DE2535938B2 - Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe körnigen Materials in einem Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe körnigen Materials in einem Behälter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Vorrichtung kann insbesondere zur Ermittlung der Füllhöhe von Tonterteilchen in einem Vorratsbehälter für Toner eines elektrofotografischen Kopiergerätes eingesetzt werden.

Bei einem Tonerpulver, das aus einem Eisenpulver und einem daran haftenden Toner besteht, verringert sich bei ständigem Betrieb die Tonerkonzentration im Entwickler allmählich, so daß die Abnahme der Tonerkonzentration ermittelt und eine entsprechende Menge Toner nachgefüllt werden muß. Aus der US-PS 35 75 130 ist eins Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe von Toner in einem Tonervorratsbehälter bekannt, die eine in dem Vorratsbehälter angeordnete uad in eine Richtung vorgespannte Klinge aufweist; diese Klinge betätigt einen Schalter, wenn der Toner in dem Behälter der Bewegung in diese Richtung einen Widerstand entgegengesetzt, der unter einem vorgegebenen Wert liegt.

Außerdem kann die von der Klinke durchlaufene Bewegungsstrecke festgestellt und in eine Anzeige für die Tonermenge in dem Behälter umgewandelt werden. Weiterhin ist aus der US-PS 38 96 279 eine Vorrichtung zur Feststellung des Tonerpegels in einem Behälter bekannt, die einen in dem Behälter angeordneten Rotor mit mehreren Blättern mit jeweils wesentlich unter schiedlichen Oberflächen aufweist: dadurch wird ein Schalter betätigt, wenn der Tonervorrat in dem Behälter unter einen vorgegebenen Wert fällt

Aus der US-PS 34 36 059 ist eine drehbare Klappe bekannt die durch eine relativ kleine Öffnung in einen Tank eingeführt wird und einen solchen effektiven Querschnitt hat daß die Drehung dieser Klappe durch pulverförmiges Material verlangsamt werden kann; daraus kann eine Anzeige für die Materialmenge in dem Bereich des Tanks, in dem sich die Klappe befindet gewonnen werden.

Eine ähnliche Einrichtung ist aus dem DE-GM 73 40 992 bekannt wobei in diesem Fall die als Meßflügel ausgestaltete Klappe so ausgebildet ist daß sie durch eine Gewindebohrung in den Behälter

)5 eingeführt wird, die gleichzeitig zur Befestigung der gesamten Vorrichtung, in diesem Fall eines Niveau-Kontrollers, insbesondere Grenzstandmessers, dient.

Alle diese mechanisch arbeitenden Verfahren haben den Nachteil, daß sie konstruktiv sehr aufwendig sind; außerdem erfordern sie komplizisrte Steuer- und Regelsysteme.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Feststellung der Tonerfüllhöhe in einem Behälter besteht dieser Behälter aus einem durchsichtigen

Material, so daß ein Lichtstrahl durch die Wand des Behälters auf den Toner gerichtet werden kann; der

vom Toner erzeugte Schatten wird als Maß für die

Füllhöhe des Toners in dem Behälter herangezogen. Schließlich ist aus der US-PS 28 51553 eine

Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe körnigen Materials in einem Behälter der angegebenen Gattung bekannt die einen Elektromotor mit einer drehbaren Welle aufweist an der paddeiförmige Flügel angebracht sind. Wird der Stromkreis zu dem Elektromotor geschlossen, so dreht sich die Welle und damit auch der Flügel mit geringer Drehzahl. Eine Drehung des Gehäuses des Elektromotors wird durch eine Blattfeder verhindert. Steigt die Füllhöhe des unter den Flügeln befindlichen, körnigen Materials bis zu einem Punkt, bei dem die Flügel auf dieses Material auftreffen, so kann sich die Welle nicht weiterdrehen, und auch der Läufer des Elektromotors wird angehalten. Dadurch können sich jedoch wiederum der Ständer und das Gehäuse des Elektromotors drehen, wodurch das Drehmoment des Arms die Spannung der Blattfeder überwindet und einen Mikroschalter schließt, um eine Steuereinrichtung zu betätigen. Wenn die Füllhöhe des Materials in dem Behälter soweit absinkt, daß das Material nicht mehr mit

den Flügeln in Berührung kommt, so drehen sich die Flügel und damit die Welle des Motors wieder, während das Gehäuse durch die Wirkung der Blattfeder in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Dann beginnt der oben beschriebene Bewegungsablauf von neuem.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß also ein spezieller Motor verwendet werden, der einerseits ständig in Betrieh ist und andererseits auch dann keinen Schaden erleidet, wenn die Drehzahl seiner Welle während des Betriebs allmählich auf Null abnimmt, wie es zur Feststellung der Füllhöhe dann der Fall ist, wenn die Flügel auf die Oberfläche des körnigen Materials treffen. Außerdem dient die bekannte Vorrichtung nur zur Feststellung der Füllhöhe und kann nicht zum Durchmischen des körnigen Materials oder zu seinem is Transport eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe körnigen Materials in einem Behälter der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der das körnige Material auch durchgemischt und der Verarbeitungsstelle Tugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: An der Welle ist ein Teil angebracht, das in einer Kreisbewegung durch das körnige Material bewegt wird und dieses dabei umrührt- Dieses Teil dient also gleichzeitig auch als Rührvorrichtung. Das Teil kann durch ein Antriebsglied und ein antreibendes Glied gedreht werden, zwischen denen sich als Kupplung eine ein gewisses Spiel ermöglichende Antriebsverbindung befindet, die eine relative Drehung der beiden Glieder um einen bestimmten Winkel zueinander ermöglicht, die beiden Glieder jedoch dann fest miteinander kuppelt, wenn sie das Ende des Winkels bei ihrer Drehung erreichen. Schließlich ist das Teil noch so angebracht, daß sein Schwerpunkt außerhalb der Welle liegt.

