JPH04332851A - 電子写真印刷機 - Google Patents

電子写真印刷機

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JPH04332851A
JPH04332851A JP3269414A JP26941491A JPH04332851A JP H04332851 A JPH04332851 A JP H04332851A JP 3269414 A JP3269414 A JP 3269414A JP 26941491 A JP26941491 A JP 26941491A JP H04332851 A JPH04332851 A JP H04332851A
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JP
Japan
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light
signal
belt
densitometer
toner
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Application number
JP3269414A
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English (en)
Inventor
Michael A Butler
マイケル・エイ・バトラー
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Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • G03G15/5033—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor
    • G03G15/5041—Detecting a toner image, e.g. density, toner coverage, using a test patch
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
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    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N2021/4764—Special kinds of physical applications
    • G01N2021/4769—Fluid samples, e.g. slurries, granulates; Compressible powdery of fibrous samples
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G2215/00025—Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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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】
【０００１】本発明は概して電子写真装置、より詳しく
はデンシトメータ　（ｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ）を有
する電子写真装置に設けられ、感光体またはこれと同等
の物体上のマーキング粒子密度を測定する改良された方
法を達成する改良された機構に関する。
【０００２】図１は電子写真印刷機を示す図である。
【０００３】図２はデンシトメータの概略図である。
【０００４】図３は単位面積当りに現像されたトナー量
に対する屈折反射信号の関係を示すグラフである。
【０００５】図４はデンシトメータ回路のブロック図で
ある。
【０００６】図５はミリボルトによるアナログ入力に対
するデジタル出力の関係を示すグラフである。
【０００７】図６は電荷結合素子の説明図である。
【０００８】〔Ｉ．電子写真印刷機〕これからの説明を
明確にする目的で特定する用語を使用するが、これらの
用語は図中のイラストのために選択された本発明の特定
構造に適用することを意図しているにすぎず、本発明の
概念を規定または限定することを意図するものではない
。
【０００９】本発明の特徴を概略理解するために、図を
参照して説明する。図において、同じ参照番号の付され
たものは一貫して同じ部材を示すものとする。図１は本
発明の赤外線デンシトメータを併用する電子写真印刷機
の種々の要素を概略的に示す図である。後ほどの説明で
明らかとなるが、本発明のデンシトメータは静電気印刷
機の広範囲な使用にもうまく同等に適用でき、図示する
