DE2805510A1

DE2805510A1 - Verfahren und einrichtung zum fuehlen der verschlechterung eines entwicklers

Info

Publication number: DE2805510A1
Application number: DE19782805510
Authority: DE
Inventors: Seiichi Miyakawa; Koji Sakamoti; Susumu Tatsumi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2805510C3; JPS5398840A; DE2805510B2; US4195260A

Description

DR. BERG DiPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABß DR. DR. SANDMAiR

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 28 856 9. Februar 1978

Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan

Verfahren und Einrichtung zum Fühlen der Verschlechterung

eines Entwicklers

Telegramme: 809832/0981 Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

98827J BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

O₈₈₂₇₄ TELEX· Bayen Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

_98331O 0524560BERGd ' Postscheck Münchei 65343-808 (BLZ 70010080)

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Anwaltsakte: 28 836

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Fühlen der Verschlechterung eines Entwicklers, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen des Verschlechterungsgrades eines Trockenentwicklers, in einem elektrostatischen Kopiergerät oder einem anderen elektrophotographischen Gerät.

In einem elektrostatischen Kopiergerät wird eine photoleitende Trommel gleichförmig elektrostatisch geladen und dann bildmäßig mit einer Vorlage belichtet, um durch örtlich festgelegte Photoleitung ein elektrostatisches Bild der Vorlage auf der

wird Trommel zu schaffen. Ein Entwickler auf die Trommel aufgebracht, um das elektrostatische in ein Tonerbild zu entwicklen, welches dann an ein Kopierblatt übertragen und auf diesem fixiert wird, um eine dauerhafte Kopie der Vorlage zu schaffen.

Der Entwickler weist ferromagnetische Trägerteilchen auf, welche magnetisch an einem sich drehenden Zylinder haften, um eine magnetische Bürste zu schaffen, welche bürstend an der Trommel anliegt. Gefärbte Tonerteilchen sind in dem Entwickler vorgesehen, welche an den Trägerteilchen infolge einer elektrostatischen, durch Trockenreibung hervorgerufenen Anziehung haften. Das Kopiergerät ist so ausgelegt, daß die elektrostatische Ladung an den Tonerteilchen in der Polarität der

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Ladung auf der Trommel entgegengesetzt ist. Infolgedessen werden die Tonerpartikel angezogen und haften in Bereichen mit hohem elektrostatischem Potential des elektrostatischen Bildes auf der Trommel, welche dunklen Bereichen der Vorlage entsprechen.

Die Entwicklung hängt von der Fähigkeit der Tonerpartikel ab, von der magnetischen Bürste aus an die Trommel angezogen zu werden und an ihr zu haften. Außerdem muß der bei der Entwicklung verbrauchte Toner ersetzt werden, um die Tonerdichte konstant zu halten. Die Tonerdichte ist als das Verhältnis von Toner zu Trägerteilchen in dem Entwickler festgelegt. Nachdem jedoch der Entwickler eine verhältnismäßig lange Zeit verwendet ist, werden die Tonerteilchen mit einer derart großen Kraft an die Trägerteilchen gezogen, daß sie bei dem Entwicklungsvorgang nicht schnell getrennt werden können. Der Entwicklungsvorgang unter diesen Bedingungen hat sich dann verschlechtert oder "der Entwickler ist verbraucht", und es kommt zu einem zunehmend geringerem Schwärzungsgrad auf der Kopie, selbst wenn die Tonerdichte konstant gehalten oder über den normalen Wert hinaus erhöht wird.

Um folglich eine entsprechende Entwicklung bei dem elektrostatographischen Verfahren zu schaffen, muß sowohl der bei dem Entwicklungsvorgang verbrauchte Toner nachgefüllt und damit aufgefrischt als auch gefühlt werden, wann der Toner sich soweit verschlechtert hat, daß er ersetzt werden muß.

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Bisher ist es bekannt, die Tonerdichte mittels einer elektromagnetischen Spule zu fühlen, welche elektromagnetisch an den Entwickler angekoppelt ist. Die Trägerteilchen in dem Entwickler bilden wirksam einen ferromagnetischen Kern der Spule. Hierbei hängt die wirksame Induktivität der Spule von dem Verhältnis Toner zu Trägerteilchen in dem Entwickler ab. Die Tonerdichte ist daher eine Funktion der Spuleninduktivität und kann durch Messen der Impedanz im Wechselstromfluß u.a. mittels der Spule gemessen werden. Bei einem verbesserten Tonerdichtefühleinrichtung. . ist die Spule parallel zu einem Kondensator mit einem konstanten Wert geschaltet, um dadurch einen Parallel-Resonanzkreis zu schaffen, mit welcher die Frequenz eines Oszillators bestimmt wird. Die Oszillatorfreequenz ist somit eine vorbestimmte Funktion der Tonerdichte und stellt ein Maß für dieselbe dar.

