JPS6155665A

JPS6155665A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPS6155665A
Application number: JP59176713A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Shimada; 島田　和俊; Yoshitaka Ogino; 荻野　良孝
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-08-27
Filing date: 1984-08-27
Publication date: 1986-03-20

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】〔技術分野〕本発明は画像形成装置、特に静電式複写装置の負荷制御
及びシーケンス制御に関するものである。

〔従来技術〕

最近、小形９静電式複写装置が発表されて以来、この種
複写機の分野においても、軽薄化、コンパクト化、省エ
ネルギー化等が要求されるようＫなりた。ｌト形複写機
の使用者は、大形／中形機の使用者である一般企業や事
務所等と異なり、小規模の店舗や医師、弁護士等の個人
事務所や家庭など、個人が主対象となっているため、特
に省エネ化された比較的安価な製品であることが必要で
るシ、それと共に、これまでのこの種複写機において要
求された保守管理を必要最小限にすることが必要である
。

この一つの解決方法として、保守管理の主な対象である
感光ドラム、現像器（トナー）、クリーナ（廃トナー受
け）等を一体化してカートリッジに収め、ある一定枚数
複写後に上記カートリッジごと交換してしまうという方
法が提案されている。

これにより、例えば現像器内トナーの色を違えた前記カ
ートリッジを数種類用意することによって、多色刷り複
写も可能となった。

つぎに、従来のこの種小形静電式複写機の構成の一例を
第１図について簡単に説明する。１は、透明な部材より
成る原稿載置台で、図示矢印方向に往復動する。２は集
束性光伝送体で、原稿載置台１上にある原稿像の光像を
感光ドラム３上にスリット露光する。感光ドラム３は、
図示矢印方向に回転する。４はコロナ帯電器で、感光ド
ラム３上に一様に帯ｔを施す。５は現像器で、一様に帯
電された感光ドラム３に、集束性光伝送体２により光像
露光して形成した静電潜像を顕像化する。

一方、転写紙Ｐは、給紙ロー′：ｙ６及びレジストロー
ラ７によりドラム面に送カ込まれ、転写帯電器８によ）
ドラム上の画像の転写を受ける。その後、転写紙Ｐは、
分離ローラ１３にょシトラム３から分離され、ガイド９
を通って定着器１０に送られる。定着器１０で転写紙上
のトナー像が定着され、転写紙は排出ローラ１１にょシ
トレイ１２上に排出される。

感光ドラム３上に残存するトナーは、クリーニング手段
１４によりかき落して回収する。１５は、原稿を露光す
る露光源、１６は、熱線吸収フィルタ等のフィルタ、１
９は、手差シ用ローラ、２０は、斜線で囲まれた前記カ
ートリッジ部分を示す。

ま７’Ｃ２１は、駆動用Ｄｏモータである。

以上のような従来の小形複写機においては、露光源１５
としてハロゲンランプ、定着法としては熱によシトナー
を転写紙に融着させる熱定着法が使用されている。しか
しながら、上記ハロゲンラングに２００　Ｗ、熱定着用
熱源ラングに約１副程度（最大時）の容量のものを使用
するので、複写。

機内部における熱管理の問題のために多くの付加機能装
置を必要とし、また省エネルギー的問題は解決てれてい
なかった。場らに、これら小形複写機が一般家庭内で使
用されるようになった場合、このよつな比較的大容量の
熱源を有していることは危険性もある。

よって、これからの小形複写機においては、これらの大
容量熱源を取除き、安全性と省エネルギー性を向上する
必要がある。このために、露光源としては、ハロゲンラ
ングに代って螢光灯を、また、定着法としては、熱定着
法に代って、圧力により転写紙にトナーを定着させる圧
力定着法を採用すればよい。これによって、いわゆる冷
たい。

複写機を実現することができる。ざらに、熱定着法を採
用した従来の複写機においては、電源投入後に定着器の
温度が所定値に達するまではコピー動作に入ることはで
きなかったが、熱源を有しない螢光灯と圧力定着法とを
組合せた複写機においては、電源投入後、直にコピー動
作に入ること（クイックスタート）ができる可能性があ
る。