特定の電子写真印刷機の適用に限定する必要はない。
【００１０】電子写真印刷技術は周知であるから、図１
の印刷機に使用された種々の処理ステーションは以後概
略的に示し、その動作は参考程度に簡単に説明する。
【００１１】図１に示すように、電子写真印刷機は感光
体、すなわち、基層にコーティングされ、またこの層が
アンチカール裏打層上にコーティングされた光導電性材
料を用いている。光導電性材料は発生層上にコーティン
グされた輸送層から作られている。この輸送層は正電荷
を発生層から輸送する。発生層は基層上にコーティング
されている。輸送層はポリカーボネートに分散されたジ
−ｍ−トリジフェニールビフェニールジアミンの微粒子
を含んでいる。発生層は三方晶系セレンから作られてい
る。基層はチタンでコーティングされたマイラー（商標
名）で作られている。基層は非常に薄く光を透過させる
。他の適当な光導電性材料、基層およびアンチカール裏
打ち層も使用できる。ベルト１０は矢印１２の方向に移
動し、この移動経路のまわりに配置された種々の処理ス
テーションへ光導電体の連続する部分を順次進行させる
。ベルト１０はアイドラーローラ１４およびドライブロ
ーラ１６のまわりに巻回されている。アイドラーローラ
１４はベルト１０と回転するように回転可能に取付けら
れている。ドライブローラ１６はベルトドライブ等の適
当な手段によってこれに結合されたモータによって回転
される。ドライブローラ１６が回転すると、ローラがベ
ルト１０を矢印１２の方向に進行させる。
【００１２】最初に、光導電性ベルト１０の一部が帯電
ステーションＡを通過する。帯電ステーションＡにおい
て、コロナ発生装置１８が光導電性ベルト１０を比較的
高い実質上均一の電位に帯電する。
【００１３】次に、帯電された導電性ベルトの表面が露
光ステーションＢに回動させられる。露光ステーション
Ｂは移動レンズ系２２、およびカラーフィルタ機構２４
を含んでいる。原稿文書２６が透明プラテン２８上に静
止状態に載置される。原稿文書の連続して広くなってく
る域が移動ランプアセンブリ３０によって照明される。 ミラー３２、３４および３６がレンズ２２を介して光線
を反射する。レンズ２２はプラテン２８の照射される連
続域を走査するように適用されている。レンズ２２から
の光線がフィルタ機構２４を通過し、ミラー３８、４０
および４２によって光導電性ベルト１０の帯電域に反射
される。ランプアセンブリ３０と、ミラー３２、３４お
よび３６と、レンズ２２とフィルタ２４が光導電体ベル
ト１０の動きに対して時間関係で移動され、ベルト１０
上の原稿文書の歪のない流動する光画像を発生する。露
光工程中、フィルタ機構２４は選択されたカラーフィル
ムをレンズ２２の光路に挿入する。カラーフィルタはレ
ンズを通過する光線に作用し、原稿文書の流動する光画
像の特定カラーに対応して光導電性ベルト上に静電潜像
、すなわち、潜在静電電荷パターンを記録する。露光ス
テーションＢはテストパッチ発生装置も含んでおり、ト
ナーテストパッチ４３を備えている。このテストパッチ
はテスト光画像を、中間画像または中間文書、すなわち
、ベルト１０上に記録された連続する静電潜像同志間の
域にある光導電性面の帯電域に照射し、テスト域を記録
する光源から成る。ベルト１０の光導電性面上に記録さ
れた静電潜像だけでなくテスト域も現像ステーションに
おいてトナー粒子によって現像される。テストパッチは
普通静電的に帯電され、工程を実行可能なまでモニタで
きるのでトナー粒子によってモニタセンサのダイナミッ
クレンジと適合する最大範囲まで現像される。
【００１４】静電潜像およびテスト域（すなわちテスト
パッチ）がベルト１０上に記録された後、ベルト１０が
両者を現像ステーションＣに進行させる。現像ステーシ
ョンＣは四つの別々の現像ユニット４４、４６、４８お
よび５０を含んでいる。現像ユニットは当該技術におい
て概して、「磁気ブラシ現像ユニット」と呼ばれている
。典型的には、磁気ブラシ現像システムは、そこに摩擦
電気的に付着されたトナー粒子を有する磁気キャリア微
粒子を含む磁化可能現像材を用いる。この現像材は連続
して指向性フラックスフィールドを通過され、現像材の
ブラシを形成する。現像材粒子は連続して移動して、絶
えず新しい現像材をブラシに供給する。現像操作は現像
材ブラシを光導電面と接触させることによって達成され
る。現像ユニット４４、４６および４８はそれぞれ、そ
の特定色の補色に対応する特定色のトナー粒子を光導電
面に供給する。各トナー粒子の色はフィルタを介して伝
送された光の波長に対応する電磁波スペクトルの予め選
択されたスペクトル反射内の光を吸収するように適用さ
れている。例えば、光画像を緑色フィルタに通過させる
ことによって形成された静電潜像は比較的高い電荷域と
してスペクトルの赤色および青色部を光導電性ベルト１
０上に記録する。一方、緑色光線がフィルタを通過し、
ベルト１０上の電荷密度をして現像には不十分な電圧レ
