DE19506578C2 - Vorrichtung zum Ermitteln eines restlichen Tonerpegels - Google Patents
Vorrichtung zum Ermitteln eines restlichen TonerpegelsInfo
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Description
Diese Anmeldung nimmt Bezug auf, integriert hier und beansprucht sämtliche gemäß
U.S.C. § 119 zusammenkommende Vorteile, die sich aus einer ANMELDUNG DEVICE FOR
DETECTING REMAINING LEVEL OF TONER ergeben, welche früher in dem koreanischen Pro
perty Office am 28. 02. 1994 eingereicht worden ist und dort die Seriennummer 3776/11994
erhalten hat.
Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Durch Ermitteln des
Tonerpegels kann ein Benutzer zu einem optimalen Zeitpunkt zusätzlichen Toner in das
Innere des Systems zuführen.
Es ist allgemein bekannt, dass typische elektrofotographische Aufzeichnungsvorrichtungen
wie beispielsweise Kopiermaschinen, Laserstrahldrucker usw. ein unsichtbares elektrostati
sches latentes Bild an der Oberfläche einer fotoempfindlichen Trommel bilden. Toner, wel
cher aus einer Karbonpulverkomponente besteht und der Oberfläche und der fotoempfindli
chen Trommel 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 elektrofotographi
sche Aufzeichnungsvorrichtung umfaßt typisch einen Vorratsbehälter, welcher den Toner
enthält, und eine Tonerermittlungsvorrichtung, die in dem Vorratsbehälter installiert 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 festgestellt, dass ein Gerät, welches ein piezoelektrisches Fühlelement erfordert,
jedoch aufgrund der Kosten des piezoelektrischen Fühlelementes dazu neigt, wettbe
werbsfähig teuer zu sein.
Eine derartige Tonerermittlungseinrichtung, die einen piezoelektrischen Sensor enthält, ist
z. B. aus der US 46 47 47185 bekannt.
Aus der Druckschrift DE 38 06 286 C2 ist zur Tonerermittlung eine Sensoreinrichtung mit
einer Lichtemissionseinrichtung und einer Lichtempfangseinrichtung, die in einer bestimm
ten Höhe von einem Bodenabschnitt einer Tonerspeichereinrichtung aus angeordnet ist,
bekannt.
Aus der Druckschrift US 50 36 358 ist auch bereits eine Entwicklungsvorrichtung bekannt
mit einer Einrichtung zum Dedektieren einer Entwicklermenge.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten kostengünstigeren Entwick
lungsvorrichtung zum Ermitteln eines restlichen Tonerpegels und eines elektrofotographi
schen Aufzeichnungssystems mit einer solchen Entwicklungsvorrichtung.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung kann in ein bestehendes elektrofotographi
sches Entwicklungssystem eingesetzt werden, dass einen piezoelektrischen Tonersensor
verwendet, ohne den Körper des Systems modifizieren zu müssen.
Indem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sensor des piezoelektrischen Typs substitu
iert werden kann, können Kosten gespart werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
beschrieben, in welcher gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen Komponenten
anzeigen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungsvorrichtung, die mit einem Toner
ermittlungssensor versehen ist, welcher entsprechend den Prinzipien der Erfindung aufge
baut ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Abschnitts der Entwicklungsvorrichtung 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 entwic
keln. 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 4,64,185, 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 ΣδT 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
ΣδT (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
(SdT)/T < 24/25 ist, wird ein Zustand "Toner leer" oder
"Entwickler leer" angegeben (siehe 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.
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.
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
wegschüttet 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
Toabtastsignal 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 Vref 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 VCC 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 Vref2 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 Vref2 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.
