JPH0414766Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は現像剤を使用する画像形成機器にお
ける現像剤のトナー濃度を検出する装置に関す
る。

〔従来技術〕

電子写真を用いる複写機やプリンタで感光ドラ
ム上のトナー濃度を直接検出すれば、コピーやプ
リントがその感光ドラムからのトナー像の転写で
得られるものにあつては、感光ドラム上における
トナー濃度が実際に得られる画像記録の濃度に反
映するのであるから、この点ではよいのである
が、しかしそれでは感光ドラムの電位変動の影響
を受けるなどの面がある。従つて、現像剤の現像
能力を検出するに当つて、感光ドラム上における
トナー濃度を直接検出しないが実質的に感光体上
のトナー濃度を検出したのと同等の利点をもつて
トナー濃度の検出が行なえば都合がよい。

〔考案が解決しようとする課題〕

この考案は、感光体上のトナー濃度を直接検出
せずに、正確に現像剤の現像能力を検出し得るよ
うにしようというものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

この考案は、このように、トナーにより感光体
上の静電潜像を現像する現像器を備えた画像形成
機器に用いられるトナー濃度検出装置において、
上記現像器の現像ロールの近傍に回転可能に保持
されたトナー濃度検出用ロールと、このトナー濃
度検出用ロールの回転状態を検出する回転検出手
段と、上記トナー濃度検出用ロールの表面を所定
の電位に保持して、その表面に現像器の現像動作
によつてトナーを付着させる電位制御手段と、上
記トナー濃度検出用ロールの表面に付着したトナ
ーに光を照射する発光素子及び当該トナーからト
ナー濃度に応じて反射する光を受光する受光素子
よりなる光学式センサと、上記回転検出手段から
の出力信号に基づいて電位制御手段によるトナー
濃度検出用ロールの表面電位の保持状態を制御す
る制御手段とを具備し、上記回転検出手段によつ
てトナー濃度検出用ロールの回転状態を検出し
て、当該トナー濃度検出用ロールの１回転以下の
期間にのみトナーの付着を行うとともに、トナー
濃度検出用ロールと現像ロールとの間隙及び当該
トナー濃度検出用ロールの表面電位によつて決定
される現像条件を、感光体と現像ロールとの間隙
及び当該感光体の一次帯電器によつて帯電される
表面電位によつて決定される感光体の現像条件に
近い条件に設定するように構成されている。その
ため、感光体上のトナー濃度を直接検出せずに上
記トナー濃度検出用ロール上のトナー濃度を光学
式センサで検出すると共に、上記トナー濃度検出
用ロールの現像条件を感光体のそれに近づけ、ト
ナー濃度検出用ロール上のトナー濃度と感光体上
のトナー濃度の相関関係を高めるようにしたもの
である。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第２図はこの考案を適用し得る画像形成機器の
一例を示すもので、図示の場合はカラー電子写真
複写機である。同図において、１は感光ドラム
で、この周囲には帯電コロトロン２、露光スリツ
ト３、現像機４、転写ドラム５、クリーナ６等が
配置されている。現像機４は、後述の光学系に設
けられたグリーン、ブルー、レツドのカラーフイ
ルタによつて分光される３色に対応するマゼン
タ、イエロー、シアンのカラートナーの現像装置
４ａ，４ｂ，４ｃを有している。

７は原稿を載置するプラテンで、このプラテン
７の下方には前述したカラーフイルタ８を有する
光学系９が設けられ、また上記転写ドラム５の後
段には定着器１０が配置されており、プラテン１
０上の原稿のコピー時には、用紙トレイ１１から
繰り出された用紙は転写ドラム５へ導かれ、ここ
で転写が行なわれた後、上記定着器１０で定着さ
れコピーとして排出される。

このような電子写真を用いるカラー複写機にお
けるカラー現像剤のトナー濃度を検出する場合、
この例ではその検出装置を現像装置に組み込んで
これを行なうようにする。第３図は、この様子の
概略を示すもので、上記現像装置の一つを示して
いる。

この現像装置は、感光ドラム１に相対向して設
置され、その内部には、現像剤１２を搬送する現
像剤搬送ロール１３を、磁気ブラシを形成して搬
送されてきた現像剤１２に基づいてトナーを感光
ドラム１に与えて現像作用を行なう現像ロール１
４と、磁気ブラシの高さを規制する穂立規制板１
５と、穂立規制板１５にて現像ロール１４より剥
離された現像剤１２を現像機ハウジング内へ搬送
する現像剤搬送板１６と、現像を終了した現像剤
１２を現像ロール１４から掻き落す現像剤掻き落
し板１７が設置されているのは通常の場合と同様
であるが、これに加えて次のような機構が設けら
れている。

