JPH03174173A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH03174173A
JPH03174173A JP2039801A JP3980190A JPH03174173A JP H03174173 A JPH03174173 A JP H03174173A JP 2039801 A JP2039801 A JP 2039801A JP 3980190 A JP3980190 A JP 3980190A JP H03174173 A JPH03174173 A JP H03174173A
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JP
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light
directivity
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optical sensor
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JP2039801A
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Takashi Bisaiji
隆 美才治
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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】 ! =lfl l壮公1− 本発明は、像担持体上に形成されたトナー付着パターン
の濃度を光学センサで検知し、その出力により画像濃度
制御を行なう画像形成装置の上記光学センサに関する。
【東炎糺 電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真
プロセスを利用した画像形成装置では、感光体等像担持
体の経時的劣化、現像剤中のトナー濃度の低下により形
成される画像の濃度が低下する。
これを補正する方法として、例えば電子写真複写機の場
合、原稿載置領域外の原稿載置面近傍に一定濃度を有す
る基準パターンを設け、露光々源でこの基準パターンを
照明しその反射光を感光体に露光し、現像器で現像し、
感光体上に形成されたトナー付着パターンの濃度を光学
センサで検知し、制御設定値と比較して現像剤中のトナ
ー濃度、帯電4位、露光々量、現像バイアス等の画像濃
度決定条件を制御して画像濃度を所定の濃度に補正する
方法が知られている4上記の光学センサは一般にPセン
サと呼ばれ、こhを使用した画像濃度制御方法はPセン
サ法と呼ばれている。
Pセンサとして用いられる光学センサは、第1図に例示
する如く、発光素子3と受光素子4とを近接させて並置
して戒り、これを感光体1に対設し、その上に形成され
たトナー付着パターン2を発光ダイオード(LED)等
の発光素子3により照射し、その反射光をホトトランジ
スタ(PT)又はホトダイオード(PD)等の受光素子
4により検知してトナー付着パターン2の濃度、すなわ
ちトナー付着量を検知する反射型光電センサが広く使用
されている。感光体が透明な場合は、感光体を挟んでそ
の両側に発光素子と受光素子とを対設した透過型光学セ
ンサも使用される。
さて、近年、カラー画像に対する市場の要望が強くなり
、カラートナー現像装置を有するカラー複写機等カラー
画像形成装置の開発、商品化が積極的に行なわれている
。この場合、カラー画像濃度の制御も上記の光学センサ
で検知して制御する必要がある。
−かし、カラートナーを従来の光学センサで検出した場
合、以下に述べるような不具合が発生した、 (′L) 第2図に示す如く、乱反射型光学センサの場
合も、正反射型光学センサの場合も、トナー付着量が未
だ少ない領域で反射光量の変化、ひいては受光素子出力
の変化かは一′飽和してしまう。
(2) トナー付着量の変化に対する反射光量の変化幅
が少ないため、受光素子の出力に高分解特性が要求され
るという不具合があることが判明した。
その原因を検討したところ、以下の事項によることか判
明した。
(a)  光学センサの発光素子であるLED (発光
ダイオード)の発光波長はカラートナーの色に無関係に
使用できるように、換言すれば1つの発光素子で全ての
カラートナーを検出することかできるように、通常95
0nm程度の波長の赤外光が用いられているが、第3図
に示す如く、この波長では、黒トナーは入射光を吸収す
るが、カラートナーでは吸収率は低く、入射光の多くの
部分がトナー表面で反射、あるいは透過してしまう。
(b)  その結果、黒トナーに対しては、正反射位置
に受光素子を置けば、正反射光の減衰として濃度を十分
検出できるが、カラートナーの場合は、正反射光の減衰
に対して、乱反射光の増加が起り、両者を分離して検出
しなければならない。
(c)  透過光測定の場合、感光体を挟んで発光素子
と受光素子とを正確に対向させるのが難しく、位置ずれ
により、検出光量不足が発生し易い。
%Bわ(解決しようとする課題 本発明は、従来の画像濃度制御のための光学センサの上
記の欠点にかんがみ、カラートナーの検知に対しても反
射光あるいは透過光を効率よく検出することのできる光
学センサを提供することを課題とする。
0、題 ゛のための 本発明は、上記の課題を解決させるため、())  光
学センサが正反射型光学センサの場合は、受光素子の指
向性を発光素子の指向性より快くし、 (2) 光学センサが乱反射型又は透過型光学センサの
場合は、受光素子の指向性を発光素子の指向性より広く したことを特徴とする。
作  用 以下に、本発明の作用を図面に基づいて詳細に説明する
本発明が問題としている発光素子、受光素子の指向性と
は、それぞれ、放射強度、感度強度の素子を中心とする
