JP6223130B2

JP6223130B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6223130B2
Application number: JP2013229477A
Authority: JP
Inventors: 浩一朗猪
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015090531A

Description

本発明は、バーコードのような画像コードを読み取る光学読取装置及びこのような光学読取装置を構成部品として備えるプリンタ、スキャナ、複写機、あるいはこれらの機能を統合した複合機のような画像形成装置に関する。より詳しくは、画像形成装置に着脱可能に装着されるトナーボトルのような構成ユニットの個別情報を簡易に取得する技術に関する。

画像形成装置は、感光体等に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体に対向する位置に、トナーを貯蔵する現像器を有している。現像器中に貯蔵されるトナー量は有限であるため、現像器は必要に応じて新たなトナーが補給される。新たなトナーを補給する方式として、トナーが無くなった時点を寿命とみなしてトナーカートリッジタイプの現像器に交換する方法と、新たなトナーをそのまま或いはトナー収容器に封入して補充する方式がある。後者の方式は、前者に比べてランニングコストの面で有利であり、多くの機種で用いられている。よく使われるトナー収容器の一つに、ボトルタイプのもの（以下、「トナーボトル」という。）がある。トナーボトルは、画像形成装置に装着後に回転駆動されて、内部のトナーがトナーボトルの出口方向へ移動して排出される仕組みになっている。

画像形成装置は、トナーボトルが新しいものに交換された場合に、これを検知する必要が有る。新しいトナーボトルへの交換が検知できない場合、画像形成装置は、トナーボトルを回転駆動してトナーが排出されることで新しいトナーボトルへの交換を検知することになる。これは、ユーザにとってトナーボトル交換時の待ち時間が増加することになり、使い勝手が悪くなる。

特許文献１には、トナー収容器にバーコードを印字しておき、トナー収容器の回転駆動時に、画像形成装置が光学読取装置によりバーコードを読み取って新たなトナー収容器か否かを検知する発明が開示される。特許文献２には、バーコードの白黒を識別するための白黒閾値の設定手段として、バーコードの黒地部分の最大値とバーコードの白地部分の最小値とを検出し、これらの中間値を白黒閾値とする発明が開示される。

特開平２−１３７８５８号公報特開２００４−２４６７９５号公報

画像形成装置に装着されるトナー収容器は回転駆動されるために、トナー収容器表面に付されるバーコードも、回転駆動された状態で光学読取装置により読み取られる。特許文献２に開示されるように、白黒閾値を設定するためには、バーコードの黒地部分の出力値と白地部分の出力値とを検出する必要がある。それぞれの反射レベルを検出するには、光学読取装置によるサンプリングレート（サンプリング時間間隔）が、回転駆動されるバーコードの黒地部分及び白地部分が光学読取装置による読み取り可能な範囲を通過する時間より短い必要がある。そのためには、トナー収容器の回転速度を遅くするか、光学読取装置のサンプリングレートを上げる必要がある。しかし、トナー収容器の回転速度を遅くすると、トナー収容器から画像形成装置内へのトナー補給量が低下し、画像形成時にトナー濃度が低下する可能性がある。また、光学読取装置のサンプリングレートを上げるためには、高価な部品（例えば高速ＣＰＵや高速Ａ／Ｄ変換器）を使用する必要が生じ、コストアップの要因となる。

本発明は、このような従来の問題を解決するため、安価な構成で、動作に影響を与えずにトナー収容器等の構成ユニットに付されたバーコード等の画像コードを読み取るための光学読取装置を提供することを目的とする。また、このような光学読取装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、感光体と、静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、前記現像手段に補給するためのトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、前記収容容器内の前記トナーを前記現像手段へ補給するために、前記装着部に装着された前記収容容器を回転する駆動手段と、前記駆動手段により回転される前記収容容器の表面に付された、第１領域と当該第１領域と反射率の異なる第２領域とにより該収容容器の個別情報を表す２次元コードを読み取る読取手段と、前記駆動手段により回転される前記収容容器において前記２次元コードが付されていない他の表面の読取結果を取得し、前記２次元コードの読取結果及び前記他の表面の読取結果に基づいて閾値を決定する決定手段と、前記読取手段による前記２次元コードの読取結果を前記決定手段により決定された前記閾値に基づいて二値データへ変換し、当該二値データに基づいて前記個別情報を取得する取得手段と、を有し、前記決定手段は、前記読取手段による前記第２領域の読取結果と、前記読取手段による前記他の表面の読取結果とに基づいて、前記閾値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、画像コードの明部と暗部とを判別するための閾値を、構成ユニットの表面による反射光及び画像コードによる反射光から生成するために、安価な構成で動作に影響を与えずに、画像コードの読み取りが可能になる。

画像形成装置の全体構成図。現像器の詳細図。トナーボトルとホッパ部との接続部分の説明図。光学読取装置の構成図。バーコード検知センサの説明図。データ読取回路及びＣＰＵの説明図。出力値の波形の例示図。バーコード検知センサ及びコンパレータの出力値の波形の例示図。バーコード検知のタイミングチャート。バーコードラベルを読み取る処理のフローチャート。

＜全体構成＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。本実施形態では、画像形成装置に着脱可能な構成ユニットとして、ボトルタイプの容器にトナーが充填されるトナー収容器であるトナーボトルを例に用いて説明する。

