JP2002169351A - トナー付着量制御装置、及びトナー付着量制御の方法とこの方法を記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各色毎のカラートナーの反射率が異ってもト
ナー付着量検出電圧を一定値にし、各色のカラーバラン
ス及び画像濃度制御を安定且つ高精度に行う。 【解決手段】 フォトセンサ３がトナー付着量なし反射
光レベルを検出し、ＣＰＵ６に記録されている基準値と
比較してその差分をＤＣレベル変換器１６に帰還する。
これにより、トナー付着量なしの検出電圧がゼロシフト
される。次に、各色トナーの付着量を検知するとき、フ
ォトセンサ３が各色の基準パターントナー２の反射光を
検出する。そして、ＣＰＵ６が、ＲＯＭ１３から各色に
対応する増幅率補正値を取得してアナログアンプ４に帰
還する。これにより、アナログアンプ４は、各色毎の増
幅率によって各色の反射光信号を増幅する。よって、各
色トナーの反射光の検出電圧は全て一致した値となって
ＣＰＵ６に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真現像方式
を利用するカラープリンタ及びカラー複写機などの電子
写真装置において、その画像形成装置に使用されている
全ての色のトナー付着量を検出し、安定したトナー付着
を行うトナー付着量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置は、レーザ露光装置（ＬＳ
Ｕ：Laser Scanning Unit）によって有機感光体（ＯＰ
Ｃ：Organic Photo Conductor）に光を当てて静電潜像
を形成するものと、ＬＥＤヘッドによってＯＰＣを露光
して静電潜像を形成するものとがある。何れの場合も、
静電潜像をトナーで現像して紙などに転写後、熱ローラ
で溶融定着させている。このような電子写真現像方式を
利用するカラープリンタ及びカラー複写機のような電子
写真装置においては、適当なカラーバランス及び画像濃
度を得ることや、それらを一定のレベルに維持すること
は極めて難しい。

【０００３】従来、このような問題の対策として、例え
ば、図７のブロック図に示すようなトナー付着量制御装
置が用いられている。すなわち、Ｙ（イエロー）、Ｍ
（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色毎
に感光体５１上に形成された基準パターントナー５２の
トナー付着量を、フォトセンサ５３の反射光によって検
知する。そして、トナー付着量に比例した反射光をアナ
ログアンプ５４にて信号増幅した後、Ａ／Ｄコンバータ
５５でデジタル信号に変換してＣＰＵ５６に送る。さら
に、ＣＰＵ５６において、予め設定されている基準値に
対する反射光の変化量を演算処理して、トナー濃度及び
帯電、露光、現像などの画像形成条件を制御してカラー
バランス及び画像濃度を一定に維持している。

【０００４】例えば、ＣＰＵ５６が計算した反射光の変
化量が基準値に比べて大きければ、トナー付着量が少な
いので、ＣＰＵ５６の制御によりトナーモータ５７を駆
動して現像剤５８にトナー５９を加えてゆきトナー濃度
を濃くする。または、ＣＰＵ５６から、Ｄ／Ａコンバー
タ６０を通して、レーザパワー６１をパワーアップして
露光条件を制御してトナーの付着量を増やしたり、高圧
電源６２のバイアス電圧をアップして帯電条件を制御し
てトナー付着量を多くしたり、吹き付けバイアス電圧を
アップして現像条件を制御してトナーの吹き付け量を増
やしたりする。当然、ＣＰＵ５６が計算した反射光の変
化量が基準値に比べて小さければ、トナー付着量は適正
であるので現在の制御を継続する。尚、ＲＯＭ６３はプ
ログラム用のＲＯＭであり、温度検知器６４は温度制御
を行うための温度センサであり、デジタルバッファ６５
はフォトセンサ５３の発光ダイオードの電流駆動回路で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような反射光の検出では、各色カラートナー成分の違
い、つまりトナーの色の違いによって反射率が異なる
為、同じトナー付着量であっても、トナーの色によって
フォトセンサが検出する反射光の検出電圧レベルが異な
る。図８は、各トナー色毎のトナー付着量に対するセン
サ検出電圧の特性図である。つまり、図８に示すよう
に、例えば、検出されたトナー付着量がＱ1であって
も、Ｙ色トナーのセンサ検出電圧はＶty、Ｍ色トナーの
センサ検出電圧はＶtm、Ｃ色トナーのセンサ検出電圧は
Ｖtc、Ｋ色トナーのセンサ検出電圧はＶtkというよう
に、各色でセンサ検出電圧が異なる。

【０００６】つまり、従来技術では、感光体51上のトナ
ー付着量検知信号を増幅率が固定されたアナログアンプ
54で増幅するため、各色でトナー付着量に対応するセン
サ検出電圧の変化比が異なった値でＣＰＵ56に入力され
る。このため、ＣＰＵ56は、各色毎に検出したセンサ検
出電圧に基づいてトナー付着量を制御するので、結果的
に、カラーバランス及び画像濃度制御の精度が各色で異
なることになる。図２の例ではＹ色の検知精度に対しＣ
色の検知精度が非常に悪くなってしまうという問題が生
じる。

