JP2575637B2

JP2575637B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2575637B2
Application number: JP60258097A
Authority: JP
Inventors: 公良林; 義則池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPS62116973A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、画像形成装置、特に複写装置等における現
像剤の補給装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、電子写真式複写装置において、現像剤（トナ
ー）の補給を行う場合、特開昭60−45277号公報に記載
されている様に、記録される画像信号の中から黒に相当
する画素の数をカウントし、そのカウント値に応じてト
ナー補給量を制御する方法が考えられている。

しかしながら、かぶり現象により、画像の黒部分以外
の部分でもトナーが感光体に付着することがあるため、
画像信号に基づいてカウントした量以上に余分にトナー
が消費されることがある。

従って、例えばA4サイズの記録紙とA3サイズの記録紙
の画像を記録する場合に、画像信号中の黒の部分の量が
同じであっても、感光体上における有効記録領域の大き
さが異なるため、余分に消費されるトナーの量が異な
り、より正確なトナー補給が行えないことがある。

〔目的〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、適正な量の
現像剤補給を行い、高品質の画像形成を維持できる画像
形成装置を提供することを目的とするものである。

即ち、本発明は、画像情報を入力する入力手段と、上
記入力手段により入力した画像情報に基づいて、現像剤
を用いて記録シートに像形成する像形成手段と、上記像
形成手段に上記現像剤を補給する補給手段と、上記記録
シートのサイズを検出するサイズ検出手段と、１ページ
分の画像情報の中の印字部分の量を測定する測定手段
と、上記測定手段により測定された印字部分の量と上記
サイズ検出手段により検出された記録シートのサイズと
に従って、上記補給手段による現像剤の補給時間を制御
する制御手段と、を有する画像形成装置にある。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例に基づいて説明する。第１図
に、本発明による画像形成装置の一実施例である電子写
真式複写機の一例の本体構成図を示す。200はレーザ光
を用いた電子写真方式によるレーザビームプリンタ、10
0はリーダユニツトで、プリンタ200はリーダユニツト10
0からのデイジタル画像信号VIDEOに基づいて画像記録を
行う。

まずリーダユニツト100において、21は原稿、22は原
稿を載置する透明な原稿台、23は原稿台カバー、24は原
稿を露光する照明ランプ、25は、この照明ランプ24の光
量を効率的に原稿に投射するための反射鏡、26は原稿21
からの光を導入するため短焦点結像レンズ、27はレンズ
26によって結像された光学的画像情報を電気信号に変換
するためのマルチ・チツプCCDセンサである。28は、照
明ランプ24,反射鏡25,レンズ26およびマルチ・チツプCC
Dセンサ27を載置固定して、図の水平左右方向に往復移
動可能なセンサ固定台、29はこのセンサ固定台28を保持
するシヤフト、30はシヤフト29を支持する固定台、31は
センサ固定台28に前記往復運動を行わせるための駆動ワ
イヤ、32はこのワイヤ31の駆動伝達用シーブ、33はワイ
ヤ31を固定し、また駆動ワイヤ34を介して回転駆動源で
あるモータ35に連結された駆動シーブである。また36は
マルチ・チツプCCDセンサ27からの出力をコントロール
する処理ユニツト37へ導くためのケーブルで、この処理
ユニツト37はマルチ・チツプCCDセンサ27の出力，照明
ランプ24,モータ35の動作等を制御する。38はセンサ固
定台28によって作動する前進用リミツトスイツチ、また
39はセンサ固定台28のホームポジシヨンセンサである。
40はオペレータがコピー指令等を入力するための操作パ
ネルである。

つぎにリーダユニツト100の動作を説明する。まず、
操作パネル40よりコピー指令が入力されると、コントロ
ール処理ユニツト37から、照明ランプ24の点灯を指示す
る信号が送られ、照明ランプ24が点灯する。つぎにモー
タ25を正転させ、これによってセンサ固定台28は図示矢
印Ａ方向へ往動を開始する。この運動により、原稿21は
副走査方向に移動されるマルチ・チツプCCDセンサ27に
よって、光像１ラインごとに読取り走査することにより
電気信号に変換される。前記往動の終点に達したセンサ
固定台28は、前進用リミツトスイツチ38を作動させ、こ
れによってモータ35は逆転されて、センサ固定台28は復
動を開始する。そして復動終点に至るとホームポジシヨ
ンセンサ39を作動させることにより、モータ35を停止さ
せ、センサ固定台28はホームポジシヨンに停止する。

