JP3223983B2 - トナー像の磁気の強さを検出する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、プリンタ、
より詳細には、磁気トナー像の品質を制御する装置を備
えたプリンタに関するものである。プリンタや複写機に
とって望ましい特徴は、磁気トナーによる書込みが可能
なことである。この特徴は、磁気インクで印刷された文
字を読み取り、認識することができる機械によって、毎
日、多数の取引が高度に自動化されて行われる銀行業界
や金融業界において特に有用である。

【０００２】

【従来の技術】典型的な電子写真式印刷プロセスでは、
最初に、光導電性部材の表面を感光化するため、ほぼ一
様に帯電される。次に光導電性部材の帯電した部分が複
製する原文書の光像にさらされる。上記の代わりに、変
調された光ビームすなわちレーザービームを発生するラ
スタ出力スキャナを使用し、帯電した光導電性部材の選
定した部分を放電させ、表面に所望の情報を記録するこ
とができる。このように、帯電した光導電性部材の露光
により、照射された領域内の電荷が選択的に消去され
て、光導電性部材の上に静電潜像が記録される。光導電
性部材に静電潜像が記録されたあと、静電潜像は現像剤
と接触することにより現像される。一般に、現像剤はキ
ャリヤ粒子に摩擦電気作用で付着したトナー粒子であ
る。トナー粒子はキャリヤ粒子から静電潜像へ吸引さ
れ、光導電性部材の上にトナー粉末像を形成する。トナ
ー粉末像は、そのあと、光導電性部材からコピー用紙へ
転写される。転写された粉末像は、続いて加熱されてコ
ピー用紙へ永久的に定着される。

【０００３】電子写真式印刷は、磁気インクすなわち磁
気トナー粒子で、小切手、その他の金融関係書類を複製
することができるので、商業銀行において特に有用であ
る。各金融関係書類は、符号化されたデータが磁気イン
ク文字認識（ＭＩＣＲと略す）フォーマットで印字され
る。また、金融関係の書類は、ＣＭＣ−７フォントを使
用して、機械読取り可能な書式で磁気文字を印刷するこ
とにより、高速処理することが可能である。この磁気符
号化されたＭＩＣＲデータを読み取ることにより、金融
関係書類の反復印刷およびその高速仕分けは大幅に簡単
化される。このように、金融関係書類に関する符号化情
報は、磁気インクすなわち磁気トナーで印刷することが
できる。磁気粒子でコピー用紙上に複製された情報は、
そのあと、その磁気的性質により読み取ることが可能で
ある。従来、高速電子写真式プリンタにおいては、ＭＩ
ＣＲフォーマットで印刷する場合は磁気トナー粒子が使
用され、他の方式で印刷する場合は非磁気トナー粒子が
使用されてきた。いずれの場合も、トナー粒子は現像さ
れた像からコピー用紙へ転写されたあと、コピー用紙に
定着される。許容し得るＭＩＣＲテキスト磁気読取り能
力は、プリンタにとって絶対に必要なことである。これ
までは、通常の現像能力制御方式によって、許容し得る
印刷特性が維持されてきた。しかし、現像能力制御方式
は、現像能力を代理するもの、すなわちトナー濃度、現
像電流、等を検出するか、あるいはセンサの感知可能な
範囲内で、一般には、中間べた黒領域の写真濃度によっ
て、現像されたトナー質量を検出する。磁気パラメータ
のレベルは、制御ループに不確実さが入り込んだり、制
御域が許容できないほど広がる危険があるが、現像能力
を代理するものから推論される。磁気トナーで複製され
た書類上の磁気符号化情報を利用することはよく知られ
ているが、この情報を使用して、印刷機の処理部を制御
したり、あるいは現像された像を連続的に検出すること
は一般に行われなかった。これまでは、潜像またはサン
プルテストパッチの上に現像されたトナー粒子から反射
された光線の反射率を測定するのに、光検出器が使用さ
れてきた。しかし、光検出器は厚く被覆されたトナーに
対して感度を維持できないことがあるため、過剰現像を
防止できないことがある。将来の製品においては、磁気
トナー粒子と非磁気トナー粒子の両方について、寛容度
が大きく、しかも確実な方法で、コピーの品質を制御す
る必要があるであろう。本発明は、そのような技術を提
供するものである。

【０００４】以下の特許文献に、磁界の強さを監視す
る、もしくは測定する別のやり方が開示されている。

【０００５】米国特許第4,563,086 号は、磁気トナー粒
子を使用してＭＩＣＲフォーマットでコピーを複製する
電子写真式印刷機を開示している。トナー像はコピー用
紙に定着されたあと、磁化され、コピー用紙に隣接する
読取りヘッドによって磁界の強さが測定される。読取り
ヘッドの出力は、論理回路で処理されたあと、印刷機の
処理部を調節するため制御信号へ変換される。

