JP2575160B2 - トナー濃度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画
像形成装置であって、静電潜像を形成し、それにトナー
を吸着させて現像する方式のものに適用されるトナー濃
度制御装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 画像形成装置の一例として、原稿台が移動するタイプ
の複写機を例にとって説明する。

このタイプの複写機には、現像部のトナー濃度を検出
するためにトナーセンサが設けられている。

一方、画像形成工程において、原稿台の移動方向がリ
ターン方向から露光方向に変化するときや、露光を完了
してリターン方向に切換わるとき等には、複写機全体に
機械的な振動が生じる。この振動は、現像部のトナーの
流れを乱し、上記トナーセンサは誤ったトナー濃度を検
出して、その出力信号に波形変化（通常「ヒゲ」と称さ
れている）を生じる。

上記振動がトナーセンサの出力に及ぼす影響の一例を
第６図に示す。第６図は、複数枚のコピーを連続的に行
なった場合のトナーセンサの出力波形の一部を示すグラ
フであり、横軸に時間、縦軸にトナーセンサの出力電圧
が表わされている。このグラフにおける時間（200−70
0）msec.における波形の乱れは、コピー開始のために原
稿台がリターン開始したことにより生じる振動の影響に
よるものである。時間（2250−2400）msec.における信
号の乱れは、原稿台のリターンが停止したことによる振
動の影響を受けたものである。さらに、時間（2800−29
50）msec.の波形の乱れは、複写機の露光が開始され、
原稿台が移動を開始する瞬間に生じる振動の影響による
ものである。

このように、複写機における機械的な振動はトナーセ
ンサの出力に影響を及ぼし、トナー濃度の誤検出が生じ
るとともに、トナーセンサの誤検出出力に基づく誤った
トナー補給が行なわれることがあり、トナー濃度制御の
精度を低下させているという問題点があった。

このような問題は、上述の原稿台が移動するタイプの
複写機に限らず、露光ランプおよびミラーが移動するタ
イプの複写機やファクシミリ等でも言えることである。

それゆえに、この発明は、露光走査手段が備える移動
部材の移動に伴って生じる機械的な振動に起因するトナ
ー濃度の誤検出を防止して、高精度なトナー濃度制御が
可能なトナー濃度制御装置を提供することを目的とす
る。

＜問題点を解決するための手段＞ この発明のトナー濃度制御装置は、露光走査手段によ
って原稿を光学的に走査し、この走査に基づいて原稿に
対応した静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを吸
着させて現像する方式の画像形成装置におけるトナー濃
度制御装置であって、 前記露光走査手段は、ホームポジションから移動開始
して露光開始位置まで移動し、この露光開始位置で移動
方向を変えて露光終了位置まで移動し、この露光終了位
置でさらに移動方向を変えて前記ホームポジションまで
移動する移動部材を有するものであり、 前記画像形成装置の現像部のトナー濃度を検出するた
めのトナーセンサと、 前記トナーセンサの出力に基づいて現像部へトナーを
供給するトナー供給手段と、 前記移動部材の移動方向が変化する前後の期間に、前
記トナーセンサの出力またはトナー供給手段を一時的に
無効化する無効化手段と、 を含むものである。

前記無効化手段は、前記移動部材が前記ホームポジシ
ョンから前記露光開始位置まで移動する期間において
も、前記トナーセンサの出力またはトナー供給手段を一
時的に無効化するものであることが好ましい。

＜作用＞ 露光走査手段が備える移動部材の移動方向が変化する
とき、画像形成装置における機械的な振動が生じる。し
たがって、無効化手段は、移動部材の移動方向が変化す
る前後の期間に、トナーセンサの出力またはトナー供給
手段を一時的に無効化する。これにより、移動部材の移
動方向の変化に伴って生じる機械的振動のためにトナー
濃度が誤検出されたり、またはトナー濃度の誤検出に基
づく誤ったトナー濃度制御が行われたりすることが防止
される。

なお、移動部材がホームポジションから露光開始位置
まで移動する期間には、移動部材の移動開始に伴って、
比較的大きな機械的振動が発生するので、この期間にお
いても、トナーセンサの出力またはトナー供給手段を一
時的に無効化することが好ましい。

