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JP3500008B2 - 画像形成装置における現像能力検知方法 - Google Patents

画像形成装置における現像能力検知方法

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JP3500008B2
JP3500008B2 JP13290096A JP13290096A JP3500008B2 JP 3500008 B2 JP3500008 B2 JP 3500008B2 JP 13290096 A JP13290096 A JP 13290096A JP 13290096 A JP13290096 A JP 13290096A JP 3500008 B2 JP3500008 B2 JP 3500008B2
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toner
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reflected light
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真治 加藤
仰太 藤森
貴之 丸田
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • G03G15/50Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
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    • GPHYSICS
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G2215/00025Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
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    • G03G2215/08Details of powder developing device not concerning the development directly
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    • G03G2215/0891Optical detection

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光体等の像担持
体上に形成された基準トナー像のトナー付着量を検知
し、この検知結果に基づいて画像形成時の各種制御条件
を決定するようにした電子写真プロセスをとる画像形成
装置における現像能力検知方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、デジタル複写機等の電子写真プ
ロセスを利用した画像形成装置においては、トナー付着
量が多すぎたり少なすぎたりしないように高画質化を維
持するためには常に現像能力を把握する必要がある。そ
こで、感光体に対向させた発光素子と受光素子とを備え
た反射型の光学的センサを設け、この光学的センサによ
って検出された感光体地肌部の反射光量と感光体上に形
成された基準トナー像の反射光量との比を予め設定され
た基準値と比較することにより現像手段の現像能力、例
えば、トナー付着量を検知し、得られた現像特性から制
御電位を算出したり、トナー補給を行うように制御する
ことが知られている。
【0003】このような検知方法に関して、特開平4−
60567号公報によれば、感光体地肌部の反射光量を
検出するタイミングでのみ光学的センサの発光素子を発
光させることで、発光素子の連続点灯を極力避け、発光
素子の早期劣化を防止し、かつ、感光体の光疲労を防止
することが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、光学的セン
サにおける発光素子、例えば、LEDの発光量はその連
続発光時間に応じて変化し、特に、発光開始付近が最も
変化しやすく、最大発光に至った後は発光素子の内部温
度上昇により内部抵抗が増加することから発光量が低下
する傾向を示す。従って、基準トナー像の反射光量を検
出する時の感光体地肌部の反射光量と対応しないことが
ある。この傾向は、特に基準トナー像のパターンを連続