しかしながら、このような解決方法にもりぎのような問
題点がある。第２図ないし第４図は、螢光灯の諸物件を
示す図で、第２図は、点灯時間対光出力立上り特性図、
第３図は、周囲温度対光出力特性図、第４図（ａｌ　、
　（ｂｌはそれぞれ螢光灯とハロゲンランプの点灯時間
対出力維持率特性の比較図でちり、螢光灯の立上り時間
は、周囲温度に依存し、またその安定光量も周囲温度の
影響を受ける。

このため、電源投入時に周囲温度が低かった場合、前記
のクイックスタートが困難となる。芒らにまた、ハロゲ
ンランプの光量は経時変化が少く、はｙ一定の１＼１．
０００時間以上点灯するのに比して、螢光灯の場合は、
点灯時間と共に徐々に出量光量が減少するという問題点
がある。

〔目的〕

本発明は、以上のような背景に基づいてなされたもので
、螢光灯の立上り時間、安定光量の周囲温度依存性と経
時変化による光量変化特性の影響を除去し、螢光灯光源
と圧力定着法とを組合せることにより、最適な複写条件
で動作する前記個人用等の小形複写機を提供することを
目的としている。

〔実施例〕

以下に本発明を図面に基づいて説明する。第５図は、本
発明の複写機の一実施例の構成図で、この図は前記第１
図に示した従来例の複写機とその主要部分はほとんど同
一であり、その同一（相指）構成は、第１図と同一符号
で示し、重複説明は省略する。たｙ１露光源１５は螢光
灯１５ａとし、また定着器１０ａは、２個のローラ間に
線圧が数１０ｋｑ／（至）印加式れている圧力定着用の
ものに変えである。また、２２は、螢光灯１５ａの光量
を測定するフォトセンサである（後述）。

第６図に、本実施例の電気的制御回路のブロック図を示
す。１００は、本複写機制御専用のマイクロコンピュー
タ（以下マイコンと云う）で、各負荷の制御量を監視し
て適切な値（なるようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　　ｗｉａ
ｔｈ　　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のデユーティ比を変化
させてゆくことができる。第７図にマイコン１００内の
ＰＷＭ出力部分の一構成例のブロック図を示す。タイマ
・１１０ｆ′ｉ、フリーランタイマとしてＰＷＭの周期
を決定し、オーバフローのたびに出力をセットする。

タイマｅ２７１は、オート・リロードタイマで、このタ
イマは、クリアーでれる毎に設定レジスタ７２中の値が
タイマ・２７１にロードされ、その値から作動が開始さ
れ、オーバフローで出力をリセットする。ＰＷＭ出力は
、ン７トクエア的に設定レジスタ７２に所望デユーティ
比を設定するだけで自動的に出力を続ける。ＰＷＭ周期
は、クロックＣＬＫやタイマ７０．７１のビット数に依
存する。

負荷の状態をモニタするために、マイコン内部にＡ／Ｄ
変換器が内蔵されていて、アナログ値をディジタル値に
変換して取込む。この測定値と設定値との差から適切な
ＰＷＭ値を演算して、前記ＰＷＭ設定レジスタ１２に設
定する。このモニタは、負荷変動の可能性によって、随
時モニタ間隔を変化式せることができる。

第６図におけるｌｏｔは、各負荷に定電圧を供給するス
イッチングレギニレータである。マイコン＋００よりス
イッチングレートを受けて出力する出力値は、モニタす
るためにマイコン＋００へ分圧して入力でれる。１０２
は高電圧発生装置である。既述のように、コロナ（放電
）帯電器４は、感光ドラム３上に電荷を載せ、また転写
帯電器８（コロナ放電器）は、ドラム３上に顕像化きれ
たトナーを、普通紙である転写紙Ｐへ転写し、また現像
器５は、トナーに帯ｔさせてドラム上の潜像へトナーを
飛ばすためのものである５　１０３は、このときに現像
器５に印加されるバイアス電圧を作り出す現像バイアス
発生器、２３は主Ｄｏモータ、１０４はこのＤＯモータ
用ドライバ、また１１３ｆｉ、ＤＣモータ２１と同期し
て回転するエンコーダでらる。１０５は、露光源の螢光
灯１５ａ用点灯装置で、マイコン＋００のＰＷＭのデユ
ーティ比によりて螢光灯１５ａの光景を変化させること
ができる調光機能付きのものである、２２は、螢光灯１
５ａの光量を測定する７オトセンサ、１０６は複写機の
操作表示系で、コピースタート、枚数設定等のマンΦマ
シンインタフェース、＋０７Ｖｉ、、複写機内部で紙の
管理、動作管理に使用するセンナ類である。１１６は、
給紙ロー２６（第５図）に回転を伝達させるクラッチ、
１１５はそのドライバである。

