JPH05313495A

JPH05313495A - 現像剤濃度制御装置及び現像剤濃度制御装置を備えた画像形成装置

Info

Publication number: JPH05313495A
Application number: JP14098592A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 隆史鈴木; Yukio Nagase; 幸雄永瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】１つの受光素子で光源の持つ温度特性を補正
できるようにした回路構成の簡単な現像剤濃度制御装置
を提供する。【構成】現像シリンダ１０１を時計方向に回転させ、
その外周面上に付着したトナーとキャリアの混合物より
なる２成分現像剤にＬＥＤ１０２から基準光量の赤外光
を照射し、現像剤のトナーで反射された反射光をホトダ
イオード１０３で受光する。また、現像シリンダ１０１
を反時計方向に回転させてその外周面から現像剤を除去
し、ＬＥＤ１０２からの赤外光を直接現像シリンダの外
周面に照射し、その反射光をホトダイオード１０３で受
光する。受光した上記２つの反射光に応じたホトダイオ
ード１０３からの出力信号をそれぞれ増幅し、Ａ／Ｄ３
０２でディジタル信号に変換してＣＰＵ３０３に入力
し、両信号値の比がある一定値になるようにトナーの補
給量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、像担持体
上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視像化する
電子写真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ等
の画像形成装置に関し、特に、現像剤の濃度を制御する
現像剤濃度制御装置及び現像剤濃度制御装置を備えた画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フルカラー画像やマルチカラ
ー画像を形成する種々の構成のカラー画像形成装置が提
案されているが、特に、電子写真方式によりフルカラー
やマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置の殆
どの現像装置には、発色性や混色性といった点から、２
成分現像剤が使用されている。周知のように、安定した
現像特性を得るためには、この２成分現像剤のトナーと
キャリアの混合比（以後、現像剤の混合比と呼ぶ）をあ
る一定値に保持することが重要な要素になっている。現
像剤のトナーは現像時に消費され、現像剤の混合比は変
化する。このため、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を使
用して現像装置内の現像剤の混合比を適時検出し、その
変化に応じてトナーの補給を行ない、現像剤の混合比を
常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要がある。

【０００３】従来、このような現像剤濃度制御装置とし
ていくつかの方式のものが提案されているが、特に、発
光源、例えば赤外発光ＬＥＤ（発光ダイオード）から赤
外光を照射し、その反射光を受光素子、例えばホトダイ
オードで受光し、この反射光の量を測定することによ
り、現像剤の混合比を検出するものが数多く使用されて
いる。これは、トナーは赤外光を反射し、キャリアは赤
外光を吸収するという原理に基づいており、トナーの量
が増加すると反射光量は増加し、トナーの量が減少する
と反射光量も減少する。従って、反射光量がある一定値
になるようにトナーの補給量を調節すれば現像剤の混合
比を一定に保持できることになる。

【０００４】このような従来の現像剤濃度制御装置の概
略構成を図２８に示す。現像器の現像剤担持体、本例で
はマグネット（図示せず）を内包する非磁性の現像シリ
ンダ１０１が所定方向に回転することによって、この現
像シリンダ１０１の外周面上に付着された２成分現像剤
１００に対し、赤外発光ＬＥＤ４０２から基準光量の赤
外光を照射し、２成分現像剤１００中のトナーで反射さ
れた反射光を第１のホトダイオード１０３で受光する。
この受光量に応じた出力値からＣＰＵのような制御処理
手段で現像器内の現像剤の混合比を算出し、この算出し
た現像剤の混合比を予め設定された基準値と比較し、そ
の比較結果に応じてトナーの補給量を制御するものであ
る。上述のように、この反射光の量が多いほど２成分現
像剤１００中のトナーの量が多く、従って、現像剤の混
合比が大きい。

【０００５】ところで、発光源であるＬＥＤは図３０に
示すような温度特性を持っており、温度が高くなるにつ
れ放射光量が減少する。それ故、ＬＥＤ４０２からの直
接光を受光する第２のホトダイオード４０１を設け、こ
の第２のホトダイオード４０１の出力と上記第１のホト
ダイオード１０３の出力との比を一定にするようにトナ
ー補給量を制御し、ＬＥＤの温度特性を補正する必要が
ある。

【０００６】図２９は上述した従来の現像剤濃度制御装
置の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。第
１のホトダイオード１０３からの反射光量に応じた出力
信号は増幅器３０１で増幅された後、第１のアナログ−
ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３０２に送られ、アナログ
の反射光量信号をディジタルの光量信号に変換して中央
処理装置（ＣＰＵ）３０３に入力する。一方、第２のホ
トダイオード４０１からの直接光量に応じた出力信号は
増幅器６０１で増幅された後、第２のアナログ−ディジ
タル変換器（Ａ／Ｄ）６０２に送られ、アナログの直接
光量信号をディジタルの光量信号に変換してＣＰＵ３０
３に入力する。ＣＰＵ３０３は受信した両アナログ−デ
ィジタル変換器３０２、６０２からのデジタル光量信号
に基づいて２成分現像剤１００の混合比（トナー濃度）
を検出すると共に、ＬＥＤ４０２の点灯を制御する。即
ち、ＬＥＤ４０２には抵抗３０５及びスイッチングトラ
ンジスタ３０４が直列に接続されており、ＣＰＵ３０３
からの制御信号によってスイッチングトランジスタ３０
４をオン・オフすることによってＬＥＤ４０２はオン・
オフする。抵抗３０５は定電圧源Ｖ_CC３００からＬＥＤ
４０２に流す電流を決定するためのものである。

【０００７】ところで、フルカラー画像やマルチカラー
画像を形成するカラー画像形成装置にはそれぞれ色の異
なる現像剤を用いる複数個の現像器を備えた現像装置が
使用されている。中でもフルカラー画像を形成するカラ
ー画像形成装置は通常３色分又はブラック現像剤を含む
４色分の別個の現像器を必要とする。これらのカラー画
像形成装置においては、現像が行なわれる電子写真感光
体ドラムのようなドラム形状の像担持体の外周に沿って
３個或は４個の現像器を配置すると、通常の白黒（単
色）画像形成装置の現像装置（１個の現像器のみ使用）
が取るスペースの３倍又は４倍のスペースを要するた
め、像担持体の直径を小さくすることが困難であり、従
って、カラー画像形成装置本体が大型化する欠点があっ
た。

【０００８】このような欠点を除去するために、回転自
在に支持された円筒形状の筺体に４個の現像器を載置
し、必要なときだけ所定の現像器を像担持体に接近させ
て現像を行なうようにした、いわゆる回転式現像装置と
称される現像装置が例えば特開昭５０−９３４３７号公
報に開示されている。

【０００９】このように複数個の現像器を用いる移動式
現像装置を具備するカラー画像形成装置は既に実用化さ
れているが、前述したように、常時高品位の画像を得る
ためにはそれぞれの現像器内の現像剤の濃度（例えば２
成分現像剤が使用される場合にはそのトナー濃度）を高
精度に検出する必要がある。このため、従来はそれぞれ
の現像器毎に現像剤（トナー）濃度検出手段を設けて各
現像器内の現像剤の濃度を検出していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２８
〜図３０を参照して前述した従来の現像剤濃度制御装置
ではその現像剤濃度検出手段に受光素子（ホトダイオー
ド）が２つ必要であるため、その信号処理回路に増幅器
やアナログ−ディジタル変換器が２系統必要となり、必
然的に回路規模が大きくなるので、装置の小型化、コス
トの削減等ができないという欠点があった。

【００１１】また、上述のように複数個の現像器のそれ
ぞれに現像剤濃度検出手段を設けたのでは、現像剤濃度
検出手段が現像器の個数分だけ必要となり、さらに各現
像剤濃度検出手段からの検知信号を処理して現像剤（ト
ナー）補給信号を出力する信号処理回路も現像剤濃度検
出手段の数だけ必要となるから、装置の構成が複雑にな
ると共に大幅なコストアップをもたらすという欠点があ
った。

