JP3093229B2 - 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〕 本発明はプリンタ，デジタル型複写機等の印写装置に
おけるトナー濃度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

感光体を用いる電子写真方式の印写装置においては感
光体上の所定の画像形成領域に静電潜像を形成して現像
器により２成分現像剤で現像した後に転写装置により転
写材に転写するという印写動作を繰返して行っている。

このような印写装置におけるトナー濃度制御装置は現
在、感光体上にトナー濃度測定用パターンの静電潜像を
形成して現像器により現像した後にその濃度を反射型濃
度センサーにより読み取り、この反射型濃度センサーの
出力信号レベルに応じてトナー補給器から現像器へトナ
ー補給を行っている。そして感光体上にトナー濃度測定
用パターンの静電潜像を形成して現像器により現像した
後にその濃度を反射型濃度センサーにより読み取って出
力するという濃度センサーの濃度信号出力回数があまり
多いと、トナー濃度測定用パターンの静電潜像の現像で
トナーが不必要に消費されるので、現在は濃度センサー
の濃度信号出力回数を10回の印写動作について１回に設
定している。また、トナー補給ソレノイドをオン／オフ
させることでトナー補給をオン／オフさせ、かつトナー
補給は通常、各印写動作における各転写材への画像転写
期間の各間で行っている。その理由は感光体上の静電潜
像が現像器で現像されている途中でトナー補給ソレノイ
ドがオン／オフされると、トナー補給ソレノイドのオン
／オフによるショックが現像器に伝わって感光体上の静
電潜像が現像により異常な画像となるためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記トナー濃度制御装置では濃度センサーの濃度信号
出力回数を10回の印写動作について１回に設定し、かつ
トナー補給を各転写材の画像転写期間の各間で行ってい
るいるので、感光体上の画像面積率（＝感光体上の画像
が形成される画像領域内の多値データの和／画像領域の
面積）が7.7％以上になると、１回のトナー補給で印写
動作10回分のトナーを補給することができずに現像器に
おける現像剤のトナー濃度が正常値より低下してしま
い、次の濃度センサーの濃度信号出力タイミングまで印
写画像の濃度を正常値に維持することができないという
問題がある。

本発明は上記欠点を改善し、１回のトナー補給で次の
濃度検知手段の濃度信号出力タイミングまで印写画像の
濃度を正常値に維持することができ、かつ画像面積率が
低い場合に不必要なトナー消費をすることが無くてムダ
の無いトナー補給を行うことができるトナー濃度制御装
置を提供することを目的とする。

〔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記載の発明は、画
像情報により感光体上に形成した静電潜像を現像器によ
り現像し、この現像器にトナー補給器からトナーの補給
を行なう印写装置のトナー濃度制御装置において、第１
図（ａ）に示すように前記感光体上に形成したトナーパ
ターンの濃度を検知する濃度検知手段401と、この濃度
検知手段401による検知値に応じて前記現像器へ前記ト
ナー補給器からトナーの補給を行なわせるトナー補給制
御手段402と、前記濃度検知手段401の濃度検知タイミン
グを、前記画像情報の１枚分の画像面積率ｘと、前記画
像情報による１枚分の画像形成で消費されるトナー量ａ
との積で前記トナー補給器の最大トナー補給量ｗを割っ
た結果ｙ＝w/（ａ×ｘ）から得られる、前記画像情報に
応じたトナー消費量に見合った整数枚数分の画像形成毎
のタイミングに制御する検知タイミング制御手段403と
を備えたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のトナー濃度制
御装置において、第１図（ｂ）に示すように前記画像情
報をトナー消費量のデータに変換する変換テーブル404
と、前記画像情報の和を求める演算手段405とを備え、
前記変換テーブル404で変換されたトナー消費量のデー
タの和を前記演算手段405で演算して前記検知タイミン
グ制御手段403に出力するようにしたものである。

〔作 用〕

請求項１記載の発明では、濃度検知手段401が感光体
上に形成したトナーパターンの濃度を検知し、トナー補
給制御手段402が濃度検知手段401による検知値に応じて
前記現像器へ前記トナー補給器からトナーの補給を行な
わせる。検知タイミング制御手段403は前記濃度検知手
段401の濃度検知タイミングを、前記画像情報の１枚分
の画像面積率ｘと、前記画像情報による１枚分の画像形
成で消費されるトナー量ａとの積で前記トナー補給器の
最大トナー補給量ｗを割った結果ｙ＝w/（ａ×ｘ）から
得られる、前記画像情報に応じたトナー消費量に見合っ
た整数枚数分の画像形成毎のタイミングに制御する。

請求項２記載の発明は、変換テーブル404が前記画像
情報をトナー消費量のデータに変換し、演算手段405が
変換テーブル404で変換されたトナー消費量のデータの
和を演算して検知タイミング制御手段403に出力する。

