JPH10111245A

JPH10111245A - 流体の光透過特性検出装置、トナー濃度検出装置、トナー濃度制御方法および画像形成装置

Info

Publication number: JPH10111245A
Application number: JP8263053A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Iwao; 浩明岩生
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー濃度検出装置に代表される流体の光透過
性検出装置の構成や信号処理回路を複雑化することなく
トナー濃度の検出精度を高めうる流体の光透過特性検出
装置およびトナー濃度検出装置を提供すること。【解決手段】発光素子から受光素子に到達する光を制限
し、発光素子から受光素子への正規の測定光を主体とす
る光を受光素子で受けるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の光透過特性
の検出装置に関するものであり、特に電子写真装置等に
用いられる湿式現像剤のトナー濃度の検出用として好適
な流体の光透過特性の検出装置に関する。また、本発明
は、電子写真等に用いられるトナーを含む現像剤、特に
湿式現像剤のトナー濃度の検出に好適なトナー濃度検出
装置に関し、なかんずく、カラー現像液のトナー濃度検
出に好適な装置ならびに上記装置を利用したトナー濃度
の制御方法および画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセス等により潜像担持媒体
上に形成された静電潜像の湿式現像は、電荷を帯びたト
ナー粒子を電気絶縁性のキャリア中に分散させた現像液
を静電潜像が形成された潜像担持媒体の表面に供給し、
静電潜像とトナー粒子の帯びた電荷との間の静電気力に
より、トナー粒子を静電潜像に付着させることによって
行われる。従って現像を繰り返すにつれて現像液中のト
ナー粒子は次第に減少してしまうため、常に安定した現
像濃度を保つためには、適宜トナー粒子の補給を行っ
て、現像液のトナー濃度を適正範囲に維持する必要があ
る。このようにトナー濃度を制御するためには、まず現
像液中のトナー濃度が正しく検知されなければならな
い。

【０００３】従来、現像液中のトナー濃度を検知する方
法としては、光が現像液中のトナー粒子により、散乱さ
れたり吸収されたりするという性質を利用して、現像液
に光を照射し、その透過光を受光素子により受け、上記
透過光の強度を現像液中のトナー濃度に対応させて、検
知するという方法が最もよく知られている。従来のトナ
ー濃度検出装置の具体例を図７に示す。これは、発光素
子11および受光素子12がセンサユニット13内に近接対向
させて設置され、光透過型のトナー濃度センサ10を構成
している。発光素子11としては一般にはタングステンラ
ンプまたは発光ダイオードが使用され、受光素子12とし
ては一般にはＣｄＳセルまたはフォトダイオードが用い
られる。トナー濃度検出時にはセンサユニット13内に現
像液14が導入され、発光素子11および受光素子11の上端
を覆う程度に満たされる。そして、発光素子11から出射
された光の現像液を通しての透過光Ｔを受光素子12で受
け、発光素子11と受光素子12間の現像液のトナー濃度に
対応したこの透過光Ｔの強度がトナー濃度センサ10の出
力として得られる。（特開昭51-131632号公報）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このト
ナー濃度検出装置においては、本来検出すべき透過光Ｔ
に加えて、図８に示したようなセンサユニット壁面15か
らの反射光R1または散乱光S1や図９に示したようなセン
サユニット内に混入した異物16からの散乱光S2、また図
10に示したようなセンサユニット内の上部に形成される
空気層17と現像液との界面からの散乱光S3および反射光
R3などのセンサユニット内のあらゆる迷光が受光素子に
入射している。このためこのトナー濃度センサの検出精
度がこれらの多くの迷光の影響を受けて低下するという
問題点があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、トナー濃度検出装置に代表される流体の光透過性検
出装置の構成や信号処理回路を複雑化することなくトナ
ー濃度の検出精度を高めうる流体の光透過特性検出装置
およびトナー濃度検出装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】また、本発明の別の目的は、画像形成装置
のトナー濃度を精度良く制御する方法を提供することに
ある。

【０００７】また、本発明のさらに別の目的は、トナー
濃度が安定し画質の変化の少ない画像形成装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、本発明によれば、発光素子と、該発光素子に対して
対向配置され前記発光素子から出射し被測定流体に照射
される光を検出する受光素子と、前記発光素子から前記
受光素子に達する光の光路の一部を制限する光路制限手
段と、前記受光素子の出力に基づいて被測定流体の光透
過特性を算出する算出手段とを備えてなることを特徴と
する流体の光透過特性検出装置を提供される。

