JPH01503417A - 静電写真式プリンタにおけるトナー補給を制御するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 静電写真式プリンタに８けるトナー補給を制御するための装置 発明の背景 この発明ｌは静電写真術の分野に、更に詳しくは、トナー補給を制御するための 装置における改良に関係して静電写真術においては、誘電体記録菓子上に形成さ れた静電画像が、トナーとして仰られた着色熱可塑性粒子の＊ｉにより目に見え るようにされる。典型的には、そのようなトナーは、トナー粒子及びトナー粒子 が単振電気力によシ付着する磁気的に吸引可能な担体粒子からなる二成分現像剤 混合物の一部分を形成している。現像過程中、潜像と関連した摩擦電気力はトナ ー粒子をこれ乏関遅した担体粒子から除去するように作用し、部分的に裸にされ た担体粒子はタンクに戻される。

静電写真現像剤混合物におけるトナー濃度な連続的に監視して、トナー濃度が所 定のレベルよシ下に低下したときに混合物にトナーを補給することは技術上周知 である。そのようなトナー濃度モニタは、原因に関係なく現像システムからのト ナー減少を補償するように容易に校正することができる。それの重要な欠点は、 画像信服のほとんどないものから大きい間断のない又は連萩した色調の画像区域 のるるものへの印刷されている薔類の画像内容における変化によってひき起こさ れるような、トナー減少率における突然の変化に応答するのが比較的遅いことで るる。典型的には、トナー濃度が所望画像濃度の複写物を得ることができるレベ ルに回復するまでに数分が経過する。

現像中に記録部材に施されるトナーの量を監視することによって静電写真式現像 場所からのトナー減少を連続的に監視することも又技術上仰られている。例えば 、この発明の譲受人に譲渡された、トラハテンバーグ（Ｔ’ｒａｃｈｔｇｎｂｇ ｒｇ　）に発行された米国特許第３６７４３５３号においては、現像場所の上流 側及び下流側に８いて記録部有に近接して配置された一対の誘導板が、現像前及 び現像後の記録部材における全電荷を検出するように機能する。未現像及び現像 電荷模様の通過によｐ板上に誘起された電荷の差は現像場所から減少したトナー の量の正確な測度でるることが判明している。誘導板上に誘起した電荷の差に比 例したトナー減少信号がトナー補給の制御のために使用される。

現像場所からのトナー減少を連続的に監視するための別の方法は電子式プリンタ において有効である。補給率は印刷ヘッドに加えられる文字印刷信号の数に応答 してＨＡＭされる。この印刷信号は文字符号になっているものでよく、統計的な 平均取出率がトナー減少を推定するために使用され、又はこの信号は画素信号で もよい。例えば、米国特許第３５２９５４６号及び第４４１３２６４号を見よ。

このようなトナー減少モニタはトナー濃度モニタよシ応答が速いが、トナー補給 な％ｔｌＪ御するためにそれを使用するとある檀の欠点が生じる。例えば、画像 現像によシ引き起こされたものは別として、どのようなトナー減少（例えば、ま きちらし及びその他の喪失）もそのようなモニタによって検出されず、従って補 給によって補償され得ない。そのようなモニタはトナー補給過程に８ける不正確 な又は欠陥を送出して直すこともできない。要するに、トナー減少モニタは、い くらよ（見ても、トナー補給の精密な？！ｉｌＪ＠のための校正が困難でろる。

発明の開示 前述の論考乞考慮して、この発明の目的は、従来技術のシステムの前述の欠点を 克服したトナー補Ｉ＠制御装置を与えることでろる。

静電写真機械には現像のために静電画像保持部材をトナー及び担体粒子の混合物 に接触させるだめの装置、並びに混合物にトナーを補給するための装置がある。

この発明に従って、トナー使用率を示す値を持ったトナー減少信号が発生される 。補給制御器がこの減少信号の値に従って比例的にトナー補給を行わせる。調色 コントラストに比例した値を持った第２信号が発生され、そしてトナー減少信号 と補給との間の比例定数がこの第２信号に従って調整される。

この発明の採択実施例に従って、トナー減少信号は印刷ヘッドに調えられた文字 印刷信号の数に比例しているが、この文字は調色されるべき画素でるることが望 ましい。

この発明の別の実厖例に従って、記録部材の画像区域はほぼ一様に一次電圧に荷 電させられ、そして画像形状に露光させられて現像可能な離散的な潜在電荷像が 生成されるが、現像バイアス、露光レベル、及び−次電圧はプロセス制御パラメ ータでるる。所与の画像区域に対してプロセス制御パラメータの少な（とも−り を制御して最大出力画像濃度Ｄ工、□を調整するための装置が設けられている。

