JPH03209281A - 画像濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機、レーザプリンタ等の画像形
成装置において、感材に付着するトナーの量を検知して
画像の濃度を制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真技術を利用した画像形成装置における従来の画
像濃度制御装置の一つとして、感光体等の感材の鏡面反
射成分を光センサにより検知する鏡面反射方式を採用し
たものが知られている。

これは、第６図（ａ）、　（ｂ）に示すように、トナー
３１がない状態では発光ダイオード等の発光素子３２か
らの°光が感材３３の表面で鏡面反射してフォ））ラン
ジスタ等の受光素子３４に入射するように、感材３３の
表面、に対向して反射型の光センサ３５を設け、感材３
３からの反射光量を検出することにより感材３３上の単
位面積当たりのトナー３１の量を検知するものである。

すなわち、トナー３１は光を吸収するため、第６図（ａ
）に示すようにトナーがないと感材３３の表面が露出し
て鏡面反射が生じ反射光量が増加し、また、同図（ｂ）
に示すようにトナー３１の量が多いと反射光量が減少す
る。第７図の特性曲線Ａは、トナー３１が黒トナーであ
る場合の感材３３上の単位面積当たりのトナーの量ＤＭ
＾と光センサ３５の出力ＶＡＤｅ　との関係を示す。こ
のグラフから判るように、光センサ３５の出力を検出す
ればトナー量を検知できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この従来の鏡面反射方式を採用した濃度検知
装置により黒トナー以外のカラートナーの量を検知しよ
うとすると不都合が生じる。すなわち、カラートナーは
各色のトナー毎に吸収光の波長成分が異なるので、各ト
ナー毎に光センサを設ける必要があり濃度検知装置が複
雑になる。

また、赤外線領域たとえば９２０ｎｍで感度を存する。

光センサを使用すれば、各トナーに対する反射特性が同
じになり、光センサを一つとすることができるが、この
場合、第７図の特性曲線Ｂに示すように、検出感度が低
下するという問題が生じる。

これは、カラートナーにおいては、その表面における拡
散反射成分が黒トナーに比べて多いため、トナーの量が
一定以上になると、拡散反射成分が優勢となり、光セン
サの出力が低下しないためである。なお、特性曲線Ｂは
、茶、赤、緑の各カラートナーに対する反射特性を示す
。

また、特開昭６２−２８０８６９号公報には、黒トナー
に対しては先に述べた鏡面反射検知方式によるトナー量
検知を行い、カラートナーに対しては、拡散反射検知方
式に切り換えてトナー付着量を検知することが示されて
いる。この拡散反射検知方式では、第８図（ａ）、（ｂ
）に示すように、トナー４１がない状態では感材４３の
表面で鏡面反射した発光素子４２からの光が、受光素子
４４に入射しないように感材４３の表面に対向して反射
型の光センサ４５を設けている。この場合、第８図（ａ
）に示すようにトナー４１がない状態では感材４３の表
面で鏡面反射するので受光素子４４に入射しないが、ト
ナー４１の量が多いとトナー４１の表面で光が拡散し、
この拡散光が受光素子４４に入射する。この拡散反射検
知方式では、各カラートナーの吸収波長成分の寄与が少
ないので、各トナーの濃度を同じ特性の光センサを使用
して十分な感度で検出できる。第９図の特性曲線Ｃは、
トナー３１がイエロートナーである場合の感材４３上の
単位面積当たりのトナーのｌＤＭＡ　と光センサ４５の
出力ＶＡＤＣとの関係を示す。したがって、この場合も
光センサ４５の出力を検出すればトナー量を検知できる
。

しかしながら、この拡散反射方式の場合、トナー　ｊｌ
ＤＭＡ　と光センサの出力Ｖ　Ａ　Ｄ　Ｃとの関係は、
先に述べた鏡面反射方式とは逆になる。したがって、光
センサの出力ｖＡＤｃ　に基づいて画像濃度を制御する
場合、カラートナーと黒トナーでは制御方向が逆になる
。このため、トナーの種類に応じて処理を切り換えなけ
ればならず、濃度制御のためのアルゴリズムが複雑にな
るという不都合がある。

本発明は、前記問題点を解決するために案出されたもの
であって、カラートナー及び黒トナーの双方に対して高
い制御感度を維持しつつ、画像濃度制御アルゴリズムを
簡単化することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像濃度制御装置は、前記目的を達成するため
、感材の表面での鏡面反射成分を検知する第１の光セン
サと、前記感材に付着したトナーによる拡散反射成分を
検知する第２の光センサと、前記第１の光センサの出力
と前記第２の光センサの出力の差に応じて画像濃度を制
御する手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

