JPH0338658A - 画像形成装置の作像制御用パターン先頭検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 最果と立社是九立 本発明は５画像形成装置の作像条件を制御するため感光
体上に形成されるパターンの先頭検出方法に関する。

災来挟牲 電子写真複写機や静電プリンタ等の画像形成装置では、
露光々源うンプ、感光体の経時的劣化、現像剤中のトナ
ー濃度の変化等の原因により画像濃度が変化する。

その補正方法として、原稿載置台の原稿載置範囲外等に
設けられた基準濃度を有するパターンを原稿露光用の露
光ランプで照射し、露先々学系により感光体上に露光し
、感光体上に静電潜像パターンを形成し、あるいはこれ
を現像装置で現像してトナー像パターンを形成し、静電
潜像パターンの表面電位あるいはトナー像パターンの濃
度を検出手段で検出し、感光体地肌部の表面電位又は濃
度と比較し、その出力データに基づいて、露光光量、現
像バイアス、トナー濃度、帯電チャージャの帯電々圧、
あるいは帯電チャージャとしてスコロトロンを使用する
場合はグリッド電圧等の作像プロセス条件を補正する方
法がよく知られている。

第１図は５感光体上に上記の如く形成されたトナー像パ
ターンの濃度を検知して作像プロセス条件を制御する場
合の検出制御回路の一例を示す図である。

トナー像パターンの濃度及び感光体地肌部濃度は発光ダ
イオードＬＥＤとフォトダイオードＰＤとより成る反射
型光電センサ１により検知され、その検出々力はＣＰＵ
２に入力されて処理され、光量補正信号、現像バイアス
補正信号、トナー補給信号等の１つ又は複数が出力され
て画像濃度が補正されるかエラー信号が出力される。こ
の制御方法に使用される上記の光電センサ１は特にＰセ
ンサと呼ばれている。

潜像パターンの表面電位、トナー像パターンの濃度を検
出する場合、考慮すべき事項としては、感光体線速、検
出手段の検出スポットの大きさ、パターン検出サンプリ
ング間隔、パターン検出サンプル数、パターンの大きさ
が挙げられる。

（イ）感光体線速は１分当りの画像形成数、すなわちコ
ピーあるいはプリントの出力枚数によって決定される。

（ロ）検出手段の検出スポットの大きさは、検出手段と
感光体のギャップにより決定される。

（ハ）パターン検出サンプリング間隔は、パターン検出
スポットの大きさと感光体線速とを考慮して決定される
。

（ニ）パターン検出サンプル数は演算してはゾ正確な値
が得られると思われる数で設定される。

（ホ）パターンの大きさは、パターンサンプルの完了す
る経過時間及び感光体線速により決定される。

上記の項目・の中で、パターンの大きさは小さい方がよ
い。その理由は、潜像パターン形成後、現像により顕像
化されても１画像領域外のため、不要なトナーが現像部
で消費され、そして、クリーニング部で回収される。し
たがって、パターンが大きいと現像部でのトナー消費量
、クリーニング部のトナー回収量が増大し、補給トナー
カートリッジ、廃トナータンクの交換頻度が増加し、コ
ストの上昇、操作性の低下につながるからである。

さて、パターンの大きさを小さくするためには。

パターンサンプルの完了時間を短くする必要がある。そ
の手段の工つとして、パターン到来の確実な検出が重要
な課題となってくる。

Ｐセンサパターンの検出に関しては、特開昭６２−２８
４３７５号公報に論じられている。これによれば、サン
プリング中のデータの変化によって検出パターンの到来
を判定しており、例えば感光体の表面濃度に相当するセ
ンサ出力の連続８サンプルの平均値をｖＳＧとし、Ｐセ
ンサパターン濃度に相当するセンサの出力の連続８サン
プルの平均値をＶｓｐとしたとき、ｖ８Ｐ／ｖＳＧの値
が３回連続して判断値例えば２．５を下廻っている時に
検知パターンへの変化点（パターン先頭）と判断する。

