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発明の名称 トナー濃度の測定方法及びその方法の実施に用いるセンサ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−5299(P2001−5299A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−172594
出願日 平成11年6月18日(1999.6.18)
代理人
発明者 阿部 俊一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 画像支持体上に形成された静電潜像を現像するための液体現像剤であって、絶縁性液体中にトナーが分散された高粘度の液体現像剤のトナー濃度を測定するための発光素子と受光素子とを有するトナー濃度の測定方法において、前記液体現像剤のトナー濃度を測定する時は、測定しない時よりも、前記発光素子から出射された光が前記受光素子に入射するまでの光路長を短くすることを特徴とするトナー濃度の測定方法。
【請求項2】 請求項1に記載の測定方法の実施に用いるトナー濃度センサであって、該トナー濃度センサは、前記発光素子と前記受光素子とが一体的に構成された発受光素子と、該発受光素子に相対する反射部材と有し、前記発光素子から出射した光が前記トナーを透過して前記反射部材によって反射されて前記受光素子に入射するように取り付けられていることを特徴とするトナー濃度センサ。
【請求項3】 請求項1に記載の測定方法の実施に用いるトナー濃度センサであって、該トナー濃度センサは、前記発光素子と前記受光素子とが相対して配置され、前記発光素子から出射した光が前記トナーを透過して前記受光素子に入射するように取り付けられていることを特徴とするトナー濃度センサ。
【請求項4】 請求項2または3に記載のトナー濃度センサにおいて、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子の移動を停止させるストッパーを有し、前記光路長を短くしてトナー濃度を測定するときは、前記ストッパーによって前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子を停止させることを特徴とするトナー濃度センサ。
【請求項5】 請求項4に記載のトナー濃度センサにおいて、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子を保持する保持部材を有し、前記ストッパーが、前記保持部材に取り付けられていることを特徴とするトナー濃度センサ。
【請求項6】 請求項4に記載のトナー濃度センサにおいて、前記ストッパーが、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子に取り付けられていることを特徴とするトナー濃度センサ。
【請求項7】 請求項5または6に記載のトナー濃度センサにおいて、前記発受光素子に相対する反射部材側の表面あるいは前記発光素子または前記受光素子のそれら素子に相対する素子側の表面が、平面で、かつ、それら素子の保持部材の該部材に相対する反射部材側または素子側の表面と面一に形成されていることを特徴とするトナー濃度センサ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサ、より詳細には、液体現像方式のアナログとデジタルの複写機及びプリンターにおける液体現像剤中のトナーの濃度を測定するセンサに関し、高粘度,高濃度の液体透過光量センサ全般に応用可能なトナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】現像液中のトナーを電子写真方式で転写材に転写して画像を形成する装置において、従来技術による現像液中のトナー濃度を検出する方法としては、例えば、次のような方法が知られている。
(1)トナーで形成されたテストパターン画像の濃度を、光学的にセンサで読み取る。その結果により画像濃度を制御する。
(2)現像液の中に発光素子と受光素子を組み合わせたセンサを沈めて光学的に読み取る。その結果により画像濃度を制御する。
(3)パイプで循環する現像液を発光素子と受光素子を組み合わせたセンサで挟み込んで光学的に読み取る。その結果により画像濃度を制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記(1)の場合は、感光体の劣化や、紙の種類や厚みによる転写条件の違いなどにより、テストパターン濃度が変化するため、現像液中のトナー濃度の検出としてはあまり精度の高いものではなかった。また、上記(2)や(3)の方式では、現像液中のトナー濃度が高い場合には、光が通過する距離が長くなるため、光がほとんど通過しなくなり、S/N比が非常に悪くなってしまう。
【0004】それを回避するために、発光素子と受光素子との間の距離を狭くしたり、パイプの厚さを薄くすることも可能であるが、現像液の粘性が高い場合は、現像液がセンサ付近を通過しにくくなって停滞するため、センサ付近とそれ以外の場所とのトナー濃度が違ってしまい、例えば、プリントによって現像液中のトナー濃度がどんどん低下している場合でも、センサ付近のトナー濃度はあまり変わらないという欠点があった。
