DE69211493T2

DE69211493T2 - Entwicklungseinheit

Info

Publication number: DE69211493T2
Application number: DE1992611493
Authority: DE
Inventors: Yukinori Andou; Yasuo Imai; Keiji Kato; Takashi Sugito; Katsuzo Uchida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2012-11-13
Also published as: DE69211493D1; EP0542276B1; EP0542276A3; EP0542276A2; JPH05134547A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an einer Einrichtung, die der Durchführung der Anfangsregelung einer in einer Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Entwicklereinheit dient, wenn der in der Entwicklereinheit befindliche Entwickler durch einen frischen oder die gesamte Entwicklereinheit durch eine neue ersetzt wird.

Beschreibung der Technik

In der Entwicklereinheit eines elektrofotografischen Kopierers wird ein Entwickler mit normalerweise konstanter Lebensdauer verwendet, weshalb periodische Wartung erforderlich ist. Der Entwickler ist ein Verbrauchsgut und für eine konstante Bildqualität und Dichtheit einer Kopie muß in den Entwickler Toner nachgefüllt werden. Infolgedessen wird der in der Entwicklereinheit enthaltene Entwickler ersetzt, indem entweder der Entwickler oder die Entwicklereinheit ausgetauscht wird.
Insbesondere wird bei Lebensdauerende eines Entwicklers, der sich in der Entwicklereinheit z. B. eines Druckers befindet, entweder dieser Entwickler durch einen frischen oder die Entwicklereinheit durch eine neue ersetzt.
Der frische Entwickler ist mit einer kleinen Stromladung, einer großen scheinbaren Dichtigkeit und einem kleine Volumen versehen und wenn dies anfänglich mittels eines Tonersensors, der aus einem magnetischen Permeabilitätssensor besteht, festgestellt wird, erzeugt der Tonersensor eine hohe Anfangsausgangsspannung. Indem eine Magnetwalze und eine Rührwalze rotieren, erhöht sich die auf dem Entwickler liegende Ladung, um die offenbare Dichtigkeit zu verringern und das Volumen zu vergrößern, so daß die Ausgangsspannung des Tonersensors 50 weit abnimmt, bis sie soweit gesättigt ist, daß sie einen konstanten Pegel hat.
Wenn übrigens die Entwicklereinheit über keinen Mechanismus verfügt, der feststellen kann, ob der Entwickler frisch ist, treten folgende Nachteile auf: Insbesondere nimmt bei einem frischen Entwickler die Anfangsausgangsspannung des Tonersensors wie oben beschrieben zu und dem entsprechend rotiert eine Tonernachfüllwalze so lange, bis die Sensorausgabe einen vorbestimmten Pegel erreicht, was ein übermäßiges Nachfüllen des Toners bewirkt. Infolgedessen erhöht sich die Tonerkonzentration, was eine verstärkte Schleierbildung verursacht. Zusätzlich dazu werden die Walzen einschließlich der Magnetwalze der Entwicklereinheit so lange in Rotation versetzt, bis eine Referenzspannung erreicht ist, was als weiteres Problem die Aufwärmzeit der Einheit verlängert.
Unter diesen Umständen ist die Überprüfung, ob eine eingebaute Entwicklereinheit neu ist, bis jetzt so durchgeführt worden, daß diese Entwicklereinheit als neue registriert worden ist, wenn entweder ein Wartungsmann einen bestimmten Modus (Simulationsmodus) am Blattzähler der Entwicklereinheit neu eingestellt hat oder daß in einer eigentlichen Bilderzeugungsvorrichtung im Einbaubereich für die Entwicklereinheit eine Neueinstellungseinrichtung angebracht gewesen und bei Einbau einer neuen Entwicklereinheit ein Zähler neu eingestellt worden ist, um diese Entwicklereinheit als neue auszuweisen. Letzterenfalls ist zur Vermeidung der Neueinstellung des Zählers während der Benutzung der gegenwärtig eingebauten Entwicklereinheit die seitlich an der Entwicklereinheit angebrachte Zählerneueinstellungseinrichtung so ausgelegt, daß eine zweite Betätigung der Neueinstellungseinrichtung verhindert wird. Die spezielle Zählerneueinstellungsoperation oder die Benutzung des vorgesehenen Zählerneueinstellungsmechanismus verursachen die Probleme eines beschwerlichen Operationsablaufs und hoher Kosten.
Die Anfangsregelung betreffend, sind andererseits die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 62-229170 und Nr. 64-576 als verwandte Literatur verfügbar.
Gemäß der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62- 229170 wird eine Entwicklereinheit zusammen mit einem von vorne herein in sie eingebrachten Entwickler versiegelt gelagert und dann verpackt. Genauer gesagt, werden eine vorbestimmte Entwicklermenge in die Entwicklereinheit eingefüllt und anschliessend die Abgabejustierung eines magnetischen Permeabilitätssensors (automatische Tonerjustierung) durchgeführt. In diesem Zustand werden eine Tonerzufuhröffnung und eine Entwickleröffnung versiegelt und die Entwicklereinheit in einen feuchtigkeitsdichten Beutel verbracht, der anschließend verschlossen und versiegelt wird.
Beim Einbau wird die Entwicklereinheit dem feuchtigkeitsdichten Beutel entnommen, die zwei versiegelten Öffnungen werden abgedeckt und die Einheit an einer vorgesehenen Stelle einer Bilderzeugungsvorrichtung angeschlossen. Anschließend wird ein Energieversorgungsschalter einer Bilderzeugungsvorrichtung eingeschaltet und eine übliche bzw. normale Anfangsoperation (Simulation durch einen Wartungsmann) zur Herstellung eines Kopierbereitschaftszustands durchgeführt.
Diese Literatur beschreibt zwar, daß der Entwickler von vorne herein in der Entwicklungseinheit versiegelt gelagert ist, aber sie erwähnt überhaupt nicht, ob dieser Entwickler frisch (übliche Praxis des Wartungsmanns) ist.