Wenn das Teil während seiner Drehbewegung in die Nähe der Oberfläche des körnigen Materials in dem Behälter k^mmt, wird es von d'.m Antriebsglied getrennt, da sein Schwerpunkt außerhalb der Drehachse liegt, während die beiden Glieder den oben erwähnten Winkel durchlaufen; dadurch bewegt sich das Teil unter dem Einfluß der Schwerkraft solange weiter, bis es auf die Oberfläche des körnigen Materials fällt und dort zweiteilig zur Ruhe kommt. Die zu diesem Zeitpunkt von dem angetriebenen Glied eingenommene Winkellage zeigt die Füllhöhe und damit auch die Füllmenge des körnigen Materials in dem Behälter an. Erfaßt man nun diese Winkellage durch eine geeignete Einrichtung, so läßt sich die Füllhöhe des körnigen Materials genau messen.

Es ist also nicht wie bei der bekannten Vorrichtung ein spezieller und aufwendiger Motor erforderlich, sondern es genügt ein üblicher, die einzelnen Elemente in einer Drehrichtung antreibender Motor. Weiterhin wird das körnige Material in dem Behälter auch ständig umgerührt und damit durchgemischt, weil sich das mit dem Material in Berührung kommende Teil ständig in einem Kreis durch den Behälter und damit auch durch das körnige Material btvigt. Dies ist insbesondere für den Fall wesentlich, dall die Vorrichtung nach der Erfindung zur Feststellung der Füllhöhe des Tonerpulvers für ein Kopiergerät eingesetzt werden soll, bei dem die Entwicklung mittels der sogenannten »Magnetbürstenentwicklung« erfolgen soll. Dabei besteht der Entwickler aus Eisenpulver und Tonerteilchen, die ständig umgerührt werden müssen, damit sie gut gemischt werden und eine gleichmäßige Konzentration des Tonerpulvers erreicht wird. Und schließlich kann mit dieser Vorrichtung das Tonerpulver auch der Verarbeitungsstelle zugeführt werden, wie noch erläutert werden soll.

Die Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht einer Feststellvorrichtung für die Tonerfüllhöhe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.2 die Vorderansicht der angetriebenen oder Nachweisscheibe und der antreibenden Scheibe, die für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wichtig sind,

Fig.3 die Nachweisscheibe und di.; antreibende Scheibe in perspektivischer Darstellung,

F i g. 4 bis 7 die Lage und Anordnung, in der sich die Feststellscheibe und die antreibende Scheibe zueinander befinden, sowie das Nachweisglied innerhalb des Vorratsbehälters in verschiedenen Stellungen während des Betriebs,

Fig.8 die Vorderansicht der Nachweisvorrichtung für die Tonerfüllhöhe gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 9 die Vorderansicht der Feststellscheibe und der antreibenden Scheibe bei der in Fig.8 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 10 die Nachweissekeibe und die antreibende Scheibe bei einer Ausführungsform der Feststelleinrichtung, die die Winkellage feststellt, in perspektivischer Darstellung, und

F i g. 11 die Nachweisscheibe und die antretende Scheibe bei einer weiteren Ausführungsform der die Winkellage feststellenden Teile, ebenfalls in perspektivischer Darstellung.

F i g. 1 zeigt eine Entwickler 1 enthaltende Entwicklerwanne 2 mit zwei Seitenwänden 3 (von denen nur eine dargestellt ist) und mit einem an den Seiienwänden 3 durch mehrere Stifte 4 gehaltener Behälter 5, wobei die Stifte 4 in gabelförmige Teile 5a des Behälters 5 eingreifen. In der Entwicklerwanne 2 ist ein rohrförmiges Teil 6 so angebracht, daß es sich in der durch den Pfeil 7 angedeuteten Drehrichtung drehen kann. In Längsrichtung zun: rohrförmigen Teil 6 ist eine festliegende Achse 8 angeordnet, an deren Seitenflechen mehrere Permanentmagnete 9 befestigt sind.

Der Entwickler 1 besteht aus Eisenpulver und am Eisenpulver anhaftendem Toner. Der Entwickler 1 «vird durch die Permanentmagnete 9 auf die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Teils magnetisch angezogen und bildet auf der äußeren Umfangsfläche eine Magnetbürste 11. Die Magnetbürste 11 steht mit einer sich in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Drehrichtung drehenden Trommel 12 in Berührung und bringt Toner auf ein an der äußeren Umfangsfläche der Trommel 12 ausgebildetes elektrostatisches latentes Bild auf, so daß es zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird, welches auf ein blattförmiges (nicht dargestelltes) Aufzeichnungsmaterial übertragen und auf ihm fixiert wird. Am rechten Randteil des in Fig. 1 dargestellten Behälters S ist ein Rakelmesser 13 und ein zusätzliches Abdeckteil 14 angebracht, das die Höhe der Magnetbür-

