JPH0989769A - トナー濃度センサー - Google Patents
トナー濃度センサーInfo
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- JPH0989769A JPH0989769A JP7244806A JP24480695A JPH0989769A JP H0989769 A JPH0989769 A JP H0989769A JP 7244806 A JP7244806 A JP 7244806A JP 24480695 A JP24480695 A JP 24480695A JP H0989769 A JPH0989769 A JP H0989769A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】赤外光によって、黒色トナーと同様に広範囲に
わたってカラートナーの濃度を正確に検出する。 【解決手段】ケース１３内に、感光体ドラム２０の所定
領域２１に赤外光を照射する赤外発光ダイオード１１が
設けられるとともに、赤外発光ダイオード１１から照射
されて感光体ドラム２０の所定領域２１にて鏡面反射さ
れた赤外光が受光されないように赤外受光素子１２が設
けられている。感光体ドラム２０の所定領域２１には、
黒色トナーまたはカラートナーがそれぞれ付着され、黒
色トナーまたはカラートナーによって拡散反射される赤
外光が受光素子１２によって受光される。
わたってカラートナーの濃度を正確に検出する。 【解決手段】ケース１３内に、感光体ドラム２０の所定
領域２１に赤外光を照射する赤外発光ダイオード１１が
設けられるとともに、赤外発光ダイオード１１から照射
されて感光体ドラム２０の所定領域２１にて鏡面反射さ
れた赤外光が受光されないように赤外受光素子１２が設
けられている。感光体ドラム２０の所定領域２１には、
黒色トナーまたはカラートナーがそれぞれ付着され、黒
色トナーまたはカラートナーによって拡散反射される赤
外光が受光素子１２によって受光される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー複写機、カ
ラープリンター等のカラー画像形成装置において、カラ
ー画像の形成に使用されるカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度を検出するために使用されるトナー濃度センサ
ーに関する。
ラープリンター等のカラー画像形成装置において、カラ
ー画像の形成に使用されるカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度を検出するために使用されるトナー濃度センサ
ーに関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー複写機では、通常、感光体ドラム
上に形成された静電潜像に、イエロー（Ｙｅ）、マゼン
タ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）の３色のカラートナーを選
択的に付着させてカラー画像を形成し、そのカラー画像
を転写紙等に転写するようになっている。このようなカ
ラー複写機では、これら３色のカラートナーによって、
黒色を含む全てのカラーが再現されるようになっている
が、黒色をより鮮明に表現するために、これら３色のカ
ラートナーとともに、黒色トナーも使用されるようにな
っている。
上に形成された静電潜像に、イエロー（Ｙｅ）、マゼン
タ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）の３色のカラートナーを選
択的に付着させてカラー画像を形成し、そのカラー画像
を転写紙等に転写するようになっている。このようなカ
ラー複写機では、これら３色のカラートナーによって、
黒色を含む全てのカラーが再現されるようになっている
が、黒色をより鮮明に表現するために、これら３色のカ
ラートナーとともに、黒色トナーも使用されるようにな
っている。
【０００３】カラー複写機では、良好な色再現性を得る
ために、感光体ドラムに付着したカラートナーおよび黒
色トナーの濃度を検出するトナー濃度センサーが使用さ
れている。カラートナーおよび黒色トナーの濃度を検出
するトナー濃度センサーは、通常、モノクロ複写機にお
いて黒色トナーの濃度を検出するために使用されるトナ
ー濃度センサーと同様の構造になっている。
ために、感光体ドラムに付着したカラートナーおよび黒
色トナーの濃度を検出するトナー濃度センサーが使用さ
れている。カラートナーおよび黒色トナーの濃度を検出
するトナー濃度センサーは、通常、モノクロ複写機にお
いて黒色トナーの濃度を検出するために使用されるトナ
ー濃度センサーと同様の構造になっている。
【０００４】図９（ａ）はカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度検出に使用される従来のトナー濃度センサーの
正面図、図９（ｂ）はその側面図である。このトナー濃
度センサー５０は、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナーに対して赤外光を照射する赤外発光ダイ
オード５１と、その所定領域２１に付着したトナー２３
によって反射された赤外光を受光する赤外受光素子５２
とがケース５３内に配置された反射型センサーによって
構成されている。赤外発光ダイオード５１は、感光体ド
ラム２０におけるトナー２３が付着される所定領域２１
に対して、所定の傾斜角度で赤外光を照射するように配
置されており、また、赤外受光素子５２は、感光体ドラ
ム２０の所定領域２１にて鏡面反射（正反射）される赤
外光を受光するように配置されている。
ーの濃度検出に使用される従来のトナー濃度センサーの
正面図、図９（ｂ）はその側面図である。このトナー濃
度センサー５０は、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナーに対して赤外光を照射する赤外発光ダイ
オード５１と、その所定領域２１に付着したトナー２３
によって反射された赤外光を受光する赤外受光素子５２
とがケース５３内に配置された反射型センサーによって
構成されている。赤外発光ダイオード５１は、感光体ド
ラム２０におけるトナー２３が付着される所定領域２１
に対して、所定の傾斜角度で赤外光を照射するように配
置されており、また、赤外受光素子５２は、感光体ドラ
ム２０の所定領域２１にて鏡面反射（正反射）される赤
