DE19506578A1 - Vorrichtung zum Ermitteln eines restlichen Tonerpegels - Google Patents

Description

Querverweis auf zusammenhängende Anmeldungen:

Diese Anmeldung nimmt Bezug auf, integriert hier und bean­ sprucht sämtliche gemäß U.S.C. 119 zusammenkommenden Vor­ teile, die sich aus einer Anmeldung DEVICE FOR DETECTING REMAINING LEVEL OF TONER ergeben, welche früher in dem Korea­ nischen Property Office am 28.2.1994 eingereicht worden ist und dort die Seriennummer 3776/1994 erhalten hat.

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung, die in einem elektrofotografischen Aufzeichnungssystem angewendet wird, und mehr im einzelnen eine Vorrichtung zum Ermitteln eines restlichen Tonerpegels, welcher ein elektrostatisch la­ tentes Bild, das auf einer fotoempfindlichen Trommel gebildet ist, in ein sichtbares Bild entwickelt. Durch Ermitteln des Tonerpegels kann ein Benutzer dann zu einem optimalen Zeit­ punkt zusätzlichen Toner in das Innere des Systems zuführen.

Es ist allgemein bekannt, daß typische elektrofotografische Aufzeichnungsvorrichtungen wie beispielsweise Kopiermaschi­ nen, Laserstrahldrucker usw. ein unsichtbares elektrostati­ sches latentes Bild an der Oberfläche einer fotoempfindlichen Trommel bilden. Toner, welcher aus einer Karbonpulverkompo­ nente besteht und der Oberfläche der fotoempfindlichen Trom­ mel zugeführt wird, um das elektrostatische latente Bild sichtbar zu machen, kann dann auf ein bedruckbares Medium wie zum Beispiel Papier transferiert und fixiert werden, um eine Dauerkopie des elektrostatischen Bildes zu bilden. Die elek­ trofotografische Aufzeichnungsvorrichtung umfaßt typisch einen Vorratsbehälter, welcher den Toner enthält, und eine Tonerermittlungsvorrichtung, die in dem Vorratsbehälter in­ stalliert ist, um eine restliche Tonermenge abzutasten. Dem Fachmann ist allgemein bekannt, daß eines der repräsentativen Verfahren zum Ermitteln der restlichen Menge von Toner ein Verfahren ist, welches einen Tonersensor, zum Beispiel ein piezoelektrisches Fühlelement verwendet. Wir haben festge­ stellt, daß ein Gerät, welches ein piezoelektrisches Fühlele­ ment erfordert, jedoch aufgrund der Kosten des piezoelektri­ schen Fühlelementes dazu neigt, wettbewerbsunfähig teuer zu sein.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Ermitteln eines restlichen Tonerpegels in einem elektrofotografischen Aufzeichnungssystem.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Entwicklungsvor­ richtung, welche in ein bestehendes elektrofotografisches Entwicklungssystem eingesetzt werden kann, das einen piezo­ elektrischen Tonersensor verwendet, ohne den Körper des Sy­ stems modifizieren zu müssen.

Noch ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Entwicklungs­ vorrichtung, welche zu vermindertem Preis erzeugt werden kann, indem ein Tonerermittlungssensor des Fotoelementtyps einen Sensor des piezoelektrischen Typs substituiert.

Noch ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Tonerermitt­ lungsvorrichtung, welche genau ermitteln kann, wann ein rest­ licher Tonerpegel sich in einem niedrigen Zustand befindet, und wann der Tonerpegel sich in einem leeren Zustand befin­ det.

Um diese und weitere Ziele zu erreichen, umfaßt eine Entwick­ lungsvorrichtung eines elektrofotografischen Aufzeichnungssy­ stems zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes, das auf einer fotoempfindlichen Trommel gebildet ist, einen Vorratsbehälter, der Toner speichert. Eine Entwicklungswalze entwickelt das auf der fotoempfindlichen Trommel gebildete elektrostatische latente Bild unter Verwendung des in dem Vorratsbehälter gespeicherten Toners. Auf einer Seite des Vorratsbehälters in einer vorbestimmten Höhe von seinem Boden ist ein Lichtemissionselement zum Emittieren von Licht posi­ tioniert. Eine Tonerermittlungsvorrichtung ermittelt das Vor­ handensein oder Nichtvorhandensein von Toner unter Verwendung eines Lichtempfangselementes, welches an der Innenseite des Vorratsbehälters positioniert ist und welches Signale ent­ sprechend dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Toner in dem Vorratsbehälter abgibt in Reaktion auf die Menge des von dem Lichtemissionselement empfangenen Lichtes. Ein Rührer fördert den Toner zu der Entwicklungswalze und reinigt gleichzeitig eine Lichtemissionsseite des Lichtemissionsele­ mentes und eine Lichtempfangsseite des Lichtempfangselementes in Gleichlauf mit einer Förderperiode des Toners. Eine Signalübertragungseinrichtung überträgt Signale von dem Lichtempfangselement zu einer zentralen Verarbeitungseinheit, welche die Anzahl von Signalen mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und damit einen Pegel des Toners feststellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in welcher gleiche Bezugs­ zeichen die gleichen oder ähnliche Komponenten anzeigen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungsvor­ richtung, die mit einem Tonerermittlungssensor ver­ sehen ist, welcher entsprechend den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Abschnitts der Entwick­ lungsvorrichtung von Fig. 1 zum Beschreiben von Operationen der darin installierten Tonerermitt­ lungsvorrichtung;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Abschnitts der Entwick­ lungsvorrichtung von Fig. 1 zum Beschreiben einer Montageposition der Tonerermittlungsvorrichtung;

Fig. 4A und 4B Ansichten zur Erläuterung von Operationen der Tonerentwicklungsvorrichtung, die einen Rührer mit einem Flügel umfaßt, entsprechend den Prinzi­ pien der Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher mehrere an den Rührer angefügte Flügel vorgesehen sind;

Fig. 6 ein Schaltbild eines Abschnitts eines elektrofoto­ grafischen Aufzeichnungssystems, welches das Vor­ handensein und Nichtvorhandensein von Toner ermit­ telt unter Verwendung des Tonerermittlungssensors, der gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 7A bis 7C Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Lichtempfangsvorrichtung von Fig. 6;

Fig. 8A bis 8C Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Signalübertragungsvorrichtung von Fig. 6;

Fig. 9 eine allgemeine Ansicht eines gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten elektrofotografischen Aufzeichnungssystems, welche die Kompatibilität zwischen dem Körper des gesamten elektrofotografi­ schen Aufzeichnungssystem und der Entwicklungsvor­ richtung darstellt;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung, die mit einem herkömmlichen Tonerermittlungssensor ausgerüstet ist;

Fig. 11 eine Skizze zur Erläuterung des Aufbaus eines her­ kömmlichen piezoelektrischen Tonersensors und seine Verbindung mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und

Fig. 12 ein Wellenformdiagramm, das den Ausgangszustand eines Tonerermittlungssignals von dem herkömmlichen piezoelektrischen Tonersensor darstellt.

Anhand der Fig. 10 bis 12 wird eine herkömmliche Vorrich­ tung zum Ermitteln des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins von Toner im einzelnen beschrieben.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Entwick­ lungsvorrichtung 50, die einen Tonersensor 32 enthält. Fig. 11 zeigt elektrische Verbindungen zwischen dem Tonersensor 32 von Fig. 10 und einer CPU 36. Fig. 12 ist ein Zeitfolgedia­ gramm des Ausgangszustandes des Tonersensors 32.

In Fig. 10 stellt ein Vorratsbehälter 20 in einer Entwick­ lungsvorrichtung 50 einen Behälter zum Speichern eines Kar­ bonpulver-Toners 30 dar. Der Toner 30 wird in einem inneren Abschnitt des Vorratbehälters 20 gespeichert, um ein elektro­ statisches latentes Bild, das auf einer fotoempfindlichen Trommel 22 gebildet ist, in ein sichtbares Bild zu entwickeln. Die Entwicklungsvorrichtung 50 mit dem Vorratsbehälter 20 ist in enger Nachbarschaft mit der Oberfläche der fotoemp­ findlichen Trommel 22 positioniert, wo das elektrostatische latente Bild durch einen Scanner oder eine bilderzeugende Aufzeichnungsvorrichtung gebildet wird. Sobald es gebildet ist, entwickelt die Entwicklungsvorrichtung 50 mit einer Ent­ wicklungswalze 24 das auf der fotoempfindlichen Trommel 22 gebildete unsichtbare elektrostatische latente Bild in ein sichtbares Bild.

