JP2003177609A - 画像形成装置の濃度センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置におけるトナー画像濃度の測
定、特に液体現像による高濃度の画像を安定して高精度
に濃度測定することができる濃度センサーを提供する。 【解決手段】 トナーにより形成された画像形成装置内
の像担持体８上の画像４に向けて、複数の、かつそれぞ
れ同一波長の光を照射する発光素子２，３と、前記照射
された光の前記画像４からの反射光を受光する受光素子
５とを備え、前記画像４の濃度を検出することを特徴と
する濃度センサー１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置の画
像の濃度を検出する濃度センサーに関し、特に、液体現
像あるいは乾式現像を用いた電子写真複写機、印刷機、
プリンタ等の画像形成装置に備えられる画像の濃度を検
出する濃度センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式を用いた画像形成
装置は、トナー像が予め決められた作像条件に従って安
定的に形成されるよう維持されなければならない。その
ために従来技術では例えば、感光体、中間転写体などの
像担持体上に制御用のトナー像を形成してその像の濃度
をフォトセンサー装置によって光学的にモニタし、その
モニタ結果にもとづいて画像濃度制御に必要な作像条件
を補正するようにしている。その場合、フォトセンサー
としては、発光素子と受光素子とを備え、その発光素子
からの光を像担持体上の制御用トナー画像に照射し、そ
の時の反射光を受光素子で受光して得られる出力値か
ら、トナー画像全体の濃度を算定するものが用いられて
いる。ここで反射光としては正反射光および拡散反射光
のいずれを用いるものもある。

【０００３】例えば特開２０００−２５０３０４号公報
では、トナー画像に照射する正反射用の発光素子および
拡散反射用の発光素子と、その正反射光および拡散反射
光の双方を受光可能な受光素子とからなる正反射型およ
び拡散反射型のフォトセンサーであって、センサーホル
ダ内を２分割してそれらを配設することによりなるフォ
トセンサー装置を開示している。しかしながら、同号に
係る発明では、正反射用の発光素子と拡散反射用の発光
素子とをモニタのために設ける結果、構成が複雑とな
り、コスト高を招く欠点があった。また、同号発明の目
的は黒トナー像およびカラートナー像の双方の濃度を検
知するための構成である。

【０００４】ここで正反射を用いる場合、特に液体現像
の場合は乾式現像と異なってトナー画像表面が液体に覆
われている為、光を照射すると液体表面で入射角と等し
い反射角で、相当の光量の光が、正反射として反射され
てしまう。この直接反射光は液体の表面で反射される
為、液体内に分散されているトナー濃度に影響されな
い。つまり、トナー濃度が高くなっても反射光量があま
り減少せずに、反射光量は多いままでいる。つまり、実
際はトナー濃度が高いのにも関わらず、その高濃度に反
比例して光量が減少しなければ正確に濃度を検出できな
いのであるが、上記のように液表面の正反射によってト
ナーの濃度を実際よりも低めに判断してしまうという問
題があった。即ち、拡散反射光を有効に使って正確かつ
簡易に画像のトナー濃度を測定する装置が、特に液体現
像の場合の画像のトナー濃度を測定する装置が望まれて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑みてなされ、トナー画像濃度の測定、特に液体現像に
よる高濃度の画像を安定して高精度に濃度測定すること
ができる濃度センサーを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
トナーにより形成された画像形成装置内の像担持体上の
画像に向けて、複数の、かつそれぞれ同一波長の光を照
射する発光素子と、前記照射された光の前記画像からの
反射光を受光する受光素子とを備え、前記画像の濃度を
検出することを特徴とする濃度センサーである。このよ
うな構成により、複数の、かつそれぞれ同一波長の光を
照射する発光素子を配置し、十分な拡散反射光を得られ
るようにし、画像を反射した光を受光素子でもって受光
するので、受信する信号を大きく、かつノイズの影響を
受けにくくした信頼性の高い簡易な構造の画像入力装置
の濃度センサーを提供できる。