画像形成装置は、画像出力部１Ｐ、リーダ部４、及び操作部５を備える。リーダ部４及び操作部５は、画像出力部１Ｐ上に設けられる。操作部５は、ユーザにより操作されるボタン等の他に、ディスプレイ等の表示部が一体に構成されており、タッチパネルとしても機能する。リーダ部４は、原稿画像を読み取るスキャナとして機能する。リーダ部４は、操作部５からの指示に応じて原稿画像を読み取り、読み取った原稿画像の画像データを生成して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、操作部５からの指示及びリーダ部４から送信された画像データに応じて、画像形成処理を行う。

画像出力部１Ｐは、大別して画像形成部１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、反転両面ユニット５０、両面搬送ユニット６０、排紙ユニット７０、及び制御ユニット８０を備える。画像形成部１０は、同じ構成の４つのステーションを備える。

画像形成部１０は、図中、矢印方向に回転駆動される像担持体である感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを備える。感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向する位置には、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向に並んで、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、現像器１４ａ〜１４ｄが配置される。以降、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、現像器１４ａ〜１４ｄを区別しない場合には、感光体ドラム１１、一次帯電器１２、光学系１３、現像器１４と記載する。

一次帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を均一に帯電する。光学系１３は、画像データに応じて変調したレーザビーム等の光線を帯電した感光体ドラム１１に照射することで、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。感光体ドラム１１ｄには、イエローの画像データに応じてイエローの静電潜像が形成される。感光体ドラム１１ｃには、シアンの画像データに応じてシアンの静電潜像が形成される。感光体ドラム１１ｂには、マゼンタの画像データに応じてマゼンタの静電潜像が形成される。感光体ドラム１１ａには、ブラックの画像データに応じてブラックの静電潜像が形成される。

感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、現像器１４に貯蔵されたトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）により現像される。これにより感光体ドラム１１には、トナー像が形成される。感光体ドラム１１ｄに形成された静電潜像は、現像器１４ｄからイエローの現像剤が供給されて、イエローのトナー像として顕像化される。感光体ドラム１１ｃに形成された静電潜像は、現像器１４ｃからシアンの現像剤が供給されて、シアンのトナー像として顕像化される。感光体ドラム１１ｂに形成された静電潜像は、現像器１４ｂからマゼンタの現像剤が供給されて、マゼンタのトナー像として顕像化される。感光体ドラム１１ａに形成された静電潜像は、現像器１４ａからブラックの現像剤が供給されて、ブラックのトナー像として顕像化される。感光体ドラム１１の回転方向の下流には、感光体ドラム１１の表面をクリーニングするためのクリーナ１５が配置される。

給紙ユニット２０は、画像が形成される用紙等の記録材Ｐを収納するカセット２１を備える。カセット２１に収納された記録材Ｐは、中間転写ユニット３０に搬送される。そのために給紙ユニット２０は、カセット２１から記録材Ｐを１枚ずつ取り出すピックアップローラ対２２、ピックアップローラ対２２により取り出された記録材Ｐをレジストローラ対２６まで搬送する複数の搬送ローラ対２３、及び搬送ガイド２４を備える。

レジストローラ対２６の上流には、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（主走査方向）の記録材Ｐの端部の位置を検出するラインセンサ２５が設けられる。レジストローラ対２６は、記録材Ｐを挟んだ状態で、ラインセンサ２５で検出された記録材Ｐの主走査位置から、ローラ対をシフトさせることで記録材Ｐを所定の位置にシフトさせる。またレジストローラ対２６は、画像形成部１０における画像形成のタイミングに合わせて記録材Ｐを中間転写ユニット３０に送り出す。

レジストローラ対２６の上流には、離間機構を有するレジ前ローラ対２７が配置される。ラインセンサ２５とレジ前ローラ対２７との間には、搬送路上の記録材Ｐの有無を判別するレジセンサ２８が配置される。

中間転写ユニット３０は、中間転写体としての中間転写ベルト３１を備える。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、図示しない弾性部材の付勢力によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ３３、二次転写ローラ３４とに巻回されている。駆動ローラ３２は、中間転写ベルト３１を回転駆動する。

中間転写ベルト３１を挟んで感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに対向する位置に、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと対をなして一次転写領域Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを形成する一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄが配置される。中間転写ベルト３１を挟んで二次転写ローラ３４に対向する位置に、二次転写ローラ３４と対をなして二次転写領域Ｔｅを形成する二次転写ローラ３６が配置される。中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーナ３７が配置される。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ４１ａ、定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂ、定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂとのニップ部へ記録材Ｐを導く定着前ローラ対４２、及び定着前ガイド４３を備える。なお、加圧ローラ４１ｂは、定着ローラ４１ａと同様の熱源を備える構成であってもよい。

排紙ユニット７０は、定着ユニット４０により熱定着された記録材Ｐを搬送する内排出ローラ対７１、記録材Ｐを外部に排出する外排出ローラ対７２、記録材Ｐを反転両面ユニット５０及び外排出ローラ対７２のいずれかに導くフラッパ７３を備える。反転両面ユニット５０は、正転、逆転回転可能な複数の反転両面ローラ対５１及び反転両面ガイド５２を備える。また、反転両面ユニット５０は、反転排紙時に反転両面ガイド５２により反転された記録材Ｐを外排出ローラ対７２に導く排紙フラッパ５３及び両面印刷時に記録材Ｐを両面搬送ユニット６０に導く両面フラッパ５４を備える。両面搬送ユニット６０は、記録材Ｐを反転両面ユニット５０から給紙ユニット２０に搬送する複数の両面搬送ローラ対６１と、記録材Ｐをガイドする両面搬送ガイド６２とを備える。制御ユニット８０は、前述の各ユニットの動作を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）やモータドライブ基板等で構成される。

