DE69636271T2

DE69636271T2 - Vorrichtung zum Messen der Entwicklerladungsmenge

Info

Publication number: DE69636271T2
Application number: DE69636271T
Authority: DE
Inventors: Takasumi Nara-shi Wada; Yoichi Kasugaen Nara-shi Yamamoto; Keiji Nakano Fukui-shi Taniguchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: US5797062A; EP0770879A3; EP0770879A2; DE69636271D1; JP3199993B2; EP0770879B1; JPH09113559A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers, der als visualisierende Partikel in einer Bilderzeugungsvorrichtung eines elektrophotographischen Drucksystems, wie z. B. eines Kopiergeräts, verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In elektrophotographischen Druckvorrichtungen, wie z. B. Kopiergeräten usw., werden Tonerpartikel als ein Entwickler verwendet, wobei die Tonerpartikel geladen sind, wenn sie bei der Erzeugung von Bildern verwendet werden. Die Ladungsmenge der Tonerpartikel ist ein wichtiger Faktor beim Bestimmen der Bildqualität, wobei für das Messen dieser Ladungsmenge verschiedene Verfahren entwickelt worden sind.
Als ein Verfahren zum Messen einer Ladungsmenge des Toners ist ein Abblas-Verfahren bekannt. Beim Abblas-Verfahren wird eine Ladungsmenge der Tonerpartikel in einem Zweikomponentenentwickler, der aus Tonerpartikeln und Trägerpartikeln besteht, in der folgenden Weise spezifisch gemessen. Zuerst wird der Zweikomponentenentwickler in einem Halteelement mit Maschen angeordnet, die größer als der Durchmesser eines Tonerpartikels und kleiner als der Durchmesser eines Trägerpartikels sind, wobei nur die Tonerpartikel durch das Blasen trockener Luft (z. B. Stickstoffgas) abgeblasen werden. Dann wird eine Ladungsmenge der restlichen Trägerpartikel, die auf dem Trägerelement verbleiben, gemessen, um eine Ladungsmenge pro Gewicht des Toners zu bestimmen. Das beschriebene Abblas-Verfahren ist als ein Messverfahren einer Ladungsmenge pro Einheitsgewicht umfassend verwendet worden. Das Abblas-Verfahren besitzt jedoch die folgenden Nachteile: Das heißt, der gemessene Wert fluktuiert mit dem Strom der geblasenen trockenen Luft und einer Messzeit, und dies macht es schwierig, eine Ladungsmenge des Toners nacheinander zu messen. Außerdem kann dieses Verfahren nicht auf den Einkomponentenentwickler der Tonerpartikel angewendet werden, ohne die Trägerpartikel einzubeziehen, wobei sogar für den Zweikomponentenentwickler die Verteilung der Ladungsmenge nicht gemessen werden kann.
Um einem neuen Bedarf an Bildern mit hoher Qualität zu entsprechen, sind gleichmäßige Tonerpartikel mit einem kleineren Durchmesser, die jedes eine gleichmäßige Ladungsmenge und einen gleichmäßigen Partikeldurchmesser besitzen, erforderlich. Für die Verfahren zum Messen der Ladungsmenge des Entwicklers, die auf den beschriebenen Tonerentwickler angewendet werden können, sind diejenigen bekannt, die in (1) der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 287169/1987 (Tokukaisho 62-287169), (2) der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 25154/1989 (Tokukaisho 64-25154) und (3) der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 25772/1992 (Tokukaihei 4-25772) offenbart sind.
Beim Messverfahren des obigen Dokuments (1) fallen geladene Partikel durch das Eigengewicht in einem elektrischen Feld, wobei deren Fallgeschwindigkeit und Spur durch eine Bildaufnahmeeinheit erfasst werden. Dann wird eine Ladungsmenge anhand des Ergebnisses der Erfassung berechnet. Beim Messverfahren des obigen Dokuments (2) werden die Tonerpartikel in einem elektrischen Feld eines Gleichstroms durch einen Luftstrom befördert, wobei eine Entfernung, die sich das Tonerpartikel bewegt, durch einen Linienbildsensor erfasst wird, um die spezifische Ladungsverteilung der Tonerpartikel zu bestimmen. Beim Verfahren des obigen Dokuments (3) wird das elektrische Feld an den Strom der Tonerpartikel angelegt, wobei die Gruppe der Tonerpartikel im elektrischen Feld durch ein optisches Vergrößerungssystem beobachtet wird, um die Ladungsmenge des Toners anhand der Informationen, die die Entfernung, die sich der Toner bewegt, angeben, und des Partikeldurchmessers zu bestimmen.
Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Anordnungen werden jedoch die Tonerpartikel durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommen, wobei die resultierenden Informationen durch die Bildverarbeitungseinheit verarbeitet werden, um die Ladungsmenge der Tonerpartikel usw. zu erhalten. Die herkömmlichen Anordnungen erfordern nämlich teure Vorrichtungen, wie z. B. die Bildaufnahmeeinheit, die Bildverarbeitungseinheit usw., wobei sie dadurch das Problem der hohen Kosten darstellen.
IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 22, Nr. 1, Juni 1979, NEW YORK, USA, Seiten 17–20, offenbart eine Messvorrichtung für die Ladung des Tonerträgers, in der eine Tonerträgermischung hergestellt wird, um über eine geneigte Führung kaskadenartig herabzustürzen, die mit beabstandeten Elektroden ausgebildet ist, über die eine Gleichspannung angelegt ist. Beim Betrieb der Vorrichtung wird der kaskadenartig herabstürzende Toner zu einer der Elektroden angezogen, wobei seine Ladung zu der anderen übertragen wird, um das Fließen eines Stroms in einen integrierenden Verstärker zu verursachen.
EP-A-0657785 offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Ladungsmenge im Toner, in der die zu untersuchenden Tonerpartikel von einer trommelähnlichen Elektrode eines Kopiergeräts gesaugt werden. Sie treten dann, in einem Luftstrom mitgeführt, in eine Kammer ein, in der ein elektrisches Feld gesteuert wird, um zu bewirken, dass sie an einer vorgeschriebenen Position vorbeigehen, auf die ein optisches System fokussiert ist. Der Wert einer über den Elektroden angelegten Spannung, die das Feld bilden, erlaubt die Berechnung der Ladungsmenge des Toners.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers bei niedrigen Kosten zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Entwicklerladungs-Meßvorrichtung geschaffen, mit: einer oberen Elektrode; einer unteren Elektrode, die unter der oberen Elektrode angeordnet ist; Mitteln zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Feldes, die zwischen die obere und die untere Elektrode die Spannung eines elektrischen Feldes anlegen; Mitteln zum Einleiten von Entwicklerpartikeln in einen Raum zwischen der oberen und der unteren Elektrode, und Stromerfassungsmitteln zum Erfassen eines Stroms, der zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode fließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anlegen des elektrischen Feldes so beschaffen sind, dass das elektrische Feld die Entwicklerpartikel dazu veranlasst, zu der oberen Elektrode aufzusteigen, und dass Mittel vorgesehen sind, die die untere Elektrode in Richtung zu der oberen Elektrode rückwärts und vorwärts oszillieren lassen.