【０００９】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記光路制限手段は、前記発光素子の出射位置近傍に設け
られた迷光の減衰または遮断手段であることを特徴とす
る流体の光透過特性検出装置が提供される。

【００１０】また、本発明の別の態様によれば、センサ
ユニットと、該センサユニット内に光を出射する発光素
子と、該発光素子に対して対向配置され前記発光素子か
ら出射し被測定流体に照射される光を検出する受光素子
と、前記受光素子の出力に基づいて被測定流体の光透過
特性を算出する算出手段とを備えた流体の光透過特性検
出装置であって、前記センサユニットの内壁が前記発光
素子の出射する光を吸収する性質を有するものであるこ
とを特徴とする流体の光透過特性検出装置が提供され
る。

【００１１】また、本発明の別の態様によれば、複数色
のトナーを用いる画像形成装置に用いられ、発光素子お
よび該発光素子から出射しトナーに照射される光を検出
する受光素子を含む複数のセンサ部と該センサ部の出力
に基づいてトナーの濃度を算出する算出手段とを備えて
なるトナー濃度検出装置であって、前記各センサ部は、
発光素子と受光素子との間の距離および発光素子の光量
のうちの少なくとも一方がトナーの色に対応して設定さ
れてなるものであることを特徴とするトナー濃度検出装
置が提供される。

【００１２】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記各センサ部は、発光素子から受光素子に達する光の光
路の一部を制限する光路制限手段を有するものであるト
ナー濃度検出装置が提供される。

【００１３】また、本発明の別の態様によれば、画像形
成装置の現像剤のトナー濃度を上記のようなトナー濃度
検出装置により検出し、この検出結果に基づいて前記ト
ナー濃度を所定範囲に維持することを特徴とするトナー
濃度制御方法が提供される。

【００１４】また、本発明の別の態様によれば、上記の
ような流体の光透過特性検出装置を用いて湿式現像剤の
トナー濃度を検出し、この検出結果に基づいて前記トナ
ー濃度を制御することを特徴とする電子写真装置が提供
される。

【００１５】本発明において、流体とは液体でも気体で
もよいが、液体現像剤のトナー濃度検出のために用いる
ときは、液体を用いるのが普通であり、乾式現像剤の場
合は液体に分散させたり気体に分散させたりしてもよ
い。

【００１６】本発明において、被測定流体としては、光
透過性を有し、特にその成分比、温度等の条件の変化に
より光透過性が変化するものであればなんでもよい。た
とえば、電子写真装置等に用いる液体現像剤のように、
トナー粒子等の着色または散乱成分の多少により光透過
性が変化するものが特に有効な適用対象である。

【００１７】本発明において、ある媒質の光透過性の検
出とは、光が媒質を通過する前後で強度、偏波、波長、
分光強度分布のいずれか一つ以上の変化を算出して見出
すことや左記のパラメータを算出し測定することを指
す。

【００１８】本発明において、光の光路の一部を制限す
る光路制限手段は、発光素子から出射する光のうち受光
素子に向かう正規の測定光の少なくとも一部を除いた光
（迷光）の光路中にあってその光を減衰または遮断する
ものであればよい。ここで正規の測定光とは、図８〜１
０等に示したような測定の害となる光でない光を指す。
光路制限手段としては、受光素子の光の入射位置近傍に
あって発光素子からの迷光成分を減衰させるものであっ
ても、発光素子の出射位置近傍にあって正規の測定光を
主体とする光を受光素子に向かって照射するようにした
ものであってもよいが、後者は測定光による被測定流体
への影響（加熱、変質等）を最小限にとどめることがで
きるので好ましい。一方、発光素子以外に起因する光が
入射する可能性がある場合には、受光素子の近傍に設け
た方がよいこともある。また、レンズ等による光の屈折
等の現象を利用して迷光となるべき光の光路を変更して
正規の測定光とする手段を用いてもよい。

【００１９】本発明において、センサユニットとは、流
体の流路または滞留部位に設けられ、正規の測定光が通
過する部位を内部に含む空間（測定領域）を区切る仕切
りを指す。たとえば、図4に示したセンサ１０のように
流路途中に設けられたリザーバのような形態をもつセン
サユニット１３がその例であり、発光素子と受光素子と
が現像液槽内に直接設けられている場合には、現像液槽
がセンサユニットとなりうる。また、センサ部というと
きには、発光素子と受光素子とを含むセットを指し、セ
ンサユニットを含んでいてもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明のトナー濃度センサ10の一
実施態様例の構成図を図１に示す。

