JPH0344669A - 電子写真印刷機用記録粒子供給装置 - 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】 本発明は、概ね電子写真印刷機に関し、より詳細には、
現像装置内への記録粒子の供給を制御する装置に関する
。

米国特許第３．３４８．５２２号は、光導電ドラム上で
ストライプが現像されるトナー供給制御システムを示し
ている。現像されたストライプとドラムの非現像部分に
は照明が当てられる。そこから反射した光線は、ブリッ
ジ回路の２本の脚を形成するフォトトランジスタによっ
て受は取られる。ブリッジ回路からの出力は、トナーの
供給を制御する。

第３．７５４．８２１号、第３．８７３．１９７号及び
第３．９６０．４４４号の各々の米国特許は、光導電ド
ラム上に装着される透明電極を開示している。この電極
は、現像部を通過するときトナー粒子を引き付けるよう
に電気的に偏倚される。光源は、トナー粒子を引き付け
ているこの電極を通して光線を送り出す。そこを通過し
た光線は、その強度を測定するフォトトランジスタによ
って受は取られる。フォトトランジスタからの出力は基
準信号と比較され、結果として生じる誤差信号がトナー
粒子の供給を制御する。

米国特許第３．８０１．１９６号は、導電表面を有する
ガラス製のスラグを示している。このスラグは、光導電
ドラム上に装着され、現像の間、トナー粒子を引き付け
るように電気的に偏倚される。光源は、ガラス製のスラ
グに付着しているトナー粒子に照明を当てる。反射した
光線の強度は、光センサによって測定される。光センサ
からの出力は基準値と比較され、発生した誤差信号がト
ナー粒子の供給を制御する。

米国特許第４．２７３□８４３号は、現像剤ハウジング
の底部に装着される透明プレートを開示している。

光源は、透明プレートを介して現像剤物質に照明を当て
、受光素子は、現像剤物質から反射した光線の強度を検
出する。トナーの供給は、受光素子によって検出された
光線の強度の関数として制御される。

米国特許第４．５２２．４８１号は、光導電ドラム上に
記録された基準パターンの静電潜像を示している。

基準パターンの潜像が現像される。センサは、潜像上の
トナー堆積の程度を感知し、信号を制御装置に送る。こ
の制御装置は、現像装置内にトナーを供給するトナーロ
ーラの回転を制御する。疲労基準設定装置は、光導電体
の疲労度を補正するように偏倚して現像剤ローラを調節
する。

米国特許第４．８０１．９８０号は、光電性ドラム上の
現像された画像パッチを横切るセンサを開示している。

このパッチ区域だけでなく非画像区域においても反射率
データが採取され、トナーの濃度を測定する。この濃度
が基準値より低いとき、追加のトナーがトナーホッパか
ら供給される。

本発明の１つの態様によれば、原稿のコピーを複写する
電子写真印刷機において使用される現像装置内への記録
粒子の供給を制御する装置が提供される。この装置には
、記録粒子の供給源を貯蔵する手段が包含される。記録
粒子を貯蔵手段から現像装置内へ排出する手段も提供さ
れる。更にある手段が、原稿のコピーの複写のために必
要となる記録粒子の量を予測し、それに応じて排出手段
を制御する。

本発明の特徴の他の態様によれば、原稿の潜像が光導電
部材上に記録されこの潜像が現像位置において記録粒子
によって現像されるように威した、原稿のコピーを複写
する電子写真印刷機が提供される。この改良には、記録
粒子の供給源を貯蔵する手段が包含される。記録粒子を
貯蔵手段から現像装置内へ排出する手段も提供される。

更にある手段が、原稿のコピーの複写のために必要とな
る記録粒子の量を予測し、それに応じて排出手段を制御
する。

図面の第１図を参照すると、この電子写真印刷機は、光
導電ベルト１０を採用している。光導電ベルＮＯは、カ
ール防止用の裏張り層の上に被覆された基底層の上に更
に被覆される光導電物質から形成されることが好ましい
。この光導電物質は、発生層の上に被覆された輸送層か
ら形成される。

