DE2056114B2 - Automatische regeleinrichtung fuer die tonerkonzentration eines fluessigen dispersionsentwicklers in einem elektrofotografischen kopiergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Regeleinrichtung für die Tonerkonzentration eines flüssigen Dispersionsentwicklers in einem elektrofotografischen Kopiergerät, das einen Entwicklerbehälter, eine Bildentwicklungswanne, einen Tonervorratsbehälter und eine Einrichtung zum Umwälzen des Entwicklers durch den Entwicklerbehälter und die Bildentwicklungswanne enthält, mit einer optischen Meßeinrichtung zur kontinuierlichen Ermittlung der Tonerkonzentration aus der Absorption des von einer Lichtquelle durch den Entwickler auf eine Fotozelle fallenden Lichtes und mit einer Steuereinrichtung für die Zugabe von Toner aus dem Tonervorratsbehälter in den Entwicklerbehälter in Abhängigkeit von der ermittelten Tonerkonzentration.

Bei der durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 497 002 bekanntgewordenen Regeleinrichtung dieser Art sind die Lichtquelle und die Fotozelle in durchscheinenden Einsätzen in die Flüssigkeit getaucht. Zwischen den Einsätzen befindet sich der flüssige Dispersionsentwickler, dessen Tonerkonzentration aus der Absorption des von der Lichtquelle durch den Entwickler auf die Fotozelle fallenden Lichtes bestimmt wird. Die durchscheinenden Einsätze befinden sich bei der bekannten Regeleinrichtung stets in direktem Kontakt mit dem Entwickler, und dies hat zur Folge, daß während einer längeren Benutzungsdauer die Einsätze und damit auch die Stellen des Lichtdurchtritts durch diese Einsätze verschmutzt werden. Die Verschmutzung an diesen Stellen verursacht eine Herabsetzung der Intensität des durch den Entwickler geleiteten Lichts, so daß die erfaßte Lichtintensität nicht der tatsächlichen Tonerkonzentration innerhalb des Entwicklers entspricht.

Man hat zwar bei einer ähnlichen Rcgeleinrich-'ung, bei der das Licht durch einen den Entwickler enthaltenden Behälter geleitet wird, eine Verschmutzung der Fenster dadurch zu vermeiden versucht, daß diesen Fenstern ein Wischer oder mehrere Wischer zugeordnet werden. Durch diese zusätzliche mechanische Einrichtung werden jedocii die Kosten der Meßeinrichtung vergrößert. Außerdem besteht eine große Schwierigkeit darin, die Verbindung zwischen dem Wischcrmcchanismus und der Antriebswelle dieses Mechanismus vollkommen abzudichten. Durch den direkten Kontakt des Wischers mit dem Fenster bestellt die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche des Fensters.

Eine weitere Lösung zur Verhinderung der Verschmutzung des Fensters besteht in der Verwendung einer Resonatorplatte bzw. von Resonatorplatten für den Teil, der von einer Verschmutzung freizuhalten ist. An Stelle dieser Lösung kann auch eine Ultraschallvibration der von Verschmutzung freizuhaltenden Teile treten. In diesen Fällen müssen die vibrierenden Teile aus einem lichtdurchlässigen Material wie aus einem Kristallmatcrial bestehen und es muß

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ein geeigneter Mechanismus zur Erzeugung der Vibration vorgesehen werden. Diese Lösung^ist somit kompliziert im Aufbau und in der gesamten Anordnung und bedingt hohe Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer automatischen Regeleinrichtung der einleitend genannten Art ein Verschmutzen fester Oberflächen im Strahlenweg der optischen Meßeinrichtung durch Jen flüssigen Entwickler zu verhindern und dadurch eine- unverfälschte optische Messung über lange Zeit zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung, ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ausbildung einer dünnen, beidseitig ohne Berührung mit ■.esten Oberflächen laminar herabströmenden Entv.i'jklerschicht zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle.

Die Erfindung wird durch Ausführurgsbeispiele an Hand von 10 Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer au Aüsführungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Regeleinrichtung,

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten automatischen Regeleinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der in F i g. 2 dargestellten Einrichtung,

F i g. 4 im Schnitt eine Draufsicht des Teils zur Erlassung der Tonerkonzentration der Einrichtuno noch F i g. 2.

F i g. 5 eine schematische Darstellung der in der Einrichtung nach F i g. 2 verwendeten optischen Meßeinrichtung,

Fig. 6A in perspektivischer Darstellung eine Teilansicht einer Ausführungsform der Führung für die iilinartige Scrömungsbildung,

Fig. 6B in perspektivischer Darstellung eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsl'onn einer Führung zur filmartigen Strömungsbildune.

