JPH04268421A - 光量検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光量検出装置に関し、特
に複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置
において、像担持体に形成される被検出物としてのトナ
ー像の濃度を光学的に検出する光量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の内部に設けられた
像担持体に形成されるトナー像の濃度を光学的に検出す
る手段として、トナー像からの反射光量の多少によって
濃度を検出するものが知られている。

【０００３】この検出センサーは図５に示すように、Ｌ
ＥＤなどの近赤外光を発光する発光素子１と、フォトダ
イオードなどの受光素子２と、トナーなどから素子の汚
れを防ぐ遮閉部材としての検出窓３とから成り、発光素
子１から照射された光は検出窓３を通過し、トナー像等
の検出対象物Ａで反射する。そして、反射した光は再び
検出窓３を通過して受光素子２に入射するといった光路
を通る。図５のように発光素子１と受光素子２を同一ケ
ース４内に持つようなセンサーでは検出窓３を両素子で
共有せず、別々に形成している。

【０００４】一方、図６に示すように、検出窓３を両素
子１、２に対して共有するものもあるが、この場合、低
コスト化は図れるものの、図８のように検出窓３の内面
と外面との境界での無用の内乱光が受光素子２側に入射
する虞がある。

【０００５】また、このような内乱光を防止するために
、検出窓を別々に形成し、更に図７のように発光素子１
も受光素子２もそれぞれ別体とすることも考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
７のように発光素子と受光素子とを別体に形成する場合
では、光学設計が難しく、取り付け精度も高精度が要求
され、高価なものになってしまう。

【０００７】また、発光素子と受光素子とを同一ケース
内に一体形成する図５の場合では、そのような欠点は解
消できるものの、検出窓が別々の形成であるので、取り
付け精度も高精度になり、低コストにすることが難しい
。

【０００８】そこで、図６のように、検出窓を同一部材
で形成すると、低コストにはなるが、内乱光の影響によ
り高精度なセンサーを得ることが出来ないという欠点が
あった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑みなされたもので、その目的は感度が良く、低コス
トであり、且つ組み立て精度も良好な光量検出装置を提
供することにある。

【００１０】即ち、上記目的を達成する本発明は、発光
素子と受光素子とを同一ケース内に有し、発光素子の光
を被検出物に照射し、その反射光量を受光素子で受ける
光量検出装置において、発光素子と受光素子に対して共
通な窓部材を、前記ケースの被検出物に対向する位置に
設け、この窓部材に発光素子側と受光素子側とを仕切る
仕切り部を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】まず、本発明の光量検出装置が適用できる
画像形成装置の一例について図９、図１０を用いて説明
する。

【００１３】図９において、画像信号はレーザドライバ
およびレーザ光源（いずれも図示せず）を介してレーザ
光に変換され、そのレーザ光はポリゴンミラー１０およ
びミラー１１により反射され、帯電器１２により一様に
帯電された感光体ドラム１３上に照射される。レーザ光
の走査により潜像が形成された感光体ドラム１３は、図
中に示す矢印の方向に回転する。そして、回転現像器１
４によりイエロー１４ａ、マゼンタ１４ｂ、シアン１４
ｃ、ブラック１４ｄの各色ごとの現像がなされる。（図
９は、イエロートナーによる現像を示している）。

【００１４】一方、転写紙Ｐは転写ドラム１５に巻きつ
けられてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン
）、Ｂｋ（ブラック）の順番に１回ずつ回転し、計４回
回転して転写が終了する。

【００１５】転写が終了すると、転写紙Ｐは転写ドラム
１５から離れ、定着ローラ対１６によって加熱定着され
、カラー画像プリントが完成する。

【００１６】また、１は近赤外光（約９６０ｎｍに主波
長をもつ）を出射する発光素子としてのＬＥＤ、９は感
光体ドラム１３からの近赤外光の反射光を受光するフォ
トダイオード等の受光素子であり、後に詳述するトナー
像の濃度を読み取るために用いる。

