所定値であるのに画像濃度
が低下・上昇した場合、現像条件を変更して適正な画像
濃度にする。【構成】第２ＣＰＵ６０は、トナー濃度がほぼ所定値
であるのに、光学画像濃度測定手段６１にて測定された
標準トナー像の反射濃度（画像濃度）が所定レベルより
低下・低下・上昇した場合、現像バイアス回路６２を制
御して現像バイアスを変更することにより、スリーブ２
０ｃと二成分現像剤との付着力、すなわち二成分現像剤
中のトナーが感光ドラム１に移動する力を変化させて適
正な画像濃度にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機等のトナ−とキ
ャリアからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を顕像化
する現像方法を採用する画像記録装置に係り、特に適正
な画像濃度を得るべく現像条件を制御する画像記録装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナ−とキャリアからなる二成分現像剤
を用いて像担持体上の静電潜像を顕像化する現像装置に
おいて、二成分現像剤中のトナ−とキャリアとの重量混
合比率( 以下これをトナ−濃度Ｔ_C という) は現像性に
大きく影響する。例えば、二成分現像剤のトナ−濃度が
適正値よりも低い場合、現像画像の濃度は低くなってし
まう。また、逆にトナ−濃度が高くなりすぎた場合に
は、それによる現像画像の濃度は高くなりすぎると共
に、いわゆるカブリが増す不都合を生じてしまう。その
ために像担持体から転写した転写材における記録画像は
不適当なものとなってしまう欠点がある。

【０００３】従って、好ましい濃度の画像を常に得るた
めには、二成分現像剤のトナ−濃度を適正レベルにし、
かつ、その適正レベルを現像時に常に一定に維持する必
要がある。そこで、従来、トナー補給量を制御すること
によって、二成分現像剤のトナ−濃度を一定に維持する
ようにした二成分現像剤の濃度制御方式が提案されてい
た。この濃度制御方式は、二成分現像剤の透磁率変化や
体積変化、現像後における画像濃度の変化、相互に色の
異なるトナ−とキャリアとによる二成分現像剤の色変化
等の変化事象を検知することによりトナー濃度を検知
し、検知したトナー濃度に基づいてトナー補給量を制御
することによりトナー濃度が適正になるよう維持してい
た。

【０００４】しかし、上記のような変化事象を検知する
方式では、誤検知あるいは感光体表面の経時的劣化に対
する補償の困難性等の理由によって、長期にわたっての
安定動作は困難であった。

【０００５】この解決法として、特開昭５７−１３６６
６９号「二成分現像剤濃度制御装置」が紹介されてい
る。この「二成分現像剤濃度制御装置」は、記録装置に
おける現像効果を安定して長期間適切に維持することを
可能とすべく、現像器内の二成分現像剤の体積を検知す
べき検知レベルを複数備えると共に、別途、現像性能を
検知するために感光表面に形成された基準画像の現像画
像、あるいはその記録画像の濃度を光学的に検知して、
これに応じて先の複数の検知レベルを中央演算処理装置
によって切り換えて設定することにより、キャリア補給
を極力避けて現像性能をできるだけ一定にするために二
成分現像剤のトナ−濃度を制御するように構成したもの
である。一応これによって前記の目的は達成された。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像記録対象
の原稿内容は、画像濃度や画像密度などの違いにより黒
化率にバラツキがある場合が多く、線画、文字画や低濃
度原稿など黒化率の低い原稿内容を連続して画像形成す
べく現像動作を実行していったような場合、トナー濃度
が一定であるにも拘らずトナー濃度に対応した所定の画
像濃度が得られず、トナ−濃度と画像濃度との対応関係
が崩れるという現象を生じた。この現象は、各種の色の
二成分現像剤を用いてカラーが画像を再現可能とするカ
ラー静電記録装置の場合に発生し易いことも分かった。

【０００７】そこで、このような現象が発生する原因を
考察したところ、次のような知見を見い出した。すなわ
ち、上記２つの例に共通する事象を分析した結果、静電
記録装置における画像形成プロセス中の現像時間内で
は、現像器内の現像スリーブと撹拌手段とを連続して回
転駆動しており、この撹拌時間、換言すればトナーホッ
パー内での二成分現像剤の滞留時間が共通に関係してい
ることに気づいた。すなわち、前者の例では、低濃度原
稿であるため単位時間当りのトナー消費量が通常より少
なく、その分、トナー滞留時間が長くなる。また、後者
の例では、各色の二成分現像剤のトナー消費量に差が生
じ、トナーの滞留時間も色ごとに異なってくる。上記例
の現象は、トナー濃度が一定でも起こることから考え
て、キャリアの周りにトナ−成分が付着してトナー帯電
量が減少した状態、いわゆるスペントトナ−に起因する
ものでないものと推測できるが、トナー滞留時間に関係
があるということから、すなわち、トナー滞留時間が長
くなればトナーとキャリアとの摩擦機会が増加すること
より、トナー帯電量が増え続けることが予想され、増加
して所定範囲外になったトナー帯電量が画像濃度に影響
を及ぼしているものと考えられる。そこで、トナー帯電
量と画像濃度との関係について考察してみた。

【０００８】図４は、二成分現像剤中のトナ−濃度が一
定の場合におけるトナ−の帯電量Ｑ／ｍ( μＣ／ｇ) の
変化に対する画像濃度ＣＤの変化を示す図である。

【０００９】図４において、画像濃度ＣＤはトナー帯電
量Ｑ／ｍを上昇に応じて低下することを示している。具
体的には、トナー帯電量Ｑ／ｍが１０（μＣ／ｇ）位の
とき、画像濃度ＣＤが約１．４であることを示し、トナ
ー帯電量Ｑ／ｍが３０( μＣ／ｇ) 位のときは画像濃度
ＣＤは約０．５であることを示している。

