DE69431098T2

DE69431098T2 - Vorrichtung zur Messung der Tonerladungsquantität und Bilderzeugungsgerät mit dieser Messvorrichtung

Info

Publication number: DE69431098T2
Application number: DE69431098T
Authority: DE
Inventors: Keiji Taniguchi; Takasumi Wada; Yoichi Yamamoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2938327B2; US5486900A; EP0657785B1; EP0657785A1; JPH07159466A; DE69431098D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für die Ladungsmenge von Tonerteilchen sowie eine Bilderzeugungsvorrichtung wie ein Kopiergerät mit dieser Messvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Als Messverfahren für die Tonerladungsmenge ist ein Wegblasverfahren bekannt.
Beim Wegblasverfahren wird ein Zweikomponentenentwickler aus Tonerteilchen und Trägerteilchen auf einem Halteelement mit Maschen platziert, die größer als der Durchmesser eines Tonerteilchens aber kleiner als der Durchmesser eines Trägerteilchens sind, und es werden nur die Tonerteilchen durch einen Strahl trockener Luft (z. B. Stickstoff) weggeblasen. Dann wird die Ladungsmenge des auf dem Halteelement verbliebenen Trägers gemessen, so dass die Tonerladungsmenge durch das Gewicht erhalten wird.
Jedoch ist es beim Wegblasverfahren, da sich der Messwert abhängig von der Strömung des Strahls trockener Luft und der für die Messung erforderlichen Zeit ändert, schwierig, die genaue Tonerladungsmenge zu messen. Darüber hinaus kann keine Verteilung der Ladungsmenge erhalten werden. Ferner kann, da ein Einkomponentenentwickler keinen Träger enthält, die Tonerladungsmenge unter Verwendung eines Einkomponentenentwicklers theoretisch nicht gemessen werden.
Die Veröffentlichung Nr. JP-A-Sho57-79958 zu einem ungeprüften japanischen Patent offenbart das folgende Verfahren. Tonerteilchen werden in eine Kammer eingeleitet, in die ein Luftstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit geliefert wird und in der ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt wird, die durch das elektrische Feld gelaufenen Tonerteilchen werden auf einem Blatt angesammelt und es wird die Verteilung der Tonerteilchen auf dem Blatt gemessen, so dass die Verteilung der relativen Tonerladungsmenge erhalten wird.
Jedoch existiert beim obigen Verfahren, da es erforderlich ist, für jede Messung Blätter zu entnehmen, auf denen sich die Tonerteilchen angesammelt haben, ein Problem dahingehend, dass keine fortlaufende Messung ausgeführt werden kann. Darüber hinaus existiert ein Problem dahingehend, dass nicht die Ladungsmenge jedes Tonertelichens gemessen werden kann.
Die Veröffentlichung Nr. JP-A-Sho61-277071 zu einem ungeprüften japanischen Patent offenbart das folgende Verfahren. Tonerteilchen können frei durch einen vertikalen Kanal fallen, in dem ein elektrisches Feld erzeugt wurde, auf Toner, der eine Messposition durchläuft, wird ein Laserstrahl gestrahlt, und die Geschwindigkeit der Tonerteilchen wird aus der Dopplerfrequenz des gestreuten Lichts gemessen, so dass die Ladungsmenge und die Verteilung derselben erhalten werden.
Jedoch haften bei diesem Verfahren, da das Moment der Tonerteilchen klein ist, dieselben an einer Wandfläche des Kanals an. Daher existiert ein Problem dahingehend, dass es für die Tonerteilchen schwierig ist, die Messposition zu durchlaufen. Ferner kann, da Toner im Allgemeinen schwarz ist, kein Streulicht mit einer für eine Messung erforderlichen Stärke erhalten werden, wenn nicht ein starker Laserstrahl eingestrahlt wird. Aus diesem Grund, da nämlich ein großer Laser wie ein He-Ne-Laser oder ein Ar-Laser erforderlich ist, existiert ein Problem dahingehend, dass die Messvorrichtung größer wird.
Außerdem offenbart die Veröffentlichung Nr. JP-A-Hei 4-25772 zu einem ungeprüften japanischen Patent das folgende Verfahren. Tonerteilchen, die mit gleichmäßiger Fluggeschwindigkeit in einem elektrischen Feld fliegen, werden unter Verwendung eines optischen Vergrößerungssystems betrachtet, und der Durchmesser und die Auslenkung der Tonerteilchen werden mit durch Bildverarbeitung beobachteten Daten erhalten, wodurch die Tonerladungsmenge erhalten wird.
Jedoch ist es bei diesem Verfahren erforderlich, da der Betrachtungsbereich eng ist, den Betrachtungsbereich durchzufahren, um alle Tonerteilchen zu beobachten. Aus diesem Grund existiert dasselbe Problem wie bei den oben genannten Verfahren, dass nämlich die Messvorrichtung größer wird.
