JPS6346422B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般にトナーを現像剤に補給する調
節装置、詳述するとトナー像を形成するとともに
トナーを補給する現像剤中のトナー濃度に応答す
る密度を有する像の光学濃度を計量する方法及び
装置に関する。

一般に、電子写真技術では、導電性裏打板に光
導電性材料の層を固着したものから成る電子写真
表面が、静電潜像を支持するために用いられてい
る。この方法を実施する通常の方法では、電子写
真表面が静電的に一様帯電され、その後複写すべ
き像の光パターンで露光され、それにより光の当
つた層の領域の電荷を放電させる。こうして、そ
の層の無放電領域が、複写すべき原画像の形状と
一致して静電荷パターンを形成する。この静電潜
像は、微細な静電吸引パウダ（トナー）と接触さ
せられることにより現像される。このパウダは、
層上の静電荷により像領域内に保持される。次
に、この像は、シート紙又は他の適当な面に転写
されて固着され、永久的なプリントを形成する。
このトナーは、通常キヤリヤ材料と顔料粒子とか
ら成る適当な現像剤の１成分を成す。理解される
ように、ある程度の現像能力を維持するために
は、現像剤から消費されたトナーは、補給されな
ければならない。これは、手動で又は自動的に行
なわれる。

自動現像能力制御の場合には、現像剤に加える
べきトナーの供給量は、現像剤の一部が流れるチ
ヤンネルをその間に形成した一対のネサ
（NESA）ガラスプレートに付着したトナーの光
学濃度を周期的に測定することにより調節されて
いた。電位は、最初そのプレートの１つに加えら
れ、次に他の１つに加えられる。この電圧は、現
像剤がプレートの間を通るとき、逆極性に帯電し
たトナーをその現像剤から吸引する働きをする。
付着したたトナーの光学濃度を監視するために光
検出器が設けられ、トナーの補給を制御するため
に用いられる信号を発生する。

このプレートの間の間隙は、トナー粒子とキヤ
リヤ粒子とが用いられるときその粒子が今まで用
いられたものよりもはるかに細かいものであつて
も狭すぎて、その間隙により阻止されることがわ
かつている。この阻止問題を解決するための方法
の１つとして、この平行なプレート間の間隔を大
きくする方法がある。現像電界強度の低下を補償
するために、通常加えられる方形波（340V）の
周期（0.2Hz）は、２倍にされている。このよう
な装置では、時間遅れが長いために、トナー濃度
の減少が次のサイクルまで自動現像能力制御装置
（ADC）により検出されず、このために、トナー
濃度が過補償となつたり不安定となつたりするか
もしれないという懸念が存在する。従つて、現像
電界強度を減少させることなく間隔の寸法を大き
くできることが望ましい。

本発明によれば、現像電界強度が現像剤が流れ
るプレートの間の間隔に依存しない平行プレート
式自動現像能力制御装置（ADC）が提供されて
いる。この目的のために、プレート部材の１つ
は、絶縁層で被覆された一様に透明な電極から成
り、この電極の上部には、相互接続された一組の
導電性フインガが配置されている。このフインガ
は、マスキングにより不透明にされ、このマスキ
ングは、透明な領域の範囲を不透明なフインガに
より定めるように行なわれる。すなわち、このプ
レート部材は、透明領域と不透明なフインガとが
交互になつたものから成る。フインガを接地し
て、基板を正及び負の交互に駆動することによ
り、トナーは、正サイクル時に透明な領域すなわ
ちウインドウ領域上に付着し、負サイクル時にそ
こから取除かれる。言換えれば、正サイクル時に
トナーは不透明フインガから取除かれ、負サイク
ル時にフインガ上に付着する。正帯電トナーの場
合には、トナーは、正サイクル時に不透明なフイ
ンガ上に付着し、負サイクル時に透明なウインド
ウ領域に付着する。

以下、添付図面に示した本発明の好ましい実施
例について説明する。

本発明を組込むことができる代表的な静電処理
装置の一般的な理解のために、代表的な装置の各
種成分を概略的に示す第１図を参照されたい。図
示した型式の電子写真機のような静電装置では、
すべて光パターンが電子写真プレートの感光表面
上に投影されてその上に静電潜像を形成する。そ
の後、静電潜像は、キヤリヤビーズとそれに摩擦
電気により付着した、そのキヤリヤよりも小さな
トナー粒子とから成る正帯電現像剤で現像され、
その静電潜像に対応して電子写真プレート表面上
に電子写真パウダ像を形成する。次に、このパウ
ダ像は、支持表面に静電的に転写され、定着装置
によりその支持表面に定着されてその支持表面に
永久的に付着される。