【００１０】このような画像濃度ＣＤとトナー帯電量Ｑ
／ｍとの関係は、永久磁石を内包した現像スリーブに磁
気的に担持した二成分現像剤中のトナ−が、静電潜像を
現像する現像領域で受ける力（以下、現像力という）か
ら説明できる。

【００１１】すなわち、現像力をＦ_t とすると、現像力
Ｆ_t は、大略、

【００１２】

【数１】Ｆ_t ＝ｑ_t ・Ｅ − ｋ（ｑ_t ・ｑ_c ／ｒ² ） − ｑ_t （Ｖ_B ／Ｒ）｛ただし、ｑ_ｔはトナー電荷量、Ｅは静電潜像による電
界（以下、潜像電界という）、ｑ_c はキャリア電荷量、
ｒはトナーとキャリアとの距離、Ｖ_B は現像スリーブに
印加される電圧（以下、現像バイアスという）、Ｒは感
光体ドラム表面と現像スリーブ表面との距離である｝で
示されるものと考えられる。

【００１３】数式１は、現像力Ｆ_t は、潜像電界Ｅに起
因する力から、トナ−とキャリアとの付着力( これをク
−ロン力という) と、トナーに働く現像バイアス力とを
減じたものであることを示している。ここで、注目すべ
きことは、現像力Ｆ_t を決定する力は、トナ−帯電量ｑ
_t （Ｑ／ｍ）と比例関係にあるが、現像力Ｆ_t を減ずる
力であるク−ロン力は、トナ−帯電量ｑ_t （Ｑ／ｍ）の
増大にともないキャリア電荷量ｑ_c も増大するので、他
の力に比べてより大きく増大する傾向にある。従って、
トナー帯電量ｑ_t （Ｑ／ｍ）の上昇は、現像力Ｆ_t の低
下となって現れ、トナ−帯電量ｑ_t （Ｑ／ｍ）の低下は
現像力Ｆ_t の上昇となって現れるという点である。

【００１４】図５は、現像装置内に装填した二成分現像
剤中のトナ−濃度（ｗｔ％：重量混合比率）に対する画
像濃度ＣＤの変化を示すグラフである。

【００１５】ここで、二成分現像剤は、平均粒径２０〜
１００μｍの絶縁性磁性キャリア（樹脂コ−ティング、
磁性粒子樹脂分散タイプ）と、平均粒径５〜１５μｍの
トナ−から構成されるものである。

【００１６】図５において、実線Ａは、現像バイアスＶ
_B が２００Ｖの場合を示したものであり、トナ−濃度１
ｗｔ％付近で画像濃度ＣＤが約０．４を示し、トナー濃
度５ｗｔ％において、画像濃度ＣＤが約１．０を示して
おり、トナー濃度５ｗｔ％を越えると、画像濃度ＣＤは
約１．２付近で飽和することを示している。この実線Ａ
の軌跡上では、画像濃度ＣＤは約０．４〜約１．２でコ
ントラストも十分広くとれ、潜像担持体である感光ドラ
ムとトナーとの付着力も良好であり、像形成プロセス中
における画像ズレも少なくなるので、通常は実線Ａの軌
跡上で画像濃度ＣＤを制御することが望まれる。

【００１７】一点鎖線Ｂは、前述の２つの例のように、
二成分現像剤を撹拌する時間が長くなり、トナー帯電量
ｑ_t （Ｑ／ｍ）が実線Ａに比べて大きくなりすぎた場合
のトナ−濃度Ｔ_C （ｗｔ％）と画像濃度ＣＤとの関係を
示している。なお、ここで現像バイアスＶ_B などの他の
条件などは、実線Ａと全て同じである。この場合、数式
１から明らかなように、クーロン力は他の静電力に比し
て増大するので、トナーを感光体ドラムに吸引する力が
相対的に低下して画像濃度が低下することを示してい
る。具体的には一点鎖線Ｂはトナ−濃度５ｗｔ％から画
像濃度０．５付近で飽和することを示している。従っ
て、軌跡Ｂ上における原稿画像に応じた充分な画像濃度
ＣＤを得ることができず、更に充分なコントラストも得
られないという問題点がある。

【００１８】なお、点線Ｃは、例えば、相対湿度が高く
なった等の環境変動により、トナー帯電量が実線Ａに比
べて小さくなった場合のトナ−濃度Ｔ_C （ｗｔ％）と画
像濃度ＣＤとの関係を示している。この場合、トナーと
キャリア間の付着力（クーロン力）が不十分となり、画
像濃度ＣＤは実線Ａに比して上昇することを示してい
る。具体的には、画像濃度ＣＤは、トナ−濃度１ｗｔ／
％付近で０．７付近に達し、トナー濃度（ｗｔ％）が上
昇するにつれて約１．４付近に飽和することを示してい
る。従って、点線Ｃ上における現像は、コントラスト幅
は充分な幅をもつことになるが、トナーが多量に飛散し
た状態となって潜像に多くのトナーが付着し過ぎてしま
い、原稿画像を忠実に再現するという点において実用に
耐えないという問題がある。更に、感光体ドラムとトナ
ーとの付着力も充分でないので、画像ズレも生じやすく
なるという問題点もある。

