JP3310142B2 - トナー濃度センサー - Google Patents
トナー濃度センサーInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー複写機、カ
ラープリンター等のカラー画像形成装置において、カラ
ー画像の形成に使用されるカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度を検出するために使用されるトナー濃度センサ
ーに関する。
ラープリンター等のカラー画像形成装置において、カラ
ー画像の形成に使用されるカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度を検出するために使用されるトナー濃度センサ
ーに関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー複写機では、通常、感光体ドラム
上に形成された静電潜像に、イエロー（Ｙｅ）、マゼン
タ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）の３色のカラートナーを選
択的に付着させてカラー画像を形成し、そのカラー画像
を転写紙等に転写するようになっている。このようなカ
ラー複写機では、これら３色のカラートナーによって、
黒色を含む全てのカラーが再現されるようになっている
が、黒色をより鮮明に表現するために、これら３色のカ
ラートナーとともに、黒色トナーも使用されるようにな
っている。
上に形成された静電潜像に、イエロー（Ｙｅ）、マゼン
タ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）の３色のカラートナーを選
択的に付着させてカラー画像を形成し、そのカラー画像
を転写紙等に転写するようになっている。このようなカ
ラー複写機では、これら３色のカラートナーによって、
黒色を含む全てのカラーが再現されるようになっている
が、黒色をより鮮明に表現するために、これら３色のカ
ラートナーとともに、黒色トナーも使用されるようにな
っている。
【０００３】カラー複写機では、良好な色再現性を得る
ために、感光体ドラムに付着したカラートナーおよび黒
色トナーの濃度を検出するトナー濃度センサーが使用さ
れている。カラートナーおよび黒色トナーの濃度を検出
するトナー濃度センサーは、通常、モノクロ複写機にお
いて黒色トナーの濃度を検出するために使用されるトナ
ー濃度センサーと同様の構造になっている。
ために、感光体ドラムに付着したカラートナーおよび黒
色トナーの濃度を検出するトナー濃度センサーが使用さ
れている。カラートナーおよび黒色トナーの濃度を検出
するトナー濃度センサーは、通常、モノクロ複写機にお
いて黒色トナーの濃度を検出するために使用されるトナ
ー濃度センサーと同様の構造になっている。
【０００４】図８（ａ）はカラートナーおよび黒色トナ
ーの濃度検出に使用される従来のトナー濃度センサーの
正面図、図８（ｂ）はその側面図である。このトナー濃
度センサー５０は、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナーに対して赤外光を照射する赤外発光ダイ
オード５１と、その所定領域２１に付着したトナー２３
によって反射された赤外光を受光する赤外受光素子５２
とがケース５３内に配置された反射型センサーによって
構成されている。赤外発光ダイオード５１は、感光体ド
ラム２０におけるトナー２３が付着される所定領域２１
に対して、所定の傾斜角度で赤外光を照射するように配
置されており、また、赤外受光素子５２は、感光体ドラ
ム２０の所定領域２１にて鏡面反射（正反射）される赤
外光を受光するように配置されている。
ーの濃度検出に使用される従来のトナー濃度センサーの
正面図、図８（ｂ）はその側面図である。このトナー濃
度センサー５０は、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナーに対して赤外光を照射する赤外発光ダイ
オード５１と、その所定領域２１に付着したトナー２３
によって反射された赤外光を受光する赤外受光素子５２
とがケース５３内に配置された反射型センサーによって
構成されている。赤外発光ダイオード５１は、感光体ド
ラム２０におけるトナー２３が付着される所定領域２１
に対して、所定の傾斜角度で赤外光を照射するように配
置されており、また、赤外受光素子５２は、感光体ドラ
ム２０の所定領域２１にて鏡面反射（正反射）される赤
外光を受光するように配置されている。
【０００５】このようなトナー濃度センサー５０では、
赤外発光ダイオード５１から照射されて感光体ドラム２
０の所定領域２１に付着したトナー２３にて反射された
赤外光が赤外受光素子５２にて受光されるようになって
おり、赤外受光素子５２は、受光した赤外光の光量に対
応した電流を出力する。そして、赤外受光素子５２の出
力電流に基づいて、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナー２３の濃度が検出される。
赤外発光ダイオード５１から照射されて感光体ドラム２
０の所定領域２１に付着したトナー２３にて反射された
赤外光が赤外受光素子５２にて受光されるようになって
おり、赤外受光素子５２は、受光した赤外光の光量に対
応した電流を出力する。そして、赤外受光素子５２の出
力電流に基づいて、感光体ドラム２０の所定領域２１に
付着したトナー２３の濃度が検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図９は、黒色トナーの
分光反射率の概略を示すグラフ、図１０は、感光体ドラ
ム２０表面の分光反射率の概略を示すグラフである。黒
色トナーは、４００〜９００ｎｍの波長の光に対して低
い反射率になっているが、感光体ドラム２０の表面は、
波長が大きくなるにつれて反射率が順次大きくなってお
り、赤外領域の光に対しては、５０％以上の反射率にな
っている。
分光反射率の概略を示すグラフ、図１０は、感光体ドラ
ム２０表面の分光反射率の概略を示すグラフである。黒
色トナーは、４００〜９００ｎｍの波長の光に対して低
い反射率になっているが、感光体ドラム２０の表面は、
波長が大きくなるにつれて反射率が順次大きくなってお
