JP2607008B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体を画像光で露光
して感光体に静電潜像を形成し、これをトナーで現像し
て記録紙に転写する画像形成装置に関し、特に、現像部
にトナーを供給するトナー供給系に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置においては、現像
部のトナー量が不足すると記録画像濃度が低下するの
で、所定枚の記緑毎に所定量のトナーを現像部に供給し
たり、記録毎に所定量のトナーを現像部に供給したり、
記録画像濃度あるいはそれに対応する画像形成処理値を
検出して、検出結果に応じて現像部にトナーを供給した
りしているが、トナー供給装置は一般にはクラッチ，ソ
レノイドなどを用いてそれをオンとして現像部にトナー
を供給するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このクラッチやソレノ
イドの付勢でトナー搬送手段を感光部材の駆動系に結合
することが多く、クラッチやソレイドの付勢時の負荷変
動により、感光部材に速度むらを生じて、静電潜像にジ
ッターなどの乱れを生ずる。また、転写開始直後にトナ
ー補給が行なわれると、現像画像の後部で供給トナーに
より記録濃度が高くなり、濃度むらを生じる。

【０００４】本発明は、トナー供給による記録濃度むら
を防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、潜像担持体上に形成された潜像を該潜像担持体と対
向する現像剤担持体に現像剤を担持して現像する現像手
段と、該現像剤担持体にトナ−を補給するトナ−補給手
段と、該潜像担持体上のトナ−濃度を検知する検知手段
とを有する画像形成装置において、少なくとも現像中は
トナー補給動作を停止し、前記現像動作が終了毎に前記
トナ−補給手段を介して所定量のトナ−補給を行う第１
の制御手段と、前記現像動作が複数回終了毎に該潜像担
持体上のトナ−濃度を検出しこの検出値に基づき前記ト
ナ−補給手段を介してトナ−補給を行う第２の制御手段
とを備える。

【０００６】

【作用】第２の制御手段が、現像動作が複数回終了毎に
該潜像担持体上のトナ−濃度を検出しこの検出値に基づ
きトナ−補給を行なうので、トナ−濃度が複数枚の画像
形成毎に一定値に定まる。第１の制御手段が、現像動作
が終了毎に所定量のトナ−補給を行なうので、繰返し現
像動作によるトナ−濃度低下速度が低く、第２の制御手
段によるトナ−供給制御は、第１の制御手段のトナ−補
給の不足分を補うものとなる。これによりトナ−濃度変
動幅を極く狭くしかも第２の制御手段が行なうトナ−濃
度制御周期（現像動作回数）を長く（大きく）設定しう
る。

【０００７】第１の制御手段が、少なくとも現像中はト
ナー補給動作を停止するので、これら第１および第２の
制御手段のトナ−補給は、少くとも現像期間を外したタ
イミングとなり、現像中にトナ−濃度が変動することが
なくなり、記録濃度むらを生じない。補給動作時の現像
剤担持体の振動による現像剤担持体上の不必要なトナ−
飛散がなく、周囲を汚さない。また潜像担持体上への不
必要なトナ−付着がなく転写体への地汚れを生じない。

【０００８】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【０００９】

【実施例】以下、図１以下に示す一実施例を説明する
が、この実施例は複写機であって、１コピー毎に所定量
のトナーを現像部に供給すると共に、１０枚のコピー毎
に画像濃度を検出して検出結果に基づいてトナー補給を
行なうものであり、画像濃度検出用の白パターンと黒パ
ターンの濃度検出値の比を制御の基本として、濃度検出
系や感光体の特性変化に対して安定した記緑濃度制御を
行なうものである。この、濃度検出値の比に基づいた濃
度制御では、検出濃度比の演算より割算を省略して、検
出値をデジタル変換する際に、Ａ／Ｄ変換レンジを切換
えて、異なったレンジでデジタル変換したデータを比較
した結果に基づいて記録濃度を制御する。 感光体上の
パターンの現像像濃度（正確にはその逆数）Ｖsgと感光
体上の黒パターンの現像像濃度（正確にはその逆数）Ｖ
spの比Ｖsp／Ｖsgが4/1未満であると像コントラストが
低いのでトナー補給が必要であり、4/1以上であると像
コントラストが高いのでトナー補給が不要である。この
ようにパターン濃度比の閾値(4/1)を設定すると、Ｖsp
／Ｖsg＝4／1 よりＶsp＝4Ｖsgを閾値として、Ｖsp＜4
Ｖsgでコントラスト不足：トナー補給要、および、Ｖsg
≧4Ｖsgでコントラスト適：トナー補給不要、とする濃
度制御をしうる。つまり、割算処理なしにトナー補給要
否判定をしうる。また、濃度検出アナログ信号Ｖspaお
よびＶsgaをそれぞれ１：４のレンジでデジタル変換す
ると、ＶspaのＡ／Ｄ変換デジタルデータはＶspを示
し、ＶsgaのＡ／Ｄ変換デジタルデータは4Ｖsgを示すの
で、ＶspaおよびＶsgaのデジタル変換データを比較する
のみでトナー補給要否が分かる。