【００１９】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たもので、その目的は、トナ−濃度を所定値にほぼ一定
に維持しているに拘らず、画像濃度の低下・上昇を生じ
た場合に、これを検知し、現像条件を所定に制御するこ
とにより、適正な画像濃度で画像再現可能な画像記録装
置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による画像記録装置は、現像バイアスを印加
して像担持体上の静電潜像をキャリアとトナーとからな
る二成分現像剤で現像する二成分現像手段と、前記二成
分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段
と、該トナー濃度検知手段からのトナー濃度に基づいて
トナー補給制御を行うトナー補給制御手段とを有する画
像記録装置において、前記像担持体上に形成された基準
トナー像の反射濃度を検知する反射濃度検知手段と、該
反射濃度検知手段にて検知された基準トナー像の反射濃
度が所定レベルより低下、あるいは上昇し、かつ前記ト
ナー濃度検知手段にて検知されたトナー濃度が実質的に
一定の場合に、前記現像バイアスを変更し、その後、前
記基準トナー像の反射濃度が所定レベルに復帰した時点
で現像バイアスを所定値に戻す現像バイアス制御手段と
を備えている。

【００２１】

【作用】二成分現像手段は、現像バイアスを印加して像
担持体上の静電潜像をキャリアとトナーとからなる二成
分現像剤で現像する。トナー濃度検知手段は、二成分現
像剤のトナー濃度を検知する。トナー補給制御手段は、
トナー濃度検知手段からのトナー濃度に基づいてトナー
補給制御を行う。また、反射濃度検知手段は、像担持体
上に形成された基準トナー像の反射濃度を検知する。

【００２２】そして、現像バイアス制御手段は、トナー
濃度検知手段にて検知されたトナー濃度が実質的に一定
であるにも拘らず、反射濃度検知手段にて検知された基
準トナー像の反射濃度、すなわち現実の画像濃度が所定
レベルより低下、あるいは上昇した場合、現像バイアス
を変更して画像濃度を所定レベルに復帰させ、その後、
現像バイアスを所定値に戻す。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例による画像記録装置
を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例に
よる画像記録装置のブロック図であり、本画像記録装置
１００は、潜像担持体たる感光ドラム１、感光ドラム１
の回転を制御する第１モータドライバ１０、現像器２
０、高圧電源４０、転写器４２、帯電器４１、走査光学
系５４、第１ＣＰＵ５０、第２ＣＰＵ６０、光学濃度測
定手段６１、現像バイアス回路６２及びトナ−濃度検出
手段６３とを有している。そして、図示しないコピーボ
タンを押圧すると、第１ＣＰＵ５０の制御に基づいて走
査光学系５４からの原稿画像の画像濃度に対応する画像
信号に基づいて光源を発光して感光ドラム１に光照射す
ることにより、感光ドラム１の感光表面に静電潜像を形
成し、この静電潜像を現像器２０で現像することによっ
てトナー像として顕像化し、レジスト信号に基づいて転
写器４２を放電駆動することにより、当該トナ−像を転
写紙に転写する。この後、当該転写紙を定着して保存可
能な再生画像とする。

【００２４】感光ドラム１は、直径８０ｍｍのアルミニ
ュウム製のドラム状導電性支持体を用い、該支持体上に
エチレン酢酸ビニル共重合体からなる厚さ０．１μｍの
中間層と、膜厚３５μｍの感光層とを積層してなるＯＰ
Ｃ感光体であり、当該感光層に光を照射すると、表面電
位を降下する。従って、感光ドラム１を予め所定電位に
均一に帯電した後に、原稿画像の濃淡に基づいた光を照
射すれば、感光ドラム１の表面電位は均一でなくなり、
電位の低下した部分を形成することができる。これがい
わゆる静電潜像と呼ばれるものである。感光ドラム１
は、これに限定されるものではなく、例えばアモルファ
スシリコンからなる感光体など、他の構成のものでもよ
い。ここでは、説明の便宜上、先述のＯＰＣ感光体とし
て説明する。

【００２５】第１モータドライバ１０は、主に感光ドラ
ム１を回転するメインモータ( 図示せず）を駆動制御す
る回路であり、第１ＣＰＵ５０からの制御信号に基づい
てメインモータの回転数及び回転をオン・オフ制御して
いる。

【００２６】エンコーダ１１は、感光ドラム１の回転位
相に対応して所定幅のパルス信号を発生し、第１ＣＰＵ
５０に出力する。これにより第１ＣＰＵ５０は、感光ド
ラム１の回転位相を検知する。

【００２７】走査光学系５４は、アナログ方式の場合、
周知の走査系が用いられる。例えば、図示しないが、第
１走査ミラーと一体に構成された照明ランプと、第１走
査ミラーの１／２の速度比で動く第２走査ミラー（Ｖミ
ラー) 等からなり、レンズの前方の光路長を常に一定に
保たれたまま原稿を走査することになる。原稿台ガラス
の一方の下端部に例えば光学反射濃度１．０に相当する
標準濃度板を設け、これを照射ランプで照射し、標準潜
像を感光ドラム１上に形成後トナーで現像できるように
してある。

【００２８】いわゆるデジタル方式の走査光学系として
は、同様の読取走査系を用いる方法と、標準濃度部を形
成する画像データをメモリ内に記憶し、このデータに基
づいて標準潜像を形成する方法がある。デジタル方式の
場合には静電潜像を形成するための像露光手段としての
走査光学系５４は、画像信号により変調された半導体レ
ーザ−からのレーザーを回転走査するポリゴンミラー等
を備えるレーザ−走査系やＬＥＤアレイ、液晶を用いた
固定走査系でもよい。ここでは、説明の便宜上からアナ
ログ方式の走査光学系を用いて以下説明する。