輸送層は、発生層からの正の電荷を輸送する。境界面の
層が、基底層の上に被覆される。輸送層には、ポリカー
ボネートの中に分散したジ−ｍ−トリジフェニルビフェ
ニルジアミンの微分子が包含される。発生層は、三方晶
セレンから形成される。

基底層は、チタンを被覆したマイラー（Ｍｙｌａｒ）か
ら形成される。この基底層は、非常に薄いので、光が貫
通することを許容する。その他の適切な光導電物質、基
底層及びカール防止用の裏張り層も使用可能である。ベ
ルト１０は、矢印１２の方向に移動し、光導電表面の連
続部分を前進させ、その運動通路の廻りに配置された種
々の処理部を連続的に通過させる。ベルト１０は、スト
リッピングローラ１４．テンションローラ１６及び駆動
ローラ１８の廻りに巻き掛けられる。ストリッピングロ
ーラ１４は、回転可能に装着されてベルト１０と共に回
転する。

テンションローラ１６は、ベルト１０に対して弾力的に
押し付けられ、ベルＮｏを所望の張力に維持する。駆動
ローラ１８は、ベルト駆動装置等の適切な手段によって
そこ・に連結されるモータによって回転される。ローラ
１８が回転すると、ベルトＩＯを矢印１２の方向に前進
させる。

まず、光導電表面の一部が帯電部へを通過する。

帯電部Ａにおいて、参照番号２０によって概略的に示さ
れたコロナ発生装置は、光導電ベルト１０を比較的高く
て実質的に均一な電位にまで帯電させる。

コロナ発生装置２０は、略Ｕ字型状のシールドと帯電電
極を包含する。コロナ発生器Ｗ２０は、高電圧電源２２
に接続される。電源２２の出力が変動すれば、コロナ発
生装置２０により光導電ベルト１０に付与される電荷が
変化する。

次に、光導電表面の帯電部分は、結像部Ｂを通るように
前進させられる。結像部Ｂにおいて、原稿２４は、透明
プラテン２６の、上に表の面を下にして配置される。ラ
ンプ２８は、プラテン２６を横切って移動し、原稿２４
の連続的増分区域に照明を当てる。

原稿２４から反射した光線は、レンズ３１を介して鏡３
０から鏡３３の上へ反射される。鏡３３は、原稿の光画
像を光導電ベルＮＯの帯電部分の上へ反射させる。これ
は、原稿内に含まれた情報区域に対応する静電潜像を光
導電ベルト上に記録する。鏡３０から反射した光線は、
スキャナ３５へも反射される。

具体例として、スキャナ３５は、電荷結合素子のマトリ
ックス又はアレイ　（ＣＣＤアレイ）等のソリッドステ
ート光電パネルへ送信される原稿の光画像を形成するた
めのレンズを包含するラスタ入力スキャナ（ＲＩＳ）で
あっても構わない。鏡３０゜スキャナ３５及びレンズ３
１は、ランプ２８と時間調節された関係で移動し、原稿
の光画像を形成するために互いに対して適切な位置関係
に置かれる。スキャナ３５は、原稿の電気的な画像を生
じさせる。

スキャナ３５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）に連結さ
れる。ＣＰＵは、濃い画素と薄い画素の個数ヲカウント
し、潜像を現像するために必要となるトナー粒子の量の
平均を測定する。ＣＣＤアレイの代わりに、スキャナ３
５は、原稿から反射する光の量を測定するために、フォ
トトランジスタを使用しても構わない。スキャナは、原
稿のコーナーから反射する光を測定する基準のフォトト
ランジスタを使用することも可能である。このコーナー
は、空白区域であり、原稿を横断して平均化される光の
量との比較のための基準レベルを提供することになる。