【００１０】この種の、濃度検出値の比に基づいて濃度
制御を行なう場合でも、画像形成装置毎に、あるいは濃
度検出装置毎に、特性を所定のものに初期設定する必要
がある。これは発光源，光電変換器，感光体等々のそれ
ぞれが各１個毎に異なった特性を有しているからであ
る。また、濃度検出系は一般にトナーで汚れやすい場所
に配置されているので、濃度検出値の比による制御で
も、検出値自身通常の制御検出値の値よりかなりずれる
ときには調整により、あるいはクリーニングにより、通
常の適正制御可領域に戻さなければならないが、この実
施例では、検出値が所定範囲よりずれると光源の明るさ
を変更して検出値を所定範囲に戻す。１回ずれる毎に所
定ステップ明るさをシフトし、光源の特性や寿命から最
早やシフトが好ましくなくなるとそこでシフトは停止
し、サービスマンコールなどの報知をするのが好まし
い。すなわち、濃度検出値の比に基づいた制御で所定範
囲内での各種特性変化に対応したエラーを吸収し、この
制御ではエラーが大きくなる程に検出値が変動すると、
光源の明るさを所定ステップシフトする。

【００１１】図１に本発明の一実施例の構成概要を示
す。この実施例は複写機であり、コンタクトガラス板１
上の原稿（図示せず）の画像は、第１ミラー２₁ ，第２
ミラー２₂ ，インミラーレンズ３および第３ミラー２₃
でなる光学系で、感光体ドラム４の表面に投射される。
感光体ドラム４の反時計方向の回転に同期して、第１ミ
ラー２₁ および第２ミラー２₂ が所定の速度比で右から
左に露光走査駆動され、原稿サイズ対応の露光終了位置
に達すると、左から右にリタ−ン駆動される。感光体ド
ラム４の表面はメインチャ−ジャ５で一様に荷電され、
原稿サイズ対応の面積を残して他領域はイレ−スランプ
６で除電される。荷電した原稿サイズ対応の荷電領域に
は、前記露光走査により原稿画像対応の静電潜像が形成
される。この静電潜像は、現像器の現像ローラ７の現像
剤で現像される。このようにして感光体ドラム４の表面
に形成されたトナー像は、転写チャージヤ８部で記録紙
に転写される。記録紙は分離ベルト９で定着部に送られ
る。

【００１２】この実施例では、第１ミラー２₁ のホーム
ポジションにおける画像投影視野に白パターンＭＲｇが
付されており、その左側に黒パターンＭＲｐが付されて
おり、第１ミラー２₁ が露光走査のため左方に駆動され
ると、感光体ドラム表面に白パターンＭＲｇと黒パター
ンＭＲｐの静電潜像が連続して形成される。現像器
（７）と転写チヤージヤ８の間には、感光体ドラム４表
面のトナー濃度を検出するフオトセンサ１１が配置され
ており、センサ１１の検出信号はＡ／Ｄコンバータ１８
でＡ／Ｄ変換（アナグロ−デジタル変換）されて、第２
の制御手段であるマイクロプロセッサ１４（ＭＰＵ２）
に印加される。マイクロプロセッサ１４は、白パターン
ＭＲｇと黒パターンＭＲｐの対応トナー像（トナー画像
パターン）の濃度比を演算し、濃度比よりトナー供給量
を定め、トナー供給量に対応する時間の間ソレノイドド
ライバ１５にソレノイド付勢指示を与え、ソレノイドド
ライバ１５がこの指示がある間クラッチソレノイド１６
に通電する。クラッチソレノイド１６が通電されると、
トナー切出しローラ１０が感光体ドラム駆動系に結合さ
れて回転し、トナ−がトナー貯留槽より現像ローラ７に
供給される。

【００１３】この実施例では、第２の制御手段であるマ
イクロプロセッサ１４がトナー画像濃度検出から検出値
に応じたトナー供給を行ない、他の、第１の制御手段で
あるマイクロプロセッサＭＰＵ１がその他の複写制御を
行なう。なお、記録紙サイズに応じたトナー供給量が予
め定められており、ＭＰＵ１は１コピー毎に、コピーサ
イズ対応量のトナー供給を行なう。したがって、マイク
ロプロセッサ１４は、定量供給では不足した分をトナー
供給することになる。

【００１４】図２は、図１に示すマイクロプロセッサ１
４部の電気接続を示す。図２において、１１₁ と１１₂
はフォトセンサ１１を構成する発光ダイオーザおよびフ
ォトトランジスタであり、発光ダイオート１１₁ の光は
感光体ドラム４に投射され、ドラム４の反射光がフォト
トランジスタ１１₂ で検出される。フォトトランジスタ
１１₂ のエミッタ電圧が、Ａ／Ｄコンバータ１８（富士
通製のＭＢ4052)の入力チヤンネルＡ₁ に直接に、また
分圧端ＥＸ₂ 、ＥＸ₁ を介して入力チヤンネルＡ₀ に印
加される。Ａ／Ｄコンバータ１８のデジタルデータ（シ
リアル）出力端DATA OUTはプロセッサ１４の割込端Ｔ₁
に、制御入力端（Ａ／Ｄ CLK〜RS)はプロセッサ１４の
出力ポートに接続されている。