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer in der erfindungfgemäßen Einrichtung verwendeten elektrischen Schaltung,

Fig. 8 A, 8 B und 8 C Schaltungen verwirklichter Beispiele des Schaltungsschemas nach F i g. 7,

F i g. 9 ein weiteres Beispiel einer Ausl'ührungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Regeleinrichtung,

Fig. K) eine Schaltung für die automatische Regeleinrichtung nach F i g. 9.

Fig.! zeigt die gesamte Anordnung einer ed'indungsgemäßen Ausführungsform einer automatischen Regeleinrichtung. In einem Entwicklerbehälter 1 mit einem flüssigen Entwickler befindet sich eine Umwälzpumpe 2 zum zwangsweisen Umwälzen des Entwicklers. Oberhalb des Eiuwicklcrbchältcrs 1 und mit diesem verbunden ist ein Bildentwicklungsteil 3 mit einer Bildentwicklungswanne vorgesehen. Der Entwicklcrbchältcr 1 ist außerdem mit einer optischen Meßeinrichtung 4 für die Tonerkonzentration des Bades und einer Steuereinrichtung6 zum bedarfswciscn Zuführen der vorgeschriebenen Tonermengen aus einem Tonervorralsbchälter7 in den Entwickler verbunden. Durch die zwangsweise Umwälzung mittels der U.nwälzpumpc 2 wird der Entwickler des Enlwicklerbchälteis 1 dem Biklcntwicklungsteil 3, der Meßvorrichaing4 für die Tonerkonzentration des Bades und der Steuereinrichtung 6 zu-'(Tpl'i'ihrt

In F i g. 2 ist die Anordnung der Meßvorrichtung 4 für die Tonerkonzentration des Bades im Detail dargestellt. In einem Überlaufgefäß 8 ist eine Dammwand 16 vorgesehen, die das Überlaufgefäße in zwei Teile mit einem unterschiedlichen Entwicklerpegel teilt. Der erste Teil des Überlaufgefäßes 8 mit dem höheren Entwicklerpegel besitzt einen mit der Steuereinrichtung 6 verbundenen Entwicklereinlaß 14, während der zweite Teil des Überlaufgefäßes 8 mit dem niedrigeren Entwicklerpegel einen Auslaß 17 für den übergelaufenen Entwickler besitzt. Aus der Innenwand des Überlaufgefäßes 8 steht oberhalb einer Stelle, die dem Entwicklereinlaß 14 gegenüberliegt, ein horizontales Teil 15 vor, so daß ein Überquellen der durch den Einlaß 14 in das Überlaufgefäß 8 zugeführten Flüssigkeit verhindert wird. Im Boden des ersten Teils des Übe.:aufgefäßes 8 ist ein Entwicklerauslaß 9 vorgesehen, du.ch den der Entwickler in Form eines dünnen Films längs einer mit dem Boden einstückig verbundenen Führung 11 (s. Fig. 3) zur Ausbildung einer filmartigen laminaren Strömung nach unten strömt. Zu beiden Seiten der so gebildeten dünnen filmartigen Entwicklerströmung, d. h. diese einschließend, befinden sich eine feststehend angeordnete Lichtquelle 1? und eine feststehend angeordnete Photozelle 13 in einander gegenüberliegender Lage. Neben der filmartigen Strömungsbildung des Entwicklers sind eine weitere Photozelle 19 und ein Filter 18 feststehend angeordnet, wobei das Filter 18 die gleiche Lichtdurchlässigkeit wie ein Entwickler einer Normaltonerkonzentration besitzt (s Fig. 3). Wie F i g. 2 zeigt, ist in der Steuereinrichtung 6 ein mit dem Entwicklereinlaß 14 des Überlaufgefäßes 8 verbundenes Umlaufroh.' 22 sowie ein Speiseventil 21 zum Regeln üer Zufuhr des Toners aus dem Vorratsbehälter? in den durch das Umlaufrohr 22 fließenden Entwickler vorgesehen. Das Speiseventil 21 ist mit einer Magnetspule 23 verbunden, die über eine geeignete Zwisch=nausrüstung. wie sie im folgenden im Detail cläutert wird, von der Meßvorrichtung für die Tonerkonzcntration des Bades gesteuert wird.