＜実施例＞ 以下には、図面を参照して、この発明の一実施例につ
いて説明をする。一実施例の説明では、小型，軽量の原
稿台が移動するタイプの複写機を取上げている。しかし
ながら、この発明は、この種のタイプの複写機のみでな
く、画像形成工程における動作モードの切換に伴なって
機械的な振動を生じるすべての画像形成装置に対して広
く適用できるものであることをまず最初に述べておく。

第２図は、この発明の一実施例が適用された複写機の
全体構成を示す概略断面図である。複写機の機体上面に
は原稿が載置される移動形の原稿台１が設けられてお
り、それに対応して、機体内には原稿を露光する露光ラ
ンプ２および露光された反射光を集光するための集光レ
ンズ３からなる光学系が備えられている。すなわち、移
動形の原稿台１および露光ランプ３などによって原稿を
光学的に走査する露光走査手段が構成されており、上記
原稿台１が移動部材に相当する。

また、集光レンズ３で集められた光に基づいて静電潜
像を形成するための感光体ドラム４が設けられていて、
この感光体ドラム４の周囲には、順に、帯電チャージャ
５、現像装置６、転写チャージャ７、クリーナ８が配置
されている。ここに、帯電チャージャ５は感光体ドラム
４の表面の感光体層を一様に帯電させるためのもので、
一様に帯電した感光体層に集光レンズ３からの光が照射
されることにより、照射される光に応じた静電潜像が形
成される。現像装置６は感光体ドラム４表面にトナーを
吸着させて静電潜像を現像するための装置で、この装置
にはホッパ９に貯留されたトナーを現像室10へ供給する
ためのトナー供給ローラ11が設けられるとともに、現像
室10のトナー濃度を検出するためのトナーセンサ12が備
えられている。転写チャージャ７は感光体ドラム４表面
に形成されたトナー像を転写紙に転写するためのもので
あり、クリーナ８は感光体ドラム４表面に残留するトナ
ーを回収するためのものである。

複写機には、さらに、転写紙搬送機構が備えられてい
る。この機構は、転写紙が収容されたカセット13から転
写紙を取出す給紙ローラ14、取出された転写紙を運ぶた
めの搬送ローラ対15、手差し給紙用トレイ16から差し込
まれた転写紙を取込む手差し給紙ローラ17、二次給紙の
タイミングをとるためのレジストローラ対18、転写紙を
搬送するための搬送ベルト19、転写されたトナー像を定
着する定着装置20、トナー像が定着された後の転写紙を
排出する排出ローラ対21を含んでおり、トナー像が転
写、定着された転写紙は排紙トレイ22へ排出される。

また、転写紙搬送機構には転写紙の搬送タイミングを
とるために種々のスイッチ類が備えられている。具体的
には、カセット13内の転写紙の有無を検出する紙検出ス
イッチ23、手差し給紙用のスタックスイッチ24、二次給
紙する転写紙の存在を確認するためのレジストスイッチ
25、転写紙の排出を検出するための排出スイッチ26等で
ある。

次に、第２図および第３図を参照して、原稿台１が移
動するときの位置検出機構について説明をする。

第２図に示されるように、複写紙の機体上面には原稿
台１の位置検出を行なうための１対のスイッチ27a,27b
が配設されており、原稿台１の下面には、５つの作用突
起28〜32がそれぞれ所定の位置に設けられている。位置
検出スイッチ27a,27bと各作用突起28〜32との位置関係
は、第３図の平面図に示される関係になっている。具体
的に説明すると、原稿台１がホームポジションのときに
位置検出スイッチ27aを押圧する作用突起28、原稿台１
がリターン方向に移動して露光開始位置に来たときに位
置検出スイッチ27bを押圧するための作用突起29、原稿
台１が露光方向に移動開始した直後に原稿の先端のタイ
ミングをとるために位置検出スイッチ27aを押圧するた
めの作用突起30、ならびに原稿台１が露光方向にその末
端まで移動したときに位置検出スイッチ27aおよび27bを
押圧するための作用突起31および32が、それぞれ設けら
れている。

