DE2050021C3 - Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines EntwicklerstoffesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Die Entwicklungssteuerung bei der Erzeugung grafischer Reproduktionen oder Kopien ermöglicht die
Entwicklung mit dem in der jeweiligen Maschine verwendeten Entwicklerstoff entsprechend einer bestimmten vorgegebenen Tönungsdichte. Eine Entwicklungssteuerung gewährleistet also die Einstellung der
Tönungsdichte der ausgegebenen Kopien. Die folgenden Ausführungen betreffen die Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffs hinsichtlich der
Bildentwicklung mit einer vorgegebenen Tönungsdichte. Dieses Entwicklungsvermögen wird oft allein auf die
Tonerkonzentration des Entwicklerstoffs bezogen, was bedeutet, daß die Möglichkeit der Entwicklung mit
vorgegebener Tönungsdichte durch die Tonerkonzentration gemessen und durch Beifügung von Toner in
einer dieser Messung entsprechenden Menge auf einen Optimalwert gebracht werden kann. Die Tonerkonzentration stellt hierbei jedoch nur einen von mehreren
Einflußfaktoren dar. Das Entwicklungsvermögen wird nämlich auch durch die Temperatur und die Luftteuchte
sowie durch viele andere Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch das Zusammenhaften des Entwicklerstoffs,
die elektrischen Ladungen der Tonerteilchen und Trägerteilchen, den Zustand der Anziehung der
Tonerteilchen auf die Oberfläche der Trägerteilchen und die Oberflächenabnutzung der Trägerteilchen.
Beispielsweise können zwei Mengen Entwicklerstoff ein und dieselbe Tonerkonzentration aufweisen, wird die
eine Menge jedoch bei geringer Luftfeuchte verwendet, so ergibt sie eine Entwicklungsdicht.e, die gegenüber der
anderen Menge, die bei hoher Luftfeuchte verwendet
ίο wird, unterschiedlich ist Das Entwicklungsvermögen
eines Entwicklerstoffs kann also unterschiedlich sein, auch wenn die Tonerkonzentration dieselbe ist Anstelle
des Begriffs »Tonerkonzentration« für den zu überwachenden Faktor wird deshalb im folgenden der Begriff
»Entwicklungsvermögen« verwendet, so daß darunter auch alle die Tonerkonzentration betreffenden Eigenschaften fallen.
Aus der US-PS 34 30 606 wird eine Vorrichtung zur
Steuerung des Entwicklungsvermögens bekannt, bei der
der Entwicklerstoff an zwei elektrisch voneinander isolierten in einer Ebene angeordneten Elektroden
vorbeigeführt wird. Die Elektroden sind mit einer umpolbaren Spannungsquelle verbunden, um ein seine
Richtung kontinuierlich wechselndes elektrisches Feld
zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen. Eine der
beiden Elektroden isi zwischen einer Strahlungsquelle und einem lichtempfindlichen Element angeordnet In
Abhängigkeit von der Polarität der Elektrode werden die elektrostatisch geladenen Entwicklerteilchen von
JO der Elektrode angezogen oder abgestoßen. An dem lichtempfindlichen Element wird ein Ausgangssignal
erhalten, dessen jeweilige Amplitude der gerade auf der Elektrode abgelagerten Menge von Entwicklerteilchen
entspricht Das Ausgangssignal hat eine Sägezahnform.
Um von diesem sägezahnförmigen Signal ein Steuersignal abzuleiten, welches mit einem vorgegebenen
Schwellenwert verglichen wird, um in Abhängigkeit von der Abweichung die Zufuhr von Enitficklerteilchen zu
dem Entwicklerstoff zu steuern, sind aufwendige und
■to komplizierte elektronische Schaltungen notwendig.
Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß keine gleichförmige flächenmäßige Ablagerung von Entwicklerteilchen auf den
Elektroden erreicht wird, da zwischen den Elektroden
kein gleichmäßiges, nur in eine Richtung weisendes
elektrisches Feld erzeugt wird. Infolgedessen erhält man auf denjenigen Randhereichen der einen Elektrode, die
in unmittelbarer Nähe der Randbereiche der anderen Elektroden liegen, eine größere Ablagerung von
Entwicklerteilchen als in den Mittelbereichen. Man erhält somit eine »Entwicklung« der Elektrode mit
Randeffekt, welche durch das elektrische Feld erzeugt wird. Infolgedessen wird die Messung der in dem
Entwicklerstoff enthaltenen Entwicklerteilchen und
damit die Bestimmung des Entwicklungsvermögens des
Entwicklerstoffes ungenau, so daß keine zuverlässige Steuerung des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes erreicht werden kann.
