(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導体層の誘電体厚さを取得し、
前記光導体層の表面に電荷潜像を形成し、
前記光導体層の表面の前記電荷潜像の第１の表面電位を測定し、
前記電荷潜像をトナーにより現像して、光導体層にトナー画像を形成し、
前記光導体層の前記トナー画像の表面の第２の表面電位を測定し、
前記光導体層の前記トナー画像を形成する前記トナーの単位面積当たりの質量を測定し、
前記光導体層の前記誘電体厚さ、前記第１の表面電位、前記第２の表面電位および前記光導体層の前記トナー画像を形成する前記トナーの単位面積当たりの前記質量に基づいて、前記トナーの絶対電荷対質量比を求め、
前記トナーの前記電荷対質量比が第１の所定の範囲外の場合には、ユーザに警告を出すことを含み、
前記光導体層の誘電体厚さの取得は、帯電装置を用いて、前記光導電体層上に既知の単位面積当たり電荷を堆積させ、前記既知の単位面積当たり電荷によって生じる第３の表面電位を前記電荷潜像の形成前に測定し、前記既知の単位面積当たり電荷および前記第３の表面電位に基づいて前記光導体層の誘電体厚さを決定することを含む、
画像形成装置においてトナーの絶対電荷対質量比をモニタリングする方法。
【請求項２】
光導体層の誘電体厚さを取得する取得ユニットと、
前記光導体層の表面に電荷潜像を形成する画像形成ユニットと、
前記光導体層の表面の前記電荷潜像の第１の表面電位を測定する第１の静電電位センサと、
前記電荷潜像をトナーにより現像して、光導体層にトナー画像を形成する現像ユニットと、
前記光導体層の前記トナー画像の表面の第２の表面電位を測定する第２の静電電圧センサと、
前記光導体層の前記トナー画像を形成する前記トナーの単位面積当たりの質量を測定する測定ユニットと、
前記光導体層の前記誘電体厚さ、前記第１の表面電位、前記第２の表面電位および前記光導体層の前記トナー画像を形成する前記トナーの単位面積当たりの前記質量に基づいて、前記トナーの絶対電荷対質量比を判断する判断ユニットと、
前記トナーの前記電荷対質量比が第１の所定の範囲外の場合には、ユーザに警告を出力する出力ユニットとを含み、
前記取得ユニットは、前記光導電体層上に既知の単位面積当たり電荷を堆積させる帯電装置と、前記既知の単位面積当たり電荷によって生じる第３の表面電位を前記電荷潜像の形成前に測定する第３の静電電圧センサと、前記既知の単位面積当たり電荷および前記第３の表面電位に基づいて前記光導体層の誘電体厚さを決定する誘電体厚さ決定ユニットとを含む、
画像形成装置においてトナーの絶対電荷対質量比をモニタリングするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、画像形成装置において、トナーの絶対電荷対質量比および光導体の光導体層の誘電体長さを測定することに係る。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置において、画像は、静電パターンとして、シリンダやベルト等の表面に、その外側表面にコートされた光導体材料により形成される。静電電荷が、光導体層の表面に堆積する。光源が、形成される画像に従って、光導体層表面に向けられる。光源が表面に当たった場所に、表面の静電電荷が、表面のその点で受けた光に従って放出されて、形成される画像の少なくとも一部に対応する静電電荷パターンまたは静電潜像が残る。光導体層表面が、電荷を帯びたトナー粒子と接触する。帯電トナー粒子は、静電的に帯電している光導体層の領域に引き付けられる、またはそこから反発する。
【０００３】
トナーは、光導体層の領域で集まって、トナー粒子がその領域に引き付けられなくなるまで、任意の位置で静電電位を無効なものとする。従って、光導体層の表面の任意の特定の点のトナー粒子の密度または濃度は、光導体層の電荷に比例する。
【０００４】
トナーは、後に、光導体層から、受像媒体、例えば、紙やプラスチック基材等に転写される。すると、トナー画像は、受像媒体に、例えば、媒体のトナーを加熱して、トナー粒子を媒体に、熱と圧力の組み合わせにより溶融することにより、定着する。
【０００５】
光導体層の表面の任意の部分に引き付けられたトナーの量は、光導体層の表面電荷およびトナー粒子の電荷に比例するため、トナー粒子の電荷対質量比は、光導体層に貼り付くトナーの密度に影響する。トナーの単位質量当たりの電荷の量が多い場合には、光導体層表面の電荷は、僅かな量のトナーでバランスが保たれる。トナーの単位質量当たりの電荷が少ない場合には、光導体層の電荷とのバランスをとるために、大量のトナーが必要となる。従って、形成された画像のコントラストは、トナー粒子の電荷対質量比に依存する。トナー粒子電荷対質量比の絶対値を正確にコントロールするには、形成された画像の高い画像品質（以下、ＩＱという）を維持することが必須である。
【０００６】
一定した電荷対質量比を有するトナーを製造することにあらゆる努力が払われている。しかしながら、この比は、トナー粒子の製造プロセスの変化、保管中と使用中の両方においてトナー粒子を囲む雰囲気の湿度および温度の変化、光またはその他形態の放射線への露光、トナー粒子と電荷をやりとりする表面のトナー粒子との接触、トナー粒子のエージングおよびトナー粒子を攪拌、混合または移動するプロセスをはじめとする数多くの理由から変わることがある。
【０００７】
