JPH05288677A - Toner-quantity detecting apparatus - Google Patents

Toner-quantity detecting apparatus

Info

Publication number
JPH05288677A
JPH05288677A JP4092817A JP9281792A JPH05288677A JP H05288677 A JPH05288677 A JP H05288677A JP 4092817 A JP4092817 A JP 4092817A JP 9281792 A JP9281792 A JP 9281792A JP H05288677 A JPH05288677 A JP H05288677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
toner
photoconductor
receiving element
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4092817A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Katagiri
眞行 片桐
Kosei Tagawa
孝生 田川
Kazuyuki Onishi
一幸 大西
Kiyohiro Nozaki
清広 野▲崎▼
Toshio Nomura
敏男 野村
Nobutoshi Gako
宣捷 賀好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP4092817A priority Critical patent/JPH05288677A/en
Publication of JPH05288677A publication Critical patent/JPH05288677A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform detection to a high density level without the effects of the life of a light emitting diode, temperature and contamination by providing a light source, which emits the light on a light sensitive body, a wavelength resolving photodetector, which divides the reflected light from the light sensitive body into the wavelength distribution, and a means, which detects the quantity of toner on the light sensitive body. CONSTITUTION:The emitted light from a light source 21 is reflected from the surface of a light sensitive body 1 and received with a wavelength resolving photodetector 22. The ratio of the outputs from the respective photodetectors 22 is obtained by utilizing the difference in spectral reflectances of the light sensitive body 1 and the toner. Thus the toner quantity on the light sensitive body 1 is detected. When an angle A of the reflected light of the light from the light source 21 at the light sensitive body 1 is smaller, the amount of the reflected light is increased. It is preferable that the angle A is 90 degrees or less. The light sensitive body 1 has the cylindrical shape. Therefore, the light path, on which-the light from the light source 21 reaches the photodetector 22 through the light sensitive body 1, is formed in a plane including the major axis of the cylinder so as to avoid nonuniformity of the reflecting direction caused by the curvature of the cylinder. As the shape of the light beam cast on the light sensitive body, the elliptical shape, which is in parallel with the axial direction of the cylinder, is suitable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、静電転写方式の電子
写真複写機において、感光ドラム上のトナー濃度を検出
するトナー量検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a toner amount detecting device for detecting the toner density on a photosensitive drum in an electrostatic transfer type electrophotographic copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真複写機に用いられる感光体ドラ
ムは、周囲の温度および湿度の影響、長期使用における
劣化、あるいは長時間使用しないで連続多量コピーを行
った場合など、使用状況等によって特性が変化する。ま
た、現像剤の劣化によっても感光体へのトナー付着量が
変化する等、電子写真複写機では出力画像濃度を不安定
にする要因が多くある。
2. Description of the Related Art Photoreceptor drums used in electrophotographic copying machines have characteristics depending on usage conditions, such as the influence of ambient temperature and humidity, deterioration over long-term use, or continuous large-volume copying without long-term use. Changes. Further, there are many factors that make the output image density unstable in an electrophotographic copying machine, such as the amount of toner adhering to the photoconductor changes due to the deterioration of the developer.

【0003】このため従来のトナー量検出装置は、感光
体ドラムの非画像部に基準ターゲットの像を感光した後
これを現像し、そのトナー像の濃度を光学式検出法によ
り検出して、トナー供給量、現像バイアス電圧、帯電電
流および露光電流を制御し、出力画像の最適濃度を維持
するようにしていた。この光学式検出法とは、1対の発
光ダイオードと受光素子を備えて反射型の配置を取り、
反射光量によって感光体上にあるトナー量を検出する方
法で、基準ターゲットは一様な濃度(黒ベタ)のものが
用いられる。
For this reason, a conventional toner amount detecting device exposes a non-image portion of a photosensitive drum with an image of a reference target, develops the image, and detects the density of the toner image by an optical detection method to detect the toner image. The supply amount, the developing bias voltage, the charging current, and the exposure current are controlled to maintain the optimum density of the output image. With this optical detection method, a pair of light emitting diodes and light receiving elements are provided and a reflection type arrangement is adopted.
This is a method of detecting the amount of toner on the photoconductor by the amount of reflected light, and a reference target having a uniform density (solid black) is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ト
ナー量検出装置の光学式検出法では、反射光の絶対光量
を検出するため、発光ダイオードの長期劣化、発光ダイ
オードおよび受光素子の温度による特性変化、汚れによ
る光量変化等の影響を全面的に受けるため、電子写真複
写機内部の温度変化や汚れによって、正確なトナー量の
検出ができない問題があった。また、高濃度レベルにな
ると反射光が極端に小さくなり、信号がノイズに埋もれ
てしまうため、検出が困難である問題があった。
However, in the above-mentioned optical detection method of the toner amount detection device, since the absolute light amount of the reflected light is detected, long-term deterioration of the light emitting diode, characteristic change due to temperature of the light emitting diode and the light receiving element, There is a problem in that the amount of toner cannot be accurately detected due to a change in temperature inside the electrophotographic copying machine and stains because it is entirely affected by a change in light amount due to stains. Further, at a high density level, the reflected light becomes extremely small, and the signal is buried in noise, which causes a problem that detection is difficult.

【0005】この発明の目的は、発光ダイオードの寿
命、温度、汚れ等の影響を受けずに、高濃度レベルまで
検出できるダイナミックレンジの広いトナー量検出装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a toner amount detecting device having a wide dynamic range capable of detecting a high density level without being affected by the life, temperature, dirt, etc. of a light emitting diode.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明は、感光体を照射する光源と、感光体からの反射光を
少なくとも2つ以上の波長分布に分けて受光する波長分
解受光素子と、感光体に基準の露光を与える基準像と、
前記波長分解受光素子からの出力値の比に基づいて感光
体上のトナー量を検出する手段と、を備えたことを特徴
とする。
The invention according to claim 1 of the present application is a wavelength-resolving light-receiving element for receiving a light source for irradiating a photoconductor and dividing reflected light from the photoconductor into at least two or more wavelength distributions. And a reference image that gives the photoreceptor a reference exposure,
Means for detecting the amount of toner on the photoconductor on the basis of the ratio of the output values from the wavelength resolving light receiving element.

【0007】この出願の請求項2の発明は、前記波長分
解受光素子に、2重接合型半導体カラーセンサを用いた
ことを特徴とする。
The invention of claim 2 of this application is characterized in that a double junction type semiconductor color sensor is used for the wavelength resolving light receiving element.

【0008】この出願の請求項3の発明は、感光体を照
射する光源と、感光体からの反射光を受光する受光素子
と、感光体表面に一定濃度の黒領域および白領域の分布
で構成される分布型基準像を形成する基準像形成手段
と、トナーが感光体の表面上を占有する状態により感光
体上のトナー量を検出する手段と、を備えたことを特徴
とする。
The invention of claim 3 of this application comprises a light source for irradiating the photoconductor, a light receiving element for receiving the reflected light from the photoconductor, and a distribution of black and white regions of constant density on the surface of the photoconductor. And a means for detecting the amount of toner on the photoconductor depending on the state that the toner occupies the surface of the photoconductor.

【0009】この出願の請求項4の発明は、前記基準像
形成手段は、黒領域および白領域の密度が1インチ当た
り200ドット乃至120ドットで黒領域の面積比率が
80%乃至60%の分布型基準像を形成する手段である
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present application, in the reference image forming means, the density of the black area and the white area is 200 to 120 dots per inch, and the area ratio of the black area is 80% to 60%. It is a means for forming a mold reference image.

