JPH0511553A - 拡散電磁エネルギーを用いてトナー濃度を測定する方法及び装置を有する電子写真装置 - Google Patents

拡散電磁エネルギーを用いてトナー濃度を測定する方法及び装置を有する電子写真装置

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JPH0511553A
JPH0511553A JP3339045A JP33904591A JPH0511553A JP H0511553 A JPH0511553 A JP H0511553A JP 3339045 A JP3339045 A JP 3339045A JP 33904591 A JP33904591 A JP 33904591A JP H0511553 A JPH0511553 A JP H0511553A
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JP3339045A
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Michael A Butler
マイケル・エイ・バトラー
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】基板上にある材料トナー９５の濃度から反射さ
れた単一拡散電磁エネルギー信号９８だけを検出、分析
することにより基板上にある材料トナー９５の濃度を測
定する濃度計を有する電子写真装置。装置は先ず、材料
の高濃度を用いて環境的および個々の装置の相違に対し
て補正を行う。更に補正が行われれば、装置を校正して
拡散信号と材料濃度間の関係を決定する。この関係はク
リーンな基板と材料の低濃度をサンプルすることで計算
する。 【効果】その関係が一度決定されれば、材料の濃度は対
応する拡散信号が与えられれば計算することができ、電
子写真装置のカラー・トナー現像システムの正確なモニ
タと調節が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】〔発明の分野〕本発明は一般的に電子写真
装置に関し、特に拡散電磁エネルギーを用いることでト
ナー濃度測定方法を改善した方法及び装置に関する。
【０００２】図１は電子写真カラー印刷機を示す。図２
は単純化した濃度計の略図である。図３は単位面積当り
の鏡面反射信号対トナー濃度質量および単位面積当りの
拡散信号対トナー濃度質量を示すグラフである。図４は
トナー領域カバー・センサを示す。図５は装置の電子図
を示す。
【０００３】〔好適な実施態様の詳細な説明〕 １． 電子写真印刷機 以下の説明では明解にするため特定の用語を用いるが、
それらの用語は図面の例示のために選択した本発明の特
定の構造を指し示すためのもので、本発明の範囲を定義
ないし限定することを意図したものではない。
【０００４】本発明の特徴を全般的に理解するため図面
を参照するが、図面では類似の参照数字を用いて同一要
素を指し示す。図１は本発明の赤外線濃度計を取り入れ
た例示的な電子写真印刷機の様々な構成部分を略図的に
描いたものである。以下に論じる中で、本発明の濃度計
は広範な電子写真印刷機に等しく適しており、その応用
はここに示す特定の電子写真印刷機に必ずしも限定され
ないことが明らかになろう。
【０００５】電子写真印刷の技術はよく知られている故
に、図１の印刷機で使用される様々な工程ステーション
は以下では略図的に示し、その作動は簡潔に説明するこ
とにする。
【０００６】図１に示すように、電子写真印刷機は感光
体、即ちカール防止裏付け層で被覆された基層に被覆さ
れた光導電部材を使用する。光導電部材は発生層の上に
被覆された転移層から造られている。転移層は正の電荷
を発生層から転送する。発生層は基層の上に被覆されて
いる。転移層にはポリカーボネート内に分散したジムト
リジペニルビフェニルジアミンの小さい分子が含まれて
いる。発生層は三つのセレニウムでできており、基層は
タイタニウムを被覆したマイラーでできている。基層は
非常に薄く、光を透過することができる。他の適切な光
導電材、基層、カール防止裏付け層を使用することも可
能である。ベルト１０は矢印１２の方向に移動して光導
電面の後続部分をその移動経路について配置された様々
な工程ステーションを順次に通過するように進める。ベ
ルト１０はアイドラ・ローラ１４と駆動ローラ１６によ
り引っ張られる。アイドラ・ローラ１４はベルト１０を
回転するように回転自在に設置されている。駆動ローラ
１６はベルト・ドライブといった適切な手段でそれに接
続されたモータにより回転する。ローラ１６は回転する
と、ベルト１０を矢印１２の方向へ進める。
【０００７】先ず光導電ベルト１０は荷電ステーション
Ａを通過する。荷電ステーションＡでは、全般的に参照
数字１８で示したコロナ発生装置が光導電ベルト１０を
