DE3840712A1 - Vorrichtung zum entwickeln eines auf einem photorezeptor erzeugten latentbilds - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, z.B. ein elektronisches Kopiergerät, insbesondere auf eine Vorrichtung zum Entwickeln eines auf einem Photorezeptor erzeugten Latentbilds, bei der eine Tonerkonzentration genau gesteuert bzw. eingestellt werden kann.

In einem elektronischen Kopiergerät wird ein elektrosta­ tisches Latentbild oder latentes Ladungsbild durch (bild­ gerechtes) Belichten eines aufgeladenen Photoleiters (vor­ liegend als lichtempfindliche Trommel beschrieben) in Übereinstimmung mit einer Vorlageinformation erzeugt. Das Latentbild wird mit Hilfe eines Toners in ein sichtbares Bild überführt, und das sichtbare Tonerbild Übertragungspapier bzw. einen Aufzeichnungsträger übertra­ gen und auf diesem fixiert. Elektronische Kopiergeräte dieser Art werden derzeit auf verschiedenen gewerblichen Gebieten eingesetzt.

Fig. 11 veranschaulicht schematisch beispielhaft den Auf­ bau eines solchen elektronischen Kopiergeräts. Wenn eine Bedienungsperson eine nicht dargestellte Kopier-Taste drückt, beginnt das Gerät gemäß Fig. 11 mit der Ausführung eines Kopierprozesses. Dabei wird eine sich in Pfeilrich­ tung drehende lichtempfindliche Trommel 1 mit einer Elektrode 3 (elektrisch) aufgeladen, nachdem an der Trommel 1 haftender Resttoner mittels einer Reinigungs-Klinge in einer Reinigungsstation 2 abgestreift worden ist.

Sodann werden elektrische Ladungen in nicht benötigten Bereichen der lichtempfindlichen Trommel 1 mittels einer (elektrostatischen) Ladungsbeseitigungsstation 4 beseitigt.

Hierauf wird der lichtempfindliche Bereich der (licht­ empfindlichen) Trommel 1 durch das von einer Vorlage 6 re­ flektierte oder zurückgeworfene Licht belichtet, wodurch ein elektrostatisches Latentbild auf der Trommeloberfläche erzeugt wird. Dazu wird die Vorlage 6 mit dem Licht einer in Pfeilrichtung (Fig. 11) bewegbaren Belichtungsstation 5 bestrahlt, und das die Vorlageninformation enthaltende reflektierte Licht wird über Spiegel M 1- M 3 und ein Lin­ sensystem L 1 auf die Trommel 1 geworfen, um damit durch Belichtung der Trommeloberfläche auf dieser das Latent­ bild zu erzeugen. Letzteres wird in einer Entwicklungs­ station 7 durch Anlagerung von Toner zu einem sichtbaren Bild entwickelt, worauf das auf der Trommeloberfläche er­ zeugte sichtbare Tonerbild in einer Übertragungsstation 8 auf ein Übertragungs- oder Kopierpapier (als Aufzeichnungs­ träger) übertragen wird. Das das übertragene Bild tragende Kopierpapier wird anschließend von der Trommel 1 getrennt und mittels eines Transportmechanismus 9 zu Fixierwalzen 10 überführt.

Durch diese Fixierwalzen 10 wird das Kopierpapier erwärmt, wodurch der Toner auf dem Kopierpapier fixiert wird. Hierauf ist der Kopiervorgang beendet.

Die aus den Spiegeln M 1- M 3 und der genannten Belichtungs­ station 5 (von gestrichelten Linien umrahmt) bestehende Einheit stellt eine optische Einheit 20 dar, die mit Hilfe eines nicht dargestellten Bewegungs- oder Antriebsmechanis­ mus in Pfeilrichtung (Fig. 11) verschiebbar ist.

Tatsächlich bewegen sich der erste Spiegel M 1 und die Be­ lichtungsstation 5 mit der doppelten Geschwindigkeit von zweitem und drittem Spiegel M 2 bzw. M 3, um die Länge des Strahlengangs jeweils konstantzuhalten. Da eine Lichtquelle 21 in der Belichtungsstation oder -einheit 5 aus z.B. einer stabförmigen Leuchtstoff- oder Halogenlampe besteht, die senkrecht zur (bzw. quer über die) Vorlagenoberfläche angeordnet ist, kann die optische Einheit 20 jeweils die Gesamtoberfläche der Vorlage 6 abtasten.

Die bei einem elektronischen Kopiergerät dieser Art ver­ wendete Entwicklungseinheit enthält einen Zweikomponenten­ entwickler aus einem Toner und einem Träger. Die Haltbar­ keit oder Brauchbarkeit dieses Zweikomponentenentwicklers verschlechtert sich rasch, wenn die Tonerkonzentration einen bestimmten (unteren) Wert erreicht. Wenn beispiels­ weise die Tonerkonzentration einmal 5% und zum anderen 2% beträgt, ist die Brauchbarkeit oder auch Wirksamkeit (des Entwicklers) im letzteren Fall nur halb so groß wie beim erstgenannten Wert. Aus diesem Grund muß die Tonerzufuhr so gesteuert werden, daß die Tonerkonzentration auf einer bestimmten Größe gehalten wird.