【0010】この出願の請求項5の発明は、感光体を照
射する光源と、感光体からの反射光を受光する受光素子
と、感光体に基準の露光を与える基準像形成手段と、前
記受光素子に基準のトナー濃度に対応する基準濃度サン
プルと、前記受光素子が前記感光体上のトナーを検出し
た信号と前記基準濃度サンプルを検出した信号とを比較
することにより感光体上のトナー量を検出する手段と、
を備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a light source for irradiating the photoconductor, a light receiving element for receiving the reflected light from the photoconductor, a reference image forming means for giving a reference exposure to the photoconductor, and the light receiving device are provided. The amount of toner on the photoconductor is determined by comparing a reference density sample corresponding to the reference toner concentration of the element, a signal of the photodetection element detecting toner on the photoconductor and a signal of detecting the reference density sample on the photoconductor. Means to detect,
It is characterized by having.

【0011】この出願の請求項6の発明は、前記感光体
が円筒形を成し、光源から出て波長分解受光素子または
受光素子に至るまでの光線の光路が円筒の長軸を含む平
面内にあることを特徴とする。
According to the invention of claim 6 of this application, the photoconductor has a cylindrical shape, and an optical path of a light beam from the light source to the wavelength-resolving light receiving element or the light receiving element is in a plane including a long axis of the cylinder. It is characterized by being in.

【0012】この出願の請求項7の発明は、上記感光体
に照射される光ビームの形状が楕円形を成し、該楕円の
長軸が感光体の円筒の長軸方向と一致することを特徴と
する。
According to the invention of claim 7 of this application, the shape of the light beam with which the photoreceptor is irradiated is elliptical, and the major axis of the ellipse coincides with the major axis direction of the cylinder of the photoreceptor. Characterize.

【0013】[0013]

【作用】この発明においては、感光体上に基準像が形成
される。この基準像は画像が描かれた基準ターゲットを
露光、現像して得たものでも、画像データを読み出して
形成したものでも良い。この基準像により感光体は、基
準トナー量がのった状態にされる。この感光体に光源か
ら光が照射され、反射光が波長分解受光素子に複数の波
長領域に分けて受光される。この波長分解受光素子の出
力の比から感光体上のトナー量が検出される。
In the present invention, the reference image is formed on the photoconductor. This reference image may be obtained by exposing and developing a reference target on which an image is drawn, or may be formed by reading out image data. The reference image causes the photosensitive member to be in a state in which the reference toner amount is overlaid. The photoconductor is irradiated with light from a light source, and reflected light is received by a wavelength resolution light receiving element divided into a plurality of wavelength regions. The amount of toner on the photoconductor is detected from the ratio of the outputs of the wavelength resolution light receiving element.

【0014】また、この発明においては、感光体が、分
布型基準像によって露光、現像され、基準トナー量がの
った状態にされる。この感光体に光源から光が照射さ
れ、反射光が受光素子に受光される。この受光素子の出
力から感光体上のトナー量が検出される。
Further, in the present invention, the photosensitive member is exposed and developed by the distributed reference image so that the reference toner amount is kept. Light is emitted from the light source to the photoconductor, and reflected light is received by the light receiving element. The amount of toner on the photoconductor is detected from the output of the light receiving element.

【0015】また、この発明においては、感光体が、基
準像によって露光、現像され、基準トナー量がのった状
態にされる。この感光体に光源から光が照射され、反射
光が受光素子に受光される。一方、基準濃度サンプルに
も光源から光が照射され、反射光が受光素子によって受
光されて、前記感光体の出力と基準濃度サンプルの出力
との比較によって感光体上のトナー量が検出される。
Further, in the present invention, the photosensitive member is exposed and developed by the reference image, and the reference toner amount is kept. Light is emitted from the light source to the photoconductor, and reflected light is received by the light receiving element. On the other hand, the reference density sample is also irradiated with light from the light source, the reflected light is received by the light receiving element, and the toner amount on the photoconductor is detected by comparing the output of the photoconductor with the output of the reference density sample.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、電子写真複写機の構成を示す図であ
る。電子写真複写機10には、回転ドラム状の感光体1
が内設されており、感光体1の周囲には帯電器2、露光
器3、現像器4、転写器5、除電器6、クリーナ7、ト
ナー量検出装置20がそれぞれ配設されている。トナー
量検出装置は、現像器4と転写器5の間か、あるいはト
ナー量検出モードで記録紙に定着しない場合には、転写
器5と除電器6の間に設けられる。また、帯電器2、露
光器3、現像器4、トナー量検出装置20は、制御装置
9に接続されており、制御装置9はトナー量検出装置2
0からの入力に応じて信号を出力し、帯電器2、露光器
3、現像器4を制御する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the construction of an electrophotographic copying machine. The electrophotographic copying machine 10 includes a rotating drum-shaped photosensitive member 1.
A charging device 2, an exposure device 3, a developing device 4, a transfer device 5, a static eliminator 6, a cleaner 7, and a toner amount detecting device 20 are provided around the photoconductor 1, respectively. The toner amount detection device is provided between the developing device 4 and the transfer device 5, or between the transfer device 5 and the static eliminator 6 when the toner amount detection mode does not fix the recording paper. Further, the charging device 2, the exposing device 3, the developing device 4, and the toner amount detecting device 20 are connected to the control device 9, and the control device 9 controls the toner amount detecting device 2.
A signal is output according to the input from 0, and the charging device 2, the exposing device 3, and the developing device 4 are controlled.

【0017】この電子写真複写機10において複写を行
う際、感光体1は暗所で帯電器2によって表面を均一に
帯電され、露光器3から感光体1に書き込むべき光学像
が与えられる。この時、感光体1の光の当たった部分
は、抵抗が下がり帯電電荷が除去され、光の当たらなか
った部分は帯電電荷が残って静電潜像が形成される。一
方、現像器4は、感光体1と逆極性にトナーを帯電さ
せ、潜像を可視像化させる。トナー量検出装置20は、
感光体1の上にのったトナー量を検出して制御装置9に
送信し、制御装置9はトナー量検出装置20からの入力
により感光体1上のトナーの状態を検知して、例えば帯
電器2に帯電電流を調節する信号、露光器3に露光電流
を調節する信号、あるいは現像器4にトナー供給量また
はバイアス電圧を調節する信号を出力し、最適なトナー
量になるようにこれらを制御する。こうして、感光体1
上にのったトナーを転写器5により記録紙8に転写し、
加熱または加圧して転写されたトナー像を記録紙8に融
着し永久像とする。転写後、感光体1上に残った電荷は
除電器6により取り除かれ、感光体1上に残った残留ト
ナーはクリーナ7で除去される。以上のように、帯電か
らクリーニングに至る一連のプロセスを繰り返すことに
より複写が行われる。
When copying is performed in the electrophotographic copying machine 10, the surface of the photoconductor 1 is uniformly charged by the charger 2 in the dark, and the exposure device 3 gives an optical image to be written on the photoconductor 1. At this time, the resistance of the exposed portion of the photoconductor 1 is lowered and the charged electric charge is removed, and the charged electric charge is left in the non-exposed portion to form an electrostatic latent image. On the other hand, the developing device 4 charges the toner with a polarity opposite to that of the photoconductor 1 to make the latent image visible. The toner amount detecting device 20 is
The toner amount on the photoconductor 1 is detected and transmitted to the control device 9, and the control device 9 detects the state of the toner on the photoconductor 1 by the input from the toner amount detection device 20 and, for example, charges the toner. A signal for adjusting the charging current, a signal for adjusting the exposure current to the exposing device 3, or a signal for adjusting the toner supply amount or the bias voltage to the developing device 4 is output to the developing device 2 and these signals are adjusted so that the optimum toner amount is obtained. Control. Thus, the photoconductor 1
Transfer the toner on the recording paper 8 by the transfer device 5,
The toner image transferred by heating or pressing is fused to the recording paper 8 to form a permanent image. After the transfer, the electric charge remaining on the photoconductor 1 is removed by the static eliminator 6, and the residual toner remaining on the photoconductor 1 is removed by the cleaner 7. As described above, copying is performed by repeating a series of processes from charging to cleaning.

