JP2729976B2 - 転写形カラープリンタのトナー付着量測定装置 - Google Patents
転写形カラープリンタのトナー付着量測定装置Info
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- JP2729976B2 JP2729976B2 JP5059328A JP5932893A JP2729976B2 JP 2729976 B2 JP2729976 B2 JP 2729976B2 JP 5059328 A JP5059328 A JP 5059328A JP 5932893 A JP5932893 A JP 5932893A JP 2729976 B2 JP2729976 B2 JP 2729976B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カラー用トナーの付
着量を測定する装置で、例えば、転写形カラープリンタ
を備えたコピーやファックスなどにおけるトナーの付着
量を測定するのに利用されるカラー用トナーの付着量測
定装置に関する。
着量を測定する装置で、例えば、転写形カラープリンタ
を備えたコピーやファックスなどにおけるトナーの付着
量を測定するのに利用されるカラー用トナーの付着量測
定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のカラー用トナーの付着量測
定装置で、1は測定光を投光するLED等の光源、2は
フォト・ダイオードなどの受光器である。3は金属製材
料の回転ドラムで、この回転ドラム3は表面にシリコ
ン、セレン等の感光体4を備えている。感光体4の表面
にはコピー用紙にカラー文字等を転写するのに必要な黄
色、マゼンタ、シアンの各色を有するカラー用トナー5
が帯電によって付着している。
定装置で、1は測定光を投光するLED等の光源、2は
フォト・ダイオードなどの受光器である。3は金属製材
料の回転ドラムで、この回転ドラム3は表面にシリコ
ン、セレン等の感光体4を備えている。感光体4の表面
にはコピー用紙にカラー文字等を転写するのに必要な黄
色、マゼンタ、シアンの各色を有するカラー用トナー5
が帯電によって付着している。
【0003】光源1からトナー5に対し測定光を投光す
ると、図3中における光L1はトナー5によって反射さ
れる光L2と回転ドラム3の表面によって反射される光
L3となって受光器2に入射する。そして、受光器2は
これら2つの光L2、L3を受光して受光信号を出力す
る。
ると、図3中における光L1はトナー5によって反射さ
れる光L2と回転ドラム3の表面によって反射される光
L3となって受光器2に入射する。そして、受光器2は
これら2つの光L2、L3を受光して受光信号を出力す
る。
【0004】トナー5の付着量が多い場合、反射光L3
がトナー5によって遮光されるので受光器2の受光量が
減少し、トナー5の付着量が少ない場合、上記とは逆に
反射光L3が多くなるので受光器2の受光量が増大す
る。この結果、受光器2の受光信号より感光体4に付着
しているトナー量を測定することができる。
がトナー5によって遮光されるので受光器2の受光量が
減少し、トナー5の付着量が少ない場合、上記とは逆に
反射光L3が多くなるので受光器2の受光量が増大す
る。この結果、受光器2の受光信号より感光体4に付着
しているトナー量を測定することができる。
【0005】一方、光源からの投光光L1を図4に示す
ように感光体4に対する法線方向として、トナー5によ
って乱反射する光の一部を上記と同様にトナー5からの
反射光L2とし、この反射光L2を受光器2によって受
光してトナー量を測定することもできる。
ように感光体4に対する法線方向として、トナー5によ
って乱反射する光の一部を上記と同様にトナー5からの
反射光L2とし、この反射光L2を受光器2によって受
光してトナー量を測定することもできる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した測定装置で測
定したトナー5の測定量は前者の場合が図5に示す測定
曲線となり、後者の場合が図6に示す測定曲線となる。
つまり、前者の場合は、トナー5による反射光L2と回
