DE2450145A1

DE2450145A1 - Thermisch unempfindliche steuervorrichtung fuer eine partikelkonzentration

Info

Publication number: DE2450145A1
Application number: DE19742450145
Authority: DE
Inventors: Noel Leonard Reyner
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1974-10-22
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2250150B1; DE2450145B2; GB1477885A; CA1039344A; DE2450145C3; NL7413729A; JPS5080143A; FR2250150A1; US3926338A

Description

Xerox Square, Rochester, N.Y. 14644, USA

Thermisch unempfindliche Steuervorrichtung für eine Partikelkonzentration

Die Erfindung "betrifft allgemein eine elektrofotografische Kehrfarben-Vervielfältigungseinrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung, welche die Konzentration von Tonerpartikeln in einer dabei verwendeten Entwicklermischung steuert.

Bei dem Vorgang einer elektrofotografischen Vervielfältigung wird eine geladene fotoleitende Fläche derart bestrahlt, daß ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird, welches einem Originaldokument entspricht. Das latente elektrostatische Bild wird mit Hilfe von Tonerpartikeln erzeugt, die aus einer entsprechenden Entwicklermischung stammen. Danach werden die Tonerpartikel auf ein Blatt eines Trägermaterials übertragen und auf diesem zu einer dauerhaften Bildkonfiguration umgewandelt. Auf diese V/eise wird eine Kopie eines Originals hergestellt

50981 970991

Dieser Vorgang ist nicht auf Schwarz-Weiß-Kopien beschränkt, sondern er läßt sich vielmehr in ähnlicher Weise für Farbkopien anwenden. Bei der Farbreproduktion werden eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden einzelnen Farbtonerpulverbildern auf das Trägerblattmaterial übertragen, und zwar in der Weise, daß die einander überlagerten Bilder deckungsgleich sind. Jedes einzelne Bild entspricht einem gefilterten Lichtbild des Originals. Somit entspricht das aus mehreren Schichten eines Tonerpulverbildes aufgebaute Bild nach entspre'chend dauerhafter Befestigung auf dem Trägerblattmaterial in der Farbe dem Original. Um zu gewährleisten, daß das Tonerpulverbild zufriedenstellend ist, muß seine Entwicklungsfähigkeit überwacht werden. Die Entwicklungsfähigkeit steht im Zusammenhang mit der Konzentration der Tonerpartikel in der Entwicklermischung, d. h. mit dem Prozentsatz von Tonerpartikel -in Beziehung zu den Trägerkörnern in der Entwicklermischung.

In verschiedenen Systemen ist bereits versucht worden, die Konzentration der Tonerpartikel in der Entwicklermischung zu steuern. Ein solches System ist in der US-PS 3 399 652 beschrieben, die Ί968 veröffentlicht wurde. In dieser Patentschrift wird eine rotierende reflektierende Scheibe beschrieben, die in der Entwicklermischung angeordnet ist. Diese Scheibe ist elektrisch derart vorgespannt, daß sie Tonerpartikel von der Entwicklermischung anzieht. Ein Lichtstrahl wird von der Oberfläche der Scheibe reflektiert und auf ein fotoelektrisches Element übertragen. Die Intensität der Lichtstrahlen, welche von dem fotoelektrischen Element empfangen werden, sind ein Maß für die Dichte der Tonerpartikel , die auf der Scheibenoberfläche haften. Ein elektrisches Ausgangssignal von der fotoelektrischen Einheit löst die Abgabe von Tonerpartikeln an die Entwicklermischung aus, um die Versorgung entsprechend aufzufüllen.

509819/0991

• 2450U5

Eine weitere Patentschrift, die in diesem Zusammenhang von Interesse ist, ist die US-Patentschrift 3 754- 821, die 1973 veröffentlicht wurde. Die dort "beschriebene Vorrichtung ist eine lichtdurchlässige Elektrode, die auf einer fotoleitenden Trommel angebracht ist. Während das latente elektrostatische Bild auf der fotoleitenden Trommel entwickelt wird, wird die lichtdurchlässige Elektrode elektrisch vorgespannt, und zwar in der Weise, daß sie Tonerpartikel anzieht. Die lichtdurchlässige- Elektrode mit den darauf befindlichen Tonerpartikeln wird beleuchtet, und die durch die lichtdurchlässige Elektrode übertragenen Lichtstrahlen werden von einem Fotofühler abgetastet, der in einer Thermokammer angeordnet ist. Die Lichtstrahlen werden dem 3?otofühler durch eine Faseroptik zugeführt, die zwischen dem Fotofühler und der lichtdurchlässigen Elektrode angeordnet ist« Durch die Verwendung einer Thermokammer und einer Faseroptik bei der obigen Vorrichtung werden die Kosten sowie die Schwierigkeiten bei der Herstellung wesentlich, vergrößert. Diese Anordnung ist jedoch erforderlich, um die Wärmeempfindlichkeit des Fotofühlers zu kompensieren. Beispielsweise hat ein Fototransistor eine Empfindlichkeit von 1,5 % /⁰C, und eine Foto-Darlington-Schaltung hat eine Empfindlichkeit von 3i5 % /°C. Die oben genannte Temperaturempfindlichkeit übersteigt die zulässige Systemtoleranz. Temperatürempfindlichkeiten dieser Größe wurden dazu führen, daß das System Temperaturveränderungen anstatt von Veränderungen in der Tonerpartikeldichte ermittelt. Ein Typ eines Fotofühlers, der eine hinreichend niedrige Wärmeempfindlichkeit aufweist, ist eine Fotodiode. Eine Fotodiode hat eine Empfindlichkeit von 0,2 %/°C. Jedoch liegt bei den in Frage stehenden Lichtpegeln der durch eine Fotodiode erzeugte Strom außerordentlich niedrig.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, die zur Steuerung der Konzentration von Tonerpartikeln in einer Entwicklermischung dienende Vorrichtung derart auszubilden, daß ein im wesentlichen thermisch unempfindlicher Fotofühler-elektrisch