【0018】この際、トナー量を最適に制御するには、
図示しない基準ターゲットの像を感光体1上に形成し
て、現像機4によるプロセス後の感光体上のトナー量を
検出する必要がある。特にこの制御を自動的に行おうと
すれば、複写有効領域外に基準ターゲットを設け、電源
投入時等にトナー量検出モードに入り、所定のトナー量
が感光体1上にのるように帯電電流、露光電流、トナー
供給量、現像バイアス電圧等を制御する。基準ターゲッ
トは、既知の均一濃度の中間調からなり、例えば原稿を
置く台(ガラスとその枠)の裏側で、複写有効領域の極
近傍に設置される。この場合、濃度の異なる複数の基準
ターゲットを順次配列しても良い。また、調整時にサー
ビスマンが原稿台にセットするようにしても良い。さら
に、レーザプリンタ等では、基準ターゲットを画像デー
タとして記憶しておきトナー量検出動作時にこのデータ
を読み出して感光体上に形成するようにしても良い。
At this time, in order to optimally control the toner amount,
It is necessary to form an image of a reference target (not shown) on the photoconductor 1 and detect the amount of toner on the photoconductor after the process by the developing device 4. In particular, if this control is automatically performed, a reference target is provided outside the copy effective area, a toner amount detection mode is entered when the power is turned on, and a predetermined toner amount is applied onto the photoconductor 1 so that the charging current is set. , Exposure current, toner supply amount, developing bias voltage, etc. are controlled. The reference target is composed of a known halftone of uniform density and is installed, for example, on the back side of the table (glass and its frame) on which the original is placed, in the immediate vicinity of the copy effective area. In this case, a plurality of reference targets having different densities may be sequentially arranged. Alternatively, a serviceman may set the manuscript on the platen at the time of adjustment. Further, in a laser printer or the like, the reference target may be stored as image data, and this data may be read and formed on the photoconductor during the toner amount detection operation.

【0019】図2は、この発明の実施例であるトナー量
検出装置の説明図である。トナー量検出装置20は、光
源21、波長分解受光素子22、検出回路23で構成さ
れており、光源21からの出射光を感光体1の表面上で
反射させ、波長分解受光素子22で受光し、感光体1と
トナーの分光反射率の違いを利用して、波長分解受光素
子22のそれぞれの素子からの出力比をとることによ
り、感光体上のトナー量を検出する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a toner amount detecting device according to an embodiment of the present invention. The toner amount detecting device 20 includes a light source 21, a wavelength resolving light receiving element 22, and a detecting circuit 23. The light emitted from the light source 21 is reflected on the surface of the photoconductor 1 and is received by the wavelength resolving light receiving element 22. The amount of toner on the photoconductor is detected by taking the output ratio from each element of the wavelength resolving light receiving element 22 by utilizing the difference in spectral reflectance between the photoconductor 1 and the toner.

【0020】トナー量検出装置20においては、可視領
域から近赤外領域の光あるいはその一部の光が利用され
るため、光源21には白色光源、LED、EL(エレク
トロルミネッセンス)等を用いる。電子写真複写機10
においては、露光器3からの光を光ファイバなどで導い
て光源21に利用することもできる。また、光源21か
らの光が感光体1で反射してなす角度Aは、小さい方が
反射光量が増加することが実験で確認されており、角度
Aを90度以内にするのが望ましい。
In the toner amount detecting device 20, light in the visible region to the near infrared region or a part of the light is used, and therefore a white light source, LED, EL (electroluminescence) or the like is used as the light source 21. Electrophotographic copying machine 10
In the above, the light from the exposure unit 3 can be guided to the light source 21 by an optical fiber or the like. It has been confirmed by experiments that the smaller the angle A formed by the light from the light source 21 reflected by the photoconductor 1, the greater the amount of reflected light, and it is desirable that the angle A be within 90 degrees.

【0021】感光体1は円筒状をしているので、円筒の
曲率によって反射方向が不均一になるのを避けるため、
光源21から出た光が感光体1を経由して波長分解受光
素子22に至るまでの光路が、円筒の長軸を含む平面内
に形成されるようにする。
Since the photosensitive member 1 has a cylindrical shape, in order to prevent the reflection direction from becoming uneven due to the curvature of the cylinder,
The light path from the light source 21 to the wavelength resolving light receiving element 22 via the photoconductor 1 is formed within a plane including the long axis of the cylinder.

【0022】また、感光体1に照射される光ビームの形
状は、円筒の軸方向に平行な楕円形状が適しており、楕
円の長軸径はトナー付着の不均一性を考慮して2〜10
mmにするのが良い。
The shape of the light beam with which the photosensitive member 1 is irradiated is preferably an elliptical shape parallel to the axial direction of the cylinder, and the major axis diameter of the ellipse is 2 to 2 in consideration of uneven toner adhesion. 10
mm is good.

【0023】本実施例では感光体とトナーの分光反射率
特性の違いを利用するので、光源の発光スペクトルが変
化しないことを前提とする。これを補償するために以下
のことをする。感光体上にトナーが全くのっていない状
態時の波長分解受光素子22の出力が規定の値になるよ
うに、白色ランプの印加電流を制御し、白色ランプの発
光スペクトルが所定のスペクトルになるようにする。そ
の直後にトナー濃度を検出する。このようにすれば、常
に一定の発光スペクトルの下で検出が行える。
In this embodiment, since the difference in the spectral reflectance characteristics of the photoconductor and the toner is utilized, it is premised that the emission spectrum of the light source does not change. To compensate for this, do the following: The applied current of the white lamp is controlled so that the output of the wavelength resolving light receiving element 22 when the toner is not on the photoconductor at all becomes a specified value, and the emission spectrum of the white lamp becomes a predetermined spectrum. To do so. Immediately after that, the toner density is detected. By doing so, detection can always be performed under a constant emission spectrum.

【0024】また、光源21の発光スペクトルを監視す
るために、発光の分光特性が読み取れる別の波長分解受
光素子を配置しても良い。
Further, in order to monitor the emission spectrum of the light source 21, another wavelength resolving light receiving element capable of reading the spectral characteristic of light emission may be arranged.

【0025】波長分解受光素子22は、ホトダイオード
等の受光素子を平面状に複数並べ、その上面に分光透過
率の異なるフィルタを配置したものである。各受光素子
の間隔は狭い方が良く、できれば1つのパッケージ中
に、分光感度の異なる2つの素子あるいは2分割された
素子が収まっていて、光学窓を共有しているのが望まし
い。なお、波長分解受光素子の数は2つとは限らず、そ
れ以上あっても良い。
The wavelength resolving light receiving element 22 comprises a plurality of light receiving elements such as photodiodes arranged in a plane, and filters having different spectral transmittances are arranged on the upper surface thereof. It is preferable that the distance between the respective light receiving elements is narrow, and if possible, it is desirable that two light emitting elements having different spectral sensitivities or two divided elements are contained in one package and share the optical window. Note that the number of wavelength-resolved light receiving elements is not limited to two, and more may be provided.