転ドラム3の表面による反射光L3とによってトナー量
を測定しているため、トナーが所定の付着量となるまで
は受光器2の受光量が減少し、その受光量から測定する
ことができるが、トナー5の付着量が多くなるとトナー
5による反射光L2が増加して受光器2が飽和状態とな
り、受光量が上昇して測定することができないことにな
る。図5におけるP点はその分岐点である。
定したトナー5の測定量は前者の場合が図5に示す測定
曲線となり、後者の場合が図6に示す測定曲線となる。
つまり、前者の場合は、トナー5による反射光L2と回
転ドラム3の表面による反射光L3とによってトナー量
を測定しているため、トナーが所定の付着量となるまで
は受光器2の受光量が減少し、その受光量から測定する
ことができるが、トナー5の付着量が多くなるとトナー
5による反射光L2が増加して受光器2が飽和状態とな
り、受光量が上昇して測定することができないことにな
る。図5におけるP点はその分岐点である。
【0007】一方、後者の場合は、トナー5によって乱
反射する光をとらえてトナー量を測定しているため、ト
ナー5の付着量が多くなると、やはり、受光器2が飽和
状態となり測定値の変化率が小さくなってしまう。した
がって、上記したいずれの測定装置の場合も正確な測定
量を得ることができない。
反射する光をとらえてトナー量を測定しているため、ト
ナー5の付着量が多くなると、やはり、受光器2が飽和
状態となり測定値の変化率が小さくなってしまう。した
がって、上記したいずれの測定装置の場合も正確な測定
量を得ることができない。
【0008】そこで、本発明は、トナーの付着量を正確
に測定することができるカラー用トナーの付着量測定装
置を開発することを目的とする。
に測定することができるカラー用トナーの付着量測定装
置を開発することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明では、投光手段から感光ドラムに投光し、
その反射光の受光出力から感光ドラムに付着しているカ
ラー用トナーの付着量を測定するトナー付着量測定装置
において、上記感光ドラムに付着した誘電体であるカラ
ー用トナーに感光ドラムの法線方向に対し傾いた角度で
単一偏光光を投光する投光手段と、上記感光ドラムの法
線方向に対し上記投光手段の投光光の反対側に正反射す
る光の光路上に備え、感光ドラムにより反射される上記
投光手段の投光光と同一の偏光光に加えて、トナーによ
り反射される上記投光手段の投光光と同一の偏光光及び
その投光光と異なる偏光光とを含む反射光を入射し、上
記投光手段の投光光と同一の偏光光とその投光光と異な
る偏光光とを分離する偏光分離プリズムと、この偏光分
離プリズムによって分離された投光光と同一の偏光光を
受光する第1の受光手段と、その投光光と異なる偏光光
を受光する第2の受光手段と、第1の受光手段の受光出
力から第2の受光手段の受光出力を引き算し、上記投光
光と同一の偏光光成分の受光出力としてトナー付着情報
を出力する信号処理手段とを備えて構成したことを特徴
とする転写形カラープリンタのトナー付着量測定装置を
提案する。
ため、本発明では、投光手段から感光ドラムに投光し、
その反射光の受光出力から感光ドラムに付着しているカ
ラー用トナーの付着量を測定するトナー付着量測定装置
において、上記感光ドラムに付着した誘電体であるカラ
ー用トナーに感光ドラムの法線方向に対し傾いた角度で
単一偏光光を投光する投光手段と、上記感光ドラムの法
線方向に対し上記投光手段の投光光の反対側に正反射す
る光の光路上に備え、感光ドラムにより反射される上記
投光手段の投光光と同一の偏光光に加えて、トナーによ
り反射される上記投光手段の投光光と同一の偏光光及び
その投光光と異なる偏光光とを含む反射光を入射し、上
記投光手段の投光光と同一の偏光光とその投光光と異な
る偏光光とを分離する偏光分離プリズムと、この偏光分
離プリズムによって分離された投光光と同一の偏光光を
受光する第1の受光手段と、その投光光と異なる偏光光
を受光する第2の受光手段と、第1の受光手段の受光出
力から第2の受光手段の受光出力を引き算し、上記投光
光と同一の偏光光成分の受光出力としてトナー付着情報
を出力する信号処理手段とを備えて構成したことを特徴