μ» eingangs genannte Vorrichtung dahin zu verbessern,
daß eine genauere Messung der Entwicklerteilchen in dem Entwicklerstoff erreicht wird, wodurch eine
getreuere Charakteristik des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes erhalten werden kann.
"> Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im
kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Menge der nutzbaren Entwickler- bzw. Tonerteil-
chen im Entwicklerstoff kann mit dieser Vorrichtung durch Bestimmung derjenigen Menge festgestellt
werden, die bei Umpolung der Spannungsquelle abwechselnd auf den Flächen abgelagert wird Das
daraus erhaltene Auswerteergebnis dient dann zur Steuerung der Menge des Toners innerhalb des
Entwicklerstoffes. Die Vorrichtung nach der Erfindung
kann innerhalb einer Kopiermaschine so angeordnet sein, daß ein Teil des Entwicklerstoffes zwischen den
beiden Flächen hindurchfällt Die beiden Flächen können zyklisch umgepolt werden, wodurch das
zwischen ihnen erzeugte elektrische Feld gleichfalls seine Richtung umkehrt Dadurch wird der Toner des
Entwicklerstoffes zyklisch auf die Flächen angezogen und von ihnen entfernt Eine Fläche erzeugt jeweils ein
anziehendes Feld, die andere dient als Entwicklungselektrode für die durchgehend zu tönende Fläche der
anziehenden Elektrode, da das zwischen beiden Flächen erzeugte Feld gleichmäßig ausgebildet ist Die auf jeder
Fläche jeweils gebundene Tonermenge ist eine Funktion des Entwicklungsvermögens der Entwicklungsvorrichtung. Die beiden Flächen können in einem
elektrischen Stromkreis vorgesehen sein, in dem ein Ruhezustandsignal entsprechend optimalen Betriebsbedingungen erzeugt wird, das bei Abweichung von einem
vorbestimmten Pegel ein Steuersignal erzeugt, welches die Eingabe von Tonerteilchen in den Entwicklerstoff
bewirkt
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht also darin, daß sie nach dem Prinzip der
Elektrodenentwicklung arbeitet, so daß das zwischen einer geladenen Auswertefläche und einer dazu mit
Abstand angeordneten weiteren Fläche erzeugte elektrische Feld hinsichtlich seiner Richtung und
Verteilung gleichmäßig gestaltet werden kann. Die jeweils zweite Fläche ist entweder elektrisch geerdet
oder enthält eine zur anderen Fläche entgegengesetzte Ladung. Mit dieser Anordnung kann bei Entwicklung
der Auswertefläche durch die darauf abgelagerten Tonerteilchen eine gleichmäßige Tonerablagerung über
die gesamte Auswertefläche erreicht werden, wodurch sich eine den tatsächlichen Verhältnissen entsprechende
Tonermenge ergibt die eine eindeutige Feststellung der Tonerdichte ermöglicht. Der gesamte Bereich der
Auswertefläche kann hierzu verwendet werden. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Auswertung
verbessert und eine genauere Bestimmung des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes gewährleistet.
Eine Anordnung nach der Erfindung ist einfacher und zuverlässiger aufgebaut als die bekannten Anordnungen, sie arbeitet ferner empfindlicher und genauer.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung hat der Kanal stromaufwärts von den
Elektroden einen Abschnitt mit kreisförmigem Querschnitt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der
Teilchenmischung durch den Kanal hindurch konstant gehalten werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im
folgenden anhand der Figuren beschrieben, Es zeigt
Fig. 1 den schematischen Querschnitt einer elektrostatischen Kopiermaschine, die mit einer Vorrichtung
nach der Erfindung ausgerüstet ist,
F i g. 2 den Schnitt der erfindungsgemäClen Vorrichtung,
Fig.3 das Blockdiagramm der Funktion einer Vorrichtung nach der Erfindung sowie einer damit
gesteuerten Einstellvorrichtung,
entsprechend der Tonerablagerung auf den Auswerteflächen und damit der Tonerkonzentration sowie ihres
Normalzustandes und
Fig,5 eine grafische Darstellung eines mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gelieferten Ausgangssignals bei einem Betriebsablauf der Reproduktionsmaschine.
