DE69910898T2

DE69910898T2 - Entwicklungseinheit für ein Reproduktionsgerät und Reproduktionsgerät mit einer solchen Entwicklungseinheit

Info

Publication number: DE69910898T2
Application number: DE69910898T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Anne De Waal
Original assignee: Oce Nederland BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: DE69910898D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungseinheit für ein Reproduktionsgerät, zum selektiven Aufbringen von Markierungsmitteln auf ein Bilderzeugungsmedium, mit:
einem ersten Reservoir für Markierungsmittel,
einem zweiten Reservoir zum Bereithalten eines Arbeitsvorrats an Markierungsmitteln, einer Übertragungseinrichtung zum selektiven Aufbringen von Markierungsmitteln, die in dem zweiten Reservoir vorhanden sind, auf das Bilderzeugungsmedium, einer Zufuhreinrichtung zum Zuführen von Markierungsmitteln aus dem ersten Reservoir in das zweite Reservoir auf der Grundlage eines Zufuhrsteuersignals, wenigstens einem Sensor zur Erzeugung eines Sensorsignals entsprechend der Menge an Markierungsmitteln, die in dem zweiten Reservoir vorhanden sind, und einer Steuereinrichtung zum Erzeugen des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage des Sensorsignals. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Reproduktionsgerät mit einer solchen Entwicklungseinheit.
In einem Reproduktionsgerät stellt die Entwicklungseinheit sicher, daß Markierungsmittel auf ein Bilderzeugungsmedium aufgebracht werden. Im Fall von Tintenstrahl bedeutet dies das Auftragen von Tinte direkt auf das Kopiermaterial. Im Fall von Elektrofotografie umfaßt es das Auftragen von Toner auf einen Fotoleiter, wonach dieses auf dem Fotoleiter gebildete Tonerbild auf das Kopiermaterial übertragen wird. Wenn im Fall von Elektrofotografie "binäre" Entwicklungssysteme benutzt werden, so liegen die Markierungsmittel in der Form eines Tonerpulvers vor, das zu Entwicklungszwecken zusammen mit Trägerpartikeln in einem Entwicklergemisch enthalten ist. Während des Betriebs wird dieses Entwicklergemisch ständig in Bewegung gehalten, so daß die Tonerpartikel durch Reibung an den Trägerpartikeln triboelektrisch aufgeladen werden. Eine Magnetbürste bringt dann die triboelektrisch geladenen Tonerpartikel in die unmittelbare Nähe des Fotoleiters, wo die Tonerpartikel selektiv, entsprechend dem Ladungsbild auf dem Fotoleiter, überspringen, so daß ein dem Ladungsbild entsprechendes Tonerbild auf dem Fotoleiter gebildet wird.
Bei der Anfertigung von Drucken wird Toner aus dem Entwicklergemisch verbraucht, so daß die Menge an Toner in dem Entwicklergemisch und damit die Tonerkonzentration des Entwicklergemisches abnimmt. Um gute Drucke zu er halten, ist es wesentlich, daß die Variation der Tonerkonzentration innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Um dies zu erreichen ist es im Stand der Technik bekannt, die Tonerkonzentration mit Hilfe eines Steuersystems für die Tonerkonzentration, das die Tonerzufuhr aus einem Reservoir zu dem Entwicklergemisch steuert, auf einem geforderten Wert zu halten. Jedoch wird dieses Ziel nur teilweise erreicht. Im Fall von Entwicklungseinheiten nach dem Oberbegriff, bei denen Markierungsmittel aus einem Reservoir zu einem Arbeitsvorrat zugeführt werden, von wo aus die Markierungsmittel zu Entwicklungszwecken abgezogen werden, besteht stets die Gefahr, daß die Situation auftritt, daß der augenblickliche Verbrauch an Markierungsmitteln die Zufuhr übersteigt, so daß ein Mangel an Markierungsmittel im Arbeitsvorrat auftritt. Im Fall des binären Prozesses bedeutet dies, daß, wenn in einer bestimmten Zeitspanne mehr Toner verbraucht wird als zugeführt werden kann, die Tonerkonzentration abfällt. Wenn dieser Abfall erheblich ist, wird die Druckqualität vermindert, während, wenn ein bestimmter kritischer unterer Grenzwert für die Tonerkonzentration erreicht wird, Verschmutzung und auch Beschädigung von Teilen auftreten kann.