一方、プリンタ200は既述のように、レーザ光を用い
る電子写真方式のレーザプリンタで、リーダユニツト10
0からのデイジタル画像信号VIDEOに基づいて画像形成を
行う。プリンタ200において、51はリーダユニツト100か
らの画像信号VIDEOを受けてレーザ光を変調出力するレ
ーザユニツト、52はレーザ光を走査するためのスキヤナ
ユニツト、53はそのレーザ光を受けて画像記録等の水平
同期をとるためのビームデイテクト信号BDを出力するビ
ームデイテクト（BD）検出回路、54は感光体ドラム、55
は感光体ドラム54に電荷を帯電させるための帯電器、56
は、帯電器55に電圧を供給する高圧ユニツト、57はカセ
ツトに収納された複写（用）紙、57−１は複写紙57のサ
イズ検出手段、58は、複写紙を給送するために回転する
給紙ローラ、59は、感光体ドラム54上にレーザ光の照射
により形成された静電潜像の先端部に対して、複写紙57
の先端を同期させるためのレジストローラ、60は前記潜
像に現像剤（トナー）を付着させることにより可視像
（顕像）化するための現像器である。また61は上記可視
像を、レジストローラ59により所定タイミングで給送さ
れてくる複写紙57に転写するための転写帯電器、62は転
写紙57上のトナーを熱により融着させる定着器、63は転
写終了後の感光体ドラム54上の不要のトナーを除去する
ためのクリーナ、64は感光体ドラム54表面の電位を除去
するための除電ランプである。また、65は第３図で後述
するトナー補給量検出回路のフロントローラ、66はトナ
ー補給用モータ（同第３図参照）、67は複写紙搬送部、
68は排紙トレーを示す。

つぎに、プリンタ200部の動作を説明する。まず、感
光体ドラム54上に均一な電位を帯電器55により帯電させ
る。リーダユニツト100のコントロール処理ユニツト37
からの画像信号VIDEOが、レーザユニツト51により、レ
ーザ光の変調信号として出力され、レーザユニツト51
は、このVIDEO信号に従って変調したレーザ光を射出
し、このレーザ光は感光ドラム54の回転方向（矢印Ｂ）
とほぼ垂直方向にスキヤナユニツト52によって偏向走査
される。このようにして感光ドラム54上に形成された静
電潜像を、現像器60によって可視像化する一方、レジス
トローラ59によって同期して搬送された複写紙57に、感
光体ドラム54上のトナーが、転写帯電器61の作用により
転写され、この複写紙にはその後、定着器62によってト
ナー像が定着され、搬送部67を経由して機外の排紙トレ
ー68上に排出されるように構成されている。

又、現像機60には、スリーブ60−１上のトナー及びキ
ヤリアの反射光を検知するセンサ60−２が設けられてお
り、これによりトナー濃度を検知することができる。

ここにおいて、本実施例のリーダユニツト100の具体
的なブロツク回路図を第２図に、またプリンタ200のレ
ーザユニツト51およびトナー補給量検出回路のコントロ
ーラ65のブロツク回路を第３図に示す。また、第４図は
これら回路における各出力信号のタイミングチヤートで
ある。

まず第２図において、C₁,C₂,C₃,C₄は、マルチ・チツ
プCCDラインセンサ27（第１図）の各チツプ、点線で囲
んだ部分41はアナログスイツチ部を示す。70a,70bは、
チツプ1C₁の出力OS₁を切換えるためのアナログスイツ
チ、70c,70dは、チツプ2C₂の出力OS₂を切換えるための
アナログスイツチ、同様に70e,70fは、チツプ3C₃の、ま
た70g,70hはチツプ4C₄のそれぞれの出力OS₃およびOS₄を
切換えるための各アナログスイツチである。71はアナロ
グスイツチ41の出力信号OS₁の出力信号を一定化するた
めのサンプルホルド回路、72はこの信号を増幅するため
の増幅器、73はアナログ信号を所定ビツトのデイジタル
信号に変換するためのアナログ／デイジタル変換器、74
はデイジタル信号をきしい値と比較して白／黒（本実施
例では黒色による記録と仮定する）を示す２値信号を形
成するためのデイザ用比較器、75はアドレスによって比
較器74に予め格納されているデイジタルデータをしきい
値として出力するデイザROM、76はデイザROM75の出力ア
ドレスを決定するデイザ用カウンタ、77,78は比較器74
においてデイザROM75の数値の画像データとを比較する
ことにより得たビツトデータを格納するRAM、79はRAM77
へ読出しおよび書込み用のアドレスを供給するセレク
タ、80はRAM78へ読出しおよび書込み用のアドレスを供
給するセレクタ、81はプリンタ200から送出される１ラ
インごとの同期信号BDにより同期して、同期制御回路85
により、2BD信号区間の１区間ごとに交互に出力される
信号を逆転させるインバータ、82はプリンタ200の特性
に信号出力を合致させるためのプリンタ用発振器、83は
発振器からの発振クロツクを計数するためのリードカウ
ンタ、84はリーダユニツト100の読取り動作に同期した
クロツクを受けて計数するライン用カウンタ、85はRAM7
7,78のリードライトを制御するための同期制御回路であ
る。

