DE2837274A1

DE2837274A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen der tonerkonzentration eines zweikomponenten-tonerentwicklers

Info

Publication number: DE2837274A1
Application number: DE19782837274
Authority: DE
Inventors: Masaji Nishikawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1979-05-23
Also published as: US4256402A; JPS5438131A

Description

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Anmelder: Olympus Optical Company Limited

43-2, 2-Chome_f Hatagaya,. Shibuya-Ku, Tokyo, Japan

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Fest

stellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Tonerentwicklers

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PATEKTANWiLTE

8 MUNOlIIiN OO Λ3η\νΤ.Ιί: HItKTItASSE 2 rrtt.KfOK C»8B> f.«2O51 TE..EX 5 J* Οΐ

ΤΕί.κπι,υΐ,ΜΕ: IM1OTEOTMTEXT M(V

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Be s ehre ibung

Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Tonerentwicklers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Troekenentwicklers, der beim Entwickeln latenter elektrostatischer Abbildungen benutzt wird» sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Um latente elektrostatische Abbildungen durch Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers in sichtbare Bilder umzuwandeln, wird ein !Eoner und ein Träger gemischt und aneinander gerieben, um den !Doner mit einer Polarität aufzuladen, die zur Polarität der Ladung entgegengesetzt ist, aus der die latente elektrostatische Abbildung besteht. Die dabei zwischen dem Toner und dem Träger wirkende Coulombsche Kraft bewirkt, daß Toner am Träger htftet, und in diesem Zustand wird der Entwickler auf die zu entwickelnde Oberfläche aufgetragen. Normalerweise weist der Träger Glaskugeln, Magnetpulver oder dgl. auf, während der Toner ein Harzpulver aufweist, welches empfindlich gegenüber Wärme, Druck oder lösungsmittel bzw. Gas ist und ein Parbpigment enthält. Ein Träger wird im Entwicklungsmittel verwendet um fotographische Schleierbildung in einem Kichtbildbereich durch die Coulombsche Kraft zu verhindern, die den am Nichtbildbereich haftenden Toneranteil zum Träger zurückzieht. Außerdem erreicht man bei Verwendung

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des Trägers an der zu entwickelnden Oberfläche ein gleichmäßiges Anhaften von Toner in zweckmäßiger Konzentration.

Bei einer bekannten mit Trockenentwickler arbeitenden elektrofotographischen Vorrichtung führt eine unterschiedliche Tonerkonzentration bzw. ein unterschiedlicher Gehalt an Toner im Entwickler zu einer Änderung der Schwärzung der als Kopie geschaffenen Abbildung. Ein elektrofotographisches Verfahren zur Herstellung von Kopien durch Wiederholung der Entwicklung einer latenten elektrostatischen Abbildung und Übertragung der entwickelten Abbildung auf einen Übertragungsbogen ist unter anderem im US Patent 2 951 4-43 offenbart. Um ohne Verschlechterung der Bildqualität die ganze Anzahl Kopien herstellen zu können, muß das Löschen der latenten Abbildung während des Entwicklungsschritts verhindert werden. Das läßt sich durch Erhöhung der Tonerkonzentration erreichen, wenn ein halbleitfähiger Träger, wie Magnetpulver verwendet wird. Eine sehr starke Tonerkonzentration erzeugt jedoch eine Schwärzung in Ifichtbildbereichen und führt außerdem zu verringerter Fließfähigkeit des Entwicklers. Deshalb muß die Tonerkonzentration gesteuert werden. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß für einen Entwickler, der als Träger Eisenpulver mit einem spezifischen Widerstand im &rößenordnungsbereich von 1x10 bis 1x10 IIcm enthält, eine Tonerkonzentration im Bereich von 4-15 &ew.$ zufriedenstellend ist.

Es sind schon verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um eine ordentliche Steuerung der Tonerkonzentration zu erreichen. Dabei wird die Tonerkonzentration eines in einem Entwicklungsgefäß enthaltenen Entwicklers festgestellt, um von Zeit zu Zeit Toner oder Entwickler zuzuführen, damit der richtige Wert der Tonerkonzentration eingehalten wird. Die Wahrnehmung kann auf zweierlei Weise erfolgen. Ein erstes Verfahren nutzt die Wahrnehmung einer Änderung der physikalischen Eigenschaften des Entwicklers,

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wie Farbe, spezifisches Gewicht, Permeabilität, Dielektrizitätskonstante, Widerstand oder dgl. aus. Eine Änderung dieser Eigenschaften ist jedoch minimal im Vergleich mit einer entsprechenden Änderung der Tonerkonzentration, so daß das dabei entstehende Signal einen schlechten Störabstand hat. Es ist von Nachteil, daß deshalb eine komplizierte und teure Anordnung zum Feststellen nötig ist.

