DE1261758B - Elektrophotographisches Kopiergeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03g

Deutsche KL: 57 e-15/06

Nummer: 1261758

Aktenzeichen: S 90912IX a/57 e

Anmeldetag: 4. Mai 1964

Auslegetag: 22. Februar 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Kopiergerät mit einem Behälter für einen Entwickler aus einem Toner und einem Träger oder einer Trägerflüssigkeit sowie einer Einrichtung für die Zugabe des Stoffes, an dem der Entwickler während des Betriebes verarmt.

Es sind zahlreiche elektrophotographische Kopiergeräte bekanntgeworden, bei denen ein Ladungsbild mit einem Entwickler, der Tonerteilchen mit dem Ladungsbild entgegengesetzter Polarität enthält, entwickelt wird.

Um zu erreichen, daß die Tonerteilchen die gewünschte Ladung annehmen und um zu verhindern, daß die Teilchen Kügelchen bilden oder so zusammenbacken, daß das Bild verwischt wird oder Schlieren zeigt, vermischt man die Tonerteilchen mit einem geeigneten körnigen Trägermaterial.

Da nur die Tonerteilchen auf dem Ladungsbild niedergeschlagen werden, ergibt sich, daß Toner aus dem Vorrat verbraucht wird, so daß in der Mischung das Trägermaterial überwiegt und bei mehreren aufeinanderfolgenden Entwicklungsvorgängen die nachfolgenden Kopien immer schwächer und schwächer entwickelt werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, daß der Vorrat an Tonerteilchen in der Mischung zumindest in periodischen Abständen ergänzt werden muß, wenn man gute Kopien erhalten will.

Es ist bereits bekannt, bei jedem einzelnen Arbeitszyklus des Gerätes jeweils eine vorbestimmte Menge Tonermaterial in die Mischung einzuschütten. Dieses Verfahren hat sich als unbrauchbar erwiesen. Es ist offensichtlich, daß man nicht die gleiche Menge Tonermaterial bei jeder Kopie benötigt. Das heißt aber, daß bei Kopien, die eine große Menge Toner erfordern, der Prozentgehalt des Verhältnisses Toner zu Träger schnell zu klein wird, um gute Kopien herstellen zu können. Erfordert dagegen eine Anzahl von Kopien nur eine verhältnismäßig kleine Menge von Toner und sollen derartige Kopien nacheinander hergestellt werden, dann wird das Verhältnis von Toner zu Träger so groß, daß die Kopien unsauber werden und jeglicher Kontrast verschwindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Kopiergerät zu schaffen, bei dem das gewünschte Mischungsverhältnis zwischen Toner und Träger selbsttätig laufend geprüft und gegebenenfalls durch Zugabe von Tonermaterial konstant gehalten wird.

Das diese Aufgabe lösende Kopiergerät ist gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung für die Zugabeeinrichtung, die die Zugabe in Abhängigkeit von der Elektrophotographisches Kopiergerät

Anmelder:

Savin Business Machines Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. K. Th. Hegel, Patentanwalt,

2000 Hamburg 50, Große Bergstr. 223

Als Erfinder benannt:

William J. Grubbs,

New Brunswick, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Mai 1963 (278 815)

Abweichung des Mischungsverhältnisses der Ent-Wicklerbestandteile von einem vorgebbaren Sollwert bewirkt, sowie eine Wheatstonesche Brückenschaltung, die die Regeleinrichtung steuert und in einem Brückenzweig einen lichtabhängigen Widerstand enthält, der von dem von dem Entwickler reflektierten bzw. hindurchgelassenen Licht einer Lichtquelle beleuchtet ist.

Mit Hilfe der Wheatstoneschen Brückenschaltung wird die Mischung zwischen Toner und Träger laufend überwacht. Das Ergebnis wird an eine Regeleinrichtung weitergegeben, die wiederum die Zugabe von neuem Tonermaterial in den Entwicklerbehälter bewirkt. Hierdurch wird erreicht, daß der Entwickler stets das gewünschte Verhältnis von Toner zu Trägermaterial aufweist, so daß nur einwandfrei lesbare Kopien hergestellt werden.