＜画像形成装置の動作＞
このような構成の画像形成装置は、操作部５から画像形成の指示が入力されると、ピックアップローラ対２２によってカセット２１から記録材Ｐを１枚ずつ取り出す。取り出された記録材Ｐは、複数の搬送ローラ対２３により、着状態で駆動するレジ前ローラ対２７を経由して、搬送ガイド２４をレジストローラ対２６まで搬送される。このとき、レジストローラ対２６は停止している。この状態でレジストローラ対２６に記録材Ｐを突き当てて、記録材Ｐのループを形成することで斜行を矯正する。その後、画像形成部１０の画像形成のタイミングにあわせて、レジストローラ対２６は回転を開始する。このレジストローラ対２６の回転タイミングは、記録材Ｐと画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー像とが二次転写領域Ｔｅにおいて一致するように設定される。

画像形成部１０は、操作部５からの画像形成の指示に応じて、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向において、一番上流にある感光体ドラム１１ｄ上にトナー像が形成される。感光体ドラム１１ｄに形成されたトナー像は、高電圧が印加された一次転写ローラ３５ｄにより、一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー像は、次の一次転写領域Ｔｃまで搬送される。感光体ドラム１１ｃには、一次転写領域Ｔｃに中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー像が搬送されるタイミングにあわせてトナー像が形成される。一次転写領域Ｔｃでは、一次転写領域Ｔｄで転写されたトナー像に重ねて、感光体ドラム１１ｃに形成されたトナー像が一次転写される。以降同様に、一次転写領域Ｔｂ、Ｔａにおいて一次転写が行われることで、中間転写ベルト３１上に、フルカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルト３１上に、フルカラーのトナー像が形成されると、記録材Ｐは、レジストローラ対２６により、二次転写領域Ｔｅに搬送される。記録材Ｐが二次転写領域Ｔ２に進入して中間転写ベルト３１に接触すると、二次転写ローラ３６は、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて高電圧が印加される。これにより、記録材Ｐには、中間転写ベルト３１上のフルカラーのトナー像が転写される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着前ガイド４３によって定着ユニット４０の定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂとのニップ部まで案内される。定着ユニット４０の定着ローラ４１ａ及び加圧ローラ４１ｂによる熱及びニップの圧力により、トナー像が記録材Ｐの表面に定着する。トナー像が定着した記録材Ｐは、内排出ローラ対７１により搬送され、反転排紙時や、両面印刷時の裏面印刷の際には、フラッパ７３により反転両面ユニット５０方向に搬送される。トナー像が定着した記録材Ｐは、片面印刷時や両面印刷時の裏面印刷後には、フラッパ７３により外排出ローラ対７２方向に搬送される。外排出ローラ対７２は、記録材Ｐを画像出力部１Ｐの外部に排出する。

反転両面ユニット５０に搬送された記録材Ｐは、複数の反転両面ローラ対５１により、反転両面ガイド５２の奥まで引き込まれて停止する。その後、複数の反転両面ローラ対５１が逆回転して、記録材Ｐは、両面フラッパ５４により、反転排紙の場合は外排出ローラ対７２に、両面印刷する場合は両面搬送ユニット６０に導かれる。反転排紙の場合、記録材Ｐは、両面フラッパ５４を通過した後に、排紙フラッパ５３により外排出ローラ対７２に導かれ、外排出ローラ対７２により画像出力部１Ｐの外部へ排出される。両面印刷時に記録材Ｐは、複数の両面搬送ローラ対６１により搬送され、両面搬送ガイド６２に導かれて、給紙ユニット２０の搬送ガイド２４に合流する。その後、記録材Ｐは、表面印刷と同様のプロセスを経て、外排出ローラ対７２により画像出力部１Ｐの外部へ排出される。

＜現像器＞
以上のように、画像形成装置は、画像形成処理を行う。このような画像形成装置では、現像器１４に対して、トナー収容器であるトナーボトルからホッパ部を介してトナーが供給される。図２は、現像器１４の詳細図である。

感光体ドラム１１の外周面に対向して配置された現像器１４には、トナーを貯めるホッパ部１０５が接続される。ホッパ部１０５はトナー搬送スクリュー２５１、トナー供給ローラ２５２、トナー供給量規制板２５３、及びトナー検知センサ２５４を有している。ホッパ部１０５内のトナーは、感光体ドラム１１の回転軸に平行に配設されたトナー搬送スクリュー２５１の回転によって、スクリュー軸方向に搬送されながら、トナー搬送スクリュー２５１の図中右下に配設されたトナー供給ローラ２５２上に落とされる。落とし込まれたトナーは、トナー供給ローラ２５２と連れ回りながら、トナー供給量規制板２５３によってトナー供給ローラ２５２上での厚みが規制された後に、現像器１４に供給される。トナー検知センサ２５４は、ホッパ部１０５内のトナー量を検知しており、検知結果を制御ユニット８０に送る。

