JP3071849B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3071849B2
JP3071849B2 JP3082464A JP8246491A JP3071849B2 JP 3071849 B2 JP3071849 B2 JP 3071849B2 JP 3082464 A JP3082464 A JP 3082464A JP 8246491 A JP8246491 A JP 8246491A JP 3071849 B2 JP3071849 B2 JP 3071849B2
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敏樹 山下
好司 石垣
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル複写機,プリン
タ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像形成装置においては、感光体
に画像の多値データを書き込んで静電潜像を形成し、こ
の静電潜像を現像装置により現像して記録紙に転写して
いる。そして、現像装置においては静電潜像の現像によ
るトナー消費などにより現像剤にトナーをトナー補給部
より補給し、このトナー補給部がトナーエンド状態とな
ったことをトナーエンド検出手段により検出したときに
は、オペレータがトナー補給部にトナーを供給してい
る。トナー補給部はトナーカートリッジが用いられてい
る場合にはトナーカートリッジの交換によりトナーの供
給が行われ、トナーカートリッジが用いられていない場
合にはトナー補給部のトナーホッパーにトナーがオペレ
ータにより直接に供給されている。
【0003】上記トナーエンド検出手段としては、一定
周期毎(例えば10枚分の画像形成毎)に感光体上に基
準パターンを書き込んで静電潜像を形成し、この静電潜
像を現像装置により現像して顕像とした後にその濃度を
光学式センサにより光学的に読み取り、この読み取り値
が基準レベルより薄くなったことをトナー補給部のトナ
ーエンド状態として検出してオペレータに警告するもの
が代表的なものの1つである。
【0004】他の代表的なものとして、トナー補給部が
トナーカートリッジ内のトナーをアジテータにより掻き
回すものである場合において、そのアジテータの負荷を
センサで検知し、アジテータの負荷が軽くなると、セン
サがオンしてトナー補給部のトナーエンド状態を検出す
るものがある。
【0005】また、特開平2ー47679号公報には、
入力された画像情報に基づいて感光体に静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像剤で現像ユニットにより顕像化
して記録媒体に印字する印刷装置において、印字出力さ
れる記録媒体数を積算計測記憶する出力枚数記憶手段
と、印字出力される記録媒体上の画像を読み取る画像読
み取り手段と、この画像読み取り手段により読み取られ
た画像読み取り情報の印字ビツト総数または前記画像情
報の印字ビツト総数を検出する検出手段と、この検出手
段により検出された読み取り画像の印字ビツト総数また
は前記画像情報の印字ビツト総数を記憶する印字ビット
情報記憶手段と、前記出力枚数記憶手段に積算記憶され
た記録媒体数が所定値に到達する毎に、印字ビツト情報
記憶手段に記憶された読み取り画像の印字ビツト総数ま
たは前記画像情報の印字ビツト総数を読み取り解像度ま
たは入力される画像情報の解像度に対応して換算比較
し、前記現像ユニットに収容される現像剤の異常を判定
する判定手段とを具備したことを特徴とする印刷装置が
記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記画像形成装置で
は、基準パターンの顕像の濃度を光学式センサにより読
み取るので、この光学式センサに装置内部の飛散物(ト
ナー,紙粉等)が付着して基準パターンの顕像の濃度に
対する光学式センサの読み取り値が実際のレベルより低
下し、トナー補給部のトナーエンド状態を誤検出すると
いう欠点がある。また、上記画像形成装置では、アジ
テータの負荷をセンサで検知するので、コストアップに
なる。さらに、上記印刷装置は現像ユニットに収容され
る現像剤の異常を判定するだけで、トナーエンド状態を
検出することはできない。
【0007】本発明は上記欠点を改善し、トナー補給部
のトナーエンド状態を確実に検出することができて安価
に実現できる画像形成装置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】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、感光体に画像の多値データを書
き込んで潜像を形成し、この潜像を現像装置により現像
し、この現像装置は現像剤にトナーを補給するトナー補
給部を有し、前記感光体上に形成された基準パターンの
濃度を検知するトナー濃度センサを有する画像形成装置
において、図1に示すように前記多値データを現像剤の
トナー濃度に応じてトナー消費面積データに変換してこ
のトナー消費面積データから前記トナー濃度センサの過
去の出力値及び現在の出力値を考慮してトナー消費量デ
ータを算出するトナー消費量算出手段1と、このトナー
消費量算出手段1の算出結果により前記トナー補給部の
トナーエンド状態を検出するトナーエンド状態検出手段
2とを備え、前記トナー補給部のトナー補給量は前記ト
ナー消費量算出手段2の算出結果に応じた量とするもの
であり、請求項2の発明は、請求項1記載の画像形成装
置において、前記トナー消費量算出手段が、図2に示す
ように前記多値データを現像剤のトナー濃度に応じてト
ナー消費面積データに変換してこのトナー消費面積デー
タをカウントしてそのカウント値から前記トナー濃度セ
ンサの過去の出力値及び現在の出力値を考慮してトナー
消費量データを求める手段3からなり、前記トナーエン