第４図は、この複写機の制御部まわりの概略構成ブロ
ック図である。

CPU33にはトナーセンサ12からアナログ信号が与えら
れ、アナログ／ディジタル（A/D）変換部34でディジタ
ル信号に変換される。また、転写紙搬送機構に設けられ
たレジストスイッチ25ならびに原稿台１の位置を検出す
るための位置検出スイッチ27aおよび27bからのオン／オ
フ信号もCPU33へ入力される。さらに、複写紙の操作パ
ネル（図示せず）に設けられた枚数設定キー35およびプ
リントキー36からの信号もCPU33へ与えられる。

一方、CPU33は、上記のような各種入力信号に応答し
て制御処理を行ない、原稿台露光用クラッチ37および原
稿台リターン用クラッチ38を動作させ、原稿台１を露光
方向に移動させ、また原稿台１をリターン方向に移動さ
せる。CPU33は、また、トナーモータ39を動作させ、第
２図に示すトナー供給ローラ11を回転させてホッパ９に
貯留されたトナーを現像室10へ供給する。さらに、露光
ランプ２の点灯、消灯を制御するとともに、一次給紙ク
ラッチ40および二次給紙クラッチ41を制御して、転写紙
搬送機構（第２図参照）による転写紙の搬送を制御す
る。

CPU33内には、このような制御に必要なプログラムや
データを記憶するためのメモリ42および計時処理に必要
なタイマ43が備えられている。

なお、第４図の制御構成ブロック図では、この実施例
の説明に必要なスイッチや制御対象だけが示されてお
り、実施例の説明上必要のないものについては省略され
ている。

第5A図および第5B図は、第４図に示すCPU33の制御動
作を表わすフローチャートである。次に、第２図ないし
第４図を参照しながら、第5A図および第5B図の流れに従
って、転写紙サイズに基づいて原稿台の動作モードが切
換るタイプの動作について説明する。

制御開始により、CPU33は枚数設定キー35からの入力
信号に応じてメモリ42にコピー枚数を設定し、プリント
キー36がオンされたか否かを判別する（ステップS1,S2,
S3）。そして、プリントキー36のオンを判別することに
より、原稿台リターン用クラッチ38を動作させて原稿台
１を露光開始位置へ移動開始させるとともに１次給紙ク
ラッチ40を動作させて給紙ローラおよび搬送ローラ対15
を駆動し１次給紙を開始する（ステップS4,S5）。

なお、ステップS1,S3において、枚数設定キー35がオ
ンされないままプリントキー36がオンされた場合、CPU3
3はメモリ42に予め設定されている枚数（たとえば１
枚）のコピー処理制御を行なうことになる。

次いで、CPU33は、レジストスイッチ25のオンおよび
原稿台１の露光開始位置への移動終了を判別する（ステ
ップS6,S8）。原稿台１が露光開始位置へ移動を終了し
たことは、作用突起29によって位置検出スイッチ27bが
オンするので、該スイッチ27bからの信号によって判別
できる。一方、第２図に示すカセット13から取出された
転写紙が搬送され、転写紙の先端がレジストローラ18に
達したとき、該レジストローラ18直前に設けられたレジ
ストスイッチ25が転写紙の先端によってオンされる。レ
ジストスイッチ25のオンにより、CPU33はメモリ42に設
けられた１次給紙終了フラグをセットする（ステップS
7）。

位置検出スイッチ27bのオンにより原稿台１が露光開
始位置へ移動を完了するとともに１次給紙終了フラグの
セットにより１次給紙が終了したとき（ステップS8,S
9）、CPU33は、露光ランプ２を点灯させ、露光ランプ２
の輝度安定のために200ミリ秒の遅延を行う。そして露
光ランプ２の点灯によりタイマ43で「１秒」の時間の計
時を開始し、露光を開始する（ステップS10,S11,S12,S1
3）。ここに、露光開始とは、原稿台露光用クラッチ37
を動作させて原稿台１を露光方向に移動させるととも
に、二次給紙クラッチ41を動作させてレジストローラ18
によって転写紙を感光体ドラム４へ与えるという二次給
紙を行なうことである。