Die Erfindung ist auch auf elektrophotographische Kopiergeräte anwendbar, die mit flüssigen Entwicklern arbeiten. Ein solcher Entwickler kann beispielsweise aus einer Emulsion aus einem nicht

50'mischbaren flüssigen Träger und Farbstoffphasen bestehen, wobei letztere aus einer Suspension von Entwicklerteilen in einer isolierenden Flüssigkeit

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stände, z.B. zwei Photozellen32 und 34, in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung zusammengefaßt. Die Größe der Widerstände 28 und 30 ist so gewählt, daß sie zunächst untereinander praktisch den gleichen 5 Widerstandswert haben, während die Photozellen 32 und 34 möglichst identisch sind. Die Photozellen 32 und 34 können beispielsweise photoleitfähige Widerstände sein, die den elektrischen Strom bekanntlich um so besser leiten, je größer die Lichtmenge ist, die

bestehen. Die Farbstoffpartikelchen werden an der Oberfläche von Kügelchen der flüssigen Trägerphase gehalten.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist
die Wheatstonesche Brückenschaltung in einem
anderen Brückenzweig einen weiteren lichtabhängigen
Widerstand auf, der unmittelbar von dem Licht der
Lichtquelle beleuchtet wird. An diesem zweiten
lichtabhängigen Widerstand wird eine Bezugsspannung für die am ersten lichtabhängigen Widerstand io auf sie auftrifft. An die Wheatstonesche Brücke wird auftretende Meßspannung erzeugt. eine Spannung angelegt, die beispielsweise von einer

Vorzugsweise ist im Brückenzweig des ersten Batterie 36 geliefert wird und an den Punkten 38 lichtabhängigen Widerstandes eine Regelimpedanz und 40 dieser Wheatstoneschen Brückenschaltung zum Nullabgleich der Brücke angeordnet. Diese liegt. Bekanntlich entsteht dann ein Spannungs-Regelimpedanz ist zweckmäßig als dem ersten licht- 15 unterschied zwischen den Klemmen 42 und 44 im abhängigen Widerstand parallelgeschalteter regel- Brückenausgang, wenn die Brücke nicht im Gleichbarer Widerstand ausgebildet. gewicht ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Die Photozelle 32 befindet eich in einem Gehäuse

Einstellung eines bestimmten Mischungsverhältnisses 46, um zu verhindern, daß auch kleinste Mengen des in dem dem Brückenzweig des ersten lichtabhängigen 20 reflektierten Lichtes aus dem Strahl 26 diese Photo-Widerstandes gegenüberliegenden Brückenzweig eine zelle erreichen, während das Licht eines Strahles 48 Steuerimpedanz angeordnet, die zweckmäßig aus aus der Glühlampe 18 ohne weiteres auf diese einem, vorzugsweise einem Festwiderstand parallel- Photozelle 32 fällt. Parallel zu der Photozelle 34 liegt geschalteten, regelbaren Widerstand besteht. ein regelbarer Widerstand 50, auf dem ein Gleit-

Vorzugsweise ist an den Ausgang der Wheatstone- 25 kontakt in Form einer Bürste 52 gleiten kann, der so sehen Brückenschaltung ein zur Regeleinrichtung für einstellbar ist, daß er das Brückengleichgewicht eindie Zugabeeinrichtung gehörender Schalttransistor schließlich der Widerstände 28 und 30 und der angeschlossen. Photozellen 32 und 34 herstellt, wenn die Mischung

Die Erfindung wird nunmehr an Hand zweier in 12 die richtige Zusammensetzung hat, d. h., wenn das der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele 30 Verhältnis von Toner zu Träger richtig ist. Es besteht näher erläutert. In der Zeichnung ist keine Spannungsdifferenz an den Ausgangsklemmen

