JPH07199640A - 濃度測定方法及び濃度測定装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特性の異なるトナーを濃度検知して用いる場
合でも、高精度に濃度測定ができる。 【構成】 濃度測定対象１０４に光を照射し、濃度測定
対象１０４からの反射光量を測定する濃度測定方法にお
いて、濃度測定対象への照射光量を一定に保ったまま、
濃度測定対象１０４からの反射光量を濃度データとする
第１の測定方法と、濃度測定対象からの反射光量を一定
にすべく濃度測定対象への照射光量を制御し、このとき
の照射光量を濃度測定対象の濃度データとする第２の測
定方法と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は濃度測定方法及び濃度測
定装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の画像形成装置における画
像濃度測定装置である。濃度検知センサー１００は、ホ
ルダー１０１内に発光素子としてのＬＥＤ１０２、受光
素子としてのフォトダイオード１０３を有する。ＬＥＤ
１０２は、その発光光量が一定になるように制御され、
像担持体１上の検知用画像１０４に照射される。照射さ
れた光は画像濃度に応じた反射光がフォトダイオード１
０３に入射する。フォトダイオード１０３は入射光量に
比例して電流が流れ、この電流をオペアンプ（不図示）
により電圧に変換し出力とする。得られた出力は不図示
のＤＡコンバーターでデジタル信号化され、その後の処
理が行われる。

【０００３】以上述べた濃度検知センサー１００を用い
た画像形成装置を図８に示す。以下図に沿って説明する
と、帯電器２により一様に帯電された像担持体としての
感光ドラム１は、露光装置３により、入力された画像信
号に応じた露光を行い、その結果、感光ドラム１上に静
電潜像が形成される。次いで、この潜像は、現像装置４
により現像され、トナー可視像となる。ここで現像器と
して、黒トナーの入った現像器４ａと、赤トナーの入っ
た現像器４ｂが選択使用できる。感光ドラム１上のトナ
ー可視像は、転写ローラー６により、転写材１０上に転
写され、定着器８により定着され永久像となる。一方感
光ドラム１に残った転写残トナーはクリーナー７により
クリーニングされ、次ぎの画像形成行程に備える。１０
０は、図７に示したものと同様な構成からなる濃度セン
サーであり、感光ドラム１上のトナー像の濃度を検知
し、その結果を不図示のＣＰＵに送り、従来知られたよ
うに、帯電器２による感光ドラムの帯電電位、露光装置
３の発光強度、現像バイアス等を制御し、画像の安定化
を図るものである。

【０００４】図９は、濃度センサーの発光素子として、
波長９５０ｎｍのＬＥＤを用い、黒トナー、赤トナーそ
れぞれの濃度を変化させたときの出力の変化である。図
を見れば解るように、トナーの乗っていない感光ドラム
の地肌部を中間の２．５Ｖとして、黒トナーの場合は、
濃度が増加するに従い、その出力が減少し、赤トナーの
場合は逆に、増加する。したがって、黒トナーの場合は
０〜２．５Ｖまでの変化、赤トナーの場合は、２．５Ｖ
〜５Ｖまでの変化が得られる。このように２つのトナー
で特性が逆になるのは、黒トナーは、濃度センサーから
照射される光を吸収するのに対し、赤トナーは反射する
からである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
濃度検知方法は、赤色トナーの場合は、その濃度が実際
使用する範囲である０〜２までの間で十分反射光量の変
化が得られ検知できるが、黒色トナーの場合は、濃度
１．０以上（図中Ａで示す領域）において、反射光量の
変化が少なく、従って精度良く検知することができない
問題があった。これを回避するためには別途増幅器を設
けると、今度は赤トナーの高濃度側の出力が飽和してし
まう問題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、特性の異なるトナ
ーを濃度検知に用いる場合でも、高精度に濃度測定がで
きる濃度測定方法及び濃度測定装置及び画像形成装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、濃度測定対象に光を照射し、該濃
度測定対象からの反射光量を測定する濃度測定方法にお
いて、濃度測定対象への照射光量を一定に保ったまま、
濃度測定対象からの反射光量を濃度データとする第１の
測定方法と、濃度測定対象からの反射光量を一定にすべ
く濃度測定対象への照射光量を制御し、このときの照射
光量を濃度測定対象の濃度データとする第２の測定方法
と、を有することを特徴とする。

【０００８】また濃度測定対象へ光を照射する光源と、
濃度測定対象からの反射光量を測定する受光素子を有
し、該光源の光量を一定に制御する制御手段と、前記受
光素子が受光する光量が一定になるように前記光源の光
量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

