DE3938354C2 - Elektrofotografisches Bildaufzeichnungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufzeichnungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Bildaufzeichnungseinrichtung, bei welcher eine Bilddichte durch Fühlen einer Tonerdichte und Einstellen einer Beleuchtungsstärke und einer Vorspannung hinsichtlich der Entwicklung usw. gesteuert wird.

In einem elektrophotographischen Kopiergerät, einem Faksimilegerät, einem Laserdrucker oder einer gleichartigen Bildaufzeichnungseinrichtung wird eine Folge von Bilderzeugungsschritten, wie einem Lade-, einem Belichtungs- und einem Entwicklungsschritt durchgeführt. Eine Änderung in der Bilderzeugungsbedingung in einem dieser Schritte beeinflußt die Dichte bzw. den Schwärzungsgrad eines mittels des Geräts aufzuzeichnenden Bildes.

Es sind bereits verschiedene Lösungswege vorgeschlagen worden, um die Bilddichte zu steuern und um dadurch eine Bildqualität konstant zu halten. Üblicherweise wird bei den herkömmlichen Lösungen ein exklusives Muster mit einer Bezugsdichte verwendet, das in einem ganz bestimmten Bereich einer Vorlagenbild-Lesefläche vorgesehen ist, welche einer tatsächlichen Lesefläche benachbart ist. Wenn das Bezugsdichtemuster beleuchtet wird, wird eine Reflexion hiervon auf ein photoleitfähiges Element projiziert, um dort elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen. Das latente Bild wird dann entwickelt, um ein Tonerbild herzustellen.

Ein auf Reflexion ansprechender Photosensor fühlt die Dichte des Tonerbildes aufgrund des Reflexionsgrades. Die Tonerzufuhrmenge wird auf der Basis der gefühlten Dichte eingestellt, um dadurch die Tonerkonzentration in einem Entwickler zu steuern, welcher aus dem Toner und einem Träger zusammengesetzt ist, wodurch dann die Dichte bzw. der Schwärzungsgrad eines mittels des Geräts aufzuzeichnenden Bildes gesteuert wird. Bei diesem Lösungsweg kann die tatsächliche, augenblickliche Dichte des Tonerbildes festgestellt werden, da die gefühlte Dichte des Tonerbildes die Bedingungen an allen Elementen, welche an dem Laden, Belichten, Entwickeln und anderen Bilderzeugungsprozessen teilnehmen, widerspiegelt.

Wenn jedoch die Beleuchtungsstärke etwas größer als erwartet ist oder wenn das Ladepotential auf dem photoleitfähigen Element äußerst gering ist, wird die Tonerzufuhr entsprechend eingestellt, um die Tonerkonzentration in dem Entwickler zu erhöhen, selbst wenn die Tonerkonzentration angemessen ist, so daß dies eine übermäßige Tonerkonzentration in dem Entwickler zur Folge hat. Oder anders ausgedrückt, obwohl mit diesem Verfahren eine Bilddichte bzw. ein -schwärzungsgrad in einfacher Weise durch Einstellen der Tonerkonzentration in dem Entwickler gesteuert werden kann, kann die Steuerung leicht unbeständig werden und dadurch die Bildqualität wahrnehmbar schwanken.

Aus der US 4 304 486 ist ein elektrophotographisches Kopiergerät bekannt, bei dem eine photoleitfähige Trommel auf ein hohes Potential aufgeladen und anschließend zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes bildmäßig belichtet wird. Das lantente elektrostatische Bild wird mit Hilfe einer Entwicklungseinrichtung entwickelt. Die Entwicklungsvorspannung an der Entwicklungselektrode wird dabei nach Maßgabe eines Verhältniswertes eingestellt, der aus der Dichte der Vorlage und der Helligkeit eines von einer Referenzplatte reflektierten Lichtstrahls berechnet wird. Neben dem Vorlagenabtasttisch des Geräts ist zusätzlich eine Referenzplatte mit einer bestimmten Helligkeit angeordnet, die vor dem Abtasten der Vorlage mit dem Licht der Vorlagenabtastlampe bestrahlt wird. Das von der Platte reflektierte Licht wird auf einen Photodetektor gelenkt, der die reflektierte Lichtintensität mißt. Dieser Photodetektor mißt während des anschließenden Vorlagenabtastvorgangs die von der Vorlage reflektierte Lichtintensität, d. h. deren Dichte.

Allerdings weist dieses elektrophotographische Kopiergerät den Nachteil auf, daß niedrige Tonerdichten nur unzureichend genau gemessen werden können, so daß bei der Nachregelung von Kopierparametern zum Teil ganz erhebliche und merkbare Ungenauigkeiten auftreten können.

Aus der US 4 277 162 ist eine Bildaufzeichnungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem an der Vorlagenabtastplatte angeordnete weiße und schwarze Testmuster auf den Fotoleiter abgebildet und die entsprechenden Ladungsbilder entwickelt werden. Mit Hilfe eines Reflektionssensors wird die Tonerdichte auf den beiden entwickelten Testmusterbereichen gemessen und in Abhängigkeit von der Tonerdichte auf dem Ladungsbild des weißen Musterbereichs die Intensität der Vorlagenabtastlampe, in Abhängigkeit von der Tonerdichte auf dem Latentbild des schwarzen Musterbereichs dagegen die Tonerkonzentration geregelt. Auch hieraus ergeben sich bei der Steuerung der Bildaufzeichnungsparameter Probleme bzw. Fehler.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildaufzeichnungsgerät zu schaffen, das eine automatische, möglichst fehlerfreie und auf die Vorlage abgestimmte Steuerung der Bildaufzeichnungsparameter ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Bildaufzeichnungsgerät mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergebens sich aus den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen darauf, daß die Fühleinrichtungen zwei Paare aufweisen, die jeweils eine lichtemittierende und eine lichtaufnehmende Vorrichtung enthalten, wobei die optischen Achsen der lichtemittierenden und der lichtaufnehmenden Vorrichtung des einen Paares der Fühleinrichtungen relativ zur Oberfläche des photoleitfähigen Elements stärker geneigt sind als die optischen Achsen der lichtemittierenden und der lichtaufnehmenden Vorrichtung des anderen Paares. Darüber hinaus dient dasjenige Fühleinrichtungs- Paar, daß den flacheren Winkel der optischen Achsen mit dem photoleitfähigen Aufzeichnungselement aufweist, zur Messung der Bilddichte des entwickelten Bereiches niedriger Bilddichte des Referenzdichtemusters. Außerdem ist eine Detektorvorrichtung zum Ermitteln der Intensität des von dem Bezugsdichtemuster niedriger Bilddichte und des von der Vorlage reflektierten Lichtes vorgesehen und zudem stellt die Steuereinrichtung die Entwicklungsvorspannung in Abhängigkeit von dem Verhältnis der mit der Detektorvorrichtung ermittelten Intensität des von dem Bezugsdichtemuster niedriger Bilddichte und des von der Vorlage reflektierten Lichtes ein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht eines Farbkopierers, welcher zu einer Familie von Bildaufzeichnungseinrichtungen gehört, bei welchen die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung eines Vorlagendichtefühlers;

Fig. 3 in vergrößerter Wiedergabe eine Teilansicht des in Fig. 1 wiedergegebenen Kopierers;

Fig. 4A und 4B Darstellungen einer Positionsbeziehung zwischen einem Tonerbild-Dichtefühler (P-Sensor) und einer photoleitfähigen Trommel;

Fig. 5A bis 5C und 6A bis 6C eine Anordnung von Photosensoren, welche einen Tonerbild-Dichtefühler bilden;

Fig. 7A und 7B schematische Blockdiagramme einer Steuerschaltung des in Fig. 1 dargestellten Kopierers, welcher eine Prozeßsteuereinheit und verschiedene damit verbundene Komponenten enthält;

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm eines Tonerdichtefühlers (F-Sensors) und einer zugeordneten Schaltungsanordnung;

Fig. 9 ein Schaltungsdiagramm eines Tonerbild-Dichtefühlers (P-Sensors) und einer zugehörigen Schaltungsanordnung;

Fig. 10 ein Schaltungsdiagramm eines Vorlagen-Dichtefühlers und der zugehörigen Schaltungsanordnung;

Fig. 11A bis 11C Blockdiagramme, welche entsprechend kombiniert eine Prozeßsteuereinheit im einzelnen wiedergeben;

Fig. 12A und 12B schematische Blockdiagramme, welche die Funktionen der Prozeßsteuereinheit wiedergeben;

Fig. 13A und 13B Speicher-Abbildungen (maps), welche die Zuordnung eines in einem Mikrocomputer vorgesehenen Speichers zeigen;

Fig. 14 ein Zeitdiagramm, anhand welchem die Arbeitsweise der Prozeßsteuereinheit verständlich wird;

Fig. 15 und 16 schematische Blockdiagramme, welche einen wesentlichen Teil der Prozeßsteuerung bezüglich des in Fig. 1 dargestellten Kopierers wiedergeben;

Fig. 17 bis 31 Flußdiagramme von speziellen Operationen der Prozeßsteuereinheit;

Fig. 32A bis 32D Speicherabbildungen, welche die Zuordnung eines in einem Mikroprozessor vorgesehenen Speichers wiedergeben;