In F i g. 1 ist eine typische elektrostatische Kopiermaschine mit ihren verschiedenen Verfahrenskomponen-
teii dargestellt Wie bei allen derartigen Einrichtungen
wird auch hier ein Lichtbild eines zu reproduzierenden Schriftstücks auf die sensitivierte Oberfläche eines
elektrofotografischen Aufzeichnungsträgers projiziert, wodurch auf diesem ein elektrostatisches latentes Bild
entsteht Dieses wird dann mit einem ihm entgegengesetzt geladenen Entwicklerstoff entwickelt, der aus
Trägerteilchen und gegenüber diesen kleineren Tonerteilchen be-iteht weiche an denTrägerteilchen reibungselektrisch gebunden sind. Durch die Entwicklung
entsteht ein eieklrofotografisches Tonerbild, das dem
latenten Bild entspricht Das Tonerbild kann dann elektrostatisch auf einen Bildträger übertragen werden,
auf dem es mit einer Einschmelzvorrichtung fixiert wird, so daß r-s dauerhaft an seiner Trägerfläche anhaftet
Der bei der elektrostatischen Trockenentwicklung normalerweise verwendete, elektrostatisch anziehbare
Entwicklerstoff enthält ein als »Toner« bezeichnetes pigmentiertes Kunstharzpulver und gegenüber seinen
Teilchen größere »Trägerteilchen«, die aus Glas, Sand,
polymerem Material oder Stahl bestehen können und
mit einem Material überzogen sind, das in der reibungselektrischen Reihe gegenüber dem Material
des Toners einen Abstand hat, so daß eine reibungselektrische Ladung zwischen dem Tonerpulver und den
Trägerteilchen erzeugt wird. Die Trägerteilchen ermöglichen ferner eine mechanische Steuerung des Entwicklerstoffes, so daß der Toner mit ihnen leicht u-n den
belichteten elektrofotografischen Aufzeichnungsträger heranbewegt werden kann. Der Toner wird von dem
elektrostatischen latenten Bild angezogen und von seinen Trägerteilchen getrennt, wodurch ein sichtbares
Tonerbild entsteht, während die teilweise tonerfreien Trägerteilchen in das Entwicklungssystem zurückgeführt werden, wo sie mit dem Entwicklerstoff und mit
neuem Tonermaterial vor erneuter Anwendung vermischt werden.
Bei der dargestellten Maschine wird ein zu kopierendes Originalbild D auf eine durchsichtige Auflageplatte
P aufgelegt, die innerhalb einer Beleuchtungsvorrich
tung 10 angeordnet ist. Ein Beleuchtungssystem
bestrahlt das Origina'bild, wodurch ein an ihm refleh.itrtes Bild entsteht, das den auf ihm enthaltenen
Informationen entspricht. Die reflektierten Lichtstrahlen werden mit einem optischen System auf eine
Belichtungsstation A projiziert, an der die lichtempfindliche Oberfläche des sich bewegenden Aufzeichnungsträgers belichtet wird. Der Aufzeichnungsträger kann
die Form eines rlexiblen fotoleitfähigen Bandes 12 haben,
M> Durch die Belichtung der Bandoberflächc wird die
fotoleitfähige Schicht in den belichteten Flächenteilen entladen, wodurch auf dem Band ein latentes elektrostatisches Bild entsteht dessen Verteilung derjenigen des
Originalbildes auf der Auflageplatte entspricht. Bei
1.1 Weiterbewegung der Bandoberfläche gelangt das
elektrostatische Bild in den Bereich einer Entwicklungsstation B, an der eine Entwicklungsvorrichtung 14
vorgesehen ist. In diesem Bereich wird das Band in
einem flachen Zustand gehalten. Die Entwicklungsvorrichtung 14 enthält Horizontal- und Vertikalförderer,
die den Entwicklerstoff an den oberen Teil des Aufzeichnungsbandes transportieren, wo er abgegeben
und über den aufwärtsbewegten Teil des geneigten .Selenbandes 12 kaskadiert wird, um das elektrostatische
Bild zu entwickeln.
Während der Entwicklerstoff über den Aufzeichnungsträger kaskadiert wird, werden seine Tonerteilchen
auf der Bandoberflächc abgelagert und erzeugen das Tonerbild. Infolge dieses Tonerverbrauchs müssen
weiten: Tonerteilchen dem Entwicklerstoff in einer dem
Verbrauch entsprechenden Menge beigefügt werden. Zu diesem Zweck ist eine Eingabevorrichtung 15
vorgesehen, die den Toner in genau bemessenen Mengen in den Entwicklerstoff der Entwicklungsvor
richtung Heingibt.
