JPH0844186A - トナー濃度検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来、現像器の数だけ必要だった可変ゲイン
アンプ、Ａ／Ｄ変換器を１つにし、コストダウンを図
る。 【構成】 各色の現像シーケンス，トナー濃度検出タイ
ミングが同一でないことを利用して、各トナー濃度信号
をマルチプレクサ４０５〜４０７で時分割に選択した
後、可変ゲインアンプ４０９のゲインを色毎に調整し、
Ａ／Ｄ変換器４１０へ入力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数色の現像器を有する
カラー画像形成装置におけるトナー濃度検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のカラー複写機にお
いて、カラー画像を形成するのに必要な現像色を常に均
一に保つために、マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエ
ロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各トナー濃度を検出し、
濃度管理をする必要がある。各色のトナー濃度を検出す
る場合、各現像色毎に設けられたトナー濃度センサーに
より各トナー濃度が測定される。その後、各トナー濃度
信号のダイナミックレンジを合わせるために、各現像色
に対応したトナー濃度信号に応じたゲインで増幅した後
に、各現像色毎に対応したＡ／Ｄ変換器により、各トナ
ー濃度信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ（中央演算
処理装置）に送っていた。その後、トナー濃度検出器の
温度係数の補正等を行った後、各デジタルトナー濃度デ
ータに応じて各現像器のトナー補給量が決定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各トナ
ー濃度検出器の温度係数を補正するために各温度信号に
対応した、デジタル温度補正係数に変換する為のＡ／Ｄ
変換器も必要となってくるので、現像色が増えるごと
に、各現像色に対応したＡ／Ｄ変換器、ゲイン調整増幅
器が必要になってくるので、コストアップや、回路の大
形化等の問題がクローズアップされてきた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、それぞれ異なる色のトナーを有する複数
の現像器と、上記複数の現像器の各々に設けられ、現像
器内のトナー濃度を検出する複数の濃度検出手段と、上
記複数の濃度検出手段の出力をそれぞれ所定のタイミン
グで１つずつ選択する選択手段と、上記選択手段により
選択された濃度検出手段の出力を増幅する増幅手段と、
上記増幅手段の出力をデジタルデータに変換する変換手
段と、上記変換手段により変換される増幅手段の出力の
ダイナミックレンジを合わせるために、上記選択手段に
より選択される濃度検出手段の出力に対応する現像色に
応じて上記増幅手段のゲインを調整する調整手段と、を
有するものである。

【０００５】

【作用】本発明によれば、各色の濃度信号をマルチプレ
クスした後にゲイン調整回路、Ａ／Ｄ変換器を持つこと
により回路を簡素化し、素子数を減らすことによりコス
トアップや回路の大形化を解決することが可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【０００７】図１は、マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），
イエロー（Ｙ）の各色トナー濃度検出部の説明図であ
る。

【０００８】１０１は発光部であるＬＥＤ、１０２は受
光部であるフォトダイオード、１０３は主に樹脂と接着
剤で構成されている５〜１０μｍの大きさのトナーと鉄
粉で構成され５０〜２００μｍの大きさのキャリアの２
成分で構成された現像剤、１０４は数個の磁極が設けら
れているマグネット・スリーブで構成されている現像シ
リンダであり、前記マグネットの感光ドラムと対向して
いる磁極は現像を行うために、穂立（マグネットブラ
シ）を作る役目をしている。

【０００９】ＬＥＤ１０１から発光された光は、前記現
像剤の色トナーとキャリアの比率に応じた反射率で現像
シリンダにより反射されフォトダイオード１０２に導か
れる。色トナーはＬＥＤ１０１の光を反射する性質があ
り、キャリアは光を吸収する性質があるため、現像剤の
トナー濃度が濃い場合には、フォトダイオード１０２に
導かれる光は多くなる。また、現像剤のトナー濃度が薄
い場合には、フォトダイオード１０２に導かれる光は少
なくなる。

【００１０】図２は黒トナー（Ｋ）の濃度検出部の説明
図である。

【００１１】２０３は発光部であるＬＥＤ、２０４は受
光部であるフォトダイオード、２０１は不図示の帯電器
でトナーと同じ極性に帯電される感光ドラムであり、決
められたパワーのレーザー光線を照射されることによ
り、静電潜像が形成されると感光ドラム２０１の潜像は
トナーと逆極性になり、現像剤中のトナーが感光ドラム
に付着することにより静電潜像は可視画像となる。