Wenn ein Prozeßkit, das zumindest eine Entwicklereinheit beinhaltet, an eine vorgesehene Stelle einer eigentlichen Bilderzeugungsvorrichtung angeschlossen ist, betätigt eine der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 64-576 entsprechende Reglereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Sensor, der die Entwicklerkonzentration ermittelt, um zu entscheiden, ob die Ausgangsleistung dieses Sensors vor Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer einen vorbestimmten Pegel überschreitet und bestimmt ferner den Auslauf der Lebensdauer des Prozeßkits, wenn die Ausgangsleistung des Sensors den vorbestimmten Pegel nicht unterschreitet.
Wenn der Toner in dem angeschlossenen Prozeßkit zur Neige geht, erhöht sich gemäß dieser Literatur der prozentuale Anteil des im Entwicklertank befindlichen Entwicklers, was eine Erhöhung der magnetischen Permeabilität zur Folge hat. Diese Literatur sagt weiterhin aus, daß eine Fortsetzung dieses Zustands als ein Auslauf der Lebensdauer des Prozeßkits und eine Abnahme der magnetischen Permeabilität nach einer Tonerzufuhr als normale Tonerzufuhr mit nachfolgendem normalen Prozeßablauf ausgelegt wird, sie beschreibt aber andererseits in keiner Weise ein Verfahren zur Feststellung, ob der Entwickler frisch ist.
Die oben genannten Probleme können jedoch überwunden werden, wenn in einer Entwicklereinheit eine Sicherung eingebaut wird, die als spezifische Prüfeinrichtung feststellt, ob der in der Entwicklereinheit aufbewahrte Entwickler frisch ist. Angenommen ein kleiner, annähernd Null betragender Widerstand der Sicherung wird mit Omega 1 bezeichnet, dann wird die Entwicklereinheit als neu betrachtet, wenn beim Einschalten des Hauptschalters einer mit der Entwicklereinheit zusammengeschlossenen Bilderzeugungsvorrichtung die Sicherung nicht durchbrennt und eine Stromzuleitung stattfindet, die anzeigt, daß Omega = Omega 1 steht.
Fig. 1 ist ein Ablaufplan, der dieses Verfahren erläutert. Wie aus der Fig. ersichtlich steht Omega = Omega 1 bei Einschalten des Hauptschalters, das heißt, daß die Stromzuleitung über die Sicherung eingerichtet ist (der Schritt "Omega = Omega 1 ?" gibt JA aus), die Entwicklereinheit als neu betrachtet wird und deshalb endet eine Operationsserie beim Abschalten des Tonermotors, der die Tonernachfüllwalze und dergleichen antreibt und nachdem die ein- bis zweiminütige Weiterrotation der von einem Hauptmotor angetriebenen Magnetwalze und der Rührwalze abgeschlossen ist. Wenn andererseits keine Stromzuleitung stattfindet, deshalb die Sicherung von Omega 1 durchbrennt (der Schritt "Omega Omega 1 ?" gibt NEIN aus) und damit anzeigt, daß die Entwicklereinheit ab jetzt nicht mehr neu ist, wird der Tonermotor eingeschaltet, um die Tonernachfüllwalze und dergleichen, die er antreibt, für eine Minute oder weniger ständig zu drehen, um Toner nachzufüllen, wenn V&sub1; ≥ V&sub2; steht (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; ?" gibt JA aus) und damit eine niedrige Tonerkonzentration anzeigt, wobei beim Start V&sub2; eine Referenzspannung des Tonersensors und V&sub1; eine Ausgangsspannung darstellt. In dieser Phase ist die ständige Rotation des Tonermotors für die Dauer einer Minute oder weniger normal (der Schritt "Fährt der Tonermotor AN für 1 Min. fort ?" gibt NEIN aus) und wenn der Tonermotor für mehr als eine Minute in Rotation gehalten wird (der Schritt "Fährt der Tonermotor AN für 1 Minute fort ?" gibt JA aus), wird die Entwicklereinheit als abnormal betrachtet, worauf die Reglereinheit ein Fehlerverfahren durchführt. Wenn andererseits V&sub1; < V&sub2; steht (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; ?" gibt NEIN aus) und damit eine hohe Tonerkonzentration anzeigt, wird der Tonermotor, der die Tonernachfüllwalze und dergleichen antreibt, abgeschaltet und die Operationsserie beendet.
Aus US-A-4 974 025 ist es ebenfalls bekannt, daß überprüft werden muß, ob ein in der Entwicklereinheit aufbewahrter Entwickler frisch ist. Infolge dessen zeigt US-A-4 974 025 eine Methode zur Regelung der Tonerkonzentration in einer Entwicklervorrichtung auf, bei der eine durch Überlagerung einer in etwa periodischen Wellenformkomponente über ein die Tonerkonzentration anzeigendes Ermittlungssignal gebildete Ermittlungsausgabe mit einem Regelungsstandardpegel, der mit einem vorbestimmten Tonerkonzentrationspegel übereinstimmt, verglichen wird und auf der Basis des Signalzustandes der empfangenen Vergleichsausgabe wird ausschließlich die Tonernachfüllung geregelt. Da das Ermittlungssignal im Bereich des Standardpegels angelegt ist, wird ein Impulssignal ausgegeben, dessen Impulsdauer mit der erforderlichen Tonernachfüllmenge übereinstimmt. Die Tonernachfülloperation wird gemäß dieser Impulsdauer durchgeführt. US-A-4 974 025 beschreibt weiterhin einen Regler zur Regelung des Antriebs der erwähnten Walzen und zusätzlich einer Rühreinrichtung.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion kann entschieden werden, ob die Entwicklereinheit bzw. der Entwickler neu sind.
Zu diesem Zweck muß jedoch so ein als Sicherung dienendes elektrisches Teil zusätzlich eingebaut werden und sowohl die zusätzliche Einbauarbeit als auch die größere Anzahl von Teilen erhöhen unvermeidlich die Kosten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Mit der Erfindung wird beabsichtigt, die vorgenannten Probleme zu beseitigen und eines ihrer Ziele ist die Schaffung einer Entwicklereinheit, die ohne Einbeziehung zusätzlicher Teile feststellen kann, ob der Entwickler frisch ist.
