JPH05197289A

JPH05197289A - トナー粒子の濃度測定方法

Info

Publication number: JPH05197289A
Application number: JP4217905A
Authority: JP
Inventors: Peter G Fournia; ジーフォーニアピーター; Stephen D Cipolla; ディーシッポラスティーヴン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1993-08-06
Also published as: US5189475A

Abstract

(57)【要約】【目的】２成分型現像剤内のトナー粒子の濃度測定の
正確性を改善する。【構成】現像剤溜め内に搬送オーガに隣接してトナー
濃度センサを配置する。このトナー濃度センサを、現像
剤溜めの底壁から搬送オーガへ向かって、該センサがオ
ーガのブレードと部分的に重なる程度まで、突出させ
る。オーガブレードとトナー濃度センサとの間の接触を
避けるため、オーガブレードの一部を切り欠く。このよ
うなセンサの配置により、センサの面を横切るトナー剤
の活動的な流れに基づく正確なトナー濃度感知が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に電子写真式印字装
置に関し、特に、現像装置内へのマーキング粒子の分配
を制御するための装置、及び、そのためにトナー粒子の
濃度を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な電子写真式印字方法において
は、光導電性部材を、その面を実質的に一様な電位に帯
電させることによって感光性にする。この光導電性部材
の帯電済み部分を、複写される原画書類の光像にさら
す。この帯電済み光導電性部材の露光により、その照射
領域内の電荷が選択的に消散させられ、光導電性部材上
に静電潜像が形成される。静電潜像が光導電性部材上に
形成された後、この潜像を、これに現像剤を接触させる
ことによって現像する。一般に、現像剤は、キャリヤ細
粒に摩擦電気的に披着しているトナー粒子を含んでい
る。このトナー粒子がキャリヤ細粒から潜像に引き付け
られ、光導電性部材上にトナー粉像を形成する。次い
で、このトナー粉像を光導電性部材からコピーシートへ
転写する。このトナー粒子を加熱し、前記粉像をコピー
シートに永久的に固着させる。

【０００３】所望の濃度を有するコピーを連続的に得る
ためには、トナー粒子の濃度を適切な範囲内に保持しな
ければならないということが一般に知られている。とこ
ろが、トナー粒子は、コピーが形成されるにつれ、現像
剤から絶えず枯渇させられる。現像剤中のトナー粒子の
濃度を検出するための種々の形式の装置が従来から開発
されている。例えば、光導電面上に記録された試験パッ
チを現像して現像剤の一様色調領域を形成する。一般
に、この試験パッチ上に現像された現像剤の濃度を赤外
濃度計でモニタする。この赤外濃度計で測定された現像
済み試験パッチの濃度を基準値と比較する。その結果の
誤差を制御装置で検出し、該制御装置は貯蔵容器からの
トナー粒子の分配を規制する。

【０００４】しかし、現像剤中にトナー粒子を補充する
ために用いられるこのような装置は、赤外濃度計が現像
装置から遠く離れているので、かなり不正確である。そ
の結果、実際に分配されるトナー粒子の量は、制御装置
によって設定された平均値のまわりで変動する。従っ
て、正確なトナー粒子濃度が制御帯域幅を縮小させると
いうことがない。制御帯域幅が広いということの主な原
因の一つは、制御ループ内に作られる遅延である。この
制御ループは、低いトナー粒子濃度を、この状態が生じ
た後に検出するのであり、この低いトナー粒子濃度状態
に到達する前に追加のトナー粒子を供給するということ
の必要性を予想しない。また、追加されたトナー粒子
は、現像剤と混合され、及び適切な値に帯電させられる
ことが必要である。このトナー粒子の混合及び帯電に
は、試験パッチの現像に必要な時間のほかに時間が必要
となる。