Ein weiteres Wahrnehmverfahren arbeitet mit der optischen Feststellung der Tonerquantität auf einer Wahrnehmfläche, die mit dem Entwickler entwickelt wird. Die Wahrnehmfläche kann eine aufgeladene Isolierschicht oder ein elektrisch erregtes leitfähiges Teil aufweisen. Beispiel für die zuerst genannte Fläche ist ein Wahrnehmband, welches vor dem Entwickeln einem Korona-1-adevorgang unterworfen wird. Die dazu benötigte Anordnung ist kompliziert und braucht viel Platz, damit das Band verwendet werden kann. Als weiteres Beispiel ist eine Vorrichtung bekannt, die die Schwärzung eines Bildes reguliert. Mit dieser Vorrichtung wird ein entwickeltes Bild auf einer lichtempfindlichen Trommel optisch abgetastet und ein die Maximalschwärzung anzeigendes Signal zum Steuern der Tonerkonzentration verwendet. Das erfordert eine komplizierte Instrumentierschaltung, und vermutlich müssen Steuerparameter je nach der Vorlage geändert werden. Dieser Lösungsversuch bringt also nur eine komplexe Steuerung der Tonerkonzentration. Beispiele hierfür finden sich in den US Patenten 3 376 854, 3 430 606, 3 526 338, 3 527 387, 3 604 939, 3 635 373 und 3 754 821. In Versuchen, die weiter unten näher beschrieben werden, hat sich gezeigt, daß beim Anlegen einer Spannung an das leitfähige Element zum Durchführen der Entwicklung die Maximalschwärzung unabhängig von der Tonerkonzentration auf einen sehr hohen Wert ansteigt, was es schwierig macht, die Tonerkonzentration mit wirksamer Genauigkeit festzustellen und zu steuern.

Weitere Beispiele für den zuletzt genannten Lösungs-909821/0451

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versuch gehen aus den US Patenten 3 777 173 und 3 791 744 hervor. Diese Patente "beschreiben im wesentlichen ein Verfahren, "bei dem ein Entwickler, der als Träger Glaskugeln enthält, zum Kaskadenentwickeln einer Tonerfängerplatte benutzt und die Konzentration des von der Platte eingefangenen Toners bestimmt wird. Es ist keine spezielle Einrichtung vorgesehen, die auf die Fängerplatte einen elektrischen Einfluß ausübt, um Toner einzufangen. Dies Verfahren kann nicht' bei einer Vor richtung angewendet werden, die mit Magnetbürstenentwicklung arbeitet, da es auf die Kaskadenentwicklung der Fängerplatte abgestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Trockenentwicklers zu schaffen, welches mit hoher Genauigkeit arbeitet und dabei die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung zu schaffen, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung optimal geeignet ist.

Gemäß der Erfindung kann die Tonerkonzentration mit hoher Genauigkeit wahrgenommen werden, wenn man einen Tonerfänger, der kapazitiv mit Entwickler aufgeladen ist, entwickelt und die entwickelte Dichte oder Schwärzung des Fängers feststellt, um eine Anzeige für die Tonerkonzentration zu erhalten. Diese Anzeige kann zur Steuerung der Zufuhr des Toners herangezogen werden, um die richtige Tonerkonzentration beizubehalten. Die zum Durchführen dieses Verfahrens benutzte Vorrichtung erfordert keinen besonderen Raum, da ein aufgeladenes leitfähiges Element in einem Bereich in der Fähe eines Entwicklergefässes angeordnet werden kann, wo es mit dem Entwickler entwickelt werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Trockenentwick-

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lers mit !Toner und Träger sieht also die Benutzung eines Tonerfängers vor, der ein leitfähiges Element aufweist und kapazitiv geladen ist. Der Entwickler wird auf den Tonerfänger aufgebracht, der die Tonerteilchen einfängt, damit der Tonergehalt bestimmt werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematiseh dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 ein Schema zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

Pig. 2 eine perspektivische Ansicht eines für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Tonerfängers;

