JPH10142922A - トナー濃度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッチを照明する光強度の変動による影響を
受けないで、安定したトナー濃度制御が行われるように
する。 【解決手段】 トナー濃度制御用のパッチは、画像形成
の露光強度の影響を受けないＯＤ１．３以上の濃度をも
ったパッチとし、このパッチに対しては画像形成の表面
電位の６０〜９５％間に当たる低い電位として現像パッ
チを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二成分現像剤を用
い、電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置
に用いられるトナー濃度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリアとから成る二成分現像
剤を用いて画像形成を行う画像形成装置では、画像形成
と共にトナーは消費され、現像器内の現像剤中でのトナ
ーの比率（トナー濃度）は次第に低下して来る。トナー
の比率が適当とする範囲から逸脱して来ると、転写紙上
に形成される画像は薄れた濃度の低い画像しか得られな
いこととなる。トナーを補給し、現像器内での現像剤中
のトナーの比率をコントロールする方法として、原稿載
置台での原稿の画像形成前の光学系部分に黒色のパッチ
を貼り、そのパッチを原稿露光用の光学系によって感光
体ドラム上に露光し、現像してできたパッチの現像部分
（現像パッチ）を反射式の濃度センサによって読み取
り、読み取った濃度値に応じてトナー補給を行うトナー
濃度制御方法が用いられている。

【０００３】このようにしてトナー濃度制御を行う場合
には、パッチ部分は露光されるので、露光時の光の強度
によって感光体ドラム面にできる現像パッチの濃度が変
わるという問題があった。例えば、現像器内でのトナー
比率（トナー濃度）は正常であっても、パッチ部分に対
する露光強度が強いと現像パッチ濃度は淡く作成され、
トナー比率が下がっているという判断の下にトナー補給
をするような制御が行われてしまう。露光強度を一定に
するには、露光ランプを点灯後に安定するまで待たねば
ならず、画像形成速度を低下させてしまう。

【０００４】この問題を解決するため、パッチ（オリジ
ナルパッチ）濃度を高く（濃い）し、パッチ像の露光光
がなく露光強度の影響を受けないような高濃度のパッチ
によって現像パッチを作成する方法も考えられるが、パ
ッチ潜像の電位が高すぎて現像過剰となり、現像パッチ
の濃度が高くなりすぎるため、濃度センサで読み取る際
に、トナー濃度の変化に追従する感度が得られないとい
う問題がある。これは、電子写真の特性として高濃度側
は、前記のトナー濃度による影響がでるまでディレイが
大きいからで、単に濃度センサの増幅度をあげれば済む
といった問題ではない。感度をあげるため、オリジナル
パッチの濃度を下げれば前述のように露光強度の問題が
ある。従来はその両者の影響を配慮しながら設計がなさ
れて来た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にパッチは原稿載
置台での原稿の先端位置より僅かに外れた位置に貼り付
けられていて、停止位置にある露光光学系はコピー釦の
ＯＮによって照明ランプが点灯して走査を開始し、パッ
チ部分の露光に引き続いて原稿が先端部分から露光され
ることとなる。高速処理を目的とした複写装置では走査
時間を短縮するため、光学系のスタート位置から原稿の
先端位置までの距離は、停止状態からスタートした光学
系が定速状態となり、消灯状態から点灯した照明ランプ
は安定した光量となって原稿先端部に到達するよう設計
されている。そのためスタート位置と原稿先端位置との
間に位置したパッチは、立ち上がりが不充分で不安定な
状態にある照明ランプによって不安定な光強度で照明さ
れる。

【０００６】本発明はかかる不安定な光強度によって照
明されるパッチを用いても、トナー濃度制御に適した現
像パッチが形成され、正しいトナー補給の制御がなされ
るトナー濃度制御方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、トナー濃度
制御用のパッチとして、画像形成の露光強度の影響を受
けない所定濃度ＯＤ１．３以上の濃度をもったパッチを
使用し、画像形成の表面電位よりも低い帯電電位によっ
て現像パッチを作成し、トナー濃度の制御を行うことを
特徴とするトナー濃度制御方法によって達成される。

