JPH0436334B2

JPH0436334B2 -

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Publication number: JPH0436334B2
Application number: JP27697084A
Authority: JP
Inventors: Koji Amamya; Takao Aoki; Yutaka Ishikawa; Keisaku Shioda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1992-06-15
Also published as: JPS61155938A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子写真もしくは静電記録等の画像
形成装置における、トナーとキヤリアの混合から
成る現像剤の濃度検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、電子写真もしくは静電記録等の画像形
成装置に用いられる二成分系現像剤はトナーとキ
ヤリアを主成分としているが、現像特性上トナー
とキヤリアの混合比（トナー濃度）は、画像品質
を安定化させる上で極めて重要な要素である。従
つて、良好な画質を得る為に、現像剤のトナー濃
度を正確に検出し、その変化に応じてトナー補給
量を厳密に制御し、現像剤中のトナー濃度を一定
に保つ必要がある。

従来、トナー濃度を正確に検出する装置とし
て、第１２図に示す現像剤濃度検出装置１が知ら
れている。即ち、第１２図において現像器の現像
ローラ２上であつて、現像領域外の箇所（例えば
現像ローラの端部）にこのような現像剤の反射濃
度検出装置１が設けられている。この装置では、
光源３からの照明光がトナー濃度検出器４（透明
板ガラスがはめ込まれている）を介して現像ロー
ラ２上の図示しないトナーとキヤリアから成る現
像剤を照射する。その反射光は再び検出窓４を介
して受光素子５に入射する。光源３及び受光素子
５と検出窓の間には、標準反射濃度パターン６を
設け、図示しないソレノイドとスプリングにより
軸７を支点として矢印Ｘ方向に検出窓４を覆う位
置と覆わない位置とに移動制御する。この検出装
置１において、現像剤による反射光と、標準反射
濃度パターン６を挿入した時の反射光とが、受光
素子５により順次あるいは交互に検出される。

次に、第１３図ａ，ｂに示す検出及び制御回路
により、この検出装置１の動作説明を行なう。第
１３図ａ及びｂの，信号は別の制御回路（不
図示）より送られてくる制御信号で、は通常現
像器が停止中は“ハイ”で、現像器が作動してい
る期間は“ロー”となる信号であり、はの反
転信号である。

今、現像器が作動していない状態では、図示し
ないソレノイドが無励磁となり、スプリングによ
り標準反射濃度パターン６は現像剤濃度検出窓４
を覆い、標準パターン６による反射光は受光素子
５に入射する。受光素子３の出力は抵抗器８，９
及びアンプ１０により増巾される。この出力はア
ナログゲート１１を通じコンデンサ１２に充電さ
れ、標準パターン濃度相当電圧を記憶する。

次に、現像器が作動するタイミングに達する
と、信号は“ロー”に、信号は“ハイ”に切
替わるため、アナログゲートは遮断され、コンデ
ンサ１２は記憶を保持する。現像器が作動すると
同時にソレノイドがONし、標準パターン６は検
出窓位置から移動し、光は検出窓を通して現像剤
を照らすので、受光素子５は現像剤による反射光
を検出することになる。従つてアンプ１０により
増巾された出力は抵抗器１３を通してアンプ１４
に入る。コンデンサ１２はアナログゲート１１に
より遮断されているため変化はない。従つて、ア
ンプ１４の側には標準パターン濃度に相当する
電圧、側には現像剤濃度に相当する電圧が各々
加わる。この差電圧が増巾されアンプ１４から出
力される。

今、標準パターン濃度の方が現像剤濃度より濃
い場合には、アンプ１４の出力は“ハイ”レベル
となり、また、現像器作動中の信号は“ハイ”
レベルのため、ANDゲート１５の出力は“ハイ”
となり、トランジスタ１６がONし、クラツチCL
が作動する。このクラツチCLにより、モータ出
力がトナー補給装置に伝達され、トナーを現像器
に補給する。