Fig. 33 bis 35 Flußdiagramme, welche spezifische Operationen der Prozeßsteuereinheit wiedergeben;

Fig. 36 ein Zeitdiagramm, in welchem Signalabtastzeitpunkte dargestellt sind, und

Fig. 37 bis 42 Flußdiagramme, welche spezielle Operationen der Prozeßsteuereinrichtung wiedergeben.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Farbkopierer dargestellt, welcher eine spezielle Ausführung einer Bilderzeugungseinrichtung ist und welcher ein photoleitfähiges Element in Form einer Trommel 19 aufweist. Um die Trommel 19 herum sind angeordnet ein Hauptlader 1, eine Entwicklungseinheit 3 für schwarz (B), eine Entwicklungseinheit 4 für cyan (C), eine Entwicklungseinheit 5 für magenta(rot) (M), eine Entwicklungseinheit 6 für gelb (Y), eine Vortransfer-Entladungslampe 7, eine Übertragungstrommel 20, ein Tonerbild-Dichtefühler 8 (der nachstehend auch als ein P-Sensor bezeichnet wird), ein Vorreinigungs-Entlader 9 und eine Reinigungsbürste 10. Ein Übertragungslader 12, ein Papier-Entlader 13, Gleichstrom-Übertragungs-Entlader 14-1 und 14-2, Wechselstrom-Übertragungs-Entlader 15-1 und 15-2 und eine Reinigungsbürste 16 sind in unmittelbarer Nähe der Trommel 20 positioniert.

Eine Glasplatte 21 ist auf der Oberseite des Kopierers angebracht und legt eine Vorlagen-Abtastfläche fest. Eine weiße Bezugsdichteplatte 22 hat einen vorherbestimmten Reflexionsgrad über der gesamten Oberfläche und ist in der Nähe eines Endes der Glasplatte 21 angeordnet, welches die Lesestartseite der Vorlagen-Abtastfläche ist. Die Platte 22 wird in der Prozeßsteuerung als ein Dichtebezugswert verwendet, wie im einzelnen noch beschrieben wird. Unter der Vorlagen-Abtastfläche sind zum Abtasten einer auf die Glasplatte 21 gelegten Vorlage optische Einrichtungen angeordnet. Insbesondere wird von einer Lampe 11 abgegebenes Licht durch die Vorlage auf der Glasplatte 21 reflektiert, und das sich ergebende reflektierte Licht wird durch erste bis dritte Spiegel 23 bis 25, eine Linsenanordnung 26, einen vierten Spiegel 27 und ein Farbfilter 28 auf die Trommel 19 fokussiert.

Die optischen Einrichtungen haben einen Fühler oder Sensor 18, welcher auf die Dichte der Vorlage und auf diejenige der Platte 22 anspricht. Nur in der Wiedergabe der Fig. 1 ist der Fühler 18 so dargestellt, als sei er unter der Linsenanordnung 26 angeordnet. Wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt, ist der Fühler 18 in horizontaler Richtung in einem entsprechenden Abstand von der Linsenanordnung 26 angeordnet. Der Fühler 18 beeinflußt daher nicht den Vorlagenabtastvorgang während des Kopierbetriebs und tastet die Vorlagenfläche ab, während reflektiertes Licht von letzterer erhalten wird. Da sowohl die Bezugsdichte-Platte 22 als auch die Vorlage an der Vorlagenabtastfläche festgelegt sind, fühlt der Fühler 18 gleichzeitig deren Dichten. In Fig. 2 ist ein erster Wagen 29 mit der Lampe 11 und dem ersten Spiegel 23 versehen, während ein zweiter Wagen 30 mit dem zweiten und dritten Spiegel 24 und 25 beladen ist. Die beiden Wagen 29 und 30 werden mechanisch mit einer Relativgeschwindigkeit von 2 : 1 in Fig. 2 in der Richtung von links nach rechts bzw. umgekehrt angetrieben.

Wenn die optischen Einrichtungen auf der linken Seite der Fig. 1, d. h. nahe ihrer Ausgangsposition angeordnet sind, ist die Leseposition bezüglich der Platte 22 so ausgerichtet, daß der Fühler 18 die Dichte der Platte 22 fühlt. Wenn die Abtastposition sukzessive nach rechts verschoben wird, ist die Abtastposition bezüglich der Vorlage ausgerichtet, und folglich fühlt der Fühler 18 die Dichte der Vorlage.

In Fig. 3 ist ein wesentlicher Teil des Kopierers im einzelnen dargestellt. Wie dargestellt, sind Tonerdichte-Fühler 3a bis 6a (welche nachstehend auch als F-Fühler bezeichnet werden) den Entwicklungseinheiten 3, 4, 5 bzw. 6 zugeordnet, um die Tonerkonzentrationen oder die Dichten von letzteren in den Entwicklern zu fühlen. Die Fühler 3a bis 6a bilden jeweils einen Wandler und fühlen eine Änderung in der Permeabilität des zugeordneten Entwicklers infolge einer Änderung in der Tonerdichte aufgrund einer Änderung in der Induktivität eines Wandlers. Der Tonerdichte-Fühler (P-Sensor) 8 spricht bei einer Messung auf den Reflexionsgrad eines Tonerbildes an, welches in einem exklusiven Bereich der Trommel 19 erzeugt ist, welcher ein aufzuzeichnendes Bild nicht stört.

Wie in Fig. 4A und 4B dargestellt, ist der Tonerdichte-Fühler (P-Sensor) 8 in der wiedergegebenen Ausführungsform durch zwei Paare auf Reflexion ansprechender Photosensoren 8a und 8b gebildet, welche nebeneinander in dem Zwischenstück zwischen axial einander gegenüberliegenden Enden der Trommel 19 angeordnet sind. Die Photosensoren 8a und 8b werden verwendet, um jeweils die Dichte eines Tonerbildes 21a auf der Trommel 19, welches eine verhältnismäßig geringe Dichte hat, sowie ein Tonerbild 21b zu fühlen, das ebenfalls auf der Trommel 19 erzeugt ist und eine verhältnismäßig hohe Dichte hat.

Die Photosensoren 8a und 8b sind im einzelnen in Fig. 5A bis 5C bzw. 6A bis 6C dargestellt. Jeder der Sensoren 8a und 8b hat eine lichtemittierende Diode LED und eine Photodiode PD. Die lichtemittierende Diode LED und Photodiode PD des Sensors 8a haben optische Achsen, welche um 120° zueinander geneigt sind, während die entsprechenden Elemente des Sensors 8b optische Achsen haben, welche um 26° zueinander geneigt sind. Die Sensoren 8a und 8b haben jeweils Fenster 8a₁ und 8b₁, um Licht abzugeben, und Fenster 8a₂ und 8b₂ zum Empfangen von Licht.

Obwohl beide Photosensoren 8a und 8b so angeordnet sind, daß Licht, welches von der lichtemittierenden Diode LED abgegeben wird, von einem Tonerbild reflektiert und dann auf die zugeordnete Photodiode PD trifft, unterscheiden sie sich bezüglich des Einfallswinkels und des Reflexionswinkels voneinander. Insbesondere hat der Photosensor 8a einen großen Einfalls- und einen großen Reflexionswinkel, und folglich wirft jeder Tonerpartikel einen Schatten mit einer großen Fläche. Selbst wenn die Tonerdichte eine verhältnismäßig geringe Konzentration oder Dichte hat, kann der Photosensor 8a eine Änderung in der Tonerdichte infolge einer Änderung in der Reflexionsgröße empfindlich fühlen. Wenn jedoch die Tonerdichte verhältnismäßig hoch ist, ist jedoch die Empfindlichkeit des Photosensors 8a bei einer derartigen Änderung reduziert. Dagegen wirft bei dem Photosensor 8b, der einen kleinen Einfalls- und Reflexionswinkel hat, jeder Tonerpartikel einen Schatten mit einer kleinen Fläche. Der Photosensor 8b kann folglich eine Tonerdichte nicht genau fühlen, wenn das Tonerbild eine verhältnismäßig geringe Dichte hat, d. h. wenn die Änderung in der Reflexion von dem Tonerbild klein ist. Wenn jedoch die Tonerdichte verhältnismäßig hoch ist, kann mit dem Photosensor 8b eine Änderung in der Tonerdichte empfindlich gefühlt werden. Aus diesem Grund werden die Photosensoren 8a und 8b verwendet, um ein Tonerbild mit einer geringen bzw. einer hohen Dichte zu fühlen.

In Fig. 7A und 7B sind die vorstehend beschriebenen Steuerelemente, welche dem Kopierprozeß zugeordnet sind, mit einer Prozeßsteuereinheit 100 verbunden. Die Lasten 1, 3 bis 6, 9 und 10 sind über eine erste Hochspannungsquelle 200 mit der Prozeßsteuereinheit 100 verbunden. Der Hauptlader 1 hat ein Gitter 2 für einen Scorotron-Lader, und das Gitter 2 ist ebenfalls mit der Hochspannungsquelle 200 verbunden. Die Hochspannungsquelle hat Ausgangsanschlüsse M, PCC und Clb. Ausgangssignale an diesen Anschlüssen M, PCC und Clb werden einfach durch Triggersignale, welche von der Prozeßsteuereinheit 100 zugeführt werden, ein-aus-gesteuert. Jedoch werden Ausgangssignale, welche an Ausgangsanschlüssen G und B der Energiequelle 200 anschließen, einer Pulsbreiten-Modulation-(PWM-) Steuerung unterzogen.