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten 42 und 44 der Brücke, wenn die Brücke sich im Ausführungsform eines Kopiergerätes nach der Gleichgewicht befindet. Erfindung, Die Regeleinrichtung zur Farbstoffkontrolle enthält

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten 35 einen Transistor 54, dessen Basis 56 an der Klemme Ausführungsform eines Kopiergerätes nach der 44 liegt und dessen Emitter 58 an der Klemme 42

liegt; selbstverständlich besitzt der Transistor 54 auch noch den üblichen Kollektor 60. Der Transistor 54 ist ein pnp-Transistor, der dann stromdurchlässig ist, 40 wenn sich die Basis 56 auf einem niedrigeren Potential befindet als der Emitter 58. Dieser Zustand

Erfindung und

F i g. 3 ein elektrisches Schaltbild für eine bestimmte Ausführungsform eines Kopiergerätes nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines elektrophotographischen Kopiergerätes mit einem Vorratsbehälter 10, der einen bestimmten Vorrat einer Mischung 12 pulverisierten Tonermaterials und pulverisierten Trägermaterials enthält. Die Mischung 12 wird 45 dauernd umgerührt.

Der Behälter 10 mit der Mischung 12 besitzt ein Fenster 14 in einer Seitenwand 16, so daß sämtliche Partikelchen der Mischung 12 von außen zu sehen

sind. Mit Hilfe einer Glühlampe 18, die aus den 50 den Stromkreis eines Elektromagneten 70 zu Klemmen 20 und 22 einer Spannungsquelle gespeist schließen, der dann an den Klemmen 72 und 74 einer wird, wird ein Lichtstrahl 24 erzeugt, der durch das
Fenster 14 hindurchgeht, so daß er auf die Mischung
12 in dem Behälter 10 auftrifft. Es sei angenommen,
daß die Tonerteilchen dunkler sind als die Träger- 55 einem Führungsrohr 78 ist ein Tragorgan 80 angeteilchen. Infolgedessen ist der Teil des Lichtes aus ordnet, das einen Verschluß 82 trägt, der in einen dem Lichtstrahl 24, der von der Mischung 12 reflek- Sitz paßt, der durch entsprechende Ausgestaltung tiert wird, ein Maß für das Reflexionsvermögen der des unteren Endes des Auslasses 84 des Aufgabe-Mischung. Das reflektierte Licht ist in der Zeichnung trichters 76 geformt ist. Eine Druckfeder 86 drückt schematisch durch den Lichtstrahl 26 angedeutet. Ist 60 das Führungsrohr 78 in eine Lage, in welcher der das Verhältnis von Toner zu Träger in der Mischung Verschluß 82 den Auslaß 84 verschließt. 12 Meiner, dann wird ein größerer Anteil des Licht- Der Elektromagnet 70 besitzt einen Anker 88, der

Strahles 24 reflektiert, so daß der Lichtstrahl 26 drehbar an einen Hebel 90 angelenkt ist, der seinerintensiver wird, seits um einen Stift 92 drehbar ist, der von einem

Das Gerät nach der Erfindung enthält eine Ein- 65 Ansatz 94 an dem Aufgabetrichter gehalten wird, richtung zum Messen der Intensitätsänderungen des während das andere Ende des Hebels 90 gabelförmig Lichtstrahles 26. Zu diesem Zweck sind zwei Wider- ausgestaltet ist, um Arme mit geschlitzten Enden stände 28 und 30 und zwei lichtabhängige Wider- entstehen zu lassen, welche in Stifte 96 an dem

ergibt sich, wenn sich die Ausgangsklemme 44 der Brücke auf einem niedrigeren Potential befindet als die Ausgangsklemme 42.

Im Kollektorkreis des Transistors 54 liegt eine Batterie 62 und die Wicklung 64 eines Relais. Ist der Transistor stromdurchlässig, dann wird die Wicklung 64 erregt und der zugehörige Anker 66 des Relais schließt einen normalerweise offenen Schalter 68, um

weiteren Stromquelle liegt.