り、赤外領域の光に対しては、５０％以上の反射率にな
っている。
【０００７】感光体ドラム２０の所定領域２１にトナー
が付着していない場合には、赤外発光ダイオード５１か
ら照射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面によっ
て鏡面反射されるとともに、感光体ドラム２０の表面に
て拡散反射される。トナー濃度センサー５０の赤外受光
素子５２には、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反射し
た光と、感光体ドラム２０の表面の反射率によって決ま
る拡散反射光とが受光される。
が付着していない場合には、赤外発光ダイオード５１か
ら照射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面によっ
て鏡面反射されるとともに、感光体ドラム２０の表面に
て拡散反射される。トナー濃度センサー５０の赤外受光
素子５２には、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反射し
た光と、感光体ドラム２０の表面の反射率によって決ま
る拡散反射光とが受光される。
【０００８】これに対して、感光体ドラム２０の所定領
域２１に黒色トナーが付着すると、黒色トナーの付着量
に応じて、感光体ドラム２０の表面によって鏡面反射す
る赤外光の量が減少するとともに、感光体ドラム２０の
表面および黒色トナーにて拡散反射する赤外光の量も減
少する。そして、黒色トナーの付着量（黒色トナーの濃
度）が増加すると、最終的には、黒色トナーによる拡散
反射光のみが赤外受光素子５２によって受光されること
になる。
域２１に黒色トナーが付着すると、黒色トナーの付着量
に応じて、感光体ドラム２０の表面によって鏡面反射す
る赤外光の量が減少するとともに、感光体ドラム２０の
表面および黒色トナーにて拡散反射する赤外光の量も減
少する。そして、黒色トナーの付着量（黒色トナーの濃
度）が増加すると、最終的には、黒色トナーによる拡散
反射光のみが赤外受光素子５２によって受光されること
になる。
【０００９】図１１は、感光体ドラム２０の表面に付着
した黒色トナーの濃度とトナー濃度センサー５０（赤外
受光素子５２）の出力電流との関係を示すグラフであ
る。感光体ドラム２０に対する黒色トナーの付着量（黒
色トナー濃度）が増加すると、感光体ドラム２０表面か
らの鏡面反射される光量が減少する。また、黒色トナー
に対する赤外光の反射率が感光体ドラム２０表面に対す
る赤外光の反射率よりも小さくなっていることにより、
黒色トナーの付着量が増加すると、感光体ドラム２０表
面および黒色トナーによって拡散反射される光量も減少
し、図１１に示すように、トナー濃度センサー５０の出
力電流は、トナー濃度にほぼ反比例して小さくなる。そ
して、黒色トナーの濃度がａ（mg／cm2 ）以上になれ
ば、トナー濃度センサー５０の出力電流はほぼ一定にな
る。
した黒色トナーの濃度とトナー濃度センサー５０（赤外
受光素子５２）の出力電流との関係を示すグラフであ
る。感光体ドラム２０に対する黒色トナーの付着量（黒
色トナー濃度）が増加すると、感光体ドラム２０表面か
らの鏡面反射される光量が減少する。また、黒色トナー
に対する赤外光の反射率が感光体ドラム２０表面に対す
る赤外光の反射率よりも小さくなっていることにより、
黒色トナーの付着量が増加すると、感光体ドラム２０表
面および黒色トナーによって拡散反射される光量も減少
し、図１１に示すように、トナー濃度センサー５０の出
力電流は、トナー濃度にほぼ反比例して小さくなる。そ
して、黒色トナーの濃度がａ（mg／cm2 ）以上になれ
ば、トナー濃度センサー５０の出力電流はほぼ一定にな
る。
【００１０】次に、このようなトナー濃度センサー５０
によって、感光体ドラム２０に付着したカラートナーの
濃度を検出する場合について説明する。図１２（ａ）は
イエロートナーの分光反射率の概略を示すグラフ、
（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の概略を示すグラ
フ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率の概略を示すグ
ラフである。イエロートナーは、５００ｎｍ程度以下の
波長の光に対しては反射率が低く、マゼンタトナーは５
００〜６００ｎｍ程度の波長の光に対しては反射率が低
く、シアントナーは６００〜８００ｎｍ程度の波長の光
に対しては反射率が低くなっている。従って、全てのカ
ラートナーは、赤外領域の光に対しては反射率が大き
く、また、図１０に示した感光体ドラム２０の表面の赤
外領域の光に対する反射率よりも大きくなっている。
によって、感光体ドラム２０に付着したカラートナーの
濃度を検出する場合について説明する。図１２（ａ）は
イエロートナーの分光反射率の概略を示すグラフ、
（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率の概略を示すグラ
フ、（ｃ）はシアントナーの分光反射率の概略を示すグ
ラフである。イエロートナーは、５００ｎｍ程度以下の
波長の光に対しては反射率が低く、マゼンタトナーは５
００〜６００ｎｍ程度の波長の光に対しては反射率が低
く、シアントナーは６００〜８００ｎｍ程度の波長の光
に対しては反射率が低くなっている。従って、全てのカ
ラートナーは、赤外領域の光に対しては反射率が大き
く、また、図１０に示した感光体ドラム２０の表面の赤
外領域の光に対する反射率よりも大きくなっている。
【００１１】このようなカラートナーでは、感光体ドラ
ム２０の表面に対する付着量（カラートナー濃度）が増
加すると、感光体ドラム２０表面による鏡面反射光量は
減少する。しかし、感光体ドラム２０の表面による赤外
光の反射率よりも各カラートナーによる赤外光の反射率
が大きいために、感光体ドラム２０に付着する各カラー
トナー量が増加すると、拡散反射される赤外光の光量が
増加することになる。そして、感光体ドラム２０表面に
付着するカラートナー量が一定値以上になると、赤外受
光素子５２には、感光体ドラム２０表面からの鏡面反射
光は受光されず、カラートナーによる拡散反射光のみが
受光される状態になり、赤外受光素子５２の出力電流は