【０００７】このような問題を対策する技術は、例え
ば、特公平8-14730号公報などに報告されている。この
技術によれば、各色毎のトナーに合わせて個別に増幅回
路を用意し、各色毎に動作回路を切り替えて増幅回路の
定数を切換えることによって、各色のトナーのセンサ検
出電圧レベルを一致させている。つまり、各色毎に増幅
率を切り替えてセンサ検出電圧レベルを一致させること
により、現像剤濃度検出系間のばらつきによる現像剤濃
度制御の精度が、色の異なる現像剤間でばらつくことが
なくなる。したがって、画像形成装置に使用されている
全ての色の現像剤に亘って、安定した現像剤濃度制御を
行うことができ、色むらのない画像を形成することがで
きる。

【０００８】しかし、この技術の場合、各色のセンサ検
出電圧を一致させるために、各色毎に個別に増幅ゲイン
のコントロールをしなければなれず、増幅ゲインの制御
自由度が無く安定した検出精度が劣るなどの問題があ
る。つまり、各色毎の増幅ゲインをコントロールするた
め、高い精度で各色のセンサ検出電圧を一致させること
は難しい。このため、増幅ゲインの調整の仕方によって
は、画像に微妙な色むらが生じることもある。しかも、
各色毎に増幅ゲインを調整するのにはかなりの手間がか
かるなどの不具合もある。さらには、増幅回路を各色毎
に設けるために、回路が複雑になってコスト面や装置の
スぺース面においても不利となる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、各カラートナー成分の違い
で反射率が異なる場合でもトナー付着量検出電圧を一定
にして、使用している全ての色のトナーカラーバランス
及び画像濃度制御を安定且つ高精度に行うことができる
ようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のトナー付着量制御装置は、感光体上に付
着された多色トナーの付着量を反射光により検出し、検
出電圧レベルに応じて多色トナーの付着量を制御するト
ナー付着量制御装置であって、トナー付着量がゼロのと
きの反射光による検出電圧レベルをゼロシフトすると共
に、多色トナーの各色毎の反射率に応じて、反射光によ
る検出電圧レベルの増幅率を制御し、多色トナーの付着
量を所望の値に制御するように構成されたことを特徴と
する。

【００１１】すなわち、本発明のトナー付着量制御装置
によれば、トナー付着量検出電圧をＤＣレベル変換して
予めゼロレベルシフトさせた後、ＣＰＵからのコントロ
ール信号によって、増幅アンプなどの増幅率を各色毎に
任意に設定して、各色毎に増幅率を変えている。これに
よって、各色毎に反射率が異なるカラートナーであって
も、トナー付着量検出電圧の信号レベルを一定値に保つ
ことができるので、トナーのカラーバランス及び画像濃
度制御を安定的且つ高精度に行うことができる。

【００１２】また、本発明のトナー付着量制御装置の具
体的な構成としては、感光体上に付着された多色トナー
の付着量を反射光により検出する検出手段と、検出手段
によって検出された反射光による検出電圧レベルを増幅
する増幅手段と、トナー付着量がゼロのときの反射光に
よる検出電圧レベルをゼロシフトするＤＣレベル変換手
段と、多色トナーの各色毎の反射率に応じて、増幅手段
の増幅率を可変する増幅率可変手段と、増幅手段から取
得した検出電圧レベルに応じて演算処理を行い、感光体
上に付着された多色トナーの濃度及び画像形成条件を制
御する演算手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】さらに、前記演算手段が、反射光の反射率
に対応する増幅率補正値をテーブルにして格納するＲＯ
Ｍを備え、この演算手段が、反射光の反射率に対応した
増幅率補正値をＲＯＭから取得して増幅手段に送信し、
増幅手段が、取得した増幅率補正値に基づいて反射光に
よる検出電圧レベルの増幅率を可変することを特徴とす
る。

【００１４】すなわち、本発明のトナー付着量制御装置
によれば、ＲＯＭが、反射光の反射率に対応する増幅率
補正値をテーブルとして備えている。そして、演算手
段、すなわちＣＰＵが、反射光の反射率に応じてＲＯＭ
から所望の増幅率補正値を取得し、この増幅率補正値に
応じて増幅手段の増幅率を可変させている。したがっ
て、各色トナー毎の反射光に対応して増幅率を可変する
ことができるので、自動的に各色トナーの反射光に基づ
く検出電圧レベルを一致させることができる。

【００１５】また、本発明のトナー付着量制御装置は、
前記の発明において、増幅率可変手段がＣdＳフォトカ
プラによって構成されると共に、増幅手段が差動増幅器
によって構成されている。そして、演算手段が、増幅率
補正値に対応するコントロール電流を前記ＣdＳフォト
カプラに通電し、ＣdＳフォトカプラがコントロール電
流に応じて自己の抵抗値を可変し、差動増幅器が、Ｃd
Ｓフォトカプラの抵抗値に基づいて増幅率を可変するこ
とを特徴とする。