【0005】本発明は、上述のような実情を考慮してなされたもので、測定しないときには、発光素子と受光素子との間隔を十分取って、高粘度の液体現像剤がセンサ付近を自由に動き回れるようにし、測定するときには発光素子と受光素子との間隔をストッパーに突き当たるまで狭くすることにより、発光素子と受光素子との測定毎の相対距離を正確に再現して光学的に読み取り、これにより、高粘度,高濃度の液体現像剤中のトナー濃度を正確に測定できるトナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサを提供することを目的としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、画像支持体上に形成された静電潜像を現像するための液体現像剤であって、絶縁性液体中にトナーが分散された高粘度の液体現像剤のトナー濃度を測定するための発光素子と受光素子とを有するトナー濃度の測定方法において、前記液体現像剤のトナー濃度を測定する時は、測定しない時よりも、前記発光素子から出射された光が前記受光素子に入射するまでの光路長を短くすることを特徴としたものである。
【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明において、該トナー濃度センサは、前記発光素子と前記受光素子とが一体的に構成された発受光素子と、該発受光素子に相対する反射部材と有し、前記発光素子から出射した光が前記トナーを透過して前記反射部材によって反射されて前記受光素子に入射するように取り付けられていることを特徴としたものである。
【0008】請求項3の発明は、請求項1の発明おいて、該トナー濃度センサは、前記発光素子と前記受光素子とが相対して配置され、前記発光素子から出射した光が前記トナーを透過して前記受光素子に入射するように取り付けられていることを特徴としたものである。
【0009】請求項4の発明は、請求項2または3の発明において、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子の移動を停止させるストッパーを有し、前記光路長を短くしてトナー濃度を測定するときは、前記ストッパーによって前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子を停止させることを特徴としたものである。
【0010】請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子を保持する保持部材を有し、前記ストッパーが、前記保持部材に取り付けられていることを特徴としたものである。
【0011】請求項6の発明は、請求項4の発明において、前記ストッパーが、前記発受光素子または前記発光素子または前記受光素子に取り付けられていることを特徴としたものである。
【0012】請求項7の発明は、請求項5または6の発明において、前記発受光素子に相対する反射部材側の表面あるいは前記発光素子または前記受光素子のそれら素子に相対する素子側の表面が、平面で、かつ、それら素子の保持部材の該部材に相対する反射部材側または素子側の表面と面一に形成されていることを特徴としたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明が適用されるドラム式画像形成装置の一実施例を説明するための要部構成図で、図中、1は感光体ドラム、2は帯電ロール、3はプリウエット、4は書き込み光、5はセットローラ、6はクエンチングランプ、7はクリーニングブレード、10は液体現像剤槽、11は液体現像剤、12aは第1ローラ、12bは第2ローラ、13は現像ベルト、14はトナーチャージ、15はクリーニングブレード、21は記録紙、22は転写ローラ、50はトナー濃度センサ(反射型フォトセンサ)、51は反射板、G2はトナー濃度センサ50と反射板51との間隔である。
【0014】画像形成ユニットでは、感光体ドラム(PC)1は、モータ(図示せず)によって、矢印Aの方向に回転しながら、その表面が帯電ローラ2にて均一に帯電される。次に、プリウエット3にて、感光体ドラム1の表面にオイルが薄く均一に塗布される。これは、後ほど感光体ドラム1の表面の潜像の地肌部に、現像のときに接触したトナーが付着して、カブリとなるのを防止するためである。さらに、ホスト(図示せず)から送られる画像信号によって変調された書き込み光4(例えば、半導体レーザーやLEDヘッドアレー)により、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。
【0015】一方、現像ユニットでは、液体現像剤11が第1ローラ12aによって汲み上げられ、第1ローラ12aと第2ローラ12bとによって挟み込まれて均一な薄層として現像ベルト13に塗布される。現像ベルト13は、モータ(図示せず)によって矢印Bの方向に回転しており、現像ベルト13に塗布された液体現像剤11がトナーチャージ14を通過し、ここで電解が与えられることにより、薄層となった液体現像剤11が、更にトナーの濃い部分とトナーの薄い部分との2つの層に分けられる。これは、プリウエット3と同様の効果があり、プリウエット3の単体の場合より、更にカブリ防止に大きな効果がある。感光体ドラム1に形成されていた上記潜像が現像されることにより、初めて可視像になる。
【0016】その後、セットローラ(SR)5で電荷が与えられる。トナーが電気的に感光体ドラム1の表面にしっかりと固定されることにより、転写の際に、そのトナーが記録紙21と接触することによる画像の乱れが防止される。一方、ベルト駆動モータ(図示せず)によって駆動される転写ベルト(図示せず)で送られてきた記録紙(転写紙)21は、上記可視像と接しながら転写ローラ22で高電圧が印加されることにより、可視像が感光体ドラム1から転写紙21に転写される。
【0017】その後、感光体ドラム1は、静電潜像の電荷をディスチャージするため、クエンチングランプ(QL)6の光が照射されて静電潜像が消去される。このようにして、画像が形成されるわけであるが、この際、トナーが転写紙21に画像として運び去られるため、液体現像剤中のトナー濃度が徐々に薄くなるので、トナー濃度を継続して観察し、トナーを補給する必要がある。
