JP2003279472A

JP2003279472A - 光センサ及び現像装置、画像形成装置

Info

Publication number: JP2003279472A
Application number: JP2002080872A
Authority: JP
Inventors: Hideji Hirai; 秀二平井; Takeo Tsukamoto; 武雄塚本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、偏光に関する発明が種々出願されている
が、偏光成分を検知することによりトナー濃度を測定し
ようという技術的思想はないことに鑑み、偏光に着目す
ることにより、普通の光学式センサでは困難であった黒
トナー濃度測定を可能にした光センサ、該光センサを用
いた現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置を提
供すること。【解決手段】検知対象物３に光を照射する投光器１と、
検知対象物３から反射若しくは透過してくる光を受光す
る受光器２からなる光センサ２０において、投光器１は
特定方向に直線偏光する光を出射するものであり、受光
器２は投光器１から出射される光Ｌ１の偏光方向と異な
る任意の一方向の偏光成分の光Ｌ２のみを受光可能と
し、かかる光センサ２０を現像装置、画像形成装置に用
いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光センサ、トナー
濃度センサを具備した現像装置、現像装置を具備した画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、トナーとキャリアからなる乾式二
成分の現像剤を使用しているコピーやプリンタにおいて
は、現像器内のトナー濃度（全現像剤中に占めるトナー
重量の割合）を測定するセンサとして、キャリアの嵩密
度を測定する透磁率センサが利用されている。

【０００３】透磁率センサはトナー粒子がセンサ表面に
付着しても検知性能が変わらないので、汚れには強い。
しかし現像剤中のキャリア密度を測定していることにな
るので、現像剤が経時劣化してきてキャリア密度が高く
なってくると、トナー濃度が変化していなくてもセンサ
出力が変化していってしまうという不具合がある。

【０００４】．このため、光学式センサでトナー濃
度を測定しようとする試みもあり、特開２００１−０６
６８７４号公報等でこの方式が開示されている。特開２
００１−０６６８７４号公報に開示の技術は、表面に静
電潜像が形成される感光体、キャリアとトナーとからな
る２成分系の現像剤を担持して前記感光体に近接若しく
は接触した現像領域に搬送する現像ロールを有し前記感
光体表面に形成された静電潜像を前記現像ロールに担持
された前記現像剤中のトナーで現像して前記感光体上に
トナー像を形成する現像ユニット、前記現像ロール上に
担持された現像剤に光を照射する発光素子と該現像剤か
ら反射された反射光を受光する受光素子とからなり、該
受光素子が、前記現像ロール上の現像剤で反射して前記
現像ロールの回転軸を含む平面に含まれる光軸に沿って
反射してきた光を受光する位置に配備されるとともに、
該発光素子が、該発光素子から前記現像ロールに向けて
照射される光の光軸が前記平面に含まれる位置に配備さ
れてなる、該現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃
度センサ、及び前記トナー濃度センサによるトナー濃度
測定結果に基づいて、形成される画像に影響を及ぼす画
像形成条件を制御する制御手段を備え、前記感光体上に
形成されたトナー像を最終的に所定の画像記録材上に転
写して定着することにより該画像記録材上に画像を形成
する画像形成装置に係る。この特開２００１−０６６８
７４号公報に開示の方式を用いれば、カラー現像剤に関
しては光学式センサで測定可能である。しかし、ブラッ
ク現像剤に関してはまず測定不可能である。乾式二成分
現像剤は大きく分けてトナーとキャリアで構成されてい
るが、キャリアが黒色に近いため黒トナーの反射率との
差が小さいからである。光学式センサでトナー濃度を測
定しようとした場合には、キャリアとトナーの光学特性
の差を利用する必要があるが、キャリアと黒トナーは可
視光域での光学特性にあまり差がないので、検知しづら
い。

【０００５】．そこで、キャリアと黒トナーの差を
見るために、偏光成分の差を検出する技術が考えられ
た。偏光に関しては過去にある程度出願されている。例
えば、特開平０８−２１９９９０号公報に開示の技術が
ある。上記特開平０８−２１９９９０号公報には、発光
素子からの光を像担持体に形成された基準トナー像に照
射し、基準トナー像部分での反射光又は透過光を受光素
子に入射せしめ、上記受光素子からの入射光量に応じた
出力によって上記トナー像の濃度を検知する画像形成装
置における反射型光センサであって、上記反射光のう
ち、特定の偏波面の成分を上記受光素子へ供給するため
の手段を備えた画像形成装置における反射型光センサが
開示されている。この特開平０８−２１９９９０号公報
に開示の技術では、像担持体上の基準パターンの画像濃
度を測定するのに特定の偏光成分のみを受光する。つま
り、像担持体（主に感光体）とその上に載った画像（ト
ナー粒子）の偏光に関する特性の差を利用する。投光部
から照射される光は特に偏光させることなく検知対象物
に照射され、検知対象物によって選択偏光される光量を
検出し、その結果から画像濃度（トナー付着量）を求め
る。よって本発明とは測定する特性が異なっている。