乾式静電プリンテイングに通常用いられる静電
的吸引現像剤は、本書でトナーと称する着色した
樹脂粉末とガラス、砂、ポリマー材料若しくは鋼
のコアに摩擦電気列においてトナーから隔たつた
材料を被覆した、トナーよりも大きな粒子ビーズ
のキヤリヤから成り、それによりトナー粉末と粒
子キヤリヤとの間に摩擦電気が発生する。このキ
ヤリヤは、トナーを容易に処理して露光した電子
写真表面に接触させるように機械的な調節も行な
う。次に、トナーはキヤリヤから静電潜像に吸引
されて、可視パウダ像を絶縁表面上に形成する一
方で、部分的にトナーを消費したキヤリヤビーズ
は複写機の現像装置内に戻されて、そのキヤリヤ
ビーズは再使用の前に現像剤及び新しい補給トナ
ーと混合される。

図示した複写機では、複写すべき原画Ｄが照射
組立体１０内に固定配置された透明な支持プラテ
ンＰ上に配置されている。原画がプラテン上に配
置されている間に、照射装置がその原画に光線を
当ててその原画の情報領域に対応して像光線を発
生させる。この像光線は、光学装置により露光ス
テーシヨンＡに投影されて可撓性光導電性ベルト
１２の形状で成る移動電子写真プレートの感光表
面を露光する。この光像によるベルト表面の露光
により、光の当つた感光層の領域が放電され、そ
れによりベルト上に、支持プラテン上に配置され
た原画の像に対応する像形状の静電潜像を残す。
このベルト表面がその運動を続けるにつれて、静
電潜像が処理領域すなわち現像ステーシヨンＢを
通過する。この現像ステーシヨンＢには、現像組
立体１０が配置されており、そこではベルトは平
坦な状態に維持される。この現像組立体１４は、
水平搬送機構と垂直搬送機構とから成り、それら
の機構が現像剤をベルト組立体の上部に搬送し、
そこで現像剤が分配されて、上方に移動する傾斜
したセレンベルト１２上をカスケード状に降下す
るすなわち滝のように落下するように方向づけさ
れて静電潜像の現像を行なう。

現像剤が電子写真プレート上をカスケード現像
するにつれて、現像剤のトナー粒子は、ベルト表
面上に付着してパウダ像を形成する。

トナーパウダ像が形成されると、電子写真処理
の間にベルトに付着したトナーの量に比例するト
ナー粒子が現像剤に補給される。この補給を行な
うために、トナー分配装置が用いられてトナーを
正確に計量して現像組立体１４内の現像剤の方へ
供給する。

現像された静電像は、ベルト１２により転写ス
テーシヨンＣに搬送され、この転写ステーシヨン
Ｃにおいてシート状のコピー紙が移動ベルトと同
期した速度で移動して現像した像の転写が行なわ
れる。このステーシヨンには適当なシート搬送機
構が設けられており、このシート搬送装置は、シ
ート紙をシート紙取扱機構１８から現像ステーシ
ヨンＢにおいてベルト上に現像された像に搬送す
るようになつている。

このシートは、ベルト１２から剥離された後、
定着組立体２１内に搬送され、そこで、現像され
てシート材料上に転写された電子写真パウダ像が
そのシートに永久に定着される。定着後、完成し
たコピーが、複写機の外部にある適当な集積点か
ら排出され。

本発明の目的上、本発明に従つて構成された照
射装置を用いた静電複写機の一般的な動作を示す
には以上の説明で十分であると思われる。静電複
写機の特定の構成に関するさらに詳細な説明は、
米国特許第3661452号明細書に記載されている。

第１図及び第２図を参照すれば、トナー分配装
置１５は、分配されるべきトナーのホツパ又は容
器から成つている。ホツパすなわち容器３０は、
任意の大きさ及び形状でなくてもよいが、図示し
たホツパは、テーパ状側面と端壁とを有する長方
形の端開放箱として形成されている。

ホツパ３０の底壁は、摺動孔あきプレート３１
から成り、このプレート３１は、ホツパの水平方
向に摺動運動してホツパからトナー流を計量する
ようになつている。このようにして分配されたト
ナーは、現像ハウジングにおいて現像剤と混合さ
れて現像工程にほゞ即時に有効となる。プレート
３１により行なわれる計量動作は、電子モータの
回転運動を往復運動に変換するカム板又は連結装
置のような機械的な装置３２により調節すること
ができる。モータシヤフト形状の装置３２の回転
素子が１回転すると、プレート３１が１サイクル
だけ往復運動し、それにより予測でできるトナー
量の分配を行なうことが好ましい。プレート３
１、リンク装置及び機械的装置３２についてのさ
らに詳細な説明は、本発明を理解するには必要で
はない。

