(57)【要約】【課題】電子写真装置のトナーなど粉体の帯電量を非接触で精度良く測定することができ、画像劣化などを防止可能な帯電量検出装置を提供する。【解決手段】電子写真プロセスで使用されるトナーの帯電量を検出するトナー帯電位センサ１を、電位センサ２とトナー付着量センサ３で構成する。そして、このトナー帯電位センサ１を例えばトナーを付着した感光体の近傍に配置し、その表面電位を電位センサ２により非接触にて検出し、またトナーの付着量をトナー付着量センサ３により検出し、電位センサ２の検出結果とトナー付着量センサ３の検出結果から、演算装置４によりトナーの帯電量を求める。電位センサ２には、非接触式の表面電位計を用い、トナー付着量センサに３は、反射型のフォトセンサを用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体の帯電量を検出する帯電量検出装置であって、前記粉体の表面電位を検出する電位センサと、該粉体の付着量を検出する付着量センサとを有し、前記電位センサの検出結果と前記付着量センサの検出結果から前記粉体の帯電量を検出することを特徴とする帯電量検出装置。
【請求項２】
前記電位センサは非接触式の表面電位計であることを特徴とする請求項１に記載の帯電量検出装置。
【請求項３】
前記付着量センサは反射型のフォトセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電量検出装置。
【請求項４】
前記粉体は電子写真装置で現像剤として使用されるトナーであることを特徴とする請求項１ないし３何れかに記載の帯電量検出装置。
【請求項５】
粉体の帯電量を検出する帯電量検出方法であって、前記粉体の所定電位に対する付着電位を測定する粉体付着電位測定工程と、前記粉体の所定電位に対する付着量を測定する粉体付着量測定工程とにより、粉体の付着電位と付着量とを少なくとも二つの粉体付着量が異なる部分について測定し、その測定結果より粉体の付着電位と付着量との一次関係式を求め、この一次関係式を予め測定された粉体の付着電位と付着量の基準一次関係式と傾きを比較することにより、前記粉体の帯電量を検出することを特徴とする帯電量検出方法。
【請求項６】
前記粉体は電子写真装置で現像剤として使用されるトナーであり、その付着電位と付着量を測定する所定電位は現像ポテンシャル電位であることを特徴とする請求項５に記載の帯電量検出方法。
【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などの粉体の帯電量を検出する帯電量検出装置及び帯電量検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に一般的な電子写真作像プロセスを示す。帯電器１１にて感光体１２を帯電させ、露光器１３で画像の静電潜像を形成する。そして、現像器１４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１５に転写し、さらに転写器１６により紙（転写紙）１７に転写し、その後定着器１８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６の▲１▼、▲２▼、▲３▼の位置にそれぞれ、感光体１２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２１、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２２、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２３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２１の出力が設定値より低いとなれば帯電器１１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１３の光強度を上げる。また、トナー濃度センサ２２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２３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、粉体の帯電量を非接触で精度良く測定することができ、画像劣化などを防止可能な帯電量検出装置及び帯電量検出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】
本発明に係る帯電量検出装置は、粉体の帯電量を検出する帯電量検出装置であって、前記粉体の表面電位を検出する電位センサと、該粉体の付着量を検出する付着量センサとを有し、前記電位センサの検出結果と前記付着量センサの検出結果から前記粉体の帯電量を検出するように構成したものである。
【００１１】
また、前記電位センサは非接触式の表面電位計とし、前記付着量センサは反射型のフォトセンサにより構成したものである。
【００１２】