Pig. 3A, B und G graphische Darstellungen der mit dem Tonerfänger gemäß Pig. 2 erhaltenen Versuchsergebnisse, bei denen die entwickelte Schwärzung gegenüber der angelegten Spannung eingetragen ist;

Pig. 4 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Pig. 5 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Detektors für die Tonerkonzentration mit einem Verdrahtungsplan;

Pig. 6 ein Schaltschema eines dem Tonerfänger zugeordneten Ladestromkreises;

Pig. 7 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Tonerfängers;

Pig. 8 ein Schaltschema eines weiteren Ladestromkreises;

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Pig. 9 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tonerfängers;

Pig. 1OA einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tonerfängers;

Fig. 10B eine graphische Darstellung des mit dem Tonerfänger gemäß Pig. 1OA erhaltenen Konzentrationssignals.

In Pig. 1 ist das Prinzip der Erfindung schematisch dargestellt. Eine leitfähige platte 1 ist über einen Kondensator 2 geerdet, der von einer Gleichstromquelle 5 aufladbar ist, die mit dem Kondensator über einen Schalter 4 verbunden ist. Unterhalb der leitfähigen Platte 1 ist die Entwicklungseinheit angeordnet, die typischerweise eine Magnetwalzen-Entwicklungseinheit mit einer Magnetwalze 5 aufweist, die der leitfähigen Platte 1 gegenüber angeordnet und geerdet ist. Um die Magnetwalze 5 herum ist eine Menge eines Trockenentwicklers 6 verteilt. Im Betrieb wird der Schalter 4 kurzfristig eingeschaltet, um den Kondensatox· 2 zu laden. Der Ladevorgang sollte vorzugsweise beendet sein, wenn sich die leitfähige Platte 1 außerhalb der Entwicklungswirkung befindet bzw. innerhalb einer Zeitspanne, die so kurz ist, daß keine Entwicklungswirkung eintreten kann. Vom Kondensator 2 gespeicherte Ladung wird an die leitfähige Platte 1 übertragen, die daraufhin im Trockenentwickler 6 enthaltenen Toner anzieht. Während des Anziehens von Toner an die leitfähige Platte 1 wird weiterhin Ladung vom Kondensator geliefert. Wenn über eine längere Zeit hinweg entwickelt wird, entspricht die von der leitfähigen Platte 1 gefangene Tonermenge der Größe der am Kondensatur 2 gespeicherten Ladung. Die Menge des eingefangenen Toners wird z.B. mit einer fotoelektrischen Einrichtung festgestellt und liefert eine Anzeige der Tonerkonzentration im Trockenentwickler 6. Vermutlich wird bei steigender Tonerkonzentration im Trockenentwickler 6 eine zunehmende Menge Toner vom Träger freigesetzt, oder es ist eine weniger große

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Kraft ausreichend, um Toner vom Träger zu trennen. Wenn also die Kapazität des Trägers 2, die Spannung der Gleichstromquelle 3 und die Entwicklungsdauer festgelegt sind, kann eine Änderung der Tonerkonzentration mit hoher Genauigkeit festgestellt werden.

Es wurde ein Versuch unternommen, bei dem die leitfähige Platte 1 entwickelt wurde, während der Schalter 4 geschlossen gehalten wurde. Da"bei wurde eine große Menge Toner rasch auf der leitfähigen Platte 1 niedergeschlagen, was zum Versagen der Wahrnehmung unterschiedlicher Tonerkonzentration führte. Das gleiche gilt, wenn die Kapazität des Kondensators 2 oder die Spannung der Gleichstromquelle 3 verändert wird. Daraus ist zu schließen, daß die Tonerkonzentration mit dem im US Patent 3 376 854 offenbarten Verfahren nicht wirksam wahrgenommen werden kann, wenn nicht die oben beschriebene Schwierigkeit überwunden wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Tonerfängers 7. Der Tonerfänger 7 weist einen Schichtaufbau aus einer leitfähigen Basisschicht 8, einer Isolierschicht 9 und einer leitfähigen Oberflächenschicht 10 auf. Die Punktion des Tonerfähgers 7 ist die des Kondensators 2 gemäß Fig. 1, d.h. er fängt Toner an seiner Oberflächenschicht 10 ein, die das leitfähige Element darstellt. Die Kapazität des Tonerfängers 7 läßt sich durch Wahl unterschiedlicher Dicke der Isolierschicht 9 oder andererseits durch Anschluß eines zusätzlichen Kondensators 11 in Parallel- oder Reihenschaltung mit dem Tonerfänger 7 einstellen.

