JPS61282871A - 電子写真式複写機におけるトナ−補充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】 発明の分野 この発明は電子写真の分野に、更に詳細には、トナー補
充を制御するための装置の改良に関係している。

電子写真においては、ｖｊ電体記録素子上に形成された
静電像はトナーとして知られている着色した熱可塑性粒
子の塗布によって目に見えるようにされる。一般に、そ
のようなトナーは、トナー粒子とこれｂ−摩擦電気力に
より付着する比較的大きい磁気的に吸引可能な担体粒子
との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、潜像と関係した静電力はトナー粒子をその関
連の担担粒子からはぎ取るように作用し、そして部分的
にトナーをはぎ取られた担体粒子はタンクに戻されてト
ナーを補充される。

電子写真用現像剤混合物におけるトナー濃度を連続的に
監視して、この濃度が所定レベルより下に低下したとき
に混合物にトナーを補充することは技術上周知である。

このようなトナー濃度監視装置は、原因に関係なく現像
装置から゛のトナーの消耗を補償するように容易に校正
すること６−できる。それのただ一つの重要な欠点は、
複写される光書類がほとんど画像情報のないものから大
きい中身のある又は連続した色調の画像領域を持ったも
のに変わることによって引き起こされるような、トナー
消耗率の突然の変化に応答するのが比較的遅いことであ
る。一般には、トナー濃度が、所望の画像濃度の複写物
を得ることができるレベルに復帰するまでに数分かかる
。

現像中に記録素子に塗布されるトナーの量を監視するこ
とによって電子写真現像場所からのトナー消耗を連続的
に監視することも技術上知られている。例えば、トラハ
テンベルク（Ｔｒａｃｈｔｅｎｂｅｒｇ　）に発行され
た共有譲渡の米国特許第５６７４５５５号においては、
現像場所の上流側と下流側に記録素子に近接して配置さ
れた一対の誘導板ｂ′−現像前及び現像後の記録素子に
おける全電荷を検出するように機能する。未現像及び現
像済みの電荷パターンの通過によって板に誘起された電
荷の差は現像場所から消耗されたトナーの量の正確な尺
度であることｂ−わかっている。誘導板に誘起されＴ；
、電荷の差に比例したトナー消耗信号はトナー補充を制
御するのに使用される。そのようなトナー消耗監視装置
はトナー消耗率の突然の変化に対して迅速に応答するｂ
’−、トナー補充を制御するためにそれを使用すること
にはいくらかの欠点がある。

例えば、画像現像によって引き起こされたものとは別の
何らかのトナー消耗（例えば、散粉及びその他の損失）
はそのような監視装置によっては検出されず、従って補
充によって相殺され得ない。

そのような監視装置は又トナー補充過程における不正確
さ又は欠陥を検出して矯正することもできない。要する
に、トナー消耗監視装置は、いくらよく見ても、トナー
補充の精密な制御を達成するように校正するのが困難で
ある。

解決されるべき問題 前述の諸論を考慮して、この発明の目的は、従来技術の
装置の遅い応答及び校正の問題を克服するトナー補充制
御装置を提供することである。

この発明のトナー補充制御装置は、トナー消耗監視装置
及びトナー濃度監視装置、・並びにこれらの監視装置の
それぞれの出力信号な代薮的に加算してトナー補充を制
御するための制御信号を発生する装置を備えている。

今度は図面について述べると、ｇｉ図は矢印の方向に無
端路に宿って移動する光導電性記録素子１０を備えた電
子写真式複写装置を概略的に示している。記録素子は進
行する際荷電場所１２において一様な静電荷を受ける。

この一様な電荷は、露光場所１４において複写される書
類を構成する明暗パターンに露出されることによって選
択的に散逸させられる。その結果生じる静電潜像は次に
現像場所１６に送られる６％、この場所には、例えば、
磁気担体粒子及びトナーからなる二成分電子写真用現像
剤を収容したため２０内で回転する通常の磁気ブラシ塗
布器１８ｂ−ある。塗布器１日は、回転する際現像剤混
合物を前進させて、潜像を保持している記録素子と接触
させる。現像されている画像と関係した静電力はトナー
粒子をこれｂ−摩擦電気力により付着している担体粒子
からはがしてこのトナー粒子を静電像に付着させてこれ
を目に見えるようにするように作用する。その結果生じ
るトナー像は次に転写場所２２に進み、この場所でトナ
ー粒子は画像受容部材２４に吸引され、そして融解場所
２６において融解される。その後、残留トナーは清浄場
所２８において記録素子から除去され、そしてこの循環
過程が繰り返される。

現像剤混合物中のトナー粒子の濃度の変化は、例えば、
磁気ブラシ塗布器により保有された現像剤混合物を照射
してこれの反射率を検出するように作用する光電装置５
１を備えているような通常のトナー濃度監視装置５０に
よって監視される。

