DE2746352A1 - Toner-konzentrations-fuehler - Google Patents

Toner-konzentrations-fuehler

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Description

BEETZ -LAMPRECHT-BEETZ 80OO München 22 - Steinsdorfstr. 10 TELEFON (089) 2272 O1 - 2272 44 - 295910 Telex 5 22O48-Telegramm Allpatent München
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Dipl.-Ing. R. BEETZ sen. DIpI.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. BEETZ jr. DIpI.-Phys. U. HEI DRICH auch Recntsanwalt Dr.-Ing. W.TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED
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HITACiI] ,
Tokyo, T-·
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Toner-Konzentrations-Fühler
Die Erfindung betrifft einen Toner-Konzentrations-Fühler für einen Entwickler mit einem magnetischen Träger und einem Toner in einer Entwicklungsvorrichtung.
Es gibt bereits Verfahren zum Erfassen der Konzentration von Toner in einem Zweikomponenten-Entwickler aus einem magnetischen Träger und einem Toner, bei denen Änderungen in der Induktivität erfaßt werden (vgl. JA-OS 8280/71 und US-PS 3 802 381). Bei diesen Verfahren werden Änderungen in der magnetischen Permeabilität des Ent-
8l-(A 2605-02)-KoE
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Wicklers mit dem Mischungsverhältnis des magnetischen Trägers und des unmagnetischen Toners als Änderungen in einer Spulen-Induktivität erfaßt.
Gewöhnlich wird zum Entwickeln ein Zweikomponenten-Entwickler aus einer Mischunr eines magnetischen Trägers, wie z. B. Eisenpulver, und einos schwarzen Toner-Pulvers ir.it einer magnetischen Bürste verwendet. Das Magnetfeld, das durch einen, die magnetische Bürste aufbauenden Magneten erzeugt wird, wirkt auf Toner-Konzentrations-Fühler-Spulen ein, was zu einer Verfälschung der Spulen-Induktivitäts-Erfassung führt.
Obwohl die Toner-Konzentration theoretisch durch Einbetten der Fühler-Spulen in den Entwickler zur Erfassung von Änderungen der Induktivität meßbar ist, steht bisher der Toner-Konzentrations-Fühler tatsächlich unter dem Einfluß des Magnetfeldes, das durch den die magnetische Bürste bildenden walzenförmigen Magneten erzeugt wird. Gewöhnlich besteht die magnetische Bürste aus einem ortsfesten Magneten, auf dessen Außenfläche ein Mantel gedreht wird, um den Entwickler auf die lichtempfindliche Fläche zu speisen. Zu diesem Zweck besteht der Mantel im allgemeinen aus einem unmagnetischen Material, wie z. B. Messing, rostfreiem Stahl oder Aluminium. Durch die Drehung des Mantels werden oft Wirbelströme hervorgerufen, die zu Änderungen des Magnetfeldes im Entwickler führen. Daher ist das ausschließliche Einbetten von Spulen in das Entwickler-Gehäuse oder den Entwickler-Behälter für eine genaue Messung der Induktivität nicht ausreichend.
Weiterhin sättigt das Magnetfeld, das durch den die magnetische Bürste bildenden Magneten erzeugt wird, magnetisch den magnetischen Träger. Die Differenz im
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Sättigungsgrad aufgrund der Temperatur-Kennlinien des Magneten oder dessen Änderungen mit der Zeit und die sich ergebenden Änderungen dor Induktivität werden als Fehler erfaßt.
Vorzugsweise sollten die Fühler-Spulen oder die Kontaktfläche der Spulen mit dem Entwickler größer sein, um eine Toner-Konzentrations-Erfassung über einem größeren Bereich des Entwicklers zu ermöglichen. Dennoch sollte jede Spule eine angemessene Größe haben, damit eine ,--.o^ Ausführung des Fühlers und des Entwickler-Behälters gewährleistet ist.
Da weiterhin die Fühler-Spulen im Entwickler vorgesehen sind, stört der Behälter eine gleichmäßige Umwälzung der Entwickler-Strömung, wodurch die Gleichmäßigkeit der magnetischen Bürste beeinträchtigt wird.
Herkömmliche Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration des Entwicklers (vgl. US-PS 3 572 551) sind zur Vermeidung dieser Nachteile so aufgebaut, daß die Fühler-Spulen nicht im Entwickler-Behälter liegen, sondern vielmehr wird ein Teil des Entwicklers aus dem Entwickler-Umwälzungsweg in der Entwicklungsvorrichtung herausgenommen, um die Toner-Konzentration an einem vom Behälter getrennten Punkt zu messen, bei dem nicht die oben erläuterten Probleme auftreten. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch aufwendig und kompliziert aufgebaut sowie wenig zuverlässig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Toner-Konzentrations-Fühler anzugeben, eier im Gegensatz zu den herkömmlichen Fühlern bei geringem Raumbedarf einfach aufgebaut und sehr zuverlässig ist.
