DE69722172T2 - System und Verfahren zum Detektieren des Niveaus von Toner - Google Patents

System und Verfahren zum Detektieren des Niveaus von Toner Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Bilderzeugungsvorrichtungen, wie beispielsweise Drucker, und insbesondere auf Systeme zum Erfassen von Toner in einer Bilderzeugungsvorrichtung.
  • Eine typische Bilderzeugungsvorrichtung, beispielsweise ein Drucker oder Kopierer, die bzw. der elektrophotographische, ionographische oder magnetographische Technologien verwendet, verwendet häufig eine Pulvertonerentwicklung eines Zwischenbildes, das in dem Erzeugungsprozeß hergestellt wird. Bei all diesen Bilderzeugungstechnologien wird ein Vorrat an Pulvertoner in einem Tonerreservoir gespeichert, von dem er über eine Entwicklerrolle und Dosierklinge an eine Photoleitertrommel geliefert wird.
  • Für den Fall eines elektrophotographischen Druckens wird zuerst eine photoleitende Trommel elektrostatisch geladen; die Photoleitertrommel wird dann mit dem Bildlichtmuster belichtet, das Regionen auf der zuvor geladenen Trommel selektiv entlädt; die Photoleitertrommel wird durch ein Liefern von elektrostatisch geladenen Tonerpartikeln an die Oberfläche der Trommel, wo die geladenen Partikel selektiv an entsprechend geladenen Regionen anhaften, entwickelt; das elektrostatisch transferierte Tonerbild auf der Trommel wird auf das Papier (oder ein anderes Trägermedium) transferiert; der Toner wird thermisch auf dem Papier fixiert; und etwaiger restlicher Toner wird vor einer erneuten Initiierung des Prozesses von der Oberfläche der Photoleitertrommel gereinigt. Ein derartiger Prozeß läßt sich auf Schwarzschreibdrucker sowie auf Weißschreibdrucker anwenden.
  • Gemäß den obigen Schritten wird die Lieferung von Pulvertoner an die Photoleitertrommel als Entwicklung bezeichnet. Zwei verschiedene Entwicklungstechniken verwenden Pulverto ner: nämlich eine Dualkomponenten- und eine Monokomponenten-Entwicklungstechnik. Die Dualkomponententechnik wurde am häufigsten vor dem Aufkommen von elektrophotographischen Druckern verwendet, die zur privaten und Arbeitsstation-Computernutzung entworfen wurden. Jedoch findet sich die Technik immer noch bei Druckern des oberen Leistungsbereichs. Diese Technik erfordert die Verwendung von Tonerpartikeln und Trägerkügelchen, die in einem Vorratsreservoir vorgesehen sein müssen. Die andere Technik, die als Monokomponentenentwicklung bezeichnet wird, wird fast ausschließlich für Drucker des unteren Leistungsbereichs verwendet, da die Verwendung von Trägerkügelchen nicht erforderlich ist. Derartige Systeme verwenden jedoch Pulvertoner, der üblicherweise in einer austauschbaren Toner-/Entwicklungserkassette vorgesehen ist. Somit wird Pulvertoner über ein Tonerreservoir bereitgestellt.
  • Gemäß beiden Entwicklungstechniken besteht ein Bedarf daran, den Pegel eines in einem Tonerreservoir verfügbaren Toners zu erfassen, um den Pegel an verfügbaren Toner bzw. die verfügbare Drucklebensdauer zu überwachen und/oder vorauszusagen. Eine zuvor verwendete Technik eines Erfassens eines verfügbaren Tonerpegels in einem Drucker wurde in Form einer Antenne implementiert. Ein Metallstab wird positioniert, um bei einem Abstand von etwa fünf Millimetern parallel zu einer Entwicklungshülse in dem Tonerreservoir zu laufen. Der Metallstab ist mit einem elektrischen Feld gekoppelt, das durch eine durch einen Wechselstrom induzierte elektrische Vorspannung der Entwicklungshülse erzeugt wird. Ein zugeordneter Schaltungsaufbau ist vorgesehen, um die Änderung der Feldstärke, die sich aus Verringerungen des Tonerpegels zwischen dem Stab und der Hülse ergibt, zu erfassen. Ein derartiges System erweist sich als relativ kostengünstig, ist jedoch lediglich in der Lage, Toner am Ende oder nahe des Endes der Lebensdauer für eine Tonerkassette zu erfassen. In der Regel ist ein derartiges System lediglich in der Lage, das Ende der Lebensdauer für eine Tonerkassette zu erfassen, wenn sich noch weniger als fünf Prozent des Toners in der Kassette befinden. Zusätzlich ist es erforderlich, daß die Antenne benachbart oder in der Nähe der Entwicklungshülse bleibt; andernfalls liegt ein Verlust an Signalstärke vor, wenn die Antenne weiter weg von der Entwicklungshülse positioniert ist.
  • Eine alternative Technik zum Erfassen eines Tonerpegels beinhaltet die Verwendung von Emitter- und Detektorpaaren, die konfiguriert wurden, um das Vorliegen von Toner in einem Tonervorratsreservoir zu erfassen. Eine derartige Technik erfordert die Verwendung eines Sichtfensters und einer Wischvorrichtung, wobei die Wischvorrichtung verwendet wird, um häufig Toner von dem Fenster abzuwischen. Die Emitter- und Detektorpaare werden verwendet, um das Vorliegen von Toner über ein Fenster zu erfassen. Jedoch unterliegen das Fenster und die Emitter-/Detektorpaare einer Tonerverunreinigung, die sie in bezug auf ein Erfassen des Vorliegens von Toner über ein Fenster ineffektiv machen kann. Zusätzlich weisen optische Erfassungssysteme wie beispielsweise Emitter-/Detektorpaare in der Regel ein beträchtliches Maß an Rauschen in dem erfaßten Signal auf, während ein Tonerfluß und eine -Trübung ihre Genauigkeit beeinträchtigen können. Ferner erfordern optische Erfassungssysteme, daß die Wischvorrichtung den Toner benachbart zu dem Sichtfenster aufrührt und abpreßt, um zu verhindern, daß sich der Toner vor dem Sichtfenster ansammelt. Jedoch erweist sich der Aufbau der notwendigen mechanischen Teile als kompliziert und teuer.
  • Beide oben erwähnten Erfassungssysteme sind in der Lage, das Vorliegen von Toner zu erfassen. Da sich jedoch die Tonerkapazität erhöht hat und Drucker an Netzwerke angeschlossen wurden, wurde das Überwachen von verfügbarem Tonerpegel zu einer wichtigen Überlegung bei der Verwaltung der Leistungsfähigkeit von Druckern.