Um zu verhindern, daß ein solcher kritischer unterer Grenzwert erreicht wird, ist es im Stand der Technik bekannt, zu einem verzögerten Druckmodus überzugehen, wenn die Tonerkonzentration einen bestimmten Schwellenwert erreicht. In diesem Modus wird die Druckoperation zeitweise unterbrochen. Alle in Bearbeitung befindlichen Drucke werden fertiggestellt, aber nachfolgende Drucke werden nicht mehr akzeptiert. Die Tonerzufuhr wird in der üblichen Weise fortgesetzt, so daß die Tonerkonzentration wiederhergestellt werden kann. Wenn die Tonerkonzentration wieder einen Nominalwert erreicht hat, so werden die nachfolgenden Drucke in Bearbeitung genommen. Dieser Schritt bietet jedoch keine Lösung für Situationen, in denen der augenblickliche Tonerverbrauch so hoch ist, daß der kritische untere Grenzwert, bei dem Verschmutzung und Beschädigung von Teilen auftritt, bei der Fertigstellung der laufenden Drucke erreicht wird. Um die nachteiligen Konsequenzen zu minimieren, ist es im Stand der Technik bekannt, den Druckvorgang direkt zu unterbrechen, wenn der kritische untere Grenzwert unterschritten wird, z. B. durch Abschalten des Druckkopfes, so daß kein Toner mehr entwickelt wird, während der Kopiebogen weiterhin normal durchläuft. Das Resultat ist ein unvollständiger Druck. Dies ist unerwünscht.
Solche unerwünschten Situationen werden weniger häufig auftreten, wenn der Schwellenwert, bei dem der Druckvorgang zeitweise unterbrochen wird, angehoben wird, so daß die Zufuhr von Toner zwischen den Produktionsphasen für Drucke früher stattfindet. Wenn jedoch der Schwellenwert angehoben wird, werden Drucke in kleinerem Ausmaß in direkter Folge produziert, so daß die Produktivität abfällt. Auch dies ist unerwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der obigen Lösungen weitgehend zu reduzieren. Zu diesem Zweck weist die Entwicklungseinheit nach dem Oberbegriff eine Steuereinrichtung auf, die eine Einrichtung zur Erzeugung des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage eines Gradienten des Sensorsignals aufweist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß in allen bekannten Systemen nach dem Oberbegriff die Zufuhr von Markierungsmitteln aus einem Reservoir mit einer bestimmten Verzögerung stattfindet, so daß, wenn in bezug auf Markierungsmittel in einem Arbeitsvorrat das Auftreten eines Mangels festgestellt wird, dieser nicht sofort behoben werden kann. Unter diesen Umständen kann eine zeitweise höhere Nachfrage nach Markierungsmittel nur dann erfüllt werden, wenn dieses Problem vorhersehbar ist. Dies wird nun dadurch erreicht, daß der Spannungsgradient des Sensors als ein Faktor beim Aufrechterhalten der Menge an Markierungsmittel in dem Arbeitsvorrat einbezogen wird. Wenn die Menge an Markierungsmittel im Arbeitsvorrat rasch abfällt, wird infolge dessen früher eingegriffen als es nur auf der Grundlage des aktuellen Wertes der Menge an Markierungsmittel der Fall wäre. Dies hat den Vorteil, daß die Gefahr, daß das Drucken eines Kopienbogens unterbrochen werden muß, beträchtlich reduziert wird. Der Schwellenwert kann niedriger bleiben, so daß die Produktivität gewährleistet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform findet die Erzeugung des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage des Gradienten des Sensorsignals nur dann statt, wenn das Sensorsignal innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Im Ergebnis verhindert dies im Fall eines vorübergehend hohen Verbrauches, entsprechend einem großen Gradienten, daß unnötig in den Fällen eingegriffen wird, in denen die Menge an Markierungsmittel, die im Arbeitsvorrat vorhanden ist, durchaus noch ausreichend ist, den vorübergehend hohen Verbrauch zu befriedigen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die Zufuhreinrichtung eine Einrichtung zum Starten und Anhalten der Zufuhr von Markierungsmittel aus dem ersten Reservoir in das zweite Reservoir auf der Grundlage des Zufuhrsteuersignals auf. Infolge dessen kann ein relativ einfacher Zufuhrmechanismus verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird erhalten, wenn die Steuereinrichtung auch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals zum Initialisieren eines speziellen Modus des Reproduktionsgerätes aufweist, wenn der Gradient des Sensorsignals einen ersten Schwellenwert passiert. Dadurch, daß das Reproduktionsgerät in einen bestimmten Modus gebracht wird, wenn der Gradient einen festen Schwellenwert passiert, ist es möglich, den augenblicklichen Tonerverbrauch zu begrenzen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Reproduktionsgerätes mit einer Entwicklungseinheit;
2 eine detaillierte Seitenansicht der Entwicklungseinheit;
3 eine schematische Darstellung des Vorratstanks, des Reservoirs, des Steuersystems und einer Anzahl von Signalen;
4 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der Entwicklungseinheit gemäß der Erfindung; und
5 bis 7 die Kurve der Tonerkonzentrations-Spannung für eine Anzahl von Beispielen.