とする転写形カラープリンタのトナー付着量測定装置を
提案する。
【0010】
【作用】感光ドラムに付着しているカラー用トナーに投
光手段から感光ドラムの法線方 向に対し傾いた角度で単
一の偏光光を投光すると、この投光光の一部がトナーの
表面によって反射し、残りがトナー層を透過して感光ド
ラムによって反射する。感光ドラムで反射する光は投光
手段の投光光と同一の偏光光となるが、トナーによって
反射される光はトナーが誘電体であることから投光手段
の投光光とは異なる偏光光を含んでいる。
光手段から感光ドラムの法線方 向に対し傾いた角度で単
一の偏光光を投光すると、この投光光の一部がトナーの
表面によって反射し、残りがトナー層を透過して感光ド
ラムによって反射する。感光ドラムで反射する光は投光
手段の投光光と同一の偏光光となるが、トナーによって
反射される光はトナーが誘電体であることから投光手段
の投光光とは異なる偏光光を含んでいる。
【0011】これら反射光は、正反射光路上に備えた偏
光分離プリズムに入射し、この偏光分離プリズムによっ
て投光光と同じ偏光光とその投光光と異なる偏光光とに
分離される。そして、上記投光手段の投光光と同じ偏光
光が第1の受光手段によって受光され、投光手段の投光
光と異なる偏光光が第2の受光手段によって受光され
る。つまり、第1の受光手段は、トナーからの反射光の
うち投光手段と同一偏光の光と感光ドラムからの反射光
とを受光し、第2の受光手段は、トナーからの反射光の
うちの投光手段の投光光と異なる偏光の光のみを受光す
る。
光分離プリズムに入射し、この偏光分離プリズムによっ
て投光光と同じ偏光光とその投光光と異なる偏光光とに
分離される。そして、上記投光手段の投光光と同じ偏光
光が第1の受光手段によって受光され、投光手段の投光
光と異なる偏光光が第2の受光手段によって受光され
る。つまり、第1の受光手段は、トナーからの反射光の
うち投光手段と同一偏光の光と感光ドラムからの反射光
とを受光し、第2の受光手段は、トナーからの反射光の
うちの投光手段の投光光と異なる偏光の光のみを受光す
る。
【0012】第1、第2の受光手段で受光したトナーか
らの反射光は互いに比例関係にあり、第2の受光手段の
受光出力に一定係数を乗じることにより、第1の受光手
段が受光したトナーからの反射光が算出できるから、第
1の受光手段の受光出力から第2の受光手段の受光出力
に一定係数を乗じた値を引くと感光ドラムからの反射光
の受光出力となる。
らの反射光は互いに比例関係にあり、第2の受光手段の
受光出力に一定係数を乗じることにより、第1の受光手
段が受光したトナーからの反射光が算出できるから、第
1の受光手段の受光出力から第2の受光手段の受光出力
に一定係数を乗じた値を引くと感光ドラムからの反射光
の受光出力となる。
【0013】感光ドラムからの反射光はトナーの反射光
以外の光であり、トナーの付着量が多いと減光し、トナ
ーの付着量が少ないと増光する。これより、感光ドラム
の反射光からトナーの付着量を測定することができる。
上記した演算処理は、第1、第2の受光手段からの受光
出力をもとに信号処理手段によって行なわれる。
以外の光であり、トナーの付着量が多いと減光し、トナ
ーの付着量が少ないと増光する。これより、感光ドラム
の反射光からトナーの付着量を測定することができる。
上記した演算処理は、第1、第2の受光手段からの受光
出力をもとに信号処理手段によって行なわれる。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面に沿って
説明する。図1は本発明の付着量測定装置の簡略的な部
分図であり、金属製の回転ドラム50aをセレン、アモ
ルファスシリコン等の感光体50bで表装した感光ドラ
ム50の表面には転写するためのカラー用トナー51が
付着している。このトナー51は誘電体で帯電により付
着する。
説明する。図1は本発明の付着量測定装置の簡略的な部
分図であり、金属製の回転ドラム50aをセレン、アモ
ルファスシリコン等の感光体50bで表装した感光ドラ
ム50の表面には転写するためのカラー用トナー51が
付着している。このトナー51は誘電体で帯電により付
着する。
【0015】感光ドラム50の表面に測定光を投光する