Die Entwicklungsvorrichtung 50 umfaßt die Entwicklungswalze 24, welche das elektrostatische latente Bild zu einem sicht­ baren Bild entwickelt, indem der Oberfläche der fotoempfind­ lichen Trommel 22 Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 zuge­ führt wird, ferner eine Schabeklinge oder Rakel 26, welche verwendet wird um sicherzustellen, daß auf die Oberfläche der Entwicklungswalze 24 aufgebrachter Toner 30 eine konstante Dicke aufweist, einen Rührer 28, welcher der Entwicklungs­ walze 24 Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 zuführt, sowie einen an der Innenseite des Vorratsbehälters 20 positionier­ ten Tonersensor 32, welcher das Vorhandensein oder Nichtvor­ handensein von Toner 30 ermittelt. Beispiele für Verfahren zum Entwickeln des elektrisch auf der fotoempfindlichen Trom­ mel 22 gebildeten latenten Bildes in ein sichtbares Bild durch die Entwicklungsvorrichtung 50 umfassen das "Einkomponenten-Entwicklungsverfahren", das "Zweikomponenten- Entwicklungsverfahren" und das "Magnetbürsten-Entwicklungs­ verfahren". Diese Verfahren sind dem Fachmann wohlbekannt, und zwecks Kürze wird eine Erläuterung dieser Verfahren in dieser Detailbeschreibung ausgeschlossen.

In Fig. 10 ist der Tonersensor 32 zum Ermitteln des Vorhan­ denseins oder Nichtvorhandenseins von Toner 30 in dem Vor­ ratsbehälter 20 ein piezoelektrischer Sensor. Ein Prinzip eines piezoelektrischen Sensors besteht darin, daß er seine Ausgangsspannung ändert in Reaktion auf ermittelte Anwendun­ gen von Druck auf seinen oberen Abschnitt. Dieser Ermitt­ lungsvorgang wird nunmehr im einzelnen anhand von Fig. 11 beschrieben.

Wenn in dem Vorratsbehälter 20 gespeicherter Toner 30 der Entwicklungswalze 24 zugeführt wird durch Rotation eines in dem Vorratsbehälter 20 positionierten Rührers 28, wird die Oberfläche des oberen Abschnitts des Tonersensors 32 gerei­ nigt. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Vorratsbehälter 20 eine ausreichende Menge Toner 30 enthält, kontaktiert der Toner 30 den Tonersensor 32, und der auf die Oberfläche des Tonersen­ sors 32 ausgeübte Druck kann ermittelt werden.

Wenn die Menge von Toner 30 ausreichend ist, um eine Schwel­ lengröße von Druck auf den Tonersensor 32 auszuüben, gibt der Tonersensor 32, der einen piezoelektrischen Effekt aufweist, eine Spannung eines logischen L-Pegels ab. Alternativ gibt der Tonersensor 32, nachdem Toner 30 durch Rotation des Rüh­ rers 28 von dem Tonersensor 32 entfernt worden ist, falls To­ ner 30 nicht den oberen Abschnitt des Tonersensors kontak­ tiert aufgrund einer verminderten Menge von Toner 30 oder wenn der auf den Tonersensor 32 ausgeübte Druck unter einem Bezugswert ist, eine Spannung eines logischen H-Pegels an eine zentrale Verarbeitungseinheit oder CPU 36 ab, die mit einer Ausgangsklemme des Tonersensors verbunden ist. Das heißt, in der Situation, in welcher Toner 30 den oberen Abschnitt des Tonersensors 32 kontaktiert, ermittelt der Tonersensor 32 das Vorhandensein von Toner 30 und gibt ein Ermittlungssignal eines logischen L-Pegels ab, der "Toner vorhanden" anzeigt. Andererseits ermittelt in der Situation, in welcher Toner 30 nicht für vorhanden erachtet wird, der Tonersensor 32 diesen Mangel und gibt ein Ermittlungssignal eines logischen H-Pegels ab, der "Toner leer" anzeigt. Wäh­ rend dieser Zeit wird dem Tonersensor 32 eine Gleichspannung von 5 Volt als Betriebsenergie zugeführt. In dem Fall, in welchem Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 für nicht vorhan­ den erachtet wird, gibt folglich der Tonersensor 32 eine Spannung von 5 Volt ab, die für den logischen H-Pegel be­ zeichnend ist, wogegen in dem Fall, in welchem Toner 30 für vorhanden erachtet wird, der Tonersensor 32 eine Spannung von 0 Volt abgibt, welche für den logischen L-Pegel bezeichnet ist.

Das von dem Tonersensor 32 abgegebene Ermittlungssignal, das für das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Toner 30 bezeichnend ist, wird einer Eingangsklemme der CPU 36 zuge­ führt. Die CPU 36 ermittelt den logischen Zustand des Ermitt­ lungssignals und stellt dann fest, ob Toner vorhanden ist oder nicht vorhanden ist. Nach Erkennen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Toner 30 zeigt die CPU 36 das Ergebnis ihrer Feststellung auf einer Anzeigetafel (nicht ge­ zeigt) an. Wenn hier die Meldung "Toner leer" angezeigt wird, wird der Betrieb des Systems angehalten. Ein Tonersensor 32, der den piezoelektrischen Effekt aufweist, wird gewöhnlich verwendet in einem Sensor, Modell 5-u003, der von der japani­ schen Gesellschaft HITACHI hergestellt wird, und in einem Sensormodell TS05D, der von der japanischen Firma TDK herge­ stellt wird.

Ein herkömmliches Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Toner, in dem ein piezoelektri­ scher Sensor verwendet wird und eine der oben erwähnten ähn­ liche Operation ausgeführt wird, ist in größerer Einzelheit offenbart in US-Patent 4,647,185, am 22. Februar 1985 erteilt an Takeda et al. (nachfolgend als Takeda′85 zitiert).

In Takeda′85 ist eine Ausgangsklemme des Tonersensors 32 ver­ bunden mit einer Eingangsklemme der CPU 36. Die CPU 36 liest das Ausgangssignal des Tonersensors 32 entsprechend einer Taktzeit des Systems und ermittelt dadurch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Toner 30. Solch eine Ermittlungs­ operation variiert entsprechend den Konstruktionsspezifika­ tionen der CPU 36 oder der Taktzeit des Systems, es ist je­ doch typisch, daß die Ermittlungsoperation entsprechend einer Zeitspanne von 10 ms durchgeführt wird.

Die Rotation des Rührers 28 in dem Vorratsbehälter 20 der Entwicklungsvorrichtung 50, wie in Fig. 10 aufgebaut, über­ steigt bei herkömmlichen Vorrichtungen gewöhnlich nicht 60 U/min. Das heißt, eine bis drei Sekunden ist allgemein eine ausreichende Zeitgröße zur Rotation eines Rührers 28, um To­ ner 30 in dem Vorratsbehälter 20 zu der Entwicklungswalze 24 zu fördern.

Takeda′85 bietet die Offenbarung eines Verfahrens, bei dem Ausgangssignale des an der Innenseite der Entwicklungsvor­ richtung 50 positionierten Tonersensors 32 über eine vorbe­ stimmte Zeitspanne gezählt werden und der gezählte Wert mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, um den restlichen Tonerpegel zu bestimmen. Diese Operation von Takeda′85 wird nachfolgend anhand von Fig. 12 beschrieben.