相対的な電荷対質量比がどのようにして経時により変わるかを測定し、相違のためにデバイスを調整し、一定した相対的な電荷対質量比を維持しようとするシステムは公知である。Ｋｎａｐｐによる米国特許第５，２１２，５２２号明細書には、一定した相対的な電荷対質量値を維持しようする方法が教示されている。このシステムには、単位面積当たり既知の電荷を光導体に配置することが開示されている。トナーにより画像を現像する前後の光導体シリンダの静電電荷電位を測定する。２つの電位間の差を用いて、トナーの単位面積当たりの相対的な電荷を計算する。トナーの単位面積当たりの質量は、例えば、光導体のトナーからの反射光を測定する光学濃度計、既知の光導体面積からその表面に引き付けられたトナー粒子を有するピエゾデバイスの周波数偏位により、またはトナー層を通して露光された光導体の電圧放電速度を測定することにより、判断することができる。これらの情報の断片を用いて、トナーの単位質量当たりの相対的な電荷が判断される。システムは様々な工程により、ＩＱを維持するために、相対的な電荷対質量比における変化を補正する。しかしながら、トナーによる現像前後の表面電圧測定は、光導体層の状態に依存するため、この特許に開示された方法は制限される。光導体層特性は、例えば、エージングや摩耗により、経時で、変容、変化する恐れがある。光導体層の物理特性のかかる変化は、Ｋｎａｐｐに開示されたようなシステムにより判断された計算された相対的な電荷対質量比の値に影響を与えるであろう。さらに、計算された相対的な電荷対質量比は、トナー粒子自体の特性に悪影響を与えるであろう。例えば、トナー粒子の直径は、計算された相対的な電荷対質量比に影響を与えるであろう。
【０００８】
これらおよびその他の欠陥は、Ｋｎａｐｐに開示されたシステムが、トナーの相対的な電荷対質量比の変化は補正することができるであろうが、光導体層およびトナー粒子自体の特定の変化は補正することができないであろうことを意味している。光導体層およびトナーの変化はまた、相対的な電荷対質量比の存在しない変化を補正したり、誤った量補正するようシステムを欺く恐れがある。Ｋｎａｐｐ等のシステムは、トナー粒子の電荷対質量比の絶対値を計算しないため、これらのシステムだと、絶対電荷対質量比が、補正がもはや不可能な点に達したか判断することができない。絶対電荷対質量比が、高すぎるか、低すぎるかして、補正がもはや無効であるためである。画像形成装置は、乏しいＩＱの画像を形成することとなり、ユーザに、トナー粒子の電荷対質量比に基づいた画像形成装置の問題を示さないということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，２１２，５２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記を考慮すると、画像形成装置において、通常の動作中に、絶対電荷対質量比を測定するシステムおよび方法を開発すると有利である。さらに、概して、光導体層および光導体の状態を測定するシステムおよび方法を提供すると有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示内容によるシステムおよび方法は、画像形成装置において、通常の操作中に、トナーの電荷対質量比の絶対測定値を判断するやり方を提供するものである。
【００１２】
本開示内容によるシステムおよび方法は、画像形成装置の通常の動作中、光導体の光導体層の誘電体厚さを測定するやり方を提供するものである。
【００１３】
本開示内容によるシステムおよび方法は、画像形成装置において、通常の動作中、絶対電荷対質量比を計算するとき、トナー粒子のサイズおよび誘電率を補正するものである。
【００１４】
本開示内容によるシステムおよび方法は、画像形成装置において絶対電荷対質量比の測定に基づいて、機械のＩＱ性能を改善するコントロールシステムを提供するものである。
【００１５】
本開示内容によるシステムおよび方法は、トナーの絶対電荷対質量比または光導体層の誘電体厚さが、許容できるＩＱを生成し得る範囲外になると、画像形成装置のユーザまたはサービスプロバイダまたは製造業者用の診断システムまたはユーザ警告および警告信号を提供するものである。
【００１６】
本開示内容によるシステムおよび方法によって、トナーの絶対電荷対質量比の測定値または光導体の光導体層の誘電体厚さの測定値が、許容できるＩＱを生成し得る範囲外になると、画像形成装置のシャットダウンがなされる。
【００１７】
開示されたシステムおよび方法のこれらおよびその他の特徴および利点は、様々な例示の実施形態の以下の詳細な説明に記載されており、それから明白である。
【００１８】
トナーの絶対電荷対質量比測定およびモニタリング、光導体層の誘電体長さ、測定およびモニタリング（または監視）、コントロールおよび記録について開示されたシステムおよび方法の様々な例示の実施形態を、以下の図面を参照して詳細に説明していく。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子写真画像形成装置用の光導体シリンダの例示の実施形態を示す。
【図２】光導体層誘電体厚さを測定するデバイスの例示の実施形態を示す。
【図３】光導体層のトナーの単位面積当たりの質量の測定と組み合わせると、トナーの絶対電荷対質量比の測定がなされる、光導体層のトナーの単位面積当たりの電荷を測定するデバイスの例示の実施形態を示す。
【図４】光導体層の誘電体長さ、光導体層のトナーの単位面積当たりの電荷および光導体層のトナーの単位面積当たりの質量を測定して、トナーの電荷対質量比の絶対測定値を生成する、画像形成装置におけるコンポーネントの例示の実施形態を示す。
