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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, eine Verfahrenspatrone, eine Entwicklungsvorrichtung
und eine Meßeinheit.
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Die
elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtung enthält dabei
eine elektrofotografische Kopiervorrichtung, einen elektrofotografischen
Drucker, wie zum Beispiel einen Leuchtdiodendrucker oder einen Laserstrahldrucker,
eine Faksimilevorrichtung von der Art eines elektrofotografischen
Druckers, einen Wortprozessor von der Art eines elektrofotografischen
Druckers oder dergleichen.
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Die
Verfahrenspatrone ist eine Patrone, die ein elektrofotografisches
lichtleitfähiges
Element und zumindest eine Verfahrenseinrichtung, welche eine Ladungseinrichtung,
eine Entwicklungseinrichtung oder eine Reinigungseinrichtung ist,
als eine Einheit umfaßt,
oder eine Patrone, die ein elektrofotografisches lichtleitfähiges Element
und zumindest eine Entwicklungseinrichtung als eine Verfahrenseinrichtung
als eine Einheit enthält,
wobei die Verfahrenspatrone bei einem Hauptaufbau einer elektrofotografischen
Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar montierbar ist.
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Bis
heute ist eine Verfahrenspatrone bei einer Bilderzeugungsvorrichtung
unter Verwendung eines elektrofotografischen Bilderzeugungsverfahrens verwendet
worden, wobei die Verfahrenspatrone ein elektrofotografisches lichtleitfähiges Element
und eine Verfahrenseinrichtung, die bei dem elektrofotografischen
lichtleitfähigen
Element wirksam ist, enthält,
und wobei die Verfahrenspatrone bei dem Hauptaufbau der elektrofotografischen
Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar montierbar ist. Eine derartige
Verfahrenspatrone besitzt den Vorteil, daß ein Wartungsvorgang durch
die Anwender wirksam ausgeführt
werden kann. Daher wird die Verfahrenspatronenart bei elektrofotografischen
Bilderzeugungsvorrichtungen weitverbreitet angewendet.
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Bei
einer derartigen elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtung
von einer Verfahrenspatronenart kann der Anwender die Verfahrenspatrone austauschen
und daher ist es wünschenswert,
daß eine
Einrichtung vorgesehen ist, anhand derer der Anwender über den
Verbrauch des Entwicklers benachrichtigt wird.
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Bis
heute ist bekannt, daß bei
dem Entwicklerbehälter
der Entwicklungseinrichtung zwei Elektrodenstäbe gebildet sind und die Änderung
der elektrostatischen Kapazität
zwischen den Elektrodenstäben erfaßt wird,
um die Entwicklermenge bereitzustellen.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift, Patentanmeldung Nr. HEI-5-100571 offenbart
ein Entwicklererfassungs-Elektrodenelement mit zwei parallelen Elektroden,
die auf der gleichen Seite unter einem vorbestimmten Abstand angeordnet
sind, an Stelle der beiden Elektrodenstäbe, wobei das Entwicklererfassungs-Elektrodenelement
auf der Unterseite des Entwicklerbehälters angeordnet ist. Es erfaßt den Entwicklerrest
durch Erfassen der Änderung
der elektrostatischen Kapazität
zwischen den parallelen Elektroden, die auf einer Seite angeordnet
sind.
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JP-A-05188782
offenbart einen Detektor zum Messen einer Resttonermenge auf der
Grundlage einer Messung einer Kapazität zwischen einem Leiter und
einer Entwicklungsrolle, und ein Vergleich dieser gemessenen Kapazität mit einem
Bezugskondensator, dessen Kapazität so gewählt wird, daß sie genauso
groß wie
die Kapazität
zwischen dem Leiter und der Entwicklungsrolle ist, wenn die Entwicklerrestmenge
derjenigen entspricht, die für
eine Anzeige „Kein
Toner" an den Anwender
erforderlich ist.