ＣＰＵは、これらの信号を適切な回路内で処理し、原稿
のコピーを形成するために必要となるトナー粒子の量を
予測するために使用される出力信号を生成する。この出
力信号は、現像剤ハウジング内へのトナー粒子の供給を
制御する。

この予測供給システムは、原稿の適用範囲（ａｒｅａｃ
ｏｖｅｒａｇｅ）　　の測定値を必要となるトナーの量
に変換する開ループシステムである。このタイプの開ル
ープシステムは、現像剤物質内におけるトナー粒子の濃
度を徐々に増減させ得る。これは、原稿の平均適用範囲
の要件に加えて、環境及びオペレータの選択に応じて変
化する現像能力に起因するものである。これが起こるこ
とを防止するために、開ループ予測システムと共に閉ル
ープシステムが使用されても構わない。このことは、参
照番号３２によって概略的に示された試験区域発生器を
結像部Ｂに包合−させることによって達成される。試験
区域発生器３２は、光源とフィルタから構成される。

光線は、画像間区域即ち光導電ベルト１０上に記録され
た連続的な静電潜像の間において、光導電ベルト１０の
帯電部分の上にフィルタを介して送られる。フィルタは
、光源からの光線を変調し、光導電ベルト上に試験パッ
チを記録する。光導電ベルト１０上に記録される試験パ
ッチは、はぼ５　Ｃｆｆ１　Ｘ　５ｃｍの正方形である
。当業者であれば、光源とフィルタの代わりに、ラスタ
出力スキャナ（’ＲＯ３）を使用することが可能である
ことが判るであろう。

ＲＯ３は、ビームが変調されるレーザーを使用する。変
調された光ビームは、画像間区域において、光導電ベル
ト１０の帯電部分の上に導かれ、その電荷を選択的に消
失させる。静電潜像と試験パッチは、続いて、現像ＳＣ
においてトナー粒子によって現像される。このように、
トナー粉末画像と現像された試験パッチが、光導電ベル
ト１０の上に形成される。現像された試験パッチは、続
いて検査を受け、光導電ベルト上で現像されるトナー画
像の質を測定する。濃度計５４は、現像された試験パッ
チの濃度を測定し、信号をＣＰ　Ｕ３７へ送信する。

ＣＰ　Ｕ３７は、濃度計とスキャナからの信号に応じて
トナー粒子の供給を制御する。

現像部Ｃにおいて、参照番号３４によって概略的に示さ
れた磁気ブラシ現像システムは、光導電ベルト１０上に
記録された静電潜像及び試験パッチと接触するように現
像剤物質を前進させる。好ましくは、磁気ブラシ現像シ
ステム３４は、二つの磁気ブラシ現像剤ローラ３６及び
３８を包含する。これらのローラは、それぞれ潜像及び
試験区域に接触するように現像剤物質を進める。各々の
現像剤ローラは、キャリア粒剤とトナー粒子から成るブ
ラシを形成する。潜像及び試験パッチは、キャリア粒剤
からトナー粒子を引き付け、潜像上のトナー粉末画像と
現像された試験パッチを形成する。トナー粒子が現像剤
物質から奪われると、参照番号４０によって概略的に示
されたトナー粒子デイスペンサは、それぞれ現像剤ロー
ラ３６及び３８によって続いて使用されるように追加の
トナー粒子をハウジンク４２へ供給する。トナーデイス
ペンサ４０には、トナー粒子の供給源を貯蔵する容器４
４が包含される。容器４４に連結された溜め（ｓｕｍｐ
）４８内に配置されたフオーム（ｆｏａｍ）ローラ４６
は、トナー粒子をオーガー５０の中へ供給する。オーガ
ー５０は、複数の開口部を有する管の中に装着されたコ
イルばねから形成される。モータ５２は、コイルばねを
回転させて管を通してトナー粒子を前進させ、その結果
、トナー粒子はその開口部から供給される。モータ５２
の作動は、ＣＰ　Ｕ３７によって制御される。