Die Ergebnisse von Versuchen mit dem in Fig. 2 gezeigten Tonerfänger 7- sind in Fig. 3A, B und C graphisch dargestellt, in denen die entwickelte Maximalschwärzung D auf der Ordinate gegenüber der angelegten Spannung V auf der Abszisse eingetragen ist. Es wurden drei verschiedene Toner-

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fänger "benutzt, deren Kapazität pro Quadrat Zentimeter 25, 50 bzw. 100 pF betrug. Sie wurden für eine bestimmte Dauer mit unterschiedlicher Spannung aufgeladen und dann von Hand dadurch entwickelt, daß ein Entwickler tragender Magnet in ihre Nähe bewegt und lange genug dort gehalten wurde. Ein Entwickler wies einen Träger in Form von Eisenpulver und 3 Gew.^ Toner auf, was der gestrichelt gezeigten Kurve entspricht, während ein anderer Entwickler 10 Gew.# Toner enthielt, was in durchgezogener Linie dargestellt ist. Aus den Pig. geht hervor, daß die entwickelte Schwärzung bei der 3-prozentigen Tonerkonzentration je nach der angelegten Spannung und Kapazität schwankt. Unterschiede, die bei einer Änderung der Tonerkonzentration auftreten, sind an der durchgezogenen Linie und der gestrichelten Linie gemäß Fig. 3A und 3B erkennbar. Es zeigt sich, daß ein Unterschied in der SchleierSchwärzung besteht, die bei angelegter Nullspannung besteht. Folglich kann die Schlexerschwärzung ^benutzt werden, wenn eine Änderung der Tonerkonzentration auf ziemlich hohem Niveau festgestellt werden soll. Um eine reibungselektrische Aufladung zwischen dem Entwickler und dem Tonerfänger zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Oberflächenschicht des Tonerfängers zu entwickeln, wie schon erwähnt.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß eine geeignete Kombination zwischen der Kapazität des Tonerfängers und der angelegten Spannung vom Niveau der zu steuernden Tonerkonzentration abhängt; es ist aber auch ersichtlich, daß eine hohe Kapazität für eine geringe Tonerkonzentration vorteilhaft ist, während eine niedrige Kapazität für eine hohe Tonerkonzentration vorteilhaft ist. Ein höherer Wert wird für die angelegte Spannung bevorzugt, der im Zusammenhang mit dem Ansprechen eines Konzentrationsdetektors bestimmt wird. Wenn man eine fotoelektrische Bestimmung der Schwärzung anwendet, kann der fotoelektrische Ausgang so reduziert sein, daß der Rauschabstand verschlechtert wird, wenn eine ausreichend große Schwärzungsdifferenz in einem Bereich höherer Schwärzung be-

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steht. Folglich könnte die Differenz der Schwärzung nicht mehr wahrgenommen werden. Ein Signal, welches die Tonerkonzentration anzeigt, kann zum Steuern einer Tonerzuführvorrichtung benutzt werden, damit in der Entwicklereinheit die richtige Tonerkonzentration eingehalten werden kann.

Die entwickelte Maximalschwärzung ändert sich mit der Tonerkonzentration, weil die Menge des am Träger anhaftenden Toners sich ändert, wie oben schon erwähnt. Wenn die ladung am Tonerfänger konstant gehalten wird, wird ein Gleichgewichtszustand erreicht zwischen derjenigen Tonermenge, die unter dem Einfluß des elektrostatischen Zusammenwirkens an die Oberflächenschicht angezogen wird und derjenigen Tonermenge, die infolge des Reibens am Träger entfernt oder abgekratzt wird. Der Gleichgewichtswert hängt von dem Ausmaß des Anhaftens des Toners am Träger ab. Mit anderen Worten heißt das, daß bei einer Tonermenge, die geringer ist als die unter der elektrostatischen Kraft anhaftende Tonermenge eine Sättigung erreicht wird. Folglich ändert sich die entwickelte Maximalschwärzung entsprechend der Sättigung mit der Tonerkonzentration.