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US-A-4
296 630 beschreibt einen Meßfühler zum
Messen eines Pegels einer Flüssigkeit
in einem Tank, wobei der Meßfühler einen
ersten Kondensator, der in Abhängigkeit
von der Flüssigkeitstie fe
im Tank teilweise in der Flüssigkeit
eingetaucht ist, und einen zweiten Kondensator, der durch Anordnen
in einem Ausgangsrohr für
eine Flüssigkeit
aus dem Tank vollständig
in der Flüssigkeit
eingetaucht ist, umfaßt.
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US-A-4
133 453 beschreibt einen Tonerbehälter für eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, bei der eine Tonerrestmenge bei dem Behälter durch
Vergleichen der Kapazität
einer Anzahl von Kapazitätsplatten,
die innerhalb des Toners bei dem Behälter angeordnet sind, mit der
Kapazität eines
Bezugskondensators gemessen wird.
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Demzufolge
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, eine Verfahrenspatrone, eine Entwicklungsvorrichtung
und einen Entwickler, bei dem eine Restmenge des Entwicklers weitgehend
in Echtzeit erfaßt
werden kann, zu bilden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, eine Verfahrenspatrone und eine Entwicklungsvorrichtung,
bei der eine Restmenge eines Entwicklers bei einem Entwicklerbeherbergungsabschnitt
weitgehend in Echtzeit beim Verbrauch des Entwicklers erfaßt werden
kann, zu bilden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, eine Verfahrenspatrone und eine Entwicklungsvorrichtung,
bei der eine Restmenge des Entwicklers durch eine elektrostatische
Kapazität
zwischen Elektroden erfaßt
wird und ein Messungsfehler auf Grund einer Änderung der Umgebung ausgeglichen
wird, sodaß ein
Erfassungsfehler minimiert wird, zu bilden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verfahrenspatrone,
eine Entwicklungsvorrichtung und eine elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtung,
bei der eine Erfassungsgenauigkeit einer Entwicklermenge verbessert ist
und die Anzahl von Teilen von Kontaktabschnitten verringert ist,
um die Kosten zu drücken,
zu bilden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verfahrenspatrone,
eine Entwicklungsvorrichtung und eine elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtung
zu bilden, wobei eine Montagefähigkeit
verbessert ist.
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In Übereinstimmung
mit einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Verfahrenspatrone
nach Patentanspruch 1 gebildet.
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In Übereinstimmung
mit einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist
eine Entwicklungsvorrichtung nach Patentanspruch 7 und eine Bilderzeugungsvorrichtung
zur Verwendung bei der Verfahrenspatrone und der Entwicklungsvorrichtung
gebildet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
allgemeine Anordnung einer elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 die
perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung
einer elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Längsschnittansicht
einer Verfahrenspatrone gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung
einer Verfahrenspatrone, wie sie von unten zu sehen ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 die
perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung
zum Veranschaulichen eines Montierabschnitts eines Hauptaufbaus
einer Vorrichtung zum Montieren einer Verfahrenspatrone;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Entwicklerbehälters zum Veranschaulichen
einer Erläuterung
bezüglich
einer Erfassungseinrichtung für eine
Menge;
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7 Vorderansichten
eines Meßelektrodenelements
und eines Bezugselektrodenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 Vorderansichten
eines Meßelektrodenelements
und eines Bezugselektrodenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
grafische Darstellung zum Erläutern
einer Erfassungsgrundlage für
eine Entwicklermenge;
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10 eine
grafische Darstellung zum Erläutern
einer Erfassungsgrundlage für
eine Entwicklermenge gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
Erfassungsschaltung für
eine Entwicklermenge für
eine Erfassungseinrichtung für die
Entwicklermenge gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
Veranschaulichung einer Anordnung eines Meßelektrodenelements und eines
Bezugselektrodenelements;
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13 eine
perspektivische Ansicht eines Entwicklerbehälters mit einer Entwicklermengen-Erfassungseinrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14 ähnlich wie 13 eine
perspektivische Ansicht eines Entwicklerbehälters zum Veranschaulichen
eines Entwicklerbehälters
mit einem darin enthaltenen Bezugselektrodenelement;
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15 eine
Veranschaulichung einer Verbindung von Kontakten eines Meßelektrodenelements
und eines Bezugselektrodenelements;
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16 eine
Veranschaulichung von drei Kontakten, die bei einer Verfahrenspatrone
gebildet sind;
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17 eine
Veranschaulichung einer Anzeige einer Menge des Entwicklers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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18 ein
weiteres Beispiel einer Anzeige einer Menge des Entwicklers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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19 ein
weiteres Beispiel einer Anzeige einer Menge des Entwicklers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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Es
wird zunächst
auf 1 bis 3 verwiesen. Es wird eine elektrofotografische
Bilderzeugungsvorrichtung, bei der eine Verfahrenspatrone abnehmbar
montierbar ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
befindet sich die elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtung
in der Form eines Laserstrahldruckers A von einer elektrofotografischen
Art, bei der Bilder auf einem Aufzeichnungsmaterial, wie etwa ein
Aufzeichnungspapier, eine Arbeitsprojektorfolie oder ein Stoff,
durch ein elektrofotografisches Bilderzeugungsverfahren erzeugt
werden.