1 zeigt ein elektrofotografisches Reproduktionsgerät 101. Dieses Gerät umfaßt ein Bilderzeugungsmedium, das als trommelförmiger Fotoleiter 102 aufgebaut ist, der nacheinander umgeben ist von einer Ladeeinrichtung 103, einer LED-Zeile 104, einer Entwicklungsstation 105, einer Übertragungsstation 106 und einer Reinigungseinheit 7. Ein Papiermagazin 108 ist ebenfalls vorhanden. Ein Bogen wird über eine Papierbahn 109 an der Übertragungsstation 106 vorbeigeführt, passiert die Fixiereinheit 110 und wird in das Ausgabetablar 111 ausgegeben. Eine zentrale Steuereinheit 112 stellt sicher, daß die oben genannten Funktionen zu den richtigen Zeiten aktiviert werden, setzt die Einstellungen um, die von einem Benutzer an einer Bedienungstafel 113 vorgenommen werden, und gewährleistet die Kommunikation mit einem angeschlossenen Scanner (nicht gezeigt) oder einem Netzwerk für die Verarbeitung von Druckaufträgen. Während eines Druckvorgangs rotiert der Fotoleiter in der Richtung des Pfeiles, und der Bereich des Fotoleiters an der Stelle der Ladeeinrichtung 103 wird auf eine hohe negative Spannung aufgeladen. Diese Zone passiert dann die LED-Zeile 104. Ein zu druckendes Originalbild, das in elektronischer Form verfügbar ist, wird der LED-Zeile zugeführt, und die letztere projiziert das Bild (Schwarzschreiber) Zeile für Zeile auf den Fotoleiter. Lokale Leitfähigkeit tritt an den Stellen auf, an denen der Fotoleiter belichtet wird, und die Ladung fließt dort ab. Auf diese Weise wird ein dem Originalbild entsprechendes Ladungsbild auf dem Fotoleiter gebildet. Toner wird auf die belichteten Bereiche aufgetragen, während sie die Entwicklungsstation 5 passieren. An der Übertragungsstation 106 wird das Tonerbild elektrostatisch auf einen Bogen des Kopiermaterials übertragen, der auf der Papierbahn 109 aus dem Papiermagazin 108 zugeführt wurde. Die Reinigungseinheit 107 stellt sicher, daß etwaige Tonerreste vom Fotoleiter entfernt werden. Der mit dem Tonerbild versehene Kopiermaterialbogen wird dann durch die Fixiereinheit 110 geleitet. Hier wird der Toner auf eine solche Temperatur gebracht, daß er erweicht und an dem Kopiermaterial haftet. Der Bogen wird dann ausgegeben und im Ausgabetablar 111 abgelegt.
Die Entwicklungsstation 105 wird nun mit Bezug auf 2 und 3 näher erörtert. In 2 ist die fotoleitende Trommel, die sich in Richtung des Pfeiles A dreht, mit dem Bezugszeichen 201 bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform des Reproduktionsgerätes wird die Umkehrentwicklung verwendet. Das Umkehrentwicklungssystem umfaßt eine dünne zylindrische Entwicklungskomponente in der Form einer Aluminiumhülse 202, die parallel zur fotoleitenden Trommel 201 angeordnet ist, so daß ein schmaler Spalt, der eine Entwicklungszone bildet, zwischen den Oberflächen der Hülse 202 und der fotoleitenden Trommel 201 entsteht. Die Hülse dreht sich in Richtung des Pfeiles B, das heißt, in der gleichen Richtung wie die Fotoleitertrommel 201, so daß die Oberflächen der Hülse und der Trommel sich in der Entwicklungszone in einander entgegen gesetzte Richtungen bewegen. Die Oberfläche der Trommel 201 trägt ein Ladungsbild, das darauf in der oben beschriebenen Weise ausgebildet wurde und das in der Entwicklungszone in Übereinstimmung mit dem Umkehrentwicklungsverfahren mit Tonerpartikeln versehen wird.
Ein Entwicklergemisch 203 bestehend aus einem Gemisch aus Trägerpartikeln (z. B. bestehend aus einem mit Kunststoff versehenen Eisenkern) und einer kleinen Menge an kohlehaltigen Tonerpartikeln ist in einem Reservoir 204 vorhanden. Das Reservoir besteht aus zwei Kammern, die sich in Längsrichtung parallel zur Fotoleitertrommel erstrecken. Jede Kammer enthält eine rotierende helix-förmige Schraube 205, mit der das Gemisch kontinuierlich gemischt wird und durch die das Gemisch kontinuierlich bewegt wird.
Der untere Teil der Umfangsfläche der Hülse ragt in das erste Abteil des Reservoirs 204, so daß er mit dem Entwicklergemisch in Berührung kommt. Ein Magnetsystem ist in einer festen Position im Inneren der Hülse angeordnet und umfaßt ein zylindrisches Tragelement 206 und eine Anzahl von Permanentmagneten, die sich längs der inneren zylindrischen Umfangsfläche der Hülse 202 erstrecken.