【０００８】なお、前記の低い帯電電位は、画像作成の
表面電位の６０〜９５％の間にあることが好ましい実施
態様である。また、前記パッチの周縁部は部分露光手段
（ＣＥＬ）の露光によって電位の消去を行うことが好ま
しい実施態様である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のトナー濃度制御方法の説
明に先立って、本発明が適用される電子写真複写装置の
構成と作動を、図１の構成図によって説明を行う。

【００１０】図１において、装置上面の透明な原稿載置
台１上に置かれた原稿Ｄは原稿押さえカバー２によって
押さえられ、図示しないコピー釦を押釦すると、走査光
学系を構成する照明ランプ３ａと第１ミラーとから成る
第１ミラーユニット３と、Ｖ字状に位置した第２ミラー
と第３ミラーから成る第２ミラーユニット４とは、照明
ランプ３ａが点灯し、第１ミラーユニット３の速度Ｖに
よる読み取り動作と、第２ミラーユニット４の同方向へ
の速度Ｖ／２の移動動作によって、照明ランプ３ａによ
って照射された原稿Ｄ画像の反射光は点線で示すように
結像レンズ５を通過し、反射ミラー６ａ、６ｂ、６ｃを
介して像担持体である感光体ドラム１０上に結像する。
周面にＯＰＣ感光層を塗布した小径（本実施例ではφ６
０ｍｍ）の感光体ドラム１０は、周速Ｖ（本実施例では
２７０ｍｍ／ｓｅｃ）をもって時計方向に回動し、スコ
ロトロン帯電器１１によって一様に帯電（本実施例では
−７８０Ｖ）した感光体ドラム１０は像露光によって原
稿Ｄと等倍の潜像が形成される。なおスコロトロン帯電
器１１と現像装置１３の間にはＣＥＬ１２が設けられて
いて、感光体ドラム１０上の原稿の潜像部分の枠外を照
射し、電位を失わせて潜像の枠外にはトナーが付着する
のを防止している。

【００１１】感光体ドラム１０上の潜像は現像装置１３
を通過する際、現像剤中のトナー（本実施例ではプラス
に帯電）が潜像中の文字等の電位の落ちていない箇所に
付着し、潜像に対して正規現像される。現像装置１３内
には所定のトナーとキャリアとの比率をもった現像剤を
内蔵していて、撹拌・搬送ローラ１３２によって撹拌さ
れ、摩擦帯電してトナーはキャリアに付着した状態とな
り、現像バイアス（本実施例ではマイナスの電圧）が印
加されて回転する現像スリーブ１３１の周面に担持され
た現像剤は現像領域において上記の現像が行われる。現
像領域においてトナーを失った現像剤は回収されるが、
現像装置１３内ではトナー濃度が次第に低下し、これが
原因となって形成される画像濃度は低下して来る。後に
説明する本発明のトナー濃度制御方法はパッチによって
画像濃度の低下をいち早く検知し、図示しないトナーホ
ッパ内のトナーを現像装置１３内へと補給する。

【００１２】トナー像を保持した感光体ドラム１０は、
必要により転写前の除電ランプによって電荷が除電され
た後、トナー像は給紙カセット１４から搬送ローラ１５
によって搬送されて来た転写紙上に転写器１６によって
転写される。転写後のトナー像を保持した転写紙は、分
離手段１７によって感光体ドラム１０から分離された
後、搬送ベルト１８によって定着装置１９へ送られ、加
熱ローラ１９ａと押圧ローラ１９ｂとによって押圧、加
熱されてトナー像とは転写紙上に定着される。そして、
定着後の転写紙は排紙ローラ２０によって装置外部の排
紙トレイ上に排出される。

【００１３】一方、転写紙が分離した感光体ドラム１０
は除電極２１によって残留電荷が除去された後、クリー
ニング装置２２にいたり、感光体ドラム１０に当接した
ゴム材から成るクリーニングブレード２２ａによって残
留トナーが除去される。残留トナーが除去された感光体
ドラム１０周面は、転写前露光手段２３によって露光さ
れ、次の複写に備えることとなる。

