JP3310175B2 - Toner density sensor - Google Patents
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Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image forming apparatus such as a color copying machine and a color printer, and more particularly to a toner density used for detecting the density of a color toner and a black toner used for forming a color image. About the sensor.
【０００２】[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ことにより、複写画像が形成され
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を再現するこ
とができるが、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、黒色トナーを使用する
ことも実施されている。2. Description of the Related Art In a color copying machine, three color toners of yellow (Ye), magenta (Mg) and cyan (Cy) are usually selectively applied to an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum. A color image is formed by attaching the color image, and the color image is transferred to a transfer paper or the like, thereby forming a copy image. In such a color copying machine, all the colors including black can be reproduced by these three color toners. However, in order to express black more clearly, the black toner together with the three color toners is used. It has also been practiced to use.
【０００３】カラートナーとともに黒色トナーを使用す
るカラー複写機では、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。In a color copying machine using a black toner together with a color toner, a toner density sensor for detecting the density of the color toner and the black toner attached to the photosensitive drum is used in order to obtain good color reproducibility. .
The toner density sensor for detecting the densities of the color toner and the black toner usually has the same structure as the toner density sensor used for detecting the density of the black toner in a monochrome copying machine.
【０００４】図４（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４（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になっている。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。FIG. 4A is a front view of a conventional toner density sensor used for detecting the density of color toner and black toner, and FIG. 4B is a side view thereof. The toner density sensor 50 includes an infrared light emitting diode 51 that irradiates infrared light to toner adhered to a predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 and a toner 23 that adheres to the predetermined area 21.
Light receiving element 52 that receives infrared light reflected by
Are of a reflection type disposed in the case 53. The infrared light emitting diode 51 is arranged so as to irradiate a predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 to which the toner 23 is adhered with infrared light at a predetermined inclination angle. Are arranged to receive infrared light that is specularly reflected (specularly reflected) at a predetermined area 21 of the photosensitive drum 20.
【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。In such a toner concentration sensor 50,
Irradiated from the infrared light emitting diode 51, the photosensitive drum 2
The infrared light reflected by the toner 23 attached to the predetermined area 21 is received by the infrared light receiving element 52. The infrared light receiving element 52 reduces the amount of the received infrared light. Outputs the corresponding current. Then, based on the output current of the infrared light receiving element 52, the density of the toner 23 attached to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 is detected.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図５は、黒色トナーの
分光反射率を示すグラフ、図６は、感光体ドラム２０表
面の分光反射率を示すグラフである。黒色トナーは、図
５に示すように、400 〜900 nm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、図
６に示すように、光の波長が大きくなるにつれて反射率
が順次大きくなり、赤外領域の光に対しては、50％以上
の反射率になっている。FIG. 5 is a graph showing the spectral reflectance of black toner, and FIG. 6 is a graph showing the spectral reflectance of the photosensitive drum 20 surface. The black toner has a low reflectance with respect to light having a wavelength of 400 to 900 nm as shown in FIG. 5, but the surface of the photosensitive drum 20 has a light wavelength of 400 to 900 nm as shown in FIG. The reflectance gradually increases as the size increases, and the reflectance for light in the infrared region is 50% or more.
【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。When the toner is not adhered to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20, the infrared light emitted from the infrared light emitting diode 51 is specularly reflected by the surface of the photosensitive drum 20, and The light is diffusely reflected on the surface of the body drum 20. The infrared light receiving element 52 of the toner density sensor 50 receives light that has been specularly reflected on the surface of the photosensitive drum 20 and diffusely reflected light that is determined by the reflectance of the surface of the photosensitive drum 20.
【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の双方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。On the other hand, when the black toner adheres to the predetermined region 21 of the photosensitive drum 20, the amount of infrared light specularly reflected by the surface of the photosensitive drum 20 decreases according to the amount of the adhered black toner. At the same time, the amount of infrared light diffusely reflected on both the surface of the photosensitive drum 20 and the black toner also decreases. When the amount of the adhered black toner (the density of the black toner) increases, finally, only the diffusely reflected light by the black toner is received by the infrared light receiving element 52.
【０００９】図７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
よび黒色トナーの双方によって拡散反射される光量も減
少し、図７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。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the density of black toner adhering to the surface of the photosensitive drum 20 and the output current of the toner density sensor 50 (infrared light receiving element 52).
When the amount of black toner attached to the photoconductor drum 20 (black toner density) increases, the amount of specularly reflected light from the surface of the photoconductor drum 20 decreases. Further, since the reflectance of the infrared light with respect to the black toner is smaller than the reflectance of the infrared light with respect to the surface of the photosensitive drum 20, when the amount of the black toner attached increases, the surface of the photosensitive drum 20 and the black toner , The amount of light diffusely reflected by both of them decreases, and as shown in FIG. 7, the output current of the toner density sensor 50 decreases almost in inverse proportion to the toner density. When the density of the black toner becomes equal to or more than a (mg / cm 2 ), the output current of the toner density sensor 50 becomes substantially constant.
【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８（ａ）はイ
エロートナーの分光反射率を示すグラフ、図８（ｂ）は
マゼンタトナーの分光反射率を示すグラフ、図８（ｃ）
はシアントナーの分光反射率を示すグラフである。イエ
ロートナーは、500 nm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500 〜600 nm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 〜80
0 nm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６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。Next, such a toner density sensor 50 will be described.
The case where the density of the color toner attached to the photosensitive drum 20 is detected will be described. 8A is a graph showing the spectral reflectance of the yellow toner, FIG. 8B is a graph showing the spectral reflectance of the magenta toner, and FIG.
Is a graph showing the spectral reflectance of cyan toner. The yellow toner has a low reflectance for light having a wavelength of about 500 nm or less, the magenta toner has a low reflectance for light having a wavelength of about 500 to 600 nm, and the cyan toner has a reflectance of 600 to 80.
The reflectance is low for light having a wavelength of about 0 nm. Therefore, all the color toners have a large reflectance with respect to the light in the infrared region, and are larger than the reflectance with respect to the light in the infrared region on the surface of the photosensitive drum 20 shown in FIG. .
