【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring a toner charge amount in a non-contact manner by measuring a charge amount of a toner used as a developer in an electrophotographic apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a general electrophotographic image forming process. The photoconductor 2 is charged by the charger 1, and an electrostatic latent image of an image is formed by the exposure device 3. Then, the electrostatic latent image is visualized with the toner in the developing device 4 to be a toner image. In the color machine, this toner image is transferred to the intermediate transfer belt 5, further transferred to paper (transfer paper) 7 by the transfer device 6, and then heat-fixed by the fixing device 8 to form an image on the paper.
[0003]
As described above, since many processes are used in the electrophotographic process, great care is taken that the formed image is disturbed and deteriorated. In particular, since the process from the formation of an electrostatic latent image to the development of a toner image is the most important, control is performed using several types of sensors.
[0004]
That is, a potential sensor 9a for confirming the charged potential of the photoreceptor 2 and the potential of the exposed latent image are provided at positions (1), (2) and (3) in FIG. And a toner density sensor 9c for checking the amount of toner adhered on the developed photoreceptor.
[0005]
When the output of the potential sensor 9a for detecting the charging potential is lower than the set value, the bias of the charger 1 is increased, and when the potential of the latent image is higher than the set value, the light intensity of the exposure device 3 is increased. Further, toner supply is repeated by the toner density sensor 9b so as to obtain a constant image density, and a process control is performed such that when the amount of adhesion becomes small based on the output of the toner adhesion amount sensor 9c, the amount of toner supply is increased.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electrophotographic image forming process as described above, the reason why the toner in the developing device finally moves onto the paper is that the toner is charged. In other words, the toner is moved by applying a bias opposite to the charged potential of the toner to the transfer material by using the electrostatic force.
[0007]
At this time, if the bias is small with respect to the charge amount of the toner, the transfer rate of the toner is deteriorated. On the other hand, if the size is large, the toner is transferred in a scattered state, or the toner is reversely charged, resulting in a print-like state in which the transfer has been lost. In fact, in the electrophotographic process, whether the toner adheres as set and the value of the charge amount of the toner are very important characteristics.
[0008]
However, it is difficult to measure the toner charge amount in a non-contact manner so as not to damage the formed image. At present, the above-described toner density sensor is used. You can only control by estimating the amount. As a matter of course, the charge amount of the toner varies significantly depending on the environment in which it is used. Therefore, it is not rare that a good image cannot be obtained even if all the installed sensor outputs indicate the set range.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can accurately measure the amount of charge of a toner in a non-contact manner. It is an object of the present invention to provide a method of measuring a toner charge amount which can be significantly improved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for measuring the charge amount of the toner according to the present invention is a measurement method for measuring the charge amount of a toner used as a developer in an electrophotographic image forming apparatus, wherein the potential of a latent image formed on a photoconductor is measured. A potential detecting step of detecting, a developing step of attaching toner to the latent image for development, and an attaching amount detecting step of detecting an attaching amount of the toner, wherein a developing bias in the developing step is changed at least twice. The amount of toner attached to each toner is detected, and the amount of toner charge is calculated from the amount of toner attached and the toner attached potential obtained from a database based on the detected latent image potential.
[0011]
Further, the method for measuring the toner charge amount according to the present invention is a measurement method for measuring the charge amount of toner used as a developer in an electrophotographic image forming apparatus. A developing step of adhering and developing the toner, and an adhering amount detecting step of detecting an adhering amount of the toner; detecting a toner adhering amount by changing a developing bias in the developing step at least twice; The amount of toner charge is calculated from the amount of toner adhesion and the toner adhesion potential obtained in advance in the database.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
First, a method of measuring the amount of charge of the developed adhered toner will be described, and then two examples of use in an actual machine will be described. One of these examples is an epoch-making method that can be measured only by a toner adhesion amount sensor by using another process unit.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional block diagram showing a mounting position of a data acquisition sensor according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same components, and a duplicate description will be omitted.
[0015]
In the present embodiment, as data acquisition sensors, a surface potential sensor 11a and a toner adhesion amount sensor 11b are disposed at a position A in FIG. 1, and a surface potential sensor 11c is disposed at a position B in FIG.
[0016]
First, a method for measuring the charge amount of the developed attached toner will be described.
[0017]
The developing bias is changed under a constant latent image potential to change the toner adhesion amount, and the degree of the toner adhesion potential change is determined. At that time, a surface potential sensor and a toner adhesion amount sensor are used.
