JPS5919972A - 電子複写機のトナ−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】 この発明は、適宜な吸着材に吸着させたトナーに光照射
するとともにこの反射光を受光素子により受光し、該受
光ｔ、、　７’ｒ−／又射光の光量に対応する受光素子
出力に基づいて上記トナーの濃度を検出する電子複写機
のトナー濃度検出装置に関し、特に上記受光素子出力に
対する信号処理回路の改良に関する。

電子複写機のトナー濃度検出装置は、いわゆるコピーの
濃淡を調整するためにこの濃淡を決定するトナー濃度の
度合をあらかじめ検出する装置であり、以下第１図乃至
第５図を参照して従来のトナー濃度検出装置について説
明する。

第１図は、感光体ドラムの表面に形成はれた静電潜像を
現像する磁気ブラシ現像装置の構成を示したものであり
、感光体ドラム９９と相対向して磁気ブラシ現像装置９
０が配置されている。この磁気ブラシ現像装置９０は、
ハウジング９１内に現像剤９２を設けると共に、ハウジ
ング９１内に現像ロール９３、穂立規制板９４、搬送ロ
ール９５、現像剤搬送板９６、現像剤掻き落し板９７を
図示の如く設けたもので、現像ロール９３は前記感光体
ドラム９９と反対方向に回転でれ、内部Ｋｔｄ固定され
た異極の永久磁石（図示せず）が交互に配置されている
。

そして、現像ロール９３の外周には現像剤９２がブラシ
状ないｌ、２け穂立状に形成（磁気ブラシ）され、この
磁気ブラシは、その高さが穂立規制板９４で一定に規制
された後に、感光体ドラム９９の表面に摺擦でれて現像
し、残った現像剤９２は現像剤掻き落し板９７で掻き落
し除去きれる。

一方、前記穂立ＪＷ制板９４で規制除去された余分の現
像剤９２は現像剤搬送板９６で後方に搬送される。

そして、この現像剤と前記掻き落された現像剤とは搬送
ロール９５によって再び現像ロール９３に搬送される。

芒らに第１図において現像ロール９３上に形成された磁
気ブラシに接するように現像剤濃度センサ１０が配置さ
れており、第２図に示すような構成となっている。この
第２図において、現像剤濃度センサ１０け、外周面の一
部分に永久磁石１１が埋設あるいは貼着等で設けらゎ、
現像ロール９３と反対方向に回転するロール１２、前記
永久、磁石１１に付着した現像剤９２の磁気ブラシと接
触する吸着材としての導電性ガラス１３、導電性がラス
１３の背面１４と対向して設けられ導電性がラス１３の
表面１５に付着したトナー量を検出する発光素子１６及
び受光素子１７よυ構成され、導電性ガラス１３には電
圧が印加されていると共に、その表面１５はロール１２
の外周面と中心を同一とする曲面となっている。

次に現像剤濃度センサ１０の動作を説明する。

通常の複写動作で静電潜像が形成はれた感光体ドラム９
９が時計方向に回転し、現像ロール９３が反時計方向に
回転すると現像剤９２が現像ロール９３の表面に吸着さ
れて、いわゆる磁気ブラシが形成され、現像ロール９３
とともに反時計方向に移動する。

そして、磁気ブラシは穂立規制板９４によって現像に適
した高さく厚さ）Ｋ規制され、感光体ドラム９９と接触
して静電潜像を可視像に現像する。

一方、現像されず現像ロール９３０表面に吸着された現
像剤は現像剤掻き落し板９７によって掻キ落すれ、ノ・
ウノング９１内に回収され充分攪拌された後に搬送ロー
ル９５によって現像ロール９３に送られ、内び磁気ブラ
シを形成する。また穂立規制板９４によって磁気ブラシ
から剥離された現像剤は現像剤搬送板９６によって後方
に搬送される。