しかし、この方法では、Ｖ８．／ＶＳｏの値が３回連続
して判断値２．５を下回らないと変化点と見なさないか
ら、その間に１回でもノイズにより判断値を上廻るとク
リアされ、ノイズが重畳し易い信号系の場合は、最大３
サンプル毎ずれ、最悪の場合は、ノイズで検知パターン
への変化点を見出せず、検出パターンを小さくすること
ができない、検出パターンを小さくすると、検出パター
ンをはずれて所定サンプリングし、平均してしまい正確
なレベルを得ることができず、検出のたびにノイズによ
り平均レベルが異なり、不安定な検出となる。

が　決しようとする　題 本発明は、作像制御用の潜像又はトナー像パターン先頭
検出に関する従来の方法の上記の問題点にかんがみ、ノ
イズによるパターン先頭部の誤検知を防止することがで
き、又、パターン先頭検出の遅れを極力小さくすること
ができ、パターンの大きさを必要最小限にすることを可
能とするパターン先頭検出方法を提供することを課題と
する。

１題解決のための手− 本発明は、上記の課題を解決させるため。

基準濃度を有するパターンを感光体上に露光し。

感光体上に潜像又は顕像パターンを形成し、その表面電
位又は濃度を１検出手段により検出し、そのデータに基
づき作像条件を制御する画像形成装置の感光体上に形成
される上記パターンの先頭検出方法において、 上記検出手段からの入力データを所定の参照間隔で所定
の閾値に対して参照し、この参照値が上記所定の閾値に
対して少なくとも２回連続してパターン検出レベルを示
した時、その２回の参照値を含めて、所定参照個数に対
するパターン検出レベルの出現率を演算し、その出現率
が所定の比率以上である場合、上記の所定参照個数の先
頭をパターン先頭とみなすことを特徴とする。

失凰鮭 以下に、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

実施例として、第２図に図式的に示す如く、外径６０ｎ
ｎの感光体ドラム３に露光位置４でパターンを書込み、
感光体上に形成された潜像を現像ユニット５で現像して
トナー像とし、露光位置から９０°の位置で、現像位置
から３５°の位置に設けられたＰセンサ１によりパター
ン濃度を検知する例について説明する。Ｐセンサエと感
光体３の表面との間隙は３ｍであり、検出スポットの直
径は６．６＋ｎｍとなっている。

感光体ドラム３が回動するに従って、検出パターンは検
出スポットに接近してくる。第３図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）は各過程における検出スポットと検出パ
ターンとの位置関係を示すもので、（ａ）は検出スポッ
ト６が検出パターン７に掛らない状態を示し、次いで（
ｂ）図の如く、検出スポット６の半分が検出パターン７
の先頭部に掛った状態となり、次いで（ｃ）図に示す如
く検出スポット６は完全に検出パターン７の中に入った
状態となる。

次に、以下の説明で使用する記号の定義を述べる。

■　　＝トナーが感光体にのらない状態の部分ＳＧ （地肌部）を検知したセンサの出力 （第３図（ａ）） ｖ８　：パターン検出の判断レベルで検出スポットのは
ｇ中心がパターン先頭にある ときのセンサの出力（第３図（ｂ）） Ｖ８Ｐ：検出パターン中に検出スポットが完全に入った
時のセンサ出力（第３図（Ｃ））Ｖ　　：感光体線速（
この実施例では９２ｍ／ｓｅａ　） ｔ　　：参照間隔（この実施例では３ｍ５ｅｃ）ｔＳＧ
　”　ＳＧのチエツク期間（ｍｓｅｃ）ｔｓＰ：ｖ８Ｐ
のチエツク期間（ｍｓｅｃ）ｔ、８：検出パタンの光書
込からｖ８検出迄の期間（ｍ　ｓｅｅ　） ｔＳ　：Ｖ８検出からｖｓｐチエツク開始までの期間（
ｍｓｅｃ） ｔ　　：ｖ８Ｇチエツク終了から”ｓｐチエツク開始ま
でのエラーチエツク期間（ｍｓｅｃ）Ｎ工Ｇ　　：■Ｓ
Ｇ及び■ｓｐチエツク時のサンプリング数 Ｎｕ　　：Ｎ１．のうち小さい方４個、大きい方４個を
削除したサンプリング数 第４図は本発明によるパターン先頭検出方法のサンプリ
ングのタイミング図である。図には、パータン書込み、
Ｐセンサの発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯、ｖＳＧチ
エツク、エラーチエツク。