Magnete 207 und 208 sind gegenüber dem Reservoir 204 angeordnet und üben eine anziehende Kraft auf das Entwicklergemisch 203 in Richtung auf die Oberfläche der Hülse aus. Der Magnet 206 ist direkt gegenüberliegend zu einer Abstreifklinge 209 angeordnet. Der Magnet 210 hält den Entwickler, der die Abstreifklinge 209 passiert hat, auf der Oberfläche der Hülse, während die letztere sich in Richtung auf den Entwicklungsspalt bewegt. Der Magnet 211 ist direkt gegenüberliegend zu der Entwicklungszone angeordnet und erzeugt eine Magnetbürste, die über die Oberfläche der Trommel 201 streicht, so daß die Tonerpartikel aus der Bürste in enge Berührung mit der Oberfläche der Trommel 201 gebracht werden. Magnete 212 und 213 dienen dazu; die Trägerpartikel und Tonerpartikel, die nicht zum Entwickeln des Ladungsbildes benutzt wurden, auf der Hülse zurückzuhalten, bis sie den Scheitel der Hülse erreichen, wonach sie in das Reservoir 204 zurückfallen. Ein Tonerkonzentrationssensor 214 ist am Boden des Reservoirs 204 angeordnet. Der Sensor 214 gibt periodisch ein Signal aus, das ein Maß für die Tonerkonzentration in dem Entwicklergemisch ist. 3 zeigt erneut das Reservoir 204, jedoch nun in einem schematischen Grundriß. Die beiden Kammern 204A und 204B erstrecken sich parallel zuein ander in Längsrichtung. Im Betrieb bewegt sich das Entwicklergemisch infolge der Drehung der gegensinnig rotierenden Schrauben, die in 3 nicht gezeigt sind, in Pfeilrichtung. Der Toner wird aus dem Toner-Zufuhrtank 301 über eine Toner-Zufuhrspirale 302, die durch einen Toner-Zufuhrmotor (in der Zeichnung nicht gezeigt) angetrieben wird, in das Reservoir 204 zugeführt. Das Entwicklergemisch mit dem frisch zugeführten Toner muß den gesamten Mischtank passieren, bevor es die Entwicklerwalze erreicht, so daß ein gute Durchmischung und Aufladung stattfindet. Die Toner-Zufuhrspirale 302 wird von der Steuerung 303 mit Hilfe des Toner-Zufuhrsignals TFS ein- und ausgeschaltet. Der Tonerkonzentrationssensor 214 ist in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Toner-Zufuhröffnung angeordnet. Das so erzeugte Signal TCS wird der Steuereinheit 303 zugeführt. Ein Wandler wandelt dieses in einen Digitalwert um, der für die digitale Verarbeitung geeignet ist. Dieser digitale Wert wird alle 100 ms erneuert. Der Gradient wird aus dem gleitenden Mittelwert über eine Periode von zwanzig Messungen abgeleitet. Ein Detektor 304 im Toner-Zufuhrtank detektiert den Pegel der Menge an Toner, die in dem Tank vorhanden ist. Wenn der Vorrat an Toner nahezu aufgebraucht ist, wird ein Signal TBE ausgegeben. Ein Signal EES wird der Steuereinheit 303 von der Haupt-Steuereinheit des Reproduktionsgerätes zugeführt, wenn ein Druck anzufertigen ist. Die Signale PHD und DP werden von der Steuereinheit 303 an die Haupt-Steuereinheit übermittelt, wenn der Druckkopf ausgeschaltet werden soll beziehungsweise das Reproduktionsgerät in den verzögerten Druckmodus übergehen soll.
Während der Entwicklung wird die Trommel 201 gleichmäßig auf ein Oberflächenpotential von –1200 Volt aufgeladen. Belichtung der Trommel mit Hilfe der Belichtungseinheit führt zu einer lokalen Entladung, so daß ein Ladungsbild auf der Trommel gebildet wird. Die Hülse 202 wird auf eine Vorspannung von –110 Volt gebracht. Ein elektrisches Fels entsprechend einer Spannungsdifferenz von 100 V tritt in dem Spalt der Entwicklungszone an den Stellen auf der fotoleitenden Trommel auf, die nicht belichtet wurden und wo deshalb keine lokale Entladung stattfindet. Der Spalt hat typischerweise eine Breite in der Größenordnung von 1,5 mm. Da die Tonerpartikel eine negative triboelektrische Ladung haben, zieht das elektrische Feld im Spalt die Tonerpartikel zu der Hülse hin an, so daß sie nicht auf den unbelichteten Bereichen des Fotoleiters abgelagert werden. Die belichteten Bereiche der Trommel haben ein Oberflächenpotential von etwa –700 V. In diesen Bereichen ist das elektrische Feld entgegengesetzt gerichtet, so daß Tonerpartikel auf den entladenen Bereichen abgelagert werden. Es sollte klar sein, daß es sich bei dem hier beschriebenen System um ein System handelt, das als Schwarzschreiber bezeichnet wird, bei dem die belichteten Teile des Fotoleiters mit Toner entwickelt werden. Das auf der Trommel entwickelte Tonerbild wird durch die bereits beschriebene elektrische Übertragung auf einen Kopiebogen übertragen, darauf fixiert und dann ausgegeben. Die Arbeitsweise der Entwicklungseinheit gemäß der Erfindung wird nun beschrieben, wie sie in der Steuereinheit 303 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Flußdiagramm.