投光手段と、投光手段の投光光によって反射する光を受
光する2つの受光手段とが設けられている。投光手段
は、LEDなどの光源52とP偏光の光を透過させる偏
光フィルタ53とから構成され、光源52は感光ドラム
50の法線方向に対して傾いた角度で備えてある。
投光手段と、投光手段の投光光によって反射する光を受
光する2つの受光手段とが設けられている。投光手段
は、LEDなどの光源52とP偏光の光を透過させる偏
光フィルタ53とから構成され、光源52は感光ドラム
50の法線方向に対して傾いた角度で備えてある。
【0016】光源52から感光ドラム50に付着したト
ナー51に測定光を投光すると、P偏光の光P 1 とS偏
光の光S 1 とを含んだ測定光は、P偏光フィルタ53に
よって光S 1 がカットされ、光P 1 のみがトナー51に
投光される。トナー51の入射光P 1 は、誘電体である
トナー51の表面で一部が反射し、一部がトナー層を透
過する。トナー層を透過した光は、さらに感光体50b
の表面でその一部が反射し、一部が感光体50bを透過
する。そして、感光体50bを透過した光は回転ドラム
50aの表面で全て反射する。
ナー51に測定光を投光すると、P偏光の光P 1 とS偏
光の光S 1 とを含んだ測定光は、P偏光フィルタ53に
よって光S 1 がカットされ、光P 1 のみがトナー51に
投光される。トナー51の入射光P 1 は、誘電体である
トナー51の表面で一部が反射し、一部がトナー層を透
過する。トナー層を透過した光は、さらに感光体50b
の表面でその一部が反射し、一部が感光体50bを透過
する。そして、感光体50bを透過した光は回転ドラム
50aの表面で全て反射する。
【0017】上記した各々の反射光は、トナー51の表
面で反射した光が誘電体であるトナー51によって偏光
が乱れ、P偏光の光とS偏光の光とを含むようになり、
また、感光体50bの表面で反射した光は、感光体50
bが光の入射時に導通性をもち非誘電体となることか
ら、偏光は乱されることなくP偏光の光となる。また、
回転ドラム50aの表面で反射した光は、回転ドラム5
0aが金属性であることから非誘電体であり、偏光は乱
されることなくP偏光の光となる。
面で反射した光が誘電体であるトナー51によって偏光
が乱れ、P偏光の光とS偏光の光とを含むようになり、
また、感光体50bの表面で反射した光は、感光体50
bが光の入射時に導通性をもち非誘電体となることか
ら、偏光は乱されることなくP偏光の光となる。また、
回転ドラム50aの表面で反射した光は、回転ドラム5
0aが金属性であることから非誘電体であり、偏光は乱
されることなくP偏光の光となる。
【0018】投光光によって反射する光が正反射する光
の光路上(回転ドラム50aの法線 方向に対して投光光
と反対側となる正反射光路上)には偏光分離プリズム6
3を備え、P偏光とS偏光の光に分離するようにしてあ
る。そして、これら分離された光のうち、P偏光の光を
第1の受光手段としての受光素子64で受光し、S偏光
の光を第2の受光手段としての受光素子65で受光する
ようにしてある。
の光路上(回転ドラム50aの法線 方向に対して投光光
と反対側となる正反射光路上)には偏光分離プリズム6
3を備え、P偏光とS偏光の光に分離するようにしてあ
る。そして、これら分離された光のうち、P偏光の光を
第1の受光手段としての受光素子64で受光し、S偏光
の光を第2の受光手段としての受光素子65で受光する
ようにしてある。
【0019】つまり、トナー51に投光された光は、一
部が誘電体のトナー51によってP偏光の光P 2 とS偏
光の光S 2 とになって反射し、トナー層を透過した光は
一部が感光体50bの表面でP偏光の光P 3 となって反
射する。また、感光体50bを透過した残りの光は全て
回転ドラム50aの表面でP偏光の光P 4 となって反射
する。
部が誘電体のトナー51によってP偏光の光P 2 とS偏
光の光S 2 とになって反射し、トナー層を透過した光は
一部が感光体50bの表面でP偏光の光P 3 となって反
射する。また、感光体50bを透過した残りの光は全て
回転ドラム50aの表面でP偏光の光P 4 となって反射
する。
【0020】これら反射光S