現像剤混合物の反射率は熱論トナー濃度に反比例する。

光電装置５１の出力は増幅器８２によって適当に増幅さ
れて比較器６４に送られ、そして比較器５４はこの増幅
された出力を所望のトナー濃度レベルを表す基準信号と
比較する。比較器６４の出力は、入力に比例した成分及
び入力の積分に比例した成分を発生する標準的比例積分
（ＰＩ）制御器５６に供給すればよい。積分項はどのよ
うな一定率のトナー消耗に対しても零の定常誤差ｔＪ−
存在することを保証する。Ｐ　Ｉ　ｉｌ制御器の出力は
、電動機制御器４０を介して（現像場所に付加的トナー
を導入するのに使用される）トナー補充電動機３８を駆
動するのに使用される。従来、トナー濃度監視装置の出
力はトナー補充を制御するための独占的な帰還信号であ
った。上に述べたように、このトナー補充方式の主な欠
点はトナー消耗率の突然の変化に対する応答時間す−遅
いことである。

この発明によれば、トナー濃度監視装置５０からの出力
信号はトナー消耗監視装置４２の出力によって増大され
るが、この監視装置４２は、以下で説明される。ように
、画像現像中現像場所１６から消耗きれたトナー画像の
一時率にほぼ比例した信号を供給するように機能するも
のである。トナー消耗監視装置４２はトナー画像の移動
路に沿って任意の点に、受容部材２４への転写の前又は
後の点に配置することができる。監視装置２４はトナー
画像の総合反射率を光学的に監視するように設計される
ことが望ましい。受容部材の反射率６％記録素子のそれ
より大きい場合には、監視装置４２は第１図に示された
ように受容部材に沿って配置することが望ましい。しか
しながら、別の方法として、消耗監視装置は、４２′の
点線で示されたように、現像場所１６と転写場所２２と
の間で記録素子の経路に近接させて配置してもよい。消
耗監視装置に対する更に別の代替形態は、記録素子又は
受容部材におけるトナー画像の（反射率の代わりに）総
合透過率を検出することであろう。

第２図について述べると、トナー消耗監視装置４２は、
トナー画像を照明するための細長い螢光ランプ４４、及
び単一の細長いホトダイオード４６例えばユーナイテツ
ド・デデクタ・テクノロジー社（Ｕｎｉｔｅｄ　Ｄｅｔ
ｅｃｔｏｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｍｃ　、　）の
モデル番号ＰＩＮ−Ｌ９．を備えていることが望ましい
ｂ螢光ランプ及びホトダイオードは共通のハウジング４
８に収容されている。ハウジングの開放側の向かいの位
置を通過するトナー画像から反射した放射線によってホ
トダイオード６−照明されることを確保スるためにラン
プとホトダイオードとの間にバブル５０が受けられてい
る。細長いホトダイオード検出器の代替物として、トナ
ー画像の経路を横切って線形光フアイバ配列体を配置し
て、ト・す−画像から反射した光を集め、この光を光電
子増倍管などの入力に導くようにしてもよい。別の代替
物として１反射膜に集光スリットを備え且つ一端にスポ
ット検出器を備えた内部反射ガラス棒を用いて、トナー
画像からの反射光を集め、積分し且つ検出するようにし
てもよいであろう。

再び第１図について述べると、消耗監視装置４２の出力
は通常の増幅器６０によって増幅され、そして増幅され
た出力は加合せ回路７０に供給されるｂ−１この回路は
トナー消耗信号をトナー濃度監視装置５０によって与え
られた出力信号と代数的に加え合わされる。プロセス制
御の見地から、第１図に示されたシステムは、負荷（ト
ナー消耗）外乱のフィードフォワードを伴ったＰＩ副制
御考えることｂ−できる口加合せ回路７０の出力は電動
機制御器４０に供給され、そしてこの制御器は、例えば
、トナー補充電動機５８に供給される制御信号の衝撃係
数を制御する。回路素子５４．５６゜４０及び７０は個
別の回路で構成してもよいｂ’−１これらの回路の機能
はテキサス・インスツルメンツ社（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎ５
ｔｒｎｒｎｅｎｔｓ　ＴｌＩＣ，）のＰＭ−５５０プロ
グラム可能制御器によって実現することができる。

ＰＭ−５５０は濃度及び消耗監視装置信号を受けるため
のアナログ−ディジタル変換器、並びに補充電動機５８
を駆動するための１２０ＶＡＣ出力モジエールを備えて
いる。標本化されたトナー濃度監視装置信号は比較的雑
音の多いことがあるので。

増幅器５２の出力を約５秒の時定数を持った一次の低域
フィルタに通すこと６Ｚ望ましい。

この発明の主な利点は第６図人ないし第６図Ｅに示され
た波形から最もよく理解することができよう。第６図人
において、トナー消耗率は時点ｔ１において突然増大す
るものとして示されている。