【０００７】請求項２に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、前記受光素子には、前記画像から
の反射光の内、実質的に拡散反射光のみが入射すること
を特徴とする。このような構成によって、発光素子から
の光が画像に当たり直接反射される直接反射光ではな
く、拡散されて反射した光（拡散反射光）を受光素子が
検知するので、トナー濃度に反比例した光量を検出で
き、高濃度の画像であっても受光素子からの信号を大き
くし、ノイズの影響を受けにくいようにした信頼性の高
い簡易な構造の画像形成装置の濃度センサーを提供でき
る。

【０００８】請求項３に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、前記複数の、かつそれぞれ同一波
長の光を照射する発光素子の中から選択された少なくと
も１の発光素子の光を、画像に照射する前にモニタする
モニタ受光素子を有し、前記モニタ受光素子によってモ
ニタされた光量に基づいて前記複数の発光素子の光量を
制御することを特徴とする。このような構成によって、
画像によって反射された光ではない発光素子から出射さ
れたそのままの光をモニタすることによって、発光素子
の発光光量をモニタでき、かつそのモニタによって検出
した光量によって上記複数の発光素子の光量を制御する
ので、より信頼性の高い濃度センサーを提供可能であ
る。

【０００９】請求項４に係る発明は請求項３に記載の濃
度センサーにおいて、前記発光素子はそれぞれ直列に接
続され、前記複数の発光素子の光量の制御は、前記モニ
タ受光素子によってモニタされた光量に基づいて前記直
列に接続された発光素子に流す電流を制御することによ
ってなされることを特徴とする。このような構成によっ
て、複数の発光素子が直列に接続されるので、それぞれ
に流れる電流値は総ての素子間で同じであり、１つの制
御回路によって総ての発光素子を同じ電流に制御でき、
その結果、光量を有効に容易に制御できる。

【００１０】請求項５に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、前記発光素子は、前記受光素子の
周辺に前記受光素子を囲むように配設されていることを
特徴とする。このような構成によって、複数の同色の発
光素子を受光素子の周りに配置し、画像の同じ領域を照
射するように配置することで、受光素子が十分な拡散反
射光を得られるようにして、高濃度の画像であっても受
光素子からの信号を大きくでき、かつノイズの影響を受
けにくい信頼性の高い画像形成装置の濃度センサーを提
供可能となる。

【００１１】請求項６に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、それぞれの発光素子の光軸は、前
記画像面上に投影される各発光素子から照射される領域
が重複するように調整されることを特徴とする。このよ
うな構成によって、それぞれの発光素子から出た光は画
像のほぼ同じ所を照射でき、その拡散反射光が有効に受
光素子に入射し、かつ発光素子を空間的に有効に配置で
き、信頼性の高い濃度センサーの提供が可能になる。

【００１２】請求項７に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、前記発光素子のうち２つ以上が、
同時に発光している時間を有することを特徴とする。こ
のような構成によって、２つ以上の発光素子を同時に発
光させることにより、拡散反射光の強度を強めてより正
確な検出が可能な濃度センサーを提供できる。

【００１３】請求項８に係る発明は請求項１に記載の濃
度センサーにおいて、前記画像は、トナーを含む液体現
像剤により現像され可視像化された画像であることを特
徴とする。このような構成によって、液体現像剤を用い
るときの問題点である現像液面上の直接反射光を検出せ
ず、液中のトナーによる拡散反射光を検出するため、液
体現像剤を用いる場合でも、トナー濃度の正確な検出が
可能となる濃度センサーを提供可能である。

【００１４】請求項９に係る発明は請求項８に記載の濃
度センサーにおいて、前記液体現像剤は、オイルのキャ
リヤ液中にトナーを分散したものであることを特徴とす
る。このような構成によって、オイルのキャリヤ液中の
トナー濃度の正確な検出が可能となる濃度センサーを提
供可能である。

【００１５】請求項１０に係る発明は請求項８に記載の
濃度センサーにおいて、前記液体現像剤により現像され
可視像化される画像が、アモルファスシリコン系感光体
からなる像担持体上に形成されることを特徴とする。こ
のような構成によって、液体現像剤を用いる場合でも、
トナー濃度の正確な検出が可能となる耐久性に優れた濃
度センサーを提供可能である。

【００１６】請求項１１に係る発明は請求項１に記載の
濃度センサーにおいて、前記像担持体は、感光体である
ことを特徴とする。このような構成によって、感光体上
の画像に照射することによってトナー濃度の正確な検出
が可能となる濃度センサーを提供可能である。