現像器１４は、現像ロール部２４１、攪拌パドル２４２、攪拌ローラ２４３、規制ブレード２４４、搬送スクリュー２４５、トナー濃度センサ（以下、「Ｔセンサ」という）２４６を有している。また、現像ロール部２４１の図中右側方にセパレータ２４７が配設される。現像器１４内には、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤が収容される。ホッパ部１０５から現像器１４に供給されたトナーは、回転駆動される攪拌ローラ２４３上に落下する。攪拌ローラ２４３は、落下してくるトナーを現像剤と混合しながら、図中左側方の攪拌パドル２４２に送る。この際、新たに補給されたトナーが、磁性キャリアや攪拌ローラ２４３等との摺擦によって摩擦帯電させられる。攪拌パドル２４２は、回転駆動されて、攪拌ローラ２４３から送られてくる現像剤を現像ロール部２４１に向けて搬送する。このようにして搬送される現像剤は、現像ロール部２４１の回転する現像スリーブ２４１ａの表面に汲み上げられる。

現像ロール部２４１は、非磁性パイプで構成されて回転駆動される現像スリーブ２４１ａと、これに連れ回らないように現像スリーブ２４１ａ内に固定されたマグネットローラ２４１ｂとを有している。現像ロール部２４１は、攪拌パドル２４２から送られてくる現像剤を、マグネットローラ２４１ｂの磁力によって現像スリーブ２４１ａ表面に引きつける。引き付けられた現像剤は、現像スリーブ２４１ａに連れ回りながら、現像ロール部２４１と所定の間隙を保持するように配置された規制ブレード２４４とによって、厚みが制限される。現像剤は、現像スリーブ２４１ａの回転に伴って、現像ロール部２４１と感光体ドラム１１とが対向する現像領域に搬送される。

現像スリーブ２４１ａには、現像バイアスが印加される。現像バイアスの印加により、現像領域では、現像スリーブ２４１ａと感光体ドラム１１の静電潜像との間に、現像剤をスリーブ側から感光体ドラム１１側に静電移動させる現像ポテンシャルが発生する。これにより、現像剤は、感光体ドラム１１上の潜像画像を現像して可視画像に変化させる。

攪拌ローラ２４３の下側のケーシング底面に固定されるトナー濃度センサ２４６は、攪拌ローラ２４３によって攪拌搬送される現像剤の透磁率に応じた信号を制御ユニット８０に出力する。現像剤のトナー濃度は現像剤の透磁率と良好な奉還関係を示すことから、現像剤の透磁率を検知することでトナー濃度が検知可能である。制御ユニット８０は、次のようなトナー濃度制御を行う。即ち、トナー濃度センサ２４６からの出力信号を所定の目標値に近づけるように、ホッパ部１０５内のトナー供給ローラ２５２を必要に応じて回転駆動させて、ホッパ部１０５内から現像器１４内にトナーを供給させる。これにより、現像器１４内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に保たれる。

＜トナー補給＞
図３は、現像器１４にトナーを補給するトナーボトルとホッパ部１０５との接続部分の説明図である。

トナーボトル４１４からホッパ部１０５に補給されたトナーは、トナー搬送スクリュー２５１上に落下する。このトナーは、トナー搬送スクリュー２５１のスクリュー軸線方向に搬送されながら、少しずつトナー供給ローラ２５２に向けて落とし込まれる。制御ユニット８０は、トナー検知センサ２５４による検知結果に基づいて補給モータ４３２を駆動し、ギア４３３を介してトナーボトル４１４を回転させる。トナーボトル４１４の回転により、トナーボトル４１４からホッパ部１０５へのトナー補給が行われる。具体的には、トナー濃度制御によってホッパ部１０５から現像器１４にトナーが供給されて、ホッパ部１０５内のトナー量が少なくなると、トナー検知センサ２５４がトナーを検知しなくなる。制御ユニット８０は、トナー検知センサ２５４によってトナーが検知されなくなると、トナーが検知されるようになるまで、補給モータ４３２を回転駆動させてホッパ部１０５にトナーを補給する。

トナーボトル４１４の１回転あたりのトナー排出量は、トナーボトル４１４内のトナー残量によって大きく変化する。この変化は、トナー残量に応じてトナーボトル４１４内のトナー上面レベルが変化することに起因している。トナーボトル４１４は、横に寝た状態で画像形成装置の装着部にに装着される。このように横に寝た状態でトナーをほぼ満杯に収容しているときには、トナーボトル４１４内部のトナーの上面レベルがトナーの排出口よりも鉛直方向上側になり、トナーが排出口を覆い尽くす。この状態で排出口の全領域からトナーが排出するために、トナー残量が多い場合には、１回転あたりのトナー排出量が多量になる。これに対して内部のトナー残量が僅かなときには、トナーの上面レベルが排出口よりも鉛直方向下側になり、トナーが排出口を覆わなくなる。この状態では排出口の下部からしかトナーを排出しなくなるので、１回転あたりのトナー排出量がごく少量になる。そのために、満杯時と同量のトナー排出量を得るためには、トナーボトル４１４を満杯時よりも多く回転させる必要がある。