In einer Entwicklereinheit gemäß einem Aspekt der Erfindung, bestehend aus einem Entwicklertank; drehbar im Entwicklertank eingebauten Walzen; einem zur Ermittlung einer Tonerkonzentration im Entwicklertank angepaßten Tonersensor, dessen Merkmal es ist, daß ein Ermittlungsausgangspegel in dem Maße nach und nach abnimmt, wie die Tonerkonzentration zunimmt; einer Tonernachfülleinrichtung zum Nachfüllen des Toners in den Entwicklertank sowie einem auf ein Tonersensor - Ausgangssignal reagierenden Regler zur Regelung des Antriebs der Walzen und der Tonernachfülleinrichtung, beinhaltet dieser Regler eine Vergleichereinrichtung, die einen Tonersensor - Ausgangspegel mit einem Referenzpegel vergleicht, eine Entwicklerunterscheidungseinrichtung zur Feststellung, daß ein Toner frisch ist, wenn der Tonersensor - Ausgangspegel um einen konstanten Wert höher als der Referenzpegel ist.
In diesem Fall beinhaltet der Regler eine tätige Rühreinrichtung, die die Walzen jedoch nur dann antreibt, wenn die Entwicklerunterscheidungseinrichtung den Entwickler als frisch einstuft sowie eine normale Antriebseinrichtung zum Antrieb der Walzen und der Tonernachfülleinrichtung, bis bei dem als nicht frisch eingestuften Entwickler der Tonersensor - Ausgangspegel den Referenzpegel erreicht.
In einer Entwicklereinheit gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, bestehend aus einem Entwicklertank; drehbar im Entwicklertank eingebauten Walzen; einem zur Ermittlung einer Tonerkonzentration im Entwicklertank angepaßten Tonersensor, dessen Merkmal es ist, daß ein Ermittlungsausgangspegel in dem Maße nach und nach abnimmt, wie die Tonerkonzentration zunimmt; einer Tonernachfülleinrichtung zum Nachfüllen des Toners in den Entwicklertank sowie einem auf ein Tonersensor - Ausgangssignal reagierenden Regler zur Regelung des Antriebs der Walzen und der Tonernachfülleinrichtung, beinhaltet dieser Regler eine Vergleichereinrichtung zum Vergleich eines Tonersensor - Ausgangspegels mit einem Referenzpegel, wenn eine Energieversorgung eingeschaltet wird, eine Entwicklerunterscheidungseinrichtung zur Feststellung, daß ein Toner frisch ist, wenn der Tonersensor - Ausgangspegel um einen konstanten Wert höher als der Referenzpegel ist, eine Vorbereitungseinrichtung , die das Anwärmen zur Einrichtung eines Wartezustandes für Bilderzeugungsbereitschaft durchführt, wenn die Entwicklerunterscheidungseinrichtung den Entwickler als frisch einstuft sowie eine normale Antriebseinrichtung zum Antrieb der Walzen und der Tonernachfülleinrichtung, bis bei dem als nicht frisch eingestuften Entwickler der Tonersensor - Ausgangspegel den Referenzpegel erreicht.
In Verbindung mit dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Ausgangspegel V&sub1; des Tonersensors durch die Vergleichereinrichtung mit dem Referenzpegel V&sub2; verglichen, wenn der Tonersensor eine Tonerkonzentration ermittelt und an den Regler ein Ermittlungssignal abgibt. Bei frischem Entwickler wird aus dem Ausgangspegel V&sub1; der neue Pegel V&sub3;, der höher ist als V&sub2;.
Aufgrund dessen stuft die Entwicklerunterscheidungseinrichtung den Entwickler als frisch ein und die Rühreinrichtung reagiert hierauf mit der Rotation der Magnetwalze und der Rührwalze. Durch der Rotation der zwei Rollen wird einerseits der Entwickler durchgerührt und andererseits erhöht die Reibung der Entwicklerpartikel aneinander die elektrische Ladung des Entwicklers, sodaß der Tonersensor - Ausgangspegel V&sub1; abnimmt und sich die Ausgangsspannung auf Höhe des Referenzpegels V&sub2; stabilisiert.
Auf diese Weise kann während der Anfangsoperation der Entwicklereinheit der Zustand des Entwicklers mittels der Tonersensorausgabe festgestellt werden.
In Verbindung mit dem zweiten Aspekts der Erfindung werden bei frischem Entwickler die Magnet- und die Rührwalze ungeachtet der Tonersensorausgabe bedingungslos für einen zum Anwärmen erforderlichen Zeitraum in Rotation versetzt. Anschließend wird ein Wartezustand für Druckbereitschaft hergestellt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein für die Erläuterung der Durchführungsschritte der Anfangsprüfung bei einem Entwickler gemäß früherer Technik nützlicher Ablaufplan.
Fig. 2 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Entwicklereinheit gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Fig. 3 ist eine ausschnittsweise Ansicht der Entwicklereinheit.
Fig. 4 ist ein schematisches Schaubild eines Laserdruckers, der mit einer Entwicklereinheit gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm, das die Ausgabe eines Tonersensors zeigt.
Fig. 6 ist ein für die Erläuterung eines Beispiels von Durchführungsschritten der Entwickleranfangsprüfung gemäß der Erfindung nützlicher Ablaufplan.
Fig. 7 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Entwicklereinheit gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung.
