JPH09319224A - 画像形成装置における現像能力検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
確に検出できるようにする。 【解決手段】 光学的センサにおける発光素子はその連
続発光時間に応じて発光光量が異なるが、実際に基準ト
ナー像の反射光量を検出するまでの発光素子の連続発光
時間に応じて、像担持体地肌部の反射光量の検出も異な
る態様で行う（Ｓ４，Ｓ１５）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
して現像能力の検知を行うことができ、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、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装
置において、前記基準トナー像の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に応じて、異なる態様
で前記像担持体地肌部の反射光量を前記光学的センサに
より検出するようにした。

【０００９】従って、光学的センサにおける発光素子は
その連続発光時間に応じて発光光量が異なるが、実際に
基準トナー像の反射光量を検出するまでの発光素子の連
続発光時間に応じて、像担持体地肌部の反射光量の検出
も異なる態様で行われるので、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る。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、異なる態様で像担持体地肌部の反射光量を
検出する時の像担持体に対する帯電及び現像バイアスの
制御条件を同一としている。従って、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一助となる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、像担持体地肌部の反射光量を検出するまで
の光学的センサの発光素子の連続発光時間が異なる２つ
の検出結果をＶ_{sg A}，Ｖ_{sg B}としたとき、検出結果Ｖ
_{sg A}を用いて検知された現像能力を検出結果Ｖ_{sg B}に応
じて補正するようにしている。従って、現像能力を正確
に検知することができる。

【００１２】請求項４記載の発明は、像担持体に対向さ
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
条件を決定するとともに、通常画像形成時には直流電圧
が重畳された交流電圧を現像バイアスとして印加するよ
うにした画像形成装置において、前記光学的センサによ
り前記像担持体地肌部の反射光量を検出する際には直流
電圧のみによる現像バイアスを印加するようにしてい
る。