トナーボトル４１４内部のトナー残量がほぼゼロである場合、トナーがトナーボトル４１４から排出されない。そのために、トナー検知センサ２５４がトナー無しを一定時間以上検知することになる。この場合、制御ユニット８０は、トナーボトル４１４内にトナーが無いと判断して、トナーボトル４１４の交換指示を操作部５のディスプレイ上に表示する等によりユーザに通知する。

＜光学読取装置＞
トナーボトル４１４には、固有の個別情報が付される。本実施形態では、個別情報がバーコードにより表され、トナーボトル４１４に付される。図４は、このようなトナーボトル４１４に付されたバーコードを読み取る光学読取装置の構成図である。トナーボトル４１４は、各色に応じて設けられる。そのために、光学読取装置は、トナーボトル４１４の数に応じて設けられる。

トナーボトル４１４は、一般的に表面が黒色で覆われており、紫外線等の影響によるトナーボトル４１４内のトナーの変質を防止する。トナーボトル４１４には、バーコードが印刷されたバーコードラベル４５０が貼り付けられる。バーコードは、トナーボトル４１４の個別情報を黒地部分（暗部）と白地部分（明部）との組み合わせで表す画像コードである。トナーボトル４１４は、補給モータ４３２により回転駆動される。トナーボトル４１４は、各色に応じて設けられるために、補給モータ４３２は、トナーボトル４１４の数に応じて設けられる。補給モータ４３２は、モータ駆動回路４５４により回転駆動される。モータ駆動回路４５４は、補給モータ４３２と同数設けられる。

光学読取装置は、ＣＰＵ４５２、メモリ４５３、データ読取回路４５５、及びバーコード検知センサ４５１を備える。ＣＰＵ４５２は、光学読取装置の制御を行い、また、モータ駆動回路４５４に、補給モータ４３２を駆動させるための駆動信号を送信する。メモリ４５３は、ＣＰＵ４５２による制御に用いられる各種データを記憶する。バーコード検知センサ４５１は、トナーボトル４１４に貼り付けられたバーコードラベル４５０に光を照射し、その反射光を検知する。バーコード検知センサ４５１は、検知結果を表すデータ（出力値）をデータ読取回路４５５に送信する。データ読取回路４５５の出力はＣＰＵ４５２に入力され、そのデータはＣＰＵ４５２内で処理されてメモリ４５３に格納される。バーコードラベル４５０の検知タイミングはトナーボトル４１４の交換時等に行うが特に限定はしない。ＣＰＵ４５２、メモリ４５３、及びデータ読取回路４５５は、制御ユニット８０内に設けられる。バーコード検知センサ４５１は、トナーボトル４１４の装着部の近傍のバーコードラベル４５０を照射可能な位置に配置される。本実施形態では、トナーボトル４１４が各色に応じて設けられるので、バーコード検知センサ４５１は、トナーボトル４１４と同数設けられる。

ホッパ部１０５に設けられるトナー検知センサ２５４がホッパ部１０５内のトナー無しを一定時間検知すると、ＣＰＵ４５２はモータ駆動回路４５４に駆動信号を送信する。モータ駆動回路４５４は、駆動信号を受信すると、補給モータ４３２を駆動してトナーボトル４１４を回転させる。トナーボトル４１４が回転することによって、トナーがホッパ部１０５に補給される。その後、トナー検知センサ２５４がトナー有り状態を一定時間検知すると、ＣＰＵ４５２は、トナーボトル４１４の回転を停止させる。ホッパ部１０５から現像器１４にトナーが供給されたり、トナーボトル４１４からトナーが補給されることによって、トナー検知センサ２５４から出力される信号は有り及び無しの状態を繰り返す。それに従ってＣＰＵ４５２は、トナーボトル４１４の回転駆動及び停止を繰り返す。

図５は、バーコード検知センサ４５１の説明図である。バーコード検知センサ４５１は、発光部５０１及び受光部５０２を備える。発光部５０１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の一般的な光源で実現される。受光部５０２は、発光部５０１から放射された光がトナーボトル４１４の表面及びバーコードラベル４５０により反射された反射光を受光する。受光部５０２は、受光した反射光の強度に応じた出力値を出力する。出力値は、データ読取回路４５５に送信される。例えば、バーコードラベル４５０の黒地部分は反射光が少ないために出力値が低く、白地部分は反射光が多いために出力値が高くなる。図５では、黒地部分の反射光を受光しているために、受光部５０２は低い値の出力値を出力する。

図６は、データ読取回路４５５及びＣＰＵ４５２の説明図である。データ読取回路４５５は、バーコードセンサ制御部６０１、アナログプロセッサ６０２、Ｄ／Ａコンバータ６０３、及びコンパレータ６０４を備える。ＣＰＵ４５２は、タイマ６０５及び白黒閾値設定部６０６を備える。なお、データ読取回路４５５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現してもよく、また複数の素子の組み合わせにより実現してもよい。また、ＣＰＵ４５２が備える機能は、例えば、ＣＰＵ４５２が図示しない記憶装置から所定のコンピュータプログラムを読み込んで実行することで実現される。

データ読取回路４５５は、バーコードセンサ制御部６０１によりバーコード検知センサ４５１の動作を制御する。具体的には、バーコードセンサ制御部６０１は、バーコード検知センサ４５１の発光部５０１に発光させるとともに、受光部５０２から出力値を出力させる。また、バーコードセンサ制御部６０１は、発光部５０１の発光光量や受光部５０２の受光ゲインを調整する。

