(57)【要約】【課題】電子写真装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を非接触で精度良く測定することができ、各プロセスのユニットに対し最適な設定ができ、画像劣化などを大幅に改善できるようにする。【解決手段】感光体２に形成された潜像の電位を検出する電位検出工程と、該潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と前記検出した潜像電位を基にデータベースより得られたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の像形成装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を測定する測定方法であって、感光体に形成された潜像の電位を検出する電位検出工程と、該潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と前記検出した潜像電位を基にデータベースより得られたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するようにしたことを特徴とするトナー帯電量の測定方法。
【請求項２】
電子写真方式の像形成装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を測定する測定方法であって、感光体に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と予めデータベースに取得しておいたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するようにしたことを特徴とするトナー帯電量の測定方法。
【請求項３】
潜像電位を固定して現像バイアスによって現像ポテンシャルを変化させたときのトナー付着電位をデータベースに取得しておくことを特徴とする請求項１または２に記載のトナー帯電量の測定方法。
【請求項４】
帯電バイアスを用いて安定した潜像電位を得るようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のトナー帯電量の測定方法。
【請求項５】
非接触式の表面電位計を用いて電位を検出するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４何れかに記載のトナー帯電量の測定方法。
【請求項６】
反射型のフォトセンサを用いてトナー付着量を検出するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４何れかに記載のトナー帯電量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を非接触で測定するトナー帯電量の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に一般的な電子写真作像プロセスを示す。帯電器１にて感光体２を帯電させ、露光器３で画像の静電潜像を形成する。そして、現像器４の中のトナーにて静電潜像を顕像化し、トナー像とする。カラー機では、このトナー像を中間転写ベルト５に転写し、さらに転写器６により紙（転写紙）７に転写し、その後定着器８による熱定着を経て紙上に画像が形成される。
【０００３】
このように、電子写真プロセスでは数多くの工程を用いているため、作像画像が乱れて劣化することに細心の注意をはらっている。特に、静電潜像の形成からトナー像の現像までが一番重要となるため、数種のセンサを用いてコントロールしている。
【０００４】
すなわち、図８の▲１▼、▲２▼、▲３▼の位置にそれぞれ、感光体２の帯電電位及び露光した潜像電位を確認するための電位センサ９ａ、現像器内に設定通りにトナーが入っているかを確認するトナー濃度センサ９ｂ、現像された感光体上のトナーの付着量を確認するトナー付着量センサ９ｃを配置している。
【０００５】
そして、帯電電位を検出する電位センサ９ａの出力が設定値より低いとなれば帯電器１のバイアスを上げ、潜像電位が設定値より高いとなれば露光器３の光強度を上げる。また、トナー濃度センサ９ｂにより一定の画像濃度となるようにトナー補給を繰り返し、トナー付着量センサ９ｃの出力で付着が少ないとなればトナー補給を増やすといったプロセスコントロールを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような電子写真作像プロセスにおいて、現像器の中にあるトナーが最終的に紙上まで移動するのは、トナーが帯電しているためである。つまり、静電気力を利用して、トナーの帯電電位とは逆のバイアスを転写物に印加してトナーを移動させている。
【０００７】
このとき、トナーの帯電量に対してバイアスが小さければトナーの転写率が悪くなってしまう。また、逆に大きければトナーが飛び散った状態で転写されたり、トナーが逆帯電を起こしてボソボソ転写抜けした版画のような状態になってしまう。実際電子写真プロセスでは、トナーが設定通り付着しているかということと、トナーの帯電量がどの値かが大変重要な特性となってくる。