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 (8)
1. Entwicklungsvorrichtung eines elektrofotografischen Systems, die ein auf
einer fotoempfindlichen Trommel gebildetes elektrostatisch latentes Bild in
ein sichtbares Bild entwickelt, umfassend:
eine Tonerspeichereinrichtung (20) zum Speichern von Toner (30),
eine Entwicklungseinrichtung (24) zum Entwickeln des auf der fotoempfind lichen Trommel (22) gebildeten elektrostatisch latenten Bildes in ein sichtba res Bild durch den in der Tonerspeichereinrichtung (20) gespeicherten Toner (30),
eine Tonerermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins des Toners (30), wobei die Tonerermittlungsein richtung erfasst:
eine Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) zum Emittieren von Licht von einer ersten Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) in einer vorbestimmten Höhe (42a, 42b) von einem Bodenabschnitt der Tonerspeichereinrichtung (20) aus und
eine erste und eine zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b), die an einer Innenseite der Tonerspeichereinrichtung (20) so positioniert sind, um jeweils erste und zweite entsprechende Signale (DS1, DS2), die für eine rest liche Menge des Toners (30) bezeichnend sind, abzugeben in Reaktion auf eine von der Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) ausgesendete und von der ersten und der zweiten Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) empfan gene Lichtmenge,
einen Rührer (28) zum Fördern des in der Tonerspeicherung (20) gespei cherten Toners (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) und zum gleichzeiti gen Reinigen der Lichtemissionsseite der Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) und der Lichtempfangsseite der ersten und der zweiten Lichtempfang seinrichtung (120a, 120b) in Übereinstimmung mit der Rotationsperiode des Rührers (28) und
eine Signalübertragungseinrichtung (108) die die jeweiligen ersten und zweiten Signale (DS1, DS2) logisch miteinander verknüpft und das logisch verknüpfte Signal an eine Bestimmungseinrichtung (110) zum Bestimmen des restlichen Toners auf der Grundlage des verknüpften Signals überträgt.
eine Tonerspeichereinrichtung (20) zum Speichern von Toner (30),
eine Entwicklungseinrichtung (24) zum Entwickeln des auf der fotoempfind lichen Trommel (22) gebildeten elektrostatisch latenten Bildes in ein sichtba res Bild durch den in der Tonerspeichereinrichtung (20) gespeicherten Toner (30),
eine Tonerermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins des Toners (30), wobei die Tonerermittlungsein richtung erfasst:
eine Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) zum Emittieren von Licht von einer ersten Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) in einer vorbestimmten Höhe (42a, 42b) von einem Bodenabschnitt der Tonerspeichereinrichtung (20) aus und
eine erste und eine zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b), die an einer Innenseite der Tonerspeichereinrichtung (20) so positioniert sind, um jeweils erste und zweite entsprechende Signale (DS1, DS2), die für eine rest liche Menge des Toners (30) bezeichnend sind, abzugeben in Reaktion auf eine von der Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) ausgesendete und von der ersten und der zweiten Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) empfan gene Lichtmenge,
einen Rührer (28) zum Fördern des in der Tonerspeicherung (20) gespei cherten Toners (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) und zum gleichzeiti gen Reinigen der Lichtemissionsseite der Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) und der Lichtempfangsseite der ersten und der zweiten Lichtempfang seinrichtung (120a, 120b) in Übereinstimmung mit der Rotationsperiode des Rührers (28) und
eine Signalübertragungseinrichtung (108) die die jeweiligen ersten und zweiten Signale (DS1, DS2) logisch miteinander verknüpft und das logisch verknüpfte Signal an eine Bestimmungseinrichtung (110) zum Bestimmen des restlichen Toners auf der Grundlage des verknüpften Signals überträgt.
2. Entwicklungsvorrichtung nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass weiter eine Bestimmungseinrichtung (110) zum Vergleichen eines Wer
tes vorgesehen ist, der während einer Zeitspanne (T) erhalten worden ist
durch das Zählen von Signalen, die sich aus der logischen Verknüpfung der
ersten und der zweiten entsprechenden Ausgangssignale (DS1, DS2) erge
ben, welche bezeichnend sind für die restliche Menge des Toners (30), mit
einem vorbestimmten Wert, um den restlichen Pegel des Toners (30) zu
bestimmen.
3. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Rührer (28) folgendes umfasst:
eine Fördereinrichtung (31), die an einer Rotiereinrichtung (29) ausgebildet ist und zwischen der ersten Seite und einer zweiten der ersten Seite gegenü berliegenden Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) eingesetzt ist, um To ner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern und
eine Reinigungseinrichtung (44, 46), die an die Fördereinrichtung (31) an gefügt ist zum Reinigen der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsphase des Rührers (28).
eine Fördereinrichtung (31), die an einer Rotiereinrichtung (29) ausgebildet ist und zwischen der ersten Seite und einer zweiten der ersten Seite gegenü berliegenden Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) eingesetzt ist, um To ner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern und
eine Reinigungseinrichtung (44, 46), die an die Fördereinrichtung (31) an gefügt ist zum Reinigen der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsphase des Rührers (28).
4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) an einer
Außenseite eines Durchlassfensters (40) positioniert ist, das an der ersten
Seite der Tonerspeichereinrichtung (20) ausgebildet ist, wobei die erste und
die zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) innerhalb eines Lichtemp
fangsfensters (38) positioniert ist, das durch den Boden in das Innere der To
nerspeichereinrichtung (20) nach oben ragt.
5. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichent, dass der Rührer (28) umfasst:
eine Mehrzahl von Fördereinrichtungen (31), die getrennt voneinander an der Rotiereinrichtung (29) ausgebildet und zwischen der ersten und der zweiten der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Tonerspeicherein richtung (20) positioniert sind, um Toner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern und
Reinigungseinrichtungen (44, 46), die an die Fördereinrichtungen (31) an gefügt ist zum Reinigen der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsphase des Rührers (28).
eine Mehrzahl von Fördereinrichtungen (31), die getrennt voneinander an der Rotiereinrichtung (29) ausgebildet und zwischen der ersten und der zweiten der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Tonerspeicherein richtung (20) positioniert sind, um Toner (30) zu der Entwicklungseinrichtung (24) zu fördern und
Reinigungseinrichtungen (44, 46), die an die Fördereinrichtungen (31) an gefügt ist zum Reinigen der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite in Übereinstimmung mit der Rotationsphase des Rührers (28).
6. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (116a, 116b) ein Durch
lassfenster (40) umfasst zum Durchlassen eines von einer außerhalb des
Systems befindlichen Lichtquelle erzeugten Lichts und die erste und die
zweite Lichtempfangseinrichtung (120a, 120b) ein Lichtempfangsfenster (38)
umfasst, das in der Tonerspeichereinrichtung (20) nach oben vorragt, um das
durch das Durchlassfenster (40) durchgelassene Licht zu empfangen, wobei
der Rührer (28) Reinigungseinrichtungen (44, 46) aufweist zum Freimachen
eines Lichtwegs zwischen dem Durchlassfenster (40) und dem Lichtemp
fangsfenster (38) in Übereinstimmung mit der Rotationsperiode des Rührers
(28).
7. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung eine erste und
eine zweite Lichtquelle (116a, 116b) umfasst.
8. Elektrofotografisches Aufzeichnungssystem mit einer Bildformungseinrich
tung, welche es ermöglicht, ein auf einer fotoempfindlichen Trommel gebil
detes elektrostatisch latentes Bild als sichtbares Bild auf ein Aufzeichnungs
medium zu transferieren, umfassend:
eine Entwicklungsvorrichtung (50) nach Anspruch 1 und
einen Körper (60) mit einer Bestimmungseinrichtung (110) zum Bestimmen eines restlichen Pegels an Toner (30) auf der Grundlage der Signale der Ab tastvorrichtung (58),
wobei die Entwicklungsvorrichtung (50) austauschbar in dem Körper (60) angeordnet ist.
eine Entwicklungsvorrichtung (50) nach Anspruch 1 und
einen Körper (60) mit einer Bestimmungseinrichtung (110) zum Bestimmen eines restlichen Pegels an Toner (30) auf der Grundlage der Signale der Ab tastvorrichtung (58),
wobei die Entwicklungsvorrichtung (50) austauschbar in dem Körper (60) angeordnet ist.
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