Das ciiiwickeiie elektrostatische Bild wird auf dem
Band 12 zu einer Übertragungsstation Cbewegt, an der ein Kopieblatt synchron mit dem bewegten Band an das
Bild herangeführt wird. Hierzu dient ein Blatt-Transport, der die Kopieblätter von einer Blattvorratseinrichtung
18 an die entwickelten Bilder an der Bildübertragungsstation (^heranführt.
Nachdem das jeweilige Kopieblau 'on dem Band 12
wiedc abgelöst ist. wird es in eine Einschmelzvorrichiung 21 befördert, in ilcr d?s übertragene TV>r>r-b:!d
dauerhaft fixiert wird. Nach dieser Fixierung wird die fertige Kopie aus der Maschine an geeigneter Stelle
ausgegeben und außerhalb zusammen mit anderen Kopien gesammelt.
Die vorstehende Beschreibung reicht zum Verständnis der allgemeinen Arbeitsweise einer elektrostatischen
Kopiermaschine aus. Weitere Einzelheiten solcher Geräte sind an anderer Stelle beschrieben.
In Fig. ! ist ferner eine Tonereingabevorrichtung 15
dargestellt, die einen Trichter oder Behälter 30 für die einzugebenden Tonerteilchen aufweist. Der Trichter
oder Behälter 30 kann jede beliebige Form haben, in der Figur ist er als rechteckförmiger und an einem Ende
offener Kasten mit abgeschrägten Seitenwänden dargestellt.
Der Boden des Trichters 30 ist mit einer perforierten
.Schiebeplatte 31 versehen, die horizontal verschoben
werden kann und zur Bemessung des eingegebenen Toners dient. Der eingegebene Toner wird in der
Entwicklungsvorrichtung 14 mit dem Entwicklerstoff vermischt, so daß er fast augenblicklich im Entwicklungsverfahren
genutzt werden kann. Die mit der Platte 31 bewirkte Bemessung der Tonermenge erfolgt mit
einer mechanischen Vorrichtung 32, die beispielsweise als Nockenplatte oder Gelenksystem ausgebildet sein
kann und eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Wechselbewegung umwandelt. Vorzugsweise wird
bei einer Umdrehung eines Drehelements in der Vorrichtung 32, beispielsweise einer Motorwelle, ein
Wechselbewegungszyklus der Schiebeplatte 31 erzeugt, wodurch der Toner in genauer vorbestimmter Menge
eingegeben wird. Weitere Einzelheiten der Schiebeplatte 31, des Gelenksystems und der mechanischen
Vorrichtung 32 sollen nicht erläutert werden. Eine vorzugsweise Ausführungsform solcher Vorrichtungen
ist an anderer Stelle beschrieben.
Beim Betrieb der Tonereingabevorrichtung wird eine Vorratsmenge an Tonerteilchen in den Trichter
eingegeben, wobei die Trichterwände und die Schiebeplatte 31 den Vorratsbehälter bilden. Bei Wechselbewegung
der Schiebeplatte 31 durch die Vorrichtung 32 werden Tonerteilchen in genau bemessener Menge ir
die Entwicklungsvorrichtung 14 eingegeben. Da die Eingabevorrichtung 15 für eine vorgegebene Hublänge
der Bewegung der Schiebeplatte 31 eine jeweil! gleichbleibende Tonermenge eingibt, kann die eingege
bene Tonermenge durch Änderung der Hubanzahl prc Betätigung der Vorrichtung 32 verändert werden.