Zu dem Gerät gehört ferner ein Aufgabetrichter 76, der einen Vorrat an Tonermaterial enthält. In

Führungsrohr 78 eingreifen. Wird nun der Elektromagnet 70 erregt, dann zieht er seinen Anker nach oben, wie dies aus F i g. 1 zu ersehen ist, und dreht den Hebel 90 im Gegenuhrzeigersinn, um den Verschluß 82 und das Führungsrohr 78 nach unten zu drücken. In dieser Stellung der Teile kann Toner aus dem Aufgabetrichter 76 und durch das Führungsrohr 78 in den Behälter 10 fließen. Das Führungsrohr 78 ragt durch eine Öffnung 98 in den Behälter 10 hinein.

Der relative Anteil von Toner zu Träger in der Mischung 12 kann mit Hilfe eines veränderbaren Widerstandes 100 mit einem Abgriff 102, der parallel zum Widerstand 28 liegt, geregelt werden. Bei Verringerung des Widerstandswertes des Widerstandes 100 gelangt mehr Tonermaterial in die Mischung 12.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, die sich insbesondere zur Überwachung der Farbstoffmenge in einem flüssigen Entwickler eignet. In diesem Fall enthält der Behälter 10 einen flüssigen Entwickler 104. Um den Entwickler 104 gleichmäßig über den gesamten Raum des Behälters 10 verteilt zu halten, wird eine geeignete Rührvorrichtung verwendet. Gelangt ein flüssiger Entwickler zur Anwendung und wird nicht auf die Reflexionseigenschaft des Entwicklers, wie bei der Ausführungs- form nach F i g. 1, Bezug genommen, dann benutzt man die Trübung des Entwicklers. Für diese Zwecke ist ein Spiegel 106 innerhalb des Behälters 10 in kurzem Abstand hinter dem Fenster 14 angeordnet. In diesem Fall ist die Lichtmenge, die durch den Strahl 26 repräsentiert wird, ein Maß für die Lichtdurchlässigkeit der Flüssigkeit 104.

F i g. 3 zeigt an Hand eines elektrischen Schaltbildes eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, die etwas einfacher und billiger ist als die Ausführungsform nach Fig. 1. Wie man aus diesem Schaltbild ersieht, ist die Batterie 36 hier durch eine Transformatorwicklung 108 ersetzt, zu der ein Kondensator 110 parallel geschaltet ist, der zur Speisung der Brücke über einen Gleichrichter 112 dient. Eine ähnliche Anordnung aus einer Wicklung 114, einem Gleichrichter 116 und einem Kondensator 118 ersetzt die Batterie 62, während eine Wicklung 120 die Spannung für die Glühlampe 18 liefert. Diese Einrichtung erfordert weniger Raum, ist leichter, hat eine längere Lebensdauer und erfordert weniger Überwachung als die Ausführungsform nach F i g. 1.