【００１２】このため、図３１に示すように、現像剤濃
度の検出窓４８を各現像器毎に設け、また、この検出窓
４８を通じて現像器の現像シリンダ２１に担持された現
像剤５０に測定用の光を投光するための光ファイバ４
６、現像剤５０からの反射光を検出窓４８及び集光レン
ズ４９を通じて受光する光ファイバ５１等からなる検出
ユニット４１を各現像器毎に設け、各現像器が特定位置
に配置されたときに、発光素子４２及び受光素子４３を
有する現像剤濃度検出手段４０及びこの現像剤濃度検出
手段４０に接続された信号処理回路（図示せず）により
各現像器内の現像剤の濃度を順次検出し、現像剤補給信
号を出力するようにした現像剤濃度制御装置も提案され
ている。

【００１３】このように構成すると、１つの現像剤濃度
検出手段４０及び１つの信号処理回路が各現像器に対し
て共通に使用でき、従って、現像器の個数分だけ現像剤
濃度検出手段及び信号処理回路を設ける必要はなくなる
が、検出ユニット４１はやはり現像器の個数分だけ必要
であり、また、各検出ユニットの特性のバラツキや検出
窓４８に現像剤を接触させることによる検出窓４８の汚
れに起因する誤差の発生等によって、安定でかつ高精度
の現像剤濃度の検出は依然として困難であるという問題
があった。

【００１４】特に、微妙な色合いまでを表現しようとす
るフルカラー複写機、プリンタ等のフルカラー画像形成
装置においては、カラーバランスの安定化という点から
も高精度の現像剤濃度の検出が必要とされていた。

【００１５】従って、本発明の１つの目的は、１つの受
光素子により光源の持つ温度特性を補正しつつ、２成分
現像剤のトナーとキャリアの混合比をある一定値に保持
できるようにした回路構成の簡単な現像剤濃度制御装置
を提供することである。

【００１６】本発明の他の目的は、複数個の現像器を有
する移動式現像装置に対して共通の１つの現像剤濃度制
御装置の現像剤濃度検出手段を非接触状態に配置するこ
とにより、各現像器の移動に伴ない、その現像剤担持体
に担持された現像剤濃度を順次に高精度に検出できるよ
うにした現像剤濃度制御装置を備えた画像形成装置を提
供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像剤濃度制御装置及び現像剤濃度制御装置を備えた画
像形成装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、その一面においては、現像剤担持体上に付着したト
ナーとキャリアの混合物よりなる現像剤に光を照射する
光源と、該現像剤からの反射光を受光する受光素子とを
備えた現像剤濃度制御装置において、前記現像剤担持体
上に前記現像剤が付着しているときに前記光源から前記
現像剤に照射された光の反射光を受光したときの前記受
光素子からの出力信号と、前記現像剤担持体上に前記現
像剤が付着していないときに前記光源から前記現像剤担
持体に照射された光の反射光を受光したときの前記受光
素子からの出力信号とに基づいて、前記現像剤のトナー
とキャリアの混合比を検出することを特徴とする現像剤
濃度制御装置である。

【００１８】或は、本発明は、現像剤担持体上に付着し
たトナーとキャリアの混合物よりなる現像剤に光を照射
する光源と、該現像剤からの反射光を受光する受光素子
とを備えた現像剤濃度制御装置において、前記受光素子
に光を照射する第２の光源を設け、前記現像剤担持体上
に前記現像剤が付着しているときに前記光源から前記現
像剤に照射された光の反射光を受光したときの前記受光
素子からの出力信号と、前記第２の光源から前記受光素
子に直接照射された光を受光したときの前記受光素子か
らの出力信号とに基づいて、前記現像剤のトナーとキャ
リアの混合比を検出することを特徴とする現像剤濃度制
御装置である。

【００１９】また、本発明の他の面においては、本発明
は、複数の現像器を有し、現像時に特定の現像器を現像
位置に移動させて像担持体に形成された潜像を現像する
移動式現像装置と、該現像装置の各現像器の現像剤担持
体に担持された現像剤の濃度を検出し、制御する単一の
現像剤濃度制御装置とを具備する画像形成装置におい
て、少なくとも前記現像剤に光を照射する光源及びこの
現像剤からの反射光を受光する受光素子を有する前記現
像剤濃度制御装置の現像剤濃度検出手段を前記現像装置
に対して非接触状態に配置し、前記現像装置の各現像器
の移動に伴ない各現像器の現像剤担持体に担持された現
像剤の濃度を前記単一の現像剤濃度制御装置により順次
に検出することを特徴とする現像剤濃度制御装置を備え
た画像形成装置である。

【００２０】或は、本発明は、複数の現像器を有し、現
像時に特定の現像器を現像位置に移動させて像担持体に
形成された潜像を現像する移動式現像装置と、該現像装
置の各現像器の現像剤担持体に担持された現像剤の濃度
を検出し、制御する単一の現像剤濃度制御装置とを具備
する画像形成装置において、少なくとも前記現像剤に光
を照射する光源及びこの現像剤からの反射光を受光する
受光素子を有する前記現像剤濃度制御装置の現像剤濃度
検出手段を前記現像装置に対して非接触状態に配置し、
前記現像装置の各現像器の移動に伴ない各現像器の現像
剤担持体に担持された現像剤の濃度を、この現像剤担持
体を回転させながら前記単一の現像剤濃度制御装置によ
り順次に検出することを特徴とする現像剤濃度制御装置
を備えた画像形成装置である。

【００２１】或は、本発明は、複数の現像器を有し、現
像時に特定の現像器を現像位置に移動させて像担持体に
形成された潜像を現像する移動式現像装置と、該現像装
置の各現像器の現像剤担持体に担持された現像剤の濃度
を検出し、制御する単一の現像剤濃度制御装置とを具備
し、前記各現像器が像担持体の内部に回転自在なマグネ
ットローラを有する画像形成装置において、少なくとも
前記現像剤に光を照射する光源及びこの現像剤からの反
射光を受光する受光素子を有する前記現像剤濃度制御装
置の現像剤濃度検出手段を前記現像装置に対して非接触
状態に配置し、前記現像装置の各現像器の移動に伴ない
各現像器の現像剤担持体に担持された現像剤の濃度を、
前記マグネットローラの磁極位置が前記現像剤濃度検出
手段に対して極間の位置になるようにして、前記単一の
現像剤濃度制御装置により順次に検出することを特徴と
する現像剤濃度制御装置を備えた画像形成装置である。

【００２２】

【実施例１】以下、添付図面を参照して本発明の実施例
について詳細に説明する。

【００２３】図１は本発明による現像剤濃度制御装置の
第１の実施例を示す概略構成図であり、現像器の現像剤
担持体、本例ではマグネット（図示せず）を内包する非
磁性の現像シリンダ（現像スリーブ）１０１が現像動作
のため図示矢印で示す時計方向（右回り）に回転するこ
とによって、この現像シリンダ１０１の外周面上にトナ
ーとキャリアの混合物よりなる２成分現像剤１００が付
着する。この現像シリンダ１０１の外周面に付着した２
成分現像剤１００に対し、赤外発光ＬＥＤ１０２から基
準光量の赤外光を照射し、２成分現像剤１００中のトナ
ーで反射された反射光をホトダイオード１０３で受光す
る。

【００２４】図２は非現像動作時に図１と同一の現像シ
リンダ１０１が図１とは逆方向（反時計方向、即ち左回
り）に回転している状態を示し、このときには現像シリ
ンダ１０１の外周面に現像剤が付着していない。現像シ
リンダ１０１の外周面に現像剤が付着していないときに
は、ＬＥＤ１０２からの赤外光は直接現像シリンダ１０
１の外周面で反射されてホトダイオード１０３で受光さ
れる。この場合には、現像シリンダ１０１からの反射光
の光量は、現像剤の混合比とは関係なく、ＬＥＤ１０２
の温度特性によってのみ変化する。それ故、現像シリン
ダ１０１の外周面から直接反射される反射光と、現像シ
リンダ１０１の外周面に現像剤１００が付着していると
きの現像剤中のトナーから反射される反射光との比があ
る一定値になるように、トナーの補給量を制御すれば、
ＬＥＤ１０２の温度特性を補正しつつ、現像剤の混合比
を一定に保つことができる。