すなわち、図示の場合は、現像ロール１４の上
方に後述する濃度検出用ロールとしての導電性プ
ローブ１８が設けられ、また導電性プローブ１８
の上方に濃度検出用のセンサ１９が設けられてい
る。

第４図は導電性プローブ１８と濃度検出用セン
サ１９の部分の構造の一例を示すもので、導電性
プローブ１８の表面は黒色コーテイング１８ａ
（例えば、黒色硫酸陽極酸化処理）が施され、そ
の一部には永久磁石２０が埋め込まれている。検
出センサ１９は、導電性プローブ１８の表面に向
け光、この例では赤外光を発する発光素子１９ａ
と、導電性プローブ１８からの反射光を受光する
受光素子１９ｂから成る赤外光受発光部を有し
（例えば、シヤープ(株)製GP450F）、受発光素子１
９ａ，１９ｂには光量を調整する後述の絞り用マ
スク２１ｂが設けられている。上記赤外光受発光
部はその下部に赤外光を透過する導電性マスク２
１ａを有する。導電性マスク２１ａは、第４図Ｂ
に示すように、透過部材２２（例えば、透明ガラ
ス）と、その表面に設けられた光透過性の導電性
の導電性部材２３から構成されている。また、絞
り用マスク２１ｂは、同図Ｃに示すように、透過
部材２２の裏面を反射する外乱光をカツトするよ
う中央部に長方形状の遮光板を突設した平面Ｅ字
形状のマスクと、このマスクの全表面に施された
反射防止用のつや消し塗装２１ｃから構成されて
いる。上記絞り用マスク２１ｂは、通常、第４図
Ｄにおいて、透過部材２２の裏面側（同図中、上
側）に積層した状態に配設される。導電性プロー
ブ１８には、同図Ｄに示すように、この導電性プ
ローブ１８の回転数を検出する回転検出手段とし
てのエンコーダ２４ａとフオトインタラプタ２４
ｂが装着されている。

上述のような導電性プローブ１８、検出センサ
１９を用いた検出機構の制御系が第１図に示され
ており、同図において、２５は上記導電性プロー
ブ１８、導電性マスク２１ａの導電性部材２３及
び現像ロール１４に電圧を加える電源回路で、こ
れは導電性プローブ１８にフオトインタラプタ２
４ｂの出力信号に基づいて第５図に示す方形波の
電圧を加える電位制御手段としての現像・クリー
ニング用電源２６と、現像ロール１４に所定の電
圧を加える現像ロール用電源２７と、導電性マス
ク２１ａの導電性部材２３にクリーニング電圧を
加える導電性マスククリーニング用電源２８とを
有する。

２９はカラー複写機に内蔵された制御部で、マ
イクロコンピユータを用いて構成されている。す
なわち、３０は上記濃度検出用センサ１９及びフ
オトインタラプタ２４ｂからの検出出力が供給さ
れると共に、複写機の各種センサの信号あるいは
コンソールからの操作信号を入力する入力インタ
ーフエース、３１は入力信号の演算処理に必要な
プログラムを格納するROM、３２にそのプログ
ラムに基づいて所定の演算を行なうCPU、３３
は演算結果やデータ等を一時的に記憶する
RAM、３４は演算結果に基づいて各種制御対象
あるいはコンソールの表示部へ信号を出力する出
力インターフエースで、電源回路２５、発光素子
駆動回路３５へもこの出力インターフエース３４
を介して制御用の信号が送出される。

以上の構成において、今、第３図に示すように
静電潜像が形成されている感光ドラム１が図中時
計方向に回転し、現像ロール１４は図中反時計方
向に回転し、現像ロール１４には磁気ブラシが形
成されているとすると、穂立規制板１５によつて
その高さを規制された磁気ブラシは感光ドラム１
と接触して現像を行なう。現像を終了した現像剤
１２は現像剤掻き落し板１７によつて掻き落さ
れ、現像機ハウジング内に回収されて攪拌された
後、搬送ロール１３によつて現像ロール１４に搬
送され、再び現像ロール１４の周囲に磁気ブラシ
が形成される。このような過程において、上記磁
気ブラシは現像ロール１４の上方に設置された導
電性プローブ１８に接触し、ここでカラートナー
の濃度検出が行なわれる。

