DE2408411A1

DE2408411A1 - Logiksteuerung fuer tonerabgabe

Info

Publication number: DE2408411A1
Application number: DE19742408411
Authority: DE
Inventors: James R Davidson; Carol A Walter
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1974-10-31
Also published as: NL7404416A; BE813798A; GB1457565A; JPS5031829A; FR2225782B1; CA1008915A; AU6791674A; FR2225782A1; JPS544853B2; BR7403036D0; US3873002A; IT1009837B

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. ΕΙΤΙ,Ε · DR. REK. NAT. K. HOFFMANN

PATE NT ANWÄLTE D-8000 MDNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Xerox Corporation, Rochester, N.Y. (USA)

Logiksteuerung für Tonerabgabe

Die Erfindung betrifft allgemein ein elektrofotografisches Kopiergerät und im einzelnen eine Steuervorrichtung, welche vorbestimmte Mengen von Tonerteilchen aus einem Tonerteilchenspeicherbehälter in eine im Entwicklungssystem des Gerätes benutzte Entwicklermischung mißt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen geladener Teilchen von einer tragenden Oberfläche zu. einem blatt-tragenden Material sowie ein elektrostatografisches Kopiergerät mit einer solchen Übertragungsvorrichtung, bei

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ORIGINAL INSPECTED

welchem Tonerteilchen auf ein blatt-tragendes Material übertragen werden, um auf diesem eine Kopie des reproduzierten, ursprünglichen Dokuments herzustellen.

Verschiedene Arten von Systemen sind entworfen worden, um die Zugabe von Tonerteilchen in die Entwicklermischung zu regulieren. Diese Systeme sind allgemein so aufgebaut und angeordnet, daß sie die Konzentration der in der Entwicklermischung erforderlichen Tonerteilchen überwachen und nach Bedarf zusätzliche Tonerteilchen zugeben. Durch Halten der Tonerteilchenkonzentration in der Entwicklermischung ungefähr auf einem bevorzugten Wert bleibt die Bilddichte der mit dem Kopiergerät hergestellten Kopie im wesentlichen konstant.

Bisher wurden mit Abgabesystemen im wesentlichen konstante Mengen von Tonerteilchen in die Entwicklermischung des Entwicklungssystems gemessen. Das Steuersystem erfaßte die Konzentration der Tonerteilchen in der Entwicklermischung und erzeugte ein entsprechend anzeigendes elektrisches Signal. Ein solches System ist in der 1971 eingereichten US-Patentanmeldung Serien-Nr. 213 056 beschrieben. Wie dort beschrieben, läuft eine elektrisch vorgespannte transparente Elektrode auf einer fotoleitenden Oberfläche durch die Entwicklermischung. Während sich die transparente Elektrode in der Entwicklungszone befindet, zieht sie Tonerteilchen an. Hierauf wird die Elektrode beleuchtet und die Dichte der zu der Elektrode angezogenen Tonerteilchen wird durch die Intensität.des durch die Elektrode gehenden Lichtes angezeigt. Ein Fotosensor erfaßt die Intensität der durc h die transparente Elektrode gehenden Lichtstrahlen und erzeugt eine dieser proportionales elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird mit einer Bezugsgröße verglichen und ein Steuersignal wird erzeugt, welches den Tonerteilchenspeicherbehälter betätigt, wenn die erfaßte Dichte unter einem bestimmten Punkt ist. Jedes erregende Signal führt zu einer Betätigung des Tonerteilchenspeicherbehälters für eine vorbestimmte Zeitdauer während des

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nächstfolgenden Entwicklungszyklus. Auf diese Weise wird eine relativ feste Menge Tonerteilchen in die Entwicklermischung des Entwicklungssystems abgegeben, wenn dies erforderlich ist. Diese Art von System ist in der Technik als "Ein-Aus-System" bekannt. Damit ist gemeint, daß die Konzentration der Tonerteilchen in der Entwicklermischung erfaßt und ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches dem Tonerteilchenspeicherbehälter Energie zuführt. Wenn sich so die Konzentration der Tonerteilchen in der Entwicklermischung unter einer spezifizierten Höhe befindet, werden, der Entwicklermischung zusätzliche Tonerteilchen zugeführt. Wenn jedoch die Tonerteilchenkonzentration ausreichend ist, wird kein elektrisches Signal erzeugt und der Tonerteilchenspeicherbehälter bleibt in Ruhe. In einem System dieser Art muß die Menge von in die Entwicklermischung während jedes Entwicklungszyklus abgegebenen Tonerteilchen innerhalb enger Grenzen gehalten werden. An der unteren Grenze müssen genügend Tonerteilchen der Entwicklermischung zugeführt werden, um eine zufriedenstellende Bilddichte zu halten, wenn der Bedarf an Tonerteilchen ein Maximum ist. Im Gegensatz hierzu sollen keine überflüssigen Mengen an Tonerteilchen der Entwicklermischung während irgend-eines Entwicklungszyklus zugeführt werden, weil dies zu einer übermäßigen Bilddichte führen würde. Es ist daher klar, daß ein Ein-Aus-System dieser Art eine geringe Breite hat, um den genannten Forderungen zu genügen.

Dementsprechend ist es Ziel der Erfindung, die Steuervorrichtung zum Regulieren der Abgabe von Teilchen aus einem Speicherbehälter in eine Mischung, insbesondere von Tonerteilchen in eine in einem Entwicklungssystem eines elektrofotografischen Kopiergerätes verwendete Entwicklermischung zu verbessern.

Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erreicht, welche erfindungsgemäße umfaßt eine Detektoreinrichtung zum Erfassen der Konzentration der Teil-

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chen in der Mischung, wobei die Detektoreinrichtung ein elektrisches Signal abgibt, welches anzeigt, daß die Konzentration der Teilchen in der Mischung unter einer vorbestimmten Höhe ist, und eine Einrichtung zum Summieren der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung und Erzeugen einer Mehrzahl von Ausgangssignalen, von denen jedes einer vorbestimmten Zahl von elektrischen Signalen entspricht, wobei jedes Ausgangssignal der Summiereinrichtung den Speicherbehälter zur Abgabe vorbestimmter unterschiedlicher Mengen von Teilchen aus dem Speicherbehälter in die Mischung betätigt.

Bei einer sol.chen Steuervorrichtung in einem elektrofotografischen Kopiergerät werden dabei Tonerteilchen von dem Tonerteilchenspeicherbehälter in die Entwicklermischung abgegeben.

Gemäß der Erfindung enthält die Steuervorrichtung also eine Detektoreinrichtung und eine Einrichtung zum Summieren. Die Detektoreinrichtung tastet die Konzentration der Teilchen in der Mischung ab. Zusätzlich erzeugt die Detektoreinrichtung ein elektrisches Signal, welches anzeigt, daß die abgetastete Teilchenkonzentration in der Mischung unter einer vorbestimmten Höhe ist. Die Einrichtung zum Summieren ist vorgesehen, um eine Mehrzahl von AusgangsSignalen entsprechend einer diskreten Zahl von elektrischen Signalen der Detektoreinrichtung zu erzeugen. Jedes Ausgangssignal dieser Einrichtung zum Summieren betätigt den Speicherbehälter, um unterschiedliche Mengen von Teilchen in die Mischung abzugeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird zur näheren Erläuterung der Einzelheiten und Vorteile der Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines mehrfarbigen elektrofotografischen Kopiergerätes mit den Merkmalen der Erfindung,

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Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung, verwendet im Zusammenhang mit dem Kopiergerät nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Funktionsblockschaltbild der Steuervorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Logikschaltbild eines der Blöcke in dem Funktionsblockschaltbild nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funktionsblockschaltbildes in Fig. 3,

Fig. 6 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funktionsblockschaltbildes in Fig. 3,

Fig. 7 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funktionsblockschaltbildes in Fig. 3,

Fig. 8 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funktionsblockschaltbildes in Fig. 3,

Fig. 9 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funtionsblockschaltbildes in Fig. 3, und

Fig.10 ein Logikschaltbild eines weiteren der Blöcke des Funktionsblockschaltbildes in Fig. 3.

Während die Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, versteht es sich, daß sie nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Vielmehr· umfaßt der Gedanke und Bereich der Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente, insbesondere des Ausführungsbeispiels.

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Zum allgemeinen Verständnis des beschriebenen mehrfarbigen elektrofotografischen Kopiergeräts, in welchem die Erfindung Verwendung finden kann, wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung sind durchweg gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Elemente verwendet. In Fig. 1 sind die verschiedenen Komponenten des Mehrfarbenkopiergerätes schematisch dargestellt.Obwohl die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung besonders geeignet ist für die Verwendung mit dieser Art von elektrofotografischen Kopiergeräten, sollte sich auch aus der folgenden Beschreibung ergeben, daß sie ebenso geeignet ist für die Verwendung in einer breiten Vielzahl von elektrofotografischen Kopiergeräten und in ihrer Anwendung nicht notwendigerweise auf die hier gezeigte besondere Ausführungsform beschränkt ist.

Wie in Fig.1 dargestellt, wird in dem elektrofotografischen Kopiergerät eine Trommel 10 verwendet, an deren äußerer Umfangsflache eine fotoleitende Oberfläche 12 befestigt ist. Die Trommel 10 ist drehbar in dem Geräterahmen gelagert und wird durch einen nicht gezeigten Antriebsmotor mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit in Richtung eines Pfeiles 15 angetrieben. Wenn sich die Trommel 10 dreht,, läuft die fotoleitende Oberfläche 12 nacheinander durch eine Reihe von Bearbeitungsstationen. Der Antriebsmotor dreht die Trommel 10 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit relativ zu den anderen Betätigungsmechanismen des Kopiergeräts. Die Gerätelogik koordiniert die Zeitsteuerung der verschiedenen Operationen mit der Drehung der Trommel 10, um die richtige Ablauffolge in den entsprechenden BearbeitungsStationen zu erzeugen.

Zu Anfang dreht die Trommel 10 die fotoleitende Oberfläche 12 durch eine Ladestation A. In der Ladestation A erstreckt sich eine koronaerzeugende Einrichtung 16 in Längsrichtung quer über die fotoleitende Oberfläche 12. Dies ermöglicht es der korona-

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erzeugenden Einrichtung 16, auf einfache Weise Ionen auf die fotoleitende Oberfläche 12 zu sprühen, um auf dieser eine relativ hohe, im wesentlichen gleichmäßige Ladung zu erzeugen. Vorzugsweise ist die koronaerzeugende Einrichtung 16 von der Art, wie sie in der ÜS-PS 2 778 946 beschrieben ist.