Fig. 8 ist ein für die Erläuterung eines anderen Beispiels von Durchführungsschritten der Entwickleranfangsprüfung gemäß der Erfindung nützlicher Ablaufplan.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 ist eine funktionales Blockdiagramm einer Entwicklereinheit gemäß einer Ausführung der Erfindung und Fig. 3 ist die ausschnittsweise Ansicht der in Fig. 2 dargestellten Entwicklereinheit. Wie in Fig. 3 dargestellt, hat diese Entwicklereinheit folgende Bestandteile: einen Entwicklertank 1; drehbar in den Entwicklertank 1 eingebaute Walzen 2 und 3; einen Tonersensor 4, der auf die Ermittlung einer Tonerkonzentration im Entwicklertank 1 angepaßt ist und dessen Merkmal es ist, daß der Ermittlungsausgangspegel V&sub1; in dem Maße nach und nach abnimmt, wie die Tonerkonzentration zunimmt; eine Tonernachfülleinrichtung 5 zum Nachfüllen des Toners in den Entwicklertank 1. Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht die Entwicklereinheit weiterhin aus einem auf das Ausgangssignal eines Tonersensors 4 reagierenden Regler 6 zur Regelung des Antriebs sowohl der Walzen 2 und 3 als auch der Tonernachfülleinrichtung 5.
Von den oben genannten Walzen ist die Magnetwalze 2 in der Nähe einer Öffnung 7 des Entwicklertanks 1 gegenüber einer fotoleitenden Trommel 8 und die Rührwalze 3 unterhalb einer Tonernachfüllöffnung 9 angeordnet, wobei diese Rollen 2 und 3, wie in Fig. 2 dargestellt, mittels eines Hauptmotors 10 angetrieben und in Rotation versetzt werden.
Der Tonersensor 4 ist an die Wand des Entwicklertanks 1 angebaut. Wie der Fig. 3 bestens zu entnehmen ist, wird ein üblicher magnetischer Permeabilitätssensor, der die magnetische Permeabilität eines Entwicklers in eine elektrische Spannung umwandelt und diese abgibt, als Tonersensor verwendet.
Andererseits beinhaltet die Tonernachfülleinrichtung 5 ein an den Entwicklertank 1 angebautes Tonermagazin 11, einen drehbar in das Tonermagazin 11 eingebauten Tonerrührer 12, eine bei einem Tonernachfülleinlauf 9 angeordnete Tonernachfüllwalze 13 sowie ferner, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Tonermotor 14 zum Antrieb der Tonernachfüllwalze 13 und des Tonerrührers 12. In Fig. 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 15 eine aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellte Abdeckung und das Bezugszeichen 16 einen Deckel des Tonermagazins 11.
Die gemäß obiger Beschreibung konstruierte Entwicklereinheit hat die Form einer Kassette, die, wie in Fig. 4 gezeigt, abnehmbar an einem eigentlichen Laserdrucker 20 angebracht ist. In dieser Fig. sind die fotoleitende Trommel 8, eine mit einer Hochspannungsenergieversorgung ausgestattete Ladevorrichtung und ein Reinigungsgerät zusammengefügt und bilden eine Prozeßeinheit 21. Ferner kennzeichnet in dieser Fig. das Bezugszeichen 22 eine mit einem Halbleiterlaser, einem Polygonspiegel zur Ablenkung eines Lasers bei einheitlicher Winkelgeschwindigkeit und Linsen ausgestattete optische Einheit, das Bezugszeichen 23 eine Papierzufuhrkassette, das Bezugszeichen 24 eine Papierzuführrolle, das Bezugszeichen 25 PS Rollen, das Bezugszeichen 26 Fixierrollen und das Bezugszeichen 27 Papierausgaberollen.
Sowohl der Bilderzeugungs- als auch der Papierbeförderungsprozeß sind bekannt und werden deshalb nicht im Einzelnen beschrieben.
Als nächstes wird mit Bezug auf das gemäß der Erfindung und wie oben beschrieben konstruierte Gerät die Theorie einer Reglereinrichtung, die auf der Basis eines Entwicklerkonzentrationssignals, das von einer an einer dafür vorgesehenen Stelle der Bilderzeugungsvorrichtung angebrachten Entwicklereinheit ausgegeben wird, kurz beschrieben. Wenn der Entwickler frisch, aber ungenügend umgerührt und in einem verfestigten Zustand ist, erzeugt, genauer gesagt, der magnetische Permeabilitätssensor ein Ausgangssignal, das einen Entwicklerkonzentrationspegel darstellt, der gemäß der Merkmale des magnetischen Permeabilitätssensors einen hohen Pegel von V&sub3; hat.
Wenn mit einer in eine übliche Bilderzeugungsvorrichtung eingebaute Entwicklereinheit ein Entwicklungsprozeß durchgeführt wird, wird ein elektrostatisch latentes Bild auf dem fotoleitenden Glied entwickelt, während gleichzeitig der Entwicklerkonzentrationspegel konstant gehalten wird, weshalb eine Tonermenge, die der durch den Entwickler verbrauchten Tonermenge entspricht, von der Tonerzufuhr zugeführt und verrührt wird. Um die Tonerkonzentration konstant zu halten, wird infolge dessen eine Tonerreferenz verwendet, die im Sinne der Permeabilitätssenorenausgabe als V&sub2; dargestellt ist.
Wenn ferner mit einer in eine übliche Bilderzeugungsvorrichtung eingebaute Entwicklereinheit ein Entwicklungsprozeß durchgeführt wird, nimmt bei jeder Entwicklung eines elektrostatisch latenten Bildes auf dem fotoleitenden Glied die Entwicklerkonzentration um die für ein Kopienblatt verbrauchte Menge ab, um so einen verringerten Tonerkonzentrationspegel zu schaffen, der in gewissem Maße von dem mit schwarz belegten Anteil des Kopienblattes abhängt. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Permeabilitätssensor eine mit V&sub1; bezeichnete Ausgabe ab. Diese Ausgabe V&sub1; des Permeabilitätssensors veranlaßt die bereits früher beschriebene Tonerzufuhr zu einer solchen Regelung, daß aus der Permeabilitätssensorenausgabe V&sub2; wird.
In dem oben beschriebenen Fall stehen die Ausgaben des Permeabilitätssensors durch V&sub2; < V&sub1; < V&sub3; miteinander in Beziehung. Wenn der Permeabilitätssensor ein Konzentrationssignal V&sub3; erzeugt, wird gemäß dieser obigen wechselseitig bedingten Bezeichnung eine an die Bilderzeugungsvorrichtung angebaute Entwicklereinheit als eine mit neuem Entwickler ausgestattete angesehen und entsprechend gehandhabt.
