JPS58190969A - 電子複写機 - 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】 技術分野 本発明は電子複写機、特に現像装置内に収容されている
現像剤に対するトナー補給の制御が自動的に行われる電
子複写機に関するものである。

従来技術 一般に、トナーを含む現像剤を用いて静電潜像担体の表
面に形成された静電潜像を現像する様にした電子複写機
においては、静電潜像の現像に伴って現像装置内に収容
されている現像剤中に含まれているトナーが消費される
ので、複写画像の濃度を常時一定に保つためには、前記
現像剤に対して消費量に見合った新たなトナーが補給さ
れなければならない。

そのため、従来では、現像剤中のトナー濃度と現像濃度
（静電潜像担体へのトナー付着量）とが一定の比例関係
にあることに着目して、原稿載置面の近傍に、一定の画
像濃度を有する基準チャートを設け、複写の前工程とし
て、この基準チャートによってトナー補給制御用の静電
潜像（基準潜像）を静電潜像担体の表面に形成して現像
し、その現像濃度を光学的に検出し、検出値に応じて現
像剤に対するトナー補給量を制御するものが知られてい
る。具体的には、現像剤中のトナー濃度が所定の設定値
にある場合の基準潜像の現像濃度と、トナー補給制御の
ために検出された基準潜像の現像濃度とを比較し、後者
の方が高ければトナー補給を止めるか補給量を減少せし
め、低ければトナー補給の再開あるいは補給量を増大す
る。

ところで、この様なトナー補給の制御にあっては、常に
原稿画像の複写動作と共に制御が行われねばならなく、
複写動作とは無関係、即ち静電潜像形成とは無関係にト
ナー補給の制御ができない。

特に、前記静電潜像担体として電子写真感光体を使用し
た複写機、いわゆる電子写真複写機にあつ程度の濃度）
の基準チャートを使用すると、この影響は大きく、露光
光量によってばらつきのある現像濃度を検出してしまう
ことになり、現像剤中のトナー濃度を正しく読取ったこ
とにはならず、結果的にトナー補給量の制御が不正確な
ものとなる。なお、光学系における露光光量の調整は、
非画像部（背景部）の濃度の高い原稿を複写する際に複
写画像の非画像部にトナーのかぶりが生じるのを防止す
るために必要であり、前記電子写真複写機において通常
に行われ得る様になっている。

目　　　　的 本発明は前記の欠点に鑑みてなされたもので、その目的
は、基準チャートを使用することなく、従って静電潜像
の形成とは無関係に、かつ、静電潜像担体として電子写
真感光体を使用する場合であっても、露光光量の変化の
影響を受けることなく、トナー補給量を正確に制御でき
る電子複写機を提供することにある。

要　　　旨 以上の目的を達成するため、第１の発明においては、現
像電極に対して印加される現像バイアスの電位値が可変
されることにより、静電潜像の形成されていない静電潜
像担体の表面の一部に対して現像剤中のトナーが付着さ
れ、この様にトナーの付着された静電潜像担体の表面の
濃度に応じて、トナー補給装置によって補給されるトナ
ーの量が制御される。

また、第２の発明においては、現像電極に対して印加さ
れる現像バイアスの電位値と、帯電装置によって帯電さ
れる電子写真感光体の表面の帯電電位値との少なくとも
いずれかが可変されることにより、静電潜像の形成され
ていない電子写真感光体の一部に対して現像剤中のトナ
ーが付着され、この様にトナーの付着された感光体の表
面の濃度に応じて、トナー補給装置によって補給される
トナーの量が制御される。

実施例 第１図は本発明に係る電子複写機の第１実施例を示す。

この実施例は、表面に電子写真感光体を被覆してなる感
光体ドラム（１）を使用し、現像電極としても機能する
現像スリーブ（４）に印加される現像バイアスの電位値
を可変としたもので、第１の発明の実施例として示され
ている。なお、第１の発明の実施例においては、静電潜
像担体として感光体ドラム（１）が使用される必要はな
く、表面に絶縁体を被覆してなる絶縁ドラムが使用され
ても良い。