[0018]
As the surface potential sensor, a commercially available non-contact surface potential meter capable of measuring the surface potential is used. There are many types of surface voltmeters depending on the measurement method, but any type of surface voltmeter may be used. Further, the toner adhesion amount sensor basically uses a reflection type photo sensor that receives reflected light of light emitted at 45 degrees at 45 degrees opposite thereto, but this also has a certain amount of toner adhering to the photoreceptor. Any sensor can be used as long as it can be represented by the difference of the sensor output signal.
[0019]
The toner adhesion amount is measured from the output signals of the above two sensors and is stored in a database. Next, a method of confirming the measurement will be described. When the OPC (organic photoconductor) is used, the toner bias becomes negative, but here, the description will be made with the absolute value being positive.
[0020]
A surface potential sensor 11a and a toner adhesion amount sensor 11b are installed at a position A in FIG. 1, and a surface potential sensor 11c is installed at a position B in FIG. Then, a toner having a charge amount (ex. 15 μC / g) as a developer is set in the developing device 4 and the following processing is performed.
[0021]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 650 V) by the charger 1.
[0022]
2) A latent image is formed on the photoconductor 2 by the exposure device 3 (ex. 200 V).
[0023]
3) The charging potential and the latent image potential are confirmed by the surface potential sensor 11c at the position B.
[0024]
4) Development is performed at the bias setting (1) (ex. 450 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (1).
[0025]
5) The toner adhesion potential (1) (ex. 400 V) of the toner adhesion (1) is measured by the surface potential sensor 11a at the position A.
[0026]
6) At the same time, the toner adhesion amount (1) of the toner adhesion (1) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0027]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 0.65 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b).
[0028]
Similarly, the following processing is performed.
[0029]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 650 V) by the charger 1.
[0030]
2) A latent image is formed on the photoconductor 2 by the exposure device 3 (ex. 200 V).
[0031]
3) The charging potential and the latent image potential are confirmed by the surface potential sensor 11c at the position B.
[0032]
4) Development is performed at the bias setting (2) (ex. 600 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (2).
[0033]
5) The toner adhesion potential (2) (ex. 550 V) of the toner adhesion (2) is measured by the surface potential sensor 11a at the position A.
[0034]
6) At the same time, the toner adhesion amount (2) of the toner adhesion (2) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0035]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 1.50 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b).
[0036]
Then, the above measurement is repeatedly performed with toners having different charge amounts (25 · 35 μC / g) to confirm. These results are converted into data using the difference between the developing bias and the latent image potential as the developing potential, and the relationship between the developing potential (V) and the toner adhesion potential (V) is shown in the graph of FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the development potential (V) and the toner adhesion amount (mg / cm 2 ).
[0037]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount (mg / cm 2 ) and the toner adhesion potential (V). According to this graph, the gradient is larger as the toner charge amount is higher in a linear relationship, and a constant toner adhesion potential is shown regardless of the toner charge amount if the latent image potential is constant. I understand.
[0038]
In order to confirm the above relationship, what was verified with many toners having different charge amounts is shown in the graph of FIG. From this graph, it can be seen that the toner adhesion potential is almost constant. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the toner charge amount (μC / g) and the slope (adhesion potential / adhesion amount). As shown in the drawing, it can be seen that in the measured range, the value increases in a substantially linear relationship in proportion to the toner charge amount.
[0039]
A reference database from which the toner charge amount can be calculated based on the substantially constant toner adhesion potential obtained in this way and the slope of the toner adhesion amount measured at two points can be obtained.
[0040]
In actual measurement, it is desirable to perform calibration at machine startup and at the time of non-image formation between sheets.
[0041]
Next, an example of use in an actual machine will be described.
[0042]
(Use example 1: When the same two sensors are used as in the method for measuring the charge amount of the attached toner)
This method includes a potential detecting step of detecting a potential of a latent image formed on a photoconductor, a developing step of attaching and developing a toner to the latent image, and an attaching amount detecting step of detecting an attaching amount of the toner. The developing bias in the developing step is changed at least twice to detect the amount of each toner adhered, and from the amount of toner adhering and the toner adhering potential obtained from the database based on the detected latent image potential. The charge amount of the toner is calculated.
[0043]
In this case, the toner adhesion amount sensor 11b is arranged at the position A in FIG. 1, and the surface potential sensor 11c is arranged at the position B in FIG.
[0044]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 650 V) by the charger 1.