一方、磁気ブラシは感光体ドラム９９と接触する前に現
像ロール９３の近傍に設けられた現像剤濃度センサ１０
、つ１り時計方向に回転するロール１２に接触する。

この時、現像剤ｔ、ｌ永久磁石１１に吸着式れ磁気ブラ
シを形成し、この磁気ブラシはロール１２とともに時計
方向に回転し７て電圧が印加された導電性ガラス１３の
表面１５と接触する。

この瞬間静電的に吸着していたトナーとキャリアが分離
され、トナーは導電性ガラス１３の表面１５に吸着する
。つまシ、トナー像を作成する。

そして、発光素子１６よυ光を照射すると、その光はト
ナーが吸着した導電性ガラス１３を通過してロール１２
の表面で反射された後再び導電性ガラス１３を通過して
受光素子１７に到達し、受光素子１７によって到達した
光の光量が検出される。この検出光量は導電性がラス１
３０表面に吸着したトナー量に応じて変化する。

他方、受光素子１７の検出光量はその動作の初期的な光
電変換効率のバラツキ、あるいは導電性がラス１３及び
ロール】２の表面のよごれに影響されるため、次のよう
な方法によって補正が行なわれる。すなわち、導電性が
ラス１３とロール１２との間に通常の現像時のバイアス
電圧と逆極性のクリーニングバイアス電圧を第３図（Ａ
）に示すように印加し、これによって導電性がラス１３
の表面１５に形成されたトナー像をロール１２の方へ再
現像する。この作業によって導電性がラス１３の表面１
５がクリーニングされることとなる。

他方、ロール１２のうち前記永久磁石１１以外の外周部
分表面は、鏡面状に仕上げられているため、光を反射す
るととと々る。従って、発光素子１６から発せられた光
は、クリーニングされた導電性ガラス１３の表面１５を
通過し、ロール１２の鏡面部分においては十分に反射さ
れ、また永久磁石１１の部分においては吸収が行なわれ
て受光素子１７に入射することとなる。

受光素子゛１７の出力信号は第３図（Ｂ）に示す線図Ｌ
１の如くとなる。まずＬｌのうち周波数の高い変化は、
ロール】２の回転によるものでありキャリア成分に対応
する。次に、Ｌｌの包絡線Ｌ２の変化は、前述した導電
性がラス１３１Ｃ印加でれるバイアス電圧によるもので
変調波成分に対応する。

更に、発光素子１６からの光の一部が導電性ガラス１３
の表面１５％に発光素子１６側の表面１５の境界で直接
反射されこれが受光素子１７に入射するため、Ｌｌは一
定の直流成分を有することとなる。

第３図（Ｂ）の波形について詳述するとまずＬｌの有す
る最大値は、ロール１２のうち鏡面部分が導電性ガラス
１２の表面１５に対峙したときのものであり、まだ静小
値はロール１２のうち永久磁石１１が前記表面１５に対
峙したときのものである。

次にＬ２について説明する。まず前記導電性がラス１３
にクリーニングバイアスが印加されると、導電性ガラス
１３の表面１５に付着していたトナー粒子がロール１２
の回転毎に永久磁石１１に移動してゆくだめ、該表面１
５が徐々にクリーニングはれ、光の透過性が増大してゆ
く。このため、Ｌ２は徐々に上昇し、やがて最大値とな
る。次に現像を行うため、バイアス電圧の印加極性を変
換すると、ロール１２の永久磁石１１に付着したトナー
粒子がロール１２の回転毎に徐々に導電性ガラス１３の
表面】５に付着してゆくこととなるので該表面１５の光
の透過性が徐々に低下してゆく。

このため、Ｌ２は徐々に下降し、やがて最小値となる。

このＬ２の最大値と最小値との差は、ロール１２の永久
磁石１１に付着したトナー量に対応し更には第１図に示
すように感光体ドラム９９に付着するトナー量に対応す
ることとなる。トナー量はコピーの濃淡に反映するもの
であるから、結果として、Ｌｌの包絡線Ｌ２の最大値と
最小値との差を検出することによりコピーの濃淡調整を
行うことが可能となる。