一定になる。
ム２０の表面に対する付着量（カラートナー濃度）が増
加すると、感光体ドラム２０表面による鏡面反射光量は
減少する。しかし、感光体ドラム２０の表面による赤外
光の反射率よりも各カラートナーによる赤外光の反射率
が大きいために、感光体ドラム２０に付着する各カラー
トナー量が増加すると、拡散反射される赤外光の光量が
増加することになる。そして、感光体ドラム２０表面に
付着するカラートナー量が一定値以上になると、赤外受
光素子５２には、感光体ドラム２０表面からの鏡面反射
光は受光されず、カラートナーによる拡散反射光のみが
受光される状態になり、赤外受光素子５２の出力電流は
一定になる。
【００１２】カラートナー濃度に対するトナー濃度セン
サー５０（赤外受光素子５２）の出力電流の関係を図１
１に破線で示す。このように、カラートナーによる拡散
反射光量が増加することにより、トナー濃度センサー５
０の出力が一定になるカラートナーの濃度ｂ（mg／cm2
）は、トナー濃度センサー５０の出力が一定になる黒
色トナーの濃度ａ（mg／cm2 ）よりも小さくなってお
り、カラートナーの濃度を狭い範囲でしか正確に検出す
ることができない。その結果、カラー複写機等のカラー
画像形成装置によって形成されるカラー画像の色再現性
を向上させることができないという問題がある。
サー５０（赤外受光素子５２）の出力電流の関係を図１
１に破線で示す。このように、カラートナーによる拡散
反射光量が増加することにより、トナー濃度センサー５
０の出力が一定になるカラートナーの濃度ｂ（mg／cm2
）は、トナー濃度センサー５０の出力が一定になる黒
色トナーの濃度ａ（mg／cm2 ）よりも小さくなってお
り、カラートナーの濃度を狭い範囲でしか正確に検出す
ることができない。その結果、カラー複写機等のカラー
画像形成装置によって形成されるカラー画像の色再現性
を向上させることができないという問題がある。
【００１３】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、黒色トナーの濃度のみならず、カ
ラートナーの濃度も広範囲にわたって正確に検出するこ
とができ、従って、カラー複写機等画像形成装置によっ
て形成されるカラー画像の色再現性を著しく向上させる
ことができるトナー濃度センサーを提供することにあ
る。
であり、その目的は、黒色トナーの濃度のみならず、カ
ラートナーの濃度も広範囲にわたって正確に検出するこ
とができ、従って、カラー複写機等画像形成装置によっ
て形成されるカラー画像の色再現性を著しく向上させる
ことができるトナー濃度センサーを提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のトナー濃度セン
サーは、感光体上の所定領域に付着したトナーに対し
て、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、前記トナ
ーにて拡散反射される反射光を受光する赤外受光素子
と、を具備し、その赤外受光素子の出力に基づいて感光
体に付着したトナーの濃度を検出するトナー濃度センサ
ーであって、前記赤外発光ダイオードから発せられる赤
外光がレンズまたはスリットによって絞られ、前記赤外
発光ダイオードの光軸が、前記感光体表面における法線
に対して、１０°以上３０°以下の角度で傾斜してな
り、前記赤外受光素子の光軸が、前記法線に対して前記
赤外発光ダイオードの光軸と同方向で同一平面内に位置
し、且つ該赤外発光ダイオードの光軸の傾斜角度よりも
大きく傾斜してなることを特徴とするものであり、その
ことにより上記目的が達成される。
サーは、感光体上の所定領域に付着したトナーに対し
て、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、前記トナ
ーにて拡散反射される反射光を受光する赤外受光素子
と、を具備し、その赤外受光素子の出力に基づいて感光
体に付着したトナーの濃度を検出するトナー濃度センサ
ーであって、前記赤外発光ダイオードから発せられる赤
外光がレンズまたはスリットによって絞られ、前記赤外
発光ダイオードの光軸が、前記感光体表面における法線
に対して、１０°以上３０°以下の角度で傾斜してな
り、前記赤外受光素子の光軸が、前記法線に対して前記
赤外発光ダイオードの光軸と同方向で同一平面内に位置
し、且つ該赤外発光ダイオードの光軸の傾斜角度よりも
大きく傾斜してなることを特徴とするものであり、その
ことにより上記目的が達成される。
【００１５】また、前記赤外受光素子のカラートナー濃
度および黒色トナー濃度に応じた出力電流を、相互に異
なる増幅率によって増幅する一対の増幅器を備え、カラ
ートナー濃度に対する赤外受光素子の出力電流の変化量
Ａが黒色トナー濃度に対する赤外受光素子の出力電流の
変化量Ｂよりも大きい場合に、前記変化量Ａ，Ｂに基づ
き、黒色トナー濃度に対応する増幅器の増幅率をカラー
トナー濃度に対する増幅器の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定
してなることを特徴とする。
度および黒色トナー濃度に応じた出力電流を、相互に異
なる増幅率によって増幅する一対の増幅器を備え、カラ
ートナー濃度に対する赤外受光素子の出力電流の変化量
Ａが黒色トナー濃度に対する赤外受光素子の出力電流の
変化量Ｂよりも大きい場合に、前記変化量Ａ，Ｂに基づ
き、黒色トナー濃度に対応する増幅器の増幅率をカラー
トナー濃度に対する増幅器の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定
してなることを特徴とする。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。
面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】図１は、トナー濃度センサーの一例を示す
概略正面図である。このトナー濃度センサー１０は、例
えば、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン
（Ｃｙ）の各カラートナーと黒色トナーとによってカラ