【０００６】偏光を利用する公知技術として特許第２
７２９９７６号公報に開示の技術がある。この開示の技
術においては投光部から照射される光を直線偏光して、
反射して返ってくる光の偏光成分を、投光側の偏光成分
と同方向のもの、異なる方向のもの、の２種類に分けて
受光する。この２種類の受光光量の差によって、感光ド
ラム上のトナー付着量を測定する。よってこのの技術
も本発明とは測定する特性が異なる。又、２種類の偏光
成分を検知してその差を判断基準としているために、２
つの受光部が必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、偏光に関する発
明が種々出願されているが、偏光成分を検知することに
よりトナー濃度を測定しようという技術的思想はないこ
とに鑑み、本発明は、偏光に着目することにより、普通
の光学式センサでは困難であった黒トナー濃度測定を可
能にした光センサ、該光センサを用いた現像装置及び該
現像装置を用いた画像形成装置を提供することを課題と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するため以下の構成とした。（１）．検知対象物に光を照射する投光器と、前記検
知対象物から反射若しくは透過してくる光を受光する受
光器からなる光センサにおいて、前記投光器は特定方向
に直線偏光する光を出射するものであり、前記受光器は
前記投光器から出射される光の偏光方向と異なる任意の
一方向の偏光成分の光のみを受光可能とした（請求項
１）。（２）．（１）に記載の光センサにおいて、前記受光器
は、前記任意の一方向の偏光成分として前記投光器から
出射される光の偏光成分と直交する偏光成分のみを受光
可能とした（請求項２）。（３）．乾式二成分の現像剤を使用する現像装置におい
て、（１）又は（２）に記載の光センサによって前記現
像剤を検知し、前記現像剤を構成する２つの成分の比を
測定することとした（請求項３）。（４）．（３）に記載の現像装置が、筒状をした現像剤
担持体の周面に沿って前記現像剤を現像領域へ搬送する
構成を有するものであり、前記現像剤の検知位置を、前
記現像剤担持体の周面上において前記現像剤の搬送方向
上、前記現像領域よりも上流側の部位とした（請求項
４）。（５）．（３）に記載の現像装置が、現像剤撹拌搬送部
材を具備していて、この現像剤撹拌搬送部材で撹拌され
た前記現像剤が前記現像剤担持体に供給されて現像に供
されるものであり、前記現像剤の検知位置を、前記現像
剤撹拌搬送部材の近傍とした（請求項５）。（６）．（４）又は（５）に記載の現像装置において、
飛散トナーによって光センサが汚れるのを防止するた
め、前記光センサの光路に透明部材を設置した（請求項
６）。（７）．（６）に記載の現像装置において、前記透明部
材は、前記光センサの検知対象物である前記現像剤と非
接触となるように設置されていることとした（請求項
７）。（８）．（６）に記載の現像装置において、前記透明部
材は、前記光センサの検知対象物である前記現像剤と接
触するように設置されていることとした（請求項８）。（９）．（６）乃至（８）の何れか一つに記載の現像装
置において、前記透明部材の表面に対して前記投光器、
前記受光器の各々の光軸が θ＝tan^-1(n/n₀) （n：透明部材の屈折率、n₀:空気の
屈折率）で求められる角度θ(deg)以下（透明部材に対する法線
を０（deg）とする）となるように設置されていること
とした（請求項９）。（１０）．乾式二成分の現像剤で現像を行なう現像装置
を備えた画像形成装置において、前記現像装置が（２）
乃至（９）の何れか一つに記載の現像装置であることと
した（請求項１０）。

【０００９】

【発明の実施の形態】［１］光センサ（請求項１、２関
連）本発明にかかる光センサ２０の概略を示した図１におい
て、符号１は検知対象物３に光を照射する投光器、符号
２は検知対象物３から反射してくる光を受光する受光器
を示す。また、符号２１は信号取り出し用のリード線２
１を示す。なお、検知対象物３が光透過物質であれば受
光器２を投光器１からの光がその検知対象物３の透過光
を受光できるように受光器２を投光器１から分離して配
置するなり、或いは、図１に示す配置のままで補助光学
系を用いて検知対象物３を透過した光を受光器２へ導く
ようにして検知対象物３の透過光を受光する。

【００１０】図１において、光センサ２０を構成する投
光器１、受光器２は図示を省略した同一の筐体内の離れ
た位置に設置されている。投光器１は投光素子４と偏光
板５を主な要素とし、受光部２は受光素子６と偏光板７
を主な要素としている。

【００１１】偏光板５は投光素子４の光出射側の面（投
光部）に設けられ、偏光板７は受光素子６の光受光側の
面（受光部）に設けられている。投光素子４に設けられ
た偏光板５は投光素子４から出射される光のうち、特定
方向に振動する直線偏光の光Ｌ１のみを出射する特性を
有する。

【００１２】仮に、偏光板の表面で上下方向にｙ軸と、
ｙ軸に直交するｘ軸をとると、本例では、偏光板５はｙ
方向に偏光（振動）する光のみを出射する直線偏光用の
偏光板が用いられている。受光素子６に設けられた偏光
板７は投光器１から出射される光Ｌ１の偏光方向と異な
る一方向（つまり、ｙ軸と交わる向き）の偏光成分の光
Ｌ２を受光素子６に導く特性を有する。

【００１３】このように、図１、図２において、投光素
子４の投光部に設置した偏光板５が特定の方向、例えば
ｙ方向に振動する直線偏光のみを透す特性のものである
ならば、受光素子６の受光部に設置する偏光板としては
ｙ方向と交わる方向の偏光成分のみを透して受光素子６
に導く特性のもの、例えば、偏光板７、偏光板８、偏光
板９等の何れかを使用する。なお、図２（ａ）〜（ｄ）
に示した符号ｅは各偏光板が透す光の振動方向（偏光方
向）を示す。こうして、受光器２は、発光器１から出射
される光の振動方向とは異なる方向に振動する偏光成分
の光のみを検知する。

【００１４】投光器１は検知対象物３への照射光を直線
偏光とし、受光器２は投光器１から出射される光の偏光
方向と異なる任意の一方向の偏光成分のみを受光可能と
することにより、検知対象物３によって上記任意の一方
向と同じ方向に変えられた偏光成分の光の光量を測定す
ることができる。これにより、検知対象物３について、
光を特定方向に偏光、もしくは散乱させる性質を持つ物
質の存在比率を測定することが可能となる。