本発明に係る帯電量検出方法は、粉体の帯電量を検出する帯電量検出方法であって、前記粉体の所定電位に対する付着電位を測定する粉体付着電位測定工程と、前記粉体の所定電位に対する付着量を測定する粉体付着量測定工程とにより、粉体の付着電位と付着量とを少なくとも二つの粉体付着量が異なる部分について測定し、その測定結果より粉体の付着電位と付着量との一次関係式を求め、この一次関係式を予め測定された粉体の付着電位と付着量の基準一次関係式と傾きを比較することにより、前記粉体の帯電量を検出するようにしたものである。
【００１３】
また、前記粉体は電子写真装置で現像剤として使用されるトナーであり、その付着電位と付着量を測定する所定電位は現像ポテンシャル電位であるようにしたものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は本発明の実施例の構成を示すブロック図であり、ここでは粉体であるトナー、つまり電子写真方式の複写機やプリンタなどで現像剤として使用されるトナーの帯電量を検出するトナー帯電位センサ１の構成を示している。同図において、２はトナーの表面電位を非接触にて検出する電位センサ、３はトナーの付着量を検出するトナー付着量センサ、４は電位センサ２の検出結果とトナー付着量センサ３の検出結果からトナーの帯電量を求める演算装置である。
【００１６】
上記電位センサ２は、市販の非接触式の表面電位計が用いられている。この表面電位計は、インピーダンス部によって振動容量型やセクター型、集電型などに分けられる。さらに、アナログ出力型やＤＣフィードバックアナログ出力型、ＡＣフィードバックアナログ出力型など数多く存在するが、どのようなタイプの表面電位計でもかまわない。
【００１７】
またトナー付着量センサ３は、反射型のフォトセンサが用いられている。この反射型のフォトセンサは、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もかまわない。
【００１８】
図２は本実施例のトナー帯電位センサ１の取り付け位置例を示す図であり、図６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。図２の例では、▲４▼の位置にトナー帯電位センサ１が配置されているが、このトナー帯電位センサ１の配置位置は、他の場所であっても良い。
【００１９】
次に、上記のトナー帯電位センサ１により感光体１２上のトナー帯電量を検出する方法について、図３〜図５を用いて説明する。図３は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４は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５はトナー付着量とトナー付着電位の関係を示すグラフである。
【００２０】
ここでは、トナー帯電量を変えた現像剤（１５、２５、３５μＣ／ｇの３種類とする。実際のＯＰＣを用いた場合にトナーは負帯電となるが、ここでは絶対値をとって正で表現する。）を用意した。
【００２１】
図２の▲４▼の位置にある電位センサ２とトナー付着量センサ３で構成されたトナー帯電位センサ１にて、それぞれの現像剤でトナー付着量が変わるように現像ポテンシャルを変化させて作像した際のトナーが付着した場所の表面電位を測定した結果を図３に示す。
【００２２】
また、このときのトナー付着量センサ３の出力から得られたトナー付着量との関係を図４に示す。これは、予めトナー付着量センサ３の出力とトナー付着量の関係マップを作成しておき、測定時の出力値をトナー付着量に変換して作成したグラフである。
【００２３】
そして、上記の２種類のグラフより、トナー付着量とトナー付着電位の関係が導きだせる。それを図５に示す。トナー付着量が変化するとトナー付着電位も比例して変化し、その関係は一次であることが分かった。帯電量の低い１５μＣ／ｇのトナーでは付着量が増えても表面電位の変化は小さく、帯電量の高い３５μＣ／ｇのトナーでは表面電位の変化が大きい。
【００２４】
ここで、トナー付着量とトナー付着電位の関係からトナー帯電量を求めることができるが、感光体１２の潜像電位がばらつく不安を残しているため、上記の一次関係式の傾きからトナー帯電量を求めることも可能である。
【００２５】
以上の原理により、表面電位を測定する電位センサ２とトナー付着量センサ３を用いることで、トナーの付着量と付着電位から、もしくはそれらの一次式の傾きからトナー帯電量を求めることが可能なトナー帯電位センサ１を作製することができる。
【００２６】
続いて、上記▲４▼の位置に設置したトナー帯電位センサ１による電子写真プロセスのフィードバック制御例について説明する。
【００２７】
ここで説明するトナーの帯電量検出方法は、トナーの現像ポテンシャル電位に対する付着電位を測定する粉体付着電位測定工程と、該トナーの現像ポテンシャル電位に対する付着量を測定する粉体付着量測定工程とにより、トナーの付着電位と付着量とを少なくとも二つのトナー付着量が異なる部分について測定し、その測定結果よりトナーの付着電位と付着量との一次関係式を求め、この一次関係式を予め測定されたトナーの付着電位と付着量の基準一次関係式と傾きを比較することにより、上記トナーの帯電量を検出するものである。
【００２８】
上記の基準一次関係式は、帯電から転写、定着といった各プロセスパラメータの基準値を決定する環境下で測定されるものであり、トナー帯電位センサ１を使用する場合の環境とほぼ同様な条件で測定されるものである。また、トナー付着電位とトナー付着電位による一次式の傾きがある値の場合、トナー帯電量がどれくらいかと、予め測定などにより決められるものである。
