DE2429702A1

DE2429702A1 - Entwicklerdichte-einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE2429702A1
Application number: DE2429702A
Authority: DE
Inventors: Toru Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1975-01-09
Also published as: JPS5019458A; DE2429702B2; DE2429702C3; JPS5619637B2; US3932034A; AU7027274A

Description

PATENTANWALTSBORO TlEDTKE - BüHLING - KlNNE 9/90700

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Canon Kabushiki Kaisha Tokyo / Japan

Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feststellen und Einstellen der Dichte eines Entwicklers für die Elektrophotographie oder das elektrostatische Aufzeichnen, der eine Mischung aus einem magnetischen Träger und einem dielektrischen Toner darstellt.

In der Elektrophotographie oder beim elektrostatischen Aufzeichnen wird zur Entwicklung elektrostatischer ö Ladungsbilder gewöhnlich ein Entwickler verwendet, der aus °? einem Träger und einem Toner besteht. Bei der Magnetbürx«. stenentwieklung, bei der eine Magnetbürste zur Entwicklung

so und gleichzeitig zur Entwicklerförderung verwendet wird, ** besteht der verwendete Entwickler beispielsweise aus einem

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 67043-804

ORIGINAL INSPECTED

magnetischen Träger, beispielsweise Eisenpulver ο.dgl., und einem Toner, wie farbigem Harzpulver o.dgl., wobei das Mischungsverhältnis, d.h. die Dichte des Entwicklers einen der wesentlichsten Faktoren darstellt, die die Entwicklungsleistung beeinflussen. Genauer gesagt gleitet ein Teil des Entwicklers, der zu dem Magneten angezogen worden ist, unterReibung in Bezug auf das elektrostatische Ladungsbild, so daß dieses Ladungsbild durch den Toner in dem Entwickler in ein sichtbares Bild entwickelt wird, wobei der Toner während Wiederholungen dieses Prozesses allmählich aus dem Entwickler verbraucht wird und sein prozentualer Anteil gegenüber dem Träger verringert wird, so daß die Dichte des Entwicklers verringert wird, was zu dem Ergebnis führt, daß die Dichte der entwickelten Bilder allmählich abnimmt. Um dies zu vermeiden, muß Toner in geeigneter Weise zugeführt werden, wobei jedoch bei einer Ubermenge an Toner die Kopiebilder eine zu große Dichte und zugleich in zunehmenden Maße Schleier aufweisen. Die Dichte des Entwicklers muß daher stets auf einem geeigneten Niveau gehalten werden, um fortlaufend Kopiebilder gewünschter Dichte erzeugen zu können.

Es ist ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Dichte des oben beschriebenen Entwicklers bekannt. Wenn der verwendete Entwickler eine Mischung aus unterschiedlich farbigem Träger und Toner darstellt, ändert sich die Mischungsfarbdichte des Entwicklers mit dem Tonerverbauch.

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Indem dies ausgenützt wird, wird nach dem bekannten Verfahren diese Veränderung optisch festgestellt und ein Tonerzuführmechanismus so gesteuert, daß die Tonerzufuhr zum Entwickler in Abhängigkeit von der festgestellten Veränderung bewirkt wird, wodurch der Entwickler auf einer konstanten Dichte gehalten wird. Außerdem ist ein Verfahren bekannt, das die Tatsache ausnützt, daß der Widerstandswert des Entwicklers mit dem Verbrauch des darin enthaltenen Toners veränderlich ist. Nach diesem letzteren Verfahren wird die Veränderung als Veränderung eines Stroms gemessen, der dem Widerstand umgekehrt proportional ist, um dadurch die Dichte des Entwicklers festzustellen und in Abhängigkeit von dem Detektorsignal die Dichte des Entwicklers einzustellen.

Das erstgenannte Verfahren ist dann nicht brauchbar, wenn der Träger und der Toner ähnliche Farbe aufweisen. Ferner ist es darin nachteilig, daß das optische Farbfeststellsystem, das ein lichtaussendendes Element, ein lichterfühlendes Element etc. aufweist, einer Verschmutzung durch verstreute Tonerteilchen ausgesetzt ist, was zu einer fehlerhaften Dichtefeststellung führen kann. Bei dem letztgenannten Verfahren, das die Widerstandsveränderung zur Einstellung der Dichte feststellt, liegt eine Schwierigkeit darin, daß der sehr hohe spezifische Widerstand des Toners in dem Entwickler nur einen sehr kleinen Stromfluß durch den Entwickler

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erlaubt, aus welchem Grund die Änderung des Stromwerts infolge der Änderung des Widerstandswerts so klein ist, daß es sehr schwierig ist, diesen Strom festzustellen und die Dichte einzustellen. Dies verlangt außerdem die Anwendung eines komplizierten Verstärkers, was wiederum zu einem größeren Fehler bei der Feststellung der Dichte und demgemäß zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung während der Tonerzuführung führt.

Allgemein ist bei der Dichteeinstellung selten die Wirkung der Trägerverschlechterung oder -abschwächung bei der Feststellung des Träger-Toner-Verhältnisses in Betracht gezogen worden. Die Trägerverschlechterung ist als eine Erscheinung des Toners bekannt, der die Oberfläche des Trägers in dem Entwickler bedeckt, wenn die Entwicklung der elektrostatischen Ladungsbilder häufig wiederholt wird. Bei fortschreitender Verschlechterung des Trägers nähert sich der Farbton des Trägers dem des Toners, so daß das optische Dichtefeststellverfahren unbrauchbar wird. Auch nimmt der Widerstand, insbesondere die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers so stark zu, daß der festgestellte zugehörige Dichtewert des Entwicklers fehlerbehaftet ist.