そのすぐ後、消耗監視装置４２と現像場所との間の距離
及びトナー画像の移動率によって決まる時間の後に、ト
ナー消耗率の増大がトナー消耗監視装置４２の出力ａに
反映される。これは第３図Ｂ忙示されている。と述の理
由のために、監視装置４２の出力は一般に実際のトナー
消耗の非精密な尺度であり′１図示例においては、消耗
監視装置はそれだけで過補充を引き起こすような補充信
号を発生するものとして示されている。それにもかかわ
らず、この信号はこの発明に従って、トナー濃度監視装
置５０が不足を正に検出するよりもずっと前にトナー補
充過程を開始させるのに使用される。トナー消耗の突然
の増大に応答して、ＰＩ小出力は第６図Ｃに示されたよ
うに最初わずかに増大するが、そのすぐ後、トナー消耗
監視装置によるわずかに過剰な補充の効果がトナー濃度
監視装置出力の増大に反映され、この出力増大のために
ＰＩ小出力実質上その最初の定常レベルより下に低下す
る。トナー濃度（ＴＣ）は次に所望レベルの方へ低下し
始め、モしてＰＩ小出力その最初のレベルより幾分低い
新しい定常レベルに上昇し始めて、（この場合には）ト
ナー消耗信号だけでは過補充を行う傾向を補償する。信
号ａ及びｂの代数和は第５図りに波形Ｃとして示されて
いる。トナー補充電動機を制御するのに使用されるのが
この信号である。第５図人に示されたステップ関数によ
ってトナー濃度に引き起こされた摂動は第６図Ｅに示さ
れている。比較として、第６図ＥＫ点線で示された波形
は、トナー濃度す一トナー消耗監視装置の信号を用いる
ことなく変化してトナー濃度監視装置の信号を増大させ
るような方法を図解している。察知されることであろう
ｂ−、この発明の補充制御装置はトナー濃度を、はるか
に速い速度で、所望のトナー濃度レベルからの比較的小
さい偏見で、その理想的レベルに復帰させる。

この発明はこれまで特に採択実施例に関して詳細に説明
されてきたが、この発明の精神及び範囲から外れること
なく種種の変形及び変更が行われ得るどとは理解される
であろう。例えば、前述の光学式消耗監視装置に対する
代替例として、前掲のトラハテンベルクの特許に開示さ
れた誘導板装置を含むその他の形式の消耗監視装置を使
用してもよいことは明らかである。

発明の効果 この発明のトナー補充制御装置は、単独で動作するトナ
ー消耗監視装置によって与えられるものよりも正確なト
ナー補充を与えることｂ−明らかにされた。更に、この
発明の装置は、単独で動作する通常のトナー濃度監視装
置よりもはるかに迅速にトナー消耗の変化に応答し、又
より小形の現像剤ための使用を可能にする。この発明の
装置の有利な技術的効果は、トナー消耗の突然の増加の
結果がトナー濃度監視装置によって検出されるよりもず
っと前に消耗監視装置構成部分によってトナー補充が開
始されることである。この改善された結果は、平均濃度
が広舞囲に変化する書類が順次複写される場合に生じる
ように、消耗率が突然変化する場合に最も顕著である。

それゆえ、これらの監視装置のそれぞれの出力を組み合
わせてトナー補充を制御するようにすると、これらの監
視装置のそれぞれの利点を兼備すると共にそれぞれの欠
点を克服するという予期しない技術的効果ｂ′−得られ
る。その結果、比較的速い応答時間を持った容易に校正
可能なトナー制御装置ｂ−得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した電子写真式書類複写機の
概略図である。 第２図はトナー消耗を光学的に監視するための採択され
た装置の透視図である。 第３図人から第３図Ｅまではトナー消耗と補充との関係
を図解する波形図である。 ３０・・・トナー濃度監視装置、　４０・・・トナー補
充電動機、　４２・・・トナー消耗監視装置、　７０・
・・加合せ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静電像を保有している面をトナー及び担体粒子の混
   合物と接触させて、この接触によりトナー粒子を前記の
   面に塗布して静電像を目に見えるようにするための装置
   、並びに静電像を目に見えるようにしたことに起因する
   トナー消耗を補償するための前記の混合物への付加的ト
   ナーの補充を制御するための制御装置であって、 （ａ）前記の混合物におけるトナーの濃度のレベルに比
   例した第１信号を発生するための装置、（ｂ）静電像を
   目に見えるようにする際に前記の面にトナーが塗布され
   る率に比例した第２信号を発生するための装置、 （ｃ）前記の第１信号及び第２信号を加え合わせて制御
   信号を発生させるようにするための装置、並びに （ｄ）前記の制御信号に応答して前記の補充装置を動作
   させるようにするための装置、 を備えた前記の制御装置を備えている電子写真式複写装
   置。 ２、前記の第２信号発生装置が前記の目に見える像の濃
   度を光学的に監視するための装置を備えている、特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。