【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（大きくなる）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５
２の出力電流は一定になる。In such a color toner, as the amount of adhesion (color toner density) to the surface of the photosensitive drum 20 increases (increases), the amount of specular reflection from the surface of the photosensitive drum 20 decreases. However, since the reflectance of infrared light by each color toner is greater than the reflectance of infrared light by the surface of the photosensitive drum 20, when the amount of each color toner attached to the photosensitive drum 20 increases, diffuse reflection occurs. This increases the amount of infrared light. When the amount of the color toner adhering to the surface of the photoconductor drum 20 becomes equal to or more than a predetermined value, the infrared light receiving element 52 does not receive the mirror reflection light from the surface of the photoconductor drum 20 but only the diffusion reflection light by the color toner. Is received, and the infrared light receiving element 5
2, the output current becomes constant.
【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７
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５０
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正確に検出することができる領域は
狭くなっている。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
確保するために必要なカラートナー濃度の検出範囲を十
分にカバーすることができず、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。FIG. 7 shows the relationship between the color toner density and the output current of the toner density sensor 50 (infrared light receiving element 52).
Is shown by a broken line. In this manner, the amount of diffuse reflection by the color toner increases, so that the toner density sensor 50
Density b (mg / cm 2 ) at which the output of color becomes constant
Is smaller than the density a (mg / cm 2 ) of the black toner at which the output of the toner density sensor 50 becomes constant, and the area where the density of the color toner can be accurately detected is narrow. As a result, the detection range of the color toner density required to secure the color reproducibility of a color image formed by a color image forming apparatus such as a color copying machine cannot be sufficiently covered, and the color reproduction of the color image is not performed. There is a problem that the performance cannot be improved.
【００１３】このような問題を解決するために、赤外発
光ダイオード５１から照射される赤外光の感光体ドラム
表面における鏡面反射光ではなくて、拡散反射光を赤外
受光素子にて受光するようにすればよい。しかし、この
ような構成であっても、赤外発光ダイオード５１から照
射される赤外光は、ある程度の角度的な広がりを有して
いるために、ケース５３内に配置された赤外発光ダイオ
ード５１から照射される赤外光は、ケースの内壁にて反
射され、その反射光が、感光体ドラム２０の表面にて鏡
面反射され、赤外受光素子５２によって受光されるおそ
れがある。このように、感光体ドラム２０での拡散反射
光以外の赤外光が、赤外受光素子５２によって受光され
ることにより、トナー濃度を広範囲にわたって正確に検
出することができなくなるおそれがある。In order to solve such a problem, diffused reflected light is received by the infrared light receiving element instead of specular reflected light of the infrared light emitted from the infrared light emitting diode 51 on the surface of the photosensitive drum. What should I do? However, even with such a configuration, since the infrared light emitted from the infrared light emitting diode 51 has a certain angular spread, the infrared light emitting diode The infrared light emitted from 51 is reflected on the inner wall of the case, and the reflected light is specularly reflected on the surface of the photosensitive drum 20 and may be received by the infrared light receiving element 52. As described above, the infrared light other than the diffusely reflected light from the photosensitive drum 20 is received by the infrared light receiving element 52, so that the toner density may not be accurately detected over a wide range.
【００１４】また、赤外発光ダイオード５１は、通常、
長期間にわたって使用すると、発光光量が経時的に低下
するという問題がある。このような状態になると、トナ
ー濃度が一定であるにもかかわらず、赤外受光素子５２
の受光光量が低下するために、正確にトナー濃度を検出
することができなくなる。The infrared light emitting diode 51 is usually
When used for a long time, there is a problem that the amount of emitted light decreases with time. In such a state, although the toner concentration is constant, the infrared light receiving element 52
, The toner density cannot be detected accurately.
【００１５】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。本発明の他の目的は、赤外発光ダイオードの出力が
経時的に低下しても、正確にトナー濃度を検出すること
ができるトナー濃度センサーを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and has as its object not only the density of black toner but also the density of color toner can be accurately detected over a wide range. It is an object of the present invention to provide a toner density sensor capable of significantly improving the color reproducibility of a color image formed by an image forming apparatus. Another object of the present invention is to provide a toner density sensor that can accurately detect the toner density even if the output of the infrared light emitting diode decreases over time.
【００１６】[0016]
【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、赤外発光ダイオードから感光体上の所定領域に
赤外光を照射して、赤外受光素子にて受光される赤外光
量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、前記感光体表面における
法線に対して、前記赤外発光ダイオードの光軸が傾斜
し、前記法線に対して、前記赤外発光素子の光軸が前記
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、且つ前記赤外発光ダイオードの光軸の傾斜角度より
も大きい角度だけ傾斜し、黒色のプラスチック成形体に
よって形成されたケース内に、前記赤外発光ダイオード
と前記赤外受光素子とが収容されており、前記赤外発光
ダイオードは、前記ケースに設けられた筒状の素子設置
孔内に配置されており、前記素子設置孔の内周面には、
軸心方向に適当な間隔をあけて、開口部側になるにつれ
て順次内径が大きくなったテーパー状になっている複数
の環状突出部を設けていることを特徴とする。A toner density sensor according to the present invention irradiates a predetermined area on a photoreceptor with infrared light from an infrared light emitting diode to reduce the amount of infrared light received by an infrared light receiving element. A toner concentration sensor that detects the concentration of toner adhered to the photoconductor based on the normal axis on the photoconductor surface, the optical axis of the infrared light emitting diode is inclined, with respect to the normal, The optical axis of the infrared light emitting element is located on the same plane in the same direction as the optical axis of the infrared light emitting diode.
The infrared light emitting diode and the infrared light receiving element are accommodated in a case that is inclined by an angle larger than the inclination angle of the optical axis of the infrared light emitting diode and is formed by a black plastic molded body. The infrared light emitting diode is disposed in a cylindrical element installation hole provided in the case, and on the inner peripheral surface of the element installation hole,
It is characterized in that a plurality of tapered annular protruding portions whose inner diameters gradually increase toward the opening are provided at appropriate intervals in the axial direction.