して検知する時には、感光体地肌部の反射光量を検出す
る時と基準トナー像の反射光量を検出する時とで発光素
子の連続発光時間が大きく異なるため、顕著となり、ト
ナー付着量を正確に検知できない一因となっている。
【0005】ちなみに、特開平4−9970号公報によ
れば、感光体地肌部の反射光量の測定時に現像スリーブ
上の現像剤を穂切りして、感光体を回転させることで、
清浄な感光体上の平均的な反射光量を検出する方式が開
示されている。しかし、穂切り等、現像剤と感光体とを
非接触状態にすることができない構造の画像形成装置に
おいては実施不可能であり、新たにそのような機構を設
けるとなるとコスト高になってしまう。
【0006】そこで、本発明は、光学的センサの発光素
子の連続発光時間に関係なく、像担持体上の基準トナー
像のトナー付着量を正確に検出できる画像形成装置にお
ける現像能力検知方法を提供することを目的とする。
【0007】さらには、像担持体地肌部の反射光量の検
出時に現像剤が接触した状態でも像担持体へのトナー付
着を防止して基準トナー像のトナー付着量を正確に検出
できる画像形成装置における現像能力検知方法を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
像担持体に対向させた、発光量がその連続発光時間に応
じて変化する発光素子と受光素子とを備えた反射型の
光学的センサを設け、この光学的センサによって検出さ
れた前記像担持体地肌部の反射光量と前記像担持体上に
形成された基準トナー像の反射光量との比を予め設定さ
れた基準値と比較することにより現像手段の現像能力を
検知し、画像形成時の現像条件やトナー補給等の現像プ
ロセス制御条件を決定するようにした画像形成方法にお
いて、帯電及び現像バイアスの制御条件が同一である前
記基準トナーに対して、反射光量を検出するまでの前記
発光素子の連続発光時間が異なる場合に、前記像担持体
地肌部の反射光量についても、前記異なる連続発光時間
で反射光量を測定しておき、それぞれに対応した測定結
果を用いて現像条件や現像プロセス制御条件を決定する
ようにした。
【0009】 従って、帯電及び現像バイアスの制御条
件が同一である前記基準トナーに対して、反射光量を検
出するまでの前記発光素子の連続発光時間が異なる場合
に、前記像担持体地肌部の反射光量についても、前記異
なる連続発光時間で反射光量を測定しておき、それぞれ
に対応した測定結果を用いて現像条件や現像プロセス制
御条件を決定するようにしたので、発光光量の違いによ
る像担持体地肌部の反射光量の違いも加味された現像能
力の検知が可能となり、よって、光学的センサの発光素
子の連続発光時間に関係なく基準トナー像のトナー付着
量を正確に検知することができ、特に、光学的センサに
おける発光素子の連続発光時間だけを変えて像担持体地
肌部の反射光量の検出を行うことにより、地汚れやキャ
リア付着等の影響を受けることなく、連続発光時間の影
響を正確に把握することができ、基準トナー像のトナー
付着量を正確に検知する。
【0010】
【0011】 請求項2記載の発明は、請求項1記載の
発明において、直流電圧のみによる現像バイアスを印加
するようにした。
【0012】
【0013】従って、像担持体地肌部の反射光量を検出
する際には現像手段に印加する現像バイアスを直流電圧
のみとし交流電圧成分はオフさせるようにしているの
で、像担持体上にトナーが付着しにくくなり、現像剤が
接触したままでも像担持体地肌部の反射光量の検出を正
確に検出でき、よって、像担持体上に形成される基準ト
ナー像のトナー付着量も正確に検知し得ることになる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。本発明の画像形成装置は、その実施の
一形態として、カラーデジタル複写システムに適用され
ている。
【0015】<装置構成の概要及び動作の概要>図2に
そのシステム構成全体の概要を示す。本複写システム
は、スキャナモジュール1とプリンタモジュール2とシ
ステム制御モジュール3と給紙カセットモジュール4と
を積層構造としたもので、複写、ファクシミリ及びプリ
ンタ機能付き複写機として構成されている。
【0016】前記スキャナモジュール1は、原稿のカラ
ー画像情報を、例えば、RGBの3原色に色分解して色
毎に読取り、電気的な画像信号に変換して、Bk
(黒)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロ
ー)のカラー画像データとして出力するカラースキャナ