【００１６】すなわち、本発明のトナー付着量制御装置
によれば、増幅率可変手段をＣdＳフォトカプラによっ
て構成し、増幅手段を差動増幅器によって構成するの
で、極めて簡単な回路構成によって本発明を実現するこ
とができるので、コストを増大させることなく本発明の
トナー付着量制御装置を提供することができる。

【００１７】また、本発明のトナー付着量制御装置は、
前記の発明において、環境温度を検知する温度検知手段
を備え、ＲＯＭが、温度変化による増幅率の変化を補正
した温度補償増幅率補正値をテーブルとして記憶し、演
算手段が、温度検知手段からの温度情報に基づいてＲＯ
Ｍテーブルから温度補償増幅率補正値を取得し、増幅手
段が温度補償増幅率補正値に基づいて増幅率を制御する
ことを特徴とする。

【００１８】すなわち、本発明のトナー付着量制御装置
によれば、環境温度の影響で増幅手段の増幅率が変化し
た場合でも、温度変化による増幅率の変化を補正した温
度補償増幅率補正値をＲＯＭテーブルに記憶させてお
き、温度検知手段からの情報に基づいて、ＲＯＭテーブ
ルから所望の温度補償増幅率補正値を引き出して、各色
の検出電圧レベルを増幅するので、温度変化に関わらず
各色の検出電圧レベルを一定値に揃えることができる。
これによって、環境変化に対しても安定したトナー付着
量制御装置を実現することができる。

【００１９】また、本発明はトナー付着量制御の方法も
提供する。すなわち、感光体上に付着された多色トナー
の付着量を反射光により検出し、検出電圧レベルに応じ
て前記多色トナーの付着量を制御するトナー付着量制御
の方法であって、感光体上のトナー付着量がゼロのとき
の反射光による検出電圧レベルＶBを検出する手順と、
感光体上に付着された多色トナーにおける各色トナーの
付着量を、各色毎の反射光による検出電圧レベルＶtと
して検出する手順と、（Ｖt−ＶB）の演算を行い、トナ
ー付着量がゼロのときの反射光による検出電圧レベルを
ゼロシフトする手順と、反射光の反射率に対応する増幅
率補正値で補正された基準増幅率Ａを取得する手順と、
反射光を検出する各色トナー毎に、（Ｖt−ＶB）×Ａの
演算を行い、各色トナー毎に増幅された検出電圧レベル
を取得する手順と、各色トナー毎に、増幅さた検出電圧
レベルと予め設定された基準値とを比較して、トナー濃
度の補正及び画像形成条件の補正を行う手順とを経て、
多色トナーの付着量を所望の値に制御することを特徴と
するトナー付着量制御の方法である。

【００２０】すなわち、本発明によれば、ＣＰＵによっ
て上記の方法を実現させることもできる。つまり、ＣＰ
Ｕのソフトウエアによる内演算処理により、ハードウェ
ア処理と同じ様に、トナー付着量検出電圧をＤＣレベル
変換した後、各色毎の増幅率を任意に設定できるように
している。これによって、各色毎に反射率が異なるカラ
ートナーであっても、トナー付着量検出電圧の信号レベ
ルを一定値に保つことができるので、トナーのカラーバ
ランス及び画像濃度制御を安定的且つ高精度に行うこと
ができる。

【００２１】また、本発明は、上記の方法を実行させる
ためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能
な記録媒体をも提供する。したがって、本発明の記録媒
体によって、如何なるコンピュータに処理を実行させて
も、トナーのカラーバランス及び画像濃度制御を安定的
且つ高精度に行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明にお
けるトナー付着量制御装置について説明する。図１は、
本発明におけるトナー付着量制御装置の原理を説明する
ためのハードウェア構成を示すブロック図である。図1
に示すように、本発明におけるトナー付着量制御装置の
構成は、感光体１上の基準パターントナー２のトナー付
着量を検知する反射光型のフォトセンサ３と、フォトセ
ンサ３で検出したトナー付着量検出電圧を増幅するアナ
ログアンプ４と、増幅後のトナー付着量検出電圧をアナ
ログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
５と、Ａ／Ｄコンバータ５からの検出デジタル信号を取
り込み、演算処理してトナー濃度及び画像形成条件を制
御するＣＰＵ６とを備えた従来のトナー付着量制御装置
が基本になっている。

【００２３】そして、本発明のトナー付着量制御装置
は、さらに、フォトセンサ３で検出した各色のカラート
ナー付着量検出電圧のＤＣレベル基準値をゼロシフトす
るＤＣレベル変換器１６と、アナログアンプ４の増幅率
をＣＰＵ６からの制御信号により自由に設定するゲイン
コントロールバッファ１７と、ＣＰＵ６からの信号をア
ナログ変換してゲインコントロールバッファ１７やアナ
ログバッファ１８に送信するＤ／Ａコンバータ１９とが
付加されて構成されている。尚、ＲＯＭ１３には、カラ
ートナーの各色ごとに対応した増幅ゲインの補正値がテ
ーブルにして格納されている。また、また、温度検知器
１４は、温度変化による増幅率の変化を補正するための
温度センサであり、デジタルバッファ１５はフォトセン
サ３の発光ダイオードの電流駆動回路である。