【００１７】また、本発明のトナー濃度センサは、前記
赤外発光ダイオードの光軸および前記赤外受光素子の光
軸が同一平面内に位置して、該平面が前記法線に対して
所定の角度で傾斜していることを特徴とする。Further , according to the present invention, there is provided a toner density sensor comprising: an optical axis of the infrared light emitting diode ;
The axes are in the same plane, and the plane is
It is characterized by being inclined at a predetermined angle .
【００１８】また、本発明のトナー濃度センサーは、赤
外発光ダイオードから感光体上の所定領域に赤外光を照
射して、赤外受光素子にて受光される赤外光量に基づい
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、前記感光体表面における法線に対し
て、前記赤外発光ダイオードの光軸が傾斜し、前記法線
に対して、前記赤外受光素子の光軸が前記赤外発光ダイ
オードの光軸と同方向で且つ前記赤外発光ダイオードの
光軸の傾斜角度よりも大きい角度だけ傾斜し、前記赤外
発光ダイオードの光軸および前記赤外受光素子の光軸が
同一平面内に位置して、該平面が前記法線に対して所定
の角度で傾斜していることを特徴とする。Further , the toner density sensor of the present invention irradiates a predetermined area on the photoreceptor with infrared light from the infrared light emitting diode.
And the amount of infrared light
Density to detect the density of toner attached to photoconductor
A sensor, with respect to a normal to the photoreceptor surface.
The optical axis of the infrared light emitting diode is inclined and the normal
In contrast, the optical axis of the infrared light receiving element is
Of the infrared light emitting diode in the same direction as the optical axis of the diode.
Tilted by an angle larger than the tilt angle of the optical axis;
The optical axis of the light emitting diode and the optical axis of the infrared light receiving element are
Are located in the same plane, and the plane is predetermined with respect to the normal line.
Characterized by being inclined at an angle of .
【００１９】また、本発明のトナー濃度センサーは、ト
ナーが付着していない感光体上の所定領域に赤外発光ダ
イオードから照射される赤外光に対する赤外受光素子の
出力の経時変化に基づいて、最適な色再現性が得られる
ように赤外受光素子の出力を補正する制御部が設けられ
ていることを特徴とする。Further, the toner density sensor of the present invention, bets <br/> toner is an output of the infrared light receiving element with respect to the infrared light emitted from the infrared light-emitting diode in a predetermined region on the photosensitive member is not attached It is characterized in that a control unit is provided for correcting the output of the infrared light receiving element so as to obtain the optimum color reproducibility based on the change over time.
【００２０】前記制御部は、トナーが付着していない感
光体上の所定領域に照射される赤外光を受光した赤外受
光素子の初期状態の出力と、最適な色再現性が得られる
トナー濃度に対する赤外受光素子の初期状態の出力とに
基づいて、赤外受光素子が補正される。The control section is configured to output an initial state of an infrared light receiving element which receives infrared light irradiated to a predetermined area on the photoreceptor to which toner is not attached, and a toner capable of obtaining optimum color reproducibility. The infrared light receiving element is corrected based on the output of the infrared light receiving element in the initial state with respect to the density.
【００２１】[0021]
【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。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２２】図１（ａ）は、本発明のトナー濃度センサ
ーにおける検出部の実施の形態の一例を示す概略正面
図、図１（ｂ）はその側面図である。このトナー濃度セ
ンサーの検出部１０は、例えば、三原色であるイエロー
（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。FIG. 1A is a schematic front view showing an example of an embodiment of a detection unit in a toner density sensor according to the present invention, and FIG. 1B is a side view thereof. The detection unit 10 of the toner density sensor is provided in, for example, a color copying machine that forms a color image by using each of the three primary colors yellow (Ye), magenta (Mg), cyan (Cy) and black toner. The photoconductor drum 20 is disposed so as to face a predetermined area 21 of the photoconductor drum 20. Yellow, magenta, and cyan color toners are attached to a predetermined area of the photoconductor drum 21 irrespective of the formation of a color image, and black toner is attached to the predetermined area.
【００２３】トナー濃度センサーの検出部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としてのフォト
ダイオード１２とが、ケース１３内に収容されて構成さ
れている。The detecting unit 10 of the toner density sensor includes an infrared light emitting diode 11 for irradiating infrared light to the toner 23 attached to a predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 and an infrared light emitting diode 11 attached to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20. A photodiode 13 serving as an infrared light receiving element that receives light reflected and diffused and reflected by the toner 23 is housed in a case 13.
【００２４】ケース１３は、黒色のプラスチック成形体
によって直方体状に形成されており、図１（ｂ）に示す
ように、ケース１３の一方の表面が、感光体ドラム２０
の法線方向に対して傾斜状態で対向している。ケース１
３には、一対の素子設置孔１３ａおよび１３ｂが設けら
れており、各素子設置孔１３ａおよび１３ｂの開口部
が、感光体ドラム２０に対向した表面にそれぞれ近接し
た状態で設けられている。各素子設置孔１３ａおよび１
３ｂは、それぞれ円筒状になっており、それぞれの軸心
線は、開口部が設けられたケース１３の表面に対して直
交状態になった平面内に位置している。従って、図１
（ａ）に示すように、感光体ドラム２０の表面における
法線２４に対して角度θ1 にて傾斜した平面内に、各素
子設置孔１３ａおよび１３ｂの軸心線が位置している。The case 13 is formed in a rectangular parallelepiped shape from a black plastic molded body. As shown in FIG.
In an inclined state with respect to the normal direction. Case 1
3 is provided with a pair of element installation holes 13a and 13b, and the opening of each of the element installation holes 13a and 13b is provided in a state close to the surface facing the photoconductor drum 20, respectively. Each element installation hole 13a and 1
Reference numerals 3b denote cylindrical members, respectively, and the respective axis lines are located in a plane orthogonal to the surface of the case 13 provided with the opening. Therefore, FIG.
(A), the plane to which is inclined at an angle theta 1 with respect to the normal 24 of the surface of the photosensitive drum 20, the axis lines of the respective element mounting holes 13a and 13b are located.