Beginnend mit Schritt 401, in welchem sich das Gerät im Bereitschaftsmodus befindet, wird in Schritt 402 fortlaufend geprüft, ob ein Befehl von der zentralen Steuerung empfangen wird, mit dem Ziel, die Maschine zu starten, und dies geschieht unter anderem, wenn ein Druck anzufertigen ist. Wenn dies der Fall ist (Y) beginnen die Mischwalzen sich zu drehen, und nachdem die Mischwalzen sich drei Sekunden lang gedreht haben, beginnt die Messung der Tonerkonzentration (Schritt 403). Schritt 404 prüft, ob die Tonerkonzentrationsspannung V_t höher ist als ein erster Schwellenwert V₁. Wenn dies nicht der Fall ist, so wird in Schritt 405 der Toner-Zufuhrmotor, falls er läuft, nach vier Sekunden abgeschaltet. Wenn der Motor nicht läuft, geschieht in diesem Schritt nichts. Schritt 406 überprüft, ob von der Steuerung ein Befehl empfangen wurde, der besagt, daß die Maschine anhalten muß. Wenn dies nicht der Fall ist (N), wird wieder Schritt 404 erreicht. So lange die Tonerkonzentrationsspannung nicht höher ist als V₁, wird die von den Schritten 404, 405 und 406 gebildete Schleife durchlaufen. Die Tonerkonzentration ist angemessen, aus dem Toner-Zufuhrtank wird kein neuer Toner zu dem Entwicklergemisch im Reservoir der Entwicklereinheit hinzuführt. Wenn Schritt 404 feststellt, daß die Tonerkonzentrationsspannung höher ist als V₁ (Y), so wird in Schritt 407 der Toner-Zufuhrmotor eingeschaltet, sofern er noch nicht eingeschaltet ist. Wenn er bereits eingeschaltet war, bleibt er eingeschaltet: die Tonerkonzentration hat einen so niedrigen Pegel, daß neuer Toner zu dem Entwicklergemisch hinzugefügt werden muß. Schritt 408 überprüft dann, ob die Tonerkonzentrationsspannung höher ist als der Schwellenwert V₂. Wenn dies nicht der Fall ist (N), wird Schritt 406 erreicht. Solange die Tonerkonzentrationsspannung zwischen V₁ und V₂ liegt, wird die von den Schritten 404, 407, 408, 406, und 404 gebildete Schleife durchlaufen. Toner wird kontinuierlich zugeführt. Die Tonerzufuhr wird nur dann in Schritt 405 ausgesetzt, wenn in Schritt 404 festgestellt wird, daß die Tonerkonzentration auf einem adäquaten Niveau ist, entsprechend einer Tonerkonzentrationsspannung kleiner oder gleich V₁. Wenn die Tonerkonzentrationsspannung höher ist als V₁ und wenn Schritt 408 feststellt, daß die Tonerkonzentrationsspannung auch höher ist als V₂, so überprüft Schritt 409, ob der Gradient δ größer ist als Δ V/s. Wenn dies nicht der Fall ist (N) überprüft Schritt 410, ob die Spannung größer ist als der Schwellenwert V₃. Wenn dies nicht der Fall ist (N), wird wieder Schritt 406 erreicht. Das bedeutet, daß wenn die Spannung einen Wert zwischen dem Schwellenwert V₂ und dem Schwellenwert V₃ hat, die von den Schritten 404, 407, 408, 409, 410, 406, 404 gebildete Schleife durchlaufen wird. In dieser Schleife wird der Gradient fortlaufend geprüft. Wenn der Gradient überschritten wird (Schritt 409, Y), gelangt das Gerät in einen verzögerten Druckmodus (Schritt 411). Dieser Modus wird auch erreicht, wenn Schritt 410 feststellt, daß die Spannung höher ist als der Schwellenwert V₃ (Y). Im verzögerten Druckmodus wird die Tonerkonzentration wieder auf den Sollwert gebracht. Es ist ersichtlich, daß es bei den gegebenen Verbrauchsbedingungen nicht ausreicht, den Toner-Zufuhrmotor einfach laufen zu lassen, um den Verbrauch auszugleichen. Im verzögerten Druckmodus ist deshalb der Start neuer Drucke verboten; Drucke in Bearbeitung, d. h. Drucke, für die das Papier bereits in der Papierbahn vorhanden ist, werden fertiggestellt. Nach dem Start des verzögerten Druckmodus in Schritt 411 überprüft Schritt 412, ob die Spannung höher ist als der Schwellenwert V₄. Wenn dies nicht der Fall ist (N), so wird in Schritt 413 eine Prozedur "Tonerflasche leer" ausgeführt. Diese Prozedur prüft, ob im Toner-Zufuhrtank noch genügend Toner vorhanden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Bediener gewarnt, daß Toner nachgefüllt werden muß. Die Prozedur wird nicht in Schritt 414 fortgesetzt, bevor tatsächlich Toner nachgefüllt worden ist. Wenn der Tonervorrat ausreicht, geht das Verfahren direkt zu Schritt 414 über. In diesem Schritt wird geprüft, ob die Tonerkonzentrationsspannung kleiner ist als V₂ und dies für ein bestimmtes, durch einen Zeitgeber definiertes einstellbares