機能を有する。よって、このスキャナモジュール1は走
査光学系5とともに、RGB色分解手段を伴うCCDラ
インセンサ等によるカラーセンサ6を備えた周知の構造
として構成されている。
【0017】前記プリンタモジュール2は電子写真方式
を利用したフルカラープリンタとして構成されている。
図3にその詳細を示す。このプリンタモジュール2は、
ドラム状で像担持体となる感光体7を主体として構成さ
れている。この感光体7の周囲に電子写真プロセスに従
い、帯電器8、書込み光学ユニット9による露光部、現
像手段となる現像装置10、中間転写ベルト11を介在
させた転写器12、クリーニングユニット13、除電ラ
ンプ14等が順に配設されている。前記書込み光学ユニ
ット9は前記スキャナモジュール1側から得られるカラ
ー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光
書込みを行い、前記感光体7上に静電潜像を形成するも
ので、レーザ発光手段15、ポリゴンミラー16、fθ
レンズ17等を備えている。
【0018】前記現像装置10はリボルバ現像装置とし
て構成されており、回転中心の回りに黒現像器18Bk
シアン現像器18C 、マゼンタ現像器18M 、イエロー
現像器18Y が順に配設されている。また、特に図示し
ないが、各現像器を反時計方向に回転させるリボルバ回
転駆動部も備えている。各現像器は、図4に示すよう
に、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体7の
表面に接触させて回転する現像スリーブ19Bk,19
C ,19M 、19Y と、現像剤を汲上げ・撹拌するため
に回転する現像パドル20Bk,20C ,20M 、20Y
等によって構成されている。
【0019】前記中間転写ベルト11は複数のローラ群
に張架されて時計方向に回転駆動されるもので、材質的
にはETFE(エチレンテトラフロロエチレン)が用い
られ、その電気的抵抗は表面抵抗で108 〜1010Ω/
cm2 程度の中抵抗とされている。
【0020】ここに、現像装置10は待機状態では図4
に示すように黒現像器18Bkが感光体7に対向する位置
にセットされており、コピー動作が開始されるとスキャ
ナモジュール1で所定のタイミングから黒画像データの
読取りがスタートし、この画像データに基づきレーザ光
による光書込み・潜像形成が始まる。この動作により形
成された黒潜像の先端部から現像可能とするため、黒現
像器18Bkの現像位置に黒潜像先端部が到達する前に現
像スリーブ19Bkの回転を開始させ、黒潜像を黒トナー
で現像する。以後、黒潜像領域の現像動作を続けるが、
黒潜像後端部が黒現像位置を通過した時点で、速やかに
黒現像器18Bkによる現像位置から次の色であるシアン
現像器18C による現像位置まで現像装置10が回転す
る。これは、少なくとも次の画像データによる潜像先端
部が到達する前に完了する。
【0021】像形成サイクルが開始されると、まず、感
光体7は反時計方向に回転され、中間転写ベルト11は
時計方向に回転される。中間転写ベルト11の回転に伴
って黒トナー像形成後、シアントナー像形成、マゼンタ
トナー像形成、イエロートナー像形成が順に行われ、最
終的に、BkCMYの順に中間転写ベルト11上に重ね
てトナー像が作成される。
【0022】ここに、現像装置10内のトナーはフェラ
イトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電され、か
つ、現像スリーブ19は感光体7の金属基体層に対して
電源手段(図示せず)によって負の直流電圧(DC)と
交流電圧(AC)とが重畳された電位にバイアスされて
いる。この結果、感光体7の電荷が残っている部分には
トナーが付着せず、電荷のない部分、即ち、露光された
部分にはトナーが吸着され、潜像と相似な可視像が形成
される。
【0023】感光体7上に形成されたトナー像は、感光
体7と接触状態で等速駆動されている中間転写ベルト1
1の表面に転写器12の作用によって転写される。この
中間転写ベルト11には感光体7上に順次形成される各
色トナー像が同一面に位置合わせされることにより、4
色重ねのベルト転写画像が形成され、その後、給紙カセ
ットモジュール4等から給紙された転写紙上にコロナ放
電転写器21の作用により一括転写される。
【0024】ところで、本実施の形態における現像装置
10における現像剤の撹拌方法について説明する。この
現像装置10は概要を前述したように黒現像器18Bk
シアン現像器18C 、マゼンタ現像器18M 、イエロー