【００２１】これはセンサユニット13内部に発光素子11
および受光素子12を近接対向させて配置し、現像液14に
前記発光素子11から出射される光を照射し、前記現像液
14からの透過光を前記受光素子12で受け、前記透過光の
強度に応じて前記現像液14のトナー濃度を検知する光透
過型のトナー濃度検出装置において、前記発光素子11か
ら前記受光素子12に達する光の一部を前記発光素子11の
出射位置近傍で制限する構成としている。

【００２２】すなわち、発光素子11の受光素子12と対向
した部分以外に光が出射されないようにセンサユニット
の発光素子の保持部を発光素子の側面からの光をシール
ドするような形状にすることにより受光素子12に到達す
る光を制限する。このようにすることにより図８に示し
たようなセンサユニット壁面15からの反射光R1または散
乱光S1や図９に示したようなセンサユニット内に混入し
た異物16からの散乱光S2、また図10に示したようなセン
サユニット内の上部に形成される空気層17と現像液との
界面からの散乱光S3および反射光R3などの迷光を排除
し、発光素子11から受光素子12へ直線的に入射する透過
光のみを受光素子12で受けるようにする。このような構
成とすることで、迷光によるセンサ出力の誤差分を排除
し、トナー濃度の検出精度を向上させることが可能であ
る。

【００２３】また、センサユニット内壁に光吸収性を付
与することによっても図８に示したようなセンサユニッ
ト壁面15からの反射光R1または散乱光S1を減衰すること
が可能なため、この方法によっても迷光の光路を制限し
てトナー濃度の検出精度を向上させることが可能であ
る。

【００２４】これらの発光素子から受光素子に達する光
の一部を制限する方法のうち好ましくは前者の発光素子
の出射位置における受光素子に対向していない部分の光
を遮断する方法の実施、さらに好ましくは前者および後
者のセンサユニット内壁への光吸収性付与の両方を実施
する。

【００２５】また、図２に示したようなトナー濃度セン
サの１次元モデルを考える。発光素子11の光源光量をＩ
₀、発光素子11と受光素子12の間の距離すなわちギャッ
プをＬ[cm]とすると、受光素子に到達する光量Ｉは次式
で表される。

【００２６】

【数１】ここで、ｃは現像液のトナー濃度、αはトナー濃度100%
時の吸収係数［cm^-1］という仮想的概念であり、トナー
の色毎に異なる。この式より受光素子に到達する透過光
量Ｉは、トナー濃度ｃだけでなく、発光素子の光源光量
Ｉ₀および発光素子と受光素子の間の距離Ｌにも依存
し、αが色毎に異なるためトナーの色毎に透過光量の特
性も異なる。この式をもとに、光源光量Ｉ₀およびギャ
ップＬを増加させたときにトナー濃度センサの感度およ
びセンサ出力がどのように変化するかを受光素子として
ＣｄＳセルを使用した場合とフォトダイオード（ＰＤ）
を使用した場合について考える。

【００２７】ＣｄＳセルの場合には、センサ出力はセル
の両端の抵抗値として現れ、基準となる受光量Ｉ_Sのと
きの抵抗値をＲ_Sとすると受光量Ｉのときの抵抗値Ｒは
次式で表される。

【００２８】

【数２】ここで、γはＣｄＳセルの特性を表す定数で通常0.6〜
0.9程度の値を持つものである。この式より受光量Ｉの
ときのセンサ出力すなわち、Ｒは次式で表される。

【００２９】

【数３】ここで、Ａは定数である。この式より、センサ出力は光
源光量Ｉ₀を増加した場合には減少、ギャップをＬを増
加した場合には増加することがわかる。また、センサの
感度は式（３）をトナー濃度ｃで偏微分することにより
得られ、次式のようになる。

【００３０】

【数４】この式より、感度もセンサ出力と同様に光源光量をＩ₀
を増加した場合には減少、ギャップをＬを増加した場合
には増加することがわかる。

【００３１】フォトダイオードの場合には、センサ出力
は光電流として現れ、受光量Ｉのときの電流値Ｊは次式
で表される。

【００３２】

【数５】ここで、Ｂは定数である。この式より、センサ出力は光
源光量をＩ₀を増加した場合、ギャップＬを増加した場
合ともに増加することがわかる。また、センサの感度は
式（５）をトナー濃度ｃで偏微分することにより得ら
れ、次式のようになる。

【００３３】

【数６】この式より、感度は光源光量をＩ₀を増加した場合には
増加することがわかる。ギャップ変化について理解する
にはこの式だけでは不十分なため式（６）をＬについて
偏微分した次式を用いて説明する。