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Der
Laserstrahldrucker A umfaßt
ein elektrofotografisches lichtleitfähiges Element, das heißt, eine
lichtleitfähige
Trommel 7. Die lichtleitfähige Trommel 7 wird
durch eine Ladungsrolle 8 (Ladungseinrichtung) elektrisch
geladen und mit einem Laserstrahl, der in Übereinstimmung mit einer Bildinformation,
die von einer optischen Einrichtung 1, die eine Laserdiode 1a,
einen Polygonspiegel 1b, eine Linse 1c und einen
Reflexionsspiegel 1d umfaßt, stammt, moduliert wird,
belichtet, sodaß auf
der lichtleitfähigen
Trommel gemäß der Bilderzeugung
ein latentes Bild erzeugt wird. Das latente Bild wird durch eine Entwicklungseinrichtung 9 in
ein visualisiertes Bild, das heißt, ein Tonerbild, entwickelt.
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Die
Entwicklungseinrichtung 9 enthält eine Entwicklerkammer 9A,
die mit einer Entwicklungsrolle 9a (Entwicklertrageelement)
ausgestattet ist, wobei der Entwickler in einem Entwicklerbehälter 11A (Entwicklerbeherbergungsabschnitt),
der neben der Entwicklerkammer 9A angeordnet ist, durch
Drehung eines Entwicklerzuführungselements 9b zu
einer Entwicklungsrolle 9a bei der Entwicklerkammer 9A herausgeführt wird.
Die Entwicklerkammer 9A ist mit einem Entwicklerrührelement 9e neben
der Entwicklungsrolle 9a ausgestattet, um den Entwickler
in der Entwicklerkammer in Umlauf zu bringen. Die Entwicklungsrolle 9a enthält darin
einen festen Magneten 9c, sodaß der Entwickler durch Drehung
der Entwicklungsrolle 9a zugeführt wird, und der Entwickler wird
durch eine triboelektrische Ladung durch die Reibung mit einem Entwicklungsblatt 9d elektrisch geladen
und zu einer Entwicklerschicht mit einer vorbestimmten Dicke gebildet,
wobei die Schicht zu einem Entwicklungsbereich der lichtleitfähigen Trommel 7 geführt wird.
Der so zu dem Entwicklerbereich geführte Entwickler wird auf das
latente Bild auf der lichtleitfähigen
Trommel 7 übertragen,
sodaß ein
Tonerbild erzeugt wird. Die Entwicklungsrolle 9a ist mit einer
Entwicklungsvorspannungsschaltung elektrisch verbunden, die normalerweise
mit einer Entwicklungsvorspannung in der Form einer Wechselspannung,
die einer Vorspannung durch eine Gleichspannung unterzogen wird,
versorgt wird.