【０００８】
ところが、上記のトナー帯電量を、作像画像を壊さないように非接触で測定することは困難であり、現状では上述のトナー濃度センサを用いているが、このトナー濃度では、この程度の帯電量と類推してコントロールを行っていくことしかできない。当然のことながら、使用している環境によりトナーの帯電量は顕著に変わるため、設置した全てのセンサ出力が設定範囲を示しても良好な画像が得られないことは決して少ないことではない。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、トナーの帯電量を非接触で精度良く測定することができ、各プロセスのユニットに対し最適な設定ができ、画像劣化などを大幅に改善可能なトナー帯電量の測定方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトナー帯電量の測定方法は、電子写真方式の像形成装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を測定する測定方法であって、感光体に形成された潜像の電位を検出する電位検出工程と、該潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と前記検出した潜像電位を基にデータベースより得られたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明に係るトナー帯電量の測定方法は、電子写真方式の像形成装置で現像剤として使用されるトナーの帯電量を測定する測定方法であって、感光体に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と予めデータベースに取得しておいたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００１３】
初めに、現像された付着トナーの帯電量測定方法について説明し、続いて実機における二つの使用例について説明する。この内１例は、他のプロセスユニットを利用することによってトナー付着量センサのみで測定することができる画期的な方法である。
【００１４】
図１は本発明の実施例のデータ取得用センサの取り付け位置を示す断面ブロック図であり、図８と同一符号は同一構成要素を示しているので、重複する説明は省略する。
【００１５】
本実施例では、データ取得用センサとして、図１のＡの位置に表面電位センサ１１ａ及びトナー付着量センサ１１ｂが配置され、同図のＢの位置に表面電位センサ１１ｃが配置される。
【００１６】
まず、現像された付着トナーの帯電量測定方法について説明する。
【００１７】
一定の潜像電位の下で現像バイアスを変えてトナー付着量を変化させ、それがどの程度のトナー付着電位変化となるかを求める。その際、表面電位センサとトナー付着量センサを用いる。
【００１８】
上記表面電位センサは、市販されている非接触にて表面の電位を測定可能な表面電位計を使用する。この表面電位計は、測定方式によって数多くの種類が存在するが、どのようなタイプの表面電位計であっても構わない。またトナー付着量センサは、基本的には４５度で出射した光の反射光を対向の４５度で受光する反射型フォトセンサを利用するが、これもまた感光体上に付着するトナー量がある程度のセンサ出力信号の異なりで表せるものであれば、どのようなセンサであっても構わない。
【００１９】
上記二つのセンサの出力信号からトナー付着量を測定してデータベースにするが、次にその測定の確認方法について述べる。なお、ＯＰＣ（有機光導電体）を用いた場合にはトナー・バイアスは負となるが、ここでは絶対値の正で表して説明する。
【００２０】
図１のＡの位置に表面電位センサ１１ａ及びトナー付着量センサ１１ｂを設置し、Ｂの位置に表面電位センサ１１ｃを設置する。そして、現像器４に現像剤である帯電量（ｅｘ．１５μＣ／ｇ）のトナーをセットし、以下の処理を行う。
【００２１】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．６５０Ｖ）させる。
【００２２】
２）露光器３によって感光体２に潜像形成（ｅｘ．２００Ｖ）を行う。
【００２３】
３）帯電電位及び潜像電位をＢの位置の表面電位センサ１１ｃで確認する。
【００２４】
４）現像器４のバイアス設定（１）（ｅｘ．４５０Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（１）を形成する。
【００２５】
５）Ａの位置の表面電位センサ１１ａでトナー付着（１）のトナー付着電位（１）（ｅｘ．４００Ｖ）を測定する。
【００２６】
６）同時に、トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（１）のトナー付着量（１）を測定する。