Fig. 4 zeigt eine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaute Vorrichtung zum Wahrnehmen der Tonerkonzentration. Diese Vorrichtung wird an einer elektrofotographischen Vorrichtung verwendet, die eine Entwicklungstrommel in Form einer leitfähigen Trommel aufweist, die am Umfang mit einer, lichtempfindlichen Schicht versehen ist. Auf der Trommel wird eine latente elektrostatische Abbildung erzeugt und entwickelt und danach während der Umdrehung der Trommel auf einen Übertragungsbogen zur Schaffung einer Kopie übertragen. In der Nähe des Umfangs der Entwicklungstrommel ist eine Entwieklungseinheit 13 angeordnet, die eine Magnetwalze 16 aufweist, welche Entwickler 15 aus einem Gefäß 14 trägt und hält. Im Gefäß H sind Rührschaufeln 17 angeordnet.

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Der Toner wird von einer Tonerzuführvorrichtung 18 geliefert, zu der ein Trichter 20 gehört, der eine Menge Toner 19 enthält, der über eine am Boden des Trichters 20 angeordnete, auf ihrem Umfang geriffelte Walze 21 zugeführt wird. Diese Walze 21 spricht auf einen Tonerzuführbefehl an, der weiter unten im einzelnen erläutert wird, und dreht sich, um aus dem Trichter 20 Toner 19 ins Gefäß 14 zu führen oder nachzufüllen.

Gemäß der Erfindung ist in der Nähe der Magnetwalze 16 ein trommelförmiger Tonerfänger 22 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Tonerfänger 22 eine leitfähige Walze 23 auf, die am Umfang mit einer Isolierschicht 24 überzogen ist, auf die eine leitfähige Oberflächenschicht 25 aufgetragen ist. Die Oberflächenschicht 25 ist in drei Segmente unterteilt, die mit drei entsprechenden Schleifringen 26 elektrisch verbunden sind, welche auf der drehbaren Welle der leitfähigen Walze 23 unter Zwischenschaltung eines geeigneten Isolators angebracht sind. Wenn eine Einstellung der Kapazität des Tonerfängers 22 erwünscht ist, können zusätzliche Kondensatoren zwischen die Oberflächenschicht 25 und die leitfähige Walz© 23 geschaltet werden, wie in gestrichelten Linien angedeutet. Mit den drei Schleifringen 26 tritt eine Schleifbürste 27 in Berührung. Zwischen die leitfähige Walze 23 und die Schleifbürste 27 ist eine Gleichstromquelle 28 geschaltet, die das Aufladen der Isolierschicht 24 in ihrem zwischen der leitfähigen Walze 23 und demjenigen Segment der Oberflächenschicht 25 liegenden Bereich ermöglicht, der mit dem jeweiligen Schleifring 26 verbunden ist, mit dem die Schleifbürste 27 in Eingriff steht. Die Schleifbürste 27 ist so angeordnet, daß das jeweilige Segment der Oberflächenschicht 25, welches zur Berührung mit Entwickler 15 angeordnet ist, nicht erregt werden kann. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel steht die leitfähige Walze 23 mit der Magnetwalze 16 elektrisch in Verbindung, so daß sie das gleiche Potential annimmt. Die leitfähige Trommel der Entwickiungstrommel 12 kann auch das gleiche Potential haben wie diese Walzen; aber bei

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dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen sie eine veränderbare Entwicklungsvorspannungsquelle 29 geschaltet. In der Nähe des Tonerfängers 22 ist ein Schwarzungsdetektor angeordnet, der die Menge Toner feststellt, die auf der Oberflächenschicht 25 gefangen ist. Der Schwärzungsdetektor 30 weist eine Lichtquelle 31, ein Kondensorlinsensystem 32 und einen Lichtempfänger 33 auf.

• Die leitfähige Walze 23 ist mittels einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung so antreibbar, daß sie sich in gegebener Richtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit synchron mit den Schleifringen 26 dreht, so daß der Tonerfänger 22 während einer Umdrehung einen Zyklus aus Aufladen, Entwickeln und Peststellen der Tonerkonzentration durchläuft. Der Schwärzungsdetektor 30 erzeugt ein die Tonerkonzentration anzeigendes Signal, welches wahlweise die Tonerzuführvorrichtung 18 aktiviert. Wenn der Schwärzungsdetektor 30 eine Tonerkonzentration unterhalb eines optimalen Wertes wahrnimmt, gibt sie der Tonerzuführvorrichtung einen Tonerzuführbefehl. Darauf spricht die Walze 21 an, die sich dreht, um Toner 19 aus dem Trichter 20 in das Gefäß 14 zu führen. Auf diese Weise kann die gewünschte Tonerkonzentration im Gefäß 14 eingehalten werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Oberflächenschicht 25 nicht wie im Fall von Pig. 4 in drei Segmente unterteilt sondern eine durchgehende leitfähige Oberflächenschicht 25A ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Tonerfänger 22 durch kurzfristiges Einschalten eines Schalters 34 während des Entwicklungsvorganges geladen. Der Tonerfänger 22 kann durch Reibung mit dem Entwickler 15 gedreht werden. Wenn die auf diese Weise erreichte Umdrehungsgeschwindigkeit nicht zufriedenstellend ist und keine ausreichende Entwicklungsdauer sichergestellt werden kann, kann eine Anordnung gemäß Pig. 5 verwendet werden. Hier ist auf der sich drehenden Welle 23a der leitfähigen Walze 23 eine Nocken-