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"iir L,cr;ui".r uieser Auf'pabt sient die Frfindurp einen Ί oner-K;;r.Lxr:t rations-Fühlor n.it F'ih ler-oj: u i.er. vor, die in der Lr.tv/i -·ν. ler-Gt r;'rnunr lichen, die durch die Fntwickier-/.ufuhreinr i chturr eh.resi ei st v;ir>.:, wobei jede Fühleri'j'ulc a is ''lache Platte sen.cT-e^r'.t zur ^puiet.ach.se ausgeführt ist, se da,'.·' die i'ru Lunachse im wesentlichen senkrecht .'ur r.i'-'liiur..-- der L.ntvjick Ler-^trömunp; ist.
l'oi '!er Frfir.dunf i:ert nisr. eJiie Fähier-3[ .lie in der ;:tror.ur.r einen Fritwii-kiors ^Ftitwic»: lunrsmittels) einsoh i i e.:Li ?.h eii-.es marnot. i scher. ri racers ur.d eines Farb-Toners, der aurch eine Kp.twick ler-Zui'uhreinrichtunr; einpesjreist wira. Lie Füh Lur-:i[ u Ie ist ais flache Platte uenl·:- rt'-jhi zuv .erulenachse auspefühi-t, die ihrerseits im weser.t· liehen r-echtwinklir 2ur Fntv: ΐοκ ϊ er-^trün.unf". anpeordnet
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Entwicklungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Toner-Konzentrations-Fühler,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt X-X' in Fig. I1
Fig. 3 den Toner-Konzentrations-Fühler nach dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Perspektive, und
Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Toner-Konzentrations-Steuervorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Toner-Konzentrations-Fühler.
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BAD ORIGINAL
Ein Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung mit dem Toner-Konzentrations-Fühler nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, in der eine lichtempfindliche Trommel 1 und eine Entwicklungs-Vorrichtung II dargestellt sind.
In Fig. 1 sind gezeigt eine Seitenplatte 1, die die Entwicklungs-Vorrichtung II bildet, ein Gehäuse oder ein Behälter 2 auf der Seitenplatte 1 für einen Entwickler 6 und ein ortsfester Magnet 3, dessen Magnetpole auf dessen Umfang angeordnet sind. Der ortsfeste Magnet 3 ist auf der Seitenplatte 1 gelagert und weist auf seiner Außenfläche drehbar einen unmagnetisehen Mantel b auf. Dieser Mantel H wird, wie in Fig. 1 dargestellt, im Uhrzeigersinn durch einen(nicht gezeigten)Antrieb gedreht, so daß der Entwickler 6 umgewälzt wird, um auf der Oberseite eine herkömmliche magnetische Bürste 5 zu bilden. Eine Abstreifplatte 7 dient zum Einstellen der Höhe der Bürste, damit eine gleichmäßige und geeignete Menge der magnetischen Bürste 5 in Berührung mit der lichtempfindlichen Trommel I bleibt, und ein Abstreifmesser 8 entfernt der. Entwickler nach Entwickeln des latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel I.
Die Außenfläche eines Fühlers 9 einschließlich einer Spule 10 ist mit einem Isolierlack oder Kunststoff in flacher Form senkrecht zur Spulenachse eingebettet. Insbesondere ist die flache Spulenform 1 mm dick. Es kann auch ohne Lack oder Kunststoff-Formen gearbeitet werden, wenn die Spule 10 ausreichend stabil ist. Jede Spule 10 hat 100 bis 300 Windungen und eine Induktivität von einigen mH, wobei der Durchmesser ca. 10 mm beträp-t. Die kernlose Spule ist beim Erfassen ausreichend empfindlich. Ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel des Fühlers 9 ist in Fig. dargestellt. Drei Spulen sind auf einem gemeinsamen Träger
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91 vorgesehen und sind in Öffnungen 2 1 eingeführt, die im r.jcien de:: Entwickler-Gehäuses 2 für uie opulen ausreichend ρ roß sind. Damit ist der rühier '■) beweglich In den bodon des Gehäuses 2 mittels Schrauben y3 durch Schraubgewinde je ei
Spulen 10 lierei: so ir. der Entwickler-Strömung (in Ffeilriehtung F), daß die Spulenachse irr. wesentlicher. r.er.krecht zur Entwickler-Strömung Y ist. Der Entwickler v.ird durch Drehen ues Kanteis Ί und aes Dauermagneten 3 gleichmäßig ungewälzt, der die mafnutische ivürste 1J bildet hu: die Genauigkeit der Toner-Konzentrations-Erfassung zu verbessern, sind ede Spulen IC vorzugsweise in einer Um-(^ebunc vorgesehen, die frei vom Einfluß des durch den Dauermagneten 3 hervorgerufenen Magnetflusses und des Magnetflusses aufgrund der im Mantel 4 erzeugten Wirbelströme ist. Zu diesem Zweck können die Spulen IC auf oder in der lia'he einer Verlängerung der geraden Linie oder Pol-Linie sein, die gleichnamige Pole des Magneten 3 (S-PoIe ir. ^i g. 1) verbindet.