  • In der US-A-5,438,320 ist ein piezoelektrisches Bauelement zum Erfassen eines Pegels von Tonermaterial in einem Kopie rer beschrieben. Das piezoelektrische Bauelement weist einen einseitig eingespannten Wandler oder ein einseitig eingespanntes piezoelektrisches Element zum Liefern einer vorbestimmten Schwingungsaktivität auf. Das piezoelektrische Bauelement ist in einem Behälter angeordnet, der mit einem Material, beispielsweise einem Tonerpulver, gefüllt ist, und ein Abschnitt der Wandlerstruktur ist in den Behälter eingefügt. Wenn der Behälter mit Material gefüllt wird, wird die Schwingung des Wandlers gedämpft, und ein Ausgangssignal gibt das Vorliegen eines Pulvers an. Wenn ein Abschnitt des Wandlers kein Material in der Nähe desselben aufweist, wird die Schwingung nicht gedämpft, und das Ausgangssignal gibt einen niedrigen Pegel des Tonermaterials an.
  • In der US-A-5,495,315 ist eine Pegelerfassungsvorrichtung für eine Druckmaschine beschrieben. Die Pegelerfassungsvorrichtung ist in der Seitenwand eines Einfülltrichters angebracht. Der Sensor weist ein piezoelektrisches Bauglied auf, das mit einem Signal angeregt wird, derart, daß der Sensor schwingt. Abhängig davon, ob an dem Sensor ein Tonermaterial vorliegt oder nicht, ist das Ausgangssignal gedämpft oder ungedämpft, was auf einen hohen Tonerpegel oder einen niedrigen Tonerpegel hinweist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein verbessertes Tonererfassungssystem und ein verbessertes Verfahren zum Erfassen eines Tonerpegels zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Weise für ein kontinuierliches Erfassen eines Tonerpegels in einem Reservoir sorgen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Tonererfassungssystem gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Spezifikation und den beiliegenden Zeichnungen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines elektrophotographischen Druckerprozesses;
  • 2 ist eine schematische vertikale Teilschnittansicht einer Druckvorrichtung, die ein Monokomponenten-Entwicklersystem aufweist;
  • 3 ist eine schematische vertikale Teilschnittansicht von ausgewählten Abschnitten der Druckvorrichtung 10 der 2, die das Tonererfassungssystem veranschaulicht;
  • 4 ist eine schematische Teilschnittansicht, die entlang der Linie 4-4 der 3 genommen ist und ein Tonererfassungssystem mit einem Tonersensor veranschaulicht;
  • 5 ist eine vergrößerte perspektivische weggebrochene Teilansicht, die einen Tonersensor der 3 und 4 veranschaulicht;
  • 6 ist eine vergrößerte perspektivische weggebrochene Teilansicht, die einen alternativen Tonersensor zur Verwendung bei dem Tonererfassungssystem der 3 und 4 veranschaulicht;
  • 7 ist eine vergrößerte auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Tonererfassungselements des Tonersensors der 5;
  • 8 ist eine schematische vertikale Teilschnittansicht, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Tonererfassungssystems zur Verwendung in einer Tonerkassette umreißt;
  • 9 ist ein vergrößerter Aufriß des Tonersensors der 8;
  • 10 bis 13 sind verschiedene Aufrisse und vereinfachte sche matische Ansichten, die die Schwingungscharakteristika des Tonersensors gemäß 8 umreißen, wobei verschiedene entsprechende Tonerpegel in dem Tonervorratsreservoir vorgesehen sind; und
  • 14 ist eine schematische vertikale Teilschnittansicht einer Druckvorrichtung, die eine Mehrzahl von Monokomponenten-Entwicklersystemen aufweist, die jeweils eine reservierte Farbe aufweisen, wobei die Mehrzahl konfiguriert ist, um beim Drucken von Farbe zu kooperieren.
  • 1 veranschaulicht eine Bilderzeugungsvorrichtung in Form einer elektrophotographischen Druckvorrichtung 10 zum Aufbringen von lasererzeugten Bildern auf ein Stück Papier 12. Bei einer anderen Konfiguration ist die Bilderzeugungsvorrichtung ein Einfaches-Papier-Kopierer. Gemäß dem Vorstehenden verwendet ein elektrophotographischer Drucker einen Festkörperlaser, der über eine Photoleitertrommel 14 abtastet und dieselbe freilegt, wobei er ein latentes Bild auf der Photoleitertrommel 14 erzeugt. Anschließend bringt die Pulvertonerkassette 16 einen Toner entlang des latenten Bildes der Trommel 14 auf.
  • Gemäß 1 führt die Druckvorrichtung 10 mit jeder vollständigen Umdrehung der Photoleitertrommel 14 einen vollständigen Zyklus von Bilderzeugungsoperationen durch. Beginnend bei einem Prozeßeinleitungspunkt 18 auf der Trommel 14 lädt eine Ladungskorona bzw. eine Ladungsrolle 20 die Photoleitertrommel 14 elektrostatisch auf. Anschließend belichtet ein Kombinations-Drucker- und -Bilderzeugungsoptikarray 22 die Photoleitertrommel 14 mit einem Bildlichtmuster, was zu einer selektiven Entladung des zuvor gleichmäßig geladenen Bereichs, der in dem vorherigen Schritt erzeugt wurde, führt, was ein elektrostatisches Bild ergibt. Die Tonerkassette 16 liefert anschlie ßend elektrostatisch geladene Pulvertonerpartikel (entweder schwarz oder farbig) an die Photoleiteroberfläche auf der Trommel 14, wobei der Photoleiter entwickelt wird, wo die Partikel selektiv an entsprechend geladenen Regionen anhaften. Eine zweite Ladungskorona 24 lädt die Rückseite des Papiers 12 derart, daß dort, wo das Papier 12 und die Trommel 14 in der Region der Ladungskorona 24 miteinander in Kontakt stehen, Toner von der Photoleitertrommel 14 auf das Papier 12 transferiert wird. Anschließend fixiert eine Fixierungsstation 26 den transferierten Pulvertoner thermisch auf das Papier 12. Schließlich reinigt eine Reinigungsstation 28 etwaigen restlichen Toner von der Oberfläche der Photoleitertrommel 14, was eine erneute Initiierung des Zyklus mit Beginn bei dem Prozeßeinleitungspunkt 18 ermöglicht.
  • Besonders für den Fall einer Monokomponenten-Entwicklung, wie sie bei Druckern des unteren Leistungsbereichs verwendet wird, bildet die Tonerkassette 16 eine austauschbare Toner-/Entwicklungserkassette, die einen Benutzer befähigt, Toner zu ersetzen, wenn die Kassette entleert wurde. Die Kassette 16 ermöglicht eine relativ rasche und einfache Tonerersetzung durch einen Benutzer.