Nachdem die fotoleitende Oberfläche 12 auf ein im wesentlichen gleichmäßiges Potential geladen worden ist, wird die Trommel 10 zu einer Belichtungsstation B gedreht. In der Belichtungsstation B wird ein farbgefiltertes Lichtbild eines Originaldockuments oder einer Vorlage 22 auf die geladene fotoleitende Oberfläche 12 projiziert. Die Belichtungsstation B enthält ein sich bewegendes Linsensystem 18 und einen Farbfiltermechanismus 20. Ein geeignetes sich bewegendes Linsensystem ist in der ÜS-PS 3 062 108 gezeigt, und ein geeigneter Farbfiltermechanismus ist in der 1969 eingereichten US-Patentanmeldung Serien Nr. 830 282 beschrieben. Die Vorlage 22, wie z.B. ein Blatt Papier, ein Buch od.dgl. wird mit der Vorderseite nach unten auf eine transparente Sichtplatte 24 gebracht. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind Lampen 26 vorgesehen, welche sich in einem zeitgesteuerten Verhältnis mit dem Linsensystem 18 und dem Farbfiltermechanismus 20 bewegen, um aufeinanderfolgende Teilbereiche.der auf der Sichtplatte 24 angeordneten Vorlage 22 aufeinanderfolgend abzutasten. Auf diese Weise wird ein sich bewegendes Lichtbild des ursprünglichen Dokuments oder der Vorlage 22 auf die fotoleitende Oberfläche projiziert. Während des Belichtungsvorgangs führt der Farbfiltermechanismus 20 ausgewählte Farbfilter in den optischen Lichtweg des Linsensystems 18. Das entsprechende Filter wirkt auf die durch das Linsensystem 18 übertragenen Lichtstrahlen, um auf der fotoleitenden Oberfläche 12 ein latentes elektrostatisches Bild aufzuzeichnen, welches einem vorausgewählten Spektralbereich des elektromagnetischen Wellen-spektrums entspricht, und welches im folgenden als einfarbiges latentes elektrostatisches Bild bezeichnet wird.

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Die Trommel 10 dreht sich als nächstes zu einer Entwicklungsstation C. In der Entwicklungsstation C sind drei individuelle Entwicklereinheiten 28, 30 und 32 angeordnet, um das auf der fotoleitenden. Oberfläche 12 aufgezeichnete latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen. Vorzugsweise sind die Entwicklereinheiten alle von der Art, die in der Technik als "Magnetbürstenentwicklereinheit" bekannt ist. Typische Magnetbürstensysteme verwenden eine magnetisierbare Entwicklermischung, welche Trägerkörner und Tonerteilchen enthält. Allgemein sind die Tonerteilchen hitzehärtbar. Im Betrieb wird die Entwicklermischung kontinuierlich durch ein gerichtetes Flußfeld geführt, um aus ihr eine Bürste zu bilden. Das auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnete latente elektrostatische Bild wird in Kontakt mit der Bürste aus Entwicklermischung gebracht. Tonerteilchen werden von der Entwicklermischung zu dem latenten Bild angezogen. Jede der Entwicklereinheiten erthält passend gefärbte Tonerteilchen entsprechend dem Komplement des Spektralbereichs der Wellenlänge des durch den Farbfiltermechanismus 20 übertragenen Lichtes. Z.B. wird ein grün gefiltertes latentes elektrostatisches Bild durch Ablagern von grünabsorbierenden magentaroten Tonerteilchen auf dem latenten Bild entwickelt, während blau und rot gefilterte latente Bilder mit gelben und cyanfarbigen Tonerteilchen entwickelt werden. Eine typische Entwicklungsstation mit einer Mehrzahl von Entwicklereinheiten, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ist in der 1972 eingereichten US-Patentanmeldung Serien Nr. 255 259 beschrieben.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden zu den entsprechenden Entwicklermischungen zusätzliche Tonerteilchen hinzugefügt, wenn ihre Konzentration unter eine spezifizierte Höhe abgenommen hat. Die Konzentration der Tonerteilchen wird durch eine Detektoreinrichtung 34 bestimmt. Die Detektoreinrichtung enthält eine transparente Elektrodenanordnung 36, welche auf

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der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 in deren bildfreien Bereich angebracht ist. Eine Lichtquelle 38 tiberträgt in Zusammenarbeit mit Faseroptiken 40 und 44 Lichtstrahlen durch die transparente Elektrodenanordnung 36 zu einem Fotosensor Wenn das auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichneten latente elektrostatische Bild entwickelt wird, werden Tonerteilchen auf der transparenten Elektrodenanordnung 36 abgelagert. Die Intensität der durch die transparente Elektrodenanordnung gehenden Lichtstrahlen ist ein Maß für die Dichte der auf dieser abgelagerten Tonerteilchen. Der in einem Ofen 46 angeordnete Fotosensor 42 nimmt die durch die transparente Elektrodenanordnung 36 übertragenen Lichtstrahlen auf. Eine Steuerlogik 60 mit Logikelementen gemäß der Erfindung vermag das elektrische Ausgangssignal des Fotosensors 42 zu verarbeiten. Die Steuerlogik wird im folgenden im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 10 näher beschrieben. Der Ausgang der Steuarlogik 60 betätigt die entsprechenden Speicherbehälter für Tonerteilchen zum Abgeben von Tonerteilchen in die Entwicklermischung der passenden Entwicklereinheit, wenn sich deren Konzentration unterhalb der vorgeschriebenen Höhe befindet.

Im Verlaufe der verschiedenen, zu dem in Fig. 1 dargestellten mehrfarbigen elektrofotografischen Kopiergerät gehörenden Vorgänge wird das jetzt sichtbare Bild nach dem Entwickeln zu einer Übertragungsstation D gebracht. In der Übertragungsstation D wird das an der fotoleitenden Oberfläche 12 elektrostatisch haftende Tonerpulverbild auf ein Blatt endgültigen tragenden Materials 50 übertragen. Das endgültig tragende Material 50 kann unter anderem einfaches Papier oder ein Blatt aus thermoplastischem Polysulfonmaterial sein. Eine übertragungswalze hält das tragende Material 50 lösbar und bewegt sich mit diesem auf einem sich wiederholenden Weg. Die Übertragungswalze 52 dreht sich synchron mit der Trommel 10, im vorliegenden Falle mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit wie die Trommel 10. Daher kann eine Mehr-