データ読取回路４５５は、バーコード検知センサ４５１から出力される出力値を受信する。データ読取回路４５５に受信された出力値は、アナログプロセッサ６０２及びコンパレータ６０４に入力される。アナログプロセッサ６０２は、入力された出力値をデジタル値に変換してＣＰＵ４５２に入力する。

ＣＰＵ４５２は、デジタル値に変換された出力値に応じて、バーコード検知センサ４５１の発光光量や受光ゲインを調整するための調整データを生成してバーコードセンサ制御部６０１に送信する。ＣＰＵ４５２は、デジタル値に変換された出力値に応じて、白黒閾値設定部６０６により、バーコード検知センサ４５１の出力値を判別して二値化するための白黒閾値を生成する。ＣＰＵ４５２の白黒閾値設定部６０６は、生成した白黒閾値をＤ／Ａコンバータ６０３に送信する。

データ読取回路４５５のＤ／Ａコンバータ６０３は、ＣＰＵ４５２から受信した白黒閾値をアナログ値に変換してコンパレータ６０４に入力する。コンパレータ６０４は、バーコード検知センサ４５１から出力された出力値と、アナログ値に変換された白黒閾値とを比較して、バーコード検知センサ４５１から出力された出力値を二値化する。コンパレータ６０４による出力値の二値化により、バーコードの白地と黒地とが判別可能になる。判別結果である二値化された出力値は、コンパレータ６０４からＣＰＵ４５２のタイマ６０５に入力される。

ＣＰＵ４５２のタイマ６０５は、コンパレータ６０４から入力された二値化された出力値の、立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間及び立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間を測定する。ＣＰＵ４５２は、この測定結果に基づいてバーコードのコード変換を行う。ＣＰＵ４５２は、コード変換結果をメモリ４５３に格納する。コード変換結果により、ＣＰＵ４５２は、バーコードが表す個別情報を読み取ることができる。

図７は、トナーボトル４１４に貼り付けられたバーコードラベル４５０及びバーコード検知センサ４５１から出力される出力値の波形の例示図である。出力値は、ＣＰＵ４５２のサンプリングタイミングでＣＰＵ４５２に検知される。

バーコードラベル４５０は、クワイエットゾーン４５７及びキャラクタ４５８を備える。
クワイエットゾーン４５７は白地で形成される。キャラクタ４５８は、白地の線及び黒地の線の連続で形成され、白黒それぞれの線の太さにより個別情報が表される。

バーコードラベル４５０の白地部分ではバーコード検知センサ４５１の出力値が高くなり、バーコードラベル４５０の黒地部分ではバーコード検知センサ４５１の出力値が低くなる。そのために、バーコードラベル４５０のクワイエットゾーン４５７及びキャラクタ４５８の白地部分を検知したバーコード検知センサ４５１の出力値は高くなり、キャラクタ４５８の黒地部分を検知したバーコード検知センサ４５１の出力値は低くなる。また、トナーボトル４１４は、前述の通り表面が黒色で形成される。そのために、トナーボトル４１４をバーコード検知センサ４５１で検知すると、出力値が低くなる。以上のことから、バーコード検知センサ４５１の出力値の波形は、トナーボトル４１４の表面及びバーコードラベル４５０を検知することで、図７に示すように変化する。

本実施形態では、バーコード検知センサ４５１の発光光量及び白黒閾値を、バーコード検知センサ４５１によるバーコードラベル４５０のクワイエットゾーン４５７及びトナーボトル４１４の表面の検知結果に応じて決定する。つまり、ＣＰＵ４５２は、バーコードラベル４５０のクワイエットゾーン４５７による出力値Ｖｑ及びトナーボトル４１４の表面による出力値Ｖｑにより、バーコード検知センサ４５１の発光光量及び白黒閾値を決定する。

バーコード検知センサ４５１の検知領域内をバーコードラベル４５０のキャラクタ４５８が通過する時間は、ＣＰＵ４５２のサンプリングレート（サンプリング間隔）よりも短い。そのためにＣＰＵ４５２のサンプリングタイミングとバーコードラベル４５０との関係によっては、バーコード検知センサ４５１がキャラクタ４５８の黒地部分を正確に検知できない可能性がある。本実施形態では、発光光量及び白黒閾値を決定する場合に、キャラクタ４５８の黒地部分に代えてトナーボトル４１４の表面を検知することとしたので、バーコード検知センサ４５１は、黒色に相当する出力値を正確に検知することができる。

図８はバーコード検知センサ４５１から出力される出力値の波形及びコンパレータ６０４の出力値の波形の例示図である。

バーコード検知センサ４５１の出力値は、検知部分の色が変化する際に、バーコード検知センサ４５１の応答性によって、立ち上がり又は立ち下がり時の波形に影響がでる。また、トナーボトル４１４の回転速度に速度ムラが生じると、バーコード検知センサ４５１の出力値の波形が歪む。ＣＰＵ４５２がデータ読取回路４５５を介さずにこのような出力値の波形を取得すると、チャタリングが生じて誤検知する可能性がある。そのために、本実施形態では、データ読取回路４５５のコンパレータ６０４によりバーコード検知センサ４５１の出力値の波形を二値化して、誤検知の可能性を低くしている。