【００２５】上記本実施例の現像剤濃度制御装置の信号
処理回路の構成を図３に示す。簡単に説明すると、ホト
ダイオード１０３からの反射光量に応じた出力信号を増
幅器３０１で増幅してアナログ−ディジタル変換器（Ａ
／Ｄ）３０２に送り、アナログの反射光量信号をディジ
タルの光量信号に変換してＣＰＵ３０３に入力する。Ｃ
ＰＵ３０３は受信したデジタル光量信号に基づいて２成
分現像剤１００の混合比（トナー濃度）を検出すると共
に、ＬＥＤ１０２の点灯を制御する。上記従来の回路と
同様に、ＬＥＤ１０２には同じ機能をなす抵抗３０５及
びスイッチングトランジスタ３０４が直列に接続されて
おり、ＣＰＵ３０３からの制御信号によってスイッチン
グトランジスタ３０４をオン・オフすることによってＬ
ＥＤ１０２はオン・オフする。上述したように、Ｖ_CC３
００はＬＥＤ１０２に電流を流すための定電圧源であ
る。

【００２６】次に、図４の本実施例の制御シーケンスを
示すタイミング図を参照して上記図３の回路動作につい
てさらに説明する。

【００２７】図示しない像担持体（例えば、電子写真感
光体ドラム）上に形成された潜像を現像する現像動作の
少し前から現像シリンダ１０１を右回りに回転させ、現
像シリンダ１０１の外周面に２成分現像剤１００を付着
させる。潜像の現像中は現像シリンダ１０１を右回りに
回転させ続ける。ＣＰＵ３０３は２成分現像剤１００が
現像シリンダ１０１に十分に付着したところでスイッチ
ングトランジスタ３０４をオンにし、ＬＥＤ１０２を発
光させる。この場合、抵抗３０５でＬＥＤ１０２に流れ
る電流を決定する。ＬＥＤ１０２が発光し、光量が安定
したところでＣＰＵ３０３はアナログ−ディジタル変換
器３０２からのディジタル信号を読み込み、現像剤１０
０のトナーから反射された光量を算出する。

【００２８】次に、現像動作が終了した後、現像シリン
ダ１０１を左回りに回転させて現像シリンダ１０１の外
周面から現像剤１００を取り除き、現像剤が十分に除去
された時点で、ＣＰＵ３０３はＬＥＤ１０２を再び発光
させ、光量が安定したところでアナログ−ディジタル変
換器３０２からのディジタル信号を読み込み、現像シリ
ンダ１０１の外周面から直接反射された光量を算出す
る。

【００２９】今、現像シリンダ１０１の外周面に現像剤
１００が付着しているときにアナログ−ディジタル変換
器３０２からＣＰＵ３０３に入力されるディジタル信号
値をＤ₁ とし、現像シリンダ１０１の外周面に現像剤１
００が付着していないときにアナログ−ディジタル変換
器３０２からＣＰＵ３０３に入力されるディジタル信号
値をＤ₂ とすると、

【００３０】

【数１】をＣＰＵ３０３において計算し、算出したＳの値と予め
決められた特定値Ｓ₀ との差分（Ｓ₀ −Ｓ）に応じてト
ナー補給量を決定する。

【００３１】かくして、本実施例によれば、ＬＥＤ１０
２の温度特性を補正しつつ、１つのホトダイオード１０
３を使用するだけで現像剤の混合比（即ち、２成分現像
剤のトナーとキャリアの混合比）を一定値に保持するこ
とができる。このため、回路構成が簡単化され、規模が
小さくて良いから、装置の小型化、コストダウン等が可
能になる。

【００３２】上記実施例では現像シリンダ１０１に現像
剤が付着しているときと付着していないときの反射光を
同じホトダイオード１０３で受光してＬＥＤの発光光量
の温度補正を行なったが、本発明はこれに限定されるも
のではない。例えば、単一のホトダイオードに直接光を
入射する第２のＬＥＤを設け、その直接光をモニタする
ことによってもＬＥＤの発光光量の温度補正を行なうこ
とができる。これは、ＬＥＤからの直接光の光量はその
ＬＥＤの温度特性のみによって変化するからである。

【００３３】次に、この原理を取り入れた本発明の第２
の実施例について図５〜図９を参照して説明する。

【００３４】図５は本実施例の信号処理回路の構成を示
すブロック図であり、第１のＬＥＤ１０２に直列に接続
された電流決定用の抵抗が可変抵抗９０２に変更され、
ホトダイオード１０３に直接光を入射する第２のＬＥＤ
８０１とこの第２のＬＥＤ８０１の点灯を制御する回
路、即ち、第２のＬＥＤ８０１に直列に接続された第２
の可変抵抗９０３及び第２のスイッチングトランジスタ
９０１とが設けられている以外は図３に示した上記第１
の実施例と同じ回路構成であるので、対応する素子に同
一符号を付して必要のない限りそれらの説明を省略す
る。

【００３５】次に、図６の本実施例の制御シーケンスを
示すタイミング図を参照して図５に示す本実施例の回路
動作について簡単に説明する。

【００３６】上記第１の実施例と同様に、現像動作の少
し前から、図７に示すように、現像シリンダ１０１を右
回り（時計方向）に回転させ、現像シリンダ１０１の外
周面に２成分現像剤１００を付着させる。潜像の現像中
は現像シリンダ１０１を右回りに回転させ続ける。ＣＰ
Ｕ３０３は２成分現像剤１００が現像シリンダ１０１に
十分に付着したところでスイッチングトランジスタ３０
４をオンにし、第１のＬＥＤ１０２を発光させる。この
場合、第１の可変抵抗９０２でＬＥＤ１０２に流れる電
流を決定する。第１のＬＥＤ１０２が発光し、光量が安
定したところでＣＰＵ３０３はアナログ−ディジタル変
換器３０２からのディジタル信号を読み込み、現像剤１
００のトナーから反射された反射光の光量を算出する。
第１のＬＥＤ１０２が発光しているときには第２のＬＥ
Ｄ８０１は発光させない。

【００３７】次に、第１のＬＥＤ１０２の発光が終了し
たら、現像動作が終了する前にＣＰＵ３０３は第２のト
ランジスタ９０１をオンにして第２のＬＥＤ８０１を発
光させる。第２の可変抵抗９０３は第２のＬＥＤ８０１
に流れる電流を決定する。この第２のＬＥＤ８０１の光
はホトダイオード１０３に直接入射する。光量が安定し
たところでアナログ−ディジタル変換器３０２からのデ
ィジタル信号を読み込み、第２のＬＥＤ８０１からの直
接光の光量を算出する。勿論、第２のＬＥＤ８０１が発
光しているときには第１のＬＥＤ１０２は発光させな
い。

【００３８】今、第１のＬＥＤ１０２が発光していると
きにアナログ−ディジタル変換器３０２からＣＰＵ３０
３に入力される反射光のディジタル信号値をＤ₃ とし、
第２のＬＥＤ８０１が発光しているときにアナログ−デ
ィジタル変換器３０２からＣＰＵ３０３に入力される直
接光のディジタル信号値をＤ₄ とすると、

【００３９】

【数２】をＣＰＵ３０３において計算し、算出したＴの値と予め
決められた特定値Ｔ₀ との差分（Ｔ₀ −Ｔ）に応じてト
ナー補給量を決定する。

【００４０】ただし、第１及び第２の２つのＬＥＤ１０
２及び８０１の温度特性には図９に示すように素子間の
バラツキがあり、温度特性の傾き（勾配）には違いはな
いが、オフセット値には違いがある。それ故、上述の動
作手順の前に予めオフセット値の差がなくなるように第
１の可変抵抗９０２と第２の抵抗９０３の抵抗値を調整
しておく必要がある。

【００４１】オフセット値の差をなくすためには、例え
ば、図８に示すように、現像シリンダ１０１を左回り
（反時計方向）に回転させて現像シリンダ１０１の外周
面から現像剤１００をなくし、ホトダイオード１０３に
は現像シリンダ１０１の外周面で直接反射された第１の
ＬＥＤ１０２からの赤外光が入射するようにする。そし
て、このときのアナログ−ディジタル変換器３０２の出
力値と、第２のＬＥＤ８０１からの直接光をホトダイオ
ード１０３が受光したときのアナログ−ディジタル変換
器３０２の出力値とが等しくなるように第１及び第２の
可変抵抗９０２及び９０３の抵抗値を調整すれば良い。