〔実施例〕

第２図は本発明を応用したデジタル型複写機の一例を
示す。

このデジタル型複写機は複写機本体Ａと、自動原稿送
り装置Ｂと、ソータＣと、両面反転ユニットＤとにより
構成されている。

複写機本体Ａにおけるスキャナ部は反射鏡1,光源３及
び第１ミラー２を装備した第１スキャナと、第２ミラー
４及び第３ミラー５を装備した第２スキャナとを有し、
第１スキャナが一定の速度で移動して第２スキャナが第
１スキャナに追従してその1/2の速度で移動することに
より原稿台９上の原稿が走査される。原稿台９上の原稿
は光源３及び反射鏡１により照明され、その反射光像が
第１ミラー2,第２ミラー4,第３ミラー5,色フィルタ6,レ
ンズ７を介して一次元固体撮像素子８上に結像されて画
像信号に変換されるる。光源３は一般に螢光灯やハロゲ
ンランプなどが使用されるが、光の波長が安定していて
寿命が長いなどの理由から螢光灯がよく使用される。こ
の例では１本の螢光灯３に反射鏡１が取付けられている
が、２本以上の光源を使用してもよい。一次元固体撮像
素子８は電荷結合素子（CCD）８が用いられ、CCD8から
の画像信号はアナログ／デジタル（A/D）変換器によりA
/D変換されて画像処理基板10にて種々の画像処理（２値
化，多値化階調処理，変倍処理，編集など）が施され
る。

この例では原稿からカラー画像信号を得るために、原
稿台９上の原稿からCCD8までの光路の途中に必要な色情
報だけを透過する色フィルタ６が出し入れ可能に配置さ
れている。この色フィルタ６は原稿の走査に合わせて出
し入れされ、その都度多重転写，両面複写などの機能を
働かせて多種多様のコピーを作成するようになってい
る。

複写機本体Ａにおける書き込み部は上記画像処理基板
10にて種々の画像処理が施された画像信号を感光体ドラ
ム40上に書き込むが、レーザ光源として半導体レーザ20
を使用している。この書き込み部では第３図にも示すよ
うに半導体レーザ20から発せられたレーザ光がコリメー
トレンズ21で平行な光束に換えられ、アパーチャ32によ
り一定形状の光束に整形される。このアパーチャ32から
の光束は第１シリンダレンズ22により副走査方向に整形
され、ポリゴンミラー24に入射する。ポリゴンミラー24
は正確な多角形をしており、ポリゴンモータ25により一
定の方向に一定の速度で回転駆動される。ポリゴンモー
タ25の回転速度は感光体ドラム40の回転速度、画像信号
書き込み密度、ポリゴンミラー24の面数によって決定さ
れる。第１シリンダレンズ22からの光束はポリゴンミラ
ー24により偏向され、ｆθレンズ26a,26b,26cにより一
定角速度の光束から感光体ドラム40上で等速となる光束
に変換されてレンズ27を介して感光体ドラム40上に結像
される。また、ｆθレンズ26a,26b,26cを通過した光束
は画像領域外で同期検知ミラー29を介して同期検知セン
サ30により検知され、この同期検知センサ30の出力信号
が同期信号として出力されてこの同期信号より一定の時
間後に１ライン分の画像信号による半導体レーザ20の変
調が開始される。

複写機本体Ａにおける感光体部において感光体ドラム
40は周面に感光層が形成され、この感光層は有機感光体
が用いられている。一般に、レーザによる画像情報の書
き込みでは感光体ドラム40上の画像部に光を当てるネガ
／ポジプロセスと、感光体ドラム40上の地肌部に光を当
てるポジ／ポジプロセスとがあるが、この例ではネガ／
ポジプロセスを採用している。感光体ドラム40はモータ
により回転駆動され、帯電用コロナ放電器41は感光体ド
ラム40側にグリッドを有するスコロトロン方式のもので
ある。感光体ドラム40は帯電用コロナ放電器41により均
一に帯電された後にｆθレンズ26a,26b,26c,反射板27を
介して結像された光束により画像信号が書き込まれるこ
とで静電潜像が形成される。この場合、感光体ドラム40
は光が照射されない地肌部が−750〜−800V程度とな
り、光が照射される画像部が−500V程度となる。