【０００９】また、光源の光量を検出する第２の受光素
子を有することを特徴とする。

【００１０】また、濃度測定対象を構成する現像剤の、
照射する光の波長に対する反射吸収特性の違いにより、
測定方法を選択することを特徴とする。

【００１１】また、前記濃度測定装置と、該濃度測定装
置にて濃度測定がなされる濃度測定対象が形成される像
担持体と、を有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、濃度測定対象に照射する光量
を一定にし、濃度測定用対象からの反射光量を測定する
ことにより、濃度測定対象の光学濃度を測定する第１の
測定モードと、濃度測定対象からの反射光量を一定に保
つように光源を制御し、このときの光源の光量を測定す
ること、濃度測定対象の濃度を測定する第２のモードを
有することにより、測定光を反射、吸収するという互い
に特性の異なるトナーを使用する場合でも濃度検知精度
の向上を図ることができた。

【００１３】

【実施例】

（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施例である。
以下図に沿って説明するが従来例と同様な構成・作用を
するものは同一の番号を付し説明は略す。１００は、濃
度測定装置としての濃度センサーであり、光源としての
ＬＥＤ１０２、ＬＥＤ１０２の光量を測定する第２の受
光素子としてのフォトダイオード１０５、濃度測定対象
としての検知用画像１０４からの反射光を測定する受光
素子としてのフォトダイオード１０３がホルダー１０１
に設けてなる。本発明によれば、濃度センサー１００
は、ＬＥＤ１０２の照射光量を一定に制御し、検知用画
像１０４からの反射光をフォトダイオード１０３で測定
し濃度データとする第１の測定方法としての第１のモー
ドと、検知用画像１０４からの反射光量が、一定になる
ようにＬＥＤ１０２を制御し、この時のＬＥＤ１０２の
光量をフォトダイオード１０５で測定し、これを濃度デ
ータとする第２の測定方法としての第２のモードが切り
替えられる。

【００１４】これを図２で示した制御手段１５０として
の等価回路図を用いて説明する。ＬＥＤ１０２は、トラ
ンジスターＱ１に入力された信号により、流れる電流が
制御され発光光量が可変できる。フォトダイオード１０
３，１０５は、それぞれ抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０５により
流れる電流が電圧に変換され、オペアンプＱ１０３，Ｑ
１０５により増幅される。ＳＷは、切り替スイッチであ
り、図中実線でしめした状態は、上述した第１のモード
である。このときＬＥＤ１０２の光量は、ＬＥＤ１０２
の光を直接受光するフォトダイオード１０５の出力によ
り制御される。すなわち、フォトダイオード１０５のオ
ペアンプＱ１０５からの信号が、この信号と基準電圧Ｅ
１０２との差動増幅を行うオペアンプＱ１０２に入力さ
れ、ＬＥＤ１０２は、フォトダイオード１０５の出力
が、基準電圧Ｅ１０２と等しくなるようその発光光量が
一定に制御される。また、切り替スイッチＳＷにより、
フォトダイオード１０３からの信号は、オペアンプＱ１
０３を経て、検知用画像の濃度信号として、不図示のＡ
／Ｄコンバーターに送られその後の処理が行われる。

【００１５】一方、切り替スイッチが、図中点線の状態
にあるときは、上述した第２のモードである。今度はフ
ォトダイオード１０３からの信号が差動増幅を行うオペ
アンプＱ１０２に送られ、ＬＥＤ１０２は、フォトダイ
オード１０３の出力が一定になるように制御される。す
なわち、検知用画像からの反射光量が一定になるよう
に、ＬＥＤ１０２の照射光量が変化する。このとき切り
替スイッチによりフォトダイオード１０５の出力が、検
知用画像の濃度として不図示のＡ／Ｄコンバーターに送
られ、その後処理が行われる。

【００１６】以上説明した濃度センサー１００を用い図
に示した画像形成装置で、黒トナー及び赤トナーの濃度
検知を行った。図３に結果を示す。横軸は黒、赤それぞ
れの検知用画像の光学濃度であり、縦軸は、濃度センサ
ー出力である。本発明によれば、黒トナーの場合は、第
２のモード、赤トナーの場合は第１のモードで検知さ
れ、その結果は図中（１）で示した特性が得られた。ま
た、比較例として、（２）に黒、赤トナーともに第１の
モードで測定した場合、（３）に黒、赤トナーともに第
２のモードで測定した場合を示す。