Ein mit Induktivität arbeitendes Tonermengen-Detektorsystem vermag die Tonerkonzentration in einer einen Zweikomponenten­ entwickler verwendenden Entwicklungseinheit zu bestimmen. Dieses System stützt sich darauf, daß der im Entwickler enthaltene Träger eine magnetische Substanz ist, und es erfaßt oder mißt die Tonerkonzentration mittels eines In­ duktivitätssensors mit einer im Entwickler(mittel) ange­ ordneten Spule.

Dabei wird insbesondere die Erscheinung ausgenützt, daß sich das Mischungsverhältnis von Toner und Träger mit variierender Tonerkonzentration ändert und (dabei) die Permeabilität schwankt; die Tonerkonzentration wird durch Messung der Permeabilität des Entwicklers ermittelt.

Die Ausgangsspannung dieses Induktivitätssensors wird mit einer Bezugsspannung verglichen, wobei der Toner in der Weise zugeführt (nachgeliefert) wird, daß die Ausgangs­ spannung dieses Sensors der Bezugsspannung gleich wird, um damit die Tonerkonzentration konstantzuhalten.

Das Ausgangssignal dieses Sensors unterliegt jedoch Schwan­ kungen, weshalb das Ausgangssignal mittels variabler oder Regelwiderstände und dgl. eingestellt werden muß. Dies be­ deutet, daß die Ausgangsspannung dieses Sensors auf eine vorbestimmte Größe eingestellt werden muß, wenn die Be­ zugstonerkonzentration gemessen wird.

Eine solche Einstellung ist aber nicht genau. Wenn somit die Ausgangsspannung des Induktivitätssensors nicht genau ist, wird die Tonerkonzentration auf abweichende Größen eingestellt.

Beim Auswechseln der Entwicklungseinheit muß ebenfalls die Ausgangsspannung des genannten Sensors für jede Ersatz- Entwicklungseinheit neu eingestellt werden, was sich als sehr umständlich erweist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Bild­ erzeugungsgeräts mit einer Tonerkonzentrations-Einstell­ vorrichtung, mit welcher die Tonerkonzentration (stets) auf einer genauen und konstanten Größe gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät, mit dem die ge­ schilderten Probleme beim Stand der Technik ausgeräumt werden sollen und bei dem ein (elektrostatisches) Latent­ bild auf einem Photoleiter erzeugt, das Latentbild mittels eines Entwicklers in ein sichtbares Bild überführt und letzteres auf ein(en) Kopierpapier bzw. Aufzeichnungsträger übertragen und auf diesem fixiert werden, ist gekennzeich­ net durch einen Sensor (Meßfühler) zum Bestimmen der Toner­ konzentration des Entwicklers, einen nichtflüchtigen Speicher, in den eine Bezugsgröße für die Tonerkonzentra­ tion eingeschrieben ist, eine Steuereinheit zur Einstel­ lung der Tonerkonzentration in der Weise, daß die durch den genannten Sensor bestimmte Tonerkonzentration mit der Bezugsgröße übereinstimmt, und eine Steuereinheit, die anfänglich die als Bezugsgröße für den genannten Sensor dienende Tonerkonzentration bestimmt, die Meßgröße in den nichtflüchtigen Speicher einschreibt und die Tonerkonzen­ tration so einstellt (oder regelt), daß die durch den ge­ nannten Sensor bestimmte Tonerkonzentration zum Zeitpunkt der Bilderzeugung (d.h. des Kopiervorgangs) mit der ge­ nannten Bezugsgröße übereinstimmt.

Die als Bezugsgröße zu benutzende Tonerkonzentration wird somit durch den Tonerkonzentrationssensor bestimmt (detek­ tiert), und die Meßgröße wird in den nichtflüchtigen Spei­ cher eingeschrieben. Zum Zeitpunkt der Bilderzeugung wird die Tonerkonzentration so eingestellt, daß die durch die­ sen Sensor bestimmte Tonerkonzentration der genannten Be­ zugsgröße gleich wird.

Die Entwicklungseinheit ist am Bilderzeugungsgerät anbring­ bar und von ihm abnehmbar. Der Tonerkonzentrationssensor ist so ausgelegt, daß er ein lineares Ausgangssignal in Übereinstimmung mit der Tonerkonzentration abgibt, wenn Toner einer vorbestimmten Farbe verwendet wird, und ein zweiwertiges Ausgangssignal liefert, wenn Toner einer anderen Farbe als der vorbestimmten Farbe verwendet wird. Dabei wird die Tonerkonzentration des die vorbestimmte Farbe aufweisenden Toners durch den Tonerkonzentrations­ sensor als Bezugsgröße bestimmt und diese in den nicht­ flüchtigen Speicher eingeschrieben. Wenn eine von mehreren Entwicklungseinheiten selektiv (am Gerät) montiert ist oder wird, wird die bei montierter vorbestimmter Entwick­ lungseinheit bestimmte Tonerkonzentration in den nicht­ flüchtigen Speicher eingeschrieben bzw. darin abgespeichert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des elektrischen Aufbaus einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Entwicklungseinheit,

Fig. 3 ein Kennliniendiagramm für einen Induktivitäts­ sensor,

Fig. 4 und 6 Ablaufdiagramme zur Verdeutlichung der Operation zum Initialisierungszeitpunkt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Steckverbinders,

Fig. 7 ein Ausgangskennliniendiagramm des Induktivitäts­ sensors für eine einen Farbtoner enthaltende Ent­ wicklungseinheit,

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Aufbaus des Induktivitäts­ sensors für eine Farbtoner enthaltende Entwick­ lungseinheit,

Fig. 9 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels einer Tonerkonzentrations-Steuerschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 10 ein Ausgangskennliniendiagramm eines beim Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 9 vorgesehenen Toner­ konzentrationssensors und

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen elektronischen Kopiergeräts.