In dem Fall, in welchem Toner 30 nicht vorhanden ist und da­ her den oberen Abschnitt des Tonersensors 32 der Entwick­ lungsvorrichtung 50 nicht kontaktiert, gibt der Tonersensor 32 das Ermittlungssignal eines logischen H-Pegels ab. Das Ermittlungssignal wird dann der CPU 36 zugeführt, wie oben erwähnt. Die CPU 36 tastet ihre Eingangsklemme über eine vor­ bestimmte Zeitspanne T ab, entsprechend Taktzeiten von 10 ms. Während dieser Abtastzeitspanne T zählt unter der Annahme, daß der Tonersensor 32 drei Signale eines logischen H-Pegels während Zeitspannen δT1, δT2 und δT3 abgibt, die CPU 36 diese drei Signale des logischen H-Pegel Signals von dem Tonersen­ sor 32. Das heißt, ΣδT = δT1+δT2+δT3. In dem Fall, in dem der Wert des Verhältnisses von EδT zu der vorbestimmten Zeit­ spanne T, das heißt (ΣδT)/T unter einem vorbestimmten Wert liegt, erkennt die CPU 36 den Tonerpegel als normal, wogegen in dem Fall, in dem der Wert von (ΣδT)/T über dem vorbestimm­ ten Wert liegt, die CPU 36 den Tonerpegel als abnormal er­ kennt. Die CPU 36 zeigt dann eine Tonerpegelmeldung entspre­ chend einem vorher programmierten Zustand gemäß dem erkannten Pegel auf der Anzeigetafel an, um den restlichen Pegel von Toner 30 anzugeben.

Angenommen, die vorbestimmte Zeitspanne T beträgt 2,5 s und ΔΣδT (das heißt δT1+δT2+δT3) beträgt 300 ms, befindet sich zum Beispiel, wenn (ΣδT)/T unter (300 ms)/(2500 ms) ist (unter der Annahme, daß das Ausgangssignal des Tonersensors 32 ent­ sprechend einer Taktzeit von 10 ms gelesen wird, ist die ge­ zählte Zahl unter 30), die Menge von Toner 30 auf einem nor­ malen Pegel, wogegen dann, wenn (ΣδT)/T größer als (300 ms) /(2500 ms) ist, die Menge von Toner 30 sich auf einem abnor­ malen Pegel befindet.

Das Verhältnis (ΣδT)/T weist zwei Schwellenwerte (300 ms) /(2500 ms) und (2400 ms)/(2500 ms) auf und stuft dadurch den Tonerpegel in zwei bestimmte Kategorien ein, wenn der Toner­ pegel als abnormal bestimmt wird. Das heißt, wenn (ΣδT)/T < 3/25, wird der Tonerpegel als normal angegeben. Da­ gegen wird, wenn 3/25 < (ΣδT)/T < 24/25 ist, ein Zustand "Toner niedrig" oder "Entwickler niedrig" angegeben, und wenn (ΣδT)/T < 24/25 ist, wird ein Zustand "Toner leer" oder "Entwickler leer" angegeben (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1

Das oben angegebene Anzeigeverfahren ist nicht in Takeda′85 offenbart, sondern wird als allgemeines Verfahren angesehen, das allgemein in elektrofotografischen Aufzeichnungssystemen angewendet wird.

Das Hauptproblem, das mit der Verwendung eines piezoelektri­ schen Sensors in einer Tonerermittlungsvorrichtung verknüpft ist, besteht darin, daß der Sensor sehr teuer ist. Dement­ sprechend bewirkt die Verwendung solch eines Sensors, daß die Kosten des Systems selbst höher sind.

Es sind verschiedene Verfahren offenbart worden zum Abtasten des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Toner, ohne den teuren piezoelektrischen Tonersensor zu verwenden. Ein solches Verfahren ist offenbart in US-Patentanmeldung 07/989,828 unter dem Titel "Vorrichtung zum Ermitteln von Toner, der in einem Elektrofotografiegerät verwendet wird", eingereicht am 14. Dezember 1992 von Dong-Ho Lee (nachfolgend als Lee-Anmeldung bezeichnet).

Die Lee-Anmeldung umfaßt eine Metallplatte, welche aufwärts und abwärts rotiert entsprechend der Menge von in dem Vor­ ratsbehälter gespeicherten Toner, und einen Magneten, der sich in Reaktion auf den Rotationsabstand der Metallplatte auf der Außenseite der Entwicklungsvorrichtung bewegt. Ein mit dem Magneten verbundener Betätiger unterbricht oder re­ flektiert Licht von einem übertragenden oder reflektierenden Fotoelement, das um eine Scharnierachse des Betätigers herum zentriert ist, und erzeugt ein logisches Signal entsprechend dem restlichen Tonerpegel. Die Lee-Anmeldung weist einen Vor­ teil auf, insofern die Vorrichtung zu Kosten erzeugt werden kann, die etwa um ein Sechstel niedriger liegen als bei einer Vorrichtung, die den piezoelektrischen Tonersensor verwendet.

Es gelingt der Lee-Anmeldung jedoch nicht für Kompatibilität zu sorgen zwischen ihrer Entwicklungsvorrichtung und derjeni­ gen, die in dem elektrofotografischen Aufzeichnungssystem von Takeda′85 verwendet. Das heißt, es ist nicht möglich, das we­ niger teure Fotoelement aus der in Lee′s Anmeldung offenbar­ ten Vorrichtung zu substituieren für den teureren piezoelek­ trischen Sensor wie zum Beispiel den, der in Takeda′85 offen­ bart ist.

Obwohl kein Problem darin besteht, Instrumente zu erzeugen, die das in der Lee-Anmeldung offenbarte elektrofotografische Aufzeichnungssystem verwenden, bildet der Mangel an Kompati­ bilität zwischen den beiden Arten von Systemen ein Problem. Mit anderen Worten kann eine billige Entwicklungsvorrichtung wie zum Beispiel die in der Lee-Anmeldung offenbarte nicht verwendet werden in einem elektrofotografischen Aufzeich­ nungssystem, das die bei Takeda′85 offenbarte teurere Ent­ wicklungsvorrichtung verwendet.

Dementsprechend sollten die in Takeda′85 offenbarten elektro­ fotografischen Aufzeichnungssysteme und die Lee-Anmeldung je­ weils nur die Art von Entwicklungsvorrichtung verwenden, die dafür geplant ist, ihre jeweiligen Spezifikationen zu erfül­ len. Dieses Erfordernis erzeugt Schwierigkeiten bei dem Ver­ wenden und Handhaben der zwei Arten von Systemen, da die wechselseitige Kompatibilität zwischen den beiden Systemen mangelhaft ist.

Nun wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungsvorrich­ tung 50, die mit einem Tonerermittlungssensor versehen ist, welcher entsprechend den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist. Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Entwicklungsvorrichtung 50 von Fig. 1 zum Beschreiben von Vorgängen einer darin installierten Tonerermittlungsvorrich­ tung. Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines Gehäuses der Ent­ wicklungsvorrichtung 50, in welcher ein Fotoelement als To­ nerermittlungsvorrichtung verwendet wird. Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nun der Aufbau der Entwicklungsvorrichtung 50 gemäß den Prinzipien der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Die Entwicklungsvorrichtung 50 umfaßt einen Vorratsbehälter 20 zum Speichern von Toner 30. An einer Seite des Vorratsbe­ hälters 20 ist ein Übertragungs- oder Durchlaßfenster 40 vor­ gesehen, wo eine Lichtquelle durchgelassen werden kann. Ein Lichtempfangsfenster 38 zum Empfangen der Lichtquelle ist in einem vorbestimmten Abstand von dem Durchlaßfenster 40 posi­ tioniert. Das Lichtempfangsfenster 38 besteht aus einem transparenten Kunststoffmaterial und ragt nach oben vor.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind Lichtemissionselemente 116a und 116b, welche Licht entsprechend der Eingabe eines elektri­ schen Signals emittieren, auf der Innenseite des Durchlaßfen­ sters 40 angebracht. Lichtempfangselemente 120a und 120b wie zum Beispiel zwei Fotodioden oder zwei Fototransistoren, wel­ che die Lichtquelle von den Lichtemissionselementen 116a und 116b empfangen und die Menge von empfangenen Licht in ein elektrisches Signal umwandeln, sind im Inneren des Lichtemp­ fangsfensters 38 installiert. Die Lichtemissionselemente 116a und 116b sind fest installiert an einer zu den Lichtempfangs­ elementen 120a bzw. 120b parallelen Position. In der Erfin­ dung besteht ein Fotoelement aus einem Paar Elementen, das heißt, dem an der Innenseite des Durchlaßfensters 40 positio­ nierten Lichtemissionselement 116a und dem parallel zu dem Element 116a positionierten Lichtempfangselement 120a. Es ist also ersichtlich, daß in der Erfindung zwei Fotoelemente ver­ wendet werden.