現像部Ｃと転写部りの間において光導電ベルトに隣接し
て配置される濃度計５４は、現像された試験パッチに比
例して電気信号を生成する。これらの信号は、制御シス
テムに送られ、印刷機の種々の処理部を制御するために
適切に処理される。濃度計５４は、好ましくは、赤外線
濃度計である。赤外線濃度計は、直流１５ボルト及び約
５０ミリアンペアで電気供給を受ける。赤外線濃度計の
表面は、光導電ベルト１０の表面から約７ミリメードル
の所に置かれる。濃度計５４には、６０ナノメートルの
電力半値帯域幅で９４０ナノメートルのピーク出力波長
を有する半導体発光ダイオードが包含される。

その電力出力は、はぼ４５ミリワツトである。フォトダ
イオードは、現像されたハーフトーンの試験パッチから
反射した光線を受は取り、測定された光線人力を電気的
な出力信号に変換する。赤外線濃度計は、裸の光導電表
面即ち現像されたトナー粒子のない光導電表面から反射
した光線を定期的に測定するためにも使用され、信号比
の計算のための基準レベルを提供する。現像の後、トナ
ー粉末画像は転写部りへ前進させられる。

転写部りにおいて、コピー用紙５６は、トナー粉末画像
と接触するように移動される。このコピー用紙は、給紙
装置６０によって転写部りへ前進させられる。給紙装置
６０は、用紙スタック６４の最上部の用紙と接触する供
給ローラ６２を包含することが好ましい。供給ローラ６
２は、スタック６４の最上部の用紙をシュート６６の中
へ前進させるように回転する。シュート６６は、スタッ
ク６４から前進する用紙を時間調節の上で次々と光導電
ベルトと接触するように案内し、その上に現像されたト
ナー粉末画像が転写部りにおいて前進する用紙と接触す
ることになる。転写部りでは、コロナ発生装置５８が用
紙５６の裏側にイオンを噴射する。これがトナー粉末画
像を光導電ベルト１０からコピー用紙５６へ引き付ける
。転写の後、コピー用紙はベルト１０から分離され、運
搬機構が矢印６６の方向においてコピー用紙を定着部Ｅ
へ前進させることになる。

定着部Ｅには、参照番号６８によって概略的に示され、
・転写されたトナー粉末画像をコピー用紙に永久的に固
定する定着器組立体が包含される。定着層組立体６８に
は、好ましくは、加熱定着器ローラ７０と加圧ローラ７
２が包含され、コピー用紙の上の粉末画像は、定着器ロ
ーラ７０に接触する。このようにして、トナー粉末画像
は用紙５６に永久的に固定される。定着の後、シュート
７４は、後でオペレータによって印刷機から取り出され
るように、前進する用紙５６を受は皿７６へ案内する。

コピー用紙が光導電ベルト１０から分離された後、残留
したトナー粒子と試験パッチに付着しているトナー粒子
は、光導電ベルト１０から清掃される。

これらの粒子は、清掃部Ｆにおいて光導電ベルト１０か
ら取り除かれる。清掃部Ｆには、光導電ベルト１０と接
触するように回転可能に装着された繊維状のブラシ７８
が包含される。これらの粒子は、ブラシ７８の回転によ
って光導電ベルト１０から取り除かれる。清掃に続いて
、除電ランプ（示されていない〉が光導電ベルト１０に
光を注ぎ、次に続く結像サイクルのための帯電に先立っ
て、その上に残ったいかなる残留静電荷をも消失させる
。

ここで第２図を参照すると、赤外線濃度計５４は、現像
された試験パッチの濃度を検出し、それを表示する電気
的な出力信号を作り出す。−加えて、電気的出力信号は
、裸の即ち非現像の光導電表面に対応して赤外線濃度計
５４によって定期的に生成される。これらの信号は、適
切な処理回路８０を介してＣＰ　Ｕ３７へ供給される。