第８図に、本複写機における、２枚連続コピ一時のシー
ケンスタイミングチャートを示す。ＤＣモータ２１及び
螢光灯１５ａは、コピースタートボタンが押されると同
時に動作を開始し、原稿載置台１（第５図）が、２枚の
複写を完了してホームポジションに復帰すると停止する
。帯電用及び転写用高電圧（４，８）は、コピースター
トボタンが押でれると動作を開始し、原稿載置台１の最
後の復帰時の途中でオフする。現像バイアス電圧１０３
は、コピー中のみ動作し、給紙用クラッチ１１６は、給
紙タイミング時にのみ動作する。

以上が本発明に使用でれる複写機の基本動作である。こ
＼において、螢光灯１５ａＶｉ、コピースタートボタン
が押されると同時に点灯ｆｃ開始するが、第２図に示し
たように、周辺温度によって安定光量に達する時間が異
る。実際に螢光灯を露光源として使用する場合は、安定
光量の５０〜６０チを使用設定光量とするが、同様に、
設定光景に達するまでの時間も同門温度に依存する。安
定光量の５０〜６０％を設定光景とするのは、第４図（
ａｌに示したとおシ、経時変化による安定光量の減少や
螢光灯の個々のばらつきなどを考慮した結果である。

そこで、コピースタート截、タンが押されると、螢光灯
１５ａが点灯を開始するとともに、ＤＣモータ２１が始
動し、原稿載置台ＩＶｉ、後進し、ある点で反転前進し
てコピー動作に入る。コピー開始領域に入るまでの時間
は常に一定であシ、本実施例においては約２秒である。

そのために、螢光灯１５ａは、ある一定時間内に設定光
量に到達している必要がある。しかしながら、既述のよ
うに、低温時において設定光景に達するまでは、それ以
上の時間を要することになる。その−例として、螢光灯
の立上り時間を対光量１の特性曲線を第９図に示す。図
において、時間ｔ＋　は、コピーボタンが押されてから
原稿載置台１が後進して、前進に反転するまでの時間で
ある。すなわち、時間ｔ１までに螢光灯１５ａの光量は
、設定光量１ｄに到達していなければならない。しかし
ながら、周囲温度Ｔく１０℃では、時間ｔｌ　までに光
量は設定光量１ｄに達しない。そこで、コピーボタンが
押てれてからある一定時間ｔｏ後に、螢光灯の光量がど
の程度にまで到達しているかを前記センサ２２によシ測
定し、この値によって、つぎ０３つの光量領域に分類す
る。その第１は、すでに設定光景１ｄに達しているか、
あるいは、時間ｔ１　までには確実に設定光ｔｌｄに到
達することが予想される光量範囲の領域（ｌｄ〜１１間
）、第２は、時間ｔ１　までには値１ｄには到達しない
が、時間ｔｚ後までには確実に同値１ｄに到達すること
が予想される光量領域（ｈ　　〜１０間）、ならびに第
３は、時間ｔ２後以前に値１ｄに到達することができな
いと予想きれる光量領域（ｌｏ　〜０間）である。上記
の時間ｔ２は、最大で時間１．の２倍位の時間を表わす
。この時間ｔ２は、人間工学的／心理学的に決定さるべ
き値であるう仮に、本実施例においては、ｔｏ　＝＝７
００ｍｓ　、　ｔ＋　　＝２ｓ、ｔ３　＝３ｓとして区
分を行った。ｔｏｓ後の測定において、光量が前記第１
領域内ならば問題はなく、平常通りのシーケンス動作に
よって複写が行われる。