ste 11 auf einem festgelegten Wert begrenzt. Das Rakelmesser 13 und das zusätzliche Abdeckteil 14 sind mit einer Schraube 15 am Gefäß 5 befestigt. Das eine Ende einer mit einer Welle 16 an den Seitenflächen 3 befestigten Abstreichplatte 17 steht mit der äußeren ί Umfangsfläche des rohrförmigen Teils 6 in Berührung und streicht von der äußeren Umfangsfläche des rohrförmigen Teils 6 den zum Entwickeln des latenten Bildes verwendeten Entwickler ab und führt ihn zur Entwicklerwanne 2 zurück. Mehrere Rührflügel 18 sind w an einer Welle 19 befestigt, die an ihren gegenüberliegenden Endbereichen zur Halterung lose bzw. drehbar mit den Seitenflächen 3 in Verbindung steht. Die Welle 19 dreht sich mit den Rührflügeln 18 in der durch den Pfeil 21 angegebenen Drehrichtung und rührt den in der ι '< Wanne 2 enthaltenen Entwickler 1.

Links von der Entwicklerwanne 2 in Fig. 1 befindet sich ein Tonervorratsbehälter 23, in dem Tonerteilchen 24 enthalten sind. Der Tonervorratsbehäiter 23 weist einen von der Unterseite nach unten ragenden und auf :» einen Trägerglied 25 liegenden Vorsprung 23a sowie einen von der Oberseite nach oben abstehenden Vorsprung 23fc auf, der zwischen einem blockförmigen Teil 26 und einer Halterung 27 eingespannt ist. Die Halterung 27 ist mit einer Schraube 28 am blockförmi- -"> gen Teil 26 befestigt, das seinerseits an den Seitenflächen 3 angebracht ist. Das Trägerglied 25 ist mit seinem Fuß unter Zuhilfenahme einer Schraube 29 und eines Abstandsstückes31 an einem Vorsprung 56des Gefäßes 5 angebracht und das freie Ende des Trägergliedes 25 ist i«> mittels einer Schraube 33 an dem an den Seitenflächen 3 befestigten blockförmigen Teil 32 angebracht. Der Tonervorratsbehäiter 23 ist, wie dargestellt, oben offen und steht mit der rechts vom Tonervorratsbehäiter 23 liegenden Entwicklerwanne 2 in Verbindung. Eine mit >> ihren Seitenteilen an den Seitenflächen 3 befestigte Abdeckplatte 34 liegt über dem offenen, oberen Teil des Tonervorratsbehälters 23 und der Entwicklerwanne 2.

Eine axial zum Tonervorratsbehälter 23 angeordnete Welle 36 ist mit ihren Enden an den Seitenflächen 3 -»<> befestigt und dreht sich mittels der nachfolgend zu beschreibenden Vorrichtung in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung. Mit der Welle 36 sind die Fußenden von zwei Armen 38 (von denen nur einer in Fig. 1 dargestellt ist) verbinden, und an den anderen -»i Enden der Arme 38 ist jeweils ein stabförmiges oder drahtförmiges Glied 38 parallel zur Welle 36 angebracht. Der Schwerpunkt dieser Anordnung liegt also neben der Welle 36, und zwar in der Richtung, in der die Arme 38 vorstehen. Das drahtförmige Glied 38 liegt in Längsrichtung zurr. Tonervorratsbehäiter 23 (also senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 1) und kann — wie in F i g. 1 dargestellt ist — auf der gleichen Höhe wie oder etwas unterhalb von der Oberfläche des im Behälter 23 befindlichen Inhalts an Tonerpartikeln 24 liegen, um die Tonerhöhe im Behälter 23 festzustellen, wenn auf das drahtförmige Glied 38 keine Kraft ausgeübt wird.

Wie dargestellt, besteht das Glied 38 aus Klaviersaitendraht, es kann jedoch auch ein anderes Material dafür verwendet werden. Das Glied 38 kann aus jedem Material hergestellt sein, das eine Festigkeit aufweist, die so groß ist, daß das Glied 38 in die aus den Tonerteilchen 34 gebildete Fläche des Inhaltes eindringen kann. Das Glied 38, das — wie im weiteren noch beschrieben werden wird — in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung angetrieben wird, wird von der Antriebseinrichtung abgetrennt, bevor es die Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes erreicht. Danach fällt das Glied 38 durch sein Eigengewicht auf die Oberfläche des Tonerteilcheninhalts und kann dabei auch etwas in die Tonerteilchen 24 eintauchen. Auf diese Weise wird die Tonerhöhe im Behälter 23 festgestellt.