【００１７】請求項１２に係る発明は請求項１に記載の
濃度センサーにおいて、前記画像は、感光体上に現像さ
れ可視像化された画像が中間転写体上に転写された画像
であることを特徴とする。このような構成によって、中
間転写体上に転写された画像に照射することによってト
ナー濃度の正確な検出が可能となる濃度センサーを提供
可能である。

【００１８】請求項１３に係る発明は請求項１に記載の
濃度センサーにおいて、前記画像は、感光体上に現像さ
れ可視像化された画像が転写紙上に転写された画像であ
ることを特徴とする。このような構成によって、転写紙
上に転写された画像に照射することによってトナー濃度
の正確な検出が可能となる濃度センサーを提供可能であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に基づいて説
明する。図１は、本実施の形態による濃度センサー１の
模式的断面図である。この図に示す濃度センサー１は、
センサーホルダ６内に、中央に受光素子５が配置され、
その左右に発光素子２および３が配置されている。左右
の発光素子２，３から出た光は像担持体８上の画像４の
ほぼ同じ領域を照射する。双方からの直接反射光は、入
射角と等しい反射角となるので、受光素子５には実質的
に入射しない。しかし拡散反射光は、受光素子５に入射
する。即ち、このような構成によって、実質的に拡散反
射光のみが受光素子５に入射可能となる。この拡散光
は、画像濃度に反比例した光量となる。即ち、画像の濃
度が濃い場合は拡散光の強度は小さくなり、画像が薄い
場合は拡散光の強度は強くなる。

【００２０】発光素子２，３の光軸と、受光素子５の光
軸とのなす角度θ_１，θ_２はそれぞれ約４５度をなすこ
とが望ましい。この角度が小さくなると受光素子５に入
力する直接反射光の割合が大きくなり、角度が大きくな
ると受光素子に入力する拡散反射光量が少なくなる。こ
のようにして実質的に受光素子５に入力する反射光が拡
散反射光のみになることが望ましい。

【００２１】特に、トナーを含む液体現像剤により現像
され可視像化された画像の濃度を計測する場合、液体現
像剤を用いるときの問題点である現像液面上の直接反射
光を検出せず、液中のトナーによる拡散反射光を検出す
るため、液体現像剤を用いる場合でも、トナー濃度の正
確な検出が可能となる。また、オイルのキャリヤ液中に
トナーを分散されて含む場合にも上記構成は適用可能で
ある。

【００２２】図２は、本実施の形態による濃度センサー
１とその制御回路を示す構成図である。ここでは、受光
素子５と、発光素子２，３と、発光素子２からの光量を
モニタするモニタ素子７と、モニタ素子７につながる制
御回路と、濃度を検出する為に中央に取り付けられた受
光素子５からの微少信号を増幅する増幅回路１０とが示
されている。右側壁に取り付けたモニタ素子７は、発光
素子２の発光する光が僅かに横方向に漏れる分を検出し
その信号を反転増幅し、トランジスターのベースに流す
電流を可変する。漏れ光が多くなればベース電流を減ら
し、発光素子２，３に流す電流を減少させて発光量を減
少させる。漏れ光が少なくなればベース電流を増やし、
発光素子２，３に流す電流を増加させて発光素子２，３
からの発光量を増す。発光素子２，３は、温度の変化や
経時的変化などにより発光量が変動するので、複数の発
光素子の内の一部の発光素子２からの発光量をモニタ素
子７によってモニタすることで、全体の発光素子に流す
電流を制御して光量を初めとして各種物理量の変動を制
御するようにした。

【００２３】図３は、本実施の形態による濃度センサー
の模式図であり、（ａ）は模式的上面図、（ｂ）は模式
的側断面図である。ここでは、発光素子が１つの受光素
子を取り囲むように配設されている。このような構成に
よって、複数の同色の発光素子を受光素子の周りに配置
し、画像の同じ領域を照射するようにそれぞれの光軸を
配置することで、受光素子が十分な拡散反射光を得られ
るようにして、高濃度の画像であっても受光素子からの
信号を大きくでき、かつノイズの影響を受けにくくでき
る。