つぎに、光量が前記第２領域内の場合には、ｔｌＳ後は
設定光量１ｄに到達しないが、ｔｚ　　ｓまでには到達
するという範囲なので、ＤＣモータ２１の速度を設定回
転数Ｎｄまで上昇させないで、それ以下のある回転数Ｎ
ｔ　のま＼に留めて、ゆっくりと原稿載置台１を後進さ
せて、実質的に時間１゜を長くとるようＫする。このと
きのＤＣモータ２３の回転数曲線例を第１０図に示す。

すなわち、時間ｔｏまでは回転数Ｎ１になるように電力
を印加し、時間ｔｏで螢光灯の光量を測定したのち、光
量が第１領域内ならば実線のように設定回転数Ｎｄまで
上昇させ、ま九それが第２領域内の場合には、破線のよ
うに回転数Ｎ１のま＼回転させ、ｔ’ｓ以内に設定回転
数Ｎｄへ上昇させる。回転数Ｎ＋　ｆｉ、ｔｚ　ｓ以内
に原稿載置台ｌが反転する場所まで到達しないような値
に選ぶことはもちろんである。以上によって、一枚目の
複写に要する時間は多少長くなるが、連続コピー中の合
計時間は大差ないものとなる。たソし、原稿載置台の移
動速度が減少することに対して、使用者が違和感を抱か
ない程度の減少になるように設定する必要がある。

つぎに、前記測定光量が第３領域内にある場合には、設
定光＠Ｉ　ｄに達するまでにはかなりの時間を要するの
で、ＤＣモータ２１の速度を減少きせるだけでは解決し
ない。そこで、本発明に使用されているマイクロコンピ
ュータ１００（第６図）が、それ自身で各負荷の制御量
をコントロールすることができることを利用して、各複
写条件を変えて最適な複写が行えるようにする。すなわ
ち、基本的には、減少した光量を補正する形でＤＣモー
タ２１の制御速度を減少させて、実質的な感光ドラム３
上への到達光量を一定にすることができる。すなわち、
光量の減少分だけモータの制御速度を低下させれば、ド
ラム感度を表わすいわゆる（１ｕｘ＊５ｅｃｏｎｄ）単
位は変化しない。このモータ速度減少に伴って、他の複
写条件も最適化する必要がある。複写に寄与する他の条
件としては、感光ドラム３上に電荷を形成きせるコロナ
帯電器４への電流量と、現像器５へ印加する現像バイア
ス′区圧である。この現像バイアスに関しては、トナー
に依存する所も大きく、ある範囲内での速度減少には影
響は小さい。このため、コロナ帯電器４についてのみ補
正する。帯［は、コロナ放電によってドラム３の表面上
に流れる電流を電圧に変換して一定電流となるように制
御を行っている。ドラム速度が減少すれば、それに伴っ
て電流量も減少させてやらないとドラム表面上の電位が
過上昇するので、速度減少とはｙ同比率で電流値を減少
はせる。その電流値をＭｎとする。

以上のように、時間１Ｇ後の螢光灯の測定光量が前記第
３領域内であった場合、第２領域の場合と同様、モータ
速度は回転数Ｎ１のま＼に留め、最後に回転数Ｎ２に安
定させて（第１０図）、光ｆｉ′は１２、帯電の電流量
はＭｏに設定して複写動作を行う。

第３領域内の場合で連続複写のときは、一枚複写を完了
して原稿載置台１が後進中に、再び光計を指定光量１ｄ
にするように螢光灯点灯装［１０５のＰＷＭ値を上昇さ
せる。一枚複写中に、蛍光灯管壁温度が上昇してきてい
るので、指定光量値１ｄに到達する可能性はあり、これ
に到達すればモータ設定回転数Ｎｄに、また帯電の電流
量をＭｄにして通常複写状態に復帰でせてそのま＼複写
を継続する。また前記ｌｄ値に到達しなかった場合、到
達したときの近傍の光＃、１３　に設定し、前記同様、
モータ回転数をＮ３、帯電の電流量をＭ３に設定して複
写動作を継続する。