Nun wird mit Bezug auf die Zeichnung eine spezifische, auf der obigen Theorie beruhende Reglereinrichtung beschrieben.
Wenn eine Entwicklereinheit in den eigentlichen Drucker 20 eingebaut und die Energieversorgung mittels eines Hauptschalters eingeschaltet ist, wird eine Anfangsprüfung durchgeführt, um zu prüfen&sub1; ob der Entwickler frisch ist. Zu diesem Zweck beinhaltet der Regler 6 der Entwicklereinheit, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Vergleichereinrichtung 30 zum Vergleich der Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 mit der Referenzspannung V&sub2;; eine Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 zur Feststellung, daß der Entwickler frisch ist, wenn die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 um eine konstante Spannung höher ist, als die Referenzspannung V&sub2;; eine Rühreinrichtung 32 zum Antrieb der Magnetwalze 2 und der Rührwalze 3, wenn der Entwickler von der Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 als frisch eingestuft wird sowie ferner eine normale Antriebseinrichtung zum Antrieb sowohl der Walzen 2 und 3 als auch der Tonernachfülleinrichtung 5, bis die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 die Referenzspannung V&sub2; erreicht, wenn der Entwickler als nicht frisch eingestuft wird.
Wie in Fig. 5 dargestellt, wird die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und der Zeit in einem Ausgangswellenformdiagramm aufgezeigt.
In Fig. 5 wird die Abzisse - Zeitachse für einen Bereich zwischen 1 Sekunde und 16 Sekunden sowie über 16 Sekunden in der Skalenvergrößerung derart geändert, daß ein innerhalb eines vorherigen Bereichs 1 Sekunde entsprechendes Intervall so geändert wird, daß es innerhalb des späteren Bereichs 30 Sekunden entspricht, d. h. die Zeitachsenskala wird innerhalb des Bereichs über 16 Sekunden um den Faktor 30 reduziert.
Bei einem frischen Entwickler ist, wie in Fig. 5 gezeigt, die Ausgangsspannung des Tonersensors 4 anfänglich hoch und nimmt, während der Entwickler umgerührt wird, um in 1 bis 2 Minuten einen Festzustand zu erlangen, wobei eine konstante Spannung V&sub2; erreicht wird, nach und nach ab.
Deshalb wird eine Spannung, die um Delta V höher als V&sub2; oder die Referenzspannung ist, als neue Spannung V&sub3; definiert.
Es ist zu beachten, daß Delta V auf der Grundlage einer Spannung eingestellt wird, die während des normalen Prozesses nicht auftritt, sondern nur bei frischem Entwickler.
Genauer gesagt, wenn ein Ausdruck durchgeführt wird, um z. B. das ganze Papierblatt zu schwärzen, beträgt der Tonerverbrauch maximal 0,5 Gramm (g) und die verbrauchte Tonermenge kann in ungefähr 6 Sekunden entweder zurückgewonnen oder ausgeglichen werden, wenn die Tonerabnahmemenge 5g / min. beträgt. Da der Toner sogar während des Ausdrucks nachgefüllt wird, kann eine einmal erhöhte Ausgangsspannung des Tonersensors die Referenzspannung während des Ausdrucks wiederherstellen.
Wenn die Sensorenempfindlichkeit 0,3V / WT beträgt, entspricht Delta V, falls auf 0,3V eingestellt, einer Tonerkonzentrationsänderung von 1%. Wenn jedoch die Tonerkonzentration 4% und die Tonermenge 200g beträgt, was eine Tonermenge von ungefähr 8g im Entwickler anzeigt, beträgt der Tonerverbrauch bei einem das ganze Papierblatt schwärzenden Ausdruck ungefähr 0,5g und die Tonerkonzentration 3,75%, was zeigt, daß während eines gewöhnlichen Prozesses keine Tonerkonzentrationsänderung von über 1% auftritt.
Die Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 stuft den Entwickler einerseits dann als frisch ein, wenn die Ausgangsspannung des Tonersensors 4 mit V&sub1; ≥ V&sub3; (= V&sub2; + Delta V) dargestellt wird und andererseits als nicht frisch, wenn V&sub1; < V&sub3; steht. Die Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 hat ferner die Funktion, V&sub1; und V&sub2; zur Unterscheidung des Tonerkonzentrationshochoder -niedrigpegels von einer Differenzgröße V&sub2; zu vergleichen.
Fig. 6 ist ein für die Erläuterung der einzelnen Durchführungsschritte der Anfangsprüfung gemäß der vorher beschriebenen Ausführung der Erfindung nützlicher Ablaufplan. Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden nun die in Fig. 6 dargestellten Schrit-te nachstehend beschrieben.
Zuerst bezüglich Fig. 2 hat die Rühreinrichtung 32 die Funktion, bei abgeschaltet gelassenem Tonermotor 14 den Hauptmotor 10 anzutreiben und eine normale Antriebseinrichtung 33 hat die Funktion, den Tonermotor 14 einerseits für höchstens 1 Minute zur Tonernachfüllung anzutreiben, wenn die Ausgangsspannung des Tonersensors 4 sich mit V&sub1; ≥ V&sub2; deckt und deshalb die Tonerkonzentration niedrig ist, andererseits den Tonermotor 14 abgeschaltet zu lassen, wenn V&sub1; < V&sub2; steht und deshalb die Tonerkonzentration hoch ist.
Wenn der Hauptschalter, wie in Fig. 6 dargestellt, eingeschaltet ist, ermittelt gemäß der oben beschriebenen Konstruktion der Tonersensor 4 einen Tonerkonzentrationspegel des Entwicklers zur Abgabe an den Regler 6 und wenn sich die Ausgabe des Tonersensors 4 mit V&sub1; ≥ V&sub3; deckt (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub3; ?" gibt JA aus), stuft die Entwicklereinheit den Entwickler mittels der Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 als frisch ein. In dieser Phase wird der Vergleich durch die Vergleichereinrichtung 30 durchgeführt. Es ist zu beachten, daß eine kritische Ausgangsspannung, die aufgrund eines in einer neu eingebauten Entwicklereinheit enthaltenen Entwicklers empfangen wird, wie bereits früher beschrieben, eine neue Spannung V&sub3; ist.