【００１２】図２の２０２は、黒トナーの可視画像を示
している。

【００１３】黒トナーは光を吸収する性質があり、前記
キャリアも光を吸収する性質がある。よって前述した色
トナーの濃度検出方式では黒トナー濃度を検知する事は
不可能である。そこで、感光ドラム表面はＬＥＤ２０３
の発光した光を反射し、黒トナーは光を吸収するという
性質を利用して黒トナー濃度検出を行っている。

【００１４】黒トナー濃度が薄い場合には、ＬＥＤ２０
３の光がドラム表面によって反射される割合が高くなる
ので、フォトダイオード２０４に導かれる光は多くな
る。また、黒トナー濃度が濃い場合には、ＬＥＤ２０３
の光がドラム表面によって反射される割合が低くなるの
で、フォトダイオード２０４に導かれる光は少なくな
る。

【００１５】図３は、前記色トナー濃度検出部、黒トナ
ー濃度検出部の各受光部で受光した光を電圧に変換する
変換回路の説明図である。

【００１６】変換回路は、抵抗３０３，３０７，３０
８，３０９、ＬＥＤ３０４、フォトダイオード３０５、
オペアンプ３０６により構成されている。また、図中３
０２は現像シリンダ、３０１は現像剤である。尚、ＬＥ
Ｄ３０４は前述のＬＥＤ１０１，２０３に対応し、フォ
トダイオード３０５は前述のフォトダイオード１０２，
２０４に対応している。

【００１７】オペアンプ３０６は、フォトダイオード３
０５に流れる電流Ｉｃ３１１を、対応した電圧に変換す
るための電流−電圧変換器として動作する。

【００１８】色トナーの場合は既に説明したように、ト
ナー濃度が高いとフォトダイオード３０５で受光する反
射光量は多くなり、トナー濃度が低いとフォトダイオー
ド３０５で受光する反射光量は少なくなる。また、黒ト
ナーは、黒トナー濃度が高いとフォトダイオード３０５
で受光する反射光量は少なく、黒トナー濃度が低いとフ
ォトダイオード３０５で受光する反射光量は多くなる。
フォトダイオード３０５に入射する反射光量が多いと、
電流Ｉｃ３１１に流れる電流は多くなり、トナー濃度出
力電圧Ｄ−ＳＩＧ３１０も高くなる。フォトダイオード
３０５に入射する反射光量が少ないと、電流Ｉｃ３１１
に流れる電流は少なくなり、トナー濃度出力電圧Ｄ−Ｓ
ＩＧ３１０も低くなる。

【００１９】図４はカラー複写機におけるトナー濃度制
御のためのブロック図である。

【００２０】４０１はマゼンダ（Ｍ）トナー濃度検知
部、４１４はマゼンダ（Ｍ）トナー濃度電圧信号Ｍ−Ｓ
ＩＧ、４０２はシアン（Ｃ）トナー濃度検知部、４１５
はシアン（Ｃ）トナー濃度電圧信号Ｃ−ＳＩＧ、４０３
はイエロー（Ｙ）トナー濃度検知部、４１６はイエロー
（Ｙ）トナー濃度電圧信号Ｙ−ＳＩＧ、４０４はブラッ
ク（Ｋ）トナー濃度検知部、４１７はブラック（Ｋ）ト
ナー濃度電圧信号Ｋ−ＳＩＧ、４０５〜４０７はマルチ
プレクサ、４０８はフリップフロップ、４１３は分周基
準クロック、４１１，４１２はマルチプレクス・セレク
ト信号ＳＥＬ＜０＞，ＳＥＬ＜１＞、４１８はマルチプ
レクサ４０７から出力される各トナー濃度電圧信号ＭＰ
Ｘ−ＯＵＴであり、マルチプレクサ４０５〜４０７によ
り各色毎に時分割に出力される。４０９は可変ゲインア
ンプ、４１９は可変ゲイン後のトナー濃度電圧信号ＧＯ
ＵＴ、４１０はアナログ・デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ
変換器）である。ＣＰＵ４１８は、可変ゲインアンプ４
０９のゲインを調整したり、Ａ／Ｄ変換器４１０のデー
タを受け取り各現像器のトナー補給量を決定する。