【０００５】また、トナー濃度センサが取り付けられて
いるホッパへ現像剤を迂回させるということも知られて
いる。しかし、このようなホッパの構成には、ホッパの
ための、及び現像剤をホッパへ搬送するための追加の場
所が必要となり、現像装置の大きさ、価格、現像剤流れ
時間、及びトルクが増大する。また、磁気コア具備の変
圧器で一部が構成されているトナー濃度センサ装置を現
像剤内に取り付けるということも知られている。このよ
うな装置は、現像ローラへ活動的に搬送される現像剤を
測定するように、活動的な現像剤流れ内に配置すること
が必要である。しかし、オーガによって搬送される現像
剤は、特に高湿度において、オーガブレードの最外縁に
おいて剪断変形されてトナー濃度センサの面上を自由に
流れなくなるという傾向がある。その結果、感知が不正
確となり、そしてトナー濃度制御帯域が広く且つ偏った
ものとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、短い
応答時間及び改善された正確性を持つトナーディスペン
サ制御を提供することにある。本発明の他の目的は、現
像剤溜め内のトナー粒子の濃度を感知するため、該現像
剤溜め内の一つの搬送オーガに隣接してセンサを設ける
ことにある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、搬送オーガの回
転によってトナーがセンサを通過するときにトナー濃度
を検出するため、搬送オーガの直下にトナー濃度センサ
を設けることにある。本発明の更に他の目的は、搬送オ
ーガの下にセンサを設け、前記センサをオーガのブレー
ドを通過して突出させ、前記オーガのブレードに、セン
サとの接触を避けるため、センサの上方に切り欠き部を
設けることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の前記及び他の目
的を達成するため、本発明は２成分型現像印字装置内の
トナー粒子の濃度を検出するための方法を提供する。こ
の２成分型現像印字装置においては、２成分型現像剤が
リザーバ内のトナー粒子及びキャリヤ細粒を含んでお
り、トナー粒子は帯電した受像体面に選択的に引き付け
られるようになっている。本発明においては、少なくと
も１つのオーガを用い、リザーバ内の少なくとも１つの
オーガの回転によって該リザーバ内の現像剤を搬送す
る。前記オーガには、中央コアから延びるブレードを具
備させる。トナー粒子の量を、前記リザーバ内にあって
前記少なくとも１つのオーガに隣接するセンサによって
感知する。前記センサは、トナー粒子の量に少なくとも
一部は対応する信号を検出する。前記センサを、オーガ
の半径方向に延びるブレードと部分的に重なるようにリ
ザーバの壁から突出させて配置する。前記オーガの回転
中に前記センサとの接触を避けるため、オーガのブレー
ドに、センサの上方に、切り欠き部を設ける。

【０００９】オーガブレードの直径内にある現像剤は、
オーガブレードからの力により、オーガによって搬送さ
れる。しかし、通例は、特に高湿度環境において、オー
ガブレードの外縁において現像剤の剪断変形が生じ、そ
の結果、オーガブレードの外側にある現像剤は、搬送が
減り、または皆無となるのである。そのため、センサが
オーガブレードの直径の完全に外側にある場合、このセ
ンサは活動的に搬送される現像剤を感知せず、従って正
確な感知が行なわれないということになる。これに対
し、本発明においては、リザーバ壁から突出しているセ
ンサが、オーガの半径方向に延びるブレードと部分的に
重なっているので、このセンサは、回転するオーガによ
って移動させられる現像剤の連続的流れの通路の内部に
位置する。

【００１０】本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点
は、以下に図面を参照して行なう本発明の実施例につい
ての詳細な説明から明らかになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をその実施例について説明する
が、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載のごとき本発明の精神及び範囲内で種々の
代替物使用、変形及び変更を行なうことが可能である。
本発明の特徴についての一般的理解のため、以下、図面
を参照して説明する。図面において、同様参照番号は同
様部材を示す。図１は、本発明にかかるトナー濃度制御
を行なう電子写真式印字装置の種々の構成部材を略示す
るものである。以下の説明から解るように、このトナー
濃度制御は種々の印字装置における使用に同様に好適す
るものであり、その適用は、本明細書に記載する実施例
に限定されるものではない。

【００１２】先ず、トナー濃度制御装置を使用する電子
写真式印字について説明する。電子写真式印字の技術に
ついては周知であるから、図１の印字装置において用い
られる種々の処理ステーションについては、以下、簡単
にこれを図示し、その動作についてはこの図を参照して
簡単に説明する。図１について説明すると、この電子写
真式印字装置は、導電性基体１４上に披着された光導電
面１２を有するベルト１０を使用する。好ましくは、光
導電面１２はセレン合金から作られ、導電性基体１４は
アルミニウム合金から作られ、この導電性基体は電気的
に接地されている。他の適当する光導電面及び導電性基
体を使用することもできる。ベルト１０は矢印１６方向
に移動し、光導電面１２の順次続く部分を、その移動通
路のまわりに配置されている種々の処理ステーションを
通って進ませる。図示のように、ベルト１０はローラ１
８、２０、２２及び２４のまわりに掛け渡されている。
ローラ２４はモータ２６に連結されており、このモータ
はローラ２４を回転させてベルト１０を矢印１６方向に
進ませる。ローラ１８、２０及び２２はアイドローラで
あり、ベルト１０が矢印１６方向に移動するにつれて自
由に回転する。