Insbesondere liegt eine Spannung, welche durch Verstärken und Gleichrichten eines Pulsbreiten-Steuersignals Gpwm von der Prozeßsteuereinheit 100 erzeugt worden ist, an dem Anschluß G an, und ein Teil dieser Spannung wird über einen Anschluß Vg an die Prozeßsteuereinheit 100 rückgekoppelt. Eine Spannung, welche durch Verstärken und Gleichrichten eines Pulsbreiten-Steuersignals Bpwm erzeugt worden ist, welches ebenfalls von der Steuereinheit 100 abgegeben worden ist, liegt an dem Anschluß B an, und ein Teil dieser Spannung wird über einen Anschluß Vb an die Steuereinheit 100 rückgekoppelt. Eine zweite Hochspannungsquelle 300 steuert und erregt die Laser 12, 14-1 und 15-2 sowie ein (nicht dargestelltes) Transfer-Reinigungssolenoid über einen Ausgangsanschluß TCLS, einen (nicht dargestellten) Transfer-Reinigungsmotor über einen Anschluß TCLM, einen (nicht dargestellten) Lader-Reinigungsmotor über einen Anschluß CCLM, ein (nicht dargestelltes) Stützrollen-Freigabesolenoid über einen Anschluß BRLS und ein (nicht dargestelltes) Papierklemmsolenoid über einen Anschluß PCLS.

Eine Anzahl Triggersignale werden parallel der ersten Hochspannungsquelle 200 zugeführt, während Triggersignale außer einem die Transferausgangsspannung einstellenden Eingangssignal (Tpwm) in Reihe an die zweite Hochspannungsquelle 300 angelegt werden. Insbesondere schreibt die Steuereinheit 100 serielle Daten DATA in ein noch zu beschreibendes Register der zweiten Hochspannungsquelle 300. Entsprechend einem Halteimpuls LATCH, welcher zu einem angemessenen Zeitpunkt anliegt, werden die seriellen Daten in parallele Daten umgewandelt und über Ausgangsanschlüsse QDC, QAC, . . ., PCLS abgegeben. Hierbei ist zu beachten, daß in der zweiten Hochspannungsquelle 300 die Ausgangssignale T, QDC und QAC durch Rückkoppeln in der Energiequelle 300 gesteuert werden. Eine dritte Hochspannungsquelle 400 erhält ebenfalls Triggersignale in paralleler Form außer für eine Transfer-Reinigungsvorspannung TCLB und arbeitet auf die gleiche Weise wie die zweite Hochspannungsquelle 300.

Eine Tonerdichte-Steuerung bezüglich der Entwicklungseinheiten 3 bis 6 erfolgt folgendermaßen. Wie in Fig. 7B dargestellt, haben die Entwicklungseinheiten 3 bis 6 Tonerzuführ-Eingangssignale BADD, YADD, MADD und CADD, Tonerdichte-Ausgangssignale BDT, YDT, MDT und CDT und Dichteeinstell-Eingangssignale BADJ, YADJ, MADJ und CADJ. Die Steuereinheit 100 steuert die Einschaltdauer der einzelnen Eingangssignale ADD so, daß die Pegel der einzelnen Ausgangssignale DT mit den Solldichten übereinstimmen, welche den zugehörigen Entwicklungseinheiten zugeteilt sind. Die Sensoren an den Entwicklungseinheiten 3 bis 6 sind jeweils mit einem Leseverstärker versehen, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Der Leseverstärker erzeugt ein Gleichspannungssignal, welches eine Dichte darstellt, die mit einem Tonerdichte-Fühler SET (d. h. F-Sensor 3a, 4a, 5a oder 6a) der zugeordneten Entwicklungseinheit gefühlt worden ist. Die Steuereinheit 100 stellt die Empfindlichkeit der Leseverstärker entsprechend den Gleichspannungssignalen ein, welche an den Steueranschlüssen ADJ anliegen. Eine Wechselstrom-Treibereinheit 500 (Fig. 7A) erregt die Belichtungs-Lampe 11, einen Fixierheizer 17 und andere mit Wechselstrom betriebene Elemente, welche in Fig. 1 dargestellt sind. Die Treibereinheit 500 hat ein Nulldurchgangs-Ausgangssignal ZC, Lampen-Triggereingangssignale L₁ und L₂, ein Lampenspannungs-Ausgangssignal V1 und ein Fixierheizer-Trigger-Eingangssignal H. Die Steuereinheit 100 steuert die Einschaltdauer der Eingangssignale L₁ und L₂ so, daß die gefühlte Lampenspannung V1 gleich einer Soll-Spannung ist, während sie die Dauer des Eingangssignals H so steuert, daß eine Fixiertemperatur, welche von einem Thermistor gefühlt worden ist, gleich einer Solltemperatur ist.

Die Ausgangssignale des Tonerbilddichte-Fühlers 8 werden einzeln an Eingangsanschlüsse ID₁ und ID₂ der Steuereinheit 100 angelegt. Das Ausgangssignal des Vorlagen-Dichtefühlers 18 wird an einen Eingangsanschluß OD der Steuereinheit 100 angelegt. Die Fühler 8 und 18 sind so verschaltet, wie in Fig. 9 bzw. 10 dargestellt ist.

Wie in Fig. 7A dargestellt, erzeugt die Steuereinheit 100 für eine Messung ein exklusives Tonerbild geringer Dichte und ein exklusives Bild hoher Dichte (Fig. 4A und 4B) in einem Bereich der Trommel 19 außerhalb einer wirksamen Aufzeichnungsfläche, erhält über den Eingangsanschluß ID₁ ein dem zuerst erwähnten Bild entsprechendes Ausgangssignal des Photosensors 8a und über den Eingangsanschluß ID₂ ein dem an zweiter Stelle erwähnten Bild entsprechendes Ausgangssignal des Photosensors 8b entsprechendes Ausgangssignal. Das Tonersignal geringer Dichte wird dadurch erzeugt, daß mittels der Entwicklungseinheit ein latentes Bild entwickelt wird, das auf der Trommel 19 durch Beleuchten der Bezugsdichte-Platte 22 erzeugt worden ist. Ferner wird das Tonerbild hoher Dichte dadurch erzeugt, daß mit der Entwicklungseinheit ein latentes Bild entwickelt wird, das auf der Trommel 19 erzeugt worden ist, welche mit dem Hauptlader geladen worden ist, ohne daß eine Belichtung durchgeführt wird.

Wenn die optische Anordnung eine bezüglich der Platte 22 ausgerichtete Abtastposition erreicht, liest die Steuereinheit 100 das augenblickliche Signal, das an dem Eingangsanschluß OD anliegt, und verwendet dies als eine Bezugsmuster-Dichte OD₁. Wenn ferner die Abtastposition bezüglich der Vorlage ausgerichtet ist, liest die Steuereinheit 300 das Signal an dem Eingangsanschluß OD und verwendet es als eine Vorlagendichte OD₂. Die von der Steuereinheit 100 gelesenen Signale werden über einen seriellen Ausgang TxD an eine (nicht dargestellte) Hauptsteuereinheit übertragen. Die Hauptsteuereinheit ihrerseits überträgt Daten, um die einzelnen Elemente zu erregen, und Soll-Daten an einen seriellen Empfangseingang RxD der Steuereinheit 100. Wellenformen, welche die einzelnen Signalleitungen beschreiben, stellen die dort anliegenden Signale dar.

In Fig. 11A bis 11C ist in drei Segmenten eine spezielle Ausführung der Prozeßsteuereinheit 100 dargestellt. Wenn die drei Segmente entlang der strichpunktierten Linien der Fig. 11A und 11C mit denjenigen der Fig. 11B verbunden werden, geben sie die gesamte Prozeßsteuereinheit 100 wieder. Wie dargestellt, hat die Steuereinheit 100 einen Mikrocomputer IC412, einen ROM-Speicher IC411, einen Zeitgeber/Zähler IC410 und Multiplikations-Digital-Analog-(DA-)Umsetzer IC404, IC405 und IC406. Hauptanschlüsse des Mikrocomputers IC411 werden außen an entsprechende Schnittstellen angeschlossen, wie nachstehend beschrieben wird.