ベルに減少せしめる。帯電域は現像ユニット４４をして
緑色吸収（深紅色）トナー粒子をベルト１０上に記録さ
れた静電潜像に供給させることによって目に見えるよう
にする。同様にして、青色分離が青色吸収（黄色）トナ
ー粒子を用いて現像ユニット４６によって現像され、一
方、赤色分離が赤色吸収（シアン色）トナー粒子を用い
る現像ユニット４８によって現像される。現像ユニット
５０は黒色トナー粒子を含んでおり、黒色の原稿文書か
ら形成された静電潜像を現像するのに使用される。黄色
、深紅色およびシアン色は拡散性反射粒子である。
【００１５】各現像ユニットは動作位置に移動され、ま
たこの位置から離れるように移動される。動作位置にお
いて、磁気ブラシはベルト１０に近接配置され、一方、
非動作位置において磁気ブラシはベルトから十分離れて
位置付けされる。各静電潜像の現像動作中、ただ一つの
現像ユニットが動作位置に配置され、残りの現像ユニッ
トは非現像位置に配置される。この方式では各静電潜像
および連続するテスト域が適当なカラーのトナー粒子で
色が混り合うことなしに現像されることが保証される。 図１において、現像ユニット４４が動作位置にあり、現
像ユニット４６、４８および５０が非動作位置にある。 現像されたテスト域が赤外線デンシトメータ５１の下方
を通過する。赤外線デンシトメータ５１がベルト１０の
面に近接配置され、テスト域の現像されたトナー量に比
例する電気信号を発生する。デンシトメータ５１の詳細
な構造については、図２〜図６を参照して総括的に説明
する。
【００１６】現像工程後、トナー画像が転写ステーショ
ンＤに移動され、ここでトナー画像が普通紙等、他の紙
も含めた支持シート５２に転写される。転写ステーショ
ンＤにおいて、シート移送装置５４が支持シート５２を
ベルト１０と接触させるように移動させる。シート移送
装置５４は三つのローラ５８、６０および６２のまわり
に巻回された一対の間隙をおいたベルト５６を有してい
る。グリッパ６４がベルト５６間に延長しており、これ
と一致して移動する。支持シート５２がトレイ７４に配
置された積層シート７２から進行される。供給ローラ７
７が積層シート７２から一番上のシートを、進行ローラ
７６、７８によって規定されたニップに進行させる。進
行ローラ７６、７８が支持シート５２を移送装置５４に
進行させる。支持シート５２はグリッパ６４の動きと同
期して進行ローラ７６、７８によって進行される。この
ようにして、支持シート５２の先端が開かれたグリッパ
６４によって受け止められるべく予め選択された位置に
到達する。グリッパ６４が閉じられ支持シートがこれと
一緒に循環経路に沿って移動する。支持シートの先端は
グリッパ６４によって解放可能に固定される。ベルト５
６が矢印６６の方向に移動するにつれて、支持シート５
２が、現像されたトナー画像を載せたベルト１０と同期
した状態で転写ゾーン６８において、ベルト１０と接触
するように移動する。コロナ発生装置７０がイオンを支
持シートの裏側にスプレイし、光導電性ベルト１０から
支持シートにトナー画像を吸引させる適当な大きさと極
性に支持シートを帯電させる。支持シート５２はグリッ
パ６４に固定されたままなので、３サイクルの間循環経
路を移動する。このようにして、三つの異なるカラート
ナー画像が互いに重畳される関係で支持シートに転写さ
れる。従って、前述の帯電、露光、現像および転写の各
工程が複数のサイクルで繰返され、カラーの原稿文書の
多色コピーが形成される。
【００１７】最終の転写操作後、グリッパ６４が開され
、支持シート５２が解放される。コンベヤ８０が支持シ
ート５２を矢印方向８２に溶着ステーションＥに移送す
る。ここで、転写画像が永久的に支持シートに溶着され
る。溶着ステーションＥは加熱融着ローラ８４および圧
力ローラ８６を含んでいる。支持シート５２が加熱溶融
ローラ８４と圧力ローラ８６によって規定されたニップ
に通される。トナー画像が支持シート５２に付着される
べく加熱融着ローラ８４と接触する。次いで、支持シー
ト５２が対をなす進行ローラ８８によってキャッチトレ
イ９０に進行され、印刷機のオペレータによってここか
ら除去される。矢印１２で示された光導電性ベルト１０
の進行方向にある最後の処理ステーションは清掃ステー
ションＦである。回動可能に取り付けられた繊維状ブラ
シ９２が清掃ステーションＦに配置され、かつ、光導電
性ベルト１０と接触を維持し、転写操作後残留する付着
トナー粒子を除去する。その後、次に続くサイクルが開
始される前に、ランプ９４がベルト１０を照明して、そ
こに付着しているあらゆる残留電荷を除去する。
【００１８】〔ＩＩ．デンシトメータ〕電子写真マーキ
ング装置は工程の安定性を維持するのに種々の内部セン
サが用いられていることが確認される。この種のセンサ
の一つとして濃度センサがあり、これはデンシトメータ
としても公知であって、基材の単位面積当りに現像され
たトナー量（ＤＭＡ）をモニタするのに使用される。こ