外光を受光するように配置されている。
【０００５】このようなトナー濃度センサー５０では、
赤外発光ダイオード５１から照射されて感光体ドラム２
０の所定領域２１に付着したトナー２３にて反射された
赤外光が赤外受光素子５２にて受光されるようになって
おり、赤外受光素子５２は、受光した赤外光の光量に対
応した電流を出力する。そして、赤外受光素子５２の出
力電流に基づいて、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナー２３の濃度が検出される。
赤外発光ダイオード５１から照射されて感光体ドラム２
０の所定領域２１に付着したトナー２３にて反射された
赤外光が赤外受光素子５２にて受光されるようになって
おり、赤外受光素子５２は、受光した赤外光の光量に対
応した電流を出力する。そして、赤外受光素子５２の出
力電流に基づいて、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナー２３の濃度が検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１０は、黒色トナー
の分光反射率の概略を示すグラフ、図１１は、感光体ド
ラム２０表面の分光反射率の概略を示すグラフである。
黒色トナーは、４００〜９００ｎｍの波長の光に対して
低い反射率になっているが、感光体ドラム２０の表面
は、波長が大きくなるにつれて反射率が順次大きくなっ
ており、赤外領域の光に対しては、５０％以上の反射率
になっている。
の分光反射率の概略を示すグラフ、図１１は、感光体ド
ラム２０表面の分光反射率の概略を示すグラフである。
黒色トナーは、４００〜９００ｎｍの波長の光に対して
低い反射率になっているが、感光体ドラム２０の表面
は、波長が大きくなるにつれて反射率が順次大きくなっ
ており、赤外領域の光に対しては、５０％以上の反射率
になっている。
【０００７】感光体ドラム２０の所定領域２１にトナー
が付着していない場合には、赤外発光ダイオード５１か
ら照射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面によっ
て鏡面反射されるとともに、感光体ドラム２０の表面に
て拡散反射される。トナー濃度センサー５０の赤外受光
素子５２には、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反射し
た光と、感光体ドラム２０の表面の反射率によって決ま
る拡散反射光とが受光される。
が付着していない場合には、赤外発光ダイオード５１か
ら照射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面によっ
て鏡面反射されるとともに、感光体ドラム２０の表面に
て拡散反射される。トナー濃度センサー５０の赤外受光
素子５２には、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反射し
た光と、感光体ドラム２０の表面の反射率によって決ま
る拡散反射光とが受光される。
【０００８】これに対して、感光体ドラム２０の所定領
域２１に黒色トナーが付着すると、黒色トナーの付着量
に応じて、感光体ドラム２０の表面によって鏡面反射す
る赤外光の量が減少するとともに、感光体ドラム２０の
表面および黒色トナーにて拡散反射する赤外光の量も減
少する。そして、黒色トナーの付着量（黒色トナーの濃
度）が増加すると、最終的には、黒色トナーによる拡散
反射光のみが赤外受光素子５２によって受光されること
になる。
域２１に黒色トナーが付着すると、黒色トナーの付着量
に応じて、感光体ドラム２０の表面によって鏡面反射す
る赤外光の量が減少するとともに、感光体ドラム２０の
表面および黒色トナーにて拡散反射する赤外光の量も減
少する。そして、黒色トナーの付着量（黒色トナーの濃
度）が増加すると、最終的には、黒色トナーによる拡散
反射光のみが赤外受光素子５２によって受光されること
になる。
【０００９】図１２は、感光体ドラム２０の表面に付着
した黒色トナーの濃度とトナー濃度センサー５０（赤外
受光素子５２）の出力電流との関係を示すグラフであ
る。感光体ドラム２０に対する黒色トナーの付着量（黒
色トナー濃度）が増加すると、感光体ドラム２０表面か
らの鏡面反射される光量が減少する。また、黒色トナー
に対する赤外光の反射率が感光体ドラム２０表面に対す
る赤外光の反射率よりも小さくなっていることにより、
黒色トナーの付着量が増加すると、感光体ドラム２０表
面および黒色トナーによって拡散反射される光量も減少
し、図１２に示すように、トナー濃度センサー５０の出
力電流は、トナー濃度にほぼ反比例して小さくなる。そ
して、黒色トナーの濃度がａ（mg／cm2 ）以上になれ
ば、トナー濃度センサー５０の出力電流はほぼ一定にな
る。
した黒色トナーの濃度とトナー濃度センサー５０（赤外
受光素子５２）の出力電流との関係を示すグラフであ
る。感光体ドラム２０に対する黒色トナーの付着量（黒
色トナー濃度）が増加すると、感光体ドラム２０表面か
らの鏡面反射される光量が減少する。また、黒色トナー
に対する赤外光の反射率が感光体ドラム２０表面に対す
る赤外光の反射率よりも小さくなっていることにより、
黒色トナーの付着量が増加すると、感光体ドラム２０表
面および黒色トナーによって拡散反射される光量も減少
し、図１２に示すように、トナー濃度センサー５０の出
力電流は、トナー濃度にほぼ反比例して小さくなる。そ
して、黒色トナーの濃度がａ（mg／cm2 ）以上になれ
ば、トナー濃度センサー５０の出力電流はほぼ一定にな
る。
【００１０】次に、このようなトナー濃度センサー５０
によって、感光体ドラム２０に付着したカラートナーの
濃度を検出する場合について説明する。図１３（ａ）は
イエロートナーの分光反射率の概略を示すグラフ、
（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の概略を示すグラ
フ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率の概略を示すグ
ラフである。イエロートナーは、５００ｎｍ程度以下の
波長の光に対しては反射率が低く、マゼンタトナーは５
００〜６００ｎｍ程度の波長の光に対しては反射率が低
く、シアントナーは６００〜８００ｎｍ程度の波長の光
に対しては反射率が低くなっている。従って、全てのカ
ラートナーは、赤外領域の光に対しては反射率が大き
く、また、図１１に示した感光体ドラム２０の表面の赤
外領域の光に対する反射率よりも大きくなっている。