5098 19/0991

mit einer stabilen Verstärkerschaltung zusammenarbeitet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Elektrodeneinrichtung vorgesehen ist, daß weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist, daß weiterhin eine Abtastung sowie eine Verstärkerschaltung vorgesehen sind; diese Anordnung arbeitet in der Weise, daß die Elektrodeneinrichtung elektrisch derart vorgespannt wird, daß sie Partikeln anzieht, wenn sie durch die Mischung hindurchgeführt wird; danach bestrahlen Lichtstrahlen von der Beleuchtungseinrichtung die Elektrode mit den darauf befindlichen Partikeln; eine Abtasteinrichtung ermittelt die Intensität der Lichtstrahlen, welche von der Elektrodeneinrichtung übertragen wird, und entwickelt ein im wesentlichen thermisch unempfindliches elektrisches Ausgangssignal;, dieses elektrische Ausgangssignal wird in stabiler Weise auf zumindest einen vorgegebenen Pegel durch eine Verstärkerschaltung verstärkt; auf diese Weise wird die Konzentration der Partikel in der Mischung bestimmt und kann daraufhin auf ein gewünschts Verhältnis eingestellt werden.

Somit wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, in welcher die Konzentration von Partikel in einer Mischung im wesentlichen auf ein vorgegebenes Verhältnis eingestellt werden kann. Eine Elektrode wird durch die Mischung hindurchgeführt und zieht die Partikel auf sich. Diese Elektrode, auf welcher die Partikel haften, wird beleuchtet, und die durch sie hindurchtretenden Lichtstrahlen werden durch einen im wesentlichen wärmeunempfindlichen Fühler abgetastet. Das elektrische Ausgangssignal von diesem Fühler wird in stabiler Weise auf zumindest einen vorgegebenen Pegel verstärkt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

509819/0991

2450U5

Fig. i eine schematische perspektivische Darstellung einer elektrofotografischen Vielfarb-Vervielfältigungseinrichtung, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Einrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten fotoleitenden' Trommel,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltschema, welches die Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 4 ein elektrisches Schaltschema, welches die Komparatorschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 5 ein elektrisches Schaltschema, welches die Halteschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht, und

Fig. 6 ein elektrisches Schaltschema, welches die Schaltungen gemäß F¹Ig. 3> 4- und 5 in ihrer elektrischen Verbindung untereinander darstellt.

Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, daß auch alle Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente in den Rahmen der Erfindung einbezogen und vom Schutzumfang der Ansprüche umfaßt werden sollen.

In den Zeichnungen werden gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Fig. Λ ist schematisch eine elektrofotografische Vervielfältigungseinrichtung dargestellt, welche derart angeordnet ist, daß sie Vielfarbkopien von einem farbigen Original herstellt. Obwohl die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung insbesondere so ausgebildet ist, daß sie

509819/0991

für die elektrofotografische Vervielfältigungseinrichtung gemäß Fig. 1 geeignet ist, ist aus der folgenden Diskussion ersichtlich, daß sie in gleicher Weise zur Anwendung bei einer großen Vielfalt von elektrofotografischen Vervielfältigungseinrichtungen geeignet ist und nicht notwendigerweise auf die dargestellte besondere Ausführungsform beschränkt ist.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vervielfältigungseinrichtung verwendet eine Trommel 10, die eine fotoleitende Oberfläche 12 aufweist, die auf der Trommel angebracht und um deren Außenumfang herumgezogen ist. Die fotoleitende Oberfläche 12 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches auf weißes Licht panchromatisch anspricht. Beispielsweise ist ein geeignetes fotoleitendes Material in der US-Patentschrift 3 655 377 beschrieben, die im Jahr 1972 veröffentlicht wurde. Die Trommel 10 ist drehbar innerhalb des Maschinenrahmens gelagert und derart ausgebildet, daß sie sich in der Richtung des Pfeiles 14 dreht. Eine Reihe von Verarbeitungsstationen sind derart angeordnet, daß bei der Drehung der Trommel 10 in der Richtung des Pfeiles 1A- die fotoleitende Oberfläche 12 nacheinander hindurchgeführt wird. Die Trommel 10 wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor in bezug auf die verschiedenen Verarbeitungseinrichtungen der Maschine angetrieben. Die Zeitsteuerscheibe, die im Bereich des einen Endes der Welle angeordnet ist, auf welcher die Trommel 10 befestigt ist, arbeitet mit der Maschinenlogik in der Weise zusammen, daß jeder Arbeitsgang an der entsprechenden Station in der Weise koordiniert wird, daß die einzelnen Arbeitsgänge in der richtigen Reihenfolge ablaufen.

Zunächst führt die Trommel 10 die fotoleitende Oberfläche 12 durch die Beladungsstation A. Im Bereich der Beladungsstation. A ist eine Korona-Erzeugungseinrichtung angeordnet, die allgemein durch das Bezugszeichen 16 bezeichnet ist. Die Korona-Erzeugungseinrichtung 16 erstreckt sich im allgemeinen quer

509819/0991

zu der fotoleitenden Oberfläche 12. Auf diese Weise ist die Korona-Erzeugungseinrichtung 16 leicht dazu in der Lage, die fotoleitende Oberfläche 12 auf ein verhältnismäßig hohes und im wesentlichen gleichförmiges Potential aufzuladen. Eine geeignete Korona-Erzeugungseinrichtung ist in der US-Patentschrift 2 778 94-6 beschrieben, die im Jahre 1957 veröffentlicht wurde.