図９は、バーコード検知のタイミングチャートである。

トナーボトル４１４が回転を開始すると、ＣＰＵ４５２は、アナログプロセッサ６０２を介して取得した、バーコード検知センサ４５１から出力される出力値のサンプリングを開始する。トナーボトル４１４の一周回転を検知、もしくは一周回転に相当する時間が経過すると、ＣＰＵ４５２は、サンプリングした出力値に応じて、調整データ及び白黒閾値を生成する。調整データは、バーコードセンサ制御部６０１に送信される。バーコードセンサ制御部６０１は、調整データに応じてバーコード検知センサ４５１の発光光量等を設定する。白黒閾値は、Ｄ／Ａコンバータ６０３でアナログ値に変換されてコンパレータ６０４に送られる。

以上の処理は、トナーボトル４１４の回転開始から時刻Ｔ１までの間に行われる。時刻Ｔ１以降は、バーコード検知センサ４５１の発光光量及びコンパレータ６０４に設定される白黒閾値が調整された値となる。

なお、ＣＰＵ４５２は、例えばトナーボトル４１４の回転位相を検知可能な構成を有している。ＣＰＵ４５２は、これにより、サンプリングした出力値が、クワイエットゾーン４５７の検知により得られた値か、あるいはトナーボトル４１４の表面の検知により得られた値かを知ることができる。

時刻Ｔ１以降、バーコード検知センサ４５１の発光光量及びコンパレータ６０４の白黒閾値を調整した状態で、トナーボトル４１４が回転を継続する。バーコード検知センサ４５１は、調整された発光光量でバーコードラベル４５０のキャラクタ４５８を照射して、その反射光を表す出力値をコンパレータ６０４に送信する。コンパレータ６０４は、出力値と調整された白黒閾値とを比較することで出力値を二値化して、ＣＰＵ４５２に出力する。

ＣＰＵ４５２は、コンパレータ６０４から入力された二値化した出力値の立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間、及び立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間から、バーコードが表す個別情報を読み取る。

＜バーコード読み取り処理＞
図１０は、トナーボトル４１４に貼り付けられたバーコードラベル４５０を読み取る処理のフローチャートである。この処理は、トナーボトル４１４の交換後に行われる。

ＣＰＵ４５２は、トナーボトル４１４が交換されると、モータ駆動回路４５４により、このトナーボトル４１４を回転させる（Ｓ１００１）。トナーボトル４１４が回転を開始すると、バーコードセンサ制御部６０１が、バーコード検知センサ４５１を動作させる（Ｓ１００２）。バーコード検知センサ４５１の発光光量は、デフォルトの値あるいは前回動作時の値である。ＣＰＵ４５２は、バーコード検知センサ４５１から出力されるトナーボトル４１４の一周回転分の出力値をサンプリングして、メモリ４５３に格納する（Ｓ１００３、Ｓ１００４）。バーコード検知センサ４５１は、トナーボトル４１４の表面及びバーコードラベル４５０のクワイエットゾーン４５７を照射したことによる反射光の強度に応じた出力値を出力する。そのためにメモリ４５３には、トナーボトル４１４の表面及びクワイエットゾーン４５７を照射したことによる反射光の強度に応じた出力値が格納される。

ＣＰＵ４５２は、メモリ４５３に格納した出力値から、バーコードラベル４５０のクワイエットゾーン４５７の出力値Ｖｑ及びトナーボトル４１４の表面の出力値Ｖｔを算出する（Ｓ１００５、Ｓ１００６）。ＣＰＵ４５２は、算出したクワイエットゾーン４５７の出力値Ｖｑが適切な値であるか否かを判断する（Ｓ１００７）。適切な値は、バーコードラベル４５０の白地部分に反射感度ムラや汚れなどが生じても白地部分の出力値を確保できる値であり、実験的に求めることができる。適切な値には幅があり、ＣＰＵ４５２は、出力値ｑがその範囲内であれば適切であると判断する。また、ＣＰＵ４５２は、適切な値以上の出力値ｑであれば適切であると判断してもよい。

出力値Ｖｑが適切な値でない場合（Ｓ１００７：N）、ＣＰＵ４５２は、バーコード検知センサ４５１の発光光量を、白黒検出のために必要な光量に調整する（Ｓ１００８）。発光光量の調整には、例えば実験で得られたデータに基づく調整方法や、発光光量の設定を段階的に変更してＳ１００２〜Ｓ１００６の処理を繰り返し行い、適切な発光光量に調整する方法がある。出力値Ｖｑが適切な値である場合（Ｓ１００７：Y）には、バーコード検知センサ４５１の発光光量が適切であるために、ＣＰＵ４５２は、発光光量の調整を行わない。

バーコード検知センサ４５１の発光光量が適切な光量になると、ＣＰＵ４５２は、白黒閾値をクワイエットゾーン４５７の出力値Ｖｑとトナーボトル４１４の表面の出力値Ｖｔとから算出する。算出された白黒閾値は、ＣＰＵ４５２からデータ読取回路４５５へ送信されて、コンパレータ６０４に設定される（Ｓ１００９）。Ｓ１００８により発光光量の調整を行った場合には、調整後の発光光量により検出された出力値に基づいて、出力値Ｖｑ及び出力値Ｖｔが算出され白黒閾値が算出される。本実施形態では、白黒閾値を出力値Ｖｑと出力値Ｖｔとの平均値とする。なお、白黒閾値には、白地部分の出力値と黒地部分の出力値とを明確に二値化できる値であればどのような方法で算出された値でも用いることができる。