現像器が停止すると信号も“ロー”レベルに
なるため、トランジスタ１６がOFFし、クラツ
チCLが不作動となり、トナー補給が停止する。

以上説明した現像剤濃度検出装置においては、
特に光源ランプの照度変化及び受光素子の感度特
性変化による異常なトナー濃度検出を防止し、精
度の高い安定したトナー濃度検出が可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、近年画像形成装置の小型化あるいは多
色化が進み、それに伴つて現像器の小型化が要請
されており、その結果、現像剤濃度検出装置に前
述のような標準反射濃度パターンの移動制御を行
なうソレノイドなどを設けることが困難になつて
きた。

特に、カラー電子写真複写装置等においては、
小径の感光ドラムを用いる場合、３〜４色分の現
像器を感光ドラム周辺に配置する空間的余裕がな
いので、各色の現像器を移動させる移動型の多色
現像装置を用いる必要がある。また、こうした移
動型の多色現像装置を用いる場合は、各々の現像
器を更に小型化する必要がある。

しかし、移動型の多色現像装置においては、
個々の現像器に電源を供給することが難かしく、
前述の標準反射濃度パターンを移動制御するため
のソレノイドなどを個々の現像器に設けることが
困難であつた。また、摺動リングを介して現像器
にソレノイドの電源を供給することができても、
摺動リングと集電シユーとの接触抵抗の変化によ
り、ソレノイドなどの駆動が不安定になり、トナ
ー濃度検出する上で信頼性に問題があつた。

本発明は上記の問題点を解決し、精度及び信頼
性が高く、安定した。濃度検出の行なえる現像剤
濃度検出装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、各々トナーとキヤリアを混合した異なる色の現
像剤を収容しており、所定経路に沿つて移動し
て、静電潜像を現像する１つの現像位置に選択的
に配置される複数の現像器の夫々の現像剤の反射
濃度を検出する現像剤濃度検出装置に於いて、上記複数の現像器の夫々に設けられており、
各々現像器と共に移動する複数の第１装置部分
と、発光素子と受光素子とを有しており、上記所定
経路上の１つの検出位置に設けられていて、この
検出位置に来た現像器の第１装置部分に対向する
１つの第２装置部分と、を備えており、前記複数の第１装置部分の各々は、各々が設け
られている現像器の現像剤に対向しており、第１
の分光エネルギー分布の光を反射し、第２の分光
エネルギー分布の光を透過させるダイクロイツ
ク・ミラーと、検出位置で対向した前記第２装置
部分の光源の光を上記ダイクロイツク・ミラーに
導く第１光フアイバーと、ダイクロイツク・ミラ
ーを反射した上記第１の分光エネルギー分布の
光、及びダイクロイツク・ミラーを透過し、現像
剤で反射して再びダイクロイツク・ミラーを透過
した光を前記第２装置部分の受光素子に導く第２
光フアイバーと、を有しており、前記第２装置部分は、更に、前記第１の分光エ
ネルギー分布の光を透過させる第１フイルター
と、前記第２の分光エネルギー分布の光を透過さ
せる第２フイルターと、前記検出位置で対向した
現像器の第１装置部分の第２光フアイバーと前記
受光素子との間に上記第１フイルターと第２フイ
ルターを選択的に挿入する駆動手段と、を有して
おり、前記第１の分光エネルギー分布を有する光が前
記ダイクロイツク・ミラーを反射し、前記第１フ
イルターを透過して前記受光素子に入射すること
によつて形成された電気信号を参照信号として、
前記第２の分光エネルギー分布を有する光が前記
ダイクロイツク・ミラーを透過し、現像剤で反射
し、再びダイクロイツク・ミラーを透過し、前記
第２フイルターを透過して前記受光素子に入射す
ることによつて形成された電気信号と比較するこ
とにより、各現像器の現像剤の濃度を検出するこ
とを特徴とする現像剤濃度検出装置，である。従つて、本発明では現像器の一部に設け
る現像剤濃度検出装置に標準反射濃度パターンの
移動の為の駆動手段を設ける必要がなくなり、検
出装置の小型化における問題点、特に回転現像装
置のような移動型の多色現像装置における種々の
問題点が解消される。

〔実施例〕

第１図は本発明の現像剤濃度検出装置が適用で
きるカラー電子写真複写装置の要部断面図であつ
て、２１は感光ドラム、２２は前露光、２３はコ
ロナ帯電器、２４は画像露光であり、ドラム２１
上には色分解潜像が形成される。