によって、感光体ドラム２０に付着したカラートナーの
濃度を検出する場合について説明する。図１３（ａ）は
イエロートナーの分光反射率の概略を示すグラフ、
（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の概略を示すグラ
フ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率の概略を示すグ
ラフである。イエロートナーは、５００ｎｍ程度以下の
波長の光に対しては反射率が低く、マゼンタトナーは５
００〜６００ｎｍ程度の波長の光に対しては反射率が低
く、シアントナーは６００〜８００ｎｍ程度の波長の光
に対しては反射率が低くなっている。従って、全てのカ
ラートナーは、赤外領域の光に対しては反射率が大き
く、また、図１１に示した感光体ドラム２０の表面の赤
外領域の光に対する反射率よりも大きくなっている。
【００１１】このようなカラートナーでは、感光体ドラ
ム２０の表面に対する付着量（カラートナー濃度）が増
加すると、感光体ドラム２０表面による鏡面反射光量は
減少する。しかし、感光体ドラム２０の表面による赤外
光の反射率よりも各カラートナーによる赤外光の反射率
が大きいために、感光体ドラム２０に付着する各カラー
トナー量が増加すると、拡散反射される赤外光の光量が
増加することになる。そして、感光体ドラム２０表面に
付着するカラートナー量が一定値以上になると、赤外受
光素子５２には、感光体ドラム２０表面からの鏡面反射
光は受光されず、カラートナーによる拡散反射光のみが
受光される状態になり、赤外受光素子５２の出力電流は
一定になる。
ム２０の表面に対する付着量（カラートナー濃度）が増
加すると、感光体ドラム２０表面による鏡面反射光量は
減少する。しかし、感光体ドラム２０の表面による赤外
光の反射率よりも各カラートナーによる赤外光の反射率
が大きいために、感光体ドラム２０に付着する各カラー
トナー量が増加すると、拡散反射される赤外光の光量が
増加することになる。そして、感光体ドラム２０表面に
付着するカラートナー量が一定値以上になると、赤外受
光素子５２には、感光体ドラム２０表面からの鏡面反射
光は受光されず、カラートナーによる拡散反射光のみが
受光される状態になり、赤外受光素子５２の出力電流は
一定になる。
【００１２】カラートナー濃度に対するトナー濃度セン
サー５０（赤外受光素子５２）の出力電流の関係を図１
２に破線で示す。このように、カラートナーによる拡散
反射光量が増加することにより、トナー濃度センサー５
０の出力が一定になるカラートナーの濃度ｂ（mg／c
m2 ）は、トナー濃度センサー５０の出力が一定になる
黒色トナーの濃度ａ（mg／cm2 ）よりも小さくなってお
り、カラートナーの濃度を狭い範囲でしか正確に検出す
ることができない。その結果、カラー複写機等のカラー
画像形成装置によって形成されるカラー画像の色再現性
を向上させることができないという問題がある。
サー５０（赤外受光素子５２）の出力電流の関係を図１
２に破線で示す。このように、カラートナーによる拡散
反射光量が増加することにより、トナー濃度センサー５
０の出力が一定になるカラートナーの濃度ｂ（mg／c
m2 ）は、トナー濃度センサー５０の出力が一定になる
黒色トナーの濃度ａ（mg／cm2 ）よりも小さくなってお
り、カラートナーの濃度を狭い範囲でしか正確に検出す
ることができない。その結果、カラー複写機等のカラー
画像形成装置によって形成されるカラー画像の色再現性
を向上させることができないという問題がある。
【００１３】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、黒色トナーの濃度のみならず、カ
ラートナーの濃度も広範囲にわたって正確に検出するこ
とができ、従って、カラー複写機等画像形成装置によっ
て形成されるカラー画像の色再現性を著しく向上させる
ことができるトナー濃度センサーを提供することにあ
る。
であり、その目的は、黒色トナーの濃度のみならず、カ
ラートナーの濃度も広範囲にわたって正確に検出するこ
とができ、従って、カラー複写機等画像形成装置によっ
て形成されるカラー画像の色再現性を著しく向上させる
ことができるトナー濃度センサーを提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のトナー濃度セン
サーは、感光体上の所定領域に付着したトナーに対し
て、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、この赤外
発光ダイオードから照射された赤外光の感光体表面によ
る鏡面反射光を受光しない位置に配置された赤外受光素
子と、を具備し、その赤外受光素子の出力に基づいて感
光体に付着したトナーの濃度を検出することを特徴とす
るものであり、そのことにより上記目的が達成される。
サーは、感光体上の所定領域に付着したトナーに対し
て、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、この赤外
発光ダイオードから照射された赤外光の感光体表面によ
る鏡面反射光を受光しない位置に配置された赤外受光素
子と、を具備し、その赤外受光素子の出力に基づいて感
光体に付着したトナーの濃度を検出することを特徴とす
るものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】前記赤外発光ダイオードおよび赤外受光素
子は、それぞれの光軸が、法線方向に対して１０°〜３
０°の角度で傾斜した平面内に位置するように配置され
ている。
子は、それぞれの光軸が、法線方向に対して１０°〜３
０°の角度で傾斜した平面内に位置するように配置され
ている。
【００１６】前記赤外発光ダイオードおよび赤外受光素
子は、それぞれの光軸が、法線を含む同一平面内にて、
法線に対して異なる角度を有した状態で配置されてい
る。
子は、それぞれの光軸が、法線を含む同一平面内にて、
法線に対して異なる角度を有した状態で配置されてい
る。
【００１７】前記赤外受光素子の出力は、感光体表面の
赤外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤
外光のそれぞれ反射率とに基づいて設定された異なる一
対の増幅率にて増幅される。
赤外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤
外光のそれぞれ反射率とに基づいて設定された異なる一