Die seriellen Sende- und Empfangsanschlüsse TxD bzw. RxD werden benutzt, um Daten mit der nicht dargestellten Hauptsteuereinheit auszutauschen. Der Sendeanschluß TxD hat die Aufgabe, serielle Daten an verschiedene Elemente um die Übertragungstrommel herum zu liefern. Insbesondere wenn ein Anschluß PC4 auf einem niedrigen Pegel oder "L" ist, liegt ein Sendesignal, das an die Hauptsteuereinheit abzugeben ist, an dem Anschluß TxD an, während, wenn er auf einem hohen Pegel oder "H" ist, liegen serielle Daten an, welche an die Elemente um die Übertragungstrommel herum abgegeben sind. Ausgangssignale SCK und PC3 werden verwendet, um einen seriellen Datentransfertakt bzw. ein serielles Datenhaltesignal abzugeben. Ein PWM-Impuls zum Einstellen eines Übertragungsstroms wird über einen Ausgang COO angelegt. Triggersignale für den Hauptlader, die Vortransfer-Entladelampe, den Vorreinigungs-Entlader, die Lampen 1 und 2 und den Fixierheizer werden jeweils über Ausgänge PB0 bis PB7 geliefert. Ausgangssignale PA3 bis PA6 werden verwendet, um Tonerzufuhr- Solenoide zu steuern, welche jeweils einer der B-, Y-, C- und M-Entwicklungseinheiten zugeordnet sind. Niedrigere Adressen/Daten-Busse AD0 bis AD7 und höhere Adressen-Busse A8 bis A13 sind vorgesehen. Ein Lese-, ein Schreib- und ein Adressenhalte-Signal werden über Ausgänge , bzw. ALE angelegt. Eine (nicht dargestellte) Verstärkungsschaltung erzeugt eine Gitterspannung und eine Vorspannung, während Signale zum Steuern des Durchgangs von PWM-Signalen zu der Verstärkungsschaltung über Ausgänge PF6 und PF7 angelegt werden. Insbesondere werden die PWM-Signale zum Einstellen der Gitterspannung und der Vorspannung an Ausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 des Zeitgebers/Zählers C410 angelegt.

Der Mikrocomputer IC412 hat einen AD-Umsetzer, so daß Analogspannungen, welche an Eingangsanschlüssen AN0 bis AN7 anliegen, in digitale Werte umgesetzt werden können. Die Anschlüsse AN0 und AN4 sind zum Feststellen einer Gitterspannung, die Anschlüsse AN1 und AN5 zum Feststellen einer Vorspannung, der Anschluß AN2 zum Feststellen einer Lampenspannung, der Anschluß AN3 zum Feststellen eines Tonersensors und der Anschluß AN6 zum Feststellen einer Vorlagenempfindlichkeit (AE) vorgesehen.

Acht verschiedene Arten von Signalen werden wahlweise durch einen Analog-Multiplexer IC407 an den Anschluß AN7 angelegt. Insbesondere sind 3 Bit Eingangssignale A, B und C des Analog-Multiplexers IC407 von 0,0,0 in 1,1,1 veränderlich, um wahlweise an dem Anschluß AN7 Signale anzulegen, welche eine Fixiertemperatur (das Thermistor-Ausgangssignal), eine B-Entwicklungseinheit-Tonerdichte, eine Y-Entwicklungseinheit-Tonerdichte, eine M-Entwicklungseinheit-Tonerdichte, eine C-Entwicklungseinheit-Tonerdichte, einen Anschluß an eine Farbentwicklungseinheit (YMC) und einen Ersatzeingangswert darstellen. Ferner sind ein AD-Umsetzer-Versorgungsanschluß AVdd, ein Bezugsspannungs-Anschluß VAref und ein Analog-Erdungsanschluß AVss vorgesehen. Das Tonerbild und das Vorlagen-Dichtesignal, welche an die Anschlüsse AN3 und AN6 angelegt sind, können in ihrem Pegel durch den Mikrocomputer AC411 mit Hilfe eines Verstärkers mit programmierbarer Verstärkung eingestellt werden, welcher durch den Multiplikations-DA-Konverter IC406 und einen Operationsverstärker IC402 gebildet ist.

Folglich sind die Eingangspegel an den Anschlüssen AN3 und AN6 einzeln bezüglich einer vorherbestimmten Tonerbilddichte und einer vorherbestimmten Vorlagendichte unabhängig von dem Streuen in der Empfindlichkeit eines Tonerbilddichte- und eines Vorlagendichte-Sensors konstant gehalten. Bezüglich des Tonerbilddichte-Sensors oder P-Sensors 8 wird eines der Ausgangssignale der zwei Photosensoren 8a und 8b durch einen Analogschalter IC414 gewählt. Der Mikrocomputer IC412 steuert den Analogschalter IC414 durch dessen Ausgangssignal, welches an einem Ausgangsanschluß PC7 anliegt. Ein Ausgangssignal zum Anschalten der LED's des P-Sensors 8 wird über einen Anschluß PA7 abgegeben. Ein Eingang INT1 ist ein Null­ durchgangs-Unterbrechungseingangssignal, das der Wechselstromquelle zugeordnet ist und verwendet wird, um die Phasen der Beleuchtungslampen und des Fixierheizers zu steuern. Ferner ist ein Versorgungseinschalt-Rücksetzeingang vorgesehen.

Fig. 12A und 12B zeigen, entsprechend zusammengesetzt, die vorstehend beschriebene Hardware-Ausführung in einem schematischen funktionellen Blockdiagramm. Im allgemeinen sind neun verschiedene Funktionen verfügbar, wie nachstehend ausgeführt ist.

Kommunikation

Die Hauptsteuereinheit sendet in Fig. 13A dargestellte Daten an die Verarbeitungssteuereinheit 100. Dementsprechend schaltet die Steuereinheit 100 die verschiedenen Elemente ein und aus, wobei sie die Ausgangssignale auf vorherbestimmte Werte bringt. Die Steuereinheit 100 ihrerseits gibt an die Hauptsteuereinheit die Daten ab, welche in Fig. 13 wiedergegeben sind und die Steuerzustände der Steuereinheit 100 darstellen. Die Kommunikation zwischen der Hauptsteuereinheit und der Prozeß-Steuereinheit 100 wird durch das Dup­ lex-Start-Stopp-Synchronisierprinzip durchgeführt; Daten werden empfangen und durch Empfangsunterbrechung übertragen.

Lampensteuerung

Eine Spannung, welche an zwei Beleuchtungslampen angelegt ist, wird stabilisiert und folgt einem vorherbestimmten Wert, welcher durch die Hauptsteuereinheit eingestellt ist. Insbesondere tastet der AD-Umsetzer die Anschlußspannung der Lampen ab, um eine Lampenspannung zu erzeugen. Ein Phasenwinkel wird aus der Lampenspannung und einem Soll-Wert berechnet, und die daraus resultierenden Daten werden in einem Phasen-Zeitgeber TM1 voreingestellt. Wenn der Zeitgeber TM1, welcher durch eine Nulldurchgangs-Unterbrechung INT1 gestartet worden ist, mit den voreingestellten Daten übereinstimmt, werden die Lampen eingeschaltet. Danach werden die Lampen durch eine Nulldurchgangs-Unterbrechung ausgeschaltet. Die Soll-Lampenspannung ist das Produkt der Dichte ID₁ des Tonerbildes mit geringer Dichte (entsprechend der Bezugsdichte-Platte 22), welches mittels des Dichtefühlers (P-Sensors) 8 gefühlt worden ist, und einer Konstante K1. Dieser Soll-Wert wird von der Hauptsteuereinheit aus zugeführt.

Steuern einer Fixierheizeinrichtung

Die Oberflächentemperatur einer Fixierrolle mit einer Heizeinrichtung im Inneren wird stabilisiert und soll einem Wert folgen, welcher durch die Hauptsteuereinheit eingestellt wird. Insbesondere AD-Umsetzer tastet die Anschlußtemperatur eines (nicht dargestellten) Thermistors ab, welcher gegen die Heizrolle gedrückt wird. Aus den sich ergebenden Heiztemperaturdaten und einem von der Hauptsteuereinheit gelieferten Soll-Wert wird ein Phasenwinkel berechnet, und der berechnete Phasenwinkel wird in einem Phasenwinkel-Zeitgeber TM0 eingestellt.

Gitter-Steuerung

Das Potential des Gitters 2, welches einem Hauptlader-Koronagenerator zugeordnet ist, wird stabilisiert und soll einem von der Hauptsteuereinheit gelieferten Soll-Wert folgen. Insbesondere ein AD-Umsetzer tastet ein Signal ab, welches dadurch erzeugt wird, daß die Polarität des Gitterpotentials, welches negativ ist, umgekehrt wird. Ein Wert wird aus dem Ausgangswert des AD-Umsetzers berechnet, und der Soll-Wert wird von der Hauptsteuereinheit geliefert; der entsprechend berechnete Wert wird dann in einem PAWM-Impulsbreiten-Zeitgeber EXTTM2 voreingestellt. Der Zeitgeber EXTTM2 schaltet dann eine Gitter-Ansteuerstufe jedesmal dann ab, wenn es zu einer Unterschreitung kommt, während der bei jeder Periode eines PWM-Impulsperioden-Zeitgebers EXTTM0 anschaltet. Folglich werden PWM-Impulse mit einer Periode des Zeitgebers EXTTM0 und einer Dauer des Zeitgebers EXTTM2 abgegeben.