Fig. 11 ist eingangs bereits erläutert worden.

Die Anordnung oder Schaltung nach Fig. 1 umfaßt eine Zen­ traleinheit (CPU) 30 zur Steuerung der einzelnen Teile bzw. Stationen des Bilderzeugungsgeräts, einen Operations- Eingabeteil 31, über den eine Bedienungsperson oder ein Operator Anweisungen eingibt, einen Anzeigeteil 32 zur Be­ stätigung einer solchen Eingabe und zur Darstellung einer Mitteilung von der Zentraleinheit 30, einen in eine Ent­ wicklungseinheit 7 eingebauten und die Menge des Resttoners bestimmenden Resttonersensor 33, einen Induktivitätssen­ sor 34, welcher die Permeabilität des Entwicklers mißt und eine entsprechende Spannung nach Maßgabe der Tonerkonzen­ tration abgibt, eine in die Entwicklungseinheit 7 einge­ baute und zur Lieferung (Nachlieferung) von Toner dienen­ de Tonerzufuhreinheit 35, einen A/D-Wandler 36, welcher die (Größe der) durch den Induktivitätssensor 34 gemessen(en) Spannung nach Maßgabe der Tonerkonzentration in eine digi­ tale Größe umwandelt, einen nichtflüchtigen Speicher 37, in welchen die Spannungsgröße entsprechend der durch den Induktivitätssensor anhand einer Bezugstonerkonzentration gemessenen Größe im voraus eingeschrieben wird und in wel­ chen die Tonerkonzentration, die durch den A/D-Wandler 36 in eine digitale Größe umgewandelt worden ist, auf der Grundlage des Befehls von der Zentraleinheit 30 eingeschrie­ ben wird und aus welchem die eingeschriebene (oder abge­ speicherte) Tonerkonzentration auslesbar ist, einen D/A- Wandler 38 zum Umwandeln der aus dem nichtflüchtigen Spei­ cher 37 ausgelesenen Digitaldaten für die Tonerkonzentra­ tion in eine analoge Größe, einen Komparator 39, welcher die vom Induktivitätssensor 34 entsprechend der Tonerkon­ zentration zum Zeitpunkt der Bilderzeugung gelieferte Spannung mit der in Übereinstimmung mit der Bezugstoner­ konzentration in den (nichtflüchtigen) Speicher 37 einge­ schriebenen Spannung vergleicht und die Differenz zwischen diesen beiden Eingangsgrößen ausgibt, und eine Tonerzu­ fuhr-Anzeige- oder -Anweisungseinheit 40, die eine Anwei­ sung bzw. einen Befehl für Tonerzufuhr zur Tonerzufuhrein­ heit 35 in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung vom Komparator 39 liefert.

Fig. 2 veranschaulicht im Schnitt die Entwicklungseinheit 7 mit lichtempfindlicher Trommel 1. Dabei sind den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen erläutert. Die Anordnung nach Fig. 2 umfaßt die lichtempfindliche Trommel 1, die Entwicklungseinheit 7, den Resttonersensor 33, welcher die Menge des restlichen (verbliebenen) Toners auf der Grundlage der bei Tonerzufuhr auftretenden Schwin­ gung feststellt, den Induktivitätssensor 34 zum Bestimmen der Tonerkonzentration im Entwickler, die Tonerzufuhrein­ heit 35, zwei Rollen oder Walzen 35 a und 35 b, die bei Tonerzufuhr angetrieben werden, ein durch die Rollen 35 a und 35 b angetriebenes Band 35 c, einen am Band 35 c ange­ brachten und zur Tonerzufuhr dienenden Mitnehmer 35 d, eine Hilfsrolle oder -walze 42 zum Liefern des durch die Toner­ zufuhreinheit mittels des Mitnehmers 35 d zugeführten Toners, einen Haupt-Umwälzteil 43 zum Rühren oder Umwälzen des aus Toner und Träger bestehenden Entwicklers, einen eben­ falls zum Rühren bzw. Umwälzen von Entwickler dienenden Neben-Umwälzteil 44, eine Entwicklungshülse 45 zum Anlagern von Toner an ein (elektrostatisches) Latentbild auf der lichtempfindlichen Trommel für dessen Entwicklung und eine Magnetbürsten-Regulierplatte 46 zur Einstellung der Höhe einer auf der Hülse 45 erzeugten Magnetbürste aus dem Ent­ wickler.