Zeitfenster so bleibt. Wenn dies nicht der Fall ist (N), bleibt das Verfahren in der Schleife, die durch die Schritte 412, 413, 414 gebildet wird, während welcher Zeit Toner kontinuierlich zugeführt wird, während keine neuen Drucke gemacht werden. Die Tonerkonzentration kann sich so wieder erholen. Wenn im verzögerten Druckmodus in Schritt 412 festgestellt wird, daß die Spannung höher ist als der Schwellenwert V₄ (Y), so werden in Schritt 415 Maßnahmen ergiffen, um den Tonerverbrauch direkt zu beenden. Zu diesem Zweck werden zum Beispiel alle Einstellspannungen des Fotoleiters und der Entwicklungseinheit auf null gebracht. Im Fall eines Schwarzschreibers ist es möglich, den Druckkopf abzuschalten. Kopiebögen, die teilweise oder nicht vollständig bedruckt worden sind, werden ausgegeben. Schritt 416 überprüft dann, ob die Spannung höher ist als der Schwellenwert V₅. Wenn dies der Fall ist, wird das Gerät in einen Notmodus gebracht (Schritt 417), der nur durch einen Wartungsingenieur aufgehoben werden kann. Wenn die Spannung nicht höher ist als der Schwellenwert V₅ (N), fährt das Verfahren mit Schritt 413 und dann Schritt 414 fort. Wenn in Schritt 414 festgestellt wird, daß die Tonerkonzentration sich so weit erholt hat, daß die Spannung während des Zeitfensters ständig unterhalb des Schwellenwertes V₂ bleibt (Y), wird der verzögerte Druckmodus aufgehoben, und Schritt 406 wird erreicht. Es können dann wieder neue Drucke verarbeitet werden. Wenn Schritt 406 feststellt, daß tatsächlich ein Signal empfangen worden ist, das angibt, daß die Maschine in den Bereitschaftsmodus übergehen kann (I), so wird das Verfahren beendet (Schritt 418), und das Gerät kehrt in den Bereitschaftsmodus zurück.
Wenn mit der erfindungsgemäßen Konfiguration Drucke mit einem nominalen Schwärzungsgrad angefertigt werden, was bedeutet, daß der Schwellenwert des Gradienten nicht überschritten wird, so wird nach der Herstellung einer Anzahl von Drucken die Tonerkonzentration so weit abgenommen haben, daß die Tonerkonzentrationsspannung den Schwellenwert V₁ überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt läuft der Toner-Zufuhrmotor an, und Toner wird zu dem Entwicklergemisch zugeführt. Im Hinblick auf die Durchgangszeit im Reservoir 204 ( 3) erfordert es einige Zeit, bevor die Wirkungen dieser Maßnahme spürbar werden. Die Entwicklung schreitet fort, und die Tonerkonzentration wird somit weiter abnehmen. Wenn auch der Schwellenwert V₂ überschritten wird, so wird von diesem Zeitpunkt an der Gradient δ geprüft. Im Fall von Drucken mit einem mittleren Schwärzungsgrad wird der Schwellenwert Δ für den Gradienten nicht überschritten, so daß das Drucken in normaler Weise weitergeht. Zu einem bestimmten Zeitpunkt stellt sich ein Gleichgewicht ein, bei dem die mittlere Zufuhr von Toner mit der mittleren Abgabe von Toner durch die Entwicklerbürste im Gleichgewicht ist. Nachdem alle Drucke erstellt worden sind, hält das Verfahren an, und das Gerät geht in den Bereitschaftsmodus.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Konfiguration Drucke mit einem hohen Schwärzungsgrad gemacht werden, so steigt die Tonerkonzentrationsspannung rasch an. Beginnend von einem Anfangswert V₀ der Tonerkonzentrationsspannung wird zunächst der Schwellenwert V₁ überschritten, so daß die Zufuhr von Toner zu dem Entwicklergemisch beginnt. Die Effekte dieser Maßnahme werden jedoch nicht sofort spürbar. Zu dem. Zeitpunkt, zu dem der Schwellenwert V₂ überschritten wird, wird der Gradient geprüft. Unter der Annahme, daß der Schwellenwert durch den Gradienten überschritten wird, geht das System in den verzögerten Modus über. Diese Aktion hat einen unmittelbaren Effekt, zumindest nachdem der laufende Druck fertiggestellt worden ist. Die nachfolgenden Drucke werden nicht verarbeitet, bevor die Tonerkonzentration wieder auf einem Nominalwert ist und der verzögerte Druckmodus beendet wird.
Der so erreichte Effekt besteht darin, daß im Fall von Drucken, die einen hohen Schwärzungsgrad haben, bereits in einem früheren Stadium eingegriffen wird, als es auf der Grundlage eines Schwellenwertes allein für die Tonerkonzentration möglich wäre, und ohne daß sich das Verhalten des Gerätes für Drucke mit einem normalen Schwärzungsgrad unter diesen Bedingungen ändert.