【００１５】ここで特に、例えば、投光器１の偏光板と
して偏光板５を用い、受光器６の偏光板として偏光板５
から出射される光の偏光方向に対して直交する方向に振
動面を有する光を通す偏光板９を用いることにより、投
光器１から出射される光の偏光成分と直交する偏光成分
のみを受光可能の光センサ２０を構成することができ
る。このように、投光器１からの出射光の偏光方向と異
なる任意の一方向の偏光成分として、投光器１から出射
される光の偏光成分と直交する偏光成分のみを受光可能
としたときには、検知対象物３に光を直交方向まで偏光
させる性質が有るか無いかを、端的に判断することが可
能となる。

【００１６】直線偏光された光を直交方向に選択的に偏
光させるというのは透過光の場合は旋光現象があるが、
反射光の場合は考えづらいので、全方向に光を散乱させ
たうちの直交方向の偏光成分のみを検出すると考えてよ
い。よって、検知対象物３の透過光を受光器２で受光す
る場合は旋光を引き起こす物質の種類を推定できるし、
検知対象物３の反射光を受光器２で受光する場合は検知
対象物の光の散乱度合いを測定することができる。［２］検知対象物図３は、本発明の検知対象物の一例として考えられる乾
式二成分の現像剤のイメージ図である。図３において、
現像剤Ｇを構成する二成分の構成要素は図に示してある
通りキャリアＣＣとトナーＴであり、それぞれ直径はキ
ャリアＣＣが５０μｍ程度、トナーＴが数μｍ程度であ
る。

【００１７】キャリアＣＣは金属に代表される強磁性体
で、色は灰色から黒に近い色が普通である。また、トナ
ーＴは樹脂に顔料（その他色々な添加物）を添加してで
きていて、添加する顔料によって発色が異なる。

【００１８】黒トナーの代表的な顔料はカーボンブラッ
クであるが、図３においては黒だと絵が分かりづらいの
で白抜けの小さい円で表現している。

【００１９】光学式センサでトナー濃度（トナー重量／
キャリア及びトナーの総重量）を測定しようとした場合
には、キャリアＣＣとトナーＴの色味の違いを利用して
混合比率を検知するという考え方になる。

【００２０】図３においてトナーＴが仮にマゼンタ色で
あれば、例えば波長６００〜７００ｎｍ程度の赤色光を
光学式センサの光源としたとき、キャリアＣＣはほぼ反
射しないのに対して、トナーＴからは効率的に反射光が
返ってくるので、混合比率が分かることになる。

【００２１】しかし、トナーＴが黒である場合には、黒
っぽいキャリアＣＣとほぼ分光反射率特性が同じとなっ
てしまい、反射光量を測定するだけではキャリア・トナ
ー混合比を検知できないことになる。そこでキャリアＣ
ＣとトナーＴの持つ違う特性を利用してトナー濃度を測
定しようというのが以下に説明する本発明である。［３］現像装置への適用（請求項３〜６関連）現像装置本例は、前記した光センサを乾式二成分の現像剤を使用
する現像装置における現像剤の検知手段として適用した
場合である。現像装置を例示する。図４、図５に示した
現像装置１０では、ケーシング１３内に設けられた第１
スクリュー１１、第２スクリュー１２等の現像剤撹拌部
材でキャリアＣＣとトナーＴを十分に混合した現像剤Ｇ
を、回転体たる筒状をした現像剤担持体（以下、現像ロ
ーラという。）１４に供給する。

【００２２】供給位置は図４において現像ローラ１４斜
め左下の部位から横にかけての領域である。ここで供給
された現像剤Ｇは矢印１４Ｒで示す現像ローラ１４の回
転方向に搬送されて、ドクターブレード２２により現像
に適する一定の厚さに規制される。該ドクターブレード
２２を通過後の現像剤は、現像ローラ１４により搬送さ
れて、回転体たる筒状をした像担持体（以下、感光体と
いう。）１５と対向する最接近位置を含む現像領域Ａ
（図中、斜線で示す。）に搬送する。そして、この現像
領域Ａで、感光体１５の表面に担持されて搬送されてく
る静電潜像にトナーが付着することにより現像がなされ
る。

【００２３】第１スクリュー１１と第２スクリュー１２
は、現像剤Ｇを撹拌混合して現像ローラ１４に供給する
現像剤撹拌搬送部材であり、これら第１スクリュー１１
と第２スクリュー１２は感光体１１５の横に配置された
現像ローラ１４の横方向に水平方向に並べて配置されて
おり、これら部材はケーシング１３で覆われている。

【００２４】かかる構成の現像装置１０では、第１スク
リュー１１と第２スクリュー１２の２本のスクリューの
間に仕切板１６が設けられ、これら２本のスクリューは
現像ローラ１４の軸心方向での互いに反対の方向に現像
剤を搬送し、この搬送時にキャリアとトナーが擦れ合う
ことにより、トナー粒子が摩擦帯電される。仕切板１６
のない軸心方向の両端部分で現像剤の受け渡しを行なう
ことで、現像剤を循環させている。

【００２５】図示していないが、現像ローラ１４から離
れて配置された第２スクリュー１３では、その搬送方向
上流側でトナーを補給し、トナーＴとキャリアＣＣを混
合しながら搬送して、第２スクリュー１３の下流側で、
現像ローラ１４に近く配置された第１スクリュー１１に
現像剤Ｇを受け渡す。

【００２６】現像が行なわれる毎にトナーは消費されて
いき、次第に現像装置内のキャリアに対するトナーの比
率が変化していく。キャリアに対するトナーの比率、ト
ナー濃度が一定の値より下がると、トナー補給がなされ
る。このトナー補給は、本発明の光センサによりトナー
濃度を測定しその結果に基づいてなされる。これによ
り、適正なトナー濃度の維持が可能となり、良好な現像
品質を得る。