Im folgenden ist zunächst die Arbeitsweise der Entwicklungs­ einheit 7 erläutert. Der über eine Tonerzufuhröffnung zu­ geführte Toner wird bei Eingang eines Tonerzufuhrbefehls durch den Mitnehmer 35 d der Tonerzufuhreinheit 35 zur Hilfsrolle 42 transportiert. Dabei bestimmt der Resttoner­ sensor 33 die Tonerrestmenge auf der Grundlage der Schwin­ gung, die beim Transportieren von Toner durch den Mitnehmer 35 d auftritt. Bei der Drehung der Hilfsrolle 42 wird der Toner abgeworfen. Sodann werden der Entwickler (Toner und Träger) in der Entwicklungseinheit und der genannte (zuge­ führte) Toner durch Haupt- und Neben-Umwälzteil 44 umge­ wälzt. Dabei mißt der Induktivitätssensor 34 die Toner­ konzentration durch Messung der Permeabilität des Entwick­ lers. Auf der Entwicklungshülse wird die Magnetbürste aus dem Entwickler erzeugt. Die Höhe der Magnetbürste wird mittels der Regulierplatte 46 reguliert bzw. eingestellt, und das auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte Latent­ bild wird mittels des an der Regulierplatte vorbeilaufen­ den Entwicklers zu einem Tonerbild entwickelt.

Diese Entwicklungseinheit 7 kann ohne weiteres am Haupt­ körper bzw. Gehäuse des Kopiergeräts angebracht und von ihm abgenommen werden. Das Ausgangssignal jedes Sensors (oder Meßfühlers) wird der Zentraleinheit 30 über einen Steckverbinder zugeführt, der bei Anbringung der Entwick­ lungseinheit am nicht dargestellten Gehäuse des Kopierge­ räts angeschlossen wird. Auf diese Weise sind ohne wei­ teres Farbkopien der gewünschten Farbe herstellbar, indem entsprechende, Toner verschiedener Farbe enthaltende Ent­ wicklungseinheiten gegeneinander ausgewechselt werden. Wie noch näher beschrieben werden wird, kann die (Toner-)- Farbe einer am Gehäuse des Kopiergeräts angebrachten Ent­ wicklungseinheit dadurch identifiziert werden, daß zwei entsprechende Anschlüsse des Steckverbinders an der Seite der Entwicklungseinheit angeschlossen oder nicht ange­ schlossen werden.

Die Arbeitsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels ist nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Hierbei muß die nachstehend beschriebene Initialisierung anfänglich oder dann, wenn eine auswechselbare Entwick­ lungseinheit gewechselt wird, vorgenommen werden.

Wenn ein Befehl für Initialisierung über den Eingabeteil 31 eingegeben wird, liefert die Zentraleinheit 30 einen Befehl zum Umwälzen oder Bewegen des Entwicklers während einer bestimmten Zeitspanne (bis Toner und Träger des Ent­ wicklers gut miteinander vermischt sind; z.B. 90 s lang) zu Haupt- und Neben-Umwälzteil 43 bzw. 44 der Entwick­ lungseinheit 7. Zunächst wird Entwickler mit der Bezugs­ tonerkonzentration (z.B. 4%) in die Entwicklungseinheit eingefüllt. Nach erfolgter Umwälzung wird die Spannung entsprechend der Tonerkonzentration des Entwicklers mit Bezugskonzentration, die durch den Induktivitätssensor 34 gemessen wird, durch den A/D-Wandler 36 in eine digitale Größe umgesetzt und auf einen Befehl von der Zentralein­ heit 30 hin in den nichtflüchtigen Speicher 37 eingeschrie­ ben. Obgleich in den Speicher 37 im voraus der Mittelwert entsprechend der Bezugstonerkonzentration eingeschrieben (worden) ist, wird bei dieser Initialisierung der genaue Wert (dieser Konzentration) im Speicher 37 abgespeichert. Nach dem Einschreiben in den Speicher 37 ist die Initiali­ sierung beendet.

Fig. 3 ist ein Kennliniendiagramm des Induktivitätssensors einer mit schwarzem Toner gefüllten Entwicklungseinheit. Gemäß Fig. 3 weichen die Kennlinien für (Induktivitätssen­ soren) A, B und C voneinander ab, wobei die Ausgangsspan­ nungen für gleiche Konzentration voneinander verschieden sind (VA, VB, VC), obgleich die Sensoren jeweils vom gleichen Typ sind. Aus diesem Grund sind die in den nicht­ flüchtigen Speicher eingeschriebenen Größen je nach dem verwendeten Sensor geringfügig voneinander verschieden.

Obgleich die jeweilige Induktivitätssensor-Ausgangsspan­ nung je nach dem jeweiligen Sensor geringfügig variiert, tritt keine große Schwankung auf, wenn die Tonerkonzentra­ tion im Bereich der Bezugskonzentration (z.B. 4%) liegt. Falls eine große Schwankung vorliegt, kann der Sensor oder der A/D-Wandler schadhaft sein, oder die Steckver­ binder sind möglicherweise nicht richtig angeschlossen. Wenn diese abnormale Größe ohne weiteres in den Speicher 37 eingeschrieben wird, wird die Tonerkonzentration bei der Bilderzeugung auf der Grundlage dieser abnormalen Größe eingestellt, so daß in nachteiliger Weise die Toner­ konzentration nicht richtig gesteuert bzw. eingestellt wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils überwacht die Zen­ traleinheit 30 Tonerkonzentrationsdaten, die nach dem Um­ wälzen des Entwicklers (Schritt 1) und der Bestimmung der Tonerkonzentration (Schritt 2) in eine digitale Größe um­ gewandelt werden bzw. worden sind (vgl. Fig. 4). Wenn die Größe bzw. der Wert normal ist, wird sie bzw. er in den Speicher 37 eingeschrieben (Schritt 4). Wenn die Ausgangs­ spannung von einem bestimmten Bereich (erwartete Schwan­ kung) abweicht, welcher der Bezugskonzentration entspricht, bestimmt die Zentraleinheit die betreffende Größe als ab­ normale Größe, und sie verhindert die Abspeicherung dieser Größe im (nichtflüchtigen) Speicher 37. Falls nämlich das Ausgangssignal vom A/D-Wandler 36 den vorbestimmten Bereich übersteigt, liefert die Zentraleinheit 30 kein Signal zum Einschreiben der betreffenden Größe in den Speicher 37. Gleichzeitig zeigt die Zentraleinheit 30 auf dem Anzeige­ teil 32 an, daß die Initialisierung aufgrund der Abnormali­ tät nicht erfolgt ist (Schritt 5). Auf diese Weise kann das Einschreiben einer abnormalen Größe in den Speicher 37 und damit auch eine Steuerung oder Einstellung auf der Grundlage einer abnormalen Größe bei der Bilderzeugung verhindert werden.