ド状態検出手段が、前記トナー消費量算出手段からのト
ナー消費量データを積算してその積算値が所定のトナー
エンドレベルに達したことを検出することで前記トナー
補給部のトナーエンド状態を検出する手段4からなるも
のであり、請求項3の発明は、請求項2記載の画像形成
装置において、図3に示すように前記トナー補給部に対
するトナー供給時に前記トナー補給部に残っているトナ
ーの量に応じて前記トナーエンドレベルを変更するトナ
ーエンドレベル変更手段5を備えたものである。
【0009】
【作用】請求項1の発明では、トナー消費量算出手段1
が多値データを現像剤のトナー濃度に応じてトナー消費
面積データに変換してこのトナー消費面積データからト
ナー濃度センサの過去の出力値及び現在の出力値を考慮
してトナー消費量データを算出し、このトナー消費量算
出手段1の算出結果によりトナーエンド状態検出手段2
がトナー補給部のトナーエンド状態を検出する。トナー
補給部のトナー補給量はトナー消費量算出手段の算出結
果に応じた量となる。
【0010】請求項2の発明では、トナー消費量算出手
段3が多値データを現像剤のトナー濃度に応じてトナー
消費面積データに変換してこのトナー消費面積データを
カウントしてそのカウント値からトナー濃度センサの過
去の出力値及び現在の出力値を考慮してトナー消費量デ
ータを求め、トナーエンド状態検出手段4がトナー消費
量算出手段3のからのトナー消費量データを積算してそ
の積算値が所定のトナーエンドレベルに達したことを検
出することでトナー補給部のトナーエンド状態を検出す
る。
【0011】請求項3の発明では、請求項2記載の画像
形成装置において、トナーエンドレベル変更手段5がト
ナー補給部に対するトナー供給時にトナー補給部に残っ
ているトナーの量に応じてトナーエンドレベルを変更す
る。
【0012】
【実施例】図4は本発明の一実施例におけるプリンタ部
を示す。この実施例はデジタル複写機の例であり、プリ
ンタ部と読み取り装置などを有する。プリンタ部におい
ては、感光体ドラム11は複写動作時にはメインモータ
により回転駆動され、帯電用コロナ放電器12により均
一に帯電された後に書き込み装置にて画像の多値データ
が露光されて書き込まれることにより静電潜像が形成さ
れる。ここに、読み取り装置が原稿を読み取って画像の
多値データを出力し、この多値データが画像処理回路に
より所定の処理を受けて書き込み装置に入力される。書
き込み装置は画像処理回路からの多値データにより半導
体レーザを発光させ、その光を感光体ドラム11に照射
することで静電潜像を形成させる。感光体ドラム11の
静電潜像は現像装置13により現像されて顕像となり、
図示しない給紙装置から記録紙がレジストローラ14へ
給紙される。その記録紙はレジストローラ14により感
光体ドラム11上の顕像と先端を合わせて送出されて転
写用コロナ放電器15により感光体ドラム11上の顕像
が転写され、除電用コロナ放電器16により感光体ドラ
ム11から分離されて図示しない定着装置により顕像が
定着された後にコピーとして外部に排出される。また、
感光体ドラム11は記録紙の分離後に残留トナーがクリ
ーニング装置17により除去されて排出トナーボトルに
回収され、除電器18により除電されて次の複写動作に
備える。このような複写動作は各原稿について操作装置
により設定された枚数分だけ繰り返して行われる。
【0013】上記現像装置13は現像部13aとトナー
補給部13bとからなり、現像部13aは内部に収容さ
れている例えばトナーとキャリアとからなる2成分現像
剤(もしくは1成分現像剤)を現像ローラ19により感
光体ドラム11に供給して静電潜像を現像する。トナー
補給部13bはトナーホッパー20内にトナーカートリ
ッジ20aが着脱可能にセットされ、トナーカートリッ
ジ20a内にはアジテータ22が設けられている。アジ
テータ22およびトナー補給ローラ21はトナー補給ク
ラッチのオンで駆動源により回転駆動され、トナーカー
トリッジ20a内に収容されているトナーがアジテータ
22により撹拌されてトナーホッパー20に供給され
る。トナーホッパー20内のトナーはトナー補給ローラ
21により現像部13a内の現像剤に補給される。この
トナー補給動作は感光体ドラム11上の顕像が記録紙に
転写されていないタイミングでのみ行われ、トナー補給
のオン/オフによる転写ブレが起こらないようにしてい
る。大量のトナーを補給する場合には上記トナー補給ク
ラッチのオン時間が長くなる。トナー補給部13bがト
ナーエンド状態になった場合には、トナーカートリッジ
20aがこの複写機から外されてトナーが充填されてい
る新しいトナーカートリッジと交換されることによりト
ナー補給部13bにトナーが供給されてトナーエンド状
態が解消される。
【0014】感光体ドラム11は複写動作中に所定枚数
分の複写毎に一定の基準濃度を有する基準パターンが書
き込み装置により非画像部に書き込まれて静電潜像が形
成され、この静電潜像が現像装置13により現像されて
顕像となる。発光素子と受光素子とからなる反射型光学
式トナー濃度センサ23はその基準パターンの顕像およ
び地肌部の各濃度を検知し、その後、クリーニング装置
17および除電器18が基準パターンの顕像を除去す
る。上記トナー補給クラッチは後述するようにトナー濃
度センサ23の出力信号に基づいてオン/オフされ、現
像剤のトナー濃度が一定に制御される。
【0015】図5はこの実施例の回路構成を示す。読み
取り装置24は原稿台上の原稿を蛍光灯25により照明
してその反射光像を光学系を介してCCDからなる撮像
素子26に導くと共に、可動光学系をスキャナモータ2
7により移動させて原稿を走査するものであり、蛍光灯
25,スキャナモータ27等の読み取り駆動装置28は
読み取り制御回路29を介してプリンタ部30内のシス
テム制御回路31により制御される。スキャナモータ2
7の回転はエンコーダ32により検出され、このエンコ