ー画像を形成するカラー複写機に設けられた感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に対向して配置されている。感光
体ドラム２１の所定領域には、カラー画像の形成とは関
係なく、イエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナー
が付着されるとともに、黒色トナーが付着されるように
なっている。
概略正面図である。このトナー濃度センサー１０は、例
えば、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン
（Ｃｙ）の各カラートナーと黒色トナーとによってカラ
ー画像を形成するカラー複写機に設けられた感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に対向して配置されている。感光
体ドラム２１の所定領域には、カラー画像の形成とは関
係なく、イエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナー
が付着されるとともに、黒色トナーが付着されるように
なっている。
【００２０】トナー濃度センサー１０は、感光体ドラム
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に赤外光を照
射する赤外発光ダイオード１１と、感光体ドラム２０の
所定領域２１に付着したトナー２３にて拡散反射される
反射光を受光する赤外受光素子１２とが、ケース１３内
に収容されて構成されている。赤外発光ダイオード１１
および赤外受光素子１２は、光軸が同一平面内に位置す
るように、ケース１３内に収容されている。ケース１３
には、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光を
集光するためのレンズまたはスリット（図示せず）が、
赤外発光ダイオード１１の発光面の前方に設けられてい
る。
２０の所定領域２１に付着したトナー２３に赤外光を照
射する赤外発光ダイオード１１と、感光体ドラム２０の
所定領域２１に付着したトナー２３にて拡散反射される
反射光を受光する赤外受光素子１２とが、ケース１３内
に収容されて構成されている。赤外発光ダイオード１１
および赤外受光素子１２は、光軸が同一平面内に位置す
るように、ケース１３内に収容されている。ケース１３
には、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光を
集光するためのレンズまたはスリット（図示せず）が、
赤外発光ダイオード１１の発光面の前方に設けられてい
る。
【００２１】
【００２２】
【００２３】図２は、各カラートナーの濃度および黒色
トナーの濃度とトナー濃度センサー１０の出力電流との
関係を示すグラフである。黒色トナーの場合には、感光
体ドラム２０表面における赤外光の反射率よりも、黒色
トナーによる赤外光の反射率が小さいために、図２に実
線で示すように、感光体ドラム２０の所定領域２１に付
着した黒色トナーの濃度が大きくなるほど、すなわち、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着した黒色トナー
量が多くなるほど、黒色トナーにて拡散反射される赤外
光量が減少し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃
度センサー１０の出力電流）が減少する。そして、感光
体ドラム２０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光
素子１２にて受光されず、黒色トナーによる拡散反射光
のみが赤外受光素子１２にて受光される状態になると、
黒色トナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサ
ー１０の出力は一定になる。
トナーの濃度とトナー濃度センサー１０の出力電流との
関係を示すグラフである。黒色トナーの場合には、感光
体ドラム２０表面における赤外光の反射率よりも、黒色
トナーによる赤外光の反射率が小さいために、図２に実
線で示すように、感光体ドラム２０の所定領域２１に付
着した黒色トナーの濃度が大きくなるほど、すなわち、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着した黒色トナー
量が多くなるほど、黒色トナーにて拡散反射される赤外
光量が減少し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃
度センサー１０の出力電流）が減少する。そして、感光
体ドラム２０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光
素子１２にて受光されず、黒色トナーによる拡散反射光
のみが赤外受光素子１２にて受光される状態になると、
黒色トナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサ
ー１０の出力は一定になる。
【００２４】反対に、イエロー、マゼンタ、シアンの各
カラートナーの場合には、各カラートナーによる赤外光
の反射率は、感光体ドラム２０の表面における赤外光の
反射率よりも大きいために、図２に破線で示すように、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着したカラートナ
ー濃度が大きくなるほど、すなわち、感光体ドラム２０
の所定領域２１に付着したカラートナー量が多くなるほ
ど、カラートナーにて拡散反射される赤外光量が増加
し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃度センサー
１０の出力電流）が増加する。そして、感光体ドラム２
０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光素子１２に
て受光されず、カラートナーにて拡散反射される赤外光
が赤外受光素子１２にて受光される状態になると、カラ
ートナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサー
１０の出力は一定になる。
カラートナーの場合には、各カラートナーによる赤外光