Vorspannungs-Steuerung

Vorspannungen, welche an die BL-, Y-, M- und C-Entwicklungseinheiten angelegt worden sind, werden stabilisiert und sollen einem von der Hauptsteuereinheit zugeführten Wert folgen. Insbesondere tastet der AD-Umsetzer ein Signal ab, das erzeugt worden ist, indem jede Vorspannung umgekehrt wird, welche eine negative Polarität hat. Ein Ausgangswert wird aus der abgetasteten Spannung und der Soll-Spannung berechnet und dann in einem PWM-Impulsbreiten-Zeitgeber EXTTM1 eingestellt. Der Zeitgeber EXTTM1 schaltet eine Vorspannung-Ansteuerstufe jedesmal dann aus, wenn es zu einer Unterschreitung kommt, und schaltet sie bei jeder Periode eines PWM-Impulsperioden-Zeitgebers EXTTM0 an. Folglich werden PMW-Impulse mit einer Periode des Zeitgebers EXTTM0 und einer Dauer des Zeitgebers EXTTM1 erzeugt. Hierbei ist zu beachten, daß die Zeitgeber EXTTM0, EXTTM1 und EXTTM2, welche in der Gitter- und der Vorspannungs-Steuerung verwendet worden sind, in dem in Fig. 11C dargestellten IC410 eingebaut.

Tonerdichte-Steuerung

Die Tonerkonzentrationen der Entwickler, welche einzeln in den BL-, Y-, M- und C-Entwicklungseinheiten untergebracht sind, werden stabilisiert und sollen einem von der Hauptsteuereinheit zugeführten Soll-Wert folgen. Insbesondere tastet der AD-Umsetzer das Ausgangssignal jedes Tonerdichte-Sensors SET (Fig. 8) ab. Ein Ausgangswert wird aus dem Ausgangswert des AD-Umsetzers und dem Soll-Wert berechnet und dann in einem PMW-Impulsbreiten-Zähler CNT voreingestellt. Der Zähler CNT schaltet ein Tonerzuführ-Solenoid jedesmal dann aus, wenn es zu einer Unterschreitung kommt, und schaltet es bei jeder PWM-Periode ab, um dadurch den berechneten Wert voreinzustellen. Insbesondere wird die Dauer einer Tonerzufuhr durch PWM-Impulse gesteuert, deren Dauer durch den Zähler CNT bestimmt ist. Empfindlichkeits-Einstelldaten werden jedem Tonerdichte-Sensor über den AD-Umsetzer zugeführt. Die Soll-Tonerdichte ist das Produkt der Dichte ID₂ des hochdichten Tonerbildes (eines Ladungsbildes, das ohne Beleuchtung erzeugt worden ist), welches von dem Tonerbild-Dichtefühler (P-Sensor) 8 gefühlt worden ist, und einer Konstanten Kt.

Steuerung einer Entladelampe und einer Spannungsquelle

Energiequellen, welche dem Hauptlader, der Vor-Transfer-Entladelampe (PTL), einer Vorreinigungs-Entladung, einer Trommel- und Transfer-Reiniger-Vorspannung zugeordnet sind, werden ein-aus gesteuert, während ein Soll-Wert für eine dem Übertragungslader zugeordnete Spannungsquelle abgegeben wird. Die anderen Ausgangssignale werden seriell übertragen und an den Bestimmungsstellen in parallele Signale umgewandelt, um die zugeordneten Elemente ein-aus zu steuern. Der Strom für den Transferlader wird durch das PWM-System eingestellt, welches die Einschaltdauer von Impulsen mit einer konstanten Periode ändert. Insbesondere bestimmt, wie in Fig. 12B dargestellt, der Zeitgeber eine Periode, während der Zeitgeber ETM0 die Dauer erzeugt. Folglich sind die in dem Zeitgeber ETM0 geschriebenen Daten die Soll-Transfer-Laderstromwerte. Alle Zeitgeber TM0, TM1, ETM0 und ETM1 sind in dem Mikrocomputer IC412 vorgesehen.

Vorlagendichte-Abtastung

Der AD-Umsetzer tastet das Ausgangssignal des Vorlagendichtefühlers 18 über einen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung ab, um so die Dichte der Platte 22 und diejenige der Vorlagenoberfläche zu fühlen. Die Abtastung wird entsprechend einer Unterbrechung INT1 bewirkt, welche synchron zu dem Nulldurchgangssignal ist.

Tonerbilddichte-Abtastung

Das Ausgangssignal des Tonerbilddichte-Fühlers (P-Sensors) 8 wird abgetastet, um die Dichte ID₁ des Tonerbildes mit geringer Dichte und die Dichte ID₂ des hochdichten Tonerbildes zu fühlen, welche auf der Trommel 19 erzeugt werden. Der Abtastzeitpunkt ist durch ein serielles, von der Hauptsteuereinheit empfangenes Signal festgelegt.

Die Abtastzeitpunkte, die vorstehend bezüglich der in Fig. 12A und 12B dargestellten Funktionen angeführt sind, werden nunmehr im einzelnen beschrieben. Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm, welches das Kanalschalten und -abtasten des AD-Umsetzers veranschaulicht. Der AD-Umsetzer in dem Mikrocomputer ID412 hat acht Kanäle, während nur vier Register zum Speichern der Ergebnisse der AD-Umsetzung verfügbar sind. Folglich werden die Anschlüsse AN0 bis AN3 und AN4 bis AN7 auf einer Zeitmultiplexbasis umgeschaltet. In der dargestellten Ausführungsform wird ein Umschalten jedesmal dann durchgeführt, wenn es zu einer Nulldurchgangs-Unterbrechung INT1 oder einer Lampenzeitgeber-Unterbrechung INTT1 kommt. Hieraus folgt, daß, während die Anschlüsse A0 bis A3 gewählt werden, die Signale an den Anschlüssen A4 bis A7 nicht abgetastet werden können und daß, während die Anschlüsse AN4 bis AN7 gewählt werden, Signale an den Anschlüssen AN0 bis AN3 nicht abgetastet werden können. Jedoch sind die Gitter- und die Vorspannung selbst dann abzutasten, wenn die Anschlüsse AN0 bis AN3 oder AN4 oder AN7 gewählt sind. In dieser Ausführungsform wird daher die Gitterspannung an die Anschlüsse (Kanäle) AN0 und AN4 angelegt, während die Vorspannung an die Anschlüsse (Kanäle) AN1 und AN5 angelegt wird.

Anhand von Fig. 15 und 16 werden Hauptinhalte einer Prozeßsteuerung der dargestellten Ausführungsform beschrieben. Wie in Fig. 15 dargestellt, enthält der Kopiervorgang zum Erzeugen eines Tonerbildes auf der Trommel 19 Lade-, Belichtungs- und Entwicklungselemente. Eine Änderung in den Kenndaten eines photoleitfähigen Elements (Trommel) bewirkt die Lade- und Belichtungsprozesse, d. h. das Oberflächenpotential auf der Trommel nach dem Ladevorgang und das Oberflächenpotential nach dem Belichtungsvorgang werden jeweils aufgrund der Kenndaten der Trommel geändert. Die Dichte einer Vorlage hat Einfluß auf den Belichtungsvorgang, d. h. das Oberflächenpotential der Trommel wird verhältnismäßig hoch, wenn die Vorlagendichte hoch ist, und wird verhältnismäßig niedrig, wenn die Vorlagendichte gering ist. Ferner hat die Tonerdichte in jeder der Entwicklungseinheiten Einfluß auf die Dichte eines Tonerbildes, welches durch Entwickeln zu erzeugen ist.

In der dargestellten Ausführungsform werden Veränderungen in den einzelnen Prozessen folgendermaßen ausgeglichen, um die Aufzeichnungsqualität konstant zu halten. Zuerst werden die Musterdichten OD₁ und OD₂ der Bezugsdichte-Platte 22 bzw. der Vorlagenoberfläche gefühlt, um so die Vorspannung (den Soll-Wert) in dem Entwicklungsprozeß auf der Basis des Verhältnisses OD₂/OD₁ einzustellen. Ebenso wird die Dichte (niedriger ID-Wert; ID₁) des Bildes, welches der Dichte der Platte 22 zugeordnet ist, gefühlt, um die Spannung (Soll-Wert) der Beleuchtungslampe auf der Basis des gefühlten Dichtewerts einzustellen. Ferner wird die Dichte (ID₂) des ohne Belichtung erzeugten Raumbildes gefühlt, um die Tonerdichte (den Soll-Wert) jeder Entwicklungseinheit auf der Basis der gefühlten Dichte einzustellen. Weiterhin kann auch die Gitterspannung des Hauptladers entsprechend der gefühlten Dichte ID₁ des Tonerbildes eingestellt werden, oder die Gitterspannung kann entsprechend der gefühlten Dichte ID₂ des Tonerbildes eingestellt werden, was schematisch durch gestrichelte Linien in Fig. 15 dargestellt ist.

