JPH09204094A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナー等を用いて潜像を可視像化する画像形成
装置において、一部のみ画像濃度が低下したり左右濃度
差が生じることを防止する。 【解決手段】カウンタ回路１０２は画像信号１１２の黒
画素数をカウントしキャリー信号１１４を制御回路１１
０に通知する。同様のカウンタ回路が更に３個あり、各
々キャリー信号１１５〜１１７を制御回路１１０に通知
する。領域判定回路１０１はドットクロック１１３をカ
ウントし一走査ライン上の位置を指定する領域選択信号
１１９〜１２２を発生させカウンタ回路１０２〜１０５
を排他的にイネーブルとする。制御回路１１０は一走査
ラインを４分割した領域毎に黒画素数をカウントしその
結果に応じて現像器内の補給器１３１〜１３４を独立し
て作動させるので現像部２４４へのトナー補給が４分割
した領域毎に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、情報処理装置用出力プリンタや複写機等とし
て用いられる電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式の画像形成装置
は、安価な普通紙を使用することができ、また、一様な
濃度や幾何学的精度等安定した画像品質を要求される出
力が比較的高速で得ることができるために情報処理装置
用出力プリンタや複写機等として広く用いられている。

【０００３】従来の画像形成装置の一例であるレーザビ
ームプリンタにおいてトナーの供給量を制御する方法に
ついて図４を参照して説明する。

【０００４】この従来の画像形成装置では、トナーは現
像部４４４内に設置されたトナーセンサ４４５により常
にその量を監視されており、トナーセンサ４４５がトナ
ー僅少を検出すると制御回路４１０へのトナー信号４４
６が有効となるようになっている。トナーセンサ４４５
としては、トナーの磁気インダクタンスを検出する磁気
素子，トナーの重みを検出する圧電素子およびトナーが
光路をさえぎることを検出する光電素子等が一般に知ら
れている。こうしてトナー僅少が検出されると、制御回
路４１０は補給器駆動部４２３へのモータ駆動信号４０
６を有効にし、補給器４３１が作動することでトナー容
器４４７内のトナーは現像部４４４へと移送される。補
給器４３１の構造としては、中心軸で回転する円筒体が
隔壁に設けられたスリット部に取付けられており、補給
器駆動部４２３内のモータの回転力がギヤ等の機械的伝
達手段４２７によって与えられるようになっている。補
給器４３１が作動し現像部４４４内のトナーが増えトナ
ーセンサ４４５がトナー有を検出した後、あらかじめ定
められた一定時間が経過すると補給器４３１は停止する
ようになっている。

【０００５】このように、現像部４４４内のトナー量を
一定量に保持するのは、一定の画像濃度を得ることの他
に現像スリーブ４５０との摩擦により生じるトナーの帯
電量を抑制し良好な現像を行わせるとともに、トナー密
度が高まりブロッキング（固化）が生じるのを防止する
目的で行われている。

【０００６】しかしながら、この画像形成装置において
は、一般的に現像部４４４内のトナー量をトナーセンサ
４４５で検出することが行われているが、トナーセンサ
４４５の出力結果は信頼性に乏しく種々の問題を生じさ
せていた。一成分現像剤の場合、圧電素子あるいは光電
素子のようなものが用いられるが、トナー密度が安定し
ないことや受光部に残留したトナーの影響などがあり、
正確なトナー僅少の検出が困難であった。また、二成分
現像剤の場合には、トナーが消費されてもキャリアが残
るためトナーとキャリアの混合比を磁気センサで検出す
る方法が取られているが、磁気インダクタンスが安定し
ないなどの理由により正確な動作が期待できなかった。
そこで、トナーセンサ４４５を用いることなく、画像信
号中の“１”（黒）データの量に応じてトナー補給を行
わせることが公知となっている。