複写機本体Ａにおける現像部は主現像器42a,副現像器
42bを備え、主現像器42aが主トナー補給器43aからトナ
ー補給が行われて副現像器42bが副トナー補給器43bから
トナー補給が行われる。感光体ドラム40上の静電潜像は
現像器42a,42bのいずれかにより、負に帯電したトナー
で現像されて顕像となる。主現像器42aは黒トナー及び
キャリアからなる２成分現像剤が用いられ、主トナー補
給器43aには黒トナーが収容されていてこの黒トナーが
主現像器42a内の現像剤に補給される。副現像器42bはカ
ラートナー及びキャリアからなる２成分現像剤が用いら
れ、副トナー補給器43bにはカラートナーが収容されて
いてこのカラートナーが副現像器42b内の現像剤に補給
される。主現像器42a及び主トナー補給器43aと，副現像
器42b及び副トナー補給器43bとは主現像器42aと副現像
器42bとの位置を変えるなどして選択的に用いるように
なっている。主現像器42aによる黒現像と副現像器42bに
よるカラー現像との選択はスキャナ部における色フィル
タ６の切り換えによる読み取り画像情報の選択、紙搬送
系の多重転写、両面複写機能と組み合わされて多機能な
カラー複写，カラー編集が可能となっている。なお、こ
の例では２組の主現像器42a及び主トナー補給器43aと，
副現像器42b及び副トナー補給器43bとを用いたが、３組
以上の現像器及びトナー補給器を用いれば３色以上の現
像を選択的に行うことができる。感光体ドラム40上の顕
像はこの顕像と同期してレジストローラ62により送られ
てくる転写紙へ転写用コロナ放電器44により転写され、
この転写紙は分離用コロナ放電器45及び分離爪46により
感光体ドラム40から分離される。感光体ドラム40は転写
紙分離後に残留トナーがクリーニングブレードによりか
き落とされてタンク48に回収され、残留電位が除電ラン
プにより消去される。トナー濃度制御用濃度センサ50は
現像器42a,43aと画像転写位置との間に配置されて発光
素子及び受光素子からなる反射型フォトセンサが用いら
れ、感光体ドラム40上のフォトセンサパターンの濃度を
光学的に検知する。フォトセンサパターンは書き込み部
により一定のパターン、例えば真っ黒又は網点のパター
ンがフォトセンサ50の読み取り位置に対応した感光体ド
ラム40上の位置に所定のタイミングで書き込まれて現像
器42a又は42bで現像され、その濃度がフォトセンサ50に
より検知される。

複写機本体Ａにおける給紙部は複数のカセット60a,60
b,60cを有し、これらのカセット60a,60b,60cのうち選択
されたカセットから給紙コロ61a,61b,61cのいずれかに
より転写紙がレジストローラ62まで給紙される。レジス
トローラ62は感光体ドラム40上の顕像に合わせて転写紙
を感光体ドラム40と転写用コロナ放電器44との間へ送出
する。この転写紙は上述のように転写用コロナ放電器44
により感光体ドラム40上の顕像が転写されて分離用コロ
ナ放電器45及び分離爪46により感光体ドラム40から分離
され、しかる後に定着ローラ64及び加圧ローラ65を有す
る定着装置によって顕像が定着される。この顕像が定着
された転写紙は通常の複写時には切換爪67によりソータ
Ｃ側の排紙口へ導かれてソータＣへ排出され、多重複写
時には切換爪67,68,69により方向が変えられて再給紙ル
ープ72を介して再度レジストローラ62へ搬送される。両
面複写時には複写機本体Ａのみで複写を行う場合と、画
面反転ユニットＤも用いる場合とがあり、前者の場合に
は定着装置からの転写紙は切換爪67,68,69により方向が
変えられて再給紙ループ72よりトレー70へ搬送された後
にローラ71の反転により逆方向へ送られて切換爪69によ
り方向が変えられ、再度レジストローラ62へ搬送され
る。

自動原稿送り装置Ｂにおいては原稿給紙台100に積層
されて載置された原稿はサイドガイド101によって原稿
の幅方向が揃えられる。この原稿は給紙コロ104で１枚
づつ分離されて給紙され、搬送ベルト102により複写機
本体Ａにおける原稿台９上の所定位置まで搬送されて位
置決めされる。原稿台９上の原稿は所定枚数の複写が終
了すると、搬送ベルト102により排紙トレー103へ排紙さ
れる。

ソータＣにおいては複写機本体Ａから排紙された複写
物を、モータ110により回転する複数のローラで搬送
し、各ビン111a〜111xの入口付近に配置されている爪の
切り換えでビン111a〜111xにページ順あるいはページ毎
に送給する。

複写機本体Ａは単独で１枚毎に両面複写を行うが、両
面反転ユニットＤを付設することにより両面複写を複数
枚まとめて行うことができる。両面複写を複数枚まとめ
て行う場合には複写機本体Ａにおいて排紙コロ66で下方
に搬送された表面複写後の転写紙が切り換え爪68で両面
反転ユニットＤへ送られる。この転写紙は両面反転ユニ
ットＤにおいて排紙ローラ120によりトレー123上に集積
される。その際、転写紙は送りローラ121,側面揃えガイ
ド122により縦，横が揃えられる。トレー123上に集積さ
れた転写紙は再給紙コロ124により裏面複写時に再給紙
され、切り換え爪69により再給紙ループ72へ搬送され
る。