ーダ32からのパルスが画像処理回路29内の回転方向
検知・分周部33を介して画像処理回路34へ出力され
る。CCD26は原稿からの反射光像を光電変換して画
像信号として画像の多値データを出力し、この多値デー
タは増幅器35,36で増幅されてスイッチ回路37,
増幅器38を介してA/D変換器39によりA/D変換
される。画像処理回路34はA/D変換器39からのデ
ジタル画像信号について回転方向検知・分周部33から
のパルスに基づいてシェーディング補正,主走査方向の
変倍等の処理を行い、プリンタ部30内の画像メモリ4
0およびシステム制御回路31に送る。システム制御回
路31は画像処理回路34からの多値のデータを画像メ
モリ40に書き込み、操作装置41における操作部から
の信号を取り込んで操作装置41における表示部に各種
の表示を行わせる。また、システム制御回路31は画像
処理回路34から多値のデータを読み出して書き込み装
置42に出力し、書き込み駆動制御回路43はシステム
制御回路31との間で信号の授受を行いながら書き込み
装置42やプリンタ部30内の他の駆動部44を制御し
て前述のように動作させる。この駆動部44は給紙装置
内の給紙クラッチ等や現像装置13の内のトナー補給ク
ラッチ等、メインモータ、各コロナ放電器12,15,
16を駆動する高圧電源、定着装置の定着ヒータ等であ
る。
【0016】図6は上記書き込み駆動制御回路43の構
成を示す。書き込み駆動制御回路43は書き込み駆動制
御用CPU45,ROM46,RAM47を有するマイ
ロクコンピュータを用いて構成され、書き込み駆動制御
用CPU45はROM46に格納されているプログラム
および固定データに従ってRAM47を使用しながら動
作する。給紙装置48は書き込み駆動制御用CPU45
により制御され、記録紙サイズ検知用センサ等からの検
知信号をゲートアレー49を介して書き込み駆動制御用
CPU45に出力する。また、書き込み駆動制御用CP
U45は上記トナー濃度センサ23やプリンタ部30内
の各種センサ等からの信号をゲートアレー50を介して
取り込み、ゲートアレー51を介して給紙クラッチやト
ナー補給クラッチ、メインモータ、高圧電源、定着ヒー
タ等を制御する。また、書き込み駆動制御用CPU45
は画像メモリ40からの画像信号をゲートアレー52を
介して取り込み、ゲートアレー52を介して不揮発RA
Mからなる変換テーブル53を利用する。さらに、書き
込み駆動制御用CPU45はシステム制御用CPUとの
間でシリアル通信を行い、ラッチ回路54を介してアド
レス信号をROM46,RAM47出力すると共にデ
コーダ64を介して各部の選択を行う。システム制御用
CPUはシテスム制御回路31を構成するCPUであ
る。
【0017】図7はこの実施例において、画像の多値デ
ータをトナー消費面積データに変換する変換回路を示
す。前記画像メモリ40から書き込み装置42に送られ
る画像の多値データと現像装置13の現像によるトナー
消費量(感光体ドラム11に対するトナー付着量)との
関係はリニアではない。例えば、画像の多値データとト
ナー消費量との関係は図8に示すようになり、多値デー
タの0001は1/16ドットのトナー消費量に対応し
ていない。そこで、この実施例では、画像メモリ40か
ら書き込み装置42への多値データが不揮発RAM53
内の変換テーブル55にも入力され、トナー消費量とリ
ニアな関係を持つトナー消費データ(トナー消費面積デ
ータ)に変換される。また、図8に示すようにトナー消
費量(感光体ドラム11に対するトナー付着量)が現像
剤のトナー濃度により異なるので、書き込み駆動制御用
CPU45はRAM53内の複数の変換テーブル55を
現像剤のトナー濃度により選択し、その選択された変換
テーブルにより多値データがトナー消費量とリニアな関
係を持つトナー消費データに変換される。このトナー消
費データは初段のフリップフロップ56でクロックCL
Kによりラッチされ、加算器57に送られる。加算器5
7はフリップフロップ56からのトナー消費データとフ
リップフロップ63からの前回の加算で残ったデータと
の和を計算し、その結果(キャリーを除く)を次段のフ
リップフロップ58に送る。この場合、加算器57から
のキャリーはカウンタ591に送られる。加算器57は
フリップフロップ56から入力されるトナー消費データ
(多値データレベル)により性能が決定される。例え
ば、加算器57はトナー消費データが3〜4値であれば
2bit+2bit、トナー消費データが5〜8値であ
れば3bit+3bit、トナー消費データが9〜16
値であれば4bit+4bitとなり、トナー消費デー
タが何値かにより加算器57のbit数が決まる。
【0018】図9はこの変換回路のタイミングチャート
を示す。このタイミングチャートはトナー消費データが
4bitのデータ(0000〜1111)である場合の
タイミングチャートであり、加算器57でフリップフロ
ップ56からのトナー消費データとフリップフロップ6
3からの前回の加算で残ったデータとが加算されてキャ
リーが出ると、カウンタ591〜59nが加算器57か
らのキャリーをカウントアップし、トータルのトナー消
費量を求める。カウンタ591〜59nは直列に接続さ
れ、フレーム同期信号FGATEがオンしている状態
(トナー消費データが上記多値データの有効画像領域内
部分に対応したものである状態)のときにのみカウント
動作を行ってフレーム同期信号FGATEがオフ状態の
ときにクリアされる。フリップフロップ60はフレーム
同期信号FGATEがインバータ61を介して入力され
てフレーム同期信号FGATEの終了時にカウンタ59
1〜59nのカウント値をラッチし、このフリップフロ
ップ60の内容が書き込み駆動制御用CPU45により
読み取られる。なお、フリップフロップ58はクロック
CLKがインバータ62を介して入力されて加算器57
の加算結果をラッチし、フリップフロップ63はクロッ