  • Gemäß 2 ist eine derartige ersetzbare Tonerkassette 16 im Gebrauch in einer Druckvorrichtung 10 gezeigt. Die Tonerkassette 16 umfaßt ein Kassettengehäuse 30, das vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Ein Tonervorratsreservoir 32 ist in dem Gehäuse 30 gebildet, wo ein Vorrat an pulverisiertem Toner 34 zur späteren Verwendung gespeichert ist. Eine Dosierklinge 36 wirkt mit einer Entwicklerrolle 38 zusammen, um eine dosierte Menge an pulverisiertem Toner 34 entlang der Entwicklerrolle 38 zu liefern, wo er entlang geladener Regionen zu der Oberfläche der Photoleitertrommel 14 transferiert wird. Die Entwicklerrolle 38 weist vorzugsweise eine sich drehende Toner-/Entwicklungsrolle auf, die entsprechende Ladeeigenschaften aufweist, die verwendet werden, um den Toner 34 mittels Berührungs- und Reibekontakten zu laden. Dementsprechend haftet der Toner 34 elektrostatisch an der Rolle 38, entlang welcher er transportiert wird, um an dem Walzenspalt der Trommel und Rolle die Photoleitertrommel 14 zu berühren. Optional ist die Rolle 38 von der Trommel 14 durch einen Zwischenraum getrennt, wobei der Toner 34 während des Transfers aufgrund einer Ladungsanziehung den Zwischenraum überspringt. Bei Vorliegen eines ladungsvorgespannten Entwicklungsfeldes wird gelieferter Toner 34 selektiv an diejenigen Bereiche der Photoleitertrommel transferiert, die eine Ladung mit entgegengesetztem Vorzeichen aufweisen.
  • Ebenfalls gemäß 2 sind Merkmale einer Druckkopf-/Bilderzeugungsoptikanordnung in vereinfachter Form als Bilderzeugungsschlitz 40 gezeigt, durch den ein Laser optisch ein ladungsdefinierendes Bild liefern kann. Zusätzlich ist eine Reinigungsstation in Form einer Reinigungsklinge 28' zum Sauberkratzen der Außenoberfläche der Photoleitertrommel 14 entlang derselben gezeigt. Die Reinigungsstation 28' kann ferner eine benachbart zu der Klinge vorgesehene Reinigungsrolle umfassen. Das geladene Bild wird anschließend von der Trommel 14 auf das Papier 12 geliefert, wo es aufgebracht und fixiert wird.
  • Ein geeignetes Verfahren zum Fixieren des gelieferten Toners auf das Papier 12 beinhaltet die Ausübung von Wärme und Druck, die an dem Walzenspalt eines Rollenpaares erzeugt werden. Ebenfalls gemäß 2 ist in dem Reservoir 32 vorzugsweise ein Mischpaddel 42 vorgesehen, um eine Lieferung des pulverisierten Toners 34 an die Rolle 38 zu erleichtern, eine Kompaktierung zu vermeiden und einen losen und verfügbaren Vorrat an Toner 34 aufrechtzuerhalten.
  • 3 veranschaulicht die Tonerkassette 16, wie sie normalerweise in einer angrenzenden Position entlang der Photoleitertrommel 14 plaziert ist, wobei jedoch das zusätzliche Merkmal eines Tonersensors 44 an jeder der Positionen 46, 48 und 50 vorgesehen ist. Der Sensor 44 ist in Form eines einseitig eingespannten Balkens konfiguriert, der angeregt wird, um zu bestimmen, ob er in den Toner 34 eingetaucht ist oder nicht. Wenn Toner 34 vorhanden ist, dämpft der Toner eine Bewegung des Sensors 44 auf einen erfaßbaren Pegel. Die Position 46 ist entlang einer Seitenwand 54 des Gehäuses 30 auf einem erhöhten Pegel vorgesehen und gibt an, wenn sich der Tonerpegel 52 auf einem hohen Pegel befindet. Die Sensorposition 48 ist entlang der Seitenwand 54 positioniert, um einen Tonerpegel anzugeben, der bei einem ungefähr halbvollen Pegel liegt. Die Sensorposition 50 ist auf einer unteren Oberfläche des Gehäuses 30 vorgesehen, um einen Tonerpegel 52 anzugeben, der sich bei einem fast leeren Pegel befindet.
  • Während der Tonerpegel 52 in dem Vorratsreservoir 32 abfällt, werden die Sensoren 44 von einem Eintauchen in den Toner 34 befreit, was die Sensoren 44 befähigt, sich frei zu bewegen. Demgemäß erfaßt der Sensor 44 bei der Sensorposition 46, nachdem er von den Einschränkungen des Toners 34 befreit wurde, einen Mangel an Toner entlang derselben. Während der Tonerpegel 52 noch weiter abfällt, wird der Sensor 44 anschließend auch bei der Sensorposition 48 frei von den Einschränkungen des Toners 34, wodurch ein erfaßbares Signal erzeugt wird, das einen Mangel an Toner bei dieser Position angibt. Schließlich wird der Sensor 44 auch bei der Sensorposition 50 frei von den Einschränkungen des Toners 34, wodurch ein erfaßbares Signal erzeugt wird, das den Zustand eines fast leeren Vorrats an Toner 34 in dem Reservoir 32 angibt.
  • Gemäß dem Aufbau der 3 können Sensoren 44 in beliebigen einer Anzahl von Positionen vorgesehen sein, die an getrennten Erhöhungen in dem Reservoir 34 positioniert sind. Eine erhöhte Anzahl von Sensoren kann vorgesehen sein, wenn es wünschenswert ist, einen Tonerpegel mit einer größeren Anzahl von erfaßbaren inkrementalen Tonerpegeln zu erfassen. Alternativ dazu kann ein einziger Tonersensor 44 verwendet werden. Optional kann gemäß den Lehren der 810, nachstehend, ein modifizierter einziger Sensor verwendet werden, der eine Erfassung nicht nur des Vorliegens von Toner an jeder Position, sondern auch des in dem Reservoir vorhandenen tatsächlichen Tonerpegels ermöglicht.