【００１４】以上、説明した複写装置に設けてトナー濃
度制御を行う本発明のトナー濃度制御方法について説明
する。図２はトナー濃度制御関係の回路図で、図３はト
ナー濃度制御のフローチャート、図４はパッチ及び原稿
部分についての説明図である。

【００１５】図１において、原稿載置台１の第１ミラー
ユニット３の走査のスタート位置と、原稿の先端位置と
の間には黒色の矩形状の小片がトナー濃度制御用のパッ
チＰＤとして貼り付けられている。パッチＰＤはＯＤ
１．３以上であって、本実施例ではＯＤ１．７のパッチ
を使用している。本発明者の研究によると、ＯＤ１．３
以下のパッチでは照明ランプ３ａの点灯の立ち上がり時
の不安定な光強度の影響を受けて感光体ドラム１０上に
はパッチ部について不安定な光量の露光がなされる。一
方、ＯＤ１．３以上であると感光体ドラム１０上にはパ
ッチ部についての光量は僅かであるため、パッチの潜像
電位の影響はない（図４（ａ）参照）。

【００１６】感光体ドラム１０上には、パッチ及び原稿
部分についての露光に先立って、スコロトロン帯電器１
１による一様帯電が行われる。但し原稿部分に対しては
−７８０Ｖの一様帯電を行うが、パッチ部分に対しては
原稿部分の表面電位より低い、原稿部分の表面電位の６
０〜９５％に当たる−４６８Ｖ〜−７４１Ｖの帯電電位
になるような帯電が行われる。本実施例ではパッチ部分
に対して原稿部分の表面電位の８７％に相当する−６８
０Ｖの帯電電位になるよう帯電を行っている（図４
（ｂ）参照）。−６８０Ｖに帯電した感光体ドラム１０
上にＯＤ１．７のパッチＰＤの露光が行われても、パッ
チ部の光量はほとんどないため、照明ランプの光強度の
不安定さによる影響等を受けることなく所望の潜像電位
が得られ、最高濃度（Ｄｍａｘ）が確保され、濃度セン
サによってトナー濃度の変動が適確に判断されるような
現像パッチが形成される。なお感光体ドラム１０上のパ
ッチ部分の電位が原稿部分の表面電位の９５％より大き
いと、パッチ潜像の電位が高く過剰現像となるためトナ
ー濃度の変化に追従する感度が得られない。またパッチ
部分の電位が原稿部分の表面電位の６０％より低いと不
安定な露光の影響を受けて最高濃度（Ｄｍａｘ）となる
パッチ潜像の電位が得られないで、トナー濃度の変化を
精度よく確認することが困難となって来る。

【００１７】感光体ドラム１０上のパッチ潜像の周縁部
と原稿画像の潜像周囲とは、現像に先立ってＣＥＬ１２
による照射がなされて、電位を失わせ枠外にトナーが付
着するのを防止している。ＣＥＬ１２による照射がなさ
れないと、不必要にトナーが消費され、機内が著しく飛
散したトナーによって汚染される（図４（ｃ）参照）。

【００１８】感光体ドラム１０上のパッチ潜像は原稿画
像の潜像と共に、現像バイアス（本実施例では−１７０
Ｖの現像バイアス）が印加され、周面に現像剤を保持し
て回転する現像スリーブ１３１を有した現像装置１３に
よって現像がなされる。なお、感光体ドラム１０の回転
中は、現像スリーブ１３１には低電圧の現像バイアス
（本実施例では−１２０Ｖ）が印加されている（図４
（ｄ）参照）。