【００４２】本実施例においても、ＬＥＤ１０２の温度
特性を補正しつつ、１つのホトダイオード１０３を使用
するだけで現像剤の混合比を一定値に保持することがで
きることは明白である。また、１つのＬＥＤとこのＬＥ
Ｄの発光を制御する回路だけを追加するだけで良いの
で、回路構成が簡単化され、装置の小型化、コストダウ
ン等が可能になる。

【００４３】次に、本発明の第３の実施例の現像剤濃度
制御装置を備えた画像形成装置について説明する。

【００４４】まず、図１１を参照して本発明を適用した
回転式現像装置を具備した電子写真方式のカラーレーザ
ビームプリンタの全体構成について説明する。この形式
のプリンタは、回転自在に軸支され、図示矢印方向に回
転する像担持体としての感光体ドラム３を有し、その外
周部に画像形成手段が配置されている。この画像形成手
段は任意の手段とし得るが、本例では、感光体ドラム３
を均一に帯電する一次帯電器４と、色分解された光像又
はこれに相当する光像Ｅを照射し、感光体ドラム３上に
静電潜像を形成する、例えばレーザビーム露光装置等か
らなる露光手段２６と、感光体ドラム３上の静電潜像を
現像して可視画像にする回転式現像装置１とを具備す
る。

【００４５】この回転式現像装置１は、例えばイエロー
色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、ブラッ
ク色現像剤の４色の現像剤を各別に収納する４個の現像
器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫと、これら４個の現像器１
Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫを保持しかつ回転自在に軸支さ
れた略円筒形状の筺体とから構成されている。本例では
現像剤として、各色のトナーと磁性キャリアとをそれぞ
れ所定の割合で混合した２成分現像剤用いられる。

【００４６】前記回転式現像装置１は筺体の回転によっ
て所望の現像器を感光体ドラム３の外周面と対向する位
置に搬送し、感光体ドラム上の静電潜像の現像を行な
い、筺体が１回転することによっていわゆる４色分のフ
ルカラー現像が行なえるように構成されている。また、
各現像器には現像剤（トナー）補給装置２のイエロー色
現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、ブラック
色現像剤の４色の現像剤を各別に収納する４個のホッパ
ー２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫから対応する色のトナーが
必要に応じて補給される。

【００４７】次に、上記構成のカラーレーザビームプリ
ンタの全体の動作について、フルカラーモードの場合を
例として簡単に説明する。先ず、感光体ドラム３は一次
帯電器４によって一様に帯電される。次に、原稿（図示
せず）のイエロー画像信号により変調されたレーザ光Ｅ
により画像露光が行なわれ、感光体ドラム３上に静電潜
像が形成され、該静電潜像は、予め現像位置に定置され
たイエロー現像器１Ｙによって現像される。

【００４８】一方、給紙ガイド５ａ、給紙ローラ６、給
紙ガイド５ｂを経由して送給された転写紙Ｐは所定のタ
イミングに同期してグリッパ７により保持され、当接用
ローラ８とその対向極によって静電的に転写ドラム９
（記録材担持体）に巻き付けられる。転写ドラム９は感
光体ドラム３と同期して図示矢印方向に回転しており、
イエロー現像器１Ｙで現像された顕像は転写部において
転写帯電器１０によって転写紙Ｐに転写される。転写ド
ラム９はそのまま回転を続け、次の色（図１１において
はマゼンタ）の顕像の転写に備える。

【００４９】感光体ドラム３は、帯電器１１によって除
電され、クリーニング部材１２によってクリーニングさ
れた後、再び一次帯電器４によって均一に帯電され、次
のマゼンタ画像信号により前記したのと同様にして露光
を受ける。この間に現像装置１は回転してマゼンタ現像
器１Ｍが所定の現像位置に定置されており、所定のマゼ
ンタ現像が行なわれる。続いて、以上と同様の工程を、
シアン及びブラックに対して行ない、４色分の転写が終
了すると、転写紙上の４色顕像が除電帯電器１３、１４
により除電された後、転写紙は、前記グリッパ７を解除
するとともに分離爪１５を作動させることによって、転
写ドラム９より分離され、搬送ベルト１６で定着器（熱
ローラ定着器）１７に送られて定着され、機外へと排出
される。かくして、一連のフルカラープリント動作が終
了し、所要のフルカラープリント画像が形成される。

【００５０】図１０は上述したカラーレーザビームプリ
ンタに使用できる回転式現像装置の一例を現像剤濃度制
御装置と共に示す本実施例の概略断面図である。なお、
本実施例の現像剤濃度制御装置は特にその現像剤濃度検
出手段に特徴があるので、現像剤濃度制御装置の信号処
理回路は図示しない。

【００５１】この現像剤濃度検出手段、本実施例では現
像剤として２成分現像剤が使用されているのでトナー濃
度検出手段２００は、その詳細を図１２に示すように、
近赤外光発光素子２０１、近赤外光透過フィルタ２０
３、受光素子２０２及び透明板２０４から構成されてい
る。ここで、透明とは少なくとも近赤外光に対して透過
するという意味で用いる。

【００５２】発光素子２０１はハロゲンランプ、近赤外
光発光ＬＥＤ素子、ＬＤ素子等が用いられ、また、受光
素子２０２としては赤外部に高い感度を持つシリコン系
の光電変換素子等（ホトダイオード、ホトトランジスタ
等）が用いられる。なお、近赤外光透過フィルタ２０３
は必ずしも必要ではなく、例えば透明板２０４がフィル
タ２０３を兼ねてもよく、或は受光素子２０２と一体に
構成してもよい。

【００５３】次に、トナー濃度検出動作について簡単に
説明すると、通常のように発光素子２０１から発光され
た近赤外光が現像シリンダ２１上の２成分現像剤層上に
照射され、この現像剤層中のトナー成分によって反射さ
れた反射光を受光素子２０２によって受光し、その検出
出力を信号処理回路で処理することによって現像剤のト
ナー濃度を測定するものである。

【００５４】本実施例では上述のように構成したので、
第１の特徴として、検出窓に相当する透明板２０４が現
像剤と非接触状態にあるから、透明板２０４が現像剤で
汚れることが殆どなくなり、汚れに起因する誤差が発生
し難い。従って、トナー濃度の検出感度を高めることが
でき、安定でかつ高精度のトナー濃度の検出が行なえる
点である。

【００５５】この点についてさらに図１３及び図１４を
参照して説明する。図１４は従来より使用されている接
触式の光検知方式のトナー濃度検出手段を示し、２成分
現像剤２８は検出窓である透明板２０４にこすりつけら
れ、この接触面に発光素子から測定光２１０を照射し、
現像剤２８中のトナー成分によって反射された反射光２
１２を受光素子で受光し、その検出出力を信号処理して
トナー濃度を検出するものである。

【００５６】この方式の利点は現像剤２８の循環する現
像器容器内の特定部分にこのトナー濃度検出手段を配置
することで、比較的簡単にトナー濃度を検出できること
であったが、問題点として、透明板２０４の接触面にト
ナー、或はキャリアが付着してしまうことにより真のト
ナー濃度が測定できないことと、もう１つは、現像剤２
８の測定面と透明板２０４の一方の面が同一の位置にく
るためトナーによる反射光２１２と同時に透明板２０４
による反射光２１１が受光素子２０２に入射する。この
ため実際に必要とするトナー濃度の変化量を感度よく高
精度に測定することが困難であるということであった。

【００５７】これに対し、本実施例では図１３に示すよ
うに、現像剤２８と検出窓である透明板２０４が非接触
状態に保たれているから現像剤２８の付着による問題が
発生しにくいという利点と、非接触であるがため、現像
剤２８の測定面と透明板２０４の現像剤側の面の位置と
が異なり、透明板２０４による反射光２１１を直接受光
素子２０２に入射させないようにすることが可能とな
る。従って、現像剤２８からの反射光２１２を主として
受光することができ、実際に必要とするトナー濃度の変
化量を感度よく、高精度に測定することができるという
利点がある。