Beim Betrieb der Ausführungsform nach F i g. 1 wird zunächst der Widerstand 50 eingestellt, um die beiden Photozellen 32 und 34 aufeinander abzugleichen. Hierauf wird der Schleifkontakt 102 in eine Stellung gebracht, die dem gewünschten Gewichtsprozentgehalt an Toner innerhalb des Trägers in der Mischung 12 entspricht. Befindet sich die Brücke im Gleichgewicht, dann ist der Transistor 54 nicht stromleitend, und die Relaiswicklung 64 ist spannungslos. Im Laufe des Betriebes erschöpft sich allmählich der Vorrat an Tonermaterial. Fällt nun der Anteil an Tonermaterial unter denjenigen, welcher der Einstellung des Schleifkontaktes 102 , entspricht, dann wird eine größere Lichtmenge auf die Photozelle 34 reflektiert, so daß seine Leitfähigkeit zunimmt und die Spannung an der Ausgangsklemme 44 kleiner wird. Dadurch kommt die Basis des Transistors 54 auf ein niedrigeres Potential als der Emitter 58, so daß der Transistor stromleitend wird und die Wicklung 64 speist, die ihrerseits den Schalter 68 schließt, so daß der Elektromagnet 70 erregt wird und den Hebel 90 anhebt, der seinerseits den Verschluß 82 von seinem Sitz wegbewegt, so daß Tonermaterial in den Behälter 10 fällt. Sobald dieser zusätzliche Toner in den Behälter gefallen ist, wird er sofort mit dem Träger vermischt, so daß die Lichtmenge, die reflektiert wird und durch den Strahl dargestellt ist, verringert wird und damit die Leitfähigkeit der Photozelle 34 abnimmt. Infolge dieser Abnahme der Leitfähigkeit der Photozelle 34 steigt die Spannung im Punkt 44 an, bis der Transistor 54 abschaltet, um die Wicklung 64 zu entregen, den Schalter 68 zu öffnen und damit den Elektromagneten 70 abzuschalten; nunmehr bewegt die Feder 86 den Verschluß 82 wieder zurück zum Anliegen an seinem Sitz.

Wünscht man den Anteil des Toners in der Mischung zu erhöhen, dann wird die Größe des Widerstandes, die durch den Widerstand 100 in den Stromkreis eingebracht wird, verringert, so daß das Potential des Emitters 58 angehoben, der Transistor eingeschaltet und die Farbstoffmenge in der Mischung erhöht wird, bis der Widerstand der Photozelle 34 einen Widerstandswert erreicht, bei welchem der Transistor 54 wieder abschaltet. Um den Anteil an Toner zu verringern, wird der Widerstandsbetrag, der durch den Widerstand 100 in die Schaltanordnung eingebracht wird, vergrößert.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Kopiergerät mit einem Behälter für einen Entwickler aus einem Toner und einem Träger oder einer Trägerflüssigkeit sowie einer Einrichtung für die Zugabe des Stoffes, an dem der Entwickler während des Betriebes verarmt, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (54 bis 70) für die Zugabeeinrichtung (76 bis 98), die die Zugabe in Abhängigkeit von der Abweichung des Mischungsverhältnisses der Entwicklerbestandteile von einem vorgebbaren Sollwert bewirkt, sowie eine Wheatstonesche Brückenschaltung (28 bis 34), die die Regeleinrichtung steuert und in einem Brückenzwei (40,44) einen lichtabhängigen Widerstand (34) enthält, der von dem von dem Entwickler reflektierten bzw. hindurchgelassenen Licht einer Lichtquelle (18) beleuchtet ist.

2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wheatstonesche Brükkenschaltung in einem anderen Brückenzweig (40, 42) einen weiteren lichtabhängigen Widerstand (32) aufweist, der unmittelbar von dem Licht der Lichtquelle (18) beleuchtet wird.

3. Kopiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brückenzweig (40, 44) des ersten lichtabhängigen Widerstandes (34) eine Regelimpedanz (50) zum Nullabgleich der Brücke angeordnet ist.

4. Kopiergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelimpedanz als dem ersten lichtabhängigen Widerstand (34) parallelgeschalteter, regelbarer Widerstand (50) ausgebildet ist.

5. Kopiergerät nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines bestimmten Mischungsverhältnisses in dem dem Brückenzweig (40, 44) des ersten lichtabhängigen Widerstandes (34) gegen-

überliegenden Brückenzweig (38, 42) eine Steuerimpedanz (100) angeordnet ist.

6. Kopiergerät nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerimpedanz aus
einem, vorzugsweise einem Festwiderstand (28)
parallelgeschalteten, regelbaren Widerstand (100)
besteht.

7. Kopiergerät nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (42, 44) der Wheatstoneschen Brückenschaltung (28 bis 34) ein zur Regeleinrichtung (54 bis 70) für die Zugabeeinrichtung (76 bis 98) gehörender Schalttransistor (54) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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