JPH0642109B2

JPH0642109B2 - 自動トナ−濃度制御装置

Info

Publication number: JPH0642109B2
Application number: JP60088303A
Authority: JP
Inventors: 孝信山田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS61245177A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、複写機やプリンタ等において使用される現像
剤中のトナー濃度を常時一定に維持するための自動トナ
ー濃度制御装置に関する。

従来技術一般に、トナーを含む現像剤を用いて感光体表面上に形
成された静電潜像を現像する様にした複写機やプリンタ
等の作像装置においては、静電潜像の現像に伴って現像
器内に収容されている現像剤中に含まれているトナーが
消費されるので、現像画像の濃度を常時一定に保つため
には、前記現像剤に対して消費量に見合った新たなトナ
ーが補給されなければならない。

そのため、従来では、現像剤中のトナー濃度と現像濃度
（感光体表面上へのトナー付着量）とが一定の比例関係
にあることに着目して、原稿台ガラスの近傍に設けた一
定の濃度を有する基準チャートを感光体上に露光，現像
してトナー濃度検出用の基準現像画像を形成（例えば、
特開昭５４−９７０４４号公報，特開昭５８−１９０９
６６号公報参照）、あるいは感光体表面上の一部に形成
された絶縁体領域に帯電，現像を施してトナー濃度検出
用の基準現像画像を形成し（例えば、特開昭５９−１２
４６６号公報参照）、これらの基準現像画像濃度を光学
的に検出し、その検出値に応じて現像剤に対するトナー
補給を制御する様にしている。

具体的には、現像剤中のトナー濃度が所定の設定値にあ
る場合の基準現像画像の濃度と、トナー補給制御のため
に検出された基準現像画像の濃度とを比較し、後者の方
が高ければトナー補給を止めるか補給量を減少せしめ、
低ければトナー補給の再開あるいは補給量を増大する。

一方、近年にあっては、黒色のみならず赤，青，黄等の
単色カラーの画像が得られる作像装置の開発が進められ
ている。そして、この種の作像装置では、黒トナーを収
容した現像器と単色のカラートナーを収容した現像器と
を任意に交換する方式か、両種現像器を並設してその作
動を任意に切換え制御する方式が採用されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、黒トナーとカラートナーとで選択的に現
像可能な作像装置で、前記自動トナー濃度制御装置を使
用すると、次の様な問題点を生じる。

即ち、従来使用されている基準現像画像の濃度を検出す
る光学手段は、受光素子が発光素子からの光の正（直
接）反射光を検出する様に構成されている。これは、黒
トナーでの現像に際しては、感光体と黒トナーとの反射
率（吸収率）が大きく異なるため、第７ａ図中実線で示
す様に、トナー濃度（トナー付着量）と受光素子出力と
の間で十分な相関関係を得ることができるからである。
しかしながら、カラートナーでの現像に際しては、カラ
ートナーは乱反射を生じるため、感光体とカラートナー
との反射率にほとんど差がなく、第７ａ図中点線で示す
様に、トナー濃度（トナー付着量）と受光素子出力との
間で相関関係を得ることが出来ず、これではカラートナ
ーによる基準現像画像の濃度を検出することが不可能で
ある。

従って、カラートナーでの現像に際しては、受光素子が
乱反射光を検出する様に構成すればよいと考えられ、こ
れであれば第７ｂ図実線で示す様に、トナー濃度と受光
素子出力との間で十分な相関関係を得ることができる。
しかし、黒トナーでの現像に際しては、第７ｂ図中点線
で示す様に、トナー濃度と受光素子出力との間で相関関
係を得ることができず、黒トナーによる基準現像画像の
濃度を検出することが不可能である。

一方、カラートナーによる基準現像画像濃度の検出方法
としては、各トナーにおいて吸収される波長の光源を使
用することが考えられるが、各波長に対応する波長光源
の発光素子及び受光する受光素子を必要とし、コストア
ップを招来する。

また、白熱光源を使用して各カラートナーに応じてフィ
ルタを変化させることも考えられるが、フィルタにて光
量低下を来すと共に各トナーに応じてフィルタを切換え
る機構が必要であり、しかも検出レベル差をとるために
各トナーに対応可能な受光素子が必要で、実際的でな
い。

そこで、本発明者は、種々検討の結果、基準現像画像形
成部を、たとえば、黒色等としておけば、この形成部に
カラートナーが付着すると、その付着量に応じて基準現
像画像の反射率が変化することを見出した。