【００２７】第１スクリュー１１は現像ローラ１４への
現像剤の供給、現像ローラ１４からの現像剤の回収を行
ないながら、現像剤を搬送し、その下流側で、第２スク
リュー１３に現像剤を受け渡す。

【００２８】現像ローラ１４は、複数の磁極を配置した
マグネットローラを内部に有し、固定されたマグネット
ローラの周囲を円筒状のスリーブが回転する構成となっ
ている。第２スクリュー１１に対向する部分では現像ロ
ーラ１４に対する現像剤の汲み上げを行ない、また、現
像領域Ａでは磁気穂の形成、現像を終了した部位では現
像剤を切り離す穂切り作用を行なうことが必要であり、
マグネットローラにはその機能を果たすように磁極が設
けられている。

【００２９】請求項３の例このような現像装置１０において、現像剤Ｇを構成する
２つの成分（トナーＴとキャリアＣＣ）の比を測定する
のに、図１、図２などで説明した光センサ２０を使用す
ることができる。

【００３０】光センサ２０によって現像剤自体を直接検
知し、現像剤を構成する２つの成分の比を測定する例を
図１、図４により説明する。光センサ２０を現像ローラ
１４上に形成された現像剤Ｇによる現像剤層に対向する
ように設置する。

【００３１】この現像剤層を拡大すると図３に示したよ
うにキャリアＣＣとトナーＴが混合されている。トナー
濃度が異なると、トナーＴがキャリアＣＣの表面を覆う
確率が異なってくる。

【００３２】現像ローラ１４上においては、内部に配設
されている図示省略のマグネットの関係で現像剤層が疎
になったり密になったりしているが、光センサ２０から
見て現像ローラ１４の地肌が見えない密の部位で検知す
るものとする。

【００３３】この現像剤層に直線偏光した光を照射した
場合、鏡面に近いキャリア表面においては、照射された
偏光成分に近い成分の光が反射されてくる。これに対し
て誘電体であるトナー粒子においては、その表面状態の
粗さ（キャリアに比較して）も関係して照射光がかなり
散乱され、反射光の偏光成分がかなりばらけてしまうこ
とになる。

【００３４】つまり、キャリアＣＣからは元の偏光成分
通りの反射光、トナーＴからは元の偏光成分と異なった
偏光成分を含んだ反射光、が返ってくると考えた時に、
この元の偏光成分と異なった偏光成分の量を検出するこ
とで現像剤を構成する２つの成分であるキャリアＣＣと
トナーの比（トナー濃度＝トナー重量／キャリア及びト
ナーの総重量）を算出することができる。

【００３５】こうして、表面状態が良く光をあまり散乱
させないキャリアＣＣ、表面状態があまり良くなく誘電
体でもあるため光を散乱・偏光させるトナーＴ、の混合
比を測定することが可能となり、これによりトナー濃度
を測定することができる。

【００３６】このような、トナー濃度の算出は黒トナー
に限らず、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーに
ついても勿論可能である。

【００３７】請求項４の例図４、図５に示した現像装置１０では、筒状をした現像
スリーブ１４の周面に沿って現像剤Ｇが現像領域Ａへ搬
送される。本例では、光センサ２０による現像剤Ｇの検
知位置を、現像ローラ１４の周面上において現像剤Ｇの
搬送方向上、現像領域Ａよりも上流側、ドクターブレー
ドの下流側の部位とした。つまり、現像領域Ａとドクタ
ーブレード２２との間の位置である。上記位置に配置さ
れた光センサ２０の設置位置を特定するため符号２０
（Ａ）で示した。このような光センサ２０（Ａ）の配置
状態においては、現像工程前の現像ローラ１４上で現像
剤を検知するように光センサを設置している、といえ
る。

【００３８】光センサ２０（Ａ）の配置位置では、現像
剤Ｇは現像がなされる以前の状態にあるので、トナーＴ
とキャリアＣＣの成分比はケーシング内部のうち撹拌搬
送部材（第１スクリュー１１、第２スクリュー１２）の
配置された現像装置内部と同一なので、現像装置内部の
トナー濃度を正確に測定することができる。

【００３９】また、ドクターブレード２２と通過した後
の部位であるので、現像剤層厚が一定に規制されてい
て、光センサ２０Ａとの位置関係を一定に保ち易く、検
知精度も高いといえる。

【００４０】請求項５の例図４、図５に示した現像装置１０では、現像剤撹拌搬送
部材を具備していて、この現像剤撹拌搬送部材で撹拌さ
れた現像剤Ｇが現像ローラ１４に供給されて現像に供さ
れる。本例では、光センサ２０による現像剤Ｇの検知位
置を現像剤撹拌搬送部材の近傍とした。

【００４１】一例として図４に示した例では、検知位置
を第２スクリュー１２まわりを覆うケーシング１３の位
置とした。上記位置に配置された光センサ２０を、設置
位置を特定するために、符号２０（Ｂ）と、符号２０
（Ｃ）で示した。光センサ２０（Ｂ）を設けるときは第
２スクリュー１２の横に配置され、光センサ２０（Ｃ）
を設けるときは第２スクリュー１２の上側に配置する。
第２スクリュー１２では、その搬送方向上流側でトナー
の補給がなされるので、該トナーの補給部よりも搬送方
向下流側の位置、つまり、補給後のトナーが十分撹拌さ
れる部位がよい。

【００４２】これらは、何れも、現像装置内部に位置す
る例である。ケーシング１３は現像装置の外殻を構成し
第２スクリュー１２、第１スクリュー１１などの撹拌搬
送部材の近傍でそのまわりを覆っているので、光センサ
２０（Ｂ）或いは光センサ２０（Ｃ）の配置は、現像装
置内部の現像剤撹拌搬送部材の近傍位置であるといえ、
かかる位置でのトナー濃度検知がなされる。