Alle diese Nachteile werden mit der vorliegenden Erfindung wirksam ausgeschaltet.

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Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Entwlcklerdichte-Feststell- und -Einstellvorrichtung anzugeben, die die Dichte eines Entwicklers aus einem Träger und einem Toner bei hoher Empfindlichkeit stets genau feststellt und den Entwickler auf einer geeigneten Dichte hält. ■

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Arbeitsweise sich prinzipiell von dem herkömmlichen optischen oder dem elektrischen Dichte-Feststellverfahren völlig unterscheidet, soll gut gegen Verschmutzung geschützt sein und einen größeren Detektorstrom erzeugen. ... . .

Ferner soll die erfindungsgemäße'Entwicklerdichte-Feststeil- und -Einstellvorrichtung einfache Konstruktion aufweisen und das Detektorsignal direkt zur Betätigung der Di chte-Eins teHeinri chtung verwenden.

Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Vorrichtung jeden Fehler der Dichtemessung, der aus der Trägerverschlechterung resultiert, kompensieren können, so daß die Genauigkeit der Dichtefe'ststellung erhöht wird.

Die Erfindungsgemäße Vorrichtung soll hei der Magnetbürstenentwicklung bei der Elektrophotographie .wirksam einsetzbar sein, insbesondere beim sogenannten Zylindertyp.

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Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Dichte des Entwicklers aufgrund der Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers erfaßt wird, um ein konstantes Träger-Toner-Verhältnis aufrechtzuerhalten." Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Signalquelle, die ein Korrektursignal in Abhängigkeit von der Arbeitszeit und anderen Faktoren des Entwicklers erzeugt, da2u benutzt, um die Trägerverschlechterung in dem Entwickler zu korrigieren und auf diese Weise den Entwickler auf einer konstanten Dichte zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Feststelleinrichtung zum Feststellen der dielektrischen Durchbruchsspannung eines elektrophotographischen Entwicklers zeigt.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Entwicklerdichte und der dielektrischen Durchbruchsspannung.

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung

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zum Feststellen der dielektrischen Durchbruchsspannung zur Durchführung der Tonerzuführung.

Fig. 5 (l)bis{6) sind graphische Darstellungen der Stromwerte des Entwicklers unter verschiedenen Bedingungen.

Fig. 6 zeigt eine Entwicklerdlchte-Einstellvorrichtung, die einen Zylinder als Entwicklerfördereinrichtung verwendet.

Fig. 7(a) bis (c) zeigen verschiedene Ausführungsformen der Elektrode zum Messen der dielektrischen Durchbruchsspannung.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Beziehung¹

zwischen der Bewegungszeit und dem Widerstandsverhältnis des Entwicklers während der Trägerverschlechterung.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das die Grundkonstruktion der Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung zeigt, in der die Trägerverschlechterung korrigiert wird.

Fig.10 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Feststellen der dielektrischen Durchhruchsspannung des Entwicklers gezeigt, der in der Elektrophotographie verwendet

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wird, Ein Entwicklerbehälter 1 bildet ein Teil einer elektrophotographisehen Entwicklungsvorrichtung und enthält einen Entwickler 2, der aus einem magnetischen Träger und einem Toner besteht. Eine Magnetwalze 3 besitzt eine Magnetbürste 3,, die durch Anziehung auf derselben ausgebildet ist. Die Dichte des Entwicklers 2 nimmt allmählich ab, wenn dieser wiederholt zur Entwicklung verwendet wird. Erfindungsgemäß wird die Dichte des Entwicklers aufgrund der Änderung seiner dielektrischen Durchbruchsspannung erfaßt. Um dieses zu erreichen, enthält die Feststelleinrichtung beispielsweise eine Elektrode 4, die mit der durch das magnetische Feld so ausgebildeten Magnetbürste 3. in Berührung angeordnet ist, und eine Schaltung A, die zwischen der Elektrode 4 und der Magnetwalze 3 eingefügt ist und eine veränderbare Spannungsquelle 5, einen Spannungsmesser 6, einen Strommesser 7 und einen Stromeinstellwiderstand 8 aufweist. Die Magnetwalze kann durch einen nicht magnetischen Zylinder oder eine Hülse ersetzt sein, die in ihrem Inneren eine Magnetwalze besitzt, wobei ein Anschluß der Schaltung A mit der Hülse verbunden ist. Die dielektrische Durchbruchsspannung kann in der nachstehend beschriebenen Weise gemessen werden.

An die Elektrode 4 wird bei sich drehender Magnetwalze 3 eine Spannung angelegt. Wenn diese Spannung von Null auf etwa 1000 V gesteigert wird, ist der Strom im wesentlichen gleich Null, bis ein bestimmtes Spannungsniveau,

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beispielsweise 3OO V, erreicht ist, während der Strom einen durch den Widerstand 8 bestimmten Wert annimmt, wenn ein höheres Spannungsniveau (beispielsweise 310 V) erreicht wird. Mit anderen Worten bleibt der Strom im wesentlichen Null, wenn der Widerstand der Magnetbürste 3, eine vorbestimmte Spannung überschreitet. Diese Spannung wird hier als dielektrische Durchbruchsspannung bezeichnet, wobei die empirisch ermittelte BezSmng zwischen dieser dielektrischen Durchbruchsspannung und der Dichte des Entwicklers-in Fig. 2 gezeigt ist. Wie ersichtlich, beträgt die dielektrische Durchbruchsspannung etwa 300 V bzw. 400 V bei etwa 14 b-zw. 20 Gew.% Toner in dem Entwickler 2, während bei mehr als 20 Gew.% Toner kein dielektrischer Durchbruch stattfindet.