Jedoch kann mit der vorbeschriebenen Einrichtung zum Fühlen der Tonerdichte nicht der Verschlechterungsgrad des Entwicklers gemessen werden. Bei einer herkömmlichen Einrichtung zum Messen der Verschlechterung ist vorgeschlagen worden, einen Teil der photoleitenden Trommel auf ein vorbestimmtes Potential zu laden, diesen Teil dann zu entwickeln- und dessen optischen Schwärzungsgrad mittels eines photoeLektrischen Fühlers zu messen. Je geringer der gefühlte optische Schwärzungsgrad ist, umso größer ist dann der Grad der Verschlechterung.

Dieser optische Fühler schafft in der Praxis infolge der zahlreichen Veränderlichen bei dem Kopiervorgang jedoch kein genaues

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Maß für die Verschlechterung des Entwicklers. Veränderungen am Ausgang der Ladeeinrichtung, eine Ermüdung der photoleitenden Trommel, die Umgebungstemperatur sowie die Feuchtigkeit und andere Faktoren beeinflussen die Meßergebnisse in unanehmbarer Weise.

Mit der Erfindung sind die bisherigen Nachteile überwunden, indem eine vorbestimmte Kraft an einem Entwickler angelegt wird, um aus diesem Toner zu entfernen. Die Tonerdichte wird dann gemessen und mit einem Bezugswert verglichen. Durch den Verschlechterungsgrad des Entwicklers ist festgelegt, welcher Anteil des Entwicklers durch die Kraft zu entfernen ist, und dadurch ist dann nachträglich eine gefühlte Tonerdichte festgelegt. Je höher die gefühlte Tonerdichte ist, umso größer ist der Verschlechterungsgrad des Entwicklers.

Die Erfindung soll daher ein wirksames und. genaues Verfahren zum Messen bzw. Fühlen der Verschlechterung eines Entwicklers in einem elektrostatischen Kopiergerät und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens schaffen. Darüber hinaus soll sie eine genaue Einrichtung schaffen, um anzuzeigen, wann ein Entwickler ersetzt werden sollte, und die Erfindung soll ferner eine Einrichtung schaffen, welche sowohl die Tonerdichte als auch die Verschlechterung des Entwicklers mißt, so daß dadurch ein insgesamt verbessertes Verfahren für die Elektrostatographie zum Fühlen der Verschlechterung eines Entwicklers geschaffen ist.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Fühleinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 1; Fig. 4- eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung; Fig. 5 eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Ausführungsform der Fig. 55

Fig. 7 eine Kurve, welche die Arbeitsweise der Ausführungsform der Fig. 5 wiedergibt;

Fig. 8 eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 2 und Fig. 9 eine weitere Abwandlung der Ausführungsform der Fig.

In Fig. 1 weist eine in ihrer Gesamtheit mit 11 bezeichnete Einrichtung zum Fühlen der Verschlechterung eines Entwicklers

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ein vertikales Rohr 12 auf, das an seinem oberen Ende in Form eines Trichters 15 ausgebildet ist. Ein bei einem elek-

Trocken trophotographxsehen Verfahren verwendeter entwickler 14 wird entweder automatisch mittels einer nicht dargestellten Einrichtung oder erforderlichenfalls von Hand in den Trichter 13 geleitet. Der Entwickler 14 weist ferromagnetische Trägerteilchen und gefärbte Tonerteilchen auf, und fällt aufgrund der Schwerkraft durch das Rohr 12.

Das Rohr 12 weist einen dazwischen angeordneten, siebartigen Teil 16 auf. Der Einlaß eines zu einer nicht dargestellten Saugpumpe führenden Rohrs 17 ist auf eine Außenseite des siebförmigen Teils 16 in der Weise ausgerichtet, daß eine Luftansaugkraft vorbestimmter Größe auf den Entwickler 14 über die öffnungen des siebförmigen Teils 16 angelegt wird.

Im allgemeinen liegt der mittlere Durchmesser der Trägerteilchen des Entwicklers 14 in der Größenordnung von 150 Mikron und der der Tonerpartikel bei 15 Mikron. Da der siebförmige Teil 16 eine Größe von 36 χ 10 ~⁵cm (-400 mesh) hat, können die Tonerpartikel ohne weiteres durch den siebartigen Teil 16 hindurch in das Rohr 17 gelangen, während die Trägerteilchen in dem Rohr 12 zurückgehalten werden. Mit anderen Worten, es wird eine vorbestimmte Saugkraft an die Tonerteilchen angelegt, um diese von den Trägerteilchen zu trennen und zu entfernen, während die Trägerteilchen durch den siebartigen Teil 10 aufgrund der Tatsache erhalten werden, daß der

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Durchmesser der Trägerteilchen größer ist als ^Sr öffnungen in dem siebartigen Teil.

