JP3260882B2 - エレクトログラフィック印刷用のトナー制御システムと方法 - Google Patents

エレクトログラフィック印刷用のトナー制御システムと方法

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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、エレクトログ
ラフィック印刷(静電印刷)に係り、より詳細には、像
の品質を維持するようにトナー濃度を調整するシステム
及び方法に係る。
【0002】
【従来の技術】エレクトログラフィック印刷工程におい
ては、特殊なエレクトログラフィックペーパの表面に静
電荷が像の形態で付与される。その後、ペーパの表面が
トナー溜において液体トナーで洗われ、この液体トナー
は、炭化水素及び種々の添加物の溶液に懸濁されたピグ
メント粒子の薄いスラリより成る。添加物は、ピグメン
ト粒子の凝集を遅らせ、トナーの導電率を制御し、劣化
を遅らせ、等々の機能を果たす。ピグメント粒子は、実
効電荷を有しているので、ペーパ表面の荷電された部分
に付着する。電荷が存在しない場所にはピグメント粒子
が付着しない。付着しなかった粒子は調色工程中に洗い
落とされ、トナー貯溜器へ回収される。
【0003】エレクトログラフィック印刷機は、一定量
の液体トナーしか含んでいない。ピグメント粒子が像領
域に付着されるにつれて、トナー貯溜器のピグメント濃
度が低下する。電荷保持成分が失われると、導電率のよ
うなトナーの他の特性も変化する。あるピグメント濃度
より低下すると、調色された像は視覚的にぼんやりした
ものになり、液体トナーが欠乏したと言える。モノクロ
印刷の用途では、トナー濃度にある程度の寛容度が許さ
れるが、ぼんやりとした像は一般に受け入れられない。
多色印刷の用途では、あるカラー成分が他のカラー成分
に対して欠乏すると、印刷された像のカラーバランスに
甚だしい悪影響が及ぶことになる。
【0004】これまで、印刷像がぼんやりとしたもので
あると気付いたときには、静電印刷機の液体トナー貯溜
器に濃縮したトナー混合物が手動で添加され、その添加
するトナーの量はオペレータによって決定される。モノ
クロ印刷の場合にはこのようにトナーを周期的に添加す
ることで充分な像品質を維持することができた。しかし
ながら、多色印刷の場合には正確なカラーバランスを維
持することが困難であるか、さもなくば不可能である。
その結果、2つのカラー像が同じに見えることはなくな
り、比較的長い像の場合には、その始めから終わりまで
にカラーバランスが変化することになる。
【0005】最近のエレクトログラフィック印刷機で
は、トナー濃度を監視するための光学センサと、トナー
ピグメントの濃度がスレッシュホールドレベルより下が
ったときに濃縮液を自動的に添加する手段とを使用する
ことにより、像の品質を維持することが試みられてい
る。図1に示すある公知解決策では、液体トナーがメイ
ン貯溜ボトル11から第1のT型フィッティング12、
ポンプ13及び第2のT型フィッティング14を経てト
ナー溜16へ圧送され、そこで、エレクトログラフィッ
クペーパの荷電面がトナーで洗われる。トナーは、ペー
パ表面に付着されたピグメント粒子を除いて、返送ライ
ン17を経てメイン貯溜器へ戻される。
【0006】感知ライン18はメイン貯溜器から第1の
T型フィッティング12の中央レッグへ延びており、貯
溜器とトナー溜との間のメイントナー流によって生じる
ベンチュリー効果により、比較的少量のトナーがこの感
知ラインを通して引き出される。感知ラインにおけるト
ナーの濃度は、電子回路(図示せず)に接続された光学
センサ19によって監視され、その濃度が所定のスレッ
シュホールドレベルよりも低下したときに電子回路が信
号を発生する。この信号はソレノイド作動バルブ21の
動作を制御し、このバルブは濃縮液貯溜ボトル22と第
2のT型フィッティング14の中央レッグとの間に接続
されている。このバルブが開いたときには、濃縮液が貯
溜器22から引き出され、メイン貯溜器とトナー溜との
間に流れるトナー流に添加され、メイン貯溜器内のピグ
メント粒子の濃度を高める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このシステムには、幾
つかの制約及び欠点がある。ソレノイドバルブが開いて
いる間に濃縮液貯溜器から濃縮液を引き出す真空は、T
型フィッティング14を通るトナーの流量によって左右
され、この流量が大きいほど、大きな真空が生じて、濃
縮液貯溜器からの流量も大きくなる。トナーを循環する
ポンプは、典型的に、変速モータによって駆動されるた
めに、所与の時間中にソレノイドバルブが開いていると
きに添加される濃縮液の量を予想することが困難とな
る。濃縮液はトナー溜に入る直前のトナー流に添加され
るので、非常に僅かな量よりも多い濃縮液が一度に添加
された場合には、その追加されたカラーが急激に暗くな
るような像領域が生じ、像のカラーの強さが予想できな
い状態で変化する。
【0008】又、時間の経過と共に、濃縮液中の種々の
成分が濃縮液貯溜器の底に沈殿し、トナー流に添加され