【００２４】また、ＣＰＵ６において、基準値に対する
反射光の変化量を演算処理し、トナー濃度及び帯電、露
光、現像などの画像形成条件を制御する制御系の構成は
図７に示した従来の構成と全く同じである。すなわち、
トナー付着量に応じて、ＣＰＵ６の制御によりトナーモ
ータ７を駆動して現像剤８へのトナー９の添加量を制御
する構成や、ＣＰＵ６から、Ｄ／Ａコンバータ１０を通
して、レーザパワー１１のパワー制御をして露光条件を
変えてトナーの付着量を増減したり、高圧電源１２のバ
イアス電圧を制御して帯電条件を変えてトナー付着量を
増減したり、吹き付けバイアス電圧を制御して現像条件
を変えてトナーの吹き付け量を増減する構成は従来と同
じである。

【００２５】次に、図1に示すトナー付着量制御装置の
動作について説明する。感光体1に付着させる基準パタ
ーントナー２は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎に切り替わる
ようになっている。先ず、フォトセンサ３がトナー付着
量なしのときの反射光の光量を検出して、この値をＣＰ
Ｕ６に記録する。そして、ＣＰＵ６に予め記録されてい
る基準値と比較して、その差分をＤ／Ａコンバータ１９
でアナログ変換したのち、アナログバッファ１８を通し
てＤＣレベル変換器１６にフィードバックする。これに
よってトナー付着量なしのときのセンサ検出電圧がゼロ
レベルにシフトされる。

【００２６】次に、例えば、Ｙ色のカラートナーの付着
量を検知する場合は、フォトセンサ３がＹ色の基準パタ
ーントナー２の反射光の光量を検出する。そして、ＣＰ
Ｕ６が、ＲＯＭ１３に予め記録されている各色毎の増幅
率補正値テーブルから、Ｙ色に対応する増幅率補正値を
取得して、この増幅率補正値をＤ／Ａコンバータ１３、
ゲインコントロールバッファ１６を通してアナログアン
プ４にフィードバックする。これによって、アナログア
ンプ４は、Ｙ色カラートナーの反射光による検出電圧レ
ベルの増幅率を所望の値に可変制御する。そして、所望
の信号レベルに増幅されたＹ色カラートナーの反射光に
よる検出電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ５によってデジ
タル信号に変換されてＣＰＵ６に入力される。

【００２７】このようにして、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎
に切り替えて、基準パターントナー２の反射光を検出し
て検出電圧をＣＰＵ６に入力するとき、アナログアンプ
４が、ＣＰＵ６からＤ／Ａコンバータ１９、ゲインコン
トロールバッファ１７を通してフィードバックされた各
色毎の増幅率補正値に基づいて、各色毎に対応して反射
光による検出電圧のゲイン調整を行う。そして、ゲイン
調整されて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋで同一レベルになった検出
電圧の信号がＡ／Ｄコンバータ５を通してＣＰＵ６に入
力される。

【００２８】図２は、図１のトナー付着量制御装置によ
って検出されたトナー付着量検出電圧の一例を示す特性
である。つまり、ＤＣレベル変換器１６によって、トナ
ー付着量なしのときのセンサ検出電圧は、図８に示すよ
うな電圧ＶBがオフセット電圧として生じることはなく
なり、図２に示すように、ゼロレベルの値になってい
る。さらに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナーのセンサ検出
電圧レベルは、アナログアンプ４がＣＰＵ６から各色毎
の増幅率補正値をフィードバックして、各色毎にゲイン
調整をしているので、図２に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、
Ｋの各色のセンサ検出電圧は一致した値となっている。
例えば、トナー付着量Ｑ1にとき、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各
色トナーのセンサ検出電圧は全てＶtとなっている。

【００２９】そして、ＣＰＵ６は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋで一
致したセンサ検出電圧Ｖtを取り込んで、各色のトナー
付着量の制御を行う。すなわち、ＣＰＵ６において、予
め設定されている基準値に対する反射光の変化量を演算
処理して、トナー濃度及び帯電、露光、現像などの画像
形成条件を制御してカラーバランス及び画像濃度を一定
の値に維持する。

【００３０】例えば、ＣＰＵ６が計算した反射光の変化
量が基準値に比べて大きければ、トナー付着量が少ない
と判断して、ＣＰＵ６の制御によりトナーモータ７を駆
動して現像剤８にトナー９を加えてゆきトナー濃度を濃
くする。または、ＣＰＵ６から、Ｄ／Ａコンバータ１０
を通して、レーザパワー１１をパワーアップして露光条
件を制御してトナーの付着量を増やしたり、高圧電源１
２のバイアス電圧をアップして帯電条件を制御してトナ
ー付着量を多くしたり、吹き付けバイアス電圧をアップ
して現像条件を制御してトナーの吹き付け量を増やした
りする。また、ＣＰＵ６が計算した反射光の変化量が基
準値に比べて小さければ、トナー付着量は適正であると
判断して現状の制御を継続する。