なお、第２図及び第３図において、23は防音ガラス、
28は防塵ガラス、31はレンズ保持ユニット、80はメイン
モータ、81はファンモータである。

第4a図及び第4b図はこの複写機における回路部を分割
して示したものである。

この複写機の制御ユニットは２つのCPU201,202を有
し、CPU201が転写紙の搬送制御を含むシーケンス関係の
制御を行ってCPU202がオペレーション関係の制御を行
う。CPU201,202はシリアルインターフェース（RS232C）
によって互いに接続されている。

シーケンス関係の制御を行うCPU201はカセット60a,60
b,60cに収容された転写紙のサイズや向きを検知する紙
サイズセンサ203,転写紙の排出検知やレジスト検知など
転写紙搬送に関する検知を行うセンサやオイルエンド，
トナーエンドなどサプライの有無を検知するセンサ，ド
アオープンやヒューズ切れなど機械の異常を検知するセ
ンサなどの各種センサ204,ディップスイッチ205からの
信号をインターフェース（RAM及びタイマーを含む）206
を介して取り込む。また、CPU201は両面反転ユニットＤ
において転写紙の幅を揃えるためのモータ，給紙クラッ
チ，転写紙の搬送経路を変更するためのソレノイド，転
写紙の有無を検知する紙有無センサ，転写紙の幅を揃え
るためのサイドフェンスのホームポジションを検知する
センサ，転写紙の搬送に関する検知を行うセンサなど
と、帯電用コロナ放電器41,転写用コロナ放電器44,分離
用コロナ放電器45,現像器42a,42bの現像バイアス電極，
定着装置のヒータに高電圧を印加する高圧電源ユニット
208と両面ユニット207とに対する制御及び信号の取り込
みとをインターフェース209を介して行い、パワーリレ
ーなどのリレーを駆動するリレードライバー209,給紙ク
ラッチ，レジストクラッチ，カウンタ，トナー補給ソレ
ノイドなどを駆動するためのソレノイドドライバー210,
各モータを駆動するモータドライバー212をインターフ
ェース213を介して制御する。さらに、CPU201はソータ
Ｃにおけるモータ，ソレノイド，クラッチ等の制御をソ
ータユニット214,USARP215を介して行い、上記定着装置
の定着温度を検知するサーミスタからの定着温度検知信
号，トナー濃度制御用フォトセンサ50からの濃度検知信
号，半導体レーザ20の光出力を検知する光検知器からの
光出力検知信号，半導体レーザ20の光出力の基準値に相
当する基準電圧が入力回路216からアナログ入力信号と
して入力されて内部でA/D変換を行う。CPU201はROM217
に格納されているプログラム及び固定データに基づいて
RAM（インターフェース，タイマーを含む）206,アドレ
スデコーダ218,アドレスラッチ219,タイマーカウンタ32
0,221,222を用いて入力信号のとり込み及び各部の制御
を行うが、上記サーミスタからの定着温度検知信号に応
じて上記定着装置のヒータをオン／オフさせて定着装置
の定着温度を一定の温度に制御し、トナー濃度制御用フ
ォトセンサ50からの濃度検知信号に基づいて上記トナー
補給ソレノイドをオン／オフさせて使用中の現像器42a
又は42bにおける２成分現像剤のトナー濃度を制御す
る。また、CPU201は上記光検知器からの光出力検知信号
を上記基準電圧と比較してその両者が一致するように制
御信号をA/D変換器224を介して複写機本体Ａにおける書
き込み部223に出力して半導体レーザ20の光出力が一定
になるように半導体レーザ20を制御する。画像制御回路
225はCPU201からの制御信号に基づいて複写画像のマス
キング，トリミング，イレースやフォトセンサパターン
などのタイミング信号の生成を行うとともに、半導体レ
ーザ20のオン信号をカウントし、半導体レーザ20に画像
信号（VDATA0〜３）を送り出している。ゲートアレー22
6は上記スキャナ部から２ビット，パラレル（２値時）
又は８ビット，パラレル（多値時）で送られてくる画像
信号を書き込み部223からの同期信号PMSYNCに同期さ
せ、かつ画像書き出し信号RGATEに同期した４ビット，
シリアルの信号（ODATA0〜３）に変換して画像制御回路
225に出力する。また、CPU201はキーカードユニット240
を制御してキーカードの情報をとり込む。