Weiterhin ist die Spulenachse im wesentlichen parallel zur Drehachse des Mantels 4.
Ein Vorrats-Gefäß 12 mit Toner Ik hat ein Zufuhr-Absperrorgan 13 an seinem unteren Teil. Durch Drehen des Zufuhr-Absperrorganes 13 in Pfeilrichtung wird der Toner Ik in zeitlich vorbestimmter Menge eingeführt. Weiterhin sind ein Deckel 15 für die Entwicklungs-Vorrichtung II und ein Rührer 16 vorgesehen, der betriebsmäßig verknüpft mit dem Mantel 1J gedreht wird, um den magnetischen Träger und den Toner gleichmäßig zu mischen.
Der Schnitt X-X1 durch Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt, die die Beziehung zwischen dem Fühler 2 und der Richtung Y der Bewegung des Entwicklers 6 sowie der Richtung des Magnetfeldes F der Spulen 10 zeigt.
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BAD ORIGINAL
Da die Spulen 10 des Fühlers 9 flach ausgeführt und parallel beabstandet zueinander mit den Spulenachsen senkrecht zum Strom Y des Entwicklers 6 angeordnet sind, wird die Entwickler-Strömung 6 nicht gestört, und die Gleichmäßigkeit der magnetischen Bürste 5 wird nicht nachteilig beeinflußt.
Um die Empfindlichkeit der Spulen 10 durch Erhöhen des durch sie erzeugten und in den Entwickler 6 eintretenden Magnetflusses zu erhöhen, ist die Dicke t der Spulen 10 entlang deren Achsen vorzugsweise geringer. Jedoch verringert eine zu kleine Dicke der Spulen 10 die mechanische Stabilität des Fühlers 9. Im allgemeinen liegt das geeignete Verhältnis zwischen dem Spulendurchmesser und der Dicke t (die die Dicke eines gegebenenfalls vorhandenen Formstoffes einschließlich der Spule und Kunststoffes oder anderer Formstoff-Materialien ist) zwischen 2 und 1 und reicht bis zum Verhältnis zwischen 10 und 1.
Ein Beispiel der Toner-Konzentrations-Steueranordnung ist in Fig. 4 dargestellt.
Ein Quarz-Oszillator 17 erzeugt eine regelmäßige Sinus- oder Rechteck-Welle einer Frequenz von ca. 100 kHz. Ein Koppelkondensator 18 koppelt den Fühler 9 mit den Spulen 10 in nahezu Resonanzzustand. Mit der Konzentration des Toners im Entwickler 6 wird die Spannung an mehreren reihengeschalteten Spulen geändert. Diese Spannung wird durch eine Diode 19 gleichgerichtet, durch einen Glättungskondensator 20 geglättet und durch Spannungsteiler-Widerstände 21 und 22 in geeignete Spannungen geteilt. Diese geteilte Spannung wird auf eine Bezugsspannung gleichwertig einer vorbestimmten Toner-Konzentration durch das Potentiometer 23 eingestellt, so daß die Toner-Konzentration genau durch einen Differenz-Verstärker 24 bestimmbar ist.
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Der Differenz-Verstärker 24 erzeugt nur dann ein Signal, wenn die Toner-Konzentration geringer als ein vorbestimmter oder Soll-Wert ist.
Weiterhin ist ein Leistungsverstärker 25 einschließlich eines Gliedes vorgesehen, das Impulse mit regelmäßigen Zeit-Intervallen nur dann erzeugt, wenn der Differenz-Verstärker 24 ein Signal abgibt. Diese Impulse dienen zum Ansteuern eines Schrittmotores 26, der mit dem Zufuhr-Absperrorgan 13 in Fig. 1 zum Einspeisen des Toners gekoppelt ist.