このカラートナーの濃度検出操作に第６図以下
をも参照して説明するに、まず、導電性プローブ
１８にフオトインタラプタ２４ｂの信号に基づき
既述した第５図に示す交流方形波を加えると、例
えば、負極性に帯電しているカラートナーと異な
る正の電圧V₁が時間t₁にわたつて加えられたとき
には、導電性プローブ１８の表面にカラートナー
が吸着して現像され、カラートナーと同極性の負
の電圧V₂が時間t₂にわたつて加えられたときは吸
着していたカラートナーが分離してクリーニング
される。

このようにしてカラートナーの付着、クリーニ
ングが行なわれる導電性プローブ１８と対向して
検出センサ１９が設けられており、その発光素子
１９ａから照射された赤外光は導電性マスク２１
ａを透過して導電性プローブ１８で反射され受光
素子１９ｂに入射する。

ここで、第６図はカラートナーの分光反射率を
示しており、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ
のカラートナーの分光反射率は、背景部が黒の場
合には同図イ，ロ，ハに示すように、900〜1040
mmの赤外光領域においてカラートナーの濃度ａ，
ｂ，ｃ（ａ＞ｂ＞ｃ）に応じた値を示す。従つて、
導電性プローブ１８に前述した電圧V₁が加えら
れこれによつて導電性プローブ１８が現像される
と、現像カラートナーの濃度に応じた反射光が受
光素子１９ｂに入射し、一方前述した電圧V₂に
よつて導電性プローブ１８がクリーニングされる
と、導電性プローブ１８の黒色表面によつて受光
素子１９ｂの受光光量が減少する。既述した如
く、導電性プローブ１８の表面は黒色コーテイン
グ１８ａが施され、黒は赤外光を吸収し反射率は
低い値であり、受光光量は減少するのである。

第７図は受光素子１９ｂの受光光量に基づいて
光電変換された出力を示し、出力波形の包絡線を
とると現像時のカラートナーの濃度によつて定ま
る最大値V_iと、クリーニング時の導電性プローブ
１８の黒色表面の反射によつて定まる最小値V_p
を得る。この出力信号のレベルV_i及びV_pが定ま
ると、第８図から明らかなように、イエローＹ、
マゼンタＭ、シアンＣの各カラートナーについ
て、レベルV_iとV_pの比からトナー濃度を検出す
ることができる。

このようにして濃度検出を行なうが、この場
合、更にトナー濃度検出用導電性プローブ１８の
現像条件を感光ドラム１の現像条件に近づけてこ
れを行なつている。これは次のようなことからで
ある。

すなわち、上述のように、赤外光を吸収する吸
収表面を有する導電性プローブ１８と、この導電
性プローブ１８の吸収表面に予め定めた時限の検
出サイクルに基づいてカラートナーを付着させる
静電界手段と、導電性プローブ１８の吸収表面に
付着したカラートナーに赤外光を照射する発光素
子１９ａ及びそのカラートナーからトナー濃度に
応じた光量の赤外反射光を受光素子１９ｂを設け
たカラートナー濃度検出装置によれば、カラート
ナーの濃度に応じて赤外光の反射光量が変化する
ため、反射光量の検出によつてカラートナーの濃
度を検出することができる。また、感光ドラム１
の電位変動の影響を受けることなく現像剤１２の
現像能力を検出することができる。ところが、そ
のように導電性プローブ１８上のトナー濃度を検
出できるが、この場合、感光ドラム１上のトナー
濃度と導電性プローブ１８上のトナー濃度の相関
も重要である。相関が低いと、実際に出力される
コピー上のトナー濃度の変化を正確に予測するこ
とは困難で、検出信号を用いてカラートナーの供
給量を制御するような場合にあつては、安定した
画像のコピーやプリントを長期にわたつて提供す
るのに支障がある。そこで、導電性プローブ１８
上のトナー濃度と感光ドラム１上のトナー濃度の
相関関係を高めるよう導電性プローブ１８の現像
条件を感光ドラム１のそれに近づけているのであ
る。

すなわち、前述のようにして検出されるカラー
トナー濃度は、導電性プローブ１８上のトナー濃
度であり、感光ドラム１上のトナー濃度を直接検
出してはいないが、導電性プローブ１８に装着さ
せたエンコーダ２４ａとフオトインタラプタ２４
ｂにより導電性プローブ１８の回転数を検出し、
導電性プローブ１８の現像を感光ドラム１と同様
に１回転中に終了させるように現像クリーニング
用電源２６を制御し（すなわち、第５図中、t₁は
導電性プローブ１８の回転周期で、t₂＝nt₁とす
ることになる）、また、現像ロール１４と導電性
プローブ１８の距離を現像ロール１４と感光ドラ
ム１との距離と同程度にし、更に導電性プローブ
１８の現像電位V₁を感光ドラム１上で一定に維
持しようとしている目標の像の潜像電位、即ち感
光ドラム１表面の帯電コロトロン２によつて帯電
すべき一次帯電電位（暗部電位）と同程度にする
ことにより、導電性プローブ１８を使つて感光ド
ラム１を模擬することができる。このように導電
性プローブ１８の現像条件を感光ドラム１の現像
条件に近づけることにより、導電性プローブ１８
の現像特性は感光ドラム１のそれに近づき、導電
性プローブ１８上のトナー濃度の変化を検出すれ
ば感光ドラム１上のトナー濃度の変化は正確に予
測される。