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Weiterhin
wird ein Aufzeichnungsmaterial 2 in einer Blattzuführungskassette 3a herausgeführt und
mittels einer Aufnehmerrolle 3b, einem Paar von Zuführungsrollen 3c, 3d und
einem Paar von Registrierungsrollen in zeitlich abgestimmter Beziehung
zu der Erzeugung des Tonerbildes zu einer Bildübertragungsposition geführt. Bei
der Übertragungsposition ist
eine Übertragungsrolle 4 (Übertragungseinrichtung)
gebildet, die zum Übertragen
des Tonerbildes von der lichtleitfähigen Trommel 7 auf
das Aufzeichnungsmaterial 2 unter Zuführung einer Spannung dient.
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Das
Aufzeichnungsmaterial 2 mit dem darauf übertragenen Tonerbild wird
entlang einer Zuführung 3f zu
einer Fixierungseinrichtung 5 geführt. Die Fixierungseinrichtung 5 enthält eine
Antriebsrolle 5c und eine Fixierungsrolle 5b und
in diesen befindet sich ein Heizelement 5a, um auf das
Aufzeichnungsmaterial 2, das die Rollen durchläuft, Druck
und Wärme
zu übertragen,
um das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 2 zu fixieren.
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Das
Aufzeichnungsmaterial wird dann durch Paare von Ausstoßrollen 3g, 3h, 3i transportiert
und entlang eines Umkehrpfades 3j zu einer Ausstoßablage 6 ausgestoßen. Die
Ausstoßablage 6 ist
auf einer Oberseite des Hauptaufbaus 14 der Vorrichtung, das
heißt,
ein Laserstrahldrucker A, gebildet. Eine drehbare Klappe 3K ist
zum Ausstoßen
des Aufzeichnungsmaterials 2 durch ein Paar von Ausstoßrollen
ohne Verwendung des Umkehrpfades 3j verwendbar. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
bilden die Rollen 3g, 3h, 3i, das Paar
von Zuführungsrollen 3c, 3d,
das Paar von Registrierungsrollen, die Führung 3f, das Paar
von Ausstoßrollen
und das Paar von Ausstoßrollen 3m eine
Blattzuführungseinrichtung.
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Nachdem
die Übertragungsrolle 4 das
Tonerbild auf das Aufzeichnungsmaterial 2 übertragen
hat, wird die lichtleitfähige
Trommel 7 durch eine Reinigungseinrichtung 10 gereinigt,
sodaß ein
auf der lichtleitfähigen
Trommel 7 verbliebener Entwickler beseitigt wird, um für den nächsten Bilderzeugungsverfahrensvorgang
vorbereitet zu sein. Die Reinigungseinrichtung 10 kratzt
den verbliebenen Entwickler mittels eines elastischen Reinigungsblatts, das
mit der lichtleitfähigen
Trommel 7 in Kontakt ist, von der lichtleitfähigen Trommel 7 und
sammelt ihn bei einem Entwicklerrestbehälter 10b.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
enthält
eine Verfahrenspatrone B eine Entwicklungseinheit mit einem Entwicklerrahmen 11 einschließlich des
Entwicklerbehälters 11A,
der den Entwickler beherbergt, und des Entwicklerzuführungselements 9b,
und einem Entwicklungseinrichtungsrahmen 12 zum Tragen
der Entwicklungseinrichtung 9, wie etwa die Entwicklungsrolle 9a und
das Entwicklungsblatt 9d. Die Verfahrenspatrone B enthält weiter
einen Reinigungsrahmen 13 zum Tragen der lichtleitfähigen Trommel 7,
der Reinigungseinrichtung 10, wie etwa das Reinigungsblatt 10a,
und der Ladungsrolle 8.
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Die
Verfahrenspatrone B ist bei einer Patronenmontiereinrichtung des
Hauptaufbaus 14 der Bilderzeugungsvorrichtung durch den
Anwender abnehmbar montiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Patronenmontiereinrichtung
eine Führungseinrichtung 13R (13L)
auf der Außenseite
der Verfahrenspatrone B und Führungsabschnitte 16R (16L)
des Hauptaufbaus 14 der Vorrichtung zum Führen der
Führungseinrichtung 13R (13L),
wie in 4 und 5 gezeigt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Verfahrenspatrone B mit einer
Entwicklermengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Restmenge
des Entwicklers in Echtzeit, wenn der Entwickler in dem Entwicklerbehälter 11A verbraucht
wird, ausgestattet.