Fig. 5 veranschaulicht ein Beispiel für eine Anordnung zum Identifizieren bzw. Feststellen der Art der jeweiligen an­ bringbaren bzw. abnehmbaren Entwicklungseinheit. Dabei sind Steckverbinderteile 50 und 51 an der Entwicklungs­ einheit 7 bzw. am Gehäuse des Kopiergeräts angebracht. Wenn die Entwicklungseinheit 7 am Gerätegehäuse angebracht ist, sind Anschlüsse 50 a, 50 b, 50 c und 50 d des Steckver­ binderteils 50 und Anschlüsse 51 a, 51 b, 51 c und 51 d des Steckverbinderteils 51 jeweils miteinander verbunden. Wenn die Entwicklungseinheit z.B. schwarzen Toner enthält, sind bei diesen Steckverbinderteilen beispielsweise die An­ schlüsse 50 c und 50 d kurzgeschlossen. Wenn die Entwick­ lungseinheit 7 einen anderen Toner als schwarzen Toner enthält, sind z.B. die Anschlüsse 50 c und 50 d offen. Durch Verbindung der Anschlüsse 51 c und 51 d mit der Zentralein­ heit 30 und eine Überwachung beider Anschlüsse kann die Art der jeweiligen Entwicklungseinheit festgestellt werden.

Auch wenn verschiedenfabrige Toner in mehrere auswechsel­ bare Entwicklungseinheiten eingefüllt sind und jeweils eine dieser Entwicklungseinheiten entsprechend den Be­ triebsbedingungen benutzt wird, wird am häufigsten schwar­ zer Toner verwendet. Bei von einem schwarzen Toner ver­ schiedenen Tonern ist der Spielraum für die Tonerkonzen­ tration ziemlich groß, so daß eine gewisse Schwankung der Tonerkonzentration toleriert werden kann. Aus diesem Grund reicht es aus, die Daten der Bezugskonzentration von schwarzem Toner in den nichtflüchtigen Speicher 37 einzugeben. Wenn dabei eine Entwicklungseinheit, die einen von schwarzem Toner verschiedenen Toner enthält, zum Zeit­ punkt der Initialisierung angebracht ist, wird diese Tonerkonzentration in den Speicher 37 eingeschrieben, so daß eine genaue Einstellung der Tonerkonzentration dann unmöglich wird, wenn die den schwarzen Toner enthaltende Entwicklungseinheit zum Zeitpunkt der Bilderzeugung (des Kopiervorgangs) wieder angebracht ist. Zur Vermeidung einer solchen Schwierigkeit läßt die erfindungsgemäße An­ ordnung das Einschreiben der Tonerkonzentration in den Speicher 37 nicht zu, wenn eine Entwicklungseinheit, die einen anderen als schwarzen Toner enthält, am Kopiergerät angebracht ist. Im vorliegenden Beispiel erfolgt das Ein­ schreiben in den Speicher 37 nur dann, wenn die Zentral­ einheit 30 die Anschlüsse 51 c und 51 d als leitend fest­ stellt.

Gemäß Fig. 6 überwacht die Zentraleinheit 30 die Art der angebrachten Entwicklungseinheit (Schritt 1), und sie ver­ anlaßt das Umwälzen (Schritt 2), die Bestimmung der Toner­ konzentration (Schritt 3) und das Einschreiben in den nichtflüchtigen Speicher (Schritt 4), wenn die schwarzen Toner enthaltende Entwicklungseinheit angebracht ist. Wenn eine einen anderen Toner enthaltende Entwicklungseinheit angebracht ist, liefert die Zentraleinheit 30 kein Signal zum Einschreiben in den Speicher 37. Gleichzeitig veran­ laßt die Zentraleinheit 30 eine Fehleranzeige (Schritt 5) im Anzeigeteil 32 dahingehend, daß eine Initialisierung nicht erfolgt, weil eine falsche Entwicklungseinheit ange­ setzt ist, um damit das Einschreiben einer abnormalen Größe in den Speicher 37 und eine Konzentrationseinstel­ lung auf der Grundlage einer abnormalen Größe bei der Bild­ erzeugung zu verhindern.