の反射率は、感光体ドラム２０の表面における赤外光の
反射率よりも大きいために、図２に破線で示すように、
感光体ドラム２０の所定領域２１に付着したカラートナ
ー濃度が大きくなるほど、すなわち、感光体ドラム２０
の所定領域２１に付着したカラートナー量が多くなるほ
ど、カラートナーにて拡散反射される赤外光量が増加
し、赤外受光素子１２の出力電流（トナー濃度センサー
１０の出力電流）が増加する。そして、感光体ドラム２
０表面にて拡散反射される赤外光が赤外受光素子１２に
て受光されず、カラートナーにて拡散反射される赤外光
が赤外受光素子１２にて受光される状態になると、カラ
ートナーの濃度が大きくなっても、トナー濃度センサー
１０の出力は一定になる。
【００２５】このように、感光体ドラム２０表面および
その表面に付着したトナーによる拡散反射光を赤外受光
素子１２によって受光する構成では、黒色トナーは、濃
度が増加するほど赤外受光素子１２からの出力電流が減
少するのに対して、カラートナーは、濃度が増加するほ
ど赤外受光素子１２からの出力電流が増加するようにな
っており、カラートナーの場合も、黒色トナーと同様
に、濃度ａ（mg／cm2 )になるまでは、赤外受光素子１
２からの出力電流がカラートナーの濃度に応じて変化す
るために、その濃度ａ（mg／cm2 ) までは、カラートナ
ー濃度を正確に検出することができる。従って、従来の
トナー濃度センサーによって正確に検出し得るカラート
ナーの濃度ｂ（mg／cm2 ) よりも広範囲にわたってカラ
ートナーの濃度を正確に検出することができる。
その表面に付着したトナーによる拡散反射光を赤外受光
素子１２によって受光する構成では、黒色トナーは、濃
度が増加するほど赤外受光素子１２からの出力電流が減
少するのに対して、カラートナーは、濃度が増加するほ
ど赤外受光素子１２からの出力電流が増加するようにな
っており、カラートナーの場合も、黒色トナーと同様
に、濃度ａ（mg／cm2 )になるまでは、赤外受光素子１
２からの出力電流がカラートナーの濃度に応じて変化す
るために、その濃度ａ（mg／cm2 ) までは、カラートナ
ー濃度を正確に検出することができる。従って、従来の
トナー濃度センサーによって正確に検出し得るカラート
ナーの濃度ｂ（mg／cm2 ) よりも広範囲にわたってカラ
ートナーの濃度を正確に検出することができる。
【００２６】図２に示すように、感光体ドラム２０の表
面の赤外光の反射率が、カラートナーの赤外光の反射率
と黒色トナーの反射率の赤外光の反射率とのほぼ中間で
あれば、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２
の出力電流の変化量と、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量とがほぼ等しくなる
が、感光体ドラム２０の表面の赤外光の反射率が、黒色
トナーの赤外光の反射率に近い場合には、図３に示すよ
うに、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２の
出力電流の変化量Ａが、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量Ｂよりも大きくなる。
このような場合には、図４に示すように、赤外受光素子
１２の出力電流を、電流−電圧変換器３３によって電圧
に変換して、一対の増幅器３１および３２によって、そ
れぞれ、相互に異なる増幅率によって増幅する。そし
て、各増幅器３１および３２によって得られる各出力Ｖ
01およびＶ02が、カラートナー濃度および黒色トナー濃
度としてそれぞれ読み取られる。黒色トナー濃度に対応
する増幅器３２の増幅率は、カラートナーの濃度に対す
る赤外受光素子１２の出力電流の変化量Ａと、黒色トナ
ーの濃度に対する赤外受光素子１２の出力電流の変化量
Ｂとに基づいて、カラートナーの濃度に対する増幅器３
１の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定すればよい。
面の赤外光の反射率が、カラートナーの赤外光の反射率
と黒色トナーの反射率の赤外光の反射率とのほぼ中間で
あれば、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２
の出力電流の変化量と、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量とがほぼ等しくなる
が、感光体ドラム２０の表面の赤外光の反射率が、黒色
トナーの赤外光の反射率に近い場合には、図３に示すよ
うに、カラートナーの濃度に対する赤外受光素子１２の
出力電流の変化量Ａが、黒色トナーの濃度に対する赤外
受光素子１２の出力電流の変化量Ｂよりも大きくなる。
このような場合には、図４に示すように、赤外受光素子
１２の出力電流を、電流−電圧変換器３３によって電圧
に変換して、一対の増幅器３１および３２によって、そ
れぞれ、相互に異なる増幅率によって増幅する。そし
て、各増幅器３１および３２によって得られる各出力Ｖ
01およびＶ02が、カラートナー濃度および黒色トナー濃
度としてそれぞれ読み取られる。黒色トナー濃度に対応
する増幅器３２の増幅率は、カラートナーの濃度に対す
る赤外受光素子１２の出力電流の変化量Ａと、黒色トナ
ーの濃度に対する赤外受光素子１２の出力電流の変化量
Ｂとに基づいて、カラートナーの濃度に対する増幅器３
１の増幅率のＡ／Ｂ程度に設定すればよい。
【００２７】ところで、感光体ドラム２０の所定領域２
１に対して、傾斜状態になった赤外発光ダイオード１１
から発せられる赤外光は、レンズまたはスリットによっ
て絞られた状態になっているものの、赤外光の指向性に
よって、±１０°程度に広がった状態になる。このため
に、感光体ドラム２０の表面による鏡面反射光が赤外受
光素子１２に受光されないようにするためには、赤外発
光ダイオード１１および赤外受光素子１２の光軸は、感
光体ドラム２０の放射方向に対して１０°以上の角度で
傾斜させる必要がある。
１に対して、傾斜状態になった赤外発光ダイオード１１
から発せられる赤外光は、レンズまたはスリットによっ
て絞られた状態になっているものの、赤外光の指向性に
よって、±１０°程度に広がった状態になる。このため