Gemäß der beschriebenen Anordnung werden die Tonerpartikel, von denen eine Ladungsmenge gemessen werden soll, auf der unteren Elektrode angeordnet. In diesem Zustand wird mit dem Anlegen der Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes durch die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes ein elektrisches Feld erzeugt, so dass bewirkt wird, dass der Entwickler von der unteren Elektrode zur oberen Elektrode fliegt. Im Ergebnis fliegt der auf die untere Elektrode zugeführte Entwickler zur oberen Elektrode und haftet an der oberen Elektrode. Dann fließt ein Strom in Übereinstimmung mit einer Ladungsmenge des anhaftenden Entwicklers in der oberen Elektrode und wird durch die Stromerfassungsmittel erfasst. Ferner berechnet die arithmetische Einheit einen Gesamtbetrag der Ladung des Entwicklers, der an der oberen Elektrode anhaftet, anhand des durch die Stromerfassungseinheit erfassten Stroms und insbesondere anhand eines Betrags der Zunahme des Stroms durch den geladenen Entwickler, der an der oberen Elektrode anhaftet.
Im Ergebnis kann eine Messvorrichtung für das Messen der Ladungsmenge des Entwicklers bei niedrigen Kosten im Vergleich zur herkömmlichen Messvorrichtung erreicht werden, in der ein Bild des Entwicklers durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommen wird und eine Ladungsmenge des Entwicklers durch die Bildverarbeitungseinheit gemessen wird.
Die neuartigen Merkmale, die als für die Erfindung kennzeichnend betrachtet werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Konstruktion und die Betriebsart der verbesserten Messvorrichtung werden jedoch beim sorgfältigen Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung bestimmter spezifischer Ausführungsform am besten verstanden, wenn sie im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine erklärende Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer Messvorrichtung für das Messen der Ladungsmenge des Entwicklers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einer perspektivischen Ansicht einer Messkammer und einem Blockschaltplan der mit ihr verbundenen entsprechenden Mittel schematisch zeigt.
2 ist ein Stromlaufplan der Leistungsquelleneinheit eines elektrischen Tonerflug-Feldes und einer Stromerfassungseinheit, die mit der in 1 ge zeigten Messkammer verbunden sind.
3 ist eine erklärende Ansicht, die eine Operation zeigt, bei der der Toner von der unteren Elektrode zu einer oberen Elektrode zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode, die in 1 gezeigt sind, bewegt wird.
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Korrelation zwischen einem Ausgangswert eines in 2 gezeigten A-D-Umsetzers und einer Anwendungsspannung an der oberen Elektrode zeigt.
5 ist eine graphische Darstellung der Signalform eines Stroms, der fließt, wenn der Toner die in 2 gezeigte obere Elektrode erreicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Änderung der Gesamtladungsmenge zeigt, die durch das Summieren eines in 5 gezeigten Stromwertes bei einer angelegten vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes erhalten wird.
7 ist ein Stromlaufplan, der eine Struktur einer Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
8 ist eine erklärende Ansicht, die eine Struktur einer Messkammer einer Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers gemäß einer noch weiteren Ausführungsform schematisch zeigt.
9 ist eine erklärende Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer Messkammer einer Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers gemäß einer noch weiteren Ausführungsform mit einer perspektivischen Ansicht einer Messkammer und einem Blockschaltplan der mit ihr verbundenen entsprechenden Mittel schematisch zeigt.
10 ist eine Querschnitt-Längsansicht der in 9 gezeigten Struktur.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
DIE ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung erörtert eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Messvorrichtung für das Messen der Ladungsmenge des Entwicklers gemäß dieser Ausführungsform mit einer Messkammer 1 versehen. Die Messkammer 1 enthält einen oberen Wandabschnitt 2, einen unteren Wandabschnitt 3 und zwei Seitenwandabschnitte 4 und 5. Der untere Wandabschnitt 3 ist horizontal ausgebildet, wobei der obere Wandabschnitt 2 und der untere Wandabschnitt 3 parallel ausgebildet sind, so dass sie einander zugewandt sind. Die Seitenwandabschnitte 4 und 5 sind außerdem parallel ausgebildet, so dass sie einander zugewandt sind. In der beschriebenen Anordnung sind, da keine an die Seitenwandabschnitte 4 und 5 angrenzenden Seitenwände zwischen ihnen ausgebildet sind, die Öffnungen 6 und 7 ausgebildet.
Der untere Wandabschnitt 3 besitzt eine untere Elektrode 8, die auf seiner oberen Oberfläche offen liegt. Der obere Wandabschnitt 2 besitzt eine obere Elektrode 9, die auf seiner unteren Oberfläche offen liegt und der unteren Elektrode 8 zugewandt ist. Die untere Elektrode 8 kann aufwärts und abwärts oszillieren. Wie in 3 gezeigt ist, enthält die untere Elektrode 8 einen Elektrodenabschnitt 8a und eine isolierende Schicht 8b, z. B. mit einer Dicke von 30 μm, die auf der oberen Oberfläche des Elektrodenabschnitts 8a ausgebildet ist.
Auf der hinteren Oberfläche der unteren Elektrode 8 ist ein Oszillator 10 vorgesehen. Ein beweglicher Abschnitt des Oszillators 10 ist mit der hinteren Oberfläche der unteren Elektrode 8 verbunden. Mit dem Oszillator 10 ist ein Oszillatortreiber 11 verbunden, um eine Ansteuerspannung an ihn zu liefern. Der Oszillator 10 und der Oszillatortreiber 11 bilden die Oszillationsmittel. Beim Empfang der Ansteuerspannung oszilliert der Oszillator 10 aufwärts und abwärts. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators 10 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100 Hz bis 1.000 Hz, bevorzugter in einem Bereich von 700 Hz bis 900 Hz und am bevorzugtesten bei 800 Hz.
Die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers enthält ferner eine Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld (die Mittel zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes), um die Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes anzulegen, die ein elektrisches Feld zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 erzeugt, damit der Toner T von der unteren Elektrode 8 zur oberen Elektrode 9 fliegt. Der Toner T, der von der unteren Elektrode 8 fliegt, haftet an der oberen Elektrode 9 an. Im Ergebnis fließt ein Strom in der oberen Elektrode 9 und wird durch eine Stromerfassungseinheit 13 (die Stromerfassungsmittel) erfasst.