Bei der beschriebenen Ausbildung der erfindungsgemäßen automatischen Regeleinrichtung wird der Entwickler zufolge der Zwangsumwälzpumpe 2 durch den Entwicklcreinlaß 14 dem ersten Teil des höheren Entwicklcrpegels des Überlaufgefäßes 8 zugeführt, und dann fällt der so zugeführte Entwickler zufolge seines Gewichts durch den Entwicklerauslaß 9. Infolge d:r Führung 11 fällt der Entwickler in Form einer dünnen filrnartigen Strömung, wälvcnd der Rest des Entwicklers, der über die Dammwand 16 fließt, durch den Auslaß für den übergelaufenen Entwickler au> dem Überlaufgefäß 8 abfließt. Hinsichtlich der Vorrichtung zur Bildung der filmartigen Strömung wirkt das Überlaufgefäß 8 so, daß sich die filmartige Strömung stets mit einer gleichmäßigen Dicke ausbildet, so daß die Lichtdurchlässigkeit der filmartigen En'wicklerströmung nicht durch ein merkliches Maß einer zeitlichen Änderung der Dicke der Strömung beeinflußt wird.

Die gegenseitige Lage zwischen der Lichtquelle 12. der Photozelle 13, der zweiten Photozclle 19. des Filters 8 und der Führung 11 für die filmartige Strömungsbildung wird durch die Darstellung nach F i g. 4 besser verständlich. Das von der gemeinsamen Lichtquelle 12 ausgesandle Licht wird sowohl von cLt Phi.tozcllc 13 als auch von der Photozclle 19

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gemessen. Von der letzteren wird es durch das Filier Ferner ist für die Erregung der Magnetspule 23 und

18 gemessen. Die Differenz der so gemessenen Licht- für die Vorspannung des elektrischen Kreises eine

Intensitäten wird benutzt, um die Tonerkonzentration elektrische Spannungsquelle 42 vorgesehen,

des entsprechenden Entwicklers zu erfassen. In Fig. 8 B ist ein weiteres tatsächliches Beispiel

In F i g. 5 ist das Prinzip der optischen Meßvor- 5 der Schaltungen 31, 32 und 33 dargestellt. Bei dieser richtung für die Tonerkonzentration innerhalb des Schaltungsanordnung enthält die Betätigungsschal-Entwicklers vereinfacht dargestellt. Ein Teil des von tung 33 die Magnetspule 23, einen Thyristor 43 und der gemeinsamen Lichtquelle 12 ausgesandten Lichts eine Wechselspannungsquelle 44 zum Erregen der wird über die gebildete filmartige Entwicklerströ- Magnetspule 23. Ferner ist eine elektrische Spanmung 24 durch die Photozelle 13 gemessen, während io nungsquelle 46 für die Vorspannung vorgesehen,
ein weiterer Teil des Lichts über das Filter 18 durch Wenn es aus einem bestimmten Grund erforderlich die andere Photozelle 19 gemessen wird. Das Filter ist, die Tonerkonzentration innerhalb des Entwick-18 hat — wie oben erwähnt — die gleiche Licht- lers zu verändern, z. B. im Hinblick auf einen Unterdurchlässigkeit wie ein Entwickler der Normaltoner- schied in der Durchsichtigkeit der Originale, dann konzentration. Abhängig vom Unterschied der so ge- 15 kann das Filter 18 entsprechend geändert werden, messenen Lichtintensitäten wird der Öffnungsquer- Dies ist eines der sehr vorteilhaften Merkmale dieser schnitt des Tonerspeiseventils 21 (s. F i g. 2) gesteu- Erfindung. Allein durch eine Änderung des Typs crt, so daß die Tonerkonzentration automatisch über oder der Art des Filters 18 kann die erhaltene Tonerdie im folgenden erläuterte elektrische Anordnung konzentration wie gewünscht verändert werden,
auf einem konstanten Wert gehalten wird. 20 Die Einstellung kann auch durch eine entspre-

Die für die Bildung der filmartigen Strömung ver- chende Einstellung des veränderbaren Widerstands

wendete Führung 11 kann die Form eines nach unten 36 der elektrischen Schaltung bewirkt werden,

gerichteten U-förmigen Drahtes haben, wie es in In F i λ 8 C ist ein weiteres tatsächliches Beispiel

F i g. 6 A dargestellt ist, oder die Form einer dünnen der Schaltungen 31, 32 und 33 dargestellt. Wird bei

Platte, wie es in F i g. 6 B dargestellt ist. Im zweiten as dieser Schaltungsanordnung die Tonerkonzentration

Fall besitzt die Platte eine geeignet dimensionierte schwach, dann steigt die von der Photozelle 13 emp-

mittlerc Öffnung für den Durchtritt des von der fangene Lichtintensität an, und der aus den Transi-