【００１３】最初、ベルト１０の一部が帯電ステーショ
ンＡを通過する。帯電ステーションＡにおいて、コロナ
発生装置２８がベルト１０の光導電面１２の一部を比較
的高い実質的に一様な電位に帯電させる。次に、光導電
面１２の帯電済み部分を露光ステーションＢを通過させ
る。露光ステーションＢにおいては、原画書類３０が面
下向きに透明プラテン３２上に載せられている。ランプ
３４が光線を原画書類３０上に浴びせかける。原画書類
３０から反射した光線はレンズ３６を通って伝送され、
その光像を形成する。レンズ３６はこの光像を光導電面
１２の帯電部分上に合焦させてその上の電荷を選択的に
消散させる。これにより、透明プラテン３２上に載せら
れている原画書類３０内に含まれている情報領域に対応
する静電潜像が光導電面１２上に記録される。その後、
ベルト１０は、光導電面１２上に記録されたこの静電潜
像を現像ステーションＣへ進ませる。

【００１４】現像ステーションＣにおいて、現像装置３
８が、トナー粒子とキャリヤとの２成分型現像剤を運
び、光導電面１２上に記録されている静電潜像と接触さ
せる。トナー粒子は、静電潜像に引き付けられてベルト
１０の光導電面１２上にトナー粉像を形成する。このよ
うにして静電潜像の現像が行なわれる。現像の後、ベル
ト１０はトナー粉像を転写ステーションＤへ進ませる。
転写ステーションＤにおいて、支持材料４６のシートが
移動させられてこのトナー粉像と接触させられる。支持
材料４６は、シート送り装置４８によって転写ステーシ
ョンＤへ送られる。好ましくは、シート送り装置４８
は、シートの積重ね体５２の最上位のシートと接触する
送りローラ５０を有す。送りローラ５０は回転し、積重
ね体５２から最上位のシートをシュート５４内へ進ませ
る。シュート５４は、進んでくる支持材料４６のシート
を導き、ベルト１０の光導電面１２と、調時した順序で
接触させる。このようにして、光導電面上に現像されて
いるトナー粉像は、現像ステーションＤにおいて、進ん
でくる支持材料のシートと接触する。

【００１５】転写ステーションＤはコロナ発生装置５６
を有し、このコロナ発生装置はシート即ち支持材料４６
の背面にイオンを浴びせかける。これにより、トナー粉
像は光導電面１２からシート４６に引き付けられる。転
写の後、このシートは矢印５８方向に移動を続けてコン
ベヤ６０上に乗り、このコンベヤはこのシートを定着ス
テーションＥへ移動させる。

【００１６】定着ステーションＥは定着装置６２を有
し、この定着装置は粉像をシート４６に永久的に固着さ
せる。好ましくは、定着装置６２は加熱定着ローラ６４
及びバックアップローラ６を有し、トナー粉像は定着ロ
ーラ６４と接触する。このようにして、トナー粉像はシ
ート４６に永久的に固着される。定着の後、シュート６
８が、進んでくるシートをキャッチトレイ７０へ導く。
このシートは、その後、操作員によって印字装置から取
り出される。

【００１７】必ずあることとして、支持材料のシートが
ベルト１０の光導電面１２から分離された後、若干の残
留粒子がこれに披着して残る。この残留粒子は、クリー
ニングステーションＦにおいて光導電面１２から除去さ
れる。クリーニングステーションＦは、前クリニングコ
ロナ発生装置（図示せず）、及び光導電面１２と接触し
て回転可能に取り付けられている繊維性ブラシ７２を有
す。この前クリーニングコロナ発生装置は、前記粒子を
光導電面に引き付けている電荷を中和する。この粒子
は、光導電面と接触しているブラシ７２の回転によって
光導電面からクリーニングされる。クリーニングの後、
放電ランプ（図示せず）が光導電面１２に光を浴びせか
け、次に続くイメージングサイクルのために該光導電面
を帯電させる前に、該面に残っている全ての電荷を消散
させる。