第１図中、感光体ドラム（１）は表面にＣｄＳ　−ｎｃ
ｄｃＯ３樹脂感光体を塗布したもので、図中反時計回り
方向に回転駆動可能である。そして、このドラム（１）
の周囲には、帯電チャージャ（２）、現像装置（３）、
転写チャージャ（則、複写紙分離チャージャ（１１）　
、残留トナーのクリーニング装置（１２，残留電荷のイ
レースランプ（１３）が設置されている。

光学系ωば、露光ランプ（２２＋　、反射境（２Ｊ、投
影レンズ（２４）９反射境（２５）からなり、複写時に
図中右方に移動可能な原稿載置ガラス（１５）に載置さ
れた原稿０′？）の画像に対応する光像を、ガラス０５
）上の右方への移動に伴って感光体ドラム１１）の表面
にスリット状に連続して投影し、静電潜像を形成する。

現１象装置（３）は磁気ローラ（５）を内蔵した現像ス
リーブ（４）を備えた磁気刷子式のもので、現像スリー
ブ（４）は反時計回り方向に低速で、磁気ローラ（５）
は反時計回り方向に高速で、それぞれ回転駆動され、現
像剤は専ら磁気ローラ（５）の回転に基づいて現像スリ
ーブ（４）の表面を時計回り方向に搬送され、感光体ド
ラム１１）の表面に形成された静電潜像を摺擦して現像
する。また、現像スリーブ（４）は現像電極として機能
し、現像バイアス制御回路（６）を介して所定電圧値の
現像バイアスが印加される。この制御回路（６）は原稿
画像に対応する静電潜像を現像する際の印加電圧値と、
静電潜像の形成されていない感光体ドラム１１）の表面
を現像して基準現像画像を形成すべく、その一部に対し
てトナーを付着させる際の印加電圧値とを、二段階に自
動的に切換える。後者の現像バイアスの印加はトナーの
補給量を制御するための基準現像画像を形成するための
もので、その電圧値は現像装置（３）内に収容されてい
る現像剤中のトナー濃度が設定値（本実施例テｕ　１０
　ｗｔ％のトナー濃度）にある場合において、この様に
トナーの付着された感光体ドラム（１）の表面濃度、即
ち前記基準現像画像の濃度が中程度の濃度になる様に調
整されており、具体的な値については帯電電位等の具体
的な値と共に後に詳述する。

一方、トナーはトナー補給装置（７）内に収容され、そ
の底部開口に設けた局面に切欠きを有するトナー補給ロ
ーラ（８）の回転に基づいて現像装置（３）内に補給さ
れ、補給されたトナーはパケットローラ（９）の時計回
り方向の回転にて予め収容されている現像剤と攪拌混合
され、前記現像スリーブ（４）の周面に供給される。こ
の補給量の制御は、現像装置（３）内に収容されている
現像剤中のトナー濃度を常時設定値に維持するためにな
されるもので、現像剤中のトナー濃度を前記基準現像画
像の濃度として間接的に検出し、この検出値と現像剤中
のトナー濃度が設定値にある場合の基準とすべき濃度（
基準値）とを比較することによって行う。

そのため、感光体ドラム１１）の周囲であって前記クリ
ーニング装置（１２）の直前に発光素子（３０１と受光
素子（３１）とが設置され、前記基準現像画像の濃度、
外体的には前記の如くトナーの付着された感光体ドラム
１１）の表面の濃度を光学的に検出する。受光素子（３
１）の検出出力は濃度検出回路国に入力され、トナー補
給制御回路時を介してトナー補給ローラ（８）の回転を
オン、オフ制御する。即ち、検出値が基準値よりも低け
ればトナー補給ローラ（８）を回転駆動してトナーを補
給し、高ければローラ（８）の回転を停止してトナーの
補給を停止する。