  • Gemäß 4 wird ein Tonererfassungssystem 58 dieser Erfindung durch den Tonersensor 44 gebildet, der entlang der Seitenwand 54 des Gehäuses 30 angebracht und mit einem zugeordneten Steuerungsschaltungsaufbau 74 versehen ist. Vorzugsweise ist der Steuerungsschaltungsaufbau 74 auf einer ASIC implementiert. Gemäß dem Aufbau dieser Erfindung ist der Tonersensor 44 aus einem Tonererfassungselement 60 gebildet, das ein piezoelektrisches Bauelement, beispielsweise ein piezoelektrisches Filmelement, aufweist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 4 gezeigt ist, ist das Tonererfassungselement 60 vorzugsweise aus einem dünnen quadratischen oder rechteckig geformten Stück eines piezoelektrischen Filmelements gebildet, das eine feststehende Kante 62, die an der Seitenwand 54 befestigt ist, und eine gegenüberliegende freie Kante 64, die sich in ein Reservoir zum Enthalten von Toner erstreckt, aufweist. Vorzugsweise ist die feststehende Kante 62 mit einer Kantenanbringoberfläche versehen, um ein Befestigen des Tonersensors 44 an der Wand 54 sowie ein passendes Koppeln derselben zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise verstärkt ein Befestigungs- bzw. Klemmbauglied (nicht gezeigt) das Element 60 lokal dort, wo es an der Seitenwand 54 befestigt ist, derart, daß sich das Element 60 unmittelbar benachbart zu der Wand 54 nicht durchbiegt. Statt dessen biegt sich das Element 60 in der Gegenwart einer Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 von der Wand 54 nach außen durch. Andernfalls könnte ein Durchbiegen des Elements 60 entlang der Kante 62 auftreten, wo es im wesentlichen außer Reichweite wäre und durch die Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 nicht erfaßbar wäre. Es versteht sich ferner, daß das Element 60, wie in den 4- 6 gezeigt ist, entlang der feststehenden Kante 62 eine derartige lokale Verstärkung aufweist. Eine Möglichkeit besteht darin, das Element 60 mit einem entlang jeder Seite plazierten Wulst aus Epoxy lokal zu verdicken, wobei das Element 60 entlang der feststehenden Kante 62 mit der Wand 54 befestigt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, entlang desselben ein Klemmbauglied vorzusehen.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist das piezoelektrische Filmelement 60 aus einem piezoelektrischen Material gebildet, um einen piezoelektrischen Wandler zu liefern, der durch das Durchbiegen seines kristallinen Elements, das, wenn es verformt wird, eine Ladungsdifferenz erzeugt, die zu der Verformung auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Elements proportional ist, ein Wechselpotential erzeugt. Um die Ladungsansammlung auf beiden Oberflächen des Elements 60 zu verstärken, sind auf jeder Seite des Elements 60 eine Treiberelektrodenanschlußfläche 66 und eine Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 vorgesehen, die jeweils aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Metall, gebildet sind. Vorzugsweise ist ferner eine zusätzliche Schicht aus Abdicht- und Schutzmaterial vorgesehen, wie im folgenden gemäß. dem in 7 gezeigten Aufbau gezeigt ist. Um einen Ladungstransfer von den Oberflächen des Elements 60 zu ermöglichen, bildet die Treiberelektrodenanschlußfläche 66 eine leitfähige Anschlußleitung 63, die mit einer Treiberanschlußleitung 70 von einem Treiberschaltungsaufbau 76 verbunden ist. Desgleichen bildet die Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 eine leitfähige Anschlußleitung 65 zum Verbinden mit einer Erfassungsanschlußleitung 72 und einem Erfassungsschaltungsaufbau 78. Vorzugsweise ist das piezoelektrische Filmelement 60 aus einer Lage aus einem piezoelektrischen Polyvinylidenfluoridpolymer (PVDF) gebildet. Jedoch kann das Element 60 auch aus beliebigen einer Anzahl von piezoelektrischen Materialien, sogar in Kombination mit nicht-leitfähigen Materialien, gebildet sein, solange ein beanspruchter Abschnitt des Elements 60 ein piezoelektrisches Material aufweist, so daß dieses Durchbiegen des Sensors 44 bei dem piezoelektrischen Material eine Beanspruchung verursacht, die durch den Erfassungsschaltungsaufbau 78 erfaßbar ist.
  • Gemäß 4 weist der Tonersensor 44 ein Tonererfassungselement 60 auf, das zumindest teilweise durch ein piezoelektrisches Material gebildet ist, da piezoelektrische Materialien insofern eine wünschenswerte Charakteristik aufweisen, als sie ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen, wenn sie einer mechanischen Beanspruchung unterworfen werden. Ferner gilt auch das Umgekehrte; nämlich, daß das Anlegen eines elektrischen Feldes bewirkt, daß sich das Material verformt.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird der Treiberschaltungsaufbau 76 verwendet, um über eine Leitung 70 ein Treibersignal an die Treiberelektrodenanschlußfläche 66 auf jeder Seite des Elements 60 zu senden, was bewirkt, daß das piezoelektrische Filmelement 60 schwingt, wenn ein Oszillationssignal mit einer entgegengesetzten Ladung an jede Seite des Elements 60 geliefert wird. Optional kann dieselbe Ladung über Anschlußflächen 66, jedoch auf abwechselnde Weise, an jede Seite des Elements 60 geliefert werden, wobei auf eine Seite die entgegengesetzte Seite folgt. Der Erfassungsschaltungsaufbau 78 mittels einer Leitung 72 wird anschließend verwendet, um eine Bewegung des Erfassungselements 60 über die Erfassung von Ladung entlang der Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 zu erfassen.
  • Im wesentlichen arbeitet der Treiberschaltungsaufbau 76 über die Elektrodenanschlußflächen 66, um eine elektrisch getriebene mechanische Beanspruchung des Erfassungselements 60 zu bewirken, und der Erfassungsschaltungsaufbau 78 erfaßt eine derartige sich ergebende mechanische Beanspruchung über die Erfassungselektrodenanschlußflächen 68. Wenn jedoch der Tonersensor 44 in Toner eingetaucht ist, ist die mechanische Bewegung des Tonersensors stark eingeschränkt, was zu einer erfaßbaren Differenz über den Steuerungsschal tungsaufbau 74 führt. Auf diese Weise kann das Vorhandensein von Toner von dem Mangel an Toner benachbart zu dem Tonersensor 44 unterschieden werden. Im wesentlichen wird über den Treiberschaltungsaufbau 76 eine Wechselspannung bereitgestellt, die bewirkt, daß das piezoelektrische Material des Elements 60 schwingt, wobei der Pegel der sich ergebenden Schwingung durch den Erfassungsschaltungsaufbau 78 erfaßt wird, um die Unterscheidung zu ermöglichen, ob benachbart zu dem Tonersensor 44 Toner vorhanden ist oder nicht. Beispielsweise kann eine Schwellenerfassungsschaltung verwendet werden, um eine Schwingung über einem Schwellpegel zu erfassen, wodurch angegeben wird, daß der Sensor 44 von einem Eintauchen in den Toner 34 befreit ist.
  • Ebenfalls gemäß 4 ist der Steuerungsschaltungsaufbau 74 in einer Signalkommunikation mit einer Zentralverarbeitungseinheit 80 und einem Speicher 82 vorgesehen. Die Zentralverarbeitungseinheit 80 und der Speicher 82 sind vorzugsweise zum Implementieren von Verarbeitungsalgorithmen und Steuerungsschemata, die zum Koordinieren des Betriebs des Tonersensors 44 während des Gebrauchs geeignet sind, konfiguriert.
  • Vorzugsweise weist der Treiberschaltungsaufbau 76 einen Verstärker und eine Oszillationsschaltung auf, die zum Erzeugen eines Treibers zum Versetzen des Tonersensors 44 in Schwingungen geeignet sind. Vorzugsweise nimmt der Treiber die Form eines oszillierenden Treibersignals, beispielsweise einer Sinuswelle, einer Rechteckwelle oder einer Sägezahnwelle, an. Vorzugsweise wird ein Sinuswellensignal, das eine Frequenz aufweist, die den Sensor 44 auf natürliche Weise anregt oder in Schwingungen versetzt, wenn er frei von Toner 34 ist, als Treiber verwendet. In diesem Fall ist der Erfassungsschaltungsaufbau 78 konfiguriert, um diese spezifische Frequenz zu erfassen, was eine Unterscheidung von einem äußeren Rauschen in der Umwelt ermöglicht. Alternativ dazu kann ein einzelner elektrischer Puls bzw. Ping verwendet werden, insbesondere wenn ein Tonerpe gelerfassen über das Ausführungsbeispiel der 813 implementiert wird. Eine geeignete Schaltung weist einen Spannungs-Frequenz-Wandler auf, der einen Verstärker aufweist und konfiguriert ist, um einen variablen Ausgangsstrom zu erzeugen. In Kombination mit der Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 80 stellt der Steuerungsschaltungsaufbau 74 eine Treiberspannung für den Treiberschaltungsaufbau 76 bereit.