現像器18Y なる4つの現像器を回転中心回りに配設さ
せたリボルバ構造のものである。図4を参照して、例え
ば、黒現像器18Bkについて説明すると、マグネットロ
ーラ(図示せず)を内包した現像スリーブ19Bkと、こ
の現像スリーブ19Bk上の現像剤を感光体7に導く際に
現像剤の汲上げ量を規制するドクタ22Bkと、現像剤撹
拌用の現像パドル20Bkと、スクリュパドル23Bkと、
スクリュ24Bkと、スクリュケース25Bkとを備えて構
成されている。現像剤は図5中に矢印で示す如く循環搬
送され現像剤のトナー濃度の偏差がないように撹拌され
る。スクリュケース25Bk内の現像剤はスクリュ24Bk
により奥側から手前へ搬送され、前側板26を通過して
下方のスクリュパドル23Bkへ落下し、このスクリュパ
ドル23Bkにより手前側から奥側へ搬送される。現像ス
リーブ19Bkは現像パドル20Bk上に存在する現像剤を
汲上げて現像領域へ搬送し、一部がドクタ22Bkにより
規制された現像剤は、スクリュケース25Bkへ落下す
る。このようにして現像剤が循環している。
【0025】次に、トナー補給機構について説明する。
現像装置10におけるトナー補給部27は図6に示すよ
うに、各色のトナーカートリッジ(トナー収容器)28
Bk,28C ,28M 、28Y が前側板26の前面付近に
配設されることにより形成されている。もっとも、黒ト
ナーに関しては最も使用頻度が高いため、トナーカート
リッジ28Bkは現像装置10の中央筒部内に挿入される
構造であり、紙面表裏方向に長く容積を持たせてあり、
現像装置10全体の回転とともにトナーカートリッジ2
Bk内の黒トナーをトナーホッパ29Bk内に供給する構
造とされている。このトナーホッパ29Bkと補給トナー
を搬送するスクリュパドル23Bkとの間には補給ローラ
30Bkが配設され、補給モータ31、伝達ギヤ32を介
してこの補給ローラ30Bkを適宜回転駆動させるように
構成されている。トナー補給を実施する場合には、補給
モータ31を駆動させて補給ローラ30を回転させるこ
とでトナーホッパ29Bk内或いはトナーカートリッジ2
C ,28M 、28Y 内のトナーがスクリュパドル23
上に落下してスクリュパドル23の回転とともに搬送さ
れ、スクリュケース25からスクリュパドル23への現
像剤落下部で混合撹拌されながら前側板26を通過して
現像器18内に送られるように構成されている。
【0026】この他、前記感光体7に対しては電位セン
サ41や光学的センサ42が近接させつつ対向配置され
ている。前記電位センサ41は感光体7の表面電位を検
出するためのものである。前記光学的センサ42は感光
体7の表面の反射光量を光学的に検出するためのもので
あり、特に図示しないが、ともに感光体7に向けて対向
配置させた発光素子としてのLEDと受光素子との対に
より構成された反射型構造のセンサである。この他、現
像装置10の回りには、黒用トナーカートリッジ検出用
光学センサ43や、カラートナー用トナーカートリッジ
検出用光学センサ44が設けられている。
【0027】次に、電装制御系の概要を図7を参照して
説明する。演算制御処理を行うCPU45や演算制御処
理のための基礎プログラム及びこれらの処理のための基
礎データを蓄積したROM46や各種データを取り込む
ためのRAM47を備えた制御部48が設けられてお
り、この制御部48によってスキャナモジュール1、プ
リンタモジュール2、給紙カセットモジュール4等の動
作制御がなされる。このため、前記CPU45にはI/
Oインタフェース49を介して、外部機器等が接続され
ている。まず、I/Oインタフェース49の入力側には
電位センサ41、光学的センサ42、黒用トナーカート
リッジ検出用光学センサ43、カラートナー用トナーカ
ートリッジ検出用光学センサ44が接続されている。ま
た、I/Oインタフェース49の出力側には現像バイア
ス制御駆動部50、帯電制御駆動部51、トナー補給制
御部52、レーザ発光駆動部53、現像ローラ駆動部5
4、現像リボルバ駆動部(現像装置回転駆動部)55及
び感光体駆動部56が各々接続されている。
【0028】前述したトナー補給が実施される場合、そ
の制御は制御部48により行われる。即ち、感光体7上
に基準トナー像を作成して光学的センサ42によりその
反射光量を検出して制御部48でトナー付着量を算出
し、そのトナー付着量からトナー補給量が決定され、ト
ナー補給駆動部52が駆動され、前述したトナー補給が
実行される。
【0029】<基準トナー像に対する現像装置10の現