比較的高い、実質的に均一の電位に荷電する。
【０００８】次に荷電された光導電面は露光ステーショ
ンＢへと回転される。露光ステーションＢには、全般的
に参照数字２２で示した移動レンズ・システムと全般的
に参照数字２４で示したカラー・フィルタ機構がある。
原稿文書２６は透明視界プラテン２８上に固定的に支持
されている。原稿文書の逐次増分領域は全般的に参照数
字３０で示した移動ランプ・アセンブリ手段により照明
される。ミラー３２、３４、３６は光線をレンズ２２を
通して反射する。レンズ２２からの光線はフィルタ２４
を透過し、ミラー３８、４０、４２により光導電ベルト
１０の荷電された部分に反射される。ランプ・アセンブ
リ３０、ミラー３２、３４、３６及びレンズ２２とフィ
ルタ２４は光導電ベルト１０の移動に関して計時された
関係で移動して、原稿文書の流れ光像を光導電ベルト１
０の上に歪のない形で生成する。露光中、フィルタ機構
２４は選択したカラー・フィルタをレンズ２２の光路に
指し挟む。カラー・フィルタはレンズを通過している光
線に作用して、静電潜像、即ち潜在的静電電荷パターン
を、原稿文書の流れ光像の特定の色に対応して光導電ベ
ルト上に記録する。露光ステーションＢにはまた、全般
的に参照数字４３で示したトナー・テスト・パッチを提
供するテスト・パッチ生成器が含まれている。テスト・
パッチ生成器は、テスト領域を記録するため、像間ない
し文書間域内の光導電面の荷電部分、即ち光導電ベルト
１０上に記録された連続的な静電潜像の間の領域にテス
ト光像を投射するための光源からなる。テスト・パッチ
生成器は連続的に作動はされないことに留意する。トナ
ー・テスト・パッチはトナーの現像をモニタするため、
間欠的に必要になるだけである。テスト領域並びにベル
ト１０の光導電面に記録された静電潜像は、現像ステー
ション（後述する）で液体ないし粉末状のトナーにより
現像される。テスト・パッチは通常、静電的に荷電され
ており、刷りを実際的にできる限りモニタするようにモ
ニタ・センサのダイナミック・レンジに相当する最大限
までトナー粒子により現像される。更に、各カラー・ト
ナー用の別のテスト・パッチが作動中に生成される。
【０００９】静電潜像とテスト領域（ないしテスト・パ
ッチ）がベルト１０に記録されると、ベルト１０はそれ
らを現像ステーションＣに進める。現像ステーションＣ
には全般的に参照数字４４，４６，４８，５０で示した
４つの個々の現像剤ユニットがある。現像剤ユニットは
技術的に「磁気ブラシ現像装置」と一般的に呼ばれる種
類のものである。一般的に磁気ブラシ現像システムで
は、摩擦電気的に付着したトナー粒子を有する磁気キャ
リア粒子を含む磁化可能現像材を使用する。現像材は、
現像材のブラシを形成するために、指向性の磁場を連続
的に通過するようにされる。現像材粒子は、ブラシに持
続的に新しい現像材をもたらすように連続的に移動して
いる。現像は現像剤ブラシを光導電面に接触するように
することでなされる。現像剤ユニット４４、４６、４８
はそれぞれ特定の色の補色に対応する特定の色のトナー
粒子を光導電面にかける。各々のトナー粒子の色は、フ
ィルタを通過する光の波長に対応する電磁波スペクトル
の事前に選択したスペクトル反射内の光を吸収するよう
にする。例えば、光像を緑色のフィルタを通過させるこ
とで形成された静電潜像は、光導電ベルト１０の上に比
較的高い電荷濃度の領域としてスペクトルの赤と青の部
分を記録する。一方、緑の光線はフィルタを通過して、
ベルト１０の電荷濃度を現像には不十分な電圧レベルに
減少させる。荷電領域は次に、現像剤ユニット４４が緑
吸収（マジェンタ）トナー粒子を光導電ベルト１０の上
に記録された静電潜像にかけると見えるようになる。同
様に、青の分解は青吸収（黄色）トナー粒子で現像剤ユ
ニット４６により現像され、赤の分解は赤吸収（シア
ン）トナー粒子で現像剤ユニット４８により現像され
る。現像剤ユニット５０には黒のトナー粒子が含まれ、
黒白の原稿文書で形成された静電潜像を現像するのに使
用することができる。黄色、マジェンタ、シアントナー
粒子は拡散的に反射的な粒子である。光導電ベルト（な
いし基板）１０の上に蓄積されるトナー量は、静電像と
現像剤ユニット内のトナー粒子の間の相対的なバイアス
の関数であることに留意する。特に、大きなバイアスで
は相対的に少ないバイアスよりも、比例的に大量のトナ
ーを基板１０に引き付けるようになる。
【００１０】現像剤ユニットの各々は作動位置で出し入
れされる。作動位置では磁気ブラシはベルト１０に密着
するが、非作動位置では磁気ブラシはそれからは十分な
スペースが開けられる。各静電潜像の現像中、１つだけ
の現像剤ユニットが作動位置にあり、残りの現像剤ユニ
ットは非作動位置にある。これにより各々の静電潜像お
よび逐次のテスト領域は混ぜ合わさる事なく、適切な色