【０００６】米国特許第4,372,672 号に開示されている
印刷機においては、光源から放射された光線が、調色さ
れたサンプルテスト領域からフォトトランジスタへ反射
される。このサンプルテスト領域は、光導電体の上で
も、コピー用紙の上でもよい。制御回路は、調色された
光導電体と調色されない光導電体の反射率の比が変わら
ないように、調色されたサンプルテスト領域の写真濃度
を制御する。この写真濃度の制御は、出力コピーの写真
濃度を一定に維持するように、混合現像剤のトナー濃度
を調節することによって行われる。

【０００７】米国特許第4,312,589 号に開示されている
印刷機においては、発光ダイオードが、光導電体上の調
色されたパッチとクリーン領域を照明する。調色された
パッチとクリーン領域から反射された光は、光検出器に
よって検出される。光検出器の出力信号は、処理され、
光導電体の帯電を調節するため使用される。光導電体の
電荷量が作業規模まで、またはその近くまで増加してい
るのに、調色されたパッチの写真濃度が低すぎれば、現
像剤に補充用トナーが加えられる。

【０００８】米国特許第3,993,484 号は、テープ上に静
電潜像を記録し、磁気トナー粒子で現像する方法を開示
している。テープ上に、静電潜像に対応する磁気イメー
ジが形成される。現像されたイメージのトナー粒子は、
コピー用紙へ転写されたあと、定着される。磁気イメー
ジは再使用することができる。すなわち、磁気イメージ
を走査し、その信号を使って、保存した情報や信号を表
す電気イメージを生成することができる。

【０００９】米国特許第3,858,514 号に開示されている
印刷機においては、磁気符号化マスターソースドキュメ
ントが転写シートに重ね合わされる。転写シートに塗布
された磁気トナーは、選択的に転写シートへ引きつけら
れて、マスターソースドキュメントに対応する磁気トナ
ー像を形成する。トナー像は、そのあと、転写シートへ
定着され、ピックアップ装置によって読み取られる。ピ
ックアップ装置は、光学文字認識装置でも、または磁気
文字認識装置でもよい。ピックアップ装置の出力信号は
コンピュータへ伝送される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、部材上に記録された静電潜像を透磁性印字粒子で現
像する形式の印刷機を提供することである。印刷機は、
部材に隣接して配置され、部材上に現像された印字粒子
によって生じた磁界の強さの効果を検出し、磁界の強さ
を表す信号を発生する読取りヘッドを備えている。

【００１１】本発明の第２の目的は、移動する光導電性
部材上に記録された静電潜像を透磁性トナー粒子で現像
する形式の電子写真式印刷機を提供することである。印
刷機は、光導電性部材に隣接して配置され、光導電性部
材上に現像されたトナー粒子によって生じた磁界の強さ
の効果を検出する磁界強度検出手段を備えている。印刷
機は、さらに、光導電性部材上に現像されたトナー粒子
を光ビームで照射し、そこから反射された光の強さを検
出する光強度検出手段と、前記磁界強度検出手段の出力
信号と前記光強度検出手段の出力信号に応じて、制御信
号を発生する手段を備えている。

【００１２】さらに、コピーの品質を保証して既存のビ
ジネスマシンで確実に認識することができるようにそれ
により、ＭＩＣＲプリンタの磁気現像能力を精密に制御
することが望ましい。感光体上に現像されたイメージの
写真濃度の測定を通じて磁気現像能力を精密に閉ループ
で制御すれば、コストと性能の申し分ない折合いが得ら
れることは、以前より認識されていた。このことは、転
写処理および定着処理が割合に安定することと、あるパ
ラメータたとえばトナー濃度を調整することにより、コ
ピーの品質を下げる原因たとえば感光体の黒い腐食や現
像剤のエイジングを部分的に補償できることから、正し
いと言える。この初期の形式の、磁気トナーの現像を制
御する、光学に基礎をおく方法は、ある程度成功するこ
とが実証されたが、コピーの品質を保証することはでき
ない。そのため、ユーザーは、外部の市販ＭＩＣＲ読取
り装置に頼って、出力書類の品質を定期的に確認しなけ
ればならないが、これには手間と費用がかかる。