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scheibe 35 zum Eingriff mit einem Anschlag 36 angebracht. Der Anschlag 36 kann durch die Wirkung eines Solenoids 37 außer Eingriff gebracht werden, damit eine intermittierende Umdrehung des Tonerfängers 22 möglich ist, so daß eine ausreichend lange Entvricklungsdauer gewährleistet werden kann.

Pig. 6 zeigt ein Schaltschema eines Ladestromkreises für den Tonerfänger 22. Hierbei ist der Tonerfanger 22 gemäß Pig. 5 verwendet. Zwischen der leitfähigen Walze 23 und der Oberflächenschicht 25A ist eine Reihenschaltung aus einem normalerweise offenen Schalter 38 und einem Widerstand 39 angeordnet. Der bewegliche Kontakt eines einpoligen Umschalters ist zur synchronen Bewegung mit dem Schalter 38 verbunden und liegt normalerweise am Kontakt 40a, der einen zum Aufladen dienenden Kondensator 41 mit der Walze 23 und der Oberflächenschicht 25A verbindet. Mit dem anderen Kontakt 40b des Umschalters 40 und mit der Walze 23 ist die Gleichstromquelle 28 verbunden.

Wenn im Betrieb der Schalter 38 geschlossen ist, wird der Umschalter 40 auf den anderen Kontakt 40b umgelegt, wodurch der Kondensator 41 mit der Gleichstromquelle 28 verbunden wird, die ihn auflädt. Das Schließen des Schalters 38 bewirkt eine Entladung des Tonerfängers 22 über den Widerstand 39· Wenn anschließend der Umschalter 40 wieder umgelegt wird, wirkt der Kondensator 41 als Sekundärquelle, die den Tonerfänger 22 auflädt, so daß Toner von der Oberflächenschicht 25A eingefangen werden kann. Die Verwendung des Kondensators 41 verhindert einen zu großen Kraftverlust. Die Anordnung des Widerstandes 39 verhindert die sofortige Entladung des Kondensators 41» die sonst bei mangelnder Abstimmung im Umschalten der Schalter 38 und 40 auftreten könnte, so daß der Schalter 38 geschlossen bleibt, wenn der bewegliche Kontakt des Umschalters 40 zum Kontakt 40a umgelegt wird. Trotzdem bietet die Anordnung des Widerstandes 39 keinerlei Schwierigkeit, wenn der Tonerfänger 22 entladen werden soll, da eine

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gewiße zeitliche Toleranz möglich ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Widerstand 39 auch fehlen kann, wenn für getrennte Steuerung der Schalter 38, 40 gesorgt ist.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tonerfängers. Hier weist der Tonerfänger 22 einen schwenkbaren leitfähigen Arm 42 mit einem gekrümmten freien Ende 42a auf, auf das nacheinander eine Isolierschicht 24 und eine leitfähige Oberflächenschicht 25 aufgetragen sind. Der Tonerfänger 22 wird entwickelt, während er in der Nähe der Magnetwalze 16 angeordnet ist und wird dann in die gestrichelt gezeigte Stellung 42A geschwenkt, wo ein Schwärzungsdetektor die auf der Oberflächenschicht 25 eingefangene Tonermenge wahrnimmt. Diese Anordnung eignet sich zur Verwendung mit einem beliebigen der in Fig. 4-6 gezeigten Ladestromkreise.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ladestromkreises. Hier ist zwischen die leitfähige Walze 23 und die Oberflächenschicht 25A des Tonerfängers 22 ein gesonderter Kondensator 43 geschaltet, der auch mit der Gleichstromquelle 28 verbunden ist, und zwar über eine Reihenschaltung aus einem Stromschalter 34 und einem Polaritätsumschalter 44, so daß eine Spannung von einer oder der anderen Polarität an den Tonerfänger 22 angelegt werden kann. Das macht es möglich, daß die Oberflächenschicht 25A anhaftenden Toner abstößt, wodurch die Genauigkeit und Ansprechgeschwindigkeit bei der Wahrnehmung verbessert wird. Wenn die Möglichkeit dieses Abstossens nicht besteht, wird Toner vom Tonerfänger 22 mittels Träger in einem langsamen Prozeß entfernt.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tonerfängers, welches nur eine leitfähige Walze 23 allein umfaßt. Da auf dem Tonerfänger selbst keine Ladung gespeichert werden kann, ist zwischen die leitfähige Walze 23 und die Magnetwalze 16 ein Kondensator 45 geschaltet, der Ladungsspeichermöglichkeit bietet. Der Ladestromkreis gemäß Fig. 9