Hachdem die fotoleitende Oberfläche 12 auf einen im wesentlichen gleichförmigen Pegel aufgeladen ist, dreht sich die Trommel 10 zu der Belichtungsstation B. An der Belichtungsstation B erzeugen ein bewegbares "Linsensystem, welches in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, und eine Farbfiltereinrichtung, die allgemein bei 20 dargestellt ist, ein farbgefiltertes Lichtbild, welches die aufgeladene fotoleitende Oberfläche 12 belichtet. Ein Original 22 wird auf der durchsichtigen Platte 24 in einer stationären Lage gehalten, und zwar mit dem Gesicht nach unten. Das Original 22 kann ein Blatt Papier, ein Buch oder ein ähnliches Dokument sein, welches auf der Platte 24 angeordnet ist. Die Lampenanordnung 26, die,Filtereinrichtung 20 und die Linse 18 bewegen sich in einer zeitlich aufeinander abgestimmten Weise mit der Trommel 10, um fortschreitend einzelne Bereiche des Originals 22 abzutasten, welches auf der Platte 24- angeordnet ist. Während der Belichtung werden durch die FiItereinrichtung ausgewählte Farbfilter in den optischen Weg der Linse 18 gebracht Ein ausgewähltes Farbfilter wirkt auf die Lichtstrahlen, welche durch die Linse 18 hindurchgehen in der Weise, daß ein Lichtbild mit einer einzigen Farbe entsteht. Das Lichtbild mit einer einzigen Farbe bestrahlt die aufgeladene fotoleitende Oberfläche 12, um dadurch darauf ein latentes, elektrostatisches Bild zu erzeugen, welches dem ausgewählten· ■Spektralbereich des elektromagnetischen Wellenspektrums entspricht, wobei ein solches Bild nachfolgend als ein einfarbiges elektrostatisches latentes Bild bezeichnet wird.

509819/0991

Nachdem das latente elektrostatische .Bild auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnet ist, wird die Trommel 10 zu der Entwicklungs stat ion C gedreht. Die Entwicklungsstation C weist drei einzelne Entwicklungseinheiten auf, die jeweils durch die Bezugszahlen 28, 30 und 32 bezeichnet sind. Eine geeignete Entwicklungsstation, die eine Mehrzahl von Entwicklungseinheiten verwendet, ist in der 1972 eingereichten US-Patentanmeldung 255 259 beschrieben. Diese Entwicklungseinheiten entsprechen alle demjenigen Typ, die als Magnetbürsten-Entwicklungseinheiten bezeichnet werden können. Eine typische Magnetbürsten-Entwicklungseinheit verwendet eine magnetisierbare Entwicklermischung, welche Trägerkörner und Tonerpartikeln aufweist. Die Entwicklermischung wird kontinuierlich durch ein Richtungsflußfeld hindurchgeführt, um daraus eine Bürste zu erzeugen. Die Entwicklermischung wird kontinuierlich bewegt, um die Bürste fortwährend mit frischem Material zu versorgen. Ein Entwicklungsvorgang wird dadurch erreicht, daß die Bürste mit der fotoleitenden Oberfläche 12 in Berührung gebracht wird. Jede der Entwicklereinheiten 28, 30 und 32 bringt Tonerpartikel, auf, welche dem Komplement des spezifischen einfarbigen elektrostatischen latenten Bildes entsprechen, welches auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnet ist. Die Tonerpartikel sind so beschaffen, daß sie Licht innerhalb eines vorgegebenen Spektralbereiches des elektromagnetischen Wellenspektrums absorbieren, welches der Wellenlänge des Lichtes entspricht, welches durch das Filter übertragen wurde. Beispielsweise wird ein grün gefiltertes, elektrostatisches Bild dadurch sichtbar gemacht, daß die grüne Farbe absorbierende Magenta-Tonerpartikel daraufgebracht werden. In ähnlicher Weise werden blaue und rote latente Bilder jeweils mit gelben, bzw. cyan-Tonerpartikel. entwickelt.

Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung weist eine durchsichtige Elektrodenanordnung 46 auf, welche auf der fotoleitenden

509819/0991

2450Η5

Oberfläche 12 der Trommel 10 angebracht ist. Eine Beleuchtungseinrichtung wie eine Lichtquelle 48 im Zusammenwirken mit einer Faseroptik 50 überträgt Lichtstrahlen durch die durchsichtige Elektrodenanordnung 46. Während des Entwickeins werden Tonerpartikel auf der durchsichtigen Elektrode 46 abgelagert, und die Intensität der Lichtstrahlen, welche hindurchgehen, ist ein Maß für die Dichte. Eine Abtasteinrichtung wie eine Fotodiode 52 ist derart angeordnet und ausgebildet, daß sie die Lichtstrahlen empfängt, welche durch die durchsichtige Elektrodenanordnung 46 hindurchgegangen sind. Die Fotodiode 52 entwickelt ein elektrisches Ausgangssignal, welches der Intensität der empfangenen Lichtstrahlen entspricht» Die elektrische Schaltung 5^ verarbeitet das elektrische Ausgangssignal von der Fotodiode 52. Es ist ersichtlich, daß die Fotodiode 52 im wesentlichen wärmeunempfindlich ist,, da sie einen Wärmeempfindlichkeitskoeffizienten von etwa 0»2 %/°C bei der verwendeten Arbeitsweise aufweist. .