このようにして、上記実施例装置によれば、赤
外光を吸収する吸収表面を有する導電性プローブ
１８と、この導電性プローブ１８に装着されたエ
ンコーダ２４ａからの回転検出信号により決定さ
れる定められた時限の検出サイクルに基づいてカ
ラートナーを付着させる静電界手段と、上記導電
性プローブ１８に付着したカラートナーに赤外光
を照射する発光素子１９ａ及びカラートナーの赤
外反射光を受光する受光素子１９ｂから成るトナ
ー濃度検出用センサ１９とを設け、トナー濃度を
カラートナーのカラートナーの赤外反射光量に基
づいて検出すると共に、上記導電性プローブ１８
上のトナー濃度と感光ドラム１上のトナー濃度の
相関関係を高め、感光ドラム１上のトナー濃度を
直接検出せずに導電性プローブ１上のトナー濃度
を検出することによつて正確に現像剤の現像能力
を検出することができる。感光ドラム１の電位変
動の影響を受けないし、しかも感光ドラム１上の
トナー濃度を直接検出しなくとも導電性プローブ
１８の現像条件を感光体ドラム１の現像条件に近
づけるため感光ドラム１上の像濃度の変化を正確
に検出することができ、従つて検出信号に基づい
てカラートナーの供給量を制御する場合でも、安
定した画質の画像記録を長期にわたつて提供する
ことが可能となる。

なお、導電性プローブ１８の一部には永久磁石
２０が埋め込まれていて永久磁石２０には現像剤
１２の一部分が付着するため、導電性プローブ１
８が回転するたびに永久磁石２０上の現像剤１２
は導電性マスク２１ａに接し、導電性マスク２１
ａの表面の清掃を行なう。また、トナー濃度検出
用センサ１９は透明部材２２と絞り用マスク２１
ｂを備えており、透明部材２２は受発光素子１９
ａ，１９ｂのトナー汚れを防止し、絞り用マスク
２１ｂはこの透明部材２２を反射して受光素子１
９ｂに入射する外乱光を防止する。

更に、導電性マスク２１ａを構成する導電性部
材２３にはカラートナーと同極性の電圧が導電性
マスククリーニング用電源２８から加えられるよ
うになつている。このように同極性の電圧が加え
られているので、カラートナーの付着を防止する
ことができる。従つて、より高い精度の検出が可
能となる。更にまた、導電性マスク２１ａの表面
が万一カラートナーで汚れたとしても、つや消し
塗装２１ｃを施した絞り用マスク２１ｂを内側に
挿入してあるため、導電性マスク２１ａ上のカラ
ートナーで反射され受光素子１９ｂに入射する外
乱光を低下させることができる。

即ち、導電性マスク２１ａの表面に万一カラー
トナーが付着したとしても、この導電性マスク２
１ａの表面に付着したカラートナーによつて散乱
及び反射される光を、絞り用マスク２１ｂのＥ字
形状のマスク部分によつて遮光することができる
ため、受光素子１９ｂに入射する外乱光を低減で
きるのである。その際、発光素子１９ａから照射
されて、導電性プローブ１８の表面で散乱・反射
され、受光素子１９ｂに入射する検出光は、絞り
用マスク２１ｂのＥ字形状のマスク部分以外の開
口部を通過するため、当該絞り用マスク２１ｂに
よつて遮られることはない。

更に、現像剤の現像能力が一定のとき、導電性
プローブ１８の現像電位V₁とセンサ出力、感光
ドラム上潜像電位、感光ドラム上像濃度の関係を
求めると第９図に示すようになるため、導電性プ
ローブ１８の現像電位V₁を変化させることによ
り、その時の感光ドラム上階調像濃度を検出する
ことも可能となる。