Da weiterhin Daten im voraus in den nichtflüchtigen Spei­ cher 37 eingeschrieben oder eingelesen werden, erfolgt die Tonerzufuhr auf der Grundlage der im Speicher 38 ent­ haltenen Größe bzw. Daten, auch wenn die Bilderzeugung ohne die vorher beschriebene Initialisierung stattfindet. Wenn der Inhalt des Speichers 37 bei der Initialisierung umgeschrieben wird, erfolgt die Tonerzufuhr ebenfalls auf der Grundlage der (des) umgeschriebenen Größe bzw. Speicher­ inhalts.

Im folgenden ist die Tonerkonzentrationseinstellung bei der Bilderzeugung (beim Kopiervorgang) beschrieben.

Wenn am Eingabeteil 31 ein Kopierbefehl eingegeben wird, liefert die Zentraleinheit 30 den Kopierbefehl zu den je­ weiligen Teilen bzw. Einheiten. Auf der Grundlage dieser Befehle erfolgen Vorgänge, wie Aufladen der lichtempfind­ lichen Trommel, Erzeugung eines Latentbilds durch Belich­ tung, Entwicklung durch Anlagerung von Toner an das Latent­ bild sowie Übertragung und Fixierung (des Tonerbilds) auf dem Kopierpapier. Dabei wird der im Entwickler enthaltene Toner allmählich verbraucht, so daß die Tonerkonzentration allmählich abnimmt. Demzufolge muß zum Entwickler Toner nachgeliefert werden.

Das Meßausgangssignal des Induktivitätssensors 34 wird an die eine Eingangsklemme des Komparators 39 angelegt. Eben­ so wird die Spannung, die durch diesen Sensor bezüglich der Bezugstonerkonzentration erfaßt und in den nichtflüch­ tigen Speicher 37 eingeschrieben wurde, an die andere Ein­ gangsklemme des Komparators 39 angelegt. Der Komparator 39 vergleicht die an seinen beiden Eingangsklemmen anlie­ genden Spannungen und liefert eine Spannung entsprechend einer Differenz zwischen diesen beiden Spannungen. Die Tonerzufuhr-Anweisungseinheit 40 liefert eine Anweisung bzw. einen Befehl dahingehend, ob der Tonerzufuhreinheit 35 in der Entwicklungseinheit 7 Toner zugeliefert werden muß oder nicht, auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Komparator 39. Auf diesen Befehl hin liefert die Tonerzu­ fuhreinheit 35 Toner zum Entwickler. Dadurch wird die Tonerkonzentration im Entwickler erhöht; die Tonernach­ lieferung erfolgt so lange, bis die Tonerkonzentration mit der Bezugsgröße übereinstimmt.

Da die Tonerkonzentration und die Ausgangsspannung des Induktivitätssensors 34 gemäß Fig. 3 einander angenähert unmittelbar proportional sind, kann der Tonerzufuhrbefehl auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse der genannten Spannung mit der Bezugsgröße für die Bezugstonerkonzentra­ tion proportional geändert werden, und die Tonerzufuhrge­ schwindigkeit der Tonerzufuhreinheit kann variabel gestal­ tet werden.

Die Ausgangsspannung des Induktivitätssensors der schwarzen Toner enthaltenden Entwicklungseinheit ist in Fig. 3 dar­ gestellt. Gemäß Fig. 7 ist die Ausgangskennlinie des In­ duktivitätssensors einer einen farbigen Toner enthaltenden Entwicklungseinheit so gewählt, daß dieser Sensor zunächst ein Ausgangssignal eines hohen Pegels und dann bei der Be­ zugstonerkonzentration (z.B. 5%) des Farbtoners eine niedrig­ pegelige Spannung abgibt. Hierbei ist die hochpegelige Span­ nung größer eingestellt als die bei der Initialisierung in den nichtflüchtigen Speicher eingeschriebene Größe (Be­ zugsgröße), während die niedrigpegelige Spannung kleiner ist als diese Bezugsgröße. Da die genannte Bezugsgröße gemäß Fig. 3 geringfügig schwankt oder fluktuiert, müssen die hohen/niedrigen Pegel der Spannung mit einer Toleranz vorgegeben werden.

Fig. 8 veranschaulicht in einem Blockschaltbild den Auf­ bau des Induktivitätssensors 52 einer Entwicklungsein­ heit, die mit Farbtoner gefüllt ist. Der Induktivitätssen­ sor 52 ist auf dieselbe Weise wie der Induktivitätssensor 7 mit dem Gehäuse des Kopiergeräts verbindbar bzw. von ihm trennbar. Ein Induktivitätsdetektor 52 b liefert entspre­ chend einer Induktivitätsänderung einer Spule 52 a eine der Tonerkonzentration entsprechende Spannung. Diese, auf der Tonerkonzentration basierende Spannung wird durch eine Binärkodierschaltung 52 d in eine Spannung eines hohen oder eines niedrigen Pegels umgesetzt. Der Umschalttakt dieser beiden Spannungen bezüglich der Tonerkonzentration wird mittels eines Regelwiderstands 52 c eingestellt. Durch An­ ordnung eines Induktivitätssensors mit dieser Charakteristik kann der Farbtoner, ebenso wie der schwarze Toner, einwand­ frei nachgeliefert oder zugeführt werden, wobei auch die Einstellung bzw. der Abgleich des Induktivitätssensors einfach ist. Dies bedeutet, daß eine Einstellung, mit wel­ cher die Ausgangsspannung des Induktivitätssensors 52 mit der in den nichtflüchtigen Speicher 37 bezüglich der Be­ zugskonzentration des Farbtoners eingeschriebenen Größe in Übereinstimmung gebracht wird, unnötig ist, während le­ diglich ein Umschalten zwischen den hohen und niedrigen Pegeln der Spannung bei der Bezugskonzentration des Farb­ toners nötig ist.