像能力を示すトナー付着量の検知に関して>感光体7上
に形成された基準トナー像のトナー付着量の検知の対象
となるパターンには、定着温度センサによる温度検出が
100℃以下の電源投入時と、予め設定されたコピー枚
数毎とに行われるプロセスコントロールセルフチェック
時(電位制御時)の12階調パターンと、毎回の画像形
成領域外の後端に形成されるトナー補給制御用の中間調
パターンとがある。
【0030】まず、プロセスコントロールセルフチェッ
ク時の処理を図1(a)に示すフローチャートを参照し
て説明する。定着温度センサにより検出される定着部の
温度が100℃を超えているときには(ステップS1の
N)、異常処理と判定して電位制御は行わない。100
℃未満であれば(S1のY)、電位センサ校正を行う
(S2)。即ち、感光体7に対して現像バイアス電源に
より基準電圧を印加して電位センサ41を校正し、以後
の電位計算はこの校正値を用いて行う(この時、感光体
7及び現像装置10は何れも駆動させない)。つづい
て、感光体地肌部の反射光量Vsgの調整を行う(S
3)。これは、感光体7の周方向の光反射むらを吸収す
るため、感光体7を回転させながら光学的センサ42の
LEDから感光体地肌部に向けて照射した光の反射光の
受光素子による受光量が4±0.1〔V〕となるように
光学的センサ42におけるLEDの発光量を調整する。
【0031】の時、現像器18の現像スリーブ19
上の現像剤を感光体7から離した状態を維持することが
望ましいが、本実施の形態における画像形成装置におい
てはモータの制御上困難となる(現像器18の駆動を感
光体7の駆動と別々にするとコスト高となる)。かとい
って、現像器18が現像位置にある時は、感光体7の回
転とともに現像器18に機械的な駆動がかかり、現像ス
リーブ19が回転し、感光体7上にトナーが付着しやす
い状況にあり、清浄な感光体地肌部に対する光の反射光
を検出できない。この点、本実施の形態では、感光体地
肌部の反射光を光学的センサ42によって検出・調整す
る際には、現像器18の現像スリーブ19に印加するバ
イアスに関して、交流電圧AC成分はオフとし直流電圧
DC成分のみを印加することにより、感光体7上にトナ
ーが付着しにくくしている。
【0032】ちなみに、直流電圧DCが重畳された交流
電圧ACを現像バイアスとして印加する状況下に、直流
電圧DC成分を下げることも、感光体7に対するトナー
付着を抑制する上では効果的であるが、DC成分を大き
く変化させる必要があり、現像剤の帯電量が高い時には
キャリアが付着しやすくなってしまう弊害を生ずる。よ
って、直流電圧DC成分を下げるだけの方式は好ましく
なく、交流電圧ACのオフだけで不十分な場合に補助的
に直流電圧DC成分を下げるのが有効である。
【0033】なお、通常の画像形成時には、直流電圧D
Cが重畳された交流電圧ACを現像バイアスとして印加
するため、同条件で画像濃度を制御するために、基準ト
ナー像に関しても直流電圧DCが重畳された交流電圧A
Cを現像バイアスとして印加して現像し、光学的センサ
42によるその反射光量の検出を経て、トナー付着量を
検知する。
【0034】テップS3のVsg調整に引き続き、
sg ave検知を行う(S4)。このステップで
は、光学的センサ42のLEDを発光させ、一定時間が
経過(例えば、3秒経過)した時点から、光学的センサ
42による反射光の読取りを開始し、感光体7が1回転
した時点までの読取り値の平均をVsg aveとして
算出する。即ち、光学的センサ42に関して、感光体7
側からの反射光量を検出するまでのLEDの連続発光時
間は非常に重要な要素となる。発光素子であるLEDの
連続発光時間と反射光量との関係を図示すると、例え
ば、図8に示すような特性を示す。図から分かるよう
に、LEDの発光量は連続発光時間に応じて変化し、特
に、発光開始付近で最大発光量に達した後、LEDの内
部温度上昇に伴い内部抵抗が増加することから発光量が
低下していくため、反射光量も減少していく。ここに、
感光体7上で連続した基準トナー像の反射光量を求める
場合に、始めのほうの基準トナー像の反射光量はLED
の連続発光時間が短いために大きく検出し、終わりのほ
うの基準トナー像の反射光量はLEDの連続発光時間が
長いために小さく検出してしまう不都合を生ずる。
【0035】本実施の形態においては、後述する12階
調パターン×4色分のLEDの連続発光時間での反射光
量は、発光開始から3秒後には飽和した特性を示してい
るため、Vsg aveの検出に際しては、光学的センサ42
のLED発光を行い3秒が経過した時点から読取りを開
