DE2805510B2 - Verfahren zur Bestimmung des Gebrauchszustandes eines elektrophotographischen Entwicklers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Description

Nachteilig ist bei diesen bekannten Verfahren, daß der Gebrauchszustand des elektrophotographischen Entwicklers nicht bestimmt werden kann.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, einen Teil der photoleitenden Oberfläche der Trommel auf ein vorgegebenes Potential aufzuladen, diesen Teil dann zu entwickeln und seinen optischen Schwärzungsgrad mittels eines photoelektrischen Wandlers zu bestimmen. Je geringer der festgestellte Schwärzungsgrad ist, um so schlechter ist der Gebrauchszustand des Entwicklers.

Dieser photoelektrische Wandler hängt jedoch von so vielen Faktoren ab, daß er kein exaktes Maß für den Gebrauchszustand des Entwicklers liefert. Insbesondere Schwankungen des Ausgangssignals der Aufladungseinrichtung, eine Ermüdung der photoleitenden Trommel, die Umgebungstemperatur und die Feuchtigkeit beeinflussen die Meßergebnisse in unkontrollierter Weise.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Gebrauchszustandes eines elektrophotographischen Entwicklers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, das bzw. die eine äußerst exakte, von äußeren Faktoren weitgehend unbeeinflußte Bestim mung des Gebrauchszustandes ermöglicht.

Bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Gattung wird dies dadurch erreicht, daß dem im Entwickler mittels einer vorbestimmten Kraft Toner entzogen wird und die danach verbliebene Tonerdichte des Entwicklers gemessen und mit einem Bezugswert verglichen wird, wobei der Vergleich ein Maß für die weitere Verwendbarkeit der Trägerteilchen liefert.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird dies 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 erreicht, die den Bezugswert liefert, um ihn mit der gemessenen Tonerdichte zu vergleichen.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere \uf folgender Funktionsweise: Mittels einer vorgegebenen Kraft, beispielsweise einer Saugkraft, wird dem Entwickler Toner entzogen; der Toneranteil, der auf diese Weise entfernt wird, hängt von dem Gebrauchszustand des Entwicklers, oder exakter ausgedrückt, von der Verschlechterung des Gebrauchszustandes des Entwicklers, ausgehend von einem Anfangszustand, ab. Je schlechter der Gebrauchszustand ist, um so mehr Tonermaterial bleibt an den Trägerteilchen haften, und um so weniger Tonerteilchen werden entfernt. Je schlechter also der Gebrauchszustand ist, um so größer ist die Tonerdichte des Entwicklers nach der Einwirkung der Kraft

Dieser Mechanismus ist weitgehend unabhängig von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur, Eigenschaften der photoleitenden Trommel und ähnlichen Parameter, so daß sich ein sehr exaktes Maß für den Gebrauchszustand des Entwicklers ergibt Dieses Maß kann ohne jede Schwierigkeit in Form eines elektrischen Signals gewonnen und damit eine Anzeige gebildet werden, wenn der Entwickler ersetzt werden muß, also der Gebrauchszustand sich so weit verschlechtert hat daß keine qualitativ einwandfreien Kopien mehr gemacht werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand voi Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf di< schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung de: Gebrauchszustandes eines elektrophotographischer Entwicklers gemäß einer ersten Ausführungsform dei Erfindung,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1 einer zweiter Ausführungsform einer solchen Vorrichtung,
Fig.3 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Gebrauchs zustandes eines elektrophotographischen Entwicklers, Fig. 5 eine vierte Ausführungsforrn einer solcher Vorrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teils dei Ausführungsform nach F i g. 5,

F i g. 7 eine Kurve zur Erläuterung der Funktionswei se der Ausführungsform nach F i g. 5,

Fig. 8 eine Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 2, und

Fig.9 eine weitere Abwandlung der Ausführungs form nach F i g. 2.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist eine insgesamt mil dem Bezugszeichen 11 versehene Vorrichtung zui Bestimmung des Gebrauchszustandes eines Entwickler; ein vertikales Rohr 12 auf, das an seinem oberen Ende ir Form eines Trichters 13 ausgebildet ist. Ein bei einerr elektrophotographischen Verfahren verwendeter Trokkenentwickler 14 wird entweder automatisch mittels einer nicht dargestellten Einrichtung oder erforderlichenfills 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 Maschengröße von 0,037 mm (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 gehalten werden, daß der Durchmesser der Trägerteilchen größer ist als der der öffnungen in dem siebartigen Teil.