Diese Erscheinung wird zur Durchführung der automatischen Einstellung der Entwicklerdichte ausgenutzt, wobei ein Ausführungsbeispiel in Fig. 3 gezeigt ist.

Anstelle des Strommessers 7 im Schaltungsabschnitt A der Fig. 1 ist eine Relaisspule 9 angeschlossen, während ein Kontakt 9'derselben in den Kreis eines Motors 10 eingeschaltet ist. Der Motor 10 versetzt eine Zuführeinrichtung, beispielsweise eine genutete Wälze 12 einer Tonerspeisequelle 11 in Drehbewegung. Im übrigen ähnelt die Anordnung gemäß Fig.

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derjenigen gemäß Fig. 1.

Die Magnetbürste 3, gleitet unter Reibung in Bezug auf das nicht gezeigte lichtempfindliche Organ, um ein elektrostatisches Ladungsbild zu entwickeln, wobei dann, wenn der Toner in dem Entwickler verbraucht ist, die dielektrische Durchbruchsspannung der Magnetbürste 3, auf ein Niveau abfällt, das niedriger als die Spannung V der Spannungsquelle ist, worauf ein Strom durch die Spule 9 fließt, der ausreicht, das elektrostatische Relais zu erregen., so daß der Kontakt 9. geschlossen und der Motor 10 eingeschaltet wird, der die Tonerzuführeinrichtung 12 betätigt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Neonröhre 13 eingeschaltet, wenn die Magnetbürste 3. einem elektrischen Durchbruch unterliegt, und betätigt über ein photoelektrisches Element 14, wie beispielsweise eine CdS-ZeIIe o.dgl., eine Steuerschaltung 15, wodurch der Motor zur Durchführung der Tonerzufuhr eingeschaltet wird. Die Spannungsquelle für die Steuerschaltung 15 kann eine niedrige Spannung (5 bis 24 V) liefern. Die Neonlampe 13 dient auch als Anzeigelampe, die anzeigt, daß die Tonerzufuhr stattfindet.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die für eine Anwendung bei dem sogenannten Zylindertyp-Entwicklungs-

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verfahren geeignet ist, bei dem der Entwickler durch den Magnetismus eines Drehmagneten innerhalb eines Zylinders oder einer Hülse zur Oberfläche desselben angezogen und auf diese gefördert wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird der dielektrischer Durchbruch festgestellt, um die Dichte des Entwicklers einzustellen. In der Fig. kommt den Bezugszeichen 1 bis 5 eine ähnliche Bedeutung zu wie denen in Fig.3, obgleich die Elektrode 4 eine herkömmliche Klinge ist, die ein Teil zur Begrenzung des Entwicklers auf eine vorbestimmte Menge darstellt und daher zweckmäßig zugleich als Klinge dient. Ein nichtmagnetischer Zylinder-oder eine Hülse 13 aus Aluminium oder Messing weist in seinem Innern eine drehbare Magnetwalze 3 auf, wobei die Hülse geerdet oder durch eine Gleichspannung vorgespannt und stationär oder drehbar ist. Die Klinge 4 erfaßt die dielektrische Durchbruchsspannung des auf eine vorbestimmte Menge begrenzten Entwicklers, so daß immer dann, wenn die Dichte des Entwicklers verringert wird, als Ergebnis des dielektrischen Durchbruchs ein Strom von der Spannungsquelle 5 über den Widerstand 8 fließt und ein Stromfeststellorgan 16, beispielsweise eine Spule oder dgl., diesen Strom erfaßt und ein Detektorsignal erzeugt, das die Steuerschaltung 15 zur Vornahme einer Tonerzufuhr betreibt. Bei der Steuerschaltung 15 kann es sich um einen Verstärker handeln, dessen Verstärkungsgrad von dem Durchbruchsstrom des dielektrischen

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Durchbruchs abhängt, der im wesentlichen durch die Spannungsquelle 5 und den Widerstand 8 bestimmt ist; die Steuerschaltung 15 kann auch in der Weise ausgebildet sein, daß sie die Erregungswirkung des Stroms auf eine Solenoid-Spule ausnützt, die das Zufuhrventil in der Tonerspeisequelle öffnet und schließt, Ulm eine Tonerzufuhr zu bewirken. Auf diese Weise ist es möglich, daß eine sehr einfache Dichte-Einstellvorrichtung erhalten wird.