【００２９】
まず、印字の紙間部において付着量が異なる２種のベタパターンを作像する。そして、これらのパターンをトナー帯電位センサ１で読み取り、上述の一次関係式の傾きからトナーの帯電量を求める。ここで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値を最適に設定することができる。
【００３０】
このとき、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値を求めておき、作像時のトナー帯電量に応じて最適なバイアス値で中間転写及び紙転写を行えば、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。また、このトナー帯電位センサ１のトナー付着量センサ３の出力から設定通りの付着量が得られているかを確認することができ、このため、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１４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。
【００３１】
さらに、電位センサ２の出力から、付着量が設定通りで表面電位が低い場合はトナーの帯電量が低いと考えられるので、攪拌により帯電量を高く設定しつつ付着量が下がるのを防ぐために露光量を上げたり現像バイアスを上げるように制御する。表面電位が高い場合はトナーの帯電量が高いと考えられるので、トナー補給により帯電量を下げつつ付着量が上がるのを防ぐために露光量を下げたり現像バイアスを下げるように制御する。
【００３２】
同様に、付着量が低めのときの表面電位や付着量が高めのときの表面電位などについても、最適なプロセス設定が可能となる。
【００３３】
したがって、上記のトナー帯電位センサ１により、中間転写や紙転写において画像の乱れを起こさせないような最適なバイアス値の設定が可能となるだけでなく、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。
【００３４】
以上、本発明の実施例について述べたが、本実施例では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、画像劣化などを防止することが可能となる。すなわち、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
（１）作像後の感光体上に付着したトナーの帯電量を測定することを可能としたため、電子写真プロセス制御値を最適化することができる。特に、現像以降の転写バイアス制御を最適化することで、転写による画像劣化を大幅に改善することができる。
【００３６】
（２）中間転写を行うものには、感光体上だけでなく中間転写ベルト上にもトナー帯電位センサ１の設置が可能であり、紙転写バイアスに対する最適制御が可能となる。
【００３７】
（３）現像から定着前までのトナー帯電量の変化を把握することができる。
【００３８】
（４）トナー付着量とトナー付着電位の値からトナー帯電量を求めることができるだけでなく、一次関係式の傾きでも求めることができるので、潜像電位のばらつきに対しても精度の良い測定が可能となる。
【００３９】
（５）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。
【００４０】
なお、本発明は、電子写真方式を利用したコピー機やプリンタだけでなく、他の粉体の帯電量を非接触で測定したい製品などにも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉体の帯電量を非接触で精度良く測定することができるという効果があり、例えば電子写真装置の画像劣化などを防止するこが可能になるという効果が得られる。
【００４２】
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】本発明の実施例の構成を示すブロック図
【図２】実施例のトナー帯電位センサの取り付け位置例を示す断面図
【図３】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４】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５】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】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】
１  トナー帯電位センサ
２  電位センサ
３  トナー付着量センサ
４  演算装置
１２  感光体
１４  現像器
１５  中間転写ベルト
１６  転写器
１７  紙
１８  定着器
【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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