Die elektrische Schaltung 54 ist derart ausgebildet, daß sie das elektrische Ausgangssignal von der Fotodiode 52 verstärkt, welches wegen der eingestrahlten Lichtintensität einen geringen Pegel aufweist. Weiterhin vergleicht die elektrische Schaltung 54 das verstärkte elektrische Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Bezugssignal und erzeugt ein Fehlersignal, welches der Abweichung zwischen diesen beiden Signalen entspricht. Schließlich weist die elektrische Schaltung 5^ eine Halteschaltung auf, welche derart ausgebildet ist, daß sie das Fehlersignal hält, bis es durch die Logik abgefragt wird, welche einer der entsprechenden Tonerabgabeeinrichtungen 3^·» 36 oder 38 zugeordnet ist. Somit ist das elektrische Ausgangssignal von der elektrischen Schaltung 5^ derart beschaffen, daß es die entsprechende Tonerabgabeeinrichtung derart beaufschlagt, daß die Konzentration der Tonerpartikel in dem entsprechenden Entwicklergemisch auf einen vorgegebenen Pegel

5 09819/0991

- 1Ü -

gebracht wird, so daß dadurch die Entwicklung optimal gestaltet wird. Der genaue Schaltungsaufbau der hierzu "verwendeten Schaltung, wie sie in der elektrischen Schaltung 54--verwendet wird, wird unten anhand der Fig. 2 bis 6 einschließlich beschrieben. Die oben beschriebene Steuereinrichtung ist in weiteren Einzelheiten in der US-Patentschrift 3 754 821 beschrieben, die 1973 veröffentlicht wurde, und deren Inhalt wird hierdurch zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Nach dem Entwickeln wird die Trommel 10 zu der Übertragungsstation D gedreht. An der Übertragungsstation D wird das Tonerpulver, welches elektrostatisch an der fotoleitenden Oberfläche 12 haftet, auf ein Blatt aus Trägermaterial 56 übertragen. Das Trägermaterial 56 kann ein ebenes Papier oder ein Blatt aus thermoplastischem Material sein, wobei diese Träger nur als Beispiel genannt sind. Die tlbertragungsstation D weist eine elektrisch vorgespannte Übertragungswalze auf, die allgemein bei 68 dargestellt ist. Die Oberfläche der Übertragungswalze 68 ist elektrisch auf ein Potential vorgespannt, welches eine ausreichend Größe und Polarität hat, um elektrostatisch Tonerpartikel von der fotoleitenden Oberfläche 12 auf das Trägermaterial 56 anzuziehen. Ein einzelnes Blatt eines Trägermaterials 56 wird von der- Übertragungswalze 58 getragen, welche derart angeordnet ist, daß sie sich synchron mit der fotoleitenden Oberfläche 12 bewegt (mit im wesentlichen derselben Winkelgeschwindigkeit), so daß öedes der entwickelten Bilder in überlagertem Zustand deckungsgleich auf das Trägermaterial 56 aufgebracht wird.

Bevor die übrigen Verfahrensschritte in der elektrofotografischen. Vervielfältigungseinrichtung beschrieben werden, soll die Blattzuführungsanordnung kurz diskutiert werden. Das Trägermaterial 56 wird von einem Stapel zugeführt. Eine Zuführungswalze, die betrieblich mit einer Verzögerungswalze in Verbindung

509819/0991

steht, löst das oberste Blatt vom Stapel und transportiert es weiter. Dieses Blatt wird in eine Rutsche gebracht, welche, es in den Spalt zwischen einem Paar von Registerwalzen einführt. Danach befestigen Greiffinger, welche auf der Zuführungswalze 58 angebracht sind, lösbar darauf Trägermaterial 56, und zwar im Hinblick auf eine Bewegung in einem Rezirkulationsweg damit.

Nachdem" mehrere Tonerpulverbilder auf das Trägermaterial 56 übertragen wurden, lassen die Greiffinger auf der Übertragungswalze 58 das Trägermaterial 56 los und lösen es davon. Ein Abstreifstab wird dann dazwischengefügt, um das Trägermaterial 56 von der Übertragungswalze 58 zu trennen. Anschließend transportiert ein Förderer mit einem endlosen Band das Trägermaterial 56 zur Fixierstation E.

An der Fixierstation E sorgt eine geeignete Einbrenneinrichtung permanent für ein festes Haften des aufgetragenen mehrschichtigen Tonerpulverbildes auf dem Trägermaterial 56. Ein Typ einer geeigneten Einbrennstation ist in der US-Patentschrift 3 4-98 592 beschrieben, die 1970 veröffentlicht wurde. Nach dem Fixiervorgang wird das Trägermaterial 56 durch eine Mehrzahl von endlosband-Förderern weitertransportiert, und zwar auf eine Ablage, wo es vom Personal entnommen werden kann.

Die letzte Behandlungsstation in der durch den Pfeil 14- angezeigten Drehrichtung der Trommel ist die Reinigungsstation F. Obwohl ein Überschuß an Tonerpartikel auf das Trägermaterial 56 übertragen wird, bleiben restliche Tonerpartikel .auf der fotoleitenden Ob.erflache 12, nachdem das Pulverbild davon abgenommen wurde. Diese restlichen Tonerpartikel, werden von der fotoleitenden Oberfläche 12 entfernt, während diese durch die Reinigungsstation F hindurchgeht. Hier werden die restlichen Tonerpai-tikel zunächst unter den Einfluß einer (nicht

509819/0991

2450U5

dargestellten) Koronaerzeugungs-Reinigungseinrichtung gebracht, welche derart ausgebildet ist, daß sie die elektrostatische Ladung neutralisiert, welche auf der fotoleitenden Oberfläche 12 und den restlichen Tonerpartikel noch vorhanden ist. Die neutralisierten Tonerpartikel werden dann von der fotoleitenden Oberfläche 12 entfernt, und zwar durch eine Berührung mit einer Faserbürste 60. Eine geeignete Bürstenreinigungseinrichtung ist in der US-Patentschrift 3 590 412 beschrieben, die 1971 veröffentlicht wurde. Auf diese Weise werden restliche Tonerpartikeln, die auf der fotoleitenden Oberfläche 12 verblieben sind, leicht davon entfernt.