【００１５】Ａ／Ｄコンバータ１８の内部構成を図３に
示す。このＡ／Ｄコンバータ１８は、８ビットＡ／Ｄ変
換でレンジセレクトによる、Ｖcc/2およびＶcc/8の入力
電圧範囲切換およびレンジ拡張により、レンジを４倍に
拡張できる。予備実験結果により、標準的な場合で、以
下の数値が得られている。白パターンＭＲｇ対応部の感
光体面トナー濃度検出レベル(地肌レベル)Ｖsg＝4.0
Ｖ、および、黒パターンＭＲｇ対応部の感光体面トナー
濃度検出レベルＶsp＝1.6Ｖ。これに対して入力チヤン
ネルＡ₀ 〜Ａ₃ の最大電圧は2.5Ｖである。

【００１６】以上のデータから、地肌レベルＶsgに対し
てはレンジ拡張を用いる事により(Ｖcc／2)×４→０〜
１０Ｖの測定範囲を、黒レベルＶspに対してはＶcc／2
→０〜２５Ｖの測定範囲を用いる。Ａ／Ｄコンバータ１
８のＥＸ₂ にフオトトランジスタ１１₂ のエミッタを接
続し、ＥＸ₁ を入力チヤンネルＡ₀ に接続しているの
で、入力チヤンネルＡ₀ を指示したＡ／Ｄ変換では、４
倍のレンジ拡張となるので、入力チヤンネルＡ₀ を地肌
レベルＶsg検出用に定め、また、フオトトランジスタ１
１₂ のエミッタを直接に入力チヤンネルＡ₁ に接続して
いるので、入力チヤンネルＡ₁ を黒レベルＶsp検出用に
定めている。したがって、ＶsgのＡ／Ｄ変換データに４
を乗じた値とＶsgのＡ／Ｄ変換データの値とが同一レン
ジとなる。すなわち、このデジタル出力ｎと入力電圧の
関係は以下の式になる。 地肌レベルＶsg（ｎ）＝６２＋（ｎ−１）×39.126 ｍＶ 黒レベルＶsp（ｎ）＝１７＋（ｎ−１）×9.7756 ｍＶ （例）地肌レベルＶsp（Ｎ）＝１６３の場合は、 Ｖsg(アナログ)＝６２＋１０２×39.126 ｍＶ＝3.991 Ｖ 黒レベルＶsg（ｎ）＝１０３の場合は、 Ｖsp(アナログ)＝１７＋１６２×9.7756 ｍＶ＝1.6006 Ｖ 確認によると、前述のようにＶsp＝４Ｖsg すなわち４
／１を閾値としてトナー補給制御を行なうと、コントラ
ストが高く維持される。そこでこの実施例では、入力チ
ヤンネルＡ₁ に濃度検出信号を入力して得た黒パターン
デジタル濃度データと、入力チヤンネルＡ₀ に濃度検出
信号を入力して得た白パターンデジタル濃度データを比
較してトナー補給要否を判定するようにしている。

【００１７】再び図２を参照する。マイクロプロセッサ
１４の出力ポートＳ１〜Ｓ３には抵抗Ｒ１〜Ｒ３がそれ
ぞれ接続され、これらの抵抗が発光ダイオード１１₁ に
接続されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３は発光ダイオート１１
₁ の明るさを定めるものであり、マイクロプロセッサ１
４が出力ポートＳ１〜Ｓ３にセットする３ビットの状態
で発光ダイオート１１₁ の明るさを次の第１表に示すど
れか１つの状態に設定しうる。

【００１８】

【表１】

【００１９】第１表の明るさＮｏ．７は、図２に示すフ
オトセンサ１１およびそれに接続した抵抗等の、予想ば
らつきの範囲において、発光ダイオード１１₁ に、その
寿命を過度に短くしない電流上限値を流す状態であり、
明るさＮｏ．４は、標準濃度検出状態において発光ダイ
オート１１₁ に標準電流を流す状態であり、明るさＮ
ｏ．が４より順次にステップ状に小さくなるにつれて発
光ダイオート１１₁ に流す電流が小さくなり、明るさＮ
ｏ．が４より順次に大きくなるにつれて発光ダイオード
１１₁ に流す電流が順次にステップ状に大きくなるよう
に、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値が定められている。なお、明る
さＮｏ．１では、明るさ設定コードＳ１〜Ｓ３が０００
であって、発光ダイオード１１₁ には実質上電流が流れ
ない。