An der rückwärtigen, in F i g. 1 dargestellten Seitenfläche 3 oder an einer Seitenwandung des Tonervorratsbehälters 23 sind eine Nachweis- oder anzutreibende Scheibe 41 (in Fig. 2 dargestellt) und eine Antriebsscheibe 42 angeordnet, die koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die Antriebsscheibe 41 kann an einem F.nde der Welle 36 befestigt sein und im wesentlichen fest mil dem Glied 38 verbunden werden, oder die Antriebs scheibe 41 kann auch über eine Verbindung mit der Welle 36 in Verbindung stehen, so daß sich die Antriebsscheibe 41 zusammen mit der Welle 36 dreht, jedoch in axialer Richtung von der Welle 36 abgetrennt werden kann. Da der Tonervorratsbehälter 23 an der Eniwickierwanne 2 abnehmbar angebracht ist. und zwar so, daß er durch Herausziehen senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig. 1 von der Wanne 2 herausgenommen werden kann, wird das Herausnehmen des Tonervorratsbehälters 23 dann vereinfacht, wenn die Welle 36 und die Nachweisscheibe 41 über eine (nicht dargestellte) lösbare Verbindung verbunden werden. Die Nachweisscheibe 41 ist vorzugsweise aus einem Material mit niederem spezifischem Gewicht hergestellt und rela:.-y dünn, so daß die träge Masse dieser Nachweisscheibe 41 relativ gering ist. An einer Stelle des Umfangs ist die Nachweisscheibe 41 mit einer Einkerbung 41a versehen, die als Nachweis- oder Feststellbereich dient.

Die Antriebsscheibe 42 ist an der Welle 43 befestigt, die ihrerseits durch ein (nicht dargestelltes) festliegendes Gl<ed lose gehaltert wird und mit einem (nicht dargestellten) Motor in Verbindung steht, der die Antriebswelle 43 in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung dreht, wenn Tonerteilchen 24 nachgefüllt werden. Die Antriebsscheibe 42 besitzt am Umfang eine als Nachweisbereich dienende Einkerbung 42a und eine zum Antrieb dienende Einkerbung 426. Ein mit dem Fuß an der Nachweisscheibe 41 befestigter Stift 44 ragt durch die zum Antrieb vorgesehene Einkerbung 42£> hinein und drückt mit seinem freien Ende gegen ein freiliegendes Teil 45a einer Blattfeder 45. Der Fuß der Blattfeder 45 ist mit einer Schraube 46 an einem an der Antriebsscheibe 42 ausgebildeten Trägerteil 42e befestigt.

In Fig. 2 befindet sich am freien Ende eines Betätigungsgliedes 47 ein Angriffsteil 47a, das sowohl auf den Umfang der Nachweisscheibe 41 als auch auf den Umfang der Antriebsscheibe 42 drückt Der Fuß des Betätigungsgliedes 47 ist an der Welle 48 befestigt, die durch (nicht dargestellte) fest angebrachte Teile lose gehaltert und durch eine (nicht dargestellte) Feder in der Uhrzeiger-Drehrichtung in F i g. 2 vorgespannt wird. Die Welle 48 ist mit einer Welle 49a eines Schalters 49 verbunden, der seinerseits an einem (nicht dargestellten) fest angebrachten Teil befestigt ist. Durch Schwenken des Betätigungsgliedes 47 dreht sich die Welle 49a und schaltet dabei den Schalter 49 ein bzw. aus. Ein festangebrachter Stift 51 (vgl. Fig.4), der mit seinem Fuß an einem (nicht dargestellten) festen Teil befestigt ist, liegt im Bewegungsweg des freien Endes 45a der Blattfeder 45 und bewirkt, daß sich die Blattfeder 45 biegt

Durch die sich wiederholenden Kopiervorgänge nimmt die Tonerkonzentration des Entwicklers 1 in der

Entwicklerwanne 2 ab. Wenn festgestellt wird, daß eine Abnahme der Tonerkonzentration vorliegt, dann schaltet ein Signal den (nicht dargestellten) Motor zur Tonerausfüllung an. Bei Drehen des Motors wird auch die Antriebsscheibe 42 in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung gedreht. Wie in Fig. 2 dargeL'dlt ist. liegt der Stift in einem relativ großen Zwischenraum zwischen einer Kante 42c der Einkerbung 42a in der Antriebsscheibe 42 und dem freien Ende 45a der Blattfeder 45, so daß zwischen dtr Antriebsscheibe 42 und der Nachweisscheibe 41 ein vorgegebener Freiwinkcl oder Spielwinkel vorliegt. Wenn sich die Antriebsscheibe 42 dreht, stößt das freie Ende 45a der Blattfeder 45 an den Stift 44 an und übt auf ihn Druck aus. so daß die Nachweisscheibe 48 und das Glied 38 im Tonervorratsbehälter 23 sich in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung dreht. Wenn sich das Glied 3S uiciii uiiu liauci die Tuiic

sowie dann aus der Tonerteilchenmenge austritt, wie dies in F i g. 1 durch das Bezugszeichen 38/4 angedeutet ist. wird eine bestimmte Menge an Tonerteilchen vom Glied 38 hochgeschaufelt. Da der Toner 34 kornförmig ist. bleiben die Tonerteilchen am Glied 38 haften, wenn sich das Glied über einen bestimmten Winkelbereich hinwegdreht.