感材上のトナーが増加すると感材での鏡面反射成分は減
少し、トナーでの拡散反射成分が増加する。したがって
、鏡面反射用の受光素子の出力は減少し、拡散反射用の
受光素子の出力は増加する。

トナーが黒トナーである場合、トナー表面での拡散反射
成分は少ないのでトナー量の変化に対する鏡面反射用の
受光素子の出力の変化は大きく拡散反射用の受光素子の
出力の変化は小さい。また、トナーがカラートナーであ
る場合、トナー表面での拡散反射成分は多いのでトナー
量が増加しても鏡面反射用の受光素子の出力は一定以下
には低下しないが、拡散反射用の受光素子の出力は順次
増大する。したがって、鏡面反射用の受光素子の出力と
拡散反射用の受光素子の出力との差をとれば、トナーの
種類に拘わらずトナー量の変化に対応して大きく変化す
る出力が得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。

第１図は本発明の画像濃度制御装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図はこの画像濃度制御装置において使用さ
れる光センサの模式図である。

光センサ１は、一つの発光ダイオード２と二つのフォト
トランジスタ３．４から構成されている。

フォトトランジスタ３は、発光ダイオード２からの光Ｌ
１　が、感材５の表面で鏡面反射し、この鏡面反射光り
、が入射する位置に配置されている。

また、フォトトランジスタ４は、感材５の表面にトナー
（第２図では図示せず）が付着している場合のトナーに
よる拡散反射光Ｌ３が入射する位置に配置されている。

これらの発光ダイオード２゜フォトトランジスタ３．４
は、たとえば、合成樹脂性のハウジング６内に位置決め
された状態で取り付けられ、光センサ１が構成される。

第１図に示すように、発光ダイオード２には直列に抵抗
器７が接続されており、この直列回路に電源８から動作
電圧が印加され発光ダイオード２が発光する。また、各
フォトトランジスタ３．４にそれぞれ抵抗器９．１０が
直列に接続され、これらの直列回路に電源８から動作電
圧が印加される。

更に、フォトトランジスタ３と抵抗器９との接続点に得
られる出力Ｖ、は、鏡面反射成分を示す信号として演算
処理回路１１の一方の入力端子に供給され、フォトトラ
ンジスタ４と抵抗器１０との接続点に得られる出力ｖ２
　は、拡散反射成分を示す信号として演算処理回路１１
の他方の入力端子に供給される。演算処理回路１１にお
いては、たとえば、（ＶＩ　　　Ｖ２）の演算が行われ
、この演算結果に基づいて、現像装置のトナーデイスペ
ンサ等（図示せず）を調整することにより画像濃度を制
御する。

以下、上述の画像濃度制御装置の動作について説明する
。

いま、感材５上にトナーがないとすると、発光ダイオー
ド２からの光ＬＩ　　は感材５の表面で鏡面反射し、こ
の鏡面反射光り、がフォトトランジスタ３に入射する。

したがって、フォトトランジスタ３に流れる電流が増加
し、抵抗器９０両端に発生する電圧ｖ１　　は最大にな
る。このとき、拡散反射光Ｌ１　は存在しないのでフォ
トトランジスタ４への入射光はない。したがって、フォ
トトランジスタ４に流れる電流が減少し、抵抗器１０の
両端に発生する電圧Ｖ、は最小になる。

次に、感材５上のトナー付着量が増加してくると、発光
ダイオード２からの光Ｌ１　がトナーで遮られるので、
感材５の表面で鏡面反射が少なくなり、フォトトランジ
スタ３への入射光が減少する。

このとき、トナーに照射された発光ダイオード２からの
光り、はトナーの表面で拡散反射され、この拡散反射光
り、Ｉ　の一部がフォトトランジスタ４へ入射する。し
たがって、鏡面反射成分を表す電圧ｖ１　　は減少し、
拡散反射成分を表す電圧Ｖ２　は増加する。

このように、感材５上のトナー付着量に応じて電圧Ｖ＋
　、Ｖ２　は互いに反対方向に変化するが、この変化の
状態は、トナーの種類によって異なる。

たとえば、トナーが黒トナーである場合、感材５上の単
位面積当たりのトナー量と光センサ出力との関係は、第
３図に示すようになる。すなわち、トナー量の増加に従
って鏡面反射成分を表す電圧Ｖ１　　は、大幅に減少す
るが、拡散反射成分を表す電圧Ｖ、は殆ど変化しない。