Der Toneranteil, welcher aus dem Entwickler durch die vorbestimmte Saugkraft entfernt wird, ist abhängig von der Verschlechterung des Entwicklers. Je größer die Verschlechterung des Entwicklers 14 ist um so mehr Tonermaterial bleibt an den Trägerteilchen haften, und um so weniger Tonerteilchen werden über das Rohr 37 weggesaugt Infolgedessen gilt je stärker die Verschlechterung des Entwicklers 14 ist um so 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 13 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' bezeichnet 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, um so 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 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 F.equenzen entspricht. 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, um so höher wird die Frequenz des Oszillators 21 und um so 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. In diesem Fall 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.

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 vorbeschriebene 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 F i g. 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 Kundendienst, welcher die Einrichtung 31 als Normalausrüstung bei seinem Reparaturwerkzeug mit sich führen kann.

In Fig. 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 57 hin angezogen und haften an diesem. Die relative Menge der Tonerteilchen, weiche von den Trägerteilchen getrennt werden, ist vom Verschlechterungsgrad des Entwicklers 54 abhängig, 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

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 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 Weise 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 Entwicklerverschlechlerung.

Eine in Fig.4 dargestellte Einrichtung 81 der Erfindung weist ein Rohr 82 und eine um das Rohr 82 herumgewickelte Fühlspule 83 auf. Eine photoleitende Trommel 84 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, weicher mit konstanter Drehzahl entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Der Entwickler bildet eine magnetische Bürste an dem Zylinder 86, welche 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 Abstreifplalte 87 liegt an dem Zylinder 86 an, um Entwickler, nachdem er mit der Trommel 84 in Anlage gekommen ist, zu entfernen. Die Abstreifplatte 87 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 91 in Drehrichtung hinter 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 Zerstreuung der elektrostatischen Ladung zur Folge hat Infolgedessen sind einander abwechselnde, am Umfang in bestimmten Abständen vorgesehene geladene und nicht geladene Flächenbereiche aif der Trommel 84 ausgebildet Der Toner haftet an den geladenen Bereichen 93 an der Trommel 84. Jedoch ziehen die Teile 94 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 Abstand am Umfang angeordnete Bänder ausgebildet Dort wo Toner von dem Zylinder 86 entfernt wurde, um die geladenen Bereiche der Trommel 84 zu entwickeln, ist die Tonerdichte auf dem Zylinder 86 niedriger. 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 86 abgeschabt worden ist und durch das Rohr 82 fällt, wechselt zwischen Teilen mit einer anfänglichen Tonerdichte und Teilen, von welchen Toner entfernt wurde. Die relative Menge des an die Trommel 84 übertragenen Toners ist vom Verschlechterungsgrad des Entwicklers abhängig. Je höher der Verschlechterungsgrad ist, um so weniger Toner wird übertragen und um so größer ist die Tonerdichte in dem Entwickler auf dem Zylinder 86.

ίο 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.

In Fig.5 ist eine weitere Einrichtunng 101 der Erfindung dargestellt, welche einen dem Zylinder 86 entsprechenden Zylinder 102 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 83.

Jedoch sind die Ladeeinrichtungen 89 und die Lichtquelle 91 weggelassen, und ein von dem Zylinder 102 getragener Entwickler 107 wird auf einem vollständig entladenden Teil einer nicht dargestellten photoleitenden Trommel bürstend aufgebracht. Mit anderen Worten, der Entwickler 107 hat dieselbe Tonerdichte wie der Entwickler in dem Entwicklerbehälter.

Eine Vorspannungsquelle 109 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 bzw. in das Rohr 104. Infolgedessen ist die Menge an Trägerteilchen, die durch das Rohr 104 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 F i g. 7 dargestellt Die Tonerdichte hat einen minimalen Wert

so 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 gebneben ist Die Elektrode 108 hat vorzugsweise eine in Fig.6 dargestellte Ausführung, welche ein Mikrofeld bildet, oder einen Vorteil aufgrund der Kantenwirkung hat Als Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 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 Fließrichtung 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 121 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 Toner von der Elektrode 118 auf den Zylinder 112 getrieben und von diesem aus dem Rohr 113 entfernt. Die Menge an entferntem Toner legt die Tonerverschlechterung fest. Mittels einer Abstreifschneide 122 wird der Toner von dem Zylinder 112 entfernt. Auf diese Weise wird der Toner 116 entzogen, 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 der. maximalen und minimalen Werten der mit der Spule 117 gefühlten Tonerdichte entspricht dann der Verschlechterung des Entwicklers.

In Fig. 9 ist eine weitere Einrichtung 131 der Erfindung dargestellt, welche einen Zylinder 132 aufweist, welcher in erste und zweite Rohre 133 bzw. 134 vorsteht, durch welche 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 Toner in dem Entwickler 136 haftet an dem Zylinder 132 an 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.