【００２７】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．０．６５ｍｇ／ｃｍ２）されている。
【００２８】
同様にして、以下の処理を行う。
【００２９】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．６５０Ｖ）させる。
【００３０】
２）露光器３によって感光体２に潜像形成（ｅｘ．２００Ｖ）を行う。
【００３１】
３）帯電電位及び潜像電位をＢの位置の表面電位センサ１１ｃで確認する。
【００３２】
４）現像器４のバイアス設定（２）（ｅｘ．６００Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（２）を形成する。
【００３３】
５）Ａの位置の表面電位センサ１１ａでトナー付着（２）のトナー付着電位（２）（ｅｘ．５５０Ｖ）を測定する。
【００３４】
６）同時に、トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（２）のトナー付着量（２）を測定する。
【００３５】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．１．５０ｍｇ／ｃｍ２）されている。
【００３６】
そして、上記の測定を帯電量の異なるトナー（２５・３５μＣ／ｇ）で繰り返し行って確認する。それらの結果は現像バイアスと潜像電位の差を現像ポテンシャルとしてデータ化され、この現像ポテンシャル（Ｖ）とトナー付着電位（Ｖ）の関係を図２のグラフに示す。また、現像ポテンシャル（Ｖ）とトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）の関係を図３のグラフに示す。
【００３７】
更に、トナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）とトナー付着電位（Ｖ）の関係を図４のグラフに示す。このグラフを見ると、一次の関係にあってトナー帯電量が高いほど傾きが大きくなっており、また潜像電位が一定であればトナー帯電量に関係なく一定のトナー付着電位を示していることが分かる。
【００３８】
上記の関係を確認するために、数多くの帯電量の異なるトナーにて検証したものを図５のグラフに示す。このグラフから、ほぼ一定のトナー付着電位になることが分かる。また、それぞれのトナー帯電量（μＣ／ｇ）と傾き（付着電位／付着量）の関係を図６のグラフに示す。図示のように、測定した範囲ではトナー帯電量に比例してほぼ一次の関係で高くなっていることが分かる。
【００３９】
このように測定して得られたほぼ一定となるトナー付着電位と、２点測定したトナー付着量の傾きにて、トナー帯電量を算出できる基準のデータベースを取得することができる。
【００４０】
実際の測定においては、マシン立ち上げ時のキャリブレーション及び紙間の非画像形成時に行うことが望ましい。
【００４１】
次に、実機における使用例について説明する。
【００４２】
（使用例１：付着トナーの帯電量測定方法と同じ二つのセンサを用いる場合）
この方法は、感光体に形成された潜像の電位を検出する電位検出工程と、該潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と前記検出した潜像電位を基にデータベースより得られたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するものである。
【００４３】
この場合、図１のＡの位置にトナー付着量センサ１１ｂを配置し、同図のＢの位置に表面電位センサ１１ｃを配置する。
【００４４】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．６５０Ｖ）させる。
【００４５】
２）露光器３によって感光体２に潜像形成（ｅｘ．２００Ｖ）を行う。
【００４６】
３）帯電電位及び潜像電位をＢの位置の表面電位センサ１１ｃで確認する。
【００４７】
４）現像器４のバイアス設定（１）（ｅｘ．４５０Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（１）を形成する。
【００４８】
５）トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（１）のトナー付着量（１）を測定する。
【００４９】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．１．００ｍｇ／ｃｍ２）されている。また、上述のデータベースにて潜像電位と現像バイアスからトナー付着電位（１）（ｅｘ．４００Ｖ）が求められている。
【００５０】
同様にして、以下の処理を行う。
【００５１】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．６５０Ｖ）させる。
【００５２】
２）露光器３によって感光体２に潜像形成（ｅｘ．２００Ｖ）を行う。
【００５３】
３）帯電電位及び潜像電位をＢの位置の表面電位センサ１１ｃで確認する。