トナー減少信号がトナー補給制御信号に比例的に変侠され、変侠装置の比例足載 が制御プロセス制御パラメータの少な（とも一つの仮と所定の目標便との間の着 に応答して調整される。

この発明及びこれの種々のオリ点は、添付の図面を参照しての、採択実施例につ いての次の評細な説明から、技術に通じた者には一層明らかになるでろろう。

この発明の採択実り例についての次の説明は添付の図面を参照しているが、この 図面中、 図１はこの発明の採択実施例による静電写真機械の側部立面図を示した概略図で あり、 図２は図１に示された論理や制御装置の構成図であり、図３は図１の静電写真機 械のための現像場所補給制御信号を導出するための過程の縁図でるる。

前述の事項の理解を容易にするために、次の用語が定義される。

ＶＢ−現像場所電極バイアス Ｖｏ＝荷電器のすぐ後の光導電体上の（接地に対する）−次電圧。これは時折「 初期」電圧と呼ばれる。

ＶＦ＝露光のすぐ後の（接地に対する）光導電体電圧。

も−印刷ヘッドにより発生された光。

Ｅ−光導電体の実際の露光量。印刷ヘッドによシ発生された光は光導電体を照明 して光導電体の特定レベルの露光量Ｅｑ生じさぜる。

コントラスト及び濃度制御はｌ′ｏ、Ｅｏ及びＶＢのレベルの選択によって達成 される。初期電圧、ＩＩ元量及びバイアス電圧の制御によるブリフタコントラス ト及び露光制御の理論についての評細な説明に関しては次の文献な一区域応答モ デル、２２フオトグラフイツク・サイエンス争アンドΦエンジニアリング１５０ （１９７８年５月７６月）　（Ｐａｚｔｏｎ＊Ｅ１ｇｃｔｒｏｐｈｏｔｏ、Ｇｒ ａｐｈｉｃ　ＳｙｓｔｅｍｓＳｏｌｉｄ　Ａｒｅａ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ　Ｍｏｄ ａＬ＋２２　ＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉ舊ｅ ｇｒｉｎｇ　１５０　（Ｍａｙ／Ｊｓｎｇ　１９７８）。

ここで使用された別の用語は「調色コントラスト」でろるが、これはろる領域の 最大濃度に対応するＶＢ及びＶＦ間の差の絶対値に対する出力最大濃度Ｄ１．． の比を意味する。

光導電性ベル）１８のような移動する記録部材がブリ／りの一遍の作業場所を通 過してモータ２０によシ駆動される。論理１１？！′ｌＪ御装置（ＩＣＵ）２４ は、ディジタル計算機を備えていて、各作業場所を順次動作させるだめの内蔵プ ログラムを備えている。

各作業場所についての完全な説明に関しては、この発明の譲受人に譲渡された米 国特許第３９１４０４６号を見よ。簡単に言えば、荷電場所２８はベルト１８の 表面に所定の一次電圧Ｖ０の一様な静電荷を施すことによってこのベル）Ｙ感光 性にする。荷電器の出力はプログラム可能な制御器３０によって調整され、そし てこの制御器はＬＣＵ２４によって制御されて、−次電圧Ｖｏを調整する。

露光場所３４に３いては、薔込みヘッドからの投射光が光導電性ベルト上の静電 荷を消失させて、被写又は印刷されるべぎＷ、類の済像を形成さゼる。薔込みヘ ッドは、ＬＣＵ２４により決足されたようにプログラム可能な制御器３６によっ て調整された強度で画素ごとに光４電性ベルトを露光させるために発光ダイオー ド（ＬＥＤ）又はその他の光源の配列を備えていることが望ましい。

ベルト１８の移動により潜在電荷像を保持している区域が現像場所３８へ持って 来られる。現像場所にはベルトの移動路に並置され且つこれから隔置された一つ の（カラーならばそれ以上の）磁気ブラシがある。磁気ブラシ現像場所は周矧で ろる。例えば、７リツツ（Ｆｒｉｔｔ）外に対する米国特許Ｍ４４７３０２９号 及びミスキニス（ｆｉａ＆ｉ％ｉｓ　）外に対する同第４５４６０６０号を見よ 。

ＬＣＵ２４は清涼を収容した画像区域の通過に関係して現像場所を選択的に活動 化して磁気ブラシを選択的にベルトと接触させる。接触した磁気ブラシの荷電ト ナー粒子は反対に荷電した潜在画像形状模様に吸引されてこの模様を現像する。