Die entsprechenden Anordnungen der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld und der Stromerfassungseinheit 13 werden unter Bezugnahme auf 2 erklärt. Die Stromerfassungseinheit 13 enthält einen Verstärker 14, einen Widerstand 15, einen Kondensator 16, einen Rücksetzschalter 17 und einen Analog/Digital-Umsetzer (der im Folgenden als ein A-D-Umsetzer bezeichnet wird) 18. Der A-D-Umsetzer 18 ist vorgesehen, um ein analoges elektrisches Signal in ein digitales elektrisches Signal umzusetzen.
Eine arithmetische Einheit 19 (die arithmetischen Mittel) ist mit der Stromerfassungseinheit 13 verbunden, wobei eine Steuereinheit 20 mit der arithmetischen Einheit 19 verbunden ist. Die arithmetische Einheit 19 ist vorgesehen, um eine Ladungsmenge anhand einer Ausgabe aus dem A-D-Umsetzer 18 in einer Weise zu berechnen, die später beschrieben wird. Die Steuereinheit 20 ist vorgesehen, um die entsprechenden Operationen der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld, des Rücksetzschalter 17, des Oszillatortreibers 11, des Schalters 21 und einer Tonerzufuhreinheit 22 (die später beschrieben wird) usw. zu steuern.
Hier ist die Ausgangsspannung der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld variabel. Die Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld ist in 2 gezeigt, so dass eine Spannung einer entgegengesetzten Polarität zu der des Toners, d. h. eine positive Spannung, an die obere Elektrode 9 angelegt ist; es sind jedoch sowohl positive als auch negative Spannungen anwendbar und geeignet ausgewählt. Wenn z. B. die Gruppe der Tonerpartikel als Ganzes eine negative Polarität zeigt, bedeutet es nämlich nicht, dass alle Tonerpartikel eine negative Polarität zeigen, wobei diejenigen, die eine positive Polarität besitzen, einbezogen werden können. Um die Messung der Tonerpartikel mit entgegengesetzten Polaritäten zu erlauben, ist es deshalb erforderlich, dass die Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld Spannungen sowohl mit negativer als auch mit positiver Polarität an die obere Elektrode 9 anlegen kann. Die Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld ist durch den Schalter 21 mit der oberen Elektrode 9 verbunden.
Ein Eingangsanschluss 14a des Verstärkers 14 ist durch den Widerstand 15 mit einem Ausgangsanschluss einer negativen Elektrode der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld verbunden. Zwischen den Eingangsanschluss 14a und einen Ausgangsanschluss 14c des Verstärkers 14 sind der Kondensator 16 und der Rücksetzschalter 17 parallelgeschaltet. Der andere Eingangsanschluss 14b des Verstärkers 14 ist mit der unteren Elektrode 8 verbunden. Mit dem Ausgangsanschluss 14c des Verstärkers 14 ist ein Eingangsabschnitt des A-D-Umsetzers 18 verbunden, wobei mit dem Ausgangabschnitt des A-D-Umsetzers 18 ein Eingangsabschnitt der arithmetischen Einheit 19 verbunden ist.
Die in 1 gezeigte Messkammer enthält die Tonerzufuhreinheit 22. Die Tonerzufuhreinheit 22 ist so beschaffen, dass sie die Gruppe des Toners T, die zu messen ist, auf die untere Elektrode 8 in der Messkammer 1 zuführt. Nach der Messung entfernt die Tonerzufuhreinheit 22 den verwendeten Toner T, der auf der unteren Elektrode 8 verbleibt. Die Tonerzufuhreinheit 22 ist mit Luftsaugmitteln oder Luftblasmitteln, wie z. B. einer Luftpumpe usw., versehen. Die Tonerzufuhreinheit 22 ermöglicht, dass der Toner mit einem Luftstrom A durch die Öffnung 6 der Messkammer 1 auf die untere Elektrode 8 transportiert wird.
Es ist erforderlich, dass der Luftstrom A stark genug ist, um eine ausreichende Menge des Toners T zu transportieren. Deshalb können die Saugmittel oder die Luftblasmittel mit einer einfachen Struktur übernommen werden. Falls z. B. die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers einen Teil einer Bilderzeugungsvorrichtung bildet, kann ein durch die Drehung eines drehbaren Elements, wie z. B. einer Entwicklerwalze usw., erzeugter Luftstrom verwendet werden. Da der Toner T in einer kleinen Menge für die Messung verwendet wird, würden sich außerdem die Eigenschaften der Tonerpartikel durch die Messung nicht ändern. Dies erlaubt, dass der Toner T abermals verwendet wird, indem er nach der Messung zurück in der Entwicklereinheit angeordnet wird.
In der beschriebenen Anordnung wird, wenn eine Messung einer Ladungsmenge des Toners T in der Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers ausgeführt werden soll, zuerst das Innere der Messkammer 1 gereinigt. Spezifisch wird durch die Tonerzufuhreinheit 22 ein Luftstrom A in das Innere der Messkammer 1 zugeführt, um fremde Substanzen auf der unteren Elektrode 8 zu entfernen. Hier befinden sich die untere Elektrode 8 und die obere Elektrode 9 auf den gleichen Potentialen, z. B. 0 V (Massepotential). Als Nächstes wird die Gruppe des Toners T, die gemessen werden soll, durch die Tonerzufuhreinheit 22 auf der unteren Elektrode 8 der Messkammer 1 angeordnet, indem der Luftstrom A von der Öffnung 6 zur Öffnung 7 erzeugt wird, wobei dann der Luftstrom A blockiert wird, wenn die Gruppe des Toners T die untere Elektrode 8 erreicht.
Dann wird der Oszillatortreiber 11 betätigt, wobei anschließend der Schalter 21 auf EIN gesetzt wird, um die Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld und die Stromerfassungseinheit 13 zu betätigen. Bei der Betätigung der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld wird eine Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes an die obere Elektrode 9 angelegt. Im Ergebnis wird zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 ein elektrisches Tonerflug-Feld erzeugt, damit der Toner T von der unteren Elektrode 8 zu oberen Elektrode 9 fliegt. Das beschriebene elektrische Feld bewirkt, dass der Toner T auf der unteren Elektrode 8 zur oberen Elektrode 9 fliegt, um von ihr angezogen zu werden.