【００２９】現像器２０は、下部ケーシングと上部ーシ
ングで形成する現像槽２０ａ内にＮ極、Ｓ極を有するマ
グネットローラ２０ｂを内包するスリ−ブ２０ｃと、当
該スリ−ブ２０ｃに圧接するように下部ケーシングに設
けた剛性部材からなる規制部材２０ｄと、スクリュー状
の第１及び第２の撹拌ローラ２０ｅ、２０ｆと、スリー
ブ２０ｃから二成分現像剤を掻き取るスクレーバー２０
ｇとを備えている。なお、二成分現像剤はトナーとキャ
リアからなり、トナーはキャリアに付着されてスリーブ
２０ｃの位置に搬送され、このスリーブ２０ｃにより感
光ドラム１との対向位置である現像領域に搬送される。
また、新たなトナーを現像槽２０ａ内に供給するため、
内包する管でトナーホッパー２０ｈと連通し、トナー補
給信号に応じて駆動する搬送スクリュー２０ｉを含む構
成となっている。なお、規制部材２０ｄに代えて磁性棒
や磁性板からなる薄層形成手段を設けてもよい。

【００３０】第１の撹拌ローラ２０ｅは、記録紙面手前
方向へ二成分現像剤を搬送する形状であり、第２の撹拌
ローラ２０ｆは、記録紙奥側へ二成分現像剤を搬送する
形状となっている。また、第１及び第２の撹拌ローラ２
０ｅ、２０ｆの間に隔壁を設けることにより二成分現像
剤をスムースに循環し、局所的に滞留しないようにして
ある。これにより、現像領域に搬送される二成分現像剤
を入れ換えることができ、現像条件を安定させている。

【００３１】スクレーバ２０ｇは、ローラにより回転自
在に支持されて、スリーブ２０ｃに圧接／離間するよう
に設けられ、圧接時には現像領域を通過してトナーを消
費した二成分現像剤をスリーブ２０ｃから掻き取る。

【００３２】スリ−ブ２０ｃには、画像のかぶりを防ぐ
ために保護抵抗を介して交流バイアス成分と直流バイア
ス成分を有する電圧を印加する現像バイアス回路６２が
設けられているている。現像バイアス回路６２は、ス
リ−ブ２０ｃにより現像領域まで搬送された二成分現像
剤中のトナーを、感光ドラム１の表面に形成した静電潜
像の作る電界により静電的力を受けて移動させるもので
あり、現像領域でトナーがスリーブ２０ｃと感光体１の
間を振動させるための交流バイアスを印加する交流電源
と、直流バイアスを印加する高圧直流電源とを備えてい
る。現像バイアス回路６２は、第２ＣＰＵ６０からの制
御信号により現像バイアスを変更することができるが、
トナ−濃度５．０（ｗｔ％）であれば、現像バイアスは
直流成分Ｖ_DC＝−２５０（Ｖ）、交流成分のピ−クツ−
ピ−ク電圧Ｖ_P-P ＝１５００（Ｖ）、交流周波数ｆ_AC＝
３ＫＨ_Z のように初期設定してある。このようにして現
像バイアス回路６２は、スリーブ２０ｃと感光ドラム１
との間に振動電界を発生させ、トナーの粒子がスリーブ
２０ｃと感光ドラム１との間で振動するから、二成分現
像剤と感光ドラム１とが接触しなくても効率良く、かつ
鮮明に感光ドラム１にトナ−粒子によるトナー像を形成
させることができる。

【００３３】高圧電源回路４０は、転写器４２及び帯電
器４１に所定の高電圧を印加する回路である。

【００３４】光学濃度測定手段６１は、光源としてＬＥ
Ｄを用い、ＬＥＤからの光が感光ドラム１上の基準トナ
−像で反射した光をフォトダイオードで受けるようにな
っている。

【００３５】トナ−濃度検出手段６３は、二成分現像剤
の透磁率の変化を検知する手段であって、現像器２０内
に装填した二成分現像剤中のトナ−濃度を検出するもの
であり、現像器２０内の二成分現像剤の体積レベルを検
知する手段であってもよい。これらに限定されるもので
はないが、ここでは説明の便宜上、透磁率の変化により
トナー濃度を検出するトナ−濃度検出手段として説明す
る。

【００３６】第１ＣＰＵ５０は、画像形成プロセスをシ
ーケンス制御するものであって、画像形成プロセスを実
行する画像形成プログラムを内蔵しており、コピーボタ
ンの押圧に応じて発せられるスタート信号により、当該
画像形成プログラムを起動して画像形成プロセスを実行
する。

【００３７】第２ＣＰＵ６０は、上述の図５に示した実
線Ａ、一点鎖線Ｂ及び破線Ｃの各軌跡上にある画像濃度
ＣＤとトナー濃度Ｔ_c とのデータを一対一の関係で対応
づけた、いわゆるルックアップテーブルＴ、およびトナ
ー濃度判定プログラムと現像バイアス制御プログラムか
らなる画像濃度制御プログラムを、内蔵するＲＯＭ６０
ａ上に記憶している。トナー濃度判定プログラムは、ト
ナ−濃度検出手段６３にて検出されたトナー濃度が所定
値以下になったか否かを判定し、トナー濃度が所定値以
下になったときはトナー濃度ＮＧ信号を、トナー濃度が
所定値以下になっていないときはトナー濃度ＯＫ信号を
第１ＣＰＵ５０に送信するプログラムである。なお、第
１ＣＰＵ５０は、第２ＣＰＵ６０から受信したトナー濃
度ＯＫ信号、或はトナー濃度ＮＧ信号をセットするトナ
ー濃度判定結果レジスタＲ１を有しており、このトナー
濃度判定結果レジスタＲ１内の信号がトナー濃度ＮＧ信
号の場合には、トナー濃度を一定に維持すべく、トナー
ホッパー２０ｈから現像槽２０ａにトナーを補給する。
現像バイアス制御プログラムは、トナ−濃度を所定値に
ほぼ一定に維持しているに拘らず、光学濃度検出手段６
１からの検出信号が画像濃度の低下・上昇を示している
場合に、これを検知し、現像バイアスを制御して画像濃
度を所定値に維持するプログラムである。ここでは、画
像濃度の低下・上昇は、標準濃度板に対応する感光ドラ
ム１上のトナ−像の反射画像濃度を検出し、ルックアッ
プテーブルＴから読み出される比較基準となる画像濃度
ＣＤ＝約１．０［トナー濃度Ｔ_C ＝５（ｗｔ％）］と比
較することにより検知している。この際、基準画像濃度
は基準画像濃度レジスタＲ２にセットされる。