始している。もっとも、連続発光時間による反射光量の
低下に応じて適切な時間を設定すればよいのはもちろん
である。
【0036】何れにしても、基準トナー像に対する光学
的センサ42の検出結果は、その時の感光体地肌部に対
する光学的センサ42の検出結果(=Vsg)により大き
く左右されるので、トナー付着量の検知に当たっては、
検出時のVsgの値を考慮若しくは検出して行うことが重
要となる。
【0037】ついで、パッチパターンを作成する(S
5)。即ち、レーザ出力を順次切り換え変化させること
により、図9に示すように、感光体7上にN個の階調濃
度を持つ静電潜像を作成する(ここでは、12個=12
階調)。そして、電位センサ41によって各パッチパタ
ーン上の電位を検出してRAM47に格納する(S
6)。引き続き、Pセンサ検知を行う(S7)。即ち、
感光体7上に作成されたパッチパターンによる静電潜像
を現像装置10により現像して基準トナー像として顕像
化し、光学的センサ42で各基準トナー像からの反射光
量を検出し、各パッチパターン対応の基準トナー像のセ
ンサ出力値Vpi(i=1〜N)としてRAM47に格納
する。なお、階調濃度パターンの作成は、レーザ出力の
切り換えに限らず、例えばレーザ出力は一定とし現像バ
イアスを切り換える方式であってもよい。また、上記の
工程は、Bk,C,M,Yの順で順次行われる。そし
て、トナー付着量を算出する(S8)。
【0038】ここで、トナー付着量の算出法について説
明する。図10に基準トナー像上のトナー付着量に対す
る光学的センサ42の出力の関係を示す。図中、曲線a
は黒基準トナー像に対する特性、曲線bはカラー基準ト
ナー像に対する特性を示す。図から分かるように、曲線
aに対して曲線bは感光体地肌部の反射光量Vsg(=
4.0)に対してのダイナミックレンジが狭いことが分
かる。これは、カラートナー像の場合、そのカラートナ
ー表面からの直接反射光が感光体7からの反射光に対し
て多くなるために起こる現象であるが、特性が飽和する
sp値(以後、Vmin とする)は、光学的センサ42、
感光体7、現像条件等のばらつきによって変化するた
め、 k=(Vsp−Vmin )/(Vsg−Vmin ) によって規格化している(k=0.00〜1.00)。
【0039】このようにして、ステップS7で得られた
光学的センサ42の出力値をROM46内に予め格納さ
れている光学的センサ出力の規格化値(k)とトナー付
着量との関係を示すテーブルを参照することにより、単
位面積当たりのトナー付着量に換算し、RAM47に格
納する(S8)。
【0040】ここに、ステップS6で得られた電位デー
タとステップS8で得られたトナー付着量データとの各
パッチパターンにおけるデータをX‐Y平面上にプロッ
トすると図11に示すような特性が得られる。図におい
て、X軸に電位ポテンシャル(現像バイアスと感光体表
面電位との電位差:VB −VD )を割り振り、Y軸に単
位面積当たりのトナー付着量M/A〔mg/cm2〕 を割り
振っている。そこで、ステップS9では、このような電
位センサ41と光学的センサ42とから得られたパター
ンデータより直線区間を選択し、区間内のデータに対し
て最小自乗法を適用することにより直線近似を行って得
られる直線方程式Aに対して制御電位を各色トナー毎に
計算する。
【0041】センサ出力より得られた電位、トナー付着
量データ(Xn ,Yn ;n=1〜10)の数字の若いほ
うから5個のデータ組を取出し、直線近似計算を行うと
ともに、相関係数を算出する。これを、n=1,2,
3,〜,6について各々計算すると、 Y=A11*X+B11 ;R11 Y=A12*X+B12 ;R12 Y=A13*X+B13 ;R13 Y=A14*X+B14 ;R14 Y=A15*X+B15 ;R15 Y=A16*X+B16 ;R16 なる6組の直線近似式及び相関係数が得られる。得られ
た相関係数R11〜R16のうちから最大となるものを直線
方程式Aとして選択する。ここでは、選択された直線方
程式Aを Y=A1 *X+B1 とする。
【0042】次に、現像ポテンシャルを算出する(S1
0)。即ち、算出された直線方程式Aにおいて、Yの値
が必要最大付着量Mmax となるときのX値Vmax を算出
し、このVmax の値から現像バイアスVB 、露光電位V
L を算出する。これらは、 Vmax =(Mmax −B1 )/A1B −VL =Vmax =(Mmax −B1 )/A1 となり、VB ,VL の関係を直線方程式Aの係数を用い
て表すことができる。