Wie oben angegeben, existiert ein Problem dahingehend, dass, da die Messvorrichtung groß ist, selbst wenn eines der obigen Verfahren verwendet wird, die Messvorrichtung schwierig in einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie einem Kopiergerät, zu installieren ist. Darüber hinaus existiert ein Problem, da Tonerteilchen als Probe entnommen werden, damit die Ladungsmenge der Probe gemessen wird, dahingehend, dass die Tonerladungsmenge bei der Bilderzeugung nicht erhalten werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist wünschenswert, eine kleine Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie einem Kopiergerät, installiert werden kann, und eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie ein Kopiergerät, zu schaffen, bei der die Tonerladungsmenge durch Installieren der Messvorrichtung bei der Bilderzeugung erhalten werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 definierte Messvorrichtung gelöst.
Durch die Vorrichtung der Fig. 1 ist es möglich, die Ladungsmenge von Tonerteilchen dadurch zu erhalten, dass nur die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems beleuchtet wird. Aus diesem Grund reicht eine kleine Lichtquelle aus. Darüber hinaus ist kein Scansystem zum Betrachten eines großen Bereichs erforderlich. Im Ergebnis wird die Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge kompakt, wodurch es möglich ist, dieselbe in einer Bilderzeugungsvorrichtung zu installieren.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform ist durch die Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen, wie sie durch den Anspruch 16 definiert ist.
Bei der Vorrichtung gemäß dem Anspruch 16 kann die Tonerladungsmenge auf den optimalen Wert eingestellt werden, da sie bei der Bilderzeugung erhalten werden kann. Dies ermöglicht es, Bilder hoher Qualität zu erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Aufbauzeichnung für ein Kopiergerät, das schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung bildet.
Fig. 2 ist eine erläuternde Zeichnung, die den Aufbau einer Kammer im in der Fig. 1 dargestellten Kopiergerät zeigt.
Fig. 3 ist eine Aufbauzeichnung für ein Kopiergerät, das schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung bildet.
Fig. 4 ist eine erläuternde Zeichnung, die den Aufbau einer Kammer im in der Fig. 3 dargestellten Kopiergerät zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erörtert die folgende Beschreibung eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, verfügt ein erfindungsgemäßes Kopiergerät (Bilderzeugungsvorrichtung) über eine trommelförmige Elektrode 41, eine Entwicklungseinheit 5 und einen Messabschnitt 20 für die Tonerladungsmenge.
Die Entwicklungseinheit 5 ist so ausgebildet, dass sie über eine Rührwalze 53 zum Rühren eines Zweikomponentenentwicklers aus unmagnetischen Tonerteilchen und magnetischen Trägerteilchen, eine Magnetwalze 51 zum Transportieren des gerührten Entwicklers zur Elektrode 41 und eine Schneide 52 zum Konstanthalten der Schichtdicke des Entwicklers auf der Magnetwalze 51 verfügt.
Die trommelförmige Elektrode 41 ist so ausgebildet, dass sie sich nahe am Entwickler auf der Magnetwalze 51 oder in Kontakt mit diesem befindet.
Die Rührwalze 53, die Magnetwalze 51 und die Elektrode 41 werden jeweils durch eine Antriebseinrichtung wie einen Motor (nicht dargestellt) drehend angetrieben.
Der Messabschnitt 20 für die Tonerladungsmenge verfügt über eine benachbart zur Elektrode 41 angeordnete Entnahmeöffnung 3 zum Entnehmen von Tonerteilchen, eine Kammer 1 zum Messen der Tonerladungsmenge und eine Pumpe 2 zum Erzeugen einer Luftströmung in der Richtung der z-Achse, um die entnommenen Tonerteilchen zur Kammer zu führen. Hierbei ist die z-Achse eine Achse in der vertikalen Richtung.
Wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, ist die Kammer 1 so platziert, dass ihre Länge parallel zur Richtung der z-Achse verläuft. Die Kammer 1 verfügt über Fenster 12a und 12b (ein erstes und ein zweites Fenster), die rechtwinklig zur x-Achse verlaufen und einander gegenüberstehend angeordnet sind, und Elektroden 11a und 11b (eine erste und eine zweite Elektrode), die rechtwinklig zur y-Achse verlaufen und einander gegenüberstehen. Die Fenster 12a und 12b bestehen aus einem lichtdurchlässigen Material wie Glas, und auf ihren Innenseiten ist eine leitende Beschichtung mit hohem Widerstand ausgebildet, die über Lichtdurchlässigkeit verfügt und einen gleichmäßigen Widerstandswert zeigt.