パターン検知、ｖｓｐチエツクのタイミングが示されて
いる。第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と状態が進むに従
って、第４図のパターン検知のような曲線を画いてセン
サ出力が変化する。又、第１図中の可変抵抗ＶＲの調整
により、第３図（ａ）の状態でｖＳＧを４ｖにしたとす
れば、第３図（ｂ）の状態でＶ　は略２．５Ｖに等しく
なる。

検出パターンの光書込みからＶ８Ｐチエツク開始迄の期
間ｔｐｓは、第２図より ６０Ｘπ　　　９０″　　６０・π　　１ｔ　　＝　　
　　　　　ｘ　　　　　　＝　　　　　　　Ｘ−＝５１
２ｍｓｅｃＳ ｖ　　　　　３６０’　　　９２　　　４検出スポツト
径は６．６ｍであるからＶ　は６．６／２の位置である
。従って、ｖＳＧチエツク終了タイミングｔＳＧＥは ６．６ ｔ　　　＝ｔ　　　−＝４７６ｍｓｅｃ　　以前にない
ＳＧＥ　　　ＰＳ　　　２ｖ といけない。

これからｔ　８ｏ＝　ｔ−Ｎ１．＝４８ｍ５ｅｃ　　と
余裕分αを考慮すると ｖｓｃチエツクスタート（ｔＳＧＳ　”）はｔ　ｓｃｓ
　”ｔ　ＳＧＥ　　（ｔｓｃ＋α）　＝４２０ｍ５ｅｃ
（但しα＝　２８　ｍ５ｅｃとする） 従って、ＬＥＤはｔＳＧＳ以前にＯＮして”ｓｐチエツ
ク後ＯＦＦするだけでよく、余計な感光体の光疲労を最
小限に押えている。ｔＳＧはＮ１Ｇとしたが、実質はＮ
８を有効データとして平均してノイズ除去効果を高くし
、正確なＶ　　を得るよＧ うにしている、同様に、ｖＳＰのチエツクも１６回は１
例で、必要に応じて変形可能である。

以上、パターン書込みからｖＳチエツクまでの動作を説
明したが１次にｖ８チエツク以降の動作の説明を行なう
。

ｔＳＧＥよりもｔｅ用タイマー（カウンタ）がスタート
し、所定の時間（参照数）中にｖｓｐの先頭と判断でき
ない時はエラーとして処理する。

本来ｔ　　の時点でｖ８となるべきであるが、ＰＳ 機械誤差、線速変動、信号への外来ノイズ等でｖ８検知
の時間はずれる。従って、タイミングで強制的にＶ８Ｐ
を検出して正確さを欠くよりも、パターンを実際に検知
してからＶＳＰチエツクを行なった方が良い結果を生む
。又、何らかの原因でパターン書込みがなかった時は、
前記エラーを検出することもできる。この時、パターン
の先頭を正確に検出しないと、従来と同様の欠点を招い
てしまうことになる。

以下に１本発明のパターン先頭検出方法を詳細に説明す
る。ｔＳｏ以降、を間隔でパターン検知し、そのデータ
は■８を閾値として、バッファに１．０のビット情報と
してｔ間隔毎にシフトしながら所定ビット数（本実施例
では８ビツト使用）蓄積する。もちろん、を間隔毎に新
しい情報はシフト命令によってバッファに入力され、古
い情報は押出される。