Die Berührung der magnetischen Bürste 5 mit der lichtempfindlichen Trommel I verringert die Tonermenge bei jeder Entwicklung, wodurch die Konzentration des
Toners des Entwicklers 6 herabgesetzt wird. Wenn die
Toner-Konzentration unter einen vorbestimmten Wert absinkt, stellt das Signal vom Fühler 9 das Zufuhr-Absperrorgan 13 ein, um den Toner I^ einzuspeisen. Auf diese Weise wird der Entwickler 6 immer bei einer geeigneten Toner-Konzentration gehalten.
Die Erfindung ermöglicht z. B. die unten aufgezeigten Vorteile:
(1) Da die Toner-Konzentration mit der Entwicklungs-Vorrichtung erfaßt wird, ist kein Abtastsystem erforderlich, das sonst benötigt wird, um die Toner-Konzentration des einem getrennten Meßpunkt zugeführten Toners zu messen, wodurch eine raumsparende, einfach aufgebaute und zuverlässige Vorrichtung ermöglicht wird.
(2) Da mehrere flache Spulen entlang der Entwickler-Strömung diese nicht stören, wird eine stabile Toner-Konzentrations-Erfassung ermöglicht.
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O) Die Spulenachsen sind im wesentlichen rechtwinklig zur Entwickler-Strömung angeordnet, und uie Spulen liegen auf oder in der Nähe der Fol-Linie des Magneten, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung kaum durch Änderungen des Magnetfeldes aufgrund des Magneten beeinflußt wird, wodurch die Genauigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
(4) Mehrere Spulen sind in vorbestimmtem regelmäßigem Raumabstand zueinander angeordnet, und daher sind sie kaum durch Änderungen der Konzentration oder des Mischungsverhältnisses oder des Druckes (oder der Dichte) nachteilig beeinflußbar.
(5) Die flache Form der Spulen erhöht deren Empfindlichkeit .
Bei der Erfindung sind alle Fühler-Spulen in Form flacher Platten senkrecht zu deren Achsen angeordnet, die die Entwickler-Strömung rechtwinklig zueinander schneiden. Dies bewirkt eine erhöhte Empfindlichkeit, wodurch eine genaue Erfassung bei geringem Einfluß des durch den Magneten erzeugten Magnetfeldes ermöglicht wird. Die Erfassung der Toner-Konzentration ist so im wesentlichen in der Entwickler-Vorrichtung möglich, und es wird kein Abtast-System benötigt, wodurch ein raumsparender, einfacher und zuverlässiger Toner-Konzentrations-Fühler erzielt wird.
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Claims (6)

  1. 27^352
    Ansprüche
    Fähler für eine Entwiokiungs-Vorrichtung zum Erfassen der Toner-Konzentration in einem Entwickler,
    der einen magnetischen Träger und einen Farb-Toner aufweist,
    mit einer Entwickler-Zuführoinrichtung,
    die einen ortsfesten Lauermagneten und auf dessen Mantelfläche drehbar einen unmagr.etischen Mantel hat,
    wobei die Er.twicklungs-Vorrichtung zum Bild-Entwickeln mittels einer Eatwickler-Magnet-Sürste aus dem Dauermagneten dient,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens eine Fühler-Spule (9), die magnetisch auf den Entwickler (6) einwirkt, als flache Platte senkrecht zu deren Achse angeordnet ist und so in der Strömung des EntwicKlers (6) liegt, daß die Spulenachse die idchtung (Y) der Strömung des Entwicklers (6) im wesentlichen rechtwinklig schneidet.
  2. 2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß mehrere Fühler-Spulen {0) in vorbestimmten Haum-Abständen zueinander mit deren Achsen senkrecht zur Strömung des Entwicklers (6) vorgesehen sind.
  3. 3· Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Fühler-Spule (9) an vorgewählter Stelle auf und in der Nähe der Pol-Linie des Dauermagneten (S) liegt.
    1U Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
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    ORIGINAL INSPECTED
    2745352
    daß die Achse der F'ühler-Gpule (9) im wesentlichen parallel zur Drehachse des Mantels (.
  4. 4) vorgesehen ist.
  5. 5. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Fühler-Spule (9) lösbar in ein den Entwickler (6) enthaltendes Gehäuse vor außen einsetzbar ist.
  6. 6. Fühler nach Anspruch 1, aadurch gekennzeichnet,
    daß die Fühler-Spule (9) stromab einer Einrichtung zum Umwälzen des Entwicklers (6) in Richtung (Y) des Stromes des Entwicklers (6) liegt.
    809816/0902
DE2746352A 1976-10-16 1977-10-14 Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration Expired DE2746352C3 (de)

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FR2368068A1 (fr) 1978-05-12

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