これらの装置の好ましい形状は、米国特許第
3527387号明細書に図示かつ説明されている。

トナー分配装置の動作にあたつて、トナー粒子
がトナー粒子のための溜を形成するホツパ、ホツ
パ壁及び分配プレート３１内に配置されている。
機械的装置３２によりプレート３１が往復運動す
ると、計量された量のトナー粒子が装置内に入れ
られる。トナー分配装置１５は、計量プレート３
１の所定のストローク長において一様なトナー量
を分配するので、トナー分配装置により排出され
るトナー量は、機械的装置３２の動作毎のストロ
ーク数を変えることにより変えることができる。

トナー分配装置１５からのトナーの分配を制御
するために、第２図には自動制御装置が示されて
おり、この自動制御装置は、現像剤のトナー濃度
と最適なトナー状態との関係を決定するのでこの
自動制御装置の命令に従つて１回転ごとの動作で
装置３２の回転素子を回転させる。基本的には、
トナー分配制御装置は、検出器４０から成り、こ
の検出器４０は、その検出器を周囲の構造体から
電気的に絶縁している適当な手段により現像組立
ハウジング１４内に取付けられている。細長いバ
ツフル板４１が現像装置の搬送装置の水平搬送装
置４２の下方に配置され、搬送装置４２から現像
領域Ｂに滝のように落下する現像剤の一部を案内
するようになつている。このバツフル板４１は、
現像剤がその間を落下して検出器４０内に入るよ
うに垂直方向に対して角度を成して位置決めされ
ている。

この検出器４０は、バツフル板４１の下縁部に
取付けられたハウジング４５から成り、かつ円形
の流れオリフイスを有する漏斗状入口開口４６が
設けられ、この入つてきた現像剤はこの入口開口
を通過する。このオリフイスの直径は、そこを通
過する現像剤の流量が一定に維持されるようにな
つている。ハウジング４５内には、垂直平面内に
配置されほゞ長方形である第１検出プレート４８
が配置されている。実用上、この検出プレートの
大きさは、各側面が1.28cm（1/2インチ）である。
ハウジング４５には、第１プレート４８と平行に
第２検出プレート５０も配置されており、第１プ
レート４８からわずかな距離だけ隔置されてい
る。プレート４８，５０の間の間隔は、2.54cm
（１インチ）の1/10のオーダであつてもよく、ま
たハウジング４５の入口部分４６の流れオリフイ
ス４７よりも小さく構成されてもよい。現像剤
は、重力作用により検出器４０を通つて流れ、プ
レート４８及び５０の間を通過して出口部５１か
ら検出器外へ出る。次に、この現像剤は、出口部
５１と現像装置１４の下方搬送装置５３との間に
連結されたダクト５２により搬送されて、複写機
の現像装置内に戻される。

第４図及び第５図に示すように、プレート又は
電極構造体５０は、導電層５５を有する透明な導
電基板又は電極５４から成り、この導電層５５の
上部には透明な絶縁層５９が設けられている。こ
の絶縁層の上部には、一組の導電性フインガすな
わち電極５８が設けられ、この電極５８は、不透
明にするためにマスクすなわち十分に厚さが大き
い。マスキングは、任意の周知技術により構成さ
れる。このフインガは、その各フインガ対の間に
透明な領域が現われるように配置されている。従
つて、第４図に示すように、透明領域すなわちウ
インドウ５９と不透明領域５８とが交互になつた
一連の領域が形成されている。このフインガは、
５７で示すように相互に接続されている。第２図
及び第３図に示すように、導体６０―６０′がフ
インガ５８及び基板５４の導電層５５を方形波発
振器に接続するのが好ましい。第５図に示すよう
に、この発振器は、低速モータ６６のシヤフトに
取付けられた回転カム６４により作動可能な一対
のマイクロスイツチから成る反転スイツチと取換
えることができる。

検出器４０の動作時には、フインガ５８は接地
され、基板５４は、正と負に交互に駆動される。
基板に正極性を印加すると、フインガの間のウイ
ンドウ領域に縞状電界すなわちフリンジ電界が形
成される。このフリンジ電界により負のトナー粒
子がウインドウ領域に吸引される。基板に負極性
を印加すると、トナーはウインドウ領域から取除
かれて不透明なフインガに付着する。このように
して、ウインドウ領域５９の電極構造体の透過光
学濃度は、適当に定められた最大値と最小値の間
で振動する。正帯電トナーの場合には、基板５４
に負極性を加えることにより、ウインドウ領域に
フリンジ電界が形成される。