に、感光体ドラム２０の表面による鏡面反射光が赤外受
光素子１２に受光されないようにするためには、赤外発
光ダイオード１１および赤外受光素子１２の光軸は、感
光体ドラム２０の放射方向に対して１０°以上の角度で
傾斜させる必要がある。
【００２８】また、赤外発光ダイオード１１の光軸は、
感光体ドラム２０の放射方向に対して傾斜した状態にな
っているために、赤外発光ダイオード１１から発せられ
た赤外光は、感光体ドラム２０の所定領域２１に照射さ
れることにより、楕円形状のスポットになる。そして、
赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法線１
５に対する傾斜角度が大きくなるほど、楕円形状のスポ
ットの面積が大きくなる。スポットの面積が大きくなる
と、感光体ドラム２０におけるトナーを付着させる所定
領域２１の面積を大きくしなければ、所定領域２１に付
着したトナーの濃度を正確に検出することができなくな
る。このように赤外光のスポット面積が大きくなると、
広い所定領域２１に対して多量のトナーを付着させねば
ならず、経済性が損なわれる。
感光体ドラム２０の放射方向に対して傾斜した状態にな
っているために、赤外発光ダイオード１１から発せられ
た赤外光は、感光体ドラム２０の所定領域２１に照射さ
れることにより、楕円形状のスポットになる。そして、
赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法線１
５に対する傾斜角度が大きくなるほど、楕円形状のスポ
ットの面積が大きくなる。スポットの面積が大きくなる
と、感光体ドラム２０におけるトナーを付着させる所定
領域２１の面積を大きくしなければ、所定領域２１に付
着したトナーの濃度を正確に検出することができなくな
る。このように赤外光のスポット面積が大きくなると、
広い所定領域２１に対して多量のトナーを付着させねば
ならず、経済性が損なわれる。
【００２９】図５に示すように、感光体ドラム２０の所
定領域に照射される赤外光のビーム幅をＷ、赤外光の楕
円形状になったスポットの長径をｘとする。感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に照射される赤外光の傾斜角度
は、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法
線１５に対する入射角度θに等しい。その結果、ｘ＝Ｗ
／cos θの関係が得られる。図６は、θ＝０°とした場
合におけるスポットの長径（直径）ｘを１００に正規化
して、スポットの長径ｘと赤外光の入射角度θとの関係
を示したグラフである。このグラフから、赤外光の入射
角度θが３０°を越えると、入射角度θに対するスポッ
トの長径ｘが急激に大きくなるために、感光体ドラム２
０の表面における赤外光の法線に対する入射角度、すな
わち、感光体ドラム２０に対する赤外発光ダイオード１
１の光軸の傾斜角度θは３０°以下が好ましい。
定領域に照射される赤外光のビーム幅をＷ、赤外光の楕
円形状になったスポットの長径をｘとする。感光体ドラ
ム２０の所定領域２１に照射される赤外光の傾斜角度
は、赤外発光ダイオード１１から照射される赤外光の法
線１５に対する入射角度θに等しい。その結果、ｘ＝Ｗ
／cos θの関係が得られる。図６は、θ＝０°とした場
合におけるスポットの長径（直径）ｘを１００に正規化
して、スポットの長径ｘと赤外光の入射角度θとの関係
を示したグラフである。このグラフから、赤外光の入射
角度θが３０°を越えると、入射角度θに対するスポッ
トの長径ｘが急激に大きくなるために、感光体ドラム２
０の表面における赤外光の法線に対する入射角度、すな
わち、感光体ドラム２０に対する赤外発光ダイオード１
１の光軸の傾斜角度θは３０°以下が好ましい。
【００３０】なお、本発明のトナー濃度センサー１０で
は、赤外発光ダイオード１１から感光体ドラム２０の所
定領域２１に照射された赤外光が、感光体ドラム２０の
表面で鏡面反射されても、赤外受光素子１２にて受光さ
れないように、赤外発光素子１１および赤外受光素子１
２の相対位置を設定すればよい。従って、赤外発光素子
１１および赤光受光素子１２の相対位置は、本発明に係
わる図７に示すように、トナー濃度センサー１０の赤外
発光ダイオード１１および赤外受光素子１２を、それぞ
れの光軸が同一平面内に位置させて、法線１５と各光軸
とのなす角度が異なるようにケース１３内に配置するよ
うにすればよい。
は、赤外発光ダイオード１１から感光体ドラム２０の所
定領域２１に照射された赤外光が、感光体ドラム２０の
表面で鏡面反射されても、赤外受光素子１２にて受光さ
れないように、赤外発光素子１１および赤外受光素子１
２の相対位置を設定すればよい。従って、赤外発光素子
１１および赤光受光素子１２の相対位置は、本発明に係
わる図７に示すように、トナー濃度センサー１０の赤外
発光ダイオード１１および赤外受光素子１２を、それぞ
れの光軸が同一平面内に位置させて、法線１５と各光軸
とのなす角度が異なるようにケース１３内に配置するよ
うにすればよい。
【００３１】ここで、図７に示すトナー濃度センサー１
０では、赤外発光ダイオード１１の光軸が感光体ドラム
２０の放射方向に沿った法線１５に対して角度θ1 だけ
傾斜しているのに対して、赤外受光素子１２の光軸は、
赤外発光ダイオード１１の光軸と同方向に法線１５に対
して角度θ2 （＞θ1 ）だけ傾斜した状態になってい
る。いずれの場合にも、赤外発光ダイオード１１から照
射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反
射されると、赤外受光素子１２によっては受光されな
い。
０では、赤外発光ダイオード１１の光軸が感光体ドラム
２０の放射方向に沿った法線１５に対して角度θ1 だけ
傾斜しているのに対して、赤外受光素子１２の光軸は、
赤外発光ダイオード１１の光軸と同方向に法線１５に対
して角度θ2 （＞θ1 ）だけ傾斜した状態になってい
る。いずれの場合にも、赤外発光ダイオード１１から照
射された赤外光は、感光体ドラム２０の表面にて鏡面反
射されると、赤外受光素子１２によっては受光されな
い。
【００３２】
【発明の効果】本発明のトナー濃度センサーは、このよ