オペレーション関係の制御を行うCPU202はROM227に格
納されているプログラム及び固定データに基づいてRAM2
28,アドレスデコーダ229を用いて入力信号のとり込み及
び各部の制御を行うが、操作部ユニット230に対しては
操作者によるキー入力信号をUSARP231を介してシリアル
ポートより受信し、シリアルポートからUSARP231を介し
て表示器を制御して複写機の状態を表示させる。また、
CPU202はスキャナ制御回路232に対して画像処理及び画
像読み取りに関する情報をシリアルポートからUSARP23
3,234及びインターフェースユニット235を介して送受信
し、スキャナ制御回路232は原稿自動送り装置Ｂの制御
及びスキャナ部の制御を行ってスキャナ部にて得られた
画像情報をゲートアレー226,ファクシミリ装置236,CPU2
02へ送る。ファクシミリ装置236はUSARP237を介してCPU
202と情報をやりとりし、カレーダーIC238は時間及び日
付を記憶するもので、CPU202によりアドレスラッチ239
を介して制御される。

第５図は上記スキャナ部の回路構成を示す。

CCDよりなるイメージセンサー８は原稿241から画像情
報を読み取ってアナログ画像信号を出力し、このアナロ
グ画像信号は信号処理回路242で増幅等のの処理が行わ
れてA/D変換器243によってデジタル多値信号に変換され
る。このデジタル多値信号はシェーディング補正回路24
4によりシェーディング補正され、信号分離回路245で文
字などの２値画像信号成分と中間調画像信号成分とに分
離される。信号分離回路245からの２値像信号は２値化
処理回路246により２値化され、信号分離回路245からの
中間調画像信号は多値化処理回路247により走査位置毎
に予め設定されたしきい値で判定されて中間調情報を含
む16値データに変換される。２値化処理回路246及び多
値化処理回路247からの画像信号は電気変倍回路248によ
りスキャナ制御回路232で設定される主走査側の倍率デ
ータに従って電気的に変倍される。

スキャナ制御回路232はCPU202からの指示に従って第
１スキャナ及び第２スキャナを駆動するスキャナ駆動モ
ータ249,ランプ制御回路250,タイミング制御回路251,電
気変倍回路248を制御し、ランプ制御回路250はスキャナ
制御回路232からの指示に従って露光ランプ３のオン，
オフ及び光量制御を行う。スキャナ駆動モータ249の駆
動軸にはロータリエンコーダ252が連結されており、位
置センサ252は副走査駆動機構の基準位置を検知する。
タイミング制御回路459はスキャナ制御回路232からの指
示に従ってCCD8に転送クロック，シフトクロックを出力
し、像再生系制御ユニット216,236,235に対して画素同
期クロックパルスCLK,主走査同期パルスLSYC及び主走査
有効期間信号LGATEを出力する。画素同期クロックパル
スCLKはCCD8に与えるシフトクロックとほぼ同一の信号
であり、主走査同期パルスLSYCは書き込み部のセンサ29
が出力する主走査同期信号PMSYNCとほぼ同一の信号であ
る。主走査有効期間信号LGATEは電気変倍回路248の出力
データDATA1,DATA2、DATA10〜DATA13,DATA20〜DATA23が
有効なデータであるとみなされるタイミングで高レベル
になる。なお、CCD8は例えば１ライン当り4800ビットの
有効データを出力する。出力データDATA1は奇数番目の
各画素の２値化データであり、出力データDATA2は偶数
番目の各画素の２値化データである。スキャナ制御回路
232はCPU202から読み取り開始指示を受けると、露光ラ
ンプ３を点灯させてスキャナ駆動モータ249の駆動を開
始させ、CCD8に原稿241の読み取りを開始させて副走査
有効期間信号FGATEを高レベルにセットする。この副走
査有効期間信号FGATEは高レベルにセットされてから副
走査方向に最大読み取り長さを走査するに要する時間が
経過すると、低レベルになる。

次に、この複写機におけるトナー濃度制御について説
明する。

この複写機において１枚の原稿について１回、原稿面
積率を演算し、この演算値を元にその画像面積率ｘの原
稿を１枚複写するのに消費されるトナー量を積算してこ
のトナー量（原稿を１枚複写するのに消費されるトナー
量ａ、例えば第11図の例では後述のように0.571g、及び
画像面積率ｘで）、連続複写時に各転写紙への画像転写
の各間に使用中のトナー補給器43a又は43bから現像器42
a又は42bへ補給し得る最大トナー補給量ｗを割るという
演算｛ｙ＝w/（ａ×ｘ）｝を行えばこの演算式ｙ＝w/
（ａ×ｘ）の特性曲線は第６図に示すようになる。この
特性曲線から１回のトナー補給で、ある画像面積率のコ
ピーが何枚とれるかということが分かり、言い替えれば
どの位の画像面積率の原稿まで１回のトナー補給でまか
なえるかということが分かる。要するに、１回のパター
ン濃度検知（濃度センサー50の濃度信号出力）で補給さ
れたトナーで、ある画像面積率の原稿をある枚数までま
かなえるということはその枚数だけ複写を行った時点で
パターン濃度検知をすればよいということであり、それ
からパターン濃度検知タイミングが分かって原稿の画像
面積率に対するパターン濃度検知タイミングが分かる。