第１１図に、本発明を実施するためのシーケンスコント
ローラの一構成例のブロック図を示す。

このコントロー２は、専用マイクロコンピュータ１００
（第６図）の内部にハードウェア的に設けられている。

従来の複写機のシーケンスタイミングは、マイクロスイ
ッチやフォトセン丈等の位置検知センサと、感光ドラム
３と同期して回転するエンコーダの信号と、内部ン７ト
ゥエアΦタイマで形成されていることが多かった。しか
しながら、仁の方法では、ソフトウェア作成に時間を要
し、また微妙なタイミンｌ調整にも手間がか＼るっそこ
で、駆動源であるＤＯモータ２Ｉの速度制御用エンコー
ダ１１３を、直接内部１６ビントカウンタ＋１７でハー
ドウェア的に測定することにする。

このカウンタ１１７でコピースタートからコピー終了ま
でをすべて管理することになるが、一枚複写して原稿載
置台１がホームポジションを通過する毎にゼロクリアさ
れる。Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・は、シーケンス制御すべ
き各カウンタ情報１２０で、例えば、Ａにおいてはモー
タ２１、高電圧発生装置１０２、螢光灯１５ａをオンす
る。Ｂにおいては、前記光景情報を取込んで判断する。

Ｃ′１？は、給紙クラッチ１１６をオンにするなど、そ
れぞれタスクを行うべき地点のカウント数を指定してお
く。

そしてその数を順番にレジスタ１１８に移し、比較回路
１１９で一致した所で割込みをかける。このシーケンス
を行うＡ、Ｂ、Ｃ・・・・・・には、カウント数と共に
飛び先番地１２１のＡ’、　Ｂ’、　Ｃ’・・・・・・
も指定されておシ、カクンタ数との一致によシ、指定さ
れた飛び先番地へ行ってタスクを行う。Ａ。

Ｂ、Ｃ・・・・・・は、例えばＡが一致すると８がレジ
スタＩＩ８に自動的に設定てれるが、コントロールフラ
グの状態によって（例えば、第２領域であることを示す
フラグや、連続コピーを示すフラグ等）、順番を飛ばす
ことが可能である。

第１２図は、螢光灯光量自動制御系のマイクロコンピュ
ータ内ハードウェア構成例のブロック図である。他の負
荷の自動制御系についても、はｙ同様の構成となってい
るので、露光源制御について代表して説明する。

本マイ′コン１００内部において、各負荷の自動制御は
、なるべくソフトウェアの負担を軽くするように、個々
のハードウェアを工夫しである。まず、光量センサ２２
のレベルをＡ／Ｄ変換器１２２によってディジタル値に
変換して、レジスタ１２３に格納する。そして、予め設
定しておいた設定光量１ｄと比較器１２４で比較する。

なお、これまでは設定光量は単に１ｄとのみ表示してき
たが、こ＼では実際にはある範囲をもった値で、１ｄｍ
ａｘとｌｄｍｉｎとを指定しておく。そして、仁のｌｄ
ｍａｘ〜ｌｄｍｉｎ間に測定値が納まったら、七のま＼
他装置を加えずに現在螢光灯を点灯させているＰＷＭの
デユーティ比で点灯を継続する。ｌｄｍａｘよシも測定
値が大きかった場合は、割込みをかけてＰＷＭのデユー
ティ比をある割合だけ減少させ、また、測定値がＩｄｍ
ｉｎよシも小さかった場合は、割込みをかけてＰＷＭＯ
≠ニーティ比をある割合だけ増大させる。以上の方法に
よって螢光灯１５ａの光量が、あるＰＷＭのデユーティ
比で安定した場合には、制御範囲のｌｄｍａｘ−１ｄｍ
ｉｎ間から出ない限り、ＣＰＵを割込みで呼出すことは
な（、ＯＰＵの負担を小さくすることができる。また、
Ａ／Ｄ変換器１２２での光量サンプリングも、常時見て
いるのではなく、制御範囲内に誘導するときゃ、制御範
囲内から外れたときには、細かくサンプリングして適切
なフィードバックを行い、また、安定しているときＫは
そのす／ブリング周期を長くするなど、自在に行うこと
ができる。また、ＯＰＵが直接、測定値を呼出すことも
可能である。