Wie in Fig. 1 zu sehen, ist eine rotierende Welle 29 eines Rührers 28 zum Zuführen-von Toner 30 zu einer Öffnung 24a an beiden Seiten des Vorratsbehälters 20 installiert, in welchem das Durchlaßfenster 40 und das Lichtempfangsfenster 38 an ihrem Bodenabschnitt ausgebildet sind. Rührflügel 31, welche eine quadratische Gestalt und eine bestimmte Dicke aufweisen, sind ebenfalls vorgesehen. Die Rührflügel 31 sind bei oberen und unteren Abschnitten der rotierenden Welle 29 des Rührers 28 voneinander getrennt. Abstreichblätter 44 und 46, die aus einer elastischen Komponente wie zum Beispiel einem Kunst­ stoffmaterial bestehen, sind an Seiten der Rührflügel 31 des Rührers 28 angefügt, die zwischen dem Durchlaßfenster 40 und dem Lichtempfangsfenster 38 positioniert sind. Wenn der gemäß obiger Beschreibung aufgebaute Rührer 28 mit der rotierenden Welle 29 rotiert, wird in dem Vorratsbehälter 20 gespeicher­ ter Toner 30 den Öffnungen 24a zugeführt, wo eine Entwick­ lungswalze 24 positioniert ist. Während der Rührer 28 ro­ tiert, reinigen die Abstreichblätter 44 und 46 gleichzeitig den Toner 30, der an den inneren Seiten des Durchlaßfensters 40 und des Lichtempfangsfensters 38 verbleibt.

Wie oben beschrieben, verwendet die Erfindung zwei Fotoele­ mente, welche getrennt voneinander positioniert sind, so daß eines der beiden Fotoelemente durch die an die Seiten der Rührflügel 31 des Rührers 28 angefügten Abstreichblätter 44 und 46 unterbrochen ist und das andere geöffnet ist. In Fig. 2 sind die relativen Positionen der beiden Fotoelemente und Abstreichblätter 44 und 46 genau zu sehen. Wenn in Fig. 2 die Rotationsrichtung des Rührers 28 im Uhrzeigersinn als Standard festgelegt ist, wird angenommen, daß ein in der Stromaufposition positioniertes Fotoelement als Bezugszeichen 42a benannt ist, ein in der Stromabposition positioniertes Fotoelement als Bezugszeichen 42b benannt ist und ein Abstand L, der die Fotoelemente 42a und 42b trennt, 10 mm beträgt. Wenn unter diesen Annahmen die Blätter 44 oder 46 das Foto­ element 42a unterbrechen, ist das Fotoelement 42b geöffnet, und wenn die Blätter 44 oder 46 sich weiter drehen und das Fotoelement 42b unterbrechen, ist das Fotoelement 42a geöff­ net. Hier besteht das Fotoelement 42a aus dem Lichtemissions­ element 116a und dem Lichtempfangselement 120a, während das Fotoelement 42b aus dem Lichtemissionselement 116b und dem Lichtempfangselement 120b besteht. Ferner bezeichnen die Be­ zugszeichen 48, 52 und 54 Halterungen, eine Leiterplatte bzw. Schrauben.

Anhand der Fig. 4A und 4B wird nun die Arbeitsweise zum Ermitteln eines restlichen Pegels von Toner 30 in der Ent­ wicklungsvorrichtung 50 erläutert, wo zwei Paare von Fotoele­ menten vorgesehen sind.

Wenn der um die rotierende Welle 29 zentrierte Rührer 28 ro­ tiert, rotieren die Rührflügel 31 gleichzeitig, während der Tonerpegel in dem Vorratsbehälter 20 der Entwicklungsvorrich­ tung 50 sich in vollem Zustand befindet. Dann wird der Ent­ wicklungswalze 24 über die Öffnungen 24a Toner 30 zugeführt. Wenn der Rührer 28 eine Rotation mit konstanter Drehzahl auf­ rechterhält, kann zu diesem Zeitpunkt Kohäsion von in dem Vorratsbehälter 20 gespeicherten Toner 30 verhindert werden. Ferner kann Toner 30 unmittelbar für einen Druckprozeß zuge­ führt werden, obwohl die Blätter 44 und 46, die an die Seiten der Rührflügel 31 des Rührers 28 angefügt sind, die Wände des Durchlaßfensters 40 und des Lichtempfangsfensters 38 reini­ gen, indem sie durch den Raum zwischen dem Durchlaßfenster 40 und dem Lichtempfangsfenster 38 hindurchgehen.

Dementsprechend wird Licht, das von den im Inneren des Durch­ laßfensters vorgesehenen Lichtemissionselementen 116a und 116b emittiert wird, durch das Durchlaßfenster 40 durchgelas­ sen. Die Übertragung des Lichts wird jedoch unmittelbar un­ terbrochen durch Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20, da der Tonerpegel sich in einem vollen Zustand befindet. Wenn der restliche Pegel von Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 höher ist als ein erster Pegel L1, wie in Fig. 2 gezeigt, können die Lichtempfangselemente 120a und 120b, die in dem Inneren des Lichtempfangsfensters 38 vorgesehen sind, das emittierte Licht nicht empfangen. Angenommen, daß jedes Lichtempfangs­ element 120a, 120b eine Spannung eines logischen H-Pegels ab­ gibt, wenn kein Licht empfangen wird, und eine Spannung eines logischen L-Pegels abgibt, wenn Licht empfangen wird, leuch­ tet es ein, daß beide Lichtempfangselemente 120a und 120b eine Spannung eines logischen H-Pegels abgeben, wenn der To­ nerpegel sich in einem vollen Zustand befindet. Wenn dann die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 120a und 120b in einer Abtastsignal-Übertragungsschaltung (siehe Fig. 6) logisch addiert werden und das Ergebnis des logischen Additi­ onsprozesses invertiert und einem Eingang einer CPU 110 zuge­ führt wird, welches das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Toner 30 in einer Folge wie oben erwähnt feststellt, kann die CPU 110 dann feststellen, daß das Eingangssignal angibt, daß der Tonerpegel in dem Vorratsbehälter 20 sich in einem vollen Zustand befindet.

Wenn in dem Vorratsbehälter 20 gespeicherter Toner 30 ver­ braucht wird, und der restliche Pegel von Toner niedriger wird, nimmt, wie nachfolgend beschrieben, die Möglichkeit zu, daß von den Lichtemissionselementen 116a und 116b emittiertes Licht zu den Lichtempfangselementen 120a und 120b übertragen wird.