処理回路８０は、現像された試験パッチの信号と裸の光
導電表面の信号との信号比を形威し、それに比例した電
気的誤差信号を生成する。この誤差信号は、これを処理
してトナーデイスペンサモータ５２を制御するＣ　Ｐ　
０３７へ送信される。モータ５２の付勢により、トナー
デイスペンサ４０はトナー粒子を現像剤ハウジング４２
の中へ排出する。これにより、現像剤混合物の中のトナ
ー粒子の濃度が増大する。スキャナ３５は、トナー粒子
で覆われるべき原稿の平均的な区域を測定し、空白のコ
ピー用紙の背景レベルを示す基準レベルを作り出す。こ
れらの信号は、処理回路８２により、ＣＰ　０３７へ送
信される誤差信号に変換される。ＣＰ　Ｕ３７は、処理
回路８２からの誤差信号に応じてトナーデイスペンサモ
ータ５２の付勢を制御するための制御信号を作り出す。

処理回路８２からの信号は、印刷機において複写される
各々の原稿毎に変化するものであり、一方で、処理回路
８０からの信号は、現像剤混合物内のトナー粒子の濃度
が所望のレベルから逸脱するにつれてゆっくりと変化す
るものである。

ここで第３図を参照すると、一対のフォトトランジスタ
８４及び８６゛を組み込んだ適切な処理回路８２が示さ
れている。フォトトランジスタ８４は、原稿のコーナー
区域から反射した光を検出することによって、空白の即
ち清浄な原稿から反射した光に比例した電圧出力を生み
出す。フォトトランジスタ８６は、原稿から反射した光
の総量に比例した電圧出力を生み出す。処理回路８２に
は、増幅器８８゜９０及び９２が包含される。増幅器８
８は、フォトトランジスタ８４及び８６からの信号に対
して減算を行う。

増幅器８８からの出力信号は、予測されるトナー粒子の
消費量に比例した信号である。増幅器９０は、増幅器８
８から受信した信号が基準閾値よりも大きいときにだけ
信号を送信する。このようにして、増幅器９０は、予測
されるトナー粒子の消費量が基準閾値を越えるときにだ
け回路を活性化する。増幅器９２は、オペレータが調節
した原稿のコピーの濃さの増減の関数として、予測され
るトナー粒子の消費量をオペレータが調節することを可
能にする。オペレータが調節したコピーの濃さの制御部
からの基準電圧は、増幅器９２への人力信号に対して加
算或いは減算を行う。このことが、オペレータの濃さの
選択に基づいて、予測されるトナー粒子の消費量を増減
させる。増幅器９２からの出力信号は、コピーによって
複写されるべき原稿について予測されるトナー粒子の消
費量に比例したものである。この信号は、ＣＰＵ３７へ
送信される。

フォトトランジスタ８４は、原稿のコーナー又は縁部か
ら反射した光の量を測定する。縁部区域のサンプリング
は、空白の原稿の反射率を確定する。

このことが、原稿の適用範囲の測定を可能にする。

フォトトランジスタ８６によって測定される原稿の適用
範囲は、フォトトランジスタ８４によって検出された空
白の縁部区域より濃い原稿の区域だけである。反射され
る光の変化は、適用範囲の関数として、以下のように表
現することができる。

Ｉ＝（％で示した適用範囲’）　　（１−１０−Ｄ）こ
こで、■は、所定の適用範囲による原稿から反射した光
の量の変化をパーセントで示したものである。

Ｄ　＝　Ｄｃ　　　Ｄｓ ここで、Ｄｃ　は、適用範囲にある原稿の光学的反射濃
度であり、ＤＢ　は、原稿のコーナーから測定された空
白又は清浄な用紙の光学的反射濃度である。

基準レベルは、原稿の情報を表面に有する空白の用紙の
濃さを考慮しているので、適用範囲がゼロであるときに
は、■もゼロである。■は、反射濃度差りの関数である
比例定数によって適用範囲に比例するものである。Ｄの
様々な値についての曲線が、適用範囲の関数として、第
４図に示されている。