  • Ebenfalls gemäß 4 umfaßt der Erfassungsschaltungsaufbau 78 vorzugsweise einen Verstärker und einen Strom-Spannungs-Wandler, der zum Erfassen von Änderungen der Amplitude von einem Ausgangssignal der Erfassungsanschlußleitung 72 geeignet ist. Die Erfassungsanschlußleitung 72 liefert das Ausgangssignal, das von jeder des Paares von Erfassungselektrodenanschlußflächen 68, die auf gegenüberliegenden Seiten des Tonersensors 44 vorgesehen sind, empfangen wird. Aufgrund der Charakteristika des piezoelektrischen Materials in dem Filmelement 60 sammeln das Paar von Treiberelektrodenanschlußflächen 66 und das Paar von Erfassungselektrodenanschlußflächen 68 Ladungen, die ein entgegengesetztes Vorzeichen, jedoch einen allgemein ähnlich geformten Puls aufweisen. Somit können die Signale von jedem Paar von Elektroden über einen Differenzverstärker miteinander gekoppelt werden, was infolge von Schwingungen, die durch ein mechanisches Beanspruchen über den Treiberschaltungsaufbau 76 bewirkt werden, zu einem allgemein fluktuierenden Ausgangssignal führt. Alternativ dazu können die Paare von Anschlußflächen 66 (und 68) in einer Schaltung parallelgeschaltet sein, so daß lediglich eine einzige Treiber- und Masseverbindung für jedes Paar notwendig ist.
  • 5 veranschaulicht den Tonersensor 44 in vergrößerter Ansicht und als entlang der Kante 62 zu der Seitenwand 54 starr getragen, um einen einseitig eingespannten Balken zu bilden. Ein Treibereingang wird über die Treiberanschlußleitung 70 durch die Wand 54 des Gehäuses 30 geliefert, wobei ein Treibersignal an die Treiberelektrodenanschluß fläche 66 geliefert wird, und zwar auf beiden Seiten des piezoelektrischen Filmelements 60. Vorzugsweise weist die Treiberanschlußleitung 70 ein Paar von Anschlußleitungen auf, die Oszillationssignale, die entgegengesetzte Ladungen aufweisen, an jede der Erfassungselektrodenanschlußflächen 66 liefern. Auf diese Weise empfängt eine Anschlußfläche eine positive Ladung, während die gegenüberliegende Anschlußfläche eine negative Ladung empfängt, was bei dem Tonersensor 44 eine mechanische Beanspruchung bewirkt, was zu einer erfaßbaren elektrischen Ladung in dem piezoelektrischen Filmelement 60 führt. Desgleichen weist die Erfassungsanschlußleitung 70 ferner ein Paar von elektrisch leitfähigen Anschlußleitungen auf, die jeweils mit einer der Erfassungselektrodenanschlußflächen 68 gekoppelt sind. Die Ausgangssignale von den Erfassungsanschlußleitungen 72, die einer erfaßten Verformung des Sensors 44 entsprechen, weisen allgemein ähnlich geformte Oszillationssignale auf, die jedoch jeweils eine zu dem anderen entgegengesetzte Ladung aufweisen.
  • Wie in 5 gezeigt ist, ist der Tonersensor 44 ansprechend auf ein Anlegen eines Treibersignals über die Anschlußleitung 70 frei, sich zwischen der Position 60' und 60'' zu bewegen oder zu schwingen, wenn der Tonersensor 44 nicht mehr in Pulvertoner eingetaucht oder in demselben eingeschränkt ist. Ein derartiger Aufbau würde auch funktionieren, wenn der Tonersensor 44 aufgebaut und angeordnet ist, um in ein Fluid, das bei einer Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird, eingetaucht zu sein. Ein Fluid weist in der Regel eine sehr viskose Eigenschaft auf, die für eine Erfassung bei dem Tonersensor 44 dieser Erfindung geeignet wäre. Wenn der Tonersensor in dem Fluid vorhanden ist, würden die sich ergebenden mechanischen Bewegungen stark gedämpft, was zu einer erfaßbaren Differenz der Anregungsfrequenz führt, wenn der Tonersensor 44 nicht mehr in Fluid eingetaucht ist.
  • 6 veranschaulicht einen alternativen Aufbau für den Tonersensor der 5, bei dem der Tonersensor 144 durch einen krafterzeugenden Treiber 84 getrieben wird, der auf den Tonersensor 144 eine äußere Kraft ausübt, um das piezoelektrische Filmelement 60 mechanisch zu beanspruchen. Gemäß einer Implementierung kann der Treiber 84 eine Vorrichtung zum Ausüben einer mechanischen Kraft sein. Ein mechanisches Beanspruchen des piezoelektrischen Filmelements 60 mittels des Treibers 84 erzeugt Ladungen entlang jeder eines Paares von Erfassungselektrodenanschlußflächen 168 auf beiden Seiten des Filmelements 60. Der Erfassungsschaltungsaufbau 78 erfaßt die sich ergebenden ladungsinduzierten elektrischen Signale über die Erfassungsanschlußleitung 72, wodurch eine Erfassung und Bestimmung, ob der Tonersensor 144 in den Pulvertoner eingetaucht ist oder nicht, ermöglicht werden.
  • Gemäß 6 kann ein krafterzeugender Treiber 84 mittels beliebiger einer Anzahl von krafterzeugenden Vorrichtungen hergestellt werden, beispielsweise mittels einer elektromechanischen Schwingungsvorrichtung, die an den Tonersensor 144 äußerlich eine oszillationsforcierende Funktion anlegt, was zu einer freitragenden Schwingung des Sensors 144 führt, die eine Bewegung des Filmelements 60 zwischen der Position 60' und 60'' bewirkt. Der Tonersensor 144 ist entlang der Kante 62 mit der Wand 54 des Gehäuses 30 befestigt. Ansprechend auf ein Anlegen des krafterzeugenden Treibers 84 schwingt die freie Kante 64 in der Abbildung auf eine freitragende Weise relativ zu der Kante 62 frei. Es versteht sich, daß ein beliebiger einer Anzahl von ohne weiteres erhältlichen krafterzeugenden Treibern 84 verwendet werden kann, um die Treiberkraft zu bewirken, die ein mechanisches Beanspruchen des piezoelektrischen Filmelements 60 bewirkt, um ein erfaßbares Ausgangssignal an dem Erfassungsschaltungsaufbau 78 zu erzeugen. Ein derartiges über die Leitung 72 geliefertes Ausgangssignal ermöglicht die Unterscheidung zwischen einem Tonersensor 144, der entweder in einen Toner eingetaucht oder frei von einem solchen ist.