２５は回転移動型の多色現像器群で、イエロー
２５Ｙ・マゼンタ２５Ｍ・シアン２５Ｃ及びブラ
ツク２５Ｂの各現像剤を有する現像器がゴンドラ
状に吊設されており、上記の色分解潜像に対応す
る色の現像器が感光ドラム２１と対面する現像位
置に移動停止して色分解潜像を現像する。現像像
は転写ドラム２６の表面に保持された転写材Ｐ上
に、転写コロナ放電器２７により転写される。転
写されずに感光ドラム２１の表面に残つたトナー
は例えばプレードを有するクリーナ（清掃手段）
２８によつて清掃される。転写材Ｐに４色の現像
像が位置合わせされて転写された後、転写材Ｐは
分離爪２９により分離され図示しない定着器に導
かれ定着されてフルカラー画像が得られる。

３０は各現像器２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｂ，２５
Ｙに固定された現像器側検出ユニツト、４０は複
写装置本体側に固定された現像器外検出ユニツト
である。

第２図から第１１図により本発明の現像剤濃度
検出装置の実施例の詳細を説明する。

第２図は本発明の現像剤濃度検出装置の概略構
成の斜視図、第３図はその拡大斜視図である。図
中３０は現像器２５側に設けた現像器側検出ユニ
ツトであり各現像器を共に移動する。４０は画像
形成装置の側板に固設した現像器外検出ユニツト
である。検出ユニツト３０及び４０は非接触に保
たれる。検出ユニツト４０の側板４１に取付けら
れた光源４２からの日色光の照明光が照射され、
この照明光は検出ユニツト３０の側板３１に取付
けられた光フアイバー３２を通り、現像剤濃度検
出窓３３を照明する。検出窓３３はＡの分光エネ
ルギー光を反射し、Ａとは異なるＢの分光エネル
ギー光を透過するダイクロイツク・ミラーで構成
されており、白色光の照明光の内、例えば波長が
略700nm以下の可視光成分を反射し、略700nm以
上の近赤外成分を透過させる。検出窓３３を透過
した近赤外光は現像ローラ上の現像剤を照射し、
その反射光は再び検出窓３３を透過し、更に側板
３１に取付けられた光フアイバー３４に導かれ、
側板４１の開孔４３及び色分解フイルター４４を
通して、シリコン・フオトダイオード等の受光素
子４５に入射する。

ここで、単色の複写装置等に本発明の濃度検出
装置を用いる場合には、現像器に固定された検出
ユニツト３０は、現像器を所定位置にセツトした
状態で検出ユニツト４０と整合される。また第１
図に示すカラー複写装置の場合には、図示しない
ポジシヨン・デイスクとソレノイドとにより、各
色現像器が選択制御されて現像位置に矢印方向に
移動停止する。この時、検出ユニツト３０も現像
器２５と共に第３図矢印Ｃ方向に移動制御される
ように構成され、停止位置で検出ユニツト３０と
検出ユニツト４０とが整合される。第１図では現
像器２５Ｙの位置（現像位置）で検出ユニツト３
０及び４０が整合する例を示したが、２５Ｂ，２
５Ｃ，２５Ｍ、或はその他の位置で検出ユニツト
３０，４０を整合させるように構成してもよい。

第４図は第３図Ｅ方向から見た検出ユニツト３
０の要部断面図を示すもので、照明光を導く光フ
アイバー３２，３４は例えば３mmφのプラスチツ
ク製光フアイバーである。光フアイバー３２はダ
イクロイツク・ミラーの検出窓３３に対して45゜
傾いた方向から照明光を与える。ダイクロイツ
ク・ミラー３３は、例えば１mm厚の透明ガラス基
体の光フアイバー側に多層膜蒸着層が設けられ、
また現像剤Ｄ側にはトナーの付着を防止する為に
NESA膜等の透明導電層が設けられている。な
お、透明導電層は接地されている。