のセンサは黒およびカラートナーの両方のＤＭＡをモニ
タする必要がある。
【００１９】図２を参照して、典型的なセンサの動作原
理を再検討する。サンプルが赤外線ＬＥＤ１０２からの
平行光線９６によって照射され、光線は受光装置９９に
よって感知される前に三つに分散される。まず、基材ま
たは光導電性ベルト１０から反射されてできた屈折光線
９８である。次に、ベルト１０とトナー粒子９５の両方
から反射され分散された散光９７である。最後に、トナ
ー粒子（ほとんど黒のトナー）によって吸収された光で
ある。光導電性ベルト１０の表面がトナーで覆われてい
るので、ベルト１０からの屈折発射光９８の強度が減衰
し、屈折信号は小さくなる。この減衰は黒色トナーの場
合に平行光線９６の吸収あるいはカラートナーの場合に
おける屈折反射角から離れた平行光線９６の散乱のいず
れかによるものである。散光９７の強度はベルト１０の
ような基材上に残留するカラートナーによって大きくな
る。これはカラートナーによる赤外線放射の散乱および
赤外線でのトナーの吸収特性によるものである。
【００２０】図３にＤＭＡとベルト１０によって反射さ
れた屈折信号との関係を示す。ＤＭＡ値に対し高濃度パ
ッチ（ＨＤＰ）位置で示しても屈折信号は非常に小さい
。さらに注目されるのは、高いＤＭＡ値での大きい変化
に対して屈折信号の変化は小さいことである。これまで
の典型的なセンサは必要な感度でこの小さい値を測定で
きなかった。さらに、ＨＤＰ以上に到達する測定も同様
に必要である。
【００２１】感光体上に残留するカラートナーを見てき
たが、印刷に使用されるＤＭＡ値の全範囲は散乱反射測
定操作でモニタできる。しかし、反射検知操作は黒色ト
ナーでは動作せず黒色トナーＤＭＡの測定操作は屈折反
射測定を必要とする。この理由から、較正の目的以外に
も、汎用センサが散乱反射検出器および屈折反射検出器
両者を必要とした。しかし、従来の屈折反射検出操作は
印刷のためのＤＭＡ必要条件に関して限定された検知範
囲を有している。散乱反射検知はより広い検知範囲を有
するが、黒色トナーによる屈折反射検知の較正がより簡
単である。
【００２２】現像度センサのより大きく高まる露光寛容
度（適当な座標位置にあるセンサの配置状態と感光体に
関する適当な平行状態）を達成するために、センサには
照射ビームスポットの大きさに対して大きい口径が用い
られる。従って、カラートナーに対して用いる場合、屈
折反射器は図２に示すように屈折光と散乱光の両方を収
集する。低ＤＭＡにおいて、識別可能な最大黒色トナー
ＤＭＡに関し、散乱的に反射された光束が増大するとセ
ンサが感度を失うことになる。これまでのこの状態を改
善するために、トナー域範囲（ＴＡＣ）センサには散乱
光束のみを収集する二つの付加的なフォトダイオードが
用いられている。二つのタイプの検出器間の異なる測定
結果が反射検出器信号から異なる散乱光の影響を控除す
る。これは多くの適用に適している方法であるが、セン
サの正確な配置を必要とするので、むつかしい高露光寛
容度を有する以外に感度も限定される。
【００２３】本発明によれば、電荷結合素子（ＣＣＤ）
が画像作成素子として用いられ、従来の広域シングル画
像素子の代りに現像度センサになっている。反射センサ
としても認められているＣＣＤは屈折反射角に直近の散
乱角において屈折ピークおよび十分な散乱光束の両方を
収集するのに用いられ、屈折反射ピークおよび散乱光束
の両方を正確に測定することを許容する。
【００２４】この機構において、ＬＥＤが光をパルス化
し、この期間中ＣＣＤがトナー／基材サンプルまたはテ
ストパッチから反射された光の画像を収集する。ＣＣＤ
からの要素が読み取られ、かつ、マイクロプロセッサが
オンボードＲＯＭ中に記憶されたプログラムを実行する
ときに、条件の満たされたデジタル信号処理アルゴリズ
ムを用いて分析すべきことをデジタル化する。屈折ピー
クが、信号の高い空間周波数容量の結果として散乱光か
ら容易にフィルタできる。デジタルフィルタアルゴリズ
ムは発達しており、この操作によく適している。
【００２５】例えば、典型的なＣＣＤの完全な６０ｄＢ
ダイナミックレンジを維持するにはＣＣＤ中の各画素か
らのデジタル情報の８ビットを必要とする。議論の糸口
として、６４×６４素子ＣＣＤアレイおよび１秒で計算
を完了したいという要求を想定してみると、デジタル化
率はほんの４ｋＨｚである。６番目の限定されたインパ
ルス応答を想定すると、フィルタは約３７キロバイトの
メモリ必要条件を含意する。さらに、６番目のフィルタ
を想定すると、マイクロプロセッサは５ＭＨｚで動作さ
れ１秒で計算を完了する必要がある。このようなことは
現在の技術によってすべて容易に達成される。当業者は
この例が技術的な可能性の証明を意味しているのと理解
している。この例の概念は正しいのであるが、雑な計算
である。説明したマイクロプロセッサは１１頁に説明さ
