JPH08679Y2 - 複写機のトナー像濃度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、複写機のトナー像濃度検出装置に関し、特
に、感光材の劣化および濃度検出センサ部の感度低下に
起因するトナー像濃度検出誤差の発生を防止するのに好
適な複写機のトナー像濃度検出装置に関する。

（従来の技術） 電子写真複写装置では、予め設定された条件の下に、
感光材上にトナー像が形成される。ところで、形成され
たトナー像の濃度は、感光材およびトナーの帯電量のば
らつき等に左右され、必ずしも一定に維持できない。

そこで、濃度が一定な良質画像を得るために、感光材
上のトナー像濃度を測定して現像状態を検知し、その結
果により、感光材およびトナーの帯電量、ならびに露光
々量等の調整をする制御方法がとられる。

上記トナー像濃度を測定する装置の一例として、感光
材上の像間に形成されたパッチ部分（サンプル面）に付
着させたトナー像に所定光量の光を照射し、この時のト
ナー像からの反射光量に基づいてパッチ上のトナー像濃
度を検出するトナー濃度制御用センサの汚れ補償装置が
ある（従来技術1:特開昭63−110476号公報）。この装置
では、反射光を受光する受光素子を設け、その出力が所
定値となるように発光素子の発光量を制御するものであ
る。

また、感光体の地肌濃度と、該感光体表面に形成され
たパターン像を消去した後の残留パターン濃度とを感光
体での反射光量に基づいて検出し、この残留パターン濃
度と地肌濃度との比に基づいて現像バイアス、帯電グリ
ッド電圧、光源電圧等のいずれかを補正する画像制御方
法が提案されている（従来技術2:特開昭64−2074号公
報）。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術には次のような問題点が
あった。

すなわち、従来技術１の装置では、感光体の劣化およ
び発光素子の劣化による照射光量の低下によるトナー像
濃度の変化を、発光素子の発光量を制御することによっ
てすべて補償しなければならない。そのために、発光素
子に対する負荷が大きくなり、寿命の短縮につながると
いう問題点がある。

また、従来技術２の方法では、残留電位が大きくなる
ことによる画像濃度の不適正を、例えば、光源電圧の補
正によって制御すると、従来技術１と同様、発光素子に
対する負荷が大きくなり、寿命の短縮につながるという
問題点がある。

本考案の目的は、上記問題点を解消し、トナー像濃度
の不適正を補償する際、該濃度不適正の原因に応じた的
確な調整を可能にし、それにより、発光手段の負担を軽
減するとともに、トナー濃度検出精度を向上させること
ができるトナー像濃度検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決し、目的を達成するために、本考
案は、感光材およびトナー像に光を照射するための発光
手段と、発光手段の光量を検出するモニタ手段と、予め
設定された発光量基準値に対する前記モニタ手段の検出
結果の偏差を検出する第１の偏差検出手段と、第１の偏
差検出手段で検出された偏差に基づいて、該偏差を解消
するように、前記発光手段の光量を前記発光量基準値に
調整する光量調整手段と、前記発光手段からの感光材お
よびトナー像に照射された前記発光量基準値に調整され
た光の反射光を検出する受光手段と、該受光手段によっ
て検出された感光材からの反射光の光量および予め設定
された受光量基準値の偏差を検出する第２の偏差検出手
段と、前記受光手段で検出されたトナー像からの反射光
の受光信号を、第２の偏差検出手段で検出された偏差に
応じた補正値で補正する手段とを具備した点に特徴があ
る。

上記構成を有する本考案では、まず、発光手段の光量
を予め設定された基準光量に調整でき、さらに感光材に
照射された該基準光量を有する照射光の反射光および予
定の基準値の偏差に基づいてトナー像からの反射光の受
光信号を補正できる。

したがって、発光手段の劣化および感光材の劣化に影
響されず、トナー像濃度検出を正確に行える。

（実施例） 以下に図面を参照して、本考案の一実施例を説明す
る。第３図は本考案のトナー像濃度検出装置を適用した
電子写真複写装置の要部を示す図である。

同図において、電荷発生層およびトランスファ層等の
層からなるベルト状感光材１は、図示しない駆動モータ
で駆動されるロール2,3により、図における時計方向に
定速で駆動される。該感光材１の周囲には、帯電、露
光、現像、および転写のため、以下のような各種構成要
素が配置される。