のトナー粒子により現像される。図１で現像剤ユニット
４４は作動位置にあり、現像剤ユニット４６、４８、５
０は非作動位置にあるように示されている。現像後、テ
スト・パッチは全般的に参照数字５１で示した濃度計の
下を通過する。濃度計５１はベルト１０の表面近くに配
置される。テスト・パッチは濃度計の下に来ると電磁エ
ネルギーにより照射される。濃度計５１は基板とトナー
・テスト・パッチから反射され、濃度計が受け止めた電
磁エネルギーに対応して比例的に電気信号を生成する。
信号に対応して、各々のトナー・カラーの領域当りの現
像されるトナー質量を計算することができる。当業者に
とって、特定目的に対して様々な電磁エネルギー・レベ
ルを使用することは明かであることに留意すべきであ
る。濃度計５１の詳細な構造は図２から６を参照して以
下に説明する。
【００１１】現像後、トナー像は転写ステーションＤに
移動され、トナー像はとりわけ白紙のような支持部材５
２の用紙に転写される。転写ステーションＤでは、全般
的に参照数字５４で示した用紙転送装置が用紙５２をベ
ルト１０と接触するように移動する。用紙転送装置５４
は３つのローラ５８，６０，６２により引っ張られたペ
アのスペースを置いたベルト５６を有している。グリッ
パ６４がベルト５６の間で延長しており、それと一致し
て移動する。用紙５２はトレイ７４上に配置された用紙
スタック７２から取り出される。送りローラ７７はスタ
ック７２から最上部の用紙を先送りローラ７６、７８で
限定されるニップに進める。先送りローラ７６、７８は
用紙５２を用紙転送装置５４に進める。用紙５２はグリ
ッパ６４の運動と同時に先送りローラ７６，７８により
進められる。このようにして用紙５２の先端はオープン
・グリッパ６４により受け止められる定められた位置に
到着する。グリッパ６４は次に用紙をそれに固定して閉
じ、それと共に再循環経路を移動する。用紙の先端はグ
リッパ６４により着脱可能に固定されている。ベルトが
矢印６６の方向に移動すると、用紙５２は転写ゾーン６
８でベルト１０及びそれに現像されたトナー像と同時に
接触するように移動する。コロナ発生装置７０は用紙の
裏側にイオンを噴霧し、光導電ベルト１０からトナー像
を引き付けるために用紙を適切な度合と極性に荷電す
る。用紙５２は再循環経路を３サイクル移動するように
グリッパ６４に固定されたままになっている。このよう
にして３つの異なるカラー・トナー像を互いに重ね合わ
して用紙５２に転写される。従って上述の荷電、露光、
現像、転写の各ステップは複数サイクル繰り返されて、
カラー・原稿文書の複数カラー・コピーを形成する。
【００１２】最後の転写操作の後、グリッパ６４は開い
て用紙５２を離す。コンベヤ８０は用紙５２を矢印８２
の方向に、転写された像が永久的に用紙５２に定着され
る定着ステーションＥに転送する。定着ステーションＥ
には、加熱式定着ローラ８４と圧力ローラ８６がある。
用紙５２は定着ローラ８４と圧力ローラ８６により限定
されうニップを通過する。トナー像は用紙５２に定着さ
れるように定着ローラ８４に接触する。その後、用紙５
２は先送りローラのペア８４により受け止めトレイ９０
に進められ、オペレータは装置からそれを取り出す。
【００１３】ベルト１０の移動方向の最後の工程ステー
ションはクリーニング・ステーションＦである。回転自
在に取り付けられた繊維状のブラシ９２をクリーニング
・ステーションＦに配置してベルト１０と接触するよう
に保持すると、転写操作後に残っている残留トナー粒子
を取り除くことができる。その後、ランプ９４がベルト
１０を照らして、次の後続サイクルの開始前に、その上
に残っている残留電荷を取り除く。
【００１４】２．濃度計の背景 図２に転じ、以下は典型的なトナー濃度センサの作動原
理を見直したものである。トナー９５は赤外線ＬＥＤ
（発光ダイオード）１０２からの平行光線９６により照
射される。この光線とトーンした感光体サンプルとの相
互作用は３つの大きなカテゴリーで論じることができ
る。サンプルにより反射された光の一部は受光器９９に
より捕捉される。基板ないし感光体ベルト１０からは全
般的に反射光成分９８と呼ばれる鏡面的に反射された光
がある。これは物理的にスネルの法則というよく知られ
たメカニズムに従う光で、表面にぶつかる光はその表面
の反射率にしたがって入射角に等しい角で反射される。
複合的な部分的に透過的な基板については、基板の本体
内からの複数内部反射並びに単純な正面反射から鏡面的
な反射光が生じ得る。従って適切に配置されたセンサは
反射光成分を検出する。しかし全ての光は鏡面的に反射
されず、拡散光成分９７として知られる第２の光成分
は、あらゆる可能な角度に殆ど等方的に反射される。そ
の光は、基板１０とトナー粒子９５の両方の単一ないし
複数の相互作用の結果、反射し得る。拡散的に反射され
た光は複合的なメカニズムのアレイにより分散される。