An den beiden Enden der Elektroden 11a und 11b auf der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand in den Fenstern 12a und 12b sind Elektrodenabschnitte entlang Seiten der Fenster 12a und 12b vorhanden. Der Elektrodenabschnitt auf der Seite der Elektrode 11a der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand im Fenster 12a ist elektrisch mit der Elektrode 11a verbunden, und der Elektrodenabschnitt auf der Seite der Elektrode 11b der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand im Fenster 12b ist elektrisch mit der Elektrode 11b verbunden. Darüber hinaus kann der Elektrodenabschnitt auf der Seite der Elektrode 11b der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand im Fenster 12a elektrisch durch einen Schalter (nicht dargestellt) mit der Elektrode 11b verbunden und auch von ihr getrennt werden, und der Elektrodenabschnitt auf der Seite der Elektrode 11a der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand im Fenster 12b kann durch einen Schalter (nicht dargestellt) elektrisch mit der Elektrode 11a verbunden und auch von ihr getrennt werden.
Der Messabschnitt 20 für die Tonerladungsmenge verfügt ferner über eine Lichtquelle 15, ein optisches Vergrößerungssystem 6, einen CCD(charge coupled device)-Sensor 7, eine Bildverarbeitungseinheit 9, einen Spannungsgenerator 8 und eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 10 (Steuerungseinrichtung). Die Lichtquelle 15 strahlt Licht durch das Fenster 12a auf durch die Kammer 1 laufende Tonerteilchen, das optische Vergrößerungssystem 6 wird dazu verwendet, Tonerteilchen durch das Fenster 12b hindurch zu beobachten, der CCD-Sensor 7 empfängt ein optisches Bild der Tonerteilchen, das durch das optische Vergrößerungssystem 6 vergrößert wurde, und er setzt dieses optische Bild in ein Bildsignal um, die Bildverarbeitungseinheit 9 entnimmt dem vom CCD-Sensor 7 erhaltenen Bildsignal einen Bewegungsort der Tonerteilchen, der Spannungsgenerator 8 legt eine Spannung V1 an die Elektrode 41 an, und er legt eine Spannung V zwischen die Elektroden 11a und 11b in der Kammer 1, und die CPU 10 steuert die Spannung V vom Spannungsgenerator 8 in solcher Weise, dass die Tonerteilchen eine Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 passieren, und zwar auf Grundlage des in der Bildverarbeitungseinheit 9 entnommenen Bewegungsort der Tonerteilchen.
Bei der obigen Anordnung wird ein Zweikomponentenentwickler durch die Rührwalze 53 gerührt und durch die Magnetwalze 51 zur Elektrode 41 transportiert. Bei diesem Prozess wird der Entwickler geladen.
Wenn an die Elektrode 41 eine Spannung angelegt wird, deren Polarität entgegengesetzt zu der des geladenen Entwicklers ist, haften nur die Tonerteilchen des Entwicklers auf der Magnetwalze 51 an der Elektrode 41 an. Wenn die Tonerteilchen auf der Elektrode 41 über die Entnahmeöffnung 3 gelangen, wird vom Spannungsgenerator 8 eine Spannung V1 an die Elektrode 41 angelegt, deren Polarität mit der der geladenen Tonerteilchen übereinstimmt. Im Ergebnis erfahren die Tonerteilchen auf der Elektrode 41 eine elektrostatische Kraft (Abstoßungskraft), und sie werden von der Elektrode 41 beseitigt, um durch die Pumpe 2 in die Entnahmeöffnung 3 gesaugt zu werden. Die angesaugten Tonerteilchen werden zur Messung zur Kammer 1 geführt.
Die Spannung V wird vom Spannungsgenerator 8 in der Kammer 1 zwischen die Elektroden 11a und 11b gelegt. Die Elektrodenabschnitte der leitenden Beschichtungen mit hohem Widerstand in den Fenstern 12a und 12b können durch die oben genannten Schalter elektrisch mit den jeweiligen Elektroden 11b und 11a verbunden werden. In diesem Fall wird, da in der leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand ein elektrischer Strom fließt, zwischen den Elektroden 11a und 11b ein gleichförmiges elektrisches Feld erzeugt. Ferner kann selbst dann, wenn Tonerteilchen an der Wand der Kammer 1 anhaften, die Turbulenz des elektrischen Felds auf das Minimum beschränkt werden.
Die Tonerteilchen treten durch den Luftstrahl mit einer Geschwindigkeit v0 entlang der z-Achse in die Kammer 1 ein. In der Kammer 1 erfahren die Tonerteilchen eine Kraft QE in der Richtung qE in der Richtung der y-Achse und eine Kraft mg in der Richtung der z-Achse. Hierbei repräsentiert q die Ladungsmenge von Tonerteilchen, E repräsentiert das elektrische Feld in der Kammer 1, m repräsentiert die Masse der Tonerteilchen und g repräsentiert die Erdbeschleunigung.