Während des Zeitraumes, in dem sich die Antriebsscheibe 42 in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung dreht, stößt das freie Ende 45a der Blattfeder 45. die sich zusammen mit der Antriebsscheibe 42 ..reht, an einen festangebrachten Stift 51 an, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Dreht sich die Antriebsscheibe 42 nun weiter, so verbiegt sich die Blattfeder 45, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist, so daß potentielle Energie in der Blattfeder 45 gespeichert wird. Der Stift 44, der an der Antriebsscheibe 41 befestigt ist, bzw. mit dieser einstückig ausgebildet ist, bleibt in der in Fig.4 dargestellten Lage stehen, weil er nicht mehr langer vom freien Ende 45a der Blattfeder 45 geschoben wird. Das sich zusammen mit der Nachweisscheibe 41 drehende Glied 38 hält ebenfalls in der in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 38ß angegebenen Stellung an. Dreht sich nun die Antriebsscheibe 42 weiter, so wird das freie Ende 45a der Blattfeder 45 vom feststehenden Stift 51 freigelassen, so daß die in der Blattfeder 45 gespeicherte potentielle Energie frei wird und die Feder 45 sich dadurch plötzlich in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Richtung in die durch strichlinierte Linien in Fig.4 dargestellte Lage 45,4 bewegt. Dadurch schnellt der Stift 44 in dieselbe Richtung. Als Folge davon bewegt sich das zuvor in der Stellung 385 verharrte Teil 38 plötzlich in die Stellung 38C wodurch die anhaftenden Tonerteilchen 24a in die durch den Pfeil 53 angedeutete Richtung geschleudert werden. Auf diese Weise wird eine bestimmte Menge an Tonerteilchen 24a in die Entwicklerwanne 2 gebracht Dieser Arbeitszyklus zum Nachfüllen von Tonerteilchen in die Entwicklerwanne 2 wird solange wiederholt, bis die Tonerkonzentration des Entwicklers 1 im Tank 2 wieder normal ist

Die plötzliche Drehung des Stiftes 44 an der Nachweisscheibe 41 in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung, die durch die Blattfeder 45 ausgelöst wird, hört dann auf, wenn der Stift 44 an die Kante 42c der in der Antriebsscheibe 42 angebrachten Einkerbung 426 anstößt, wie dies in F i g. 5(b) dargestellt ist. Danach wird der Stift 44 zusammen mit der Antriebsscheibe 42 weiter bewegt, wobei er auf Grund des Eigengewichts des Gliedes 38 leicht auf der Kante 42a aufliegt Das bedeutet daß nach Freigabe der Tonerteilchen 24 sich das Glied 38 auf dieselbe Weise wie der Stift 44 bewegt, d. h., sich in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Richtung dreht, wie dies in Fig.5(a) dargestellt ist, bis es auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes im Tonervorratsbehälter 23 zu liegen kommt. Wenn das Glied 38 auf Grund seines Eigengewichtes auch etwas in die Tonerteilchenmenge eintauchen kann, so bleibt es dennoch etwa an der Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes im Behälter 23.

to Wenn das Glied 38 auf den Tonerteilchen 24 — wie in F i g. 6(a) dargestellt — liegen bleibt, so bleibt die Nachweisscheibe 41 in einer in Fig. 6{b) dargestellten Stellung, wobei der Halterungsbereich 476 des Betätigungsgliedes 47 am Außenumfang der Scheibe 41 angedrückt bleibt. Der Abstand zwischen dem Anschlag 45a und der Kante 416 der Einkerbung 41a (des Nachweisbereiches) der Nachweisscheibe 41 gibt die Hüllt: tier Tunei ieilcMcn 24 im Bciiäiici 23 wicuci. Wenn die Höhe der Tonerteilchen 24 beispielsweise auf eine mit dem Bezugszeichen 24/4 in Fig. 6(a) gekennzeichnete Höhe abfällt und das Glied in der durch das Bezugszeichen 38D angedeuteten und durch die strichlinierten Linien dargestellten Stellung liegen bleibt, so wird die sich zusammen mit dem Glied 38 bewegende Nachweisscheibe 41 in eine Lage gebracht, die in Fig. 6(b) mit dem Bezugszeichen 4M markiert und durch die strichlinierten Linien angedeutet ist. Ersichtlich befindet sich die Kante 416 der Einkerbung 41a nun näherem Anschlag 45a.

Die Nachweisscheibe 41 dreht sich, wenn auf den Stift 44 durch die Blattfeder 45 ein Druck ausgeübt wird, oder wenn sich der Stift 44, wie zuvor beschrieben, durch die Bewegung der Kante 42c der Antriebsscheibe 42 weiterbewegt. Da die beiden Scheiben 41 und 42 miteinander in Verbindung stehen und dabei zwischen ihnen ein bestimmier Frei- oder Spielwinkel auftritt, kann das Glied 38 innerhalb dieses Spiel- oder Freiwinkels auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhalts liegen bleiben. Obgleich der Nachweisstift 44 die nachfolgende Bewegung der Antriebsscheibe 42 nicht mitmacht und in der in Fig.6(b) dargestellte Lage verharrt, wird der Stift 44 also wieder vorwärtsgeschoben und vom freien Ende 45a der Blattfeder 45 vorwärtsbewegt, die sich zusammen mit der Antriebs-

♦5 scheibe 42 dreht. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das Glied 38, wie zuvor beschrieben, in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Drehrichtung durch die Tonerteilchen 24 hindurch. Wenn der Stift 44 mit der Kante 42c der Antriebsscheibe 42 in Berührung kommt, wie dies in Fig.5(b) dargestellt ist, so liegen die Kanten 416 und 426 der Einkerbungen 41a und 42a übereinander, wie dies in Fig. 5(b) dargestellt ist und die beiden Scheiben 41 und 42 drehen sich in diesem Zustande in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Richtung. Wenn die Höhe der Tonerteilchen vom Glied 38 festgestellt wird, so dreht sich die Nachweisscheibe 41 nicht weiter, wogegen sich die Antriebsscheibe 42 ständig weiterbewegt, so daß zwischen den beiden Einkerbungen (auch Nachweisbereiche genannt) 41a und 42a ein Phasenunterschied auftritt Dieser Phasenunterschied zwischen den beiden Nachweisbereichen 41a und 42a verhindert, daß der Anschlag 47a des Betätigungsglieds 47 mit den beiden Nachweisbereichen (Einkerbungen) 41a und 42a in Berührung kommt Daher wird der Schalter 49 (vgl.