【0026】前記波長分解受光素子22に2重接合型半
導体カラーセンサを用いた例を示す。図3(A)は、2
重接合型半導体カラーセンサの構造を示す断面図であ
り、同図(B)は該カラーセンサの2つのホトダイオー
ドの電気等価回路を示す図である。2重接合型半導体カ
ラーセンサは、シリコンの厚さ方向にPN接合が2重に
できており、短波長の光はシリコンの表面近傍で吸収さ
れ、長波長の光は深い部分で吸収される。このため、浅
い方のPN接合によるホトダイオードPD1は短波長側
に感度をもち、深い方のPN接合によるホトダイオード
PD2は長波長側に感度をもつ。この2つのホトダイオ
ードPD1、PD2の短絡電流をそれぞれIsc1、I
sc2とすると、図4のように、その比(Isc2/I
sc1)からホトダイオードに入射された光の波長を知
ることができる。このカラーセンサは、2つのホトダイ
オードPD1、PD2が縦方向に積まれており、空間的
な位置ずれが全く無いため、ホトダイオードPD1、P
D2は光学窓の汚れの影響を全く同じに受ける。したが
って、両者の出力比をとれば、その影響を完全に取り除
くことができる。
An example in which a double junction type semiconductor color sensor is used for the wavelength resolving light receiving element 22 will be shown. FIG. 3A shows 2
It is sectional drawing which shows the structure of a heavy-junction semiconductor color sensor, and the same figure (B) is a figure which shows the electrical equivalent circuit of two photodiodes of this color sensor. In the double-junction semiconductor color sensor, the PN junction is doubled in the thickness direction of silicon, short-wavelength light is absorbed near the surface of silicon, and long-wavelength light is absorbed in the deep portion. Therefore, the photodiode PD1 having the shallower PN junction has sensitivity on the short wavelength side, and the photodiode PD2 having the deeper PN junction has sensitivity on the long wavelength side. The short-circuit currents of the two photodiodes PD1 and PD2 are respectively changed to Isc1 and Isc.
sc2, as shown in FIG. 4, the ratio (Isc2 / I
From sc1), the wavelength of the light incident on the photodiode can be known. In this color sensor, two photodiodes PD1 and PD2 are vertically stacked, and there is no spatial positional deviation.
D2 is equally affected by dirt on the optical window. Therefore, by taking the output ratio of both, the influence can be completely eliminated.

【0027】ホトダイオードPD1およびPD2からの
出力は、検出回路23の増幅回路、波形整形回路におい
て増幅され整形波形に変換された後、マイクロプロセッ
サを含む制御装置9に入力され、ここで両者の出力比が
算出される。
The outputs from the photodiodes PD1 and PD2 are amplified by a amplifying circuit and a waveform shaping circuit of the detection circuit 23 and converted into a shaped waveform, and then input to a control device 9 including a microprocessor, where an output ratio between the two. Is calculated.

【0028】また、波長分解受光素子22には、感光体
1からの反射光以外の外乱光が入らないようにする必要
があるため、波長分解受光素子22に筒あるいは集光レ
ンズ等を設ける。あるいは、光源21をパルス発光し
て、トナー量検出信号を交流化し、外乱光によるノイズ
の影響を抑える方法もあり、この場合は光源21と波長
分解受光素子22は同期して動作させる。波長分解受光
素子22は、感光体1で正反射された光あるいは乱反射
された光を受光するが、正反射の方が反射光量が多く好
ましい。
Since it is necessary to prevent ambient light other than the reflected light from the photoconductor 1 from entering the wavelength resolving light receiving element 22, the wavelength resolving light receiving element 22 is provided with a cylinder or a condenser lens. Alternatively, there is a method in which the light source 21 is pulse-emitted to make the toner amount detection signal alternating, and the influence of noise due to ambient light is suppressed. In this case, the light source 21 and the wavelength resolving light receiving element 22 are operated in synchronization. The wavelength resolving light receiving element 22 receives the light specularly reflected by the photoconductor 1 or the light diffusely reflected, and specular reflection is preferable because the amount of reflected light is large.

【0029】このようなトナー量検出装置においては、
トナー濃度検出信号の信頼性が向上するとともに、トナ
ー高濃度レベルの検出にも効果があることが、実験で確
認されている。
In such a toner amount detecting device,
It has been experimentally confirmed that the reliability of the toner concentration detection signal is improved and the toner concentration detection signal is also effective.

【0030】波長分解受光素子22に2重接合型半導体
カラーセンサを用いた実験で得られた結果を図5に示
す。横軸は、記録紙にコピーした後の光学濃度を示し、
具体的には次式で表される。
FIG. 5 shows the result obtained by an experiment using a double junction type semiconductor color sensor as the wavelength resolving light receiving element 22. The horizontal axis shows the optical density after copying to recording paper,
Specifically, it is expressed by the following equation.

【0031】コピー出力濃度=−log(I/I0) ここで、I0は入射光量、Iは反射光量である。コピー
出力濃度の値が大きい方が高いトナー濃度を示す。良好
なコピー出力を維持するには、コピー出力濃度で0.1
から1.4まで制御する必要がある。
Copy output density = -log (I / I0) where I0 is the amount of incident light and I is the amount of reflected light. The larger the copy output density value, the higher the toner density. To maintain good copy output, copy output density is 0.1
It is necessary to control from 1 to 1.4.

【0032】図5の白丸はPD1、PD2の出力比Is
c2/Isc1をプロットしたグラフで、反射光のスペ
クトル変化を表している。一方、黒丸はPD2の出力I
sc2をプロットしたグラフで、反射光量の絶対値を表
している。出力比(スペクトル変化)の方は高濃度
(1.4付近)で大きな変化を示し、高濃度での高い検
出制度が見込める。一方、PD2の出力(反射光量変
化)は中・低濃度(0.1〜1.2)で大きな変化を示
す。中・低濃度の検出にPD2の出力を用いることもで
きる。ただし、PD2の出力(反射光量の絶対値)はい
ろいろな要因で変動する。そこで、感光体のみからの反
射光で得られるPD2の出力値を基準値とし、トナー濃
度検出時に得られる出力値を基準値で割ることにより正
規化する。こうすれば、外的要因による出力変動を補償
することができる。
The white circles in FIG. 5 indicate the output ratio Is of PD1 and PD2.
The graph plotting c2 / Isc1 represents the spectral change of the reflected light. On the other hand, the black circle is the output I of PD2.
The graph plotting sc2 represents the absolute value of the amount of reflected light. The output ratio (spectral change) shows a large change at high concentration (around 1.4), and a high detection accuracy at high concentration can be expected. On the other hand, the output of PD2 (change in reflected light amount) shows a large change at medium and low concentrations (0.1 to 1.2). The output of PD2 can also be used for the detection of medium and low concentrations. However, the output of PD2 (absolute value of the amount of reflected light) varies due to various factors. Therefore, the output value of the PD 2 obtained by the reflected light from only the photoconductor is used as a reference value, and the output value obtained when the toner density is detected is divided by the reference value for normalization. This makes it possible to compensate for output fluctuations due to external factors.

【0033】濃度範囲により出力値の比あるいは出力値
のどちらかを適宜選んでトナー濃度を検出する。すなわ
ち、波長分解受光素子を用いることによって、コピー出
力濃度の低濃度から高濃度まで広いダイナミックレンジ
を高精度に検出することができる。PD2の出力の代わ
りにPD1の出力を用いても良いことは当然である。
Depending on the density range, either the ratio of output values or the output value is appropriately selected to detect the toner density. That is, by using the wavelength resolving light receiving element, a wide dynamic range from low density of copy output density to high density can be detected with high accuracy. It goes without saying that the output of PD1 may be used instead of the output of PD2.

【0034】従って、トナー量が高濃度レベルの時のみ
検出値の比を用いてトナー量を検出し、トナー量が中低
濃度レベルの時には受光素子の検出値そのものからトナ
ー量を検出するようにしても良い。
Therefore, the toner amount is detected by using the ratio of the detection values only when the toner amount is at the high density level, and the toner amount is detected from the detection value itself of the light receiving element when the toner amount is at the medium or low density level. May be.

【0035】感光体上のトナーは、隙間をもって密度が
粗い状態で付着しており、その後の転写および定着のプ
ロセスにおいて、紙上に押し潰されて密になる。この
際、トナー濃度が高い場合には、定着後の紙上に濃度差
が出るが、トナー量検出装置の出力には差は出ず、また
反射光量が極端に小さくなるので、信号がノイズに埋も
れて検出精度が維持できなくなる。
The toner on the photoconductor adheres in a coarse density state with a gap, and is crushed and becomes dense on the paper in the subsequent transfer and fixing processes. At this time, if the toner density is high, a density difference will appear on the paper after fixing, but there will be no difference in the output of the toner amount detection device, and the reflected light amount will be extremely small, so the signal will be buried in noise. Detection accuracy cannot be maintained.