最後に、どの様なメカニズムであれ、このトーンされた
感光体サンプルと光検出器のシステムを出る光がある。
その光はトナーないし感光体により吸収することがで
き、あるいは吸収ないし反射メカニズムによりシステム
に対して失われるサンプルを通して透過される。トナー
を基板１０に現像した結果、基板１０から鏡面的に反射
された光９８の強度は益々減衰し、更に小さい反射光成
分を生み出す。その減衰は、黒色トナーの場合の入射光
９６の吸収か、カラー・トナーの場合の鏡面反射角から
の入射光９６の散乱による結果である。このように基板
１０から反射される小さい反射光成分がもたらされる。
当業者にとって、ＬＥＤ１０２を殆どどの様な電磁エネ
ルギー源にし、トナー９５を粒子ないし液体にすること
ができることは明かであることに留意すべきである。
【００１５】図３にグラフで示すように、そして他の図
面を参照すると、反射−ＤＭＡ関係ないし曲線の大まか
な近似がある。特にＤＭＡ（ｍｇ／ｃｍ2の単位面積当
りの現像トナー質量）と反射光エネルギーの間の関係な
いし全般的に数字１０１で示した反射信号（センサによ
り生成されるボルトで測定される）がある。特に高ＤＭ
Ａ量では、基板にぶつかる入射光の大部分は図２に関し
て論じたように減衰されるので、非常に僅かな反射信号
しかない。即ち入射光はカラー・トナーの場合、散乱し
て拡散光になったか、黒トナーの場合、入射光は大部分
吸収されてしまう。更にボルトの反射信号は最終的に
は、トナーは最終的に十分なＤＭＡ濃度が与えられると
完全に基板をカバーするので取るに足らないほど小さく
なる。更に、グラフに例示されているように、低ＤＭＡ
量では、図２に関して論じたように、入射光の大部分は
基板により反射的に反射され、少ない入射光がトナーに
より減衰されるので、より高い反射光信号電圧読み取り
値がある。ここで異なるトナー・カラー間には僅かなバ
リエーションがあることに留意する。
【００１６】黒トナーのＤＭＡ濃度のモニタを容易にし
たのはこの反射−ＤＭＡ関係である。特に黒トナーと接
触する光は全て吸収されるので、黒トナーだけでセンサ
は基板から反射された光を集めることができる。上述し
たようにこの吸収はカラー・トナーには当てはまらず、
カラー・トナーの濃度をモニタするのに同一技術を用い
ることは困難になる。
【００１７】しかし反射−ＤＭＡ関係を使用する際は限
度がある。特に反射信号は変化する環境条件と個々の装
置の間の相違の両方に対応しない。環境条件は例えば、
相対的湿度、温度、濃度計センサ上の汚れの蓄積、電子
回路のドリフトとして定義される。同様に個々の装置の
間の相違には例えば、センサ間の特性的な変動、センサ
の取り付け距離ないし角度設定での靜的、動的変動、感
光体と同様のイメージ保持部材の間の変動があり、簡単
に言えば、全く同じ２つの装置はないということであ
る。当業者にとって、これらの要素は実際上、コピー用
紙の上に蓄積されるトナー量を調節するのに直接責任を
有するフィードバック・トナー・モニタ制御システムか
らの読み取り値を歪めていることに責任を有しているこ
とは明かである。
【００１８】それでも、反射−ＤＭＡ関係に影響を与え
る変化する環境条件や個々の装置の構成要素の限度間の
変動する性質を補正する方法がある。この補正方法は第
３節で後述する。
【００１９】しかし反射−ＤＭＡ関係には補正できない
１つの限度がある。即ち反射信号はＨＤＰ（高濃度パッ
チ）程度以上の高ＤＭＡ濃度に対しては正確ではないの
である。特に反射信号は、ＨＤＰ濃度を達成するずっと
前にＤＭＡを正確に測定するには小さくなりすぎるので
ある。重要なことに、ＨＤＰ濃度は多くのカラー・パッ
チに必要とされる。ＨＤＰは、基板１０を完全にカバー
するのに必要とされるいき値ＤＭＡ濃度であり、完全濃
度パッチとも称される。実際上、ＨＤＰないしそれ以上
を達成することにより、コピー用紙上にしっかりしたカ
ラー写真を達成することができる。ＨＤＰに対する必要
ＤＭＡは通常、０．７８ｍｇ／ｃｍ2 程度である。ＤＭ
Ａの正確な値は主としてトナーの粒子の大きさ、そして
小さい範囲で、下の基板の反射率の関数となる。関係す
る全ての場合に対して、トナー粒子の大きさは様々であ
るので、ＨＤＰのＤＭＡは、印刷に必要な最大ＤＭＡで
の変化に比例した方法で釣合が取れることが分かってい
る。
【００２０】反射信号の補正不可能な限度の結果、拡散
信号をＨＤＰ濃度に近いそしてそれ以上のＤＭＡ濃度を
判定するのに使用することが望ましい。図３に示すよう
に、全般的に様々な参照数字１０３で示した拡散ＤＭＡ
関係ないし曲線の大まかな近似が示されている。特にこ
の関係は拡散光エネルギー（これもボルトで測定される
拡散信号と呼ばれる）とＤＭＡ濃度（ｍｇ／ｃｍ2 ）の
間のものである。図示したように、拡散−ＤＭＡ関係性
は実質的に直線の関係として示されている。しかしこれ