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zahl von Tonerpulverbildern von der foioleitenden Oberfläche 12 auf das tragende Material 50 übertragen werden, wobei jedes Tonerpulverbild ausgerichtet mit dem vorherigen Bild diesem überlagert wird. Die Bildübertragung wird dadurch erreicht, daß die Übertragungswalze 52 elektrisch auf ein Potential vorgespannt wird, welches eine ausreichende Höhe und die richtige Polarität hat, um die elektrostatischen Tonerteilchen von dem auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichneten latenten Bild zu dem tragenden Material 50 anzuziehen. Die US-PS 3 612 677 beschreibt eine geeignete elektrisch vorgespannte übertragungswalze. Die Übertragungswalze 52 weist eine in ihr vorgesehene Ausnehmung auf, um zu verhindern, daß sich die fotoleitende Oberfläche 12 in Kontakt mit den auf der transparenten Elektrodenanordnung 36 abgelagerten Tonerteilchen bewegt. So werden diese Tonerteilchen nicht durch den ÜbertragungsVorgang beeinflußt oder gestört und stellen ein echtes Maß für die Tonerteilchenkonzentration in der Entwicklermischung dar.

Nachdem eine Mehrzahl von Tonerpulverbildern von der fotoleitenden Oberfläche 12 zu dem tragenden Material 50 übertragen worden ist, wird das tragende Material 50 von der Oberfläche der Übertragungswalze 52 getrennt und zu einer nicht gezeigten Schmelzstation gebracht. In der Schmelzstation wird das Tonerpulverbild dauerhaft an dem tragenden Materil 50 fixiert. Eine Art von geeigneter Schmelzeinrichtung ist in der US-PS 3 498 592 beschrieben. Das tragende Material 50, auf welchem das Tonerpulverbild fixiert ist, wird hierauf durch nicht gezeigte Förderer zu einer nicht gezeigten Sammelablage gebracht. Die Sammelablage ist so angeordnet, daß die Bedienungsperson des Gerätes leicht die fertige Kopie aus dem Kopiergerät entnehmen kann.

Die letzte Bearbeitungsstation in Drehrichtung der Trommel 10, wie sie durch den Pfeil 14 angedeutet ist, ist eine Reinigungsstation E. Wie oben angedeutet, wird die überwiegende Mehrzahl der Tonerteilchen auf das tragende Material 50 übertragen, einige restliche Tonerteilchen bleiben jedoch auf der

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fotoleitenden Oberfläche 12. Die Reinigungsstation E entfernt diese restlichen Tonerteilchen von der fotoleitenden Oberfläche 12. Die restlichen Tonerteilchen werden zunächst unter den Einfluß einer nicht gezeigten, koronaerzeugenden Einrichtung für Reinigungszwecke gebracht, welche die verbleibende elektrostatische Ladung'zu neutralisieren vermag. Hierauf werden die neutralisierten Tonerteilchen durch eine sich drehende, Fasern enthaltende Bürste 56 von der fotoleitenden Oberfläche 12 entfernt. Die Bürste 56 ist in Kontakt mit der fotoleitenden Oberfläche 12 angeordnet. Eine Art von geeigneter Bürstenreinigungseinrichtung ist in der US-PS 3 590 412 beschrieben.

Die obige Beschreibung dürfte ausreichend sein, um allgemein die Betriebsweise eines mehrfarbigen elektrofotografischen Kopiergerätes unter Verwendung der Lehre der vorliegenden Erfindung darzustellen und zu beschreiben.

Fig. 2 zeigt ein System zum Messen einer vorbestimmten Menge von Tonerteilchen in die Entwicklermischung der entsprechenden Entwicklereinheiten. Wie in Fig. 2 dargestellt, stellen die gestrichelten Linien einen Signalweg in dem Kopiergerät nach Fig. 1 dar, während die durchgezogenen Linien auf Steuerlogiksignale hinweisen. Die Detektoreinrichtung 34 gibt eine Ausgangsspannung ab, welche mit einer Bezugsspannung verglichen wird, die ihrerseits ein Maß für die gewünschte Tonerkonzentration in der entsprechendem Entwicklermischung ist. Ein Komparator 58 bestimmt die Differenz zwischen der von einer Spannungsquelle 57 abgegebenen Bezugsspannung und der von der Detektoreinrichtung 34 erzeugten Spannung. Diese Differenz wird ein Fehlerwertsignal, welches die Steuerlogik 60 betätigt.

Die Steuerlogik 60 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 10 beschrieben. Eine Ausgangsgröße der Steuer-

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logik 60 ist ein elektrisches Signal, welches anzeigt, daß Tonerteilchen von dem entsprechenden Speicherbehälter für Tonerteilchen fehlen. Dieses Signal erzeugt seinerseits ein Signal, welches einen Oszillatormotor 62 des Speicherbehälters für Tonerteilchen einschaltet, um entweder eine volle oder teilweise, in diesem Fall halbe, Abgabe von Tonerteilchen von dem Speicherbehälter zu ergeben. Ein anderes Signal von der Steuerlogik zeigt den Zeitpunkt im Kopierzyklus an, daß das den passenden Speicherbehälter für Tonerteilchen betätigende Signal ein- oder ausgeschaltet sein sollte. Die von dem jeweiligen Speicherbehälter für Tonerteilchen abgegebenen Tonerteilchen vergrößern die Konzentration der Tonerteilchen in der Entwickle rmi sch ung und modifizieren die von der Detektoreinrich tung 34 in folgenden Entwicklungszyklen erfaßte Dichte. So ist das in Fig. 2 dargestellte Steuersystem zum Regulieren der Konzentration von Tonerteilchen in der Entwicklermischung der entsprechenden Entwicklereinheit vorgesehen und angeordnet. Die hier beschriebene Erfindung ist jedoch insbesondere gerichtet auf die strukturelle Konfiguration der Steuerlogik 60 im einzelnen. Diese wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. bis 10 noch ausführlicher beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der Steuerlogik 60 mit drei unabhängigen zugehörigen Logikkanälen· Ein Logikkanal 62 ist den cyanfarbigen Tonerteilchen, ein Logikkanal den magentaroten Tonerteilchen und ein Logikkanal 66 den gelben Tonerteilchen zugeordnet. Ein elektrisches Ausgangssignal von der Detektoreinrichtung 34 wird auf einer Leitung 68 zu einem binären Zähler 70 des passenden Logikkanals, in diesem Falle des Cyan-Logikkanals, übertragen. Der binäre Zähler 70 summiert die Zahl der elektrischen Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34. Wenn die Gesamtzahl der elektrischen Signale die Binärzahl 10, d.h. 1010 überschreitet, wird ein Detektorblock