対の増幅率にて増幅される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。
面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】図１（ａ）は、本発明のトナー濃度センサ
ーの実施の形態の一例を示す概略正面図、図１（ｂ）は
その側面図である。このトナー濃度センサー１０は、例
えば、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン
（Ｃｙ）の各カラートナーと黒色トナーとによってカラ
ー画像を形成するカラー複写機に設けられた感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に対向して配置されている。感光
体ドラム２１の所定領域には、カラー画像の形成とは関
係なく、イエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナー
が付着されるとともに、黒色トナーが付着されるように
なっている。
ーの実施の形態の一例を示す概略正面図、図１（ｂ）は
その側面図である。このトナー濃度センサー１０は、例
えば、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン
（Ｃｙ）の各カラートナーと黒色トナーとによってカラ
ー画像を形成するカラー複写機に設けられた感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に対向して配置されている。感光
体ドラム２１の所定領域には、カラー画像の形成とは関
係なく、イエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナー
が付着されるとともに、黒色トナーが付着されるように
なっている。
【００２０】トナー濃度センサー１０は、感光体ドラム
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に赤外光を照
射する赤外発光ダイオード１１と、感光体ドラム２０の
所定領域２１に付着したトナー２３にて拡散反射される
反射光を受光する赤外受光素子１２とが、ケース１３内
に収容されて構成されている。赤外発光ダイオード１１
および赤外受光素子１２は、光軸が同一平面内に位置す
るように、ケース１３内に収容されている。ケース１３
には、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光を
集光するためのレンズまたはスリット（図示せず）が、
赤外発光ダイオード１１の発光面の前方に設けられてい
る。
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に赤外光を照
射する赤外発光ダイオード１１と、感光体ドラム２０の
所定領域２１に付着したトナー２３にて拡散反射される
反射光を受光する赤外受光素子１２とが、ケース１３内
に収容されて構成されている。赤外発光ダイオード１１
および赤外受光素子１２は、光軸が同一平面内に位置す
るように、ケース１３内に収容されている。ケース１３
には、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光を
集光するためのレンズまたはスリット（図示せず）が、
赤外発光ダイオード１１の発光面の前方に設けられてい
る。
【００２１】ケース１３は、赤外発光ダイオード１１お
よび赤外受光素子１２の光軸が位置する平面が、感光体
ドラム２０の放射方向に対して、１０°〜３０°の範囲
の所定の角度θだけ傾斜した状態で配置されており、赤
外発光ダイオード１１は、感光体ドラム２０の表面に対
して、法線１５に対して、１０°〜３０°の傾斜状態で
赤外光を照射する。従って、赤外発光ダイオード１１か
ら照射されて感光体ドラム２０表面により鏡面反射（正
反射）された赤外光は、赤外受光素子１２によっては受
光されない状態になっている。
よび赤外受光素子１２の光軸が位置する平面が、感光体
ドラム２０の放射方向に対して、１０°〜３０°の範囲
の所定の角度θだけ傾斜した状態で配置されており、赤
外発光ダイオード１１は、感光体ドラム２０の表面に対
して、法線１５に対して、１０°〜３０°の傾斜状態で
赤外光を照射する。従って、赤外発光ダイオード１１か
ら照射されて感光体ドラム２０表面により鏡面反射（正
反射）された赤外光は、赤外受光素子１２によっては受
光されない状態になっている。
【００２２】このような構成のトナー濃度センサー１０
は、赤外発光ダイオード１１から発せられる赤外光は、
レンズまたはスリットによって絞られて、感光体ドラム
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に照射され
る。トナー２３に照射される赤外光は、図１（ｂ）に示
すように、感光体ドラム２０の放射方向に延びる法線１
５に対してθだけ傾斜した状態になっているために、感
光体ドラム２０の表面における赤外光の鏡面反射光は、
法線１５に対して赤外受光素子１２の配置方向とは反対
方向に反射し、赤外受光素子１２によっては受光されな
い。従って、赤外受光素子１２には、感光体ドラム２０
上のトナー２３によって拡散反射される赤外光および感
光体ドラム２０表面によって拡散反射される赤外光のみ
が受光されることになる。
は、赤外発光ダイオード１１から発せられる赤外光は、
レンズまたはスリットによって絞られて、感光体ドラム
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に照射され
る。トナー２３に照射される赤外光は、図１（ｂ）に示
すように、感光体ドラム２０の放射方向に延びる法線１
５に対してθだけ傾斜した状態になっているために、感
光体ドラム２０の表面における赤外光の鏡面反射光は、
法線１５に対して赤外受光素子１２の配置方向とは反対
方向に反射し、赤外受光素子１２によっては受光されな
い。従って、赤外受光素子１２には、感光体ドラム２０
上のトナー２３によって拡散反射される赤外光および感
光体ドラム２０表面によって拡散反射される赤外光のみ
が受光されることになる。
【００２３】図２は、各カラートナーの濃度および黒色
トナーの濃度とトナー濃度センサー１０の出力電流との
関係を示すグラフである。黒色トナーの場合には、感光
体ドラム２０表面における赤外光の反射率よりも、黒色
トナーによる赤外光の反射率が小さいために、図２に実
線で示すように、感光体ドラム２０の所定領域２１に付