【００４３】このように、光センサ２０（Ｂ）或いは光
センサ２０（Ｃ）の配置によるトナー濃度検知は、現像
装置内の現像剤Ｇの直接検知を意味し、現像装置内のト
ナー濃度を正確に測定することができる。

【００４４】ただし、これらの例で光センサをケーシン
グの内側に曝す状態で取り付けた場合には、現像剤によ
ってセンサ表面が汚れてしまうため，別途汚れ防止若し
くは清掃手段が必要となるが、これらに関しては公知の
様々例を適用することができるので、ここには言及しな
い。

【００４５】請求項６の例前記例では、図４に光センサ２０をその配置位置別に、
光センサ２０（Ａ）、２０（Ｂ）、２０（Ｃ）で示し、
３つの配置位置を模視的に例示した。これらの３つの位
置の何れを選択するにしても、図示の例と異なり仮にケ
ーシング１３に開口を形成してこの開口部に直接、光セ
ンサを嵌め込むかたちで取り付けた場合には、光センサ
は現像剤Ｇに直接曝され、光センサの各光出射面、光受
光面に飛散トナーがかかり、光路を遮るなどにより検知
精度を悪化させる要因となり得る。

【００４６】そこで、本例では、飛散トナーによって光
センサが汚れるのを防止するため、光センサの光路に透
明部材を設置することとした。透明部材の設置例を図５
により説明する。図５において、現像ローラ１４を覆う
ケーシングの端部であって、光センサ２０Ａが設けられ
る部位に透明部材２３Ａを設ける。

【００４７】或いは、符号２３Ｃはケーシング１３の上
部に開口を形成しこの開口に透明部材２３Ｃをはめ込ん
だ構成としこの透明部材２３Ｃの外側に光センサ２０Ｃ
を配置する。或いは、上記に準じて、ケーシング１３の
側部に開口を形成し、この開口に透明部材２３Ｂをはめ
込み、この透明部材２３Ｂの外側に光センサ２０を配置
する。これら光センサ２０（Ａ）、２０（Ｂ）、２０
（Ｃ）は同じ図中に示されているが、これら全部を設け
る意味ではなく、何れか一つを選択して設けてもよい。

【００４８】これらの例において、光センサと現像材Ｇ
との間に透明部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｂなどを設ける
ことにより、光センサ２０（Ａ）、２０（Ｂ）、２０
（Ｃ）が汚れることが防止されるが、今度はこれらの光
センサが汚れる代わりに、透明部材２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｂなどが汚れることになる。

【００４９】よって、透明部材を清掃する必要性が生じ
るが、透明部材の清掃方法に関しては公知の様々な手段
が適用できるので、上段で述べた通りここでは言及しな
い。なお，透明部材を置くことの利点として、光セン
サを構成する素子の表面を清掃するよりも清掃しやすく
構成できること、透明部材として、汚れが付きにくい
素材を使用することができる、などを挙げることができ
る。

【００５０】請求項７の例前記例で光センサの光路に透明部材２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｃなどを設置する場合を説明したが、その設置方法と
しては現像剤に接触するタイプと非接触のタイプの２種
類考えられる。ここでは、光センサ２０の検知対象物で
ある乾式二成分の現像剤とは非接触となるように透明部
材を設置する例を述べる。

【００５１】本例では、前記図４に示したように透明部
材２３Ｃの例が相当する。図示されるように、透明部材
２３Ｃの配置位置では、現像剤Ｇの上面とケーシング１
３との間に空間ができているので、ケーシングに開口を
形成し、その開口部に透明部材をはめ込むだけで比較
的、現像剤と非接触の状態をつくり易い。

【００５２】このケースを模視的に示したのが図６であ
る。図６に示したように現像剤Ｇの表面と透明部材２３
Ｃとは間隔が開いていて非接触である。このように、透
明部材２３Ｃを現像剤Ｇと非接触に設置すれば、現像装
置においてトナー飛散しない状況を作り出しさえすれば
透明部材に汚れが付着することを防ぐことができるとい
う利点がある。また、トナー飛散が生じて透明部材表面
にトナー汚れが付着する場合においても、透明部材周辺
にスペース的な余裕を設けることで清掃部材等を設置し
やすいという利点がある．請求項８の例ここでは、光センサ２０の検知対象物である乾式二成分
の現像剤に接触するように透明部材を設置する例を述べ
る。本例では、前記図４に示したように透明部材２３
Ａ、透明部材２３Ｂの全部を現像剤Ｇが覆う場合に相当
する。図示されるように、透明部材２３Ａ、透明部材２
３Ｂの配置位置では、現像剤Ｇと透明部材２３Ａ、透明
部材２３Ｂとの間に空間がなく、現像剤Ｇがケーシング
１３に接して流動する。ケーシング１３に開口を形成
し、その開口部に透明部材２３Ａ、透明部材２３Ｂをは
め込むことで、透明部材２３Ａ、透明部材２３Ｂを現像
剤Ｇに接触する状態をつくりだすことができる。

【００５３】このケースを模視的に示したのが図７であ
る。図７に示したように現像剤Ｇの表面と透明部材２３
Ｂとは接触している。透明部材２３Ｂをこの様に設置
し、現像剤Ｇが強く流動する状況を作り出してやれば、
透明部材２３Ａ、透明部材２３Ｂの表面に付着したトナ
ーＴが、流動する現像剤Ｇで掻き落とされて清掃される
可能性がある。