Nachstehend wird das bei der Erfindung ausgenutzte Phänomen des dielektrischen Durchbruchs näher beschrieben. Eine Mischung aus magnetischem Träger und Toner (dielektrischen Materials) besitzt einen elektrischen Widerstandswert, der sich mit dem Mischungsverhältnis ändert, (der Widerstand einer derartigen Mischung nähert sich letztlich dem Widerstand des Toners selbst, wenn der Tonergehalt zunimmt) ; wenn jedoch eine bestimmte Spannung überschritten wird, zeigt die Mischung einen Widerstandswert, der im wesentlichen den Widerstandswert, den der Träger allein zeigt, entspricht oder darunter liegt, wie es aus der gemäß Fig. durchgeführten Messung ersichtlich ist. Die Tatsache, daß der dielektrische Durchbruch eines dielektrischen Materials, beispielsweise eines dielektrischen Films o.dgl., bei einer bestimmten Spannung oder darüber stattfindet, ist allgemein der Anwesenheit von Feinlunkern bzw. Gasporen in dem dielektrischen Material zuzuschreiben; analog wird aigenommen, da«

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der dielektrische Durchbruch des Entwicklers infolge irgendeiner Beziehung zwischen dem Toner und dem Träger in dem Entwickler und der Umgebungsluft auftritt.

Die Fig* 5(1) bis (3) zeigen die Widers tandswe.rte des Entwicklers unter verschiedenen Bedingungen. Wie ersichtlich ist, zeigt der Entwickler bei 200 V und bei 10% Toner (Fig. 5(1)) und 20% Toner (Fig. 5(2)) verschiedene Widerstandswerte, wobei der Wert im zweiten Fall höher liegt, als der im ersten Fall. Die Stromwerte sind jedoch zu niedrig um diese Widerstandsveränderungen zu erfassen*- Im Falle von 15% Toner liegt der Widerstandswert beispielsweise bei an-

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nähernd 10 0hm, was einem Stromwert von 1 uA oder weniger entspricht. Dieser Wert liegt nahezu auf dem Pegel, den ein Strom aufweist, der gewöhnlich Rauschstrom genannt wird. Daher erfordert die Feststellung eines derartigen Stromwerts und dementsprechend der Dichte des Entwicklers einen sehr komplizierten Verstärker von sehr hohem Verstärkungsgrad, der in der Lage ist, das Rauschen von dem Signal abzutrennen. Darüber hinaus ist eine weitere Schaltungsanordnung erforderlich, um die Tonerzufuhreinrichtung zu betreiben. Die Steuerung der Tonerzufuhr über das Erfassen der Veränderung des Widerstandpwerts des Entwicklers macht größe Schwierigkeiten und erfordert eine sehr komplizierte Konstruktbn, wobei das den oben beschriebenen niedrigen

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Strom ausnützende Steuerverfahren oft einen Meßfehler und/oder eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung einschließt.

Die Fig. 5(4) bis (6) zeigen typische Stromwellenformen während des dielektrischen Durchbruchs des Entwicklers. Wie erkennbar ist, tritt der elektrische Durchbruch sowohl bei 300 V und 10% Toner (Fig. 5(4)) als auch bei 400 V und 20% Toner (Fig. 5(6)) in Impulsform ^auf* wobei jeder Impuls 10 mA überschreiten kann. Bei 400 V oder mehr und 10% Toner (Fig. 5(5)) und bei 500 V oder mehr und 20% Toner kann ein Stromdurchschnittswert von 10 mA erhalten werden. Dieser Wert entspricht einem Widerstandswert von einigen 10 kOhm, der als sehr klein und nahezu als Kurzschluß angesehen werden muß im Gegensatz zum Widerstandswert des Entwicklers für das oben genannte Mischungsverhältnis gemäß den Flg. 5(1) bis (3), Die Einstellvorrichtung zur Einstellung der Entwicklerdichte über das Erfassen der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers ist daher praktischer und einfacher als die Vorrichtung zur Einstellung der Entwicklerdichte über das Erfassen des Stroms, der aus der Widerstandsänderung resultiert.

Die Erfindung nützt somit den während des elektrischen Durchbruchs erzeugten Strom aus, um ein elektromagnetisches Relais direkt zu Erregen, was zu einer Vorrichtung zum Feststellen und Einstellen der Dichte des elektrophoto-

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graphischen Entwicklers führt, die weniger kostenaufwendig aber stabil und kompakt ist, sich als sehr widerstandsfähig gegen Verschmutzung erweist und leicht reguliert werden kann.

Es soll bemerkt werden, daß der gezeigte angelegte Spannungswert mit der Gestalt der Elektrode, der Länge der Entwicklungsbürste etc. veränderlich und niemals obligatorisch ist.

Auch kann der Abstand zwischen der Elektrode 4 und der Magnetwalze 3 in Fig. 1 geeignet variiert werden, so daß die Magnetbürste 3¹ einer Feldstärke von etwa 20 bis etwa
200 V/mm ausgesetzt sein kann. Die hier als dielektrischer Durchbruch betrachtete Erscheinung kann daher sogar bei
Verwendung einer. Spannungsquelle 5 von 100 V oder einer ähnlichen Spannung hervorgerufen werden, was die Notwendigkeit eines Schutzes gegen Hochspannung bzw. die Verwendung eines Hochspannungstransformators erübrigt.

Die zur Feststellung des dielektrischen Durchbruchs verwendete Spannungsquelle 5 ist zwar als Gleichspannungsquelle dargestellt, sie kann aber auch durch eine Wechselspannungsquelle oder einen Impulsgenerator ersetzt werden. Wenn ein Wechselstrom verwendet wird, kann die Spannungsquelle 5 eine niedrigere Spannung besitzen als bei Verwendung eines Gleichstroms, da die Spitze-Spitze-Spannung der " ' ' 409882/0964

Wechselspannung für den dielektrischen Durchbruch maßgebend ist.