Wie in Fig. 16 dargestellt, werden die von der Lampe 11 abgegebene Lichtmenge (entsprechend der angelegten Spannung), die Erregungszeitpunkte der Tonerzufuhrsolenoids 30, welche den einzelnen Entwicklungseinheiten zugeordnet sind, die Spannung, welche an das Gitter 2 des Hauptladers angelegt ist, und die Vorspannungen, welche an die Elektroden 33 der einzelnen Entwicklungseinheiten angelegt worden sind, auf einer Rückkopplungsbasis durch unabhängige Systeme gesteuert. Insbesondere wird die Anschlußspannung der Lampe 11 durch eine Fühlschaltung 31 gefühlt, während eine der gefühlten Spannung zugeordnete Spannung V1 rückgekoppelt wird. Ein Signal MV, das durch eine proportionale Verarbeitung einer Differenz oder eines Fehlers e zwischen der Spannung V1 und einer Soll-Spannung SP₁ erzeugt worden ist, wird an den Eingang einer PWM-Verarbeitung angelegt. Eine an die Lampe 11 anzulegende Spannung wird durch ein Ausgangssignal der PWM-Verarbeitung bestimmt. Folglich wird die Belichtungsmenge durch einen Regelkreis gesteuert, damit er mit dem Soll-Wert SP₁ übereinstimmt. Hinsichtlich der Steuerung des Tonerzufuhrsolenoids 30 wird die Tonerdichte mittels des Fühlers (F-Sensors) SET gefühlt, während ein Signal Dt, welches die gefühlte Tonerdichte darstellt, rückgekoppelt wird. Eine Differenz oder ein Fehler e zwischen dem Signal Dt und einem Soll-Wert SP₂ wird einer Proportional-Integration unterzogen, und das sich ergebende Signal wird an den Eingang einer PWM-Verarbeitung angelegt. Die Größe (Dauer) einer Erregung des Solenoids 30 wird daher durch ein Ausgangssignal bei der PWM-Verarbeitung bestimmt. In ähnlicher Weise wird die an das Gitter 2 angelegte Spannung durch eine Fühlschaltung 32 gefühlt, und ein Signal Vg, welches die gefühlte Spannung darstellt, wird rückgekoppelt. Ein Signal, welches von der Proportionalintegration einer Differenz oder eines Fehlers e zwischen dem Signal Vg und einem Soll-Wert SP₃ erzeugt worden ist, wird an den Eingang einer PWM-Verarbeitung angelegt, wodurch eine an das Gitter 2 anzulegende Spannung durch einen Ausgangswert bei der PWM-Verarbeitung bestimmt wird. Die an die Elektrode 33 angelegte Vorspannung wird durch eine Fühlschaltung 34 gefühlt, und ein Signal Vb, welches die gefühlte Spannung darstellt, wird rückgekoppelt. Ein Signal, das durch Proportionalintegration eines Fehlers e zwischen dem Signal Vb und einem Soll-Wert SP₄ erzeugt worden ist, wird dem Eingang bei der PWM-Verarbeitung zugeführt, so daß eine Vorspannung durch einen Ausgangswert bei der PWM-Verarbeitung bestimmt ist. Die Soll-Beleuchtungsstärke SP₁ wird als ein Produkt der Dichte ID₁ des von dem Fühler 8a gefühlten Tonerbildes geringer Dichte und der Konstanten K1 bestimmt, während der Soll-Wert SP₁ einer Solenoid-Erregung als ein Produkt der Dichte ID₂ des hochdichten, von dem Fühler 8b gefühlten Tonerbildes und der Konstanten Kt festgelegt wird. Ferner wird die Soll-Vorspannung SP₄ als ein Produkt des Verhältnisses einer mittels des Fühlers 18 gefühlten Vorlagendichte OD₂ und eines Dichtewerts OD₁ der Platte 22 sowie der Konstanten Kb bestimmt.

Spezielle Operationen der Prozeßsteuereinheit 100 werden nunmehr anhand von Fig. 17 und der nachfolgenden Figuren beschrieben. In Fig. 17 sind der Ablauf der Steuerung und die verschiedenen Arten einer Unterbrechungsverarbeitung dargestellt. Die in Fig. 17 dargestellten Unterprogramme werden noch im einzelnen beschrieben.

Initialisieren (Fig. 18)

Der RAM-Speicher, Anschlüsse, eine serielle Kommunikation, Zeitgeber, der AD-Umsetzer und andere Elemente werden initialisiert.

Frequenz-Feststellen (Fig. 19)

Mit Hilfe des Lampen-Phasenwinkel-Zeitgebers TM1 wird die Periode einer Nulldurchgangsunterbrechung nur einmal gemessen. Die Frequenz beträgt 60 Hz, wenn TM1 <9 ms ist, und 50 Hz, wenn TM1 <9 ms ist. Obwohl die Lampen-Zeitgeberunterbrechung INTT1 abgedeckt ist und eine Nulldurchgang-Unterbrechung IN1 eine Unterbrechung schaltet, kann, ob ein Nulldurchgang festgestellt worden ist oder nicht, geprüft werden, da ein Unterbrechungs-Anforderungs-Flag gesetzt ist. Nachdem die Frequenz bestimmt worden ist, werden die voreingestellten Werte A und T in einen SE-Strobe-Zähler und in einem Sicherheitszeitgeber geladen, dessen Betriebszeiten von der Frequenz abhängen.

Lampensteuerung (Fig. 20)

Ein Effektivwert wird aus der Lampenspannung berechnet, welche mittels einer Lampenzeitgeber-Unterbrechung (was später noch beschrieben wird) gefühlt worden ist. Der berechnete Effektivwert und ein Soll-Wert (SP₁, Fig. 16) wird einer Proportional-Integration unterzogen, um einen Wert zu bestimmen, welcher in den Lampenzeitgeber zu laden ist, d. h. einen Lampenphasenwinkel, mit dem Ergebnis, daß der Lampenzeitgeber durch den Lampen-Phasenwinkel aktualisiert wird. Um das Proportional-Integrations-Unterprogramm abzurufen, gibt es, um Proportionalisieren und Proportional-Integration zu unterscheiden, ein Flag, und ein Flag, das einen Addier- und einen Subtrahier-Zeitgeber unterscheidet. Die Lampensteuerung wird durch Proportionalisieren und einen Addierzeitgeber durchgeführt. Zu Beginn einer Beleuchtung wird der Phasenwinkel allmählich erhöht, d. h. es wird ein sogenannter weicher Start durchgeführt. Die Lampenspannung wird ständig abgetastet, und wenn sie höher als 30 V ist, wird ein Bit, das "Belichten" darstellt, gesetzt. Diese Routine wird nur durchgeführt, wenn ein Flag, welches das Ende einer Lampenspannungs-Abtastung anzeigt, d. h. ein Lampen-Flag, gesetzt wird, und es wird übersprungen, wenn das Lampen-Flag rückgesetzt worden ist.

Steuerung der Heizeinheit (Fig. 21)

Diese Routine wird ähnlich wie die Lampensteuerungs-Routine nur durchgeführt, wenn ein Flag, welches das Ende der Fixiertemperatur-Abtastung anzeigt, gesetzt wird. Zuerst wird ein Heizphasenwinkel, welcher in einen Heizzeitgeber zu laden ist, aus der Fixiertemperatur, welche durch eine Nulldurchgangs-Unterbrechung (was später noch beschrieben wird) abgetastet worden ist, und dem Soll-Wert von der Hauptsteuereinheit berechnet, um dadurch den Heizzeitgeber zu aktualisieren. Die abgetastete Fixiertemperatur wird aus einer Überhitzung, einem Thermistor-Ausfall, einer Umladetemperatur (Betriebstemperatur) und anderen ähnlichen Faktoren bestimmt, und einzelne Zustandsbits werden entsprechend behandelt.

Gittersteuerung (Fig. 22)

Diese Routine wird ebenfalls nur durchgeführt, wenn ein Gitter-Flag, welches das Ende einer Gitterspannungs-Abtastung anzeigt, gesetzt ist. Die Gitterspannung wird zu demselben Zeitpunkt wie der Hauptlader ein- und ausgeschaltet. Insbesondere wird ein Gitter-Ausgangssignal (PF6) eingeschaltet, wenn ein "Hauptlader"-Bit eine (logische) EINS ist, und wird abgeschaltet, wenn es eine (logische) NULL ist.

Vorspannungssteuerung (Fig. 23)

Diese Routine wird nur durchgeführt, wenn ein Vorspannungs-Flag, welches das Ende einer Vorspannungs-Abtastung anzeigt, gesetzt ist. Ein Vorspannungs-Ausgangssignal (PF5) wird angeschaltet, um eine Proportional-Integration zu bewirken, wenn ein "Vorspannungs"-Bit eine EINS ist, und wird abgeschaltet, wenn es eine NULL ist.

Transferstrom setzen (Fig. 24)

Ein "Setzen von Transferladestrom", was von der Hauptsteuereinheit empfangen und in dem Empfangspuffer gespeichert wird, wird in den Transfer-PWM-Zeitgeber ETM0 geschrieben.

Hochspannungs-Energiequelle erregen (Fig. 25)

Untere fünf Bits von "parallelen Daten", welche von der Hauptsteuereinheit zugeführt und in dem Empfangspuffer gespeichert sind, werden an Anschlüsse PB0 bis PB4 angelegt.

Tonerdichte-Steuerung (Fig. 26)

Diese Routine wird nur durchgeführt, wenn ein Toner-Flag, welches anzeigt, daß der Zeitpunkt zum Erregen des Tonerzufuhr-Solenoids erreicht worden ist, gesetzt ist. Zähler BLPWM, YPWM, MPWM und CPWM zum An- und Ausschalten des Tonerzufuhr-Solenoids, welche den BL-, Y-, M- bzw. C-Entwicklungseinheiten zugeordnet sind, werden jeweils mit einem Ergebnis einer Proportional-Integration einer Differenz oder eines Fehlers zwischen der Soll-Tonerdichte (SP₂, Fig. 16) und dem Ausgangssignal des Tonerdichte-Fühlers geladen.