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72 für wenig Toner betätigt und erzeugt ein Signal, welches bewirkt, daß das Kopiergerät nach Beendigung des Kopierzyklus anhält. Wenn die Türe für den Toner oder statt dessen die Türe des Geräts geöffnet und geschlossen wird, um zusätzliche Tonerteilchen in den Speicherbehälter zu bringen, wird der Zustand geringen Toners aufgehoben und der binäre Zähler 70 auf Null zurückgestellt, so daß das Kopieren wieder aufgenommen werden kann.

Zusätzlich betätigt ein elektrisches Ausgangssignal von dem binärenZähler 70 einen Identifizierungsblock 74 für Teilabgabe. Dieser betätigt seinerseits einen Abgabezeitblock 76, welcher die Zeitdauer bestimmt, während der der Oszillatormotor in Schwingung gesetzt wird und hierdurch die Länge der nächsten Tonerabgabe durch diesen definiert. Wenn so der Identifizierungsblock 74 anzeigt, daß ein bis drei elektrische Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34, d.h. 0001, 0010 oder 0011 aufgenommen worden sind, wobei die linken zwei Binärziffern gerade (00) sind, wird die Tonerabgabezeit einer teilweisen Abgabe entsprechen. Wenn dagegen der Identifizierung'sblock 74 anzeigt, daß die Zahl der elektrischen Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34 im Bereich vier bis zehn ist, d.h. 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001 oder 1010, wobei die linke Binärzahl ungerade (01 oder 10) ist, wird die Tonerabgabezeit eine volle Abgabezeit sein.

Das Ausgangssignal von dem' binären Zähler 70 betätigt auch einen Zähldetektor 78, welcher seinerseits einen Speicher 80 eines Zählblocks einspeist. Das Zähldetektor 78 prüft nach, ob eine Nachfrage nach Tonerteilchen aufgetreten ist, und der logische Speicher 80 gibt ein Tonerabgabesignal ab. Der logische Speicher 80 wird durch ein Tonerabgabesignal von dem Abgabezeitblock 76 und von dem Zähldetektor 78 eingespeist. Wenn elektrische Signale sowohl von dem Zähldetektor 78 als auch von dem

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Abgabezeitblock 76 auftreten, wird der Speicher 80 betätigt. Der Speicher 80 entwickelt ein Tonerabgabesignal passender Länge, welches den Oszillatormotor des passenden Speicherbehälters für Tonerteilchen _t in diesem Falle des Speicherbehälters für cyanfarbige Tonerteilchen, einspeist. Ein Block 75 für die Entwicklungslänge ist mit der Cyan-Entwicklereinheit 32 verbunden und bestimmt die Zeitdauer, während welcher die Cyan-Entwicklereinheit betätigt wird.

Die Logikkanäle 64 und 66 sind im wesentlichen auf die gleiche Weise wie der Logikkanal 62 aufgebaut. Der Logikkanal 64 betätigt den Speicherbehälter für magentarote Tonerteilchen und enthält einen binären Zähler 84, welcher die Zahl der elektrischen Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34 zu zählen vermag. Wenn der binäre Zähler 82 anzeigt, daß die Gesamtzahl von elektrischen AusgangsSignalen von der Detektoreinrichtung 10 überschreitet, sperrt ein Detektorblock 84 für geringen Toner eine weitere Abgabe von Tonerteilchen. Ein Identifizierungsblock 86 für Teilabgabe zeigt an, wenn die Gesamtzahl der gezählten elektrischen Signale zwischen 4 und ist. Das Signal von diesem Block- ist zu einem Abgabezeitblock 88 für Toner geführt, welcher die Durchführung einer vollen Abgabe ermöglicht. Ein Zähldetektor 90 wird durch den binären Zähler 82 betätigt und betätigt seinerseits im Zusammenhang mit einem Signal von dem Abgabezeitblock 88 einen binären Speicher Wenn jedoch ein bis drei elektrische Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34 summiert worden sind, wird der Abgabezeitblock 88 die Abgabezeit auf die Hälfte verringern. So kann der Oszillatormotor des Speicherbehälters für Tonerteilchen während etwa der halben Zeit eingeschaltet werden, und etwa die Hälfte der Zahl von Tonerteilchen wird in die Magenta-Entwicklereinheit abgegeben. Ein Block 87 für die Entwicklungslänge ist mit der Magenta-Entwicklereinheit 30 verbunden und bestimmt die Länge der Zeit, während welcher die Magenta-Entwicklereinheit 30 betätigt wird.