ここで第４図を参照すると、例Ａは、濃い用紙に文字を
印刷した原稿であって、文字が用紙と比べて僅か０．３
　ａ度単位だけ濃いという、ありそうもない要求例を示
している。例えば、原稿の適用範囲が通常の６％から１
５％まで変化する場合、反射する光の総量は４％だけ減
少し、従ってＩも４％だけ減少することになる。この変
化は、フォトトランジスタによっても容易に検出され得
る。典型的な例が、例日として示されている。例Ｂにお
いては、比較的薄く彩色された用紙（Ｄ＝１．２）の上
に光学的濃度の高いメツセージが存在している。６％か
ら１５％までの適用範囲の変化は、８％以上の光の減少
という結果を生じることになる。

従って、原稿の光学的反射濃度に関して光検出器を参照
することによって、光の強度の変化が容易に検出可能で
あることが明白である。これらの変化は、予測されるト
ナー粒子の消費量の適当な測定値である。

要約すると、本発明の制御システムは、原稿の複写のた
めに必要なトナー粒子の量を予測し、それに応じた信号
を送信して、現像剤ハウジング内へのトナー粒子の供給
を制御するように成した朋ループシステムを使用する。

更に、閉ループが、現像される光導電ベルトの上に試験
パッチを記録する。現像された試験パッチの強度が検出
されて基準値と比較される。また、誤差信号もトナー粒
子の供給を制御するために使用される。このように、迅
速に変化する開ループトナー粒子予測システムと、より
ゆっくりと変化する閉ループトナー粒子濃度検出システ
ムが存在する。これらのシステムは、互いを補完するよ
うに働き、コピーの質を最適なものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を取り入れた電子写真印刷機の実
例を示す概略的な立面図であり、第２図は第１図の印刷
機において使用される制御システムを示すブロック図で
あり、第３図はスキャナからの信号を処理する回路図を
図示しており、第４図は反射光の変動を適用範囲の関数
として表現する試験データを示している。 １０：光導電ベルト　　　３５：スキャナ３７：ＣＰＵ ４０：トナー粒子デイスペンサ ４２：ハウジング　　　　４６：フオームローラ５０：
オーガー　　　　　５２：モーフ５４：濃度計 Ａ：嵜電部　　　　　　Ｂ：結像部 Ｃ：現像部　　　　　　Ｄ：転写部 Ｅ：定着部　　　　　　Ｆ：清掃部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録粒子の供給源を貯蔵する手段と、 記録粒子を前記貯蔵手段から現像装置内へ排出する手段
   と、 原稿のコピーの複写のために必要となる記録粒子の量を
   予測し、それに応じて前記排出手段を制御する手段とを
   包含する、 原稿のコピーを複写する電子写真印刷機において使用さ
   れる現像装置内への記録粒子の供給を制御する装置。 ２、前記予測手段が、 原稿を走査して印を有する原稿の平均領域に対応した出
   力信号を生成する手段と、 前記走査手段からの出力信号に応じて前記排出手段に送
   信されることになる制御信号を生成する手段とを包含す
   る請求項１記載の装置。 ３、前記走査手段が、ラスタ入力スキャナを包含する請
   求項２記載の装置。 ４、試験パッチを記録する手段と、 記録粒子によって試験パッチを現像する手段と、 光導電部材上の現像された画像の濃度に応じて前記排出
   手段を制御する手段とを 更に包含する請求項１記載の装置。 ５、前記制御手段が、試験パッチ上に現像された記録粒
   子の平均濃度を測定し、それに応じて信号を生成する濃
   度計を包含する請求項４記載の装置。 ６、前記生成手段が、前記濃度計からの信号を受信し、
   それに応じて前記排出手段に送信されることになるもう
   １つの制御信号を生成する請求項５記載の装置。