Zur Steuerung der Toneingabe mit der Tonereingabe vorrichtung 15 dient die in Fig.2 gezeigte erfindungs
gemäße Vorrichtung, mit der letzten Endes die Drehung eines Drehelements in der Vorrichtung 32 derar
erzeugt wird, daß schrittweise Einzelumdrehunger entsprechend der ausgewerteten Tonerkonzentratior
des Entwicklerstoffs und einem vorgegebenen Optimal wert durchgeführt werden. Zur Steuerung der Tonerein
gäbe ist die Vorrichtung 40 vorgesehen, die innerhalt
der Entwicklungsvorrichtung 14 '■'"ktrisch isolierl
angeordnet sein kann. Unter einc~i Horizontalförderer
42 des Entwicklungssystems sind längliche Leitpla'(eri
41 angeordnet die einen Teil des Entwicklerstoffs, der vom Förderer 42 in die Entwicklungszone B kaskadiert
wird, abzweigen. Sie sind gegenüber der Venkalen geneigt angeordnet und führen den F.ntwicklcrstoff in
die Vorrichtung 40
Die Vorrichtung 40 enthält ein Gehäuse 45, das mit den unKren Kanten der Leitplatten 41 verbundf1 -jriJ
mit einer Eirfcrittsöffnung 46 versehen ist, die zu einer kreisförmigen Strömungsöffnung 47 führt, durch die der
Entwicklerstoff hindurchgeleitet wird. Der Durchmes ser dieser öffnung ist derart, daß die S,' ::.iungsge
schwindigkeit des Entwicklerstoffes durch sie hindurch konstant bleibt. Innerhalb des Gehäuses 45 ist eine erste
rechteckförmige Plattenelektrode 48 in einer vertikalen Ebene angeordnet. Diese Platte kann beispielsweise in
praktischer Ausführung eine Seitenlänge von 12,5 mm
haben. Eine zweite Plattenelektrode 50 ist gleichfalls im Gehäuse 45 parallel zur Platte 48 unter geringem
Abstand angeordnet. Die Platten 48 und 50 bestehen aus einem mit Zinnoxid überzogenen Glas, das für weißes
Licht durchlässig ist.
Der Abstand zwischen den Platten 48 und 50 kann in der Größenordnung von 2,5 mm liegen und ist unter der
Strömungsöffnung 47 im Eintrittsteil 46 des Gehäuses 45 ausgebildet. Der Entwicklerstoff fällt durch seine
Schwerkraft durch die Strömungsöffnung 47 zwischen den Platten 48 und 50 hindurch und aus der Vorrichtung
40 durch eine Austrittsöffnung 51 wieder heraus. Dann wird er mit einer Leitung 52 und dem unteren Förderer
53 der Entwicklungsvorrichtung 14 wieder in d
Entwicklungssystem zurückgeführt.
Entwicklungssystem zurückgeführt.
jede Plattenelektrode 48 und 50 ist über eine Leitung
54 bzw. 55 mit einem Umpolschalter 56 verbunden, der wiederum an eine Gleichspannungsquelle 57 angeschaltet
ist. Der Umpolschalter 56 besteht aus zwei Mikroschaltern, die durch einen Drehnocken 58 auf der
Welle eines langsam laufenden Motors 59 betätigt werden. Vorzugsweise führt der Nocken 60 Umdrehun
gen pro Minute aus, um pro Sekunde einen vollständigen Zyklus des Schalters 56 zu erhalten. Jeder derartige
Zyklus der Schalterbetätigung bewirkt einen vollständigen Ladezyklus der Plattenelektroden 48 und 50 in noch
zu beschreibender Weise. Anstelle des Schalters 56, des Nockens 58 und des Motors 59 kann auch beispielsweise
eine elektronische Schaltvorrichtung vorgesehen sein, die eine zyklische Ladungsumkehr der Auswerteplatten
48 und 50 ermöglicht.
Während des Betriebs der Vorrichtung 40 wird eine elektrische Spannung geeigneter Polarität und vorbe-
stimmter Höhe abwechselnd an die Platten 48 und 50 angeschaltet, um Tonerteilchen anzuziehen und zu
binden. Wird eine der Platten elektrisch zur Anziehung von Tonerteilchen geladen, so erhält die andere Platte
eine Ladung mit einer Polarität, die die Tonerteilchen während dieser Zeit abstößt. Da beide Platten
abwe;>selnd positiv und negativ geladen werden, zieht
jede Platte während eines Zyklus Toner für eine kurze Zeit an, stößt ihn dann unmittelbar danach wieder ab.
Wie bereits ausgeführt, dauert jeder dieser Zyklen
vorzugsweise eine Sekunde lang, wobei für die erste HäKte die Tonerteilchen eine halbe Sekunde lang
angezogen, in der zweiten Hälfte abgestoßen werden. Während der zweiten Hälfte eines jeden Zyklus, in der
die Tonerteilchen abgestoßen werden, reinigt die kontinuierliche Strömung des Entwicklerstoffs zwischen
den Platten die jeweils mit abstoßender Ladung versehene PIeUe
Vorstehend wurde angenommen, daß die Tonerteilchen selbst eine negative Ladung tragen, so daß bei
Erzeugung eines elektrischen Feldes mit den Platten 48 und 50 die Tonerteilchen angezogen werden. Diese
elektrische Vorbedingung ist lediglich ein Beispiel, die Plattenelektroden funktionieren in gleicher Weise mit
positiv geladenem Toner unter denselben Potentialbedingungen.