螢光灯制御の他の制御の場合、立上シという点において
差異があシ、モータ２１や高電圧発生装置１０２におけ
る立上＃）は、ラッシュ電流を抑えるという効果などか
らソフトスタートを採用し、低いＰＷＭ値から高いＰＷ
Ｍ値へ徐々に上昇させながら設定値へ近付けて行くが、
螢光灯１５ａの場合は、前記立上シ時間を早めることや
物性上の１理由から、最初はデユーティ比１００％で立
上げを行う。そして、光景が増加して設定値に近付くと
ＰＷＭ値を下げテｌ　ｄｍａ　ｘ　−Ｉ　ｄｍ　ｉｎの
範囲内に入るようにする。

なお、本実施例の複写４！！！に使用された螢光灯点灯
後Ｒ１０５は、調光機能付きのもので、１ｍｓ周期のＰ
ＷＭを入れることＫよって、それに見合った管１！流を
流すことができる。

第１３図に、光量取込み時のシーケンスＢポイントの飛
び先でのフローチャートを示す、　Ａ／Ｄ変換器１２２
（第１２図）で光量セン？２２がら光景を取込んだのち
、前述第１．第２．第３領域のいずれかを判断して、そ
れぞれの指示を行う。

第１領域内ならば、モータ回転数を定格回転数Ｎｄに設
定する。第２領域内では、モータ回転数はＮ１のま＼で
ある。第３領域内では、モータ回転数はＮ１　のま＼で
、光量設定は１ｄに、また帯電の電流量はＭ、に設定す
る。

〔効果〕

以上実施例を用いて説明してきたように、本発明によれ
ば、螢光灯点灯後の所定時間で、到達光量を測定し、規
定時間以内に光量が設定値に到達するか否かを判断し、
少しの時間遅れで設定値に立上ると＠はモータ速度を遅
くして原稿ｇ置台の後進時間を延長し、またそれ以上の
時間を要する場合には、モータ速度、光量、帯電の電気
量を減少させて複写動作に入るよう構成したので、螢光
灯の温度変化、経時変化等の影響を克服することができ
、個人用等に要求される小形複写機の条件を満足させる
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の小形静電式複写機構成の一例、第２図
ないし第４図は螢光灯の諸特性図で、第２図は、点灯時
間対光出力立上シ特性図、第３図は、周囲温度対光出力
特性図、第４図（ａｔ　、　（ｂｌＩｒｉそれぞれ螢光
灯とハロゲンランプの点灯時間対出力維時特性比較図、
第５図は、本発明の複写機の一実施例の構成図、第６図
は、本実施例の電気的制御回路のブロック図、第７図は
、ＰＷＭ出力部分の一構成例のブロック図、第８図は、
本実施例の２枚連続コピ一時のシーケンスタイミングチ
ャートミ第９図は、螢光灯の光量立上り特性曲線、第１
０図は、ＤＣモータ回転数の制御曲線例、第１１図は、
シーケンスコントローラの−４１成例のブロック図、第
１２図は、螢光灯光量自動制御系のマイクロコンピュー
タ内ハードウェア構成例のブロック図、第１３図は、光
景取込み時の７０−チャートでめる。１・・・・・・・・・・・・原稿載置台３・・・・・・
・・・・・・感光ドラム４・・・・・・・・・・・・コ
ロナ帯電器５・・・・・・・・・・・・現像器８・・・・・・・・・・・・転写帯電器１０・・・・・
・・・・定着器１５・・・・・・・・・露光源１５ａ・・・・・・螢光灯２０・・・・・・・・・カートリッジ２１・・・・・・・・・駆動ＤＣモータ２２・・・・・
・・・・光景測定センナ＋００・・・・・・複写機制御
用マイクロコンピュータ１０２・・・・・・高電圧発生
装置１０５・・・・・・調光付螢光灯点灯装置１１６・・・
・・・クラッチ第２図Ｓン、　灯　時　間　（ｍｉｎン向　囲瑞菖友（ｊＣ）第４図（ａ）五訂時間　（Ｈｒ）

Claims

【特許請求の範囲】

光量可変の露光手段と帯電手段と駆動手段とを有する静
電式画像形成装置において、露光源の光量を測定する測
定手段と、当該測定値を複数領域に分類する分類手段と
、前記各領域別に画像形成条件を変化させる可変手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。