Es ist ferner möglich, die Ausgangsspannung der Quelle 5 zu variieren, um die Dichte des Entwicklers zu verändern und den Kontrast des entwickelten Bildes zu steuern. Der Strom nach dem dielektrischen Durchbruch, d.h. der Arbeitsstrom für die Tonerzuführeinrichtung, kann durch Veränderung des Widerstands 8 geeignet variiert werden, wobei diese Veränderung der dielektrischen Durchbruchs spannung des Entwicklers und der Spannungsquelle S angepaßt sein muß.

Nachstehend werden die Typen von Elektroden 4 gezeigt, die für die Entwicklungswalze, beispielsweise die Magnetwalze o.dgl. verfügbar sind. Eine Elektrode, die nur der Feststellung der dielektrischen Durchbruchsspannung dient und von jeglicher anderen Komponente der Entwicklungsvorrichtung unabhängig ist, wird typisch innerhalb des Entwicklerbehälters' angeordnet. Die Elektrode kann auch die Forrrt einer Klinge aufweisen, wie es in Fig. gezeigt ist. Weitere alternative Formen der Elektrode sind in den Fig. 7(a) bis (c) gezeigt. Fig. 7 (a) zeigt ein Rührorgan, beispielsweise eine Rührschraube o.dgl. zum Bewegen des Entwicklers. Fig. 7(b) zeigt eine Reinigungs- *

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walze 18 zur Vermeidung eines Zerstreuens des Entwicklers und einer Schleierbildung auf dem auf dem lichtempfindlichen Organ 14 ausgebildeten Bild. Fig. 7(c) zeigt eine Walze 19 (4) (eine Hülse),die eine der beiden verwendeten Entwiclclungswalzen darstellt. Im Falle der Fig. 7(c) müssen die Spannung, der Abstand zwischen den Walzen und andere Faktoren so ausgewählt werden, daß die Entwicklung nicht erschwert wird.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß die sogenannte Trägerverschlechterung, nämlich die Neigung des Toners,zusammenzusintern und den Träger zu bedecken, die dielektrische Durchbrüchsspannung verändern (erhöhen) kann.

Fig. 8 zeigt die Änderung des Widerstandwerts des Entwicklers mit der Bewegungszeit, und zwar in einem SrtennjanaB, mit dem sich die dielektrische Durchbruchsspannung bei der Trägerverschlechterüng ändert. Bei dem Diagramm der Flg.8 stellt die Abszisse die Bewegungszeit des Entwicklers dar, während die Ordinate das elektrische Widerstandsverhältnis des Entwicklers repräsentiert, wobei der aus der Trägerverschlechterung resultierende Einfluß bei konstanter Dichte des Entwicklers gezeigt ist.

Wenn die Entwicklerdichte-Feststelleinrichtung die oben beschriebene Trägerverschlechterung nicht berücksichtigt, - 409882/0964

entsteht der Nachteil, daß die Feststelleinrichtung eine niedrigere Tonerdichte als noch geeignete Dichte feststellt, was wiederum dazu führt, daß die Kopiebilder mit fortschreitender Trägerverschlechterung geringere Dichte aufweisen.

Der oben beschriebene»aus der Tonerverschlechterung resultierende Einfluß kann durch Anwendung eines Mechanismus kompensiert werden, der den Entwickler auf einem vorbestimmten Maß an Verschlechterung bzw. Ermüdung durch Zusetzen von frischem Träger sowie zusätzlichem Toner (z.B. 60 Gew.% Toner und 40 Gew.% Träger) hält. In diesem Fall kann in einem Teil der Entwicklungsvorrichtung eine UbeötrSmöffnung ausgebildet sein, um die Aufrechterhaltung eines konstanten Entwicklervolumens sicherzustellen. Alternativ kann eine geeignete Bezugsspannungsquelle vorgesehen sein, deren Spannung mit der Arbeitszeit des Entwicklers zunimmt, so daß die dielektrische Durchbruchsspannung mit der Bezugsspannung verglichen werden kann, um auf diese Weise die Dichte des Entwicklers zu bestimmen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Einstellung der Entwicklerdichte beschrieben, die die Trägerverschlechterung berücksichtigt.

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Fig. 9 1st ein B lock .diagramm, das den Grundaufbau zur Korrektur des Fehlers bei. der Dichteeinstellung zeigt, der aus der Trägerverschlechterung, resultiert. Er enthält den Entwickler 1, die Dichtefeststelleinrichtung 2, die Dichte-Einstelleinrichtung 3 und eine Korrektursignalquelle Die gestrichelte Linie zeigt, daß die Korrektursignalquelle mit dem Entwickler in Beziehung steht. Genauer gesagt, verwendet die vorliegende Ausführungsform die Korrektursignalquelle 4 zur Erzeugung eines vorgegebenen Signals in Abhängigkeit von einem Verschlechterungssignal von der .Einrichtung, zur.Feststellung der. Arbeitsdauer des Entwicklers und der-Zahl,der erzeugten Kopien, sowie die Dichtefestefcelleinricht,ung 2, , die eine Signalquelle zum Feststellen der sich.mit dem Prozentgehalt, des Trägers und des Toners in dem, Entwickler . ändernden. dj.elektrischen Durchbruchsspannung und^Zum-Erzeugen, eines.Signals darstellt. Die Signale von diesen, beiden Signalquejlen werden miteinander verglichen und .voneinander unterschieden,.wodurch von der Einstelleinrichtung, 3 eine geeignete Menge,zusatzliehen Toners zugeführt wird, um das Träger-Tonerverhältnis stets auf.einem vorbestimmten Niveau zu halten. Anders ausgedrückt, erfaßt die Dichtefeststelleinrichtung 2 die Änderung der dielektri-Durchbruchsspannung des, Teils,des Entwicklers, der tatsächlich die Entwicklung, durchführt,, d.h.. die Änderung der Dichte, wobei das von derFeststell_einrichtung 2 erzeugte Signal B