以上のような、所定の周波数のキャリア成分とこのキャ
リア成分よりも低い周波数の変調波成分と、直流成分と
を含むような信号の包絡線検波を行う回路として従来は
第４図に示すようガ回路が用いられていた。すなわちと
の包絡線検波回路は信号を増幅する了ンゾ８１と、この
出力を整流するダイオード８２と、この出力のピーク値
を保持するコンデンサ８４と、このコンデンサ８４の放
電、路を形成する抵抗８３とから構成されている。

しかしこの第４図の包絡線検波回路において放電路の時
定数ＲＣを大きくすると、検波効率は向上するがコンデ
ンサ８４の放電時間が長くなるため゛包絡線の下降時す
なわち導電性がラス１３に対して現像のだめのバイアス
電圧を印加したときけ良好に追随することができずダイ
ヤゴナルクリツビング歪が生ずることとなる。この歪が
生じないようにするためには、変調波の最大周波数Ｆｍ
に対して ＣＲ≦’７２　πＦ　ｍ という条件が要求される。しかしながら、この条件を満
すように回路を設計すると、検波効率は一定以下に抑え
られることとなるという不都合がある。

特に第３図（Ｂ）に示しだような波形の如くキャリア成
分と変調波成分との周波数差が僅少な場合に上記条件と
なるよう設定すると、検波出力は第５図（Ｂ）のＬ３に
示すような不良なものとなる。なお第５図（Ａ）は第３
図（Ａ）に相当するものであり、Ｌ２は第３図と同様で
ある。勿論、このような検波効率の悪い検出信号に基づ
いて上述したコピーの濃淡調整を行なおうとしても安定
した高精度の調整を行々うことはできない。

この発明は上記実情に鑑みてなをれたものであり、前記
受光素子の出力信号を効率良く包絡線検波して高精度の
コピー濃淡調整を可能せしめる電子複写機のトナー濃度
検出装置を提供することを目的とする。

すなわちこの発明は、ＭｉＩ記受光受光素子力信号をピ
ークホールド回路でピークホールドするとともに、この
−一りホールドした信号を前記キャリア成分の周期すな
わち前記導電性ガラス等の吸着材にトナーを吸着させる
ため一部分に磁石を具えて回転するロールの該回転に対
応した所定の周期毎にリセットするようにしたものであ
シ、これによって前記受光素子の出力信号を効率良く包
絡線検波することができ、良好に上記目的を達成するこ
とができる。

以下、この発明にかかる電子複写機のトナー濃度検出装
置を添附図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。

第６図に、この発明にかかるトナー濃度検出装置の一実
施例を示す。ただしこの実施例装置においても、現像剤
濃度センサの配役態様および構成は先の第１図および第
２図に示した現像剤濃度センサ１０の配役態様および構
成と同様であり、ここでは重複する図示および説明は省
略してこの発明の主要部である前記受光素子１７の出力
信号処理回路すなわち包結線検波回路についてのみ図示
し、説明する。

さてこの包絡線検波回路は、同第６図に示すようにピー
クホールド部２０、ホールド部３０、矩形波変換部４０
、第１リセツ）　ノＪ？ルス発生部５０、パルス遅延部
６０、および第２１Ｊセツ）　）ｊ　／ｌ／　ス発生部
７０によって構成されており１はしめにこれら各ブロッ
クの機能について説明する。