【００５８】図１５は上述した従来例の接触式のトナー
濃度検出手段と本実施例の非接触式のトナー濃度検出手
段におけるトナー濃度の変化に対する検出手段からの検
出出力を示したもので、図中のグラフは従来例の特
性、グラフは本実施例の特性を示す。これら特性は、
トナー濃度が６重量％（ｗｔ％）のときに両検出手段の
検出出力値がほぼ同等になるように調整した後、各検出
手段によってトナー濃度を測定した結果であり、図１５
から明瞭なように、本実施例によるトナー濃度検出手段
を用いれば、トナー濃度の変化を高感度で検出できるこ
とが分かる。

【００５９】本実施例の第２の特徴としては、トナー濃
度を検出する現像シリンダ上の２成分現像剤の穂の状態
を、近赤外光を照射して検出する検出面積に対して５０
本以上の密度で磁気ブラシが形成されている状態にする
ことにより、検出感度及び精度を著しく高めることがで
きる点である。

【００６０】現像シリンダ上の磁気ブラシの密度を変化
させる方法としては磁性キャリアの磁気特性を変化させ
るものがある。次の表１にフェライトにおいて飽和磁化
を４０〜１７０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）まで変化させたキャ
リアを用いて現像シリンダ上の磁気ブラシの密度を測定
した結果を示す。この表１から飽和磁化が下がるにつれ
て磁気ブラシは密になることが分かる。

【００６１】

【表１】

【００６２】次に、これらのサンプルの磁性キャリアを
用いてトナー濃度が変化したときの検出感度（ｍＶ／ｗ
ｔ％）（図１５におけるグラフの傾きに相当する値）と
そのときの検出値のバラツキである検出誤差（％）を測
定したものが図１６に示すグラフである。これらグラフ
は直径３ｍｍの近赤外光を現像シリンダ上に投光したと
きの結果であり、ブラシ密度は検出面積（直径３ｍｍに
相当）に対するブラシの本数で示している。図中点線で
示すグラフが検出感度を示し、実線で示すグラフが検出
誤差を示す。

【００６３】図１６より明らかなように、ブラシ密度が
約５０（本／検出面積）以上になることにより、感度が
増加し、誤差が著しく減少していることが確認された。

【００６４】そこで、さらに近赤外光の投光面積を変
え、検出面積を変化させて同様の測定を行なった結果、
トナー濃度測定の精度を決定する検出誤差の特性がほぼ
図１６と同様になり、検出面積によらずに検出面積にお
けるブラシの本数（本／検出面積）で決定されてしまう
ことを確認した。

【００６５】従って、本実施例においては、検出面積の
大小によらず、検出面積に対するブラシの密度を５０
（本／検出面積）以上とすることで検出感度及び検出精
度を著しく向上させることが可能である。即ち、ブラシ
の密度をあまり高くできない場合には、それに合わせて
検出面積を大きくすることにより、トナー濃度の検出感
度及び検出精度を著しく高くすることができるわけであ
る。

【００６６】本実施例の第３の特徴としては、移動（回
転）する現像器群と組み合わせることにより、複数の現
像器に対しても１つのトナー濃度検出手段で各色のトナ
ー濃度を測定できる点である。

【００６７】即ち、従来利用されている接触式のトナー
濃度検出手段では、接触する毎にキャリアやトナーが検
出窓に付着してしまうため、検出窓の汚れによる誤差の
発生や、複数の現像器に共通に使用すると混色等の問題
が生じ、実現が困難であったが、本実施例の非接触式の
トナー濃度検出手段によれば、非接触であるがために検
出窓の汚れや各現像器間での混色の問題が発生せず、か
くして、本発明により１つのトナー濃度検出手段で各色
のトナー濃度を高感度、高精度に測定することが初めて
可能になったのである。

【００６８】本実施例の第４の特徴としては、非接触式
のトナー濃度検出手段を実現するためにも移動する複数
の現像器群と組み合わせることが好ましいという点であ
る。即ち、非接触式の場合には、図１３を見れば容易に
理解できるように、測定されるべき２成分現像剤２８の
表層面と検出窓２０４との距離を正確に保たなければな
らず、そのためには現像スリーブ上に担持された現像剤
を測定対象とすることが最も好ましいことになるわけで
ある。しかし、通常の固定方式の現像器では常に現像ス
リーブは感光体ドラムと対向しているため、トナー濃度
検出手段２００を現像スリーブと対向させることが困難
であった。本実施例のように複数の移動現像器群と組み
合わせることにより、検出手段２００を現像スリーブと
対向させることが容易となり、従って、現像スリーブ上
の現像剤のトナー濃度を容易に測定できるようになった
のである。

【００６９】以上述べたように、上記本発明の第３の実
施例によれば、非接触式であるが故にトナー濃度の検出
感度及び精度を高くすることができると共に、現像剤の
付着による検出窓の汚れに伴う誤差の発生も抑えられ、
検出面積に対して５０（本／検出面積）以上の磁気ブラ
シを形成することで常に高精度のトナー濃度の測定を行
なうことができる。さらに、移動現像器群と組み合わせ
ることにより複数の現像器に対しても１つのトナー濃度
検出手段の使用で高精度に各現像器のトナー濃度を測定
できるから、装置の構成が簡単になると共に大幅なコス
トダウンが可能になる。

【００７０】図１７は近赤外光発光素子として双方向発
光型のＬＥＤ２０６を使用し、環境の変化によるＬＥＤ
のような発光素子及びホトダイオードのような受光素子
の出力値の変化等を補正するようにした本発明の第４の
実施例を示す。図示するように本実施例においては、双
方向発光型のＬＥＤ２０６の後ろ側に、このＬＥＤ２０
６から後方へ発光される第２の近赤外光を直接受光する
ホトダイオードのような第２の受光素子２０５を配置
し、この第２の受光素子２０５からの検出信号を現像剤
のトナー濃度を検出する際の基準信号として使用するも
のである。他の構成は上記第３の実施例と同じであるの
で対応する部品、素子に同一符号を付してその説明を省
略する。

【００７１】例えば、ＬＥＤ２０６や受光素子２０２、
２０５の出力値が環境の温度変化によって変化すると、
ＬＥＤ２０６からの第１及び第２の近赤外光の光量が同
じに変化し、かつ第１及び第２の両受光素子２０２、２
０５の特性も同じ変化をするから、第２の受光素子２０
５の検出出力を基準として両受光素子の検出出力を比較
した結果には温度変化による影響が全くなくなり、環境
の温度変化等によりＬＥＤの発光量が変動しても、常に
安定した高精度のトナー濃度の測定ができることにな
る。なお、ＬＥＤ２０６から発光される第１及び第２の
近赤外光は同じ光量に設定し、第１及び第２の受光素子
２０２及び２０５は同じ型でかつ実質的に同じ特性のも
のを使用することが好ましい。

【００７２】上記第３及び第４の実施例では回転式現像
装置を具備するカラー画像形成装置に本発明を適用した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図
１８に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの４つの現像器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫが水平方
向に移動可能な移動体（図示せず）上に一列に載置さ
れ、移動体の図示矢印で示す水平方向への移動により各
現像器が感光体ドラム３と対向する現像領域へ順次に送
られ、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を対応す
る色の現像器で現像するようにした水平移動式の現像装
置７０を具備するカラー画像形成装置にも本発明は適用
できるものである。図示するように、各現像器１Ｙ、１
Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの現像シリンダ２１は上部にあり、か
つ水平方向に移動するので、上記第３、第４の実施例に
示したようなトナー濃度検出手段２００を、例えば現像
領域のすぐ隣りの待機位置に位置する現像器（図では１
Ｍ）の現像シリンダ２１の上部に配置し、これら現像器
の移動により各現像器のトナー濃度を順次に検出する点
を除けば、図１１に示したカラー画像形成装置と基本的
には同等の構成であるので、対応する部品、素子に同一
符号を付してその説明を省略する。