着した黒色トナーの濃度が大きくなるほど、すなわち、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着した黒色トナー
量が多くなるほど、黒色トナーにて拡散反射される赤外
光量が減少し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃
度センサー１０の出力電流）が減少する。そして、感光
体ドラム２０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光
素子１２にて受光されず、黒色トナーによる拡散反射光
のみが赤外受光素子１２にて受光される状態になると、
黒色トナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサ
ー１０の出力は一定になる。
トナーの濃度とトナー濃度センサー１０の出力電流との
関係を示すグラフである。黒色トナーの場合には、感光
体ドラム２０表面における赤外光の反射率よりも、黒色
トナーによる赤外光の反射率が小さいために、図２に実
線で示すように、感光体ドラム２０の所定領域２１に付
着した黒色トナーの濃度が大きくなるほど、すなわち、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着した黒色トナー
量が多くなるほど、黒色トナーにて拡散反射される赤外
光量が減少し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃
度センサー１０の出力電流）が減少する。そして、感光
体ドラム２０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光
素子１２にて受光されず、黒色トナーによる拡散反射光
のみが赤外受光素子１２にて受光される状態になると、
黒色トナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサ
ー１０の出力は一定になる。
【００２４】反対に、イエロー、マゼンタ、シアンの各
カラートナーの場合には、各カラートナーによる赤外光
の反射率は、感光体ドラム２０の表面における赤外光の
反射率よりも大きいために、図２に破線で示すように、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着したカラートナ
ー濃度が大きくなるほど、すなわち、感光体ドラム２０
の所定領域２１に付着したカラートナー量が多くなるほ
ど、カラートナーにて拡散反射される赤外光量が増加
し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃度センサー
１０の出力電流）が増加する。そして、感光体ドラム２
０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光素子１２に
て受光されず、カラートナーにて拡散反射される赤外光
が赤外受光素子１２にて受光される状態になると、カラ
ートナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサー
１０の出力は一定になる。
カラートナーの場合には、各カラートナーによる赤外光
の反射率は、感光体ドラム２０の表面における赤外光の
反射率よりも大きいために、図２に破線で示すように、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着したカラートナ
ー濃度が大きくなるほど、すなわち、感光体ドラム２０
の所定領域２１に付着したカラートナー量が多くなるほ
ど、カラートナーにて拡散反射される赤外光量が増加
し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃度センサー
１０の出力電流）が増加する。そして、感光体ドラム２
０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光素子１２に
て受光されず、カラートナーにて拡散反射される赤外光
が赤外受光素子１２にて受光される状態になると、カラ
ートナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサー
１０の出力は一定になる。
【００２５】このように、感光体ドラム２０表面および
その表面に付着したトナーによる拡散反射光を赤外受光
素子１２によって受光する構成では、黒色トナーは、濃
度が増加するほど赤外受光素子１２からの出力電流が減
少するのに対して、カラートナーは、濃度が増加するほ
ど赤外受光素子１２からの出力電流が増加するようにな
っており、カラートナーの場合も、黒色トナーと同様
に、濃度ａ（mg／cm2 )になるまでは、赤外受光素子１
２からの出力電流がカラートナーの濃度に応じて変化す
るために、その濃度ａ（mg／cm2 ) までは、カラートナ
ー濃度を正確に検出することができる。従って、従来の
トナー濃度センサーによって正確に検出し得るカラート
ナーの濃度ｂ（mg／cm2 ) よりも広範囲にわたってカラ
ートナーの濃度を正確に検出することができる。
その表面に付着したトナーによる拡散反射光を赤外受光
素子１２によって受光する構成では、黒色トナーは、濃
度が増加するほど赤外受光素子１２からの出力電流が減
少するのに対して、カラートナーは、濃度が増加するほ
ど赤外受光素子１２からの出力電流が増加するようにな
っており、カラートナーの場合も、黒色トナーと同様
に、濃度ａ（mg／cm2 )になるまでは、赤外受光素子１
２からの出力電流がカラートナーの濃度に応じて変化す
るために、その濃度ａ（mg／cm2 ) までは、カラートナ
ー濃度を正確に検出することができる。従って、従来の
トナー濃度センサーによって正確に検出し得るカラート
ナーの濃度ｂ（mg／cm2 ) よりも広範囲にわたってカラ
ートナーの濃度を正確に検出することができる。
【００２６】図２に示すように、感光体ドラム２０の表
面の赤外光の反射率が、カラートナーの赤外光の反射率
と黒色トナーの反射率の赤外光の反射率とのほぼ中間で
あれば、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２
の出力電流の変化量と、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量とがほぼ等しくなる
が、感光体ドラム２０の表面の赤外光の反射率が、黒色
トナーの赤外光の反射率に近い場合には、図３に示すよ