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Wie
in 6 gezeigt, umfaßt die Entwicklermengen-Erfassungseinrichtung
ein Meßelektrodenelement 20A zum
Erfassen der Menge des Entwicklers und ein Bezugselektrodenelement 20B zum
Erzeugen eines Bezugssignals auf der Grundlage einer Erfassung der
Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung.
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Das
Meßelektrodenelement 20A ist
auf einer Innenseite des Entwicklerbehälters 11A der Entwicklungseinrichtung 9 gebildet,
wie in 6 gezeigt, oder bei einem derartigen Abschnitt
bei dem Entwicklerbehälter 11A,
daß es
bei dem Entwickler kontaktiert ist. Der Kontaktbereich des Meßelektrodenelements 20A mit
dem Entwickler ändert
sich bei einer Verringerung des Entwicklers, wie etwa ein Bodenabschnitt.
Wie in 13 und 14 gezeigt,
kann das Bezugselektrodenelement 20B bei einer derartigen Position
bei dem Entwicklerbehälter
angeordnet sein, daß es
die gleiche Seite ist wie die des Meßelektrodenelements 20A und
durch eine Trennungswand 21 getrennt ist, um nicht mit
dem Entwickler in Berührung
zu kommen.
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Wie
in 7 gezeigt, umfaßt das Meßelektrodenelement 20A ein
Paar von elektrisch leitenden Abschnitten (eine Eingangsseitenelektrode 23 und eine
Ausgangsseitenelektrode 24), die sich auf dem Substrat 22 unter
einem vorbestimmten Abstand parallel zueinander erstrecken. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
besitzen die Elektroden 23, 24 zumindest ein Paar
von Elektrodenabschnitten 23a bis 23f, 24a bis 24f,
die unter einem vorbestimmten Abstand G parallel nebeneinandergelegt
sind, und der Elektrodenabschnitt 23a bis 23f, 24a bis 24f ist
mit den Verbindungselektrodenabschnitten 23g bzw. 24g verbunden.
Somit besitzen die zwei Elektroden 23 und 24 eine
kammähnliche
Konfiguration, deren verzweigte Abschnitte miteinander verzahnt
sind. Das Elektrodenmuster des Meßelektrodenelements 20 ist jedoch
nicht auf diese Beispiele beschränkt,
sondern die Elektroden 23, 24 können zum
Beispiel auch in einem Spiralmuster unter einem konstanten Abstand angeordnet
sein, wie in 8 gezeigt.
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Das
Meßelektrodenelement 20A erfaßt die verbleibende
Menge des Entwicklers (den Entwicklerrest) in dem Entwicklerbehälter 11A,
indem sie die elektrostatische Kapazität zwischen den parallelen Elektroden 23, 24 erfaßt. Da der
Entwickler eine dielektrische Konstante besitzt, die größer als
die von Luft ist, erhöht
der Kontakt des Entwicklers auf der Oberfläche des Meßelektrodenelements 20A die elektrostatische
Kapazität
zwischen den Elektroden 23, 24.
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In Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel
kann daher das Meßelektrodenelement 20A den
Entwickler in dem Entwicklerbehälter 11A auf
der Grundlage des Bereichs des Entwicklers, der mit der Oberfläche des
Meßelektrodenelements 20A in
Kontakt ist, unter Verwendung einer vorbestimmten Kalibrierungskurve
erfassen, wobei dies ungeachtet der Querschnittskonfiguration des
Entwicklerbehälters 11A oder
der Konfiguration des Meßelektrodenelements 20A geschieht.