[0045]
2) A latent image is formed on the photoconductor 2 by the exposure device 3 (ex. 200 V).
[0046]
3) The charging potential and the latent image potential are confirmed by the surface potential sensor 11c at the position B.
[0047]
4) Development is performed at the bias setting (1) (ex. 450 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (1).
[0048]
5) The toner adhesion amount (1) of the toner adhesion (1) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0049]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 1.00 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b). Further, the toner adhesion potential (1) (ex. 400 V) is obtained from the latent image potential and the developing bias in the above-mentioned database.
[0050]
Similarly, the following processing is performed.
[0051]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 650 V) by the charger 1.
[0052]
2) A latent image is formed on the photoconductor 2 by the exposure device 3 (ex. 200 V).
[0053]
3) The charging potential and the latent image potential are confirmed by the surface potential sensor 11c at the position B.
[0054]
4) Development is performed at the bias setting (2) (ex. 600 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (2).
[0055]
5) The toner adhesion amount (2) of the toner adhesion (2) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0056]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 1.20 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b). Further, the toner adhesion potential (2) (ex. 550 V) is obtained from the above-mentioned database from the latent image potential and the developing bias.
[0057]
Then, the inclination of the toner is determined from the two toner adhesion amounts and the toner adhesion potential, whereby the toner charge amount can be calculated from a database as shown in FIG.
[0058]
FIG. 7A is a block diagram showing a flow of the measurement control in the usage example 1. In the figure, reference numeral 12 denotes an arithmetic unit, which has a toner adhesion amount database 12a, a toner adhesion potential database 12b, and a toner charge amount database 12c. Then, the toner charge amount obtained by the arithmetic unit 12 is transmitted to each process unit such as a transfer bias, and is optimally controlled.
[0059]
Here, assembling an expensive surface potential sensor is not preferable in terms of machine cost. Therefore, a method of calculating the toner charge amount using only the toner adhesion amount sensor will be described below.
[0060]
As a point here, how to determine the latent image potential is important. However, in the above-described usage example 1, the latent image potential is determined as an approximate value without using the surface potential sensor, and the toner charge amount is determined. It can also be calculated. However, in this case, there are too many fluctuating factors such as not only the charged potential of the photoreceptor but also the light amount of the exposure device and the sensitivity of the photoreceptor.
[0061]
Therefore, in order to reduce these fluctuation factors as much as possible, it is effective to measure the charged potential of the photoconductor as the latent image potential of the main measurement.
[0062]
(Example of use 2: When measuring only with the toner adhesion amount sensor)
The method includes a developing step of attaching toner to the latent image formed on the photoreceptor and developing the toner, and an attaching amount detecting step of detecting an attaching amount of the toner. The amount of toner adhesion is detected repeatedly, and the amount of toner charge is calculated from the amount of toner adhesion and the toner adhesion potential previously acquired in the database.
[0063]
In this case, the toner adhesion amount sensor 11b is arranged only at the position A in FIG.
[0064]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 200 V) by the charger 1.
[0065]
2) Development is performed with the bias setting (1) (ex. 450 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (1).
[0066]
3) The toner adhesion amount (1) of the toner adhesion (1) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0067]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 1.00 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b). Further, the toner adhesion potential (1) (ex. 400 V) is obtained from the latent image potential and the developing bias in the above-mentioned database.
[0068]
Similarly, the following processing is performed.
[0069]
1) The photoconductor 2 is uniformly charged (ex. 200 V) by the charger 1.
[0070]
2) Development is performed with the bias setting (2) (ex. 600 V) of the developing device 4 to form toner adhesion (2).
[0071]
3) The toner adhesion amount (2) of the toner adhesion (2) is measured by the toner adhesion amount sensor 11b.
[0072]
At this time, the toner adhesion amount measured in advance is calculated (ex. 1.20 mg / cm 2 ) from the output of the photo sensor (toner adhesion amount sensor 11b). Further, the toner adhesion potential (2) (ex. 550 V) is obtained from the above-mentioned database from the latent image potential and the developing bias.
[0073]
Then, the inclination of the toner is determined from the two toner adhesion amounts and the toner adhesion potential, whereby the toner charge amount can be calculated from a database as shown in FIG.