技術上よ（理解されているように、現＊場所の導電性部分、例えば導電注塗布器 円筒体が電極として作用する。

この電極はプログラム可能な制御器４０によって調整された直流電位ＶＢの可変 供給源に接続されている。

転写場所４６及び清浄化場所４８は両刀共、この発明の譲受人に譲渡された、１ ９８５年１２月１６日出願の米国特許出願遅続番号第８０９５４６号に詳細に説 明さｎている。未定嘴のトナー１渾の受容体シートへの転写後、このシートは融 看器場所５０へ後送されて、ここで画像が電層させられる。

１市販で入手可能なマイクロプロセッサのプログラミングは技術上よ（理解され ている通常の技能でるる。次の開示は技術上通常の技能を有するプログラマがそ のようなマイクロプロセッサのための適当なＶ」御プログラムを作成することが できるように書かれている。任意のそのようなプログラムの荷電の詳細事項は指 定されたマイクロプロセッサのアーキテクチャに依存するでろろう。

図２に言及すると、典型的なＬＣＵ２４の構成図が示されている。ＩＣＵは一時 的データ記憶装置５２、中央処理装置５４、タイミング・サイクル制御器［５６ 、及びプログラム内蔵式制御器５８からなっている。データ入出力はプログラム 制御の下で順次行われる。入力データは入力信号バックアロ０を通して入力デー タ処理装置６２にｍ見られるか又は割込み信号処理装置６４を通して加えられる 。入力信号は櫨々のスイッチ、セ／す、及びアナログ−ディジタル変換器から得 られる。

出力データ及び制御信号は直接又は記憶ラッチ６６を通して適当な出力駆動器６ ８に加えられる。出力駆動器は適当なサブシステムに接続されている。

プロセス制御方式は一般に糧々のセ／すを％ｌＪ用して静電写真プロセスの災時 闇制御を与え且つ使用者の見方から「−足の」１源品質の出力を与える。

一つのそのようなセンサは孜術上周矧のように光導電性ベルト１８の非画像区域 に３けるテストパッチの現像を監視するための濃度計で５ろう。この−波計は、 ベルト上の調色パッチの透過率又は反射率が維付されることを確保するように意 図されている。濃度計はベルトを通して輝（又はベルトによってホトダイオード 上へ反射される赤外線ＬＥＤかうなることができる。ホトダイオードは受光量に 比例した電圧を発生する。この電圧は裸のパッチの透過率又は反射率によシ発生 された電圧と比較されて、調色濃度の推定便を表す信号を与える。この信号はＶ 。、Ｅｏ、又はＶＢ　を調整するために、且つ又以下で説明されるように、現像 剤混合物におけるトナー粒子の適当な濃度の維持を助けるために使用され得る。

図３に図解された採択実施例においては、濃度信号は一次電圧Ｖ０を制御するた めに使用される。濃度計７６の出力は、適当に増幅されて、所望の最大濃度出力 レベルを表す基準信号値「目標Ｄｍａｚ　Ｊ　と７８において比較される。

比較器７８の出力は、入力に比例した第１成分と出力の積分に比例した第２成分 とを狩った出力信号を発生する係準比例・積分（ＰＩ）ｆｆｉｌＪ御器７９に供 給すればよい。

積分項は任意の一定￥のトナー減少に対して零の足常状態誤差が存在することを 確実にする。

Ｐｉ制御器７９の出力はここでは「設定値Ｖ−と呼ばれる。

実際の荷電後フィルム電圧ｒｏは電位計８０によシ測定されて、８２において設 定値Ｖｏと比較され、次のフレーム（こま）に対する適当な濃度乞得るためにＶ ｏ制御器３０を調整するための信号を発生する。Ｖｏ制御器も又比例・積分形式 のものでおる。

図３に３いて、比例式補給制御器８４はトナー使用率を示すトナー減少信号を受 ける。この使用量信号は印刷されたシートの数又は文字の数でもよいが、望まし くは調色されるべき画素の数の計数でるる。

短（・期間において、補給制御器８４は画素計数値又はその他の使用量信号に比 例的に反応して、補給制御信号を発生する。しかしながら、比例定数は、長期の 累積誤差が現像剤混合物に８ける許容可能なトナー濃度からの変化を生じさせな いように時折の調整を必要とするであろう。そのような誤差は不正確さ、材料の 寿命、又は環境の影響から生じ得るであろう。

補給率に？ける誤差は調色コントラスト、例えばＤｗｃ工別御器７９からの設定 値Ｖ０信号と比較器８６により固定されるような目標Ｖ０信号との間の任意のオ フセットによって決足される。設定ＭＶ。値に３ける変化は調色コントラストに ３ける変化（すなわち、Ｄｍａ□からのり。ｓｔに２ける変化）を反映している 。設定値Ｖ。が目標ＶＯから離れると、倍率係数制御器８８はトナー使用量信号 を消費されるように促進さｎたトナーの量に関係づけるＮ８御器８４の比例定数 の値を調整する。