クCLKによりフリップフロップ58の出力信号をラッ
チする。この変換回路では変換テーブル55への入力信
号はコードデータであっても2値データであっても同様
な結果が得られる。
【0019】書き込み駆動制御用CPU45がフリップ
フロップ60から読み込むトナー消費データ(トナー消
費面積データ)は上位8ビットで表わされ、原稿が例え
ばA3サイズ(420mm×297mm)の場合には、
読み取り密度を400dpiとすると、 総ドット数:420×(400/25.4)×297×(400/25.4) =30935582dot =1 1101 1000 0000 1010 0001 1110B となり、その上位8ビットは0ECHとなる。また、原
稿の画像データの総和は原稿の各端部2mmを除くと、 画像データの総和:(420−2−2)×(400/25.4)×(297−2 −2)×(400/25.4) =30228285dot =1 1100 1101 0011 1111 0011
1101B となり、その上位8ビットは0E6Hとなる。なお、カ
ウンタ591〜59nによりカウントされた画像データ
は既にトナー消費データに変換されているので、上記0
E6HというデータはA3サイズの記録紙(各端部2m
mを除く)全面にトナーが付着したものになる。
【0020】次に、上記トナー濃度センサ23の出力信
号の読み込みおよび変換について説明する。現像剤のト
ナー濃度はトナー濃度センサ23により以下の過程で検
出される。感光体ドラム11は帯電用コロナ放電器12
により均一に帯電された後に書き込み装置42により基
準パターンが非画像部領域(原稿の画像データが書き込
まれない領域)に画像部(原稿の画像データが書き込ま
れる領域)と同一のレーザ光により書き込まれて静電潜
像が形成され、この静電潜像が現像装置13により現像
されて顕像となる。この際、現像装置13内の現像剤の
トナー濃度が薄いと、基準パターンの静電潜像に付着す
るトナーの量が減少して基準パターンの顕像濃度が薄く
なる。基準パターンの顕像はトナー濃度センサ23によ
り濃度が検出され、クリーニング装置17および除電器
18により除去される。トナー濃度センサ23は感光体
ドラム11上の基準パターンの顕像が通過する前後で書
き込み駆動制御用CPU45によりゲートアレー51を
介してオンされ、感光体ドラム11上の地肌部の濃度を
読み取り、かつ基準パターンの顕像の濃度を読み取る。
ここで、感光体ドラム11上の地肌部に対するトナー濃
度センサ23の出力信号をVSG(V)、基準パターン
の顕像に対するトナー濃度センサ23の出力信号をVS
P(V)とすると、VSP/VSGと現像装置13内の
現像剤のトナー濃度との関係は図10に示すようにな
る。そこで、書き込み駆動制御用CPU45はゲートア
レー50を介してトナー濃度センサ23の出力信号を読
み込んでRAM47内のデータテーブルによりトナー濃
度に変換する。
【0021】トナー濃度センサ23の読み取りタイミン
グ(上記地肌部及び基準パターンの顕像の濃度を検出す
るタイミング)はこの画像形成装置のメインスイッチが
オンされて電源が投入された後の1枚目複写時とそれ以
後の10枚複写毎のタイミングであり、以下センサチェ
ックタイミングと呼ぶ。また、センサチェックタイミン
グ直前にトナー消費量が多い場合(黒ベタ部のような画
像を複写した場合)には、現像装置13内の現像剤とト
ナーの撹拌が不十分な状態で基準パターンの静電潜像を
現像することになり、基準パターンの顕像濃度が薄くな
って図11に示すように基準パターンの顕像に対するト
ナー濃度センサ23の出力信号VSPが高くなってしま
う。この図11において、面積率とは感光体ドラム11
(記録紙)のトナー付着面積/A3サイズ(420mm
×297mm)×100%である。そこで、上記トナー
消費データは一定値以上の場合に図12に示すように補
正され、現像装置13内の現像剤のトナー濃度(十分な
撹拌動作後のもの)が正確に計算される。図12におい
て、トナー消費データは1bitが約0.02V(5V
/255)であり、VSPをVSG=4.0Vのときの
値に換算して面積率により補正したものである。
【0022】図13はこの実施例の動作を示す。メイン
スイッチがオンされた後に1枚目の記録紙に対して原稿
が複写される場合には、トナー付着面積データ(トナー
消費面積データ):LDCNT変換処理において、画像
データがデータテーブルにより上記面積率(トナー付着
面積:LDCNT)に変換される。このトナー付着面積
データ:LDCNTは記録紙当りのトータルのトナー付
着面積データである。次に、センサチェックタイミング
Δにおいてトナー濃度センサ23により上記地肌部と基
準パターンの顕像との濃度が読み取られてVSG,VS
Pが得られる。次に、トナー濃度データ:TC’算出処
理において、そのVSG,VSPの比VSP/VSGか
ら現像装置13内の現像剤のトナー濃度データ:TC’
が算出され、トナー濃度データ:TC補正処理におい
て、センサチェックタイミングΔの直前における記録紙
のトナー付着面積データ:LDCNTがチェックされて
このトナー付着面積データ:LDCNTが一定値以上の
場合(現像装置13内の撹拌動作が不十分でトナー付着
量が多い場合)上記トナー濃度データ:TC’をRAM
内の変換テーブルにより濃い値TCに補正する。この場
合、変換テーブルはRAM53内に複数個設けられてお
り、これらの中の最適な変換テーブルがトナー濃度デー
タにより選択されてトナー濃度データの補正に使用され
る。次に、トナー付着率データ:MA算出処理におい
て、同一の複写プロセス条件でもトナー濃度により感光
体ドラム11上の単位面積当りのトナー付着量が異なる
ので、上記トナー濃度データTCの値によりデータテー
ブルでトナー付着率データ:MAが求められる。次に、
変数:GAIN計算処理において、今回検知したVS
G,VSPと,前回検知したVSG,VSPとを比較し
てトナー濃度が目標値となるようにトナー補給量を加減