【００５４】また、現像剤Ｇを透明部材２３Ｂと接触さ
せることにより、光センサ２０（Ａ）、光センサ２０
（Ｂ）から現像剤表面までの距離を規制できるので、光
センサ２０（Ａ）、光センサ２０（Ｂ）と現像剤表面と
の位置関係をそれぞれ一定に保つことができ、センサ検
知精度の面で利点となる。

【００５５】透明部材を現像装置と一体化した例図４、図５などで示したように、透明部材２３Ａ、２３
Ｂ、２３Ｂなどは、現像装置を構成するケーシング１３
と一体的に構成することができる。これら透明部材は現
像器筐体であるケーシング１３の壁面に窓状に設置され
ており、透明部材２０Ｃは現像剤撹拌搬送部材の上方位
置から、透明部材２３Ｂは側部に、透明部材２０Ａは現
像ローラ１４を覆う部位の端部にそれぞれ一体化されて
いる。

【００５６】このように、透明部材２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｂを現像装置と一体とした場合は、図４に示した例の
変形例として、光センサ２０（Ａ）、２０（Ｂ）、２０
（Ｃ）などを画像形成装置本体側に設置することができ
る。その場合、光センサは現像装置と一緒に画像形成装
置本体から着脱されることがないので、光センサの配線
部であるリード線２１などを現像装置側にもってくる必
要がなく、配線としてはシンプルにできる利点がある。

【００５７】透明部材を光センサと一体化した例図８に示すように、光センサ２０を透明部材２３と一体
化することができる。透明部材は台形をした６面体であ
り、この６面体の斜面部に投光器１が、該６面体の上部
に受光器２がそれぞれ固定されている。このように、投
光器１、受光器２を取り付けられた透明部材２３は光セ
ンサ本体１７に一体化されている。

【００５８】この様に透明部材２３を設置した場合に
は、投光器１を構成する投光素子４と偏光板５と透明部
材２３とを一体化し、また、受光器２を構成する受光素
子６と偏光板７（又は８、９）と透明部材２３とを一体
化するなどにより、透明部材２３を介して投光器１、受
光器２の位置関係が固定されるので、光センサを簡便に
取り扱えるという利点がある。

【００５９】図４の例では、光センサ２０（Ａ）（又は
光センサ２０（Ｂ）、２０（Ｃ））、透明部材２３Ａ
（又は２３Ｂ、２３Ｃ）、現像剤Ｇの３者の位置関係を
規定してあげなければいけないのに対して、図８の構成
を採用すれば、光センサ本体１７と現像剤Ｇの表面の位
置関係を規定してあげさえすればよい。

【００６０】また、図４における透明部材２３Ａの位
置、或いは透明部材２３Ｂの位置に設置する場合、図８
に示した本例の形態のセンサを持ってきて現像剤に接す
るように設置するだけで、透明部材を流動する現像剤Ｇ
で清掃することによる連続検知が可能となる。

【００６１】ただし、トナー粒子が透明部材表面に付着
する強さは、トナーや透明部材の種類、その時の周囲環
境等によって異なるので、現像剤Ｇによる清掃が不可で
ある時の為に、特別な清掃部材が設置する必要がある場
合も考えられる。その場合も、現像剤Ｇとともに流動す
る、若しくは現像剤Ｇと無関係に揺動する清掃部材に接
するように本例の光センサを設置することにより、トナ
ー濃度を継続的に測定することができる。

【００６２】透明部材に反射防止膜を設けた例本例は、前記した透明部材の表面に反射防止処理をした
例に関する。図９に示した概略図で説明する。図中上側
が光センサ側、下側が現像剤側である。透明部材は、こ
れまで述べた透明部材２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃな
どを代表して符号（２３）で示す。

【００６３】透明部材（２３）の表面に反射防止膜２４
を設けることにより、光センサ２０の投光器１から照射
される光Ｌ１が透明部材（２３）の表面で反射されるの
を防ぐ（若しくは低減する）ことができる。

【００６４】仮に、透明部材（２３）の表面で照射光が
反射され、その反射光を光センサ２０の受光器２が拾っ
てしまった場合には、現像剤からの反射光を正確に検知
できなくなってしまうおそれがある。

【００６５】もちろん、投光器１、受光器２の設置角度
は透明部材表面に対して正反射を形成する角度を外すよ
うに決定すべきであるが、透明部材（２３）の表面から
の反射光がゼロ又は微弱であるとしたら設置角度の許容
度が増えることになり、設置上の利点となる。

【００６６】また、本例の現像装置を画像形成装置に装
備した場合には、画像形成装置の動作時の振動によっ
て、本来角度的には外しているはずの透明部材（２３）
の表面からの正反射光が受光器２に入ってくると、受光
光量が大幅に変化してトナー濃度を誤検知してしまう。

【００６７】これらのことを避けるためにも、透明部材
（２３）に反射防止処理をしておくのがよい。反射防止
膜２４としては、単層反射防止膜、及び２層以上の膜を
形成する多層反射防止膜があり、材料として代表的なも
のにフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等がある。また、
図９においては、光センサ側だけに反射防止膜２４を塗
布した例を示してあるが、反射による光量損失を低減す
るために両面に塗布することとしてもよい。

【００６８】請求項９の例本例は、図１０において、透明部材（２３）の表面に対
して投光器１、受光器２の各々の光軸が、 θ＝tan^-1(n/n₀) （n：透明部材の屈折率、n₀:空気の
屈折率）で求められる角度θ(deg)以下（透明部材に対する法線
を０（deg）とする）となるように設置することを内容
とする。

【００６９】ここで、角度θはブリュースター角と言わ
れる角度で、Ｐ偏光の反射率が０になる角度である。反
射率が０になるのはＰ偏光成分のみなので、照射光全体
としては反射光は生じるのであるが、どの偏光成分もこ
のブリュースター角を境として角度が増えていくと反射
率が急激に増えていくという特性がある。