【００７３】この場合にも上記実施例と同様に、１つの
トナー濃度検出手段２００及び信号処理回路で複数の現
像器のトナー濃度を高感度、高精度に測定でき、この測
定データに基づきトナー補給機構を制御し、各現像器に
適正量のトナーを補給することができることは言うまで
もない。

【００７４】図１９は本発明の第５の実施例を示す概略
構成図で、図１０及び図１１を参照して前述したような
回転式現像装置１の回転する円筒形状の筺体１ａ上に、
トナー濃度検出手段２００の透明板２０４の汚れをクリ
ーニングする清掃部材２５０を設けたものである。

【００７５】上述したように、本実施例のトナー濃度検
出手段２００は現像剤２８と非接触状態に配置されるた
め、透明板２０４の窓汚れは殆ど発生しないが、長期的
に使用した場合、画像形成装置中で飛散している微量の
トナーや他のほこり等により透明板２０４の窓が少し汚
れる可能性がある。図１９（ａ）に示すように、透明板
２０４は通常下向きに配置されることが多く（図１０参
照）、従って、透明板２０４の汚れる可能性はかなり低
いものと思われるが、全く汚れが発生しないとは言い切
れない。

【００７６】それ故、本実施例では図１９に示すように
筺体１ａの一部に清掃部材２５０を設け、各現像器１
Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの移動に伴ない特別な機構を必
要とすることなく、透明板２０４の表面を清掃できるよ
うにしたものである。これによって透明板２０４の汚れ
は完全に除去され、常に透明な状態にあるから、より高
感度、より高精度にトナー濃度を測定することができ
る。これも本発明を移動式現像装置と組み合わせた場合
の大きな効果である。

【００７７】また、この清掃部材２５０は移動時に感光
体ドラム３と接触しないようにすることが必要であり、
透明板２０４を清掃したら、図１９（ｂ）に示すよう
に、例えば筺体内部に引っ込み、感光体ドラム３と接触
しないような適当な機構にするとよい。勿論、この種の
清掃部材は図１８に示すような水平移動式の現像装置に
も設置できる。

【００７８】以上は現像器の現像剤２８を担持する現像
シリンダ２１が停止している状態でトナー濃度検出手段
２００により現像剤２８のトナー濃度の検出を行なった
場合であるが、現像剤２８のトナー濃度を検出するとき
に、現像シリンダ２１を回転させながら行なうと、現像
シリンダ上の現像剤の穂の影響を受けずにトナー濃度を
検出することができ、従って、検出精度を著しく高める
ことが可能であることが確認された。次にこの点につい
て説明する。

【００７９】まず、上記表１のサンプルＡ〜Ｅの磁性キ
ャリアを用いて基準となるトナー濃度の現像剤をそれぞ
れ作成し、現像シリンダを停止させた場合と回転させた
場合のこれら現像剤のトナー濃度を検出した。そのとき
の検出値のバラツキである検出誤差（％）を測定したも
のが図２０に示すグラフである。これらグラフは直径３
ｍｍの近赤外光を現像シリンダ上に投光したときの結果
であり、ブラシ密度は検出面積（直径３ｍｍに相当）に
対するブラシの本数で示している。図中点線で示すグラ
フが現像シリンダを停止させた場合の検出誤差であり、
実線で示すグラフが現像シリンダを回転させた場合の検
出誤差である。

【００８０】図２０より明らかなように、現像シリンダ
を停止させてトナー濃度を検出した場合にはブラシの密
度が約５０（本／検出面積）以下になると、現像剤の穂
の影響が無視できなくなり、検出誤差が急激に増加して
いることが確認された。

【００８１】これに対し、現像シリンダを回転させてト
ナー濃度を検出した場合にはブラシの密度が低くても検
出誤差を著しく減少させることが可能であることが確認
された。その原理を図２１に示す。

【００８２】図２１（ａ）は現像剤のブラシ密度が５０
（本／検出面積）である現像シリンダを回転させてトナ
ー濃度検出手段２００によりトナー濃度を測定した際の
トナー濃度検出手段２００の検出出力を測定したもので
あり、検出出力は現像シリンダの回転に伴ない変動して
いることが分かる。これは現像シリンダの回転に伴ない
ブラシの状態が変化していることに起因するものであ
る。ところが、例えば信号処理回路にローパスフィルタ
（ＬＰＦ）のような平滑化手段を設け、この検出出力を
信号処理回路において平滑化すると、図２１（ｂ）に示
すように、検出出力が安定する。その結果、ブラシ密度
が低い場合でも、現像シリンダを回転させながら測定す
ることによって、かつ検出出力を信号処理回路において
平滑化することによって、トナー濃度の検出精度を著し
く向上できることが分かった。

【００８３】図２１（ｃ）は現像剤のブラシ密度が１０
０（本／検出面積）である現像シリンダを回転させてト
ナー濃度検出手段２００によりトナー濃度を測定した際
のトナー濃度検出手段２００の検出出力を測定したもの
であり、検出出力の変動は５０本の場合に較べかなり小
さい。この検出出力を信号処理回路において平滑化した
結果が図２１（ｄ）である。図２１（ｂ）及び（ｄ）を
比較することにより明瞭なように、現像シリンダを回転
させながらトナー濃度を測定した場合にはブラシ密度が
低くてもブラシ密度が高い場合と殆ど変わらない精度を
得ることができる。

【００８４】従って、上記各実施例において、現像シリ
ンダを回転させてトナー濃度を検出すれば、上述した利
点の他に、さらに検出面積に対する現像剤のブラシ密度
に関係なく、即ち現像剤の穂の状態の影響を受けること
なく、常に高精度のトナー濃度の測定を行なうことがで
きるという利点がある。

【００８５】図２２は本発明の第６の実施例を示す概略
断面図であり、図１０に示したような回転式現像装置１
の各現像器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫが現像シリンダ
（現像スリーブ）２１ａ内に、図１２に示したような固
定のマグネットではなくて回転自在なマグネットローラ
２１ｂを内包している場合に本発明を適用したものであ
る。

【００８６】図２２を参照してさらに詳しく説明する
と、回転自在なマグネットローラ２１ｂを内包する現像
シリンダ２１ａを備えた現像器においては、現像時にマ
グネットローラ２１ｂは図示矢印ｂ方向に回転し、ま
た、現像シリンダ２１ａは図示矢印ａ方向に回転するこ
とにより、現像シリンダ２１ａに担持された現像剤２８
は矢印ａ方向に移動しながら現像を行なう。ところが、
現像終了時にこのマグネットローラ２１ｂの極位置がど
の状態で停止するかは不明なため、上記第３及び第４の
実施例に示したようなトナー濃度検出手段２００でトナ
ー濃度を検出する際に、検出面の現像剤の穂の状態が安
定せず、検出結果が不安定になってしまう可能性があ
る。

【００８７】それ故、本実施例においては、マグネット
ローラ２１ｂの位置決め板として作用する磁性板２７を
現像装置１内の各現像器の特定の位置に設け、この磁性
板２７を図示矢印ｃ方向に移動可能に構成し、トナー濃
度を検出するときに、磁性板２７をマグネットローラ２
１ｂに接近させてマグネットローラ２１ｂがトナー濃度
検出手段２００に対して極間の位置になるようにマグネ
ットローラ２１ｂを停止させ、高精度のトナー濃度の検
出を可能にしたのである。即ち、磁性板２７を設けるこ
とにより、マグネットローラ２１ｂが停止するときに、
図示するようにその１つの磁極が磁性板２７と対向して
吸引し合う状態で停止するから、マグネットローラ２１
ｂの磁極間の部分が検出面に対向するように位置決めす
ることができる。磁性板２７としては例えば鉄等の金属
板が使用できる。

【００８８】図２６は上記回転自在なマグネットローラ
２１ｂを内包する現像シリンダ２１ａに担持された２成
分現像剤２８のトナー濃度をトナー濃度検出手段２００
で検出する際に、検出面に対するマグネットローラ２１
ｂの磁極の位置を変えたときの（即ち、現像剤の穂の状
態が異なるときの）トナー濃度に対する検出手段２００
の出力特性を示したもので、検出面が磁極間位置にある
場合の出力特性を実線のグラフで示し、検出面が磁極位
置にある場合の特性を点線のグラフで示す。この図２６
から明瞭なように、検出面が磁極位置にあるときよりも
磁極間にあるときの方が検出出力が高く、かつ安定して
いることが分かる。また、トナー濃度変化に対する感度
（Ｖ／ｗｔ％）（図２６におけるグラフの傾きに相当す
る値）も高いことが分かる。従って、本実施例のように
トナー濃度検出時には検出面が磁極間にくるようにする
と、トナー濃度の検出精度が著しく高くなり、非常に好
ましい。