【００５４】
４）現像器４のバイアス設定（２）（ｅｘ．６００Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（２）を形成する。
【００５５】
５）トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（２）のトナー付着量（２）を測定する。
【００５６】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．１．２０ｍｇ／ｃｍ２）されている。また、上述のデータベースにて潜像電位と現像バイアスからトナー付着電位（２）（ｅｘ．５５０Ｖ）が求められている。
【００５７】
そして、上記二つのトナー付着量とトナー付着電位からその傾きを求めることにより、図６に示すようなデータベースよりトナー帯電量を算出することができる。
【００５８】
上記使用例１における測定制御の流れを図７の（ａ）のブロック図に示す。図中、１２は演算部で、トナー付着量データベース１２ａ、トナー付着電位データベース１２ｂ、トナー帯電量データベース１２ｃを有している。そして、この演算部１２で得られたトナー帯電量は、転写バイアス等の各プロセスユニットへ伝達され、最適に制御される。
【００５９】
ここで、高価な表面電位センサを組み付けることはマシンコストの面からも好ましくない。そこで、トナー付着量センサのみでトナー帯電量を算出する方法を以下に説明する。
【００６０】
ここでのポイントとして、潜像電位をどのように求めるかが重要なところであるが、上述の使用例１においても表面電位センサを使用しないで潜像電位をおおよその値と決めつけてトナー帯電量を算出することもできる。但しこの場合、感光体の帯電電位のみならず、露光器の光量や感光体の感度など、変動する要因が多過ぎて決めつけるほどの信用できる値にはならない。
【００６１】
そこで、これらの変動要因を極力減らすため、感光体の帯電電位を本測定の潜像電位と位置づけて測定する手法が有効となる。
【００６２】
（使用例２：トナー付着量センサのみで測定する場合）
この方法は、感光体に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像工程と、該トナーの付着量を検出する付着量検出工程とを有し、前記現像工程における現像バイアスを少なくとも２回変えてそれぞれのトナー付着量を検出し、それらのトナー付着量と予めデータベースに取得しておいたトナー付着電位とから該トナーの帯電量を算出するものである。
【００６３】
この場合、図１のＡの位置にのみトナー付着量センサ１１ｂを配置する。
【００６４】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．２００Ｖ）させる。
【００６５】
２）現像器４のバイアス設定（１）（ｅｘ．４５０Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（１）を形成する。
【００６６】
３）トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（１）のトナー付着量（１）を測定する。
【００６７】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．１．００ｍｇ／ｃｍ２）されている。また、上述のデータベースにて潜像電位と現像バイアスからトナー付着電位（１）（ｅｘ．４００Ｖ）が求められている。
【００６８】
同様にして、以下の処理を行う。
【００６９】
１）帯電器１によって感光体２を一様に帯電（ｅｘ．２００Ｖ）させる。
【００７０】
２）現像器４のバイアス設定（２）（ｅｘ．６００Ｖ）にて現像を行い、トナー付着（２）を形成する。
【００７１】
３）トナー付着量センサ１１ｂでトナー付着（２）のトナー付着量（２）を測定する。
【００７２】
このとき、フォトセンサ（トナー付着量センサ１１ｂ）の出力から事前測定のトナー付着量が算出（ｅｘ．１．２０ｍｇ／ｃｍ２）されている。また、上述のデータベースにて潜像電位と現像バイアスからトナー付着電位（２）（ｅｘ．５５０Ｖ）が求められている。
【００７３】
そして、上記二つのトナー付着量とトナー付着電位からその傾きを求めることにより、図６に示すようなデータベースよりトナー帯電量を算出することができる。
【００７４】
上記使用例２における測定制御の流れを図７の（ｂ）のブロック図に示す。図中、１２は演算部で、トナー付着量データベース１２ａ、トナー付着電位データベース１２ｂ、トナー帯電量データベース１２ｃを有している。また、１３は帯電バイアスであり、演算部１２で得られたトナー帯電量は、転写バイアス等の各プロセスユニットへ伝達され、最適に制御される。
【００７５】
上記のようにして求められたトナー帯電量に対応して、その後の中間転写及び紙転写のバイアスを最適に設定することができる。そして、事前にトナー帯電量と転写率や画像乱れの観点から最適なバイアスを求めておき、作像時のトナー帯電量に応じて最適なバイアスで中間転写、紙転写を行えば、転写による画像乱れを最低限の状態にすることができる。