Das Verhältnis an Tonerpartikeln, welche aus dem Entwickler durch die vorbestimmte Saugkraft entfernt werden, entspricht der Verschlechterung des Entwicklers. Je größer die Verschlechterung des Entwicklers 14 ist, umso stärker ist die Kraft, mit welcher die Tonerteilchen an den Trägerteilchen haften, und umso weniger Tonerteilchen werden über das Rohr 17 weggesaugt. Infolgedessen gilt, je stärker die Verschlechterung des Entwicklers 14 ist, umso größer ist die Tonerdichte des Entwicklers nach dem Anliegen der Saugkraft, um aus ihm den Toner zu entfernen.

Eine elektromagnetische Spule 18 ist um den unteren Teil des Rohrs 12 gewickelt. Vorzugsweise ist das Rohr 12 aus einem nicht magnetischen Material hergestellt,und die Spule ist elektromagnetisch an den Entwickler in dem Teil des Rohrs 13 unter dem siebartigen Teil 16 angekoppelt, wobei dann der Entwickler nach dem Entfernen der Tonerpartikel mit 14' be-, zeichnet ist. Ein Kondensator 19 vorbestimmter Größe ist parallel zu der Spule 18 geschaltet, um mit dieser einen Parallelresonanzkreis zu bilden, welcher die Frequenz eines Oszillators 21 festlegt. Je größer die Tonerdichte und der Grad der Verschlechterung des Entwicklers ist, umso höher ist infolge einer abnehmenden, wirksamen Induktivität der Spule 18 die Frequenz des Oszillators 21. Selbstverständlich entspricht die Frequenz des Oszillators 21 der Tonerdichte in

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dem Entwickler 14 ·.

Eine einen Bezugswert schaffende Spule 22 ist um einen ferromagnetischen Kern 23 gewickelt und zu ihr ist ein Kondensator 24 parallelgeschaltet, um die Frequenz eines Oszillators 26 festzulegen. Vorzugsweise ist die Induktivität der Spule 22 in Verbindung mit dem Kern 23 gleich der wirksamen Induktivität der Spule 18 bei frischem, in den Trichter 13 eingebrachten Entwickler, und der Wert des Kondensators 24 ist gleich dem des Kondensators 19. Infolgedessen schwingen bei frischem, in den Trichter 13 eingebrachtem Entwickler die Oszillatoren 21 und 26 auf derselben Frequenz.

Die Ausgänge der Oszillatoren 21 und 26 werden an einen Vergleicher 27 angelegt, welcher ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Unterschied zwischen den angelegten Frequenzen ent?· spricht. Der Ausgang des Vergleichers 27 wird an eine Anzeigeeinrichtung 28 angelegt, welche eine Anzeige schafft, wenn die Größe des Ausgangs des Vergleichers 27 einen vorbestimmten Wert überschreitet, welcher der Verschlechterung des Entwicklers 14 über einen maximal zulässigen Grenzwert entspricht. Je stärker die Verschlechterung des Entwicklers 14 ist, umso höher wird die Frequenz des Oszillators 21 und umso größer ist der Unterschied zwischen den Frequenzen der Oszillatoren

21 und 26, da die Frequenz des Oszillators 26 konstant ist.

Obwohl es nicht dargestellt ist, kann andererseits die Spule

22 auch über dem Rohr 17 um das Rohr 12 herum gewickelt werden.

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In diesem FaIl wird die Spule 23 durch den Entwickler 14 in dem Rohr 12 gebildet, und die Frequenz des Oszillators 26 zeigt die Tonerdichte des Entwicklers 14 an, bevor Toner über die Rohrleitung 17 entfernt wird. Der Unterschied zwischen den Frequenzen der Oszillatoren 21 und 26 zeigt wieder den Verschlechterungsgrad des Entwicklers 14 an, aber die Messung ist nur relativ und nicht absolut wie im Fall der Ausführungsform der Fig. 1. Bei dieser Abwandlung kann mittels der Spule 22 die anfängliche Tonerdichte des Entwicklers gefühlt werden, wodurch angezeigt wird, welche Tonermenge dem Entwickler 14 hinzugefügt werden muß, um den bei dem Entwicklungsvorgang verbrauchten Toner zu ersetzen und um die Tonerdichte konstant zu halten.

In Fig. 3 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 31 bezeichnete Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 1 dargestellt, welche ein Rohr 32 aufweist, das jeweils an seinem oberen und an seinem unteren Ende in Form von trichterartigen Teilen 33 und 34 ausgebildet ist. Ein abnehmbarer Deckel 36 ist auf dem Trichter 33 vorgesehen und ein siebartiger Teil 37 mit derselben Öffnungsgröße wie der siebartige Teil 16 ist am Ende des Trichters 34· vorgesehen. Eine zu einer nicht dargestellten Saugpumpe führende Rohrleitung öffnet sich zu dem siebartigen Teil 37 hin. Eine um den mittleren Teil des Rohrs 32 gewickelte Spule 39 ist, obwohl es nicht dargestellt ist, mit einem Kondensator und einem Oszillator verbunden.

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Der Entwickler 41 wird in den Trichter 33 eingebracht und die Abdeckkappe 36 wird dann aufgebracht. Ein Magnet 42 kann nahe an den Hals des Trichters 33 heranbewegt werden, um den Entwickler 41 in diesem zu halten.