【００８９】上記第６の実施例ではマグネットローラ２
１ｂの位置決め板として作用する磁性板２７を現像装置
１内の各現像器の特定の位置に設けたが、磁性板２７の
設置場所はこの位置に限定されるものではない。例え
ば、図２３に示すように、磁性板２７を現像装置１の外
部に設け、上述したようにマグネットローラ２１ｂが停
止する際にその１つの磁極と磁性板２７とを対向、吸引
させ、マグネットローラ２１ｂの磁極間の部分が検出面
に対向するように位置決めしてもよい。磁性板２７は固
定状態に設置しても、図２２の場合のように移動式に設
置してもよい。なお、磁性板２７を現像装置の外部に配
設した場合には、１つの磁性板２７を各現像器に対して
共通に使用できるという利点がある。

【００９０】また、図２４に示すように、回転自在なマ
グネットローラ２１ｂと同期して回転する位置検出板２
９ａ又は２９ｂを設け、この位置検出板２９ａ又は２９
ｂによってマグネットローラ２１ｂの極位置を検出し、
マグネットローラ２１ｂが回転を停止するときにその極
間位置が検出面に対向するようにマグネットローラ２１
ｂの停止位置を制御するようにしてもよい。上記位置検
出板２９ａ又は２９ｂはマグネットローラ２１ｂの極位
置を光学的に検知するもので、極位置に対応する部分に
スリットを設けたものが２９ａであり、極位置に対応す
る部分と他の部分との反射率を変えたものが２９ｂであ
る。勿論、他の構成の位置検出板を使用してもよく、光
学的検知以外の位置検出板を使用してもよい。

【００９１】さらに、図２５に示すように、ホール素子
等の磁気センサ２９ｃを現像装置内に、或は外部に配設
して直接マグネットローラ２１ｂの磁気パターンを検出
し、同様の制御を行なうことも可能である。

【００９２】一方、図２７（ａ）に示す現像装置のよう
に、現像シリンダ２１ａ内に内包されたマグネット２１
ｄが現像時に固定されている構成の回転式現像装置１に
対しても、本発明は適用できる。即ち、図２７（ｂ）に
矢印で示すように、マグネット２１ｄを回動可能に構成
し、現像シリンダ２１ａが回転を停止し、トナー濃度を
検出するときに、図２７（ｂ）に示す位置にマグネット
２１ｄを回動させ、トナー濃度検出時にマグネット２１
ｄの極間位置を検出面に対向させるようにすれば、同じ
くトナー濃度の検出精度を著しく高めることができる。
トナー濃度の検出が終了したらマグネット２１ｄを図２
７（ａ）に示す元の位置に戻す。なお、マグネットが現
像時に固定されている水平移動式の現像装置等に対して
も同様に本発明が適用できることは言うまでもない。

【００９３】固定式マグネットの場合、例えば図２７
（ａ）のようにマグネットパターンによってはうまく検
出面が磁極間に対向しない場合があり、上述のようにト
ナー濃度の検出時のみマグネットを回動できるように構
成すれば、トナー濃度の検出時にマグネットを最適の検
出位置にもたらすことができ、トナー濃度の検出精度を
向上させる上で極めて有効である。

【００９４】なお、上記各実施例は本発明の単なる例示
であり、本発明は実施例以外の電子写真方式や静電記録
方式等の種々の構成の画像形成装置や現像剤濃度制御装
置にも等しく適用できることは言うまでもない。また、
現像装置の構成や制御態様等についても必要に応じて種
々に変更及び変形できるものである。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１つの受光素子を使用するだけで、現像剤の濃度を検知
するための光源の温度特性を補正しつつ、現像剤のトナ
ーとキャリアの混合比を一定値に保持することができる
から、回路構成が簡単化され、回路規模が小さくなるの
で、装置の小型化、コストダウン等が可能になるという
効果がある。

【００９６】また、現像剤濃度検知手段が現像剤と非接
触状態にあるから、その検出面が現像剤で汚れることが
殆どなくなり、汚れに起因する誤差が発生し難い。従っ
て、現像剤濃度の検出感度を高めることができ、安定で
かつ高精度の現像剤濃度の検出が行なえるという効果が
ある。

【００９７】さらに、現像剤濃度を検出する現像剤担持
体上の現像剤の穂の状態を、検出面積に対して５０本以
上の密度で磁気ブラシが形成されている状態にすること
により、検出感度及び精度を著しく高めることができ
る。或は、現像剤担持体を回転させて現像剤濃度を検出
することにより、検出面積に対する現像剤のブラシ密度
に関係なく、即ち現像剤の穂の状態の影響を受けること
なく、常に高精度のトナー濃度の測定を行なうことがで
きるという効果がある。

【００９８】その上、回転、水平方向等に複数の現像器
が移動する移動式現像装置と組み合わせることにより複
数の現像器に対して１つの現像剤濃度検出手段の使用で
高精度に各現像器の現像剤濃度を測定できるから、装置
の構成が簡単になると共に大幅なコストダウンが可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像剤濃度制御装置の第１の実施
例を示す概略構成図である。

【図２】本発明による現像剤濃度制御装置の第１の実施
例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例の信号処理回路の構成を
示すブロック図である。

【図４】本発明の第１の実施例の制御シーケンスを示す
タイミング図である。

【図５】本発明による現像剤濃度制御装置の第２の実施
例の信号処理回路の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施例の制御シーケンスを示す
タイミング図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図９】ＬＥＤの温度特性を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を示す概略断面図であ
る。

【図１１】本発明を適用した回転式現像装置を具備した
電子写真方式のカラーレーザビームプリンタの全体構成
を示す概略構成図である。

【図１２】図１０の第３の実施例の一部分を拡大して示
す概略断面図である。

【図１３】従来の接触式光検知方式のトナー濃度検出手
段の動作を説明するための概略断面図である。

【図１４】本発明の第３の実施例のトナー濃度検知手段
の動作を説明するための概略断面図である。

【図１５】従来のトナー濃度検出手段と本発明の第３の
実施例のトナー濃度検出手段におけるトナー濃度の変化
に対する検出出力を示す特性図である。

【図１６】サンプルの磁性キャリアを用いてトナー濃度
が変化したときの検出感度及び検出誤差を示す特性図で
ある。

【図１７】本発明の第４の実施例を示す概略断面図であ
る。

【図１８】本発明が適用できる水平移動式現像装置を具
備した電子写真方式のカラーレーザビームプリンタの全
体構成を示す概略構成図である。

【図１９】本発明の第５の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図２０】サンプルの磁性キャリアを用いて作成した現
像剤のトナー濃度を、現像シリンダを停止させた場合と
回転させた場合にそれぞれ検出したときの検出誤差を示
す特性図である。