Erster Ermittlungspegel

Unter der Bedingung, daß der Rührer 28 weiterhin rotiert und der restliche Pegel von Toner 30 niedriger als der erste Pe­ gel L1, aber höher als ein zweiter Pegel L2 wird, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt, ist der Lichtweg des Fotoelementes 42a offen, wenn die Blätter 44 oder 46 das Licht des Fotoele­ mentes 42b von dem Lichtemissionsfenster 40 unterbrechen, wie in Fig. 4B gezeigt. Dann empfängt das Lichtempfangselement 120a in dem Lichtempfangsfenster 38 das von dem Lichtemissi­ onselement 116a des Durchlaßfensters 40 emittierte Licht und gibt ein logisches Signal entsprechend der empfangenen Licht­ menge ab. Wenn der Rührer 28 weiterhin rotiert und die Blät­ ter 44 oder 46 den Lichtweg des Fotoelementes 42a unterbre­ chen, wie in Fig. 4A gezeigt, geben danach die Lichtemp­ fangselemente 120a und 120b in dem Lichtempfangsfenster 38 ein Tonerermittlungssignal ab, das anzeigt, daß der Tonerpe­ gel sich in einem normalen Zustand befindet, da der Lichtweg des Fotoelementes 42b unterbrochen wird durch Toner 30, wel­ cher einen restlichen Pegel in dem Inneren des Vorratsbehäl­ ters 20 aufweist, der höher ist als der zweite Pegel L2. Falls der restliche Pegel von Toner 30 niedriger ist als der erste Pegel L1, aber höher als der zweite Pegel L2, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt, wird dann, nachdem die Blätter 44 oder 46 das Durchlaßfenster 40 und das Lichtempfangsfen­ ster 38 reinigen, wie verständlich, nur ein durch das Foto­ element 42a abgetastetes Signal zu der CPU 110 übertragen. Da der Pegel des Toners 30 wenigstens eine unregelmäßige Pegel­ charakteristik aufweisen kann, werden jedoch die Ausgangssi­ gnale der Fotoelemente 42a und 42b logisch addiert durch die nachfolgend besprochenen Schaltungen, und dann wird das lo­ gisch addierte Ausgangssignal zu der CPU 110 übertragen. Wie vorher besprochen, wird das Ausgangssignal des Tonersensors während der vorbestimmten Zeitspanne T entsprechend einer Zeitspanne von 10 ms gelesen, ein Wert ΣδT, der die Anzahl "hoher" Impulse repräsentiert, wird erzeugt und der Eingangs­ klemme einer CPU zugeführt, in welcher der restliche Pegel von Toner bestimmt wird. Zu dieser Zeit führt die CPU einen Algorithmus durch zum Bestimmen des restlichen Pegels von Toner und analysiert den für die Anzahl "hoher" Impulse repräsentativen Wert ΣδT, die während der vorbestimmten Zeitspanne T erzeugt werden, und bestimmt dadurch den rest­ lichen Pegel von in dem Vorratsbehälter 20 gespeicherten Toner. Zum Beispiel wird ein niedriger Pegel des Toners festgestellt durch den Wert ΣδT, der angibt, wieviele "hohe" Impulse während der vorbestimmten Zeitspanne T abgetastet werden.

Zweiter Ermittlungspegel

Wenn unter der Bedingung, daß der restliche Pegel von Toner 30 niedriger ist als der in den Fig. 4A und 4B gezeigte zweite Pegel L2, unterbrechen die Blätter 44 oder 46 das Licht des Fotoelementes 42a von dem Lichtemissionsfenster 40, wie in Fig. 4A gezeigt, und der Lichtweg des Fotoelementes 42b ist offen. Dementsprechend empfängt das Lichtempfangsele­ ment 120b in den Lichtempfangsfenster 38 das von dem Durch­ laßfenster 40 durchgelassene Licht von dem Lichtemissionsele­ ment 116b und gibt ein logisches Abtastsignal entsprechend der empfangenen Lichtmenge ab. Wenn der Rührer 28 weiter ro­ tiert und die Blätter 44 oder 46 den Lichtweg des Fotoelemen­ tes 42b unterbrechen, wie in Fig. 4A gezeigt, empfängt dann das Lichtempfangselement 120a in dem Lichtempfangsfenster 38 das von dem Durchlaßfensters 40 durchgelassene Licht von dem Lichtemissionselement 116a und gibt ein logisches Abtastsi­ gnal entsprechend der empfangenen Lichtmenge ab. Daher leuch­ tet es ein, daß in dem Fall, in dem der restliche Pegel von Toner 30 niedriger ist als in den Fig. 4A und 4B gezeigte zweite Pegel L2, nachdem die Blätter 44 oder 46 das Durchlaß­ fenster 40 und Lichtempfangsfenster 38 gereinigt haben, die durch die Fotoelemente 42a und 42b abgetasteten logischen Si­ gnale logisch addiert werden durch die Schaltungen, wie nach­ folgend besprochen wird, und das logisch addierte Ausgangssi­ gnal dann zu der CPU 110 übertragen wird. Wie vorher besprochen, wird das Ausgangssignal des Tonersensors während einer vorbestimmten Zeitspanne T entsprechend einer Zeit­ spanne von 10 ms ausgelesen, der Wert ΣδT, der für die Zahl "hoher" Impulse repräsentativ ist, wird der Eingangsklemme der CPU zugeführt und der restliche Tonerpegel wird geprüft. Zu diesem Zeitpunkt analysiert die CPU den Wert ΣδT, der die Anzahl hoher Impulse wiedergibt, die während der vorbestimm­ ten Zeitspanne T erzeugt worden sind, und stellt dadurch fest, daß die Menge von in dem Vorratsbehälter 20 gespeicher­ ten Toner 30 ein leerer Pegel ist.

Fig. 5 ist eine Ansicht, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, in welcher drei Blätter an den Rührer 28 von Fig. 1 angefügt sind. In dieser Ausführungsform kann ein besser stabilisiertes Abtastsignal erhalten werden, wenn die Menge von Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 sich auf einem niedrigen Pegel befindet. Bei dem Aufbauen dieser Ausfüh­ rungsform werden drei Rührflügel 31 gebildet, die sich um die Welle 29 des Rührers 28 herum zentrieren, jeder von denen mit einem entsprechenden Blatt 44, 46 und 56 versehen ist. Die Arbeitsweise dieser in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird nun beschrieben.

Wenn, wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt, nur zwei Blät­ ter 44 und 46 an die Rührflügel 31 des Rührers 28 angefügt sind, können dann, wenn der restliche Pegel von Toner 30 niedriger ist als der erste Pegel L1, aber höher als der zweite Pegel L2, durch die folgenden Operationsfehler Pro­ bleme entstehen.

Wenn, wie vorher erwähnt, die Blätter 44 und 46 das Durchlaß­ fenster und das Lichtempfangsfenster 38 reinigen, wird der Lichtweg dazwischen geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt empfängt das Lichtempfangselement 120a in den Lichtempfangsfenster 38 das von dem Lichtemissionselement 116a in dem Durchlaßfenster 40 durchgelassene Licht und gibt ein Tonerabtastsignal ab, zum Beispiel ein Tonerabtastsignal eines logischen H-Pegels entsprechend der empfangenen Lichtmenge. Wenn unter den oben erwähnten Bedingungen die Position der Blätter 44 oder 46 sich durch Rotation des Rührers 28 um 200° dreht, wird der auf den Platten der Blätter 44 und 46 ausgebreitete Toner 30 weggeschüttet und auf diese Weise an die Oberfläche des Durch­ laßfensters 40 und des Lichtempfangsfensters 38 angefügt. Zu diesem Zeitpunkt kann der aus Karbonpulver bestehende Toner 30 den Lichtweg zwischen dem Durchlaßfenster 40 und dem Lichtempfangsfenster 38 unterbrechen. Daher gibt das Licht­ empfangselement 120a in dem Inneren des Lichtempfangsfensters 38 eine Spannung eines logischen L-Pegels ab. Selbst wenn in diesem Vorgang der restliche Pegel von Toner 30 im wesentli­ chen niedrig ist, kann das Lichtempfangselement 120a des Fo­ toelementes ein Abtastsignal abgeben, welches anzeigt, daß der Tonerpegel normal ist. Das heißt, in dem Fall, in welchem die Menge von restlichem Toner 30 niedrig ist, kann ein in­ stabiles Signal, das eine falsche Angabe über den Tonerpegel macht, abrupt erzeugt werden aufgrund von Toner 30, der wäh­ rend der Rotation von den Blättern 44 und 46 weggeschüttet wird.

Wenn jedoch, wie in Fig. 5 gezeigt, die Anzahl von Rührflü­ geln 31 des Rührers 28 zunimmt und mehr als zwei Blätter zum Reinigen des Durchlaßfensters 40 und des Lichtempfangsfen­ sters 38 vorgesehen sind, kann der oben beschriebene Operati­ onsfehler vermieden werden. In Fig. 5 ist zusätzlich das Blatt 56 ausgebildet. In der Situation, in der mehr als zwei Blätter vorgesehen sind, sind Momente, in denen Blätter in dem Vorratsbehälter 20 verbliebenen Toner 30 entfernen und der Toner von den Blättern wegströmt, im wesentlichen elimi­ niert, womit die abrupte Entstehung eines ungenauen Abtastsi­ gnals vermieden wird.