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Auf ähnliche Weise entwickelt der Logikkanal 66 ein volles oder teilweises Abgabesignal für den Speicherbehälter für gelbe Tonerteilchen. Wie in Fig. 3 dargestellt, summiert ein binärer Zähler 94 die Zahl der elektrischen Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34. Wenn der binäre Zähler 94 anzeigt, daß 10 elektrische Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung 34 erzeugt worden sind, wird ein Detektorblock für geringen Toner betätigt. Der Detektorblock 96 für geringen Toner verhindert hierauf eine Abgabe von gelben Tonerteilchen. Das Ausgangssignal von dem binären Zähler 94 betätigt weiter einen Identifizierungsblock 98 für Teilabgabe, welcher bestimmt, ob der binäre Zähler 94 eine Zahl von elektrischen Ausgangssignalen von der Detektoreinrichtung 34 anzeigt, welche kleiner als 3 oder im Bereich von 4 bis 10 ist. Der Identifizierungsblock 98 für die Teilabgabe betätigt einen Abgabezeitblock 100. Das Ausgangssignal von dem binären Zähler 94 betätigt einen Zähldetektor 102. Das Signal von dem Abgabezeitblock 100 und dem Zähldetektor 102 betätigt einen zählenden Speicher 104. Der Speicher 1O4 speist seinerseits den Oszillatormotor für den Speicherbehälter für gelbe Tonerteilchen für die vorgeschriebene Zeit ein. Wenn so 1 bis 3 elektrische Ausgangssignale erfaßt worden sind, wird der Oszillatormotor des gelben Logikkanals für einen halben Abgabezyklus eingespeist. Wenn jedoch bis 10 elektrische Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung erfaßt worden sind, wird der Oszillatormotor des Speicherbehälters für gelbe Tonerteilchen für einen vollen Abgabezyklus betätigt. Ein Block 99 für die Entwicklungslänge ist mit der Gelb-Entwicklereinheit 28 verbunden und bestimmt die Länge der Zeit, während welcher die Gelb-Entwicklereinheit 28 betätigt wird.

Die vorliegende Erfindung ist im Zusammenhang mit zwei AusgangsSignalen zum Einspeisen des Oszillatormotors beschrieben worden, welche bewirken, daß der Speicherbehälter für Tonerteilchen zwei verschiedene Mengen von Tonerteilchen in die Entwicklermischung abgibt. Für den Fachmann ist es jedoch klar.

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daß eine Mehrzahl von Ausgangssignalen verwendet werden kann, um den Oszillatormotor derart einzuspeisen, daß der Speicherbehälter für Tonerteilchen eine Mehrzahl von verschiedenen Mengen von Tonerteilchen in die Entwicklermischung abgibt.

Im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 10 werden im folgenden die zum Bilden der Blöcke in Fig. 1 verwendeten Logikelemente im einzelnen erläutert werden. Die für den Aufbau der Blöcke in Fig. 3 verwendeten Logikelemente sind für jeden Logikkanal im wesentlichen die gleichen. Dementsprechend werden in der folgenden Beschreibung lediglich die Logikelemente für die Blöcke des Logikkanals 62 in Fig. 2 beschrieben, wobei die Blöcke für die verbleibenden Logikkanäle die gleichen sind.

Fig. 4 zeigt die Logikelemente des Blocks 75 für die Entwicklungslänge. Das von dem Block 75 erzeugte Entwicklungssignal bestimmt die Länge der Zeit, während welcher die Entwicklereinheit 28 in Betrieb ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Steuerlogik 16 mit der Entwicklereinheit 28 verbunden, d.h. der Block 75 der Steuerlogik 60 ist mit der Entwicklereinheit 28 verbunden. Die Entwicklereinhcit 28 bleibt für ein etwa 21 ,59 cm χ etwa 27,94 cm großes Bild während eines bestimmten Zeitintervalls in Betrieb und für ein etwa 27,94 cm χ etwa 35,56 cm großes Bild während eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls in Betrieb. Vorzugsweise enthält der Block 75 für die Entwicklungslänge ein NAND-Gatter 106, ein NAND-Gatter 108 und ein NAND-Gatter 110. Die Ausgangssignale der obigen NAND-Gatter speisen ein NAND-Gatter 112 ein. Der Ausgang des NAND-Gatters 112 speist die Entwicklereinheit 28 während der erforderlichen Zeitdauer ein.

Entsprechend Fig. 5 wird der Abgabezeitblock 76 für Toner durch den Block 75 für die Entwicklerlänge eingespeist. Der Abgabezeitblock 76 ist so ausgeführt, daß er die anderen logischen Funktionen mit der Impulsdauer des Entwicklungssignals ergibt. Er sorgt für ein langes Abgabesignal, z.B. bei einer binären Zählung im Bereich von 4 bis 10, und für ein kurzes

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Abgabesignal, z.B. bei einer binären Zählung im Bereich von 1 bis 3. Wenn die binäre Zählung O ist, werden die Speicherbehälter für Tonerteilchen an einem Abgeben von Tonerteilchen gehindert. Der Abgabezeitblock 76 enthält ein NAND-Gatter 114, welches in Verbindung mit einem äußeren Signal ein NAND-Gatter 116 einspeist. Ein Inverter 118 kehrt das äußere Signal um und betätigt mit zwei weiteren äußeren Signalen ein NAND-Gatter 120. Die Ausgangssignale von dem NAND-Gatter 116 und dem NAND-Gatter 120 speisen ein NAND-Gatter 122 ein. Ein UND-Gatter 124 wird durch das Ausgangssignal von dem NAND-Gatter 122 dem Ausgangssignal des Blocks 75 und ein äußeres Signal betätigt. Das Ausgangssignal von dem UND-Gatter 124 wird als Eingangssignal zu dem -Speicher 80 eines Zählblocks verwendet.