【図５】トナーの絶対電荷対質量比をモニタリングするデバイスおよび方法を検証するための実験データの例示の実施形態を示す。
【図６】ＩＱが、トナーの絶対電荷対質量比と光導体誘電体長さの組み合わせに影響されるかどうかを判断するための、安全な操作領域の例示の実施形態を示す。
【図７】光導体層誘電体厚さを測定する方法の例示の実施形態を示す。
【図８】単位面積当たりの電荷を測定する方法の例示の実施形態を示す。
【図９】ネットワークおよびインターネットを介して接続された画像形成装置およびモニタリング装置のシステムの例示の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施形態は、トナーの絶対電荷対質量比および画像形成装置における光導体層誘電体長さを測定し、画像形成装置を調整して、これらのパラメータにおける変化を補正し、かつＩＱにとって有害な変化を記録するシステムおよび方法の実施例を例示するものである。様々な例示の実施形態の以下の説明は、明瞭にし、描写および説明を容易にするために、ある特定の種類の乾式電子写真画像形成装置、例えば、特定の極性のトナー粒子電荷または静電潜像を形成する方法についてのものである。光導体層および光導体層に電荷潜像を形成する手段としての光源を含むかかる画像形成装置および操作に関連する用語を用いている。これらの描写および／または説明は、特定のデバイスまたは方法に限定しようとするものではないと認識すべきである。
【００２１】
本開示内容に従って、トナーの絶対電荷対質量比または光導体層誘電体長さまたは静電潜像を形成するのに用いる任意のその他の媒体の誘電体長さの測定を有利に行える画像形成システムおよび／または方法が意図される。例えば、画像形成装置を指す際、これらのデバイスとしては、これらに限られるものではないが、画像形成に静電乾式電子写真プロセスを用いるコピー、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ機および／または白黒またはカラー画像を生成、再生および／または潜在的に転写または受像する任意のその他現在公知または後に開発されるシステムまたは装置が含まれる。
【００２２】
画像形成装置に用いるコンポーネントおよび消耗品、例えば、光導体シリンダ、ベルトおよびトナーの特性は、環境条件の変化、使用による構成部品の摩耗、分解による構成部品の老朽化および同様の因子によって、経時で変化する。従って、画像形成装置からの出力画像のＩＱは経時により異なる。個々の画像のＩＱもまた、例えば、指定した最近の時間内にいかに多くの画像が形成されたか、どんな種類の画像が形成されたか、機械に最後に電源を入れたのはいつかといった画像形成装置の最新の履歴をはじめとする様々な理由から、前後の画像と異なる場合がある。本開示内容は、トナー粒子の絶対電荷対質量比における変化、光導体にある光導体層の誘電体長さにおける変化およびトナー誘電体長さにおける変化に係る。
【００２３】
図１に、本実施形態における、画像形成装置の光導体シリンダ１００を示す。光導体シリンダ１００は、光導体層２でコートされた内側導体材料１を含む。内側導体材料１は、他の変数の中でも特に、（１）実施されている電子写真再生の種類、（２）トナーの種類および（３）用いる特定の光導体層２に応じて、任意の好適な電位に保持されていてよい。光導体シリンダ１００が光または放射線に露光されないときは、光導体層２は、光導体層２の外側表面１１０と内側導体材料１間に有効な絶縁体を形成する。しかしながら、光が光導体層２に当たると、露光された領域は導電性となって、電荷が、光伝導体層２の表面１１０と内側導体材料１間を移動できるようになる。光導体層２および内側導体材料１を、シリンダの形状に形成する必要はなく、画像再生に好適な任意の形状を、開示された他の特徴と組み合わせて用いてよい。
【００２４】
電子写真画像形成装置において、トナー画像を生成する例示の方法は次のとおりである。光導体シリンダ１００を暗所に保持しながら、光伝導体層２の表面１１０に一定の表面電荷を与える。光導体シリンダ１００を、走査レーザ１０５か、調節可能な別の光源のいずれかが通るように回転させて、光導体層２に照射する。光が光導体層２に衝突するところで、光導体層２は表面電荷を内側導体材料１に放電する。レーザ１０５または別の光源からの光は調節されて、形成される画像１２０に対応する光導体層２の表面１１０に電荷潜像分布を生成する。形成される画像１２０のほかに、レーザ１０５または別の光源はまた、形成される画像１２０とは分離された分離トーンパッチ１３０も生成することができる。これらの分離トーンパッチ１３０は、機械の様々なセンサにより用いられて、進行中の電子写真プロセスを測定することができる。光導体シリンダ１００の表面１１０にある静電潜像１２０を現像すると、トナー画像が形成され、受像媒体（図示せず）に転写される。
【００２５】
現像プロセスには、光導体層２の表面電荷に対して同一または反対の極性に帯電したトナー粒子を用いてよい。内側導体材料１は、現像方法およびトナーに応じて、正、負または接地電圧で保持してよい。
【００２６】
光導体層２の表面の電荷と表面電位間の関係は、光導体シリンダ１００の単位面積当たりの静電容量として表わすことができる。
【００２７】