するための変数:GAINを計算する。
【0023】以後は、10枚分の複写を行う間におい
て、1枚複写毎に上記トナー付着面積データ:LDCN
T変換処理,トナー消費量データ:UT(以下uTとも
いう)算出処理,トナー補給量データ:ADDT算出処
理が行われ、トナー消費量データ:uT算出処理におい
ては、トナー付着率データ:MA×トナー付着面積デー
タ:LDCNT=トナー消費量データ:uTなる演算で
トナー消費量データ:uTが求められる。トナー補給量
データ:ADDT算出処理では、トナー消費量データ:
uT×変数:GAIN=トナー補給量データ:ADDT
なる演算でトナー補給量データ:ADDTが求められ
る。このように、1枚の記録紙に対する画像記録毎にト
ナー補給量データ:ADDTが求められ、このトナー補
給量データ:ADDTに応じてトナー補給クラッチが制
御される。但し、変数:GAINはセンサチェックタイ
ミング毎に変更される。
【0024】この実施例における実際のトナー消費量,
トナー補給量の計算及び単位系については、 トナー消費量データ:LDCNT×217(上位8ビット)[dot]×MA
[m g/cm2]×1/(400/2.54)2[cm2/dot] ≒LDCNT×MA×(655/124)[mg] となる。また、トナー補給はトナー補給クラッチの駆動
によりトナー補給ローラ21をオンさせることで行って
おり、トナー補給ローラ21の回転数は188rpm、
トナー補給量は300mg/sec(48mg/1回
転)である。図14図に示すトナーホッパー20内のト
ナー残量とトナー補給量との特性曲線におけるA部分に
おいては、トナー補給量は300mg/secであるの
で、 トナー補給量データ:トナー消費量データ×GAIN[mg] となるが、これをトナー補給時間に換算すると、 トナー補給時間データ:トナー消費量データ×GAIN/300[sec /mg] ≒LDCNT×MA×131/(124×60)[sec] となる。これはトナー補給クラッチのオン時間である。
【0025】図15〜図18,図21、図22は上記書
き込み駆動制御用CPU45の処理フローを示し、図1
、図20は上記システム制御用CPUの処理フローを
示す。図15に示す処理フローは図13のトナー付着面
積データ:LDCNT変換処理に対応し、図16に示す
処理フローは図13のセンサチェックタイミングΔにお
ける処理に対応し、図17に示す処理フローは図13の
トナー濃度データ:TC補正処理に対応し、図21に示
す処理フローは図13の変数:GAIN計算処理に対応
し、図20に示す処理フローは図13のトナー補給量デ
ータ:ADDT算出処理に対応する。図15,20に示
す処理フローは記録紙毎に行われ、図16,17,21
はセンサチェック毎に行われる。なお、フローチャート
において、上記単位系と合せるための定数(×131,
124×60等)の処理は省略してある。
【0026】書き込み駆動制御用CPU45は、図15
に示すようにトナー付着面積データ:LDCNTをフリ
ップフロップ60から読み込み、この読み込みがトナー
付着面積データ:LDCNTの上位8ビットだけである
ので、トナー付着面積データ:LDCNTが0の場合に
はトナー付着面積データ:LDCNTが切り捨てられた
ものと見做してトナー付着面積データ:LDCNTを1
に設定する。そして、書き込み駆動制御用CPU45
は、トナー付着面積データ:LDCNTをトナー付着面
積データ:LDONCTとしてRAM47にストアす
る。
【0027】書き込み駆動制御用CPU45は、図16
に示すようにセンサチェックタイミングが終了する毎
に、その直前のセンサチェックタイミングでトナー濃度
センサ23から読み込んだVSG,VSPが所定値内で
無い場合にはVSG,VSPをデフォルト値に設定す
る。すなわち、書き込み駆動制御用CPU45はVSG
が2.5V以上で無い場合にはVSGを4.0Vに設定
し、VSPが2.5Vより小さくない場合にはVSPを
0.25Vに設定する。次に、書き込み駆動制御用CP
U45はトナー濃度センサ23から前回読み込んだVS
G(DVGNEW),VSP(DVPNEW)を前回値
(DVGOLD),(DVPOLD)としてストアし、
トナー濃度センサ23から今回読み込んだVSG,VS
Pを今回値(DVGNEW),(DVPNEW)として
ストアする。なお、VSG,VSPをストアする際に
は、図17に示すような補正を行ってもよい。
【0028】また、書き込み駆動制御用CPU45は、
図17に示すようにDVPNEW×204/DVGNE
Wを計算してレジスタAに格納する。ここに、書き込み
駆動制御用CPU45は、トナー濃度センサ23の出力
信号を上位8ビットだけ,上限を5Vとして読み込むの
で、204:(4V)(255×4V/5V)となり、
レジスタAにはVSG=4.0Vの時のVSPデータを
格納することになる。次に、書き込み駆動制御用CPU
45は、レジスタAのVSPデータが40(約0.8
V)より大きい時にはこれを40とし、かつレジスタA
のVSPデータが0の時(1より小さくなった時)には
これを1とする。次いで、書き込み駆動制御用CPU4
5は、センサチェックタイミング直前のトナー付着面積
データ:LDCNTによりレジスタAのVSPデータを
補正する。つまり、LDCNTが184(80%)より
大きければレジスタAのVSPデータを4だけ減算し、
LDCNTが184(80%)以下で138(60%)
より大きければレジスタAのVSPデータを2だけ減算
し、LDCNTが138(60%)以下で69(30
%)より大きければレジスタAのVSPデータを1だけ
減算しする。なお、センサチェックタイミング直前のト
ナー付着面積データ:LDCNTだけでなく、複数枚分
前からのトナー付着面積データ:LDCNTによりレジ
スタAのVSPデータを補正するようにしてもよい。次
に、書き込み駆動制御用CPU45は、レジスタAのV
SPデータにより変換テーブル53を検索してこのVS