P-Sensor-Daten-Verarbeitung (Fig. 27)

Diese Routine wird nur durchgeführt, wenn ein Muster-Flag, welches anzeigt, daß die Dichte ID₁ des Tonerbildes mit geringer Dichte und die Dichte ID₂ des hochdichten Tonerbildes, das mittels des P-Sensors (des Fühlers 8) abgetastet worden ist, gesetzt ist. Ein Abtastpufferspeicher speichert die Dichtewerte VSG0 bis VSG7, welche an acht Stellen des Tonerbildes geringer Dichte gefühlt worden sind, und Dichtewerte VSP0 bis VSP7, welche an acht Stellen des hochdichten Tonerbildes gefühlt sind, wie in Fig. 23 dargestellt. Vier der Dichtewerte VSG0 bis VSG7 und vier der Dichtewerte VSP0 bis VSP7 für die jeweiligen Musterbilder mit geringer und hoher Dichte werden ermittelt. Ein Mittelwert MVSG der verbleibenden vier Dichtewerte des Tonerbildes geringer Dichte und ein Mittelwert MVSP der verbleibenden vier Dichtewerte des hochdichten Tonerbildes wird berechnet und dann in dem Übertragungspuffer gespeichert, um an die Hauptsteuereinheit abgegeben zu werden.

In Fig. 29 ist ein "Proportional-Integration"-Unterprogramm beschrieben, welches durch die vorherige Routine aufgerufen ist. In Fig. 29 stellen V0, V3, S, Kp, Ki, Me und M laufend abgetastete Werte, unmittelbar vorhergehende Abtastwerte, einen Soll-Wert, eine Proportionalverstärkung, eine Integrationsverstärkung, eine Veränderung in der Größe der Manipulation bzw. eine Größe der Manipulation selbst dar. Wenn dieses Unterprogramm nach einem Einstellen der spezifischen Werte von V0, V1, S, Kp und Ki aufgerufen wird, kehrt das Programm auf die vorherige Routine zurück, wobei ein Wert in den Zeitgeber oder den Zähler geschrieben wird, welcher in M zu speichern ist.

Unterbrechungs-Routinen sind folgende:

Nulldurchgang unterbrechen (Fig. 30)

Diese Routine wird an der positiv verlaufenden Flanke eines Nulldurchgangs-Unterbrechungseingangssignals INT1 gestartet. In einem Unterprogramm "Vorlagendichte (AN6) speichern" tastet der Fühler 18 die Dichtewerte der Vorlagenoberfläche ab und liest dadurch die Vorlagen-Hintergrunddichte, welche die geringste Dichte ist. Wenn, wie in Fig. 31 dargestellt, Bit 7 der seriellen Daten 1 (Fig. 13A), was mit "AE Mode" bezeichnet ist, eine EINS ist, d. h. wenn ein Vorlagendichte-Abtastmode eingestellt wird, wird das niedrigere der Ergebnisse einer AD-Wandlung, die mit der Vorlagendichte (AN6) verbunden ist, gelesen und in einem in Fig. 32A bis 32D dargestellten Abtastpuffer gespeichert. In einem Unterprogramm "erweiterter AD-Wert (AN7) speichern" werden, wie in Fig. 33 dargestellt, jedesmal, wenn diese Routine von einem Multiplex-Zähler aufgerufen wird, die Daten, die am Anschluß AN7 abgetastet sind, in dem in Fig. 32A bis 32D dargestellten Abtastpuffer gespeichert. Da die Lampenspannung unabhängig von einem Lampeneinschalt-Bit "Beleuchtung ein" ständig überwacht wird, wird der Lampenzeitgeber gestartet, selbst wenn das Bit "Beleuchtung ein" eine NULL ist. (Die Lampenspannung wird durch eine Lampenzeitgeber-Unterbrechung abgetastet.)

Lampenzeitgeber-Unterbrechen (Fig. 34)

"Beleuchtung ein" und "Lampe 2" sind die Befehle, welche in Fig. 13A dargestellt und in dem Empfangspuffer gespeichert sind. "Belichten" ist durch ein Flag dargestellt, welches durch die Lampensteuer-Routine gesetzt oder rückgesetzt ist, und stellt einen Zustand dar, welcher in Fig. 13 wiedergegeben und in dem Übertragungspuffer gespeichert ist. Wenn das Flag "Belichten" gesetzt ist und für länger als eine vorherbestimmte Zeitspanne T fortlaufend gesetzt ist, welche durch den Sicherheitszeitgeber gezählt worden ist, wird ein Bit "Belichtungsfehler" (Fig. 13B) gesetzt, um dies an die Hauptsteuereinheit zu berichten.

Musterdichte speichern (Fig. 28)

Diese Routine wird verwendet, um in dem Übertragungspuffer die abgetasteten Daten eines Tonerbildmusters zu speichern, wie es von dem P-Fühler gefühlt worden ist. Das Abtasten beginnt, wenn die LED des P-Sensors, welcher durch eine serielle Empfangsunterbrechung eingeschaltet worden ist (Fig. 35), eingeschaltet wird. Wenn das Musterdichte-Eingangssignal AN3 höher als ein Schwellenwert Vth ist, werden die Daten, welche den acht Stellen zugeordnet sind, nacheinander in den Abtastpuffern VSG0 bis VSG7 gespeichert, um dadurch festzulegen, daß das Eingangssignal AN3 dem Tonerbild niedriger Dichte zugeordnet ist. Hier geht es nicht, daß die Daten in den Puffern VSG0 bis VSG7 nur einmal gespeichert werden, sondern sie müssen wiederholt gespeichert werden, bis das Eingangssignal AN3 niedriger als der Wert Vth wird. Wenn das Eingangssignal AN3 niedriger als der Wert Vth wird, wird die letzte Adresse von Puffern VSG0 bis VSG7 gespeichert, so daß danach anliegende Daten nacheinander in den Puffern VSP0 bis VSP7 gespeichert werden können. Nachdem die Daten in dem Puffer VSP7 gespeichert worden sind, wird die LED des P-Sensors abgeschaltet, während ein Musterdichte-Flag, welches das Ende der Tonerbilddichte-Abtastung anzeigt, gesetzt wird. Wie die Tonerbilddichte abgetastet wird, ist in Fig. 36 dargestellt.

Zeitgeber für Heizeinrichtung unterbrechen (Fig. 37)

Wenn ein Bit "Heizeinrichtung Aus" des seriellen Empfangspuffers eine NULL ist, wird die Heizeinrichtung angeschaltet.

Intervallzeitgeber unterbrechen (Fig. 38)

Ein Intervallzeitgeber ist ein 1-ms-Zeitgeber und hat eine Doppelfunktion wie der PWM-Periodenzeitgeber, welcher verwendet wird, um einen Übertragungsstrom einzustellen, wie vorher ausgeführt wurde. Eine Zeit von 5 ms und eine Zeit von 50 ms werden von dem 1-ms-Zeitgeber erzeugt. Die Gitter- und die Vorspannung werden abgetastet, und das serielle Übertragungs-Flag wird für jeweils 5 ms gesetzt. Die Tonerzufuhr-Solenoide werden jeweils 50 ms gesteuert, wie in Fig. 39 dargestellt ist.

Serielle Empfangsunterbrechung (Fig. 35)

Die seriell empfangenen Daten, welche so wie in Fig. 13A formatiert sind, werden von dem Übertragungspuffer der Fig. 32B aus übertragen. Da die beiden Übertragungs- und Empfangsunterbrechungen auf dieselbe Adresse zugreifen, welche zuerst eingegeben wird, ist festzustellen, ob die Unterbrechung eine Übertragungs- oder eine Empfangsunterbrechung ist. Wenn sie eine Empfangsunterbrechung ist, werden empfangene Daten in dem Empfangspuffer der Fig. 32A gespeichert, und es wird ein serielles Übertragungs-Flag geprüft. Das serielle Übertragungsflag ist das Flag, welches durch die Intervallzeit-Unterbrechung der Fig. 38 gesetzt worden ist, und stellt eine zeitliche Steuerung zum Wiederauffrischen von seriellen Übertragungsdaten an den einzelnen Elementen um die Übertragungstrommel herum dar, welche früher bereits erwähnt worden sind. Wenn das serielle Übertragungsflag keine EINS ist, wird der Inhalt, der in dem Übertragungspuffer der Fig. 32A gespeichert ist, übertragen, während die parallelen Daten in dem Empfangspuffer und der Inhalt des P-Sensors LED an dem Anschluß PA7 ausgegeben werden. Wenn das serielle Übertragungsflag eine EINS ist, wird der Anschluß PC4 auf einen hohen Pegel oder auf "H" geschaltet, um TxD auf der Seite der Übertragungstrommel zu schalten, der serielle Übertragungsmode wird auf einen Ein-/Ausgabe-Interface-Mode geschaltet, um eine serielle Übertragung zu starten, und es wird eine Übertragungsunterbrechung zugelassen. Wenn die Unterbrechung eine Übertragungs- oder Sendeunterbrechung ist, ist es notwendigerweise eine Unterbrechung in dem Ein-/ Ausgabe-Interface-Mode. Folglich wird bestimmt, ob die Daten die letzten Daten sind oder nicht. Wenn es nicht die letzten Daten sind, wird eine serielle Übertragung wieder durchgeführt. Wenn es die letzten Daten sind, wird ein Haltesignal über den Anschluß PC3 abgegeben, um so ein Schieberegister zu verriegeln, das an der Bestimmungsstelle vorgesehen ist. Danach rückt das Programm auf die vorher erwähnte Übertragungs-Routine vor, wobei der serielle Übertragungsmode auf einen asynchronen Mode geschaltet wird.