また、86はマルチ・チツプCCDセンサ27（第１図）の
読出し出力の転送を定めるクロツクパルスφを出力する
リーダ100用の発振器、87はこのリーダ100用発振器86と
プリンタ200からのBD信号との同期をとり、マルチ・チ
ツプCCDセンサ27へシフトパルスSHを発生するBD同期回
路、88はCCDセンサ27の奇数チツプ、すなわちラインセ
ンサチツプ1,3C₁,C₃の垂直転送レジスタを動作させるた
めの垂直転送クロツクφＶを発生するための発生回路、
89はリーダ100用発振器86の発振信号と前記SHパルスと
によって計数動作するカウンタ、90はリーダ200用発振
器86に従って、カウンタ89の計数値に応じ、SH信号期間
中に全ラインセンサチップC₁〜C₄を転送動作させるため
の水平転送クロツクφH₁〜φH₄ならびにアナログスイツ
チ41の各切換信号（データセレクト信号）DS₁〜DS₄を発
生させるためのコントローラである。

つぎに第２図の動作を説明する。まずリーダ100用発
振器86からの発振信号φと、プリンタ200からのBD信号
との同期合わせをBD同期回路87で行い、波形整形したBD
信号をSHパルスを各チツプC₁〜C₄のSH端子に入力する。
これにより各チツプC₁〜C₄の受光素子より電荷がパラレ
ルに転送される。ここにおいて、奇数チツプ、すなわち
先行して原稿21（第１図）を読取るラインセンサチツプ
1,3（C₁,C₃）（第２図）では、この電荷を垂直CCDレジ
スタにおいて垂直転送クロツクφＶによって転送する。
ここにおいて、等倍記録時にはシフトゲート駆動用のシ
フトパルスSHと同じパルスが垂直転送クロツクφＶとし
て印加される。

そのために、空間的に異なる画素分の垂直CCDレジス
タで遅延したのち、隣接する偶数チツプC₂,C₄のライン
出力と同期して、同一BD信号に同期して出力される。こ
のときに、チツプ1C₁の水平CCDレジスタは、コントロー
ラ90（第２図）が制御する水平転送パルスφH₁により、
パルスSH区間の1/4の間に全画素転送される。また、隣
接するチツプ2C₂に対しては、前述の水平転送パルスφH
₁の終了後、水平転送パルスφH₂が出力される。このよ
うにして、マルチ・チツプCCD27の全チツプC₁〜C₄の画
素が、アナログスイツチ41（第２図）に対してパルスSH
区間内に１ライン分順次転送出力される。

このように複数本のラインセンサチツプC₁〜C₄出力の
接続にアナログスイツチ41を使用すると、切換え時間の
遅れが発生するが、しかしながら、既述のように各ライ
ンセンサチツプの出力の前後には、有効画素以外のダミ
ー画素を有するために、この時間にアナログスイツチ41
が応答するように構成する。また、このダミー画素分に
ついては、後述する方法により取除く。

さて、以上のように構成すると、アナログスイツチ41
の出力OSTは、画素データがアナログレベルで出力され
る。これをサンプルホールド回路71（第２図）にてサン
プルホールドを行い、さらに増幅器72でA/D変換器73の
規格値に合致するように信号値を補正したのち、アナロ
グ値をA/D変換して所定ビツトのデイジタル信号にす
る。

これを、プリンタ200に白／黒を示すドツトデータに
変換して出力するために、デイザ処理を施すべく、デイ
ザROM75にデイザカウンタ76から読出してアドレスを出
力する。このとき、デイザカウンタ76には、コントロー
ラ90から、ダミー画素分の転送クロツクを除去したクロ
ツク信号CLKが入力して計数する。従って、ラインセン
サチツプ1C₁および2C₂の間の継ぎ目においてデイザのマ
トリツクスが不連続とならないために、再生画像に例え
ばすじ目等の不良画像が現れることがない。