Bei Entfernen des Magneten 42 fällt der Entwickler 41 aufgrund der Schwerkraft durch die Rohrleitung 32. Die Spule 39 fühlt dann die Tonerdichte des Entwicklers 41 auf die vorbsschriebene Weise, und der Entwickler 41 sammelt sich nach Durchfallen der Rohrleitung 32 auf dem siebartigen Teil 37.

Auf den Entwickler 41 wird nun über die Rohrleitung 38 die Saugkraft ausgeübt, um aus dem Entwickler Toner auf dieselbe Weise zu entfernen wie bei der Ausführungsform der Pig. 3· Erforderlichenfalls kann die Rohrleitung in schwingende Bewegung versetzt oder geschüttelt werden, damit der Toner leichter entnommen werden kann. Das Rohr 32 wird dann umgekehrt, und der Entwickler mit dem entnommenen Toner fällt dann durch das Rohr 32 von dem Trichter 34 zu dem Trichter 33· Während dieses Vorgangs wird die Tonerdichte mit der Spule 32 gefühlt. Der Unterschied in den gefühlten Tonerdichten entspricht dann der Verschlechterung des Toners.

Mit der Einrichtung 31 wird die anfängliche Tonerdichte des Entwicklers 21 zusätzlich zu der Verschlechterung des Entwicklers gemessen. Die Einrichtung 31 ist somit tragbar und kompakt ausgebildet und eignet sich besonders gut für den

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Kundendienst welcher die Einrichtung 31 als Normalausrüstung bei seinem Reparaturwerkzeug mit sich führen kann.

In Pig. 2 ist eine weitere Einrichtung 51 der Erfindung wiedergegeben, welche ein Rohr 52 mit einem am oberen Ende ausgebildeten Trichterteil 53 aufweist, in welchen ein Entwickler 54 eingebracht wird. Das Rohr 52 weist einen Ausschnitt 56 auf, in welchen ein ferromagnetischer Zylinder 57 vorsteht, welcher entgegen dem Uhrzeigersinn mit konstanter Drehzahl gedreht wird. Der Entwickler 54 muß nun beim Durchfallen des Rohrs 52 um den Zylinder 57 herum fließen. Der Teil des Zylinders 57» um welchen der Entwickler 54 herumfließt, bewegt sich in derselben Richtung wie der Entwickler 54.

Mittels einer Vorspannungsquelle 58 wird eine elektrische Vorspannung oder ein Potential mit einer Polarität angelegt, die zu der der elektrostatischen Ladung an den Tonerteilchen auf dem Zylinder 57 entgegengesetzt ist; die Tonerteilchen werden folglich zu dem Zylinder 37 hin angezogen und haften an diesem. Das Verhältnis Tonerteilchen, welche von den Trägerteilchen getr.ennt werden, ist durch den Verschlechterungsgrad des Entwicklers 54 festgelegt, da durch die Vorspannung an dem Zylinder 57 eine vorbestimmte elektrostatische Kraft auf die Tonerteilchen ausgeübt wird. Die Tonerteilchen, die an dem Zylinder 57 haften, werden dadurch aus dem Rohr 52 herausbefördert und von dem Zylinder mittels eines Schabers 59 entfernt.

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Das Rohr 52 weist oberhalb des Ausschnittes 56 einen transparenten, durchsichtigen Wandteil auf. Von einer Lichtquelle

71 aus fällt Licht durch den Wandteil 69 auf den Entwickler 54 in dem Rohr 52, und ein Photosensor 72 fühlt das von dem Entwickler 54 reflektierte Licht.

Während die Tonerteilchen schwarz gefärbt sind, sind die Trägerteilchen weiß oder grau. Infolgedessen nimmt die optische Dichte bzw. die Schwärzung des Entwicklers 54 zu, wenn die Tonerdichte zunimmt. Ein weiterer transparenter, lichtdurchlässiger Wandteil 73 ist unter dem Ausschnitt 56 an dem Rohr 52 vorgesehen. Eine Lichtquelle 74 und ein Photosensor 76 sind in derselben V/eise wie die Lichtquelle 71 und der Photosensor

72 an dem Wandteil 73 vorgesehen. Die Ausgänge der Photosensoren 72 und 76 sind ein Maß für die Tonerdichte in dem Entwickler 54 vor und nach dem Entfernen von Toner durch den Zylinder 57· Der Unterschied zwischen diesen zwei Dichtewerten entspricht dem Grad der Entwicklerverschlechterung.