[0074]
FIG. 7B is a block diagram showing a flow of the measurement control in the above-mentioned use example 2. In the figure, reference numeral 12 denotes an arithmetic unit, which has a toner adhesion amount database 12a, a toner adhesion potential database 12b, and a toner charge amount database 12c. Reference numeral 13 denotes a charging bias, and the toner charging amount obtained by the calculation unit 12 is transmitted to each process unit such as a transfer bias and is optimally controlled.
[0075]
The bias for the subsequent intermediate transfer and paper transfer can be optimally set in accordance with the toner charge amount obtained as described above. Then, an optimal bias is obtained in advance from the viewpoint of the toner charge amount, the transfer rate, and the image disorder, and if the intermediate transfer and the paper transfer are performed with the optimal bias according to the toner charge amount at the time of image formation, the image by the transfer is obtained. Disturbance can be minimized.
[0076]
In addition, as in the control using the normal toner adhesion amount sensor, if the adhesion is small, the toner is replenished. Conversely, if the adhesion is large, the developer is agitated to increase the charge amount of the toner to reduce the adhesion amount. Control is also possible. Furthermore, the current state of the machine can be grasped by correspondence with the toner charge amount. Even when the toner charge amount is low or high despite the set toner adhesion amount, transfer and fixing from the charger can be performed. It is possible to control the optimal setting of each unit.
[0077]
In this way, by deriving the relationship between the toner adhesion potential and the toner adhesion amount, the toner charge amount can be calculated only by the toner adhesion amount sensor, and the optimum bias setting that does not disturb the image of the intermediate transfer and the paper transfer can be performed. In addition to this, there is an effect that the optimum setting can be performed for all units from charging to transfer and fixing.
[0078]
Here, the above-described data acquisition may be performed only once during machine development, and is not particularly necessary for individual machines during mass production.
[0079]
As described above, the embodiment of the present invention has been described. In this embodiment, the charge amount of the powder can be accurately measured in a non-contact manner, the optimum setting can be performed for each process unit, and the image deterioration and the like can be reduced. Can be greatly improved.
[0080]
That is, according to the present embodiment, the following operation and effect can be obtained.
[0081]
(1) From the relationship between the toner adhesion amount and the toner adhesion potential, the toner charge amount can be calculated from the slope of the linear relational expression in the current measurement range.
[0082]
(2) By fixing the latent image potential and changing the development potential by the development bias, the difference in toner adhesion potential becomes clear, and the toner adhesion potential determined by the development potential value (development bias value) regardless of the toner charge amount It becomes.
[0083]
(3) By preparing two measurement data in advance, the toner charge amount can be calculated only by the toner adhesion amount sensor.
[0084]
(4) In determining the toner charge amount in the above (3), a stable latent image potential can be formed by utilizing not only a latent image formation using an exposure device but also a charging bias.
[0085]
(5) Since it is possible to measure and calculate the amount of toner attached to the photoconductor, it is possible to optimize the electrophotographic process control values. In particular, transfer bias control after development is optimized, and image deterioration due to transfer can be significantly improved.
[0086]
(6) For those having an intermediate transfer, measurement and calculation can be performed not only on the photoreceptor but also on the intermediate transfer belt, and optimal control to the paper transfer bias can be performed.
[0087]
(7) It is also possible to have an effect that optimum settings can be made for all units from charging to transfer and fixing.
[0088]
The present invention can be applied not only to the above-described image forming apparatus such as a copying machine or a printer using the electrophotographic method, but also to other apparatuses that want to measure the charge amount of powder in a non-contact manner.
[0089]
In addition to the measurement on the photoreceptor, the measurement on the intermediate transfer belt and the transfer paper is also possible.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of charge of the toner can be accurately measured in a non-contact manner, the optimum setting can be performed for each process unit, and the image deterioration and the like can be greatly improved. It becomes possible.
[0091]
In addition, in the case of a copying machine or the like using an electrophotographic method, an effect that optimum settings can be performed for all units from charging to development can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounting position of a data acquisition sensor according to an embodiment. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a development potential and a toner adhesion potential. FIG. 3 is a graph showing a relationship between a development potential and a toner adhesion amount. 4 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount and the toner adhesion potential. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the verified toner adhesion amount and the toner adhesion potential. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the toner charge amount and the inclination. FIG. 8 is a block diagram showing a flow of measurement control in a usage example. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a general electrophotographic image forming process.
2 Photoconductor 4 Developing unit 5 Intermediate transfer belt 6 Transfer unit 7 Paper 8 Fixing unit 11a Surface potential sensor 11b Toner adhesion amount sensor 11c Surface potential sensor 12 Operation unit