Wenn der Oszillatortreiber 11 in der beschriebenen Weise betätigt wird, wie in 3 gezeigt ist, oszilliert die untere Elektrode 8 mit einer vorgegebenen Frequenz nach oben und nach unten, d. h. in einer vertikalen Richtung in einem Bereich von +Δx bis –Δx. Diese Oszillation der unteren Elektrode 8 bewirkt, dass die Tonerpartikel, die einen Klumpen bilden, auf der unteren Elektrode 8 verstreut werden. Mit dem Anlegen des elektrischen Tonerflug-Feldes wird, zurückzuführen auf die Oszillation der unteren Elektrode 8, ein Abstand L zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 verändert, was wiederum verursacht, dass sich das elektrische Tonerflug-Feld verändert. Außerdem verursacht die Oszillation der unteren Elektrode 8 ebenfalls, dass der Toner T oszilliert; da jedoch die Partikel des Toners T der Oszillation der unteren Elektrode 8 nicht folgen können, zurückzuführen auf einen Unterschied zwischen der Beschleunigung durch die Gravitation (mg) und der Beschleunigung durch die Oszillation der unteren Elektrode 8, wird der Toner T von der unteren Elektrode 8 ferngehalten. Deshalb wird der Toner T auf der unteren Elektrode 8 wie Rauch. In diesem Zustand können, wenn das elektrische Tonerflug-Feld an den Toner T angelegt wird, die Partikel des Toners T mühelos von der unteren Elektrode 8 zur oberen Elektrode 9 fliegen. Wenn hier die Stärke des elektrischen Tonerflug-Feldes und die Ladungsmenge des Toners T durch E bzw. q bezeichnet werden, wird eine durch das elektrische Tonerflug-Feld auf den Toner T ausgeübte Kraft durch qE ausgedrückt. Die Tonerpartikel T, die die Bedingung qE > mg erfüllen, erreichen die obere Elektrode 9.
Die beschriebene Oszillation der unteren Elektrode 8 unterdrückt außerdem die Wirkung einer Bildkraft auf den Toner T auf der unteren Elektrode 8. Dies trägt außerdem dazu bei, den Toner T zu drängen, geeignet von der unteren Elektrode 8 zur oberen Elektrode 9 zu fliegen. Die Bildkraft wird durch den folgenden Mechanismus ausgeübt, um den Toner T auf die untere Elektrode 8 anzuziehen. Das heißt, wenn die geladenen Tonerpartikel mit einer Elektrodenplatte in Kontakt kommen, die aus einem elektrisch leitenden Element besteht, wird in der Elektrodenplatte eine Ladung erzeugt, um die Ladung der Tonerpartikel zu kompensieren. Die Ladung im Inneren der Elektrodenplatte und die Tonerpartikel bilden eine symmetrische Verteilung in Bezug auf eine Kontaktfläche (die Oberfläche der Elektrodenplatte) zwischen den Tonerpartikeln und der Elektrodenplatte, so dass die Ladung eine entgegengesetzte Polarität zu den Tonerpartikeln besitzt. Im Ergebnis wird auf die Tonerpartikel eine Anziehungskraft ausgeübt.
Außerdem besitzt die untere Elektrode 8 auf ihrer Oberfläche eine isolierende Schicht 8b, die außerdem dazu beiträgt, die Wirkung der Bildkraft zu unterdrücken. Indem nämlich die Oberfläche, die den Toner T berührt, der unteren Elektrode 8 mit einer isolierenden Schicht 8b bedeckt wird, wird der Kontakt zwischen dem Toner T und der unteren Elektrode 8 verhindert.
Da es außerdem nicht wahrscheinlich ist, dass die Ladung in der isolierenden Schicht 8b erzeugt wird, um die Ladung des Toners T zu kompensieren, kann die Bildkraft unterdrückt werden. Nach dem Unterdrücken der Bildkraft ist die einzige Kraft, die auf den Toner T in der Richtung der unteren Elektrode 8 ausgeübt wird, auf die Gravitation zurückzuführen. Deshalb kann der Toner T mühelos von der unteren Elektrode 8 fliegen. Im Ergebnis kann die Ladungsmenge des Toners T genau gemessen werden.
Wenn die Ladungsmenge des Toners T gemessen wird, schaltet die Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld die Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes um, damit sie an die obere Elektrode 9 in einer Richtung angelegt wird, um den Toner T zu beschleunigen, damit er von der isolierenden Schicht 8b auf die obere Elektrode 9 fliegt. Wenn nämlich z. B. die Gruppe des Toners T nur auf die negative Polarität geladen ist, wird zuerst eine positive niedrige Spannung an die obere Elektrode 9 angelegt, wobei sie dann umgeschaltet wird, um eine positive hohe Spannung anzulegen. In einem weiteren Beispiel wird in dem Fall, in dem die Gruppe des Toners T eine negative Polarität als Ganzes zeigt, aber Tonerpartikel mit positiver Polarität enthält, zuerst eine negative Spannung an die obere Elektrode 9 angelegt, wobei sie dann umgeschaltet wird, um eine positive hohe Spannung anzulegen. Hier kann die obere Grenzspannung auf 500 V gesetzt sein.
Wenn die Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes umgeschaltet wird, besitzt der Toner T, der die obere Elektrode 9 erreicht, eine Ladung q, die die Bedingung qE > mg erfüllt. Deshalb erreichen unter der Gruppe des Toners T auf der unteren Elektrode 8 die Tonerpartikel die obere Elektrode 9 in der Reihenfolge beginnend mit denjenigen, die die größte Ladungsmenge besitzen. In diesem Fall erreicht der Toner T, der eine kleine Ladungsmenge besitzt, die die obige Ungleichung nicht erfüllt, die obere Elektrode 9 nicht. Durch das Umschalten der Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes, wie oben beschrieben worden ist, erreicht jedoch der Toner T, der eine kleine Ladungsmenge besitzt, ebenfalls die obere Elektrode 9.
Bei einer an die obere Elektrode 9 angelegten vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes fließt, wenn der Toner T die obere Elektrode 9 erreicht, ein Strom in der oberen Elektrode 9, der durch die Ladungsmenge des Toners T bestimmt ist. Hier ist der Rücksetzschalter 17 des Stromerfassungsabschnitts 13 AUS-geschaltet. Deshalb wird der Kondensator 16 durch den Strom, d. h. die Ladungen der Tonerpartikel T, die die obere Elektrode 9 erreichen, geladen, wobei dadurch eine Ausgangsspannung des Verstärkers 14 vergrößert wird.
Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 14 wird in den A-D-Umsetzer 18 eingegeben, wobei sie, nachdem sie in ein digitales Signal umgesetzt worden ist, in die arithmetische Einheit 19 eingegeben wird. In der arithmetischen Einheit werden die entsprechenden Ladungsmengen, die durch den A-D-Umsetzer 18 erhalten werden, summiert, um die Gesamtladungsmenge bei einer angelegten vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes zu bestimmen. Die beschriebene Anordnung für die Berechnung der Ladungsmenge des Toners T bietet gegenüber der herkömmlichen Anordnung, bei der ein Bild des Toners T durch die Aufnahmeeinheit aufgenommen wird und die Ladungsmenge des Toners T durch die Bildverarbeitungseinheit bestimmt wird, das vorteilhafte Merkmal der niedrigen Kosten.