【００１７】図をみれば解るように、本発明によれば、
黒、赤トナーいずれも、その光学濃度が１．０以上の高
濃度の領域でも十分な出力の変化が得られ、精度の良い
検知が行える。さらに、何れもトナー濃度が増加すると
その出力も増加する関係にあり、Ａ／Ｄコンバーターの
入力レンジを従来例のように、それぞれ半分ずつ使用す
ることなく、全レンジを使用でき、さらに精度が向上す
る。以上ＬＥＤ１０２の光量をフォトダイオード１０５
で計測する場合を述べたが、この方法に限らず他の方
法、例えばＬＥＤ１０２に流れる電流を測定し、その発
光光量を求めてもよい。

【００１８】（第２の実施例）図４は、本発明の第２の
実施例であり、フルカラー画像が得られる画像形成装置
に関する。以下図に沿って説明する。アルミシリンダー
の外周面に有機感光体（ＯＰＣ）又はＡ−Ｓｉ、Ｃｄ
Ｓ，Ｓｅ、等から成る光導電体を塗布して構成される像
担持体としての感光ドラム１は、不図示の駆動手段によ
って図示矢印方向に駆動され後述するローラー帯電器２
により所定の電位に均一に帯電される。次いで、露光装
置３にはイエローの画像模様に従った信号が入力され感
光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成さ
れる。更に感光ドラム１が矢印方向に進むと支持体５に
支持された現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのうち、イ
エロートナーが入った現像装置４ａが感光ドラム１に対
向するよう支持体５は回転し、選択された現像装置４ａ
によって可視化される。現像されたトナー像は転写紙上
に転写される。

【００１９】転写行程を詳述すると、感光ドラム１の画
像と同期して転写紙カセット１０内からピックアップロ
ーラー９によって転写紙が給紙される。この転写ドラム
６は、導電性の支持体上に弾性層、誘電体層を設けてな
り、感光ドラム１と略同速で矢印方向に回転する。この
転写ドラム６へ前述転写紙が供給されると支持体の一部
に設けられたグリッパー６６によって、転写紙（不図
示）が保持され、吸着ローラーにより吸着される。次ぎ
に、感光ドラム１上のトナー像は、支持体にバイアスが
印加されることの転写紙（不図示）上に転写される。

【００２０】以上の行程をマゼンタ色，シアン色，黒色
を行うことによって転写紙上には複数色のトナー像が形
成される。この記録紙は、分離帯電器６４を経て、分離
爪６５によって転写ドラム６から剥され、搬送手段によ
り搬送され、更に転写紙は、従来公知の加熱、加圧の定
着装置８によって溶融固着されカラー画像が得られる。

【００２１】また、感光ドラム１上の転写残トナーは公
知のブレード手段のクリーニング装置７によって清掃さ
れる。また、転写ドラム６上のトナーも必要に応じてフ
ァーブラシ、ウエブ等の転写ドラムクリーニング装置６
８によって清掃することが好ましい。

【００２２】以上説明した画像形成装置において、通常
の画像形成に先だって、濃度センサー１００により感光
ドラム１上に形成された濃度検知用画像１０４の濃度を
測定し、その結果を基に、感光ドラム１の帯電電位、露
光装置３の光量、現像バイアス等の種々プロセス条件を
制御する。ここで、濃度センサー１００は、図１及び図
２に示したものと同様な構成からなり説明は略す。

【００２３】次ぎに濃度検知動作の説明をする。帯電ロ
ーラー２により帯電された感光ドラム１上に、露光装置
３により濃度検知用画像１０４の画像模様が露光され潜
像が形成される。この潜像は、１色目のマゼンタトナー
が入った現像器４ａにより現像されたトナー可視像化さ
れる。また検知用画像１０４は、帯電電位、露光強度、
現像バイアス、転写バイアス等のプロセス条件を種々変
え、複数個作成するとそれだけ良好な画像制御ができ良
い。以下同様にして２色目シアン、３色目イエロー、４
色目ブラックの検知用トナー像を形成する。また、検知
用画像１０４は小さすぎると正確な検知が行えず、大き
すぎると無駄なトナー等の像形成剤の消費を招くため、
５ｍｍ×５ｍｍから２０ｍｍ×２０ｍｍ程度が好まし
い。

【００２４】以上説明した濃度検知において、マゼン
タ，シアン，イエロートナーは、使用した波長９５０ｎ
ｍ光を反射する為、ＬＥＤの光量を一定にし、検知用画
像からの反射光を信号とする第１のモードで検知し、ブ
ラックの場合は、９５０ｎｍの光を吸収する為、検知画
像からの反射光量を一定にし、そのときのＬＥＤの光量
を信号とする第２のモードで検知を行えばよい。