【００２０】第２の制御手段であるマイクロプロセッサ
１４の出力ポートＰＳには、ソレノイドドライバ１５
（図１）を構成するスイッチングトランジスタＴｒ₂ の
ベースが接続されており、該トランジスタＴｒ₂ のコレ
クタにクラッチソレノイド１６が接続されており、該出
力ポートＰＳに高レベル「１」（Ｈ）をセットすること
によりトランジスタＴｒ₂ が導通し、ソレノイド１６に
電流が流れてトナー切出しローラ１０（図１）が感光体
駆動系に接続されて回転する。１コピー毎にコピーサイ
ズに対応付けた量のトナー供給をも行なうため、ソレノ
イド１６にはトランジスタＴｒ₃ が接続されており、Ｔ
ｒ₃ のオンによってもトナーが供給される。このトラン
ジスタＴｒ₃ は、第１の制御手段である複写制御マイク
ロプロセッサＭＰＵ１がオン・オフ制御する。トランジ
スタＴｒ₂ とＴｒ₃ の少なくとも一方がオンのとき、つ
まりトナー供給のときに、ソレノイド１６の一端に接続
されたトナー供給表示用の発光ダイオードＰＤ２が点灯
する。マイクロプロセッサ１４の出力ポートＰａには、
オアゲートＯＲ１を介して、トランジスタＴｒ₁ のベー
スガ接続されており、このトランジスタＴｒ₁ に警報用
の発光ダイオートＰＤ１が接続されており、プロセッサ
１４が、明るさ設定をＮｏ．７にした後もなおかつ検出
値が所定範囲に入らないときに、「１」の出力をセット
する。この「１」により、ダイオードＰＤ１が連続発光
すると共に、もう１つのマイクロプロセッサＭＰＵ１
に、現像濃度制御不可が報知される。ＭＰＵ１はこの信
号「１」を受けると、操作ボードのサービスマンコール
指示灯を点灯にセットし、かつそれから２０枚のコピー
は可能であるが、２０枚になると複写を停止とする保護
動作に進む。

【００２１】プロセッサ１４の明るさ設定信号Ｓ１〜Ｓ
３はアンドゲートＡＮ１にも与えられ、それらがすべて
１であると（明るさＮｏ．７）、ＡＮ１の出力が「１」
となってフラッシャー発振器ＰＧが付勢されて点滅パル
スを上記オアゲートＯＲ１に与える。したがって、明る
さ設定をＮｏ．７に設定した時点に、ダイオードＰＤ１
が点滅する。この点滅は、濃度検出が上限リミットに達
っしたことを意味するが、もう１つのプロセッサＭＰＵ
２にはこれは報知されない。

【００２２】マイクロプロセッサ１４の割込端ＩＮＴに
は、複写機電源投入中の１０枚のコピー毎に１パルス
が、トナー濃度制御指示信号として複写制御用のプロセ
ッサＭＰＵ１より印加され、また割込端Ｔ₀ には、感光
体ドラム４の所定小角度の回転につき１パルス発生され
るドラム回転同期パルスが印加される。更には、第２の
制御手段であるマイクロプロセッサ１４の入力端ＰＣ
に、露光走査中および現像中に高レベル「１」（この１
はトナー補給禁止を指示する。）の信号が、第１の制御
手段であるマイクロプロセッサＭＰＵ１よりオアゲート
ＯＲ２（図２，図９）を介して与えられる。後述するよ
うに、第２の制御手段であるマイクロプロセッサ１４
は、ドラム回転同期パルスをカウントしてトナー供給量
を制御するが、これはオアゲートＯＲ２の出力が「０」
（トナー供給可）のときにのみ行なう。

【００２３】プロセッサ１４の出力ポートにはコネクタ
２２を介してモニタユニットＭＯＮを着脱接続しうるよ
うになっており、複写機の保守点検時等にモニタユニッ
トＭＯＮがサービスマンにより接続される。モニタユニ
ットＭＯＮは、白レベルＶsg表示用のキヤラクタデイス
プレイ２０Ｇ１〜２０Ｇ３，黒レベルＶsp表示用のキヤ
ラクタデイスプレイ２０Ｐ１〜２０Ｐ３および濃度比Ｖ
sg／Ｖsp表示用のキヤラクタデイスプレス２０Ｒ１，２
０Ｒ２，セグメントデコーダ２１ＤＳ，桁デコーダ２１
ＤＣ、セグメントドライバＤＡＭ１〜７および桁ドライ
バＤＴＲ１〜８が備わっており、このユニットＭＯＮを
コネクタ２２に接続すると、Ｖsg，ＶspおよびＶsg／Ｖ
spが表示される。なお、図２においてスイッチ１９はト
ナー濃度制御指示スイッチであり、これを一瞬閉とする
と、トナー濃度制御が開始される。このスイッチ１９は
保守点検時に閉とされる。

【００２４】図４に、複写制御用のマイクロプロセッサ
ＭＰＵ１の、主に定量トナー供給に視点を置いた複写制
御フロー（の一部分）の概要を示す。ＭＰＵ１は、複写
機各部の状態がコピー可能状態になると、トナー濃度制
御指示タイミングをとるためのコピー枚数カウンタ（プ
ログラムカウンタ）に１をセットしてプリントスイッチ
（ＳＷ）の閉（複写指示）を持つ。そしてプリントＳＷ
が閉とされると、チヤージヤ５を付勢し、露光を開始し
かつドラム回転同期パルスのカウントを開始し、第１ミ
ラー２₁ でドラム４に投影した白パターンＭＲｇが、セ
ンサ１１部に到達した時点に、マイクロプロセッサ１４
（ＭＰＵ２）の割込端ＩＮＴにトナー濃度制御指示信号
（スタートパルス）を与える。コピー毎数カウンタの内
容が１〜１０のときには、スタートパルスを与えず、イ
レースランプ６を付勢して黒パターンＭＲｐまで除電す
る。そして複写制御を継続する。そして１コピーを終了
すると用紙サイズデータ（用紙サイズに対応付けたトナ
ー供給時間：ドラム回転同期パルス数）をトナー補給カ
ウンタ（プログラムカウンタ）にセットしてトランジス
タＴｒ₃ (図２）をオンにセットし、その後ドラム回転
同期パルスが到来する毎にトナー補給カウンタを１デク
レメントし、トナー補給カウンタの内容が零になるとト
ランジスタＴｒ₃ をオフとする。