Wenn die Gesamtladungsmenge bei einer angelegten vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes in der beschriebenen Weise bestimmt worden ist, wird der Rücksetzschalter 17 auf EIN gesetzt, wobei die im Kondensator 16 gespeicherten Ladungen freigegeben werden. Danach wird der Rücksetzschalter 17 abermals auf AUS umgesetzt, wobei die Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes anschließend umgeschaltet wird. Dann wird die Gesamtladungsmenge mit dem Anlegen jeder aufeinanderfolgenden Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes in der beschriebenen Weise gemessen.
Beim Abschluss der Messung werden die entsprechenden Operationen des Oszillatortreibers 11, der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld und der Stromerfassungseinheit 13 angehalten. Unterdessen wird der Luftstrom A durch die Tonerzufuhreinheit 22 für die Reinigung in die Messkammer 1 eingeleitet. Im Ergebnis wird der für die Messung in der Messkammer 1 verwendete Toner T entfernt. Sowohl der Luftstrom A, der den Toner T enthält, als auch der, der keinen Toner T enthält, können übernommen werden. In dem Fall der ununterbrochenen Ausführung einer Messung ist es bevorzugt, den Luftstrom A, der den Toner enthält T, zu übernehmen, da der Toner T mit der Einleitung des Luftstroms A auf der unteren Elektrode 8 angeordnet werden kann. Bei der Reinigung kann verhindert werden, dass der Toner T an der unteren Elektrode 8 haftet, indem die untere Elektrode 8 in Oszillation versetzt wird, indem der Oszillatortreiber 11 betätigt wird, wobei dadurch eine verbesserte Reinigungswirkung erreicht wird. Anstatt den Luftstrom A auf die Tonerzufuhreinheit 22 anzuwenden, kann eine mechanische Reinigungseinheit, z. B. ein Reinigungselement, in der Messkammer 1 installiert sein.
Die Gesamtladungsmenge bei jeder Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes steht im Verhältnis zur Anzahl der Tonerpartikel T, die die obere Elektrode 9 erreichen. Deshalb ermöglicht das Ergebnis der beschriebenen Messung, dass die Verteilung der Ladungsmenge auf die Gruppe des Toners T mühelos bestimmt wird. Ein Beispiel des Ergebnisses der Messung einer Verteilung der Ladungsmenge ist in 4 gezeigt. Die Ergebnisse der Messung, die in 4 gezeigt sind, werden unter den folgenden Bedingungen erhalten: ein Abstand L zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 beträgt 1 mm; die Oszillationsfrequenz des Oszillators 10 beträgt 500 Hz; und die Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes wird jedes Mal um 20 V erhöht.
In der Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers dieser Ausführungsform kann eine Ladungsmenge jedes Toners T erhalten werden, da der Toner T durch die Oszillation der unteren Elektrode 8 wie Rauch wird. Infolge der beschriebenen vorteilhaften Eigenschaft, dass der Toner T auf der unteren Elektrode 8 wie Rauch wird, verändert sich nämlich ein Abstand zwischen der Elektrode 9 und jedem Tonerpartikel T. Wenn eine vorgegebene Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes an die obere Elektrode 9 angelegt wird, erreicht deshalb jedes Tonerpartikel die obere Elektrode 9 zu einem anderen Zeitpunkt. Deshalb fließt in Reaktion auf den Zeitpunkt, zu dem der Toner T die obere Elektrode 9 erreicht, ein impulsähnlicher Strom, der in 5 gezeigt ist, zur oberen Elektrode 9. Durch das Zählen eines Signals jedes Impulsstroms in der arithmetischen Einheit 19 kann deshalb die Anzahl der Tonerpartikel T erhalten werden, wobei ferner durch das Teilen der Gesamtladungsmenge bei einem Anlegen einer vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes an die obere Elektrode 9 durch die Anzahl der Tonerpartikel T eine Ladungsmenge jedes Tonerpartikels T erhalten werden kann.
Mit dem Anlegen einer vorgegebenen Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes an die obere Elektrode 9 nehmen die entsprechenden Ladungsmengen, die in der arithmetischen Einheit 19 zu summieren sind, z. B. in dem in 6 gezeigten Zustand zu. Deshalb kann die Anzahl der Tonerpartikel T anhand einer Änderung der Ladungsmenge berechnet werden. Eine Änderung der Ladungsmenge, die z. B. durch die Differenzierung erhalten wird, wird nämlich als ein Tonerpartikel T gezählt, wobei die Anzahl der Tonerpartikel T bestimmt wird. Aus der resultierenden Anzahl der Tonerpartikel T und der Gesamtladungsmenge kann eine Ladungsmenge für jedes Tonerpartikel T in der beschriebenen Weise bestimmt werden.
Es ist außerdem möglich, eine Gesamtladungsmenge durch die Integration des gemessenen Stromwertes zu bestimmen, wenn die entsprechenden Tonerpartikel T die obere Elektrode 9 erreichen.
Obwohl die obigen Erklärungen durch den Fall gegeben worden sind, in dem zuerst die Gruppe des Toners T auf der unteren Elektrode 8 angeordnet wird und dann die Messung ausgeführt wird, indem eine Spannung eines elektrischen Tonerflug-Feldes nacheinander verändert wird, kann die Anordnung getroffen werden, dass die Messung ausgeführt wird, indem der Toner T für jede Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes ersetzt wird. Beim Abschluss der Messung einer Ladungsmenge des Toners T bei einer vorgegebenen Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes wird spezifisch die Tonerzufuhreinheit 22 betätigt, um eine frische Menge des Toners T in die Messkammer 1 zuzuführen, während der verwendete Toner T aus der Messkammer entfernt wird, wobei die Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes geändert wird.
DIE ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung erörtert eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 7. Für die Zweckmäßigkeit der Erklärung werden die Elemente, die die gleiche Funktion wie diejenigen der ersten Ausführungsform besitzen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei folglich ihre Beschreibungen hier weggelassen sind.
Wie in 7 gezeigt ist, ist eine Messvorrichtung für das Messen der Ladungsmenge des Entwicklers gemäß dieser Ausführungsform mit einer Reinigungsspannungs-Zufuhreinheit 31 versehen. Die Reinigungsspannungs-Zufuhreinheit 31 und die obenerwähnte Tonerzufuhreinheit 22 bilden eine Reinigungseinheit. Die anderen Anordnungen sind die gleichen wie die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers der ersten Ausführungsform.