【図２１】現像シリンダを回転させてトナー濃度を検出
したときにトナー濃度検出手段から得られる検出出力を
示す図である。

【図２２】本発明の第６の実施例を示す概略断面図であ
る。

【図２３】第６の実施例を変形した本発明の第７の実施
例を示す概略断面図である。

【図２４】第６の実施例を変形した本発明の第８の実施
例を示す概略断面図である。

【図２５】第６の実施例を変形した本発明の第９の実施
例を示す概略断面図である。

【図２６】回転自在なマグネットローラの磁極の位置に
より現像剤のトナー濃度の検出出力が変化する態様を説
明するための特性図である。

【図２７】本発明の第１０の実施例を示す概略断面図で
ある。

【図２８】従来の現像剤濃度制御装置の一例を示す概略
構成図である。

【図２９】従来の現像剤濃度制御装置の信号処理回路の
構成を示すブロック図である。

【図３０】ＬＥＤの温度特性を示す図である。

【図３１】従来の現像剤濃度検知手段の他の例を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１回転式現像装置３感光体ドラム２１、２１ａ現像シリンダ２１ｂ回転自在なマグネットローラ２１ｄマグネット２７磁性板２８２成分現像剤２９ａ、２９ｂ光学的位置検出板２９ｃ磁気センサ７０水平移動式現像装置１００２成分現像剤１０１現像シリンダ１０２、８０１赤外発光ＬＥＤ１０３ホトダイオード２００トナー濃度検出手段２０１近赤外光発光素子２０２、２０５受光素子２０３近赤外光透過フィルタ２０４透明板２０６双方向発光型のＬＥＤ２５０清掃部材３０２アナログ−ディジタル変換器３０３ＣＰＵ３０４、９０１スイッチングトランジスタ９０２、９０３可変抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体上に付着したトナーとキャ
リアの混合物よりなる現像剤に光を照射する光源と、該
現像剤からの反射光を受光する受光素子とを備えた現像
剤濃度制御装置において、前記現像剤担持体上に前記現
像剤が付着しているときに前記光源から前記現像剤に照
射された光の反射光を受光したときの前記受光素子から
の出力信号と、前記現像剤担持体上に前記現像剤が付着
していないときに前記光源から前記現像剤担持体に照射
された光の反射光を受光したときの前記受光素子からの
出力信号とに基づいて、前記現像剤のトナーとキャリア
の混合比を検出することを特徴とする現像剤濃度制御装
置。
【請求項２】現像剤担持体上に付着したトナーとキャ
リアの混合物よりなる現像剤に光を照射する光源と、該
現像剤からの反射光を受光する受光素子とを備えた現像
剤濃度制御装置において、前記受光素子に光を照射する
第２の光源を設け、前記現像剤担持体上に前記現像剤が
付着しているときに前記光源から前記現像剤に照射され
た光の反射光を受光したときの前記受光素子からの出力
信号と、前記第２の光源から前記受光素子に直接照射さ
れた光を受光したときの前記受光素子からの出力信号と
に基づいて、前記現像剤のトナーとキャリアの混合比を
検出することを特徴とする現像剤濃度制御装置。
【請求項３】前記現像剤担持体上に前記現像剤が付着
していないときに前記光源から前記現像剤担持体に照射
された光の反射光を受光したときの前記受光素子からの
出力信号と、前記第２の光源から前記受光素子に直接照
射された光を受光したときの前記受光素子からの出力信
号とが等しくなるように、前記２つの光源からそれぞれ
照射される光量を調整し、前記２つの光源の温度特性の
相違を補正する手段をさらに含むことを特徴とする請求
項２の現像剤濃度制御装置。
【請求項４】複数の現像器を有し、現像時に特定の現
像器を現像位置に移動させて像担持体に形成された潜像
を現像する移動式現像装置と、該現像装置の各現像器の
現像剤担持体に担持された現像剤の濃度を検出し、制御
する単一の現像剤濃度制御装置とを具備する画像形成装
置において、少なくとも前記現像剤に光を照射する光源
及びこの現像剤からの反射光を受光する受光素子を有す
る前記現像剤濃度制御装置の現像剤濃度検出手段を前記
現像装置に対して非接触状態に配置し、前記現像装置の
各現像器の移動に伴ない各現像器の現像剤担持体に担持
された現像剤の濃度を前記単一の現像剤濃度制御装置に
より順次に検出することを特徴とする現像剤濃度制御装
置を備えた画像形成装置。
【請求項５】前記現像剤がトナーと磁性キャリアとの
混合物よりなり、かつ前記現像剤担持体に磁気ブラシ状
態で担持され、前記現像剤濃度検出手段が該磁気ブラシ
状態の現像剤に前記光源から光を照射し、その反射光を
前記受光素子で受光して現像剤のトナー濃度を検出する
ものであり、このトナー濃度検出時の前記現像剤の磁気
ブラシの密度が検出面積に対して５０本以上であること
を特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】前記現像剤濃度検出手段の光源は近赤外
光を含む光を発光する発光素子であり、該発光素子及び
前記受光素子の前面に透明の板状部材が配置されている
ことを特徴とする請求項４又は５の画像形成装置。
【請求項７】前記透明の板状部材の表面が前記現像装
置に設けられた清掃部材により各現像器の移動に伴ない
清掃されることを特徴とする請求項６の画像形成装置。
【請求項８】複数の現像器を有し、現像時に特定の現
像器を現像位置に移動させて像担持体に形成された潜像
を現像する移動式現像装置と、該現像装置の各現像器の
現像剤担持体に担持された現像剤の濃度を検出し、制御
する単一の現像剤濃度制御装置とを具備する画像形成装
置において、少なくとも前記現像剤に光を照射する光源
及びこの現像剤からの反射光を受光する受光素子を有す
る前記現像剤濃度制御装置の現像剤濃度検出手段を前記
現像装置に対して非接触状態に配置し、前記現像装置の
各現像器の移動に伴ない各現像器の現像剤担持体に担持
された現像剤の濃度を、この現像剤担持体を回転させな
がら前記単一の現像剤濃度制御装置により順次に検出す
ることを特徴とする現像剤濃度制御装置を備えた画像形
成装置。
【請求項９】前記現像剤がトナーと磁性キャリアとの
混合物よりなり、かつ前記現像剤担持体に磁気ブラシ状
態で担持され、前記現像剤濃度検出手段が該磁気ブラシ
状態の現像剤に前記光源から光を照射し、その反射光を
前記受光素子で受光して現像剤のトナー濃度を検出する
ものであり、このトナー濃度の検出時に前記現像剤担持
体を回転させることを特徴とする請求項８の画像形成装
置。
【請求項１０】前記現像剤濃度検出手段の光源は近赤
外光を含む光を発光する発光素子であり、該発光素子及
び前記受光素子の前面に透明の板状部材が配置されてい
ることを特徴とする請求項８又は９の画像形成装置。
【請求項１１】前記透明の板状部材の表面が前記現像
装置に設けられた清掃部材により各現像器の移動に伴な
い清掃されることを特徴とする請求項１０の画像形成装
置。
【請求項１２】複数の現像器を有し、現像時に特定の
現像器を現像位置に移動させて像担持体に形成された潜
像を現像する移動式現像装置と、該現像装置の各現像器
の現像剤担持体に担持された現像剤の濃度を検出し、制
御する単一の現像剤濃度制御装置とを具備し、前記各現
像器が像担持体の内部に回転自在なマグネットローラを
有する画像形成装置において、少なくとも前記現像剤に
光を照射する光源及びこの現像剤からの反射光を受光す
る受光素子を有する前記現像剤濃度制御装置の現像剤濃
度検出手段を前記現像装置に対して非接触状態に配置
し、前記現像装置の各現像器の移動に伴ない各現像器の
現像剤担持体に担持された現像剤の濃度を、前記マグネ
ットローラの磁極位置が前記現像剤濃度検出手段に対し
て極間の位置になるようにして、前記単一の現像剤濃度
制御装置により順次に検出することを特徴とする現像剤
濃度制御装置を備えた画像形成装置。
【請求項１３】前記現像剤がトナーと磁性キャリアと
の混合物よりなり、かつ前記現像剤担持体に磁気ブラシ
状態で担持され、前記現像剤濃度検出手段が該磁気ブラ
シ状態の現像剤に前記光源から光を照射し、その反射光
を前記受光素子で受光して現像剤のトナー濃度を検出す
るものであり、このトナー濃度の検出時に前記マグネッ
トローラの磁極位置が前記現像剤濃度検出手段に対して
極間の位置になるようにすることを特徴とする請求項１
２の画像形成装置。
【請求項１４】前記現像剤濃度検出手段の光源は近赤
外光を含む光を発光する発光素子であり、該発光素子及
び前記受光素子の前面に透明の板状部材が配置されてい
ることを特徴とする請求項１２又は１３の画像形成装
置。
【請求項１５】前記透明の板状部材の表面が前記現像
装置に設けられた清掃部材により各現像器の移動に伴な
い清掃されることを特徴とする請求項１４の画像形成装
置。