【0036】次に、感光体上のトナー量が多い場合の検
出感度を向上させたトナー量検出装置の例を示す。
Next, an example of a toner amount detecting device having improved detection sensitivity when the amount of toner on the photosensitive member is large will be described.

【0037】このトナー量検出装置は、基準ターゲット
に濃度が網点で表現された分布型ターゲットを用いてい
る。分布型ターゲットとは、黒点、白点が交互に並んで
いて、黒点、白点の面積比で平均的な中間調を表すもの
で、黒点、白点の濃度レベルは一定である。この基準タ
ーゲットは、光学系の助走区間に画像として設けても良
く、オペレータが原稿台にセットするようにしても良
い。また、レーザプリンタ等では、基準ターゲットを画
像データとして記憶しておきトナー量検出動作時にこの
データを読み出して感光体上に形成するようにしても良
い。分布型ターゲットを用いたトナー量検出装置の構成
は、図2と略同じであるが、波長分解受光素子を用いる
必要がなく、通常のホトダイオード、ホトトランジスタ
等の受光素子を用いればよい。光源と受光素子の配置も
図2と同様で、ビームの経路は感光体ドラムの長軸を含
む面内にあり、反射角は小さくしている。また、ビーム
の形状を楕円形にして、その長軸を感光体ドラムの長軸
に合わすことが望ましい。
In this toner amount detecting device, a distribution type target whose density is expressed by halftone dots is used as a reference target. The distribution type target is one in which black dots and white dots are alternately arranged and represents an average halftone by the area ratio of black dots and white dots, and the density level of black dots and white dots is constant. This reference target may be provided as an image in the run-up section of the optical system, or may be set on the platen by the operator. Further, in a laser printer or the like, the reference target may be stored as image data, and this data may be read and formed on the photoconductor during the toner amount detection operation. The configuration of the toner amount detecting device using the distributed target is substantially the same as that of FIG. 2, but it is not necessary to use the wavelength resolving light receiving element, and an ordinary light receiving element such as a photodiode or a phototransistor may be used. The arrangement of the light source and the light receiving element is also the same as in FIG. 2, the path of the beam is in the plane including the long axis of the photosensitive drum, and the reflection angle is small. Further, it is desirable that the beam has an elliptical shape and its major axis is aligned with the major axis of the photosensitive drum.

【0038】前記分布型基準ターゲットは、一定濃度を
もった黒色部分と白色部分を配列したパターンから成
り、そのパターンはいくつか考えられる。特に感光体が
円筒状の場合には、そのパターンの方向には意味があ
る。図6にパターンの一例を示す。図6の矢印は、それ
ぞれ感光体ドラムの軸方向、回転方向を表す。図6
(A)は、孤立した点状の白色部分51が黒色部分50
に散在しており(網点)、白色部分51の形状は円、ま
たは多角形である。(B)は、感光体ドラムの軸方向に
対して垂直方向に黒色部分50および白色部分51が縞
状に形成されている。(C)は、感光体ドラムの軸方向
に対して水平方向に黒色部分50および白色部分51が
縞状に形成されている。(D)は、感光体ドラムの軸方
向に対して垂直方向および水平方向に黒色部分50、白
色部分51が縞状に形成されている。(E)および
(F)は、感光体ドラムの軸方向に対して斜めの方向
(45度)に黒色部分50、白色部分51が縞状に形成
されている。
The distributed reference target is composed of a pattern in which a black portion and a white portion having a constant density are arranged, and there are several possible patterns. Especially when the photoconductor is cylindrical, the direction of the pattern is significant. FIG. 6 shows an example of the pattern. The arrows in FIG. 6 represent the axial direction and the rotation direction of the photosensitive drum, respectively. Figure 6
In (A), the isolated dot-shaped white portion 51 is the black portion 50.
Are scattered (halftone dots), and the shape of the white portion 51 is a circle or a polygon. In (B), a black portion 50 and a white portion 51 are formed in stripes in a direction perpendicular to the axial direction of the photosensitive drum. In (C), a black portion 50 and a white portion 51 are formed in stripes in the horizontal direction with respect to the axial direction of the photosensitive drum. In (D), black portions 50 and white portions 51 are formed in stripes in the vertical and horizontal directions with respect to the axial direction of the photosensitive drum. In (E) and (F), a black portion 50 and a white portion 51 are formed in stripes in a direction (45 degrees) oblique to the axial direction of the photosensitive drum.

【0039】感光体ドラムを用いた電子写真複写機に
は、以下のような特徴がある。
The electrophotographic copying machine using the photosensitive drum has the following features.

【0040】通常、感光体ドラムは、モータの動力を歯
車あるいはベルトで伝達され回転するため、高精度な回
転制御は実現せず回転方向のパターン(例えば図6
(C))のコピー出力がボケたり、回転方向に黒色部分
と白色部分の境界がある場合(例えば図6(C))に、
エッジ効果と呼ばれる境界の黒色部分が白く抜ける現象
が起きることがある。これらは、回転方向の均一性が悪
いときに発生するため、図6(B)のパターンを用いる
と良い。あるいは、黒色部分50と白色部分51を入れ
換えてもよい。また、露光分布、帯電ムラ等の影響で、
軸方向のコピー出力が不均一になり、感光体ドラムにキ
ズが付いた場合には特に顕著に表れる。このような場合
には、図6(C)のパターンが適している。
Normally, the photosensitive drum is rotated by transmitting the power of the motor through a gear or a belt, so that highly accurate rotation control cannot be realized and a pattern in the direction of rotation (for example, FIG. 6).
When the copy output of (C) is blurred or there is a boundary between the black portion and the white portion in the rotation direction (for example, FIG. 6C),
A phenomenon called an edge effect in which a black portion of a boundary is removed in white may occur. Since these occur when the uniformity of the rotation direction is poor, it is preferable to use the pattern of FIG. 6B. Alternatively, the black portion 50 and the white portion 51 may be exchanged. Also, due to the influence of the exposure distribution and uneven charging,
This is especially noticeable when the copy output in the axial direction becomes non-uniform and the photosensitive drum is scratched. In such a case, the pattern of FIG. 6C is suitable.

【0041】図6(D)のパターンは、同図(B)およ
び(C)の両方を備えたパターンであり、両パターンか
ら得られる出力の平均を取るようにすればよい。
The pattern of FIG. 6D is a pattern provided with both of FIGS. 6B and 6C, and the output obtained from both patterns may be averaged.

【0042】図6(E)および(F)は、パターン自体
に平均化の効果があり、同図(A)は、一般的なパター
ンで回転方向の不均一性と軸方向の不均一性の両方の影
響を受ける可能性がある。
FIGS. 6 (E) and 6 (F) have the averaging effect on the pattern itself, and FIG. 6 (A) shows a general pattern showing non-uniformity in the rotational direction and non-uniformity in the axial direction. Both can be affected.

【0043】上記パターンは、複写機の状態に応じて使
い分ければ良く、予めいくつかのパターンを用意してお
いて組み合わせて使用することもできる。
The above patterns may be selectively used according to the state of the copying machine, and some patterns may be prepared in advance and used in combination.