【００３４】

【数７】この式より感度はギャップＬを増加した場合、センサ出
力はαｃＬ＞１の場合には増加、αｃＬ＜１の場合には
減少することがわかる。この条件式はαがブラックトナ
ーとカラートナーで大きく違う（１桁〜２桁）ことから
両者で同じギャップを使用した場合には、感度の振る舞
いが逆になる場合があることを示している。

【００３５】以上の関係をまとめると表１のようにな
る。

【００３６】

【表１】この表で上向きの矢印↑は増加または上昇を、下向きの
矢印↓は減少または下降を示している。これらの関係を
考慮すると、検出するカラートナーの色毎に発光素子と
受光素子の間のギャップＬと発光素子の光量Ｉ₀のうち
の少なくともひとつを変更することにより、センサの出
力およびセンサの感度を調節することができる。このこ
とから、センサの出力およびセンサの感度を調節して同
様の特性となるように設定すれば、すべての色のセンサ
出力の信号処理回路を共通化することが可能である。

【００３７】これらのことから本発明の構成とすれば、
トナー濃度センサの構成や信号処理回路を複雑化するこ
となくトナー濃度の検出精度を向上させることが可能で
あり、信号処理回路の共通化によりコストダウンも望め
る。

【００３８】以下、本発明の一実施態様例を、湿式電子
写真方式のカラープリンタを例にして説明する。

【００３９】湿式電子写真プリンタ１は図３に示すよう
に、感光手段20、現像手段30、中間転写手段40、クリー
ニング手段50、転写・定着手段60、転写前帯電器70およ
び補助スクイズ手段80を備えており、感光手段20に図示
しない露光手段から露光用の光が照射される。

【００４０】感光手段20は、感光ドラム21、除電ランプ
22および一次帯電器23を有しており、感光ドラム21は残
留電荷の除去に先だってクリーニング手段50によって表
面を清掃される。感光ドラムは21は、円筒形のドラムの
表面に有機光電材料からなる感光層が形成され、前記露
光手段から照射される光によって静電潜像が形成され
る。

【００４１】除電ランプ22は、小形の白色ランプで、感
光ドラム21の表面に光を照射して残留電荷を除去する。
一次帯電器23は、コロナ放電で発生させたイオンにより
感光ドラム21の表面を一様に帯電させるコロナ帯電器で
ある。

【００４２】現像手段30は、第一現像ユニット31〜第四
現像ユニット34を有し、これらは図示しない駆動手段に
よって感光ドラム21の接線方向となる図中矢印で示す水
平方向に一体に移動される。また、各現像ユニットに
は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラッ
クの各現像液が収容されている。現像液は、液体キャリ
ア中にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラ
ックのトナー粒子が分散させたものが使用される。

【００４３】図４に第一現像ユニット31に使用される現
像液循環系を示す。この現像液循環系の現像液14は現像
プロセス実行時に現像液槽31dから循環ポンプ31eで汲み
上げられ、トナー濃度センサ10を通って現像槽31aへと
運ばれ、再び現像槽31aの孔31fから現像液槽31dに戻
る。また、印字動作中および立ち上げ時には攪拌機構31
jにより、現像液の攪拌を実施する。

【００４４】また、現像槽31aにはそれぞれ現像ローラ3
1bとスクイズローラ31cが配置されている。現像ローラ3
1bおよびスクイズローラ31cは、現像手段30が感光ドラ
ム21右方の待機位置にあるときには上下および水平方向
に所定距離をおいて感光ドラム21の回転軸に対して平行
に対向配置されている。両ローラ31b、31cは、現像手段
30の水平方向の移動を可能にするため、現像槽31aに上
下自在に配置され、図示しないバネにより上方に付勢さ
れている。

【００４５】現像プロセス実行時には現像槽31aの現像
液14は現像ローラ31bにより、感光体ドラム21に供給さ
れ、感光ドラム上の静電潜像をトナー像として顕在化さ
せる。現像液14はトナー粒子とキャリアという２つの成
分より構成されているため、現像プロセスを経るたびに
現像液14の中に含まれるトナー粒子の量は減少し、現像
液14のトナー濃度は徐々に低下してしまう。そこで、ト
ナー濃度センサ10の出力に応じて現像液よりも高濃度な
コンクトナー31gの入ったコンクトナー槽31hに設けられ
た補給機構31iによりコンクトナー31gを現像液槽31dに
補給し、トナー濃度を維持する。