したがって、本発明は、感光体上に低濃度の基準現像画
像形成部と、高濃度の基準現像画像形成部とを設けるこ
とにより、黒トナーおよびカラートナーのいずれに対し
てもトナー濃度と受光素子出力との間で相関関係が得ら
れる自動トナー濃度制御装置を提供することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段そこで、本発明に係る自動トナー濃度制御装置は、感光
体表面上の非画像領域に、表面反射濃度の低濃度な基準
現像画像形成部と高濃度な基準現像画像形成部とを２種
類設け、現像に黒トナーを使用している場合には低濃度
の基準現像画像形成部に形成された基準現像画像に基づ
き、一方、現像にカラートナーを使用している場合には
高濃度の基準現像画像形成部に形成された基準現像画像
に基づき現像剤中のトナー濃度を検出する様にしたこと
を特徴とする。

作用即ち、黒トナーが使用される場合、背景が低濃度な部分
に基準現像画像が形成されるため、その反射光は黒トナ
ーの付着がないときが最大値であり、トナー付着量が増
加するに従って減少し、トナー濃度は反射光とは反比例
する受光素子の出力と第７ａ図中実線で示す十分な相関
関係をとって検出されることとなる。一方、カラートナ
ーが使用される場合、背景が高濃度な部分に基準現像画
像が形成されるため、その反射光はカラートナーの付着
がないときが最小値であり、トナー付着量が増加するに
従って増加し、トナー濃度は反射光とは反比例する受光
素子の出力と第７ｂ図で示す十分な相関関係をとって検
出されることとなる。

なお、基本的には、黒トナーの場合の検出光は正反射光
であり、カラートナーの場合の検出光は乱反射光であ
る。

そこで、現像剤中のトナー濃度が所定の設定値にある場
合の基準現像画像に対応する基準値と、トナー濃度制御
のために検出された基準現像画像のトナー濃度検出値
（受光素子出力）とを比較し、現像に黒トナーを使用し
ている場合には、受光素子の出力が基準値よりも低いと
き、現像にカラートナーを使用している場合には受光素
子の出力が基準値よりも高いとき、それぞれトナー濃度
不足と判定してトナー補給を制御する。

実施例第１図において、まず、本発明に係る自動トナー濃度制
御装置を備えた電子写真複写機の概略構成についてその
動作と共に説明する。

複写機(1)内の大略中央部には、感光体ドラム(2)が図示
しないメインモータによって矢印(a)方向に回転駆動可
能に設置されている。この感光体ドラム(2)の周囲に
は、回転方向に従って順次帯電チャージャ(4)、現像器
(5)、転写チャージャ(6)、分離チャージャ(7)、クリー
ナ装置(8)、イレーサランプ(9)が配置されている。ま
た、前記感光体ドラム(2)及びその周辺機器の上方には
光学系(10)が、左方には給紙部(30)が、右方に定着器(2
3)がそれぞれ設けられている。

光学系(10)は、スリット露光式であって、ホルダ(11)に
固定された光源(12)と第１可動ミラー(13)と、ホルダ(1
5)に固定された第２及び第３可動ミラー(16)，(17)と、
レンズ(18)と、固定ミラー(19)とから構成されている。
そして、帯電チャージャ(4)で感光体ドラム(2)の表面を
帯電させ、光源(12)を点灯したうえで光源(12)、可動ミ
ラー(13)，(16)，(17)を図示しない走査モータで矢印
(b)方向に移動させながら原稿画像を感光体ドラム(2)の
表面上に走査露光し、原稿画像に対応する静電潜像を形
成する。

前記光源(12)、第１可動ミラー(13)の移動速度は、感光
体ドラム(2)の周速を(V₀)、複写倍率を(m)とすれば、(V
₀/m)に設定され、第２及び第３可動ミラー(16)，(17)の
移動速度は(V₀/2m)に設定されている。

前記静電潜像は現像器(5)を通過することによって現像
され、原稿画像に対応するトナー画像が形成される。

一方、給紙部(30)は、手差し給紙部(31)と第１侯び第２
の給紙カセット(32)，(33)とを有し、手差し給紙部(31)
から挿入された複写紙は、手差しローラ対(34)及び中間
ローラ対(35)を経てタイミングローラ対(36)に搬送さ
れ、第１及び第２給紙カセット(32)，(33)内の複写紙
は、それぞれ第１及び第２給紙ローラ(37)，(38)、中間
ローラ対(35)を経てタイミングローラ対(36)に搬送され
る。