【００２５】さらに、各素子設置孔１３ａおよび１３ｂ
の軸心線は、図１（ｂ）に示すように、その平面内に
て、感光体ドラム２０の法線２４に対して異なる角度θ
2 およびθ3 で、同方向に傾斜した状態になっている。
そして、傾斜角度が小さな素子設置孔１３ａの底面に、
赤外発光ダイオード１１が、赤外光の照射方向を開口部
側に向けて配置されており、他方の素子設置孔１３ｂの
底面に、フォトダイオード１２が、赤外光の受光方向を
開口部側に向けて配置されている。赤外発光ダイオード
１１およびフォトダイオード１２は、それぞれの光軸
が、各素子設置孔１３ａおよび１３ｂの軸心線に一致し
た状態になっている。Further, each of the element installation holes 13a and 13b
Is different from the normal line 24 of the photosensitive drum 20 in the plane, as shown in FIG.
2 and theta 3, in a state inclined in the same direction.
Then, on the bottom surface of the element installation hole 13a having a small inclination angle,
The infrared light emitting diode 11 is arranged with the direction of irradiation of infrared light facing the opening, and the photodiode 12 is arranged on the bottom surface of the other element installation hole 13b so that the light receiving direction of infrared light is on the opening side. It is arranged toward. The infrared light emitting diode 11 and the photodiode 12 have their optical axes aligned with the axes of the element installation holes 13a and 13b.
【００２６】従って、赤外発光ダイオード１１およびフ
ォトダイオード１２のそれぞれの光軸も、感光体ドラム
２０の表面における法線２４に対して、10°〜30°の範
囲の所定の角度θ1 にて傾斜した平面内に位置してお
り、赤外発光ダイオード１１の光軸は、感光体ドラム２
０表面の法線２４に対して角度θ2 だけ傾斜するととも
に、フォトダイオード１２の光軸も、赤外発光ダイオー
ド１１の光軸と同方向に法線２４に対して角度θ3 （＞
θ2 ）だけ傾斜している。従って、フォトダイオード１
２は、赤外発光ダイオード１１から照射されて感光体ド
ラム２０表面により鏡面反射（正反射）された赤外光
を、直接受光しない位置に配置されていることになる。Accordingly, the respective optical axes of the infrared light emitting diode 11 and the photodiode 12 are also at a predetermined angle θ 1 in the range of 10 ° to 30 ° with respect to the normal line 24 on the surface of the photosensitive drum 20. The infrared light emitting diode 11 is located in the inclined plane, and the optical axis of the infrared light emitting diode 11 is
With inclined by an angle theta 2 with respect to 0 normal 24 of the surface, also the optical axis of the photodiode 12, the angle theta 3 with respect to the normal 24 to the optical axis in the same direction of the infrared light emitting diode 11 (>
θ 2 ). Therefore, the photodiode 1
Reference numeral 2 indicates that infrared light emitted from the infrared light emitting diode 11 and specularly reflected (specularly reflected) by the surface of the photosensitive drum 20 is not directly received.
【００２７】赤外発光ダイオード１１が配置された素子
設置孔１３ａの内周面には、複数の環状突出部１３ｃ
が、軸方向に等しい間隔をあけて設けられている。各環
状突出部１３ｃは、素子設置孔１３ａとはそれぞれ同心
状態になっており、各環状突出部１３ｃの内周面は、開
口部側になるにつれて順次内径が大きくなったテーパー
状になっている。フォトダイオード１２が配置された素
子設置孔１３ｂの内周面は、軸心線に沿って一定の内径
になっている。A plurality of annular projections 13c are provided on the inner peripheral surface of the element installation hole 13a in which the infrared light emitting diode 11 is disposed.
Are provided at equal intervals in the axial direction. Each of the annular protrusions 13c is concentric with the element installation hole 13a, and the inner peripheral surface of each of the annular protrusions 13c is tapered such that the inner diameter gradually increases toward the opening. . The inner peripheral surface of the element installation hole 13b in which the photodiode 12 is arranged has a constant inner diameter along the axis.
【００２８】赤外発光ダイオード１１からは、黒色にな
ったケース１３における素子設置孔１３ａの軸心線に沿
って赤外光が照射されるが、その赤外光の一部は拡散し
た状態で素子設置孔１３ｃ内を進行する。そして、拡散
光の一部が、素子設置孔１３ａにおける各環状突出部１
３ｃの内周面の黒色になった先端部によって吸収され
る。The infrared light emitting diode 11 emits infrared light along the axis of the element installation hole 13a in the black case 13, and a part of the infrared light is diffused. It advances inside the element installation hole 13c. Then, a part of the diffused light is applied to each annular protrusion 1 in the element installation hole 13a.
It is absorbed by the blackened tip of the inner peripheral surface of 3c.
【００２９】トナー２３に照射される赤外光は、図１
（ｂ）に示すように、感光体ドラム２０表面における放
射方向に延びる法線２４に対してθ1 およびθ2 だけ傾
斜した状態になっているために、感光体ドラム２０の表
面に付着したトナーによって鏡面反射された赤外光は、
法線２４に対してフォトダイオード１２の配置方向とは
反対方向に反射する。しかも、フォトダイオード１２
は、赤外発光ダイオード１１に対してトナー２３による
赤外光の鏡面反射方向とは反対側に配置されているため
に、トナー２３による赤外光の鏡面反射光がフォトダイ
オード１２によっては受光されるおそれがない。従っ
て、フォトダイオード１２には、感光体ドラム２０上の
トナー２３によって拡散反射される赤外光が確実に受光
されることになる。The infrared light applied to the toner 23 is shown in FIG.
As shown in (b), in order to have a state inclined by theta 1 and theta 2 with respect to the normal 24 extending in the radial direction in the surface of the photoreceptor drum 20, the toner adhering to the surface of the photosensitive drum 20 The infrared light specularly reflected by
The light is reflected in a direction opposite to the arrangement direction of the photodiodes 12 with respect to the normal line 24. Moreover, the photodiode 12
Is located on the opposite side of the infrared light emitting diode 11 from the direction of specular reflection of infrared light by the toner 23, so that the specular reflected light of infrared light by the toner 23 is received by the photodiode 12. There is no danger. Therefore, the photodiode 12 reliably receives infrared light diffusely reflected by the toner 23 on the photosensitive drum 20.