Mit der Erfindung wird somit ein Bilderzeugungsgerät (Ko­ piergerät) realisiert, bei dem die Tonerkonzentration auf einer konstanten und genauen Größe gehalten werden kann, indem eine Tonerkonzentration des Bezugsentwicklers bei der Initialisierung (in den Speicher) eingeschrieben wird und die Tonerzufuhr auf der Grundlage des Vergleichs zwi­ schen der augenblicklichen Tonerkonzentration bei der Bilderzeugung und der aus dem Speicher ausgelesenen Be­ zugstonerkonzentration erfolgt.

Wie vorstehend beschrieben, kann beim erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgerät eine genaue und konstante Größe der Tonerkonzentration dadurch aufrechterhalten werden, daß die Tonerkonzentration eines Bezugsentwicklers bei der Initialisierung in einem nichtflüchtigen Speicher abge­ speichert und Toner auf der Grundlage des oben beschrie­ benen Vergleichs nachgefüllt wird. Bei diesem Bilderzeu­ gungsgerät kann außerdem die Tonerkonzentration in jeder Entwicklungseinheit auch bei einem Wechsel der Entwick­ lungseinheiten genau aufrechterhalten werden.

Im folgenden ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer An­ ordnung für die Steuerung oder Einstellung der Tonerkon­ zentration beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt eine Einheit zur Messung der Tonerkonzentration im Ent­ wickler, eine Einheit zum Halten bzw. Speichern von Daten für die gemessene Konzentration und eine Einheit zur Steuerung oder Einstellung der Konzentration des Toners. Dabei werden gemessene Konzentrationsdaten für einen Toner einer bekannten Konzentration in der genannten Daten­ speichereinheit gehalten bzw. gespeichert, die durch die genannte Meßeinheit ermittelten Konzentrationsdaten mit Hilfe der so gespeicherten Daten korrigiert und die Toner­ konzentration durch die Steuereinheit auf der Grundlage der korrigierten Daten eingestellt. Fig. 9 veranschaulicht eine Tonersteuerschaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Diese Schaltung umfaßt eine Zentraleinheit (CPU) 1, einen Ein/Ausgabe-Dynamikdehner oder -expander (Einheit 8255), einen Bedien- und Anzeigeteil 3 mit Tastenschaltern und einem Anzeigeelement, einen Anzeigetreiber 4 für den Be­ dien- und Anzeigeteil 3, einen nichtflüchtigen Speicher 5, ein in einen Tonertrichterteil einer Entwicklungsein­ heit eingebautes Tonerzufuhrsolenoid 6 und einen in einer Kassette (cartridge) 8 montierten Tonerkonzentrationssen­ sor 7.

Wenn Entwickler einer vorbestimmten Konzentration in eine Kassette 8 eingefüllt ist, in welche der Tonerkonzentra­ tionssensor 7 eingebaut ist, und der Befehl "Datenvorgabe oder -einstellung" für den Tonerkonzentrationssensor 7 über den Bedien- und Anzeigeteil 3 eingegeben wird, wird der Entwickler für eine vorbestimmte Zeitspanne gerührt bzw. umgewälzt, worauf die Konzentrationsdaten vom Toner­ konzentrationssensor 7 über einen Anschluß AN2 der Zen­ traleinheit 1 für interne Analog/Digitalumwandlung abge­ nommen und die Konzentrationsdaten in den nichtflüchtigen Speicher 5 eingeschrieben werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgangsdaten des Tonerkonzentrationssensors beim normalen Kopiervorgang durch Verarbeitung in der Zentraleinheit 1 auf die im fol­ genden angegebene Weise korrigiert, und das Tonerzufuhr­ solenoid 6 wird mittels der so korrigierten Daten vom Tonerkonzentrationssensor angesteuert.

V _ADJ = V _S + (V₀ - V _STR) (1)

Darin bedeuten:

V _ADJ = Daten vom Tonerkonzentrationssensor nach Korrektur,
V _S = Daten vom Tonerkonzentrationssensor vor Korrektur,
V₀ = Bezugsdaten des Tonerkonzentrationssensors bei der vorbestimmten Tonerkonzentration (Konstante),
V _STR = Im nichtflüchtigen Speicher gesetzte Daten des Tonerkonzentrationssensors.

Im folgenden ist Gleichung (1) erläutert. Die Beziehung zwischen der Tonerkonzentration und dem Ausgangssignal des Sensors 7 ist in Fig. 10 angegeben. Die Bezugsausgangs­ linie oder -kurve des Sensors verläuft auf die bei A ange­ gebene Weise; bei der bekannten Tonerkonzentration α wird das Ausgangssignal zu V ₀ (Konstante).

Wie vorher erwähnt, entspricht jedoch das Ausgangssignal des Sensors aufgrund von Schwankung oder Abweichung der Ausgangslinie oder -kurve B gemäß Fig. 10; das Ausgangs­ signal dieses Sensors wird bei der Konzentration α zu V _STR .