Die Vorrichtung 40 enthält ferner eine Fotozelle P-I,
die nahe der dem Plattenabstand abgewandten Seite der Plattenelektrode 48 angeordnet ist. Eine Lampe LX ist
gleic'falls vorgesehen und nahe der dem Abstand JO zwischen beiden Platten abgewandten Seite der
Plattenelektrode 50 angeordnet, wobei sie auf die Platten und die Fotozelle P-X ausgerichtet ist. Die
Anordnung der Fotozelle und der Lampe zueinander ist derart, daß die Fotozelle die Lichtstrahlen der Lampe JS
durch die kaskadierende Entwicklerstoffströmung zwischen den Plattenelektroden hindurch und den auf der
einen und dann auf der anderen während jedes Anziehungs-Abstoßungszyklus angesammelten Toner
hindurch empfängt. Die Lampe ist mit einer Stromquelle und einer Steuerschaltung verbunden, die eine Einschaltung
während des Auswertevorganges, beispielsweise bei eingeschalteter Maschine, bewirkt.
Die Feststellung der Tonerkonzentration erfolgt mit der erfindungsgemäQen Vorrichtung durch laufende
Messung der auf beiden Plattenelektroden 48 und 50 während einer Vielzahl Anziehungs- und Abstoßungszyklen
angesammelten Tonerteilchen. Wie bereits ausgeführt, enthält jeder Zyklus einen Zeitraum, in dem
auf einer der Platten 48 und 50 Toner angezogen wird, während die andere Platte ihn abstößt, wonach in einem
weiteren Zeitraum die andere Platte Toner anzieht, der von der ersten Platte abgestoßen wird. Während eines
Auswertezyklus zieht also jede Platte 48 und 50 Tonerteilchen während der halben Zykluszeit an und 'S5
siößt sie während der anderen halben Zykluszeit wieder ab. Eine Reinigung kann ereicht werden, wenn die Platte
sich nicht im Anziehungszustand befindet und ein abstoßendes Feld für den negativen Toner erzeugt, das
durch den Potentialunterschied zwischen beiden Platten w>
bestimmt ist. Beispielsweise tritt eine Reinigung dann ein, wenn die »saubere« Platte Erdpotential oder
negatives Potential oder positives Potential führt, das jeweils geringer ist als das der »anziehenden« Platte. Bei
einem negativen Potential tritt eine Rcinigungswirkung "
dann auf, wenn die »saubere« Platte negativer (d. h. näher Nullpotential liegt) ist als die »abstoßende« Platte.
Während der Entwicklerstoff zwischen die Plattenelektroden hindurchfällt, entfernt er die vorher an der
geeerdeten Platte gebundenen Tonerteilchen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich ein Atisgangssignal der Fotozelle, das ein stetiges Signal
ist. Dies bedeutet, daß die Höhe des Ausgangssignals, abgesehen von einer geringen Welligkeit, auf einem
festen Wert steht. In Fig.4 kennzeichnet die Kurve C
die Dichte der negativ geladenen Toneransammlung oder der Reinigungswirkung an der Plattenelektrode 48,
wenn diese zyklisch mit abstoßendem oder reinigendem Potential geladen wird. Die Kurve O zeigt die Dichte auf
der Plattenelektrode 50, wenn diese zyklisch mit anziehendem oder reinigendem Potential geladen wird.
Da die Platten 48 und 50 abwechselnd positiv und negativ geladen werden, erhält die auf ihnen jeweils
vorhandene Tonerdichte hohe und niedrige Spitzenwerte, wie sie durch die Form der Kurven C und D
dargestellt sind. Die Kurven haben einen übereinstimmenden Verlauf, sind jedoch um etwa 180° gegeneinander
phasenverschoben. Wird die Platte 48 positiv geladen, so nimmt ihre Toneransammlung zu, während
gleichzeitig die vorher erzeugte Toneransammlung auf der Platte 50 verringert wird. Die Überlagerung dieser
Dichtewerte durch das Vorhandensein von Toner auf beiden Platten zu jedem Zeitpunkt ist durch die Kurve S
dargestellt, die ein Summensignal an der Fotozelle P-X erzeugt. Die Kurve S ist als gerade Linie dargestellt, da
die Kurven Cund Dübereinstimmend ausgebildet sind.