Lichtquelle ausgesandten Lichts. stören 37 und 38 bestehende Differentiaivcrstärker

In F i g. 7 ist eine prinzipielle Anordnung einer bei kommt aus dem Gleichgewichtszustand. Als Folge

der erfindungsgemäßen Einrichtung vorteilhaft ver- 30 hiervon wird das mit dem Kollektor des Transistors

wendbaren elektrischen Schaltung dargestellt. Die 38 verbundene Relais 51 betätigt und hierdurch das

Photozellen 13 und 19 sind mit einem Differential- Ventil der Tonerspeisequelle 53 geöffnet. Wenn an-

verstärker 31 verbunden. Nur wenn die Größe des dererseits die Tonerkonzentration durch Zufuhr des

jeweiligen von den Photozellen 13 und 19 empfange- Toners groß wird, wird das mit dem Kollektor des

nen Lichts unterschiedlich ist, erzeugt der Differen- 35 Transistors 37 verbundene Relais 52 betätigt und da-

tialverstärker 31 ein entsprechendes Ausgangssignal, mit ein Ventil geöffnet, das neue Dispersionsflüssig-

das über einen Leistungsverstärker 32 in eine Betäti- keit 54 zuführt. Die Folge ist, daß die Konzentration

gungsschaltung 33 gelangt. Beim Empfang des so des Toners einen konstanten Wert einnimmt. Durch

verstärkten Signals erzeugt die Betätigungsschaltung Kurzschließen des Belastungswiderstands 55 kann

33 Stellsignale, durch die das Tonerspeiseventil 21 40 der Toner manuell zugeführt werden, wodurch eine

(s. F i g. 2) geöffnet und der Toner zufolge seines Ge- stärkere Konzentration als der vorgeschriebene Wert

wichts aus der Tonerspeisequelle 7 dem innerhalb erhalten werden kann.

des Umlaufrohrs 22 befindlichen Entwickler züge In F i g. 9 ist eine weitere Ausführungsform der erführt wird, findungsgemäßen Regeleinrichtung dargestellt. Die

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung selbst- 45 Einrichtung ist mit einem Schwimmer 47 ve sehen, verständlich, wird ein Unterschied in der Größe der der einen auch in Fig. 10 dargestellten Umschalter von den Photozellen 13 und 19 empfangenen Licht- 48 betätigt. Die bei der Ausführungsform nach intensität durch eine Schwächung der tatsächlichen Fig.9 verwendete elektrische Schaltung ist in Tonerkcnzentration verursacht. Durch die Zufuhr Fig. 10 dargestellt. Bei der in Fig. 10 dargestellten des neuen Toners erreicht die tatsächliche Tonerkon- 50 Schaltung wird jedesmal, wenn ein photoempfindlizentration allmählich den vorgeschriebenen Wert. ches Papier das elektrostatische Kopiergerät durch-Bei Wiederherstellung der vorgeschriebenen Toner- läuft, ein Kontakt 50 α durch Betätigung eines Relais konzentration wird im Differenzverstärker 31 ein 50 während einer konstanten Zeit geschlossen. Wenn elektrisches Gleichgewicht hergestellt, und es werden bei einer Regeleinrichtung, die keinen Schwimmer von diesem keine weiteren Ausgangssignale abgege- 55 besitzt, der Kreislauf des Entwicklers zufolge einer ben. Das Fehlen der Ausgangssignale führt zu einem Abnahme des Entwicklers gestoppt wird, nimmt der Verschwinden der Stellsignale der Betätigurcsschal- Durchfluß des Entwicklers durch die Meßvorrichtung 33, so daß das Ventil 21 geschlossen und die tung 4 für die Tonerkonzentration ab, und hierdurch Tonerzufuhr beendet wird. wird die Lichtdurchlässigkeit größer, d. h., es tritt der

In F i g. 8 A sind tatsächliche Beispiele der Schal- 60 gleiche Effekt auf wie bei einer Abnahme der Tonertungen 31,32 und 33 dargestellt. konzentration. In F i g. 9 sind die bereits m F i g. 1

Bei der dargestellten Schaltangsanordnung umfaßt dargestellten Teile wie die Umwälzpumpe 2, der

der Differentialverstärker die Photozellen 13 und 19, Bildentwicklungsteil 3 usw. zur besseren Vcranschaueinen Emitterwiderstand 34, einen veränderbaren lichung weggelassen. Der Schwimmer 47 bewegt sich