複写紙はその後タイミングローラ対(36)から感光体ドラ
ム(2)の表面上のトナー画像と同期をとって第１図中右
方に搬送を再開され、転写チャージャ(6)の放電にてト
ナー画像を転写される。転写されると直ちに分離チャー
ジャ(7)のＡＣ放電にて感光体ドラム(2)から分離され、
エアーサクション手段（図示せず）を備えた搬送ベルト
(22)にて定着器(23)に送り込まれる。複写紙はこの定着
器(23)でトナー画像の加熱，定着を施された後、トレイ
(24)上に排出される。

感光体ドラム(2)はその後も矢印(a)方向に回転を続け、
残留トナーはクリーナ装置(8)にて除去され、残留電荷
はメインレーサ(9)で消去され、次回の複写に備える。

次に、本複写機に設けられている自動ドナー濃度制御装
置について説明する。

この自動トナー濃度制御装置は、感光体ドラム(2)の表
面上に設けた基準現像画像形成部(3a)，(3b)（第２図参
照）と、現像器(5)と転写チャージャ(6)との間であって
感光体ドラム(2)の表面に対向する反射型フォトセンサ
(26)と、このセンサ(26)の出力と基準値とを比較してト
ナー補給のオン・オフを制御する制御回路とで構成され
ている。

基準現像画像形成部(3a)，(3b)は、感光体ドラム(2)の
一端部である非画像領域(Z)に設けた絶縁性部分であ
り、形成部(3a)は低濃度(白色)、いまひとつの形成部(3
b)は高濃度（黒色）とされている。この形成部(3a)，(3
b)は複写動作ごとに帯電，現像を施され、トナーが付着
して基準現像画像が形成される。現像に黒トナーを使用
している場合には低濃度の形成部(3a)に形成された現像
画像の濃度を、現像にカラートナーを使用している場合
には高濃度形成部(3b)に形成された現像画像の濃度を検
出する様になっている。

ところで、本複写機において、現像器(5)は複写機本体
に対して交換可能であり、黒トナーを充填したもののほ
か、単色のカラートナー例えば赤，青，黄をそれぞれ充
填した同一構成の現像器(5)の予備的に備えられてい
る。各現像器(5)が装着される複写機本体内には図示し
ない２個のリードスイッチが設置され、それに対応する
現像器(5)の天板上にはマグネット(25a)，(25b)が、例
えば黒トナー用では２個、赤トナー用では右側のみ、青
トナー用では左側のみが設置され、黄トナー用では設置
されていない。従って、現像器(5)内に充填されている
トナーの色はリードスイッチとマグネット(25a)，(25b)
との組合せによるリードスイッチからの信号で自動的に
検知される。

前記反射型フォトセンサ(26)は、第５図，第６図に示す
様に、発光ダイオードからなる発光素子(26a)と、フォ
トトランジスタからなる受光素子(26b)とから構成さ
れ、受光素子(26b)は感光体ドラム(2)の表面で反射され
た発光素子(26a)の光を受光する。

現在装着されている現像器(5)内のトナーの色別は前記
リードスイッチからの信号で検知され、黒トナーであれ
ば形成部(3a)上に形成された基準現像画像が検出位置に
達したときフォトセンサ(26)が作動され、カラートナー
であれば形成部(3b)上に形成された基準現像画像が検出
位置に達したときフォトセンサ(26)が作動され、それぞ
れの基準現像画像の反射濃度を検出する。なお、前記リ
ードスイッチの検知信号はマイクロコンピュータを介し
て図示しない操作パネルの表示部にも入力され、操作パ
ネル上にトナーの色別を表示する。

第５図は黒トナーが使用されている場合のトナー濃度検
出を説明するもので、被検出体である基準現像画像は低
濃度（白色）の形成部(3a)を背景として形成されてい
る。従って、(イ)に示す様に、形成部(3a)に黒トナーの
付着がないとき反射光量は最大で受光素子(26b)の出力
は最小となる。そして、(ロ)に示す様に、黒トナー(T₁)
の付着量が増加するに従って反射光量は減少し、受光素
子(26b)の出力は第７ａ図中実線で示す曲線を描いて上
昇する。そこで、受光素子(26b)の出力値と現像器(5)内
の現像剤中のトナー濃度が所定の設定値にある場合の基
準現像画像の濃度（基準値）とを制御回路で比較し、前
者の方が低ければトナー濃度不足と判定してトナー補給
を開始させる。