【００７６】
また、通常のトナー付着量センサによる制御と同様に、付着が少なければトナー補給を行い、逆に多ければ現像器の攪拌を行ってトナーの帯電量を上げることにより付着量を少なくする方向への制御も可能である。更に、トナー帯電量との対応によりマシンの現状態を把握することができ、トナー付着量が設定通りにもかかわらずトナー帯電量が低い場合や高い場合といった状態にも、帯電器から転写、定着の各ユニットの最適な設定に制御が可能となる。
【００７７】
このように、トナー付着電位とトナー付着量の関係を導くことによって、トナー付着量センサのみでトナー帯電量を算出することができ、中間転写、紙転写の画像を乱さない最適なバイアス設定が可能となるとともに、帯電から転写、定着までの全てのユニットに対して最適な設定が行えるという効果も合わせ持つものとなる。
【００７８】
ここで、上述のデータ取得はマシン開発時に一度行えば良いことで、量産時の個々のマシンでは特に必要ではない。
【００７９】
以上、本発明の実施例について述べたが、本実施例では、粉体の帯電量を非接触で精度良く測定することができ、各プロセスのユニットに対し最適な設定ができ、画像劣化などを大幅に改善することができる。
【００８０】
すなわち、本実施例によれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００８１】
（１）トナー付着量とトナー付着電位の関係から、現測定の範囲で一次関係式の傾きからトナー帯電量を算出することができる。
【００８２】
（２）潜像電位を固定して現像バイアスによって現像ポテンシャルを変化させることで、トナー付着電位の差が明確となり、トナー帯電量に関係なく現像ポテンシャル値（現像バイアス値）で決まったトナー付着電位となる。
【００８３】
（３）予め、二つの測定データを用意することによって、トナー付着量センサのみでトナー帯電量を算出することができる。
【００８４】
（４）上記（３）のトナー帯電量を求めるに当たって、露光器を用いた潜像形成だけでなく帯電バイアスを利用することで、安定した潜像電位を形成することができる。
【００８５】
（５）感光体上の付着トナーの測定算出することが可能であるため、電子写真プロセス制御値を最適化できる。特に、現像以降の転写バイアス制御が最適化され、転写による画像劣化を大幅に改善できる。
【００８６】
（６）中間転写を有するものには、感光体上だけでなく中間転写ベルト上でも測定算出が可能であり、紙転写バイアスへの最適制御が可能となる。
【００８７】
（７）帯電から転写、定着までの全てのユニットに対し、最適な設定が行えるという効果も合わせ持つことができる。
【００８８】
なお、本発明は、上述の電子写真方式を利用したコピー機やプリンタなどの画像形成装置だけでなく、粉体の帯電量を非接触で測定したい他の装置に対しても適用可能である。
【００８９】
また、感光体上の測定だけでなく、中間転写ベルト上や転写紙上の測定も可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナーの帯電量を非接触で精度良く測定することができ、各プロセスのユニットに対し最適な設定ができ、画像劣化などを大幅に改善することが可能となる。
【００９１】
また電子写真法を用いた複写機などの場合、帯電から現像までの全てのユニットに対し、最適な設定を行うことができるという効果も併せ持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のデータ取得用センサの取り付け位置を示す断面図
【図２】現像ポテンシャルとトナー付着電位の関係を示すグラフ
【図３】現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を示すグラフ
【図４】トナー付着量とトナー付着電位の関係を示すグラフ
【図５】検証したトナー付着量とトナー付着電位の関係を示すグラフ
【図６】トナー帯電量と傾きの関係を示すグラフ
【図７】使用例における測定制御の流れを示すブロック図
【図８】一般的な電子写真作像プロセスを示す断面図
【符号の説明】
２  感光体
４  現像器
５  中間転写ベルト
６  転写器
７  紙
８  定着器
１１ａ  表面電位センサ
１１ｂ  トナー付着量センサ
１１ｃ  表面電位センサ
１２  演算部
【図１】
2004264732.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004264732.tif 000005
【図４】
2004264732.tif 000006
【図５】
2004264732.tif 000007
【図６】
2004264732.tif 000008
【図７】
2004264732.tif 000009
【図８】
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