Der Bewegungsort der Tonerteilchen wird durch das optische Vergrößerungssystem 6 und den CCD-Sensor 7 erfasst und durch die Bildverarbeitungseinheit 9 und die CPU 10 analysiert. Dann wird die Spannung V vom Spannungsgenerator 8 auf Grundlage eines Befehls von der CPU 10 so zwischen die Elektroden 11a und 11b gelegt, dass die Tonerteilchen eine vorgegebene Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 durchlaufen. Die Ladungsmenge der Tonerteilchen kann aus dem Wert der Spannung V erhalten werden.
Wenn das Innere der Kammer 1 zu reinigen ist, werden die Elektrodenabschnitte auf den leitenden Beschichtungen mit hohem Widerstand in den Fenstern 12a und 12b durch die Schalter elektrisch von den Elektroden 11b bzw. 11a getrennt und vom Spannunggenerator 8 wird eine Wechselspannung angelegt, damit zwischen den Elektroden 11a und 11b ein elektrisches Wechselfeld erzeugt wird. Wegen der elektrischen Verbindungen zwischen den Elektrodenabschnitten auf den leitenden Beschichtungen mit hohem Widerstand in den Fenstern 12a und 12b und den Elektroden 11a bzw. 11b wird die Wechselspannung auch an diese leitenden Beschichtungen angelegt. Im Ergebnis wird an den Fenstern 12a und 12b anhaftender Staub, wie Tonerteilchen, von der Innenwand der Kammer 1 beseitigt und durch den Luftstrahl beseitigt.
Hier wird die Spannung V1 zum Entnehmen der Tonerteilchen zwischen die Elektrode 41 und Masse gelegt, jedoch ist es bevorzugt, dass die Entnahmeöffnung 3 mit Masse verbunden ist und auf einer Oberfläche der Entnahmeöffnung 3, die der Elektrode 41 gegenübersteht, ein isolierender Film ausgebildet ist.
Die Fenster 12a und 12b mit leitenden Beschichtungen mit hohem Widerstand können, gemäß einem speziellen Beispiel, dadurch erhalten werden, dass (SnO&sub2; + Cr) mit einer Filmdicke von 0,13 um auf Glas abgeschieden wird. Der elektrische Flächenwiderstand der leitenden Beschichtung beträgt näherungsweise 3,0 kΩ/cm².
Wie oben angegeben, wird die Spannung V vom Spannungsgenerator 8 so zwischen die Elektroden 11a und 11b gelegt, dass die Tonerteilchen die vorgegebene Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 durchlaufen, und die Tonerladungsmenge wird aus dem Wert der Spannung 6 erhalten.
Bei dieser Anordnung sollte nur die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 beleuchtet werden. Aus diesem Grund reicht eine kleinere Lichtquelle 15 aus. Darüber hinaus ist kein Durchfahrsystem für eine Messung, das einen großen Bereich überdeckt, erforderlich. Im Ergebnis wird der Messabschnitt 20 für die Tonerladungsmenge kompakt und kann daher leicht in einem Kopiergerät installiert werden.
Außerdem kann die Tonerladungsmenge bei der Bilderzeugung erhalten werden, da sie dadurch gemessen wird, dass Tonerteilchen der Entwicklungseinheit 5 entnommen werden.
Die folgende Beschreibung erörtert unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Hierbei sind der Zweckdienlichkeit der Erläuterung halber diejenigen Elemente der vorliegenden Ausführungsform, die dieselbe Anordnung und Funktion wie bei der vorigen Ausführungsform aufweisen und dort genannt sind, durch dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, ist bei einem Kopiergerät (Bilderzeugungsvorrichtung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Aufbau der Kammer 1 verschieden von dem bei der oben genannten Ausführungsform.
Wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, ist die Kammer 1 so ausgebildet, dass ihre Länge parallel zur Richtung der x-Achse verläuft. Die Kammer 1 verfügt über Fenster 14a und 14b (ein erster und ein zweites Fenster), die rechtwinklig zur y-Achse verlaufen und einander gegenüberstehend angeordnet sind, und Elektroden 13a und 13b (eine erste und eine zweite Elektrode), die rechtwinklig zur z-Achse verlaufen und die einander gegenüberstehen. Auf der Elektrode 13b an der Oberseite ist eine schlitzförmige Öffnung 13c vorhanden, so dass Tonerteilchen von der Entnahmeöffnung 3 in die Kammer 1 geleitet werden.
Hierbei sind die Lichtquelle 15 und das optische Vergrößerungssystem 6, die nicht dargestellt sind, so vorhanden, dass sie den Fenstern 14a bzw. 14b gegenüberstehen.
Bei der obigen Anordnung durchlaufen aus der Entnahmeöffnung 3 entnommene Tonerteilchen die schlitzförmige Öffnung 13c der Elektrode 13b, um in die Kammer 1 zu fallen. In der Kammer 1 strömt Luft durch die Wirkung der Pumpe 2 mit konstanter Geschwindigkeit v0 in der Richtung der x-Achse.