【００２５】次いでコピー枚数カウンタを１インクレメ
ントする。そして連続複写（リピートモード）設定のと
きには再度複写を開始し、１枚コピー設定のときにはプ
リントＳＷによるコピ−指示入力待ちに戻る。コピー枚
数カウンタの内容が１１になる毎にコピー枚数カウンタ
の内容を１にリセットし、コピー枚数カウンタの内容が
１のときのみプロセッサＭＰＵ２（１４）にトナー濃度
制御を指示するので、複写中はコピー１０枚に１回の割
合でトナー濃度制御が行なわれる。また、１コピーの終
了（現像の終了）後に１コピー分の所定量のトナー供給
をするので、露光走査中および潜像の現像中はソレノイ
ド１６が通電されず、感光体駆動系に負荷変動を与え
ず、また機械的な振動を生じない。更には、コピーの先
頭と後尾で記録濃度が異なることはない。

【００２６】次にプロセッサ１４（ＭＰＵ２）によるト
ナー濃度制御を説明する。白，黒パターンＭＲｇ，ＭＲ
ｐの感光体ドラム４上への投影像のトナー濃度検出，検
出値に基づいたトナー供給要否判定および判定に基づい
たトナー供給設定は、割込入力端ＩＮＴへの、ＭＰＵ１
よりのトナー濃度制御指示パルス（スタートパルス）の
印加に応答して割込制御で行なわれ、設定量のトナー供
給制御とデイスプレイ２０１Ｇ１〜２０Ｇ３，２０Ｐ１
〜２０Ｐ３，２０Ｒ１，２０Ｒ２の表示付勢制御はメイ
ンルーチンで行なわれる。

【００２７】まず割込制御を図５に示すフローチヤート
を参照して説明すると、プロセッサ１４（以下ＭＰＵ２
と称する）は、割込入力端ＩＮＴが高レベル「１」から
低レベル「０」になると、コネクタ２２への出力ポート
に「０」をセットしてモニタユニットＭＯＮの表示を消
す。次にＡ／Ｄコンバータ１８にデータ変換タイミング
パルス（Ａ／ＤＣＬＫ)を印加してＡ／Ｄ変換データ
（８ビット）をシリアルにポートＴ₁ で読み、Ａ／Ｄ変
換データを、Ａ／Ｄデータレジスタに加算メモリする。
このＡ／Ｄ変換とデータの加算を１６（２⁴）回繰り返
えすと、Ａ／Ｄデータレジスタの内容を４ビット下位桁
にずらす。この桁シフトによりＡ／Ｄデータレジスタの
内容は２⁴回のＡ／Ｄ変換データの平均値を示す。先に
説明したように、ＩＮＴへのトナー濃度制御指示パルス
（スタートパルス）は、白パターンＭＲｇの投影トナー
像がセンサ１１（１１₁ 、１１₂ )部に到達したタイミ
ングで発っせられるので、入力チヤンネルＡ₀ を指定し
た前述のＡ／Ｄ変換データは、白レベルのトナー濃度
（Ｖｓｇ）を示す。

【００２８】ＭＰＵ２は、白レベルトナー濃度の平均値
をＶsgレジスタにメモリする。次に、Ｖsgレジスタの内
容を所定範囲の下限ａと比較し、それがａより大きいと
次に上限ｂと比較し、それがｂより小さいと、検出値が
適正範囲内にあるので、白パターンと黒パターンの境界
検出に進む。下限値ａは、標準状態でＶsgが４Ｖのとき
で２．６Ｖとし、その変換レンジでは標準値が４／４＝
１Ｖであるので、 ａ＝２．６／４＝０．６５Ｖ としている。上限値ｂは、５．４ＶとしてＡ／Ｄ変換レ
ンジが１／４であるので ｂ＝５．４／４＝１．３５Ｖ としている。

【００２９】白パターントナー像濃度検出値が下限値ａ
より小さかったときには、明るさ設定レジスタの現在メ
モリしている明るさ指示値ｋを参照し、それが最大値７
であると明るさ設定がすでに最大となっているので出力
ポートＰａに現像濃度制御不可信号「１」をセットし、
待機状態（割込パルス待ち）に戻る。７でなかったとき
には、明るさ設定レジスタの内容ｋを前の値ｋに１を加
えた値に更新し、待機状態に戻る。

【００３０】白パターントナー像濃度検出値が上限値ｂ
より大きかったときには、明るさ設定レジスタの現在メ
モリしている明るさ指示値ｋを参照し、それが最小値１
であると明るさ設定がすでに最小になっているので出力
ポートＰａに現像濃度制御不可信号「１」をセットし、
待機状態（割込パルス待ち）に戻る。１でなかったとき
には、明るさ設定レジスタの内容ｋを前の値ｋより１を
引いた値に更新し、待機状態に戻る。