In Fig. 6 ist der binäre Zähler 70 des Abgabeanforderungsblocks im einzelnen dargestellt. Eine binäre Zählung 0 zeigt in dessen Ausgang an, daß keine Tonerteilchen von dem Speicherbehälter für Tonerteilchen abgegeben werden. Eine binäre Zählung 1 bis 3 zeigt eine halbe Abgabe und eine binäre Zählung 4 bis 10 zeigt eine volle Abgabe an. Auf die zehnte Anforderung einer Abgabe von Tonerteilchen erfolgt ein Abschalten des Kopiergerätezyklus infolge geringen Toners. Der binäre- Zähler kann zählen, wenn der Ausgang des !Comparators 58 (Fig. 2) anzeigt, daß Tonerteilchen auf der transparenten Elektrodenanordnung 36 (Fig. 1) nicht abgelagert werden und ein Zustand geringer Toner nicht auftritt. Die binären Zähler werden auf 0 zurückgestellt, wenn die Gehäusetür des Speicherbehälters für Tonerteilchen oder statt dessen die Gerätetür geöffnet und geschlossen wird, oder durch eine einleitende Funktion, welche sich durch Ein- und Ausschalten des Kopiergerätes ergibt. Vorzugsweise weist der Zähler 70 ein mit einem Binärzähler 128 verbundenes UND-Gatter 126 auf. Die passenden Ausgangssignale von dem Binärzähler 128 betätigen den Detektorblock 72 für geringen Toner, den Identifizierungs-. block 74 für Teilabgabe und den Zähldetektor 78.

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Der Detektorblock 72 für geringen Toner wird im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben. Der Detektorblock 72 für geringen Toner dekodiert das binäre Signal aus dem Ausgangssignal des Binärzählers 128. Wenn eine Zählung 10 dekodiert wird, wird ein Signal für geringen Toner erzeugt. Wenn jedoch die Gehäusetür des Speicherbehälters für Tonerteilchen geöffnet und geschlossen wird, d.h. wenn zusätzliche Tonerteilchen in den Speicherbehälter für Tonerteilchen gebracht werden, wird der Zustand geringer Toner aufgehoben, da der Binärzähler 128 auf 0 zurückgestellt wird. Der Detektorblock 72 für geringen Toner enthält einen Inverter 130 und einen Inverter 132. Die Eingangsgrößen zu den Invertern 130 und 132 sind Ausgangssignale von dem Binärzähler 128. Die Ausgangssignale von den Invertern 130 und 132 speisen in Verbindung mit den Ausgangssignalen von dem Binärzähler 128 ein NAND-Gatter 134 ein.'Ein negatives Ausgangssignal von dem NAND-Gatter 134 sperrt die weitere Abgabe von Tonerteilchen von dem Speicherbehälter für Tonerteilchen, wenn ein Zustand geringer Toner auftritt.

Ein Zähldetektor 78 wird im Zusammenhang mit Fig. 8 im einzelnen beschrieben. Der Zähldetektor 78 enthält einen Inverter 136, einen Inverter 138, einen Inverter 140 und einen Inverter 142. Die Ausgangssignale dieser Inverter betätigen ein NAND-Gatter 144. Die Eingangssignale der Inverter 136, 138, 140 und 142 sind die Ausgangsgrößen des Binärzählers 128. Die Inverter 136, 138, 140 und 142 in Verbindung mit dem NAND-Gatter 144 arbeiten in Form einer ODER-Funktion zusammen, um zu prüfen, ob eine Anforderung nach Tonerteilchen aufgetreten ist. Das Ausgangssignal von dem NAND-Gatter 144 und das Ausgangssignal von dem UND-Gatter 124 (Fig. 5) speisen den Speicher 80 des Zählblocks ein.

Fig. 9 zeigt das logische Element, welches für den Aufbau des Identifizierungsblocks 74 für die Teilabgabe verwendet wird. Vorzugsweise besteht der Identifizierungsblock 74 aus einem EXKLÜSIV-ODER-Gatter 146. Das EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 wird durch die zwei linken Binärstellen des Binärzählers 128 be-

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tätigt. Das Ausgangssignal von dem EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 ist ¹¹O", wenn die zwei linken Binärstellen gerade sind, d.h. 00. Das Ausgangssignal von dem EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 ist jedoch "1", wenn die zwei linken Binärstellen ungerade sind, d.h. 01 oder 10. Ein Ausgang "O" von dem EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 zeigt ein Signal halbe Abgabe an, während ein Ausgang "1" von dem EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 ein Signal volle Abgabe anzeigt. Das Ausgangssignal von dem EXKLUSIV-ODER-Gatter 146 betätigt den Abgabezeitblock 76 für Toner.

Fig. 10 schließlich stellt einen Speicher 80 eines Zählblocks dar. Der Block enthält vorzugsweise eine FLIP-FLOP-Schaltung 148 und ein UND-Gatter 150. Der Ausgang der FLIPFLOP -Schaltung 148 wird gekippt, d.h. auf "1" -gesetzt, wenn sowohl ein Tonerabgabezeitsignal von dem Abgabezeitblock 76 als auch ein Zählsignal von dem Zähldetektor 78 vorhanden sind. Die FLIP-FLOP-Schaltung 148 wird auf "1" bleiben, bis sie durch den Abgabezeitblock 76 auf "0" gekippt wird, wenn kein Zählsignal von dem Zähldetektor 78 vorhanden ist, oder wenn die FLIP-FLOP-Schaltung 148 durch die Kopiergerätelogik zurückgestellt wird. Das UND-Gatter 150 wird für die endgültige Impulsbreitenbestimmung des Tonerabgabesignals verwendet.