【００１８】本願に対しては、以上の説明により、本発
明の実施に用いられる例示の電子写真式印字装置の一般
的動作を十分に理解することができる。現像装置３８の
詳細な構造を図２に示す。現像装置はドナーローラ７４
を有す。電気的バイアスがこのドナーローラに印加され
る。ドナーローラに印加される電気的バイアスは、光導
電面のバックグラウンド電圧値、ドナーローラの特性、
及びドナーローラと光導電面との間の間隔に応じて定ま
る。このことから解るように、ドナーローラに印加され
る電気的バイアスは大幅に変化する可能性がある。ドナ
ーローラ７４はモータ８４に連結されており、このモー
タはドナーローラ７４を矢印７６方向に回転させる。ド
ナーローラ７４は、少なくとも一部が、ハウジング８０
のチャンバ７８内に配置されている。

【００１９】現像剤搬送オーガ４３、４４が、トナーと
キャリヤとの粒子を混合及び流動化し、そしてこの現像
剤を前記チャンバを通じて搬送する。新しいトナー粒子
が容器８６からハウジング８０のチャンバ７８の一端部
内に排出されているかぎり、回転しているオーガによっ
てトナーとキャリヤとの粒子に加えられる力が、このト
ナーとキャリヤとの粒子をチャンバ７８のまわりで移動
させる。オーガ４３、４４は、チャンバ７８内に、チャ
ンバ７８の底壁に至近隣接して配置されている。新しい
トナー粒子が容器８６からチャンバ７８の一端部内に排
出される。オーガ４３、４４がモータ８３によって矢印
方向に回転させられるにつれ、トナー粒子は、一つのオ
ーガに沿って一つの方向に、及び第２のオーガも沿って
反対方向に移動し、このようにしてトナーは円形方向に
混合及び流動化される。流動化されて移動させられるト
ナーとキャリヤとの粒子はドナーローラ７４に引き付け
られる。

【００２０】トナー粒子の濃度は、オーガ４４の直下に
配置されたセンサ１００により、オーガの縦方向下方に
おいて、オーガのトナー分散から遠く離れて、測定され
る。このセンサからの制御信号が、制御回路８８を介し
てモータ８２の付勢を制御する。モータ８２は、容器８
６の開口端部に配置されたオーガ９０に接続されてい
る。オーガ９０が回転すると、該オーガは容器８６から
ハウジング８０のチャンバ７８内にトナーを排出する。

【００２１】ドナーローラ７４は矢印７６方向に回転
し、これに引き付けられているトナー粒子を、ベルト１
０の光導電面１２上に記録されている静電潜像と接触さ
せる。ドナーローラ７４が矢印７６方向に回転するにつ
れ、ドナーローラ７４内の磁石が現像剤を引き付ける。
ドナーローラ７４に引き付けられた現像剤は、一部は計
量バー９２によって除去されて現像剤溜め内に落下して
戻り、この現像剤溜め内で混合される。計量バー９２を
通過した現像剤は、感光体上の静電潜像を現像するのに
用いられる。現像剤溜め内の混合の結果として摩擦帯電
が生ずる。ドナーローラはアルミニウムまたはスチール
から作られる。あるいはまた、ドナーローラを、陽極酸
化金属または被覆金属で作ってもよい。

【００２２】図３に示すように、２つの搬送オーガ４
３、４４はドナーローラの両側の下に配置され、トナー
とキャリヤとの粒子を混合及び搬送するようになってい
る。図３においては、トナー濃度センサ１００は搬送オ
ーガ４４の下に配置されているが、このセンサを、他の
側に、いずれかの搬送オーガに隣接させて配置してもよ
い。オーガは、例えば、らせん型または擬似型オーガで
ある。

【００２３】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である図４に
示すように、トナー濃度センサ１００はチャンバの底面
と同一平面内にない。トナー濃度センサ１００はチャン
バの底面から搬送オーガの方へ突出し、活動的に流れる
現像剤がセンサによって確実に感知されるようになって
いる。搬送オーガの直径の外側にある現像剤は効果的に
搬送されないから、活動的に搬送される現像剤を感知す
ることのできるようにセンサ面をオーガの直径内に置く
ことが望ましい。

【００２４】現像剤は、オーガに沿う半径方向内方の場
所において、即ち、オーガのブレードの突出の半径方向
内部にある領域において、最も速く流れる。従って、セ
ンサを、オーガの半径方向に延びるブレードを越して突
出させ、該ブレードと部分的に重なるようにすることが
望ましい。回転するブレードと突出しているセンサとの
間の接触を避けるため、センサに直接隣接する領域内に
あるブレードの一部を切り欠き、かかる接触のないよう
にする。濃度センサを、新しいトナーが混合領域へ加え
られる領域から遠い搬送オーガの端部へ向かって配置
し、これにより、トナー及びキャリヤを適切に混合し、
トナー濃度が不正確に高く感知されることのないように
すべきである。図４においては、濃度センサ１００はオ
ーガ４４の左端へ向かって配置されており、混合領域へ
加えられる新しいトナーが図４においてオーガ４４の右
端に向かって加えられるようになっている。