【００３８】なお、第１ＣＰＵ５０は、コピー枚数をカ
ウントする第１カウンタＣＴ１と、第２カウンタＣＴ２
と、第３カウンタＣＴ３とを内蔵しており、排紙センサ
等からの検知信号により、第１カウンタＣＴ１は連続コ
ピーする際の連続コピー枚数をカウントし、第２カウン
タＣＴ２は現像バイアス制御プログラムを実行するタイ
ミングを示すコピー枚数、すなわち前回の現像バイアス
制御が行われた後の通算コピー枚数をカウントする。具
体的には、コピーを１０００枚行うごとに現像バイアス
制御プログラムを実行するようにしている。また、第３
カウンタＣＴ３は、現像バイアス制御プログラムを実行
した後、その制御により画像濃度が所定レベルに復帰し
たか否かを判断するタイミング、すなわちバイアス復帰
判断のタイミングを示すバイアス復帰判断コピー枚数を
カウントする。具体的には、現像バイアス制御プログラ
ムを実行した後、５０枚コピーした時点で画像濃度が所
定レベルに回復したか否かを判断し、その判断に基づい
て現像バイアスを初期値に戻すようにしている。なお、
これら第１カウンタＣＴ１、第２カウンタＣＴ２、第３
カウンタＣＴ３は、ダウンカウンタであり、それぞれ連
続コピー枚数、通算コピー枚数、バイアス復帰判断コピ
ー枚数が設定され、それらをカウントダウンしていき、
そのカウントダウン値が「０」になったときに、設定さ
れた枚数のコピーがなされたものとしている。

【００３９】次に、本画像記録装置の画像記録動作を図
２、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、
図２は第１ＣＰＵ５０により実行されるメインフローで
あり、図３は第１ＣＰＵ５０により実行される現像バイ
アス制御フロ−である。

【００４０】メインスイッチ（図示せず）を押圧するこ
とにより、電源を投入する。これにより、第1 ＣＰＵ５
０及び第２ＣＰＵ６０を起動状態とする（図２のステッ
プＦ−１）。

【００４１】第１ＣＰＵ５０は、第１モータドライバ１
０を駆動することにより、メインモータを起動し、この
駆動系に現像器２０の第１、第２撹拌ローラ２０ｅ、２
０ｆを接続して二成分現像剤を撹拌する。更に、定着器
のヒータを所定温度にまで昇温する。また、第１ＣＰＵ
５０は、メインモータの駆動系に感光ドラム１を接続し
て回転駆動し、帯電器４１及び除電器（図示省略）によ
り、感光ドラム１を帯電し、除電を繰り返す等して画像
形成プロセス条件を調整するといったような前処理を行
う。更に前処理では、所定のボタン操作によりユーザー
により設定された連続コピー枚数Ａを第１カウンタＣＴ
１にセットする（ステップＦ−２）。ところで、上記の
ように、第２ＣＰＵ６０は、トナー濃度判定プログラム
に基づいて、常時、トナ−濃度検出手段６３からのトナ
ー濃度検出信号が設定値である５（ｗｔ％）以下になっ
たか否かを判断し、５（ｗｔ％）以下になったときはト
ナー濃度ＮＧ信号、５（ｗｔ％）以下になっていないと
きはトナー濃度ＯＫ信号を第１ＣＰＵ５０のトナー濃度
判定結果レジスタＲ１に送信している。そこで、第１Ｃ
ＰＵ５０は、トナー濃度判定結果レジスタＲ１にセット
された信号を読出し（ステップＦ−３）、それがトナー
濃度ＮＧ信号であるか否かを判断する（ステップＦ−
４）。その結果、トナー濃度ＮＧ信号であれば、トナー
補給を行って（ステップＦ−５）、ステップ（Ｆ−６）
に進む。一方、トナー濃度ＯＫ信号であれば、すぐにス
テップ（Ｆ−６）に進んで、第２カウンタＣＴ２内のカ
ウントダウン値が「０」であるか否かを判断することに
より、通算コピー枚数のカウント値が設定に係る通算コ
ピー枚数の１０００枚に達しているか否かを判断する。
その結果、通算コピー枚数が１０００枚に達していなけ
れば、ステップ（Ｆ−９）に進む。通算コピー枚数が１
０００枚に達しておれば、第１ＣＰＵ５０は、第２カウ
ンタＣＴ２に通算コピー枚数の設定値である「１０００
枚」をセットして（ステップＦ−７）、画像濃度制御割
込みを発生し、画像濃度制御指令信号を第２ＣＰＵ６０
に出力する（ステップＦ−８）。