【００１３】既存の印刷機は磁気手段を使用してＭＩＣ
Ｒ文字を復号するので、両者の相関関係を最大にするに
は、磁気に基礎をおくゼログラフィー処理制御方式を使
用することが特に望ましい。詳しく述べると、線の幅
や、前縁信号および後縁信号の磁気マグニチュード（ｄ
Ｂ／ｄＴおよび−ｄＢ／ｄＴ）は、多くの既存のＭＩＣ
Ｒ読取り装置において使用されているので、これらのパ
ラメータを測定することが望ましい。本発明の目的は、
上記制御方式を使用できるように、これらの量を測定す
る低コストのセンサを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】センサおよびその関連信
号処理装置は、従来の装置よりすぐれた幾つかの利点を
有する。第１は、テストパッチ内のトナー使用量が減少
するので、印刷機内の汚染レベルが低下し、トナーの全
使用量が減少することである。第２は、測定結果がより
迅速に得られることである。第３は、従来よりも非常に
小さいスペースにテストパターンを生成できることであ
る。

【００１５】本発明のもう１つの特徴は、従来の装置が
線の繰返しパターンに対してだけ利用できるのに対し、
べた黒領域に問い合わせできることである。市販のＭＩ
ＣＲ読取り装置は、前縁、後縁、および内部から生じた
信号を使用して、その信号を発生させたＭＩＣＲ文字を
識別するから、それらのパラメータに問い合わせれば、
銀行業界や金融業界で使用されている市販の読取り装置
と高度の相関関係を有するＭＩＣＲ信号の「品質」の尺
度が得られるであろう。興味のあるパラメータとして
は、前縁および後縁のエンハンスメントまたはアテネー
ション、ストロービング、ボイド、および局部的な磁気
の不均一を引き起こすテストパッチ内部の不均一なトナ
ーの堆積がある。

【００１６】本発明は、いろいろな幅のＭＩＣＲ線の磁
気的性質を測定することができるので、より融通性があ
る。従来の装置は、その信号処理において、線の幾何学
的形状をあらかじめ選定した形態に固定するため狭帯域
フィルタが必要である。本発明は、線の幅を測定する能
力を有する。線の幅は、市販の読取り装置によって認識
可能なＭＩＣＲ文字を印刷するため制御の必要がある最
重要パラメータであるから、この能力はＭＩＣＲ処理の
制御において重要である。

【００１７】本発明に関連して説明する測定方式は、市
販の読取り装置がＭＩＣＲ書類に問い合わせるやり方を
高度に模写する。市販の読取り装置は、ＭＩＣＲ材料を
飽和磁化し、印刷された文字の平面内に正味の永久磁化
を作り出し、「磁北」が運動方向を指すように前記磁化
を配向し、結果として生じた磁気信号を、広ギャップ読
取りヘッドで測定する。この平凡な出来事の正味の効果
として、市販の読取り装置で生じた磁気の強さと非常に
密接な相関関係がある磁気の強さの示度が得られる。

【００１８】ＭＩＣＲセンサすなわち印刷機を具体化す
るには、実際に検討しなければならないことが数多くあ
る、その１つが、ＭＩＣＲセンサすなわち読取りヘッド
と、測定するテストパターンとのアライメントの度合い
である。低コストで、信頼性の高い印刷機の目標は、印
刷機において普通に見られると予想されるミスアライメ
ントの範囲にわたり、所望のＭＩＣＲパラメータを正確
に測定できることである。これは、以下説明する好まし
い実施例の詳細な説明の中で述べるように、本発明にお
いて達成されている。

【００１９】以上、従来の装置の幾つかの欠点と、本発
明の利点について述べたが、本発明のその他の利点は、
次に説明する幾つかの実施例から明らかになるであろ
う。

【００２０】

【実施例】図１に、文字の磁気の強さを検出する装置１
０の平面図（Ａ）、側面図（Ｂ）、および正面図（Ｃ）
を示す。装置１０は、矢印１７の方向に動く感光ベルト
１２を有する。移動する感光ベルト１２の下、その内側
に、センサすなわち読取りヘッド１４が配置されてい
る。読取りヘッド１４と接している面とは反対側の感光
ベルトの面に、磁気特性を有する透磁性トナー粒子のテ
ストパターン１３が形成されている。ベルトが読取りヘ
ッド１４を通過してエンドレス通路に沿って連続的に移
動すると、読取りヘッド１４はテストパターンを形成し
ている各文字を検出する。

【００２１】トナー粒子を磁化する装置は図示してない
が、所望する目的のため十分な磁化ができれば、どんな
トナー磁化方法でもよい。米国特許第4,563,086 号に、
適当なトナー磁化装置を含む、磁気強度検出装置の例が
開示されている。