Als Erstes werden die Elektroden 13a und 13b geerdet, und es wird die Geschwindigkeit erhalten, mit der die Tonerteilchen fallen, wenn nur die vertikal wirkenden Kräfte auf Grund der Schwerkraft vorhanden sind, wodurch die Masse der Tonerteilchen erhalten wird. Als Nächstes wird die Spannung V vom Spannungsgenerator 8 auf Grundlage eines Befehls von der CPU 10, und unter Steuerung durch dieselbe, zwischen die Elektroden 13a und 13b gelegt, um dafür zu sorgen, dass die Tonerteilchen eine vorgegebene Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 durchlaufen. Die Tonerladungsmenge wird aus dem Wert der Spannung V erhalten, die dafür sorgt, dass dies auftritt.
Anders gesagt, ist, wenn die Spannung V so angelegt wird, dass die Bewegungsrichtung der Tonerteilchen entlang der x-Achse verläuft, die Formel mg = qE erfüllt, d. h., dass die nach unten wirkende Schwerkraft durch die Aufwärtskraft auf Grund des Felds E auf die geladenen Teilchen aufgehoben wird. Daher kann q erhalten werden. Darüber hinaus kann, da die Konfiguration und die Größe der Tonerteilchen durch das optische Vergrößerungssystem 6 beobachtet werden könne, auch die Ladungsmenge der Tonerteilchen durch das Gewicht derselben erhalten werden. Ferner kann auch die Verteilung der Tonerladungsmenge dadurch erhalten werden, dass die Spannung V sukzessive geändert wird und die Anzahl der Tonerteilchen gezählt wird, die die vorgegebene Position durchlaufen.
Hierbei ist es bevorzugt, dass der CCD-Sensor 7 ein Flächensensor ist, der dazu in der Lage ist, die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 zu beobachten, jedoch ist auch ein Zeilensensor, dessen Länge parallel zur Richtung der z-Achse verläuft, dann bevorzugt, wenn nur die Tonerladungsmenge zu erhalten ist.
Als Lichtquelle 15 werden eine Glühlampe, eine Fluoreszenzlampe, eine LED (Licht emittierende Diode) hoher Intensität, ein Laser usw. verwendet, jedoch ist die Lichtquelle 15 nicht hierauf beschränkt, so dass alles verwendet werden kann, das dazu in der Lage ist, eine ausreichende Lichtmenge zur Erfassung durch den CCD-Sensor 7 zu erzielen.
Wenn als CCD-Sensor 7 ein Flächensensor verwendet wird und als Lichtquelle 15 ein Halbleiterlaser so verwendet wird, dass er mit einem vorgegebenen Zyklus einstrahlen kann, können die Fallgeschwindigkeit der Tonerteilchen und die Tonerladungsmenge gleichzeitig gemessen werden.
Bei der obigen Ausführungsform wurde zum Entnehmen der Tonerteilchen eine trommelförmige Elektrode 41 verwendet, jedoch kann statt dessen eine lichtempfindliche Trommel verwendet werden. Wenn eine lichtempfindliche Trommel verwendet wird, wird an einen Teil einer lichtempfindlichen Schicht ein vorgegebenes elektrisches Potenzial angelegt, und die Tonerteilchen können mittels eines Ladeprozesses und eines Belichtungsprozesses daran anhaften. Als Nächstes werden elektrische Ladungen aus dem Teil, in dem die Tonerteilchen anhaften, dadurch beseitigt, dass dieser Teil belichtet wird und die anhaftenden Tonerteilchen sollten entfernt werden.
Für den Entwickler besteht keine Beschränkung auf einen Zweikomponentenentwickler, so dass ein Einkomponentenentwickler ohne Trägerteilchen aus einer magnetischen Substanz verwendet werden kann.
Außerdem erörterten die obigen Ausführungsformen die Messung der Tonerladungsmenge unter Veranschaulichung eines Kopiergeräts als Bilderzeugungsvorrichtung, jedoch ist die Erfindung auch bei der Messung der Tonerladungsmenge in einer Bilderzeugungsvorrichtung wie einem Laserdrucker anwendbar.
Wie oben angegeben, ist die erste Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge gemäß der Erfindung so ausgebildet, dass sie über die einander gegenüberstehenden Elektroden 11a und 11b, den Spannungsgenerator 8, das optische Vergrößerungssystem 6, die Lichtquelle 15, den CCD-Sensor 7 und die CPU 10 verfügt. Die Elektroden 11a und 11b erzeugen ein elektrisches Feld zum Beschleunigen von Tonerteilchen, der Spannungsgenerator 8 liegt die Spannung V zwischen die Elektroden 11a und 11b, das optische Vergrößerungssystem 6 vergrößert die Bilder der Tonerteilchen, die sich zwischen den Elektroden 11a und 11b bewegen, die Lichtquelle 15 beleuchtet die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6, der CCD-Sensor 7 empfängt ein optisches Bild der durch das optische Vergrößerungssystem 6 vergrößerten Tonerteilchen und setzt dieses in ein Bildsignal um, und die CPU 10 steuert die Spannung V vom Spannungsgenerator 8 auf Grundlage des Bildsignals, so dass die Tonerteilchen eine vorgegebene Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 durchlaufen, und sie erhält die Ladungsmenge der Tonerteilchen aus dem Wert der Spannung V.