うに、赤外発光ダイオードから照射されて感光体表面に
て鏡面反射される赤外光が、受光素子によって受光され
ない状態になっているために、感光体に付着したトナー
の拡散反射される赤外光のみが受光素子にて受光される
ようになっているために、赤外光の反射率の低い黒色ト
ナーのみならず、赤外光の反射率の高いカラートナー
も、広範囲にわたって、濃度を正確に検出することがで
きる。その結果、カラー複写機等のカラー画像形成装置
により、色再現性に優れたカラー画像を形成することが
できる。
うに、赤外発光ダイオードから照射されて感光体表面に
て鏡面反射される赤外光が、受光素子によって受光され
ない状態になっているために、感光体に付着したトナー
の拡散反射される赤外光のみが受光素子にて受光される
ようになっているために、赤外光の反射率の低い黒色ト
ナーのみならず、赤外光の反射率の高いカラートナー
も、広範囲にわたって、濃度を正確に検出することがで
きる。その結果、カラー複写機等のカラー画像形成装置
により、色再現性に優れたカラー画像を形成することが
できる。
【００３３】また、赤外受光素子の出力を、感光体の赤
外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤外
光の反射率に基づいて、異なる増幅率によって増幅する
ことにより、カラートナーと黒色トナーのそれぞれ濃度
をより一層確実に検出することができる。
外光の反射率と、カラートナーおよび黒色トナーの赤外
光の反射率に基づいて、異なる増幅率によって増幅する
ことにより、カラートナーと黒色トナーのそれぞれ濃度
をより一層確実に検出することができる。
【図１】 トナー濃度センサーの一例を示す概略正面図
である。
である。
【図２】 カラートナーの濃度および黒色トナーの濃度
とそのトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれぞ
れ示すグラフである。
とそのトナー濃度センサーの出力電流との関係をそれぞ
れ示すグラフである。
【図３】 感光体ドラム表面の反射率が異なる場合にお
けるカラートナーの濃度および黒色トナーの濃度とトナ
ー濃度センサーの各出力電流との関係をそれぞれ示すグ
ラフである。
けるカラートナーの濃度および黒色トナーの濃度とトナ
ー濃度センサーの各出力電流との関係をそれぞれ示すグ
ラフである。
【図４】 その場合のトナー濃度センサーの信号処理回
路のブロック図である。
路のブロック図である。
【図５】 トナー濃度センサーの赤外発光ダイオードか
ら照射される赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度と
赤外光のスポット径の関係を示す概略図である。
ら照射される赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度と
赤外光のスポット径の関係を示す概略図である。
【図６】 その赤外光の感光体ドラムに対する傾斜角度
と赤外光のスポット径の関係を示すグラフである。
と赤外光のスポット径の関係を示すグラフである。
【図７】 本発明のトナー濃度センサーの実施の形態を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図８】 （ａ）は従来のトナー濃度センサーの一例を
示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図９】 黒色トナーの分光反射率の概略を示すグラフ
である。
である。
【図１０】 感光体ドラムの分光反射率の概略を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１１】 黒色トナーの濃度およびカラートナーの濃
度と従来のトナー濃度センサーの出力電流との関係をそ
れぞれ示すグラフである。
度と従来のトナー濃度センサーの出力電流との関係をそ
れぞれ示すグラフである。
【図１２】 （ａ）はイエロートナーの分光反射率の概
略を示すグラフ、（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率
の概略を示すグラフ、（ｃ）はシアントナーの分光反射
率の概略を示すグラフである。
略を示すグラフ、（ｂ）はマゼンタトナーの分光反射率
の概略を示すグラフ、（ｃ）はシアントナーの分光反射
率の概略を示すグラフである。
１０ トナー濃度センサー １１ 赤外発光ダイオード １２ 赤外受光素子 １３ ケース ２０ 感光体ドラム ２１ 所定領域 ２３ トナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−95757（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124798（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−59585（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110450（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66722（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249787（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268421（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−202418（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−322758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−98462（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G03G 15/01 G03G 15/08 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 感光体上の所定領域に付着したトナーに
対して、赤外光を照射する赤外発光ダイオードと、 前記トナーにて拡散反射される反射光を受光する赤外受