Fig. 6 ist ein Schaltbild, das einen Abschnitt eines elek­ trofotografischen Aufzeichnungssystems darstellt, in welchem ein Abtastsignal der Fotoelemente 42a und 42b optimal über­ tragen wird zu der CPU 110 in der Entwicklungsvorrichtung, die wie in Fig. 1 gezeigt aufgebaut ist. Die Bezugszeichen 100 und 102 bezeichnen eine erste und eine zweite Lichtemis­ sionsvorrichtung mit Lichtemissionselementen 116a und 116b, die an der Innenseite des Durchlaßfensters 40 positioniert sind. Die Bezugszeichen 104 und 106 bezeichnen eine erste und eine zweite Lichtempfangsvorrichtung mit Lichtempfangselemen­ ten 120a und 120b, die an der Innenseite des Lichtempfangs­ fensters 38 positioniert sind, welches Abtastsignale DS1 und DS2 entsprechend der von den Lichtemissionselementen 116a und 116b empfangenen Lichtmenge abgibt. Das Bezugszeichen 114 be­ zeichnet Vorspannungswiderstände. Die Lichtemissionselemente 116a und 116b sind als Lichtemissionsdioden gezeigt, und die Lichtempfangselemente 120a und 120b sind als Fototransistoren gezeigt. Die erste und die zweite Lichtempfangsvorrichtung 104 und 106 enthalten Vorspannungswiderstände 118, und der aus Widerständen 122 und 124 und einem Transistor 126 beste­ hende Abschnitt dient als ein Inverter zum Invertieren der Ausgangssignale der Fototransistoren 120a und 120b. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 108 eine Signalübertragungsvor­ richtung zum logischen Addieren der Abtastsignale DS1 und DS2, die von der ersten und der zweiten Lichtempfangsvorrich­ tung 104 und 106 abgegeben werden, um das logisch addierte Ergebnis zu der CPU 110 zu übertragen. Die CPU 110 führt einen Algorithmus durch zum Bestimmen des restlichen Pegels des Toners und analysiert ein Eingangssignal von der Signal­ übertragungsvorrichtung 108, womit sie den restlichen Pegel von Toner 30 bestimmt. Danach zeigt die CPU 110 die Meldung entsprechend dem bestimmten Pegel von restlichem Toner auf einer (nicht gezeigten) Anzeigevorrichtung an, um einen Be­ nutzer über den restlichen Pegel von Toner 30 zu informieren.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Signalübertragungsvor­ richtung 108, wie in Fig. 6 gezeigt, beschrieben.

Wenn die Energie eingeschaltet wird, emittieren die Licht­ emissionselemente 116a und 116b immer Licht in Reaktion auf die Energieeingabe über die Vorspannungswiderstände 114. Wenn zu diesem Zeitpunkt der restliche Pegel von Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 sich auf einem ersten Ermittlungspegel be­ findet, wie oben beschrieben, wird ein erster Lichtweg P1 zwischen dem Lichtemissionselement 116a und dem Lichtemp­ fangselement 120a unterbrochen durch die Blätter 44 oder 46, und ein zweiter Lichtweg P2 zwischen dem Lichtemissionsele­ ment 116b und dem Lichtempfangselement 120b wird durch Toner 30 unterbrochen. Folglich sind die Lichtempfangselemente 120a und 120b offen, und die mit ihnen verbundenen Transistoren 126 geben Tonerabtastsignale DS1 und DS2 auf einen logischen L-Pegel an die Signalübertragungsvorrichtung 108 ab.

Wenn die Blätter 44 oder 46 sich in die in Fig. 4 gezeigte Position bewegen, ist der erste Lichtweg P1 zwischen dem Lichtemissionselement 116a und dem Lichtempfangselement 120a offen, und dementsprechend wird das Lichtempfangselement 120a eingeschaltet. Der mit dem Lichtempfangselement 120a verbun­ dene Transistor 126 wird dann eingeschaltet und gibt ein Tonabtastsignal DS1 auf einem logischen H-Pegel an die Signal­ übertragungsvorrichtung 108 ab.

Die Signalübertragungsvorrichtung 108 führt eine logische Ad­ dition der Abtastsignale DS1 und DS2 durch die oben erwähnte Operation aus und überträgt dann das logisch addierte Signal zu der CPU 110. Die Signalübertragungsvorrichtung 108 kann aus einem einzelnen ODER-Gatter bestehen. Zu diesem Zeitpunkt zählt die CPU 110 die Anzahl "hoher" Impulse, die von der Si­ gnalübertragungsvorrichtung 108 während der vorbestimmten Zeitspanne T entsprechend einer Zeitspanne von 10 ms übertra­ gen worden sind, vergleicht den gezählten Wert mit einem vor­ bestimmten Wert, um eine Menge von derzeit verbleibendem To­ ner zu bestimmen, und gibt eine Anzeigemeldung entsprechend dem festgestellten Ergebnis.

Wenn der restliche Pegel von Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 sich auf dem zweiten Ermittlungspegel befindet, wie oben besprochen, werden dann der erste sowie der zweite Lichtweg P1 und P2 unterbrochen und geöffnet entsprechend der Bewegung der Blätter 44 und 46 während der Rotation des Rührers 28. Dementsprechend werden Tonerabtastsignale DS1 und DS2 auf einem logischen H-Pegel abwechselnd ausgegeben von der ersten und der zweiten Lichtempfangsvorrichtung 104 und 106. Dann werden die Abtastsignale logisch addiert, und das logisch ad­ dierte Signal wird der Signalübertragungsvorrichtung 108 ein­ gegeben. Folglich wird, wenn der restliche Pegel von Toner 30 in dem Vorratsbehälter 20 sich auf dem zweiten Ermittlungspe­ gel befindet, ein Signal auf einem logischen H-Pegel, der einen niedrigen oder leeren Zustand von Toner 30 anzeigt, kontinuierlich an die CPU 110 eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt liest die CPU 110 das Ausgangssignal der Signalübertragungs­ vorrichtung 108 während der vorbestimmten Zeitspanne T ent­ sprechend der Zeitspanne von 10 ms und vergleicht die Gesamt­ zahl von Signalen auf einem logischen H-Pegel, die während der vorbestimmten Zeitspanne T gelesen worden sind, mit einem vorbestimmten Wert, und zeigt dadurch eine Meldung "Toner leer" an.

Die Fig. 7A bis 7C sind Schaltbilder, welche verschiedene Ausführungsformen der in Fig. 6 gezeigten ersten und zweiten Lichtempfangsvorrichtungen 104 und 106 darstellen. In den Fig. 7A und 7B ist der Inverter mit dem Schalttransistor 126 von Fig. 6 ersetzt durch einen Schmitt-Triggerinverter 132 (siehe Fig. 7B) oder alternativ einen Komparator 130 (siehe Fig. 7A), in denen eine Bezugsspannung V_ref und eine Wellen­ formfunktion eingestellt sind. In Fig. 7A bezeichnet das Be­ zugszeichen 128 einen Kondensator. Mit diesen Aufbauten kann ein logisches Ausgangssignal entsprechend dem Ausgangssignal des Lichtempfangselementes 120 genau erzeugt werden. Fig. 7C zeigt eine andere Ausführungsform der Lichtempfangsvorrich­ tungen, in welcher ein Darlington-Transistor 134 dazu verwen­ det wird, eine niedrige Stromantriebsleistung des Lichtemp­ fangselementes 120 zu kompensieren. Die Arbeitsweisen dieser anderen Ausführungsformen weichen im einzelnen nicht von dem Rahmen der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ab.