【００３０】また、赤外発光ダイオード１１から照射さ
れた赤外光の拡散光は、素子設置孔１３ａの環状突出部
１３ｃにて吸収されるために、感光体ドラム２０の所定
領域２１に付着したトナー２３に向かって確実に照射さ
れ、素子設置孔１３ａの内周面にて反射された光が感光
体ドラム２０表面におけるトナー２３が付着していない
領域に照射されて、赤外受光素子１２にて受光されるこ
とが抑制される。The diffused light of the infrared light emitted from the infrared light emitting diode 11 is absorbed by the annular projection 13c of the element mounting hole 13a, and thus adheres to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20. The light is surely irradiated toward the toner 23, and the light reflected on the inner peripheral surface of the element installation hole 13 a is irradiated on an area of the surface of the photosensitive drum 20 where the toner 23 is not attached, and Is suppressed.
【００３１】図２は、本発明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。フォトダイオード１２
の出力は、電流−電圧（Ｉ／Ｖ）変換部１６によって電
圧に変換されて、増幅回路１７によって増幅された後
に、マイクロコンピューターを使用した制御部１８のア
ナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換入力端子に入力され
ている。増幅回路１７は、可変抵抗器１７ａによって増
幅率を変更し得るようになっている。制御部１８には、
ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去およびプログラム可能な読み
取り専用記憶装置）のように不揮発性のメモリーによっ
て構成された記憶部１９が接続されている。制御部１７
ａは、赤外発光ダイオード１１も制御されるようになっ
ている。FIG. 2 is a block diagram of a signal processing circuit of the toner density sensor according to the present invention. Photodiode 12
Is converted into a voltage by a current-voltage (I / V) converter 16 and amplified by an amplifier circuit 17, and then input to an analog-digital (A / D) conversion input of a controller 18 using a microcomputer. Input to terminal. The amplification circuit 17 can change the amplification factor by a variable resistor 17a. The control unit 18 includes
A storage unit 19 constituted by a non-volatile memory such as an EEPROM (electrically erasable and programmable read-only storage device) is connected. Control unit 17
In a, the infrared light emitting diode 11 is also controlled.
【００３２】図３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、赤外光の
反射率が小さいために、図３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するため
に、フォトダイオード１２の出力電流が減少する。感光
体ドラム２０の表面にトナーが付着していない（トナー
濃度が０mg／cm2 ）状態で、感光体ドラム２０表面によ
る赤外光の拡散反射光を受光したフォトダイオード１２
の出力電流をＡとすると、黒色トナーを最適な色再現性
が得られる濃度ｘ1 mg／cm2 となるように感光体ドラム
２０に付着させた場合に、その黒色トナーによる赤外光
の拡散反射光を受光したフォトダイオード１２の出力は
Ａよりも低下する。感光体ドラム２０に付着した黒色ト
ナーの濃度がｘ2 mg／cm2 に上昇すると、その黒色トナ
ーによる赤外光の拡散反射光を受光したフォトダイオー
ド１２の出力はさらに低下する。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the density of each color toner and the density of the black toner and the output current of the toner density sensor. In the case of black toner, since the reflectance of infrared light is smaller than the reflectance of infrared light on the surface of the photosensitive drum 20, as shown by a solid line in FIG. As the density of the black toner attached to the photosensitive drum 20 increases, that is, as the amount of the black toner attached to the predetermined region 21 of the photosensitive drum 20 increases, the amount of infrared light diffusely reflected by the black toner decreases. Twelve output currents decrease. In a state where the toner is not attached to the surface of the photosensitive drum 20 (toner concentration is 0 mg / cm 2 ), the photodiode 12 that receives the diffuse reflection light of the infrared light from the surface of the photosensitive drum 20
Assuming that the output current of the black toner is A, when the black toner is attached to the photosensitive drum 20 so as to have a density x 1 mg / cm 2 at which the optimum color reproducibility can be obtained, the black toner diffuses infrared light. The output of the photodiode 12 that has received the reflected light is lower than A. When the concentration of the black toner adhering to the photosensitive drum 20 is increased to x 2 mg / cm 2, the output of the photodiode 12 which receives the diffuse reflection light of the infrared light due to the black toner is further reduced.
【００３３】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３に示すように、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に付着したカラートナーの量が多くなるほ
ど、カラートナーにて拡散反射される赤外光量が増加
し、フォトダイオード１２の出力電流が増加する。感光
体ドラム２０に付着したカラートナーのトナー濃度が最
適な色再現性が得られるｘ1 mg／cm2 の場合には、その
カラートナーによる赤外光の拡散反射光を受光したフォ
トダイオード１２の出力は、感光体ドラム２０表面によ
る赤外光の拡散反射光を受光したフォトダイオード１２
の出力Ａよりも上昇し、トナー濃度がさらにｘ2 mg／cm
2 にまで上昇すると、そのカラートナーによる赤外光の
拡散反射光を受光したフォトダイオード１２の出力はさ
らに上昇する。Conversely, in the case of yellow, magenta, and cyan color toners, the reflectance of infrared light by each color toner is greater than the reflectance of infrared light on the surface of the photosensitive drum 20. As shown in FIG. 3, as the density of the color toner attached to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 increases, that is, as the amount of the color toner attached to the predetermined area 21 of the photosensitive drum 20 increases, the color toner increases. The amount of infrared light diffusely reflected at increases, and the output current of the photodiode 12 increases. When the toner density of the color toner adhered to the photosensitive drum 20 is x 1 mg / cm 2 at which the optimum color reproducibility can be obtained, the photodiode 12 that receives the diffuse reflection light of the infrared light by the color toner is used. The output is the photodiode 12 that has received the diffusely reflected light of infrared light from the surface of the photosensitive drum 20.
And the toner density further increases by 2 mg / cm.
When the output increases to 2, the output of the photodiode 12 that has received the diffuse reflection light of the infrared light by the color toner further increases.