Wenn der Entwickler auf die oben beschriebene Weise als frisch eingestuft wird, gibt die Rühreinrichtung 32 ein Antriebssignal an den Hauptmotor 10 ab, damit die Magnetwalze 2 und die Rührwalze 3 rotiert werden, während der Tonermotor 14 abgeschaltet bleibt. Jede der Walzen 2 und 3 wird zum Umrühren des Entwicklers für 1 bis 2 Minuten rotiert. Die hierbei unter den Entwicklerpartikeln verursachte Reibung erhöht die elektrische Ladung des Entwicklers und die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 nimmt ab, bis sie sich bei der Referenzspannung V&sub2; stabilisiert. Danach schreitet das Programm bis zum Erreichen eines Wartezustands weiter, wodurch das Ende einer Operationssene angezeigt wird.
Andererseits unterschreitet bei einer bereits benützten oder alten Entwicklereinheit gemäß dem in Fig. 6 dargestellten Ablaufplan die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 V&sub3;, sodaß V&sub1; durch die Vergleichereinrichtung 30 mit der Referenzspannung V&sub2; verglichen wird, um die Einstufung des Entwicklers durch die Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 als nicht frisch zu verursachen.
Wenn die Ausgangsspannung V&sub1; die Referenzspannung V&sub2; überschreitet (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; ?" gibt JA aus) und damit eine niedrige Tonerkonzentration anzeigt, treibt die normale Antriebseinrichtung 33 (schaltet sich ein) den Tonermotor 14 und den Hauptmotor 10 zum Nachfüllen des Toners an. Infolge dessen werden zur Tonerzufuhr vom Tonermagazin 11 an den Entwicklertank 1 die Tonernachfüllwalze 13 und zum Verrühren des Entwicklers mit dem Toner die Rührwalze 3 rotiert.
In dem Moment, wo die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 der Referenzspannung V&sub9; gleichkommt (der Schritt "Fährt der Tonermotor An für 1 Minute fort ?" gibt NEIN aus), wird der Tonermotor 14 zum Anhalten der Tonernachfüllung abgeschaltet und das Programm schreitet bis zum Wartezustand für einen Bilderzeugungsprozeß weiter.
Wenn der Tonermotor 14 für 1 Minute oder mehr weiterläuft (der Schritt "Fährt der Tonermotor An für 1 Minute fort ?" gibt JA aus), wird die Entwicklereinheit als abnormal eingestuft und der Regler führt ein Fehlerverfahren durch.
Wenn die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors die Referenzspannung V&sub2; unterschreitet (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; ?" gibt NEIN aus) und damit eine genügend hohe Tonerkonzentration anzeigt, ist eine Tonernachfüllung nicht erforderlich und die Entwicklereinheit wird in einen Wartezustand (ENDE) versetzt, während der Tonermotor 14 ausgeschaltet bleibt.
Da auf diese Weise unter Benutzung der Ausgabe des Tonersensors 4 während der Anfangsoperation der Entwicklereinheit der Entwicklerzustand unterscheidbar ist, erfolgt die Unterscheidung des Entwicklerzustands mit den vorhandenen Teilen und ohne separate Anwendung einer bei früherer Technik erforderlicher Sicherung, was die Kosten verringert.
Wenn übrigens gemäß der vorherigen Ausführung der Hauptschalter eingeschaltet und der Toner als frisch eingestuft wird, werden die Magnetwalze 2 und die Rührwalze 3 genügend lange angetrieben, um die Ausgangsspannung des Tonersensors 4 zu reduzieren und zu stabilisieren, was das Problem einer verlängerten Anwärmzeit hervorruft.
Eine Vorbereitungseinrichtung 41, wie in Fig. 7 gezeigt, hat die Funktion, die Entwicklereinheit so zu regeln, daß der Drukker ungeachtet der Ausgabeforderung des Tonersensors 4 zum bedingungslosen und bestimmten Ausdruck eines Papierblattes angewärmt wird und daß in der Druckphase von zweiten und weiteren Papierblättern die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4, die üblicherweise der Referenzspannung V&sub2; gleicht, übertragen wird. Des weiteren ist in einer anderen Ausführung ein Regler 40 so angepaßt, daß bei frischem Entwickler der Bereitschaftszustand für kurzfristiges Drucken hergestellt wird. Wie ferner in der Fig. 7 dargestellt, hat der Regler 40 der Entwicklereinheit folgende Bestandteile: die Vergleichereinrichtung 30, die bei eingeschalteter Energieversorgung die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 mit der Referenzspannung V&sub2; vergleicht; die Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31, die den Entwickler dann als frisch einstuft, wenn die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 um eine konstante Spannung höher ist, als die Referenzspannung V&sub2;; die Vorbereitungseinrichtung 41, die zum Einrichten eines Wartezustands für Bilderzeugungsbereitschaft anwärmt, wenn der Entwickler durch die Entwicklerunterscheidungseinrichtung 31 als frisch eingestuft wird sowie die normale Antriebseinrichtung 33, welche die Walzen 2 und 3 und die Tonernachfülleinrichtung 5 antreibt, bis bei festgestelltem nicht frischem Entwickler die Ausgangsspannung V&sub1; des Tonersensors 4 auf Höhe der Referenzspannung V&sub2; abgesunken ist.
Die für das Anwärmen erforderliche Mindestzeit von 4 bis 6 Sekunden setzt sich zusammen aus den Zeiten für: das Drehen und Verriegeln des in die, einen Halbleiterlaser verwendende, optische Einheit eingebauten Polygonspiegels; das Einschalten des Laserstrahls und des Hauptmotors, die Hochspannungsüberprüfung zur Feststellung, ob die zur Ladung der fotoleitenden Trommel mittels der Ladevorrichtung verwendete Hochspannung eine übliche ist und die Tonerkonzentration überprüft; sowie das Abschalten des Hauptmotors und des Laserstrahls. Während dieses Zeitintervalls, das mit dem Einschalten des Hauptmotors beginnt und mit dem Abschalten desselben endet, werden die Magnetwalze 2 und die Rührwalze 3 angetrieben.