図２に、内側導体材料１および光導体層２が絶縁状態にある光導体シリンダ１００の断面を示す。ある実施形態においては、コロトロンと呼ばれることの多い定電流イオン帯電装置３を用いて、光導体層２の表面１１０の単位面積当たり定電荷を堆積してもよい。帯電装置３が定イオン電流Ｉを生成する場合には、時間Ｔに生成される電荷ｑcorotronは、以下の式１で表わすことができる。
【数１】
0005620235.tif 000002
【００２８】
この例示の実施形態において、光導体層２は、一定の速度で帯電装置３を通過する。上記電荷は、光導体層２の面積ａに分配されて、帯電装置３を時間Ｔで通過する。
【００２９】
光導体の厚さｔ(PR)が、通過する面積のサイズよりはるかに小さいと、この面積のキャパシタンスは、平行板キャパシタとして、光導体の誘電体厚さｔd(PR)に近づけることができ、光導体のこの面積のキャパシタンスＣP/Rは、以下の式２で表わされる。
【数２】
0005620235.tif 000003
式中、ε0は、自由空間定数の誘電率（８．８５×１０-12Ｆ／ｍ）である。材料の誘電体厚さ（ｔd）は、キャパシタを形成する材料の比誘電率εrで除算した材料の厚さである。
【００３０】
内側導体材料１と光導体層１１０の表面間の電位差Ｖcorotronおよび光導体層２の表面１１０の電荷ｑcorotronは、以下の式３で表わすことができる。
【数３】
0005620235.tif 000004
式３のＣP/Rを式２に代入し、ｑcorotronを式１に代入して、整理すると、光導体層の誘電体厚さ（ｔd(PR)）は、以下の式４となる。
【数４】
0005620235.tif 000005
式４の項α／Ｔ（システムの単位時間当たりの面積）は、機械処理速度と定電流デバイスの有効幅の積である。従って、特定のデバイスについての値は既知である。光導体層２にかかる電圧は、例えば、非接触静電圧（ＥＳＶ)センサ４により検出される光導体層２の表面１１０の電圧と、内側導体材料１の電圧の差から求めることができる。式４を用いると、光導体層２の誘電体厚さを導き出すことができる。
【００３１】
図３に、ある面積がトナー１０により現像される前後の状況を示す。帯電装置３からの電荷（ｑcorotron）のようなトナー粒子の電荷ｑtonerによって、内側導体材料１と、光導体層２に付着したトナー１０の表面間に電位が形成される。従って、光導体層２にかかる電圧が、トナー粒子の電荷および光導体層２のキャパシタンス（ＣP/R）に比例して変化するであろうことが予測される。しかしながら、トナー粒子１０は有限のサイズを有し、光導体層２の表面１１０に付着した各トナー粒子１０の電荷は、光導体層２の表面１１０に位置せず、その表面からトナー粒子１０の半径の一部に位置する。さらに、トナー粒子１０の誘電率は、光導体層２と必ずしも同じでない。
【００３２】
トナー粒子１０の有限サイズを説明する１つの方法は、トナー粒子１０の層を、光導体層２と直列の第２の平行な平行板キャパシタとしてモデル化することである。合計キャパシタンスＣtotalは、光導体層２のキャパシタンス（ＣP/R）およびトナー粒子１０の層のキャパシタンスＣtonerから誘導され、以下の式５で表わされる。
【数５】
0005620235.tif 000006
【００３３】
トナー粒子１０の層のキャパシタンスＣtonerはまた、次式６により示されるとおり、誘電体厚さｔd(toner)の平行板キャパシタとして、モデル化することもでき、以下の式６で表わされる。
【数６】
0005620235.tif 000007
【００３４】
現像したトナーの誘電体厚さ（ｔd(toner)）は、トナー粒子１０の平均半径γtonerとトナー樹脂の相対誘電率κtonerの比から計算することができる。隣接粒子の寸法およびその間の空間のために、上記の比は、上記の特徴のためには、実験的に求めた倍率０．３２を乗算しなければならない。このように、トナー粒子のトナー誘電体厚さ（ｔd(toner)）は、以下の式７で近似される。
【数７】
0005620235.tif 000008
【００３５】
式５に、式２のＣP/Rおよび式６のＣtonerを代入して、変数を整理すると、光導体層２およびトナー粒子１０トナーの層の合計連続キャパシタンス（Ｃtotal）について異なる式が得られ、以下の式８で表わすことができる。
【数８】
0005620235.tif 000009
【００３６】
トナー粒子１０の層の電荷ｑtonerによる、内側導体材料１とトナー表面１１２間の電位差△Ｖの電荷は、トナー粒子１０の層がトナー現像剤７により堆積される前後に配置される非接触ＥＳＶセンサ６、８により、光導体層２の表面１１０で測定することができ、以下の式９で表わすことができる。
【数９】
0005620235.tif 000010
【００３７】
式９に、式８のＣtotalを代入して、変数を整理すると、単位面積当たりのトナー電荷ｑtoner／αについて新たな式が得られ、以下の式１０で表わすことができる。
【数１０】
0005620235.tif 000011
【００３８】
単位面積当たりのトナー質量ｍtoner／αは、上記の段落０００７で述べたとおり、数多くの方法で測定することができる。これらの方法の１つ以上により求めた単位面積当たりのトナー質量（ｍtoner／α）についての値を鑑みると、絶対トナー電荷対トナー質量比ｑtoner／ｍtonerは、以下の式１１で表わすことができる。
【数１１】
0005620235.tif 000012
【００３９】