In der Praxis können sie jedoch einen geringen Unterschied aufweisen, wodurch sich eine Kurve S
ergibt, die eine geringe Welligkeit aufweist. In jedem Falle zeigt die Kurve S die Summendichte des auf den
Platten 48 und 50 vorhandenen Toners an, und damit die Dichte des Toners, der zwischen die Platten hindurchfällt,
jedoch an ihnen nicht anhal'el. Bei optimalen Bedingungen bleibt die Dichte konstant.
Bei anderen Tonerauswertevorrichtungen, die mit nur einer einzigen Plattenelektrode oder Auswertefläche
arbeiten, wird nur eine der Kurven Cund D erzeugt, und die Änderungen ihrer Spitzenwerte erfordern normalerweise
komplizierte elektronische Schaltungen, um eine wirksame Steuerung der Tonereingabe in die
Entwicklungsvorrichtung zu ermöglichen.
Das in Fig. 3 gezeigte Funktionsdiagramm verdeutlicht
die Arbeitsweise der Vorrichtung 40. Zu deren Betrieb müssen die Lampe und die Fotozelle gespeist
und die Ladespannungen an die Platten 48 und 50 angeschaltet werden. Wird der Motor 59 beispielsweise
durch Einschalten der Kopiermaschine gleichfalls eingeschaltet, so wird die eine Anziehung bewirkende
L.:despannung abwechselnd an die Platten 48 und 50 angeschaltet, und die Vorrichtung 40 ist dann in einem
Zustand, in dem sie die Tonereingabe in das Entwicklungssystem steuern kann. Während der Toner
bei der Bildentwicklung während des Maschinenbetriebs verbraucht wird, kann das Ausgangssignal der
Fotozelle P-X durch eine Auswerteschaltung 60 ausgewertet werden, die mit einem vorbestimmten
Schwellwert arbeitet, der die optimale Tonerkonzer.tration angibt. Ein Tonerverbrauch hat eine entsprechende
Verringerung des Ausgangssignals zur Folge, und wenn dieser Wert zu gering wird, indem er beispielsweise
unter den vorgegebenen Schwellwert abfällt, wird diese Abweichung mit der Auswerteschaltung 60 festgestellt.
Die Auswerteschaltung 60 vergleicht das Ausgangssignal der Fotozelle mit dem Schwellwert und erzeugt ein
Steuersignal, das die Eingabevorrichtung 15 zur Eingabe weiteren Toners in das Entwicklunessvstem veranlaßt.
Die Eingabevorrichtung gibt den Toner in geringen Mengen ein, bis das Signal der Auswerteschaltung 60
verschwindet.
In Fig.5 ist eine Kurve O dargestellt, die die
Dichtebedingungen für eine typische Betriebsfolge der Kopiermaschine von etwa 25 Minuten Dauer angibt.
Die gestrichelte Linie A zeigt die mit den Plattenelektroden 48 und 50 festgestellte Tonerdichte bei
optimalem Toneranteil im Entwicklerstoff und wird als vorgegebener Wert betrachtet. An dieser Linie ergeben
sich optimale Entwicklungsbedingungen, darunter muß Toner nachgefüllt werden. Der Teil 01 zeigt den
Zustand, in dem kein Toner durch die Entwicklung entnommen wird, wenn beispielsweise keine Kopien
erzeugt werden. Der abwärts geneigte Teil 02 zeigt den allmählichen Tonerverbrauch in dem Entwicklungssystem
während der Erzeugung von Kopien, die StrichzeichnunCTen enthalten Es *ei b?mfrkt. HaR dip
Dichte über der Zeit langsam abfällt, wenn die Betriebsfolge ihrem Ende zugeht. Die Teile 01 und 02
der Kurve O sind in Fig. 5 mit einem übergroßen
Abstand zur Linie A dargestellt, um die verschiedenen Steuerwirkungen der Tonereingabesteuerung besser
darstellen zu können. Tatsächlich können die Teile der Kurve O kurz über dem durch die Linie A dargestellten
Pegelwert liegen.
Am Punkt fliegt der Dichtewert unter der optimalen Dichtelinie A, wodurch ein Korrektursignal mit der
Auswerteschaltung 60 erzeugt wird, das die Eingabe weiteren Toners in das Entwicklungssystem bewirkt.