Die in Fig. 7 dargestellten Komponenten entsprechen mit Ausnahme der oben beschriebenen in ihren Ausführungen der Fig. 2.
Fig. 8 ist ein für die Erläuterung der Durchführungsschritte der Anfangsprüfung gemäß der zweiten Ausführung, deren Konstruktion in Fig. 7 dargestellt ist, nützlicher Ablaufplan.
Wenn der Hauptschalter, wie in Fig. 8 dargestellt, eingeschaltet wird, werden die Magnetwalze 2 und die Rührwalze 3, im Gegensatz zu dem in Fig. 6 gezeigten Fall, bei frischem Entwickler (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub3; ?" gibt JA aus) bedingungslos und ungeachtet des Ausgangssignals des Tonersensors 4 für den für das Anwärmen erforderlichen Zeitraum rotiert. Anschließend schreitet das Programm zum Wartezustand (ENDE) für die Druckverarbeitungsbereitschaft weiter. In diesem Fall, wo der Entwickler frisch und das Ausgangssignal des Tonersensors 4 hoch (V&sub1; ≥ V&sub3;) ist, braucht die Tonerkonzentration bei der vorherigen Ausführung zum Erreichen des Referenzpegels (V&sub2;) lange und die sich daraus ergebende verlängerte Anwärmzeit verursacht eine nachteilige Zeitverzögerung bei der Anfangsdruckverarbeitung. Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführung beseitigt jedoch dieses Problem.
In der Druckphase der zweiten und weiteren Papierblätter schreitet die auf dem Referenzwert der Tonerkonzentration bäsierende Regelung weiter und stellt dabei sicher, daß zur Minimierung von unregelmäßiger Tonerkonzentration sowohl der Einfluß der Druckkonzentration des ersten Papierblattes beseitigt als auch die Ausgabe des Tonersensors 4 stabilisiert werden können.
Ist die Entwicklereinheit nicht neu (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub3; ?" gibt NEIN aus) und überschreitet die Ausgangsspannung V&sub1; die Referenzspannung V&sub2; (der Schritt "V&sub1; ≥ V2 ?" gibt JA aus), wird wie bei Fig. 6 der Tonermotor 14 für die Tonernachfüllung betrieben (AN), wobei die Tonernachfüllung beendet wird, wenn durch die Rotation die Ausgangsspannung innerhalb 1 Minute die Referenzspannung erreicht (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; 7" gibt NEIN aus). In dem Moment, wo die Ausgangsspannung V&sub1; die Referenzspannung V&sub2; unterschreitet (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; 7" gibt NEIN aus) und damit anzeigt, daß die Tonerkonzentration ohne Zuhilfenahme der Tonernachfüllung hoch genug für die Druckverarbeitung ist, schreitet das Programm zum Wartezustand für den Bilderzeugungsprozeß weiter. Wenn der Tonermotor 14 für mehr als 1 Minute weiterrotiert (der Schritt "V&sub1; ≥ V&sub2; ?" gibt JA aus), wird die Entwicklereinheit als abnormal eingestuft, worauf, ähnlich dem in Fig. 6 gezeigten Fall, das Fehlerverfahren des Reglers folgt.
Die Erfindung ist keinesfalls auf die vorher beschriebenen Ausführungen beschränkt, die offensichtlich auf vielseitige Weise im Rahmen der Erfindung modifiziert und geändert werden können.
Bei den vorherigen Ausführungen wird der magnetische Permeabilitätssensor als Tonersensor 4 verwendet, aber ein Sensor mit einer Umkehreigenschaft, der den Toner in einem direkten Verhältnis zur Tonerkonzentration abgibt, kann ebenfalls als Tonersensor 4 werden und in diesem Fall wird die Neuausgabe auf einen Pegel eingestellt, der um einen konstanten Wert unter dem Referenzpegel liegt.
Da gemäß der Erfindung, wie aus dem Vorgenannten klar ersichtlich, die Tonerkonzentration im Entwicklertank durch einen Tonersensor ermittelt wird, dessen Merkmal es ist, daß seine Ausgabe (Ermittlungsausgabe) in dem Maße nach und nach abnimmt, wie die Tonerkonzentration zunimmt und der Ausgangspegel des Tonersensors mit dem Referenzpegel verglichen wird, um den Entwickler dann als frisch einzustufen, wenn der Ausgangspegel des Tonersensors den Referenzpegel um einen konstanten Wert überschreitet, kann die Tonerzustandsunterscheidung ohne Zuhilfenahme einer, bei früherer Technik erforderlicher, Sicherung mit den bestehenden Teilen erreicht werden, was zu einer Kostenverringerung führt.
Zudem kann durch den ausschließlichen Antrieb der Rollen bei Einstufung des Entwicklers als frisch die Tonernachfüllung während der Anfangsoperation der Entwicklereinheit vermieden werden, was zur Folge hat, daß die Tonerkonzentration nicht exzessiv ansteigen wird, sondern schnellstens auf Referenzkonzentration gebracht werden kann.
Ferner wird gemäß der Erfindung, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert, beim Einschalten der Energieversorgung der Ausgangspegel des Tonersensors mit dem Referenzpegel verglichen, um den Entwickler dann als frisch einzustufen, wenn der Ausgangspegel des Tonersensors den Referenzpegel überschreitet. Des Weiteren erfolgt das Anwärmen, indem die Rollen während eines Zeitraums, der für das ungeachtet der Tonersensorabgabe bedingungslose Anwärmen erforderlich ist, rotiert werden. Dadurch wird auch das Problem beseitigt, daß entweder die Tonerkonzentration eines frischen Entwicklers zur Einnahme des Referenzpegels lange benötigt oder sich die Anwärmzeit verlängert und der Anfangsdruck verzögert.