Fig. 2) nicht betätigt

Wenn die Tonerteilchen 24 im Tonervorratsbehälter 23 auf eine vorgegebene Höhe, wie sie in Fig.7(a) dargestellt ist abnehmen, so liegt eine Tonerhöhe vor,

bei der die Nachweisscheibe 41 sich aus der in F i g. 6{b) dargestellten Lage in der durch den Pfeil 37 angedeuteten Richtung in eine Lage weiterbewegt, bei der die Einkerbung 41 a der Nachweisscheibe 41 mit dem Anschlag 46a des Betätigungsgliedes 47 übereinstimmt. Oder anders ausgedrückt, die Nachweisbereiche 41a und 42a liegen zueinander dann in Phase, wenn sie mit dem Anschlag 471 übereinstimmten. Daraus ergibt sich, daß der Anschlag AIa, wie in Fig. 7(b) dargestellt ist, in die Einkerbungen 4la und 42a fällt. Dadurch wird das Betätigungsglied 47 im Uhrzeigersinn aus der in Fig. 6(b) dargestellten Lage geschwenkt. Der Schalter 49 steht mit der Welle 49a in Verbindung (vgl. F i g. 2), die ihrerseits mit der Welle 48 des Betätigungsgliedes 47 verbunden ist und sich im Uhrzeigersinn dreht, so daß der Schalter 49 eingeschaltet wird. Bei Betätigen des Schalters 49 wird eine (nicht dargestellte) Anzeigelampe eingeschaltet, die anzeigt, daß die Tonerteilchenmenge im Tonervorratsbehälters 23 unter eine vorgegebene Höhe abgefallen ist. Nachdem der Schalter 49 eingeschaltet ist, wird eine (nicht dargestellte) Freigabeeinrichtung betätigt, die einen weiteren Anschlag 476 des Betätigungsgliedes 47 nach unten drückt, so daß das Betätigungsglied 47 in eine Lage bewegt wird und in dieser Lage gehalten wird, in der der Anschlag 47a vom Umfang der Antriebsscheibe 42 und der Nachweisscheibe 41 freikommt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Höhe des im Tonervorratsbehälter 23 befindlichen Tonerteilcheninhaltes also dadurch genau und sicher festgestellt werden, daß der Phasenunterschied zwischen der Nachweisscheibe 41 und der Antriebsscheibe 42 oder die Stellungen dieser Scheiben relativ zueinander, die sich in Abhängigkeit von der Lage des Gliedes 38 ändern, ausgenützt werden, wobei das Glied 38 auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes im Tonervorratsbehälter 23 liegt. Wenn die Tonerhöhe auf einen vorgegebenen Wert abfällt, wird dies nicht nur festgestellt, sondern auch automatisch angezeigt. Das Teil 38 hat eine doppelte Funktion, es stellt nämlich einerseits die Tonerhöhe fest und rührt andererseits die Tonerteilchen 24 im Behälter 23 um. wodurch verhindert wird, daß sich die Tonerteilchen zu größeren Teilchen zusammenklumpen. Darüberhinaus dient das Glied 38 dazu, Toner in die Entwicklerwanne 2 zu befördern.

In Fig.8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der Teile, die die gleiche Wirkungsweise wie die in den vorbeschriebenen Figuren dargestellten Teile aufweisen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In F i g. 8 ist ein Tonervorratsbehälter 61 über der Entwicklerwanne 2 angeordnet und an der Unterseite nvii einer Verengung 61a ausgebildet, die durch ein in einer am oberen Teil der Seitenfläche befestigten Abdeckplatte 42 hindurchgehendes Loch in die Entwicklerwanne 2 hineinragt In der Verengung 61a ist eine Tonerzuführrolle 63 angebracht, die sich nur dann in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung dreht, wenn die Tonerteilchen vom Behälter 61 in die Entwicklerwanne 2 eingeleitet werden. Eine am freien Ende einer Vibrationsplatte 64 ausgebildete Klaue 64a drückt ständig auf den Umfang auf der Unterseite der Zuführrolle 63. Die Verengung 61a weist auf ihrer Unterseite eine öffnung auf, die mit der Vibrationsplatte 64 abgedeckt ist, damit keine Tonerteilchen 24 hindurchfalien können. Der Fuß der Vibrationsplatte 64 ist mit einer Schraube 65 an einem Befestigungsteil 61 b der Verengung 61a befestigt

An der Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes im Behälter 61 liegt ein Glied 68 zur Feststellung der Tonerhöhe. Das Glied 68 ist an den Enden mit Armen verbunden, deren Füße an einer Welle 69 angebracht sind. Die Welle 69 ist im Tonervorratsbehälter 61 drehbar gelagert. Die Welle 69 ragt mit einem Endteil aus den Behälter 61 heraus und trägt die Nachweisscheibe 41, wie dies in F i g. 9 dargestellt ist. Die konzentrisch zur Nachweisscheibe 41 angebrachte Antriebsscheibe 71 ist mit einer(nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung verbunden und dreht sich in der durch den Pfeil 72 angedeuteten Drehrichtung, wenn die Tonerteilchen aus dem Vorratsbehälter 61 in die lintwicklerwanne 2 nachgefüllt werden. Die Antriebsscheibe 71 besitzt eine Nachweiseinkerbung 71a und eine Antriebseinkerbung 716. Die Blattfeder 45 (vgl. F i g. 2), die /.um Drehen des Stiftes 44 diente, ist jedoch weggelassen.