なお、上述の場合において、ステップS11とステップS
12との順序を入替えてもよい。

次に、ステップS14でCPU33はタイマ43による１秒間の
計時が終了するのを待ち、計時終了に応じてトナーコン
トロールフラグをメモリ42内にセットする（ステップS1
5）。このタイマ43による１秒間の計時およびその計時
終了に伴なうトナーコントロールフラグのセットは、こ
の実施例の特徴となるトナー濃度制御に必要な事項であ
り、これについての詳しい説明は、後に行なう第１図を
参照した説明のところで行なう。

次いで、CPU33はレジストスイッチ25がオフするのを
待つ（ステップS16）。レジストスイッチ25は、上述し
たようにレジストローラ18の直前に設けられたスイッチ
で、転写紙の先端がレジストローラ18に与えられるとき
にオンし、レジストローラ18によってその転写紙が送ら
れ、転写紙の後端がレジストローラ18で送り出されると
きにオフするスイッチである（第２図参照）。したがっ
て、CPU33はレジストスイッチ25のオフにより１枚の転
写紙の二次給紙が完了したことを判別する。

そして、レジストスイッチ25のオフ信号を受けてメモ
リ42のトナーコントロールフラグをクリアし（ステップ
S19）、タイマ43によって再び１秒間の計時を開始し
（ステップS20）、100ミリ秒の遅延を経て露光ランプ２
を消灯させた後（ステップS21,S22）、原稿台１を露光
方向に移動させるのを停止させて露光を終了し（ステッ
プS23）、200ミリ秒の遅延を経て原稿台１のリターンを
開始させる（ステップS25）。ここに、ステップS21の10
0ミリ秒の遅延は原稿の後端まで確実に露光し、転写紙
の後端まで完全な画像が形成されるように配慮したもの
である。また、ステップS24の200ミリ秒の遅延は、原稿
台露光クラッチ37が完全にオフされ、駆動力の伝達が遮
断されるのを待つためである。

次いで、ステップS26において、CPU33はメモリ42に設
定されているコピー枚数に基づいて、連続してコピーを
行なうのでなければ原稿台１がホームポジションに達
し、位置検出スイッチ27aがオンしたときに原稿台リタ
ーン用クラッチ38を切離して原稿台１をホームポジショ
ンで停止させて制御処理を終える（ステップS27）。

一方、コピー枚数が設定枚数に達していない場合は、
タイマ43が１秒間を計時し終えるのを待ち（ステップS2
8）、次のコピーのためにメモリ42のトナーコントロー
ルフラグをセットし（ステップS29）、リターン方向に
移動する原稿台１がホームポジションを通過したことに
基づいてトナーコントロールフラグを再びクリアする
（ステップS30,S31,S32）。その後、既に説明したステ
ップS5からの処理を繰返す。

以上がこの複写機におけるコピー制御処理の流れであ
る。

次に、第1A図および第1B図を参照して、この複写機に
おけるトナー濃度の制御動作について説明をする。

第1A図は、CPU33が割込み処理によって行なうトナー
濃度制御の内容を表わすフローチャートであり、第1B図
は、トナー濃度制御に用いられているメモリエリアの内
容を表わす図解図である。

第1A図、第1B図および第４図を主として参照して説明
すると、割込み処理によって、CPU33は、トナーセンサ1
2から与えられるアナログ信号をA/D変換部34でディジタ
ル信号に変換し（ステップS51）、その変換値とメモリ4
2に記憶されている基準値とを比較する（ステップS5
2）。そしてその比較の結果、変換値が基準値より大き
い場合はキャリーフラグをセットし、変換値が基準値等
しいかそれ以下の場合はキャリーフラグをクリアする
（ステップS53,S54,S55）。