  • 7 zeigt den Aufbau des Tonersensors 44 in einer auseinandergezogenen und vergrößerten perspektivischen Ansicht. Der Aufbau des Tonererfassungselements 60 aus einer Lage aus piezoelektrischem Material, um ein piezoelektrisches Filmelement zu bilden, ist deutlich zu sehen. Die Positionierung einer metallisierten bzw. leitfähigen Schicht, um die Treiberelektrode 66 und die Erfassungselektrodenanschlußfläche 68 auf jeder Seite des Erfassungselements 60 zu bilden, ist ebenfalls ohne weiteres zu sehen. Die Anschlußflächen 66 und 68 sind durch eine Isolierungsschicht getrennt, um einen Ladungstransfer zwischen denselben zu verhindern. Vorzugsweise sind auf beiden Seiten des Tonererfassungselements 60 Schutzabdeckungslagen 86 und 88 aus MylarTM laminiert. Optional kann zumindest eine der Schutzabdeckungslagen verstärkt sein, um eine steife Stützlage zum gezielten Gestalten der modalen bzw. Schwingungscharakteristika des sich ergebenden Tonersensors 44 bereitzustellen. Eine steife Lage verleiht dem Sensor 44 mechanische Stabilität und ermöglicht ein Abstimmen des Schwingungsansprechverhaltens für ein gegebenes Treibereingangssignal, oder eine Kraft, durch Einstellen der Steifheit.
  • 8 veranschaulicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Erfassen des Vorliegens und des Pegels eines Toners in einer Tonerkassette 16. Genauer gesagt ist ein Tonererfassungssystem 158 in dem Vorratsreservoir 32 des Gehäuses 30 angebracht, derart entfernt von der Seitenwand 54, daß ein oberes Ende 90 und ein unteres Ende 92 auf sichere Weise an einer oberen Oberfläche 94 und einer unteren Oberfläche 56 an dem Gehäuse 30 befestigt sind. Vorzugsweise ist das Tonererfassungssystem 158 aus einem einzigen länglichen Tonersensor 244 gebildet, der derart in dem offenen Hohlraum des Reservoirs 32 gehalten wird, daß der Toner 34 den Tonersensor 244 um dessen Peripherie vollständig umgibt. Während sich der Tonerpegel 52 in dem Reservoir 32 ändert, ändert sich auch die Länge des Tonersensors 244, der nicht mehr in den Toner 34 eingetaucht ist. Der verbleibende Abschnitt des Tonersensors 244, der weiterhin in den Toner 34 eingetaucht ist, ist ansprechend auf die Ausübung einer Treiberkraft, die den Sensor mechanisch beansprucht, nicht frei, zu schwingen, während der freie Abschnitt über dem Tonerpegel 52 ansprechend auf die Ausübung der Treiberkraft weiterhin frei ist, sich durchzubiegen oder zu schwingen. Vorzugsweise wird an den Sensor 244 ein elektrischer Puls angelegt, der einen bestimmten wünschenswerten Frequenzgehalt aufweist, und der Sensor 244 wird überwacht, um einen sich ergebenden ansprechenden Ring zu erfassen, der die Freie-Schwingung-Charakteristika des Sensors 244, wenn er in den Toner 34 eingetaucht ist, angibt.
  • Insbesondere liefert der Treiberschaltungsaufbau 76 (der ähnlich dem in 4 verwendeten ist) über die Leitung 70 ein Treibersignal, um den Tonersensor 244 über ein Pulssignal, das auf beiden Seiten des Tonersensors 244 geliefert wird, zu treiben. Unmittelbar nach dem Liefern des Pulstreibersignals an den Sensor 244 hört der Erfassungsschaltungsaufbau 78 über die Leitung 72 auf das Signal von beiden Seiten des Sensors 244, um einen mechanischen Ring des Elements des Sensors 244 zu erfassen. Falls das Element 244 vollständig in Toner eingetaucht ist, wird der Ring stark gedämpft, was ein geringes oder kein Signal erzeugt. Während der Pulverpegel 72 abnimmt, wird der Ring durch den Erfassungsschaltungsaufbau 78 erfaßt, wenn das Element des Sensors 244 in einem beträchtlich verringerten Maß gedämpft wird. Änderungen des sich ergebenden Rings können überwacht und kalibriert werden, derart, daß der kontinuierliche Pegel 52 des Pulvers 34 genau erfaßt werden kann. Ferner kooperieren die Zentralverarbeitungseinheit 80 und der Speicher 82 mit dem Steuerungsschaltungsaufbau 74, um die Initiierung eines derartigen Pulssignals und die entsprechende Erfassung des Erfassungsschaltungsaufbaus 78 zu choreographieren, um den Tonerpegel 52 in dem Reservoir 32 zu erfassen. Vorzugsweise ist das Eingangssignal eingestellt, um eine Frequenz aufzuweisen, die ein sich ergebendes Ausgangssignal, das bei einer mechanischen Resonanz auftritt, maximiert. Eine (nicht gezeigte) Einstellschaltung kann vorgesehen sein, um eine derartige Frequenz abzustimmen.
  • Gemäß 8 kann der Sensor 244 aus einem relativ kostengünstigen Element gebildet sein.
  • 9 veranschaulicht den Tonersensor 244 in weiteren Einzelheiten, wobei ein Tonererfassungselement 160 aus einem netzförmigen piezoelektrischen Filmelement (ähnlich dem, das zum Bilden des Elements 60 der 4 verwendet wurde) gebildet ist. Eine elektrisch leitfähige und ladungssammelnde Treiberelektrodenanschlußfläche 166 und Erfassungselektrodenanschlußfläche 168 sind ähnlich den entsprechenden Anschlußflächen, die auf dem Tonersensor der 4 vorgesehen sind, auf jeder Seite des Filmelements 160 gebildet. Jedoch sind die Elektrodenanschlußflächen 166 und 168 aus einer allgemein länglichen Konfiguration gebildet, die der Form des Filmelements 160 entspricht. Die Treiberelektrodenanschlußfläche 166 endet in einer leitfähigen Verbindungsanschlußleitung 93, wohingegen die Erfassungselektrodenanschlußfläche 168 in einer entsprechenden leitfähigen Anschlußleitung 95 endet. Vorzugsweise weisen das obere Ende 90 und das untere Ende 92 jeweils strukturelle Merkmale zum sicheren Rückhalten der jeweiligen Kanten an dem Gehäuse auf. Beispielsweise kann entlang der oberen Kante 90 und der unteren Kante 92 eine Rückhalteklammer vorgesehen sein, um derartige Enden auf sichere und starre Weise an jeweiligen Abschnitten des Gehäuses zu befestigen.