【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１８_Bk、
シアン現像器１８_C 、マゼンタ現像器１８_M 、イエロー
現像器１８_Y 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１９_Bk，１９
_C ，１９_M 、１９_Y と、現像剤を汲上げ・撹拌するため
に回転する現像パドル２０_Bk，２０_C ，２０_M 、２０_Y
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１８_Bk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１８_Bk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１９_Bk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１８_Bkによる現像位置から次の色であるシアン
現像器１８_C 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１８_Bk、
シアン現像器１８_C 、マゼンタ現像器１８_M 、イエロー
現像器１８_Y 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１８_Bk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１９_Bkと、こ
の現像スリーブ１９_Bk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２２_Bkと、現像剤撹
拌用の現像パドル２０_Bkと、スクリュパドル２３_Bkと、
スクリュ２４_Bkと、スクリュケース２５_Bk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２５_Bk内の現像剤はスクリュ２４_Bk
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２３_Bkへ落下し、このスクリュパ
ドル２３_Bkにより手前側から奥側へ搬送される。現像ス
リーブ１９_Bkは現像パドル２０_Bk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２２_Bkにより
規制された現像剤は、スクリュケース２５_Bk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，２８_C ，２８_M 、２８_Y 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２８_Bk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
８_Bk内の黒トナーをトナーホッパ２９_Bk内に供給する構
造とされている。このトナーホッパ２９_Bkと補給トナー
を搬送するスクリュパドル２３_Bkとの間には補給ローラ
３０_Bk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３０_Bk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２９_Bk内或いはトナーカートリッジ２
８_C ，２８_M 、２８_Y 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Ｖ_sg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】＜請求項４記載の発明に対応する部分＞こ
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】＜請求項１記載の発明に対応する部分…請
求項２，３を含む＞ステップＳ３のＶ_sg調整に引き続
き、Ｖ_{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Ｖ_{sg 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、Ｖ_{sg 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（＝Ｖ_sg）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Ｖ_sg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Ｖ_pi（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Ｖ_sg（＝
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
Ｖ_sp値（以後、Ｖ_min 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＝（Ｖ_sp−Ｖ_min ）／（Ｖ_sg−Ｖ_min ） 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：Ｖ_B −Ｖ_D ）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（Ｘ_n ，Ｙ_n ；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Ｍ_max となるときのＸ値Ｖ_max を算出
し、このＶ_max の値から現像バイアスＶ_B 、露光電位Ｖ
_L を算出する。これらは、 Ｖ_max ＝（Ｍ_max −Ｂ₁ ）／Ａ₁ Ｖ_B −Ｖ_L ＝Ｖ_max ＝（Ｍ_max −Ｂ₁ ）／Ａ₁ となり、Ｖ_B ，Ｖ_L 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Ｖ_D と現像バイ
アスＶ_B 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Ｖ_K （現像開始電圧）と、実験的
に求めた地汚れ余裕電圧Ｖ_αとから、 Ｖ_D −Ｖ_B ＝Ｖ_K ＋Ｖ_α で与えられる。実際には、Ｖ_max を参照値として、
Ｖ_D ，Ｖ_B ，Ｖ_L 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、Ｖ_{ma 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、Ｖ_D 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）、Ｖ_D が得られたら、Ｖ_L 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Ｖ_{sg 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Ｖ_{sg 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Ｖ_{sg 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Ｖ_{sg 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Ｖ_min 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Ｖ_min が必要となるが、Ｖ_min を検知した時の
Ｖ_{sg ave}が、Ｖ_{sg pth}と異なり低いため、Ｖ_{sg pth}のレ
ベルに見合ったＶ_min 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、Ｖ_{sg pth}用に補正されたＶ_min をＶ_{min pth} と
する。補正は、 Ｖ_{min pth} ＝Ｖ_min ＊Ｖ_{sg pth}／Ｖ_{sg 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＝（Ｖ_sp−Ｖ_{min pth} ）／（Ｖ_{sg pth} −
Ｖ_{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Ｖ_{sg ave}を用いて求めた
現像能力Ｖ_min を、Ｖ_{sg 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、光学的セ
ンサにおける発光素子はその連続発光時間に応じて発光
光量が異なるが、実際に基準トナー像の反射光量を検出
するまでの発光素子の連続発光時間に応じて、像担持体
地肌部の反射光量の検出も異なる態様で行うようにした
ので、発光光量の違いによる像担持体地肌部の反射光量
の違いも加味して現像能力の検知を行うことができ、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
できる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、異なる態様で像担持体地肌部の反射
光量を検出する時の像担持体に対する帯電及び現像バイ
アスの制御条件を同一としているので、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一助となる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、像担持体地肌部の反射光量を検出す
るまでの光学的センサの発光素子の連続発光時間が異な
る２つの検出結果をＶ_{sg A}，Ｖ_{sg B}としたとき、検出結
果Ｖ_{sg A}を用いて検知された現像能力を検出結果Ｖ_{sg B}
に応じて補正するようにしので、現像能力を正確に検知
することができる。

【００５４】請求項４記載の発明によれば、像担持体に
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
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とともに、通常画像形成時には直流
電圧が重畳された交流電圧を現像バイアスとして印加す
るようにした画像形成装置において、前記光学的センサ
により前記像担持体地肌部の反射光量を検出する際には
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することができ
る。

【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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持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
   した画像形成装置において、 前記基準トナー像の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に応じて、異なる態様で前記像担持
   体地肌部の反射光量を前記光学的センサにより検出する
   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】 異なる態様で像担持体地肌部の反射光量
   を検出する時の像担持体に対する帯電及び現像バイアス
   の制御条件が同一である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。
3. 【請求項３】 像担持体地肌部の反射光量を検出するま
   での光学的センサの発光素子の連続発光時間が異なる２
   つの検出結果をＶ_{sg A}，Ｖ_{sg B}としたとき、検出結果Ｖ
   _{sg A}を用いて検知された現像能力を検出結果Ｖ_{sg B}に応
   じて補正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。
4. 【請求項４】 像担持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ととも
   に、通常画像形成時には直流電圧が重畳された交流電圧
   を現像バイアスとして印加するようにした画像形成装置
   において、 前記光学的センサにより前記像担持体地肌部の反射光量
   を検出する際には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画像形成装置におけ
   る現像能力検知方法。