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Die
Elektrodenmuster 23, 24 des Meßelektrodenelements 20A können gebildet
werden, indem zum Beispiel elektrisch leitende Metallmuster 23, 24 aus
Kupfer oder dergleichen durch Ätzen
oder Drucken auf einer harten Druckplatte 22, wie etwa
Papierphenol, Glasepoxidharz oder dergleichen mit einer Dicke von
0,4 bis 1,6 mm oder auf einer biegsamen Leiterplatte 22 aus
Polyester, Polyimid oder dergleichen Harzmaterial mit einer Dicke
von 0,1 mm erzeugt werden. Das heißt, sie können durch das gleiche Herstellungsverfahren
wie gewöhnliche
Leiterplatten und Verdrahtungsmuster hergestellt werden. Daher kann
das komplizierte Elektrodenmuster, das in 7 und 8 gezeigt
ist, unter den gleichen Kosten wie einfache Muster leicht hergestellt
werden.
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Wenn
ein kompliziertes Muster, wie in 7 und 8 gezeigt,
verwendet wird, kann die Länge, entlang
der die Elektroden 23, 24 einander gegenüberliegen,
erhöht
werden, und unter Verwendung eines Mustererzeugungsverfahrens, wie
etwa Ätzen, kann
zusätzlich
der Abstand zwischen den Elektroden 23, 24 auf
etwa einige zehn Mikrometer verringert werden, sodaß eine große elektrostatische
Kapazität
erzeugt werden kann. Durch Erhöhen
des Änderungsbetrags
der elektrostatischen Kapazität
kann die Erfassung verbessert werden. Genauer gesagt, die Elektroden 23, 24 besitzen
eine Breite von 0,1 bis 0,5 mm und eine Dicke von 17,5 bis 70 μm, wobei
der Abstand G dazwischen 0,1 bis 0,5 mm beträgt. Die Oberfläche, auf
der das Metallmuster erzeugt ist, kann mit dünnem Harzfilm mit einer Dicke
von zum Beispiel 12,5 bis 125 μm
beschichtet werden.
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Wie
vorangehend erläutert,
gemäß der Erfassungseinrichtung
für die
Menge des Entwicklers gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Meßelektrodenelement 20A auf
der Innenseite des Entwickler behälters 11A oder
auf einer derartigen inneren Bodenfläche angeordnet, daß sich bei
einem Verbrauch des Entwicklers ein Kontaktbereich mit einem Entwickler
verringert, und die Gesamtmenge des Entwicklers bei dem Entwicklerbehälter kann
durch die Änderung
der elektrostatischen Kapazität
des Meßelektrodenelements 20A erfaßt werden,
wobei die Änderung
die Änderung
des Kontaktbereichs mit dem Entwickler anzeigt.
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Da
die dielektrische Konstante des Entwicklers größer als die von Luft ist, ist
die elektrostatische Kapazität
bei dem Abschnitt, bei dem der Entwickler mit dem Meßelektrodenelement 20A kontaktiert
ist (wo der Entwickler vorhanden ist) größer als bei dem Abschnitt,
bei dem kein Entwickler damit kontaktiert ist (wo der Entwickler
nicht vorhanden ist). Daher kann die Menge des Entwicklers bei dem
Entwicklerbehälter 11A durch
Erfassen der Änderung
der elektrostatischen Kapazität
erfaßt
werden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfaßt die Entwicklerrest-Erfassungseinrichtung,
wie in 6 gezeigt, das Bezugselektrodenelement 20B mit
der ähnlichen
Struktur wie das Meßelektrodenelement 20A.
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Das
Bezugselektrodenelement 20B besitzt die gleiche Struktur
wie das Meßelektrodenelement 20A.
Genauer gesagt, wie in 7 gezeigt, umfaßt es ein
Paar von Elektroden (Eingangsseitenelektroden 23 (23a bis 23f)
und Ausgangsseitenelektroden 24 (24a bis 24f)),
die auf dem Substrat 22 in einem Abstand G parallel erzeugt
sind, und die beiden Elektroden 23, 24 können verzahnt
sein oder sie können in
der Form einer Spirale aufgebaut sein, wie in 8 gezeigt.
Das Bezugselektrodenelement 20B kann durch das gleiche
Herstellungsverfahren wie die Leiterplatten und die Verdrahtungsmuster
hergestellt werden. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ändert sich
die elektrostatische Kapazität
des Bezugselektrodenelements 20B gemäß der Umgebungsbedingung, wie
etwa die Temperatur und die Feuchtigkeit, wie vorstehend erläutert, sodaß es als
ein Kalibrierungselement (Bezugselektrodenelement) für das Meßelektrodenelement 20A dient.