式１１に、式１０のｑtoner／αを代入して、変数を整理すると、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）について新たな式が得られ、以下の式１２で表わすことができる。
【数１２】
0005620235.tif 000013
【００４０】
トナー粒子の誘電体厚さ（ｔd(toner)）と光導体層の誘電体厚さ（ｔd(PR)）の合計は、トナーおよび光導体層を併せた誘電体長さｔDeffとなり、以下の式１３で表わすことができる。
【数１３】
0005620235.tif 000014
【００４１】
式１２に、式１３のｔDeffを代入すると、トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）について別の式が得られ、以下の式１４で表わすことができる。
【数１４】
0005620235.tif 000015
【００４２】
このように、画像の現像による電圧の変化（△Ｖ）、現像した画像における単位面積当たりの質量（ｍ／α）およびトナーの誘電体長さ（ｔd(toner)）および光導体層の誘電体長さ（ｔd(PR)）が既知であれば、式１２および１４を用いて、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）を計算することができる。
【００４３】
式１２はまた、電位差に基づいて計算された絶対トナー電荷対トナー質量比の値が、静電画像を現像する際、トナー誘電体長さ（ｔd(toner)）および光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）にもよるということも示している。これらの値が経時で一定に保たれる場合、画像形成装置を較正し、実験に基づいて良好なＩＱを生成することができる。画像形成装置が、米国特許第５，２１２，５２２号にあるように、△Ｖ／（ｍ／α）の測定値における何らかの変化のためにパラメータを調整すると、ＩＱは一定に保たれる。ただし、トナーの誘電体長さ（ｔd(toner)）および光導体層の誘電体長さ（ｔd(PR)）の値が変化すると、△Ｖ／（ｍ／α）の値のみでは、ＩＱを維持するのに頼ることはできない。
【００４４】
式４は、単位面積当たりの既知の電荷が、例えば、単位時間当たりの面積（α／Ｔ）に定電流（Ｉ）を放出する帯電装置３により、光導体層２の露出面に配置された後、光導体層２の表面で測定した電圧（Ｖcorotron）に基づいて、光導体の誘電体長さ（ｔd(PR)）を測定する方法を提供する。この測定は、例えば、機械サイクルアップおよびサイクルダウン動作中、帯電光導体層１１０の測定した表面に、トーン画像がないことが分かっているときは、機械動作中いつ行ってもよい。
【００４５】
図５に、上記した技術の実験的検証を示す。上記の測定および式１２に基づいて計算した絶対トナー電荷対トナー質量比を、ファラデー箱において既知の質量のトナーの電荷を測定することにより独立して求めた絶対トナー電荷対トナー質量比と比べる。この場合、画像形成装置の現像剤収容体におけるトナー濃度を変化させることにより、絶対トナー電荷対トナー質量比を変えた。様々なデータ点は、異なる光導体層誘電体長さを有する異なる光導体層についてである。このように、図５は、絶対トナー電荷対トナー質量比を予測するための式１２の有効性を示している。
【００４６】
図４に、光導体層２および内側導体材料１を備えた光導体シリンダ１００での光導体誘電体長さおよび絶対トナー電荷対トナー質量比をモニタリングするための装置の例示の実施形態を示す。帯電装置３を用いて、既知の電荷の光導体層表面１１０を帯電する。
【００４７】
例えば、潜像が露光源５により形成された直後であるが、トナー現像剤７を用いて表面電圧（Ｖcorotron）を測定する前、光導体層２の誘電体長さを計算するために、非接触ＥＳＶセンサ６を配置する。
【００４８】
しかしながら、非接触ＥＳＶセンサ６は、光導体層２の誘電体長さを計算するために、表面電位（Ｖcorotron）を測定する非接触静電電圧センサの最適な位置ではない。１つの理由は、露光源５が、分離トーンパッチ１３０等の領域を間接的に露光する可能性があることである。この間接露光は、光導体層の他の領域を露光して、電荷潜像を形成しながら、散乱する光によるものの場合がある。この間接露光によって、光導体層２の表面１１０にある程度放電が生じ、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）について誤った値を生成する。このように、測定は、非接触静電電圧センサ６により実施されるが、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）の測定は、帯電装置３の直後、別の非接触ＥＳＶセンサ４により実施されるのが好ましい。ＥＳＶセンサ４による測定では、光導体層２の表面には、残渣トナー粒子がなく、測定前、表面電荷の暗減衰の時間がほとんどない、というさらなる利点がある。暗減衰は、暗所でも完全な絶縁体ではない光導体層のために、光導体層２の表面から緩慢な電荷の漏れがあることを示している。
【００４９】
印刷ジョブの開始または画像形成装置のスタートアップ（または暖機中）でのみ測定を行うのがより好ましい。光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）は、経時により徐々にのみしか変化しない、または光導体シリンダ１００を交換するとき急に変わるため、測定は頻回でなくてよい。測定を上記のときのみ行うとまた、光導体表面の残渣トナーを確実になくすのにも役立つ。