Ein in Eig. 4 dargestellte Einrichtung 81 der Erfindung weist ein Rohr 82 und eine um das Rohr 82 herumgewickelte Ij¹UhI-spule 83 auf. Eine photoleitende Trommel84 eines nicht dargestellten, elektrostatischen Kopiergeräts wird entgegen dem Uhrzeigersinn mit konstanter Drehzahl gedreht. Ein ebenfalls nicht dargestellter Entwickler wird auf die Trommel 84 mittels eines Zylinders 86 aufgebracht, welcher mit konstanter Drehzahl entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Der Entwickler bildet eine magnetische Bürste an dem Zylinder 86, welche

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bürstend an der Trommel 84- anliegt. Obwohl nicht dargestellt, taucht der untere Teil des Zylinders 86 in einem Entwicklungsbehälter ein, und der Entwickler wird durch Magnetkräfte angezogen und haftet an dem Zylinder 86.

Eine Abstreifplatte 87 liegt an dem Zylinder 86 an, um Entwickler, nachdem er mit der Trommel 84 in Anlage gekommen ist, zu entfernen. Die Abstreifplatte87 ist nach unten geneigt, so daß der entfernte Entwickler aufgrund der Schwerkraft nach unten rutscht. Eine in der Platte 87 ausgebildete Öffnung 88 führt zu dem Rohr 82, so daß ein Teil des über die Platte 87 nach unten rutschenden Entwicklers durch das Rohr 82 fällt.

In axialer Richtung sind bezüglich der Öffnung 88 eine Ladeeinrichtung 89 und eine Lichtquelle 91 ausgerichtet, welche in Umfangsrichtung in einem vorgegebenen Abstand um die Trommel 84 herum angeordnet sind, wobei die Lichtquelle 81 in Drehrichtung unterhalb bzw. vor der Ladeeinrichtung 89 liegt, mittels welcher der rechte Teil der Trommel 84 gleichförmig geladen wird. Die Lichtquelle 91 wird intermittierend in gleichmäßigen Intervallen angeschaltet.

Wenn die Lichtquelle 91 angeschaltet ist, beleuchtet sie den angrenzenden Teil der Trommel 84, was eine Photoleitung sowie eine Zersträuung der elektrostatischen Ladung zur Folge hat. Infolgedessen sind einander abwechselnde, am Umfang in bestimmten Abständen vorgesehene Bänder von geladenen und nicht geladenen

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Flächenbereichen auf der Trommel 84 ausgebildet. Der Toner haftet an den geladenen Bereichen 93 an der Trommel 84. Jedoch ziehen die Teile ?A der Trommel 84, welche beleuchtet und entladen sind, keinen Toner von dem Zylinder 86 an.

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, sind auch auf dem Zylinder 86 abwechselnd in vorgegebenem Abstandam Umfang angeordnete Bänder ausgebildet. Dort wo Toner von dem Zylinder 86 entfernt wurde, um die geladenen Bereiche der Trommel 84 zu entwicklen, ist die Tonerdichte auf dem Zylinder 86 höher. Mit den Bereichen oder Bändern, von welchen Toner entfernt wurde, wechseln Bereiche oder Bänder ab, die nicht geladenen Bereichen der Trommel 84 entsprechen, an welchen keine Tonerübertragung von dem Zylinder 86 aus stattfindet. Der Entwickler, der von dem Zylinder 87 abgeschabt worden ist und durch das Rohr 82 fällt, wechselt zwischen Teilen mit einer anfänglichen Tonerdichte und Teilen, von welchen Toner entfernt wurde. Das Verhältnis des an die Trommel 84 übertragenen Toners wird durch den Verschlechterungsgrad des Entwicklers festgelegt. Je höher der Verschlechterungsgrad ist, umso weniger Toner wird übertragen und umso größer ist die Tonerdichte in dem Entwickler auf dem Zylinder 86.

Die Spule 83 fühlt in der vorbeschriebenen Weise die Tonerdichte der wechselnden Teile. Der Unterschied zwischen den gefühlten Werten ergibt ein Maß für die Verschlechterung des Entwicklers. _ 24 -

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In Fig. 5 ist eine weitere Einrichtung 101 der Erfindung dargestellt, welche einen dem Zylinder 86 entsprechenden Zylinder 1o2 aufweist. Eine Abstreichplatte 103 und ein Rohr 104, um welches eine Spule 106 gewickelt ist, sind in derselben Weise angeordnet wie die Abstreifplatte 87, das Rohr 82 und die Spule 8J. Jedoch sind die Ladeeinrichtungen 89 und die Lichtquelle 91 weggelassen, und ein von dem Zylinder 102 getragener Entwickler 107 wird auf einem vollständig entladenen Teil einer nicht dargestellten photoleitenden Trommel bürstend aufgebracht. Mit anderen Worten, der Entwickler 107 hat dieselbe Tonerdichte wie der Entwickler in dem Entwicklerbehälter,