【００４２】そこで、第２ＣＰＵ６０は、第１ＣＰＵ５
０からの画像濃度制御指令信号に応答して、走査光学系
５４を起動して光源を点灯させ、標準濃度板に光を当て
させることにより、これからの反射光を第１及び第２ミ
ラー等を介して、感光ドラム１上に結像させることによ
り標準静電潜像を形成する（図３のステップＦ−８
１）。そして、現像器２０を駆動して、前記標準静電潜
像をトナ−像として可視像化し、標準トナ−像を形成す
る（ステップＦ−８２）。次に、第２ＣＰＵ６０は、ト
ナー濃度検出手段６３からのトナー濃度検出信号に対応
する基準の画像濃度ＣＤをルックアップテーブルＴから
読出して基準画像濃度レジスタＲ２にセットする（ステ
ップＦ−８３）。

【００４３】そして、光学画像濃度測定手段６１から現
実の光学画像濃を取り込み、基準画像濃度レジスタＲ２
に保持した基準画像濃度と比較して一致するか否かを判
断する（ステップＦ−８４）。その結果、一致しないと
きは、現像バイアス回路６２の現像バイアスが初期値で
あるか否かを判断し（ステップＦ−８５）、初期値であ
れば、すなわち現像バイアスが変更されていなければ、
現像バイアス回路６２を調整して現像バイアスを変更し
て（ステップＦ−８６）、リターンする。この現像バイ
アス変更の具体例は後で詳細に述する。一方、現像バイ
アスが初期値でないときは、後述の説明から明らかなよ
うに、現像バイアスを変更したが、まだその変更により
現実の光学画像濃が基準画像濃度にまで回復していない
ことを意味し、この場合にはすぐにリターンする。

【００４４】ステップ（Ｆ−８４）にて、現実の光学画
像濃と基準画像濃度とが一致していると判断されたとき
は、現像バイアス回路６２の現像バイアスが初期値であ
るか否かを判断する（ステップＦ−８７）。その結果、
現像バイアスが初期値でなければ、現像バイアスを変更
した結果、現実の光学画像濃が基準画像濃度にまで回復
したことを意味するので、現像バイアス回路６２を調整
して現像バイアスを初期値に復帰させて（ステップＦ−
８８）、リターンする。一方、現像バイアスが初期値で
あれば、現実の光学画像濃が最初から基準画像濃度と一
致しており、現像バイアスを変更する必要がないので、
そのままリターンする。

【００４５】そこで、第１ＣＰＵ５０は、画像形成プロ
グラムに基づいて、画像形成プロセスを実行する（図２
のステップＦ−９）。そして、第１カウンタＣＴ１の連
続コピー枚数のカウントダウン値、第２カウンタＣＴ２
の通算コピー枚数のカウントダウン値をそれぞれマイナ
ス１して（ステップＦ−１０）、現像バイアスが初期値
であるか否かを判断する（ステップＦ−１１）。その結
果、現像バイアスが初期値であれば、第１カウンタＣＴ
１の連続コピー枚数のカウントダウン値が「０」である
か否かを判断することにより、設定に係る連続コピー枚
数Ａに達したか否かを判断し（ステップＦ−１２）、第
１カウンタＣＴ１のカウントダウン値が「０」であり連
続コピー枚数Ａに達したときは、終了する。一方、連続
コピー枚数Ａに達していないときは、その枚数分の連続
コピーを行うべくステップ（Ｆ−３）に戻る。

【００４６】ステップ（Ｆ−１１）にて、現像バイアス
が初期値でないと判断されたとき、すなわち、第２ＣＰ
Ｕ６０にて現像バイアスの変更が行われ、その後、初期
値にも復帰されていないときは、第３カウンタＣＴ３の
バイアス復帰判断コピー枚数Ｂをマイナス１する（ステ
ップＦー１３）。次に、第１カウンタＣＴ１の連続コピ
ー枚数Ａのカウントダウン値（Ａ）が、第３カウンタＣ
Ｔ３のバイアス復帰判断コピー枚数Ｂのカウントダウン
値（Ｂ）以上であるか否かを判断する（ステップＦ−１
４）。その結果、連続コピー枚数Ａのカウントダウン値
（Ａ）が、バイアス復帰判断コピー枚数Ｂのカウントダ
ウン値（Ｂ）以上であれば、第３カウンタＣＴ３のバイ
アス復帰判断コピー枚数Ｂのカウントダウン値（Ｂ）が
「０」であるか否かを判断することにより、設定に係る
バイアス復帰判断コピー枚数Ｂに達したか否かを判断す
る（ステップＦ−１５）。その結果、バイアス復帰判断
コピー枚数Ｂに達していなければ、設定された連続コピ
ー枚数Ａ分のコピーが完了していないことは明らかであ
るので、連続コピーを継続すべく、ステップ（Ｆ−９）
に戻る。

【００４７】一方、第３カウンタＣＴ３のカウントダウ
ン値（Ｂ）が「０」であり、設定に係るバイアス復帰判
断コピー枚数Ｂに達していることを示しているときは、
第３カウンタＣＴ３にバイアス復帰判断コピー枚数Ｂを
セットする（ステップＦ−１６）。そして、変更した現
像バイアスを初期値に戻させるべく、ステップ（Ｆ−
８）に戻る。

【００４８】ステップ（Ｆ−１４）にて、連続コピー枚
数Ａのカウントダウン値（Ａ）が、バイアス復帰判断コ
ピー枚数Ｂのカウントダウン値（Ｂ）より小さいと判断
されたときは、第１カウンタＣＴ１の連続コピー枚数Ａ
のカウントダウン値（Ａ）が「０」であるか否かを判断
することにより、設定に係る連続コピー枚数Ａに達した
か否かを判断する（ステップＦ−１７）。その結果、連
続コピー枚数Ａに達していなければ、連続コピー枚数Ａ
分の連続コピーを行うべくステップ（Ｆ−９）に戻る。
一方、第１カウンタＣＴ１のカウントダウン値（Ａ）が
「０」であり、設定に係る連続コピー枚数Ａの連続コピ
ーを完了したときは、終了する。なお、この場合には、
現像バイアスは初期値に戻されず変更されたままで終了
することになるが、次の連続コピーを行う際に、ステッ
プ（Ｆ−１１）を経由して、ステップ（Ｆ−１３）以降
の処理が実行されるので、そのときに現像バイアスは初
期値に戻されることとなる。