は拡散−ＤＭＡ曲線を簡潔ないし近似するためのものだ
けである。実際には、拡散−ＤＭＡ曲線にはいくらかの
曲率がある。しかし近似は、トナー現像システムをモニ
タして調整するため、ＤＭＡを判定するのに容易であ
り、適切である。しかしながら複数のＤＭＡ−拡散読み
取り値を分析する場合は、より正確な曲線ないし関係性
が可能である。
【００２１】拡散−ＤＭＡ曲線に関し、クリーンな感光
体からの拡散信号のゼロＤＭＡ濃度値があることに留意
する。殆ど全ての表面にはそれにぶつかる反射電磁
（光）エネルギーの散乱を起こす歪があるので、この信
号がもたらされる。
【００２２】描かれたいくつかの曲線で例示した拡散−
ＤＭＡ曲線１０３の特定問題は、拡散−ＤＭＡ曲線１０
３の正確な傾きを判定するのは困難であるということで
ある。即ち拡散−ＤＭＡ曲線１０３に影響を与え得る様
々な変数があるのである。特にセンサが基板から離れて
いる距離や個々の基板の反射特性などの異なる装置間の
多くの相違により傾きは影響を受ける。更に、各色に用
いるトナー粒子の大きさあるいはトナーの１つのバッチ
から次のバッチでさえ拡散曲線特性に影響を与え得る。
それでもＨＤＰ濃度前及びそれ以上のＤＭＡを測定する
能力の点から、拡散−ＤＭＡ曲線１０３を使用すること
が望ましい。トナーの特性により２．０から５．０ｍｇ
／ｃｍ2 に及ぶ拡散感度があり、それらの濃度以降は、
拡散信号は比較的一定した値となる。しかし大部分の完
全濃度カラー現像領域は拡散信号が一定になる遥か前の
１．０ｍｇ／ｃｍ2 当りの濃度を利用する。
【００２３】本発明の主題は、補正された予測可能な反
射信号関係を指標として用いて、拡散−ＤＭＡ関係の予
測不可能性を克服することである。特に、２つないしそ
れ以上の異なる低ＤＭＡ濃度（０．７８ｍｇ／ｃｍ2 以
下）の補正された反射読み取り値を取ることにより、拡
散−ＤＭＡ関係を校正することができる。特に少なくと
もクリーン基板（０．０ｍｇ／ｃｍ2 ）と中間ＤＭＡ濃
度（０．０ｍｇ／ｃｍ2 と０．７８ｍｇ／ｃｍ2 の間）
の拡散、反射読み取り値を取ることで、拡散信号とＤＭ
Ａ濃度の間の近似的な関係を判定できる。それはその時
には線分の傾き（関係）を知ることができ、少なくとも
拡散−ＤＭＡ曲線上の２点を知ることができ、それによ
り正確な拡散−ＤＭＡ関係を推定して判定できるからで
ある。この過程については更に論じる。
【００２４】３．非補正反射値の判定 反射、拡散信号を利用できるようにする前に、それらを
まず識別しなければならず、それを行うために図４に示
すようなセンサを用いる。図４には本発明に使用する全
般的にセンサ１０４として示したトナー領域カバー・セ
ンサが示されている。検出器１０４は入射ビームのスポ
ットの大きさに比較して大きな口径（図示せず）を用い
るが、それによりより大きな取り付け緯度（感光体に関
し、適切な座標位置及び適切な平行度でのセンサの配
置）が達成される。その結果、カラー・トナーで使用す
ると、中央光反射検出器１０６（中央検出器とも呼ばれ
る）は反射、拡散光量成分、即ち合計光束を集める。ほ
とんどのキャリア粒子ＤＭＡ濃度では、合計光束だけを
測定するセンサは、これも単一センサにより集められる
拡散的に反射された光の割合が増大する結果、感度と精
度が下がる。特に図３で説明したように、低ＤＭＡ濃度
を容易に示す反射光信号は、拡散光成分により歪められ
ることになる。この反射、拡散混合状態を直すため、検
出器１０４は周辺検出器１０８と呼ばれる余分のフォト
ダイオード検出器を有しており、それは拡散的に反射さ
れた光成分だけを集める。この余分な検出器を加えたこ
との利点から、中央検出器により集められた合計光束成
分から反射光成分を分離することが可能となる。特に作
動の際は、低濃度トナー・パッチに対する反射値ないし
信号（ＳLD）は以下により決定される。 ＳLD＝ＴLD−ＤLD ここで拡散信号ＤLDは、反射、拡散光量成分を有する合
計光束検出信号ＴLDから差し引かれる。従って真の反射
信号ＳLDを決定することができる。この式は図３に示す
ように低濃度に対する近似である。更にこの式は、拡散
的に反射された光は検出器１０４全体に均一に分散さ
れ、等しくするセンサの領域に対して対価があるという
想定に基づいている。上述のように作動するそのような
センサの１つが係属中の米国特許出願連続番号０７／２
４６，２４２号であり、それを参照として取り入れる。
上述のように作動する別のそのようなセンサとしては米
国特許第４，９５０，９０５号に説明されている。電荷
結合素子（ＣＣＤ）などによりもたらされる小さい光検
出器のアレイのような他のセンサを配列しても作動する
ことに留意する。
【００２５】４．反射値補正因子を用いた濃度計の作動 先述したように、従来の反射信号計算は、変化する環境
条件や個々の装置の間の相違には対応しなかった。ここ