るピグメント及び他の成分の量は、濃縮液がどれ程長時
間その貯溜器内に放置されたかに基づいて未知の状態で
変化する。更に、ペーパ上の荷電潜像に付着されるピグ
メントの量は、トナーの導電率によってある程度左右さ
れると共に、ピグメント粒子をいつ添加すべきかを決定
するためにトナー流の光学的な密度を使用することは、
調色像に一貫したカラー濃度を維持するに必要な全ての
変数を網羅していない。
【0009】そこで、本発明の一般的な目的は、エレク
トログラフィック印刷において像の品質を維持するよう
にトナー濃度を制御する新規で且つ改良されたシステム
及び方法を提供することである。
【0010】本発明の別の目的は、公知技術の制約及び
欠点を克服する上記特徴のシステム及び方法を提供する
ことである。
【0011】本発明の更に別の目的は、多色印刷及びモ
ノクロ印刷に適用できる上記特徴のシステム及び方法を
提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記及び他の目的は、本
発明によれば、トナーが貯溜器からトナー溜へ供給され
そして静電荷電されたシートへ付着されて像を形成する
ようなエレクトログラフィック印刷システム及び方法を
提供することによって達成される。像の視覚品質が監視
され、その監視された品質に応じてトナーにトナー濃縮
液が追加され、トナーのピグメント粒子の量を増加する
ことにより、実質的に一定の像品質が維持される。濃縮
液は、トナー溜と貯溜器との間の返送ラインにおいて比
較的僅かな所定の量でトナーに追加され、しかも、追加
の前に混合される。以下に開示する実施例では、シート
上でメイン像の外側にテスト像が形成され、このテスト
像における1つ以上の所定カラーの明度が監視される。
このシステム及び方法は、モノクロ像及び多色像の両方
に適用できる。
【0013】
【実施例】図2に示すように、トナー制御システム25
は、メイントナー貯溜器27からポンプ28により供給
ライン29を経てトナーが供給されるトナー溜26を備
えている。未使用のトナー部分は、トナー溜から返送ラ
イン31を経て貯溜器へ回収される。図1に示す公知の
実施例の場合と同様に、ポンプ28は変速ポンプであ
る。
【0014】濃縮されたトナー混合物(濃縮液)は、貯
溜器27のトナーを補充するために返送ライン31へ追
加される。この濃縮液は、濃縮液貯溜器32からポンプ
33及び三方ソレノイド作動バルブ34により返送ライ
ンへ供給される。ポンプの放出側は三方バルブの入力に
接続され、そしてバルブの一方の出力(常閉)は返送ラ
インのT型フィッティング36の中央レッグに接続され
ている。バルブのもう1つの出力(常開)は、返送ライ
ン37により濃縮液貯溜器へ戻るように接続されて、ル
ープ38を形成する。ポンプ33は、ギアポンプ又はベ
ーンポンプのような容積式ポンプであり、所定の一定速
度で動作される。三方バルブは、所定の短い時間インタ
ーバル中にポンプの出力をT型フィッティングへ接続す
るように作動され、このようにバルブが作動されるたび
に、ポンプ33は既知の量の濃縮液を返送ラインに供給
する。正確な制御を維持するために、濃縮液は比較的僅
かな量で注入されるのが好ましい。返送ライン31へ注
入された濃縮液は、ポンプ28の作用により貯溜器27
内のトナーと完全に混合される。
【0015】三方バルブが「閉じて」いるときは、濃縮
液はループ38を循環し、貯溜器32において濃縮液を
攪拌し、濃縮液のピグメントや他の成分が沈殿するのを
防止する。攪拌動作を常時必要としない場合は、三方バ
ルブを開く直前にポンプを作動して濃縮液を攪拌し、そ
の直後に返送ライン31へ注入することもできる。
【0016】像の品質を直接監視しそしてそれに応じて
濃縮液の注入を制御することにより像の品質が維持され
る。図3の(A)、(B)及び図4に最も良く示された
ように、ペーパ43上のメイン像42の外側にテスト像
41が形成され、このテスト像は、分光光度計や測色計
のような光学センサ44によって監視される。図3の
(A)に示す実施例では、テスト像がメイン像の片側縁
に沿った余白部分に形成され、センサは、これを通して
シートが前進するにつれてこれらテスト像を走査する。
このように実際の像を監視しそして「像フィードバッ
ク」を用いてピグメントの濃度を制御する場合には、像
の品質に影響を及ぼす全てのファクタが考慮され、単に
トナーのピグメント濃度を監視する場合よりも遙に正確
な像の制御が達成される。像の品質に影響を及ぼす他の
ファクタは、トナーの導電率、潜像の単位面積当たりの
電荷の量、ペーパの特性及び湿度である。図3の(B)
の実施例は、図3の(A)と同様であるが、テスト像4
1aはメイン像42aの上のペーパ43aの上余白に印
刷される。
【0017】図2に示すシステムは、1つの濃縮液貯溜
器と1つの混合/注入ループのみを有するモノクロシス
テムである。カラーシステムも同様であるが、各カラー
ごとに個別の濃縮液貯溜器とループとを有している。例
えば、4色システムは、シアン、マゼンタ、イエロー及
び黒の濃縮液のための貯溜器と注入器を有する。
【0018】図5には、トナー制御システム25がカラ
ープロッタ46及びコンピュータ47に関連して示され