【００４９】図３のステップ（Ｆ−８８）における現像
バイアスの初期値への復帰は、次のような意義を持つ。
すなわち、上記のように、第１ＣＰＵ５０は、第２ＣＰ
Ｕ６０により現像バイアスが変更された後、画像形成プ
ロセスを実行するが、現像バイアスが低く変更されたま
まの状態でしばらくコピーを続けると、現像性が高くな
り過ぎる場合がある。この状態ではニ成分現像剤中の高
いトナー電荷量を持ったトナーが消費され、新しいトナ
ー供給が始まった状態である。そこで、現像バイアス変
更後、所定枚数（例えば５０枚）のコピ−枚数が終了し
た時点で再び画像濃度制御プログラムを実行することに
より標準トナ−像を作成し、その光学画像濃度が実線Ａ
あるいはＡの近傍に復帰したら現像バイアスは元の適正
値に戻すようにしている。

【００５０】以上の説明から明らかなように、常時トナ
ー濃度を監視してトナー濃度が低下したらすぐにトナー
濃度制御を行っているが、現像バイアス制御は１０００
枚コピーするごとに行っている。これは、現像バイアス
については、間欠的な制御で実用上は十分対応できるこ
と、また、基準トナー像を形成したトナーは、感光ドラ
ム１を清掃するクリーナーによって除去され、通常の複
写に使用できないので、トナーを節約するためである。

【００５１】次に、第２ＣＰＵ６０による図３の現像バ
イアス制御動作を具体的に述べる。ここでは、現像バイ
アスは、交流バイアスを直流バイアスに重畳したもので
あり、交流周波数を固定とし、直流成分及び交流成分の
実効値を調整する例である。なお、感光ドラム１の初期
帯電電位を一定としている。

【００５２】ステップ（Ｆ−８４）における比較演算に
おいて、基準濃度レジスタＲに保持した基準画像濃度と
光学画像濃度測定手段６１からの現実の画像濃度とがほ
ぼ一致しておれば、現像器２０に装填した二成分現像剤
のトナ−帯電量は適正であり、画像濃度ＣＤとトナー濃
度Ｔ_C は、図５に示す実線Ａの軌跡上あるいは実線Ａの
近傍にあることになる。この場合、効率よく、かつ鮮明
に感光ドラム１にトナー粒子によるトナー像を形成させ
ることができる。すなわち、画像濃度約０．４〜約１．
２でコントラストも十分広くとれ、感光ドラム１とトナ
ーとの付着力も適正であるので、画像形成プロセスにお
ける画像ズレもない鮮明な画像再生を行えるので、現像
バイアスを調整する必要はない。従って、前述の如く、
直流成分Ｖ_DC＝−２５０（Ｖ）、交流成分のピークツー
ピーク電圧Ｖ_P-P=１５００（Ｖ）、交流周波数ｆ_AC＝３
ＫＨ_Z のままである。

【００５３】しかしながら、ステップ（Ｆ−８４）にお
ける較演算において、現実の画像濃度が基準画像濃度を
大きく下回れば、トナ−帯電量は適正な値より大きいこ
とになり、例えば図５に示す一点鎖線Ｂの奇跡上にある
ことになり、十分な画像濃度及びコントラストを取れな
いことになる。

【００５４】そこで、第２ＣＰＵ６０は、現像バイアス
回路６２に制御することにより現像バイアスの直流成分
Ｖ_DCを低くし、かつ交流成分Ｖ_ACを高くして現像力を高
める。具体的には直流成分Ｖ_DC＝−１００（Ｖ）、交流
成分のピークツーピーク電圧Ｖ_P-P ＝２０００（Ｖ）、
交流周波数ｆ_AC＝−３ＫＨ_Z に調整する。これにより、
現像力を高めることができるので、あたかも図５におけ
る一点鎖線Ｂを直線Ａの軌跡上に矯正した如くなる。従
って、原稿画像に応じた十分な画像濃度とコントラスト
を得ることができる。このように、トナ−帯電量が規定
範囲より大きくなりすぎて現像力が低下した場合、交流
バイアスをも同時に高めると、現像力は迅速に回復す
る。これは、交流成分のピークツーピーク電圧Ｖ_P-P を
高めることにより、直流成分の単なる変位よりもトナー
挙動を効率よく向上できるためである。

【００５５】また、ステップ（Ｆ−８４）の比較演算に
おいて、現実の画像濃度が基準画像濃度を大きく上回れ
ば、トナ−帯電量は適正な値より小さいことになり、例
えば、図５に示す一点鎖線Ｃの軌跡上にあることにな
り、画像濃度が高すぎることになり忠実な画像再現でき
ないことになる。

【００５６】そこで、第２ＣＰＵ６０は、現像バイアス
回路６２を制御することにより現像バイアスの直流成分
Ｖ_DCを上げ、交流成分Ｖ_ACを下げて現像力を低下させ
る。具体的には直流成分Ｖ_DC＝−３５０（Ｖ）、交流成
分のピークツーピーク電圧Ｖ_P-P ＝１２００（Ｖ）、交
流周波数ｆ_AC＝３ＫＨ_Z に調整する。これにより、現像
力を低下させることができるので、あたかも図５におけ
る破線Ｃを直線Ａの軌跡上に矯正した如くなる。従っ
て、原稿画像に応じた十分な画像濃度とコントラストを
得ることができる。しかし、この場合には、現像、転
写、定着の各工程を経る過程で画像ハジキや画像ズレが
起こる等の問題を生ずるので、第２ＣＰＵ６０は、現像
器２０内の撹拌を十分に行うように第１ＣＰＵ５０に指
令し、第１ＣＰＵ５０の制御により現像器２０内の撹拌
を十分に行ったあとに再度上記の現像バイアス制御を実
行するようにしてもよい。