光素子と、を具備し、 その赤外受光素子の出力に基づいて感光体に付着したト
ナーの濃度を検出するトナー濃度センサーであって、 前記赤外発光ダイオードから発せられる赤外光がレンズ
またはスリットによって絞られ、 前記赤外発光ダイオードの光軸が、前記感光体表面にお
ける法線に対して、１０°以上３０°以下の角度で傾斜
してなり、 前記赤外受光素子の光軸が、前記法線に対して前記赤外
発光ダイオードの光軸と同方向で同一平面内に位置し、
且つ該赤外発光ダイオードの光軸の傾斜角度よりも大き
く傾斜してなることを特徴とするトナー濃度センサー。 - 【請求項２】 前記赤外受光素子のカラートナー濃度お
よび黒色トナー濃度に応じた出力電流を、相互に異なる
増幅率によって増幅する一対の増幅器を備え、 カラートナー濃度に対する赤外受光素子の出力電流の変
化量Ａが黒色トナー濃度に対する赤外受光素子の出力電
流の変化量Ｂよりも大きい場合に、 前記変化量Ａ，Ｂに基づき、黒色トナー濃度に対応する
増幅器の増幅率をカラートナー濃度に対する増幅器の増
幅率のＡ／Ｂ程度に設定してなることを特徴とする請求
項１に記載のトナー濃度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480695A JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480695A JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989769A JPH0989769A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3310142B2 true JP3310142B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=17124227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24480695A Expired - Fee Related JP3310142B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | トナー濃度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310142B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002006683A (ja) | 2000-06-26 | 2002-01-11 | Sharp Corp | トナー濃度センサ |
| JP4797233B2 (ja) * | 2000-09-25 | 2011-10-19 | パナソニック株式会社 | 小型試料濃度測定装置 |
| JP2002229280A (ja) | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Sharp Corp | トナー位置ずれ検出センサおよびそれを用いたカラー画像形成装置ならびにトナー位置ずれ検出方法 |
| JP4531357B2 (ja) * | 2003-07-04 | 2010-08-25 | 株式会社リコー | 光学センサ及び画像形成装置 |
| JP2006317531A (ja) | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Ricoh Co Ltd | 光学検知装置及び画像形成装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0612246B2 (ja) * | 1985-07-02 | 1994-02-16 | 松下電器産業株式会社 | 複写機原稿サイズ検知装置 |
| JP2739737B2 (ja) * | 1988-09-28 | 1998-04-15 | オムロン株式会社 | 路面状態識別装置 |
| US5083161A (en) * | 1989-08-25 | 1992-01-21 | Xerox Corporation | Densitometer for measuring developability |
| JPH0495757A (ja) * | 1990-08-08 | 1992-03-27 | Ono Gijutsu Kenkyusho:Kk | 粉塵撮影装置 |
| JPH04124798A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 光電式煙感知器 |
| JPH04268421A (ja) * | 1991-02-22 | 1992-09-24 | Canon Inc | 光量検出装置 |
| JPH05249787A (ja) * | 1992-03-03 | 1993-09-28 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| JP3170347B2 (ja) * | 1992-05-15 | 2001-05-28 | シャープ株式会社 | 画像処理装置 |
| JPH0659585A (ja) * | 1992-08-07 | 1994-03-04 | Sharp Corp | 電子写真複写方法 |
| JPH0666722A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-11 | Sharp Corp | トナー濃度検出装置 |
| JPH06202418A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Canon Inc | カラー画像形成装置 |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP24480695A patent/JP3310142B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0989769A (ja) | 1997-04-04 |
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