【００５０】
非接触ＥＳＶセンサ６は、１つ以上の単一の分離トーンパッチ１３０の予備トナー現像表面電位を測定する。非接触ＥＳＶセンサ８を用いて、１つ以上の単一分離トーンパッチ１３０の後トナー現像表面電位を測定する。これによって、式１２または１４に△Ｖを入れて、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）を計算する。１つ以上の単一分離トーンパッチ１３０についてのｍtoner／α比は、トナー濃度計９により測定することができる。
【００５１】
これによって、トナーの誘電体長さ（ｔd(toner)）の値だけ得られる。これは、トナーカートリッジのバーコード、ワイヤレスチップまたはその他マーキングまたはデバイスを読み取る等、数多くの方法で得られる。この読み取りプロセスにより集められたデータは、トナーの誘電体長さ（ｔd(toner)）を直接コード化するか、または画像形成装置が、集めたデータにより示されるカートリッジの種類、さらには特定のバッチについての好適な値を探せるようにする。
【００５２】
上記の情報を全て用いると、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）の現在の絶対値を、式１２を用いて計算することができる。
【００５３】
絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）および光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）について求めた上記の値を用いると、画像形成装置は、これらの値に基づいた幾つかの動作を採ることができる。
【００５４】
絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第１の所定のトナー範囲内にある場合には、画像形成装置は、例えば、帯電装置３により供給された電荷、静電潜像を形成する露光条件およびＩＱを維持するトナーの供給を是正することができる。さらに、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）が、第１の所定の光導体範囲内にある場合には、画像形成装置は、帯電装置３により供給された電荷、静電潜像を形成する露光条件およびＩＱを維持するトナーの供給を是正することができる。
【００５５】
画像形成装置はまた、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）および光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）の組み合わせに基づいて、図６に示す、より精密な第１の安全操作領域４１０を計算することもできる。安全操作領域は、光導体層誘電体長さ（ｑtoner／ｍtoner）に対する絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）のチャート４００の許容できる領域を画定する。この場合、かかるチャートにプロットされた絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）および光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）の値は、第１の安全な操作領域内となり、画像形成装置が、上記のとおり、ＩＱを維持するために、状態を調整する。
【００５６】
絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第１のトナーの所定範囲外であるが、第２の所定のトナー範囲内である場合には、画像形成装置は、それでも、例えば、帯電装置３により供給される電荷、静電潜像を形成するための露光条件、およびＩＱを維持するためのトナーの供給を是正し、絶対トナー電荷対トナー質量比の結果も示す。さらに、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）が、第１の所定の光導体範囲外であるが、第２の所定の光導体範囲内である場合には、画像形成装置は、それでも、例えば、帯電装置３により供給される電荷、静電潜像を形成するための露光条件、およびＩＱを維持するためのトナーの供給を是正し、光導体層誘電体長さ測定の結果も示す。
【００５７】
画像形成装置はまた、図６に示す、第１の安全操作領域４１０のような、より精密な第２の安全操作領域４２０を計算することもでき、精密な計算によって、状態が、第１の安全操作領域内であるが、第２の安全操作領域外であることが示される場合には、画像形成装置は、それでも、例えば、帯電装置３により供給される電荷、静電潜像を形成するための露光条件、およびＩＱを維持するためのトナーの供給を是正し、画像形成装置の表示部でのユーザへの警告と共に、より精密な第２の安全操作領域４２０の結果も示す。
【００５８】
最後に、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第２の所定のトナー範囲外の場合、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）が、第２の所定の光導体範囲外の場合、または精密な計算によって、条件が、図６に示す第２の安全操作領域４２０外の場合には、画像形成装置が修理されるまで、画像形成装置は、さらなる使用を防ぐために無効にしてもよい。画像形成装置はまた、上記したとおり、情報を、ネットワーク管理者、サービスエージェントまたは製造業者に送って、問題を是正するために、適切な措置が講じられるようにすればよい。