【００７０】よって、図１０において、投光器１からの
光が透明部材の表面と交わる位置での法線に対する角度
である投光角度θｔをこのブリュースター角よりも小さ
くしておくと、透明部材（２３）の表面で不要に照射光
が反射されて光量が低減するおそれがなくなる。

【００７１】また、検知対象物からの受光器２への光が
透明部材（２３）の表面と交わる位置での法線に対する
角度である受光角度θｒもブリュースター角よりも小さ
くしておくことにより、光センサ２０の投光器１以外か
ら入り込んでくる漏れ光が透明部材（２３）で反射して
くる光を拾うおそれがなくなる。

【００７２】この様に、投光器１、受光器２ともに、透
明部材（２３）に対する各光軸がブリュースター角内と
なるように設置しておくことによりそれぞれ利点があ
る。また、一般的なガラス（屈折率ｎ＝１．５程度）を
用いた場合、ブリュースター角θ≒５６（deg）とな
る。

【００７３】［４］画像形成装置（請求項１０関連）乾式二成分の現像剤で現像を行なう現像装置を備えた画
像形成装置であって、前記した光センサ２０を搭載した
現像装置１０を備えた画像形成装置の例を説明する。図
１１は、現像装置１０が搭載される電子写真方式の画像
形成装置２９の概略を示す。最上部には原稿自動給紙装
置ＡＤＦがあり、その下に原稿を読み取るスキャナ部５
６がある。原稿自動給紙装置ＡＤＦ自動送りされた原稿
はスキャナ部５６で読み取られ、後述するように書込ユ
ニット３６で画像情報を含む書込み光Ｌｂとして感光体
３０に出射されて露光を行なう。

【００７４】この画像形成装置２９は、現像方式として
乾式二成分現像剤を使用した静電現像方式を用い、か
つ、４連タンデム型の中間転写方式を採用している。し
かし、これは画像形成装置の代表例として描いているだ
けであり、乾式二成分現像剤を使用する現像方式であれ
ば、それ以外、例えば、転写等の方式は本例によらなく
てもよい。

【００７５】画像形成動作を説明する。プリント開始命
令が入力されると、４つの各感光体３０周辺、中間転写
ベルト３１周辺、給紙搬送経路３２等にある各ローラは
回転し始め、下部の給紙トレイ３４、３５の何れか一つ
からピックアップローラ５４、給紙ローラ５５などを経
て記録紙の給紙が開始される。

【００７６】４つの各感光体３０の中の一つに着目する
と、その感光体３０は帯電チャージャ３５によってその
表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット３６から照
射される書込光Ｌｂによってその表面を画像データに従
って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜
像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体
３０は、乾式二成分方式の現像装置１０においてトナー
を供給されることにより、担持している静電潜像をその
現像装置の特定色に現像される。

【００７７】図１１においては感光体３０は全部で４つ
配置されており、それぞれが１色に対応していて全部で
４色分ある。各感光体３０には、イエロー、マゼンタ、
シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）の
トナー像が１色ずつ対応して現像されることになる。

【００７８】感光体３０上に現像されたトナー像は、中
間転写ベルト３１と接触する接点において感光体３０に
対向して設置された一次転写ローラ３８に印加される転
写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト３１上
に転写される。

【００７９】これをタイミングを合わせながら１つの感
光体３０についてイエロー、他の一つの感光体３０につ
いてマゼンタ、さらに他の一つの感光体３０についてシ
アン、さらに他の一つの感光体３０についてブラックと
いうように、４色分繰り返すことにより、中間転写ベル
ト３１上にフルカラーのトナー像が重ね合わせて形成さ
れる。

【００８０】中間転写ベルト上３１に形成されたフルカ
ラートナー像は、給紙トレイ３４から送り出されてレジ
ストローラ４０で一時待機し、タイミングを合わせて送
り出される記録紙に、二次転写ローラ４１の部位で転写
される。

【００８１】この転写は、二次転写ローラ４１によって
印加される二次転写バイアス、及び二次転写ローラ４１
と対向配置されていて、中間転写ベルト３１を二次転写
ローラ４１に押圧しているローラ４２と該二次転写ロー
ラ４１間の押圧力によって行われる。

【００８２】フルカラートナー像を転写された記録紙
は、搬送経路４４を辿って定着装置４５を通過すること
により、表面に担持しているトナー像が加熱定着され
る。片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙ト
レイ４６へ進み排紙される。両面プリントならば搬送方
向を搬送経路４４に沿って矢印で示すように下向きに変
えられて用紙反転部４７へ搬送されていく。

【００８３】用紙反転部４７へ到達した記録紙は、スイ
ッチバックローラ４９の逆転により搬送方向をそれまで
と反対に変えられて（逆転されて）記録紙の後端部側か
ら用紙反転部４７を出て行く。これをスイッチバックと
いうが、このスイッチバックの動作によって記録紙の表
裏を反転させることができる。

【００８４】表裏反転された記録紙は定着装置４５方向
には戻らず、再給紙経路４８を通過して本来の給紙経路
３２に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様に
トナー像を転写されて、定着装置４５を通過して排紙さ
れる。これが両面プリント動作である。

【００８５】さらに、各部の動作を最後まで説明する
と、一次転写ローラ３８が設けられた部位である一次転
写部を通過した感光体３０はその表面に一次転写残トナ
ーを担持しており、これを感光体クリーニングユニット
５０によって除去される。

【００８６】その後、除電ランプ５１によってその表面
を一様に除電されて次の画像の為の帯電に備える。ま
た、二次転写ローラ４１が設けられた部位である二次転
写部を通過した中間転写ベルト３１に関しても、その表
面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらも中間
転写ベルトクリーニングユニット５２によってこれを除
去され、次のトナー像の転写に備えられる。この様な動
作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが
行われていく。