まず、感光材１を一様に帯電させるためのチャージコ
ロトロン（帯電器）４が前記駆動ローラ２の近傍に配置
されていて、該帯電器４で帯電された感光材１は、露光
箇所５において、光学系（図示せず）を介して伝達され
た反射光で露光され、感光材１上に原稿画情報に対応し
た静電潜像が形成される。

静電潜像が形成された感光材１の、不要な像や像間
は、インターイレーズランプ６でイレーズ、サイドイレ
ーズが施された後、黒色トナーの現像装置７およびカラ
ートナーの現像装置８によって現像されてトナー像が作
成される。作成されたトナー像は感光材１と共に移動
し、プリトランスファコロトロン（予備転写器）９、お
よびトランスファコロトロン（転写器）10の近傍を通過
する。予備転写器９は交流印加によって感光材１とトナ
ーとの電機的付着力を弱め、トナーの移動を容易にする
ために設けられる。

また、トナーの電機的付与力をさらに弱めて転写が行
われ易くするため、イレーズ用と兼用されるプリトラン
スファランプ11が設けられていて、該ランプ11により転
写の手前で感光材１に背面が光11aが照射される。

一方、搬送路12に案内されて、転写器10と感光材１と
の間にコピー用紙が供給され、感光材上のトナー像が該
コピー用紙上に転写される。トナー像が転写されるコピ
ー用紙は、剥離コロトロン13と剥離爪14とで感光材１か
ら剥がされて、圧力ロール15とヒートロール16との間を
通過して熱定着され、図示しない排出トレイ上に排出さ
れる。

コピー用紙が剥がされた感光材１は、プリクリーンコ
ロトロン17によりクリーニングし易い状態に処理され、
前記ランプ11で背面から照射される光11bによって電荷
が消去される。さらに、ブレード18によって残留トナ
ー、ごみ等が掻き落される。

また、感光材１の周囲には上記構成要素の動作を管理
して良好な複写を行うためには、各種センサ類によって
次のような監視動作が行われる。

感光材１の伸び縮み、および温度変化によるロール2,
3の径の変化に対処するため、さらには感光材１のシー
ム箇所にトナー像が形成されるのを避けるために、感光
材１の側端部近傍の前記シームから一定の距離をおいた
位置に、感光材１の基準位置を示すベルトホールが設け
られる。該ベルトホールはベルトホールセンサ19によっ
て検出される。

一方、ロール2,3の駆動モータに連結されて回転する
エンコーダ（図示せず）から出力されるパルス信号でク
ロック信号が作成され、前記ベルトホールセンサ19によ
ってベルトホールが検出された時点からの該クロック信
号の計数値に基づいて、露光タイミング（レジゲートの
タイミング）の調整、コピー用紙のフィードタイミング
の調整、およびパッチ部分の検出等が行われる。

パッチジェネレータ20では像間にパッチが形成され、
該パッチ部分の静電電位をESVセンサ21で検出し、該検
出電位は帯電器４の帯電電圧の調整に使用される。該帯
電電圧の調整には、トナー像濃度検出装置の検出結果も
併せて使用される。

トナー像濃度検出装置は、そのセンサヘッド部22が予
備転写器９と搬送路12との間に配置される。該トナー像
濃度検出装置による検出結果に基づいて、前記帯電電圧
の調整の他に、現像バイアスおよび露光光量等の調整が
行われる。

ポップセンサ23は、感光材１から剥離しなかった前記
コピー用紙を検出して、紙詰まりの表示および複写の中
断を行わせるために使用される。

次に、前記トナー像濃度検出装置の構成および検出動
作について説明する。

まず、トナー像濃度検出装置の構成を回路図を参照し
て説明する。第２図は本実施例の回路例である。

同図において、発光ダイオード24aから感光材１およ
び該感光材上に形成されたトナー像に照射された光の反
射光は、フォトトランジスタ25aによって受光される。

前記発光ダイオード24aには、それぞれ抵抗値の異な
る抵抗R1〜R4が接続され、さらに該抵抗R1〜R4はトラン
ジスタTr1〜Tr4のコレクタに接続されている。トランジ
スタTr1〜Tr4のベースにはアナログスイッチIC31aを介
して電圧（Vcc）が印加される。