【００４６】なお、他の現像ユニット32〜34は、第一現
像ユニット31と同様に構成されているので、詳細な説明
を省略する。

【００４７】ここで、現像手段30は、現像開始前の初期
位置においては、感光ドラム21の右方に配置されてい
る。そして、現像ユニット31〜34は、現像の際、前記駆
動手段によってこの順で感光手段20側へと順次移動さ
れ、色分解されたプリント情報に基づいて形成された各
静電潜像が順次現像される。

【００４８】中間転写手段40は、中間転写ドラム41、帯
電器42およびヒータ43を備えている。

【００４９】中間転写ドラム41は、感光ドラム21に圧接
され、現像手段30の現像ユニット31〜34で各色相のトナ
ー像が現像される度に、各トナー像が順次積層転写され
る。

【００５０】帯電器42は、感光手段20の一次帯電器23と
同様の原理で中間転写ドラム41に帯電を施し、感光ドラ
ム21から転写される色相の異なる次のトナー像が転写さ
れ易いように、前のトナー像の影響を打ち消すと同時
に、すでに中間転写ドラム41上に転写されたトナー像が
感光ドラム21上に戻ることを防ぐ。

【００５１】ヒータ43は、ハロゲンランプ等を使用した
中間転写ドラム41を加熱するヒータである。

【００５２】そして、中間転写手段40においては、感光
ドラム21に現像されたトナー像が、帯電器42により帯電
されながら中間転写ドラム41に順次積層転写される。こ
の転写に際し、感光ドラム21には中間転写ドラム41に転
写されなかった僅かなトナー像や現像液が残るが、これ
らはクリーニング手段50により清掃される。

【００５３】クリーニング手段50は、中間転写ドラム41
へトナー像を転写した後に感光ドラム21に当接した２本
のクリーニングローラ51および感光ドラム21に当接自在
なスクイズブレード52を有している。

【００５４】転写・定着手段60は、加熱ローラ61,62を
有してる。加熱ローラ61,62は図示しないヒータが内蔵
され、表面が鏡面処理された金属ローラである。両ロー
ラ61,62は、図３に示すように、記録紙Ｓの搬送方向上
流側に加熱ローラ61が、同じく下流側に加熱ローラ62
が、それぞれ配置されている。ここで、加熱ローラ61、
62は、通常は中間転写ドラム31から離れた位置に配置さ
れている。そして、両ローラ61,62は、多色トナー像の
記録紙Ｓへの加熱定着の際に、図示しない押圧機構によ
り一体に駆動されて中間転写ドラム41に圧接され、中間
転写ドラム41に積層転写された多色トナー像を加熱・加
圧して記録紙Ｓ上に定着する。

【００５５】ここで、前記押圧機構は、感光ドラム21か
ら中間転写ドラム41にトナー像を転写するときには、加
熱ローラ61,62を中間転写ドラム41から離間させてお
く。そして、押圧機構は、中間転写ドラム41の４種類の
トナー像のうち最後のトナー像が転写された部分が到達
するまでに、加熱ローラ61,62を中間転写ドラム41に所
定の圧接力で押しつける。これにより、加熱ローラ61,6
2は、中間転写ドラム41に積層転写された多色トナー像
を加圧・加熱して記録紙Ｓ上に転写・定着する。

【００５６】また、感光ドラム21から中間転写ドラム41
にトナー像を転写するときには、中間転写ドラム41を感
光ドラム21に接触させておき、４種類のトナー像のうち
最後のトナー像が中間転写ドラム41に転写された後、積
層されたトナー像が記録紙Ｓ上に転写・定着される間は
中間転写ドラム41を感光ドラム21から離間させておく。

【００５７】転写前帯電器は70は、感光ドラム21のトナ
ー像が現像された表面をトナー像、すなわち、トナー粒
子と同極性に帯電させるコロナ帯電器である。帯電器70
は、コロナ放電で発生させたイオンにより感光ドラム21
のトナー像が現像された表面をトナー粒子との間に斥力
を作用させて感光ドラム21の表面に凝集させる。また、
帯電の方式は、コロトロン方式であってもスコロトロン
方式であっても構わない。

【００５８】補助スクイズ手段80は、補助スクイズロー
ラ81と受け皿82を有している。補助スクイズローラ81
は、感光ドラム21と同方向に回転して、トナー像が現像
された感光ドラム21の表面から余剰の現像液はスクレー
パによって除去され、下方の受け皿82を介して図示しな
い廃液タンクに回収される。