第７図は上記ｙ＝w/（ａ×ｘ）の各例及びトナー補給
器の容量を示す。

上記複写機において例えばａ＝0.571g,w＝0.44gとし
た場合にはｙ＝w/（ａ×ｘ）は特性曲線C1で表わされ、
10枚の複写毎に１回パターン濃度検知を行えば約7.7％
の画像面積率の原稿ならば複写画像濃度が次のパターン
濃度検知まで落ちずに済む。このような特性曲線からデ
ータを収集し、そのデータにより原稿の画像面積率に応
じて濃度センサーの濃度信号出力タイミングを変化させ
れば原稿の画像面積率、言い替えればトナー消費量に合
ったトナー補給（トナー消費量に見合った値のトナー補
給を行うことができる。これにより、原稿の原稿面積率
が高い場合には複写画像濃度を落とすことがなくなり、
原稿の原稿面積率が低い場合には濃度センサーの濃度信
号出力回数が多すぎることがなくて余分なトナー消費が
なくなり、複写画像が安定して効率が良いトナー補給を
行うことができる。また、毎回のパターン濃度検知（濃
度センサーの濃度検知）で原稿の画像面積率を演算すれ
ばもし画像面積率の高い原稿の次に画像面積率の低い原
稿を複写する場合でもすぐにパターン濃度検知のタイミ
ングが変わって余分なトナー補給が行われず、かつ画像
面積率の低い原稿の次に画像面積率の高い原稿を複写す
る場合でもトナー補給が間にあわないというようなこと
は少ない。また、原稿の画像面積率が高すぎてトナー補
給が間に合わなくなることがあるが、この時はフォトセ
ンサパターンを作る意味がなくなるので、フォトセンサ
パターンを作らないか又はフォトセンサパターンの作成
間隔を大きくしてフォトセンサパターンの現像によるト
ナー消費を節約し、各転写紙への画像転写の各間に毎回
トナー補給を行う。

第８図は上記複写機の一部を示す。

マスク・トリム回路301,多値データオンカウンタ302
は上記画像制御回路225に含まれるものであり、マスク
・トリム回路301はゲートアレイ226からの画像信号を画
像が転写紙サイズにあわせたサイズとなるようにマスク
し、かつトリムなどを行って多値データオンカウンタ30
2へ出力する。多値データオンカウンタ302はマスク・ト
リム回路301からの画像信号をカウントして書き込み総
ドット数（原稿の画像面積率）を算出する。CPU201は原
稿１枚分の多値データが出力された時に多値データオン
カウンタ302から書き込み総ドット数のデータを読み取
る。また、フォトセンサパターン作成回路303は書き込
み部により感光体ドラム40に原稿画像が書き込まれた後
にその後端でフォトセンサパターンの画像信号を発生
し、この画像信号をオア回路304を介して書き込み部へ
出力して半導体レーザ20を変調させることにより感光体
ドラム40上にフォトセンサパターンを書き込ませる。こ
の場合、フォトセンサパターン作成回路303は第９図に
示すように主走査方向について同期検知センサ30からの
同期信号PMSYNCを基準にして書き込みクロック発生部30
4からの書き込みクロックをカウントし、このカウント
値に基づいてフォトセンサパターン306が感光体ドラム4
0の中央部に書き込まれるようにフォトセンサパターン
の画像信号を発生する。さらに、フォトセンサパターン
作成回路303は副走査方向についてフォトセンサパター
ン306が転写紙307と合わないようにCPU201からの信号PS
ONによりフォトセンサパターン306の幅と位置を決定す
る。CPU201は同期検知センサ30からの同期信号PMSYNCを
カウントして信号PSONを出力している。また、CPU201は
信号PSONをオンにし半導体レーザ20を発光させるタイミ
ングでフォトセンサ50からフォトセンサパターン306に
対する濃度信号をとり込む。

第10図（ａ）（ｂ）は上記CPU201の処理フローの一部
を示す。

CPU201はコピー１枚目から複写動作毎にフォトセンサ
パターン（PS）チェックモードに入り、まずコピー枚数
Ｎをカウントし、書き込み位置が原稿画像書き込み位置
の後端であるかどうかを確認する。書き込み位置が原稿
画像書き込み位置の後端であればCPU201は多値データオ
ンカウンタ302から書き込み総ドット数（原稿の画像面
積率）のデータを読み取って複数の異なる閾値a,b,c,…
と比較し、上記演算式ｙ＝w/（ａ×ｘ）でその画像面積
率に見合ったコピー枚数に変換してパターン濃度検知タ
イミングx₁,x₂,x₃,…（整数値）を設定する。上記画像
面積率の演算からパターン濃度検知タイミングの設定ま
での処理は複写を１枚とる毎に行われ、パターン濃度検
知タイミングが最初にある値に設定された後に画像面積
率のより高い原稿を複写することになってもパターン濃
度検知タイミングがその画像面積率に見合った値に直ち
に変更され、画像面積率のより低い原稿を複写すること
になってもパターン濃度検知タイミングがその画像面積
率に見合った値に直ちに変更される。そしてCPU201は上
記設定したパターン濃度検知タイミングで上記信号PSON
をオンさせてフォトセンサ50からの濃度信号をとり込
み、この濃度信号に応じてタイマーA,B,…の各異なる時
間だけドライバー308を介してトナー補給ソレノイド309
をオンさせて使用中の現像器42a又は42bへトナー補給器
43a又は43bよりトナーを補給させる。