Da eine Differenz zwischen den Kurven A und B durch (V ₀-V _STR ) abgeleitet wird, kann das Ausgangssignal des Sen­ sors durch Korrigieren seines Ausgangssignals V _S bei einer beliebigen Tonerkonzentration mittels der Differenz (V ₀-V _STR ) auf der Kurve A gehalten werden.

Wenn somit die Sensorausgangsdaten V _STR bei der bekannten Tonerkonzentration im nichtflüchtigen Speicher 5 abgespei­ chert und vorgegeben werden, kann eine Ungleichmäßigkeit des Sensorausgangssignals gemäß Gleichung (1) jederzeit korrigiert werden. Infolgedessen braucht nur eine Konzen­ trationseinstellung um die Kurve A herum berücksichtigt zu werden, und zwar unabhängig von Ungleichmäßigkeiten des Sensorausgangssignals, wodurch die Notwendigkeit für Einstell- oder Abgleichmechanismen, wie Regelwiderstand, und den Einstell- oder Abgleichvorgang entfällt. Außerdem kann auf diese Weise die Abweichung der Augenblicksgröße von der Sensor-Bezugsgröße durch Wiedergabe der im nicht­ flüchtigen Speicher 5 enthaltenen Daten V _STR bzw. einer Ziffer, eines Buchstabens oder eines Symbols entsprechend diesen Daten und die augenblickliche Tonerkonzentration durch Wiedergabe der Konzentrationsdaten nach Korrektur bzw. der betreffenden Ziffer, des betreffenden Buchstabens oder Symbols festgestellt bzw. mitgeteilt werden.

Wenn weiterhin dann eine Abnormalität wiedergegeben wird, wenn die Abweichung von den mittels des Sensors ermittel­ ten Bezugsdaten einen bestimmten Bereich überschreitet, kann dadurch eine Sensorstörung festgestellt werden.

Wenn darüber hinaus der Steckverbinderteil zum Verbinden des Tonerkonzentrationssensors mit dem Steuerteil unter­ brochen ist, wird das analoge Eingangssignal am Anschluß AN2 der Zentraleinheit 1 zu 0 V. Hierdurch kann eine Trennung bzw. Unterbrechung des Steckverbinderteils fest­ gestellt werden.

Die Tonerkonzentration kann darüber hinaus willkürlich oder beliebig durch Änderung des Sollwerts für die Toner­ konzentration geändert werden, indem die entsprechenden Daten im nichtflüchtigen Speicher 5 vorgegeben oder ge­ setzt werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist somit ein Regel­ widerstand zum Korrigieren eines ungleichmäßigen Ausgangs­ signals vom Tonerkonzentrationsmeßelement unnötig. Infolge­ dessen lassen sich die Fertigungskosten senken und die Einstellschritte vereinfachen, weil die Ergebnisse der Tonerkonzentrationsmessung bei der bekannten Tonerkonzen­ tration in die Datenspeichereinheit, z.B. einen nicht­ flüchtigen Speicher, eingegeben, die vom Tonerkonzentrations­ meßelement gelieferten Daten mittels dieser (gespeicherten) Daten korrigiert und die Tonerkonzentration auf der Grund­ lage der Daten nach der Korrektur durch eine Zentralein­ heit gesteuert oder eingestellt werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Entwickeln eines auf einem Photorezeptor (Lichtempfangselement) erzeugten Latentbilds, gekenn­ zeichnet durch
einen Behälter zum Aufnehmen eines Toners enthaltenden Entwicklers,
eine Tonerzufuhreinheit zum Nachfüllen von Toner in den Behälter,
ein(en) Detektorelement oder Sensor zum Messen einer Tonerkonzentration im Entwickler,
eine Speichereinheit zum Speichern einer Bezugsmeßgröße, die durch Messung eines Bezugsentwicklers mit einer Be­ zugstonerkonzentration durch das Detektorelement erhal­ ten wurde, und
eine Steuereinheit zum Steuern oder Einstellen der Tonerkonzentration eines augenblicklich verwendeten Entwicklers durch Betätigung der Tonerzufuhreinheit in der Weise, daß die vom Detektorelement abgeleitete Augenblicksgröße der Bezugsmeßgröße gleich wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit zeitweilige Bezugsdaten vor der Speicherung der Bezugsmeßgröße speichert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmeßgröße in die Speichereinheit ein­ schreibbar ist, wenn die Bezugsmeßgröße innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter, die Tonerzufuhreinheit und das Detek­ torelement in einer Entwicklungseinheit zusammengefaßt sind, mehrere Entwicklungseinheiten zur Aufnahme von Entwicklern mehrerer (jeweils) verschiedener Farben vor­ gesehen sind und die für eine vorbestimmte Entwicklungs­ einheit ermittelte Bezugsmeßgröße in die Speicherein­ heit einschreibbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Entwicklungseinheit, die Toner einer vorbestimmten Farbe enthält, angeordnetes Detektorele­ ment ein der Tonerkonzentration proportionales lineares Signal liefert und ein anderes, in einer Entwicklungs­ einheit, die Toner einer von der vorbestimmten Farbe verschiedenen Farbe enthält, angeordnetes Detektorele­ ment ein der Tonerkonzentration entsprechendes Ein/Aus- Signal liefert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit die Augenblicksmeßgröße auf der Grundlage der Bezugsmeßgröße korrigiert und die Toner­ konzentration auf der Grundlage der korrigierten Augen­ blicksmeßgröße steuert oder einstellt.