この蓄積データの中に連続してｖ８より低いセンサ出力
（Ｓ　ｏｕｔ）が出現した時、パターン先頭付近である
と判断し、バッファの内容をチエツクする。

チエツクの方法は、５ｏｕｔ　＜　Ｖ　　の出現率が３
／４以上であるかどうかを次の参照迄に演算し、３／４
以下であれば、パターン先頭未到達として次の参照を行
って再び演算を行なう。その結果３／４以上となった時
、バッファ内の一番古いデータの時点をパターン先頭点
と判断する。この時点ではすでに８ビツトのデータが蓄
積されているため、 ｔＸ８＝２４ｍｓｅｃ 経過しているが、■　検知からはレベル安定するまでの
時間、つまりスポット径６．６ｍの１／２の距離分の時
間（ｔ８） ６．６　　　　　３．３ｍ ｔ　　　＝　　　　　　　　　　＝　　　　　　　　　
　　　＝３６ｍｓｅｃ８２Ｘｖ　　　　９２ｍａ＋／ｓ
ｅｅ が経過しないと安定したＶ　は測定できない。

Ｐ 従って、１２ｍ５ｅｃの待機時間の後にＶ　チェッＰ りを行えるため、実質はＶ　をリアルタイムにチニック
することが可能になっている。ＶＳＰチエツク開始点か
らＶｓｐを求める動作はＶＳＣＳＣチエ時と同様である
。このようにすることにより、Ｖ８チエツクに対する時
間的遅れが実質的になく、パターン先頭位置を正確に把
えることができる。

又、エラーチエツクを早期に精度良く行なうことができ
、不具合発生時の対処を早く容易に行なうことができる
。

更に、ｔ　がスポット径に依存する領域であるので、■
　チエツク前後の検知骨、つまりスポＳＰ ット径とｔｓｐ分でパターン幅が済む。このため。

余分な大きさの検知パターンを必要としないため、トナ
ー消費及び廃トナー回収量が最低限で済むと云う効果も
得られる。

以上のように、２回連続データをパターン先頭検知のト
リガとしているため、ノイズ等で■８以下が１回生じて
も、ノイズとして無視してＣＰＵは他の処理をすること
ができるため、良好な制御特性を得ることができる。

その動作を示すフローチャートを第５図（ａ）に示す。

第５図（ａ）中のｒデータ読み込み」ルーチンは、一定
間隔で割込まれる割込みルーチンである。

バッファのビットに読み込まれる情報は、前述のとおり
、■　を閾値として、センサ出力Ｓ　ｏｕｔが■ｓ以下
の場合を０１ｖＳ以上の場合を１とする。

第５図（ａ）中の「出現率チエツク」ルーチンのｒＢｂ
ｉｔ中の０出現率≧３／４？Ｊのステップでは、第５図
（ｂ）に例示するバッファ内容ａ。

ｂ、ｃを参照してＹｅｓかＮＯかを判定する。例えばａ
の内容の場合、０の出現率は１／４なのでＮｏ、ｂの内
容の場合は０の出現率が５／８であるからＮｏ、ｃの内
容の場合は０の出現率が３／゛４なのでＹｅｓとし、こ
の時Ｄ７のデータ時点をパターン先頭位置と見る。

なお、エラーチエツクＣはｖＳＧチエツク終了後よりカ
ウントされる。

又、第６図（ａ）のフローチャートは、ＶＳＰをより安
定な領域で検出したい場合のフローの一例を示すもので
ある。

この場合は、センサ出力Ｓ　ｏｕｔがＶｓ以下、すなわ
ちＯのデータが連続して２回バッファに入力されたら、
それから所定時間進めて（つまり数ビツトシフト後）か
ら演算を行なうようにしたもので、パターン幅をあまり
大きくしたくはないが、スポット径などのバラツキ要因
を充分排除してチエツクしたい時には効果的である。

この場合も、「データ読み込み」ルーチンは一定間隔で
割込まれる割込みルーチンである。又、「出現率チエツ
ク」ルーチン中の「Ｄ□、。＝０？」のステップでは１
例えば第６図（ｂ）に例示するバッファ内容ａの如＜、
　Ｄｏ、　Ｄｌが０であればｖ８チエツクを開始する。