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ein Signal enthält, das aus der Tonerverschlechterung resultiert, und ein Signal, das aus der Änderung der Entwicklerdichte resultiert, die den Tonerverbrauch während der Entwicklung begleitet. Die Signalquelle A erzeugt das Signal Λ in Übereinstimmung mit der Umwälz- bzw. Rührdauer und der Entwicklungsdauer des Entwicklers, der eine vorbestimmte Dichte besitzt, so daß die Änderung der dielektrischen Durchbruchs spannung, die aus der Trägerverschlechterung während der oben beschriebenen Dauer resultiert, korrigiert wird.

Fig. IO zeigt eine Ausführungsform, die die vorgenannten Prinzipien verkörpert.

Gemäß Fig. 10 enthält ein Behälter 1 einen Entwickler 2 aus magnetischem Träger und Toner. Ein Umwälz- oder Rührorgan 3, beispielsweise eine Schraube o.dgl., ist zum Umwälzen bzw. Umrühren des Entwicklers vorgesehen. Eine Fördereinrichtung 4, beispielsweise eine Magnetwalze o.dgl·., dient der Förderung des Entwicklers zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes, das auf einem trommelartigen lichtempfindlichen Organ 5 ausgebildet ist. Wenn die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers durch die Fördereinrichtung 4 und eine Meßklemme oder Elektrode 7 gemessen wird, wird von einem Meßorgan 6 ein Signal B erhalten. Im Gegensatz dazu wird auf der Grundlage beispielsweise der Fig. 8 ein Bezugssignal A im voraus programmiert, das die

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Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung, die aus der die Umwälzung des Entwicklers begleitenden Trägerverschlechterung resultiert, repräsentiert, wobei dieses Bezugssignal von der Signalquelle einer Programmierungseinrichtung 8 erhalten wird.

Die Prögramraierungseinrichtung 8 enthält einen Dreh-Zeitaddierer 9, der in Abhängigkeit von der Zeitdauer, während der der Entwickler durch das Rührorgan 3 und die Magnetfördereinrichtung 4 in der Entwicklungsvorrichtung umgewälzt wird, betätigt wird, einen Plattennocken 10, der auf einer Drehwelle des Addierers 9 montiert ist, und einen veränderbaren Übertrager 11 vom Schiebetyp, der betrieblich mit dem Nocken 10 verbunden und so ausgewählt ist, daß bei einer Drehung des Nockens 10 um einen Winkel θ aus seiner Ausgangsstellung infolge der Drehung des Addierers 9 der Hebel 12 des variablen Schlebe-Ubertragers 11, der mit dem Nocken 10 in Eingriff steht, ebenfalls verschoben wird, so daß sich die Ausgangsspannung des Übertragers zeitlich wie in Fig. 8 dargestellt ändert. Anders ausgedrückt, wenn die Pr,ogrammierungseinrichtung 8 so eingestellt ist, daß die Ausgangsspannung des Übertragers 11 mit der Umwälzzeitdauer zunimmt, kann der Teil des Signals B , der dem aus der Trägerverschlechterung resultierenden .Zuwachs der dielektrischen Durchbruchsspannung entspricht, durch Verwendung des Übertragers 11 selbst als Spannungsquelle 5

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für die Feststellung der dielektrischen Durchbruchsspannung gemäß Fig. 1 oder der anderen Fig. korrigiert v/erden.

Gemäß Fig. 10 wird das Detektorsignal B von einem Verstärker 14 verstärkt und steuert den Betrieb eines Tonerzufuhrorgans 16, beispielsweise einer genuteten Walze in einem trichterförmigen Behälter 15. Wenn der übertrager 11 in den Ausführungen gemäß den Fig. 1, 3 oder anderen als Spannungsquelle 5 benutzt wird, kann der aus dem dielektrischen Durchbruch resultierende Strom das Tonerzuführorgan direkt steuern. Auf diese Weise kann die Trägerverschlechterung kompensiert werden und die Dichte des Entwicklers beliebig lange konstant gehalten werden.

Obgleich die Programmierungseinrichtung in Form eines Drehaddierers mit einem ~p lattennocken ^{und einem} variablen Schiebe-Ubertragerbeschrieben wurde, stellt dies nicht die einzige mögliche Ausführungsform dar; vielmehr kann jede andere Einrichtung benutzt werden, mit der eine Programmierung bewirkt werden kann.