次に、本実施例における具体的な使用条件、数値につい
て説明する。

現像剤：平均粒径３７μｍ　、抵抗値１０１４Ωｍの磁
性キャリア（樹脂中に磁性微粉末 を分散してなる）と、平均粒径１４μｍの絶縁性トナー
との混合物 トナー濃度の設定値：　ｌ　Ｑ　ｗｔ％感光体ドラムの
周速度：　１３０　ｒｕｎ／Ｓｅｃ現像スリーブ：直径
３１調 回転数３　Ｑ　ｒｐｍ 磁気ローラ：極数　８極 磁束密度　１０００　Ｇａｕｓｓ 回転数　１１０　Ｏｒｐｍ パケットローラ：回転数２５　ｒｐｍ 帯電電位（Ｖｏ）　　ニー６００Ｖ 現像バイアス： 静電潜像現像時（Ｖｂｌ）　　　　−３００Ｖ基準現像
画像形成時（Ｖｂ２）　　　−４５０Ｖ（基準現像画像
形成時とは、時間にして０１秒程度である。） なお、本実施例において、前記トナー補給の制御は、従
来と同様に一回の画像複写が行われるごとに、その前工
程として行ってもよいし、または、感光体ドラム（１）
の表面に静電潜像を形成することなく、換εすれば複写
動作と無関係に行ってもよい。前者の制御にあっては、
感光体ドラム（１）の表面に、原稿画像に対応する静電
潜像が形成される部分の先端側（後端側でもよい）にも
−６００■の連続した帯電部分を形成し、この先端側帯
電部分が現像装置（３）を通過する際に現像バイアスの
電位値を一４５０ｖに切換えることにより、この部仰 意 任の部分を帯電チャージャ（２）にて−６００ｖに帯へ 電し、電位値−４５０■の現像バイアスの印加条件下に
て基準現像画像を形成する。

また、以上の条件において、トナー濃度が設定値である
ｌＱｗＬ％の場合、前記基準現像画像の濃度は約０９５
である。この濃度は現像バイアスの電位値（Ｖｌ）２　
）によって大きく変化するものであり、トナー濃度の検
出精度に関して大きな影響を及ぼすものである。従って
、現像バイアスの電圧値（ｖｂ２）、換言すれば、帯電
電位値（ｖＯ）との電位差（ΔＶ−Ｉ　Ｖｏ−Ｖｂ２１
）は慎重に選択する必要がある。

第２図は種々の現像バイアス電位値の下におけるトナー
濃度に対する基準現像画像の濃度変化を示す。このグラ
フによれば、現像バイアスの電位値が一３００ｖの場合
、トナー濃度が８ｗｔ％付近から前記濃度の変化が小さ
くなり、これではトナー濃度の検出精度が悪い。そして
、現像バイアスの電位値の絶対値を大きく、つまり帯電
電位値との電位差を小さくするに従ってトナー濃度に対
する前記濃度の変化が大きくなる。このグラフによれば
、現像バイアスの電位値が一４５０ｖの場合に、即ち前
記電位差が１５０ｖの場合に、トナー濃度の設定値であ
る１０Ｗ【％付近での変化が最も大きい。従って、本実
施例においてトナーを付着させる際、即ち基準現像画像
を形成する際の現像バ°イアス電位値は、前述の如＜、
−４５０Ｖに設定されている。

なお、前記濃度の値は、現像後の感光体表面に粘着性透
明シートを貼付けて付着トナーを剥し、この様にトナー
が転写されたシートの透過濃度の測定値であり、透過濃
度の測定値で表わされる。

即ち、本実施例では、基準現像画像を形成する際の現像
バイアスの電圧値を、トナー濃度が設定値にある場合に
おいて基準現像画像の濃度が中程度の濃度となる様に調
整されているのであるが、ここで「中程度の濃度」につ
いて説明する。