又、ｒｐ、、Ｄ、＝０？Ｊのステップでは、第６図（ｂ
）のバッファ内容す。

ｃ、ｄを参照して、例えばｂの内容の如＜、Ｄ、。

Ｄ７がＯでない場合は出現率演算はせず、Ｃの内容の如
＜、　Ｄｓ、Ｄ？が０であって、演算結果、０の出現率
が３７５であるからＮ０１ｄの内容の如＜、　Ｄ、、　
Ｄ、がＯであって、演算結果出現率が３７４であるから
Ｙｅｓとする。

なお、エラーチエツクＣはＶＳＣチエツク終了後よりカ
ウントされることは第５図（ａ）のフローの場合と同様
である。

又、第６図で、バッファのり、、　Ｄ、が−度０になっ
たらフラグをたて１次の参照からはり、、　Ｄ。

のデータにかＳわらず参照する方法も第５図の例と第６
図の例の中間として有効である。

なお、第５図、第６図のエラーチエツクカウンタの設定
値は以下のようにした。

ｔ≧ｔ　　＋（ｔｓｃｓ　＋ｔ８．）　＋ｔ８ｅ　　　
　ＰＳ ＝５１２−　（４２０＋４８）＋３６ ＝８０ｍｓｅｃ エラーチエツクカウンタ＝　８０　ｍ　ｓｅｃ／　３　
ｍ　ｓｅｃ″：２７従って、２７回以上とするが、この
実施例ではＶ　チエツクずれを３回迄許容してエラーチ
エツクカウンタ≧３０でエラー処理とする。

このため、°パターン幅は、３回Ｘ　３　ｍ５ｅｃ＝　
９ｍ５ｅｃ分だけ最低パターン幅より大きくしである。

幕−果 以上の如く１本発明によればパターン幅を必要最小限の
大きさにしつへ、ノイズによる誤検知を防止して、パタ
ーンの検出を確実に行なうことができる。

又、請求項２の発明によれば、パターンの大きさを必要
最小限にして、パターン先頭検出の遅れを微小にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰセンサによりトナー像パターンを検知し作像
プロセス条件を制御する回路の一例を示す回路図、第２
図は本発明の方法にか＼わるパターン書込位置と現像位
置と濃度検知位置の関係を示す図式図、第３図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）はパターンと検出スポットとの各種の位
置関係を示す図式図、第４図は本発明によるパターン先
頭検出方法のサンプリングのタイミング図、第５図（ａ
）は本発明の方法の実施例の動作を示すフローチャート
、第５図（ｂ）はその方法におけるデータバッファの内
容の数例を示す図式図、第６図（ａ）は本発明の方法の
他の実施例の動作を示すフローチャート、第６図（ｂ）
はその方法におけるデータバッファの内容の数例を示す
図式図である。 工・・・Ｐセンサ（濃度検出手段） ２・・・ＣＰＵ ３・・・感光体ドラム ４・・・光書適位置 ６・・・検出スポット ７・・・パターン 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準濃度を有するパターンを感光体上に露光し、
   感光体上に潜像又は顕像パターンを形成し、その表面電
   位又は濃度を検出手段により検出し、そのデータに基づ
   き作像条件を制御する画像形成装置の感光体上に形成さ
   れる上記パターンの先頭検出方法において、上記検出手
   段からの入力データを所定の参照間隔で所定の閾値に対
   して参照し、この参照値が上記所定の閾値に対して少な
   くとも２回連続してパターン検出レベルを示した時、そ
   の２回の参照値を含めて、所定参照個数に対するパター
   ン検出レベルの出現率を演算し、その出現率が所定の比
   率以上である場合、上記の所定参照個数の先頭をパター
   ン先頭とみなすことを特徴とするパターン先頭検出方法
   。
2. （２）上記のパターン検出レベルの出現率が上記の所定
   の比率に到達しない時、先頭の参照値を捨て、上記参照
   間隔で入力した次の参照値を最後に加え、再び上記の演
   算を行ない、パターン検出レベルの出現率が所定の比率
   以上である場合、その所定参照個数の先頭をパターン先
   頭とみなし、所定の比率未満の場合は同じ手順を繰返し
   行なうことを特徴とする請求項１に記載のパターン先頭
   検出方法。