In der Fig. 2 ist eine Trommel mit einer durchsichtigen Elektrodenanordnung 46 dargestellt. Die Elektrodenanordnung 46 ist an einer Stelle der fotoleitenden Oberfläche 12 angeordnet, die nicht' zum Bildbereich gehört. Während die Elektrodenanordnung 46 durch die Entwicklungszone hindurchgeht, wird die leitende Oberfläche derselben auf ein elektrisches Potential vorgespannt, welches das latente elektrostatische Bild auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 simuliert. Vorzugsweise \fird die Elektrode auf über 200 T oberhalb der Entwicklervorspannung gebracht, wobei die normale Entwicklervorspannung etwa 500 V beträgt. Die Elektrode kann jedoch auf einen Pegel von etwa 100 V bis etwa 600 V oberhalb der Entwicklervorspannung gebracht werden. Die Dichte der Tonerpartikel auf der durchsichtigen Elektrode 46 wird durch die Fotodiode 52 abgetastet. Das Ausgangssignal von der Fotodiode 52 wird durch die elektrische Schaltung 54 verarbeitet und in Abhängigkeit von der Dichte der Tonerpartikel , die auf der Elektrode 46 verbleiben, können gegebenenfalls zusätzliche Tonerpartikel der Entwicklermischung zugefügt werden. Die Fotodiode 52 ist außerhalb und auf Abstand von der fotoleitenrden Oberfläche 12 der Trommel 10 angeordnet, um die Intensität von Lichtstrahlen abzutasten, welche durch die lichtdurchlässige

50981 9/0991

Elektrode 46 hindurchgehen, und zwar unmittelbar vor dem Reinigen der fotoleitenden Oberfläche 12, d. h., bevor die Trommel 10 in die Reinigungsstation E gedreht wird, da die Elektrode 46 der normalen Reinigung der fotoleitenden Trommel unterworfen wird. Die Lichtquelle 48 kann innerhalb der Trommel 10 angeordnet sein oder kann gemäß Fig. 2 außerhalb der Trommel 10 liegen, wobei die Lichtstrahlen mittels der Faseroptik 62 zugeführt werden. Die Welle 64, welcne die Trommel 10 trägt, ist ein rohrförniiges Element, und sie er-' möglicht der Faseroptik 62, daß sie durch den hohlen Mittelkernder Welle hindurchgeführt werden kann und aus dieser Welle heraus zu der fotoleitenden Oberfläche 12. Dadurch bekommen die Lichtstrahlen die Möglichkeit, von der Lichtquelle 48 der lichtdurchlässigen Elektrodenanordnung 46 zugeführt zu werden.

Um die entsprechende geeignete Spannung anzulegen, welche dem latenten elektrostatischen Bild entspricht, welches auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel'10 aufgezeichnet ist, wird die lichtdurchlässige Elektrodenanordnung 46 auf einen geeigneten Spannungspegel vorgespannt. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß eine entsprechende Schalteinrichtung, die allgemein bei 66 dargestellt ist, und zwar im Bereich der einen Stirnseite der Trommel 10. Anstatt der Schalteinrichtung 66 kann eine"entsprechend geeignete Schleifringanordnung verwendet „werden. Die zeitliche Steuerung des Anlegens der Vorspannung an eine Elektrodenanordnung 46 kann durch eine geeignete elektronische Schalteinrichtung oder durch die . Verwendung eines geschlitzten Kommutatorringes erfolgen, d. h. die Elektrode wird über einen Teil des Kommutators vorgespannt und über .den übrigen Teil nicht. Die Vorspannung wird, von der lichtdurchlässigen Elektrodenanordnung 46 während des Reinigungsvorganges getrennt. Anstatt■der lichtdurchlässigen · Elektrodenanordnung 46 eine Vorspannung zu erteilen, kann eine geeignete Vorspannung durch eine elektrische Ladung aufgebracht werden. ■ _ -

5 0 9 8 19/0991

2450H5

In der Pig. 3 ist eine Verstärkerstufe 68 der elektrischen Schaltung 54- dargestellt. Die Verstärkerstufe 68 ist elektrisch mit der Fotodiode 52 verbunden. Der Operationsverstärker 70 ist elektrisch mit der Fotodiode 52 verbunden. Ein Widerstand 72 mit 100 000 0hm und ein Kondensator 74 mit 0,01 Mikrofarad ist jeweils parallel zum Operationsverstärker 70 geschaltet. Auf diese Weise arbeitet der Operationsverstärker 70 mit einer Widerstandsrückführung in einem Inversionsmodus, um eine geringe Eingangsimpedanz zu gewährleisten, wobei die Fotodiode 52 im Kurzschluß betrieben wird. Gemäß Fig. 3 ist die Eingangsstufe vorzugsweise so ausgebildet, daß sie eine . Einstellung der Verstärkung im Verhältnis 10 zu 1 ermöglicht. Eine Verstärkungsveränderung wird erreicht, indem der Widerstand eines geeigneten Widerstandes 76 verändert wird» der mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 70 verbunden ist. Beispielsweise kann die Fotodiode 52 eine als Siliziumplättchen ausgebildete Zelle, Modell SS-22 sein, wie sie von der Firma Solar Systems, Inc. vertrieben, wird.