【０００７】この公知のものとしては特開昭５９−６８
７６０号公報が知られている。

【０００８】この特開昭５９−６８７６０号公報の動作
について図５を参照して説明する。

【０００９】図５は、この特開昭５９−６８７６０号公
報の画像形成装置の動作を説明するためのブロック図で
ある。

【００１０】５５５は、外部機器（図示せず）から送ら
れてくる画像信号であって、感光体５５１を半導体レー
ザ５３７で照射するための制御を行う信号である。発振
器５５６は、ドットクロック信号を発生するが、画像信
号５５５とともにアンドゲート５５７に入力している。
アンドゲート５５７の出力は、サンプルホールド回路５
５９に入力しているので、画像信号５５５の“１”の個
数が増えるに従ってサンプルホールド出力の電圧が上昇
する。サンプルホールド出力は、コンパレータ５６１に
入力し、基準電圧発生器５６０からの基準電圧と比較さ
れ、基準電圧に達したときにトナー補給を行わせるよう
になっている。

【００１１】また、画像信号のカウントやトナー補給制
御をＣＰＵを内蔵したシーケンス制御回路６１０で行う
とともに、図６に示すような、従来のトナーセンサの出
力結果も参照した特開昭６０−４９３６２号公報のよう
なものも提案されている。

【００１２】さらに、図７に示すような、画像信号のカ
ウントの他にトナー消費量を左右する要因であった半導
体レーザのビーム強度，濃度設定値，機内の湿度などを
も参照してトナー補給制御を行わせる特開平１−２９５
２８６号公報など、実用上の改良を加えた様々なものが
公知のものとなっている。

【００１３】なお、図８は、こうした従来技術の最も代
表的な回路構成を採用した画像形成装置の概略回路図で
あり、後述する実施の形態と対比させるためのものであ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像形
成装置においては、画像信号中の有効信号が１ラインを
走査する期間に位置的に均一に分布しておれば良いが、
一部に集中している場合、つまり、現像部内においてそ
の奥行き方向に沿ってトナーの消費量が一様でない場合
には、トナ−補給量は奥行き方向に沿って一様としかな
らず真に必要な部分にトナ−補給量が不足するため、一
部のみ画像濃度が低下するという問題点があった。

【００１５】また、従来の画像形成装置では、最大Ａ３
紙に出力可能な画像形成装置においてＢ５紙，Ａ４紙等
を連続して使用する場合でもトナー消費量が現像部奥行
き方向に沿って一様とならないため、現像部内のトナー
の分布が一定とならず出力結果に左右濃度差が生じる等
の障害が発生するという問題点があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
問題点にかんがみてなされたもので、濃度ムラのない画
像形成装置の提供することにある。

【００１７】そのため、 (1) 本発明の本発明の画像形成装置は、画像信号により
感光体上に主・副二次元的に走査形成された静電気像を
トナー像として可視像化する現像器内の現像部に対しト
ナーを補給するトナー補給部と、画像信号中の有効信号
を計数積算して画像濃度信号を得る計数部とこの計数部
より画像濃度信号を受けて前記トナー補給部のトナー補
給量を制御するトナー補給制御部とを備える画像形成装
置において、計数部が主走査１ライン分の画像信号を複
数部分に分割し、分割された各部分ごとに有効信号を計
数積算してそれぞれの画像濃度信号を得る構成であっ
て、トナー補給部が現像部の主走査ラインの分割された
各部に対応する部分ごとに、それぞれの画像濃度信号に
基いてトナー補給制御部の制御を行う構成であることを
特徴としている。 (2) 本発明の本発明の画像形成装置は、上記(1) のトナ
ー補給部が、現像部の主走査ラインの分割された各部に
対応する部分に対して主走査ラインの方向に沿って移動
してトナー補給を行う構成であることを特徴としてい
る。 (3) 本発明の本発明の画像形成装置は、上記(1) のトナ
ー補給部を、現像部の主走査ラインの分割された各部に
対応する部分ごとに複数備えたことを特徴としている。 (4) 本発明の本発明の画像形成装置は、上記(1) の計数
部が、画像信号の“１”の数を計数積算するカウンタ回
路と、主走査時の基準信号であるドットクロック信号を
計数積算して現像部の主走査ラインの分割された各部に
対応する部分を選択する領域選択信号を生成する領域判
定回路とを備えたことを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】前述した計数部は主走査１ライン
分の画像信号を複数部分に分割し、分割された各部分ご
とに有効信号を計数積算して、それぞれの画像濃度信号
を発生する。トナー補給部は現像部の主走査ラインの分
割された各部に対応する部分ごとに画像濃度信号に基い
てトナー補給制御部の制御を行う。