【００５９】
図７に、本開示内容による、光導体層誘電体厚さを測定する例示の実施形態を示す。
【００６０】
方法は、ステップＳ１０００で始まり、ステップＳ１０１０へ進む。ステップＳ１０１０において、既知の電圧を、光導体の内側導体材料に加える。方法の処理をステップＳ１０２０に進める。
【００６１】
ステップＳ１０２０において、一定のイオン電流（Ｉ）を、光導体層の表面に堆積する。方法の処理をステップＳ１０３０に進める。
【００６２】
ステップＳ１０３０において、光導体層の表面電位を、非接触ＥＳＶセンサ等のセンサを用いて測定する。方法の処理をステップＳ１０４０に進める。
【００６３】
ステップＳ１０４０において、光導体層の表面に堆積した一定の表面電位による電圧を、ステップＳ１０１０で内側導体に加えられた電圧を、ステップＳ１０３０でセンサにより測定された電圧から減算することにより計算して、ステップＳ１０２０で堆積した定イオン電流（Ｉ）のための電圧Ｖcorotronを得る。方法の処理をステップＳ１０５０に続ける。
【００６４】
ステップＳ１０５０において、システムの単位時間当たりの電荷を供給される光導体の面積（α／Ｔ）は、画像形成装置に設定されたパラメータから求める。方法の処理をステップＳ１０６０に続ける。
【００６５】
ステップＳ１０６０において、Ｖcorotron、Ｉおよびα／Ｔの値を式４に代入して、光導体層誘電体厚さ（ｔd(PR)）を求める。方法の処理をステップＳ１０７０に続ける。
【００６６】
ステップＳ１０７０において、光導体層誘電体長さｔd(PR)の値を出力する。方法をステップＳ１０８０に進め、そこで方法の処理を終了する。
【００６７】
図８に、本開示内容による、単位面積当たりの電荷を測定する方法の例示の実施形態を示す。
【００６８】
方法は、ステップＳ２０００で始まり、ステップＳ２０１０へ進む。ステップＳ２０１０において、光導体層の誘電体長さ（ｔd(PR)）を、例えば、上述したステップＳ１０００〜Ｓ１０８０に記載した方法を用いて測定する。方法の処理をステップＳ２０２０に進める。
【００６９】
ステップＳ２０２０において、ステップ１０１０で加えたものとは異なっていてもよい既知の電圧を、内側導体材料１に加える。方法の処理をステップＳ２０３０に進める。
【００７０】
ステップＳ２０３０において、電荷潜像を、光導体層２の表面１１０で記録する。電荷潜像は、画像形成装置により形成される画像１２０および分離トーンパッチ１３０に対応する。方法の処理をステップＳ２０４０に進める。
【００７１】
ステップＳ２０４０において、光導体層の潜像の表面電位を、非接触ＥＳＶセンサ等のセンサを用いて、分離トーンパッチ１３０で測定する。方法の処理をステップＳ２０５０に進める。
【００７２】
ステップＳ２０５０において、光導体層の電荷潜像を、トナー画像へとトナー現像剤７により現像する。方法の処理をステップＳ２０６０に進める。
【００７３】
ステップＳ２０６０において、光導体層のトナー画像の表面電位を、非接触ＥＳＶセンサ等のセンサを用いて、分離トーンパッチ１３０で測定する。方法の処理をステップＳ２０７０に進める。
【００７４】
ステップＳ２０７０において、トナー画像１２０および分離トーンパッチ１３０の現像による表面電位の変化（△Ｖ）を、ステップＳ２０４０で測定した表面電圧をステップＳ２０６０で測定した表面電圧から減算することにより計算する。方法の処理をステップＳ２０８０に進める。
【００７５】
ステップＳ２０８０において、トナー画像のトナー粒子の単位面積当たりの質量（ｍ／α）を、例えば、分離トーンパッチ１３０で測定する。方法の処理をステップＳ２０９０に進める。
【００７６】
ステップＳ２０９０において、トナーの誘電体長さ（ｔd(toner)）の値を読み取る。値は、画像形成装置にストアされた所定の値、トナーカートリッジにストアされた所定の値、または画像形成装置に接続されたネットワークにストアされた所定の値から読み取ればよい。方法の処理をステップＳ２１００に進める。
【００７７】
ステップＳ２１００において、△Ｖ、ｍ／α、（ｔd(toner)）およびｔd(PR)を、式１２に代入して、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）を求める。方法の処理をステップＳ２１１０に進める。
【００７８】
ステップＳ２１１０は判断ステップである。ステップＳ２１１０において、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）を、第１の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲と比べる。絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第１の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲内である場合には、方法をステップＳ２１４０に進める。絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第１の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比外である場合には、方法の処理をステップＳ２１２０に進める。