ピークホールド部２０は、端子ＴＡに加えられる前記受
光素子１７の出力（第３図（Ｂ）参照）を受入してこの
ピーク値を保持する機能を有している。

すなわち演算増幅器２１を介したダイオード２６がす／
プリングスイッチの役目を果たしており、保持コンデン
サ２４に蓄えられた電圧値よシも入力電圧が小さくなる
と該ダイオード２６が自動的にオフ状態になってピーク
値を保持する。この保持された電圧は演算増幅器２２を
介してさらにホールド部３０に加えられる。ただしこの
ピークホールド部２０は、アナログスイッチ２３がオフ
状態となっているときにのみ上記保持動作を行なうもの
であり、後述する第２リセツ）／＃ルス発生部７０から
リセット・千ルスｅ７が加えられて該アナログスイッチ
２３がオン状態となったときには上記保持コンデンサ２
４に蓄えられた電圧を抵抗２７およびこのアナログスイ
ッチ２３を介して放電し、上記保持動作を解除する。な
お、ダイオード２５は演算増幅器２１が負極性に飽和す
るのを防ぐだめのものである。

ホールド部３０は、後述する第１リセツト・量ルス発生
部５０からリセソトハルスｅ、が加えられてアナログス
イッチ３１がオン状態と々っだときにのみ上記ピークホ
ールド部２０の出力ｅ２を取込んでこれを保持コンデン
サ３３に保持する機能を有しており、該保持された電圧
は演算増幅器３２で適宜に増幅され、包絡線検波出力す
なわちこのトナー濃度検出装置の検出出力ｅ３として端
子ＴＢから出力される。なおこの出力ｅ３は、現時点で
のトナー濃度を示す信号として図示しない適宜なトナー
濃度調整装置あるいは表示装置等に伝送される。

また矩形波変換部４０は、端子ＴＡに加えられる前記受
光素子１７の出力（第３図（Ｂ＞参照）を受入してと五
を該出力のキャリア成分の周期に対応した周期の矩形波
信号に変換する機能を有している。すなわちこの矩形波
変換部４０において、演算増幅器４２はコンパレータを
構成しておシ、演算増幅器４１で増幅された前記受光素
子１７の出力が、該コンパレータを構成する演算増幅器
４２の出力を可変抵抗４３と抵抗４４とによって分圧し
た電圧値よりも大−きな電圧値となったときに所定の高
電位となり、またそれ以外のときに所定の低電位となる
卵形波信号ｅ４が該矩形波変換部４０から出力されるこ
とになる。

絶１リセットパルス発生部５０は、ダイオード５１およ
び５２によって上記矩形波信号ｅ４の正電位の部分のみ
を選択した徒モノマルチバイブレータ５３により該矩形
波信号ｅ４の立下りに基づいて立上る所定時間幅の・ぐ
ルス信号を形成する機能を有しており、該形成された・
ゼルス信号は第１リセツ）　ｉ４ルスｅ５　として前記
ホールド部３０のナナログスイッチ３１に加えられると
ともに下達するパルス遅延部６０に送られる。

パルス遅延部６０は、上記第１リセツトパルス８５　を
ナンド回路６４で反転した信号と、上記第１リセツトノ
（ルスｅｓを抵抗６１．６２およびコンデンサ６３によ
り構成される遅延回路でこれらの時定数分だけ遅延した
信号とをナンド回路６５でナンド条件をとるとともにこ
の信号をさらにナンド回路６６で反転することにょｐ、
上記第１リセツト・クルスｅ、の立下りに基づいて上記
ナンド回路６５におけるナンド条件に対応した時間幅だ
け立上る・ぐルス信号を形成する機能を有する。これに
よシ形成されたパルス信号ｅ６は第２リセットパルス発
生部７　（ｌに送られる。

第２リセツトノンルス発生部７ｏは、基本的に前述し７
た第１り七ットパルス発生部５ｏと同様の機能ヲ有して
おυ、モノマルチパイプｖ−夕７１によシ上記・セルス
遅延部６０から加えられるパルス信号ｅ６の立下りに基
づいて立上る所定時間幅のパルス信号を形成し、これを
第２リセツトパルスｅ７として前記ピークホールド部２
ｏのアナログスイッチ２３に加えるよう動作する。すな
わちこのアナログスイッチ２３は、先の第１リセットパ
ルスｅ、の印加によってオン状態となるアナログスイッ
チ３１よりも該第１リセツトノ千ルスｅ５の立上り時間
および上記パルス信号ｅ６の立上り時間だけ遅延されて
オン状態になる。