【００５９】電子写真プリンタ１は以上のように構成さ
れ、以下に述べる方法によりトナー濃度制御と画像濃度
制御より成る画像安定化制御を行いながら印字動作を実
施することによりカラーバランスが適正なカラー画像を
形成する。

【００６０】まず、クリーニング手段50で清掃された感
光ドラム21の表面から除電ランプ22で残留電荷を除去
し、一次帯電器23で一様に帯電させる。

【００６１】次に、前記露光手段からレーザ光を照射
し、色分解されたプリント情報に基づく静電潜像を感光
ドラム21の表面に順次形成する。このレーザ光の照射に
よる静電潜像は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブ
ラックの色相に対応して合計４回形成される。

【００６２】ついで、図中感光ドラム21の右方に配置さ
れた現像手段30が、図示しない駆動手段によって感光ド
ラム21側に水平に移動され、第一現像ユニット31でイエ
ローのトナー像が、第二現像ユニット32でマゼンタのト
ナー像が、第三現像ユニット33でシアンのトナー像が、
第四現像ユニット34でブラックのトナー像が、順次形成
される。

【００６３】このとき、前記静電潜像の形成に際し、感
光ドラム21の画像形成領域外、すなわち、現像後に中間
転写ドラム41に転写されるトナー像が形成される領域以
外、具体的には最終的に記録紙に記録される画像データ
の前後左右のいずれかに対応する部分に、各色に対応し
たパッチ状のテスト潜像が形成される。各テスト潜像
は、各現像液で現像されてテスト画像となる。そして、
このテスト画像の濃度が光学式センサにより検出され
る。この検出されたセンサ出力値と標準の濃度に対応す
る設定値との差に基づき、一次帯電量、露光量、現像バ
イアスなどのプロセスパラメータを増減させることによ
り、色別に画像濃度が一定範囲に収まるように制御す
る。

【００６４】また、各色の現像が終了してから次のその
色の現像が開始されるまでの間に、各色個別に前記トナ
ー濃度センサによる少なくとも１回のトナー濃度の検出
が行われ、その検出値があらかじめ設定された標準値よ
りも低い場合には前記補給機構により高濃度なコンクト
ナーの補給が行われ、トナー濃度の制御が行われる。

【００６５】このようにして、各現像ユニットで現像さ
れたトナー像は中間転写ドラム41へと順次転写され、中
間転写ドラム41には４色のトナー像を積層した多色トナ
ー像が形成される。

【００６６】そして、第四現像ユニット34で現像された
トナー像の中間転写ドラム41への転写と並行して、ある
いは、転写終了後に、前記押圧機構により加熱ローラ6
1,62が中間転写ドラム41に圧接される。これにより、中
間転写ドラム41上にに積層転写された多色トナー像が加
熱・加圧され、搬送されてくる記録紙Ｓ上へ一括して転
写・定着されてカラー画像を記録する工程が終了する。

【００６７】以上のようにして記録紙Ｓへの多色カラー
像の記録が終了すると、前記押圧機構による加熱ローラ
61,62の中間転写ドラム41への圧接が解除されるととも
に、現像手段30が前記駆動手段によって感光ドラム21右
方の初期位置へ移動される。

【００６８】なお、画像濃度制御とトナー濃度制御によ
りなる前記画像安定化制御は、印字動作中だけでなく、
電源投入後のウォームアップ時および、長時間休止後の
印字再開時にも行うことが望ましい。また、ウォームア
ップ時および、長時間休止後の印字再開時の画像安定化
制御は、最初にトナー濃度制御、その終了後に画像濃度
制御が実行される。さらに、このときのトナー濃度制御
は、電源投入後、所定時間の現像液の攪拌および循環を
実施した後に行うのがよい。これは、電源投入時や長時
間休止にはトナー粒子が沈殿しているおそれがあり、そ
の場合にトナー濃度が薄いと判断されてコンクトナーが
過剰に補給されてトナー濃度が濃くなり過ぎることを防
止するためである。もちろん、画像濃度制御とトナー濃
度制御とは、いずれか一方のみ実施しても効果がある。

【００６９】また、印字動作中にトナー濃度が制御可能
範囲を大きく越えた場合には、一時的に印字動作を中止
し、トナー濃度調整モードに入る。具体的には、著しく
トナー濃度が低下した場合には連続してコンクトナーを
補給を実施する。また、著しくトナー濃度が上昇した場
合にはベタ印字を実施する。また、液体キャリアの補給
機構を備えていれば、ベタ印字するかわりに液体キャリ
アの補給をしてもよい。トナー濃度調整モードに入った
にもかかわらず、トナー濃度が制御可能範囲内に復帰し
ない場合には、トナー濃度異常のアラームを発生し、ユ
ーザに告知する。