Rekapitulierend ist zu erkennen, daß die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung, eine vorbestimmte Menge von Tonerteilchen in die Entwicklermischung mißt, um deren Konzentration auf einer im wesentlichen konstanten Höhe zu halten. Dies wird erreicht durch eine Logikschaltung, welche die Zahl der von dem Fotosensor kommenden elektrischen Signale aufsummiert, um entweder einSignal für volle oder ein Signal für teilweise Abgabe abhängig von der Zahl der aufgenommenen Signale zu erzeugen. Auf diese Weise wird eine vorbestimmte Menge von Tonerteilchen in die Entwicklermischung während eines vorbestimmten Zeitintervalls abgegeben. Wenn das elektrische Ausgangssignal derart ist,

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daß eine Teilabgabe erforderlich ist, wird das Zeitintervall verringert, während bei einem elektrischen Ausgangssignal, welches eine volle Abgabe fordert, das Zeitintervall gemäß dem vollen Teilabschnitt gehalten wird .

Es ist daher zu erkennen, daß gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Messen vorbestimmter Mengen von Tonerteilchen in die Entwicklermischung des Entwicklungssystems eines Kopiergerätes geschaffen worden ist, welche die genannten Ziele, Vorteile und Aufgabe der Erfindung erfüllt. Während die Erfindung im Zusammenhang mit besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß der Fachmann in der Lage ist, zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Änderungen zu erreichen, welche ebenfalls in den Bereich der Erfindung fallen.

Kurz umrissen umfaßt die Erfindung eine Steuervorrichtung, welche die Abgabe vorbe stimmt er Mengen von Teilchen von einem Speicherbehälter in eine Mischung zum Halten deren Konzentration im wesentlichen auf einer vorausgewählten Höhe umfaßt. Hierdurch ist jedoch weder die in der vorliegenden Beschreibung dargestellte Erfindung voll definiert noch beschränktend dargestellt.

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Claims

- 21 Patentansprüche

(j·/Steuervorrichtung zum Regulieren der Abgabe vorbestinimter Mengen von Teilchen aus einem Speicherbehälter in eine Mischung, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (34) zum Erfassen der Konzentration der Teilchen in der Mischung, wobei die Detektoreinrichtung (34) ein elektrisches Signal abgibt, welches anzeigt, daß die Konzentration der Teilchen in der Mischung unter einer vorbestimmten Höhe ist, und eine Einrichtung (58, 60) zum Summieren der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung (34) und Erzeugen einer Mehrzahl von AusgangsSignalen, von denen jedes einer vorbestimmten Zahl von elektrischen Signalen entspricht; wobei jedes Ausgangssignal der Summiereinrichtung (58, 60) den Speicherbehälter zur Abgabe vorbestimmter unterschiedlicher Mengen von Teilchen aus dem Speicherbehälter in die Mischung betätigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Einrichtung (80; 92; 104; 62') zum Betätigen des Speicherbehälters im Ansprechen auf das Signal von der Summiereinrichtung (58, 60) und Abgeben einer Menge von Teilchen aus dem Speicherbehälter entsprechend dem zugeführten Ausgangssignal.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summiereinrichtung (58, 60) ein erstes Ausgangssignal abgibt, wenn die Zahl der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung (34) kleiner als eine .vorausgewählte Summe ist, wobei das erste Ausgangssignal den Speicherbehälter zur Abgabe einer ersten vorbestimmten Menge von Teilchen aus dem Speicherbehälter betätigt, und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn die Zahl der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung

(34) zwischen der ersten vorausgewählten Summe und einer zweiten vorausgewählten Summe liegt, wobei das zweite Ausgangssignal den Speicherbehälter zur Abgabe einer zweiten vorbestimmten Menge von Teilchen aus dem Speicherbehälter betätigt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summiereinrichtung- (58, 60) enthält eine Einrichtung (70; 82; 94) zum Zählen der Zahl von elektrischen Signalen von der Detektoreinrichtung (34), eine Einrichtung (74, 76, 80; 86, 88, 92; 98, 100, 1O4) zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals im Ansprechen auf die Anzeige der Zähleinrichtung (70; 82; 94) , daß die Zahl der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung (34) geringer als die erste vorausgewählte Zahl von elektrischen Signalen ist, und eine auf die Zähleinrichtung (70; 82,; 94) ansprechende Einrichtung (74; 86; 98), welche anzeigt, daß die Zahl der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung (34) zwischen der ersten und zweiten vorausgewählten Zahl von elektrischen Signalen liegt, um das zweite Äusgangssignal zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,gekennzeichnet durch eine auf die Zähleinrichtung (7O; 82; 94) ansprechende Einrichtung (74; 86; 98), welche anzeigt, daß die Zahl der elektrischen Signale von der Detektoreinrichtung (34) größer als die zweite vorausgewählte Zahl ist, um ein Signal zu erzeugen, weE-: ches ein Einschalten der Betätigungseinrichtung (80; 92; 104; 62') zum Abgeben vonTeilchen aus dem Speicherbehälter verhindert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zurückstellen der Zähleinrichtung (70; 82; 94) auf Null im Ansprechen darauf, daß die Zähleinrichtung eine Zahl von elektrischen Signalen von der Detektoreinrichtung (34) anzeigt, welche größer als die zweite vorausgewählte Zahl von elektrischen Signalen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e kenn zei chnet, daß die zweite vorbestimmte Menge der aus dem Speicherbehälter abgegebenen Teilchen größer ist als die erste vorbestimmte Menge der von diesem abgegebenen Teilchen, wobei die zweite vorbestimmte Menge der abgegebenen Teilchen

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vorzugsweise etwa doppelt so groß wie die erste vorbestimmte Menge von abgegebenen Teilchen ist.
8. Elektrofotografxsches Kopiergerät mit einem Tonerteilchenspeicherbehälter, welcher vorbestimmte Mengen vonTonerteilchen in eine im Entwicklungssystem des Geräts verwendete Entwicklermischung abzugeben vermag, mit einer Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen die Tonerteilchen sind, der Speicherbehälter der Tonerteilchenspeicherbehälter ist und die Mischung die Entwickle mischung ist.

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