れるＴＭＳ３２０Ｃ３０よりあまり強力ではない。この
ＴＭＳは本例で説明したより小さいマイクロプロセッサ
で実行できないＺ変換および高速フーリエ変換（ＦＦＴ
）計算を実行できる。
【００２６】次に電荷結合素子、すなわちＣＣＤのより
詳しい説明をするが、これ以外の構成でも動作可能であ
る。ＣＣＤはモノリシックシリコン構造で、その電荷の
ディスクリートパケットがゲートアレイのシーケンシャ
ルクロックによってある位置から他の位置へ移動される
。この電荷のパケットはＰ型半導体基板に関する少数の
キャリアまたは電子である。受光手段において、画像フ
ォトンが透明な多結晶シリコンゲート構造を通過し、か
つ、正孔−電子対を発生するシリコン結晶構造中に吸収
される。得られる光電子が結合期間中にフォトサイトに
収集される。ＣＣＤの生成手段において、フォトサイト
に蓄積された電荷量は一定場所に集中投射される照明強
度および結合期間の線形関数になる。従って、記憶手段
とも呼ばれる電荷パケットが形成される。転送手段とも
呼ばれるＣＣＤのインターライン転送構造が二つのシー
ケンシャルフィールドに情報を提供する。結合期間の終
りにおいて、フォトゲート電圧が下り、クロックが高く
なると、奇数のフォトサイト列からの電荷パッケージが
垂直転送レジスタに転送され、奇数フィールドの読み取
りが初期化される。クロック操作が電荷パケットを垂直
転送レジスタまで転送し、ここで、電荷パケットがライ
ン毎に水平出力レジスタに転送される。偶数フィールド
の読み取り後、電圧が再び下り、クロックが高くなって
、奇数フォトサイト列からの電荷パケットが垂直レジス
タに転送されることになり、偶数フィールドの読み取り
が初期化される。これらの電荷パケットは屈折反射光お
よび散乱反射光またはフォトンを分離するための分析の
基準をなし、屈折反射光等はトナー添着工程をモニタす
るための基準となる。ＣＣＤの一例が米国特許第４，４
５０，４８４号に開示されている。
【００２７】〔ＩＩＩ．　　電子回路〕図４に、本発明
によるデンシトメータの制御回路のブロック図を示す。 特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２を付勢するＬＥ
Ｄ駆動回路１００を示す。二つの光強度感知装置、すな
わちＣＣＤ１０４およびフォトダイオード１０８が設け
られている。フォトダイオード１０８は適当な増幅器１
１０に接続されており、増幅器はアナログ／デジタルコ
ンバータ（Ａ／Ｄ）１１３およびＬＥＤ強度コントロー
ラ１１４に接続されている。ＣＣＤ１０４は適当な増幅
器１１５に接続され、次にこの増幅器がＡ／Ｄコンバー
タ１１２に接続されている。ＣＣＤの一例が米国特許第
４，４５０，４８４号に開示されている。タイミング回
路１１６がＣＣＤ１０４に連結されている。
【００２８】タイミング回路１１６がＣＣＤのマスター
クロックを制御し、かつ、ＬＥＤ駆動回路１００に連結
され、これにパルスを加える時を制御する。
【００２９】マイクロコントローラ（ＭＣ）１１８がダ
イレクトメモリアドレス（ＤＭＡ）バス１２３によって
ＤＭＡコントローラ１２１を介して他の全ての要素に連
結されている。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２５がＭＣ
１１８間の情報交換を周辺バス１１９または外部メモリ
（ＥＭ）バス１２７いずれかへの切換えをする。ＥＭバ
ス１２７はデンシトメータの動作のためのプログラミン
グを記憶する読出し専用記憶装置（ＲＯＭ）１２０に接
続されている。次に、ＭＣ１１８が外部メモリバス１２
７およびＤＭＡバス１２３を介して、ＭＣ１１８によっ
て使用される変数およびデータを記憶する等速呼出記憶
装置（ＲＡＭ）１２２に連結されている。
【００３０】Ａ／Ｄコンバータ１１２、１１３が周辺バ
ス１１９を介してＭＣ１１８に連結されている。同様に
して、デジタル／アナログコンバータ（Ｄ／Ａ）１２６
が周辺バス１１９を介してＭＣ１１８に、さらにＬＥＤ
強度コントローラ１１４に接続されている。
【００３１】ＭＣ１１８への他の結合要素は通信インタ
フェース１２４で、このインタフェースが全デンシトメ
ータテストパッチ動作を開始させ、これに応答するマス
タープログラムに接続されている。通信インタフェース
１２４は送信チャネルと受信チャネルから構成されてい
る。さらにリセット機構がＭＣ１１８に設けられている
。メインコンピュータとして市場から入手可能な例とし
てはテキサスインストルメンツ（Ｔｅｘａｓ　　Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔｓ）社製のＴＭＳ３２０Ｃ３０と称する
デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）がある。
【００３２】〔ＩＶ．　デンシトメータの動作〕次にデ
ンシトメータの動作につき電気ブロックダイヤグラムに