Widerstand 36 und Transistoren 37 und 38. Der Lei- 65 abhängig vom Pegel des Entwicklers aufwärts oder stungsverstärker 32 enthält einen Transistor 39; die abwärts. Wenn der Pegel des Entwicklers den Nenn-Betätigungsschaltung 33 enthält ein Relais 41 mit pegel unterschreitet, wird die gemeinsame Klemme

einem Relaiskontakt 41a und die Magnetspule 23. 48 α des Umschalters an die Klemme 48 c geschaltet

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und eine Warnlampc 49 betätigt. Gleichzeitig wird der Stromkreis der Magnetspule 23 geofTnet und hierdurch eine unnütze Zufuhr des Toners verhindert. Durch Erfassen des Mangels an Entwickler mittels Aufleuchten der Warnlampc 49 und Zufuhr einer neuen Dispersionsflüssigkeit wird der Pegel des Entwicklers wieder angehoben. Die gemeinsame Klemme

48i7 des Umschalters 48 kehrt zur Klemme 4Hb zu rück, und damit wird die automatische Regeleinrich Hing für die Tonerkonzentration wieder in Betricl gesetzt. Im tatsächlichen Fall sollte die Zeitverzüge rung zwischen dem Aufleuchten der Warnlampe 4^l. und der Zufuhr der Dispersionsflüssigkcii berück sichtigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 519/2'

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Automatische Regeleinrichtung für die Tonerkonzentraiion eines flüssigen Dispersionsentwick' —s in einem elektrofotografischen Kopiergerät, das einen Entwicklerbehälter, eine Bildentwicklungswanne, einen Tonervorratsbehälter und eine Einrichtung zum Umwälzen des Entwicklers durch den Entwicklerbehälter und die Bildentwicklungswanne enthält, mit einer optischen Meßeinrichtung zur kontinuierlichen Ermittlung der Tonerkonzentration aus der Absorption des von einer Lichtquelle durch den Entwickler auf eine Fotozelle fallenden Lichtes und mit einer Steuereinrichtung für die Zugabe von Toner aus dem Tonervorratsbehälter in den Entivicklerbehälter in Abhängigkeit von der ermittelten Tonerkonzentration, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (8,9, 11) zur Ausbildung einer dünnen, beidseitig ohne Berührung mit festen Oberflächen laminar herabströmenden Entwicklerschicht zwischen der Lichtquelle (12) und der Fotozelle (13).

2. Automatische Regeleinrichtung nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zu; Ausbildung der dünnen, laminar herabströmenden Entwickle-^chieht ein Überlaufgefäß (8) enthält, da= durch eine Dammwand

(16) in einen ersten und eine λ zweiten Teil mit verschiedenem Entwicklerpegel unterteilt ist, daß der erste Teil mit einem Zufluß (14) für den Entwickler und der zweite Teil mit einem Auslaß

(17) für den übergelaufenen Entwickler versehen ist; daß ferner ein spaltförmiger Auslaß (9) für den Entwickler durch die Bodenwand des ersten Teils des Überlaufgefäßes (8) vorhanden ist, aus dem eine Führung (11) zur Bildung der Entwicklerschicht nach unten herausragt.

3. Automatische Regeleinrichtung nach An-Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) als U-förmig gebogener Draht ausgebildetist.

4. Automatische Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) in Form einer dünnen Platte ausgebildet ist. die eine Öffnung besitzt, über die die EiH-wicklerschicht laminar herabströmt.

5. Automatische Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optisehe Meßeinrichtung eine weitere Fotozelle (19) mit einem davorgesetzten Filter (18) enthält, die So angeordnet ist. daß das von der Lichtquelle (12) ausgesandte Licht unmittelbar auf das Filter

(18) fällt und daß das Filter (18) eine Lichtdurchlässigkeit besitzt, die der eines Entwicklers mit der Normaltonerkonzentration entspricht.

6. Automatische Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21, 23) für die Zugabe von Toner mit der optischen Meßeinrichtung über einen Differentialverstärker (31), einen Leistungsverstärker (32) und einen Betätigungsschalter (41, 41 a, 43) verbünde 1 ist.

7. Automatische Regeleinrichtung nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwimmer (47) zum Erfassen des Flüssigkeitspegels im Entwicklerbehälter vorgesehen ist, fer ner ein Umschalter (48), der bei einer Absenkung des Schwimmers bis unter einen vorgeschriebenen Pegel des Entwicklers den Stromkreis für eine Warnlampe (49) schließt und den Stromkreis für die Steuereinrichtung (23), die die Zufuhr des Toners steuert, unterbricht.