第３図は基準現像画像形成時における感光体へのトナー
付着量に対する基準現像画像の濃度の変化を示し、前記
濃度は１．１程度まで正確にトナー付着量に比例するが
、それ以上では前記比例関係がくずれ、最終的に飽和す
る。従って、トナー濃度を精度良く検出するためには、
前記濃度が１１以下であることが望ましく、実際には前
記濃度が上昇したときにトナーの補給を停止するのであ
るから、トナー濃度が設定値にある場合の基準現像画像
の濃度としては１０以下の必要がある。下限については
、前記受光素子０１）の感度、性能のばらつき、あるい
は感光体ドラム（１）の表面の反射濃度等によって決定
されるが、発光素子命、受光素子（３１）がトナー等で
汚れた場合の影響等をできるだけ小さくするためにも、
基準現像画像の濃度は高い方が好ましく、０５以上が望
ましい。

従って、前記［中程度の濃度Ｊとは実質的に０．５〜］
、０の範囲の濃度のことを意味する。

一方、帯電チャージャ（２）による帯電を行うことなく
、実質的に表面電位の消去された感光体ドラム（１）の
表面にトナーを付着させて基準現像面ｆ象を形成し、こ
のトナー付着部分の濃度、即ち前記基準現像画像の濃度
を検出してトナーの補給を制御することもできる。

この場合、感光体ドラム１１）の表面電位は一５０■で
ある関係上、トナー付着時、即ち基準現像画像形成時に
おける現像バイアスの電圧値は＋１００Ｖとし、その様
な現像バイアスの印加時間は０１秒程度の瞬時とする。

前記帯電されない表面電位が一５０Ｖであることは、イ
レースランプ日にょつて感光体ドラム（１）の表面の電
荷が消去されたとしても、感光体ドラム（１）の表面は
完全に消去されずにこの程度の電位を有することによる
。

また、原稿画像に対応する静電潜像の形成される部分に
対する帯電電位値は一６００Ｖであり、この静電潜像を
現像する際における現像バイアスの電圧値は一３００ｖ
である。

即ち、現像バイアスの電位値を＋１ｏｏｖとすると、前
記基準現像画像の形成される感光体ドラム１１．１の表
面電位が一５０Ｖであるので、その電位差１５０ｖに基
づき現像剤中のトナーが感光体ドラム＋１．＋へ付着し
て基準現像画像を形成する。電位差を１５０〜′とした
のは、第２図で示した様に、電位差が１５０Ｖのとき、
トナー濃度が設定値である１０Ｗ【％付近での前記基準
現像画像の濃度の変化が最も大きく、トナー濃度の検出
精度が良いからである。

この様な変形例において、感光体ドラム（１）の表面に
トナーを付着させる、即ち基準現像画像を形成させるタ
イミングは、帯電チャージャ（２）にょっては帯電され
ていない部分が現像装置（３）を通過する際であり、ト
ナー補給の制御は前記第１実施例と同様に、−回の画像
複写ごとに行ってもよいし、複写動作と無関係に行って
もよい。

次に、第４図は第２実施例の要部を示す。

この第２実施例は帯電チャージャ（２）をスコロトロン
タイプのＤ　Ｃチャージャとし、チャージャ開口部に設
けたグリッド電極に印加される電圧をグリッド電圧制御
回路（３４）にて制御可能とする一方、現像バイアスの
電圧値を静電潜像現像画像形成時ともに一定としたもの
で、他の構成は前記第１実施例と同様であり、第２の発
明の実施例に相当する。

グリッド電圧制御回路（至）はグリッド電圧を制御する
ことにより感光体ドラム（１）の表面に帯電される帯電
電位値を精度良く調整可能であり、この帯電電位値は静
電潜像が形成される表面部分と基準現像画像を形成すべ
く、トナーの旬着される表面部分とで二段階に自動的に
切換えられる。基準現像画像の形成される表面部分の帯
電電位値は、現像剤中のトナー濃度が設定値にある場合
において、基準現像画像の濃度が中程度の濃度となる様
に調整されており、具体的には、静電潜像形成部分の帯
電電位値が一６００ｖであるのに対して一４５０Ｖとさ
れている。また、現像バイアスの電位値は静電潜像部分
、基準現像画像形成部分のいずれの現像に際しても一３
００Ｖである。