関して説明する。トナーパッチ測定の実行を要する信号
がマスターコンピュータ（図示省略）から発せられる。 ＭＣ１１８がこの信号を通信インタフェース１２４の「
受信」部で受信する。信号の受信後、ＭＣ１１８がＲＯ
Ｍ１２２に記憶されたプログラムを開始し、センサの動
作を制御する。前回の計算または測定結果からデジタル
セットポイントがＤ／Ａ１２６に入力される。この信号
がＤ／Ａ１２６によってアナログ値に変換され、ＬＥＤ
強度コントローラ１１４で使用される。次いで、ＭＣ１
１８が動作開始信号をタイミング回路１１６に出力する
。 この時点で、タイミング回路１１６は次の工程を実行す
る。第１にＣＣＤを初期化する。第２に、ＣＣＤを動作
させる。最後に、ＬＥＤトリガパルスをＬＥＤ駆動回路
１００に出力する。ＬＥＤ１０２はトリガパルスの期間
中作動していることに注意しなければならない。ＬＥＤ
強度コントローラ１１４がＤ／Ａ１２６によってもたら
されたセットポイントによって制御される値の駆動電源
にＬＥＤ１０２を安定させる。
【００３３】一旦、ＬＥＤが作動させられると、これレ
ンズまたは他のビーム平行装置によって狭域ビーム中の
赤外線放射をトナーで覆われた感光体上に照射する。こ
のビームはテストパッチとしても知られるトナーで覆わ
れた感光体サンプルによって屈折的におよび散乱的に反
射される。レンズまたは口径は屈折的に反射光をＣＣＤ
１０４に画像するように配置される。集光システムは屈
折反射角の近くに放射された散乱反射光の相当部分を収
集するように設計されている。
【００３４】ＬＥＤ１０２のパルス中、フォトダイオー
ド１０８のモニタの結果、増幅器１１０から出力される
信号が連続してＡ／Ｄ１１３によってデジタル化される
。デジタル化情報がＭＣ１１８で記憶され、ＬＥＤパル
ス中フォトダイオード電流の総合測定結果を提供する。 フォトダイオード１０８はＬＥＤ強度をモニタするよう
にしてセンサの内部に配置される。従って、総合フォト
ダイオード応答はセンサパルス発生中ＬＥＤ１０２の光
束の測定になる。
【００３５】Ａ／Ｄ１１３からの情報により、ＬＥＤ１
０２の強度がテストサンプルの走行から走行にわたって
調節できる。特に、フォトダイオード１０８によって受
信された信号は、ＬＥＤパルス発生中測定された実際の
ＬＥＤ強度を補償または（および）許容する帰還信号と
して用いられる。この帰還信号は、前回使用されたＬＥ
Ｄ強度セットポイントに等しいかまたはそれ以上の適切
な光強度がＣＣＤ１０４によって受信できるように用意
される。帰還信号の用意は、Ｄ／Ａコンバータ１２６に
よって達成され、このコンバータがＭＣ１１８からのデ
ジタル信号を得、かつ、これをＬＥＤ強度コントローラ
１１４によって使用するためにアナログ情報に変換する
。このデジタル信号は時間と明るさのステッピングデジ
タル関数としてＣＣＤデジタル信号と似ており、従って
、デジタル信号の範囲から記録し、アナログ信号を適当
なデジタル信号に変換する。ＬＥＤ強度コントローラ１
１４は適当な帰還信号をＬＥＤ駆動回路１００に提供し
、次のＬＥＤトリガパルス発生中ＬＥＤ１０２の強度を
決定する。従って、この帰還信号は、ＣＣＤ１０４から
受信された屈折情報を適性化するために、ＬＥＤ１０２
によって発生された光強度を変えるように用いられる。 この調整は、しばしば従来のセンサが散乱光を区別する
には小さすぎた特定強度の小さい屈折ピーク読みを発生
するときにのみ特に有利である。この点において、ある
一定のパーセンテージだけ次のトナーテストパッチを増
大させることによって、屈折光ピークもこれに比例して
増大する。従って、散乱光束から屈折光束が容易に検出
できる。この調節はこれとは逆に行うこともできる。す
なわち、光強度セットポイントが多量の光を発生させる
ＬＥＤパルスとなる場合、ＣＣＤ１０４または増幅器１
１５の応答が集光量に比例しなくなり、その測定結果に
よるデータが無効になる。多い受光量を改善するために
、次のトナーテストパッチ操作がより小さい強度を用い
るようにプログラムされる。ＬＥＤパルスの完了時に、
タイミング回路１１６がＣＣＤを不動作にし、ＭＣ１１
８に信号を出力し、ＬＥＤパルス発生が終了する。
【００３６】一旦、ＬＥＤパルスシーケンスが終了する
と、ＤＭＡコントローラ１２１が転送されるべきＣＣＤ
１０４からのデータをＡ／Ｄ１１２に送り、ここからさ
らにＲＡＭ１２２に送る。この転送を実行するために、
タイミング回路１１６が初期化されて、特定のクロック
シーケンスを発生してＣＣＤに配置された各フォトサイ
トに記憶された画像を収集する。すなわち、ＣＣＤ中の
各画素サイト（またはフォトサイト）に配置された電荷
のパケットが順次クロックアウトされ増幅器１１４で始
動される。これらの電荷パケットはデジタル化され、か
つ、ＤＭＡを介してＲＡＭ１２２に伝送される。
【００３７】ＣＣＤ１０４の情報をデジタル化するＡ／
Ｄコンバータ１１２について説明する。図５は連続アナ