白黒閾値の設定後、ＣＰＵ４５２は、モータ駆動回路４５４によりトナーボトル４１４を引き続き一周分回転させる（Ｓ１０１０）。バーコード検知センサ４５１は、トナーボトル４１４の回転時にバーコードラベル４５０のキャラクタ４５８を照射して、その出力値を出力する。データ読取回路４５５のコンパレータ６０４は、バーコード検知センサ４５１から出力された出力値と、Ｓ１００９で設定された白黒閾値とを比較して、二値化した出力値をＣＰＵ４５２に出力する。ＣＰＵ４５２は、二値化された出力値の立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間及び立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間をタイマ６０５でカウントし、メモリ４５３にカウント値を格納する。この一連の処理により、ＣＰＵ４５２は、バーコードを検出する（Ｓ１０１１）。

ＣＰＵ４５２は、バーコード規格に基づいて、メモリ４５３に格納したカウント値によりキャラクタ４５８の白地部分及び黒地部分を認識して、コード変換する（Ｓ１０１２）。これによりＣＰＵ４５２は、バーコードが表す個別情報を読み取る。バーコードの読み取りが終了すると、ＣＰＵ４５２は、モータ駆動回路４５４によりトナーボトル４１４の回転を停止させて処理を終了する（Ｓ１０１３）。

バーコードは、バーコードラベル４５０によりトナーボトル４１４に貼り付けられる他に、例えば、トナーボトル４１４上に直接印刷やレーザマーキングにより付されてもよい。また、バーコードは、白黒２色の他に、複数色のいずれかと同等の反射率もしくは反射率差が予測できるものであればよい。また、バーコードには、１次元バーコードの他に２次元バーコードを用いてもよい。つまり、バーコードは、個別情報を明部及び暗部の組み合わせで表す画像コードであり、光の照射により読み取り可能でトナーボトル４１４のような画像形成装置に着脱可能な構成ユニットに付されるものであれば、どのようなもであってもよい。

以上、トナーボトル４１４の表面がバーコードラベル４５０の暗部と同色で形成された例で説明したが、トナーボトル４１４の表面は、バーコードラベル４５０の明部と同色であっても本実施形態のような白黒閾値の設定は可能である。つまり白黒閾値設定部６０６は、トナーボトル４１４の表面による反射光と、バーコードラベル４５０のトナーボトル４１４の表面とは異なる色部の反射光とにより、白黒閾値を生成する。また、本実施形態は構成ユニットとしてトナーボトル４１４を例に説明したが、画像形成装置に着脱可能な構成ユニットであれば、本実施形態の光学読取装置は有効である。

以上のような本実施形態の画像形成装置では、トナーボトル４１４のバーコードをトナーボトル４１４の回転速度を遅くすることなく、またサンプリングレートを上げることなく、確実に読み取ることができる。

１１…感光体ドラム、１４…現像器、２４１…現像ロール部、２４１ａ…現像スリーブ、２４１ｂ…マグネットローラ、２４２…攪拌パドル、２４３…攪拌ローラ、２４４…規制ブレード、２４５…搬送スクリュー、２４６…トナー濃度センサ、１０５…ホッパ部、２５１…トナー搬送スクリュー、２５２…トナー供給ローラ、２５３…トナー供給量規制板、２５４…トナー検知センサ、４１４…トナーボトル、４３２…補給モータ、４３３…ギア

Claims

感光体と、
静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
前記現像手段に補給するためのトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、
前記収容容器内の前記トナーを前記現像手段へ補給するために、前記装着部に装着された前記収容容器を回転する駆動手段と、
前記駆動手段により回転される前記収容容器の表面に付された、第１領域と当該第１領域と反射率の異なる第２領域とにより該収容容器の個別情報を表す２次元コードを読み取る読取手段と、
前記駆動手段により回転される前記収容容器において前記２次元コードが付されていない他の表面の読取結果を取得し、前記２次元コードの読取結果及び前記他の表面の読取結果に基づいて閾値を決定する決定手段と、
前記読取手段による前記２次元コードの読取結果を前記決定手段により決定された前記閾値に基づいて二値データへ変換し、当該二値データに基づいて前記個別情報を取得する取得手段と、を有し、
前記決定手段は、前記読取手段による前記第２領域の読取結果と、前記読取手段による前記他の表面の読取結果とに基づいて、前記閾値を決定することを特徴とする、
画像形成装置。
前記第１領域と前記他の表面とは同色であり、
前記第２領域と前記他の表面とは異なる色であることを特徴とする、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記読取手段は、発光部及び受光部を含み、前記受光部により受光された反射光の強度に応じた信号値を出力し、
前記読取手段に、回転する前記収容容器の前記他の表面を読み取らせ、前記他の表面の読取結果に基づいて前記読取手段の読取条件を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記読取条件は、前記発光部の発光光量であることを特徴とする、
請求項３に記載の画像形成装置。
前記読取条件は、前記受光部の受光ゲインであることを特徴とする、
請求項３に記載の画像形成装置。