うに、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２の
出力電流の変化量Ａが、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量Ｂよりも大きくなる。
このような場合には、図４に示すように、赤外受光素子
１２の出力電流を、電流−電圧変換器３３によって電圧
に変換して、一対の増幅器３１および３２によって、そ
れぞれ、相互に異なる増幅率によって増幅する。そし
て、各増幅器３１および３２によって得られる各出力Ｖ
01およびＶ02が、カラートナー濃度および黒色トナー濃
度としてそれぞれ読み取られる。黒色トナー濃度に対応
する増幅器３２の増幅率は、カラートナーの濃度に対す
る赤外受光素子１２の出力電流の変化量Ａと、黒色トナ
ーの濃度に対する赤外受光素子１２の出力電流の変化量
Ｂとに基づいて、カラートナーの濃度に対する増幅器３
１の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定すればよい。
面の赤外光の反射率が、カラートナーの赤外光の反射率
と黒色トナーの反射率の赤外光の反射率とのほぼ中間で
あれば、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２
の出力電流の変化量と、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量とがほぼ等しくなる
が、感光体ドラム２０の表面の赤外光の反射率が、黒色
トナーの赤外光の反射率に近い場合には、図３に示すよ
うに、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２の
出力電流の変化量Ａが、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量Ｂよりも大きくなる。
このような場合には、図４に示すように、赤外受光素子
１２の出力電流を、電流−電圧変換器３３によって電圧
に変換して、一対の増幅器３１および３２によって、そ
れぞれ、相互に異なる増幅率によって増幅する。そし
て、各増幅器３１および３２によって得られる各出力Ｖ
01およびＶ02が、カラートナー濃度および黒色トナー濃
度としてそれぞれ読み取られる。黒色トナー濃度に対応
する増幅器３２の増幅率は、カラートナーの濃度に対す
る赤外受光素子１２の出力電流の変化量Ａと、黒色トナ
ーの濃度に対する赤外受光素子１２の出力電流の変化量
Ｂとに基づいて、カラートナーの濃度に対する増幅器３
１の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定すればよい。
【００２７】感光体ドラム２０の所定領域２１に対し
て、傾斜状態になった赤外発光ダイオード１１から発せ
られる赤外光は、レンズまたはスリットによって絞られ
た状態になっているものの、赤外光の指向性によって、
±１０°程度に広がった状態になる。このために、感光
体ドラム２０の表面による鏡面反射光が赤外受光素子１
２に受光されないようにするためには、赤外発光ダイオ
ード１１および赤外受光素子１２の光軸は、感光体ドラ
ム２０の放射方向に対して１０°以上の角度で傾斜させ
る必要がある。
て、傾斜状態になった赤外発光ダイオード１１から発せ
られる赤外光は、レンズまたはスリットによって絞られ
た状態になっているものの、赤外光の指向性によって、
±１０°程度に広がった状態になる。このために、感光
体ドラム２０の表面による鏡面反射光が赤外受光素子１
２に受光されないようにするためには、赤外発光ダイオ
ード１１および赤外受光素子１２の光軸は、感光体ドラ
ム２０の放射方向に対して１０°以上の角度で傾斜させ
る必要がある。
【００２８】赤外発光ダイオード１１の光軸は、感光体
ドラム２０の放射方向に対して傾斜した状態になってい
るために、赤外発光ダイオード１１から発せられた赤外
光は、感光体ドラム２０の所定領域２１に照射されるこ
とにより、楕円形状のスポットになる。そして、赤外発
光ダイオード１１から照射される赤外光の法線１５に対
する傾斜角度が大きくなるほど、楕円形状のスポットの
面積が大きくなる。スポットの面積が大きくなると、感
光体ドラム２０におけるトナーを付着させる所定領域２
１の面積を大きくしなければ、所定領域２１に付着した
トナーの濃度を正確に検出することができなくなる。こ
のように赤外光のスポット面積が大きくなると、広い所
定領域２１に対して多量のトナーを付着させねばなら
ず、経済性が損なわれる。
ドラム２０の放射方向に対して傾斜した状態になってい
るために、赤外発光ダイオード１１から発せられた赤外
光は、感光体ドラム２０の所定領域２１に照射されるこ
とにより、楕円形状のスポットになる。そして、赤外発
光ダイオード１１から照射される赤外光の法線１５に対
する傾斜角度が大きくなるほど、楕円形状のスポットの
面積が大きくなる。スポットの面積が大きくなると、感
光体ドラム２０におけるトナーを付着させる所定領域２
１の面積を大きくしなければ、所定領域２１に付着した
トナーの濃度を正確に検出することができなくなる。こ
のように赤外光のスポット面積が大きくなると、広い所
定領域２１に対して多量のトナーを付着させねばなら
ず、経済性が損なわれる。
【００２９】図５に示すように、感光体ドラム２０の所
定領域に照射される赤外光のビーム幅をＷ、赤外光の楕
円形状になったスポットの長径をｘとする。感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に照射される赤外光の傾斜角度
は、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法
線１５に対する入射角度θに等しい。その結果、ｘ＝Ｗ
／cos θの関係が得られる。図６は、θ＝０°とした場
合におけるスポットの長径（直径）ｘを１００に正規化
して、スポットの長径ｘと赤外光の入射角度θとの関係
を示したグラフである。このグラフから、赤外光の入射
角度θが３０°を越えると、入射角度θに対するスポッ
トの長径ｘが急激に大きくなるために、感光体ドラム２
０の表面における赤外光の法線に対する入射角度、すな
わち、感光体ドラム２０に対する赤外発光ダイオード１
１の光軸の傾斜角度θは３０°以下が好ましい。
定領域に照射される赤外光のビーム幅をＷ、赤外光の楕
円形状になったスポットの長径をｘとする。感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に照射される赤外光の傾斜角度