ここに、キャリーフラグとはメモリ42内に設けられた
フラグで、「０」または「１」の１ビットデータを表わ
すものである。

次いで、CPU33の処理はステップS56へ進む。ここで、
ステップS56の説明に先立ち、トナー濃度コントロール
用メモリエリアについて説明をする。

トナーコントロール用メモリエリアは、メモリ42内に
設けられており、第1B図に示すように、たとえば８ビッ
トのデータを格納するエリラで構成されている。

さて、ステップS56において、CPU33はトナー濃度コン
トロール用メモリエリアの全データを１つ左にシフトす
るとともに、キャリーフラグの内容をトナー濃度コント
ロール用メモリエリアの右端の領域に入れる。したがっ
て、第1B図（ａ）の場合に上記処理が行なわれると、ト
ナー濃度コントロール用メモリエリアは８ビットすべて
が「０」となる。また、（ｂ）の場合であれば、８ビッ
トすべてが「１」となる。さらに、（ｃ）の場合は「10
011101」となり「０」と「１」とが混在した状態は変わ
らない。

次のステップS57において、CPU33は、メモリ42内のト
ナーコントロールフラグがセット状態か否かを判別し、
該トナーコントロールフラグがクリアされていればその
まま制御処理をリターンする。このトナーコントロール
フラグがセットされているかクリアされているかは、第
5A図および第5B図において説明したとおりであり、複写
機における複写処理の過程に応じてセットまたはクリア
状態が切替えられている。

より具体的に言えば、原稿台１がホームポジションか
ら露光開始位置へ移動するときおよび露光開始後１秒の
間なりびに露光終了直前（露光終了の100ミリ秒前）か
ら１秒の間、つまり原稿台１が露光方向からリターン方
向に切換わる間はトナーコントロールフラグはクリア状
態であり、それ以外の場合はトナーコントロールフラグ
はセット状態にされる。つまり、この実施例に係るタイ
プの複写機は、原稿台１の移動方向が切換わるときに機
械的な振動が生じるので、該振動が生じる期間中はトナ
ーコントロールフラグがクリアされるようになってい
る。

なお、この実施例では、前述のように、タイマ43で計
時する時間は「１秒」としたが、この時間はトナー濃度
制御を見合わせるのに必要な任意の時間であればよく、
原稿台１の移動方向の切換に伴なう機械的な振動の生じ
る時間との関係で決定されるものであり、「１秒」に限
定されるものではない。

トナーコントロールフラグがセットされている場合、
処理はステップS58へ進む。

CPU33はステップS58で、トナー濃度コントロール用メ
モリエリアの８ビットすべてが「１」か否かを判別し、
８ビットすべてが「１」であればトナーモータ39を駆動
させてトナー供給ローラ11を回転させ、ホッパ９のトナ
ーを現像室10へ供給する（ステップS59,第２図参照）。
逆に、トナー濃度コントロール用メモリエリアの８ビッ
トがすべて「０」と判別したときは、トナーモータ39を
停止させ、現像室10へのトナーの供給を停止する（ステ
ップS60,S61）。

上述のように、トナー濃度コントロール用メモリエリ
アを８ビット構成とし、すべてのビットが「１」となっ
たときにトナーの供給を開始し、すべてのビットが
「０」となったときにトナーの供給を停止するようにし
たので、トナーコントロールフラグがセット時におい
て、上述の機械的振動に起因する場合のように数10〜数
100ミリ秒の比較的長時間ではなく、瞬間的にトナーセ
ンサの出力が乱れる等により実際のトナー濃度と異なる
信号が与えられた場合でも、それによってトナー濃度の
誤った制御が行なわれることが防止されている。

なお、上述の実施例では、トナー濃度コントロール用
メモリエリアは８ビットで構成したが、４ビット構成等
であっても構わない。

上述の実施例では、トナーセンサ12からの変換出力を
基準値と比較し、キャリーフラグをセットまたはクリア
するとともにトナー濃度コントロール用メモリエリアを
左に１つシフトさせ右端のエリアにキャリーフラグのデ
ータを入れる処理を行なった後にトナーコントロールフ
ラグがセットか否かを判別している（ステップS51〜S5
7）。したがって、トナーコントロールフラグがクリア
されているときにおいてもトナー濃度コントロール用メ
モリエリアの内容はトナーセンサ12の出力に基づいて変
化しているわけであり、トナーセンサ12が機械的な振動
等によって誤ったトナー濃度を検出しているとすれば、
その誤ったトナー濃度データでトナー濃度コントロール
用メモリエリアが書換えられていることになる。