Andererseits kann der Zylinder 102 von einem Zylinder getrennt werden, der verwendet wird, um eine magnetische Bürste an die Trommel anzulegen. Eine Vorspannungsquelle 1o9 ist entsprechend angeordnet, um ein elektrisches Wechselpotential an eine an der Abstreifplatte 103 vorgesehene Elektrode 108 unmittelbar oberhalb des Rohrs 104 anzulegen. Wenn nun die Tonerteilchen eine negative Ladung haben, werden Tonerpartikel zu der Vorspannungselektrode 108 hingezogen und haften, wenn das angelegte Potential positiv ist, an der Vorspannungselektrode 108 in einem Maß, das von der Entwicklerverschlechterung abhängt. Wenn das Potential negativ wird, werden die Tonerteilchen freigegeben. Da die Trägerpartikel durch die Vorspannung nicht beeinflußt werden, rutschen sie auf der Abstreifplatte 103 unabhängig von der Polarität des angelegten Potentials nach unten zu bzw. in das Rohr 104. Infolgedessen

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ist die Menge an Trägerteilchen, die durch das Rohr 1Ö4- fallen, konstant, aber die Menge an Tonerpartikeln ist in Abhängigkeit von der augenblicklichen Polarität der angelegten Vorspannung abwechselnd hoch oder gering.

Die der Polarität der angelegten Vorspannung entsprechende Tonerdichte ist in der Kurve der Pig. 7 dargestellt. Die Tonerdichte hat einen minimalen Wert b, wenn die Spannung positiv ist, und die Tonerpartikel an der Elektrode 108 gehalten werden. Die Tonerdichte hat einen maximalen Wert a, wenn die Spannung negativ und die vorher an der Elektrode 108 gehaltenen Tonerteilchen freikommen und zu dem hinzukommenden Entwickler 107 hinzugefügt werden. Der Unterschied zwischen den Werten a und b entspricht der Verschlechterung des Entwicklers. Die Werte a und b entsprechen der anfänglichen Tonerdichte des Entwicklers 107 plus und minus dem Toner, der an der Elektrode 108 haften geblieben ist. Die Elektrode hat vorzugsweise eine in Fig. 6 dargestellte Ausführung, welche ein Mikrofeld bildet, oder einen Vorteil aufgrund der Kantenwirkung hat. Als Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 5 kann mit der Vorspannungsquelle 109 abwechselnd ein positives und ein Nullpotential an die Elektrode 108 angelegt werden.

Eine weitere in Fig. 8 dargestellte Einrichtung 111 gemäß der Erfindung weist einen Zylinder 112 auf, welcher in eine Öffnung 114 vorsteht, die in einem Rohr 113 ausgebildet ist, durch welches ein Entwickler 116 fällt. Der Zylinder 112 ist geerdet und wird entgegen dem Uhrzeigersinn oder entgegen der Fließ-

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richtung des Entwicklers 116 gedreht. Eine Spule 117 oder ein anderer Tonerdichtefühler ist an dem Rohr 113 unter dem Zylinder 112 vorgesehen. Der Teil der Wandung des Rohrs 113, der dem Zylinder 112 zugeordnet ist, ist durch eine Elektrode 118 gebildet. Eine Vorspannungsquelle 119 und ein Schalter 12 1 werden entsprechend betätigt, um abwechselnd ein negatives Potential und Erdpotential an die Elektrode 118 anzulegen.

Wenn das negative Potential an die Elektrode 118 angelegt ist, wird der Toner von der Elektrode 118 auf den Zylinder 112 zurückgestoßen, welcher den Toner weg von dem Rohr 115 mitnimmt. Die Menge an entferntem Toner legt die

Tonerverschlechterung fest. Mittels einer Abstreifschneide 112 wird der Toner von dem Zylinder 112 entfernt. Auf diese Weise wird der Toner 116 erschöpft, wenn die angelegte Spannung negativ ist.

Wenn jedoch die an der Elektrode 118 angelegte Spannung Erdpotential ist, wird kein Toner von dem Zylinder 112 entfernt. Der Unterschied zwischen den maximalen und minimalen Werten der mit der Spule 117 gefühlten Tonerdichte entspricht dann der Verschlechterung des Entwicklers.

In I¹Xg. 9 ist eine weitere Einrichtung 131 der Erfindung dargestellt, welche einen Zylinder 132 aufweist, welcher in erste und zteLte Rohre 133 bzw. 134 vorsteht, durch welche

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ein Entwickler 136 fällt. Geerdete Elektroden 137 und 138 sind an den Rohren 133 bzw. 134- vorgesehen. Unter den Zylindern

sind Spulen 139 und 141 an den Rohren 133 bzw. 134- vorgesehen, und eine Abstreifeinrichtung 142 liegt unten am Zylinder 132 an. Von einer Vorspannungsquelle 143 wird ein positives Potential an den Zylinder 132 angelegt.

Der Zylinder 132 wird mit konstanter Drehzahl entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Durch die Leitung 133 fallender loner in dem Entwickler 136 haftet an dem Zylinder 132 in einer Menge, die von der Verschlechterung des Entwicklers abhängt. Der entfernte Toner wird von dem Zylinder 132 zu dem Rohr 134 weiterbefördert, wo eine gewisse Menge zu dem Entwickler 136 in dem Rohr 134 gemischt wird. Auf diese Weise fühlen die Spulen 139 und 141 minimale bzw. maximale Tonerdichten, wobei der Unterschied dazwischen dem Grad der Verschlechterung des Entwicklers entspricht.