で想起されるように、例えば濃度計内外のほこり条件も
変化する環境条件である。当業者にはほこりは全ての物
体に均等に蓄積はしないことが知られており、特にレン
ズや濃度計には非常に不均一に蓄積することがあること
が分かっている。例えばほこりは実質的に検出器１０６
上のラインに蓄積することが分かっている。濃度計でこ
の環境条件を考慮にいれなければ、トナーの現像の不適
切な調整につながる間違ったＤＭＡ濃度が計算されるこ
とになる。特に信号ＴLDはその環境的なほこり条件によ
り低くなるが、信号ＤLDは同一（比較的高く）にとどま
る。従って低いＳLD信号値が計算され、トナー現像シス
テムを調整するために使用され、要求される低いＤＭＡ
濃度で現像することになる。
【００２６】図２〜４で、本発明はＲとして示す補正率
を反射−ＤＭＡ関係の計算に取り入れることを提案して
いる。「Ｒ」を計算するため、高濃度ＤＭＡパッチ（Ｈ
ＤＰ）を基板１０上に置く。ここでは高濃度ＤＭＡパッ
チは反射信号を無視できる値に削減するのに必要な最低
値よりも大きい。さきに説明したように、ＤＭＡに対す
る一般的な最低値は０．７８ｍｇ／ｃｍ2 とすることが
できる。次にＨＤＰが光源を経て照射される。検出器１
０４は基板１０とＨＤＰから反射された光を受け取り、
２つの信号を生成する。１つの信号は検出器１０６によ
り生成された高濃度合計光束信号（ＴHD）で、他の信号
は高濃度拡散光信号（ＤHD）である。拡散光信号により
分割された合計光束信号のこれらの２つの信号の割合か
ら補正率がもたらされる。例えば図３に関して説明した
典型的な理想条件下で、０．７８ｍｇ／ｃｍ2 付近及び
それ以上のＤＭＡ濃度は取るに足らない反射光成分と大
きな拡散光成分をもたらすはずである。従って中央検出
器信号（ＴHD）は拡散光成分だけとなり、例示目的でそ
れを値ｘと称することにする。更に周辺検出器（ＤHD）
も拡散光成分であり、同一値ｘを有する。「理想条件」
下の２つの検出器信号の割合を取ると、割合は１に等し
いはずである。
【００２７】ＴHD＝ｘ ＤHD＝ｘ Ｒ＝ＴHD／ＤHD＝Ｘ／Ｘ＝１
【００２８】ここで「通常条件」下では、補正率はおそ
らく１に等しくならないことが理解される。特に率Ｒは
変化する環境条件と個々の装置間の相違により変化す
る。例えばさきに述べたほこりの蓄積を考えると、中央
検出器上のほこりは率の計算因子である中央検出器が受
け取る信号を削減し、従ってＲの値を低下させる。この
変動のより完全な説明を以下に行う。ＨＤＰ以上のどの
ようなＤＭＡ濃度に対しても、補正率Ｒの計算は一定し
た値になることに留意する。
【００２９】Ｒが一度計算されると、反射信号ＳLDの真
の値からの低ＤＭＡ濃度を判定する標準の作動の用意が
できることになる。ここで添え字のＬＤは低濃度を示
し、０．７８ｍｇ／ｃｍ2 と等しいかそれより低いＤＭ
Ａ濃度で定義される。図３で論じたように、低いＤＭＡ
を使用することは、反射、拡散光成分は濃度計で感知で
きるから重要である。高濃度材（トナー）テスト・ラン
とは異なり、中央検出器値（ＴLD）は中央検出器１０６
に加えられた反射光成分があるので、周辺検出器値（Ｄ
LD）よりは異なると予測される。作動に際しては、補正
率Ｒは以下のように補正計算に取り入れられる。 ＴLD−（（Ｒ）（ＤLD））＝ＳLD 従ってこの補正計算により、反射信号ＳLDの真の値がよ
り正確に計算される。その結果、信頼の於けるＤＭＡ値
を補正された反射信号（ＳLD）から計算することができ
る。
【００３０】ここでほこりの計算に戻り、Ｒ率は、中央
検出器は完全な予期値を受け取っていなかったので、１
以下の値を有することになった。同様に２番目のテスト
・ランでの中央検出器の信号ＴLDも、それが理想（クリ
ーン）条件下で持つはずよりも低い信号を有することに
なる。同様に周辺検出器の信号ＤLDは、下げられた中央
検出器信号に比較して比例的に高くなりすぎることにな
る。しかし補正計算を用いることで、ＤLDはＲという補
正率値（１以下）により低下させられる。従って真の反
射信号ＳLDが計算され、より重要なこととして、真のＤ
ＭＡ濃度が反射−ＤＭＡ関係から正確に同定でき、それ
によりまた拡散−ＤＭＡ関係の適切な計算が可能とな
る。
【００３１】当業者はこの補正計算は、濃度計とマーキ
ング粒子現像に関連した上述の全ての変化する環境条件
や個々の装置間の相違にうまく作動することが理解され
よう。この補正Ｒ値は、反射信号は実質的にゼロに減少
され、率Ｒの計算は最低ＨＤＰ値よりも大きな全てのＤ
ＭＡ値に対して一定になるということを知っているので
達成される。更にこの予期されたテストでのどのような
バリエーションも、後続のテスト・パッチ・ランで実際
の反射光成分計算の計算を調節する補正率に帰すること
ができる。
【００３２】１つのトナー粒子（黒を除く）だけが所与
の時間内で全てのアプリケーションに対して補正因子Ｒ