Es sind verschiedene Abwandlungen möglich: So kann beispielsweise die Abstreifplatte 103 in Fig.5 entsprechend geändert werden, so daß nur ein äußerer Teil des Entwicklers von dem Zylinder 102 abgestreift wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (26)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Gebrauchszustandes eines elektrophotographischen Entwicklers aus ferromagnetischen Trägerteilchen und nichtmagnetischen Tonerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entwickler mittels einer vorbestimmten Kraft Toner entzogen wird und die danach verbliebene Tonerdichte des Entwicklers gemessen und mit einem Bezugswert verglichen ι ο wird, wobei der Vergleich ein Maß für die weitere Verwendbarkeit der Trägerteilchen liefert.

2. Vorrichtung 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, die den Bezugswert liefert, um ihn mit der gemessenen Tonerdichte zu vergleichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen vertikales Rohr (12; 32; 52), durch welches der Entwickler aufgrund der Schwerkraft fällt, wobei die erste und zweite Einrichtung an dem Rohr vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) mit einem siebartigen Zwischenteil (16) versehen ist, und daß die erste Einrichtung eine Saugeinrichtung (17) ist, die entsprechend angeordnet ist, um Toner durch den siebartigen Teil (16) aus dem Rohr (12) nach außen zu saugen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (32) 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 eine Saugeinrichtung (38) ist, die 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 Tonerdichte als Bezugswert messen während der Entwickler (41) von dem ersten Ende zum zweiten Ende des Rohres (32) fällt, und daß nachdem Toner durch das siebartige Teil (37) hindurch mittels der ersten Einrichtung entfernt worden ist, das Rohr (32) um 180° verschwenkbar ist und dann die zweite und dritte Einrichtung die verbliebene Tonerdichte messen, während der Entwickler (41) von dem zweiten zu dem ersten Ende des Rohres (32) fällt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine elektromagnetische Spule (18; 39) aufweist, deren Induktivität von dem Entwickler in dem Rohr (12; 32) abhängt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung eine elektromagnetische Spule (22) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 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 Vorrichtung eine Vergleichseinrichlung (27) zum Vergleichen der Frequenzen der Oszillatoren aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- '

zeichnet, daß die Spule (22, 23) der dritten Einrichtung eine vorbestimmte Induktivität hat

10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule der dritten Einrichtung an dem Rohr über der ersten Einrichtung vorgesehen ist, und daß der Entwickler in dem Rohr die Induktivität der Spule der dritten Einrichtung bestimmt

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung an dem Rohr über der ersten Einrichtung vorgesehen ist und den Bezugswert als Tonerdichte des Entwicklers liefert, bevor aus diesem Toner mittels der ersten Einrichtung entfernt ist

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung an dem Rohr (52) unter der ersten Einrichtung vorgesehen ist, und daß die zweite und dritte Einrichtung einen transparenten Wandteil (69,73) des Rohres (52) und Photosensoren (71, 72; 74, 76) zum Fühlen einer optischen Dichte des Entwicklers (54) durch den jeweiligen transparenten Wandteil (69, 73) hindurch aufweisen.

13. Vorrichtung 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 (57; 112) 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.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (58; 119) ein elektrisches Potential mit einer Polarität, die zur Polarität der elektrostatischen Ladung des Toners entgegengesetzt ist, an das sich drehende Teil (57; 112) anlegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, 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.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (113) mit einer Vorspannungselektrode (18) nahe bei dem sich drehenden Teil (112) in der Weise versehen 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 der elektrostatischen Ladung des Toners an die Elektrode (118) anlegt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, 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.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, 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) abwechselnd ein elektrisches Potential anlegt und entfernt, wobei die eine Einheit bildenden zweiten und dri:ten Einrichtungen die Tonerdichte bei dem angelegten elektrisehen Potential und die Tonerdichte als Bezugswert bei dem entfernten elektrischen Potential messen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, 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 (J34) 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 zweiten Rohr (134) mit Entwickler (136) gemischt wird, wobei die dritte Einrichtung (141) an dem zweiten Rohr (134) unter dem sich drehenden Teil (132) vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Abstreifeinrichtung (122; 142), um Toner von dem sich drehenden Teil (122; 132) außerhalb des Rohrs (116; 133,134) zu entfernen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine sich drehende Walze (86,102), an * elcher der Entwickler anfangs haftet und durch ein Abstreifteil (87,103), um den Entwickler von der sich drehenden Walze (86,102) abzustreifen, wobei da;in der Entwickler aufgrund der Schwerkraft auf dem Abstreifteil (87,103) nach unten in das Rohr (82,106) rutscht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Elektrode (108), die an dem Abstreifteil (103) zwischen der sich drehenden Walze (102) und dem Rohr (106) vorgesehen ist, und eine Vorspannungseinrichtung (109) aufweist, um ein elektrisches Potential an die Elektrode (108) anzulegen, damit der Toner angezogen wird und an ihr haftet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (109) entsprechend ausgebildet ist, um das elektrisehe Potential abwechselnd an die Elektrode (108) anzulegen und um es von dieser (108) zu entfernen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (109) ein wechselndes, elektrisches Potential an die Elektrode anlegt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung Toner aus dem auf der sich drehenden Walze (86) haftenden Entwickler intermittierend entfernt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine sich drehende, photoleitende zweite Walze (84), welche gleitend an der sich drehenden Walze (86) anliegt, eine Ladeeinrichtung (89) zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an die photoleitende zweite Walze (84) und eine Lichtquelle (91) aufweist, um intermittierend einen Teil der photoleitenden zweiten Walze (84) zwischen der Ladeeinrichtung (89) und der sich drehenden Walze (86) intermittierend zu beleuchten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Gebrauchszustandes eines elektrophotographischen Entwicklers aus ferromagnetischen Trägerteilchen und nich'magnetischen Tonerteilchen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