ダイクロイツク・ミラーの分光反射率Ｒ及び分
光透過率Ｔの１実施例を第５図に示す。

第４図において、枠体３５に取付けられたダイ
クロイツク・ミラー３３の表面で反射した標準反
射濃度パターンからの反射光に相当する参照光
（可視光成分を有する）ｒと、ダイクロイツク・
ミラーを透過（ｔ）して現像剤Ｄにより反射さ
れ、更にダイクロイツク・ミラーを透過した検出
光（近赤外光成分を有する）ｄとは、共に光フア
イバー３４に入射する。この光フアイバー３４
は、光フアイバー３２に対してθ＝45゜前後の角
度を成すように即ちミラー面に対して垂直に配設
されている。これはθ＝45゜とすることがＳ／Ｎ
比の点で最も効率が良いからである。また、光フ
アイバー３４から光を照射し、フアイバー３２で
これを受けるようにしてもよい。

第６図は側板３１及び側板４１近傍の要部断面
図であり、側板３１と側板４１との間隔ｙは３mm
前後である。側板４１には光源４２として5Wの
タングステンランプが取り付けられており、その
照明光は側板３１に取付けられている光フアイバ
ー３２に入射する。また、側板３１に取付けられ
た光フアイバー３４から出力される参照光ｒと検
出光ｄは、側板４１の開孔４３と色分解フイルタ
ー４４を通して受光素子であるシリコンフオトダ
イオード（SPD）４５に入射する。

色分解フイルター４４は、第７図に示すように
支持枠４６と、その開孔部に設けらたそれぞれが
SPD４５の受光部をカバーする面積を有するフ
イルター部材４７，４８とからなり、フイルター
部材４７は参照光ｒのみを透過し、フイルター部
材４８は検出光ｄのみを透過する。フイルター部
材４７及び４８の分光透過率は、第８図に示すよ
うに第５図のダイクロイツク・ミラーの分光反射
率あるいは分光透過率とほゞ同等である。その他
ダイクロイツク・ミラーとほゞ同様の分光エネル
ギー分布の光を色分解できればどのようなフイル
ター部材を用いても良い。

色分解フイルター４４はソレノイド４９と図示
しないスプリングにより軸５０を支点に矢印方向
に移動可能となつており、現像開始直前には
SPD４５の前にフイルター部材４７を配置して
参照光ｒをSPD４５に入射させ、現像開始のタ
イミングでSPD４５の前にフイルター部材４８
を配置して検出光ｄをSPD４５に入射させる。

また、第９図は、本発明に用いるダイクロイツ
ク・ミラーの検出窓３３の変形例を示す説明図で
ある。第５図に示す様な分光透過率を示すフイル
ターを作成する際、蒸着等のコートが多層になる
場合は、コートの数を減らしたダイクロイツク・
ミラー３３１を用い、図中現像剤Ｄに接する面に
NESA処理をしたガラス３３２を用い、これらの
間にダイクロイツク・ミラー３３１の分光特性の
不足を補う部材、例えばゼラチンフイルターやガ
ラスフイルター等のフイルター３３３を挾み込ん
で使うことが可能である。このような構成にする
と、多層コートをせずに検出窓が形成できるの
で、製造が容易であり、かつコスト面でも有利で
ある。フイルター３３３は一枚でも良いし、複数
枚用いても良い。

第１０図は、本発明に用いたSPD４５に入射
した参照光ｒ及び検出光ｄの増幅回路図である。
増幅回路よりの出力信号Ｐは、以下第１１図に示
すブロツク図に従つて処理される。以下この第１
１図に従つて処理手順を説明する。

検出を行なう現像器を例えばイエロー現像器２
５Ｙとする。シーケンスコントローラー５１は、
プログラムメモリ５２内に予めプログラムされた
シーケンスに従つて作動する。例えば最初に参照
光ｒのみを透過するフイルター４７を透過した光
による信号（これをP₁とする）を、アナログ・
デジタル変換器（以下Ａ／Ｄコンバーター）等よ
り成る入力インターフエイス５３を通し、さらに
Ｉ／Ｏボート５４を通してプログラムメモリ５２
内の所定の場所へ記憶する。