第11図は第10図の一部を、ａ＝0.571g,w＝0.44gとし
て第７図の特性曲線C1にてパターン濃度検知タイミング
を設定する場合について具体的に示したものである。

閾値a,b,c,…は画像面積率100％,90％,80％，…,20
％，…に相当する値に設定される。多値データ数の演算
では例えばA4の原稿１枚が400dpi＝15,748本/mmの分解
能で読み取られるから、この原稿の全データ数は297×1
5,748×210×15,748＝15467729個となり、画像面積率20
％ということは15467729×0.2＝3093545個となる。よっ
て、CPU201は多値データオンカウンタ302でカウントさ
れたデータ数が3093545個付近であれば画像面積率が約2
0％であると判定することができる。CPU201は画像面積
率が約20％であればＮ＝６に設定する。その理由は第７
図の特性曲線C1より画像面積率が約20％の場合ｙ＝w/
（ａ×ｘ）＝0.44/（0.571×0.2）＝3.8枚となって４枚
のコピーについて１回のタイミングでフォトセンサ50に
よりフォトセンサパターンの現像後の濃度を読み取る必
要がある。ここで、Ｎ＝６とすると、実際にはＮが10枚
以下ならばリターンとなるので、１枚目のコピーが７枚
目のコピーと換算され、２枚目のコピーが８枚目のコピ
ーと換算され、３枚目のコピーが９枚目のコピーと換算
され、４枚目のコピーが10枚目のコピーと換算され、５
枚目のコピーが11枚目のコピーと換算される。ここで、
１回のフォトセンサパターン濃度の読み取りは１枚目の
コピーの後で行うため、２枚目から５枚目まで通紙され
たことになり、パターン濃度検知タイミングはコピー４
枚につき１回のタイミングとなる。第12図は上記多値デ
ータオンカウンタ302の構成を示し、第13図はそのタイ
ミングチャートを示す。

マスク・トリム回路301からの画像信号（多値デー
タ）は初段のフリップフロップ310にクロックCLKにより
ラッチされ、次に加算器311に送られる。加算器311はマ
スク・トリム回路301からの多値データとフリップフロ
ップ313からの前回の残りのデータとの和を計算し、そ
の結果はキャリー及び残りのデータとしてカウンタ314
及びフリップフロップ312へ出力される。加算器311は入
力多値レベルによって性能が決まり、例えば入力多値レ
ベルが２値ならば２値→1bit＋1bit、入力多値レベルが
３〜４値ならば３〜４値→2bit＋2bit、入力多値レベル
が５〜８値ならば５〜８値→3bit＋3bit、入力多値レベ
ルが９〜16値ならば９〜16値→4bit＋4bit、入力多値レ
ベルが17〜32値ならば17〜32値→5bit＋5bitというよう
に入力多値レベルが何bitかにより加算器311の大きさが
決まる。第13図は入力多値レベルが4bitの場合を示して
いる。フリップフロップ312は加算器311からの入力デー
タをクロックCLKによりラッチし、フリップフロップ313
はフリップフロップ312からの入力データをクロックCLK
によりラッチする。カウンタ314はクロックCLKがインバ
ータ315を介して入力されることにより加算器311からの
キャリーをカウントして総書き込みドット数を計算す
る。このカウンタ314は同期信号FGATEのオン時にのみカ
ウントアップし、同期信号FGATEのオフ時にはクリアさ
れている。また、ラッチ回路316は同期信号FGATEがイン
バータ317を介して入力されてその終了時にカウンタ314
の出力信号をラッチし、CPU201がラッチ回路316から総
書き込みドット数を読み取る。また、フリップフロップ
310,312,313は同期信号FGATEのエッジでクリアされる。

第12図の多値データオンカウンタ302はマスク・トリ
ム回路301からの多値データとトナー消費量とが１対１
で対応している場合、例えばマスク・トリム回路301か
らの多値データ0001が1/16dotのトナー消費量に相当す
るというような場合には有効である。しかし、複写機の
プロセス条件によりトナー消費量が必ずしもマスク・ト
リム回路301からの多値データと１対１で対応していな
いことが多く、その場合にはマスク・トリム回路301か
らの多値データをトナー消費量に変換する必要がある。
第14図はそのような場合において第12図の多値データオ
ンカウンタ302とマスク・トリム回路301との間に変換テ
ーブル（RAM）318を設けた例である。マスク・トリム回
路301からの多値データは変換テーブル318によりトナー
消費量に変換されて多値データオンカウンタ302に入力
され、その変換率がCPU201により任意に設定される。こ
の例では多値データの代りにコードデータを扱うように
することもできる。