【００２１】図５は、図４のトナー濃度制御回路のブロ
ック図の各信号のタイムチャートである。信号ＭＰＸ−
ＯＵＴは、マルチプレクサ４０５〜４０７によりＳＥＬ
＜０＞信号の半周期毎にＭトナー濃度信号電圧，Ｙトナ
ー濃度信号電圧，Ｃトナー濃度信号電圧，Ｋトナー濃度
信号電圧と切り替えられていく。

【００２２】図６は、可変ゲイン回路４０９の説明図で
ある。

【００２３】６０１は前記マルチプレクス回路の出力信
号ＭＰＸ−ＯＵＴ、６０２，６０６，６０７は抵抗器、
６０３は抵抗アレー素子、６０４はアナログスイッチ、
６０８はラッチ回路、６０５，６１０はオペアンプ、６
０９はアドレスデコーダ、６１１は可変ゲイン出力信号
ＧＯＵＴである。

【００２４】ラッチ回路６０８にはＣＰＵ４１８からの
デジタルデータがデータバスにより設定される。ラッチ
回路６０８に設定されたデジタルデータに応じて、アナ
ログスイッチ６０４のオンオフが制御され、抵抗６０２
と抵抗素子６０３の合成抵抗比率により決定されるゲイ
ンで、前段のオペアンプ６０５によって信号ＭＰＸ−Ｏ
ＵＴが増幅される。次段のオペアンプ６１０は、反転バ
ッファーであり、反転増幅されたＭＰＸ−ＯＵＴ信号を
更に反転して電圧極性を元に戻す役割をしている。

【００２５】図７は、各現像剤トナー濃度測定用のＬＥ
ＤのＯＮ／ＯＦＦタイミング、可変ゲイン切り替えタイ
ミング、Ａ／Ｄ値読み取りタイミングを示した図であ
る。

【００２６】ＳＥＬ＜０＞の半周期毎のタイミングで、
各トナー濃度検知部のＬＥＤを順次発光させ、各トナー
濃度測定のダイナミックレンジを調整するためのゲイン
を順次、時分割で設定し、Ａ／Ｄ変換後のデータをＣＰ
Ｕに取り込んで行く。

【００２７】その後、トナー濃度電圧信号の変動に応じ
て、各現像器へのトナー補給量を決定して、各色のトナ
ー濃度を一定に保つように制御する。

【００２８】図８，図９はトナー濃度制御動作を示すフ
ローチャートである。

【００２９】メインプログラム中のポート設定処理で
は、まず初期設定（ステップ８０１）を行う。次に順次
時分割で、マルチプレクサのセレクト信号切り替え、Ｌ
ＥＤ制御、各色毎のゲイン設定を行っていく（ステップ
８０２）では、セレクト信号を０に、即ち、ＳＥＬ＜０
＞＝０，ＳＥＬ＜１＞＝０に設定し、シアン，イエロ
ー，ブラックのトナー濃度検知部ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）消灯、マゼンダのトナー濃度検知部のＬＥＤ点灯、
マゼンダ用のゲインの可変ゲイン回路への設定、という
動作を行う。（ステップ８０３）では、セレクト信号を
１に、即ち、ＳＥＬ＜０＞＝１，ＳＥＬ＜１＞＝０に設
定し、マゼンダ，イエロー，ブラックのトナー濃度検知
部ＬＥＤ（発光ダイオード）消灯、シアンのトナー濃度
検知部のＬＥＤ点灯、シアン用のゲインの可変ゲイン回
路への設定、という動作を行う。（ステップ８０４）で
は、セレクト信号を２に、即ち、ＳＥＬ＜０＞＝０，Ｓ
ＥＬ＜１＞＝１に設定し、マゼンダ，シアン，ブラック
のトナー濃度検知部のＬＥＤ（発光ダイオード）消灯、
イエローのトナー濃度検知部のＬＥＤ点灯、イエロー用
のゲインの可変ゲイン回路への設定、という動作を行
う。（ステップ８０５）では、セレクト信号を３に、即
ち、ＳＥＬ＜０＞＝１，ＳＥＬ＜１＞＝１に設定し、マ
ゼンダ，シアン，イエローのトナー濃度検知部のＬＥＤ
（発光ダイオード）消灯、ブラックのトナー濃度検知部
のＬＥＤ点灯、ブラック用のゲインの可変ゲイン回路へ
の設定、という動作を行う。