2
、P
2
、P
3
、P
4
は偏
光分離プリズム63に入射し、P成分の光P 2 、P 3 、
P 4 とS成分の光S 2 とに分離される。このように分離
された光は、P偏光の光P 2 、P 3 、P 4 が受光素子6
4によって受光され、S偏光の光S 2 が受光素子65に
よって受光される。
光分離プリズム63に入射し、P成分の光P 2 、P 3 、
P 4 とS成分の光S 2 とに分離される。このように分離
された光は、P偏光の光P 2 、P 3 、P 4 が受光素子6
4によって受光され、S偏光の光S 2 が受光素子65に
よって受光される。
【0021】ここで、受光素子64が受光する光P
2
、
P 3 、P 4 のうち、光P 3 、P 4 はトナー51を通過し
た光であるから、これらの光P 3 、P 4 はトナー51の
付着量によって変化する。つまり、トナー51の付着量
が多い時は、光P 3 、P 4 は減少し、トナー51の付着
量が少ない時は光P 3 、P 4 は増加する。そこで、光P
3 、P 4 を計測することにより、トナー51の付着量を
知ることができる。
P 3 、P 4 のうち、光P 3 、P 4 はトナー51を通過し
た光であるから、これらの光P 3 、P 4 はトナー51の
付着量によって変化する。つまり、トナー51の付着量
が多い時は、光P 3 、P 4 は減少し、トナー51の付着
量が少ない時は光P 3 、P 4 は増加する。そこで、光P
3 、P 4 を計測することにより、トナー51の付着量を
知ることができる。
【0022】上記した受光素子64が受光する光P
2
、
P 3 、P 4 のうち、光P 2 はトナー51によって反射し
た光であり、受光素子65が受光するトナー51によっ
て反射した光S 3 と比例関係にある。したがって、受光
素子65の出力信号に一定係数Kを乗ずることにより、
光P 2 と近似な値を求めることができる。この結果、受
光素子64の出力信号から受光素子65の出力信号に一
定係数Kを乗じた値を引くことにより光P 3 、P 4 が求
められる。つまり、トナー51の付着量をT、受光素子
64の出力信号をa、受光素子65の出力信号をbとす
ると、T∝a−Kbとなる。
P 3 、P 4 のうち、光P 2 はトナー51によって反射し
た光であり、受光素子65が受光するトナー51によっ
て反射した光S 3 と比例関係にある。したがって、受光
素子65の出力信号に一定係数Kを乗ずることにより、
光P 2 と近似な値を求めることができる。この結果、受
光素子64の出力信号から受光素子65の出力信号に一
定係数Kを乗じた値を引くことにより光P 3 、P 4 が求
められる。つまり、トナー51の付着量をT、受光素子
64の出力信号をa、受光素子65の出力信号をbとす
ると、T∝a−Kbとなる。
【0023】受光素子64、65は、各々の反射光を光
電変換して出力信号a、bを出力し、この出力信号a、
bは図2に示す信号処理手段として備えた信号処理回路
58に送られる。信号処理回路58は、増幅器58a、
58bと差動増幅器58cとからなり、増幅器58aは
受光素子64の出力信号aを増幅出力し、増幅器58b
は受光素子65の出力信号bに一定係数Kを乗じたbK
の増幅信号を出力するようにゲイン調整する。そして、
増幅器58a、58bの出力信号a、bKを入力にする
差動増幅器58cがその差信号をトナー付着量情報とし
て算出し、測定データTとして出力する。このようにし
てトナー51の付着量が測定される。なお、出力信号
a、bが小さい場合は、増幅器58a、58bに一定増
幅率を与えるようにすればよい。
電変換して出力信号a、bを出力し、この出力信号a、
bは図2に示す信号処理手段として備えた信号処理回路
58に送られる。信号処理回路58は、増幅器58a、
58bと差動増幅器58cとからなり、増幅器58aは
受光素子64の出力信号aを増幅出力し、増幅器58b
は受光素子65の出力信号bに一定係数Kを乗じたbK
の増幅信号を出力するようにゲイン調整する。そして、
増幅器58a、58bの出力信号a、bKを入力にする
差動増幅器58cがその差信号をトナー付着量情報とし
て算出し、測定データTとして出力する。このようにし