このような状態を防止したい場合は、次のようにすれ
ばよい。すなわち、割込み処理が開始直後にトナーコン
トロールフラグがセットかクリアかを判別すればよいの
である（割込み処理開始後すぐにステップS57の内容が
実行されるようにする）。この結果、トナーコントロー
ルフラグがクリアであれば、割込み処理はそのままリタ
ーンする。

以上、この発明の技術思想を、転写紙サイズに基づく
画像形成工程の動作モードの切換に応答した実施例によ
って説明したが、原稿サイズに基づく動作モードの切換
に応答したものにも適用できる。この場合、原稿サイズ
データがキー入力や原稿サイズセンサにより与えられる
と、装置は、与えられた原稿サイズデータに対応した露
光時間を設定し、その露光時間をタイマで計測しながら
露光操作を行なう。よって、当該タイマの出力から動作
モードの切換タイミングを検出すればよい。

＜発明の効果＞ 以上のように、この発明は、移動部材の移動方向が変
化する前後の期間に、トナーセンサの出力またはトナー
供給手段の制御出力を一時的に無効化する無効化手段を
設けたので、機械的な振動等によってトナーセンサがト
ナー濃度を誤検出しているおそれがある場合において、
その誤検出出力に基づく誤ったトナー濃度制御を防止で
き、トナー濃度制御の精度を格段に向上させることがで
きる。

特に、画像形成工程における機械的な振動によって、
形成した画像の濃度が途中で濃くなったり薄くなったり
する等の欠点を除去できる。

なお、移動部材がホームポジションから露光開始位置
まで移動する期間にも、トナーセンサの出力またはトナ
ー供給手段を一時的に無効化するようにすれば、移動部
材の移動開始に伴って生じる機械的振動の影響をも排除
することができる。したがって、トナー濃度制御を一層
高精度で行える。

【図面の簡単な説明】

第1A図は、この発明の一実施例に係るトナー濃度制御動
作を表わすフローチャート、 第1B図は、トナー濃度コントロール用メモリエリアの図
解図、 第２図は、この発明の一実施例に係る原稿台移動型の複
写機の構成を示す全体図、 第３図は、１対の位置検出スイッチと各作用突起との配
置関係を表わす図解図、 第４図は、この発明の一実施例に係る複写機の制御まわ
りの構成ブロック図、 第5A図および第5B図は、この発明の一実施例に係る複写
機の全体的な動作を表わすフローチャート、 第６図は、原稿台移動型の複写機におけるトナーセンサ
の出力波形と機械的振動との関係を表わす波形図であ
る。 図において、１……原稿台、６……現像装置、10……現
像室、11……トナー供給ローラ、12……トナーセンサ、
18……レジストローラ、25……レジストスイッチ、27a,
27b……位置検出スイッチ、28,29,30,31,32……作用突
起、33……CPU、39……トナーモータ、42……メモリ、4
3……タイマを示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】露光走査手段によって原稿を光学的に走査
   し、この走査に基づいて原稿に対応した静電潜像を形成
   し、その静電潜像にトナーを吸着させて現像する方式の
   画像形成装置におけるトナー濃度制御装置であって、 前記露光走査手段は、ホームポジションから移動開始し
   て露光開始位置まで移動し、この露光開始位置で移動方
   向を変えて露光終了位置まで移動し、この露光終了位置
   でさらに移動方向を変えて前記ホームポジションまで移
   動する移動部材を有するものであり、 前記画像形成装置の現像部のトナー濃度を検出するため
   のトナーセンサと、 前記トナーセンサの出力に基づいて現像部へトナーを供
   給するトナー供給手段と、 前記移動部材の移動方向が変化する前後の期間に、前記
   トナーセンサの出力またはトナー供給手段を一時的に無
   効化する無効化手段と、 を含むことを特徴とするトナー濃度制御装置。
2. 【請求項２】前記無効化手段は、前記移動部材が前記ホ
   ームポジションから前記露光開始位置まで移動する期間
   においても、前記トナーセンサの出力またはトナー供給
   手段を一時的に無効化するものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のトナー濃度制御装置。