倍率係数制御器８８は、画素計数をトナー利用量に変換するために使用される比 例定数を倣細論整する比例・積分（反転）制御器でるるか、補給制御６８４は比 例専用（直接）である。ｍＪ御容器８８反転作用は補給倍率係数を低減する必要 性を示すものとして出力加金せ接合部８６に２ける正の誤差信号の解釈から生じ る。これが行われると、Ｖｏ設定値が増大し、且つ誤差信号が減少される。

この発明は特にその採択実施例に関して詳細に記述されたが、この発明の精神及 び範囲内において１々の変形及び変更が行われ得ることは理解されるでろろう。

例えば、採択芙り例のアルゴリズムは一次電圧Ｖｏ測定値に基づいて補給制御信 号を計算するために適している。しかしながら、フィルム電圧パラメータＶｏ測 定値の代わシに露光パラメータＥｏ又は現像バイアスパラメータＶＢを使用する ことが選ばれるかもしれないであろう。

国際調査報告 ｌｌＩｌｅｍ＆Ｉｌ＊−幻−−鱈ｌ−均　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０１５３０国際 調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．（１）静電画像保持部材を現像のためにトナー及び担体粒子の混合物と接触 させるための装置、並びに（２）混合物においてトナーを補給するための装置を 備えた静電写真機械において、 トナー使用率を示す値を持つたトナー減少信号を発生するための装置、 前記の減少信号に応答して、前記の減少信号の値に従つて比例的にトナー補給を 活動化することのできる装置、調色コントラストに比例した値を持つた第２信号 を発生するための装置、並びに 前記の第２信号値に応答して、トナー使用率と減少信号値との間の比例定数を調 整することのできる装置、を含んでいる改良。
2. ２．前記の機械が更に、印刷ヘツド及びこの印刷ヘツドに文字印刷信号を加える 装置を備えており、且つ前記のトナー減少信号が、印刷ヘツドに加えられた文字 印刷信号の数に比例している、 請求項１に記載の改良。
3. ３．前記の文字が調色されるべき画素である、請求項２に記載の改良。
4. ４．（１）画像区域のある記録部材を一次電圧にほぼ一様に荷電させるための装 置、（２）荷電した記録部材を画像形状に露光させて離散的潜在電荷像を生成す るための装置、（３）電極バイアス、露光レベル及び一次電圧がプロセス制御パ ラメータであつて、潜在電荷像を現像するための、バイアスを受けた電極を備え た装置、並びに（４）最大出力画像濃度Ｄｍａｘを調整するために所与の画像区 域に対してプロセス制御パラメータの少なくとも一つを制御するための装置を備 えている静電写真機械において、トナー減少信号を発生するための装置、前記の 減少信号をトナー補給制御信号に比例的に変換するための装置、 所与の画像区域に対して、制御されたプロセス制御パラメータの前記の少なくと も一つの値を所定の目標値と比較して差信号を発生するための装置、並びに前記 の差信号に応答して変換装置の比例定数を調整するための装置、 を含んでいる改良。
5. ５．前記の機械が更に、印刷ヘツド及びこの印刷ヘツドに文字印刷信号を加える 装置を備えており、且つ前記のトナー減少信号が、印刷ヘツドに加えられた文字 印刷信号の数に比例している、 請求項４に記載の改良。
6. ６．前記の文字が調色されるべき画素である、請求項５に記載の改良。
7. ７．前記の調整装置が比例・積分制御器である、請求項４に記載の改良。
8. ８．（１）画像区域のある記録部材を一次電圧にほぼ一様に荷電させるための装 置、（２）前記の部材を画像形状に露光させて現像可能な離散的潜在電荷像を発 生するための装置、及び（３）一次電圧を制御して最大出力画像濃度Ｄｍａｘを 調整するための装置を備えた静電写真機械において、 トナー減少信号を発生するための装置、トナー減少信号をトナー補給制御信号に 比例的に変換するための装置、 所与の画像区域に対して、一次電圧値を所定の目標値と比較して差信号を発生す るための装置、及び差信号に応答して変換装置の比例定数を調整するための装置 、 を含んでいる改良。
9. ９．前記の機械が更に、印刷ヘツド及びこの印刷ヘツドに文字印刷信号を加える 装置を備えており、且つ前記のトナー減少信号が、印刷ヘツドに加えられた文字 印刷信号の数に比例している、 請求項８に記載の改良。
10. １０．前記の文字が調色されるべき画素である、請求項９に記載の改良。
11. １１．前記の調整装置が比例・積分制御器である、請求項８に記載の改良。