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ist ähnlich aufgebaut wie in Fig. 8, kann jedoch durch einen beliebigen der in Fig. 4-6 gezeigten Ladestromkreise ersetzt werden. Der Tonerfänger 22 braucht nicht die Form einer Trommel zu haben.

Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Tonerfängers mit einer leitfähigen Walze 23, einer darauf aufgetragenen Isolierschicht 24 und einer abwechselnden Anordnung aus Abschnitten leitfähiger Oberflächenschicht 25 und geerdeter leitfähiger Schicht 46. Die Oberflächenschicht 25 kann aufgeladen werden, während die geerdete Schicht 46 auf Erdpotential gehalten wird, um eine Korrektur der Schleierschwärzung zu ermöglichen. Im Fall dieses Tonerfängers wird die entwickelte Schwärzung entsprechend der angelegten Spannung an der Oberflächenschicht 25 wahrgenommen, während eine Schleierschwärzung an der geerdeten Schicht 46 wahrgenommen wird. Wenn ein einziger Schwärzungsdetektor im Zusammenhang mit diesem Tonerfänger verwendet wird, erzeugt er ein Signal gemäß Fig. 1OB. Dies Signal ermöglicht die Feststellung einer Änderung der Tonerkonzentration anhand einer Änderung der Differenz zwischen der entwickelten Schwärzung und der Schleierschwärzung. Es ist klar, daß auch zwei Tonerfänger vorgesehen sein können, von denen einer eine geladene Oberflächenschicht und der andere eine geerdete leitfähige Schicht aufweist und die mit getrennten Schwärzungsdetektoren zusammenwirken, welche die entwickelte Schwärzung bzw. die Schleierschwärzung feststellen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die bei den obigen Ausführungsbeispielen jeweils im Zusammenhang mit einem Beispiel beschriebenen Einrichtungen auch mit den anderen Beispielen verwendbar sind. Als Abwandlung ist ein Versuch durchgeführt worden, bei dem durch Anlegen einer Wechselspannung an den Tonerfänger 22 die Entwicklung vorgenommen wurde. Auf dem Tonerfänger wird dabei ein Muster entsprechend einer Wechselspannungswelle entwickelt. Es zeigt sich, daß die Dichte

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des Musters durch die Größe der angelegten Wechselspannung nicht nennenswert beeinflußt wird, daß aber die Höhe des Wellenmusters mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Magnetbürste oder des Trägers schwankt, der an der Magnetwalze 16 in Form von Büscheln haftet. Das zeigt, daß das Anhaften und Abtrennen von Toner mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit erfolgt. Der durchschnittliche Wert der Tonerkonzentration liegt in der Nähe der SchleierSchwärzung. Deshalb kann die Tonerkonzentration mit diesem Verfahren festgestellt werden, da die SchleierSchwärzung der Tonerkonzentration entspricht.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern daß eine Anzahl von Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden kann. Als Beispiel sei hier nur erwähnt, daß die Schwärzung mit anderen Mitteln als dem genannten fotoelektrischen Detektor festgestellt werden kann, z.B. durch Wahrnehmung des Widerstandes oder der Ladung des eingefangenen Toners. Außerdem kann das leitfähige Element des Tonerfängers, auf dem Toner eingefangen wird zum Schutz mit einer sehr dünnen Isolierschicht überzogen sein. Ferner ist die Erfindung nicht auf Anwendungsfälle an elektrofotographischen Vorrichtungen beschränkt sondern eignet sich ebenso gut für andere Systeme, z.B. Facsimile-Verfahren, bei denen eine erzeugte latente elektrostatische Abbildung mit einem Zweikomponenten-Trockenentwickler entwickelt wird. Schließlich ist zwar in den Fig. 4—1OA der Tonerfänger als eine drehbare Trommel dargestellt, jedoch kann er auch die Form einer flachen Platte für die Kaskadenentwicklung oder eine beliebige andere Form kombiniert mit dem zugehörigen Entwicklungsverfahren haben.