【００７０】本実施態様例でトナー濃度の検出を行うト
ナー濃度センサ10は図１に示した構成になっており、発
光素子11はタングステンランプ、受光素子12はＣｄＳセ
ルを使用する。またセンサユニットのタングステンラン
プの保持部をタングステンランプの側面から光をシール
ドするような形状にし、さらにセンサユニットの内壁に
光吸収層を付加することにより、ＣｄＳセルと対向する
ランプの先端部のみから光が出射されるようにし、セン
サユニット13の内壁15からの反射光や散乱光などの迷光
を排除し、タングステンランプとＣｄＳセルの間の現像
液14を透過する光のみがＣｄＳセルに入射するようにす
る。同時にタングステンランプとＣｄＳセルの間の空隙
以外のセンサユニット内の空間に侵入した異物などによ
る散乱光やセンサユニット内の上部に形成される空気層
と現像液との界面からの散乱光および反射光などの迷光
も減衰あるいは遮断される。

【００７１】また、本実施例のトナー濃度センサ10のト
ナー濃度の変化に対するセンサ出力の変化の様子を図５
に示す。同時に光路制限をしない従来のトナー濃度セン
サのトナー濃度の変化に対するセンサ出力の変化の様子
を同図に示す。これを見ると光路制限をしない従来のト
ナー濃度センサに比較して光路制限した本実施例のトナ
ー濃度センサの方がトナー濃度の変化に対するセンサ出
力の変化の割合、すなわちトナー濃度センサの感度が向
上していることがわかる。

【００７２】さらにタングステンランプとＣｄＳセルの
間の距離Ｌとタングステンランプの光量Ｉ₀は検出する
カラートナーの色毎に感度およびセンサ出力が最適とな
るように調整されている。具体的には、光の透過率αは
イエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーに比較して
ブラックトナーはかなり小さい（１桁〜２桁）ため、タ
ングステンランプとＣｄＳセルの間の距離Ｌはカラート
ナー用のトナー濃度センサでは４．２ｍｍ、ブラックト
ナー用のトナー濃度センサでは０．５ｍｍとし、さらに
ブラックトナー用のトナー濃度センサのタングステンラ
ンプの光量Ｉ₀はカラートナー用のトナー濃度センサの
４倍にすることにより、センサの感度およびセンサ出力
が同様の回路で取り扱うことができるように設定してい
る。実験例によれば、トナー濃度が2.5重量%のときにα
はイエローについては１６、マゼンタについては２９、
シアンについては３００、ブラックについては３０００
程度であった。

【００７３】また図６にトナー濃度センサの電気回路90
を示す。タングステンランプ91に電源電圧Ｖを通電し、
発光させる。一方ＣｄＳセル92と比較抵抗93で電源電圧
Ｖを分圧し、第１センサ出力Ｖ₁が得られる。この第１
センサ出力Ｖ₁が増幅回路94およびＡＤコンバータ95に
より第２センサ出力Ｖ₂に変換され、制御用ＣＰＵ96に
伝達される。そこで制御用ＣＰＵ96にあらかじめ設定さ
れているトナー濃度の標準値と比較して、標準のトナー
濃度よりも低いと判断された場合には図４に示した補給
機構31iを動作させるソレノイド97を駆動してコンクト
ナーを補給する。ここで、タングステンランプとＣｄＳ
セルの間の距離Ｌとタングステンランプの光量Ｉ₀およ
び比較抵抗93をカラートナーの色毎に感度および第１セ
ンサ出力Ｖ₁が同等となるように調整すれば、その後の
増幅回路およびＡＤコンバータに同様の回路が利用でき
る。

【００７４】トナー濃度の制御は、たとえば、トナー濃
度を2.5重量%を目標値とし、±0.1%以内の値となるよう
に制御する。この場合の通常のプロセスパラメータにお
ける濃度変動は、たとえばOD値で±0.03%程度となり、
印刷物の濃度むらを肉眼で検出するのが困難となる。ま
た、トナー濃度の管理幅を±0.3%としても印刷物の濃度
むらは±0.1を下回るので、実用の範囲には入る。