また、トナー濃度検出用の導電性プローブ１８
とセンサ１９を前述のように現像装置に組み込む
構成とする場合は、機器の他のサブシステムの寸
法や設置場所の制約を受けずに容易に導入でき、
クリーニング後のトナーの処理などについて構成
が簡単となり検出装置をコンパクト、低コストに
製作することができる。更に、トナー濃度検出に
当つて赤外光を用いるようにすれば、どの色の現
像装置にも使用可能であり、例えば第２図のカラ
ー電子写真式複写機の場合は現像装置が３つある
が、これらのいずれにも前記した赤外光受発光素
子１９ａ，１９ｂを有する検出センサ１９を用い
ることができる。また、上記の例では、反射光量
に基づいて検出しているが、これは勿論透過型に
することを妨げるものではない。すなわち、付着
したトナー量を透過光量に変換して濃度検出を行
なうようにしてもよい。これをカラートナーの場
合でいえば、透過型の構成のときは、シアンはレ
ツド光、マゼンタはグリーン光、イエローはブル
ー光というように各別の光を使用すればよいので
ある。

また、上記実施例ではカラー電子写真式複写機
の場合のカラートナー濃度検出を例に採つたが、
電子写真方式を用いる画像形成機器、例えばタン
デム型やマルチパス型カラープリンタその他トナ
ー濃度を検出する必要がある画像形成機器のいず
れにも適用可能である。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、トナー濃度
検出用ロール上のトナー濃度と感光体上のそれと
の相関関係を高めてトナー濃度の検出を行なうこ
とができるので、感光体上のトナー濃度を直接検
出しなくても正確に現像剤の現像能力を検出する
ことができる等の特長を有する。そのため、この
トナー濃度の検出結果に基づいて、現像条件等を
制御することにより、現像器による感光体上の静
電潜像の現像を常に良好な状態で行うことがで
き、高画質の画像形成を長期間維持することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例装置の全体説明
図、第２図はこの考案を適用し得るカラー電子写
真複写装置の構造説明図、第３図はカラートナー
濃度検出装置を組み込んだ様子を示す現像装置内
部の構造説明図、第４図Ａ〜Ｄは夫々カラートナ
ー濃度検出装置の説明図、導電性マスクの説明
図、絞り用マスクの説明図及びエンコーダの説明
図、第５図は導電性プローブに加える現像クリー
ニング電位の時間変化を示す図、第６図はカラー
トナーの分光反射率を示す図、第７図はセンサの
出力波形を示す図、第８図はセンサ出力とカラー
トナー濃度の関係を示す図、第９図は導電性プロ
ーブの現像電位、センサ出力、感光ドラム上表面
電位及び感光ドラム上像濃度の関係を示す図であ
る。 符号説明、１……感光ドラム、１８……検出用
導電性プローブ、１９……検出用センサ、２６…
…現像・クリーニング用電源、２９……制御部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) トナーにより感光体上の静電潜像を現像する
   現像器を備えた画像形成機器に用いられるトナ
   ー濃度検出装置において、上記現像器の現像ロ
   ールの近傍に回転可能に保持されたトナー濃度
   検出用ロールと、このトナー濃度検出用ロール
   の回転状態を検出する回転検出手段と、上記ト
   ナー濃度検出用ロールの表面を所定の電位に保
   持して、その表面に現像器の現像動作によつて
   トナーを付着させる電位制御手段と、上記トナ
   ー濃度検出用ロールの表面に付着したトナーに
   光を照射する発光素子及び当該トナーからトナ
   ー濃度に応じて反射する光を受光する受光素子
   よりなる光学式センサと、上記回転検出手段か
   らの出力信号に基づいて電位制御手段によるト
   ナー濃度検出用ロールの表面電位の保持状態を
   制御する制御手段とを具備し、上記回転検出手
   段によつてトナー濃度検出用ロールの回転状態
   を検出して、当該トナー濃度検出用ロールの１
   回転以下の期間にのみトナーの付着を行うとと
   もに、トナー濃度検出用ロールと現像ロールと
   の間隙及び当該トナー濃度検出用ロールの表面
   電位によつて決定される現像条件を、感光体と
   現像ロールとの間隙及び当該感光体の一次帯電
   器によつて帯電される表面電位によつて決定さ
   れる感光体の現像条件に近い条件に設定したこ
   とを特徴とするトナー濃度検出装置。 (2) 上記光学式センサの表面側に、当該センサに
   トナーが付着するのを静電的に防止する透明な
   トナー付着防止部材を配設したことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のトナー
   濃度検出装置。 (3) 上記トナー付着防止部材のセンサ側に、上記
   受光素子に入射する外乱光を遮光する遮光部材
   を配設したことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第２項記載のトナー濃度検出装置。