【００２２】図２に、感光ベルトの下側に接触している
読取りへッド１４の拡大図を示す。図２から、磁気トナ
ー粒子２７がどのように磁束線２３を発生するかがわか
る。図示のように、磁気トナーのかなりの隆起と文字の
端の下降の所で、トナー粒子によって課せられた磁束に
よって、読取りヘッド１４が励磁される。信号コイル１
６はヘッド１４と共同して、特に文字の前縁および後縁
で検出された磁場の強さに相当する信号を発生する。

【００２３】図３からわかるように、信号コイルの一端
はアースに接続されており、他端は前置増幅器１８に接
続されている。前置増幅器１８は、フィルタ２０を介し
て、線幅検出モジュール２２とバッファ２６、磁気信号
強度検出モジュール２４とバッファ２８、およびバッフ
ァ３０に並列に接続されている。信号強度は電圧Ｖ_Sに
よって測定することができ、線幅は電圧Ｖ_W によって測
定することができる。前置増幅器１８の出力に接続され
たバッファの出力は電圧Ｖ_O である。このように、前縁
信号はｄＢ／ｄＴとして測定され、後縁信号は−ｄＢ／
ｄＴとして測定される。

【００２４】図４、図５、図６、および図７は、それぞ
れ、典型的な有機感光フィルム上に現像されたいろいろ
な線に対する読取りヘッドすなわちセンサの応答を示
す。図４から判るように、感光フィルムが１５インチ／
秒で動いているとき、文字（２画素がオン、１０画素が
オフである）の前縁の所で、電圧が変化する。最初、電
圧は約 0.50 ボルトだけ上昇することがわかる。画素の
数が増えると（すなわち、より広い幅の線が使用される
と）、図５、図６、および図７から判るように、最低電
圧と最高電圧間の時間間隔が長くなるにつれて、電圧差
が増大する。

【００２５】図８に、線の幅（ミル）と、出力信号の＋
ピークと−ピーク間の空間的分離の関係を示す。予想さ
れるように、線の幅が感光体の厚さ（約５ミル）に近づ
くと、通常の線形関係から逸脱する。

【００２６】図９に、線の幅と、波形のピークピーク振
幅との関係を示す。予想されるように、より広い幅の線
の上には、より多くの現像された磁気粒子が存在するの
で、線の幅と測定された磁場の強さとの間には、単調に
増加する関係がある。

【００２７】図１０に、約 25.4 mm 長さのべた黒領域
を走査中のセンサの出力を示す。前縁と後縁との間の中
央領域は、かなり均一な現像であることが判る。しかる
に、中央領域と前縁間の領域と、中央領域と後縁間の領
域には、かなり不均一な現像領域が存在する。

【００２８】図１１に、現像された同一テストパッチの
選定された領域の写真を示す。これらの写真から、前縁
の現像が強化され、後縁の現像が減少し、内部の現像は
比較的均一であることが判る。したがって、装置１０
は、たぶん、主として線を読み取り、線を制御するため
に使用されるであろうが、べた黒領域の現像能力に関す
る情報も提供することができる。

【００２９】読取りヘッドすなわちセンサは、本発明の
目的を達成するため独特な形状を有する。本発明の読取
りヘッドの隙間の長さ（トラック幅）は、市販されてい
る既存のＭＩＣＲ読取りヘッドで普通に見られる 0.5イ
ンチ〜 1.0インチの長さから0.1インチへと狭くなって
いる。市販の読取りヘッドの場合、アジマス角の許容ミ
スアライメントが± 0.2°以下であるのに対し、本発明
の読取りヘッドは、この長さ（ 0.1インチ）のせいで、
アジマス角の許容ミスアライメントを± 0.8°にするこ
とができる。図１２と図１４のグラフを比較すると、ト
ラック幅を狭くすることにより、許容ミスアライメント
が増すことがわかる。

【００３０】図１３に、本発明の読取りヘッドに使用す
る別の回路図を示す。ここでは、読取りヘッドの出力信
号が積分される。この積分により、許容ミスアライメン
トの量がさらに増す。図１３は、この概念を実証するた
め使用した、増幅段に付加した積分段の例を示す。ＭＩ
ＣＲ磁気強さの尺度として積分信号のピークを使用する
ことにより、アジマス角の許容ミスアライメントは±
0.8°から± 3.5°へ拡大する。この公差ならば、読取
りヘッドを低コストで製造し、典型的なプリンタに搭載
し、搭載したあとヘッドをアライメントする二次的操作
をせずとも、うまく動作させることができる。図１４
に、アジマス角ミスアライメントの関数として積分信号
を使用した場合と、ピークピーク信号を使用した場合の
読取りヘッドの出力を、比較して示す。