Pデータに対応した(図10に示すような関係を有す
る)トナー濃度データを読み取り、このトナー濃度デー
タを現像装置13内の現像剤のトナー濃度データ:DB
TDENとしてストアする。次に、書き込み駆動制御用
CPU45は、レジスタAのVSPデータにより変換テ
ーブル53を検索してこのVSPデータに対応した(図
10に示すような関係を有する)単位面積当りのトナー
付着量データ:DBTNMA(MA)を読み取ってスト
アする。
【0029】また、書き込み駆動制御用CPU45は、
図21に示すようにDVPNEW×204/DVGNE
Wを計算してVSG=4.0Vで換算したVSPデー
タ:DBPNEWを求め、DVPOLD×204/DV
GOLDを計算してVSG=4.0Vで換算した前回の
VSPデータ:DBPOLDを求める。そして、書き込
み駆動制御用CPU45は、DBPOLDによりRAM
53内のテーブルを選択する。つまり、DBPOLDが
0.1V以下であればテーブル5を選択し、DBPOL
Dが0.1Vより大きくて0.2V以下であればテーブ
ル4を選択し、DBPOLDが0.2Vより大きくて
0.3V以下であればテーブル3を選択し、DBPOL
Dが0.3Vより大きくて0.5V以下であればテーブ
ル2を選択し、DBPOLDが0.5Vより大きくけれ
ばテーブル1を選択する。さらに、書き込み駆動制御用
CPU45は、DBPNEWに応じた値をレジスタAに
設定する。つまり、DBPNEWが0.1V以下であれ
ばレジスタAに4を入れ、DBPNEWが0.1Vより
大きくて0.2V以下であればレジスタAに3を入れ、
DBPNEWが0.2Vより大きくて0.3V以下であ
ればレジスタAに2を入れ、DBPNEWが0.3Vよ
り大きくて0.5V以下であればレジスタAに1を入
れ、DBPNEWが0.5Vより大きければレジスタA
に0を入れる。そして、書き込み駆動制御用CPU45
は、上記選択したテーブルとレジスタAの値によりGA
INデータ:DBGAINをデータテーブルから検索し
て決定する。この場合、テーブル,レジスタAの値とD
BGAINとの関係は図23に示すようになっている。
例えば前回のトナー濃度が薄くて今回検出したトナー濃
度が薄い場合にはDBGAINが1.4〜2.3にな
り、前回のトナー濃度が濃くて今回検出したトナー濃度
が濃い場合にはDBGAINが0.6〜1.0になり、
前回のトナー濃度が薄くて今回検出したトナー濃度が濃
い場合にはDBGAINが0.5〜0.8になり、前回
のトナー濃度が濃くて今回検出したトナー濃度が薄い場
合にはDBGAINが1.3〜3.0になる。現在のト
ナー濃度が薄い場合はDBGAINが1よりも大きくな
り、トナー消費量<トナー補給量として現像装置13内
の現像剤のトナー濃度を増加させる。但し、その増加分
は前回のトナー濃度よりデータテーブルで求める。現在
のトナー濃度が濃い場合はその逆となる。
【0030】また、書き込み駆動制御用CPU45は、
図22に示すように単位面積当りのトナー付着量デー
タ:DBTNMA×トナー付着面積データ:LDCNT
×GAINデータ:DBGAINなる演算を行ってトナ
ー消費量/枚データ:DBADDL/H(DBADD
L,DBADDH)を求め、トナー補給クラッチをトナ
ー消費量/枚データ:DBADDL/Hに応じた時間だ
けオンさせてトナー補給を行わせる。ここに、現像装置
13のトナー補給ローラ21等を駆動するモータが感光
体ドラム11やレジストローラ14等を駆動するメイン
モータとは独立している場合には、トナー補給クラッチ
を各記録紙のレジストローラ14による送出開始時点以
後の任意のタイミングよりトナー消費量/枚データ:D
BADDL/Hに応じた時間だけオンさせてトナー補給
を行えばよい。しかし、現像装置13のトナー補給ロー
ラ21等を駆動するモータと感光体ドラム11やレジス
トローラ14等を駆動するメインモータとが同一のモー
タである場合には、感光体ドラム11上の顕像が記録紙
に転写された後にトナー消費量/枚データ:DBADD
L/Hに応じた時間だけオンさせてトナー補給を行い、
モータの負荷変動に伴う画質劣化を防止する。また、書
き込み駆動制御用CPU45は、トナー消費量/枚デー
タ:DBADDL/Hを記録紙1枚分の複写動作毎に上
記システム制御用CPUへ送信する。
【0031】一方、システム制御用CPUは、図20に
示すように書き込み駆動制御用CPU45からトナー消
費量データ(トナー消費量/枚データ:DBADDL/
H)を受信すると、不揮発メモリ内の総トナー消費量:
CTTONERの値に書き込み駆動制御用CPU45か
らのトナー消費量データを加算して再び不揮発メモリ内
に総トナー消費量:CTTONERとしてストアするこ
とにより総トナー消費量:CTTONERを積算して行
く。次いで、システム制御用CPUは、不揮発メモリ内
の総トナー消費量:CTTONERがトナーエンドレベ
ルより大きくなったか否かを判断し、総トナー消費量:
CTTONERがトナーエンドレベルより大きくなった
場合には現像装置13のトナー補給部13bがトナーエ
ンド状態になったものと判断して操作装置41の表示部
にトナーエンドの警告表示を行うと共に書き込み駆動制
御用CPU45へトナーエンド状態を知らせる。そし
て、システム制御用CPUは、コピー動作中であればコ
ピー動作を停止させて待機状態とする。オペレータは表
示部によりトナーエンドの警告表示が行われると、この
複写機のドアを開いてトナーカートリッジ20aをトナ
ーが充填されている新しいものと交換し、その後ドアを
閉じる。このドアの開閉はドアスイッチにより検知さ
れ、その検知信号がシステム制御用CPU,書き込み駆
動制御用CPU45に送られる。
【0032】図18に示すように書き込み駆動制御用C
PU45はシステム制御用CPUからの情報によりトナ
ー補給部13bがトナーエンド状態であるか否かを判断
し、かつ上記ドアスイッチからの検知信号により上記ド