【００１９】また、トナー補給部は現像部の主走査ライ
ンの分割された各部に対応する部分に対して主走査ライ
ンの方向に沿って移動してトナー補給を行う。あるいは
トナー補給部が現像部の主走査ラインの分割された各部
に対応する部分ごとに複数あって、それぞれが独立に同
時動作する。

【００２０】このようにすることにより、現像室内のト
ナーの分布が一様となるので、出力結果に左右濃度差が
生じる等の障害を防止することができる。

【００２１】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００２２】この実施の形態に係る画像形成装置はレー
ザビームプリンタである。

【００２３】図１は本発明の請求項１，請求項３および
請求項４に係る画像形成装置の第１の実施の形態を示す
概略回路図、図２は請求項２に係る画像形成装置のトナ
ー補給部の断面図、図３は請求項３に係るトナー補給部
を備えた画像形成装置の第２の実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施の形態の画像
形成装置であって、図８の従来技術とほぼ同様の構成を
有し、従来と異なって領域判定回路１０１を有するとと
もに、カウンタ回路１０２，１０３，１０４，１０５お
よび補給器駆動部１２３，１２４，１２５，１２６を複
数個（本実施の形態では４ヶ）備えている。

【００２５】図１において、制御回路１１０は、初期値
信号１１１，画像信号１１２，ドットクロック信号１１
３、および画像濃度信号としてのキャリー信号１１４，
１１５，１１６，１１７によりカウンタ回路１０２，１
０３，１０４，１０５にそれぞれ接続されている。

【００２６】領域判定回路１０１は、ドットクロック信
号１１３と水平同期信号１１８により制御回路１１０に
電気的に接続されるとともに、領域選択信号１１９，１
２０，１２１，１２２によりカウンタ回路１０２，１０
３，１０４，１０５にそれぞれ接続されている。制御回
路１１０は、モータ駆動信号１０６，１０７，１０８，
１０９により補給器駆動部１２３，１２４，１２５，１
２６にそれぞれ接続されている。補給器駆動部１２３〜
１２６は、機械的伝達手段１２７〜１３０により補給器
１３１〜１３４に機械的に接続されている。レーザ駆動
回路１３５は、画像信号１１２により制御回路１１０に
接続され、レーザ駆動信号１３６によりレーザ光源１３
７に接続されている。このうち領域判定回路１０１とカ
ウンタ回路１０２〜１０５は、１ライン分の画像信号１
１２を複数に分割して計数する計数部を構成する。ま
た、補給器駆動部１２３〜１２６と補給器１３１〜１３
４とは補給部を構成する。さらに、制御回路２はトナー
補給制御部を構成する。