は、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法
線１５に対する入射角度θに等しい。その結果、ｘ＝Ｗ
／cos θの関係が得られる。図６は、θ＝０°とした場
合におけるスポットの長径（直径）ｘを１００に正規化
して、スポットの長径ｘと赤外光の入射角度θとの関係
を示したグラフである。このグラフから、赤外光の入射
角度θが３０°を越えると、入射角度θに対するスポッ
トの長径ｘが急激に大きくなるために、感光体ドラム２
０の表面における赤外光の法線に対する入射角度、すな
わち、感光体ドラム２０に対する赤外発光ダイオード１
１の光軸の傾斜角度θは３０°以下が好ましい。
【００３０】なお、本発明のトナー濃度センサー１０で
は、赤外発光ダイオード１１から感光体ドラム２０の所
定領域２１に照射された赤外光が、感光体ドラム２０の
表面における鏡面反射されても、赤外受光素子１２にて
受光されないように、赤外発光素子１１および赤光受光
素子１２の相対位置を設定すればよい。従って、赤外発
光素子１１および赤光受光素子１２の相対位置は、図１
に示すものに限定されず、例えば、図７（ａ）および
（ｂ）、あるいは図８に示すように、トナー濃度センサ
ー１０の赤外発光ダイオード１１および赤外受光素子１
２を、それぞれの光軸が同一平面内に位置させて、法線
１５と各光軸とのなす角度が異なるようにケース１３内
に配置するようにしてもよい。
は、赤外発光ダイオード１１から感光体ドラム２０の所
定領域２１に照射された赤外光が、感光体ドラム２０の
表面における鏡面反射されても、赤外受光素子１２にて
受光されないように、赤外発光素子１１および赤光受光
素子１２の相対位置を設定すればよい。従って、赤外発
光素子１１および赤光受光素子１２の相対位置は、図１
に示すものに限定されず、例えば、図７（ａ）および
（ｂ）、あるいは図８に示すように、トナー濃度センサ
ー１０の赤外発光ダイオード１１および赤外受光素子１
２を、それぞれの光軸が同一平面内に位置させて、法線
１５と各光軸とのなす角度が異なるようにケース１３内
に配置するようにしてもよい。
【００３１】図７に示すトナー濃度センサー１０では、
赤外発光ダイオード１１の光軸が感光体ドラム２０の放
射方向に沿った法線１５に沿った状態になっているのに
対して、赤外受光素子１２の光軸は、法線１５に対して
角度θだけ傾斜した状態になっている。また、図８に示
すトナー濃度センサー１０では、赤外発光ダイオード１
１の光軸が感光体ドラム２０の放射方向に沿った法線１
５に対して角度θ1 だけ傾斜しているのに対して、赤外
受光素子１２の光軸は、赤外発光ダイオード１１の光軸
と同方向に法線１５に対して角度θ2 （＞θ1 ）だけ傾
斜した状態になっている。いずれの場合にも、赤外発光
ダイオード１１から照射された赤外光は、感光体ドラム
２０の表面にて鏡面反射されると、赤外受光素子１２に
よっては受光されない。
赤外発光ダイオード１１の光軸が感光体ドラム２０の放
射方向に沿った法線１５に沿った状態になっているのに
対して、赤外受光素子１２の光軸は、法線１５に対して
角度θだけ傾斜した状態になっている。また、図８に示
すトナー濃度センサー１０では、赤外発光ダイオード１
１の光軸が感光体ドラム２０の放射方向に沿った法線１
５に対して角度θ1 だけ傾斜しているのに対して、赤外
受光素子１２の光軸は、赤外発光ダイオード１１の光軸
と同方向に法線１５に対して角度θ2 （＞θ1 ）だけ傾
斜した状態になっている。いずれの場合にも、赤外発光
ダイオード１１から照射された赤外光は、感光体ドラム
２０の表面にて鏡面反射されると、赤外受光素子１２に
よっては受光されない。
【００３２】
【発明の効果】本発明のトナー濃度センサーは、このよ
うに、赤外発光ダイオードから照射されて感光体表面に
て鏡面反射される赤外光が、受光素子によって受光され
ない状態になっているために、感光体に付着したトナー
の拡散反射される赤外光のみが受光素子にて受光される
ようになっているために、赤外光の反射率の低い黒色ト
ナーのみならず、赤外光の反射率の高いカラートナー
も、広範囲にわたって、濃度を正確に検出することがで
きる。その結果、カラー複写機等のカラー画像形成装置
により、色再現性に優れたカラー画像を形成することが
できる。
うに、赤外発光ダイオードから照射されて感光体表面に
て鏡面反射される赤外光が、受光素子によって受光され
ない状態になっているために、感光体に付着したトナー
の拡散反射される赤外光のみが受光素子にて受光される
ようになっているために、赤外光の反射率の低い黒色ト
ナーのみならず、赤外光の反射率の高いカラートナー
も、広範囲にわたって、濃度を正確に検出することがで
きる。その結果、カラー複写機等のカラー画像形成装置
により、色再現性に優れたカラー画像を形成することが
できる。
【００３３】また、赤外受光素子の出力を、感光体の赤
外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤外
光の反射率に基づいて、異なる増幅率によって増幅する
ことにより、カラートナーと黒色トナーのそれぞれ濃度
をより一層確実に検出することができる。
外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤外
光の反射率に基づいて、異なる増幅率によって増幅する
ことにより、カラートナーと黒色トナーのそれぞれ濃度
をより一層確実に検出することができる。
【図１】（ａ）は本発明のトナー濃度センサーの実施の
形態の一例を示す概略正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
形態の一例を示す概略正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
【図２】カラートナーの濃度および黒色トナーの濃度と
そのトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれぞれ
示すグラフである。
そのトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれぞれ
示すグラフである。
【図３】感光体ドラム表面の反射率が異なる場合におけ
るカラートナーの濃度および黒色トナーの濃度とトナー
濃度センサーの各出力電流との関係をそれぞれ示すグラ
フである。
るカラートナーの濃度および黒色トナーの濃度とトナー
濃度センサーの各出力電流との関係をそれぞれ示すグラ
フである。