Die obige Anordnung ermöglicht es, die Ladungsmenge von Tonerteilchen dadurch zu erhalten, dass nur die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems 6 beleuchtet wird. Aus diesem Grund ist eine kleine Lichtquelle 15 geeignet. Darüber hinaus ist kein Durchfahrsystem zum Betrachten eines großen Bereichs erforderlich. Im Ergebnis ist die Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge kompakt, wodurch sie leicht in einer Bilderzeugungsvorrichtung wie einem Kopiergerät installiert werden kann.
Wie oben angegeben, verfügt die zweite Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge gemäß der Erfindung über eine Anordnung, die verhindert, dass Tonerteilchen an der Lichtquelle 15 und am Fenster 14a anhaften, und sie verhindert, dass Tonerteilchen am optischen Vergrößerungssystem 6 und den Fenstern 14b anhaften, wie sie in der ersten Messvorrichtung vorhanden sind. Die Fenster 12a und 12b (oder die Fenster 14a und 14b) bestehen aus einem durchscheinenden Substrat und einer leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand, die auf der den Tonerteilchen zugewandten Seite des durchscheinenden Substrat ausgebildet ist. Die Elektrode 11a (oder die Elektrode 13a) ist über die leitende Beschichtung im Fenster 12a (oder im Fenster 14a) und durch die leitende Beschichtung im Fenster 12b (oder im Fenster 14b) mit der Elektrode 11b (oder der Elektrode 13b) verbunden.
Im Ergebnis werden, da nämlich die Fenster 12a und 12b (oder die Fenster 14a und 14b) vorhanden sind, die Lichtquelle 15 und das optische Vergrößerungssystem 6 durch Tonerteilchen nicht zu stark verschmutzt. Darüber hinaus wird, da zu den leitenden Beschichtungen mit hohem Widerstand in den Fenstern 12a und 12b (oder den Fenstern 14a und 14b) ein elektrischer Strom fließt, zwischen den Elektroden 11a und 11b (oder den Elektroden 13a und 13b) ein gleichförmiges elektrisches Feld erzeugt. Ferner kann die Turbulenz des elektrischen Felds selbst dann auf das Minimum beschränkt werden, wenn Tonerteilchen an den Fenstern 12a und 12b (oder den Fenstern 14a und 14b) anhaften. Dies ermöglicht es, die Ladungsmenge von Toner genau zu messen.
Wie oben angegeben, verfügt die dritte Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine solche Anordnung, dass das Fenster 12a (oder das Fenster 14a) zum Verhindern des Anhaftens von Tonerteilchen and der Lichtquelle 15 sowie das Fenster 12b (oder das Fenster 14b zum Verhindern des Anhaftens von Tonerteilchen am optischen Vergrößerungssystem 6 bei der ersten Messvorrichtung für die Tonerladungsmenge vorhanden sind. Die Fenster 12a und 12b (oder die Fenster 14a und 14b) bestehen aus einem durchscheinenden Substrat und einer leitenden Beschichtung mit hohem Widerstand, die auf der den Tonerteilchen zugewandten Seite des durchscheinenden Substrats ausgebildet ist. Die Elektrode 11a (oder die Elektrode 13a) ist mit der leitenden Beschichtung im Fenster 12a (oder im Fenster 14a) verbunden, und die Elektrode 11b (oder die Elektrode 13b) ist mit der leitenden Beschichtung im Fenster 12b (oder im Fenster 14b) verbunden.
Die obigen Anordnungen ermöglichen es, nicht nur eine Verschmutzung durch Tonerteilchen auf den Elektroden 11a und 11b (oder den Elektroden 13a und 13b) zu reinigen, sondern auch eine Verschmutzung auf den Fenstern 12a und 12b (oder den Fenstern 14a oder 14b) dadurch zu reinigen, dass zwischen die Elektroden 11a und 11b (oder die Elektroden 13a und 13b) eine Wechselspannung gelegt wird. Dies ermöglicht es, die Tonerladungsmenge genau zu messen.
Wie oben angegeben, verfügt die vierte Tonerladungsmenge für eine Tonerladungsmenge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine solche Anordnung, dass die Lichtquelle 15 ein Halbleiterlaser ist, der die Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems mit einem vorgegebenen Zyklus in der ersten, zweiten oder dritten Messvorrichtung für eine Tonerladungsmenge beleuchtet.
Die obige Anordnung ermöglicht es, die Geschwindigkeit von Tonerteilchen und die Tonerladungsmenge gleichzeitig zu messen. Daher kann die Messung schneller ausgeführt werden.
Die Erfindung kann auf andere spezielle Formen realisiert werden, ohne von ihren durch die Ansprüche definierten Schutzumfang abzuweichen.