【００１９】感光体ドラム１０上の現像パッチは、発光
素子と受光素子とから成る濃度センサＳＤによって付着
トナーの反射濃度（ＣＤ）の検出がなされる。原稿濃度
（ＯＤ）と濃度センサＳＤの出力との関係を示したのが
図５であって、本実施例においてはＯＤ１．３を基準と
し、濃度センサ出力１．５Ｖを閾値とし、濃度センサ出
力が１．５Ｖ以下では濃い状態でトナー補給を行わず、
１．５Ｖ以上ではトナー補給が行われるルーチンが組ま
れている。

【００２０】即ち、図３に示すフローで本実施例では５
コピーに１回宛トナー濃度制御が行われ（Ｆ１）、トナ
ー濃度制御に当たっては画像形成と共に現像パッチを形
成し（Ｆ２）、濃度センサＳＤによって現像パッチから
４０点の電圧値で読み取られた濃度検出が０．１Ｖ単位
をもって行われる（Ｆ３）。読み取られた４０点の濃度
検出データからヒストグラムの作成を行い（Ｆ４）、３
点以上の高さをもった最も低い電圧値のビンをもって読
み込み値ｘを決定する（Ｆ５）。読み込み値ｘと先に説
明した閾値１．５Ｖと比較し（Ｆ６）、ｘ＜１．５Ｖの
ときは充分のトー濃度が保持されていると判断してトナ
ー補給は行わない（Ｆ７Ａ）。またｘ＞１．５Ｖのとき
はトナー補給を行う。ｘ値が大なるときはパッチ濃度は
淡く、トナー濃度は低下していると判断し、ｘ値は大き
いほど多量のトナー補給を行う。ｘ値が１．５〜１．７
Ｖのときは５コピーの画像形成中に２コピーのそれぞれ
１単位宛のトナー補給を行う。またｘ値が１．７〜１．
９Ｖのときは５コピーの画像形成中に３コピーのそれぞ
れ１単位宛のトナー補給を行う。このようにしてｘ値が
２．１Ｖ以上のときはコピー毎に１単位宛のトナー補給
が行われる。ここで１単位宛のトナー補給とは、例えば
所定回数又は所定時間供給ローラが回転して、トナーホ
ッパ内のトナーが現像装置１３に落下するトナー量をも
って１単位のトナー補給としている（Ｆ７Ｂ）。

【００２１】

【発明の効果】従来、パッチ濃度検出に基づいたトナー
濃度制御方法は、パッチを照明する光量の変動等によっ
て、パッチ潜像が不安定な電位となり、特に高速処理の
複写装置にパッチ方式によるトナー濃度制御方法を適用
した場合には照明ランプの立ち上がり時にパッチの照明
を行うこととなってパッチ潜像の電位はばらついて、ト
ナー濃度制御も信頼性の低い制御しか行えなかった。

【００２２】本発明はこれを解決し、パッチは露光強度
の影響を受けないので、安定した電位状態となり、現像
パッチにはトナー濃度の変動が忠実に現れて、信頼度が
高く安定したトナー濃度制御が行われることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される電子写真複写装置の構成
図。

【図２】トナー濃度制御関係の回路図。

【図３】トナー濃度制御のフローチャート

【図４】パッチ及び原稿部分についての説明図。

【図５】原稿濃度と濃度センサ出力との関係図。

【符号の説明】

１ 原稿載置台 ３ 第１ミラーユニット ３ａ 照明ランプ ５ 結像レンズ １０ 感光体ドラム １１ スコロトロン帯電器 １２ ＣＥＬ １３ 現像装置 １３１ 現像スリーブ １６ 転写器 Ｄ 原稿 ＳＤ 濃度センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー濃度制御用のパッチとして、画像
   形成の露光強度の影響を受けない所定濃度ＯＤ１．３以
   上の濃度をもったパッチを使用し、画像作成の表面電位
   よりも低い帯電電位によって現像パッチを作成し、トナ
   ー濃度の制御を行うことを特徴とするトナー濃度制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記の低い帯電電位は、画像作成の表面
   帯電電位の６０〜９５％の間にあることを特徴とする請
   求項１記載のトナー濃度制御方法。
3. 【請求項３】 前記パッチの周縁部は露光により電位の
   消去を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のト
   ナー濃度制御方法。