【００２７】図１の領域判定回路１０１は、制御回路１
１０からの水平同期信号１１８有効時にリセットされ、
同じく制御回路１１０からのドットクロック信号１１３
を計数するカウンタの機能とカウントした結果から１ラ
インの走査線を４分割した領域のどこを指定するかを示
す領域選択信号１１９〜１２２を生成するデコーダの機
能をも有している。カウンタ回路１０２〜１０５は、そ
れぞれ対応する領域選択信号１１９〜１２２が有効な期
間のみ制御回路１１０からの画像信号１１２の“１”の
個数をカウントする機能を有しており、他の機能につい
ては図８に示した従来技術と同様のものである。制御回
路１１０は、カウンタ回路１０２〜１０５が生成したキ
ャリー信号１１４〜１１７を受信すると、これらに対応
したモータ駆動信号１０６〜１０９を補給器駆動部１２
３〜１２６に対して一定期間有効とする機能を有してい
る。補給器駆動部１２３〜１２６は、それぞれ補給器１
３１〜１３４を作動させる機能を有している。図１で
は、領域判定回路１を除けば各部とも図８に示した従来
技術と同様の機能を有しているが、ただ各々独立にかつ
選択的に動作する点で図８に示した従来技術と異ってい
る。なお、補給器１３１〜１３４は、現像器内において
領域判定回路１０１で指定可能な４個の領域に対応した
物理的位置に配置されるように構成されている。

【００２８】図２は、図１の実施の形態の画像形成装置
の補給器駆動部１２３〜１２６と補給器１３１〜１３４
との物理的構成を示した構成図であって、補給器駆動部
２２３，２２４としてモータを用い機械的伝達手段であ
るギアを介して、円筒上の構造物である補給器２３１，
２３２に回転力を与えるような位置に配置されている。
また、補給器駆動部２２３，２２４は、現像部２４４内
に４対配置されており（２対のみ図示）、補給器２３
１，２３２間は回転中心軸を同一となるように配置され
ている。

【００２９】次に、このレーザビームプリンタの動作を
説明する。

【００３０】外部装置からの出力要求があり、本装置内
で生成された水平同期信号１１８を外部装置に返送する
と、画像信号１１２とドットクロック信号１１３が制御
回路１１０に与えられる。ドットクロック信号１１３
は、水平同期信号１１８によってリセットされたばかり
の領域判定回路１０１に入力し、ドットクロック信号１
１３の個数により指定される走査線上の位置を計算し始
める。１ラインの走査線が板にＮ個で構成される場合、
領域判定回路１０１は、走査線上の位置が１〜Ｎ／４ま
では領域選択信号１１９を、Ｎ／４＋１〜Ｎ／２までは
領域選択信号１２０を、Ｎ／２＋１〜３Ｎ／４までは領
域選択信号１２１を、３Ｎ／４＋１〜Ｎまでは領域選択
信号１２２をそれぞれ排他的に有効とするように動作す
る。

【００３１】制御回路１１０は、図８に示した従来技術
同様、画像信号１１２とドットクロック信号１１３をカ
ウンタ回路１０２〜１０５に与えるが、カウンタ回路１
０２〜１０５はそれぞれ領域選択信号１１９〜１２２が
有効な期間のみしか動作しないため、４ヶの各領域別に
画像信号１１２内の“１”（黒）の個数をカウントする
ことができる。以降の動作は、従来技術と同様である
が、４ヶの各領域別に画像信号内の“１”（黒）の個数
が一定の値に達すると、各領域に対応する補給器が独立
に動作する点が異なっている。

【００３２】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００３３】図３は、本発明の第２の実施の形態の画像
形成装置であって、第１の実施の形態において、トナー
補給部として補給器駆動部１２３〜２３６と補給器１３
１〜１３４を４対設けた替りに、搬送器制御部３３９と
搬送器３４０とトナー放出手段３４０とを設けた点のみ
が図１に示した第１の実施の形態と異っており、その他
の部分の構成は第１の実施の形態と全く同じである。

【００３４】図３において、搬送器制御部３３８は、第
１の実施の形態における制御部１１０とモータ駆動信号
１０６〜１０９によって接続されている。搬送器３３９
は、Ｎ／Ｒ信号３４１，イネーブル信号３４２およびト
ナー放出信号３４３によって搬送器３３９に接続されて
いる。トナー放出手段３４０は、現像部２４４内にあっ
て、主走査ラインの方向に沿ってトナーの放出位置を左
端から右端まですべらせ移動できるように構成した機構
部であって、搬送器３３９から機械的駆動力を受けるよ
うに接続されている。また、トナー放出手段３４０は、
トナー容器３４７とトナー移送管３７５を介して接続さ
れている。