Claims

1. Messvorrichtung (20) für die Ladungsmenge von Tonerteilchen, mit:

- einer Kammer (1), die so ausgebildet ist, dass sie Tonerteilchen aufnimmt und eine erste und eine zweite Elektrode (11a, 11b; 13a, 13b) aufweist, die einander gegenüberstehen;

- einem Spannungsgenerator (8) zum Anlegen einer Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die Kammer durchlaufende Tonerteilchen beschleunigt;

- einem optischen Vergrößerungssystem (6) zum Vergrößern des Bilds von Tonerteilchen, die sich zwischen der ersten und zweiten Elektrode bewegen;

- einer Lichtquelle (15) und

- einer Bildaufnahmeeinrichtung (7) zum Empfangen des optischen Bilds von Tonerteilchen, vergrößert durch das optische Vergrößerungssystem, um das optische Bild in ein Bildsignal umzusetzen;

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Lichtquelle (15) so angeordnet ist, dass die Umgebung des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems (6) beleuchtet wird; und

- eine Steuerungseinrichtung (9, 10) die Spannung vom Spannungsgenerator (8) auf Grundlage des Bildsignals derart steuert, dass die Tonerteilchen eine vorgegebene Position in der Nähe des Brennpunkts des optischen Vergrößerungssystems (6) passieren, und eine Ladungsmenge entsprechend dem Wert der Spannung erhalten.