【0043】そして、露光前の帯電電位VD と現像バイ
アスVB との関係は図11中に示す直線方程式B Y=A2 *X+B2 とX軸の交点のX座標VK (現像開始電圧)と、実験的
に求めた地汚れ余裕電圧Vαとから、 VD −VB =VK +Vα で与えられる。実際には、Vmax を参照値として、
D ,VB ,VL の関係が、図12に示すように予めテ
ーブル57としてROM46中に格納してあり、Vma x
に最も近いテーブルで各電位を制御する(S11,S1
2)。
【0044】この後、感光体7にパワーを最大としたレ
ーザ光を照射することにより残留電位を検出し、残留電
位が検出された場合にはテーブル57を参照することに
より得られた各電位に対して残留電位分を補正し、補正
後の値を目標電位とする(S13)。次いで、VD の目
標電位を達成するように帯電器8に印加する電位を調整
し(S14)、VD が得られたら、VL の目標電位を達
成するようにレーザパワーを調整する。
【0045】この後、ステップS15では、再び光学的
センサ42により感光体地肌部の反射光量Vsg pthの検
出を行う。ここでは、トナー補給制御用の基準トナー像
の反射光量の検出と同じタイミングで、LEDの発光と
反射光量の検出動作とを行うことで、反射光量Vsg pth
の検出を行う。ここに、感光体地肌部の反射光量の検出
であっても、ステップS4のVsg ave検出と大きく異な
るのは、光学的センサ42におけるLEDの連続発光時
間である。即ち、プロセスコントロールセルフチェック
時と異なりトナー補給制御用の基準トナー像のトナー付
着量検知は、毎回毎色について画像形成領域外で行うた
め、LEDの長時間の点灯は感光体7、LEDの劣化の
点で不利であり、特に問題となるのは、LEDの発光が
画像形成領域にかかった場合には感光体7上のトナーに
対して光除電が作用してしまい、LED光が当った個所
のみが中間転写ベルト11に転写されにくくなってしま
う不都合を生ずる。このため、トナー補給制御用の基準
トナー像に対する光学的センサ42中のLEDの発光は
画像形成領域外で行うため、反射光量を検知するまでの
LEDの連続発光時間は短くなる。
【0046】この際、LEDの連続発光時間に応じてV
sgを測定する場合に、帯電電位、現像バイアス等の作像
条件を揃えて、光学的センサ42におけるLEDの連続
発光時間だけを変えてVsg pthの測定を行うことで、L
EDの連続発光時間の影響を正確に検知することができ
る。この制御は、請求項1記載の発明中の請求項2記載
の発明に対応する制御部分であり、もし、現像バイアス
等の条件がバラバラであると適切でない条件のほうに地
汚れやキャリア付着が発生する可能性があり、トナー付
着量を正確に検知できない一因となり得る。
【0047】この後、ステップS15で検知されたV
sg pthを用いて、先に求めたVmin を補正する。即ち、
トナー補給制御用の基準トナー像のトナー付着量を求め
る際にはVmin が必要となるが、Vmin を検知した時の
sg aveが、Vsg pthと異なり低いため、Vsg pthのレ
ベルに見合ったVmin に補正するためである。この補正
処理が、請求項3記載の発明に対応する処理となる。こ
こでは、Vsg pth用に補正されたVmin をVmin pth
する。補正は、 Vmin pth =Vmin *Vsg pth/Vsg ave に基づいて行われる。
【0048】<トナー補給制御に関して>トナー補給用
の制御は、図1(b)に示すフローチャートに従い行わ
れる。まず、パッチパターン作成工程として、感光体7
上に中間調の静電潜像を作成する(S21)。次いで、
電位センサ41によってこの静電潜像の電位を読込み、
RAM47に格納する(S22)。この後、感光体7上
に形成されたこの静電潜像を現像装置10により現像す
ることにより基準トナー像を形成する。この際、RAM
47に格納された電位に対して一定のポテンシャル(例
えば、130V)を加えた現像バイアスをかけ、トナー
現像して顕像化した基準トナー像を形成する。このよう
な基準トナー像に関して光学的センサ42によってその
反射光量を検出し(S23)、プロセスコントロールセ
ルフチェック時と同様にしてトナー付着量を算出する
(S24)。ここに、トナー付着量は k=(Vsp−Vmin pth )/(Vsg pth
min pth ) により算出する。
【0049】前述したように、トナー補給制御用の基準
トナー像のトナー付着量検知に際しては、光学的センサ
42のLEDの発光は早い時点から行えないため、プロ