次にシーケンスコントローラー５１は、フイル
タ切換用プランジヤー４９をＩ／Ｏポート５４及
びドライブ回路５５を通して作動させる。このタ
イミングに合わせて、フイルタ４８よりの検出光
ｄによる信号（これをP₂）を前述のごとくプロ
グラムメモリ５２内の所定の場所へ記憶させる。

この後、CPU５１はドライブ回路５５を通し
てイエロー（Ｙ）トナーを貯蔵するホツパー５６
に付属するホツパー駆動モーター（MY）５７を
駆動させる信号P₃を計算する。

P₃＝ｋ（P₂−P₁） ……(1) ここで、ｋはある信号P₃を与えた時、所定量
のトナーを現像器２５Ｙ内に供給する様、モータ
ー５７の回転数との整合を行なうための定数であ
る。

信号P₃に従つてモーター５７は駆動を与えら
れ、イエロートナーのホツパー５６より、不図示
の接合手段を経て、イエロー現像器２５Ｙ内に供
給される。

以上述べた様に、トナー濃度検出信号（P₂−
P₁）はシステムメモリー５２内に記憶されるた
め、第１図に示す現像時にトナー濃度を検出して
も、この検出時に直にトナー補給を行なう必要は
なく、ホツパーと現像器の接続手段が接続可能な
位置で補給することができるので、ホツパーの配
置位置を適宜に設定することができる。勿論現像
位置でトナーの補給を行なつてもよい。

さらに、現像位置でトナー濃度検出を行なわず
に、現像位置以外の場所でトナー濃度検出を行な
つても良い。

第１１図中、５８，６０，６２はそれぞれマゼ
ンタ・シアン・ブラツクのトナーホツパーを示
し、５９，６１，６３はそれぞれマゼンタ・シア
ン・ブラツクのホツパー駆動モーターMM・
MC・MBを表わす。いずれの色の場合も、上述
のイエロートナーの補給と同様の操作により行な
うことができる。

なお、上記の説明において、検出光を近赤外光
としたが、これは本出願人が先に提案した特開昭
53−107853号公報記載の現像剤濃度検出方法に基
づくものである。即ち、近赤外光を反射するトナ
ー（例えばカラートナー）と近赤外光を吸収する
キヤリア（例えば鉄粉キヤリア）の性質を利用
し、近赤外光を照射してトナーの増減による反射
光量の変化を検出し、現像剤濃度を検出するもの
である。

このように検出光に近赤外光を用いた方がキヤ
リアとトナーとの反射率の差を大きくとることが
でき、信号電圧対ノイズ電圧比（Ｓ／Ｎ比）の点
で有利である。また、キヤリアが黒のように暗い
色であり、かつシアン・マゼンタ・イエローのよ
うな明るい色のカラートナーを検出する場合に
は、検出光ｒを例えば略700nm以下の可視光とし
て、参照光ｄを近赤外光としても良い。いずれに
しても、検出光と参照光の分光エネルギー分布
は、互いに重複する部分が少ないことが必要であ
る。但し、検出光と参照光の分光エネルギー分布
は検出精度上許容できる範囲で重複しても良い。
通常は検出光と参照光の分光エネルギー分布は互
いに補色（混合した場合、分光エネルギー分布が
平担になる）関係になる組合せが好ましい。ま
た、検出光の分光エネルギー分布は、トナーによ
る反射率が高いものであれば良い。従つて、検出
光と参照光に用いる分光エネルギー分布は、前記
の組合せばかりでなく、他の種々の組合せが適用
できる。

なお、検出光と参照光を得るために、検出窓に
用いるダイクロイツクミラー及び受光素子用色分
解フイルターの分光特性は相互に最適となるよう
に設計する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、現像器
側に設ける現像剤濃度の検出ユニツトを小型にで
き、現像器の小型化が可能となる。また、標準反
射板を機械的に駆動する必要がないので信頼性向
上が図れる。