以上のように出力するデイザROM75の値と画像信号と
を比較して得たドツトデータを、ラインメモリ用RAM77,
78のいずれかに格納する。このとき、まずラインメモリ
用RAM77は、同期制御回路85のライト端子WEがローレベ
ルになることによって選択される。そのときセレクタ79
は、ライトカウンタ84からのライトアドレスバスが選択
され、このためライトカウンタ84の出力がラインメモリ
用RAM77のアドレスラインADRに入力されることになる。
このとき、ライトカウンタ84は、前記デイザカウンタ76
と同様に、コントローラ90からのダミー画素分転送クロ
ツクを除去したクロツクCLKを計数するので、RAM77の中
にはダミー画素のビツトデータは格納されない。

また、同期制御回路85が、WE端子をハイレベルにする
と、RAM77のライト端子WEがハイレベルとなり、チツプ
セレクト端子CSがローレベルとなるため、RAM77に格納
されている１ライン前のデータが読出されて、ダミー画
素分の除去された連続する画像信号VIDEOとしてプリン
タ200に出力される。また同時に、ラインメモリ用RAM78
に、現在比較器74から出力されているドツトデータを格
納させる。このように、ラインメモリ用RAM77,78は、交
互にメモリの書込みと読出しとを行って、画像信号VIDE
Oをプリンタ200に同期しつつ出力する。

つぎに、第３図を用いてトナー補給方法を詳細に説明
する。既述のように、プリンタ200はリーダユニツト100
より受けた映像信号VIDEOを、レーザユニツト51により
処理する。レーザユニツト51中、51−１は、映像信号VI
DEOと、後述する画像有効信号回路51−５からの信号と
の論理積をとるAND回路、51−２はAND回路51−１の信号
でレーザ51−３を点滅させるためのレーザ駆動ユニツ
ト、51−４はレーザ51−３の光をスキヤナの回転と同期
をとるためのビームデテクト（BD）回路、51−５はコン
トローラ65（第１図にも示す）のI/Oポート65−１に接
続され、紙サイズ情報、垂直同期信号VSYNC及びビーム
デテクト信号BDを入力し、画像有効部のみハイレベルに
する画像有効信号回路、51−６はVIDEO信号と前記画像
有効信号と画像クロツク信号との論理積をとるAND回路
であり、VIDEO信号は黒レベルをハイレベルとし、前記
画像有効信号は有効区間でハイレベルとなっている。51
−７は前記の黒の部分を計数するためのカウンタ回路、
51−８はVSYNC信号の終了信号のデータ値を検出するた
めのラツチ回路で、この回路の出力値はI/Oポート65−
１に接続されている。

つぎに、レーザユニツト51およびコントローラ65の動
作を説明する。まず、VSYNCおよびコントローラ65から
コード信号によって送出される紙サイズ情報によって、
画像有効信号回路51−５は、画像有効信号51−5cを作る
（第４図（１）にそのタイミングチヤートを示す）。こ
の信号はラツチ回路51−８およびコントローラ65に送出
される。また一方、水平同期信号関係のタイミングチヤ
ートを第４図（２）に示すように、BD信号および紙サイ
ズ情報によって画像有効信号51−5aを作り出す。また、
AND回路51−６でVIDEO信号、CLK信号及び画像有効信号5
1−5aの論理積をとった出力信号を、カウンタ51−７で
計数する。すなわち、画像有効部の黒信号を計数するこ
とになる。

つぎに第４図（１）に示すタイミングチヤートのVSYN
C信号によって作られた画像有効信号51−5cの立ち下が
りによって、画像信号の黒の数の計数値をラツチ回路51
−８でラツチする。また、65−２はCPUでI/Oポート65−
１で画像有効信号51−5cのレベルがハイからローになっ
たことを確認して、ラツチ回路51−８のデータを読込
む。

つぎにコントローラ65の動作について説明する。ま
ず、カセツトの紙サイズ検知手段（第１図57−１）情報
に基づいて、レーザユニツト51へ紙サイズデータを送出
する。ここにおいて、CPU65−２は、各紙サイズに基づ
いて、すべてが黒の画像の場合のデータをROM65−３よ
り呼出す。そして、具体的数値として、解像力16ドツト
/mmのA4サイズの場合には、210×297×16×16＝F3A200H
となる。この場合、10万分の１以下の誤差を無視すれ
ば、F3A2のデータみを有効として、16ビツトデータで持
てばよい。このデータをセツトサイズ毎に持つ。さらに
黒ドツト数を計数した値を、レーザユニツト51よりI/O
ポート65−１を通じてRAM65−４内に格納する。ここ
で、CPU65−２は、カセツトサイズデータ分の補給用カ
ウンタルーチンを作動させる。すなわち、カセットサイ
ズに応じて、すべてが黒の画像の場合の全黒データ量を
ROM65−３から読み出し、カセットサイズに応じた補給
時間を読み出した全黒データ量で徐算した値に計数した
黒データ量を掛け合わせてトナー補給時間を決定し、ト
ナー補給モータ66を作動させる様構成したものである。
これにより、使用する記録紙の大きさに対する黒部分以
外の比率、即ち、白部分の大きさが分かるので、かぶり
現象により余分に消費されるトナー量が予測され、計数
した黒データ量及び予測した余分なトナー量を考慮した
トナー補給が行える。本実施例ではこのトナー補給を、
センサ60−２により検出されA/D変換されて入力される
トナー濃度が所定範囲内にある場合にのみ行うものであ
る。