【００３１】図１で示したようなハードウエアによるト
ナー付着量制御は、ＣＰＵの内部演算処理によってソフ
トウエア的に行うこともできる。図３は、図１のハード
ウエア構成によるトナー付着量制御を、ＣＰＵの演算処
理によって実現する処理の流れを示すフローチャートで
ある。このフローチャートは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れか
の色についてのトナー付着量制御の処理の流れを示して
いるものであるが、何れの色のトナーについても処理の
流れは同じである。

【００３２】先ず、トナー付着無し時のセンサ検出電位
ＶBを検出してＣＰＵ６内部のＲＡＭに記録し（ステッ
プＳ１）、次に、基準パターン付着時の各色毎のセンサ
検出電圧Ｖtを検出してＣＰＵ６内部のＲＡＭに記録す
る（ステップＳ２）。さらに、トナー付着無し時のセン
サ検出電圧ＶBを基準パターントナー付着時のセンサ検
出電圧Ｖtより引き算して、ＤＣレベル変換を行う。つ
まり、トナー付着無し時のセンサ検出電圧をゼロシフト
する（ステップＳ３）。

【００３３】次に、ＤＣレベル変換後のセンサ検出電圧
値（つまり、Ｖt−ＶB）に対して、各色毎に対応した増
幅率の値をＲＯＭ１３のテーブルから引出して掛け算す
る（ステップＳ４）。これによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各
色の信号の検出電圧レベルが同じ値に設定されてＣＰＵ
６に入力される。そして、ＣＰＵ６は、センサ検出電圧
の変化量が、予め設定されている基準値と比較して大き
いか否かの判定を行う（ステップＳ５）。もし、変化量
が基準値より小さければ（ステップＳ５，Ｎｏ）、トナ
ー付着量は適正であるので、次の色の基準パターントナ
ーに切り替えて、前述のステップＳ１からの検出・演算
処理を繰り返す。一方、ステップＳ５で変化量が基準値
より大ければ（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、トナー濃度の
補正や画像形成条件の各種の補正を行ってトナー付着量
の補正を行い（ステップＳ６）、別の色の基準パターン
トナーに切り替えて、前述のステップＳ１からの検出・
演算処理を繰り返す。

【００３４】次に、図１に示したトナー付着量制御装置
の具体的な実施例について説明する。図４は、図１に示
すトナー付着量制御装置の具体的なハードウェア構成の
一実施例を示すブロック図である。したがって、図４を
用いて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色における反射光検出電圧の
付着量なしのときのゼロシフト、及び検出電圧レベルを
一致させる動作について説明する。尚、図４に示す実施
例では、検出電圧に基づいてＣＰＵがトナー付着量を制
御する動作については、図１の場合と同じであるのでそ
の説明は省略する。

【００３５】図４において、ＣＰＵ２６からの信号電流
が、デジタルバッファ３５を通してフォトセンサ２３の
発光ダイオードに流れると、発光ダイオードから感光体
２１に付着された基準パターントナー２２に光が照射さ
れ、その反射光がフォトセンサ２３の受光トランジスタ
によって受光される。そして、フォトセンサ２３で検出
されたトナー付着量検出電圧Ｖt1はアナログアンプ（Ｏ
Ｐ１）３６の非反転入力端子（＋）に抵抗Ｒ１とＲ２で
分割して入力される。一方、アナログアンプ（ＯＰ１）
３６の反転入力端子（−）には、ＣＰＵ２６からのＤＣ
レベル変換指定値電圧Ｖ1evが帰還抵抗Ｒ３、Ｒ４を通
して入力される。

【００３６】このアナログアンプ（ＯＰ１）３６の回路
は差動増幅回路を構成しているので、アナログアンプ
（ＯＰ１）３６の出力電圧Ｖt2は次の（１）式で表され
る。 Ｖt2＝｛（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３｝×｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ３）｝×Ｖt1−（Ｒ４ ／Ｒ３）×Ｖ1ev （１） ここで、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４とすれば、出力電圧Ｖ
t2は次の（２）式で表される。 Ｖt2＝Ｖt1−Ｖ1ev （２）

【００３７】つまり、式（２）における出力電圧Ｖt2
は、トナー付着量検出電圧Ｖt1からＤＣレベル変換指定
値電圧Ｖ1ev（つまり、トナー付着無し時のセンサ検出
電位ＶB）を引き算してゼロレベルシフトしたＤＣレベ
ル変換電圧である。そして、トナー付着量検出電圧Ｖt1
からＤＣレベル変換電圧Ｖ1evを引き算したＤＣレベル
変換電圧である出力電圧Ｖt2が、アナログアンプ（ＯＰ
２）２４の非反転入力端子に入力される。

【００３８】ここで、ＤＣレベル変換指定値電圧Ｖ1ev
を決定するために次のような方法を行う。先ず、ＣＰＵ
２６からの出力電圧であるＤＣレベル変換指定値電圧Ｖ
1ev＝０のときで、トナー付着が無い状態で検出した時
のアナログアンプ（ＯＰ２）２４の出力値Ｖt3をＣＰＵ
２６内のメモリーに書込む。次に、基準パターントナー
２２を付着してトナー付着量を検出した時に、ＣＰＵ内
メモリーに書き込んだ前述の出力値Ｖt3を出力して、ト
ナー付着量に対応する検出電圧Ｖt1から出力値Ｖt3を引
き算することにより、トナー付着無し時の検出電圧レベ
ルを０とすることができる。