【００５７】上記のように、本実施例においてトナ−濃
度を所定値にほぼ一定に維持しているに拘らず、画像濃
度の低下・上昇を生じた場合に、これを検知し、現像条
件を所定に制御することにより、現像力の強さを調整す
ることができるので、あたかも第２図における直線Ａの
軌跡上に矯正した如くなる。従って、原稿画像に応じた
十分な画像濃度とコントラストを得ることができる。

【００５８】また、別の二成分現像剤を用いた反転現像
においても、初期帯電電位Ｖ_H ＝−６００（Ｖ）、交流
周波数５．０ＫＨ_Z 、ピークツーピーク電圧Ｖ_P-P ＝２
５００（Ｖ）、現像バイアスＶ_DC＝−５００（Ｖ）、ト
ナー濃度３．０（ｗｔ％）±０．２（ｗｔ％）の適正条
件の場合も、上記と同様の制御を適用して、画像濃度が
低下した場合、交流周波数４．０ＫＨ_Z 、ピークツーピ
ーク電圧Ｖ_P-P ＝２８００（Ｖ）、現像バイアスＶ_DC＝
−５５０（Ｖ）に制御し、画像濃度が高すぎた場合、交
流周波数５．０ＫＨ_Z 、ピークツーピーク電圧Ｖ_P-P ＝
２０００（Ｖ）、現像バイアスＶ_DC＝−４５０（Ｖ）に
制御することによっても、上記と同様の効果が得られ
た。

【００５９】さらに、初期帯電電位Ｖ_H ＝−８００
（Ｖ）、交流周波数３．０ＫＨ_Z 、ピークツーピーク電
圧Ｖ_P-P ＝２２００（Ｖ）、現像バイアスＶ_DC＝−６０
０（Ｖ）、トナー濃度５．０（ｗｔ％）±０．３（ｗｔ
％）の条件において、上記と同様の制御を適用して、ピ
ークツーピーク電圧Ｖ_P-P ＝３０００（Ｖ）、現像バイ
アスＶ_DC＝−７００、もしくはピークツーピーク電圧Ｖ
_P-P ＝２０００（Ｖ）、現像バイアスＶ_DC＝−５００
（Ｖ）に調整することによっても上記と同様の効果が得
られた。

【００６０】また、同様な現像装置を複数有するカラー
現像装置においては、各色トナーの消費量に差が大きく
出ることがあって、上記のようなフェライトコアに樹脂
コートした絶縁性キャリアを用いるニ成分現像剤を内蔵
し、交流電界下で現像するような場合、好適に本発明を
適用できた。

【００６１】本発明は、上記の実施例に限定されること
なく、例えば、トナー濃度制御と現像バイアス制御とを
１つのＣＰＵで行うなど、種々変形可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像記録
装置によれば、トナー濃度を所定値にほぼ一定に維持し
ているに拘らず、画像濃度の低下・上昇を生じた場合
に、これを検知し、現像条件を所定に制御することによ
り、適正な画像濃度で画像を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像記録装置のブロッ
ク図である。

【図２】本実施例の画像記録装置における画像記録動作
を示すフロ−チャ−トである。

【図３】本実施例の画像記録装置における画像濃度制御
動作を示すフローチャートである。

【図４】現像装置内に装填した二成分現像剤中のトナ−
濃度（ｗｔ％：重量混合比率）に対する画像濃度の変化
を示す図である。

【図５】現像装置内に装填した二成分現像剤中のトナ−
の帯電量Ｑ／ｍ（μｃ／ｇ) の変化に対する画像濃度Ｃ
Ｄの変化を示す図である。

【符号の説明】１感光ドラム２０現像器５０第１ＣＰＵ６０第２ＣＰＵ６１光学濃度測定手段６２現像バイアス回路６３トナー濃度検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野邦久東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像バイアスを印加して像担持体上の静
電潜像をキャリアとトナーとからなる二成分現像剤で現
像する二成分現像手段と、前記二成分現像剤のトナー濃
度を検知するトナー濃度検知手段と、該トナー濃度検知
手段からのトナー濃度に基づいてトナー補給制御を行う
トナー補給制御手段とを有する画像記録装置において、
前記像担持体上に形成された基準トナー像の反射濃度を
検知する反射濃度検知手段と、該反射濃度検知手段にて
検知された基準トナー像の反射濃度が所定レベルより低
下、あるいは上昇し、かつ前記トナー濃度検知手段にて
検知されたトナー濃度が実質的に一定の場合に、前記現
像バイアスを変更し、その後、前記基準トナー像の反射
濃度が所定レベルに復帰した時点で現像バイアスを所定
値に戻す現像バイアス制御手段とを備えたことを特徴と
する画像記録装置。
【請求項２】前記トナー濃度検知手段は、二成分現像
剤の透磁率の変化、または体積レベルの変化を検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】前記現像バイアスが交番バイアス成分を
含むことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項４】前記現像手段は反転現像手段であり、前
記現像バイアス制御が直流成分の制御であることを特徴
とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項５】前記現像バイアス制御が交番バイアスの
振幅増大、あるいは直流成分の増大であることを特徴と
する請求項１に記載の画像記録装置。