Der Teil 03 der Kurve zeigt das Ergebnis dieser Tonereingabe, wenn weitere Strichzeichnungen kopien
werden, bis der Teil 04 erreicht ist, bei dem der Tl leranteil seinen Anfangswert hat. Der Teil 05 zeigt
ein ;n Tonerverbrauch für durchgehend getönte Bildfläche i, die jetzt erzeugt werden. Es sei bemerkt, daß der
To lcrverbrauch für solche Bildfiächen gegenüber dem Verbrauch für Strichzeichnungen wesentlich höher liegt.
Erreicht der Tonerverbrauch den Optimalwert A, so wird die Eingabevorrichtung zur Eingabe weiteren
Toners erneut betätigt.
Wird der Tonervorrat während des Maschinenbetriebs erschöpft, so erzeugt die Auswerteschaltung 60
ein dauerndes Eingabes'gnal. Jetzt kann jedoch kein Toner eingegeben werden, so daß die ihm entsprechende
Verbrauchskurve, angegeben durch den Kurventeil 06, nach unten fortgesetzt wird. Bei Erreichen des
Wertes B kann eine eventuell vorgesehene Signalisie-
ίο rungsvorrichtung eingeschaltet werden, die den Verbrauchszustand
des Toners anzeigt. Falls erforderlich, kann ein Ausschaltesignal für die Maschine erzeugt
werden, welches die Maschine in den Auslaufzustand bringt.
η Die Vorrichtung 40 ist ähnlich wie eine nach dem
Kaskadierungsverfahren arbeitende Entwicklungsvorrichtung aufgebaut, sie ist jedoch wesentlich kleiner
ausgebildet. Die Entwicklung der Platten 48 und 50 wird durch die jeweils gegenüberliegende Platte verbessert,
2(i da diese als Entwicklungselektrode wirkt. Die Entwicklung
erfolgt durch ein zwischen den Elektroden erzeugtes elektrisches Feld ohne Randeffekt, der bei
einer einzigen Auswertefläche auftreten würde, denn dort wäre keine zweite parallele Fläche vorhanden, die
r> ein elektrisches Feld erzeugen würde. Die Entwicklung
erfolgt also auf jeder Plattenelektrode 48 und 50 vollständig, d. h. die Verteilung des Toners auf der
jeweiligen Platte ist gleichmäßig. Die gesamte Elektrodenfläche wird auf diese Weise zur Entwicklung genutzt,
W wodurch sich ein größerer Bereich ergibt, in dem die
Dichte des Toners gemessen werden kann, was eine bessere Mittelwertbildung der Tonerdichte ermöglicht.
Die Fotozelle P-X kann auf der gesamten Elektrodenfläche
arbeiten, im Gegensatz zu den bekannten
r> Anordnungen, in denen jeweils nur ein kleiner Auswertebereich einer größeren Fläche vorgesehen ist.
Auf diese Weise ergibt sich eine bessere Steuerempfindlichkeit des Tonereingabesystems.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:l. Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes, der elektrostatisch geladene Tonerteilchen in einer Teilchenmischung enthält, bei der Bildentwicklung in einer elektrophotographischen Kopiermaschine, wobei der Entwicklerstoff in einem Kanal zwischen transparenten, aufladbaren mit Abstand einander gegenüber angeordneten Plattenelektroden geführt ist, welche mit einer umpolbaren Spannungsquelle zur Erzeugung einer ihr Vorzeichen periodisch wechselnden elektrischen Spannung an den Elektroden verbunden sind, wobei sich die Elektroden im Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Element befinden und das lichtempfindliche Element ein Signal erzeugt, dessen Amplitude der jeweils auf den Elektroden abgelagerten Tonet ;eilchenmenge entspricht und das beim Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes eine Vorrichtung zur Eingabe von Tonerteilchen in die Teilchenmischung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (48,50), an denen jeweils eine Spannung entgegengesetzter Polarität anliegt, zwischen der Lichtquelle (L-\) und dem lichtempfindlichen Element (P-I) parallel zueinander und einander mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch bei der jeweiligen Polung der Spannung ein in nur eine Richtung weisendes elektrisches Feld und eine gleichmäßige Flächenentwicklung auf derjenigen Elektrode erzeugbar ist, die eine der Polarität der geladenen Tonerteilchen entgegengesetzte Polarität aufweistZ Vorrichtung nach Anspruch .,dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal stromaufwärts von den Elektroden (48, 50) einen Abschnitt (47) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, durch den die Strömungsgeschwindigkeit der Teilchenmischung konstant haltbar ist.
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