Die Vorteile der Erfindung werden nun anhand einiger Beispiele erläutert, für welche die Kurve der Tonerkonzentrationsspannung V_t schematisch in 5, 6 und 7 gezeigt ist. In diesen Beispielen ist angenommen worden, daß die Mischwalzen sich die gesamte Zeit drehen.
Die Auswirkung der Anfertigung eines Druckes auf die Kurve der Tonerkonzentrationsspannung wird zunächst unter Bezugnahme auf 5 gezeigt. Die in 5 dargestellte Kurve zeigt V_t, wie es vom Tonerkonzentrationssensor an der Stelle B (3) gemessen wird, auf gleicher Höhe mit dem Ende der Entwicklerbürste. Das zu entwickelnde Bild hat in diesem Beispiel einen homogenen Schwärzungsgrad, so daß während der Zeit, in der die Entwicklung stattfindet, die Tonerkonzentrationsspannung überall längs des Pfades AB um δ₁ V/s zunimmt. Das Bild hat eine Breite entsprechend der Breite der Entwicklerwalze und eine solche Länge, daß die Entwicklung 20 Sekunden dauert. Die Entwicklung beginnt zur Zeit t = 30 s. Toner wird über die gesamte Länge AB abgenommen, während sich gleichzeitig das Entwicklergemisch bewegt. Von t = 30 bis t = 50 hat die Tonerkonzentrationsspannung des Entwicklergemisches, das bei B durchgeht, einen linearen Anstieg von 20*δ₁ V, wobei die Menge an entnommenem Toner lokal jeweils proportional zu der Zeit ist, während der Toner an dem betreffenden fortlaufenden Segment entnommen wird. Von t = 50 s an wird kein Toner mehr benötigt, und für das bei B passierende Entwicklergemisch findet man somit eine konstante Tonerkonzentrationsspannung, soweit Toner während der vollen 20 Sekunden aus dem Gemisch entzogen wird. Dies gilt nicht für das Entwicklergemisch, das von t = 30 an an der Stelle A mit der nominalen Tonerkonzentration zugeführt wird. Für 20 Sekunden gibt dies eine linäre Abnahme der Tonerkonzentrationsspannung auf den Nominalwert V₀. Da sich das Entwicklergemisch in 90 Sekunden von A nach B bewegt, wird dieser Effekt 90 Sekunden später, bei t = 120, an der Stelle B sichtbar. Soweit das Entwicklergemisch im Umlauf bleibt, passiert die Konzentrationskurve nach 180 Sekunden wieder den Ort B, wie in der Zeichnung zu der Zeit t = 210 angegeben ist.
6 zeigt die Tonerkonzentrationsspannung, wenn ein Auftrag ausgeführt wird, der aus sechs Drucken besteht, die zu den Zeiten t = 30, 60, 90, 120, 150 bzw. 180 beginnen. Der Toner wird dem Entwicklergemisch kumulativ entzogen. Zur Zeit t = 65 wird V₁ überschritten, und die Tonerzufuhr aus dem Zufuhrtank beginnt. Infolge dessen wird lokal eine Abnahme der Tonerkonzentrationsspannung auf den Wert V_s verursacht. Es wird in dem hier gezeigten Beispiel angenommen V_s = 20*δ₁·V₂ wird zur Zeit t = 75 s überschritten. Von diesem Zeitpunkt an wird der Gradient überprüft. Der aktuelle Gradient ist δ₁ V/s. Der Schwellenwert für den Gradienten ist Δ v/s, wobei Δ > δ₁, so daß keine Aktion ausgelöst wird. Die Kurve ist von t = 110 bis etwa t = 240 s flach, wonach die Spannung mit V_s abnimmt, weil zu dieser Zeit, etwa 180 Sekunden nach t = 65 s und etwas ausgemittelt, der Effekt der Tonerzufuhr am Sensor sichtbar wird. Die Tonerzufuhr schreitet fort, während kein Toner mehr verbraucht wird, so daß die Tonerkonzentrationsspannung auf einen Pegel unter V₁ abfällt, bei dem die Tonerzufuhr angehalten wird.
7 zeigt die Kurve V_t wenn eine Anzahl von Drucken mit einem Schwärzungsgrad hergestellt wird, der dreimal so groß ist wie bei den Drucken in 6. Infolge dessen nimmt während der Zeit, in der die Entwicklung ausgeführt wird, die Tonerkonzentrationsspannung überall längs des Pfades AB des in 3 gezeigten Reservoirs 204 um 3*δ₁ V/s zu. Der erste Druck beginnt bei t = 30. Zur Zeit t = 38 wird der Schwellenwert V₁ überschritten, so daß von dieser Zeit an Toner bei C zu dem Entwicklergemisch zugegeben wird. Dies wird von dem Sensor erst 180 Sekunden später detektiert. Zur Zeit t = 42 s wird der Schwellenwert V₂ überschritten, so daß von diesem Augenblick an der Gradient überprüft wird. Es wird angenommen, daß 3*δ₁ > Δ. Der Gradient liegt oberhalb des Schwellenwertes, so daß der verzögerte Druckmodus beginnt. Das bedeutet, daß der folgende Druck verzögert wird, bis V_t wieder unter den Schwellenwert V₂ gefallen ist. Dies ist der Fall bei t = 130 s. Erst dann beginnt ein nachfolgender Druck. Der Gradient wird hier wieder von der Zeit t = 142 s an überprüft. Der Gradient liegt oberhalb des Schwellenwertes, so daß der verzögerte Druckmodus erneut beginnt. Zur Zeit t = 302 s sinkt V_t wieder unter den Schwellenwert, so daß wieder ein nachfolgender Druck gestartet werden kann.