【００３１】さて、検出値Ｖsgが所定範囲ａ〜ｂの内に
あったときには、次に白パターン(ＭＲｇ)トナー像と黒
パターン(ＭＲｇ)トナー像の境界検出のため読取カウン
タをクリアし、Ａ／Ｄ変換の入力チヤンネルをＡ₁ にセ
ットし、同様にドラム回転同期パルスの到来を待ってＡ
／Ｄ変換を行なう。先に説明したように、入力チヤンネ
ルＡ₁ には、トナー濃度検出電圧がダイレクト(分圧な
し)で印加され、しかも、その入力アナログ電圧の最大
値制限が２．５Ｖであり、更には白パターンのトナー濃
度検出電圧（アナログ）は、先の検出値判定で下限ａを
２．６Ｖにしているので、常に２．５Ｖ以上であり、し
かも黒パターンのトナー濃度検出電圧は２．５Ｖ未満で
あるので、入力チヤンネルＡ₁ の入力電圧が２．５Ｖ以
上（フルスケール２．５Ｖであるので、以上のときはデ
ジタルデータは２．５Ｖを示す）であるか否かで白パタ
ーンか黒パターンかが分かる。それでＭＰＵ２は、デジ
タル変換データが２．５Ｖを示すものであるときにはま
だセンサ１１は白パターンを検出しているとして再度Ａ
／Ｄ変換を行ない、これを繰り返す。

【００３２】デジタル変換データが２．５Ｖ未満を示す
ものになると、読取カウンタの内容を１インクレメント
し、またドラム回転同期パルスの到来を待ってＡ／Ｄ変
換データが２．５Ｖ未満であると（読取カウンタの内容
が零になると）、センサ１１の検出視野に黒パターンの
トナー像が入ったとして、Ａ／Ｄコンバータ１８の入力
チヤンネルをＡ₁ に指定し、カウンタをクリアする。そ
の後、過渡域の検出をさけるため、5個のドラム回転同
期パルスの到来を待つ。

【００３３】なお、Ａ／Ｄ変換データが一度２．５Ｖ未
満を示すものになってから（ｍ−１）回の繰返しＡ／Ｄ
変換の間に一度でもデータが２．５Ｖを示すものになる
と、読取カウンタに再度３をセットして、再度３回のＡ
／Ｄ変換において連続して２．５Ｖ未満となるまでＡ／
Ｄ変換を繰り返す。

【００３４】さて、読取カウンタの内容が６になるとＡ
／Ｄ変換を行ない、その後ドラム回転同期パルスが到来
する毎にＡ／Ｄ変換を行なって２⁴回のＡ／Ｄ変換デー
タをＡ／Ｄデータレジスタに積算する。２⁴回の変換と
データの累算を終了すると、ＭＰＵ２は、Ａ／Ｄデータ
レジスタの内容を下位桁方向に４ビットずらす。これに
よりＡ／Ｄデータレジスタの内容は、入力電圧検出値
（Ｖsp）の平均Ｖspを示すものとなっている。この段階
でＶsgは白レベルの１６回のサンプリングの平均値の１
／４の値を示し、Ｖspは黒レベルの１６回のサンプリン
グの平均値を示す。ここではＭＰＵ２は、これらの濃度
ＶspとＶsgを比較して、コントラストが低い（Ｖsp＞Ｖ
sg）ときにはトナーカウンタ（レジスタ）１，２に所定
値をセットし、トナー供給フラグをセットする。

【００３５】約１ｇのトナー供給は、ドラム回転同期パ
ルスを１７９２パルスカウントする時間であるので、１
回のトナー供給量（所定量）をＫとすると、ソレノイド
１６を通電とする期間は、Ｋ×１７９２＝Ｋ×７×２⁸
である。そこでＭＰＵ２は、下位８ビットのメモリを分
担するトナーカウンタ１（レジスタ）と上位８ビットの
メモリを分担するトナーカウンタ２にＫ×７×２⁸をメ
モリする。これは下位８ビットのトナーカウンタ１に全
ビット０をメモリし、上位８ビットのトナーカウンタ２
にＫ×７を示す２進データを格納することにより実現さ
れる。ＭＰＵ２は、このようにトナー供給時間（ドラム
回転同期パルスのカウント数）をトナーカウンタ１およ
び２のメモリすると、メインルーチン（図６）に戻る。

【００３６】次に図６を参照してＭＰＵ２のメインルー
チンを説明する。メインルーチンにおいては、ドラム同
期パルス（ポートＴ₀ )がＬの間は、ＭＰＵ２は、ディ
スプレイＭＯＮの各キャラクタ表示ユニットをそれぞれ
時分割で順次に発光付勢するディスプレイ付勢制御を行
なっている。ドラム同期パルス（ポートＴ₀ )がＬから
Ｈになると、ＭＰＵ２は、キーカウンタ（プログラムカ
ウンタ）を１インクレメントして１ディスプレイ（１
桁）のディスプレイ付勢をしてポートＴ₀ を参照してそ
れがＨである間以下これを繰り返し、これをα回繰り返
すと、その間連続してポートＴ₀ がＨであるとドラム回
転同期パルスのＨが到来したものと見なして、同期パル
ス到来を示すキーエンドフラグ１をセットする。