【００３４】フォトダイオード１２の出力の変化量は、
図２に示した増幅回路１７に設けられた可変抵抗器１７
ａによって、各検出部１０毎にバラツキがなく、一定量
になるように調整される。このために、トナー濃度の変
化に対するフォトダイオード１２の出力の変化も一定に
なる。従って、カラートナーおよび黒色トナーそれぞれ
における最適な色再現性が得られるトナー濃度ｘ1 mg／
cm2 に対するフォトダイオード１２の出力Ｃ（カラート
ナー）およびＤ（黒色トナー）は、トナー濃度が０mg／
cm2 の場合のフォトダイオード１２の出力Ａに対して、
可変抵抗器１７ａによって得られる既知の値であり、一
元的に決定される。The amount of change in the output of the photodiode 12 is
Variable resistor 17 provided in amplifier circuit 17 shown in FIG.
According to a, adjustment is performed so that there is no variation among the detection units 10 and the detection unit 10 has a constant amount. For this reason, the change of the output of the photodiode 12 with respect to the change of the toner concentration becomes constant. Therefore, the toner density x 1 mg / color which can obtain the optimum color reproducibility in each of the color toner and the black toner.
The outputs C (color toner) and D (black toner) of the photodiode 12 with respect to cm 2 have a toner concentration of 0 mg /
For the output A of the photodiode 12 in the case of cm 2 ,
This is a known value obtained by the variable resistor 17a and is determined centrally.
【００３５】図２に示す制御部１８は、初期状態におい
て、感光体ドラム２０の表面にトナーが付着していない
場合、すなわち、トナー濃度が０mg／cm2 の場合のフォ
トダイオード１２の出力Ａを、記憶部１９に記憶するよ
うになっている。そして、感光体ドラム２０の表面にト
ナーが付着していない状態でのフォトダイオード１２の
出力を、逐次、記憶部１９に記憶された初期状態のフォ
トダイオード１２の出力Ａと比較して、赤外発光ダイオ
ード１１の光量が低下したことが確認された時点で、フ
ォトダイオード１２の出力を補正するようになってい
る。In the initial state, the controller 18 shown in FIG. 2 outputs the output A of the photodiode 12 when the toner does not adhere to the surface of the photosensitive drum 20, that is, when the toner concentration is 0 mg / cm 2. , In the storage unit 19. Then, the output of the photodiode 12 in a state where the toner is not adhered to the surface of the photosensitive drum 20 is sequentially compared with the output A of the photodiode 12 in the initial state stored in the storage unit 19, and the When it is confirmed that the light quantity of the light emitting diode 11 has decreased, the output of the photodiode 12 is corrected.
【００３６】例えば、トナー濃度が０mg／cm2 に対する
フォトダイオード１２の出力が、図３に示すように、Ａ
からＢに低下した場合には、トナー濃度に対するフォト
ダイオード１２の出力特性が、初期状態からＢ／Ａに低
下しているものとして、カラートナーおよび黒色トナー
それぞれのトナー濃度に対するフォトダイオード１２の
出力特性がＢ／Ａ倍になるように演算する。これによ
り、カラートナーおよび黒色トナーそれぞれのトナー濃
度に対するフォトダイオード１２の出力は、図３に破線
で示す状態に変換される。For example, as shown in FIG. 3, the output of the photodiode 12 for a toner concentration of 0 mg / cm 2 is A
If the output characteristic of the photodiode 12 with respect to the toner concentration decreases from the initial state to B / A, the output characteristic of the photodiode 12 with respect to the toner concentration of each of the color toner and the black toner is determined. Is calculated to be B / A times. As a result, the output of the photodiode 12 with respect to the respective toner concentrations of the color toner and the black toner is converted into the state shown by the broken line in FIG.
【００３７】この場合、最適の色再現性が得られるカラ
ートナーおよび黒色トナーのトナー濃度ｘ1 mg／cm2 に
対するフォトダイオード１２の出力Ｃ’およびＤ’は、
次式(1) および(2) によってそれぞれ求められる。In this case, the outputs C ′ and D ′ of the photodiode 12 with respect to the toner concentration x 1 mg / cm 2 of the color toner and the black toner at which the optimum color reproducibility is obtained are
It is obtained by the following equations (1) and (2), respectively.
【００３８】Ｃ’＝Ｂ＋（Ｃ−Ａ）×Ｂ／Ａ … (1) Ｄ’＝Ｂ−（Ａ−Ｄ）×Ｂ／Ａ … (2) 式(1) および(2) において、（Ｃ−Ａ）および（Ａ−
Ｄ）は、一定値であり、既知の値である。また、Ａは、
記憶部１９に記憶されており、Ｂを測定することによ
り、最適な色再現性を得ることができるフォトダイオー
ド１２の出力Ｃ’およびＤ’を求めることができる。C ′ = B + (CA) × B / A (1) D ′ = B− (AD) × B / A (2) In the equations (1) and (2), (C) -A) and (A-
D) is a constant value, which is a known value. A is
By measuring B stored in the storage unit 19, the outputs C ′ and D ′ of the photodiode 12 that can obtain the optimum color reproducibility can be obtained.