【００２４】図４は、本実施の形態による濃度センサー
の模式的側断面図であり、モニタ素子７の部分を拡大し
て示したものである。このようにして、発光素子２から
の直接的な発光光量をモニタする。複数の発光素子
（２，３など）は直列に接続しても良い。それぞれの素
子に流れる電流値は同じなので、１つの制御回路で総て
の発光素子を同じ電流に制御出来るからである。濃度を
検出する為に中央に取り付けられた受光素子からの微少
信号は増幅回路で増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換回路
でデジタル信号に変換されてＣＰＵに送られ、画像濃度
を制御するための信号として使われる。

【００２５】またここで、発光素子のうち２つ以上が、
同時に発光している時間を有するようにしてもよい。そ
れにより、拡散反射光の強度を強めてより正確な検出が
可能となる。

【００２６】ここで図の符号８によって示される像担持
体は、アモルファスシリコン系感光体からなるとしても
よい。即ち、濃度センサーの発光素子は、アモルファス
シリコン系感光体上の画像を照射する構成であっても良
い。

【００２７】また、濃度センサーは、像担持体として感
光体を用いてその感光体上の画像を照射する構成であっ
ても良い。感光体上の画像に照射することによってトナ
ー濃度の正確な検出が可能となる。

【００２８】また、濃度センサーは、像担持体として中
間転写体を用いてその中間転写体上に転写された画像を
照射する構成であっても良い。中間転写体上に転写され
た画像に照射することによってトナー濃度の正確な検出
が可能となる。

【００２９】また、濃度センサーは、像担持体として転
写紙を用いてその転写紙上に転写された画像を照射する
構成であっても良い。転写紙上に転写された画像に照射
することによってトナー濃度の正確な検出が可能とな
る。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、複数の、
かつそれぞれ同一波長の光を照射する発光素子を配置
し、十分な拡散反射光を得られるようにし、画像を反射
した光を受光素子でもって受光するので、受信する信号
を大きく、かつノイズの影響を受けにくくした信頼性の
高い簡易な構造の画像入力装置の濃度センサーを提供で
きる。請求項２に係る発明によれば、発光素子からの光
が画像に当たり直接反射される直接反射光ではなく、拡
散されて反射した光（拡散反射光）を受光素子が検知す
るので、トナー濃度に反比例した光量を検出でき、高濃
度の画像であっても受光素子からの信号を大きくし、ノ
イズの影響を受けにくいようにした信頼性の高い簡易な
構造の画像形成装置の濃度センサーを提供できる。請求
項３に係る発明によれば、画像によって反射された光で
はない発光素子から出射されたそのままの光をモニタす
ることによって、発光素子の発光光量をモニタでき、か
つそのモニタによって検出した光量によって上記複数の
発光素子の光量を制御するので、より信頼性の高い濃度
センサーを提供可能である。請求項４に係る発明によれ
ば、複数の発光素子が直列に接続されるので、それぞれ
に流れる電流値は総ての素子間で同じであり、１つの制
御回路によって総ての発光素子を同じ電流に制御でき、
その結果、光量を有効に簡易に制御できる濃度センサー
を提供可能である。請求項５に係る発明によれば、複数
の同色の発光素子を受光素子の周りに配置し、画像の同
じ領域を照射するように配置することで、受光素子が十
分な拡散反射光を得られるようにして、高濃度の画像で
あっても受光素子からの信号を大きくでき、かつノイズ
の影響を受けにくい信頼性の高い画像形成装置の濃度セ
ンサーを提供可能となる。請求項６に係る発明によれ
ば、それぞれの発光素子から出た光は画像のほぼ同じ所
を照射でき、その拡散反射光が有効に受光素子に入射
し、かつ発光素子を空間的に有効に配置でき、信頼性の
高い濃度センサーの提供が可能になる。請求項７に係る
発明によれば、２つ以上の発光素子を同時に発光させる
ことにより、拡散反射光の強度を強めてより正確な検出
が可能な濃度センサーを提供できる。請求項８に係る発
明によれば、液体現像剤を用いるときの問題点である現
像液面上の直接反射光を検出せず、液中のトナーによる
拡散反射光を検出するため、液体現像剤を用いる場合で
も、トナー濃度の正確な検出が可能となる濃度センサー
を提供可能である。請求項９に係る発明によれば、オイ
ルのキャリヤ液中のトナー濃度の正確な検出が可能とな
る濃度センサーを提供可能である。請求項１０に係る発
明によれば、液体現像剤を用いる場合でも、トナー濃度
の正確な検出が可能となる耐久性に優れた濃度センサー
を提供可能である。請求項１１に係る発明によれば、感
光体上の画像に照射することによってトナー濃度の正確
な検出が可能となる濃度センサーを提供可能である。請
求項１２に係る発明によれば、中間転写体上に転写され
た画像に照射することによってトナー濃度の正確な検出
が可能となる濃度センサーを提供可能である。請求項１
３に係る発明によれば、転写紙上に転写された画像に照
射することによってトナー濃度の正確な検出が可能とな
る濃度センサーを提供可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態による濃度センサーの模式的断面
図である。