各方向の分布を云うものである。
理論的な点光源から発生する光線の放射強度は各方向と
も光源からの距離の2乗に反比例し、指向性はないが、
実際の光源では、それを取付ける基板による遮光、反射
、出射面の開口、保護ガラスの形状等によって指向性を
生じ、一般に、放射、感度強度は発光素子、受光素子正
面光軸方向が最大であり、光軸からの角度が大きくなる
に従って減少する。第7図には指向性の異る2つのサン
プルが示されており、サンプル1は光軸を中心として両
側に漸次放射強度が減少してゆき±60°で放射強度は
50%になるのに対して、サンプル2は光軸を中心とし
て放射強度は急激に減少して行き±8°位で放射強度は
50%に減ってしまう。
この場合サンプル2はサンプル1に比して指向性が狭い
と云う。
次に、正反射型、乱反射型及び透過型の各型の光学セン
サについて受光素子と発光素子との備えるべき指向性の
広狭関係について考察する。
(1) 正反射型光学センサ 第1図の構成の正反射型光学センサにおいては、正反射
光の減衰のみを検出し、ノイズとなる乱反射光は極力排
除する必要があるが受光素子の指向性が広いと、正反射
方向に対する検知面積が広くなり、乱反射光がより多く
入射してしまうことになる。したがって、指向性を狭く
することにより、検知面積を縮小するのと同じ効果が発
生し、乱反射光が入射する割合を減らすことができる。
たゾし、発光素子の指向性は、受光素子と同様には快く
できない。その理由は、発光素子の指向性をあまり狭く
すると光学センサと感光体の相互位置のばらつきにより
正反射光の光路と受光素子の受光光路がずれてしまい、
検出光量の減少あるいは受光素子の指向性を狭くした効
果が減殺される故である。
第4図は、感光体上にトナーが付着していない場合の反
射光分布及びカラートナーが付着している場合の反射光
分布の一例を示す図であり、カラートナーが付着してい
る場合は反射光分布が広く拡がっている。しかし、本発
明により光学センサの受光素子の指向性を狭くすること
により、乱反射光の入射割合を減らし、正反射光の検知
割合を向上することができる。
(2) 乱反射型光学センサ 乱反射型光学センサにおいては、あらゆる方向へ反射さ
れる乱反射光を効率よく検出する為に受光素子の指向性
を広くする必要がある。但し、発光素子の指向性は、乱
反射光のなかに正反射光が混入しない様できるだけ狭く
する必要がある。このことは、第4図から容易に理解で
きよう。
(3) 透過型光学センサ 第5図に透明感光体1を透過した透過光の強度分布を、
感光体上にトナーがあるときと、トナーがない時につい
て示した。この図より理解できるように、 発光素子と受光素子の対向ずれを補うには、■受光素子
の指向性狭く子骨光素子の指向性広く2     ツノ
    広く十    ツノ     狭くの組み合わ
せが考えられるが、発光々量を効率よく検出する為には
、■の組み合わせの方がよい。
第6図に本発明の各型の光学センサによるカラートナー
の付着量と受光素子出力との関係曲線を示す。これらの
曲線から明らかなように、本発明の各型の光学センサで
はトナー付着量の変化に対する受光素子出力の変化が充
分大きくなる。
以上、正反射型、乱反射型、透過型光学センサの発光・
受光素子の指向性について述べたが、いずれの場合にお
いても反射あるいは透過光を効率よく検出する為に、各
素子の指向性を互いに、異なったものにする必要がある
。しかし、受光素子、発光素子の指向性は比較的自由に
設計することができ、その製法も特別難しくはない。
影−4 以上の如く、本発明によれば、簡単な構成でコストの上
昇も殆どなく、比較的容易にカラートナーに対するトナ
ー付着パターンの濃度センサとして十分なセンサ特性を
得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される光学センサの構成の1例を
示す説明図、第2図は従来の光学センサによるカラート
ナーの付着量と受光素子出力の関係を示す曲線図、第3
図は黒トナー及びカラートナーの分光反射率曲線、第4
図は第1図のセンサの発光素子により感光体面を照射し
た場合のトナーがない時とカラートナーがある時の反射
光分布を示す説明図、第5図は発光素子により照射され
た感光体上にトナーがない時とカラートナーがある時の
透過光分布を示す説明図、第6図は本発明の光学センサ
によるカラートナーの付着量と受光素子出力の関係を示
す曲線図、第7図は発光素子の指向性の広狭を説明する
説明図である。 1・・・感光体、 2・・・付着トナー 3・・・発光素子、 4・・・受光素子 、逢

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)像担持体上にトナー付着パターンを形成し、発光
    素子と受光素子とを有して成る光学センサの発光素子よ
    り出射される光線で上記パターンを照射し、その正反射
    光の光量を上記光学センサの受光素子で測定し、上記パ ターンのトナー付着量を検知する像形成装置の上記光学
    センサにおいて、 上記受光素子の指向性を発光素子の指向性 より狭くしたことを特徴とする光学センサ。
  2. (2)像担持体上にトナー付着パターンを形成し、発光
    素子と受光素子とを有して成る光学センサの発光素子よ
    り出射される光線で上記パターンを照射し、その乱反射
    光の光量を上記光学センサの受光素子で測定し、上記パ ターンのトナー付着量を検知する画像形成装置の上記光
    学センサにおいて、 上記受光素子の指向性を発光素子の指向性 より広くしたことを特徴とする光学センサ。
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Cited By (5)

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