第７図は上述した包結線検波回路の動作例を示すタイム
チャートであり、以下このタイムチャートを同時に参照
してこの実施例装置全体の動作を説明する。

いま、第７図囚に示す態様で前記導電性がラス１３（第
２図参照）にバイアス電圧が加えられているときに、前
記受光素子１７の出力信号すなわち端子ＴＡに入力され
る電圧ｅ１が第７図（Ｂ）に示すような態様で変化した
とすると、ピークホールド部２０は前述した所定のピー
クホールド動作を行なうとともに（第７図Ｃ）参照）、
矩形波変換部４０は前述したコン・母レート動作に基づ
いて上記軍、圧ｅ１を該電圧ｅ１のキャリア成分の周期
に対応した矩形波信号ｅ４に変換するよう動作する（菌
７図■）参照）。

さて、矩形波変換部４０から第７図■）に示すような信
号ｅ４　が出力されると、第１リセツト・母ルス発生部
５０はこの信号ｅ４の立下りに基づいて第７図（杓に示
すような卯、１リセツトハルスｅａｅ形成゛出力しくこ
のときの・ぐルス幅がＴ１であるとする）、またｉ９ル
ス遅延部６０はこの第１リセツトパルスｅ５の立下りに
基づいて第７図（Ｇ）に示すようなノｆルス信号ｅ６を
形成出力しくこのときの・セルス幅がＴｄであるとする
）、さらに第２リセットパルス発生部７０はこのパルス
信号ｅ６の立下りに基づいて第７図６１）に示すような
第２リセツトノクルスｅ７を形成出力する（このときの
パルス幅がＴ２であるとする）。

したがってピークホールド部２０においては、上記ピー
クホールド動作を行なうにあたって、上記第２リセツト
・母ルスｅ７がアナログスイッチ２３に加えられる毎に
この時間幅Ｔ２の間だけ保持コンデンサ２４に蓄えられ
た電圧を放電して前述した保持動作の解除を行なうもの
であり、この出力ｅ２は第７図（Ｂ）に示した前記受光
素子１７の出力ｅｌ　と第７図００に示した第２リセツ
トパルスｅ７とに対応して第７図（０に示すような波形
となる。

またホールド部３０においては、前述したよりに上記第
１リセツトパルスｅ６がアナログスイッチ３１に加えら
れる毎にこの時間幅Ｔ１の間だけ上記ピークホールド部
２０の出力ｅ２を取込んでこれを保持コンデンサ３３に
保持するものであり、この出力ｅ３は第７図Ｃ）に示し
た上記ピークホールド部２０の出力ｅ２と第７図（Ｆ′
）に示しだ第１リセツト・やルスｅ５とに対応して第７
図Ｏ′））に示すような非常に検波効率の良い包絡線検
波波形となる。

この出力ｅ３が各々の時点でのトナー濃度を示すこの実
施例装置による検出出力として端子ＴＢから出力され、
図示しない適宜なトナー濃度調整装置あるいは表示装置
等に伝送されるものであることは前述した通りである。

なお第７図においても明らかなように、上記第２リセ、
トパルスｅ７１ｄ上記第１リセッ）／ｅルスｅ５の立下
りよりも時間Ｔｄだけ遅れて立上って前記ピークホール
ド部２０におけるピークホールド動作をリセットするこ
とから、このホールド部３０においては上記ピークホー
ルドされた電圧を確実に取込むことができる。

また、この実施例装置において追従可能な前記キャリア
成分の周１ｔＪＪは時間（ＴＩ　＋　２　Ｔ２　＋　’
ｒｄ　）によって決定され、このキャリアの周期時間を
Ｔｃとした場合に ’ｒ、　　＋２Ｔ２−トＴａｇ（３／４　　）Ｔ。