【００８７】かかる画像形成装置においては、本発明に
かかる現像装置１０を使用しているので、光センサによ
りトナー濃度を高精度に測定し、適正なトナー濃度を維
持して良好な画像を得る。

【００８８】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、光を特定方向
に偏光、もしくは散乱させる性質を持つ物質の存在比率
を測定することが可能となる。

【００８９】請求項２記載の発明では、透過光の場合は
旋光を引き起こす物質の種類を推定できるし、反射光の
場合は検知対象物の光の散乱度合いを測定することがで
きる。

【００９０】請求項３記載の発明では、表面状態が良く
光をあまり散乱させないキャリア、表面状態があまり良
くなく誘電体でもあるため光を散乱・偏光させるトナー
の混合比を測定することが可能となり、これによりトナ
ー濃度を測定することができる。

【００９１】請求項４記載の発明では、現像装置内部と
同等の、現像がなされる以前の位置での検知がなされ、
現像装置内部のトナー濃度を正確に測定することができ
る。

【００９２】請求項５記載の発明では、現像剤の撹拌が
十分な部位で現像剤を直接検知することから、現像装置
内のトナー濃度を正確に測定することができる。

【００９３】請求項６記載の発明では、透明部材の清掃
で済むの清掃が簡単であり、また、透明部材として汚れ
が付きにくい素材を使用することで、清掃の頻度を減ら
すことができる。

【００９４】請求項７記載の発明では、透明部材を現像
剤と非接触に設置するので、トナー飛散しない状況を作
り出しさえすれば透明部材に汚れが付着することが防ぐ
ことができる。

【００９５】請求項８記載の発明では、現像剤が強く流
動する状況を作り出してやれば、透明部材の表面に付着
したトナーが、流動する現像剤で掻き落とされて清掃さ
れる可能性がある。請求項９記載の発明では、光センサ
への光量が低減したり、漏れ光を拾うことを防止でき
る。請求項１０記載の発明では、高い現像品質の画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光センサの基本構成を説明した図である。

【図２】図２（ａ）乃至（ｄ）は各種偏光板を偏光方向
と共に例示した図である。

【図３】乾式二成分現像剤を模式的に示した斜視図であ
る。

【図４】現像装置の断面図である。

【図５】現像装置の斜視図である。

【図６】透明部材を現像剤と非接触状態としたときの光
センサの配置図である。

【図７】透明部材を現像剤と接触状態としたときの光セ
ンサの配置図である。

【図８】光センサを透明部材と一体化したときの斜視図
である。

【図９】透明部材に反射防止膜を形成したときの説明図
である。

【図１０】投光角度、受光角度とブリュースター角との
関係を説明した図である。

【図１１】タンデムタイプのフルカラー画像形成装置の
概略構成図である。

【符号の説明】

１投光器２受光器２０光センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ＥＦターム(参考） 2G059 AA01 BB09 DD04 DD12 EE01 EE02 EE04 EE05 EE11 GG10 JJ19 KK01 NN07 2H077 AB02 AB14 AB15 AB18 AC02 AD02 AD06 DA10 DA36 DA43 DA63 DA64 DB14 EA01 FA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検知対象物に光を照射する投光器と、前記
検知対象物から反射若しくは透過してくる光を受光する
受光器からなる光センサにおいて、前記投光器は特定方向に直線偏光する光を出射するもの
であり、前記受光器は前記投光器から出射される光の偏
光方向と異なる任意の一方向の偏光成分の光のみを受光
可能としていることを特徴とする光センサ。
【請求項２】請求項１に記載の光センサにおいて、前記受光器は、前記任意の一方向の偏光成分として前記
投光器から出射される光の偏光成分と直交する偏光成分
のみを受光可能であることを特徴とする光センサ。
【請求項３】乾式二成分の現像剤を使用する現像装置に
おいて、請求項１又は２に記載の光センサによって前記現像剤を
検知し、前記現像剤を構成する２つの成分の比を測定す
ることを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項３に記載の現像装置が、筒状をした
現像剤担持体の周面に沿って前記現像剤を現像領域へ搬
送する構成を有するものであり、前記現像剤の検知位置を、前記現像剤担持体の周面上に
おいて前記現像剤の搬送方向上、前記現像領域よりも上
流側の部位としたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項３に記載の現像装置が、現像剤撹拌
搬送部材を具備していて、この現像剤撹拌搬送部材で撹
拌された前記現像剤が前記現像剤担持体に供給されて現
像に供されるものであり、前記現像剤の検知位置を、前記現像剤撹拌搬送部材の近
傍としたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項４又は５に記載の現像装置におい
て、飛散トナーによって光センサが汚れるのを防止するた
め、前記光センサの光路に透明部材を設置したことを特
徴とする現像装置。
【請求項７】請求項６に記載の現像装置において、前記透明部材は、前記光センサの検知対象物である前記
現像剤と非接触となるように設置されていることを特徴
とする現像装置。
【請求項８】請求項６に記載の現像装置において、前記透明部材は、前記光センサの検知対象物である前記
現像剤と接触するように設置されていることを特徴とす
る現像装置。
【請求項９】請求項６乃至８の何れか一つに記載の現像
装置において、前記透明部材の表面に対して前記投光器、前記受光器の
各々の光軸が θ＝tan^-1(n/n₀) （n：透明部材の屈折率、n₀:空気の
屈折率）で求められる角度θ(deg)以下（透明部材に対する法線
を０（deg）とする）となるように設置されていること
を特徴とする現像装置。
【請求項１０】乾式二成分の現像剤で現像を行なう現像
装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置が請
求項２乃至９の何れか一つに記載の現像装置であること
を特徴とする現像装置。