第６図は現像にカラートナーが使用されている場合のト
ナー濃度検出を説明するためのもので、被検出体である
基準現像画像は高濃度（黒色）の形成部(3b)を背景とし
て形成されている。従って、(イ)に示す様に、形成部(3
b)にカラートナーの付着がないとき反射光量は最小で受
光素子(26b)の出力は最大となる。そして(ロ)に示す様
に、カラートナー(ロ)に示す様に、カラートナー(T₂)の
付着量が増加するに従って（乱）反射光量は上昇し、受
光素子(26b)の出力は第７ｂ図中実線で示す曲線を描い
て減少する。そこで、受光素子(26b)の出力値の基準値
とを制御回路で比較し、前者の方が高ければトナー濃度
不足と判定してトナー補給を開始させる。

なお、黒トナーとカラートナーとでトナー濃度に対する
受光素子(26b)の出力に差を生じ、カラートナーであっ
ても色ごとに受光素子(26b)の出力に若干の差を生じ
る。そこで、本実施例では比較回路を黒トナー用とカラ
ートナー用とで２種類設け、カラートナーの場合には前
記リードスイッチの色別検知信号に基づいて比較回路中
のコンパレータの基準値電圧を自動的に切換えている。

また、基準現像画像形成部(3a)，(3b)としては、第３図
に示す様に、感光体ドラム(2)が１複写１回転方式のも
のであれば、感光体ドラム(2)の非画像領域(Z)に感光体
とは絶縁された導電性領域として設けても良い。この場
合、形成部(3a)は黒トナーの濃度検出用として低濃度、
形成部(3b)はカラートナーの濃度検出用として高濃度と
されている。これらの形成部(3a)，(3b)に対しては帯電
は行われず、現像に際して現像スリーブにトナーと同極
性の現像バイアスを印加することによりトナーを付着さ
せる。そして、トナー濃度の検出は２組の反射型フォト
センサ(26)を設けて使用される黒トナー、カラートナー
に応じていずれかを選択的に動作させて行う。なお、第
２図に示した検出形態を採用する場合であっても、反射
型フォトセンサ(26)を黒トナー用，カラートナー用に２
組設けても良いことは勿論である。

一方、複写機本体(1)内にそれぞれ色の異なるトナーを
充填した複数の現像器を設けて、操作パネル上の選択ス
イッチにて使用する現像器を選択、即ちトナーの色を選
択する機種にあっては、前記選択スイッチからの選択信
号又は選択された現像器(5)の動作に前記フォトセンサ
(26)の検出タイミングや基準値の設定等を合わせれば良
い。

発明の効果以上の説明で明らかな様に、本発明によれば、現像に黒
トナーを使用している場合には背景が低濃度な部分に形
成された基準現像画像の濃度を検出し、現像にカラート
ナーを使用している場合には背景が高濃度な部分に形成
された基準現像画像の濃度を検出する様にしたため、黒
トナーとカラートナーとでそれぞれトナー濃度と受光素
子の出力との相対関係を十分にとることができ、いずれ
のトナーであっても感光体表面上に形成された基準現像
画像の濃度（トナー濃度）を正確に検出することがで
き、これに基づいて現像剤中のトナー濃度を正確に制御
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係る自動トナー濃度制御
装置の一実施例を示し、第１図は複写機の概略構成図、
第２図は感光体ドラムの斜視図、第３図は感光体ドラム
の他の例を示す斜視図、第４図は現像器の斜視図、第５
図は黒トナーのトナー濃度検出説明図、第６図はカラー
トナーのトナー濃度検出説明図である。第７ａ図，第７
ｂ図はトナー濃度に対する受光素子出力の変化を示すグ
ラフである。 (2)……感光体ドラム、(3a)，(3b)……基準現像画像形
成部、(5)……現像器、(26)……反射型フォトセンサ、
(26a)……発光素子、(26b)……受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒色又は単色カラー画像を作成可能であっ
て、感光体表面上に形成されたトナー濃度検出用の基準
現像画像に発光素子の光を照射し、その反射光を受光素
子で検出して現像剤中のトナー濃度を検出し、この検出
値に応じてトナー収容部から現像部へのトナー補給を制
御する様にした作像装置において、感光体表面上の非画像領域に、表面反射濃度の低濃度な
基準現像画像形成部と高濃度な基準現像画像形成部とを
２種類設け、現像に黒トナーを使用している場合には低
濃度の基準現像画像形成部に形成された基準現像画像に
基づき、一方、現像にカラートナーを使用している場合
には高濃度の基準現像画像形成部に形成された基準現像
画像に基づき、現像剤中のトナー濃度を検出する様にし
たことを特徴とする自動トナー濃度制御装置。