なお、マスク・トリム回路301は多値データだけでな
く２値データも扱うが、この２値データを多値データに
変換して（Ｏ→0000,1→1111）から多値データオンカウ
ンタ302へ出力する。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１記載の発明によれば、画像情報
により感光体上に形成した静電潜像を現像器により現像
し、この現像器にトナー補給器からトナーの補給を行な
う印写装置のトナー濃度制御装置において、前記感光体
上に形成したトナーパターンの濃度を検知する濃度検知
手段と、この濃度検知手段による検知値に応じて前記現
像器へ前記トナー補給器からトナーの補給を行なわせる
トナー補給制御手段と、前記濃度検知手段の濃度検知タ
イミングを、前記画像情報の１枚分の画像面積率ｘと、
前記画像情報による１枚分の画像形成で消費されるトナ
ー量ａとの積で前記トナー補給器の最大トナー補給量ｗ
を割った結果ｙ＝w/（ａ×ｘ）から得られる、前記画像
情報に応じたトナー消費量に見合った整数枚数分の画像
形成毎のタイミングに制御する検知タイミング制御手段
とを備えたので、画像面積率の高い画像形成の次に画像
面積率の低い画像形成を行う場合でもすぐに濃度検知手
段の検知タイミングを変えて余分なトナー補給を行わな
いようにでき、かつ、画像面積率の低い画像形成の次に
画像面積率の高い画像形成を行う場合でもトナー補給が
間に合わないというようなことを少なくすることがで
き、１回のトナー補給で次の濃度検知手段の濃度信号出
力タイミングまで印写画像の濃度を正常値に維持するこ
とができると共に、画像面積率が低い場合に不必要なト
ナー消費をすることが無くてムダの無いトナー補給を行
うことができる。

また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の
トナー濃度制御装置において、前記画像情報をトナー消
費量のデータに変換する変換テーブルと、前記画像情報
の和を求める演算手段とを備え、前記変換テーブルで変
換されたトナー消費量のデータの和を前記演算手段で演
算して前記検知タイミング制御手段に出力するので、前
記画像情報とトナー消費量のデータとが１対１に対応し
ない場合に濃度検知手段の濃度信号出力回数を正確に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は各請求項の発明を示すブロック
図、第２図は本発明を応用した複写機の一例を示す断面
図、第３図は同複写機の書き込み部を示す平面図、第4a
図及び第4b図は同複写機の回路部を分割して示すブロッ
ク図、第５図は同複写機のスキャナ部の回路構成を示す
ブロック図、第６図及び第７図は同複写機を説明するた
めの特性図、第８図は同複写機の一部を示すブロック
図、第９図は同複写機を説明するための図、第10図
（ａ）（ｂ）及び第11図は同複写機におけるCPUの処理
フローの一部を示すフローチャート、第12図は同複写機
における多値データオンカウンタの構成を示すブロック
図、第13図は同多値データオンカウンタのタイミングチ
ャート、第14図は本発明を応用した複写機の他の例の一
部を示すブロック図である。 401……濃度検知手段、402……トナー補給制御手段、40
3……検知回数制御手段、404……変換テーブル、405…
…演算手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像情報により感光体上に形成した静電潜
   像を現像器により現像し、この現像器にトナー補給器か
   らトナーの補給を行なう印写装置のトナー濃度制御装置
   において、前記感光体上に形成したトナーパターンの濃
   度を検知する濃度検知手段と、この濃度検知手段による
   検知値に応じて前記現像器へ前記トナー補給器からトナ
   ーの補給を行なわせるトナー補給制御手段と、前記濃度
   検知手段の濃度検知タイミングを、前記画像情報の１枚
   分の画像面積率ｘと、前記画像情報による１枚分の画像
   形成で消費されるトナー量ａとの積で前記トナー補給器
   の最大トナー補給量ｗを割った結果ｙ＝w/（ａ×ｘ）か
   ら得られる、前記画像情報に応じたトナー消費量に見合
   った整数枚数分の画像形成毎のタイミングに制御する検
   知タイミング制御手段とを備えたことを特徴とするトナ
   ー濃度制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のトナー濃度制御装置におい
   て、前記画像情報をトナー消費量のデータに変換する変
   換テーブルと、前記画像情報の和を求める演算手段とを
   備え、前記変換テーブルで変換されたトナー消費量のデ
   ータの和を前記演算手段で演算して前記検知タイミング
   制御手段に出力するようにしたことを特徴とするトナー
   濃度制御装置。