JPS61209470A - トナ−濃度検出装置 - Google Patents

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】 １東北Δ秤肝変１ 本発明は、複写機、プリンタ等の現像剤中のトナー濃度
を自動的に制御するため、感光体上に形成されたトナー
濃度検出用の基準パターン像の濃度を検出する装置に関
する。

従来の技術 一般に、トナーを含む現像剤を用いて感光体の表面に形
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、複写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パターン像を形成し、その濃度を
光学的に検出し、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（例えば特開昭５４−９７
０４４号公報、特開昭５８−１９０９６６号公報参照）
。

具体的には、現像剤中のトナー濃度が所定の設定値にあ
る場合の基準パターン像の濃度と、トナー補給制御のた
めに検出された基準パターン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、青等の単色
カラーの複写画像が得られる複写機の開発が進められて
いる。そして、この種の複写機では、黒トナーを収容し
た現像器と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、両親機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。

明が　　しようとする　　ヴ しかしながら、黒トナーとカラートナーとで選択的に現
像可能な複写機で、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パターン像の濃度を検出
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４ａ図中実線で示
す様に、トナー付着量（トナー濃度）と正反射光量（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４ａ
図中点線で示す様に、トナー付着量（トナー濃度）と正
反射光量（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パターン像
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４ｂ図中実線で示す様に、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４ｂ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パターン
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
びそれを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
。

問題点を解決するだめの手段 そこで、本発明に係るトナー濃度検出手段は、前述の光
学手段による自動トナー濃度制御装置において、発光素
子又は受光素子の少なくともいずれかを、現像に黒トナ
ーを使用している場合は受光素子が正（直接）反射光を
受光する様に、現像にカラートナーを使用している場合
は受光素子が乱反射光を受光する様に切換え可能とした
ことを特徴とする。

即ち、黒トナーではトナー濃度と受光素子の出力との相
関関係を十分にとることのできる第４８図中実線の特性
を示す検出、態様を採用し、カラートナーでは第４ｂ図
中実線の特性を示す検出態様を採用したものである。

ス監饅 第１図において、まず、本発明に係るトナー濃度検出装
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）
が軸支され、該感光体ドラム（２）は図示しないメイン
モータによって矢印（ａ）方向に回転駆動可能である。

前記感光体ドラム（２）の周囲には、その回転方向に順
次帯電チャージャ（３）、像間イレーサ（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）、メインモ−タ（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、左方側には給紙部（３
０）が、右方側には定着器（２３）が夫々設けられてい
る。

前記光学系（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（１５）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、像間イレーザ（４）で感光体ドラム（２）の像
間、つまり原稿台ガラス（２０）と原稿押さえ（２１）
開にセットされた原稿の走査方向前端以前及び走査方向
後端以後に対応する領域の電荷を除去することを前提に
、帯電チャージャ（３）で感光体ドラム（２）表面の前
記原稿に対応する領域を帯電させ、光源（１２）を点灯
した上で光源（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
移動させながら前記原稿を走査することにより、感光体
ドラム（２）上に原稿の画像に対応する静電潜像が形成
される。

前記光源（１２）、第２可動ミラー（１３）の移動速度
は、感光体ドラム（２）の周速を（Ｖｏ）、複写倍率を
（、、）とすれば、（ＶＯ／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（Ｖ。

／２＋ｎ）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、前記給紙部（３０）は、手差し給紙部（３１）と
第１及び第２の給紙カセット（３２）、（３３）とを有
し、手差し給紙分離（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、夫々
第１及び第２給紙ローラ（３？）、（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）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−す装置（８）にて除去され、
残留電荷はメインイレーザ（９）で消去され、次回の複
写に備える。

ところで、本複写機では、現像器（５）内に収容されて
いる現像剤中のトナー濃度を常時設定値に維持するため
、自動トナー濃度制御装置が設置され、これは原稿台ガ
ラス（２０）の直前に設けた一定濃度の基準チャー）（
２５）と、分離チャージャ（７）とクリーナ装置（８）
との間であって感光体ドラム（２）の表面に対向する発
光素子（２６）と受光素子（２７）と、この受光素子（
２７）の出力と基準レベルとを比較してとを補給のオン
、オフを制御する制御回路とで構成されている。

即ち、１複写ごとに前記基準チャート（２５）の静電潜
像を画像部の手前側に形成して現像し、この基準パター
ン像の濃度を前記素子（２６）、（２７）にて光学的に
検出し、この検出濃度と、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パターン像
の濃度とを前記制御回路で比較し、前者の方が高ければ
トナー補給を止め、低ければトナー濃度不足と判定して
トナー補給を再開する。

一方、本複写機において、現像器（５）は交換可能であ
り、黒トナーを充填したもののほか、単色のカラートナ
ーを充填した同一構成の現像器が予備的に備えられてい
る。従って、第２図に示すように、現像器（５）は複写
機本体（１）の正面側内部フレーム（１ａ）の開口から
図示しない１４１部材されて出し入れ自在である。そし
て、複写機本体（１）の内部にはマイクロスイッチ（５
１）が設置され、黒トナーを充填した現像器（５）の正
面下部には前記マイクロスイッチ（５１）を動作させる
ためのドグ（５２）が固定されている。しかし、単色の
カラートナーを充填した現像器にはドグが固定されてい
ない。従って、黒トナーを充填した現像器（５）が複写
機本体（１）に装填されたときはスイッチ（５１）がオ
ンし、単色のカラートナーを充填した現像器に交換され
たときスイッチ（５１）はオフ状態を維持する。