ログ入力信号に対するディスクリートステッピングデジ
タル出力信号の関係を示す図である。より詳しく説明す
ると、ＣＣＤ１０４の各フォトサイトにつき、特定デジ
タル値が全てのデジタル範囲から選ばれＲＡＭ１２２に
記憶される。従って、検出素子に形成された光強度パタ
ーンの空間的変化の詳しい測定が行なわれ、後の分析の
ためにＲＡＭ１２２に記憶される。この操作は本発明の
重要な概念である。感光体の位置のばらつきの結果とし
て検出素子がある測定から他の測定へ変化するときの屈
折ピークの位置はその検出素子の高速移動に固有のもの
である。さらに、センサの取付がある装置から他の装置
に変る結果として検出素子があるセンサから他のセンサ
に変るときに屈折ピークの位置が変る。屈折ピークは常
に単一の大きいフォトデテクタを用いることによって屈
折検出素子によって得ることが保証される。この方法の
欠点は散乱信号のために実際に検出された合成屈折散乱
信号の測定を保償する必要性によるものである。これは
典型的には、散乱光のみを検出することを保証するよう
に正確に配置されたある他の検出器の組み合わせを用い
ることによって達成される。屈折、散乱測定および散乱
単独測定の総合測定は、合成信号への屈折信号による影
響が散乱信号による影響に比べて大きいときに屈折信号
の測定によい結果をもたらす。合成信号に対して屈折信
号の影響が小さい場合、合成信号と散乱単独信号との差
が屈折信号の大きさよりもむしろ各検出素子の測定誤差
による方がもっと大きく影響する。この効果はセンサの
機能を落し、センサの利用可能な動的検出範囲を制限す
る。
【００３８】適切なデータ処理アルゴリズムを用いて、
ＣＣＤに対する光強度パターン中の空間変化の詳しい測
定結果を調査し、信号に対する屈折信号の影響を抑える
検出素子を位置付けることができる。この方法は散乱信
号から合成信号への影響を最小にし、屈折信号の影響を
比較的大きくして小さい屈折信号に対するセンサの正精
を改善し、かつ、センサの実用的な動検出範囲を拡大す
る。
【００３９】フォトサイト情報の記憶について次に説明
すると、マイクロコントローラ（ＭＣ）１１８がＲＯＭ
１２０に記憶されたアルゴリズムを実行する。後述する
ように、アルゴリズムプログラムはＣＣＤから受信され
た画像を屈折光束の影響と散乱光束の影響に分解する働
きをする。最後に、屈折、散乱信号合成成分が通信イン
タフェース１２４の送信チャネルを用いてマスターコン
ピュータへ連絡される。
【００４０】〔Ｖ．データアルゴリズム〕ＣＣＤから集
められ、ＲＡＭに記憶されたデータの正確な分析を実行
するために、アルゴリズムが用いられる。いくつかの種
類のアルゴリズムを本発明に用いることができる。すな
わち、認められているアルゴリズムは目的認識アルゴリ
ズム、空間ドメインアルゴリズムまたは周波数ドメイン
フィルタアルゴリズムである。各アルゴリズムにつき次
に説明する。
【００４１】目的認識アルゴリズムにより、波形がある
抽象的形態で作図される。一例として、予想される波形
は本質的にはガウス形であり、この波形のパラメータｘ
０　、ｙ０　、ｄｙ　、ｄｘ　、Ａ０　およびＢ０　で
説明できる。 これらの六つのパラメータは、ｄｙ　、ｄｘ　で表わさ
れる幅を有する画像の中心位置ｘ０　、ｙ０　で中心付
けされ、かつ、Ｂ０　の基線信号で重畳された振幅Ａ０
　の二次元ガウス式波形を表わすのに十分である。より
複雑な作図がｘｙ−平面での波形の回転を可能にする。 このタイプのアルゴリズムは、二次元画像に位置された
波形のパラメータが決定されるまで最適の方法で操作さ
れる。典型的に、波形中心は二次元画像の信号の最大振
幅を位置付けすることによって決定される。従って、ア
ルゴリズムは全ての残りのパラメータにつきその最高の
値を決定すべく捜査される。アルゴリズムは、ある波形
のパラメータに対して最初にうまく推定することによっ
て迅速に収れんさせることができる。例えば、信号の幅
は前回の測定値かあるいは設計原則によってかなりよく
わかる。波形の振幅、幅および基線を決定するために、
分析式またはルックアップテーブルを用いて信号を積分
する簡単な方法がある。
【００４２】空間ドメインフィルタ操作により、信号が
空間周波数のある既知帯域を占有する信号を有する複雑
な信号として処理される。フィルタは空間ドメインを操
作されるように、また微分方程式として実行されるよう
に設計される。微分方程式は二次元画像の画素毎に適用
され信号波形を分離する。フィルタされた信号が数的に
積分され波形中の信号の強度が決定される。
【００４３】周波数ドメインフィルタ操作により、信号
が空間周波数のある既知帯域を占有する信号を有する複
雑な信号として処理される。信号は、フーリェ変換また
はＺ変換を用いて二次元画像データを周波数ドメインに
変換した後、周波数ドメインを用いて分離される。信号
の強度は二つの方法のいずれかを用いて決定できる。こ
の強度は逆変換を周波数の分離された範囲に適用した後