アが閉じられたか否かを判断する。そして、書き込み駆
動制御用CPU45はトナー補給部13bがトナーエン
ド状態であって上記ドアが閉じられた時にはゲートアレ
ー51を介してこの複写機におけるメインモータ等の駆
動系をオンさせ、書き込み装置42を制御して前述のよ
うに感光体ドラム11に基準パターンの静電潜像を形成
させる。この基準パターンの静電潜像は現像装置13に
より現像されて顕像となる。書き込み駆動制御用CPU
45はトナー濃度センサ23が基準パターンの顕像およ
び感光体ドラム11の地肌部の濃度を読み取るタイミン
グになると、トナー濃度センサ23をゲートアレー51
を介してオンさせてトナー濃度センサ23の出力信号を
ゲートアレー50を介して読み込み、トナー濃度センサ
23の出力信号が正常値でない場合には上記動作を繰り
返して行わせる。書き込み駆動制御用CPU45は上記
動作を所定のN回繰り返してもトナー濃度センサ23の
出力信号が正常値にならなければメインモータ等の駆動
系をオフさせて待機状態にし、トナー濃度センサ23の
出力信号が正常値になった時にはシステム制御用CPU
へトナー消費量カウンタ値クリアリクエスト信号を送信
した後にメインモータ等の駆動系をオフさせて待機状態
にする。
【0033】これに対して、システム制御用CPUは図
19に示すように書き込み駆動制御用CPU45からト
ナー消費量カウンタ値クリアリクエスト信号を受信した
時には不揮発メモリ内の総トナー消費量:CTTONE
Rをクリアしてトナーホッパー20内のトナー残量を
(トナーホッパー20の初期トナー容量)−(不揮発メ
モリ内の総トナー消費量:CTTONER)なる演算で
求め、これをトナーカートリッジ20aのトナー容量に
加算してこの加算結果を初期トナー容量として新たに設
定すると共に、上記トナーエンドレベルを上記トナーホ
ッパー20内のトナー残量に応じて決定する。つまり、
例えば、トナーエンドレベルが100であってトナー残
量が10になった場合には、トナーエンドレベルはこれ
らを加算した110に決定し、総トナー消費量:CTT
ONERが110に達した時にトナーエンド状態になっ
たと判断する。なお、工場出荷時の初期トナー容量はト
ナーホッパー内のトナー量が0であるので、トナーカー
トリッジ20aのトナー容量に等しくなる。
【0034】この実施例によれば、単位面積当りのトナ
ー付着量データ:DBTNMA×トナー付着面積デー
タ:LDCNTによりトナー消費量を求めるので、トナ
ー補給部のトナーエンド状態を確実に検出することがで
きる。しかも、アジテータの負荷をセンサで検知しない
ので、コストアップにならず、安価にできる。さらに、
トナーエンドレベルをトナーカートリッジの交換時にト
ナー補給部内のトナー残量(トナーホッパー内のトナー
残量)に応じて変更するので、トナー補給部のトナーエ
ンド状態を一層、確実に検出することができる。
【0035】上記実施例では、単位面積当りのトナー付
着量データ:DBTNMA×トナー付着面積データ:L
DCNT×GAINデータ:DBGAINなる演算を行
ってトナー消費量/枚データ:DBADDL/Hを求め
ているが、単位面積当りのトナー付着量データ:DBT
NMA×トナー付着面積データ:LDCNT×(1−G
AINデータ:DBGAIN)×Aなる演算を行ってト
ナー消費量データを求めるようにしてもよい。ここに、
Aは任意の定数である。このようなトナー消費量データ
の算出および上記実施例のようなトナー消費量データの
算出を行えば、トナー濃度の制御が現像剤のトナー濃度
に対応して、かつトナー消費量とトナー補給量に差を設
けて現像剤のトナー濃度を目標値に近付けるように行わ
れる。また、感光体ドラム11から記録紙へのトナー転
写効率と不揮発メモリ内の総トナー消費量とから排出ト
ナーボトルへの排出トナー量をCPUにより排出トナー
量=(不揮発メモリ内の総トナー消費量)−(不揮発メ
モリ内の総トナー消費量)×(トナー転写効率)なる演
算で求め、この結果を所定の値と比較することにより排
出トナーボトルが満杯になったことを検出して排出トナ
ーボトルの交換を操作装置41の表示部に表示させるよ
うにしてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、感光体に
画像の多値データを書き込んで潜像を形成し、この潜像
を現像装置により現像し、この現像装置は現像剤にトナ
ーを補給するトナー補給部を有し、前記感光体上に形成
された基準パターンの濃度を検知するトナー濃度センサ
を有する画像形成装置において、前記多値データを現像
剤のトナー濃度に応じてトナー消費面積データに変換し
てこのトナー消費面積データから前記トナー濃度センサ
の過去の出力値及び現在の出力値を考慮してトナー消費
量データを算出するトナー消費量算出手段と、このトナ
ー消費量算出手段の算出結果により前記トナー補給部の
トナーエンド状態を検出するトナーエンド状態検出手段
とを備え、前記トナー補給部のトナー補給量は前記トナ
ー消費量算出手段の算出結果に応じた量とするので、ト
ナー補給部のトナーエンド状態を確実に検出することが
できて安価に実現できる。また、トナー消費量算出手段
により多値データを現像剤のトナー濃度に応じてトナー
消費面積データに変換してこのトナー消費面積データを
カウントしてそのカウント値から前記トナー濃度センサ
の過去の出力値及び現在の出力値を考慮してトナー消費
量データを求める手段からなり、前記トナーエンド状態
検出手段が、前記トナー消費量算出手段からのトナー消
費量データを積算してその積算値が所定のトナーエンド
レベルに達したことを検出することでトナー補給部のト
ナーエンド状態を検出するので、トナー補給部のトナー
エンド状態を一層、確実に検出することができる。さら
に、トナー補給部に対するトナー供給時にトナー補給部
に残っているトナーの量に応じてトナーエンドレベルを
トナーエンドレベル変更手段により変更するので、トナ