Die Fig. 8A bis 8C sind Schaltbilder, welche verschiedene Ausführungsformen der Signalübertragungsvorrichtung 108 von Fig. 6 darstellen. Fig. 8a ist eine Ausführungsform, in welcher Open-Kollektor-Puffer 136 und 138 durch eine verdrah­ tete ODER-Verbindung aufgebaut sind. Das Bezugszeichen 140 bezeichnet einen Widerstand. In solch einem Aufbau kann ein genaues logisches Signal entsprechend dem Pegel der von der ersten und der zweiten Lichtempfangsvorrichtung 104 und 106 abgegebenen Abtastsignale DS1 und DS2 zu der CPU 110 übertra­ gen werden. Die Ausführungsform von Fig. 8B ist nützlich in Fällen, in denen die erste sowie die zweite Lichtempfangsvor­ richtung 104 bzw. 106 Tonerabtastsignale DS1 und DS2 erzeugt unter Verwendung des Vorspannungswiderstandes 118 zwischen einer Versorgungsspannung V_CC und dem Erdpotential und unter Verwendung des Lichtempfangselementes 120 des Fototransi­ stors. Fig. 8B ist eine andere Ausführungsform der Signal­ übertragungsvorrichtung 108, in welcher von dem Kollektor eines einzelnen Fototransistors abgegebene Tonerabtastsignale DS1 und DS2 verstärkt werden durch eine herkömmliche elektri­ sche Stromverstärkerschaltung, umfassend einen Transistor 150, eine Mehrzahl von Widerständen 142, 144 und 148 und Kon­ densatoren 146 und 152, um die verstärkten Signale der CPU 110 zuzuführen. In Fig. 8C werden von der ersten und der zweiten Lichtempfangsvorrichtung 104 und 106 abgegebene Ab­ tastsignale DS1 und DS2 einem Komparator 158 zugeführt, in welchem eine Bezugsspannung V_ref2 eingestellt ist. Dement­ sprechend wird das Abtastsignal eines logischen H-Pegels, das den leeren Zustand von Toner 30 anzeigt, zu der CPU 110 nur dann übertragen, wenn die Pegel der Tonerabtastsignale DS1 und DS2 den Pegel der Bezugsspannung V_ref2 übersteigen, so daß ein genaues logisches Ausgangssignal entsprechend dem Ausgangssignal des Lichtempfangselementes 120 erzeugt werden kann. In Fig. 8C bezeichnen die Bezugszeichen 156 und 160 Widerstände, und das Bezugszeichen 154 bezeichnet einen Kon­ densator.

Nachdem die zwei Fotoelemente und die Signalübertragungsvor­ richtung 108, welche einen logischen Additionsprozeß aus­ führt, in der Entwicklungsvorrichtung 50 aufgebaut worden sind, welche dann auf dem Körper eines herkömmlichen elektro­ fotografischen Aufzeichnungssystems angebracht wird, das einen piezoelektrischen Tonersensor verwendet, wird eine Stichprobenprüfung vorgenommen, und das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.

Anzahl von Anzeigefehlern
Anzahl von Stichproben
0
1
0	5
0	50

In Fig. 9 ist eine allgemeine Ansicht eines elektrofotogra­ fischen Aufzeichnungssystems gezeigt, das gemäß den Prinzi­ pien der Erfindung aufgebaut ist. Das System umfaßt die Ent­ wicklungsvorrichtung 50, die in dem Inneren eines Körpers 60 installiert ist, welcher als Gehäuse für das gesamte elektro­ fotografische Aufzeichnungssystem dient. Der Körper 60 nimmt eine Kassette 180 auf, die eine Mehrzahl von Transfermedien wie zum Beispiel leere Blätter von geschnittenem Papier ent­ hält, ein Paar Registrierwalzen 182, 182′ und eine Transfer­ einheit 184 zum Transferieren eines auf der fotoempfindlichen Trommel 22 gebildeten Entwicklers auf die Transfermedien (oder Druckmedien). Ein Förderweg 186 ist innerhalb des Kör­ pers 60 vorgesehen, wobei einzelne Blätter der Transfermedien der Reihe nach entlang dem Förderweg 186 gefördert werden durch die Registrierwalzen 182, 182′ und zwischen der foto­ empfindlichen Trommel 22 und der Transferstufe 184. Die Ent­ wicklungsvorrichtung 50 weist einen Vorratsbehälter 20 auf zum Speichern von Toner und einen Tonersensor 58 zum Ermit­ teln einer in dem Vorratsbehälter 20 gespeicherten Toner­ menge. Bei der Erfindung kann die Entwicklungsvorrichtung 50 dem Einbau entweder eines piezoelektrischen Sensors 62 oder eines Fotoelementes 42 in dem Vorratsbehälter 20 als Toner­ sensor 58 Rechnung tragen ohne eine konstruktive Veränderung des Körpers 60. Dementsprechend schafft die Erfindung vor­ teilhafterweise eine wechselseitige Kompatibilität zwischen der Entwicklungsvorrichtung 50 und dem Körper 60 ohne Rück­ sicht darauf, ob ein piezoelektrischer Sensor 62 oder ein Fo­ toelement 42 in dem Vorratsbehälter 20 der Entwicklungsvor­ richtung 50 installiert ist. Daher gestattet die Erfindung einem Benutzer, einen piezoelektrischen Sensor gegen ein we­ niger teures Fotoelement auszutauschen, ohne den Körper 60 zu modifizieren.

Wie oben festgestellt, wird eine gemäß den Prinzipien der Er­ findung aufgebaute Entwicklungsvorrichtung geschaffen, welche leicht eingebaut werden kann in ein herkömmliches elektrofo­ tografisches Aufzeichnungssystem, das einen piezoelektrischen Sensor verwendet, ohne eine Körperveränderung jeglicher Art. Die Entwicklungsvorrichtung der Erfindung kann eine weniger teure Abtasteinrichtung nutzen und schafft daher eine Ent­ wicklungsvorrichtung, die zu niedrigeren Kosten hergestellt werden kann als herkömmliche Vorrichtungen.

Claims (13)

1. Entwicklungsvorrichtung eines elektrofotografischen Systems, die ein auf einer fotoempfindlichen Trommel gebil­ detes elektrostatisches latentes Bild in ein sichtbares Bild entwickelt, gekennzeichnet durch
eine Tonerspeichereinrichtung (20) zum Speichern von Toner (30),
eine Entwicklungseinrichtung (24) zum Entwickeln des auf der fotoempfindlichen Trommel (22) gebildeten elektrostati­ schen latenten Bildes in ein sichtbares Bild durch den in der Tonerspeichereinrichtung (20) gespeicherten Toner (30),
eine Tonerermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Vorhan­ denseins oder des Nichtvorhandenseins des Toners (30), wobei die Tonerermittlungseinrichtung umfaßt:
eine erste und eine zweite Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) zum Emittieren von Licht von einer ersten Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) in einer bestimmten Höhe von einem Bodenabschnitt der Tonerspeichereinrichtung (20) aus,
und eine erste und eine zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b), die an einer Innenseite der Tonerspeicherein­ richtung (20) positioniert ist, um jeweilige erste und zweite entsprechende Signale (DS1, DS2), die für eine restliche Menge des Toners (30) bezeichnend sind, abzugeben in Reaktion auf eine von der ersten und der zweiten Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) empfangene Lichtmenge,
einen Rührer (28) zum Fördern des in der Tonerspeicherein­ richtung (20) gespeicherten Toners (30) zu der Entwicklungs­ einrichtung (24) und zum gleichzeitigen Reinigen der Licht­ emissionsseite der ersten und der zweiten Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) und der Lichtempfangs­ seite der ersten und der zweiten Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) in Übereinstimmung mit einer Rotationsperiode des Rührers (28),
und eine Bestimmungseinrichtung (110) zum Vergleichen eines Wertes, der während einer gegebenen Zeitspanne (T) erhalten worden ist durch Zählen von Signalen, die sich aus logischem Addieren der ersten und der zweiten entsprechenden Ausgangssignale (DS1, DS2) ergeben, welche bezeichnend sind für die restliche Menge des Toners, mit einem vorbestimmten Wert, um den restlichen Pegel des Toners (30) zu bestimmen.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rührer (28) umfaßt
eine Fördereinrichtung (31), die an einer Rotiereinrich­ tung (29) ausgebildet ist und zwischen die erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite der Tonerspei­ chereinrichtung (20) eingesetzt ist, um Toner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern,
und eine Reinigungseinrichtung (44, 46), die an die Förder­ einrichtung (31) angefügt ist, zum Reinigen der Lichtemissi­ onsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsperiode des Rührers (28).

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste und die zweite Lichtemissionseinrich­ tung (116a, 116b) an einer Innenseite eines Durchlaßfensters (40) positioniert sind, das an der ersten Seite der Toner­ speichereinrichtung (20) ausgebildet ist, und die erste und die zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) an einer In­ nenseite eines Lichtempfangsfensters (38) positioniert sind, das in dem Inneren der Tonerspeichereinrichtung (20) nach oben ragt.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rührer (28) umfaßt
eine Mehrzahl von Rührflügeln (31), die getrennt voneinan­ der an der Rotiereinrichtung (29) ausgebildet und zwischen der ersten und der zweiten Seite gegenüber der ersten Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) positioniert sind, um Toner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern,
und Blatteinrichtungen (44, 46), die an die Rührflügel (31) angefügt sind, zum Reinigen der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsperi­ ode des Rührers (28).