【００２５】図５に示すように、オーガ４４の下に配置
されたセンサ１００は、ガスケット１１２及びプラスチ
ックばね１１４によって所定位置に保持されている。ば
ね１１２は、センサ１００に、該センサがオーガ４４に
向かって混合領域内に突出するように、偏倚力を与え
る。再び図４について説明すると、トナー濃度センサ１
００は、センサ１００がオーガブレード１１５と部分的
に重なるがオーガコア１１７とは接触しない程度まで、
混合チャンバ内に突出している。この重なりの量は、約
１〜1.５ｍｍ、好ましくは約1.１６ｍｍである。オーガ
４４の回転中のオーガブレード１１５とセンサ１００と
の間の接触を避けるため、オーガブレード１１５を、オ
ーガ４４の回転中にブレードがセンサと接触しない程度
まで、部分的に削っておくことが必要である。また、半
径方向に突出するブレード部が、一部において、オーガ
４４の中央筒状部から突出程度が小さくなるように（約
1.５ｍｍ）、オーガ４４を作ってもよい。このセンサと
オーガブレードとの部分的重なりにより、センサを横切
る現像剤の活動的流れが確実となり、従って、センサ１
００のトナー濃度の読みの正確性が改善される。

【００２６】トナー濃度センサは、好ましくは、ＴＤＫ
ＴＳシリーズのトナー濃度センサであり、このセンサ
は現像剤のトナー濃度のアナログ測定のための装置であ
る。かかるセンサは、トナーの濃度に基づく現像剤の透
磁率の変化を検出する。この装置における感知用素子
は、現像剤に磁気的に結合される変圧器である。センサ
面における現像剤の透磁率が高くなると出力信号が高く
なる。即ち、この出力はトナー濃度に反比例する。この
信号がセンサによって検出されると、この信号は、関係
するトナー濃度信号を抽出するという処理を要求する。
オーガの回転が、センサによって検出される交流信号を
生成するので、前記処理が要求される。図２における制
御回路８８は、例えば、センサ１００からの信号を処理
するためのピーク検出回路である。このピーク検出回路
は、信号の谷（オーガに対応）から信号ピーク（現像剤
に対応）を抽出する。ピーク検出は、ハードウェア回路
またはソフトウェアプログラムによって行なわれる。そ
の結果を、マーキングモジュールプロセス制御アルゴリ
ズムに用いる。

【００２７】以上、本発明をその実施例について説明し
たが、特許請求の範囲に記載のごとき本発明の精神及び
範囲内で種々の変更及び変形を行なうことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いるトナー濃度制御装置を具
備する電子写真式印字装置を示す立面図である。

【図２】図１の印字装置において用いられる現像装置を
示す立面図である。

【図３】搬送オーガ及びトナー濃度センサを有する現像
剤溜めを示す立面図である。

【図４】下にトナー濃度センサが配置されている２つの
搬送オーガのうちの一つを示す図３のＡ−Ａ線に沿う断
面図である。

【図５】トナー濃度センサの断面図である。

【符号の説明】

４３、４４現像剤搬送オーガ７８チャンバ１００トナー濃度センサ１１５オーガブレード１１７オーガコア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者スティーヴンディーシッポラアメリカ合衆国ニューヨーク州 14526 ペンフィールドハンプトンウェイ 23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２成分型現像印字装置内のトナー粒子の
濃度を測定する方法であって、２成分型現像剤がリザー
バ内の前記トナー粒子及びキャリヤ細粒を含んでおり、
前記トナー粒子が帯電済み受像体面に選択的に引き付け
られるトナー粒子の濃度測定方法において、前記リザーバ内の現像剤を、その中にある少なくとも１
つのオーガの回転によって移動させる工程であって、前
記オーガがコア及び半径方向に延びるブレードを具備す
る工程と、前記リザーバ内のトナー粒子の量を前記リザーバ内に前
記少なくとも１つのオーガに隣接して取け付けられたセ
ンサで感知する工程と、前記センサを前記オーガの半径方向に延びるブレードと
部分的に重なるように前記リザーバの壁から突出させて
位置決めする工程であって、前記ブレードが前記オーガ
の回転中における前記センサとの接触を避けるため切り
欠き部を有する工程と、を有することを特徴とするトナー粒子の濃度測定方法。