Um den Pegel zu ermitteln, bei welchem Tonerpartikel in die Entwicklermischung abgegeben werden sollen, verwendet die Komparatorstufe 69 den Operationsverstärker 78, der als Pegeldetektor geschaltet ist, und zwar mit einer geringen Rückkopplung, um eine Hysteresis um den Schaltpunkt aufzubauen. Der Widerstand 80 ist parallel zu dem Operationsverstärker 78 geschaltet und hat vorzugsweise einen Widerstand von 50 000 Ohm. Der Ausgang des Operationsverstärkers 70 ist mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 78 verbunden. Eine (nicht dargestellte) geeignete Spanmingsquelle erzeugt eine Bezugsspannung von -15 V für den Operationsverstärker 78 über den Widerstand 82, dessen Widerstandswert vorzugsweise 6 500 Ohm beträgt. Die positive Klemme des Operationsverstärkers 78 ist durch den Widerstand 84 geerdet, der vorzugsweise einen Wert von 1 000 0hm aufweist. In dieser Schaltung führt eine Spannung, die etwas stärker negativ ist als -2,24 V, dazu, daß der Ausgang des Operationsverstärkers 78 in den negativen

509819/0991

Bereich geht. Die Schaltung behält diesen Zustand bei, bis die Eingangsspannung etwas weniger negativ ist als -1,76 V.

Der Hysteresiszyklus, der vorzugsweise etwa 2 V - 0,24 V beträgt, ist zweckmäßig, um eine Hochfrequenz schwingung am Schaltpunkt zu unterbinden, die von einer Schaltungsinstabilität und von Rausehen im Eingangssignal herrühren könnte* Die Temperaturstabilität dieser Schaltung beträgt vorzugsweise etwa 0,5 Kikrovolt/°C über den Gesamtbereich von 20 C. Somit beträgt der Gesamtfehler etwa 10 Mikrovolt über den Gesamtbereich von 20 ⁰G. Somit ist ersichtlich, daß der größere Teil der Temperaturempfindlichkeit in der Komparatorstufe 69 von den Wärmeveränderungen der Widerstände beigetragen wird. Um diese auf ein Minimum zu bringen, werden Metallfilmwiderstände verwendet, die eine Empfindlichkeit von 0,01 % pro Grad aufweisen.

In der Pig. 4 ist die elektrische Halteschaltung 86 dargestellt. Die Halteschaltung 86 weist eine (nicht dargestellte) Spannungsquelle von vorzugsweise 15 Volt auf, die elektrisch mit einem geeigneten Relais 88 in Reihe geschaltet ist. Das Relais ist mit einem siliziumgesteuerten Schalter -90 verbunden. Der. Ausgang der Komparatorstufe 69 ist auch mit dem Silizium-

gesteuerten Schalter 90 verbunden. Diese Schaltung ermittelt das Auftreten eines Schaltpunktes und hält ihn, bis die Logik zur Abfrage bereit ist. Die logische Verbindung ist an den Klemmen 92 dargestellt. Eine -genauere Beschreibung -der Logik, · welche.der Tonerabgabeeinrichtung zugeordnet ist, findet sich in der US-Patentanmeldung 351 74-1» die 1973 eingereicht wurde, deren Off enbarungsiiihalt hiermit in die vorliegende Anmeldung eihbezogen wird. Die Halteschaltung 86 konvertiert auch das Signal mit niedrigem Pegel vom Operationsverstärker auf den ■ Pegel, der erforderlich ist, um die Tonerabgabemotoren anzutreiben. Die Tonerabgabemotoren sind über logische Leitungen 94 angeschlossen. Das Rückstellen der Halteschaltung 86 erfolgt

50981 9/0991

2450U5

durch, ein Signal von der logischen Schaltung, durch welches das Relais 91 geöffnet wird.

In der Fig. 6 ist eine bevorzugte Schaltungsanordnung für die elektrische Schaltung 54 dargestellt, welche auch die verschiedenen Elemente der Fig. 3 bis 5 einschließt. Gemäß Fig. 6 ist die Fotodiode 52 mit dem Operationsverstärker 70 verbunden. Der Widerstand 72 und der Kondensator 74 sind parallel zu dem Operationsverstärker 70 geschaltet. Ein Widerstand 94 mit 500 000 Ohm ist in Reihe mit der oben genannten Parallelschaltung und dem Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 70 ist mit einer Parallelschaltung verbunden, die drei Widerstände 96 mit 5 000 Ohm in Reihe mit drei veränderbaren Widerständen 98 mit 50 000 Ohm aufweist, die jeweils über Schalter 100 miteinander verbunden sind. Diese Schaltungsanordnung ist mit dem Operationsverstärker 78 der Komparatorstufe 69 verbunden. Der Operationsverstärker 78 ist mit dem Operationsverstärker 70 verbunden, und eine Bezugsspannung von 15 Volt ist über den Widerstand 82 zugeführt. Die positive Klemme des Operationsverstärkers 78 ist elektrisch über den Widerstand 84 geerdet. Der Widerstand 80 ist parallel zu dem Operationsverstärker geschaltet, wie es oben bereits erwähnt wurde. Der Ausgang vom Operationsverstärker 78 ist über den Widerstand 102 geführt, der vorzugsweise 2 000 Ohm hat. Der Widerstand 102 ist über einen Widerstand 104 mit 470 Ohm an Erde geführt. Der Widerstand 102 ist weiterhin mit einem siliziumgesteuerten Schalter 90 verbunden. Die Anode des siliziumgesteuerten Schalters ist mit dem Relais 88 verbunden, welches seinerseits mit einer BezugsSpannungsquelle von 15 Volt verbunden ist. Weiterhin ist der Widerstand 106 von 100 000 Ohm von dem Anodengatter des siliziumgesteuerten Schalters 90 an die Spannungsquelle mit + 15 Volt geführt. Wie oben bereits erwähnt wurde, dient das Ausgangssignal an den Klemmen 94 dazu, die Oszillatormotoren der Tonerabgabeeinrichtung anzutreiben. Ein Abfragen der