、信号波形の直接数的積分によって決定できる。別の方
法として、信号強度は周波数ドメイン中の周波数スペク
トルの適切な部分のパワースペクトルから直接決定でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　電子写真印刷機を示す図である。
【図２】　　デンシトメータの概略図である。
【図３】　　単位面積当りに現像されたトナー量に対す
る屈折反射信号の関係を示すグラフである。
【図４】　　デンシトメータの回路のブロック図である
。
【図５】　　ミリボルトによるアナログ入力に対するデ
ジタル出力の関係を示すグラフである。
【図６】　　電荷結合素子の説明図である。
【符号の説明】
１０　　ベルト、１４　　アイドラーローラ、１６　　
ドライブローラ、１８　　コロナ発生装置、２２　　移
動レンズ系、２４　　カラーフィルタ機構、２６　　原
稿文書、２８　　プラテン、３０　　ランプアセンブリ
、３２，３４，３６，３８，４０，４２　　ミラー、４
４，４６，４８，５０　　現像ユニット、５１　　デン
シトメータ、５２　　支持シート、５４　　シート移送
装置、５６　　ベルト、５８，６０，６２ローラ、６４
　　グリッパ、６８　　転写ゾーン、７０　　コロナ発
生装置、７２　　積層シート、７４　　トレイ、７６，
７８　　進行ローラ、８０　　コンベヤ、８４　　熱融
着ローラ、８６　　圧力ローラ、８８　　進行ローラ、
９０　　キャッチトレイ、９２繊維状ブラシ、９４　　
ランプ、９６　　平行光線、９７　　散光、９８　　屈
折光線、１００　　ＬＥＤ駆動回路、１０２　　発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、１０４　　ＣＣＤ、１０８　　フ
ォトダイオード、１１０　　増幅器、１１２，１１３　
　Ａ／Ｄコンバータ、１１４　　ＬＥＤ強度コントロー
ラ、１１６　　タイミング回路、１１８マイクロコント
ローラ、１１９　　周辺バス、１２０　　ＲＯＭ、１２
１　　ＤＭＡコントローラ、１２２　　等速呼出記憶装
置（ＲＡＭ）、１２３　　ダイレクトメモリアドレスバ
ス、１２４　　通信インタフェース、１２５　　マルチ
プレクサ、１２６　　Ｄ／Ａコンバータ、１２７　　外
部メモリバス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　部材から反射された光を受信すべく適
    用された反射センサ回路を含む、次のものを有するデン
    シトメータ： ａ）反射光の少なくとも一部を受信し、これに応答する
    信号を発生する受光手段と； ｂ）前記受光手段によって発生された前記信号を記憶す
    る手段と；そして ｃ）前記記憶手段を作動させ、そこから前記信号を伝送
    する手段。
  2. 【請求項２】　　前記受光手段がマトリックスアレイに
    配置された複数の個別フォトサイトから成り、前記フォ
    トサイトがこれによって受信された光量に比例する個々
    の信号を現像する請求項１に記載のデンシトメータ。
  3. 【請求項３】　　現像ユニットと、光導電体充放電装置
    と、トナーテストパッチを前記光導電体に確立する手段
    と、そこを通って移動する際に前記光導電体上に光を反
    射させる光源を有し、前記反射光を受信するように配置
    された反射センサを有するデンシトメータとを備えた電
    子写真印刷機であって、前記反射センサが次のものを有
    するもの： ａ）反射光の少なくとも一部を受信し、これに応答する
    信号を発生する受光手段と； ｂ）前記受光手段によって発生された前記信号を記憶す
    る手段と；そして ｃ）前記記憶手段を作動させ、そこから前記信号を伝送
    する手段。
  4. 【請求項４】　　次の工程を含む、反射光を測定する方
    法： ａ）前記反射光の少なくとも一部を受信する工程が、マ
    トリックスアレイ中に配置された複数の個別フォトサイ
    トを備え、各フォトサイトによって受信された光量に比
    例して前記各フォトサイトにおける個々の信号を現像す
    る工程； ｂ）前記受光手段によって発生された前記信号を記憶す
    る工程；そして ｃ）前記記憶手段を作動させてそこから前記信号を伝送
    する工程。
  5. 【請求項５】　　前記記憶手段を作動させる工程が、垂
    直および水平出力伝送レジスタを有するインターライン
    伝送アーキテクチャによって複数のフォトサイトから離
    れて前記比例する個々の信号を伝送する工程から成る請
    求項４に記載の反射光を測定する方法。
JP3269414A 1990-10-24 1991-10-17 電子写真印刷機 Pending JPH04332851A (ja)

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