【００７９】
ステップＳ２１２０は判断ステップである。ステップＳ２１２０において、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）を、第１の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲より広い第２の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲と比べる。絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第２の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲内である場合には、方法をステップＳ２１５０に進める。絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が、第２の所定の絶対トナー電荷対トナー質量比範囲外である場合には、方法の処理をステップＳ２１３０に進める。
【００８０】
ステップＳ２１３０において、画像形成装置は、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が指定外であることと、画像が、さらに形成されないことを示す警告を出力すると、画像形成装置は、保守が実施されるまで、さらに画像を形成するのを抑制する。方法をステップＳ２１６０に進め、そこで方法を終了する。
【００８１】
ステップＳ２１４０において、画像形成装置は、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）における変化を補正する値を更新する。方法をステップＳ２１６０に進め、そこで方法を終了する。
【００８２】
ステップＳ２１５０において、画像形成装置は、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）が指定外であることを示す警告を出力する。方法をステップＳ２１６０に進め、そこで方法を終了する。
【００８３】
上記の方法ステップＳ２１１０およびＳ２１２０はまた、光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）を、第１および第２の所定の光導体層誘電体長さ範囲と比較するように構成してもよく、または方法ステップＳ２１１０およびＳ２１２０は、絶対トナー電荷対トナー質量比（ｑtoner／ｍtoner）および光導体層誘電体長さ（ｔd(PR)）を、図６に示す第１および第２の安全操作領域と比較するように構成してもよい。
【００８４】
図９に、画像形成装置における絶対トナー電荷対トナー質量比および光導体層誘電体長さを測定し、ＩＱシステムおよび方法に有害な変化を記録するシステムおよび方法を用いる環境を示す。画像形成装置３１０は、コンピュータネットワーク３９０に接続されている。同じく、コンピュータネットワーク３９０は、コンピュータ端末３４０に接続されている。コンピュータネットワーク３９０はまた、インターネット３５０に、およびインターネット３５０から、例えば、コンピュータ端末またはデバイス３６０が接続された第２のコンピュータネットワーク３３０へ接続されていてもよい。画像形成装置３２０は、単一コンピュータまたは端末３８０にのみ接続されていてもよい。画像形成装置３１０および３２０の他のコンピュータ端末への接続によって、上記の何らかの警告やメッセージを、これらのコンピュータ端末へ通信することができる。
【００８５】
画像形成装置３２０の場合には、測定結果および警告を、表示のためにコンピュータ端末デバイス３８０にも送信してもよい。画像形成装置３１０は、ネットワーク３９０およびインターネット３５０に接続されているため、測定結果および警告は、ネットワーク３９０およびインターネット３５０に接続されたデバイス３４０および３６０のいずれかに送信してよい。サービスエージェントに、トナーの現在の状態を知らせてもよい。サービスエージェントまたは製造業者は、画像形成装置とネットワークを介して直接通信して、デバイス内のパラメータを変えるか、またはサービスエージェントに、トナーまたは光導体シリンダまたはベルト１００を検査して交換するよう電話連絡または依頼することにより、トナーに関する問題を是正する措置を講じればよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  内側導体材料、２  光導体層、３  帯電装置、４  非接触静電圧（ＥＳＶ)センサ、５  露光源、６  非接触静電電圧センサ、７  トナー現像剤、８  非接触ＥＳＶセンサ、９  トナー濃度計、１０  トナー粒子、１１  トナー、１００  光導体シリンダ、１０５  、１１０  表面、１２０  画像、１３０  分離トーンパッチ、３１０  画像形成装置、３２０  画像形成装置、３３０  第２のコンピュータネットワーク、３４０  デバイス、３５０  インターネット、３６０  デバイス、３８０  コンピュータ端末デバイス、３９０  ネットワーク、４００  チャート、４１０  第１の安全操作領域、４２０  第２の安全操作領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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