【００１７】図１０は本実施例の画像形成装置による階
調画像を得る画像信号処理回路を示す。画像の輝度信号
がＣＣＤ２１で得られ、輝度信号はＡ／Ｄ変換回路２２
によってデジタルの輝度信号に変換される。得られた輝
度信号は個々のＣＣＤ素子の感度バラツキがシェーディ
ング回路２３により修正され、修正された輝度信号はＬ
ＯＧ変換回路２４により輝度信号に変換される。そして
、得られた濃度信号は、初期設定時のプリンタのγ特性
が原画像濃度と出力画像濃度が一致するようにＬＵＴ２
５にて変換される。ＬＵＴ２５にて変換された後、パル
ス巾変換回路２６により信号がドット巾に対応した信号
に変換され、レーザドライバ２７に送られる。そして、
レーザ走査により感光体ドラム１３上にはドットの面積
変化による階調特性を有する潜像が形成され、現像、転
写、定着という過程をへて階調画像が得られる。

【００１８】ところで、本実施例の画像形成装置は感光
体ドラム１３上に出力するテストパターンジェネレータ
を内蔵している。

【００１９】このような画像形成装置において、トナー
濃度を検出するには、特定パターンの基準トナー像を感
光体ドラム等の像担持体上に形成し、これを適正なタイ
ミングで発光素子１、受光素子２で測定する。測定した
近赤外反射光量があらかじめ適正に設定された現像器内
のトナー濃度において、測定した同一特定パターンの近
赤外反射光量とのずれ量から、トナー補給量を決定する
ことにより、現像器内のトナー濃度を一定に保つことが
できる。通常、この目的で、特定パターンを形成する場
合は、像担持体上の非画像領域に形成するのが好ましい
。

【００２０】これらトナー濃度の測定を、イエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラックの各色について実行する。本
実施例で使用したトナーは、イエロー、マゼンタ、シア
ンの色トナーで、スチレン系共重合樹脂をバインダーと
し、各色の色材を分散させて形成されている。イエロー
、マゼンタ、シアントナーの分光特性はこの順に図１１
〜図１３に示す通り、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率
が８０％以上得られる。また、これら色トナーの画像形
成においては、色純度、透過性に有利な２成分現像方式
を採用している。さらに、使用トナー粒径は体積平均で
８〜１２μｍのものを用い、公知の粉砕法によるもので
ある。又、ほかに懸濁重合法による重合カラートナーに
ついても同等の結果が得られることを確認した。

【００２１】一方、ブラックトナーはモノクロコピーと
してランニングコストの低減に実績のある１成分磁性ト
ナーを使用しており、図１４に示す通り、近赤外光（９
６０ｎｍ）の反射率は１０％程度である。又、平均粒径
及び形状等は上記２成分トナーに準ずる形で用いた。ブ
ラックトナーの画像形成は１成分ジャンピング現像方式
を採用している。又、感光体ドラム１３の９６０ｎｍの
反射率は約４０％である。なお、感光体ドラム１３は有
機光導電層を有する感光体ドラムである。

【００２２】ここで、適性トナー濃度における感光体ド
ラム上の濃度を各色のパルス巾変換の面積階調により段
階的に変えていった時の、濃度信号レベルと受光素子２
の出力の関係を図１５に示す。トナーが感光体ドラム１
３に付着していない状態における受光素子２の出力を２
．５Ｖに設定した。図１５から分かるように、イエロー
、マゼンタ、シアンの色トナーは濃度信号レベルが大き
くなり、面積被覆率が大きくなるに従い、感光体ドラム
単体より反射光量が大きくなり、受光素子２の出力が大
きくなる。一方、ブラックのトナーは濃度信号レベルが
大きくなり、面積被覆率が大きくなるに従い、感光体ド
ラム単体より反射光量が小さくなり、受光素子２の出力
が小さくなる。これらの関係を利用すると、反射特性の
異なるトナーでも出力画像の状態を求めることができる
。

【００２３】尚、使用する近赤外光の波長は、本実施例
では９６０ｎｍを用いたがトナー及び感光体の分光特性
と、種々の光源及び受光素子の特性より８００ｎｍから
２０００ｎｍの範囲に入っていることが好ましい。

【００２４】次に、本実施例の光量検出装置について詳
細に説明する。

【００２５】図１において、１はＬＥＤなどの近赤外光
を発する発光素子、２はフォトダイオードなどの受光素
子、３は両素子をトナーなどの汚れから保護するための
両素子に対して共通の窓部材としての遮閉部材、５は発
光素子と受光素子とを同一ケース４内で仕切る中敷板で
、６は窓部材３の中央部に設けられた仕切り部である。