また、トナーがカラートナーである場合は、第４図に示
すように、トナー量の増加に従って鏡面反射成分を表す
電圧Ｖ。

はある程度以下には減少しないが、拡散反射成分を表す
電圧Ｖ２　は、黒トナーの場合に比べて大きく増加する
。

演算処理回路１１において、これらの電圧ＶＶ２の差の
電圧Ｖ３（−ＶＩ　　　Ｖ２）を求めると、第３図及び
第４図に示すように、黒トナー、カラートナーの何れに
ふいても、トナー量の変化に対して大幅にしかも同方向
に変化する出力が得られる。

すなわち、黒トナー１カラートナーの何れに対しても高
感度でトナー量の変化を検知することができる。したが
って、この出力に基づいて現像機等を制御すればよい。

たとえば、電圧ｖ３　が基準値より低い場合、すなわち
トナー量が多い場合、現像機のトナーデイスペンサ（図
示せず）を制御してトナーの供給を停止すればよい。ま
た、逆の場合は、トナーを供給するように制御する。

このようにトナー量の検知結果に基づいて画像濃度を制
御する場合、検知出力の変化方向が、黒トナーとカラー
トナーとで同じであるので、同じ制御アルゴリズムを使
用することができ、画像濃度の制御が容易になる。

また、露光光源としてレーザを使用した画像形成装置に
おいては、干渉縞の発生を防止するために感材基体の表
面を粗面にすることがある。この場合、感材基体の表面
における散乱反射のために第５図に示すように光センサ
の検出感度が低下してしまう。すなわち、実線の特性曲
線ａで示す表面が鏡面である場合の鏡面反射成分の変化
量に対して、粗面の場合は破線の特性曲線すで示すよう
に変化量が小さくなる。また、散乱反射成分についても
、実線の特性曲線Ｃで示す鏡面である場合の変化量に対
して、粗面の場合は破線の特性曲線ｄで示すように変化
量が小さくなる。すなわち、鏡面反射方式或いは拡散反
射方式のいずれにしても検出感度が低下する。そこで、
この場合も本発明を適用して、鏡面反射成分を検出する
光センサの出力と拡散反射成分を検出する光センサの出
力との差を求めることにより、−点鎖線の特性曲線ｅに
示すように、単独の光センサの出力を利用する場合（特
性曲線す、ｄ参照）に比べて出力の変化が大きくなり、
検出感度を高めることができる。

なお、上述の実施例においては、演算処理回路１１にお
いては、電圧Ｖｌ、Ｖｔ　Ｏ差を求める演算を行ったが
、これに限定されるものではない。たとえば、電圧Ｖ＋
　、Ｖｔ　に所定の係数を掛けたり或いは加えた後に減
算を行ってもよい。たとえば、Ｖｓ＝ａＶ＋　　　　ｂ
Ｖｔ 但し、ａ、ｂ：係数 の式に基づいて電圧Ｖ、を求めてもよい。

また、上述の実施例においては、二つのフォトトランジ
スタ３．４に対して共通の発光ダイオード２を設けたが
、独立の発光ダイオードを設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、鏡面反射成分の
変化と拡散反射成分の変化の両方に基づいてトナー量を
検知しているので、黒トナーとカラートナーの双方に対
してトナー量を高感度で検出できる。また、黒トナーと
カラートナーの双方に対して検知出力の変化方向が同じ
であるので画像濃度を制御する場合の制御アルゴリズム
が簡単化され制御装置のコストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像濃度制御装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図はこの画像濃度制御装置において使用さ
れる光センサの模式図、第３図は黒トナーの場合の感材
上の単位面積当たりのトナー量に対する光センサ出力の
関係を示すグラフ、第４図はカラートナーの場合の感材
上の単位面積当たりのトナー量に対する光センサ出力の
関係を示すグラフ、第５図は感材基体の表面が粗面及び
鏡面である場合の感材上の単位面積当たりのトナーｍに
対する光センサ出力の関係を示すグラフ、第６図は鏡面
反射方式によるトナー量検知方法を説明するための図、
第７図は鏡面反射方式における黒トナーとカラートナー
の反射特性の差を示すグラフ、第８図は拡散反射方式に
よるトナー量検知方法を説明するための図、第９図は拡
散反射方式におけるカラートナーの反射特性を示すグラ
フである。 １．３５．４５：光センサ　　２：発光ダイオード３．
４：フォトトランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、感材の表面での鏡面反射成分を検知する第１の光セ
   ンサと、前記感材に付着したトナーによる拡散反射成分
   を検知する第２の光センサと、前記第１の光センサの出
   力と前記第２の光センサの出力の差に応じて画像濃度を
   制御する手段を設けたことを特徴とする画像濃度制御装
   置。