検出器４０は、検出器プレートの検出プレート
の間の空間から遠い側に近接して配置されたフオ
トセルＰ―１も包含する。また、検出器４０に
は、ランプＬ―１も取付けられ、このランプＬ―
１は、検出プレート及びフオトセルＰ―１と揃つ
た状態で検出プレート５０の検出プレートの間の
空間から遠い側に近接して配置されている。この
フオトセルとランプとは、フオトセルがプレート
の間を滝のように落下する現像剤と検出器上に集
積したトナーとを通過した光線を受光するように
相対的に位置決めされている。このランプは、検
出動作時、たとえば複写機が“オン”状態にある
ときにランプの付勢を行なう制御回路の適当な電
力源に接続されている。

本発明によれば、検出制御は、多数の吸引除去
動作サイクルの間にウインドウ領域５９上に集積
するトナーの量を連続的に計量することにより行
なわれる。１つの検出サイクルには、トナーが不
透明なフインガから除去されてウインドウ領域に
吸引される時間とともにウインドウ領域から除去
されて不透明なフインガに吸引される時間も含ま
れている。

第３図の機能ダイアグラムは、検出器４０を用
いた一般的な動作を示したものである。検出器４
０にランプ電圧及びフオトセル電圧が加えられ、
作動電圧が電極５４に加えられたと仮定すると、
装置は制御動作状態になる。発振回路６１が付勢
され、たとえば複写機が作動モードに置かれる
と、電極５８は接地されかつ振動電圧が透明電極
２４に加えられて検出器４０は複写機の現像装置
のトナー補給を制御する状態になる。

複写動作中に現像装置のトナーがなくなると、
検出器のフオトセルＰ―１の出力レベルは、レベ
ル検出回路６８により検出され、この検出回路６
８には最適のトナー含有量を表わす所定のしきい
値レベルが与えられている。トナーがなくなると
そのトナーの消費に応じて検出器からの出力レベ
ルが増大し、このレベルが受入れない値となる
と、レベル値の逸脱が検出器６８により検出され
る。この検出器６８は、この検出器の出力レベル
をしきい値レベルと比較してトナー分配装置１５
を付勢する制御信号を発生し、現像装置にさらに
多くのトナーを補給させる。この分配装置は、レ
ベル検出器６８からの信号がなくなるまで少量の
トナーを補給する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を利用した代表的な静
電複写機の概略的断面図である。第２図は、第１
図に示す複写機に用いるトナー検出器の断面図で
ある。第３図は、本発明を利用したトナー分配制
御装置の機能的な構成を示すブロツク図である。
第４図は、第２図の検出器の一部を形成するフリ
ンジ電界電極の上部平面図である。第５図は、第
４図の線Ｖ―Ｖに沿つて取られた断面図である。 １０…照射装置、１２…感光ベルト、１４…現
像組立体、１５…トナー分配装置、１８…シート
紙取扱機構、２１…定着組立体、３０…ホツパ、
４０…検出器、４１…バツフル板、４２…水平搬
送装置、４５…ハウジング、４６…入口部、４７
…流れオリフイス、４８，５０…検出プレート、
５１…出口部、５２…ダクト、５３…下方搬送装
置、５４…基板、５５…導電層、５８…フイン
ガ、５９…ウインドウ領域、６１…発振器、６２
…電源、６４…回転カム、６６…低速モータ、６
８…検出器、Ａ…露光ステーシヨン、Ｂ…現像ス
テーシヨン、Ｃ…転写ステーシヨン、Ｄ…原画、
Ｐ…プラテン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 現像剤が通過するチヤンネルを形成する一対
   の平行な部材を設け、この部材の１つは、トナー
   を静電気的に吸引したり除去したりすることによ
   り、その１つの部材に吸引したトナーの光学濃度
   から現像剤中のトナー濃度を測定することができ
   るように構成されている、複写機用自動現像制御
   装置において、前記部材の１つは、均一な透明導
   電基板と、該基板を覆う透明絶縁層と、該絶縁層
   上にある、隔置されているが相互に結合された複
   数の導電性不透明フインガと、前記フインガを接
   地する手段と、前記基板に正電圧と負電圧とを交
   互に加える手段とを包含することを特徴とする装
   置。