【0018】トナー濃度センサ50は反射型フォトセンサであり、発光素子と受光素子とが一体に設けられ、トナー濃度センサ50の発光素子から出射した光が反射板51によって反射されてトナー濃度センサ50の受光素子に入射するように設けられている。
【0019】トナー濃度測定時以外は、トナー濃度センサ50を反射板51から引き離しておくことにより、相対して取り付けられたトナー濃度センサ50と反射板51との間隔G2が広くなるため、粘度の高い液体であってもこれらの間の通過が可能である。一方、トナー濃度測定時は、トナー濃度センサ50を反射板51の方に移動させ、トナー濃度センサ50と反射板51との間隔G2を非常に狭くなるように設定しておけば、濃度の高い液体現像剤11でも光が透過することができる。
【0020】図2は、本発明によるトナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサの一実施例を説明するための要部構成図で、図中、30はトナー濃度センサ(透過型フォトセンサ)、31は発光素子、32は受光素子、33は発光素子保持部材、33aはストッパー、34は受光素子保持部材、35はマイコン、36はドライバ、37はソレノイド、38はスプリング、39は増幅器、40は抵抗器、G1は発光素子31と受光素子32との間隔で、その他、図1に示した実施例と同じ作用をする部分には、図1に示した実施例と同じ符号を付してある。
【0021】トナー濃度センサ30は、発光素子(発光ダイオード)31と受光素子(フォトトランジスタ)32から構成されており、トナー濃度測定時以外は、マイコン35からドライバ36にH信号を出力してソレノイド37を“ON”し、発光ダイオード31(保持部材33)を引き上げておく。これにより、相対して取り付けられた発光ダイオード31とフォトトランジスタ32との間隔G1が広くなるため、粘度の高い液体であってもこれらの間の通過が可能である。
【0022】一方、トナー濃度測定時は、マイコン35からドライバ36にL信号を出力してソレノイド37を“OFF”にする。スプリング38の力により、発光ダイオード31(保持部材33)は下方に移動し、発光ダイオード31を保持している保持部材33のストッパー33aがフォトトランジスタ32の保持部材34に突き当たった位置で停止する。このとき、発光ダイオード31とフォトトランジスタ32との間隔G1を非常に狭くなるように設定しておけば、濃度の高い液体現像剤11でも光が透過することができる。上述のように、液体現像剤中のトナー濃度測定は、画像形成中であっても、また停止中であっても可能である。
【0023】発光素子31から照射された光は、薄層化された液体現像剤11を透過し、受光素子32に到達する。受光素子32は、液体現像剤11の濃度に反比例した透過光を受け取り、その光量に比例した電流を出力する。抵抗器40は、受光素子(例えば、フォトトランジスタ)32の出力電流変化を電圧の変化に変換する。
【0024】電圧増幅器39は、上記電圧変化を充分な大きさの電圧変化に増幅する。受光素子32からの信号は、小さく、また、ノイズの影響を受けやすいので、受光素子32と電圧増幅器39とを極力近くに配置する必要がある。電圧増幅器39の出力信号は、上述のように増幅された後、マイコン35のA/D入力端子35aに入力される。マイコン35は、上記A/D入力端子35aの信号の大小により、液体現像剤11のトナー濃度の濃い、或いは、薄いを判断し、薄いと判断した場合は、トナー補給装置(図示せず)を動作させ、液体現像剤槽10内の液体現像剤11中のトナー濃度が、常に、一定の範囲内に入るように制御する。
【0025】図3は、本発明によるトナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサの他の実施例を説明するための要部構成図で、図中、31bはストッパーで、その他、図1あるいは図2に示した実施例と同じ作用をする部分には、図1あるいは図2に示した実施例と同じ符号が付してある。
【0026】図3に示した実施例は、発光素子31にストッパー31bを設けたもので、これにより、トナー濃度を測定する際に発光素子(発光ダイオード)31が下方に移動した時、発光ダイオード31のストッパー31bが受光素子(フォトトランジスタ)32に突き当たった位置で停止するようにしたものである。
【0027】図4は、本発明によるトナー濃度の測定方法及びその方法を用いたセンサの他の実施例を説明するための要部構成図で、図中、31aは発光素子31の受光素子側の表面、32aは受光素子32の発光素子側の表面で、その他、図1乃至図3に示した実施例と同じ作用をする部分には、図1乃至図3に示した実施例と同じ符号が付してある。
【0028】図4に示した実施例は、発光素子31の受光素子側の表面31aと受光素子32の発光素子側の表面32aとを平面にし、それら素子の保持部材33,34の表面と面一になるようにしたもので、図2に示した実施例のように、現像材11が、発光素子31及び受光素子32の周囲に滞留しないようにし、これにより、測定値の精度を上げるようにしたものである。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明によれば、トナー濃度を測定しないときは、発光素子と受光素子の間隔を十分に取って、高粘度の液体現像剤がセンサ付近を自由に動き回れるようにし、測定するときは、発光素子と受光素子との間隔をストッパーに突き当たるまで狭めることによって測定時に発光素子と受光素子との間に高濃度液体現像剤の薄膜を作り、そこを光学的に読み取ることにより、高粘度,高濃度の液体現像剤中のトナー濃度を正確に読み取ることができる。




 

 


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