アナログスイッチIC31aにはCPUボード32から出力され
るクロック信号が供給され、該クロック信号によって前
記トランジスタTr1〜Tr4に接続されるアナログスイッチ
IC31aの出力端子が順次切換えられる。

その結果、トランジスタTr1〜Tr4のベースには順次電
圧が印加され、電圧が印加されたトランジスタTr1〜Tr4
のいずれか、および該トランジスタと接続されている抵
抗R1〜R4のいずれか、ならびに発光ダイオード24aを通
る回路に電流が流れる。

したがって、前記トランジスタTr1〜Tr4のうち、どの
トランジスタに電圧が印加されるかによって、発光ダイ
オード24aに流れる電流は変化し、これに伴って発光ダ
イオード24aの発光光量が変化する。なお、クロック信
号が入力される毎に順次発光ダイオード24aの光量が上
昇するように、アナログスイッチIC31aと抵抗R1〜R4の
抵抗値を対応させておくと、急激な光量変化がなく、制
御がし易い。

光量モニタ用のフォトダイオード29aは、前記発光ダ
イオード24aの光が直接照射されるように設けられる。

フォトダイオード29aで検出された受光信号はCPUボー
ド32に入力され、予め設定された基準光量に相当する値
と比較される。フォトダイオード29aで検出された受光
信号と、前記基準光量との偏差が予定の範囲内になった
時点で、CPUボード32からアナログスイッチIC31aに供給
されるクロック信号の出力は停止される。該クロック信
号の供給が停止された時点で、前記アナログスイッチIC
31aの切換え動作も停止され、発光ダイオード24aの光量
は予め設定された基準光量に固定される。

前記基準光量に調整された発光ダイオード24aの光
は、感光材１および感光材１上に形成されたトナー像に
照射され、フォトトランジスタ25aでは、該トナー像か
らの反射光が受光される。

フォトトランジスタ25aには受光した光の強さに応じ
た電流が流れる。該フォトトランジスタ25aに流れる電
流はオペアンプ33に入力され、該オペアンプ33で電圧に
変換されて取出される。オペアンプ33から取出された信
号には、ゲイン付与器26aにおいて予定の利得が与えら
れて出力される。

前記ゲイン付与器26aで付与される予定の利得は、CPU
ボード32から出力されるリモート電圧によって設定され
る。該リモート電圧は次のように設定される。

まず、トナー像に光を照射する前に、感光材１に発光ダ
イオード24aの光を照射する。そして、その時にフォト
トランジスタ25aで検出された感光材１の反射光に応じ
た電圧信号は、ゲイン付与器26aを通った後、CPUボード
32に取込まれ、予め設定されている基準の濃度情報に相
当する値と比較される。そして、ゲイン付与器26aからC
PUボード32に取込まれた値が前記基準の値と一致するよ
うにリモート電圧を変化させ、利得の調整が行われる。
利得調整が終了すると、リモート電圧はその時点で固定
される。

このように、感光材１の濃度が基準値になるように利
得が設定された後、発光ダイオード24aの光をトナー像
に照射し、フォトトランジスタ25aでトナー像から反射
光を受光して、該トナー像の濃度を検出する。

次に、本考案の機能構成を、第１図の機能ブロック図
を参照して説明する。

同図において、感光材１および該感光材１上に形成さ
れたトナー像に、発光手段24から照射された光は反射し
て、反射光受光手段25で受光される。該反射光受光手段
25の受光信号にはゲイン付与手段26で予定の利得が付与
された後、トナー像の濃度に対応した信号として出力さ
れる。出力された信号は、前記帯電器４の電圧調整、現
像バイアスおよび露光光量等の調整手段に入力される。

反射光受光手段25で、感光材１上に照射された光の反
射光が受光された場合、ゲイン付与手段26の出力は第２
偏差検出手段30に入力され、予め設定された値に対する
偏差が検出される。ゲイン設定手段28は該偏差が“0"に
なるように利得を変化させる信号をゲイン付与手段26に
出力する。