以下、このトナー補給動作について第５図のフローチ
ヤートを参照して説明する。この例では、トナー濃度が
所定の適正濃度レベル（たとえばトナー濃度11％〜13％
程度）であれば前記説明したとおりに、印字部分の黒ド
ツト数の比で補給を行う。又、トナー濃度が所定の適正
濃度レベル以下の場合には、全黒としての補給時間で所
定の回数補給した後に、適正濃度レベルに復帰しない時
はエラー表示（トナー無し表示）を行う。又、トナー濃
度が適正濃度レベル以上の場合には、トナー補給をやめ
る様にコントローラ65によって制御する。

トナー補給SUBルーチンにおいて、センサ60−２によ
り検知されるトナー濃度が適正濃度レベルが否かを判断
し（ステツプ101）、適正レベルならば、黒化率を読み
込んでその時間に応じてトナー補給を行いメインルーチ
ンにもどる（ステツプ102）。また、トナー濃度が適正
濃度でなければトナー濃度が適正濃度レベルより上か下
かを判別する（ステツプ103）。上であればトナー補給
を停止し（ステツプ104）、下であればトナーの補給回
数が所定の回数以下か否かを判別する（ステツプ10
5）。以下であればトナー補給を現像器の容量に合う限
度のトナー補給を行い（ステツプ106）、その後メイン
ルーチンに復帰する。又、所定の回数以上であればトナ
ー補給を停止し異常表示フラグを設定し、メインルーチ
ンにもどる。そしてメインルーチンで表示ルーチンをよ
び出し、異常表示フラグによって異常表示を行い補給系
に異常があったことを知らせる。

異常の実施例は、白／黒の２成分現像の場合について
説明したが、黒以外の他色の場合にもこの発明を適用し
得る。

〔効果〕

以上説明した様に本発明によれば、１ページ分の画像
情報の中の印字部分の量と記録シートのサイズとに応じ
た時間現像剤補給を行うことにより、より高精度で適正
な量の現像剤補給を行うことができ、高品質な画像形成
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子写真式複写機の本体構
成図、第２図はそのリーダユニツトのブロツク回路図、
第３図はプリンタのレーザユニツトおよびトナー補給回
路のコントローラのブロツク回路図、第４図は各信号の
タイミングチヤート、第５図はトナー補給を説明するた
めのフローチヤートである。 21……原稿 27……マルチ・チツプCCDセンサ（受光素子） 37……コントロール処理ユニツト 51……レーザユニツト 51−７……カウンタ 54……感光体ドラム 57……複写紙 57−１……複写紙サイズ検出手段 60……現像器 60−２……センサ 65……トナー（現像剤）補給量検出回路コントローラ 66……トナー補給用モータ 76……デイザカウンタ C₁〜C₄……ラインセンサチツプ。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−45277（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−45276（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−217393（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−69666（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−217379（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−28475（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−48665（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−48666（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像情報を入力する入力手段と、上記入力手段により入力した画像情報に基づいて、現像
剤を用いて記録シートに像形成する像形成手段と、上記像形成手段に上記現像剤を補給する補給手段と、上記記録シートのサイズを検出するサイズ検出手段と、１ページ分の画像情報の中の印字部分の量を測定する測
定手段と、上記測定手段により測定された印字部分の量と上記サイ
ズ検出手段により検出された記録シートのサイズとに従
って、上記補給手段による現像剤の補給時間を制御する
制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】更に、現像剤の濃度を検出する濃度検出手
段を有し、上記制御手段は上記濃度検出手段に検出された濃度が所
定範囲内の場合に、上記印字部分の量と上記サイズとに
従った現像剤補給を行わせ、上記濃度検出手段により検
出された濃度が上記所定範囲の濃度よりも低い場合に、
上記印字部分の量と上記サイズとによらない所定量の補
給を行わせることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の画像形成装置。