【００３０】また、プログラムのサブルーチンでは、ま
ずＬＥＤの光量が安定するのを待つため、セレクト信号
の切り替え時点から予め決められたＴ時間経過したか判
断し（ステップ８０６）、前記Ｔ時間経過したと判断さ
れると、セレクト信号の状態に応じた色のトナー濃度電
圧信号ＧＯＵＴの値をＡ／Ｄ変換器に取り込んでデジタ
ル値に変換して、トナー濃度データを得る。

【００３１】セレクト信号が０と判断された場合（ステ
ップ８０７）は、マゼンダ（Ｍ）トナー濃度信号をＡ／
Ｄ変換器に取り込んでデジタル値に変換して、Ｍトナー
濃度データを得る（ステップ８０７）。セレクト信号が
１と判断された場合は、シアン（Ｃ）トナー濃度信号を
Ａ／Ｄ変換器に取り込んでデジタル値に変換して、Ｃト
ナー濃度データを得る（ステップ８１１）。セレクト信
号が２と判断された場合は、イエロー（Ｙ）トナー濃度
信号をＡ／Ｄ変換器に取り込んでデジタル値に変換し
て、Ｙトナー濃度データを得る（ステップ８１２）。セ
レクト信号が３と判断された場合は、ブラック（Ｋ）ト
ナー濃度信号をＡ／Ｄ変換器に取り込んでデジタル値に
変換して、Ｋトナー濃度データを得る（ステップ８１
４）。

【００３２】以上の様に、今まで現像器の数だけ必要だ
った可変ゲインアンプ、Ａ／Ｄ変換器が１つで済むよう
になり大幅なコストダウンを実現することが可能とな
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、従来
のトナー濃度検知回路に比べて少ない部品点数で回路を
構成でき、しかも従来と同等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各色トナーの濃度検出部の説明図である。

【図２】黒トナー（Ｋ）の濃度検出部の説明図である。

【図３】光を電圧に変換する為の変換回路の説明図であ
る。

【図４】トナー濃度制御回路のブロック図である。

【図５】図４のブロック図の各信号のタイムチャートで
ある。

【図６】可変ゲイン回路の説明図である。

【図７】タイミング図である。

【図８】トナー濃度制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】トナー濃度制御動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

４０１ マゼンダ（Ｍ）トナー濃度検知部 ４０２ シアン（Ｃ）トナー濃度検知部 ４０３ イエロー（Ｙ）トナー濃度検知部 ４０４ ブラック（Ｋ）トナー濃度検知部 ４０５，４０６，４０７ マルチプレクサ ４１１ マルチプレクス・セレクト信号ＳＥＬ＜０＞ ４１２ マルチプレクス・セレクト信号ＳＥＬ＜１＞ ４０９ 可変ゲインアンプ ４１９ トナー濃度電圧信号ＧＯＵＴ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ異なる色のトナーを有する複数
   の現像器と、 上記複数の現像器の各々に設けられ、現像器内のトナー
   濃度を検出する複数の濃度検出手段と、 上記複数の濃度検出手段の出力をそれぞれ所定のタイミ
   ングで１つずつ選択する選択手段と、 上記選択手段により選択された濃度検出手段の出力を増
   幅する増幅手段と、 上記増幅手段の出力をデジタルデータに変換する変換手
   段と、 上記変換手段により変換される増幅手段の出力のダイナ
   ミックレンジを合わせるために、上記選択手段により選
   択される濃度検出手段の出力に対応する現像色に応じて
   上記増幅手段のゲインを調整する調整手段と、 を有することを特徴とするトナー濃度検知装置。
2. 【請求項２】 上記選択手段は第１の周期でその状態が
   変化する第１の選択信号及び第２の周期でその状態が変
   化する第２の選択信号を発生する発生手段を有し、上記
   第１，第２の選択信号の状態に応じて上記複数の濃度検
   出手段の出力を選択することを特徴とする請求項１記載
   のトナー濃度検知装置。
3. 【請求項３】 上記複数の濃度検出手段は感光体上で現
   像されたトナー画像の濃度を検出することを特徴とする
   請求項１記載のトナー濃度検知装置。