Wenn von den (nicht dargestellten) Nachweiseinrichtungen festgestellt worden ist, daß die Tonerkonzentration des Entwicklers 1 geringer geworden ist, drehen sich die Zuführrolle 63 und die Antriebsscheibe 71 in der durch die jeweiligen Pfeile dargestellten Richtungen. Das freie Ende der Vibrationsplatte 64 vibriert, wenn sich die Zuführrolle 63 dreht, wodurch Tonerteilchen 24 in die Entwicklerwanne 2 fallen.

Wenn sich die Antriebsscheibe 71 in der durch den in Fig. 9 dargestellten Pfeil 72 angedeuteten Richtung dreht, drückt eine Kante 71 cder Einkerbung 716 auf den Stift 44, so daß die Nachweisscheibe 41. und damit auch das mit ihr eine Einheit bildende Glied 68, in derselben Richtung gedreht wird. Wenn das Glied 68 sich in der durch den Pfeil 72 angedeuteten Richtung dreht, läuft es über eine senkrecht zur Welle 69 stehende vertikale Achse 73 hinweg und bewegt sich, wie in Fig. 8 dargestellt, von der vertikalen Achse 73 aus gesehen nach rechts, wobei das auf Grund des Eigengewichts des Gliedes 68 an ihm auftretende Drehmoment größer wird. Zu diesem Zeitpunkt tritt der Stift 44 der Nachweisscheibe 41 mit der anderen Kante 71c/der

•♦o Einkerbung 716 in Berührung und bewegt sich mit der Einkerbung 716 mit. Das Glied 68 bewegt sich also in der durch den Pfeil 72 angegebenen Richtung und bleibt dann auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhaltes im Behälter 61 liegen, so daß die Tonerhöhe festgestellt

«5 wird.

Eine an einem Betätigungsglied 74a eines Schalters 74 angebrachte Rolle 746 drückt auf den Außenumfang sowohl der Nachweisscheibe 41 als auch der Antriebsscheibe 71. Wenn noch eine ausreichende Menge an Tonerteilchen im Tonervorratsbehälter 61 enthalten ist und die Höhe des Tonerteilcheninhalts vom Glied 68 festgestellt wird, so ist die Einkerbung 41a der Nachweisscheibe 41 und die Nachweis-Einkerbung 7ia der Antriebsscheibe 71 miteinander nicht in Phase, so daß die Rolle 746 mit keiner der Nachweis-Einkerbungen 41a und 71a in Eingriff kommt Wenn der Tonerteilcheninhalt im Behälter 61 jedoch unter einem vorgegebenen Wert absinkt und die Höhe des Tonerteilcheninhaltes vom Glied 68 festgestellt wird, so dreht sich die Nachweisscheibe 41 und die Antriebsscheibe 71, wobei deren Nachweis-Einkerbungen 41a und 71a miteinander in Phase sind. Auf diese Weise kommt die Rolle 746 mit den Nachweis-Einkerbungen 41 a und 71a, wie dies in F i g. 9 dargestellt ist, in Eingriff, so daß der Schalter 74 eingeschaltet wird.

Wenn der Schalter 74 eingeschaltet ist, so kann nachgewiesen und durch eine Anzeigelampe angezeigt werden, daß die Tonerhöhe unter einem vorgegebenen

Wert abgefallen ist. Die Nachweisscheibe 41 kann auch durch Verwendung von nur zwei Kanten 71c und 7id der Einkerhung 7tb von der Antriebsscheibe 7J ingetrieben werden, wobei die Blattfeder 45. die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurde, nicht notwendig ist. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man einen Phasenunterschied zwischen der Nachweisscheibe 41 und der Antriebsscheibe 71 (42 im ersten Ausführungsbeispiel) ausnützt, wenn das Glied 68 (38 im ersten Ausführungsbeispiel) auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhalts im Tonervorratsbehälter aufliegt und vorübergehend in dieser Lage verharrt, um die Höhe des Toncrinhalts festzustellen. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel dient das Gliec' 68 sowohl der Durchmischung der Tonerteilchen 24 als auch der Feststellung der Höhe des Tonerteilcheninhalts im Behälter 61. Das Glied 68 hat direkt nichts mit der Nachfüllung von Tonerteilchen in die Entwicklerwanne 2 zu tun. Dadurch ist es möglich, die Aufnahmefähigkeit des Tonervorratsbehälters 61 zu vergrößern urd eine größere Menge an Tonerteilchen im Behälter 61 zu speichern.

Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Antriebs-Einkerbung 426 in der Antriebsscheibe 42 ausgebildet und der Stift 44 an der Nachweisscheibe 41 befestigt. Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, vielmehr kann die gleiche Wirkung erzielt werden, wenn die Nachweisscheibe durch die Antriebsscheibe angetrieben wird, wobei eine Antriebs-Einkerbung in der Nachweisscheibe ausgebildet und ein Stift an der Antriebsscheibe befestigt wird. Das Glied 38 (68) muß auch nicht nur in einer Richtung drehbar sein. Die Höhe des Tonerteilcheninhalts in einem Behälter läßt sich auch dadurch feststellen, daß eine geeignete Einrichtung zwischen der Nachweisscheibe und dem Glied 38 (68) vorgesehen ist, wobei das Glied 38 (68) eine Schwingbewegung ausführt, wenn die Nachweisscheibe sich in einer Richtung dreht.

Bei dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel liegen die Nachweisbereiche 41 und 42a, die in der Nachweisscheibe 41 und der Antriebsscheibe 42 ausgebildet sind, in Form von in der jeweiligen Scheibe ausgeschnittenen Einkerbungen vor. Selbstverständlich brauchen die Nachweisbereiche nicht unbedingt Einkerbungen zu sein. Vielmehr können die Nachweisbereiche beispielsweise einen an der Feststellscheibe 41 befestigten Magneten 81 und einen an der Antriebsscheibe 42 befestigten Magnetschalter 42 aufweisen. Der Magnet

to und der Magnetschalter liegen einander gegenüber, wenn die Höhe des Tonerinhalts unter einem vorgegebenen Wert abfällt, so daß dadurch die Tonerhöhe festgestellt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform der Nachweis- oder Feststellbereiche ist ein kleines Loch 83 in der Nachweisscheibe 4i und ein kleines Loch 84 in der Antriebsscheibe 42 vorgesehen, wobei die Löcher 83 und 84 denselben radialen Abstand von den Scheibenmittelpunkten besitzen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Eine Lichtquelle 85 und ein Lichtfühler 86 sind so angebracht, daß das von der Lichtquelle ausgesendete Licht durch die Löcher 83 und 84 hindurchtreten kann und auf den Lichtfühler 86 auffällt. Wenn die Löcher 83 und 84 zueinander und zur Lichtquelle 85 sowie zum Lichtfühler 86 ausgerichtet sind, fällt Licht von der Lichtquelle 85 auf den Lichtfühler 86 auf, wodurch angezeigt wird, daß die Tonerhöhe unter einen vorgegebenen Wert abgefallen ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine genaue

M Feststellung der Füllhöhe an Tonerteilchen im Tonervorratsbehälter, in dem der Phasenunterschied zwischen der Nachweisscheibe, die sich einheitlich mit dem Feststellteil dreht, und der zum Antrieb der Nachweisscheibe vorgesehenen Antriebsscheibe ausgenützt wird, wobei das Nachweisglied, das zusätzliche als Rührer dienen kann, während der Drehbewegung um eine horizontale Achse vorübergehend auf der Oberfläche des Tonerteilcheninhalts liegen bleibt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung der Füllhöhe körnigen Materials in einem Behälter mit einem drehbaren Antriebsglied mit einem mit einer horizontalen Welle drehbaren, angetriebenen Glied in dem Behälter und mit einem an der Welle angebrachten und mit dem angetriebenen Glied drehbaren, mit dem Material in Berührung kommenden Teil, das einen radial von der Drehachse der Welle aus verlaufenden Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des mit dem Material in Berührung kommenden Teils (38) außerhalb der Welle (36) liegt daß das mit dem Material (24) in Berührung kommende Teil (38) durch die Wirkung der Schwerkraft auf die Oberfläche des Materials (24) fällt, das zwischen dem drehbaren, angetriebenen Glied (41) und dem drehbaren A-Uriebsglied (42) eine ein gewisses Spiel ermöglichende Antriebsverbindung vorgesehen ist. die eine relative Drehung zwischen ihnen um einen vorgegebenen Winkel und den Antrieb des angetriebenen Gliedes (41) durch das Antriebsglied (42) zuläßt, und daß die Winkellage des angetriebenen, drehbaren Gliedes (41) feststellbar ist, wenn sich das Antriebsgläed (42) in der Feststellungsphase befindet, während der das mit dem Material (24) in Eingriff kommende Teil (38) auf der oberen Oberfläche des körnigen Materials (24) in dem Behälter (23) aufliegt und beim Erreichen dieser Lage das angetriebene Glied (41) in Abhängigkeit von der Füllhöhe dts Mat.rials (24) und der Bewegung des mit dem Material (24) in Eingriff kommenden Teils (38) unter Jem Einfluß der Schwerkraft zu der Oberfläche des Materials (24) um einen Winkel relativ zu dem Antriebsglied (42) dreht.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Material (24) in Berührung kommende Teil (38) ein Paar Arme, die mit ihren unteren Enden an gegenüberliegenden Endbereichen der Welle (36) angebracht sind und radial sowie parallel zueinander verlaufen, und ein drahtförmiges, zwischen den Armen angeordnetes Glied aufweist

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare angetriebene Glied (41) und das drehbare Antriebsglied (42) die Form von Scheiben haben, und daß die ein gewisses Spiel ermöglichende Antriebsverbindung eine in eine der Scheiben ausgebildete Einkerbung (42aJ und einen an der anderen Scheibe angebrachten Stift (44) aufweist, der relativ zu der ersten Scheibe zwischen gegenüberliegenden Enden der Einkerbung (42a^ um einen vorgegebenen Winkel drehbar ist.