【0044】図7は、分布型ターゲットを露光して、感
光体上にトナーを現像させた場合の付着状態(断面)を
示す。理想的には図7(A)に示すように、黒点に相当
する部分にトナー30が付着して(実線)、現像バイア
ス電圧等の変動でトナー付着量が増えた場合には点線の
ようにさらにその上にトナーが付く。しかし、現実にト
ナーはこのような付き方をせず、図7(B)のように台
形状に付き、トナー付着量が増えた場合は、上に付くと
同時に横方向にも付いて黒点は太る。このように、トナ
ーの付着量が増加すると感光体が現れている面積は減少
し、黒点と白点を適当な間隔にすると、あるトナーの付
着量以上でトナーにより感光体1の全表面が覆われる。
この付着量の前後で感光体の表面が現れる、現れないの
2つの状態が存在し、これをトナー量検出装置で捕らえ
れば大きな出力変化が得られる。
FIG. 7 shows an adhered state (cross section) when the distributed target is exposed and the toner is developed on the photoconductor. Ideally, as shown in FIG. 7A, when the toner 30 adheres to a portion corresponding to a black dot (solid line) and the toner adhesion amount increases due to fluctuations in the developing bias voltage or the like, a dotted line is formed. Further, toner is attached on it. However, in reality, the toner does not stick in this way, but sticks in a trapezoidal shape as shown in FIG. 7B. Get fat. As described above, when the toner adhesion amount increases, the area where the photoconductor appears decreases. When the black and white dots are arranged at appropriate intervals, the toner covers the entire surface of the photoconductor 1 with a certain toner adhesion amount or more. Be seen.
There are two states, that is, the surface of the photoconductor appears and the surface does not appear before and after this adhesion amount, and a large output change can be obtained by catching these states with the toner amount detection device.

【0045】このように、本実施例ではトナーの高濃度
レベルでの検出に効果がある。
As described above, the present embodiment is effective in detecting toner at a high density level.

【0046】図8に本実施例の効果を示すトナー量検出
装置の出力例を示す。横軸は、記録紙にコピーした後の
光学濃度を示し、具体的には次式で表わされる。
FIG. 8 shows an output example of the toner amount detecting device showing the effect of this embodiment. The horizontal axis represents the optical density after copying on the recording paper, and is specifically expressed by the following equation.

【0047】コピー出力濃度=−log(I/I0) ここで、I0は入射光量、Iは反射光量である。良好な
コピー出力を維持するには、感光体の特性をコピー出力
濃度で0.1から1.4まで制御する必要があり、図8
では、コピー出力濃度1.4付近の出力例を示してい
る。白丸と点線は、従来のトナー量検出装置の出力例を
示しており、測定点のばらつきが大きく、出力特性の傾
きが小さいことがわかる。一方、黒丸と実線は本実施例
による出力例を示しており、大きな傾きの出力特性が得
られていることが分かる。
Copy output density = -log (I / I0) where I0 is the amount of incident light and I is the amount of reflected light. In order to maintain good copy output, it is necessary to control the characteristics of the photoconductor from 0.1 to 1.4 in terms of copy output density.
Shows an example of output when the copy output density is around 1.4. The white circles and the dotted lines show an output example of the conventional toner amount detection device, and it can be seen that the dispersion of the measurement points is large and the inclination of the output characteristic is small. On the other hand, the black circles and the solid lines show output examples according to the present embodiment, and it can be seen that output characteristics with a large inclination are obtained.

【0048】図8の実線のような出力を得るには、基準
ターゲットに1インチ当たり200ドットから120ド
ットの網点で黒の面積比率が80%から60%のターゲ
ットを用いる。
In order to obtain the output as shown by the solid line in FIG. 8, a target having a dot area of 200 to 120 dots per inch and a black area ratio of 80 to 60% is used as the reference target.

【0049】なお、本実施例では、基準ターゲットとし
て分布型ターゲットを用いるだけなので、当然前述した
実施例と併用することもできる。その際、分布型とベタ
のターゲットを並べて配置し、順次トナー量検出装置で
検出すればよい。また、本実施例の実行を2つの受光素
子からの出力比によって行うこと(前述した実施例と併
用)もでき、1つの受光素子からの出力信号で行うこと
もできる。
In this embodiment, only the distributed target is used as the reference target, so naturally it can be used in combination with the above-mentioned embodiment. At that time, a distributed type target and a solid target may be arranged side by side, and detected sequentially by the toner amount detecting device. Further, the present embodiment can be performed by using the output ratio from two light receiving elements (combined with the above-described embodiment), or can be performed by the output signal from one light receiving element.

【0050】次に、本実施例の別の適用例を示す。走査
されるレーザビームを用いたデジタル複写機への適応例
を説明する。本実施例では基準ターゲットとして分布型
ターゲットを用いるが、本適応例では分布型ターゲット
を特に用いずに、レーザビームを変調して感光体に照射
し、結果的に図6に示すようなパターンの露光を行う。
分布型ターゲットを用いて露光し、感光体に形成した同
様の潜像を等価的にレーザビームの変調によって形成す
るものである。
Next, another application example of this embodiment will be described. An example of application to a digital copying machine using a scanned laser beam will be described. Although the distributed target is used as the reference target in this embodiment, the distributed target is not particularly used in the present adaptive example, and the laser beam is modulated and applied to the photosensitive member. As a result, a pattern as shown in FIG. Expose.
The latent image is similarly exposed by using a distributed target and formed on the photoconductor by modulation of the laser beam.

【0051】本適応例において本実施例の効果が同じで
あることは勿論であり、分布型の潜像が容易に形成で
き、かつそのパターンの種類も多く持てることが長所と
して付加される。
It is needless to say that the effects of this embodiment are the same in this application example, and that it is possible to easily form a distributed latent image and to have many types of patterns, which is an added advantage.

【0052】次に、感光体上のトナー濃度がある濃度範
囲にあることを、光源の光量変動、受光素子の温度によ
る感度変化、汚れによる受光量の変化等を補償して、精
度良く検出することができるトナー量検出装置の実施例
を示す。
Next, the fact that the toner density on the photoconductor is within a certain density range is accurately detected by compensating for the fluctuation of the light quantity of the light source, the sensitivity change due to the temperature of the light receiving element, and the change of the light receiving quantity due to dirt. An example of a toner amount detecting device that can be used will be described.

【0053】図9は、本実施例のトナー量検出装置と感
光体1を上から見た構成図を示す。
FIG. 9 is a configuration diagram of the toner amount detecting device and the photoconductor 1 of this embodiment as viewed from above.

【0054】トナー量検出装置は、光源21、受光素子
25、検出回路23および基準濃度出力装置40から成
り、光源21と受光素子25は図2と同様で、ビームの
経路は感光体ドラムの長軸を含む面内にあり、反射角は
小さくしている。また、ビームの形状を楕円形にして、
その長軸を感光体ドラムの長軸に合わすことが望まし
い。
The toner amount detecting device comprises a light source 21, a light receiving element 25, a detecting circuit 23 and a reference density output device 40. The light source 21 and the light receiving element 25 are the same as those in FIG. 2, and the beam path is the length of the photosensitive drum. It is in the plane including the axis, and the reflection angle is small. Also, the shape of the beam is elliptical,
It is desirable to align the major axis with the major axis of the photosensitive drum.

【0055】図10は、基準濃度出力装置40の構成を
示す図である。基準濃度出力装置40は、長方形の板状
に形成され、中央に貫通穴42が開設されている。貫通
穴42の両側には、ある基準のトナー濃度の時に受光素
子25に得られる出力と同じ出力が得られる基準濃度サ
ンプル41、43が設けられている。基準濃度出力装置
40は、図9に示すように移動可能に設けられており、
光源21からの光は、ある時は基準濃度サンプル41、
43に照射されて、その反射光が受光素子25で受光さ
れ、またある時は貫通穴42を通過して感光体1に当た
り、感光体1上のトナー濃度情報をもって受光素子25
で受光される。トナー量検出装置は、感光体1からの反
射光および基準濃度サンプル41、43からの反射光よ
り得られる受光素子25のそれぞれの出力を検出回路2
2で増幅、信号整形して制御装置9に送信する。
FIG. 10 is a diagram showing the structure of the reference density output device 40. The reference density output device 40 is formed in a rectangular plate shape and has a through hole 42 in the center. On both sides of the through hole 42, reference density samples 41 and 43 that provide the same output as the output of the light receiving element 25 at a certain reference toner density are provided. The reference density output device 40 is movably provided as shown in FIG.
The light from the light source 21 is sometimes used as a reference concentration sample 41,
43, the reflected light is received by the light receiving element 25, and sometimes passes through the through hole 42 to hit the photoconductor 1, and the light receiving element 25 holds the toner density information on the photoconductor 1
Is received by. The toner amount detecting device detects the respective outputs of the light receiving element 25 obtained from the reflected light from the photoconductor 1 and the reflected light from the reference density samples 41 and 43.
The signal is amplified and shaped by 2 and transmitted to the control device 9.