【００３９】また、アナログアンプ（ＯＰ２）２４の反
転入力端子には、ＣdＳフォトカプラの抵抗Ｒcd及び抵
抗Ｒ５で抵抗分割された電圧が、アナログアンプ（ＯＰ
２）２４の出力端からフィードバックされている。これ
は一般に良く知られている非反転増幅回路を形成してい
て、その増幅率は、（Ｒ５＋Ｒcd）／Ｒ５で設定されの
で、アナログアンプ（ＯＰ２）２４の出力電圧Ｖt3は、
アナログアンプ（ＯＰ２）２４の非反転入力端子（＋）
の電圧をＶt2とすると、次の式（３）で表される。 Ｖt3＝｛（Ｒ５＋Ｒcd）／Ｒ５｝×Ｖt2 （３）

【００４０】すなわち、式（３）から分かるように、ア
ナログアンプ（ＯＰ２）２４の出力電圧Ｖt3、つまりＣ
ＰＵ２６に入力されるトナー付着量のセンサ検出電圧
は、ＣdＳの抵抗Ｒcdの値によって可変することができ
る。ここで、抵抗Ｒcdの値はＣdＳとＬＥＤが一体とな
ったＣdＳフォトカプラ４１のＬＥＤの発光強度に比例
して変化する。

【００４１】つまり、ＣＰＵ２６がＲＯＭ３３のテーブ
ルからＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応する増幅率補正値を取得し
て、その増幅率補正値に基づくデジタルコントロール信
号をＤ／Ａコンバータ３９によってアナログ信号電流に
変換し、アナログバッファ３７を通してＣdＳフォトカ
プラ４１のＬＥＤに通電する。このようにして、各色毎
の増幅率補正値に応じて、ＣdＳフォトカプラ４１のＬ
ＥＤの電流値を変化させることにより、Ｃｄｓの抵抗Ｒ
cdの値を各色毎に変えることができる。したがって、Ｒ
５の値を必要な増幅率になるよう選択することにより、
前述の図２に示すように、各色のトナー付着量の検出電
圧レベルを揃えることが可能になる。

【００４２】図４で示したようなハードウエアによるト
ナー付着量制御は、ＣＰＵの内部演算処理によってソフ
トウエア的に行うこともできる。図５は、図４のハード
ウエア構成によるトナー付着量制御を、ＣＰＵの演算処
理によって実現する処理の流れを示すフローチャートで
ある。このフローチャートは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れか
の色についてのトナー付着量制御の処理の流れを示して
いるものであるが、何れの色のトナーについても処理の
流れは同じである。また、図６は、図５に示すＣＰＵの
演算処理によって生成されたトナー付着量検出信号の特
性図である。

【００４３】先ず、図５の処理フローについて説明す
る。最初に、トナー付着無しのときのフォトセンサ２３
の検出電圧ＶBを検知してＣＰＵ２６の内部ＲＡＭに記
録する（ステップＳ１１）。次に、感光体２１に基準パ
ターントナー２２を乗せた時の、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色
のセンサー検出電圧Ｖtｙ／Ｖtm／Ｖtc／Ｖtkを検知し
てＣＰＵ２６内に記録する（ステップＳ１２）。さら
に、各色毎のＤＣレベル変換演算を行う。すなわち、Ｙ
色のＤＣレベル変換演算はＶy＝Ｖty−ＶB、Ｍ色のＤＣ
レベル変換演算はＶm＝Ｖtm−ＶB、Ｃ色のＤＣレベル変
換演算はＶｃ＝Ｖtｃ−ＶB、Ｋ色のＤＣレベル変換演算
はＶｋ＝Ｖtｋ−ＶBとして行う（ステップＳ１３）。

【００４４】そして、ＤＣレベル変換演算された各色毎
のセンサ検出電圧に対して、予めＲＯＭ３３に格納され
ている各色毎の増幅率補正値とを取り出して掛け算す
る。つまり、Ｙ色検出電圧値＝Ｖy×Ａy、Ｍ色検出電圧
値＝Ｖm×Ａｍ、Ｃ色検出電圧値＝Ｖｃ×Ａｃ、Ｋ色検
出電圧値＝Ｖｋ×Ａｋの演算を行う（ステップＳ１
４）。ここで、ＡyはＹ色の基準パターントナー付着時
の基準ゲイン（つまり、増幅率補正値）、ＡmはＭ色の
基準パターントナー付着時の基準ゲイン、ＡｃはＣ色の
基準パターントナー付着時の基準ゲイン、ＡｋはＫ色の
基準パターントナー付着時の基準ゲインである。