5. Entwicklungsvorrichtung eines elektrofotografischen Systems zum Entwickeln eines auf einer fotoempfindlichen Trommel gebildeten elektrostatischen latenten Bildes in ein sichtbares Bild, gekennzeichnet durch
eine Tonerspeichereinrichtung (20) zum Speichern von Toner (30) mit einem Durchlaßfenster (40) zum Durchlassen einer von dem Äußeren des Systems erzeugten Lichtquelle, wobei die Lichtquelle in das Innere der Tonerspeichereinrichtung (20) übertragen wird bei einem ersten vertikalen Pegel (L1) und einem zweiten vertikalen Pegel (L2) unterhalb des ersten ver­ tikalen Pegels (L1),
eine Entwicklungseinrichtung (24) zum Entwickeln des auf der fotoempfindlichen Trommel (22) gebildeten elektrostati­ schen latenten Bildes durch den in der Tonerspeichereinrich­ tung (20) gespeicherten Toner (30),
einen Rührer (28) zum Fördern des in der Tonerspeicherein­ richtung (20) gespeicherten Toners (30) zu der Entwicklungs­ einrichtung (24),
ein Lichtempfangsfenster (38), das in der Tonerspeicher­ einrichtung (20) nach oben vorragt, um die durch das Durch­ laßfenster (40) durchgelassene Lichtquelle zu empfangen, an den Rührer (28) angefügte Blatteinrichtungen (44, 46) zum Freimachen eines Lichtweges zwischen dem Durchlaßfenster (40) und dem Lichtempfangsfenster (38) in Übereinstimmung mit der Rotationsperiode des Rührers (28),
eine Tonerermittlungsvorrichtung (104, 106, 108), die an der Innenseite des Lichtempfangsfensters (38) positioniert ist, zum Ermitteln eines restlichen Pegels des Toners (30) durch Ansprechen auf eine Lichtquellenmenge, die empfangen worden ist über den freigemachten Lichtweg bei Höhen, die dem ersten und dem zweiten Pegel (L1, L2) entsprechen, wobei die Tonerer­ mittlungsvorrichtung (104, 106, 108) Signale entsprechend dem restlichen Pegel des Toners (30) logisch addiert und die lo­ gisch addierten Signale abgibt,
und eine Bestimmungseinrichtung (110) zum Vergleichen eines Wertes, der während einer gegebenen Zeitspanne (T) er­ halten worden ist durch Zählen der Abgabe der logisch addier­ ten Signale von der Tonerermittlungsvorrichtung (104,106, 108), mit einem vorbestimmten Wert, um den restlichen Pegel des Toners (30) zu bestimmen.

6. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem, das durch eine Bildformungseinrichtung aufzeichnet, welche es einem auf einer fotoempfindlichen Trommel gebildeten elektrostatischen latenten Bild ermöglicht, ein sichtbares Bild zu sein, gekennzeichnet durch
eine kompatible Entwicklungsvorrichtung (50), die eine Speichereinrichtung (20) zum Speichern von Toner (30) auf­ weist und einen Fühler (62) des piezoelektrischen Typs oder einen Fühler (42) des Fotoelementtyps annimmt, der in der Speichereinrichtung (20) installiert ist, um ein Signal ent­ sprechend einer Menge des in der Speichereinrichtung (20) ge­ speicherten Toners (30) zu erzeugen,
und einen Körper (60) mit einer Bestimmungseinrichtung (110) zum Bestimmen eines restlichen Pegels des Toners (30) auf der Grundlage des Signals, das von dem Fühler (62) des piezoelektrischen Typs oder den Fühler (42) des Fotoelement­ typs erzeugt wird, der in der Speichereinrichtung (20) in­ stalliert ist, wobei die kompatible Entwicklungsvorrichtung (50) den Fühler (62) des piezoelektrischen Typs oder den Füh­ ler (42) des Fotoelementtyps in dem System verwenden kann, ohne den Körper (60) modifizieren zu müssen.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung (50) den Fühler (62) des piezoelektrischen Typs in einer anfänglichen Produk­ tionszeitspanne des Systems verwendet, aber dafür der Fühler (42) des Fotoelementtyps substituiert werden kann zur Vermin­ derung der Produktionskosten des Systems.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung (50), die den Füh­ ler (42) des Fotoelementtyps verwendet, der zwei Fotoelemente (42a, 42b) umfaßt, Signale (DS1, DS2) entsprechend dem restli­ chen Pegel des in der Speichereinrichtung (20) gespeicherten Toners (30) logisch addiert, welche von den zwei Fotoelemen­ ten (42a, 42b) erzeugt werden, und ein Ergebnis des logischen Addierprozesses abgibt.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung (50), die den Füh­ ler (42) des Fotoelementtyps verwendet, der zwei Fotoelemente (42a, 42b) umfaßt, Signale (DS1, DS2) entsprechend dem restli­ chen Pegel des in der Speichereinrichtung (20) gespeicherten Toners (30) logisch addiert, welche von den zwei Fotoelemen­ ten (42a, 42b) erzeugt werden, und ein Ergebnis des logischen Addierprozesses abgibt.

10. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem mit einer Bildformungseinrichtung, welche es ermöglicht, ein auf einer fotoempfindlichen Trommel gebildetes elektrostatisches laten­ tes Bild als sichtbares Bild auf ein Aufzeichnungsmedium zu transferieren, gekennzeichnet durch
eine Entwicklungsvorrichtung (50) mit einer Behälterein­ richtung (20) zum Speichern von Toner (30),
eine in der Behältereinrichtung (20) installierten Abtast­ einrichtung (58) zum Erzeugen eines Signals entsprechend einer in der Behältereinrichtung (20) gespeicherten Toner­ menge,
einen Körper (60) zum Aufnehmen der Installation der Ent­ wicklungsvorrichtung (50), der eine Einrichtung umfaßt zum Bestimmen der in der Behältereinrichtung (20) gespeicherten Menge des Toners (30) in Abhängigkeit von dem von der Abtast­ einrichtung (58) erzeugten Signal,
und dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungsvorrich­ tung (50) ohne Modifikation an dem Körper (60) der austausch­ baren Installation der Abtasteinrichtung (58) Rechnung trägt, wobei die Abtasteinrichtung (58) Einrichtungen umfaßt zum Erzeugen des Signals, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Materialien umfaßt, die eine piezoelektrische Reaktion auf Kontakt mit dem Toner (30) aufweisen, sowie Materialien, die eine fotoempfindliche Reaktion auf Licht in der Behälter­ einrichtung (20) während Entleerung des Toners (30) aufwei­ sen.

11. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (62) mit den Materialien, die die piezoelektrische Reaktion aufweisen, er­ setzt werden durch die Einrichtung (42) mit den Materialien, die die fotoempfindliche Reaktion aufweisen, ohne den Körper (60) konstruktiv zu modifizieren.

12. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) mit den Materialien, die die fotoempfindliche Reaktion aufweisen, ein erstes und ein zweites Fotoelement (42a, 42b) umfaßt, um je­ weilige erste und zweite Abtastsignale (DS1, DS2) zu erzeugen, wobei die ersten und zweiten Abtastsignale (DS1, DS2) logisch addiert werden, um ein Ergebnis auszugeben, das bezeichnend ist für die Menge des in der Behältereinrichtung (20) gespei­ cherten Toners (30).

13. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) mit den Materialien, die die fotoempfindliche Reaktion aufweisen, ein erstes und ein zweites Fotoelement (42a, 42b) umfaßt, um je­ weilige erste und zweite Abtastsignale (DS1, DS2) zu erzeugen, wobei die ersten und zweiten Abtastsignale (DS1, DS2) logisch addiert werden, um ein Ergebnis auszugeben, das bezeichnend ist für die Menge des in der Behältereinrichtung (20) gespei­ cherten Toners (30).