Mit der Erfindung ist somit eine genaue, aber einfache und preiswerte Einrichtung zum Messen des Verschlechterungsgrades eines Trockenentwicklers in einem elektrostatischen Kopiergerät geschaffen. Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung arbeiten entsprechend, um die Tonerdichte zur Bestimmung der nachzufüllenden Tonermenge. Es sind verschiedene Abwandlungen möglich: So kann beispielsweise die Abstreifplatte 103 in Pig. 5 entsprechend geändert werden, so daß nur ein äußerer Teil des Entwicklers von dem Zylinder 102 abgestreift wird.

^xzu messen „

Ende der Beschreibung

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Leerse ite

Claims

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PATENTANWÄLTE

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Anwaltsakte: 28 836

Patentansprüche

ί I/ Verfahren zum Fühlen der Verschlechterung eines Entwicklers aus ferromagnetischen Trägerteilchen und nxchtmagnetischen (Tonerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte Kraft auf den Entwickler ausgeübt wird, um aus ihm den Toner zu entfernen, daß die Tonerdichte des Entwicklers nach Entfernen des Toners gemessen wird, daß dann die gemessene Tonerdichte mit einer Bezugstonerdichte verglichen wird, und daß die Verschlechterung des Entwicklers als vorbestimmte Punktion des Vergleichs berechnet wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung zum Ausüben einer vorbestimmten Kraft auf den Entwickler, um aus ihm Toner zu entfernen; durch eine zweite Einrichtung zum Messen der Tonerdichte des Entwicklers, nachdem aus ihm der Toner entfernt ist, und durch eine dritte Einrichtung für eine Bezugstonerdichte, um sie mit der gemessenen Tonerdichte zu vergleichen.
3- Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein im vesentliehen vertikales Rohr (12;32;52), durch welches der Entwickler aufgrund der Schwerkraft fällt, wobei

809832/0901

β¹ (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: FlYPO DE MM

988274 TELEX: ~ ~ Bayer. Vereinsbank Mürchen 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

die erste und zweiteEinrichtung an dem Rohr vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) mit einem siebartigen Zwischenteil (16) versehen ist, und daß die erste Einrichtung entsprechend angeordnet ist, um Toner durch den siebartigen Teil (16) von dem Hohr (12) nach außen zu saugen.
5- Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Saugeinrichtungist.
6. Einrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet daß das Rohr (52) mit einer abnehmbaren Kappe (36) an einem ersten oberen Ende und mit einem siebartigen Teil (37) an einem zweiten unteren Ende . versehen ist, wobei die erste Einrichtung so angeordnet ist, um Toner durch den siebartigen Teil (37) aus dem Rohr (32) abzusaugen, daß die zweite und dritte Einrichtung eine Einheit bilden und die Bezugstonerdichte messen, während derEntwickler (41) von dem ersten Ende zum zweiten Ende des Rohrs (32) fällt, das dann umgekehrt wird, nachdem Toner über das siebartige Teil (37) hindurch mittels der ersten Einrichtung entfernt worden ist, wobei die zweite und dritte Einrichtung die gemessene Tonerdichte messen, während der Entwickler (41) von dem zweiten zu dem ersten Ende der Leitung (32) fällt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Saugeinrichtung ist.

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8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine elektromagnetische Spule (18;39) aufweist, so daß der Entwickler in dem Rohr (125$2) elektromagnetisch an die Spule (18;39) angekoppelt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung eine elektromagnetische Spule (22) aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung Oszillatoren (21,26) aufweisen, daß die Spulen (18;22) der zweiten und dritten Einrichtung frequenzbestimmende Elemente der jeweiligen Oszillatoren (21,26) bilden, und daß die Einrichtung eine Vergleichseinrichtung (27) zum Vergleichen der Frequenzen der Oszillatoren aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (222, 23) der dritten Einrichtung eine vorbestimmte Induktivität hat.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule der dritten Einrichtung an dem Rohr über der ersten Einrichtung vorgesehen ist, und daß der Entwickler in dem Rohr elektromagnetisch an die Spule der dritten Einrichtung angekoppelt ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung an dem Rohr über der ersten