以上の条件において、トナー緯度が設定値であるｌ　Ｑ
　ｗｔ％の場合、基準現像画像の濃度は約０．９５であ
る。この濃度は帯電電位値（Ｖｏｌ）によって大きく変
化するものであり、トナー濃度の検出精度に関して大き
な影響を及ぼすものである。

従って、基準現像画像形成部分の帯電電位値（ＶＯＩ）
、換言すれは、現像バイアスの電位値（ｖｂ）　　との
電位差（ΔＶ−ｌ　Ｖｏｌ−■１１）は慎重に選択する
必要がある。

第５図は種々の帯電電位の下におけるトナー濃度に対す
る基準現像画像の濃度の変化を示す。このグラフによれ
ば、帯電電位値が一６００ｖの場合、トナー濃度が８ｗ
ｔ％付近から基準現像画像の濃度の変化が小さくなり、
これではトナー濃度の検出精度が悪い。そして、帯電電
位値の絶対値を小さく、つまり現像バイアスの電位値と
の電位差を小さくするに従ってトナー濃度に対する基準
現像画像の濃度の変化が大きくなる。このグラフによれ
ば、帯電電位値が一４５０■の場合に、即ち前記電位差
が１５０■の場合にトナー濃度の設定値である１０Ｗ【
　％付近での変化が最も大きい。

従って、本実施例において基準現像画像の形成される感
光体ドラム（１）の表面の帯電電位値は一４５０■に設
定されている。

即ち、本実施例では、基準現像画像を形成するためにト
ナーの付着される感光体表面部分の帯電電位値を、トナ
ー濃度が設定値にある場合において、基準現像画像の濃
度が中程度の濃度となる様に調整されているのであり、
「中程度の濃度」については、前記第１実施例と同様で
ある。

また、トナー補給の制御は、−回の画像複写ごとに行っ
てもよいし、複写動作と無関係に行ってもよい。前者の
制御にあっては、感光体ドラム１１）の表面に、原稿画
像に対応する静電潜像が形成される部分に一６００ｖの
帯電部分を形成し、その先端側（後端側でもよい）に前
記グリッド電圧を切換えて一４５０■の帯電部分を形成
し、この＝４５０ｖの帯電部分に基準現像画像を形成す
べくトナーを付着させる。後者の制御にあっては、感光
体ドラム（１）の表面の任意の部分に一４５０■の帯電
部分を形成し、この部分に基準現像画像を形成すべくト
ナーを付着させる。

なお、本発明は、前記第１．第２実施例の如く、現像バ
イアスの電位値あるいは帯電電位値のいずれかが調整さ
れているものの他、両者が同時に調整されていてもよい
。また、前記光学系■は露光光量の調整手段を有してい
、でもよく、本発明ではトナー補給の制御を静電潜像の
形成とは無関係に行うため、たとえ露光光量の調整を行
っても、その影響を受けてトナーの補給量がばらつくこ
とがない。

効　　　果 以上の説明で明らかな様に、第１の発明においては、現
像電極に対して印加される現像バイアスの電位値が可変
されることにより、静電潜像の形成されていない静電潜
像担体の表面の一部に対して現像剤中のトナーが付着さ
れ、この様にトナーの付着された静電潜像担体の表面の
濃度に応じて、トナー補給装置によって補給されるトナ
ーの量が制御されるため、また第２の発明においては、
現像電極に対して印加される現像バイアスの電位値と、
帯電装置によって帯電される電子写真感光体の表面の帯
電電位値との少なくともいずれかが可変されることによ
り、静電潜像の形成されていない感光体の一部に対して
現像剤中のトナーが付着され、この様にトナーの付着さ
れた感光体の表面の濃度に応じて、トナー補給装置によ
って補給されるトナーの量が制御されるため、前記従来
の如く基準チャートを使用することなく、静電潜像の形
成とは無関係にトナー補給の制御を行うことができる。