また、前記発光素子（２６）と受光素子（２７）は、第
３図、第３ｂ図に示す様に、支持板（４０）に一定角度
をもって固定され、支持板（４０）はピン（４１）を支
点として回転自在であると共に、ソレノイド（４２）の
プランジャ（４３）に連結されている。

ツレメイド（４２）は前記スイッチ（５１）の動作に連
動してオン、オフし、スイッチ（５１）かＶグ（５２）
を検出しているとき、即ち黒トナーを充填した現像器（
５）が装填されているとき、ツレ／イド（４′２）はオ
フし、プランジャ（４３）が上方に復帰し、各素子（２
６）、（２７）は感光体ドラム（２）の表面に対する発
光素子（２６）の光照射の正反射光を受光素子（２７）
が受光可能な位置にセットされる（第３ａ図参照）。

一方、スイッチ（５１）がオフ、即ちカラートナーを充
填した現像器に交換されたとき、ソレノイド（４２）は
オンし、プランツヤ（，１，３）が下方に移動し、各素
子（２６）、（２７）は感光体ドラム（２）の表面に対
する発光素子（２６）の光照射の乱反射光を受光素子（
２７）が受光可能な位置にセフ）される（第３ｂ図参照
）。

なお、前記スイッチ（５２）のオン、オフ信号は図示し
ない操作パネルの表示部にもマイクロコンピュータを介
して入力され、操作パネル上にトナーの色別を表示する
。

即ち、本実施例にあっては、現像に黒トナーが使用され
ているときには、受光素子（２７）が発光素子（２６）
の正反射光を受光し、カラートナーが使用されていると
きには、受光素子（２７）が発光素子（２６）の乱反射
光を受光する。従って、前者では第４ａ図中実線の特性
、後者では第４ｂ図中実線の特性に基づいて、前記基準
パターン像の濃度（トナー濃度）が検出され、いずれの
場合でも受光素子（２７）の出力とトナー濃度との相関
関係が十分にとれ、トナー濃度を正確に検出することが
できる。

なお、第４ａ図、第４ｂ図の実線からも明らかな様に、
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（２７）の出力に若干の差を生じる。

そこで、検出レベルと比較すべき基準レベルを両者で変
更する必要があり、そのためには、前記スイッチ（５１
）のオン、オフに連動して制御回路中のコンパレータの
基準電圧を切り換える様にすれば良い。

また、本発明に係るトナー濃度検出装置は以上の実施例
に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変
更することができる。例えば、発光素子（２６）又は受
光素子（２７）を２個並設して一つは正反射光用、他の
一つは乱反射充用とし、前記スイッチ（５１）のオン、
オフにて各素子を選択的に使用する様に構成しても良い
。また、複写機本体（１）内に夫々色の異なるトナニを
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）の動作に前記ソレノイド
（４２）のオン、オフを連動せしめても良い。

発明の効果 以上の説明で明らかな様に、本発明は、発光素子又は受
光素子の少なくともいずれかを、現像に黒トナーを使用
している場合は受光素子が正反射光を受光する様に、現
像にカラートナーを使用している場合は受光素子が乱反
射光を受光する様に切換え可能としたため、黒トナーと
カラートナーとで夫々トナー濃度と受光素子の出力との
相関関係を十分にとることができ、いずれのトナーであ
っても感光体上に形成された基準パターン像の濃度（ト
ナー濃度）を正確に検出することができ、結果として現
像剤中のトナー濃度を正確に制御可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３ａ図、第３ｂ図は本発明に係るトナー
濃度検出装置の一実施例を示し、第１図は複写機の該略
構成図、第２図は現像装置とその装盾部を示す斜視図、
第３ａ図、第３１）図はトナー濃度検出素子の切換え動
作説明図である。第４ａ図。 第４１）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、（５）・・・現像器、（２
５）・・・基準チャート、　（２６）・・・発光素子、
（２７）・・・受光素子、（４０）・・・支持板、　（
４２）・・・ソレノイド、（５１）・・・トナー判別用
マイクａスイ７チ、（５２）・・・ドグ。 特許出願人　　ミノルタカメラ株式会社代理人　弁理士
　青白　葆　ばか２８ 纂４ａｌ！Ｉ Ｙナー撮度　− 第４ｂ図 １−７−；ＪＪ　　　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、感光体上に形成されたトナー濃度検出用の基準パタ
   ーン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
   する自動トナー濃度制御装置において、 前記発光素子又は受光素子の少なくともいずれかを、現
   像に黒トナーを使用している場合は受光素子が正反射光
   を受光する様に、現像にカラートナーを使用している場
   合は受光素子が乱反射光を受光する様に切換え可能とし
   たことを特徴とするトナー濃度検出装置。