ー補給部のトナーエンド状態を一層、確実に検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明を示すブロック図である。
【図2】請求項2の発明を示すブロック図である。
【図3】請求項3の発明を示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施例におけるプリンタ部を示す断
面図である。
【図5】同実施例の回路構成を示すブロック図である。
【図6】同実施例における書き込み駆動制御回路の構成
を示すブロック図である。
【図7】同実施例において画像の多値データをトナー消
費面積データに変換する変換回路を示すブロック図であ
る。
【図8】同実施例の特性曲線図である。
【図9】同実施例における変換回路のタイミングチャー
トである。
【図10】同実施例の特性曲線図である。
【図11】同実施例を説明するための図である。
【図12】同実施例を説明するための図である。
【図13】同実施例の動作を示す図である。
【図14】同実施例におけるトナーホッパー内のトナー
残量とトナー補給量との関係を示す特性曲線図である。
【図15】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図16】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図17】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図18】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図19】同実施例におけるシステム制御用CPUの処
理フローを示すフローチャートである。
【図20】同実施例におけるシステム制御用CPUの処
理フローを示すフローチャートである。
【図21】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図22】同実施例における書き込み駆動制御用CPU
の処理フローを示すフローチャートである。
【図23】同実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 トナー消費量算出手段 2 トナーエンド状態検出手段 3 トナー消費量算出手段 4 トナーエンド状態検出手段 5 トナーエンドレベル変更手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−53275(JP,A) 特開 昭63−40179(JP,A) 特開 昭58−107567(JP,A) 特開 昭63−256168(JP,A) 実開 昭63−2962(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 G03G 15/00 303

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感光体に画像の多値データを書き込んで潜
    像を形成し、この潜像を現像装置により現像し、この現
    像装置は現像剤にトナーを補給するトナー補給部を有
    し、前記感光体上に形成された基準パターンの濃度を検
    知するトナー濃度センサを有する画像形成装置におい
    て、前記多値データを現像剤のトナー濃度に応じてトナ
    ー消費面積データに変換してこのトナー消費面積データ
    から前記トナー濃度センサの過去の出力値及び現在の出
    力値を考慮してトナー消費量データを算出するトナー消
    費量算出手段と、このトナー消費量算出手段の算出結果
    により前記トナー補給部のトナーエンド状態を検出する
    トナーエンド状態検出手段とを備え、前記トナー補給部
    のトナー補給量は前記トナー消費量算出手段の算出結果
    に応じた量とすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の画像形成装置において、前
    記トナー消費量算出手段が、前記多値データを現像剤の
    トナー濃度に応じてトナー消費面積データに変換してこ
    のトナー消費面積データをカウントしてそのカウント値
    から前記トナー濃度センサの過去の出力値及び現在の出
    力値を考慮してトナー消費量データを求める手段からな
    り、前記トナーエンド状態検出手段が、前記トナー消費
    量算出手段からのトナー消費量データを積算してその積
    算値が所定のトナーエンドレベルに達したことを検出す
    ることで前記トナー補給部のトナーエンド状態を検出す
    る手段からなることを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の画像形成装置において、前
    記トナー補給部に対するトナー供給時に前記トナー補給
    部に残っているトナーの量に応じて前記トナーエンドレ
    ベルを変更するトナーエンドレベル変更手段を備えたこ
    とを特徴とする画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8485452B2 (en) 2005-05-16 2013-07-16 Central Japan Railway Company Guard rail apparatus for guiding derailed wheels

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8485452B2 (en) 2005-05-16 2013-07-16 Central Japan Railway Company Guard rail apparatus for guiding derailed wheels

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