セスコントロールセルフチェック時のように連続発光時
間が長い時に比較して発光量が多く、同じトナー付着量
に対して高い反射光量を示す。従って、光学的センサ4
2におけるLEDの連続発光時間が異なる、感光体地肌
部の反射光量の検知結果であるVsg aveを用いて求めた
現像能力Vmin を、Vsg pth で補正して利用すること
は正確な現像能力(トナー付着量)を求める上で非常に
重要となる。
【0050】その後、求められたトナー付着量を、予め
設定されたトナー付着量とトナー補給量とのテーブル
(図示せず)に基づいてトナー補給駆動部52を制御す
ることによりトナー補給が行われる(S25)。
【0051】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、帯電及び
現像バイアスの制御条件が同一である前記基準トナーに
対して、反射光量を検出するまでの前記発光素子の連続
発光時間が異なる場合に、前記像担持体地肌部の反射光
量についても、前記異なる連続発光時間で反射光量を測
定しておき、それぞれに対応した測定結果を用いて現像
条件や現像プロセス制御条件を決定するようにしたの
で、発光光量の違いによる像担持体地肌部の反射光量の
違いも加味された現像能力の検知が可能となり、よっ
て、光学的センサの発光素子の連続発光時間に関係なく
基準トナー像のトナー付着量を正確に検知することがで
き、特に、光学的センサにおける発光素子の連続発光時
間だけを変えて像担持体地肌部の反射光量の検出を行う
ことにより、地汚れやキャリア付着等の影響を受けるこ
となく、連続発光時間の影響を正確に把握することがで
き、基準トナー像のトナー付着量を正確に検知すること
ができる。
【0052】
【0053】 請求項2記載の発明は、請求項1記載の
発明において、直流電圧のみによる現像バイアスを印加
するようにしたので、像担持体上に形成される基準トナ
ー像のトナー付着量も正確に検知することができる。
【0054】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示すフローチャートで
ある。
【図2】カラーデジタル複写システムの概要を示す概略
正面図である。
【図3】プリンタモジュールの概要を示す概略正面図で
ある。
【図4】現像装置の構成を示す縦断正面図である。
【図5】その一部の縦断側面図である。
【図6】トナー補給部の構成を示す正面図である。
【図7】電装制御系の構成を示すブロック図である。
【図8】LEDの連続発光時間と反射光量との関係を示
す特性図である。
【図9】12階調パターンの一部を例示する模式図であ
る。
【図10】トナー付着量とトナーの種類による反射光量
との関係を示す特性図である。
【図11】電位ポテンシャル、制御電位等とトナー付着
量との関係を示す特性図である。
【図12】テーブルの内容を示す説明図である。
【符号の説明】
7 像担持体 10 現像手段 42 光学的センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 507 G03G 15/00 303

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体に対向させた、発光量がその連
    続発光時間に応じて変化する発光素子と受光素子とを
    備えた反射型の光学的センサを設け、この光学的センサ
    によって検出された前記像担持体地肌部の反射光量と前
    記像担持体上に形成された基準トナー像の反射光量との
    比を予め設定された基準値と比較することにより現像手
    段の現像能力を検知し、画像形成時の現像条件やトナー
    補給等の現像プロセス制御条件を決定するようにした画
    像形成方法において、 帯電及び現像バイアスの制御条件が同一である前記基準
    トナーに対して、反射光量を検出するまでの前記発光素
    子の連続発光時間が異なる場合に、前記像担持体地肌部
    の反射光量についても、前記異なる連続発光時間で反射
    光量を測定しておき、それぞれに対応した測定結果を用
    いて現像条件や現像プロセス制御条件を決定するように
    したことを特徴とする画像形成装置における現像能力検
    知方法。
  2. 【請求項2】 直流電圧のみによる現像バイアスを印加
    するようにしたことを特徴とする請求項1記載の画像形
    成装置における現像能力検知方法。
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