はどの様なものか判定する必要があることに留意する。
この因子Ｒはセンサの不足を補正する。従って一度調整
すると、センサは材料の異なる色合いに関わらず、その
後の使用で正確になる。
【００３３】補正された反射信号と補正率のタイミング
に関し、当業者は、それらの操作が何時実行できるかに
関して多くのバリエーションがあることが理解しよう。
例えばその率は装置を朝に起動したときに一日に一度計
算したり、一定数のコピー用紙が作成された後に計算し
たり、あるいはトナー現像システムを起動する度に計算
することもできる。更に例えば補正された反射信号はト
ナーを現像に使用する度（低濃度パッチ以外に現像され
たＨＤＰだけを測定するため適切な回路ないし可能性と
して第２の検出を設置するとして）あるいは間を開けて
時間毎あるいはカウント・ベースでの装置の使用に対し
計算することで計算することができる。
【００３４】５．濃度計回路と作動 ここで図５その他の図面を見ると、濃度計の電子回路が
示されており、マイクロコントローラ１１２、出力信号
１１４、ＬＥＤ１１６、基板１０、検出器１０４、中央
検出器１０６、周辺検出器１０８がある。マイクロコン
トローラ回路ブロック１１２はアナログ−ディジタル回
路、ディジタル−アナログ回路、ＲＯＭ及びＲＡＭ構成
部分、バス回路並びにマイクロコントローラ回路の構成
部分と図に示したマイクロコントローラに接続された構
成部分の間の起動のタイミング用の回路その他の適切な
構成部分からなる。
【００３５】以下は拡散−ＤＭＡ関係を判定する回路に
関係した過程の説明である。簡潔にするため、１つのカ
ラー・トナーＤＭＡを判定する過程だけを説明する。他
の色のＤＭＡを判定する際も同一の過程を取り入れる。
しかしながら各カラー・トナーは異なる反射−ＤＭＡ曲
線を有するが、それらは全て計算に入れることに留意す
る。
【００３６】先ず、回路に関して補正因子Ｒを判定する
操作がある。最初にトナー現像システムを起動して高濃
度パッチ（ＨＤＰ）を基板１０に現像する。次にＨＤＰ
を配置してＬＥＤ１１６から入射光を受け取るときにＬ
ＥＤ１１６を起動する。次に中央及び周辺検出器１０
６、１０８はトナーと基板１０から反射光を受け取る。
すると合計光束（ＴHD）と拡散（ＤHD）成分信号が生成
される。それらの信号はマイクロコントローラ１１２に
送られ、そこでは補正因子信号Ｒ＝ＴHD／ＤHDが計算さ
れ、先行する反射−ＤＭＡ関係計算に使用するためマイ
クロコントローラ１１２に保管される。
【００３７】補正率の判定後、補正率を反射−ＤＭＡ関
係で用いて拡散−ＤＭＡ関係を校正する。先ず先に図１
で説明したようにトナー現像システムがマイクロコント
ローラ１１２により起動され、基板１０上にクリーン
（ゼロｍｇ／ｃｍ2 のＤＭＡ）トナー・テスト・パッチ
を現像する。次にパッチがＬＥＤ１１６からの入射光を
受け取るために配置されたときにマイクロコントローラ
１１２によりＬＥＤ１１６を起動する。その後、中央及
び周辺検出器１０６，１０８はトナーと基板１０からの
反射光を受け取る。それに対応して比例的な信号が生成
される。即ち中央検出器１０６からは第１の合計光束信
号（Ｔ1 ）が生成され、検出器１０８からは第１の拡散
光成分信号（Ｄ1 ）が生成される。その後、それらの第
１の信号はマイクロコントローラ１１２に送られ、そこ
では第１の反射光成分信号（Ｓ1 ）はＴ1 −（（Ｒ）
（Ｄ1 ））＝Ｓ1 で計算される。第１の反射信号
（Ｓ1 ）はクリーン・テスト・パッチ・ランに対するＤ
ＭＡ濃度（Ｃ1 ）を決定する。特にＤＭＡ値は、図３に
関して説明した反射信号対ＤＭＡ濃度の知られた関係に
基づいて計算することができる。更にこの知られた関係
性は、反射信号値からＤＭＡ濃度を判定するために、マ
イクロコントローラ１１２内（例えば参照テーブル）に
保管される。その後、この第１の点（第１の拡散信号
（Ｃ1 、Ｄ1 ）に対する第１のＤＭＡ濃度）が保管され
る。
【００３８】次に中間トナー現像テスト・パッチが行わ
れる。中間トナー・テスト・パッチはＨＤＰ濃度以下で
クリーン・テスト・パッチよりも高いＤＭＡ濃度を有す
る。この中間濃度を基板１０に現像する。再び検出器１
０６，１０８は基板１０および中間テスト・パッチから
反射された光から拡散光成分信号Ｄ2と合計光束信号Ｔ
2 の比例的な信号を生成する。これらの第２の信号
Ｔ2 、Ｄ2 はマイクロコントローラ１１２に送られ、そ
こではクリーン・パッチＤＭＡ濃度が計算されたのと同
じ方法で中間ＤＭＡ濃度が計算される。即ちＴ2 −
（（Ｒ）（Ｄ2 ））＝Ｓ2 により拡散光成分信号を合計
光束信号から差し引いて中間反射光成分信号を決定す
る。この中間反射光成分値Ｓ2 から、知られた反射信号
対ＤＭＡ濃度関係と比較することでＤＭＡ値（Ｃ2 ）を
計算することができる。それによりこの第２の点（第２