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Gemäß der Erfassungseinrichtung
für die Menge
des Entwicklers dieses Ausführungsbeispiels wird
somit die Ausgabe des Meßelektrodenelements 20A mit
der Ausgabe des Bezugselektrodenelements 20B, das durch
die Änderung
der Umgebungsbedingungen beeinflußt ist, verglichen. Beispielsweise
wird die elektrostatische Kapazität des Bezugselektrodenelements 20B in
einem vorbestimmten Zustand so eingestellt, daß sie gleich der elektrostatischen
Kapazität
des Meßelektrodenelements 20A ist,
wenn kein Entwickler vorhanden ist. Die Differenz der Ausgaben des
Bezugselektrodenelements 20B und des Meßelektrodenelements 20A zeigt
dann die Änderung
der elektrostatischen Kapazität,
die durch das Vorhandensein des Entwicklers ausgelöst wird, an,
sodaß eine
Genauigkeit der Erfassung der Restmenge des Entwicklers verbessert
werden kann.
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Das
Erfassungsprinzip für
die Menge des Entwicklers wird nachfolgend in Einzelheiten erläutert. Das
Meßelektrodenelement 20A erfaßt die elektrostatische
Kapazität
des Kontaktabschnitts der Oberfläche
des Musters, um die Menge des Entwicklers in dem Entwicklerbehälter 11A zu
schätzen,
und die Ausgabe wird daher durch die Änderung der Umgebung (Feuchtigkeit,
Temperatur oder dergleichen) beeinflußt.
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Wenn
zum Beispiel die Feuchtigkeit hoch ist, was bedeutet, daß ein Feuchtigkeitsgehalt
der Luft hoch ist, dann ist eine dielektrische Konstante der Luft,
die mit dem Erfassungselement 20A in Kontakt ist, hoch.
Selbst wenn daher die Menge des Entwicklers die gleiche ist, ändert sich
die Ausgabe des Meßelektrodenelements 20A,
falls sich die Umgebungsbedingung ändert. Falls zusätzlich das
Material des Substrates 22, das das Muster bildet, Feuchtigkeit aufsaugt, ändert sich
die dielektrische Konstante, da sich die Umgebungsbedingungen ändern.
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Durch
die Verwendung des Bezugselektrodenelements 20B als das
Kalibrierungselement, das in Abhängigkeit
von der Umgebungsbedingungsänderung
die gleiche Änderung
aufweist wie das Meßelek trodenelement 20A,
das heißt,
durch die Verwendung des Bezugselektrodenelements 20B mit
der gleichen Struktur wie das Meßelektrodenelement 20A,
aber ohne Kontakt mit dem Entwickler, wobei das Bezugselektrodenelement 20B den
gleichen Bedingungen wie das Meßelektrodenelement 20A unterliegt,
kann der Entwicklerrest ohne den Einfluß der Umgebungsbedingungsänderung
erfaßt
werden, wenn die Differenz der Ausgaben des Meßelektrodenelements 20A und
des Bezugselektrodenelements 20B, die zur Erfassung verwendet
werden, ermittelt wird.
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Wie
in der grafischen Darstellung von 9 gezeigt,
zeigt der äußerste linke
Teil die elektrostatische Kapazität, die durch das Meßelektrodenelement 20A zum
Erfassen der Menge des Entwicklers bestimmt wird und die Änderung
des Entwicklers, der mit der Oberfläche des Erfassungselements
in Kontakt ist, plus die Änderung
der Umgebungsbedingung anzeigt. Falls der gleiche Aufbau einer hohen
Umgebungstemperatur und einer Umgebung hoher Feuchtigkeit unterzogen
wird, erhöht
sich die elektrostatische Kapazität trotz der Tatsache, daß die Entwicklermenge
die gleiche ist, da sich die elektrostatische Kapazität entsprechend
der Umgebungsbedingungsänderung
erhöht,
wie bei dem äußersten
linken Teil in 16 angezeigt.