Der Effekt der Arbeitsweise der Entwicklungseinheit gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei der Anfertigung von Drucken mit einem hohen Schwärzungsgrad der verzögerte Druckmodus früher eingeschaltet wird als wenn Drucke mit einem niedrigen Schwärzungsgrad erstellt werden, so daß im letzteren Fall die Produktivität so weit wie möglich aufrechterhalten wird, während im ersteren Fall durch das rechtzeitige Einschalten des verzögerten Druckmodus verhindert wird, daß der Schwellenwert V₄ wiederholt überschritten wird und Drucke erneut angefertigt werden müssen.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen für Elektrofotografie beschränkt, sondern ist auch für Zufuhrmechanismen zur Zufuhr von Tinte zu Tintenstrahlköpfen in einem Tintenstrahl-Reproduktionsgerät anwendbar, welche Mechanismen ebenfalls unter die Ansprüche fallen.

Claims

Entwicklungseinheit für ein Reproduktionsgerät zum selektiven Aufbringen von Markierungsmitteln auf ein Bidlerzeugungsmedium mit: einem ersten Reservoir (301) für Markierungsmittel, einem zweiten Reservoir (204) zum Bereithalten eines Arbeitsvorrates an Markierungsmitteln, einer Übertragungseinrichtung (105) zum selektiven Aufbringen von Markierungsmittel, das in dem zweiten Reservoir vorhanden ist, auf das Bilderzeugungsmedium, eine Zufuhreinrichtung (302) zum Zuführen von Markierungsmitteln aus dem ersten Reservoir in das zweite Reservoir auf der Grundlage eines Zufuhrsteuersignals (TFS), wenigstens einem Sensor (214) zur Erzeugung eines Sensorsignals (TCS) entsprechend der Menge an Markierungsmittel, das in dem zweiten Reservoir vorhanden ist, und einer Steuereinrichtung (303) zum Erzeugen des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage des Sensorsignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage eines Gradienten des Sensorsignals aufweist.
Entwicklungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Zufuhrsteuersignals auf der Grundlage des Gradienten des Sensorsignals nur dann stattfindet, wenn das Sensorsignal innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt.
Entwicklungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung eine Einrichtung zum Starten und Anhalten der Zufuhr des Markierungsmittels aus dem ersten Reservoir in das zweite Reservoir auf der Grundlage des Zufuhrsteuersignals aufweist.
Entwicklungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Reservoir als ein sich in Längsrichtung erstreckender Tank (204) ausgebildet ist, zur Aufnahme von Markierungsmittel in der Form von Tonerpulver, das in einem Entwicklergemisch (203) enthalten ist, und daß die Übertragungseinrichtung eine zylindrische Magnetbürste (202) aufweist, die um eine in der Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des zweiten Reservoirs verlaufende Achse drehbar ist, wobei im wesentlichen die gesamte Länge der Magnetbürste zumindest zum Teil in das zweite Reservoir hineinragt.
Entwicklungseinheit nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Reservoir sich in Längsrichtung zwischen einem Anfangspunkt (A) und einem Endpunkt (B) erstreckt, und daß das Reservoir zwei Kammern (204A, 204B) aufweist, die sich in der Längsrichtung erstrecken und am Anfangspunkt (A) und am Endpunkt (B) miteinander verbunden sind und so einen Tonerkreislauf bilden und von denen jede eine drehbare helixförmige Schraube (205) aufweisen, die sich in der Längsrichtung erstreckt und mit Drehantriebsmitteln verbunden ist, um eine Zirkulation des Entwicklergemisches mit einer bestimmten Zirkulationsrichtung durch den Tonerkreislauf zu bewirken.
Entwicklungseinheit nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung und der als ein Tonerkonzentrationssensor ausgebildete Sensor in der Nähe des Endpunktes liegen.
Reproduktionsgerät (101) mit einer Entwicklungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung auch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals zur Initialisierung eines speziellen Modus (S 411) des Reproduktionsgerätes aufweist, wenn der Gradient des Sensorsignals einen ersten Schwellenwert überschreitet.
Reproduktionsgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung auch eine Einrichtung zur Erzeugung des Signals zum Initialisieren des speziellen Modus des Reproduktionsgerätes aufweist, wenn das Sensorsignal einen zweiten Schwellenwert überschreitet (S 410).
Reproduktionsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spezielle Modus beinhaltet, daß in Bearbeitung befindliche Druckaufträge noch beendet und keine nachfolgenden Druckaufträge mehr angenommen werden.