の拡散信号（Ｃ2 、Ｄ2）に対する第２のＤＭＡ濃度）
で拡散信号対ＤＭＡ関係を決定するのに使用するために
保管される。
【００３９】拡散−ＤＭＡ濃度関係を決定する際の最終
ステップは、さきに計算された２点からこの近似関係を
表す式を設定することである。特に２点が与えられる
と、線形関係の傾きを計算することができる。近似式は
次のようになる。 Ｃ3 ＝Ｄ1 ＋（（Ｃ2 −Ｃ1 ）／（Ｄ2 −Ｄ1 ））（Ｄ3 ） ここでその後のトナー・テスト・パッチＤＭＡ濃度量の
Ｃ3 はその後のトナー濃度テスト・パッチに対して生成
された拡散信号Ｄ3 から決定することができる。更にさ
きに述べたように、低濃度ＤＭＡテスト・パッチの多様
性を分析すれば、より詳しい式をもたらし、拡散−ＤＭ
Ａ曲線の僅かな曲率を示すことができる。これらの計算
は全てマイクロコントローラ１１２内で行われることに
留意する。
【００４０】以後、その後のトナー・テスト・パッチＤ
ＭＡ濃度は拡散センサ信号を用いて決定することができ
る。従って一般的な完全濃度カラー・トナー・パッチ
を、トナー現像システム内で行う適切な調節を決定する
のに用いることができる。特に完全トナー濃度テスト・
パッチが生成され、代表的な拡散信号が基板とトナーテ
スト・パッチから反射された拡散光に対応して造られ、
それはセンサにより受け止められる。ここでマイクロコ
ントローラ１１２は完全濃度パッチの対応するＤＭＡ濃
度を決定する。ここで適切な出力信号１１４は電子写真
装置を調節するために送られ、完全濃度カラー・トナー
・テスト・パッチに基づいてコピー用紙上に現像するト
ナーの適切なＤＭＡ濃度範囲を達成する。装置が一度反
射信号から校正されると、拡散信号は完全濃度範囲だけ
でなく全てのＤＭＡ範囲を十分決定できるようになる。
【００４１】本発明の数々の特質や利点をその詳しい構
造や機能と共に上述の説明で述べたが、開示したものは
例示的なもので、順番、形、大きさ、部品の配列などの
変更は本発明の原理内及び添付する特許請求の範囲で表
明した広い一般的な条件の意味で示された範囲内で行う
ことが可能であることを理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子写真カラー印刷機を示す。
【図２】 単純化した濃度計の略図である。
【図３】 単位面積当りの鏡面反射信号対トナー濃度質
量および単位面積当りの拡散信号対トナー濃度質量を示
すグラフである。
【図４】 トナー領域カバー・センサを示す。
【図５】 装置の電子図を示す。
【符号の説明】
１０ ベルト、１４ アイドラ・ローラ、１６ 駆動ロ
ーラ、１８ コロナ発生装置、２２ 移動レンズ・シス
テム、２４ カラー・フィルタ、２６ 原稿文書、２８
プラテン、３０ 移動ランプ・アセンブリ、３２，３
４，３６，３８，４０，４２ ミラー、４４，４６，４
８，５０ 現像剤ユニット、５１ 濃度計、５２ 用
紙、５４ 用紙転送装置、５６ ベルト、５８，６０，
６２ ローラ、６４ グリッパ、６８ 転写ゾーン、７
０ コロナ発生装置、７２ スタック、７４ トレイ、
７６，７７，７８ 送りローラ、８０ コンベヤ、８４
定着ローラ、８６ 圧力ローラ、９０ トレイ、９２
ブラシ、９５ トナー、９６平行光線、９７ 拡散光
成分、９８ 反射光成分、９９ 受光器、１０２ 赤外
線ＬＥＤ、１０４ 検出器、１０６ 中央検出器、１０
８ 周辺検出器、１１２ マイクロコントローラ、１１
４ 出力信号、１１６ ＬＥＤ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次のものを含む、基板上に置かれた材料
    の反射率の測定器から前記基板上に置かれた材料の濃度
    を測定する装置：前記基板上に置かれた材料の第１の濃
    度の合計反射率の拡散成分に比例した第１の拡散信号を
    生成する手段と；前記第１の拡散信号に対応し、前記基
    板上に置かれた前記材料の第１の濃度を計算する手段
    と；および前記計算手段を黒色以外のカラー材料で校正
    する手段。
  2. 【請求項２】 次のステップを含む、基板上に置かれた
    材料の反射率の測定器から前記基板上に置かれた材料の
    濃度を測定する方法：前記基板上に置かれた材料の第１
    の濃度の合計反射率の拡散成分に比例した第１の拡散信
    号を生成し；前記第１の拡散信号に対応して、前記基板
    上に置かれた前記材料の第１の濃度を計算し；そして前
    記計算手段を黒色以外のカラー材料で校正する。
JP3339045A 1990-12-24 1991-12-20 拡散電磁エネルギーを用いてトナー濃度を測定する方法及び装置を有する電子写真装置 Pending JPH0511553A (ja)

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