【００３７】さて、キーエンドフラグ１を立てる（ドラ
ム回転同期パルス到来指標をセットする）と、第２の制
御手段であるＭＰＵ２は、ポートＰＣを参照してそれが
「０」（トナー供給可）であるとトナー供給フラグを参
照してそれがあると、ソレノイド１６を通電セットし、
トナーカウンタの内容が零でないときにはドラム同期パ
ルスがＬになるのを待ち、待っている間ディスプレイ付
勢制御を行なう。ドラム同期パルスがＬになると１パル
スの到来が終了したとしてキーエンドフラグとキーカウ
ンタをクリアしてディスプレス付勢をしつつポートＴ₀
がＨになるのを待つ。

【００３８】このようにして、ドラム回転同期パルスが
到来する毎にトナーカウンタ（１，２）を１デクレメン
トし、その内容が零になると、つまり、トナーカウンタ
（１，２）にトナー供給時間をセットしてソレノイド１
６をＯＮとしてから該トナー供給時間が経過すると、ソ
レノイド１６をＯＦＦとし、トナー供給フラグをリセッ
トして、その後はディスプレイ付勢制御のみを行なう。

【００３９】以上のように上記実施例では、複写制御を
行なう、第１の制御手段であるマイクロプロセッサＭＰ
Ｕ１で、コピー１枚毎のトナー補給では露光走査と現像
の終了を待ってトナー補給を付勢し、濃度検出による不
足分のトナー供給も同様に、露光走査と現像の終了を待
って行なうようにしているので、画像の乱れや濃度むら
を生じない。なお、補給したトナーが撹拌されつつ現像
ローラに達っするまでに現像を終了する場合は、また負
荷変動による画像の乱れを防止すればよい場合は、露光
走査を終了すると同時にトナー供給を開始すればよい。
この場合には、たとえばオアゲートＯＲ２を省略してミ
ラースキャン信号のみをマイクロプロセッセ１４に与え
る。

【００４０】上記実施例では、白パターン領域のトナー
像濃度の検出電圧が４Ｖ程度、黒パターン領域のトナー
像濃度の検出電圧が１．７Ｖ程度と大幅に異なり、また
Ａ／Ｄコンバータ１８の検出入力電圧が最高２．５Ｖで
２．５Ｖ以上の入力電圧のときには常時２．５Ｖを示す
デジタルデータを出力するのに着目して、白パターン領
域のトナー像濃度検出後は、Ａ／Ｄコンバータ１８の出
力データが２．５Ｖ未満を示すものになり、しかも引き
続く３回の検出値が共に２．５Ｖ未満を示すものになっ
たときセンサー１１部には黒パターンが到来していると
して黒パターン濃度検出に移るので、パターン濃度検出
タイミング設定が簡単となっており、第１パターンであ
る白パターンの読取タイミングのみが設定されている。
複写倍率が変わっても他のタイミングを設定する必要が
ない。また、トナー供給要否を白パターンと黒パターン
の所定の現像濃度比Ｖsg／Ｖspに基づいて定めるので、
センサの特性変化や感光体の特性変化に対しても比較的
に安定したトナー濃度制御が行なわれる。たとえば、セ
ンサ１１による画像濃度検出電圧が標準値で図７に実線
で示す特性を示し、センサ１１および／又は感光体面の
特性変化により図７に点線で示す特性に変わった場合、
白，黒パターンの現像トナー濃度検出電圧Ｖsg，Ｖspの
差は３．０Ｖから１．５Ｖになり、５０％の変化を示
す。ところがＶsg，Ｖspの比は共に４．０である。従っ
てトナ−像濃度センサーおよび感光体の特性変化に対し
て安定したシステムと言える。

【００４１】更には、白パターンの検出値がａ〜ｂ
（２．６〜２．５．４Ｖ）の範囲より外れると、その範
囲に入る方向にダイオード１１₁ の明るさを１ステップ
変更する。したがって、フォトセンサ１１の初期特性お
よび特性変化，感光体の初期特性および特性変化等によ
り、初期においては初期値のばらつきにより検出値がａ
〜ｂに入っていないと自動的に入る方向にダイオード１
１₁ の明るさが調整され、その後の特性変化やセンサの
汚れなどにより検出値がａ〜ｂより外れると、入るよう
にダイオード１１₁ の明るさを自動的に変更する。そし
て、このような変更でも、も早やダイオード１１₁ の許
容付勢範囲では検出値をａ〜ｂの範囲内に変更しえない
ときには、ダイオード１１₁ の付勢レベル調整は停止
し、濃度制御も停止してサービスマンコールを警報し、
それから２０枚のコピーは可能であるが、２０コピーを
終了すると複写不可となる。したがって、複写機の初期
（新品）設定においても濃度検出系の初期設定を省略し
うるし、使用を始めても、保守点検のインターバルがき
わめて長くなり、しかもその間、安定した記録濃度制御
が行なわれる。このように、機械組立の調整が簡略にな
り、しかもユーザが使用を始めてから長い間濃度検出系
の保守点検をしなくてもよい。濃度検出系が不全になる
と自動的に警報が発っせられる。感光体やセンサを交換
したときでも、濃度検出系の調整設定をする必要はな
い。