【0056】基準濃度サンプル41、43は、正確に測
定したい任意の基準トナー濃度が、その中間値となるよ
うな濃度に設定されており、受光素子25で得られる出
力も、ある基準トナー濃度時の出力値を中間値とする範
囲で得られることとなる。すなわち、感光体1で反射さ
れた光を受光して得られた出力と、基準濃度サンプル4
1、43から反射された光を受光して得られた出力を比
較すれば、感光体1上のトナー濃度がある基準濃度範囲
内に入っているかどうかを識別することができる。
The reference density samples 41 and 43 are set so that the arbitrary reference toner density to be accurately measured is an intermediate value, and the output obtained by the light receiving element 25 is also at a certain reference toner density. The output value of is obtained as an intermediate value. That is, the output obtained by receiving the light reflected by the photoconductor 1 and the reference density sample 4
By comparing the outputs obtained by receiving the light reflected from Nos. 1 and 43, it is possible to identify whether the toner density on the photoconductor 1 is within a certain reference density range.

【0057】このようにすれば、光源21の発光量の変
化や受光素子25の感度変化等の影響を受けずに、基準
原稿(ターゲット)を置いたときの感光体1上のトナー
濃度をある基準濃度範囲内に制御することができる。
By doing so, the toner density on the photoconductor 1 when the reference original (target) is placed is not affected by the change in the light emission amount of the light source 21 and the change in the sensitivity of the light receiving element 25. It can be controlled within the reference concentration range.

【0058】なお、基準濃度サンプルは、プラスチッ
ク、紙、セラミックス等で構成されたものや、トナーを
融着あるいは接着剤で固定したものが用いられ、2つ以
上で複数の基準濃度範囲を設定するものであっても良
い。
The reference concentration sample is made of plastic, paper, ceramics or the like, or the toner is fused or fixed with an adhesive, and two or more reference concentration ranges are set. It may be one.

【0059】また、基準濃度サンプルを移動させるので
はなくて、回転(振動)ミラーのようなもので光路を切
り換えて感光体および基準濃度サンプルからの反射光を
得るようにしても良い。その例を図11に示す。回転ミ
ラー44を光路の中間に入れて光路を切り換える。回転
ミラーが44aの状態では、光源22の光の光路が切り
換えられずに光が感光体1に照射されてその反射光が受
光素子24に入射される。回転ミラーが44bの状態の
ときには、光路は点線の如く折り曲げられ基準サンプル
41に当たり、その反射光は受光素子24に入射され
る。また、回転ミラーがある角度のときには、一点鎖線
の如く光路が折り曲げられ、光線は基準サンプル43に
当たり、その反射光は受光素子24に入射される。その
時、基準濃度サンプルを汚れ難い所(感光体、現像器か
ら離れた所)に置くことができ有効である。
Instead of moving the reference density sample, the optical path may be switched by a rotating (vibrating) mirror to obtain reflected light from the photoconductor and the reference density sample. An example thereof is shown in FIG. The rotating mirror 44 is inserted in the middle of the optical path to switch the optical path. When the rotating mirror is in the state of 44a, the light path of the light of the light source 22 is not switched and the light is applied to the photoconductor 1 and the reflected light is incident on the light receiving element 24. When the rotating mirror is in the state of 44b, the optical path is bent as shown by the dotted line and hits the reference sample 41, and the reflected light is incident on the light receiving element 24. Further, when the rotating mirror is at a certain angle, the optical path is bent as indicated by the alternate long and short dash line, the light beam strikes the reference sample 43, and the reflected light is incident on the light receiving element 24. At that time, it is effective that the reference concentration sample can be placed in a place where it is hard to get dirty (a place away from the photoconductor and the developing device).

【0060】この実施例は、受光素子25に波長分解受
光素子を用い、基準ターゲットに分布型ターゲットを用
いて、前述した2つの実施例と併用することもできる。
This embodiment can also be used in combination with the above-mentioned two embodiments by using a wavelength resolving light receiving element as the light receiving element 25 and using a distributed target as the reference target.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、複数の波長領域の光を用い、それぞれ得られる出力
の比をとることにより、光源の光量変化、受光素子の温
度による感度変化、汚れによる受光量変化等の影響を受
けずに、感光体上のトナー量を検出することができ、感
光体の長期使用による劣化、周囲の温度および湿度によ
く特性変化、使用状況における特性変化を補償して、常
に高品質のコピーが得られる。
As described above in detail, according to the present invention, the light quantity of the light source and the sensitivity change due to the temperature of the light receiving element are changed by using the light in a plurality of wavelength regions and taking the ratio of the outputs respectively obtained. The amount of toner on the photoconductor can be detected without being affected by changes in the amount of received light due to dirt, etc., deterioration due to long-term use of the photoconductor, characteristic changes that are sensitive to ambient temperature and humidity, and characteristic changes during use. To ensure that you always get a high quality copy.

【0062】また、基準ターゲットに分布型ターゲット
を用いることにより、高濃度のトナー濃度を検出するこ
とができ、それにより感光体の特性を広いダイナミック
レンジで制御することが可能で、どんな原稿に対しても
高品質のコピーを維持することができる。
Further, by using a distributed target as the reference target, it is possible to detect a high density toner concentration, and thereby it is possible to control the characteristics of the photoconductor in a wide dynamic range. Even high quality copies can be maintained.

【0063】また、受光素子から基準濃度時の出力が得
られるサンプルを備えて、トナー量検出信号と比較する
ことにより、光源の光量変動、受光素子の温度による感
度変化、汚れによる受光量変化等の影響を受けずに、感
光体上のトナー量が基準濃度範囲に入っていることを識
別することができ、コピー出力を常に高品質に保つ効果
がある。
Further, by providing a sample from which the output at the reference density is obtained from the light receiving element and comparing it with the toner amount detection signal, the light amount fluctuation of the light source, the sensitivity change due to the temperature of the light receiving element, the received light amount change due to dirt, etc. It is possible to discriminate that the amount of toner on the photoconductor is within the reference density range without being affected by, and there is an effect that the copy output is always kept in high quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】電子写真複写機の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electrophotographic copying machine.

【図2】この発明の実施例であるトナー量検出装置の基
本構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a basic structure of a toner amount detection device according to an embodiment of the present invention.

【図3】同トナー量検出装置に用いられるカラーセンサ
の構造断面図である。
FIG. 3 is a structural cross-sectional view of a color sensor used in the toner amount detection device.

【図4】同カラーセンサの波長感度特性図である。FIG. 4 is a wavelength sensitivity characteristic diagram of the color sensor.

【図5】波長分解受光素子に2重接合型カラーセンサを
用いた実験の結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a result of an experiment using a double-junction type color sensor as a wavelength resolving light receiving element.

【図6】この発明の他の実施例であるトナー量検出装置
に用いられる分布型ターゲットのパターンの1例であ
る。
FIG. 6 is an example of a pattern of a distributed target used in the toner amount detecting device according to another embodiment of the present invention.

【図7】同トナー量検出装置の基本原理を説明する図で
ある。
FIG. 7 is a diagram illustrating a basic principle of the toner amount detection device.