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Einrichtung vorgesehen ist und die Bezugsdichte als eine Tonerdichte des Entwicklers fühlt, bevor aus diesem Toner mittels der ersten Einrichtung entfernt ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die zweiteEinrichtung an der Leitung (52) unter der ersten Einrichtung vorgesehen isb, und daß die zweite und dritte Einrichtung einen transparenten Wandteil (69»73) <ier Leitung (52) und Photosensoren (71,72; 74,76) zum Fühlen einer optischen Dichte des Entwicklers (54) durch den jeweiligen transparenten Wandteil (69»73) hindurch aufweisen.
15. Einrichtxmg nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (52;113) mit einem Ausschnitt (56;114) versehen ist, daß die erste Einrichtung ein sich drehendes Teil (575112) aufweist, das in das Rohr (52;113) durch den Ausschnitt (56;114) in der Weise vorsteht, daß der Entwickler (54;116) um das sich drehende Teil (57;112) herumfließt, während .er durch das Rohr (52; 116) fällt, und daß eine Vorspannungseinrichtung (58;119) zum Anlegen eines elektrischen Potentials vorgesehen ist, damit der Toner elektrostatisch zu dem sich drehenden Teil (57;112) angezogen wird und dadurch aus dem Rohr (52) herausgetragen wird.
16. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (58;119) ein elektrisches Potential mit einer Polarität, die zu einer Polarität einer elektrostatischen Ladung an dem Toner entgegengesetzt

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ist, an das sich drehende Teil (57;112) anlegt.
17. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das sich drehende Teil (57;112) in einer solchen Richtung dreht, daß ein Teil davon, um welchen der Entwickler (54) fließt, sich in derselben Richtung wie die Bewegungsrichtung des Entwicklers (54) fließt.
18. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (113) mit einer Vorspannungselektrode (118) nahe bei dem sich drehenden Teil (112) in der Weise vorgesehen ist, daß der Entwickler (116) zwischen der Elektrode (118) und dem sich drehenden Teil (112) hindurchfließt, während er durch das Rohr (113) fällt, wobei die Vorspannungseinrichtung (119) ein elektrisches Potential derselben Polarität wie die einer elektrostatischen Ladung an den Toner an die Elektrode (118) anlegt.
19· Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das sich drehende Teil (112) in einer solchen Richtung dreht, daß ein Teil, um welchen der Entwickler (116) fließt, sich in einer zu der Bewegungsrichtung des Entwicklers (116) entgegengesetzten Richtung dreht.
20. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung eine Einheit bilden, und an dem Rohr unter der ersten Einrichtung vorgesehen sind, daß die Vorspannungseinrichtung (119) ab-

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wechselndelektrisches Potential anlegt und entfernt, wobei die eine Einheit bildenden zweiten und dritten Einrichtungen die gemessene Tonerdichte bei dem angelegten elektrischen Potential und die Bezugstonerdichte bei dem entfernten elektrischen Potential messen.
21. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein zweites, im wesentlichen vertikales Rohr (134) durch welches der Entwickler (136) aufgrund der Schwerkraft hindurchfällt, wobei das zweite Rohr (134) mit einem Ausschnitt versehen ist, über welchen das sich drehende Teil (132) in das zweite Rohr (134) in der Weise vorsteht, daß der Entwickler (136) um das sich drehende Teil (132) herumfließt, während es durch das zweite Rohr (134) fällt, wobei der von dem ersten Rohr (133) entnommene Toner in das zweite Rohr (134) gefördert und in dem zv/eiten Rohr (134) mit Entwickler (136) E^roischt wird, wobei die dritte Einrichtung (141) an dem zweiten Rohr (134) unter dem sich drehenden Teil (132) vorgesehen ist.
22. Einrichtung nach Anspruch 15, g e k e nnz e i c h η e t durch eine Abstreifeinrichtung (122;142), um Toner von dem sch drehenden Teil (122;132) außerhalb des Rohrs (116;133, 134) zu entfernen.
23. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein sich drehendes Teil (102), an welchem der Entwickler anfangs haftet und durch ein Abstreifteil (103), um den Ent-

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wickler von dem sich drehenden Teil abzustreifen, wobei dannder Entwickler aufgrund der Schwerkraft auf dem Abstreifteil (103) nach unten in das Rohr (104) rutscht.
24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeic fane t, daß die erste Einrichtung eine Elektrode (118), die an dem Abstreifteil (122) zwischen dem sich drehenden Teil (112) und dem Rohr (Ho) vorgesehen ist, und eine Vorspannungseinrichtung (119) aufweist, um ein elektrisches Potential an die Elektrode (118) anzulegen, damit der Toner angezogen wird und an ihr haftet.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (119) entsprechend angeordnet ist, um das elektrische Potential abwechselnd an die Elektrode (118) anzulegen und um es von dieser (118) zu entfernen.
26. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Elektrode an dem Abstreifteil zwischen dem sich drehenden Teil und dem Rohr und eine Vorspannung aufweist, um ein wechselndes, elektrisches Potential an die Elektrode anzulegen.
27. Einrichtung nach .Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine vierte Einrichtung (94) aufweist, um Toner von dem sich drehenden Teil

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(86) intermittierend zu entfernen.
28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung ein sich drehendes, photoleitendes Teil (84), welches bürstend an dem sich drehenden Teil (86) anliegt, eine Ladeeinrichtung (89) zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an das photoleitende Teil (84) und eine Lichtquelle ( 91) aufweist, um intermittierend ein Teil des photoleitenden Teils (84) zwischen der Ladeeinrichtung (89) und dem sich drehenden Teil (86) intermittierend zu beleuchten.

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