【００３９】制御部１８は、例えば、定期的にフォトダ
イオード１２の出力に基づいて感光体ドラム２１上のト
ナーの濃度を検出し、最適な色再現性が得られるトナー
濃度を求めて、検出されたトナー濃度と比較することに
より、トナー現像系を制御することができる。すなわ
ち、カラートナーの場合に、最適な色再現性が得られる
フォトダイオード１２の出力Ｃに対して、フォトダイオ
ード１２の出力が大きくなっている場合には、カラート
ナーの濃度が濃くなっていると判断して、トナー現像系
に対して、カラートナー濃度を低下させるように出力す
る。反対に、フォトダイオード１２の出力が、最適な色
再現性が得られるフォトダイオード１２の出力Ｃよりも
小さくなっている場合には、カラートナーの濃度が薄く
なっていると判断して、トナー現像系に対して、カラー
トナー濃度を上昇させるように出力する。黒色トナーの
場合には、最適な色再現性が得られるフォトダイオード
１２の出力Ｄに対して、フォトダイオード１２の出力が
小さくなっている場合には、カラートナーの濃度が濃く
なっていると判断して、トナー現像系に対して、カラー
トナー濃度を低下させるように出力し、フォトダイオー
ド１２の出力が、最適な色再現性が得られるフォトダイ
オード１２の出力Ｄよりも大きくなっている場合には、
カラートナーの濃度が薄くなっていると判断して、トナ
ー現像系に対して、カラートナー濃度を上昇させるよう
に出力する。The control section 18 periodically detects the toner density on the photosensitive drum 21 based on the output of the photodiode 12, and obtains the toner density at which the optimum color reproducibility is obtained. The toner development system can be controlled by comparing with the toner concentration. That is, in the case of the color toner, when the output of the photodiode 12 is larger than the output C of the photodiode 12 at which the optimum color reproducibility is obtained, it is determined that the density of the color toner is high. Judgment is made and an output is made to the toner developing system so as to reduce the color toner density. Conversely, if the output of the photodiode 12 is smaller than the output C of the photodiode 12 at which the optimum color reproducibility is obtained, it is determined that the density of the color toner is low, and the toner development is performed. Output to the system to increase the color toner density. In the case of black toner, if the output of the photodiode 12 is smaller than the output D of the photodiode 12 that provides the optimum color reproducibility, it is determined that the density of the color toner is higher. Then, an output is made to the toner developing system so as to reduce the color toner density, and when the output of the photodiode 12 is larger than the output D of the photodiode 12 at which optimal color reproducibility is obtained. Is
It is determined that the density of the color toner is low, and an output is made to the toner developing system so as to increase the density of the color toner.
【００４０】なお、上記実施の形態では、フォトダイオ
ード１２の出力を増幅回路１８の可変抵抗器１７ａによ
って調整する構成であったが、このように、可変抵抗器
１７ａによって調整することができないような場合に
は、初期状態で、トナー濃度が０mg／cm2 の場合におけ
るフォトダイオード１２の出力Ａと、最適な色再現性が
得られるトナー濃度ｘ1 mg／cm2 に対するフォトダイオ
ード１２の出力ＣおよびＤを記憶し、以後、前記(1) 式
および(2) 式に基づいて、トナー濃度を制御すればよ
い。In the above embodiment, the output of the photodiode 12 is adjusted by the variable resistor 17a of the amplifier circuit 18. However, the output cannot be adjusted by the variable resistor 17a. In this case, in the initial state, the output A of the photodiode 12 when the toner concentration is 0 mg / cm 2 , the output C of the photodiode 12 with respect to the toner concentration x 1 mg / cm 2 at which optimum color reproducibility is obtained, and D is stored, and thereafter, the toner concentration may be controlled based on the equations (1) and (2).
【００４１】[0041]
【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
ない状態になっており、しかも、赤外発光ダイオードか
ら照射される赤外光の拡散光も吸収され得るようになっ
ているために、感光体における所定領域にて拡散反射さ
れる赤外光のみを確実に受光素子にて受光することがで
きる。その結果、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、正確に濃度を検出することができる。従っ
て、カラー複写機等のカラー画像形成装置において、色
再現性に優れたカラー画像を形成することができる。As described above, the toner concentration sensor of the present invention is in a state where infrared light emitted from the infrared light emitting diode and reflected specularly on the surface of the photoreceptor is not received by the light receiving element. In addition, since the diffused light of the infrared light emitted from the infrared light emitting diode can be absorbed, only the infrared light diffusely reflected in a predetermined area of the photoconductor is reliably received by the light receiving element. Light can be received. As a result, the density of not only the black toner having a low reflectance of infrared light but also the color toner having a high reflectance of infrared light can be accurately detected over a wide range. Therefore, in a color image forming apparatus such as a color copying machine, a color image having excellent color reproducibility can be formed.
【００４２】また、トナー濃度センサーの赤外受光素子
の出力が、経時的に補正されるようになっているため
に、赤外発光ダイオードの出力の経時的な劣化によっ
て、トナー濃度を正確に検出できないようなおそれがな
い。Also, since the output of the infrared light receiving element of the toner density sensor is corrected with time, the toner density can be accurately detected by the deterioration of the output of the infrared light emitting diode with time. There is no fear that it cannot be done.
【図１】（ａ）は本発明のトナー濃度センサーの検出部
における実施の形態の一例を示す概略正面図、（ｂ）は
その側面図である。FIG. 1A is a schematic front view showing an example of an embodiment of a detection unit of a toner density sensor according to the present invention, and FIG. 1B is a side view thereof.
【図２】そのトナー濃度センサーの制御回路図である。FIG. 2 is a control circuit diagram of the toner density sensor.
【図３】カラートナーの濃度および黒色トナーの濃度
と、本発明のトナー濃度センサーにおけるフォトダイオ
ードの出力電流との関係をそれぞれ示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the density of a color toner and the density of a black toner, and the output current of a photodiode in the toner density sensor of the present invention.
【図４】（ａ）は従来のトナー濃度センサーの実施の形
態の一例を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。FIG. 4A is a front view showing an example of an embodiment of a conventional toner density sensor, and FIG. 4B is a side view thereof.
【図５】黒色トナーの分光反射率の概略を示すグラフで
ある。FIG. 5 is a graph schematically showing the spectral reflectance of black toner.
【図６】感光体ドラムの分光反射率の概略を示すグラフ
である。FIG. 6 is a graph schematically showing a spectral reflectance of a photosensitive drum.
【図７】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。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the density of a black toner and the density of a color toner and the output current of a conventional toner density sensor.
【図８】（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。8A is a graph schematically illustrating the spectral reflectance of yellow toner, FIG. 8B is a graph schematically illustrating the spectral reflectance of magenta toner, and FIG. 8C is a schematic diagram illustrating the spectral reflectance of cyan toner. It is a graph.