  • 1013 veranschaulichen verschiedene Schwingungsmodi für den Tonersensor 244, wie sie durch verschiedene Tonerpegel 52 in einem Tonervorratsreservoir erzeugt werden. Da der Tonersensor 244 aus einem piezoelektrischen Material starr an jedem Ende in dem Reservoir befestigt ist, erzeugen die sich ergebenden Schwingungsmodi, die durch ein Dämpfen des Toners erzeugt werden, ansprechend auf ein Treibereingangssignal unterscheidbare Ausgangssignale, die die Bestimmung, ob in dem Reservoir ein Toner vorliegt, sowie die Bestimmung des tatsächlichen Pegels des vorliegenden Toners ermöglichen. Der Tonerpegel- und -Vorliegen-Sensor wird vorzugsweise durch eine Spannungsquelle mit variierenden Frequenzmodi angeregt. Beispielsweise kann eine Rechteckwelle, eine Zeichenwelle oder ein Puls verwendet werden, um den Tonersensor 244 zu treiben. Es ist jedoch notwendig, die Spannung und den Frequenzmodus zu optimieren, um eine gewünschte angeregte Schwingung des Tonersensors 244 zu bewirken, wenn er zumindest teilweise in Toner 34 eingetaucht ist. Vorzugsweise wird eine elektrische Schaltung gemäß 4 verwendet, um das Element des Tonersensors 244 bei einer Resonanzfrequenz zu treiben. Jedoch ändert sich die Resonanzfrequenz auf der Basis der Länge des Sensors 244, der frei ist, zu oszillieren, über dem Tonerpegel 52. Beispielsweise befindet sich der Tonerpegel 52 gemäß 10 bei einer im wesentlichen gefüllten Kapazität in dem Reservoir. Dementsprechend ist ein sehr kleiner Abschnitt des Sensors 244 frei, in einem Schwingungsmodus getrieben zu werden.
  • Im Gegensatz dazu veranschaulicht 11 einen Tonerpegel 52', der dem Reservoir entspricht, das zu ungefähr zwei Dritteln voll von Toner ist. Dementsprechend ist ein größerer Abschnitt des Sensors 244 nicht mehr in Toner eingetaucht und ist ansprechend auf eine ausgeübte Treiberkraft frei, zu schwingen. 12 veranschaulicht einen Tonerpegel 52', der einem Reservoir entspricht, das zu ungefähr drei Achteln seiner Kapazität mit Toner gefüllt ist. Dementsprechend ist ein sogar noch größerer Abschnitt des Sensors 244 frei, zu schwingen, da er nicht mehr in den Toner 34 eingetaucht ist. Desgleichen veranschaulicht 13 einen sogar noch niedrigeren Pegel des Toners 52''', der einem Reservoir entspricht, das lediglich zu einem Viertel seiner Kapazität gefüllt ist. Somit ist ein sogar noch größerer Prozentsatz des Sensors 244 nicht mehr in Toner eingetaucht, so daß bei dem Sensor 244 sogar noch weniger Dämpfung stattfindet, während er mittels einer Anregungsfunktion über einen elektrischen Strom getrieben wird.
  • Wie in 8 gezeigt ist, ist die Bewegung des Materials des Sensors 244 in höherem Maße gedämpft, wenn der Pegel des Toners 52 erhöht ist. Im wesentlichen ist die effektive Länge des Elements des Sensors 244 erhöht, wenn der Tonerpegel verringert ist, derart, daß die Resonanzfrequenz abnimmt, wenn ein größerer Prozentsatz des Sensors 244 über dem Tonerpegel 52 freiliegend ist. Sekundärfrequenzmodi können ebenfalls erzeugt werden, wenn der Tonerpegel abnimmt. Solche Sekundärfrequenzmodi können jedoch entweder herausgefiltert werden, oder in machen Fällen kann der Tonersensor 244 entworfen sein, um diese Modi aufzuheben, um eine Erfassung der Primärschwingung zu ermöglichen. Beliebige einer Anzahl von verfügbaren Algorithmen können verwendet werden, um den Tonersensor 244 zu treiben, was die Erfassung oder das Hören des in Resonanz befindlichen Abschnitts des Sensors ermöglicht, um eine maximale Amplitude und ein besser erfaßbares Ausgangssignal zu erzeugen.
  • Optional kann das Element des Tonersensors 244 auch durch ein Pulssignal getrieben werden, wobei die Frequenzantwort einen Ring erzeugt, der sich ändert, wenn das Element bezüglich der freiliegenden Länge über einem Tonerpegel zunimmt/abnimmt. Das tatsächliche Ausgangssignal (oder Hörsignal) wird vielleicht nicht unbedingt vollständig verstanden. Für einen bestimmten Entwurf des Tonersensors 244 können jedoch einfache Laborexperimente verwendet werden, um die Ausgangssignale, die durch variierende Tonerpegel, die in einem Reservoir vorhanden sind, erzeugt werden, relativ zu dem Sensor 244 am besten zu charakterisieren und zu korrelieren.
  • Die Vorrichtung der 813 erzeugt einen Sensor 244, der sehr einfach ist und dennoch einen Tonerpegel in einem Reservoir kontinuierlich erfassen kann. Alternative Verfahren zum Erfassen eines Tonerpegels sind viel kostspieliger. Zusätzlich ermöglicht ein derartiges Tonererfassungssystem das kontinuierliche Erfassen des Pegels an Pulvertoner, der in einem Reservoir vorliegt.
  • 14 veranschaulicht eine alternativ aufgebaute Druckvorrichtung 110, die konfiguriert ist, um ähnlich der Vorrichtung der 1 zu arbeiten. Jedoch ist um die Photoleitertrommel 14 eine Mehrzahl von Tonerkassetten 116, 216, 316 und 416 vorgesehen, um vier unterschiedliche Entwicklungsprozesse zu bewirken, um einem Papier 12, das gerade gedruckt wird, vier verschiedene Farben zu liefern. Insbesondere enthält die Tonerkassette 116 einen magentafarbenen Pulvertoner. Die Tonerkassette 216 enthält einen cyanfarbenen Pulvertoner. Die Tonerkassette 316 enthält einen gelben Pulvertoner. Schließlich enthält die Tonerkassette 416 einen schwarzen Pulvertoner. Dementsprechend kann ein Blatt Papier 12 durch vier Durchläufe in Kontakt mit der Trommel 14 gebracht werden, wobei der Druckkopf und die Bilderzeugungsoptik 22 ein entsprechend geladenes Bild zum Transferieren einer der Farben während jedes Durchlaufs liefern können. Durch ein Liefern eines derartigen Bildes für jede der vier Farben kann eine Farbkopie erzeugt werden. Eine derartige Vorrichtung kann ferner das Tonererfassungssystem 58, wie es in den 4 und 8 offenbart ist, implementieren.

Claims (7)

  1. Ein Tonererfassungssystem zum kontinuierlichen Erfassen eines Tonerpegels in einem Tonerreservoir (32) einer Bilderzeugungsvorrichtung (10), wobei das System folgende Merkmale umfaßt: einen Tonersensor (244), der ein Tonererfassungselement (160) aus einem länglichen piezoelektrischen Material aufweist, das eine untere Kante (92), die an einer Position, die sich unter einem zu erfassenden gewünschten Tonerpegel (52) befindet, in dem Tonerreservoir (32) auf starre Weise getragen wird, und eine obere Kante (90) aufweist, die an einer Position, die sich über der unteren Kante (92) und über einem zu erfassenden gewünschten Tonerpegel (52) befindet, in dem Tonerreservoir (32) getragen ist; einen Treiber (76), der angeordnet ist, um ein Treibersignal an den Tonersensor (244) zu liefern, um zumindest einen Abschnitt des Tonersensors (244), der nicht in Toner (34) eingetaucht ist, strukturell anzuregen, wobei der Tonersensor (244) ansprechend auf das Treibersignal und darauf, wie weit der Tonersensor in den Toner eingetaucht ist, ein Ausgangssignal erzeugt; und einen Detektor (78), der konfiguriert ist, um den kontinuierlichen Tonerpegel (52) ansprechend auf das empfangene Ausgangssignal zu erfassen.