In elektrophotographischen Kopiergeräten wird eine Trommel mit photoleitender Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und anschließend mit einer Abbildung einer zu kopierenden Vorlage belichtet; dadurch entsteht eine elektrostatische, latente Abbildung der Vorlage auf der Oberfläche. Die latente Abbildung wird mittels eines elektrophotographischen Entwicklers, der aus ferromagnetischen Trägerteilchen und nichtmagnetischen Tonerteilchen besteht, zu einem sogenannten »Tonerbild« entwickelt, das anschließend auf ein Kopierblatt übertragen und dort fixiert wird, ohne daß eine permanente Kopie der Vorlage entsteht.

Der elektrophotographische Entwickler enthält ferromagnetische Trägerteilchen, die aufgrund magnetostatischer Kräfte an einem sich drehenden Zylinder haften, so daß eine an der photoleitenden Oberfläche der Trommel anliegende magnetische Bürste gebilde: wird. Die im allgemeinen farbigen, insbesondere schwarzen, nichtmagnetischen Tonerteilchen haften aufgrund elektrostatischer, durch Trockenreibung hervorgerufener Anziehungskräfte an den Trägerteilchen.

Die Qualität des Tonerbildes hängt im wesentlichen davon ab, daß die Tonerteilchen aus der magnetischen Bürste zur Trommel hin angezogen werden und auf ihr haften. Gleichzeitig muß der bei der Entwicklung verbrauchte Toner ersetzt werden, damit die Tonerdichte auch bei längerem Betrieb konstant bleibt. Unter Tonerdichte versteht man das Verhältnis von Tonerteilchen zu Trägerteilchen in dem elektrophotographischen Entwickler.

Nachdem jedoch der Entwickler über einen relativ langen Zeitraum verwendet worden ist, hat sich Tonermaterial derart an die Trägerteilchen angelagert, daß es bei dem Entwicklungsvorgang nicht mehr abgetrennt werden kann. Ein solcher Entwickler ist »verbraucht«, so daß der Schwärzungsgrad der Kopie selbst dann immer mehr abnimmt, wenn die Tonerdichte konstant gehalten oder sogar über den normalen Wert hinaus erhöht wird.

Um also auch über längere Zeiträume eine gleichbleibend hohe Qualität der Entwicklung zu gewährleisten, muß sowohl der bei der Entwicklung verbrauchte Toner nachgefüllt und damit aufgefrischt als auch gleichzeitig festgestellt werden, wann der Entwickler sich so weit verschlechtert hat, daß er ersetzt werden muß.

Es ist bekannt, die Tonerdichte mittels einer elektromagnetischen Spule zu messen, die elektromagnetisch an den Entwickler angekoppelt ist. Dabei bilden die Trägerteilchen in dem elektrophotographischen Entwickler den ferromagnetischen Kern der Spule. Die wirksame Induktivität der Spule hängt von dem Verhältnis Tonerteilchen/Trägerteilchen in dem Entwickler ab. Die Tonerdichte tet also eine Funktion der Spuleninduktivität und läßt sich durch Messen der Impedanz im Wechselstromfluß oder ähnlicher Effekte mittels der Spule messen.

Be' einer verbesserten Ausführungsform dieses Meßprinzips liegt die Spule parallel zu einem Kondensator mit konstantem Wert, so daß ein Parallel-Resonanzkreis entsteht, der die Frequenz eines Oszillators bestimmt. Dadurch wird die Oszillatorfrequenz eine vorgegebene Funktion der Tonerdichte.