特に、回転現像器のような移動型の多色現像装
置の場合、機械的駆動手段を各色の現像器に設け
ることは電圧供給上困難であるが、本発明でよれ
ば簡易な構成により精度の高い安定した現像剤濃
度検出が容易にできる。従つて、現像剤濃度を一
定に保つことができ、良好な画像が得られる。ま
た、多色現像装置において１組の光源と受光素子
により、各色現像器において共通に現像剤濃度を
検出できるので、コストの点においても優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得るカラー電子写真複
写装置の要部断面図、第２図は本発明による現像
剤濃度検出装置の斜視図、第３図は検出装置の拡
大斜視図、第４図は第３図の装置の検出窓近傍の
要部断面図、第５図は第４図の検出窓を構成する
ダイクロイツクミラーの分光反射率と分光透過率
の特性図、第６図は第３図の装置の現像器側及び
現像器外の側板近傍の要部断面図、第７図は色分
解フイルターの説明図、第８図は色分解フイルタ
ーの分光透過率の特性図、第９図は本発明の他の
実施例における検出窓近傍の要部断面図、第１０
図は本発明における参照光及び検出光の増幅回路
図、第１１図は本発明のシーケンス制御を行なう
ためのブロツク図、第１２図は従来の現像剤濃度
検出装置の斜視図、第１３図ａ・ｂは第１２図の
装置における検出及び制御回路図である。図において、３０は現像器側検出ユニツト、４
０は現像器外検出ユニツト、３１，４１は側板、
３２，３４は光フアイバー、３３はダイクロイツ
ク・ミラー、４２は照明光源、４４は色分解フイ
ルター、４５は受光素子、４７，４８はフイルタ
ー部材を表わす。

Claims

【特許請求の範囲】１各々トナーとキヤリアを混合した異なる色の
現像剤を収容しており、所定経路に沿つて移動し
て、静電潜像を現像する１つの現像位置に選択的
に配置される複数の現像器の夫々の現像剤の反射
濃度を検出する現像剤濃度検出装置に於いて、上記複数の現像器の夫々に設けられており、
各々現像器と共に移動する複数の第１装置部分
と、発光素子と受光素子とを有しており、上記所定
経路上の１つの検出位置に設けられていて、この
検出位置に来た現像器の第１装置部分に対向する
１つの第２装置部分と、を備えており、前記複数の第１装置部分の各々は、各々が設け
られている現像器の現像剤に対向しており、第１
の分光エネルギー分布の光を反射し、第２の分光
エネルギー分布の光を透過させるダイクロイツ
ク・ミラーと、検出位置で対向した前記第２装置
部分の光源の光を上記ダイクロイツク・ミラーに
導く第１光フアイバーと、ダイクロイツク・ミラ
ーを反射した上記第１の分光エネルギー分布の
光、及びダイクロイツク・ミラーを透過し、現像
剤で反射して再びダイクロイツク・ミラーを透過
した光を前記第２装置部分の受光素子に導く第２
光フアイバーと、を有しており、前記第２装置部分は、更に、前記第１の分光エ
ネルギー分布の光を透過させる第１フイルター
と、前記第２の分光エネルギー分布の光を透過さ
せる第２フイルターと、前記検出位置で対向した
現像器の第１装置部分の第２光フアイバーと前記
受光素子との間に上記第１フイルターと第２フイ
ルターを選択的に挿入する駆動手段と、を有して
おり、前記第１の分光エネルギー分布を有する光が前
記ダイクロイツク・ミラーを反射し、前記第１フ
イルターを透過して前記受光素子に入射すること
によつて形成された電気信号を参照信号として、
前記第２の分光エネルギー分布を有する光が前記
ダイクロイツク・ミラーを透過し、現像剤で反射
し、再びダイクロイツク・ミラーを透過し、前記
第２フイルターを透過して前記受光素子に入射す
ることによつて形成された電気信号と比較するこ
とにより、各現像器の現像剤の濃度を検出するこ
とを特徴とする現像剤濃度検出装置。２前記第１の分光エネルギー分布の光は可視光
であり、前記第２の分光エネルギー分布の光は近
赤外光である特許請求の範囲第１項に記載の現像
剤濃度検出装置。３前記第１の分光エネルギー分布の光は近赤外
光であり、前記第２の分光エネルギー分布の光は
可視光である特許請求の範囲第１項に記載の現像
剤濃度検出装置。４前記検出位置は前記現像位置と同じである特
許請求の範囲第１項乃至第３項に記載の現像剤濃
度検出装置。