という関係が成り立つ。勿論、前記変調波成分の周期は
この周期時間をＴ８とした場合にＴｓ　＞　Ｔｃ であればよい。

なお、この実施ｆｌＪにおいては、特に包絡線検波回路
について第６図に示しだピークホールド部２０とホール
ド部３０とでピークホールド回路を、また同じく第６図
に示した矩形波変換部４０と紀１リセット・ぞルス発生
部５０と・セルス遅延部６０と第２リセットパルス発生
部７０とでリセット回路を構成したが、それぞれ前記受
光素子１７の出力を適宜にピークホールドし得るピーク
ホールド回路および前記キャリア成分の周期に対応した
時間毎にこのピークホールド回路をリセットし得るリセ
ット回路であれば他のいかなる構成としてもよいことは
勿論である。この発明によってこれら回路の目的とする
機能が明らかにされた以上、他の周知の技術でこれらと
同等の機能を有する回路を構成することは容易である。

また、特にこの実施例では、上記ピークホールド回路の
安定化および検波精度の向上を図るために上記リセット
回路に・ぐルス遅延部６０を設けた構成トしたが、ピー
クホールド部２０によって保持されている電圧だけが確
実にホールド部３０に取込１れるよう各々のリセットタ
イばングを設定することができれば必ずしも上記・セル
ス遅延部６０を設ける必要はない〇 以上説明したように、この発明にかかる電子複写機のト
ナー濃度検出装置によれば、トナー濃度に対応する受光
素子の出力信号を効率良く包絡線検波して安定した検出
信号を形成することができる。したがって、この検出信
号が伝達される後段装置例えばトナー濃度調整装置にお
いても安定した高精度の濃度調整を行々うことかでき、
ひいてはコピーの濃淡も安定に制御される。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気ブラシ現像装置の感光体ドラムに対する配
設態様および一部断面してその内部構造を示す側面図、
第２図はこの発明にかかるトナー濃度検出装置のうち特
に現像剤濃度センサ部の構成例を示す側面図、第３図は
第２図に示した現像剤濃度センサ部の動作を示すタイム
チャート、第４図は第２図に示した現像剤濃度センサ部
の出力を包絡線検波する従来の包絡線検波回路の回路図
、第５図は第４図に示した包絡線検波回路の動作を示す
タイムチャート、第６図はこの発明にかかるトナー濃度
検出装置Ｗのうち特に包結線検波回路についてこの一構
成例を示す回路図、第７図は第６図に示した包絡線検波
回路の動作例を示すタイムチャートである。 １０・・・現像剤濃度センサ、１１・・・永久磁石＼１
２・・・ロール、１３・・・導電性ガラス、１６・・・
発光素子、１７・・・受光素子、２０・・・ピークホー
ルド部、２３．３１・・・アナログスイッチ、３０・・
・ホールド部、４０・・・矩形波変換部、５０・・・第
１リセツトノクルス発生部、６０・・・ｉｅルス遅延部
、７０・・・第２リセツ）　ノ４ルス発生部、９０・・
・磁気ブラシ現像装置９１・・・ハウジング、９２−１
・現像剤、９３・・・現像ロール、９４・・・穂立規制
板、９５・・・搬送ロール、９６・・・現像剤搬送板、
９７・・・現像剤掻き落し板、９９・・・感光体ドラム 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動する現像剤ｔ・らトナーを所定周期毎に吸着材の表
   面に吸着させていくとともに該吸着材の表面に光照射し
   てこの反射光を受光素子に受光させ、該反射光の光量に
   対応する受光素子出力に基づいて前記トナーの濃度を検
   出する電子複写機のトナー濃度検出装置において、前記
   受光素子出力をピークホールドするピークホールド回路
   と、前記所定周期に対応した時間毎に前記ピークホール
   ド回路をリセットするリセット回路とを具えたことを特
   徴とする電子機′す′機のトナー濃度検出装置。