てトナー51の付着量が測定される。なお、出力信号
a、bが小さい場合は、増幅器58a、58bに一定増
幅率を与えるようにすればよい。
【0024】
【発明の効果】上記した通り、本発明に係るカラープリ
ンタのトナー付着量測定装置は、反射光の正反射光路上
に偏光分離プリズムを設け、このプリズムによって投光
光と同じ偏光光と投光光と異なる偏光光とに分離する構
成としたことから、偏光分離手段としてダイナミックレ
ンジが広く、また、最も強い正反射光から偏光分離する
ことができ、精度の高い測定装置となる。また、この測
定装置は、投光光と同一の偏光光となる感光ドラムの反
射光とトナーの反射光を受光する第1の受光手段の受光
出力から、投光光と異なる偏光光となるトナーの反射光
を受光する第2の受光手段の受光出力を引き算してトナ
ー 付着量情報を出力させるので、トナーの付着量の多少
に関係なく、その付着量を正確に測定できる測定装置と
なる。
ンタのトナー付着量測定装置は、反射光の正反射光路上
に偏光分離プリズムを設け、このプリズムによって投光
光と同じ偏光光と投光光と異なる偏光光とに分離する構
成としたことから、偏光分離手段としてダイナミックレ
ンジが広く、また、最も強い正反射光から偏光分離する
ことができ、精度の高い測定装置となる。また、この測
定装置は、投光光と同一の偏光光となる感光ドラムの反
射光とトナーの反射光を受光する第1の受光手段の受光
出力から、投光光と異なる偏光光となるトナーの反射光
を受光する第2の受光手段の受光出力を引き算してトナ
ー 付着量情報を出力させるので、トナーの付着量の多少
に関係なく、その付着量を正確に測定できる測定装置と
なる。
【図1】本発明の付着量測定装置の簡略的な部分図であ
る。
る。
【図2】付着量測定装置に備えた信号処理回路を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図3】従来例として示した付着量測定装置の簡略的な
部分図である。
部分図である。
【図4】従来における他の例として示した付着量測定装
置の簡略的な部分図である。
置の簡略的な部分図である。
【図5】図3に示した付着量測定装置の測定曲線を示す
図である。
図である。
【図6】図4に示した付着量測定装置の測定曲線を示す
図である。
図である。
50 感光ドラム 51 トナー 52 光源 53 P偏光フィルタ 58 信号処理回路63 偏光分離プリズム 64 受光素子 65 受光素子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−10139(JP,A) 特開 昭60−57868(JP,A) 特開 昭55−2528(JP,A) 特開 平4−353746(JP,A) 特開 平5−5699(JP,A) 特開 平5−18889(JP,A) 実開 昭56−54459(JP,U) 特公 昭51−18835(JP,B1)
Claims (1)
- 【請求項1】 投光手段から感光ドラムに投光し、その
反射光の受光出力から感光ドラムに付着しているカラー
用トナーの付着量を測定するトナー付着量測定装置にお
いて、上記感光ドラムに付着した誘電体であるカラー用
トナーに感光ドラムの法線方向に対し傾いた角度で単一
偏光光を投光する投光手段と、上記感光ドラムの法線方
向に対し上記投光手段の投光光の反対側に正反射する光
の光路上に備え、感光ドラムにより反射される上記投光
手段の投光光と同一の偏光光に加えて、トナーにより反
射される上記投光手段の投光光と同一の偏光光及びその
投光光と異なる偏光光とを含む反射光を入射し、上記投
光手段の投光光と同一の偏光光とその投光光と異なる偏
光光とを分離する偏光分離プリズムと、この偏光分離プ
リズムによって分離された投光光と同一の偏光光を受光
する第1の受光手段と、その投光光と異なる偏光光を受
光する第2の受光手段と、第1の受光手段の受光出力か
ら第2の受光手段の受光出力を引き算し、上記投光光と
同一の偏光光成分の受光出力としてトナー付着情報を出
力する信号処理手段とを備えて構成したことを特徴とす
る転写形カラープリンタのトナー付着量測定装置。
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