Die Reinigungsspannungs-Zufuhreinheit 31 enthält eine Leistungsquellenein heit 32 und zwei Schalter 33 und 34. Die Leistungsquelleneinheit 32 ist vorgesehen, um eine Wechselspannung auszugeben. Der Schalter 33 ist zwischen der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld und der oberen Elektrode 9 vorgesehen, wobei er eine Schaltoperation zwischen dem Zustand, in dem die obere Elektrode 9 mit der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld verbunden ist, und dem Zustand, in dem die obere Elektrode 9 mit der Leistungsquelleneinheit 32 verbunden ist, ausführt. Der Schalter 34 ist zwischen der unteren Elektrode 8 und dem Eingangsanschluss 14b des Verstärkers 14 angeordnet, wobei er zwischen dem Zustand, in dem die untere Elektrode 8 mit dem Eingangsanschluss 14b verbunden ist, und dem Zustand, in dem die untere Elektrode 8 mit der Leistungsquelleneinheit 32 verbunden ist, umgeschaltet wird. Die Schalter 33 und 34 sind miteinander verriegelt, um zwischen der Leistungsquelleneinheit 32 und der anderen Seite umzuschalten. Die Operation der Reinigungsspannungs-Zufuhreinheit 31 wird durch die Steuereinheit 20 gesteuert.
Außer bei der Reinigung arbeitet die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers dieser Ausführungsform in der gleichen Weise wie die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers, die in 2 gezeigt ist. Die Schalter 33 und 34 der Reinigungsspannungs-Zufuhreinheit 31 schalten zwischen dem Zustand, in dem die obere Elektrode 9 mit der Leistungsquelleneinheit 12 für ein elektrisches Tonerflug-Feld verbunden ist, und dem Zustand, in dem die untere Elektrode 8 mit dem Eingangsanschluss 14b verbunden ist, um.
Andererseits sind bei der Reinigung die Schalter 33 und 34 zur Leistungsquelleneinheit 32 geschaltet, wobei die Ausgangsspannung der Leistungsquelleneinheit 32 an die untere Elektrode 8 und die obere Elektrode 9 angelegt ist. Ferner wird der Luftstrom A von der Tonerzufuhreinheit 32 zum Inneren der Messkammer 1 angewendet. In Ergebnis wird zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, wobei eine Reinigung des Inneren der Messkammer 1 erwünscht ausgeführt wird.
Wenn nämlich das elektrische Tonerflug-Feld während der Reinigungsoperation aufgehoben wird, fällt der an der oberen Elektrode 9 haftende Toner T durch sein Eigengewicht auf die untere Elektrode 8. Einige Partikel des Toners T würden jedoch trotzdem, zurückzuführen auf einen Unterschied der Eigenschaften, auf der oberen Elektrode 9 haften. Dann kann durch das Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 ein elektrisches Feld in der Richtung, die zur Richtung des Anhaftens auf der oberen Elektrode 9 entgegengesetzt ist, angelegt werden, um den restlichen Toner T von der oberen Elektrode 9 zu entfernen. Da die Verteilung der Ladungsmenge der Gruppe des Toners T in den meisten Fällen von positiv bis negativ reicht, ist es außerdem bevorzugt, eine Reinigungsoperation mit dem Anlegen des elektrischen Wechselfeldes auszuführen.
Eine geeignete Reinigungsoperation durch die Reinigungsvorrichtung wird in der folgenden Weise ausgeführt. Vor der Messung der Ladungsmenge des Toners T wird nämlich das elektrische Wechselfeld zwischen der oberen Elektrode 8 und der unteren Elektrode 9 angewendet, wobei der Luftstrom A, der den Toner T trägt, von der Tonerzufuhreinheit 22 zur Messkammer 1 zugeführt wird. Im Ergebnis werden der restliche Toner T und fremde Substanzen, die in der Messkammer 1 verbleiben, entfernt. Als Nächstes werden die entsprechenden Spannungen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 auf 0 V gesetzt, um den Luftstrom A anzuhalten. Im Ergebnis verbleibt der zu messende Toner T auf der unteren Elektrode 8. Danach wird die Messung in der beschriebenen Weise ausgeführt.
Bei der beschriebenen Reinigungsoperation kann der restliche Toner T in der Messkammer 1 vollständig entfernt werden, indem die Ausgabe der Leistungsquelle 32 auf 500 V, 800 Hz gesetzt wird. Was den im normalen elektrophotographischen Drucksystem verwendeten Toner anbelangt, kann eine geeignete Reinigungsfunktion in einem Bereich von 300 V bis 1.000 V und 100 bis 2 kHz erhalten werden, wenn der Abstand L zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 auf 1 mm gesetzt ist.
DIE DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung erörtert eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 8. Für die Zweckmäßigkeit der Erklärung werden die Elemente, die die gleiche Funktion wie diejenigen der ersten Ausführungsform besitzen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei folglich ihre Beschreibungen hier weggelassen sind.
Wie in 8 gezeigt ist, ist eine Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers gemäß dieser Ausführungsform so beschaffen, dass die untere Elektrode 8 und die obere Elektrode 9 parallel ausgebildet sind, damit sie einander zugewandt sind, wobei sie in Bezug auf die horizontale Richtung geneigt sind. Deshalb sind der untere Wandabschnitt 3 und der oberen Wandabschnitt 2 der Messkammer 1 außerdem in Übereinstimmung mit der Neigung der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 geneigt. In der Messkammer 1 entspricht der obere Abschnitt der Neigung der Öffnung 6, während der untere Abschnitt der Neigung der Öffnung 7 entspricht. In Übereinstimmung mit der beschriebenen Messkammer 1 führt die Tonerzufuhreinheit 22 den Toner T zur unteren Elektrode 8 durch das Eigengewicht des Toners T und nicht durch den Luftstrom zu. Die anderen Anordnungen der Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers sind die gleichen wie die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers, die in der ersten Ausführungsform übernommen ist.
In der beschriebenen Anordnung wird, wenn die Ladungsmenge des Toners T gemessen wird, der Toner T z. B. von der Tonerzufuhreinheit 22 auf den unteren Wandabschnitt 3 der Messkammer 1 nacheinander zugeführt. Der auf diese Weise zugeführte Toner T rollt durch sein Eigengewicht auf dem unteren Wandabschnitt 3, wobei beim Erreichen der unteren Elektrode 8 der Toner T durch das elektrische Tonerflug-Feld fliegt, um die obere Elektrode 9 zu erreichen. Die Spannungen des elektrischen Tonerflug-Feldes ändern sich sequentiell, während der Toner T kontinuierlich zugeführt wird. Bei der Messung wird durch die Betätigung des Oszillators 10 der Toner T auf der unteren Elektrode 8 wie Rauch. Im Ergebnis kann die Messung mit einer weiter verbesserten Genauigkeit ausgeführt werden.
Die beschriebene Anordnung wird durch die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers erreicht, in der der Toner T, der die obere Elektrode 9 erreicht, durch die Stromerfassungseinheit 13 erfasst wird, wobei anhand der Ladungsmenge des Stroms eine Gesamtladungsmenge durch die arithmetische Einheit 19 berechnet wird.