50981 9/0991

2450H5

Halteschaltung wird durch ein Signal von der Tonerabgabeeinrichtung über logische Leitungen 92 ausgelöst. Es ist somit ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Steuereinrichtung die erforderliche Regelung dadurch erreicht, daß ein thermisch unempfindlicher Fotofühler verwendet wird, der ein Ausgangssignal mit geringem Pegel erzeugt, das von einer stabilen Verstärkerstufe entsprechend verstärkt wird. Das verstärkte elektrische Ausgangssignal wird dann mit einem Bezugssignal durch eine entsprechende Komparatorstufe verglichen und dann in einem Haltekreis gehalten, bis es von der Tonerabgabe-Logikschaltung abgefragt wird. Wenn das abgefragte Fehlersignal entwickelt ist, betätigt es den Tonerabgabe-Oszillatormotor, um Tonerpärtikeln in die entsprechende Entwickler- . mischung abzugeben, so daß dadurch deren Konzentration auf im wesentlichen den vorgegebenen Pegel eingestellt wird. In dieser Weise gewährleistet die Steuereinrichtung, daß die■ Bilddichte und die Färbzusammensetzung von Mehrfarbenkopien in der Vervielfältigungseinrichtung reproduzierbar eine hohe Qualität aufweisen.

Es ist somit ersichtlich, daß gemäß der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen ist, welche dazu dient, die Konzentration von Tonerpartikeln in einer Entwicklermischung zu steuern, und zwar in der Weise, daß das oben angegebene Ziel mit den entsprechenden Vorteilen in vollem Umfange erreicht wird. Obwohl die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen erläutert wurde, ist ersichtlich, daß vielfältige Abwandlungen, Veränderungen und Alternativen für den Fachmann erkennbar sind. Demgemäß sollen alle entsprechenden Alternativen, Abwandlungen und Veränderungen eingeschlossen sein, die im Rahmen der Erfindung liegen.

- Patentansprüche -

5098 19/09 9 1

Claims

2450H5

Patentansprüche

/iy Vorrichtung zur Steuerung der Konzentration von Partikeln in einer Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrodeneinrichtung (46) vorgesehen ist, welche elektrisch derart vorgespannt ist, daß sie Partikel zu sich hinzieht, während die Elektrodeneinrichtung (46) durch die Mischung hindurchgeführt wird, daß weiterhin eine Einrichtung (48) vorhanden ist, um die Elektrodeneinrichtung (46) mit Lichtstrahlen zu "beleuchten, wenn die Partikel darauf abgelagert sind, daß weiterhin eine Abtasteinrichtung (-52) vorgesehen ist, um die Intensität der Lichtstrahlen zu ermitteln, welche von der Elektrodeneinrichtung (46) übertragen werden, daß weiterhin die Abtasteinrichtung (52) derart ausgebildet ist,, daß sie ein im wesentlichen thermisch unempfindliches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches die Dichte der Partikel, anzeigt, die auf der Elektrodeneinrichtung (46) abgelagert sind, und daß eine Verstärker schal tung (68) vorhanden ist, die elektrisch mit der Abtasteinrichtung (52)' in Vex^bindung steht, um das elektrische Ausgangssignal von der Abtasteinrichtung (52) zumindest auf einen vorgegebenen Pegel in stabiler Weise zu verstärken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komparatorschaltung (69) vorgesehen ist, die in elektrischer Verbindung mit der Verstärkerschaltung (68) steht, um das verstärkte Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Bezugssignal zu vergleichen, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches der Abweichung zwischen der gemessenen Dichte der auf der Elektrodeneinrichtung (46) abgelagerten Partikel und deren gewünschter Dichte entspricht, und daß eine Halteschaltung (86) vorhanden ist, die in elektrischer Verbindung mit der Komparatorschaltung (69) steht_t um das Steuersignal zu halten, und zwar derart, daß es anschließend abgefragt werden kann.

509819/0991

2A50U5
3- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34, 36, 38) vorgesehen ist, welche durch das abgefragte Steuersignal von der Halteschaltung (86) betätigt wird, um Partikel in die Mischung zu führen, damit die darin erforderliche Konzentration erreicht wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (48) eine Lichtquelle aufweist und daß die Abtasteinrichtung (52) eine Fotodiode aufweist, welche derart angeordnet ist, daß sie Licht von der Lichtquelle empfängt, deren Lichtstrahlen von der Elektrodeneinrichtung (46) übertragen wurden, auf welcher Partikeln angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (68) einen ersten Operationsverstärker (70) aufweist, der elektrisch mit der Fotodiode (52) verbunden ist, und weiterhin eine erste Widerstandsschaltung hat, die parallel zu dem ersten Operationsverstärker (70) geschaltet ist, um eine Widerstandsrückführung zu bilden, die in einem Invertiermodus arbeitet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet,' daß die Komparatorschaltung (69) einen zweiten Operationsverstärker (78) aufweist, der "in einer elektrischen Verbindung mit dem ersten Operationsverstärker (70) steht, und weiterhin eine zweite Widerstandsschaltung hat, die derart parallel zu dem zweiten Operationsverstärker (78) geschaltet ist, daß der zweite Operationsverstärker (78) als ein Pegeldetektor arbeitet, und zwar mit einer positiven Rückführung über den Schaltpunkt, und zwar derart, daß um den Schaltpunkt herum ein Hysteresiszyklus gebildet ist.