ている。メイン像42及びテスト像41のためのデータ
は、ハードディスク又は他の適当な記憶装置48からコ
ンピュータへ送られそしてプロッタへ出力される。テス
ト像の4つのカラー成分(シアン、マゼンタ、イエロー
及び黒)の各々は、分光光度計又は測色計44によって
監視され、そこからの信号が従来設計の電子回路49に
よって処理されて、トナー制御システムの三方バルブの
動作を制御する。あるカラーの明度が充分でない場合に
は、そのカラーに対する少量の濃縮液をトナー混合物に
追加するようにトナー制御器に信号が送られる。全ての
カラーが所望の明度でテスト像に存在するまで補正プロ
セスが続けられる。テスト像に対してトナーが正しく調
整された状態では、トナーの導電率、ピグメント濃度、
ペーパ特性及び湿度のような変数に関わりなく、メイン
像の品質(即ち、色相、色彩及び明度)が一定で、予想
できるものとなる。
【0019】
【発明の効果】本発明は、多数の重要な特徴及び効果を
奏する。実際の印刷像を走査することによりトナー濃縮
液の追加が制御され、濃縮液が比較的僅かな所定の量で
追加される。トナー濃縮液は返送ラインを経てメイン貯
溜器へ追加され、トナーに追加される前に攪拌される。
印刷像は、像ごとにそして長い像の場合にはその一端か
ら他端まで視覚品質が一貫したものとなる。
【0020】以上の説明から、新規で且つ改良されたト
ナー制御システム及び方法が提供されたことが明らかで
あろう。幾つかの好ましい実施例についてのみ詳細に説
明したが、本発明の範囲から逸脱せずに幾つかの変更や
修正がなされ得ることが当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】エレクトログラフィック印刷機のための公知の
トナー制御システムの概略図である。
【図2】本発明によるエレクトログラフィック印刷機の
ためのトナー制御システムの一実施例を示す概略図であ
る。
【図3】(A)及び(B)は、本発明によりメイン像及
びテスト像を形成するところを示すペーパシートの平面
図である。
【図4】本発明によりテスト像を形成して走査するとこ
ろを示す若干概略的な側面図である。
【図5】図2の実施例を使用して、コンピュータ駆動プ
ロッタのトナー濃度を制御するところを示したフローチ
ャートである。
【符号の説明】
25 トナー制御システム 26 トナー溜 27 メイントナー貯溜器 28 ポンプ 29 供給ライン 31 返送ライン 32 濃縮液貯溜器 33 ポンプ 34 三方バルブ 36 T型フィッティング 37 返送ライン 38 ループ 41 テスト像 42 メイン像 43 ペーパ 44 光学センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−49033(JP,A) 特開 昭48−77838(JP,A) 特開 平1−97976(JP,A) 特開 昭62−160475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/10 G03G 15/11

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナー貯溜器と、静電荷電されたシート
    へトナーを付与して像を形成するトナー溜と、上記トナ
    ー貯溜器とトナー溜との間に延びるトナー供給及び返送
    ラインと、上記トナー貯溜器から供給ラインを経てトナ
    ー溜へそしてトナー溜から返送ラインを経てトナー貯溜
    器へトナーを循環する手段と、濃縮液の貯溜器と、該濃
    縮液の貯溜器へ接続されたループと、この貯溜器におい
    て濃縮液を混合するためにこの濃縮液の貯溜器から上記
    ループを経て濃縮液を循環する手段と、上記ループと返
    送ラインとの間に接続されていて上記ループから返送ラ
    インへ濃縮液を選択的に供給し上記トナー貯溜器におけ
    るトナーの濃度を増加するためのバルブ手段と、上記シ
    ートに形成された像の視覚品質を監視するための手段
    と、その監視された品質に応答して上記バルブ手段の動
    作を制御し、上記返送ラインへ送られる濃縮液の量を制
    御することによって実質的に一定の像品質を維持するた
    めの手段とを備えたことを特徴とするエレクトログラフ
    ィック印刷システム。
  2. 【請求項2】 トナー貯溜器からトナー溜へそしてトナ
    ー溜から返送ラインを経てトナー貯溜器へ戻るようにト
    ナーを循環し、トナー溜において静電荷電されたシート
    へトナーを付与して像を形成し、濃縮液貯溜器からルー
    プを経てトナー濃縮液を循環してこの貯溜器において濃
    縮液を混合し、シート上に形成された像の視覚品質を監
    視し、そしてその監視された品質に応答して上記ループ
    から返送ラインへ濃縮液を供給して上記トナー貯溜器に
    おいてトナーの濃度を高めることにより実質的に一定の
    像品質を維持する段階を備えたことを特徴とするエレク
    トログラフィック印刷方法。
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