Die beschriebene Anordnung der Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers erlaubt ferner eine vereinfachte Struktur der Tonerzufuhreinheit 22 und die leichte Entfernung des Toners T von der unteren Elektrode 8, wobei dadurch eine leichte Reinigung der Messkammer 1 erlaubt wird. Hier kann die Reinigung ausgeführt werden, indem der Luftstrom A durch die Tonerzufuhreinheit 22 in die Messkammer 1 eingeleitet wird.
DIE VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung erörtert eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 9 und 10. Hier werden die Elemente, die die gleiche Funktion wie die obenerwähnten Ausführungsformen besitzen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei folglich ihre Beschreibungen hier weggelassen sind.
Wie in 9 und 10 gezeigt ist, ist die Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers anstelle der Seitenwandabschnitte 4 und 5, die in 1 gezeigt sind, mit den Seitenwandabschnitten 51 und 52 versehen. Wie in 10 gezeigt ist, sind diese Seitenwandabschnitte 51 und 52 so beschaffen, dass sie die elektrisch leitenden Schichten 51b und 52b mit hohem Widerstand auf der Innenseite der transparenten Platten 51a und 52a besitzen. Die transparenten Platten 51a und 52a sind aus Glasplatten hergestellt. Die elektrisch leitenden Schichten 51b und 52b mit hohem Widerstand werden z. B. entsprechend durch Verdampfung von (SnO₂ + Cr) ausgebildet, damit sie eine Dicke von 0,13 μm und einen spezifischen Widerstand von 3 MΩ/cm² besitzen.
Auf der Außenseite der Messkammer 1 ist eine Belichtungseinheit 53 vorgesehen, damit sie dem Seitenwandabschnitt 51 zugewandt ist, wobei eine Lichtempfangseinheit 54 vorgesehen ist, damit sie dem Seitenwandabschnitt 52 und der Belichtungseinheit 53 zugewandt ist. Die Belichtungseinheit 53 enthält eine Lichtquelle 55 und eine Linse 56, während die Lichtempfangseinheit 54 ein optisches Vergrößerungssystem 57 und einen CCD-Sensor 58 (ein Bildaufnahmeelement) enthält. Ein Ausgangsanschluss des CCD-Sensors 58 ist mit einer Bildverarbeitungseinheit 59 verbundenen, wobei ein Ausgangsanschluss der Bildverarbeitungseinheit 59 mit der arithmetischen Einheit 19 verbunden ist.
In der beschriebenen Anordnung wird, wenn die Messung der Ladungsmenge des Toners T ausgeführt wird, wie in der ersten Ausführungsform erklärt ist, zuerst eine Reinigung des Inneren der Messkammer 1 ausgeführt, wobei dann eine Gruppe des Toners T auf die untere Elektrode 8 in der Messkammer 1 zugeführt wird. Dann beginnt beim Anlegen eines elektrischen Tonerflug-Feldes das Oszillieren der unteren Elektrode 8. Dies wiederum betätigt die Belichtungseinheit 53 und die Lichtempfangseinheit 54. Im Ergebnis wird der Toner T auf der unteren Elektrode 8 wie Rauch und erreicht die obere Elektrode 9. In diesem Zustand wird ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle 55 auf den zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 angeordneten Toner T projiziert, wobei ein Bild des Toners T durch das optische Vergrößerungssystem 57 vergrößert und durch den CCD-Sensor 58 erfasst wird. Die Ausgabe aus dem CCD-Sensor 58 wird durch die Bildverarbeitungseinheit 59 verarbeitet, wobei die Größe des Toners T erfasst wird. Diese Informationen werden in die arithmetische Einheit 19 eingegeben, wobei, da das spezifische Gewicht des Toners T in der arithmetischen Einheit 19 gespeichert ist, das Gewicht des Toners T anhand der Informationen berechnet werden kann. Da außerdem die Dielektrizitätskonstante des Toners T ebenfalls bekannt ist, kann die arithmetische Einheit 19 unter Berücksichtigung, dass die Form des Toners T kugelförmig ist, den theoretischen Wert für die Ladungsmenge des Toners T anhand der obigen Informationen berechnen. Außerdem kann in der arithmetischen Einheit 19 die Anzahl der Tonerpartikel T aus der Gesamtladungsmenge und der Ladungsmenge jedes Tonerpartikels T bestimmt werden.
Da außerdem die Seitenwandabschnitte 51 und 52 die elektrisch leitenden Schichten 51b und 52b mit hohem Widerstand auf der Seite der inneren Oberfläche besitzen, wird zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt, selbst wenn der geladene Toner T an den inneren Oberflächen der Seitenwandabschnitte 51 und 52 haftet, ohne durch die Wirkung der Ladung des Toners T gestört zu werden. Deshalb kann der Toner T beim Anlegen jeder Spannung des elektrischen Tonerflug-Feldes genau fliegen, ohne durch das elektrische Feld gestört zu werden, wobei dadurch eine genaue Messung der Ladungsmenge des Toners T erlaubt wird.
In der beschriebenen Messvorrichtung für die Ladungsmenge des Entwicklers wird der Toner T auf der unteren Elektrode 8 durch die Oszillation der unteren Elektrode 8 wie Rauch. Dies erlaubt, dass die Form des Toners T durch die Lichtempfangseinheit 54 nicht in Bezug auf den Toner T, der mit einer hohen Geschwindigkeit von der unteren Elektrode 8 zur oberen Elektrode 9 fliegt, erfasst wird, sondern in Bezug auf den Toner T, der in einem Raum zwischen der unteren Elektrode 8 und der oberen Elektrode 9 schwebt, der sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt. Deshalb kann die Form des Toners T mit Genauigkeit bestimmt werden, wobei dadurch genaue Ergebnisse der entsprechenden Berechnungen anhand der erhaltenen Informationen erhalten werden.