【００３５】トナー放出手段３４０は、現像部２４４内
にあって、主走査ラインの方向に沿って移動あるいは停
止するとともに、内部の開閉弁（図示せず）を作動させ
てトナーの放出を行わせる機能を有している。

【００３６】搬送器３３９は、トナー放出手段３４０を
直線状に移動あるいは停止させるための機械的な駆動力
を発生させる機能とトナー放出手段３４０内の開閉弁を
作動させるための機械的な駆動力を発生される機能を有
しており、モータや電磁ソレノイドなどで構成されたも
のである。なお、搬送器３４０は、Ｌ／Ｒ信号３４１の
“１”，“０”によりトナー放出手段３４０の移動すべ
き方向を判定し、また、イネーブル信号が“１”の場合
に移動，“０”の場合に停止させる機能を有している。
さらに、搬送器３３９は、トナー放出信号３４３の
“１”，“０”に従ってトナー放出手段３４０内の開閉
弁を開閉させる機能を有している。搬送器制御部３３８
は、第１の実施の形態と同機能のモータ駆動信号３０６
〜３０９からトナー放出手段３４０の移動方向と移動／
停止を決定するＬ／Ｒ信号３４１，イネーブル信号３４
２とトナーの放出を制御するトナー放出信号３４３を生
成する機能を有している。

【００３７】次に、この第２の実施の形態の動作につい
て説明する。

【００３８】第１の実施の形態と同様にトナーを補給す
べき領域がモータ駆動信号３０６〜３０９で指定される
と、搬送器制御部３３８は、トナー放出手段３４０の現
在位置と移動先との比較により移動方向を決定するＬ／
Ｒ信号３４１の論理を決定したうえ、同様に現在位置と
移動先との比較から計算された搬送駆動時間の期間のみ
イネーブル信号３４２を搬送器３３９に対し出力する。
搬送器３３９は、指定された方向に指定された期間のみ
内部のモータ（図示せず）を駆動させ、トナー放出手段
３４０を所望の移動先まで移動させる。トナー放出手段
３４０が所望の移動先に到達すると、搬送器制御部３３
８は、トナー放出信号３４３を有効とし搬送器３３９内
の電磁ソレノイド（図示せず）が動作し、トナー放出手
段３４０内の開閉弁（図示せず）が開き、トナー容器３
４７内のトナーがトナー放出手段３４０のトナー放出口
から現像部２４４に対して放出される。トナーが一定量
放出されると、搬送器制御部３３８からのトナー放出信
号３４３が無効となり、以降同様の動作を経て開閉弁が
閉じてトナーの放出が停止する。

【００３９】以上の説明においては、レーザビームプリ
ンタを例としたが、画像読取装置と走査光学系を備えた
デジタル複写機でも全く同じ手段を設ければ同様の効果
が得られる。また、以上の説明では、トナーを一種類使
用するモノクロの画像形成装置を例としたが、もちろん
カラー画像形成装置にも適用できる。この場合は、外部
から入力した色分解された画像信号それぞれについて、
走査ラインを領域毎に分割して有効信号をカウントする
とともに、感光ドラムの周囲に各色に対応して複数配置
された現像器に対し同様のトナー補給制御を行えばよ
い。さらに、必要に応じて種々の画像形成装置に適用可
能なことは言うまでもない。

【００４０】また、本実施の形態では、計数部としてカ
ウンタ回路１０２〜１０５，領域判定回路１０１を設け
たが、両者を統合しマイクロプロセッサから利用される
プログラマブル・カウンタを使用しても同様の効果を得
ることができる。