【図8】同トナー量検出装置の出力例を示す特性図であ
る。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing an output example of the toner amount detection device.

【図9】この発明の他の実施例であるトナー量検出装置
の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a toner amount detecting device according to another embodiment of the present invention.

【図10】同トナー量検出装置に用いられる基準濃度出
力装置の構造を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a structure of a reference density output device used in the toner amount detection device.

【図11】この発明の他の実施例であるトナー量検出装
置の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a toner amount detecting device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 感光体 20 トナー量検出装置 21 光源 22 波長分解受光素子 25 受光素子 30 トナー 41 基準濃度サンプル 43 基準濃度サンプル 50 黒色部分 51 白色部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 20 Toner amount detection device 21 Light source 22 Wavelength resolving light receiving element 25 Light receiving element 30 Toner 41 Reference density sample 43 Reference density sample 50 Black part 51 White part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野▲崎▼ 清広 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 野村 敏男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 賀好 宣捷 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor No ▲ Saki ▼ Kiyohiro 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Corporation (72) Toshio Nomura 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka No. 22 SHARP Co., Ltd. (72) Inventor Nobuaki Kayoshi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 感光体を照射する光源と、感光体からの
反射光を少なくとも2つ以上の波長分布に分けて受光す
る波長分解受光素子と、感光体に基準の露光を与える基
準像と、前記波長分解受光素子からの出力値の比に基づ
いて感光体上のトナー量を検出する手段と、を備えたこ
とを特徴とするトナー量検出装置。
1. A light source for irradiating a photoreceptor, a wavelength resolving light receiving element for receiving reflected light from the photoreceptor in at least two wavelength distributions, and a reference image for giving a reference exposure to the photoreceptor. Means for detecting the amount of toner on the photosensitive member based on the ratio of the output values from the wavelength resolving light receiving element, and a toner amount detecting device.
【請求項2】 前記波長分解受光素子に、2重接合型半
導体カラーセンサを用いた請求項1記載のトナー量検出
装置。
2. The toner amount detecting device according to claim 1, wherein a double junction type semiconductor color sensor is used for the wavelength resolving light receiving element.
【請求項3】 感光体を照射する光源と、感光体からの
反射光を受光する受光素子と、感光体表面に一定濃度の
黒領域および白領域の分布で構成される分布型基準像を
形成する基準像形成手段と、トナーが感光体の表面上を
占有する状態により感光体上のトナー量を検出する手段
と、を備えたことを特徴とするトナー量検出装置。
3. A light source for irradiating the photoconductor, a light receiving element for receiving the reflected light from the photoconductor, and a distribution type reference image formed on the surface of the photoconductor with a distribution of black and white regions of constant density. A toner amount detecting device, comprising: a reference image forming unit for controlling the amount of toner on the surface of the photosensitive member;
【請求項4】 前記基準像形成手段は、黒領域および白
領域の密度が1インチ当たり200ドット乃至120ド
ットで黒領域の面積比率が80%乃至60%の分布型基
準像を形成する手段である請求項3記載のトナー量検出
装置。
4. The reference image forming means is means for forming a distributed reference image in which the density of the black area and the white area is 200 to 120 dots per inch and the area ratio of the black area is 80% to 60%. The toner amount detecting device according to claim 3.
【請求項5】 感光体を照射する光源と、感光体からの
反射光を受光する受光素子と、感光体に基準の露光を与
える基準像形成手段と、前記受光素子に基準のトナー濃
度に対応する基準濃度サンプルと、前記受光素子が前記
感光体上のトナーを検出した信号と前記基準濃度サンプ
ルを検出した信号とを比較することにより感光体上のト
ナー量を検出する手段と、を備えたことを特徴とするト
ナー量検出装置。
5. A light source for irradiating a photoconductor, a light receiving element for receiving reflected light from the photoconductor, a reference image forming means for giving a reference exposure to the photoconductor, and a light receiving element corresponding to a reference toner density. And a means for detecting the amount of toner on the photoconductor by comparing the signal of detecting the toner on the photoconductor by the light receiving element and the signal of detecting the reference density sample on the photoconductor. A toner amount detecting device characterized by the above.
【請求項6】 前記感光体が円筒形を成し、光源から出
て波長分解受光素子または受光素子に至るまでの光線の
光路が円筒の長軸を含む平面内にある請求項1、3また
は5記載のトナー量検出装置。
6. The photoconductor has a cylindrical shape, and an optical path of a light beam from a light source to a wavelength resolution light receiving element or a light receiving element is in a plane including a long axis of the cylinder. 5. The toner amount detection device according to item 5.
【請求項7】 上記感光体に照射される光ビームの形状
が楕円形を成し、該楕円の長軸が感光体の円筒の長軸方
向と一致する請求項6記載のトナー量検出装置。
7. The toner amount detecting device according to claim 6, wherein the shape of the light beam with which the photoconductor is irradiated is elliptical, and the major axis of the ellipse coincides with the major axis direction of the cylinder of the photoconductor.
JP4092817A 1992-04-13 1992-04-13 Toner-quantity detecting apparatus Pending JPH05288677A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4092817A JPH05288677A (en) 1992-04-13 1992-04-13 Toner-quantity detecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4092817A JPH05288677A (en) 1992-04-13 1992-04-13 Toner-quantity detecting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05288677A true JPH05288677A (en) 1993-11-02

Family

ID=14064982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4092817A Pending JPH05288677A (en) 1992-04-13 1992-04-13 Toner-quantity detecting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05288677A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11265112A (en) * 1998-03-17 1999-09-28 Minolta Co Ltd Image forming device
JP2002072589A (en) * 2000-09-04 2002-03-12 Fuji Xerox Co Ltd Image-forming device, and device and method for measuring toner quantity

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11265112A (en) * 1998-03-17 1999-09-28 Minolta Co Ltd Image forming device
JP2002072589A (en) * 2000-09-04 2002-03-12 Fuji Xerox Co Ltd Image-forming device, and device and method for measuring toner quantity
JP4517479B2 (en) * 2000-09-04 2010-08-04 富士ゼロックス株式会社 Image forming apparatus, toner amount measuring apparatus, and toner amount measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101539746B (en) Toner-density calculating method, reflective optical sensor, reflective optical sensor device, and image forming apparatus
JP3043766B2 (en) Density meter for specular reflectance measurement
US7027139B2 (en) Photosensor apparatus and image forming apparatus
US7272333B2 (en) Image quality measurements using linear array in specular mode
JP3149942B2 (en) Densitometer for color powder developer
US5519497A (en) Control develop mass in a color system
JP6630309B2 (en) Optical sensor and image forming apparatus
US8355643B2 (en) Toner image height measurement apparatus and image forming apparatus having the same
JP3722785B2 (en) Image quality detection apparatus and image forming apparatus
JP3027161B2 (en) Image density detecting device in image forming apparatus
JPH11258872A (en) Electrophotographic device
JP4363974B2 (en) Image forming apparatus, process cartridge, image forming method, computer program, and recording medium
JPH04268421A (en) Detector for amount of light
JPH04149572A (en) Image forming device
JPH05288677A (en) Toner-quantity detecting apparatus
JP2004537438A (en) Method of controlling a printing or copying machine using a toner mark belt and a reflection sensor operating according to trigonometry
JP4580666B2 (en) Image forming apparatus, image quality management method, computer program, and recording medium
JP3591144B2 (en) Image density detection method and apparatus, image density control method and apparatus, and image forming apparatus
US8005385B2 (en) Electrophotographic system to enable direct sensing of toner quantity
JP3029628B2 (en) Image forming device
JP3475379B2 (en) Image forming device
JP3031422B2 (en) Image forming device
JP3659015B2 (en) Density measuring apparatus and image forming apparatus using the same
JP2004004919A (en) Image forming device and toner pattern image density detecting device used for same
JPH08219990A (en) Reflection-type photosensor in image-forming apparatus