Bei der oben beschriebenen Entwicklungsvorrichtung begründet die durch Kompensation der Trägerverschlechterung bewirkte Dichteeinstellung eine Neigung zu einer Schleierbildung auf den Kopiebildern, was vorteilhaft dadurch

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vermieden werden kann, daß der Prozentsatz an Toner in dem Entwickler verringert wird. Beispielsweise können 12 Gew.% der optimale Ausgangsprozentsatz für den Toner sein, wohingegen zur Herstellung eines 30 000. oder folgenden Kopieblatts ein Gehalt in der tfähe von 8 Gew.% vorteilhaft sein kann, um ein schleierfreies gutes Kopiebild zu erhalten. Es iwurden die dielektrischen Durchbruchsspannungen von zwei Entwicklertypen gemessen," einer mit einem Tonerqehalt von 12'%':ünei-'der andere¹ mit einem Tönergehalt von 8%, wobei zwischen der Magnetbehältereinri chtüng und der Äbstreifklinge unter Bezugnahme auf ein erstes Kopieblatt und ein 30 000. Kopieblatt-gemessen wurde. Das Ergebnis ist in der nachstehenden Tabelle^ I' aufgeführt. ■■■-■'^; "

"^: ■"■■.; :^: .■■■'-..-■■ Tabelle T '■ "'■■-■-

Tonergehalt ^ 1. Kopie 3O 000. Kopie ' _12%. -. ., -_:i. _. ..,..- 130V ■ ■ 180V

8%---■■■'· ■ ^: '; 105V · "-'■ ^; 14oV

Wenn die Gestalt des Nockens in der Programmierungseinrichtung' auf' diesem Ergebnis basierend so gewählt wird, daß der Aüsgangstonergehalt bei 12% liegt und der Tonergehalt für die 3©^c000. und nachfolgende Kopien bei 8% gehalten wird, sind die resultierenden Kopiebilder stets schleierfrei

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und optimal. Alternativ können schleierfreie und ansehnliche Kopiebilder dadurch erzeugt werden, daß ein Signal Λ von einer Signalquelle, die anfänglich auf 13OV eingestellt ist und sich dann allmählich auf 14OV für die 30 000. Kopie verändert, und ein Signal B von der Vorrichtung zum Messen der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers verwendet werden und daß die Spannungsquelle 5 gemäß Fig. 3 oder anderen durch einen Schiebeübertrager ersetzt wird, der durch die genannten Signale auf die obengenannten Spannungen eingestellt wird. Die Signalquelle kann ferner ein variabler Schiebewiderstand anstelle des Schiebeübertragers sein, wobei ein derartiger Widerstand dazu benutzt werden kann, den Abstand zwischen den die dielektrische Durchbruchsspannung betreffenden Elektrode zu verändern, d.h.,der Elektrode 4 und der Magnetwalze 3 gemäß Flg. 3, um dadurch die vorgenannte Spannung zu korrigieren.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 eine weitere Ausführungsform beschrieben, die die Dichteeinstellung durch Korrektur der Trägerverschlechterung bewirkt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird eine Dichtefeststelleinrichtung für den Entwickler, der deji Entwicklungsvorgang nicht ^^atsächlich durchführt, als. Korrektursignalquelle verwendet. Ein Behälter 1 enthält einen Entwickler mit magnetischem Träger und gewöhnlichem Toner und ist in

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seinem Inneren durch eine Zwischenwand 3 in zwei Abteile unterteilt. Ähnlich gestaltete Magnetfördereinrichtungen 4 und 5 und Umwälzorgane 6 und 7 üben ähnliche Funktionen innerhalb der beiden Abteile aus. Der einzige Unterschied liegt darin» daß die Fördereinrichtung 4 ein elektrostatisches !Ladungsbild auf einem trommelförmigen lichtempfindlichen Organ 8 entwickelt, während die Fördereinrichtung 5 lediglich den Entwickler umwälzt. Daher stimmen die Entwickler in den beiden Abteilen bezüglich ihres Grads an Verschlechterung bzw. Ermüdung überein. Nachstehend wird die Messung der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers, beschrieben. Die dielektrische Durchbruchss.pannung des Entwicklers, der nur umgewälzt wird, wird bei einer Meß,station 9 durch die Magnetfördereinrichtung 5 und die Meßklenpe IX gemessen, wobei ein Signal A erzeugt wird, pie dielektrische purchbruchsspannung des Entwicklers, der während der Entwicklung des elektrostatischen Ladungsbildes umgewälzt wird, wird an einer Meßstation 10 mittels der Magnetfördereinrichtung 4 und'der Meßklemme 12 gemessen, wobei ein Signal B erzeugt wird. Das Signal A repräsentiert nur die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung, die aus der Trägerverschlechterung resultiert, da der Toner in dem nicht arbeitenden Entwickler auf einer"konstanten Dichte gehalten wird, ohne verbraucht zu werden. Das Signal B beinhaltet die Änderung^;fler dielektrischen Durchbruchsspannung,

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die sowohl aus der Tonerdichteänderung als auch der TrHgerverschlechterung resultiert, Daher vergleicht eine Komparatoreinrichtung C die Signale A und B und korrigiert das Signal B, so daß ein Ausgangssignal zur Durchführung der Dichteeinstellung erzeugt wird, das die Trägerverschlechterung berücksichtigt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 11 sind zwar zwei Magnetfördereinrichtungen gesondert vorgesehen, es ist jedoch ersichtlich, daß auch eine einzige Magnetfördereinrichtung 17 verwendet werden kann, die durch eine Zwischenplatte 18 in einen Entwicklungsabschnitt und einen Entwicklungsfreien Abschnitt unterteilt werden kann, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung nützt somit den während des dielektrischen Durchbruchs erzeugten Strom aus, um direkt ein Relais oder dgl. zu erregen und eine geeignete Dichte aufrechtzuerhalten; dies schaltet die Gefahr einer Verschmutzung aus und sichert sowohl einen stabilen Betrieb als auch eine leichte Durchführung der mechanischelektrischen Einstellung der Einstellvorrichtung. Ferner kann erfindungsgemäß der Fehler in -der Dichtemessung, der aus der Trägerverschlechterung resultiert und bei den herkömmlichen Entwicklerdichte-Feststellverfahren unvermeidbar geweeen ist, kompensiert werden. Auf diese Weise

kann jegliche Verringerung in der Tonerdichte genau erfaßt und sichergestellt werden, daß eine geeignete Menge Toner
zugeführt wird, so daß stets Kopiebilder optimaler Bilddichte über eine lange Benutzungsdauer der Entwicklungsvorrichtung erzielt werden können.