【００４１】さらに、本実施の形態では、計数部は１ラ
インの走査線を４コの領域別に画像信号１１２内の
“１”（黒）をカウントする構成としたが、分割する領
域数を増してやればトナー消費量のバラツキに追従しや
すくなるため、さらに高い効果が期待できることは明ら
かである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、画像信号内の“１”（黒）の個数を１走
査ラインを複数に分割した領域別に計数する手段とその
結果に応じて領域別にトナーを補給する手段とを備えた
ことにより、出力結果において一部のみ画像濃度が低下
したり、左右濃度差が生じることを防止できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１に実施の形態を示
す概略回路図である。

【図２】図１に示した画像形成装置のトナー補給に関す
る部分の断面図である。

【図３】本発明の画像形成装置の第２の実施の形態のト
ナー補給に関する部分のブロック図である。

【図４】従来の画像形成装置の一例のトナー補給に関す
る部分のブロック図である。

【図５】従来の画像形成装置の一例で画像信号の黒デー
タによりトナー補給制御を行わせるもののブロック図で
ある。

【図６】従来の画像形成装置の一例で図５に加えてトナ
ーセンサの出力結果によりトナー補給制御を行わせるも
ののブロック図である。

【図７】従来の画像形成装置の一例で図５に加えて半導
体レーザのビーム強度，濃度設定値，機内湿度などによ
りトナー補給制御を行わせるもののブロック図である。

【図８】従来の画像形成装置の一例で図５と異なる方式
をとったものの概略回路図である。

【符号の説明】

１０１ 領域判定回路 １０２，１０３，１０４，１０５ カウンタ回路 １０６，１０７，１０８，１０９ モータ駆動信号 １１０ 制御回路 １１１ 初期値信号 １１２ 画像信号 １１３， ドットクロック信号 １１４，１１５，１１６，１１７ キャリー信号 １１８ 水平同期信号 １１９，１２０，１２１，１２２ 領域選択信号 １２３，１２４，１２５，１２６ 補給器駆動部 １２７，１２８，１２９，１３０ 機械的伝達手段 １３１，１３２，１３３，１３４ 補給器 １３５ レーザ駆動回路 １３６ レーザ駆動信号 ２２３，２２４ 補給器駆動部 ２３１，２３２ 補給器 ２４４ 現像部 ２４７ トナー容器 ２５０ 現像スリーブ ３０６，３０７，３０８，３０９ モータ駆動信号 ３３８ 搬送器制御部 ３３９ 搬送器 ３４０ トナー放出手段 ３４１ Ｌ／Ｒ信号 ３４２ イネーブル信号 ３４３ トナー放出信号 ３４７ トナー容器 ３７５ トナー移送管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号により感光体上に主・副二次元
   的に走査形成された静電気像をトナー像として可視像化
   する現像器内の現像部に対しトナーを補給するトナー補
   給部と、前記画像信号中の有効信号を計数積算して画像
   濃度信号を得る計数部と、この計数部より画像濃度信号
   を受けて前記トナー補給部のトナー補給量を制御するト
   ナー補給制御部とを備える画像形成装置において、前記
   計数部が、前記主走査１ライン分の画像信号を複数部分
   に分割し、分割された各部分ごとに有効信号を計数積算
   してそれぞれの画像濃度信号を得る構成であって、前記
   トナー補給部が、前記現像部の主走査ラインの分割され
   た各部に対応する部分ごとに、それぞれの画像濃度信号
   に基いてトナー補給制御部の制御を行う構成であること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー補給部が、前記現像部の主走
   査ラインの分割された各部に対応する部分に対して前記
   主走査ラインの方向に沿って移動してトナー補給を行う
   構成であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記トナー補給部を、前記現像部の主走
   査ラインの分割された各部に対応する部分ごとに複数備
   えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記計数部が、前記画像信号の“１”の
   数を計数積算するカウンタ回路と、主走査時の基準信号
   であるドットクロック信号を計数積算して前記現像部の
   主走査ラインの分割された各部に対応する部分を選択す
   る領域選択信号を生成する領域判定回路とを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。