【図２】本実施の形態による濃度センサーとその制御回
路を示す構成図である。

【図３】本実施の形態による濃度センサーの模式図であ
り、（ａ）は模式的上面図、（ｂ）は模式的側断面図で
ある。

【図４】本実施の形態による濃度センサーの模式的側断
面図である。

【符号の説明】

１ 濃度センサー ２、３ 発光素子 ４ 画像 ５ 受光素子 ６ センサーホルダ ７ モニタ素子 ８ 像担持体 １０ 制御回路。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーにより形成された画像形成装置内
   の像担持体上の画像に向けて、複数の、かつそれぞれ同
   一波長の光を照射する発光素子と、前記照射された光の
   前記画像からの反射光を受光する受光素子とを備え、前
   記画像の濃度を検出することを特徴とする濃度センサ
   ー。
2. 【請求項２】 前記受光素子には、前記画像からの反射
   光の内、実質的に拡散反射光のみが入射することを特徴
   とする請求項１に記載の濃度センサー。
3. 【請求項３】 前記複数の、かつそれぞれ同一波長の光
   を照射する発光素子の中から選択された少なくとも１の
   発光素子の光を、画像に照射する前にモニタするモニタ
   受光素子を有し、前記モニタ受光素子によってモニタさ
   れた光量に基づいて前記複数の発光素子の光量を制御す
   ることを特徴とする請求項１に記載の濃度センサー。
4. 【請求項４】 前記発光素子はそれぞれ直列に接続さ
   れ、前記複数の発光素子の光量の制御は、前記モニタ受
   光素子によってモニタされた光量に基づいて前記直列に
   接続された発光素子に流す電流を制御することによって
   なされることを特徴とする請求項３に記載の濃度センサ
   ー。
5. 【請求項５】 前記発光素子は、前記受光素子の周辺に
   前記受光素子を囲むように配設されていることを特徴と
   する請求項１に記載の濃度センサー。
6. 【請求項６】 それぞれの発光素子の光軸は、前記画像
   面上に投影される各発光素子から照射される領域が重複
   するように調整されることを特徴とする請求項１に記載
   の濃度センサー。
7. 【請求項７】 前記発光素子のうち２つ以上が、同時に
   発光している時間を有することを特徴とする請求項１に
   記載の濃度センサー。
8. 【請求項８】 前記画像は、トナーを含む液体現像剤に
   より現像され可視像化された画像であることを特徴とす
   る請求項１に記載の濃度センサー。
9. 【請求項９】 前記液体現像剤は、オイルのキャリヤ液
   中にトナーを分散したものであることを特徴とする請求
   項８に記載の濃度センサー。
10. 【請求項１０】 前記液体現像剤により現像され可視像
    化される画像が、アモルファスシリコン系感光体からな
    る像担持体上に形成されることを特徴とする請求項８に
    記載の濃度センサー。
11. 【請求項１１】 前記像担持体は、感光体であることを
    特徴とする請求項１に記載の濃度センサー。
12. 【請求項１２】 前記画像は、感光体上に現像され可視
    像化された画像が中間転写体上に転写された画像である
    ことを特徴とする請求項１に記載の濃度センサー。
13. 【請求項１３】 前記画像は、感光体上に現像され可視
    像化された画像が転写紙上に転写された画像であること
    を特徴とする請求項１に記載の濃度センサー。