一方、光量モニタ用受光手段29では、発光手段24から
の光が直接受光される。該モニタ用受光手段29で検出さ
れた受光信号は第１偏差検出手段27に入力され、予め設
定された値に対する偏差が検出される。光量調整手段31
では該偏差が“0"になるように発光手段24に信号を出力
して、該発光手段24の光量を変化させる。

以上の説明のように、本実施例では、モニタ用フォト
ダイオード29aによって検出された発光ダイオード24aの
光量に基づいて、発光ダイオード24aの光量が基準光量
になるように調整している。

さらに、発光ダイオード24aから感光材１に照射され
た基準光量の光の反射光に基づいて利得を調整するよう
にしているので、感光材１の劣化に応じて利得の付与が
行われ、正確なトナー像の濃度を検出することができ
る。

なお、本実施例では、ベルト状感光材上に形成された
トナー像濃度を検出する装置を例に説明したが、本考案
はこれに限定されず、ドラム状感光材が使用された複写
機にも同様に適用できることはもちろんである。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、マ
ニュアル操作で初期設定を行わなくても、発光手段の劣
化による照射光量の低下、および感光材の劣化に伴うバ
ックグラウンドレベルの上昇を等に起因するトナー像濃
度の検出誤差を解消できるようになる。

その結果、正確にトナー濃度を検出できるようにな
り、該検出結果に基いて感光材およびトナーの帯電量調
整、露光光量の調整を正確に行うことができるので、良
質の画像が得られる。

特に、本考案によれば、発光光量のモニタにより、光
量を常に一定に保持する光量調整手段と、反射光量のモ
ニタにより受光出力を一定に保持する補正手段とを独立
して具備しているので、前記光量調整手段による調整で
発光手段の劣化を補償できる一方、前記補正手段による
補正で感光体の劣化を補償できる。

すなわち、劣化に伴うトナー像濃度検出誤差を、それ
ぞれ前記光量調整手段および補正手段で分担して補償す
ることができるため、それぞれの負荷を低減できる。そ
の結果、すべて発光光量の変化で補償していた従来装置
よりも、発光手段に供給する電流を低減できるので、寿
命の延長を図ることができる。

また、反射光量の受光出力補正手段として、例えば、
実施例に示したようなゲイン付与手段を使用する場合、
該ゲイン付与手段では、発光手段の劣化は考慮しなくて
もよい。したがって、受光量の低下を補償するゲインを
小さくできるようになり、該ゲイン付与手段の固有オフ
セットの増加を抑えてダイナミックレンジの減少を抑制
でき、結果的に濃度検出精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の機能ブロック図、第２図は
光量調整および利得補正のための回路図、第３図は電子
写真複写装置の要部を示す図である。 １……感光材、22……トナー濃度検出装置ヘッド部、24
……発光手段、25……反射光受光手段、26……ゲイン付
与手段、27……第１偏差検出手段、28……ゲイン設定手
段、29……モニタ用受光手段、30……第２偏差検出手
段、31……光量調整手段、31a……アナログスイッチI
C、32……CPUボード、33……オペアンプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】感光材およびトナー像に光を照射するため
   の発光手段と、 該発光手段の光量を検出するモニタ手段と、 予め設定された発光量基準値に対する前記モニタ手段の
   検出結果の偏差を検出する第１の偏差検出手段と、 第１の偏差検出手段で検出された偏差に基づいて、該偏
   差を解消するように、前記発光手段の光量を前記発光量
   基準値に調整する光量調整手段と、 前記発光手段から感光材およびトナー像に照射された前
   記発光量基準値に調整された光の反射光を検出する受光
   手段と、 予め設定された受光量基準値に対する前記受光手段によ
   って検出された感光材からの反射光の光量の偏差を検出
   する第２の偏差検出手段と、 前記受光手段で検出されたトナー像からの反射光の受光
   信号を、第２の偏差検出手段で検出された偏差に応じた
   補正値で補正する手段とを具備したことを特徴とする複
   写機のトナー像濃度検出装置。