【００４５】また、Ｍ色の基準パターントナー付着時の
基準ゲインＡmは、Ｙ色の基準パターントナー付着時の
基準ゲインＡyを、Ｙ色のセンサ検出電圧Ｖy0とＭ色の
センサ検出電圧Ｖm0とで按分した値となる。したがっ
て、Ｍ色の基準ゲインＡm＝（Ｖy0／Ｖm0）×Ａyで表さ
れる。同様にして、Ｃ色の基準ゲインＡc＝（Ｖy0／Ｖc
0）×Ａy、Ｋ色の基準ゲインＡk＝（Ｖy0／Ｖk0）×Ａy
で表される。

【００４６】さて、図５のフローに戻って、ステップＳ
１４の増幅率補正演算によって、各色毎に、ＤＣレベル
変換値Ｖに基準ゲイン値Ａを掛け算（つまり、Ｖ×Ａ）
をすることによって、各色の検出電圧レベルを揃えるこ
とができる。図６は、図５に示すＣＰＵ演算処理によっ
て生成されたトナー付着量検出電圧の一例を示す特性で
ある。同図に示すように、トナー付着量なしのときのセ
ンサ検出電圧はゼロレベルシフトされた値になり、さら
に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナーのセンサ検出電圧レベ
ルは一致した値となっている。しかも、トナー付着量が
変わった場合でも、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のセンサ検出
電圧は同一の特性曲線上にある。

【００４７】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。例えば、図４に示した実施例では、ＣdＳ
フォトセルを使用して増幅率をコントロールする場合に
ついて説明したが、これに限ることはなく、例えば、外
部からの増幅率コントロール信号で増幅アンプ（アナロ
グアンプ２４）の増幅率が可変できるような構成であれ
ば、全て、本発明の範囲に含まれることはいうまでもな
い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトナー付
着量制御装置によれば、ハードウェアにより、トナー付
着量検出電圧をＤＣレベル変換して予めゼロレベルシフ
トさせた後、ＣＰＵからのコントロール信号によって、
増幅アンプの増幅率を各色毎に任意に設定して各色毎に
増幅率を変えている。また、ＣＰＵのソフトウエアによ
る内演算処理により、ハードウェア処理と同じ様に、ト
ナー付着量検出電圧をＤＣレベル変換した後、各色毎の
増幅率を任意に設定できるようにしている。これによっ
て、各色毎に反射率が異なるカラートナーであっても、
トナー付着量検出電圧の信号レベルを一定値に保つこと
ができるので、トナーのカラーバランス及び画像濃度制
御を安定的且つ高精度に行うことができる。

【００４９】また、環境温度の影響でアナログ増幅アン
プの増幅率が変化する場合でも、温度変化による増幅率
の変化を補正した増幅率コントロール信号をＲＯＭテー
ブルに記憶させて、環境温度検知手段からの情報に基づ
いて、ＲＯＭテーブルから温度補償された増幅率補正値
を引き出して、各色の検出電圧レベルを一定値に揃える
ことができる。これによって、環境変化にも安定したト
ナー付着量制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明におけるトナー付着量制御装置の原理
を説明するためのハードウェア構成を示すブロック図で
ある。

【図２】 図１のトナー付着量制御装置によって検出さ
れたトナー付着量検出電圧の一例を示す特性である。

【図３】 図１のハードウエア構成によるトナー付着量
制御を、ＣＰＵの演算処理によって実現する処理の流れ
を示すフローチャートである。

【図４】 図１に示すトナー付着量制御装置の具体的な
ハードウェア構成の一実施例を示すブロック図である。

【図５】 図４のハードウエア構成によるトナー付着量
制御を、ＣＰＵの演算処理によって実現する処理の流れ
を示すフローチャートである。

【図６】 図５に示すＣＰＵ演算処理によって生成され
たトナー付着量検出電圧の一例を示す特性である。

【図７】 従来のトナー付着量制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】 各トナー色毎のトナー付着量に対するセンサ
検出電圧の特性図である。

【符号の説明】

１、２１、５１…感光体、２、２２、５２…基準パター
ントナー、３、２３、５３…フォトセンサ、４、２４、
３６、５４…アナログアンプ、５、２５、５５…Ａ／Ｄ
コンバータ、６、２６、５６…ＣＰＵ、７、２７、５７
…トナーモータ、８、２８、５８…現像剤、９、２９、
５９…トナー、１０、１９、３０、３９、４０、６０…
Ｄ／Ａコンバータ、１１、３１、６１…レーザパワー、
１２、３２、６２…高圧電源、１３、３３、６３…ＲＯ
Ｍ、１４、３４、６４…温度検知器、１５、３５、６５
…デジタルバッファ、１６…ＤＣレベル変換器、１７…
ゲインコントロールバッファ、１８、３７、３８…アナ
ログバッファ、４１…ＣdＳフォトカプラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB09 EE02 GG02 KK01 MM09 MM15 NN02 2H027 DA10 DA11 DE02 DE07 EA01 EA02 EA05 EA06 EA20 EB04 EC03 EC06 EC07 EC20 ZA09 2H030 AA02 AD02 AD16 BB13 BB34 BB36 BB38 BB63