50981 9/0991

2450U5
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschaltung (86) einen siliziumgesteuerten Schalter (90) aufweist, der in elektrischer Verbindung mit dem zweiten Operationsverstärker (?8) steht, weiterhin ein Relais (88) hat, welches elektrisch in Reihe mit dem siliziumgesteuerten Schalter (90) liegt, und weiterhin eine Spannungsquelle aufweist, die elektrisch mit dem Relais (88) in Reihe geschaltet ist.
8. Elektrofotografische Vervielfältigungseinrichtung derjenigen Art, die ein fotoleitendes Element und ein Entwicklungssystem aufweist, weiterhin eine Entwicklermischung aus Trägerkörnern und Tonerpartikeln enthält, um ein Tonerpulverbild auf einem elektrostatischen, latenten Bild zu erzeugen, welches auf dem fotoleitenden Element aufgezeichnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrodeneinrichtung (46) vorgesehen ist, die auf dem fotoleitenden Element (12) angebracht und elektrisch derart vorgespannt ist, daß sie Tonerpartikeln zu sich hinzieht, wenn die Elektrodeneinrichtung (46) durch die Entwicklermischung hindurchgeführt wird, daß weiterhin eine Einrichtung (48) vorhanden ist, xvelche dazu dient, die Elektrodeneinrichtung (46) zu beleuchten, auf welcher Tonerpartikeln abgelagert sind, und zwar mit Lichtstrahlen, daß weiterhin eine Abtasteinrichtung (52) vorgesehen ist, um die Intensität der Lichtstrahlen zu ermitteln, welche von der Elektrodeneinrichtung (46) übertragen werden, daß die Abtasteinrichtung (52) derart ausgebildet ist, daß sie ein im wesentlichen thermisch unempfindliches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches ein Maß für die Dichte der Tonerpartikeln darstellt, die auf der Elektrodeneinrichtung (46) abgelagert sind, und daß eine Verstärkerschaltung (68) vorhanden ist, die in elektrischer Verbindung mit der Abtasteinrichtung (52) steht, um das elektrische Ausgangssignal von der Abtasteinrichtung (52) auf zumindest einen vorgegebenen Pegel in stabiler V/eise zu verstärken.

50981 9/0991
9. Vervielfältigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komparatorschaltung (69) vor- . gesehen ist, die in elektrischer Verbindung mit der Verstärkerschaltung (68) steht, um das verstärkte Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Bezugssignal zu vergleichen, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches der Abweichung zwischen der gemessenen Dichte der auf der Elektrodeneinrichtung (4-6) abgelagerten Ton,erpartikeln und deren gewünschter Dichte entspricht, und daß eine . Halteschaltung (86) vorhanden ist, die in elektrischer Verbindung mit der Komparatorschaltung (69) steht, um das Steuersignal zu halten, und zwar derart,, daß es anschließend abgefragt werden kann.
10. Vervielfältigungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9., dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34, 36, 38) vorgesehen ist, welche durch das abgefragte Steuersignal von der Halteschaltung (86) betätigt wird, um Tonerpartikeln in die Entwicklermischung abzugeben, damit darin die erforderliche Konzentration erreicht wird.
11. Vervielfältigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 .'bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsein-

■ . richtung (48) eine Lichtquelle aufweist und daß die Abtasteinrichtung (52) eine Fotodiode aufweist, welche derart angeordnet ist, daß sie Licht von der Lichtquelle empfängt, deren Lichtstrahlen von der Elektrodeneinrichtung (46) übertragen"wurden,, auf welcher Tonerpartikeln . angeordnet sind.
12. Vervielfältigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (68) einen, ersten Operationsverstärker (70) aufweist, der elektrisch mit der Fotodiode (52) verbunden, ist, und weiterhin eine erste V/iderstandsschaltung hat, die parallel

.5098 19/0991

zu dem ersten Operationsverstärker (70) geschaltet ist, um eine Widerstandsrückführung zu bilden, die in einem Invertiermodus arbeitet.
13· Vervielfältigüngseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung (69) einen zweiten Operationsverstärker (78) aufweist, der in einer elektrischen Verbindung mit dem ersten Operationsverstärker (70) steht, und weiterhin eine zweite Widerstandsschaltung hat, die derart parallel zu dem zweiten Operationsverstärker (78) geschaltet ist, daß der zweite Operationsverstärker (78) als ein Pegeldetektor arbeitet, und zwar mit einer positiven Rückführung über den Schaltpunkt, und zwar derart, daß um den Schaltpunkt herum ein Hysteresiszyklus gebildet ist.
14. Vervielfältigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschaltung (86) einen siliziumgesteuerten Schalter (90) aufweist, der in elektrischer Verbindung mit dem zweiten Operationsverstärker (78) steht, weiterhin ein Relais (88) hat, welches elektrisch in Reihe mit dem siliziumgesteuerten Schalter (90) liegt, und weiterhin eine Spannungsquelle aufweist, die elektrisch mit dem Relais (88) in Reihe geschaltet ist.

5038 19/09 9 1

03 '. Leerseite