【００２５】以上濃度センサーの光源として９５０ｎｍ
の赤外光を用いる場合を述べたが、これに限らず他の波
長の光源を用いてもよい。この場合、用いる光源の波長
に対して、使用するトナーが、反射するか吸収するかに
応じて、上記検知モードを選択すれば良い。

【００２６】（第３の実施例）図５は、本発明の第３の
実施例である。本発明の特徴は、転写ドラム上に検知用
画像を形成し、この濃度を濃度センサーで測定、検知す
ることにある。以下図に沿って説明するが全実施例と同
様な構成、作用をするものは同一の番号を付し、説明は
略す。図６は、転写ドラム６であり、マゼンタ，シア
ン，イエローの検知画像が転写される領域Ｂと、ブラッ
クの検知用画像が転写される領域Ｃで、その濃度が異な
る。

【００２７】より詳しく述べると、マゼンタ，シアン，
イエロートナーのように、検知光を反射するものは、そ
の下地としての転写ドラム６は、極力検知光を吸収する
ほうが、測定出力の変化がかせげ良い。図中Ｂ部は黒色
に設定してある。なお黒色にするための色材は、経年変
化が少ないカーボンブラック等が好ましい。またブラッ
クトナーが転写される領域Ｃは、その下地としての転写
ドラム６は検知光を極力反射する方がよい。好ましい色
材としては、硫酸バリウム等の顔料や、白色のＰＴＦ
Ｅ、さらに中性紙等が好ましい。本発明によれば、転写
ドラムの表面を、それぞれのトナーに応じて最適の濃度
に設定できるため、より検知精度が向上するとともに、
転写後の検知用画像を用いる為、転写条件を制御でき、
さらに安定した画像が得られる。

【００２８】以上、転写ドラムを用いたカラー画像形成
装置について述べたが、本発明はこれに限るものではな
く、例えば感光ドラム上に複数トナー像を多重現像し、
これを転写紙上に一括転写する方式や、中間転写体上に
複数トナー像を多重転写し、これを一括転写する方式に
おいても適用できる。すなわちこれらの方式において
も、感光ドラム上、中間転写体上、転写紙上のトナー像
濃度を検知すればよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定光を反射、吸収するという互いに特性の異なるトナ
ーを使用する場合に、それぞれの特性に応じて、濃度測
定対象に照射する光量を一定にし、濃度測定対象からの
反射光量を測定することにより、濃度測定対象の光学濃
度を測定する第１の測定モードと、濃度測定対象からの
反射光量を一定に保つように光源を制御し、このときの
光源の光量を測定すること、濃度測定対象の濃度を測定
する第２のモードを選択使用することにより、濃度検知
精度の向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る濃度測定装置の概
略構成を示す図である。

【図２】同装置の等価回路を示した図である。

【図３】同装置の特性を示すグラフである。

【図４】本発明の第２の実施例に係る画像形成装置を示
す図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る画像形成装置を示
す図である。

【図６】同装置の転写ドラムを示した図である。

【図７】従来の濃度測定装置の概略構成を示す図であ
る。

【図８】従来の画像形成装置の概略構成を示す図であ
る。

【図９】従来の濃度測定装置の特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） １００ 濃度センサー（濃度測定装置） １０２ ＬＥＤ（光源） １０３ フォトダイオード（受光素子） １０４ 検知用画像（濃度測定対象） １０５ フォトダイオード（第２の受光素子） １５０ 制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃度測定対象に光を照射し、該濃度測定
   対象からの反射光量を測定する濃度測定方法において、 濃度測定対象への照射光量を一定に保ったまま、濃度測
   定対象からの反射光量を濃度データとする第１の測定方
   法と、濃度測定対象からの反射光量を一定にすべく濃度
   測定対象への照射光量を制御し、このときの照射光量を
   濃度測定対象の濃度データとする第２の測定方法と、を
   有することを特徴とする濃度測定方法。
2. 【請求項２】 濃度測定対象へ光を照射する光源と、濃
   度測定対象からの反射光量を測定する受光素子を有し、
   該光源の光量を一定に制御する制御手段と、前記受光素
   子が受光する光量が一定になるように前記光源の光量を
   制御する制御手段と、を有することを特徴とする濃度測
   定装置。
3. 【請求項３】 光源の光量を検出する第２の受光素子を
   有することを特徴とする請求項２記載の濃度測定装置。
4. 【請求項４】 濃度測定対象を構成する現像剤の、照射
   する光の波長に対する反射吸収特性の違いにより、測定
   方法を選択することを特徴とする請求項１記載の濃度測
   定方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の濃度測定装置と、該濃度
   測定装置にて濃度測定がなされる濃度測定対象が形成さ
   れる像担持体と、を有する画像形成装置。