Mit der Erfindung wird somit eine Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung geschaffen* die eine Dichte-Feststelleinrichtung zum Feststellen der Dichte des Toners in einem Entwickler und eine Dichte-Einstelleinrichtung zum Einstellen des Toners auf eine geeignete Dichte aufweist, v/obei
die Feststelleinrichtung die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers erfaßt, um dadurch die Dichte des Entwicklers festzustellen, und die Dichte-Einstelleinrichtung in Abhängigkeit.von einem Signal von der Feststelleinrichtung betreibbar ist.

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Claims

— JLo —

Patentansprüche

Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung, gekernteichnet durch eine Dichte-Feststelleinrichtung zum Feststellen der Dichte des Toners in einem Entwickler und eine Dichte-Einstelleinrichtung zum Einstellen des Toners auf eine geeignete Dichte, wobei die Feststelleinrichtung zur Feststellung der Dichte des Entwicklers die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers erfaßt und die Dich1ß-Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal von der Feststelleinrichtung betätigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung (3) zum Fördern des Entwicklers (2) an eine ein elektrostatisches Ladungsbild tragende Oberfläche vorgesehen ist, der Entwickler aus einem magnetischen Träger und einem dielektrischen Toner besteht, und daß die Dichte-Feststelleinrichtung zur Feststellung der Dichte des Entwicklers die dielektrische Durchbruchsspannung einer an der Oberfläche der Fördereinrichtung (3) ausgebildeten Magnetbürste ß,) erfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte-Feststelleinrichtung eine in Berührung mit der Magnetbürste (3,) befindliche Elektrode (4)

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enthält und zur Feststellung der Dichte des Entwicklers die dielektrische Durchbruchsspannung zwischen der Elektrode und der Oberfläche .der Fördereinrichtung (3) erfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine drehbare Magnetwalze (3) oder ein Zylinder (13) ist, in dessen Innerem ein drehbarer Magnet vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrode eine Klinge (4) vorgesehen ist. - ·
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrode ein Entwicklerumwälz- oder -rührorgan (17) , eine Entwicklerreinigungswalze (18) oder eine Entwicklerfördereinrichtung (19) vorgesehen ist. (Fig.7).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte-Eihstelleinrichtung ein Relais oder ein Solenoid (9) , das in Abhängigkeit von einem dielektrischen Durchbruchstrom von der Dichte-Feststelleinrichtung betätigbar ist, und eine Tonerzuführeinrichtung (12) enthält, die durch'das Relais oder Solenoid betätigbar ist, wodurch der Tonerzuführvorgang direkt durch' den Detektorstrom bewirkt wird (Fig. 3) .

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8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte-Einstelleinrichtung eine lichtemittierende Entladungsröhre (13), die in einem Stromkreis liegt, der durch den dielektrischen Durchbruch bei der Entwicklung leitend gemacht wird, und ein LichtfühIelernent (14) zum Feststellen des Lichts von der Entladungsröhre enthält, wodurch die Dichte des Entwicklers durch das Signal von dem Lichtfühlelement eingestellt wird (Fig. 4).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalquelle zur Erzeugung eines Korrektursignals entsprechend der Verschlechterung des Trägers in dem Entwickler vorgesehen ist, welches Korrektursignal zur Korrektur eines Detektorsignals verwendbar ist, das die Dichte des in Gebrauch befindlichen Entwicklers repräsentiert , so daß die Dichte des Entwicklers unter Berücksichtigung der Trägerverschlechterung einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle ein programmiertes Signal erzeugt, das ein vorbestimmtes Signal darstellt, das der Betriebsdauer des Entwicklers oder der Anzahl der erzeugten Kopien entspricht.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ein programmiertes Signal erzeugende Signalquelle eine Programmierungseinrichtung enthält, die einen Dreh-Zeitaddierer (9) besitzt, der in Abhängigkeit von der UmwälzZeitdauer des Entwicklers betätigbar ist, einen auf der Welle des Addierers montierten Nocken (10) und einen veränderbaren Schiebeübertrager (11) oder einen veränderbaren Schiebewiderstand (12) , der betrieblich mit dem Nocken verbunden ist (Fig. 10).
, 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch"gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung eine Spannungsquelle zum Feststellen der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers aufweist und der veränderliche Schiebeübertrager (11) diese Spanriungsquelle darstellt.
13, Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung eine Elektrode (7) und eine Fördereinrichtung (4) enthält und der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Fördereinrichtung durch das Ausgangssignal des veränderlichen Schiebeübertragers (11) oder -Widerstands steuerbar ist.
14. Vorrichtung nach- einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-

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quelle ein Signal erzeugt, das eine Tonerdichte vorsieht, die unterhalb der durch das vorbestirorate Signal, das der Trägerverachlechterung entspricht, vorgesehenen Tonerdichte liegt, wodurch ein schleierfreies gutes Kopiebild erzeugbar ist.

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