【図４】その場合のトナー濃度センサーの信号処理回路
のブロック図である。
のブロック図である。
【図５】トナー濃度センサーの赤外発光ダイオードから
照射される赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度と赤
外光のスポット径の関係を示す概略図である。
照射される赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度と赤
外光のスポット径の関係を示す概略図である。
【図６】その赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度と
赤外光のスポット径の関係を示すグラフである。
赤外光のスポット径の関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）は本発明のトナー濃度センサーの実施の
形態の他の例を示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
形態の他の例を示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
【図８】本発明のトナー濃度センサーの実施の形態の、
さらに他の例を示す正面図である。
さらに他の例を示す正面図である。
【図９】（ａ）は従来のトナー濃度センサーの実施の形
態の一例を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
態の一例を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１０】黒色トナーの分光反射率の概略を示すグラフ
である。
である。
【図１１】感光体ドラムの分光反射率の概略を示すグラ
フである。
フである。
【図１２】黒色トナーの濃度およびカラートナーの濃度
と従来のトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれ
ぞれ示すグラフである。
と従来のトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれ
ぞれ示すグラフである。
【図１３】（ａ）はイエロートナーの分光反射率の概略
を示すグラフ、（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の
概略を示すグラフ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率
の概略を示すグラフである。
を示すグラフ、（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の
概略を示すグラフ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率
の概略を示すグラフである。
１０ トナー濃度センサー １１ 赤外発光ダイオード １２ 赤外受光素子 １３ ケース ２０ 感光体ドラム ２１ 所定領域 ２３ トナー
Claims (4)
- 【請求項１】 感光体上の所定領域に付着したトナーに
対して、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、 この赤外発光ダイオードから照射された赤外光の感光体
表面による鏡面反射光を受光しない位置に配置された赤
外受光素子と、を具備し、 その赤外受光素子の出力に基づいて感光体に付着したト
ナーの濃度を検出することを特徴とするトナー濃度セン
サー。 - 【請求項２】 前記赤外発光ダイオードおよび赤外受光
素子は、それぞれの光軸が、法線方向に対して１０°〜
３０°の角度で傾斜した平面内に位置するように配置さ
れている請求項１に記載のトナー濃度センサー。 - 【請求項３】 前記赤外発光ダイオードおよび赤外受光
素子は、それぞれの光軸が、法線を含む同一平面内に
て、法線に対して異なる角度を有した状態で配置されて
いる請求項１に記載のトナー濃度センサー。 - 【請求項４】 前記赤外受光素子の出力は、感光体表面
の赤外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの
赤外光のそれぞれ反射率とに基づいて設定された異なる
一対の増幅率にて増幅される請求項１に記載のトナー濃
度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480695A JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480695A JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989769A true JPH0989769A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3310142B2 JP3310142B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=17124227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24480695A Expired - Fee Related JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310142B2 (ja) |
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| US6674988B2 (en) | 2001-01-31 | 2004-01-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Toner misregistration detection sensor, color image-forming apparatus using the same, and method for toner misregistration detection |
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-
1995
- 1995-09-22 JP JP24480695A patent/JP3310142B2/ja not_active Expired - Fee Related
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