【００２６】発光素子１より発光された近赤外光は窓部
材３を透過し、不図示の検出対称物（トナー像）に達し
、反射して更に窓部材３を透過し、受光素子２に入射す
るという光路を通る。尚、窓部材は発光素子からの所定
波長に対して透明な材質とされる。本実施例ではアクリ
ル板を使用した。

【００２７】ところで、上記仕切り部６は発光素子と受
光素子の間を仕切っている中敷板５を数ｍｍ延長し、仕
切り部６として、窓部材３の切り欠き部３ａに組みあげ
ることにより成形したものであり、発光素子１からの直
接光が窓部材３での内部反射する光を受光素子側に進入
することを防ぐことができる。従来の図６のようなセン
サーに関し、検出対象物を無限遠においたとき、窓部材
３における発光素子１からの光の内乱光は図８のごとく
受光素子２に入射してしまうのに対して、本実施例によ
れば図４のように内乱光が減少し、従来の約１／１０の
内乱光量になる。尚、本実施例では、仕切り部６は窓部
材の厚みの１／２〜２／３程度とした。

【００２８】従って、本実施例によれば検出対象物から
の正規の反射光の検出精度が上がり、低コストなセンサ
ーを得ることができる。

【００２９】また、図２は窓部材３に中敷板５と別体の
仕切り部７を設けた例を示しているが、この場合におい
ても図１と同様の効果が得られた。

【００３０】図３（ａ）、（ｂ）は窓部材３の中央部を
削り図２の仕切り部のかわりに遮光材、たとえば墨８を
注入させる。これにより、墨８は発光素子１のＬＥＤの
発光する近赤外光を吸収するため窓部材３での内部反射
光が吸収され、受光素子２側に進入することがなくなり
、前述実施例と同様の効果が得られた。

【００３１】このように、図１、図２、図３の通り、検
出対象物に対向する位置に設けた窓部材に、発光素子１
と受光素子２とを分けるように仕切り部６、７、８をそ
れぞれ設けることにより、窓部材内での無用な内乱光が
受光素子側へ入射するのを極力防止することができる。

【００３２】尚、本実施例では、感光体ドラムに形成さ
れたトナー像の濃度検出に本発明の光量検出装置を適用
したが、転写ドラムに対向する位置や転写材搬送路上の
位置、定着装置後の位置に本発明の光量検出装置を設け
て活用することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光素子と受光素子とに共通な窓部材に、両素子を仕切
る仕切り部を設けたので、窓部材中での内乱光を減少さ
せ、感度の良い、低コストの光量検出装置を提供できる
。

【００３４】また、発光素子と受光素子とを同一ケース
内に設け、窓部材も共通部材としたので、光量検出装置
の組立性も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す光量検出装置の概略
図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す光量検出装置の概略
図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す光量検出装置の概略
図である。

【図４】第１実施例の窓部材中の反射光の状態を示す概
略図である。

【図５】光量検出装置の従来例を示す概略図である。

【図６】光量検出装置の従来例を示す概略図である。

【図７】光量検出装置の従来例を示す概略図である。

【図８】従来の図６における窓部材中の反射光の状態を
示す概略図である。

【図９】本発明の光量検出装置が適用できる画像形成装
置の概略説明図である。

【図１０】電気信号を処理する処理回路を示すブロック
図である。

【図１１】イエロートナーの分光特性の一例を示す特性
図である。

【図１２】マゼンタトナーの分光特性の一例を示す特性
図である。

【図１３】シアントナーの分光特性の一例を示す特性図
である。

【図１４】ブラックトナーの分光特性の一例を示す特性
図である。

【図１５】近赤外光を使用した場合の濃度信号レベルと
センサ出力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　発光素子 ２　　受光素子 ３　　窓部材 ４　　ケース ５　　中敷板 ６、７、８　　仕切り部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発光素子と受光素子とを同一ケース内
   に有し、発光素子の光を被検出物に照射し、その反射光
   量を受光素子で受ける光量検出装置において、前記発光
   素子と前記受光素子に対して共通な窓部材を、前記ケー
   スの被検出物に対向する位置に設け、この窓部材に前記
   発光素子側と前記受光素子側とを仕切る仕切り部を設け
   たことを特徴とする光量検出装置。