Claims

1. Entwicklereinheit mit

- einem Entwicklertank (1),

- Walzen (2, 3), die drehbar in die Entwicklereinheit (1) eingebaut sind,

- einem Tonersensor (4), der für die Ermittlung der Tonerkonzentration im Entwicklertank (1) angepaßt ist und dessen Ausgabewert in dem Maße nach und nach abnimmt, wie die Tonerkonzentration zunimmt,

- einer Tonernachfülleinrichtung (11 - 16) zum Nachfüllen des Toners in den Entwicklertank (1), und

- einem Regler (6; 40), der zur Regelung der Tonernachfülleinrichtung (11 - 16) auf ein Ausgangssignal des Tonersensors (4) reagiert und zum Vergleich eines Ausgangspegels (V&sub1;) des Tonersensors (4) mit einem Referenzpegel (V&sub2;), dadurch gekennzeichnet, daß

- der Regler (6; 40) eine Rühreinrichtung (32) beinhaltet, die auf das Ausgangssignal des Tonersensors (4) zur Regelung des Antriebs der Walzen (2, 3) reagiert,

- die Entwicklereinheit des weiteren eine Entwicklerunterscheidungseinrichtung (31) beinhaltet, die einen Entwickler als frisch einstuft, wenn der Ausgangspegel (V&sub1;) des Tonersensors den Referenzpegel (V&sub2;) um einen konstanten Wert (Delta V) überschreitet,

- die Rühreinrichtung (32) des Reglers (6; 40) so angeordnet ist, daß sie ausschließlich die Walzen (2, 3) antreibt, nachdem der Entwickler von der Entwicklerunterscheidungseinrichtung (31) als frisch eingestuft worden ist und der Regler (6; 40) weiterhin eine normale Antriebseinrichtung (33) beinhaltet, die bei Bedarf die Walze (2, 3) sowie die Tonernachfülleinrichtung (11 - 16) so lange antreibt, bis der Ausgangspegel (V&sub1;) des Tonersensors (4) den Referenzpegel (V&sub2;) erreicht, d. h. wenn der Entwickler als nicht frisch eingestuft worden ist, wobei z. B. eine Anfangsprüfung durchgeführt wird, um einerseits zu überprüfen, ob der Entwickler zum Zeitpunkt des Einbaus der Entwicklereinheit in einen Drucker frisch ist und um andererseits die Energieversorgung einzuschalten.

2. Entwicklereinheit gemäß Anspruch 1, worin

- die Vergleichereinrichtung (30) des Reglers (6; 40) den Ausgangspegel (V&sub1;) des Tonersensors (4) mit dem Referenzpegel (V&sub2;) vergleicht, wenn die Energieversorgung eingeschaltet wird, und

- weiterhin eine Vorbereitungseinrichtung (41) das Anwärmen zur Einrichtung eines Wartezustandes für Bilderzeugungsbereitschaft durchführt, wenn der Entwickler durch die Entwicklerunterscheidungseinrichtung (31) als frisch eingestuft wird.