【００７５】こうしたトナー濃度制御を行なった上で、
感光体上の画像濃度の測定を行い、画像濃度の変動が許
容範囲を越えるような場合には、トナー濃度制御と独立
にたとえば、現像バイアス等のプロセスパラメータの調
整により感光体上の画像濃度の安定化を図ってもよい。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子から受光素子
に到達する光を制限し、発光素子から受光素子への正規
の測定光を主体とする光を受光素子で受けるようにする
ことにより、流体の光透過性検出装置やトナー濃度検出
装置の構成および信号処理回路を複雑化することなく流
体の光透過性やトナー濃度の検出精度を向上させること
ができる。

【００７７】また、検出するカラートナーの色毎に発光
素子と受光素子の間の距離と発光素子の光量のうちの少
なくともひとつを変更することにより、センサの出力の
信号処理回路を共通化することが可能となり、コストダ
ウンが望める。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナー濃度検出装置の概略構成図であ
る。

【図２】トナー濃度センサの１次元モデル図である。

【図３】本発明の実施例の電子写真プリンタの概略構成
図である。

【図４】本発明の実施例における現像液循環系の概略構
成図である。

【図５】トナー濃度の変化に対するセンサ出力の変化を
示す特性曲線である。

【図６】本発明の実施例の電気回路を示す回路図であ
る。

【図７】従来のトナー濃度検出装置の構成図である。

【図８】従来のトナー濃度検出装置における迷光を説明
する図である。

【図９】従来のトナー濃度検出装置における迷光を説明
する図である。

【図１０】従来のトナー濃度検出装置における迷光を説
明する図である。

【符号の説明】

１電子写真プリンタ 10 トナー濃度センサ 11 発光素子 12 受光素子 13 センサユニット 14 現像液 15 内壁 16 異物 17 空気層 20 感光手段 21 感光ドラム 22 除電ランプ 23 一次帯電器 30 現像手段 31〜34 第一〜第四現像ユニット 31a 現像槽 31b 現像ローラ 31c スクイズローラ 31d 現像液槽 31e 循環ポンプ 31f 孔 31g コンクトナー 31h コンクトナー槽 31i 補給機構 31j 攪拌機構 40 中間転写手段 41 中間転写ドラム 42 帯電器 43 ヒータ 50 クリーニング手段 51 クリーニングローラ 52 スクイズブレード 60 転写・定着手段 61,62 加熱ローラ 70 転写前帯電器 80 補助スクイズ手段 81 補助スクイズローラ 82 受け皿 90 電気回路 91 タングステンランプ 92 ＣｄＳセル 93 比較抵抗 94 増幅回路 95 ＡＤコンバータ 96 制御用ＣＰＵ 97 ソレノイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、該発光素子に対して対向配置
され前記発光素子から出射し被測定流体に照射される光
を検出する受光素子と、前記発光素子から前記受光素子
に達する光の光路の一部を制限する光路制限手段と、前
記受光素子の出力に基づいて被測定流体の光透過特性を
算出する算出手段とを備えてなることを特徴とする流体
の光透過特性検出装置。
【請求項２】前記光路制限手段は、前記発光素子の出射
位置近傍に設けられた迷光の減衰または遮断手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の流体の光透過特性検
出装置。
【請求項３】センサユニットと、該センサユニット内に
光を出射する発光素子と、該発光素子に対して対向配置
され前記発光素子から出射し被測定流体に照射される光
を検出する受光素子と、前記受光素子の出力に基づいて
被測定流体の光透過特性を算出する算出手段とを備えた
流体の光透過特性検出装置であって、前記センサユニッ
トの内壁が前記発光素子の出射する光を吸収する性質を
有するものであることを特徴とする流体の光透過特性検
出装置。
【請求項４】複数色のトナーを用いる画像形成装置に用
いられ、発光素子および該発光素子から出射しトナーに
照射される光を検出する受光素子を含む複数のセンサ部
と該センサ部の出力に基づいてトナーの濃度を算出する
算出手段とを備えてなるトナー濃度検出装置であって、
前記各センサ部は、発光素子と受光素子との間の距離お
よび発光素子の光量のうちの少なくとも一方がトナーの
色に対応して設定されてなるものであることを特徴とす
るトナー濃度検出装置。
【請求項５】前記各センサ部は、発光素子から受光素子
に達する光の光路の一部を制限する光路制限手段を有す
るものである、請求項４に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項６】画像形成装置の現像剤のトナー濃度を請求
項３または４に記載のトナー濃度検出装置により検出
し、この検出結果に基づいて前記トナー濃度を所定範囲
に維持することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項７】請求項１または２に記載の流体の光透過特
性検出装置を用いて湿式現像剤のトナー濃度を検出し、
この検出結果に基づいて前記トナー濃度を制御すること
を特徴とする画像形成装置。