Claims

Entwicklerladungs-Messvorrichtung, mit: einer oberen Elektrode (9); einer unteren Elektrode (8), die unter der oberen Elektrode angeordnet ist; Mitteln (12) zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Feldes, die zwischen die obere und die untere Elektrode die Spannung eines elektrischen Feldes anlegen; Mitteln zum Einleiten von Entwicklerpartikeln in einen Raum zwischen der oberen und der unteren Elektrode (9, 8), und Stromerfassungsmitteln (13) zum Erfassen eines Stroms, der zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode fließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zum Anlegen des elektrischen Feldes so beschaffen sind, dass das elektrische Feld die Entwicklerpartikel dazu veranlasst, zu der oberen Elektrode (9) aufzusteigen, dass Mittel (10) vorgesehen sind, die die untere Elektrode in Richtung zu der oberen Elektrode (9) rückwärts und vorwärts oszillieren lassen, und dass arithmetische Mittel (19) vorgesehen sind, die einen Gesamtbetrag der Ladung des an der oberen Elektrode haftenden Entwicklers anhand des Ausgangs der Stromerfassungsmittel berechnen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der: die obere Elektrode und die untere Elektrode zueinander parallel sind, so dass sie einander zugewandt sind; und die Mittel (12) zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Feldes so beschaffen sind, dass sie die Spannung des elektrischen Feldes zwischen der oberen und der unteren Elektrode anlegen, damit die Entwicklerpartikel an der oberen Elektrode anhaften.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der: eine obere Oberfläche der unteren Elektrode mit einer elektrisch isolierenden Schicht (8b) bedeckt ist.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der: die Oszillationsmittel (10) so beschaffen sind, dass sie die untere Elektrode mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis 1000 Hz oszillieren lassen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei der: die Oszillationsmittel (10) so beschaffen sind, dass sie die untere Elektrode mit einer Frequenz im Bereich von 700 bis 900 Hz oszillieren lassen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der: die Arithmetikmittel (19) so beschaffen sind, dass sie die Anzahl von Entwicklerpartikeln, die die obere Elektrode erreichen, anhand des durch die Stromerfassungsmittel (13) erfassten Stroms berechnen und die Ladungsmenge jedes Entwicklerpartikels aus der berechneten Anzahl von Entwicklerpartikeln und aus der Gesamtmenge der Ladung berechnen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder einem hiervon abhängigen Anspruch, bei der: die Mittel (12) zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Feldes so beschaffen sind, dass sie bei Abschluss jeder Stromerfassungsoperation durch die Stromerfassungsmittel mit einer vorgegebenen angelegten Spannung des elektrischen Feldes die Spannung des elektrischen Feldes in Richtung einer Beschleunigung einer Flugbewegung des Entwicklers von der unteren Elektrode zu der oberen Elektrode sequentiell ändern.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 7, bei der: die Einleitungsmittel aus Entwicklerzufuhrmitteln (22), die den Entwickler der unteren Elektrode zuführen, bestehen; Reinigungsmittel vorgesehen sind, die den zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode zurückbleibenden Entwickler entfernen, und die Mittel zum Anlegen der Spannung eines elektrischen Feldes und die Stromerfassungsmittel die Ausführung einer Messung in Bezug auf den durch die Entwicklerzufuhrmittel zu der unteren Elektrode zugeführten Entwickler ermöglichen, während die Spannung des elektrischen Feldes ununterbrochen geändert wird, und die Reinigungsmittel so beschaffen sind, dass sie nach der Ausführung der Messung betätigt werden.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit: Entwicklerzufuhrmitteln (22) zum Zuführen des Entwicklers zu der unteren Elektrode; und Reinigungsmitteln zum Entfernen des zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode verbleibenden Entwicklers, wobei die Reinigungsmittel und die Entwicklerzufuhrmittel so beschaffen sind, dass bei Abschluss jeder Stromerfassungsoperation durch die Stromerfassungsmittel mit einer vorgegebenen angelegten Spannung des elektrischen Feldes eine Reinigungsoperation durch die Reinigungsmittel ausgeführt wird und anschließend eine Entwicklerzufuhroperation durch die Entwicklerzufuhrmittel ausgeführt wird.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, mit: Entwicklerzufuhrmitteln (22) zum Zuführen des Entwicklers mittels eines den Entwickler tragenden Luftstroms zu der unteren Elektrode, wobei die Entwicklerzufuhrmittel als Reinigungsmittel zum Entfernen des zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode verbleibenden Entwicklers dienen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner mit: einem Paar Seitenwandabschnitte (51, 52), die aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff hergestellt sind, der zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode vorgesehen ist, wobei die Seitenwandabschnitte so vorgesehen sind, dass sie über den Raum für den Entwickler hinweg einander zugewandt sind; einer Lichtquelle (53) zum Projizieren von Licht auf den Entwickler, wobei die Lichtquelle auf Seiten einer äußeren Oberfläche eines der Seitenwandabschnitte vorgesehen ist; einem optischen Vergrößerungssystem (57), das an einer Position auf Seiten der äußeren Oberfläche des anderen Seitenwandabschnitts, die der Lichtquelle zugewandt ist, vorgesehen ist; photoelektrischen Umsetzungsmitteln (58) zum Umsetzen eines Bildes, das durch das optische Vergrößerungssystem vergrößert wird, in ein elektrisches Signal, wobei die photoelektrischen Umsetzungsmittel an einer Position auf Seiten der anderen Oberfläche des anderen Seitenwandabschnitts, die der Lichtquelle zugewandt ist, vorgesehen sind; und Bildverarbeitungsmitteln (59), die mit den photoelektrischen Umsetzungsmitteln verbunden sind, um Bildinformationen des Entwicklers anhand des von den photoelektrischen Umsetzungsmitteln erhaltenen elektrischen Signals extrahieren.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 11, bei der: die Bildverarbeitungsmittel (59) so beschaffen sind, dass sie Informationen ausgeben, die einen Partikeldurchmesser des Entwicklers angeben, und die Arithmetikmittel das Gewicht des Entwicklers anhand der Informationen und eines gegebenen spezifischen Gewichts des Entwicklers berechnen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 11, bei der: die Bildverarbeitungsmittel so beschaffen sind, dass sie Informationen ausgeben, die einen Partikeldurchmesser des Entwicklers angeben, und die Arithmetikmittel eine theoretische Ladungsmenge des Entwicklers anhand der Informationen und einer gegebenen Dielektrizitätskonstante des Entwicklers berechnen.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der: die obere Elektrode (9) und die untere Elektrode (8) in Bezug auf eine horizontale Richtung geneigt sind und ein oberer Abschnitt der unteren Elektrode einer Entwicklerzufuhrseite (6) entspricht, von der der Entwickler zu der unteren Elektrode zugeführt wird, und ein unterer Abschnitt der oberen Elektrode einer Entwicklerabführseite (7) entspricht, von der der Entwickler von der unteren Elektrode abgeführt wird.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner mit: Reinigungsmitteln (31) zum Entfernen des zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode zurückbleibenden Entwicklers, wobei die Reinigungsmittel Reinigungsspannungs-Anlegemittel (32) aufweisen, um eine Spannung für die Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes an der oberen Elektrode anzulegen, wobei die Richtung des elektrischen Wechselfeldes einer Umkehrung unterworfen wird.
Entwicklerladungs-Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: Seitenwandabschnitten (51, 52), die zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode so vorgesehen sind, dass sie über den Raum hinweg ein ander zugewandt sind, und einer elektrischen Widerstandsschicht (51b, 52b), die eine elektrisch leitende Eigenschaft besitzt und auf der inneren Oberfläche der Seitenwandabschnitte ausgebildet ist.