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に付着された多色トナーの付着
   量を反射光により検出し、検出電圧レベルに応じて前記
   多色トナーの付着量を制御するトナー付着量制御装置で
   あって、 トナー付着量がゼロのときの反射光による検出電圧レベ
   ルをゼロシフトすると共に、前記多色トナーの各色毎の
   反射率に応じて、反射光による検出電圧レベルの増幅率
   を制御し、前記多色トナーの付着量を所望の値に制御す
   るように構成されたことを特徴とするトナー付着量制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記感光体上に付着された多色トナーの
   付着量を反射光により検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された反射光による検出電圧
   レベルを増幅する増幅手段と、 トナー付着量がゼロのときの反射光による検出電圧レベ
   ルをゼロシフトするＤＣレベル変換手段と、 前記多色トナーの各色毎の反射率に応じて、前記増幅手
   段の増幅率を可変する増幅率可変手段と、 前記増幅手段から取得した検出電圧レベルに応じて演算
   処理を行い、前記感光体上に付着された前記多色トナー
   の濃度及び画像形成条件を制御する演算手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー付着量制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、 反射光の反射率に対応する増幅率補正値をテーブルにし
   て格納するＲＯＭを備え、 前記演算手段が、反射光の反射率に対応した増幅率補正
   値を、前記ＲＯＭから取得して前記増幅手段に送信し、 前記増幅手段が、取得した増幅率補正値に基づいて反射
   光による検出電圧レベルの増幅率を可変することを特徴
   とする請求項２に記載のトナー付着量制御装置。
4. 【請求項４】 前記増幅率可変手段がＣdＳフォトカプ
   ラによって構成されると共に、前記増幅手段が差動増幅
   器によって構成され、 前記演算手段が、増幅率補正値に対応するコントロール
   電流を前記ＣdＳフォトカプラに通電し、 前記ＣdＳフォトカプラが、コントロール電流に応じて
   自己の抵抗値を可変し、 前記差動増幅器が、前記ＣdＳフォトカプラの抵抗値に
   基づいて増幅率を可変することを特徴とする請求項３に
   記載のトナー付着量制御装置。
5. 【請求項５】 環境温度を検知する温度検知手段を備
   え、 前記ＲＯＭが、温度変化による増幅率の変化を補正した
   温度補償増幅率補正値をテーブルとして記憶し、 前記演算手段が、前記温度検知手段からの温度情報に基
   づいて、前記ＲＯＭのテーブルから温度補償増幅率補正
   値を取得し、 前記増幅手段が、前記温度補償増幅率補正値に基づいて
   増幅率を制御することを特徴とする請求項３または請求
   項４に記載のトナー付着量制御装置。
6. 【請求項６】 感光体上に付着された多色トナーの付着
   量を反射光により検出し、検出電圧レベルに応じて前記
   多色トナーの付着量を制御するトナー付着量制御の方法
   であって、 前記感光体上のトナー付着量がゼロのときの反射光によ
   る検出電圧レベルＶBを検出する手順と、 前記感光体上に付着された多色トナーにおける各色トナ
   ーの付着量を、各色毎の反射光による検出電圧レベルＶ
   tとして検出する手順と、 （Ｖt−ＶB）の演算を行い、トナー付着量がゼロのとき
   の反射光による検出電圧レベルをゼロシフトする手順
   と、 反射光の反射率に対応する増幅率補正値で補正された基
   準増幅率Ａを取得する手順と、 反射光を検出する各色トナー毎に、（Ｖt−ＶB）×Ａの
   演算を行い、各色トナー毎に増幅された検出電圧レベル
   を取得する手順と、 各色トナー毎に、増幅さた検出電圧レベルと予め設定さ
   れた基準値とを比較して、トナー濃度の補正及び画像形
   成条件の補正を行う手順とを経て、 前記多色トナーの付着量を所望の値に制御することを特
   徴とするトナー付着量制御の方法。
7. 【請求項７】 感光体上に付着された多色トナーの付着
   量を反射光により検出し、検出電圧レベルに応じて前記
   多色トナーの付着量の制御を実行させるプログラムを記
   録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記感光体上のトナー付着量がゼロのときの反射光によ
   る検出電圧レベルＶBを検出する手順と、 前記感光体上に付着された多色トナーにおける各色トナ
   ーの付着量を、各色毎の反射光による検出電圧レベルＶ
   tとして検出する手順と、 （Ｖt−ＶB）の演算を行い、トナー付着量がゼロのとき
   の反射光による検出電圧レベルをゼロシフトする手順
   と、 反射光の反射率に対応する増幅率補正値で補正された基
   準増幅率Ａを取得する手順と、 反射光を検出する各色トナー毎に、（Ｖt−ＶB）×Ａの
   演算を行い、各色トナー毎に増幅された検出電圧レベル
   を取得する手順と、 各色トナー毎に、増幅さた検出電圧レベルと予め設定さ
   れた基準値とを比較して、トナー濃度の補正及び画像形
   成条件の補正を行う手順とを経て、 前記多色トナーの付着量を所望の値に制御するように実
   行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可
   能な記録媒体。