【００３１】この装置１０を使用すれば、トナー像の品
質を連続的に監視し、それに応じてプリンタまたは複写
機の動作を制御することができる。この分野の専門家
は、トナー像の品質が十分でないことをテストパターン
が示している場合には、いろいろな処理部を制御して、
トナー像が満足できるものになるまで、トナーを補償す
ることができることを理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数のトナー線と、本発明の読取りヘッドの配
置を示す略図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は
側面図、（Ｃ）は正面図である。

【図２】感光ベルトに接触している読取りへッド（セン
サ）の拡大図である。

【図３】本発明を構成する信号処理回路のブロック図で
ある。

【図４】市販の複写機に使用されている典型的な有機感
光フィルムの上にゼログラフィー現像された一対の２画
素幅の線に対するセンサの応答を示すグラフである。

【図５】同様に、ゼログラフィー現像された一対の４画
素幅の線に対するセンサの応答を示すグラフである。

【図６】同様に、ゼログラフィー現像された一対の６画
素幅の線に対するセンサの応答を示すグラフである。

【図７】同様に、ゼログラフィー現像された一対の８画
素幅の線に対するセンサの応答を示すグラフである。

【図８】線の幅と、センサ出力信号の＋ピークと−ピー
ク間の空間的分離の関係を示すグラフである。

【図９】線の幅と、センサ出力信号のピークピーク振幅
の関係を示すグラフである。

【図１０】べた黒領域テストパッチを走査中のセンサの
出力を示す図である。

【図１１】同一べた黒領域テストパッチの選定した部分
の写真である。

【図１２】間隙が 0.1インチの場合のアジマス角とセン
サ出力との関係を示すグラフである。

【図１３】センサの出力信号を処理する代替信号処理回
路のブロック図である。

【図１４】積分信号を使用した場合と、ピークピーク信
号を使用した場合のアジマス角とセンサ出力との関係を
示すグラフである。

【図１５】１本の線から生じた信号の拡大図である。

【図１６】１本の線から生じた信号を積分した信号の拡
大図である。

【符号の説明】

１０ 本装置 １２ 感光ベルト １４ 読取りヘッド（ＭＩＣＲセンサ） １６ 信号コイル １８ 前置増幅器 ２０ フィルタ ２２ 線幅検出モジュール ２４ 磁気信号強さ検出モジュール ２６，２８，３０ バッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル イー ウェーバー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ウィロー ポ ンド ウェイ 203 (72)発明者 ジェラルド アボウィッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ローン オー ク サークル 39 (72)発明者 ラファエル エフ ボヴ ジュニア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード グラードブル ック ロード 16 (56)参考文献 特開 平２−287582（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88144（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−78948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 B41J 2/44 G03G 21/00 370 - 512

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部材の上に記録された文字の潜像を透磁
   性マーキング粒子で現像する形式の印刷機械であって、
   磁気の線の幅を測定するように配置された読取りヘッド
   を有する印刷機械において、 (a)閉じた通路に沿って前記部材を移動させる手段と、 (b)前記部材の上に前記透磁性マーキング粒子によって
   文字を形成する手段と、 (c)前記文字を飽和磁化する手段と、 (d)前記部材に隣接して、１つの文字の前縁の磁気の大
   きさ信号：＋ｄＢ/ｄＴと前記１つの文字の後縁の磁気
   の大きさ信号：−ｄＢ/ｄＴを測定するように配置され
   た読取りヘッドと、 (e)前記読取りヘッドに電気的に接続されて、前記信号
   を積分する積分器とを備えていることを特徴とする印刷
   機械。
2. 【請求項２】 部材の上に記録された文字の潜像を現像
   するように、透磁性粒子の使用によって磁性像を生成す
   るプリンタであって、磁気の線の幅を測定するように配
   置された読取りヘッドを有し、前記磁性像の品質を制御
   する制御回路を有するプリンタにおいて、 (a)閉じた通路に沿って前記部材を移動させる手段と、 (b)透磁性マーキング粒子によって前記部材上に文字を
   形成する手段と、 (c)前記文字を飽和磁化する手段と、 (d)前記制御回路に接続された読取りヘッドとを備え、
   該読取りヘッドは、前記部材に隣接して、１つの文字の
   前縁の磁気の大きさ信号：＋ｄＢ/ｄＴと前記１つの文
   字の後縁の磁気の大きさ信号：−ｄＢ/ｄＴを測定し、
   且つ前記信号に対応する信号を生成するように配置され
   て、前記信号を前記制御回路に送ることを特徴とするプ
   リンタ。