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kammer (1) ferner ein erstes und ein zweites Fenster (12a, 12b; 14a, 14b) aufweist, wobei das erste Fenster verhindert, dass Tonerteilchen an der Lichtquelle (15) anhaften, und das zweite Fenster verhindert, dass Tonerteilchen am optischen Vergrößerungssystem (6) anhaften.

3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das erste und das zweite Fenster (12a, 12b; 14a, 14b) aus einem durchscheinenden Substrat und einer leitenden Beschichtung besteht, die auf entgegengesetzten Innenflächen desselben dort, wo die Tonerteilchen durchlaufen, ausgebildet wurde.

4. Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die erste Elektrode (11a; 13a) über die leitende Beschichtung im ersten Fenster (12a; 14a) und die leitende Beschichtung im zweiten Fenster (12b; 14b) mit der zweiten Elektrode (11b; 13b) verbunden ist.

5. Messvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Elektrode (11a; 13a) mit der leitenden Beschichtung im ersten Fenster (12a; 14a) und die zweite Elektrode (11b; 13b) mit der leitenden Beschichtung im zweiten Fenster (12b; 14b) verbunden ist.

6. Messvorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit:

- einer ersten Schalteinrichtung zum Verbinden der ersten Elektrode (11a; 13a) mit der leitenden Beschichtung im zweiten Fenster (12b; 14b);

- einer zweiten Schalteinrichtung zum Verbinden der zweiten Elektrode (11b; 13b) mit der leitenden Beschichtung im ersten Fenster (12a; 14a); und

- einer Spannungsanlegeeinrichtung (8) zum Anlegen einer Wechselspannung zwischen die erste und zweite Elektrode.

7. Messvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das durchscheinende Substrat des ersten und zweiten Fensters (12a, 12b; 14a, 14b) aus Glas besteht und die leitende Beschichtung aus SnO&sub2; und Cr besteht.

8. Messvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der elektrische Flächenwiderstand der leitenden Beschichtung in der Größenordnung von 1 kΩ/cm² liegt.

9. Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung zum Erden der ersten und zweiten Elektrode (13a, 13b) zum Erhalten der Masse von Tonerteilchen aus der Fallgeschwindigkeit derselben.

10. Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flächen der ersten und der zweiten Elektroden (13a, 13b) so eingestellt sind, dass sie beide horizontal verlaufen, so dass die erste und die zweite Elektrode Tonerteilchen in der Richtung entgegengesetzt zur Schwerkraft beschleunigen können.

11. Messvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Steuereinrichtung (10) die vom Spannungsgenerator (8) erzeugte Spannung so steuert, dass die auf die Tonerteilchen wirkende Schwerkraft durch die auf sie wirkende elektrische Feldkraft aufgehoben wird.

12. Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bildaufnahmeeinrichtung ein CCD-Sensor (7) ist.

13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der CCD-Sensor (7) ein Flächensensor ist.

14. Messvorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Lichtquelle (15) ein Halbleiterlaser ist, der Licht mit einem vorgegebenen Zyklus emittiert.

15. Messvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der CCD-Sensor ein Zeilensensor ist.

16. Bilderzeugungsvorrichtung mit:

- einer lichtempfindlichen Trommel;

- einer Entwicklungseinheit (5), die es ermöglicht, dass geladener Toner abhängig von Bildinformation an der lichtempfindlichen Trommel anhaften kann; und

- einer Messvorrichtung, wie sie im Anspruch 1 definiert ist, zum Messen der Ladungsmenge von Toner, der in der Entwicklungseinheit geladen wurde.

17. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit:

- einer Entnahmeelektrode (41) zum Entnehmen von in der Entwicklungseinheit (5) geladenem Toner; und

- einer Pumpe (2) zum Transportieren des durch die Entnahmeelektrode entnommenen Toners zur Kammer (1) und durch die Durchführung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (11a, 11b; 13a, 13b).

18. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Entnahmeelektrode (41) Teil der lichtempfindlichen Trommel ist.