  2. Das Tonererfassungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem das Tonererfassungselement (160) ferner zumindest eine Treiberelektrodenanschlußfläche (166) aufweist, die konfiguriert ist, um einelektrisches Treibersignal an das piezoelektrische Material zu liefern.
  3. Das Tonererfassungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Tonererfassungselement ein längliches Element (160) aufweist, das hochkant in dem Tonerreservoir (32) gehalten wird, wobei ein Abschnitt des in den Toner (34) eingetauchten länglichen Elements (160) durch den Toner (34) gedämpft wird und wobei ein verbleibender Abschnitt des länglichen Elements (160) nicht gedämpft wird.
  4. Das Tonererfassungssystem gemäß Anspruch 3, bei dem das längliche Element (160) ein Netz aus einem piezoelektrischen Material umfaßt, das zumindest eine Erfassungselektrodenanschlußfläche (168) aufweist, die konfiguriert ist, um einen Pegel (52) eines in dem Tonerreservoir (32) vorhandenen Toners (34) zu erfassen.
  5. Das Tonererfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner einen Erfassungsschaltungsaufbau (78) zum Erfassen einer strukturellen Anregung des Tonersensors (244) aufweist, die einen Tonerpegel (52) in dem Tonerreservoir (32) angibt.
  6. Ein Verfahren zum kontinuierlichen Erfassen eines Tonerpegels in einem Tonerreservoir (32) einer Bilderzeugungsvorrichtung (10), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines länglichen piezoelektrischen Tonersensors (244) hochkant in dem Tonerreservoir (32) der Bilderzeugungsvorrichtung (10); Treiben des Tonersensors (244) mit einem Treibersignal, das konfiguriert ist, um den Tonersensor (244) strukturell anzuregen, wobei zumindest ein Abschnitt des Tonersensors (44, 244; 144) nicht in Toner (34) eingetaucht ist, wobei der Tonersensor (244) ansprechend auf das Treibersignal und darauf, wie weit der Tonersensor in den Toner eingetaucht ist, ein Ausgangssignal erzeugt; und Erfassen des erzeugten Ausgangssignals und des kontinuierlichen Tonerpegels (52) ansprechend auf das erfaßte Ausgangssignal.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der längliche piezoelektrische Tonersensor ein längliches Element (160) aufweist, das in dem Tonerreservoir (32) gehalten wird, derart, daß ein Abschnitt des in den Toner (34) eingetauchten länglichen Elements (160) durch den Toner (34) gedämpft wird und daß ein verbleibender Abschnitt des länglichen Elements (160) nicht gedämpft wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115591A1 (de) 2022-06-22 2023-12-28 Endress+Hauser SE+Co. KG Modularer vibronischer Multisensor

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4039744B2 (ja) * 1998-07-15 2008-01-30 富士通株式会社 圧電アクチュエータ
US6494562B1 (en) 1998-09-03 2002-12-17 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for identifying a sales channel
US6154619A (en) * 1999-10-27 2000-11-28 Hewlett-Packard Company Apparatus and method for detecting the state of a consumable product such as a replaceable toner cartridge
JP3745231B2 (ja) * 2000-01-13 2006-02-15 キヤノン株式会社 プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
DE60011038T2 (de) * 2000-04-01 2005-07-21 Robert Bosch Gmbh Zeit und Fall-kontrolliertes Aktivierungssystem für die Aufladung und die Entladung von piezoelektrischen Elementen
US6435024B1 (en) * 2000-09-29 2002-08-20 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method and apparatus for determining the level of particulate material in a particulate material collection vessel
US20030016393A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-23 Johnson Steven C. Electronic service transaction and method
WO2005062945A2 (en) * 2003-12-23 2005-07-14 Inesa, Inc. Non-invasive method for detecting and measuring filling material in vessels
US6959598B2 (en) * 2004-02-03 2005-11-01 Emerson Electric Co. Liquid level sensor for appliance and associated method
ES2332292T3 (es) 2005-11-21 2010-02-01 Mannkind Corporation Aparato y procedimientos de dispensacion y deteccion de polvo.
AU2009280075B2 (en) 2008-08-05 2014-05-15 Mannkind Corporation Improved powder dispenser modules and powder dispenser assemblies
US9377713B2 (en) * 2012-03-30 2016-06-28 Xerox Corporation Custom color toner production systems and methods
EP2954317A4 (de) 2013-02-06 2016-10-12 Ultimo Measurement Llc Nichtinvasives verfahren und vorrichtung zur messung der physikalischen eigenschaften von freistrommaterialien in gefässen
US9816848B2 (en) 2014-01-23 2017-11-14 Ultimo Measurement Llc Method and apparatus for non-invasively measuring physical properties of materials in a conduit
WO2019078845A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. ORIENTATION DETECTION
WO2019078842A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. FLUID LEVEL SENSORS
EP3761556A1 (de) * 2019-07-04 2021-01-06 Basf Se Neues verfahren für pseudozufallszahlenerzeugung zur informationsverschlüsselung
US11947279B2 (en) * 2022-03-23 2024-04-02 Lexmark International, Inc. Material sensing using container vibration
US11947282B2 (en) 2022-03-23 2024-04-02 Lexmark International, Inc. Toner level sensing using toner container vibration

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159786A (en) * 1977-11-11 1979-07-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Periodically excited level control probe
JPS5536874A (en) * 1978-09-08 1980-03-14 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Detection method for toner remainder
US4570482A (en) * 1982-04-23 1986-02-18 Murata Manufacturing Co., Ltd. Load-sensitive level detecting device
US4626096A (en) * 1984-04-02 1986-12-02 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus for forming a visual image in accordance with image signals
JPS61149826A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Hitachi Metals Ltd トナ−レベル検知装置
JPS61176962A (ja) * 1985-01-31 1986-08-08 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 画像形成装置
JPS61213635A (ja) * 1985-03-19 1986-09-22 Hitachi Metals Ltd 彎曲形圧電振動子式レベルセンサ
US5495315A (en) * 1991-03-27 1996-02-27 Xerox Corporation Level sensing apparatus
JPH0683197A (ja) * 1992-08-28 1994-03-25 Canon Inc 現像装置及び画像形成装置
US5438230A (en) * 1994-02-28 1995-08-01 Motorola, Inc. Piezoelectric material detector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115591A1 (de) 2022-06-22 2023-12-28 Endress+Hauser SE+Co. KG Modularer vibronischer Multisensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP0874289A2 (de) 1998-10-28
EP0874289B1 (de) 2003-05-21
JPH10301384A (ja) 1998-11-13
EP0874289A3 (de) 1999-03-17
DE69722172D1 (de) 2003-06-26
US5862431A (en) 1999-01-19

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