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e e r s e

it

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Trockenentwicklers aus Toner und Träger, der zum Entwickeln einer latenten elektrostatischen Abbildung benutzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonerfänger (7; 22) mit einem leitfähigen Element (8, 10, 23, 25, 25A, 42a, 46) geschaffen wird, daß eine Ladung kapazitiv an den Tonerfänger angelegt wird und Toner auf dem Tonerfänger einfängt, daß ein aus Toner und Träger gebildeter Zweikomponenten-Trockenentwickler (15) auf den geladenen Tonerfänger aufgebracht wird, und daß eine Menge Toner entsprechend der Tonerkonzentration des Entwicklers auf dem Tonerfänger eingefangen wird, und daß die Menge des eingefangenen Toners bestimmt wird, die eine Anzeige der Tonerkonzentration liefert.

2. Vorrichtung zum Feststellen der Tonerkonzentration eines Zweikomponenten-Trockenentwicklers aus Toner und Träger, der zum Entwickeln einer latenten elektrostatischen Abbildung benutzt wird,

gekennzeichnet durch einen Tonerfänger (7; 22) mit einem leitfähigen Element (8, 10, 23, 25, 25A, 42a, 46), der kapazitiv aufgeladen ist und im Entwickler (15) enthaltenen Toner fängt, eine Einrichtung zum Aufbringen des Zweikomponenten-Trockenentwicklers (15), der zum Entwickeln einer latenten elektrostatischen Abbildung auf dem geladenen Tonerfänger (7; 22) benutzt wird, und durch einen Schwärzungsdetektor (30) der die auf dem Tonerfänger infolge des Auftragens des Entwicklers (15) gefangene Tonermenge feststellt,

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die der Tonerkonzentration des Entwicklers entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerfänger (7) eine leitfähige Basisschicht (8)₅ eine elektrische Isolierschicht (9) und eine leitfähige Oberflächenschicht (10) aufweist, die nacheinander aufgeschichtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2₉

dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerfänger (22) eine leitfähige Walze (23), eine elektrische Isolierschicht (24·)» die auf den Außenumfang der leitfähigen Schicht aufgetragen ist, und eine leitfähige Oberflächenschicht (25; 25A) aufweist, die auf die Isolierschicht aufgetragen istj und daß der Tonerfänger in einer gegebenen Richtung und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit antreibbar ists und daß der Tonerfänger in der Nähe einer Magnetwalze (16) angeordnet ist, die Entwickler (15) trägt und einer Entwicklungstrommel (12) zuführt, auf der eine latente elektrostatische Abbildung geschaffen wirdo

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerfänger (22) eine leitfähige Walze (23), eine Anordnung aus in Umfangsrichtung der Walze abwechselnden elektrischen Isolierschichten (24) und geerdeten leitfähigen Schichten (46) auf der Walze, -wobei die geerdeten Schichten zur Korrektur einer Schleierschwärzung auf Erdpotential gehalten sind, sowie eine Vielzahl leitfähiger Oberflächenschichten (25) auf jeder der Isolierschichten aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerfänger (7; 22) eine leitfähige Basisschicht (8; 23)₍eine Isolierschicht (9; 24) und eine leitfähige Oberflächenschicht (10; 25; 25A) aufv/eist, daß durch das Zwischenschalten einer Gleich-

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stromquelle (3; 28) zwischen die Basisschicht (8; 23) und die Oberflächenschicht (10; 25; 25A) zum Aufladen der Isolierschicht (9; 24) am Tonerfänger kapazitiv eine ladung anliegt, und daß die Kapazität durch den Anschluß eines weiteren Kondensators (11; 43) an die Basisschicht und die Oberflächenschicht einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (28) mit der Basisschicht (23) und der Oberflächenschicht (25A) über einen Stromschalter (34) und einen Polaritätsums ehalt er (44) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennze ichne t, daß der Auftrag des Zweikomponenten-Trockenentwicklers (15) auf den Tonerfänger (22) durch eine in einem Entwickler (15) enthaltenden Gefäß (14) angeordnete Magnetwalze (16) bewirkt wird, die den Entwickler trägt und einer Entwicklungstrommel (12) zuführt.

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