P-Sensor-PGA-Verstärkung einstellen (Fig. 40)

Die Verstärkung des früher erwähnten Verstärkers PGA mit programmierbarer Verstärkung wird automatisch auf eine gesetzte Verstärkung eingestellt, welche von der Hauptsteuereinheit empfangen wird.

Vorlagendichte-PGA-Verstärkung einstellen (Fig. 41)

Die Verstärkung des früher erwähnten Verstärkers PGA mit programmierbarer Verstärkung wird automatisch auf einen gesetzten Wert eingestellt, welcher von der Hauptsteuereinheit empfangen wird.

Tonerdichte-PGA-Verstärkung einstellen (Fig. 42)

Die Verstärkung des früher erwähnten Verstärkers PGA mit programmierbarer Verstärkung wird auf eine Verstärkung eingestellt, welche von der Hauptsteuereinheit empfangen worden ist.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Vorspannung für eine Entwicklungseinrichtung auf der Basis eines Verhältnisses des Reflexionsgrades OD₁ einer Bezugsdichtemuster-Einrichtung und des Reflexionsgrades OD₂ einer tatsächlichen Vorlagenoberfläche ausgewählt. Da die Bezugsdichtemuster-Einrichtung eine vorherbestimmte Dichte hat, wird die Vorspannung automatisch in Anpassung an die tatsächliche Vorlagendichte eingestellt. Selbst wenn eine Dichtefühleinrichtung zum Lesen derartiger Dichtewerte durch eine lichtemittierende Einrichtung ausgeführt ist, welche in optischen Beleuchtungseinrichtungen enthalten ist, wird das Verhältnis OD₁ und OD₂ nicht durch die Lichtmenge beeinflußt, da der Einfluß des Beleuchtungspegels gleichmäßig in den Werten OD₁ und OD₂ erscheint.

Gemäß der Erfindung wird auch eine Soll-Dichte eines in der Entwicklungseinrichtung untergebrachten Entwicklers entsprechend einem Reflexionsgrad eines Tonerbildes, welches auf einem photoleitfähigen Element oder auf einem ähnlichen Bildträger erzeugt worden ist und eine verhältnismäßig hohe Dichte hat, d. h. entsprechend einer zweiten Aufzeichnungsdichte ID₂, gewählt. Da ein Tonerbild mit einer verhältnismäßig hohen Dichte erzeugt wird, indem der Bildträger nur aufgeladen und nicht bildweise belichtet ist, ist die Dichte ID₂ frei von dem Einfluß des Belichtungsprozesses und wird nur auf der Basis des Ladepegels einer Ladeeinrichtung und der Entwicklerdichte sowie der Vorspannung der Entwicklungseinrichtung bestimmt. Dabei wird die Vorspannung entsprechend der Dichte einer Vorlage bestimmt, wie oben aufgeführt ist.

Wenn die Vorlagendichte konstant ist, ist folglich auch die Vorspannung konstant. Hieraus folgt, daß die Dichte ID₂ stark durch die Tonerdichte des tatsächlich verwendeten Entwicklers beeinflußt wird. Insbesondere wird die Soll-Entwicklerdichte entsprechend eingestellt, um zu verhindern, daß die Dichte des tatsächlichen Entwicklers merklich verändert wird. Hierdurch wird verhindert, daß Tonerpartikel infolge einer übermäßigen Tonerzufuhr verstreut werden. Natürlich beeinflußt eine Änderung in der Spannung der Ladeeinrichtung sowie die Alterung des Bildträgers die Dichte ID₂, wobei dies durch die Soll-Entwicklerdichte ausgeglichen wird, d. h. die Entwicklerdichte wird automatisch in einem verhältnismäßig engen Bereich eingestellt.

Ferner wird gemäß der Erfindung die Lichtmenge, welche von der Beleuchtungseinrichtung abgegeben wird, entsprechend dem Reflexionsgrad oder -vermögen eines Tonerbildes, welches auf dem Bildträger erzeugt worden ist und eine verhältnismäßig niedrige Dichte hat, d. h. eine erste Aufzeichnungsdichte ID₁, eingestellt. Obwohl die Dichte ID₁ erzeugt wird, indem die Dichte eines Bezugsdichtemusters für die Lade-, Belichtungs- und Entwicklungsprozesse berücksichtigt ist, ist in Betracht zu ziehen, daß die Einstellung der Vorspannung und der Soll-Entwicklerdichte, wie oben ausgeführt, so vorteilhaft ist, daß eine minimale Änderung bezüglich der Lade- und Entwicklungsprozesse auftreten kann. Die Dichte bzw. der Dichtewert ID₁ spiegelt daher die tatsächliche Lichtmenge wieder, welche von der Beleuchtungseinrichtung abgegeben wird. Aus diesem Grund können die Bedingungen bei dem Belichtungsprozeß und daher die Aufzeichnungsdichte, welche Teilen eines Bildes mit geringer Dichte zugeordnet ist, durch Einstellen der Beleuchtungsstärke auf der Basis der Dichte ID₁ konstant gehalten werden.

Claims (5)

1. Elektrophotographisches Bildaufzeichnungsgerät, mit

• - einer Vorlagenabtasteinrichtung zum Abtasten einer Vorlage, bei der eine Beleuchtungseinrichtung mit regelbarer Lichtmenge eine auf einen Abtasttisch aufgelegte Vorlage beleuchtet und bei der das von der Vorlage reflektierte Licht mittels einer Vorlagenabtastoptik auf ein mit einer Ladeeinrichtung aufgeladenes photoleitfähiges Aufzeichnungselement gerichtet wird, um auf diesem ein latentes elektrostatisches Bild der Vorlage zu erzeugen,
• - einer Entwicklungseinrichtung mit einem Entwickler nachregelbarer Konzentration, mit dem das lantente elektrostatische Bild der Vorlage unter Anlegen einer Entwicklungsvorspannung entwickelt wird,
• - Vorrichtungen zum Erzeugen eines Referenzdichtemusters mit einem Bereich hoher Bilddichte und einem Bereich niedriger Bilddichte auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungselement, wobei diese Vorrichtungen ein in unmittelbarer Nähe des Vorlagenabtasttisches angeordnetes Bezugsdichtemuster mit vorgegebener niedriger Bilddichte umfassen,
• - Fühleinrichtungen aus einer lichtemittierenden und einer lichtaufnehmenden Vorrichtung zum Feststellen der Dichte des auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungselement erzeugten und entwickelten Ladungsbildes des Referenzdichtemusters durch Messen der Intensität des von der lichtemittierenden Vorrichtung auf das entwickelte Bild des Musters eingestrahlten und von diesem reflektierten Lichtes mit Hilfe der lichtaufnehmenden Vorrichtung,
• - einer Steuereinrichtung, die die Lichtmenge der Vorlagen-Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert für die Bilddichte des entwickelten Ladungsbildes des Bereiches geringer Bilddichte des Referenzdichtemusters einstellt und die die Konzentration des in der Entwicklungsvorrichtung verwendeten Entwicklers in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert für die Bilddichte des Referenzdichtemusters nachregelt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Fühleinrichtungen (8) aus zwei Paaren (8a, 8b) jeweils einer lichtemittierenden und einer lichtaufnehmenden Vorrichtung bestehen, wobei
  • - die optischen Achsen der lichtemittierenden und der lichtaufnehmenden Vorrichtung des einen Paares der Fühleinrichtungen relativ zur Oberfläche des photoleitfähigen Elementes (19) stärker geneigt sind als die optischen Achsen der lichtemittierenden und der lichtaufnehmenden Vorrichtung des anderen Paares,
  • - dasjenige Fühleinrichtungs-Paar (8a), das den flacheren Winkel der optischen Achsen mit dem photoleitfähigen Aufzeichnungselement (19) aufweist, zur Messung der Bilddichte des entwickelten Bereiches niedriger Bilddichte (ID₁) des Referenzdichtemusters (22) dient,
• - eine Detektorvorrichtung (18) zum Ermitteln der Intensität des von dem Bezugsdichtemuster (22) niedriger Bilddichte und des von der Vorlage reflektierten Lichtes vorgesehen ist und daß
• - die Steuereinrichtung die Entwicklungsvorspannung in Abhängigkeit von dem Verhältnis der mit der Detektorvorrichtung (18) niedriger Bilddichte (OD1) und des von der Vorlage reflektierten Lichtes (OD2) einstellt.

2. Bildaufzeichnungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Elemente des einen Fühleinrichtungs-Paars (8a) einen Winkel von etwa 120° miteinander einschließen.

3. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Elemente des anderen Fühleinrichtungs-Paars (8b) einen Winkel von 26° miteinander einschließen.

4. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtungs-Paare (8a, 8b) jeweils Fenster (8a1, 8b1) zum Abgeben von Licht und jeweils Fenster (8a2, 8b2) zum Empfangen von Licht aufweisen.