【００４２】また上記実施例では、黒パターントナー濃
度検出電圧ＶspのＡ／Ｄ変換分解能を白パターントナー
濃度検出電圧ＶsgのＡ／Ｄ変換分解能の４倍としてい
る。周知のように、現像トナー像には荒れなどにより微
小な白抜けや黒点が散在し、同一パターン上であッても
測定部位によりわずかながら検出レベルが変動する。こ
の変動の絶対値はＶsgで大きくＶspで小さい。それ故分
解能を各パターン毎に定めて、Ａ／Ｄ変換の入力電圧レ
ベルを前述のように同程度とすることにより、一方の検
出レベルの変動分が大きなウエイトを占めることがなく
なる。また、特にＡ／Ｄ変換の場合、同一分解能とする
とＶsgとＶspの両者を含むレンジが広く、変換ビット数
を多くしなければＶspがＶsgに対してウエイトが低くな
ってしまう。しかしＡ／Ｄ変換データのビット数は素子
構成および演算処理上少ない程良い。前述のように分解
能をパターン毎に定めることにより、Ａ／Ｄ変換データ
のビット数が少なくてすみ、また、比に基づいたトナー
補給要否を、割算処理ではなく、大小比較処理にしてい
るので、演算処理が簡単であり、トナー補給要否判定が
早くなる。

【００４３】

【発明の効果】以上の通り、本発明では、第２の制御手
段が、現像動作が複数回終了毎に該潜像担持体上のトナ
−濃度を検出しこの検出値に基づきトナ−補給を行なう
ので、トナ−濃度が複数枚の画像形成毎に一定値に定ま
る。第１の制御手段が、現像動作が終了毎に所定量のト
ナ−補給を行なうので、繰返し現像動作によるトナ−濃
度低下速度が低く、第２の制御手段によるトナ−供給制
御は、第１の制御手段のトナ−補給の不足分を補うもの
となる。これによりトナ−濃度変動幅を極く狭くしかも
第２の制御手段が行なうトナ−濃度制御周期（現像動作
回数）を長く（大きく）設定しうる。

【００４４】第１の制御手段が、少なくとも現像中はト
ナー補給動作を停止するので、これら第１および第２の
制御手段のトナ−補給は、少くとも現像期間を外したタ
イミングとなり、現像中にトナ−濃度が変動することが
なくなり、記録濃度むらを生じない。補給動作時の現像
剤担持体の振動による現像剤担持体上の不必要なトナ−
飛散がなく、周囲を汚さない。また潜像担持体上への不
必要なトナ−付着がなく転写体への地汚れを生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である複写機の主にトナー
濃度制御に関連した構成を示す側面図である。

【図２】 図１に示すマイクロプロセッサ１４とＡ／Ｄ
コンバータ１８等の接続関係を示す電気回路図である。

【図３】 図２に示すＡ／Ｄコンバータ１８の内部構成
を示すブロック図である。

【図４】 図１に示す複写機の複写制御用マイクロプロ
セッサＭＰＵ１の、主に定量トナー供給制御とトナー濃
度制御指示タイミング制御を示すフローチャートであ
る。

【図５】 図２に示すマイクロプロセッサＭＰＵ２の割
込処理を示すフローチャートである。

【図６】 図２に示すマイクロプロセッサＭＰＵ２のメ
インフローを示すフローチャートである。

【図７】 図１に示すフオトセンサ１１の濃度検出電圧
とトナー像濃度の関係を示すグラフである。

【図８】 本発明を１つの変形態様で実施するＡ／Ｄコ
ンバータ部の構成を示す回路図である。

【図９】 複写シーケンス全体の制御を行なうマイクロ
プロセッサＭＰＵ１と複写各要素との組合せ概略を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１：コンタクトガラス板 ２₁ 〜２₃ ：
ミラー ３：インミラーレンズ ４：
感光体ドラム ５：メインチャージャ ６：
イレースランプ ７：現像ローラ ８：
転写チャージャ ９：分離搬送ベルト １０：
トナー切出しローラ １１：フォートセンサ １
１₁：発光ダイオード １１₂ ：フォトトランジスタ １
８：Ａ／Ｄコンバータ ＭＰＵ１：第１のマイクロプロセッサ １４（ＭＰＵ２）：第２のマイクロプロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古 市 泰 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコ−内 (56)参考文献 特開 昭59−164572（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上に形成された潜像を該潜像担
   持体と対向する現像剤担持体に現像剤を担持して現像す
   る現像手段と、該現像剤担持体にトナ−を補給するトナ
   −補給手段と、該潜像担持体上のトナ−濃度を検知する
   検知手段とを有する画像形成装置において、 少なくとも現像中はトナー補給動作を停止し、前記現像
   動作が終了毎に前記トナ−補給手段を介して所定量のト
   ナ−補給を行う第１の制御手段と、前記現像動作が複数
   回終了毎に該潜像担持体上のトナ−濃度を検出しこの検
   出値に基づき前記トナ−補給手段を介してトナ−補給を
   行う第２の制御手段とを備える画像形成装置。
2. 【請求項２】前記トナ−補給手段は、少なくともトナ−
   補給時に電気付勢される電気コイル及び該電気コイルに
   通電するスイッチング素子からなり、前記第１の制御手
   段及び前記第２の制御手段がそれぞれ該スイッチング素
   子を導通付勢することを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。