しかも、光学系による露光光量の変化の影響を受けるこ
とがなく、現像剤中のトナー濃度を常時一定に維持する
こともできる。

特に、現像装置内に収容されている現像剤中のトナー濃
度が所定の設定値にある場合において、トナーの付着さ
れた静電潜像担体の表面の濃度が中程度の濃度になる様
に、前記現像バイアスの電位値あるいは帯電電位値又は
その双方を調整すれば、トナー濃度の検出精度は極めて
良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成を示す正面図、
第２図は現像バイアスの電位値を可変とした場合のトナ
ー濃度に対する基準現像画像の濃度の変化を示すグラフ
、第３図はトナー付着量に対する基準現像画像の濃度の
変化を示すグラフ、第４図は第２実施例の要部を示す正
面図、第５図は基準現像画像形成部分の帯電電位を可変
とした場合のトナー濃度に対する基準現像画像の濃度の
変化を示すグラフである。 １１）・・・感光体ドラム、（２）・・・帯電チャージ
ャ、（３）・・・現１象装置、（４）・・・現像スリー
ブ、（６）・・・現像バイアス制御回路、（７）・・・
トナー補給装置、（２α・・・光学系、（至）・・・発
光素子、（３１）・・・受光素子、０り・・・濃度検出
回路、關・・・トナー補給制御回路、（至）・・・グリ
ッド電圧制御回路。 特許出願人　　ミノルタカメラ株式会社代　理　人　　
弁理士青白　葆ほか２名第２図 第３図 ）−す〜付４　ｔ＋ｍｇ／ｃ♂）−一 第４ｍ 第５図 トナー−ＪＩＬ　　（ｗｔ％）　→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １表面に原稿画像に対応する静電潜像が形成される静電
   潜像担体と、トナーを含む現像剤を用いて前記静電潜像
   を現像すると共に、現像バイアスの印加される現像電極
   を有する現像装置と、現像装置内に収容されている現像
   剤中のトナー濃度を所定の設定値に維持するために前記
   現像剤に対してトナーを補給するトナー補給装置とを備
   えた電子複写機であって、前記現像電極に対して印加さ
   れる現像バイアスの電圧値が可変されることにより、静
   電潜像の形成されていない静電潜像担体の表面の一部に
   対して前記現像剤中のトナーが付着され、この様にトナ
   ーの付着された静電潜像担体の表面の濃度に応じで、前
   記トナー補給装置によって補給されるトナーの量が制御
   されることを特徴とする電子複写機。 ２、前記現像装置内に収容されている現像剤中のトナー
   濃度が設定値にある場合において、前記トナーの付着さ
   れた静電潜像担体の表面の濃度が中程度の濃度になる様
   に、前記トナーを付着する際に現像電極に対して印加さ
   れる現像バイアスの電圧値が調整されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電子複写機。 ３繰返し静電潜像の形成に使用される電子写真感光体と
   、この感光体の表面を静電潜像の形成に先立ち均一に帯
   電する帯電装置と、均一帯電された感光体の表面に対し
   、原稿載置面上に載置された複写原稿の画像に対応す不
   光像を投影することにより、感光体の表面に原稿画像に
   対応する静電潜像を形成する光学系と、現像装置内に収
   容されている現像剤中のトナー濃度を所定の設定置に維
   持するために前記現像剤に対してトナーを補給するトナ
   ー補給装置を備えた電子複写機であって、現像電極に対
   して印加される現像バイアスの電位値と、帯電装置によ
   って帯電される感光体の表面の帯電電位値との少なくと
   もいずれかが可変されることにより、静電潜像の形成さ
   れていない感光体の一部に対して前記現像剤中のトナー
   が付着され、この様にトナーの付着された感光体の表面
   の濃度に応じて、前記トナー補給装置によって補給され
   るトナーの量が制御されることを特徴とする電子複写機
   。 ４、前記現像装置内に収容されている現像剤中のトナー
   濃度が設定値にある場合において、前記トナーの付着さ
   れた感光体の表面の濃度が中程度の濃度になる様に、前
   記トナーを付着する際に現像電極に対して印加される現
   像バイアスの電位値と、前記トナーの付着される感光体
   の表面が帯電装置によって帯電される帯電電位値との少
   なくともいずれかが調整されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の電子複写機。