１０ 検出部 １１ 赤外発光ダイオード １２ 赤外受光素子 １３ ケース １３ａ 素子設置孔 １３ｂ 素子設置孔 １３ｃ 環状突出部 １６ Ｉ／Ｖ変換部 １７ 増幅回路部 １７ａ 可変抵抗器 １８ 制御部 １９ 記憶部 ２０ 感光体ドラム ２１ 所定領域 ２３ トナー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Detection part 11 Infrared light emitting diode 12 Infrared light receiving element 13 Case 13a Element installation hole 13b Element installation hole 13c Annular protrusion 16 I / V conversion part 17 Amplification circuit part 17a Variable resistor 18 Control part 19 Storage part 20 Photoconductor Drum 21 Predetermined area 23 Toner
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１−94246（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 昭60−98462（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 平８−184421（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−6105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−5900（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−147377（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)Continuation of the front page (56) References JP-A-4-95757 (JP, A) JP-A-4-124798 (JP, A) JP-A-1-94246 (JP, A) JP-A-6-59585 (JP) JP-A-3-110450 (JP, A) JP-A-6-66722 (JP, A) JP-A-5-249787 (JP, A) JP-A-60-98462 (JP, A) JP-A-4-268421 (JP, A) JP-A-6-202418 (JP, A) JP-A-5-322758 (JP, A) JP-A-8-184421 (JP, A) JP-A-2-90092 (JP, A A) JP-A-62-6105 (JP, A) JP-A-58-5900 (JP, A) JP-A-64-8499 (JP, A) JP-A-55-147377 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)
Claims (5)
領域に赤外光を照射して、赤外受光素子にて受光される
赤外光量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、 前記感光体表面における法線に対して、前記赤外発光ダ
イオードの光軸が傾斜し、 前記法線に対して、前記赤外発光素子の光軸が前記赤外
発光ダイオードの光軸と同方向で同一平面内に位置し、
且つ前記赤外発光ダイオードの光軸の傾斜角度よりも大
きい角度だけ傾斜し、 黒色のプラスチック成形体によって形成されたケース内
に、前記赤外発光ダイオードと前記赤外受光素子とが収
容されており、 前記赤外発光ダイオードは、前記ケースに設けられた筒
状の素子設置孔内に配置されており、 前記素子設置孔の内周面には、軸心方向に適当な間隔を
あけて、開口部側になるにつれて順次内径が大きくなっ
たテーパー状になっている複数の環状突出部を設けてい
ることを特徴とするトナー濃度センサー。An infrared light emitting diode irradiates a predetermined area on a photoreceptor with infrared light and detects a concentration of toner attached to the photoreceptor based on an amount of infrared light received by an infrared light receiving element. An optical axis of the infrared light emitting diode is inclined with respect to a normal to the surface of the photoconductor, and an optical axis of the infrared light emitting element is aligned with the infrared with respect to the normal. Located in the same plane in the same direction as the optical axis of the light emitting diode ,
The infrared light emitting diode and the infrared light receiving element are housed in a case that is inclined by an angle larger than the inclination angle of the optical axis of the infrared light emitting diode, and is formed of a black plastic molded body. The infrared light emitting diode is disposed in a cylindrical element installation hole provided in the case, and an inner peripheral surface of the element installation hole is opened at an appropriate interval in the axial direction. A toner density sensor comprising a plurality of tapered annular protrusions, the inner diameter of which gradually increases toward the outer side.
記赤外受光素子の光軸が同一平面内に位置して、該平面
が前記法線に対して所定の角度で傾斜していることを特
徴とする請求項１に記載のトナー濃度センサー。2. An optical axis and a front of the infrared light emitting diode.
The optical axis of the infrared light receiving element is located in the same plane,
Is inclined at a predetermined angle with respect to the normal.
The toner concentration sensor according to claim 1, wherein:
領域に赤外光を照射して、赤外受光素子にて受光される
赤外光量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、 前記感光体表面における法線に対して、前記赤外発光ダ
イオードの光軸が傾斜し、 前記法線に対して、前記赤外受光素子の光軸が前記赤外
発光ダイオードの光軸と同方向で且つ前記赤外発光ダイ
オードの光軸の傾斜角度よりも大きい角度だけ傾斜し、 前記赤外発光ダイオードの光軸および前記赤外受光素子
の光軸が同一平面内に位置して、該平面が前記法線に対
して所定の角度で傾斜していることを特徴とす る トナー
濃度センサー。3. A predetermined on the photosensitive member from the infrared light emitting diode
Irradiates the area with infrared light and is received by the infrared light receiving element
Based on the amount of infrared light, the density of toner adhering to the photoconductor is detected.
A toner density sensor that emits the infrared light with respect to a normal to the surface of the photoconductor.
The optical axis of the ion is tilted, and the optical axis of the infrared light receiving element is shifted with respect to the normal line.
The infrared light emitting die in the same direction as the optical axis of the light emitting diode, and
The optical axis of the infrared light emitting diode and the infrared light receiving element are inclined by an angle larger than the inclination angle of the optical axis of the light.
Are located in the same plane, and the plane is
Toner concentration sensors that and being inclined at a predetermined angle with.
領域に赤外発光ダイオードから照射される赤外光に対す
る赤外受光素子の出力の経時変化に基づいて、最適な色
再現性が得られるように赤外受光素子の出力を補正する
制御部が設けられていることを特徴とする請求項１、２
又は３に記載のトナー濃度センサー。Based on the temporal change in the output of the infrared light receiving element for 4. infrared light irradiated on a predetermined region on the photoreceptor bets toner does not adhere from the infrared light-emitting diode, the optimum color reproducibility claim controller for correcting the output of the infrared light-receiving element so obtained, characterized in that it is provided 1,2
Or the toner concentration sensor according to 3 .
感光体上の所定領域に照射される赤外光を受光した赤外
受光素子の初期状態の出力と、最適な色再現性が得られ
るトナー濃度に対する赤外受光素子の初期状態の出力と
に基づいて、赤外受光素子が補正される請求項４に記載
のトナー濃度センサー。5. The control section obtains an output of an initial state of an infrared light receiving element that receives infrared light irradiated to a predetermined area on a photoreceptor to which toner is not adhered, and an optimum color reproducibility. 5. The toner density sensor according to claim 4 , wherein the infrared light receiving element is corrected based on an output of the infrared light receiving element in an initial state with respect to the toner density to be obtained.
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