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Wie
in 9 und 10 in den mittleren Teilen gezeigt,
wird das Bezugselektrodenelement (Kalibrierungselektrode) 20B,
das die gleiche Antwort auf die Umgebungsbedingungsänderung
wie das Meßelektrodenelement
(Erfassungselement) 20A aufweist, verwendet und die Differenz
dazwischen (rechte Seite in der Figur) wird hergenommen, wodurch
die elektrostatische Kapazität,
die lediglich die Menge des Entwicklers angibt, ermittelt werden kann.
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Nachfolgend
wird auf 11 verwiesen. Die Erfassungseinrichtung
für die
Menge des Entwicklers, die das vorstehend erläuterte Prinzip verkörpert, wird
nachfolgend erläutert. 11 zeigt
ein Beispiel einer Schaltung für
eine Entwicklererfassung, und insbesondere die Verbindung zwischen
dem Meßelektrodenele ment 20A und
dem Bezugselektrodenelement 20B bei der Bilderzeugungsvorrichtung.
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Das
Meßelektrodenelement 20A als
das Erfassungselement mit einer elektrostatischen Kapazität Ca, die
sich gemäß der Menge
des Entwicklers ändert,
und das Bezugselektrodenelement 20B als eine Kalibrierungselektrode
mit der elektrostatischen Kapazität Cb, die sich gemäß der Umgebungsbedingung ändert, sind
verbunden, wie angezeigt; genauer gesagt, die Eingangsseitenelektroden 23 sind
mittels eines Kontaktes 30C (Hauptaufbau-Seitenkontakt 32C)
mit der Entwicklungsvorspannungsschaltung 101 (Entwicklungsvorspannungs-Anlegeeinrichtung) verbunden,
und die Ausgangsseitenelektrode 24 ist mittels Kontakten 30A (ein
Hauptaufbau-Seitenkontakt 32A)
und 30B (Hauptaufbau-Seitenkontakt 32B) mit der
Steuerschaltung 102 einer Entwicklermengen-Erfassungsschaltung 100 verbunden.
Das Bezugselektrodenelement 20B verwendet einen Wechselstrom
(AC) I1, der über eine Entwicklungsvorspannungsschaltung 101 zugeführt wird,
und eine Bezugsspannung V1 zum Erfassen des Entwicklerrests ist
angelegt.
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Die
Steuerschaltung 102, wie in 11 gezeigt,
addiert zu der Spannung V3, die durch die Widerstände R3,
R4 eingestellt ist, den Spannungsabfall V2, der durch den Widerstand
R2 und den Wechselstrom I1', welcher der Strom
ist, der durch ein Potentiometer VR1 von dem Wechselstrom I1, der zu dem Bezugselektrodenelement 20B,
das heißt,
ein Impedanzelement, geführt
wird, abgezweigt wird, bestimmt wird.
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Der
Wechselstrom (AC) I2, der an das Meßelektrodenelement 20A angelegt
wird, wird in den Verstärker
eingegeben, und als der erfaßte
Wert V4 (V1 – I2·R5),
der den Entwicklerrest anzeigt, ausgegeben. Die Spannungsausgabe
ist der erfaßte
Wert, der den Entwicklerrest anzeigt.
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Wie
vorangehend erläutert,
gemäß der Entwicklermengen-Erfassungseinrichtung
dieses Ausführungsbeispiels
wird das Bezugselektrodenelement 20B (Kalibrierungselement),
das die gleiche Ka pazitätsänderung
in Übereinstimmung
mit der Umgebungsbedingungsänderung
wie das Meßelektrodenelement 20A aufweist,
verwendet, sodaß ein
Erfassungsfehler aufgrund der Änderung
der Umgebungsbedingung beseitigt oder ausgeglichen werden kann,
sodaß eine
hohe Erfassungsgenauigkeit für den
Entwicklerrest erreicht werden kann.
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In Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel
besitzen das Bezugselektrodenelement 20B als das Kalibrierungselement
und das Meßelektrodenelement 20A den
gleichen Aufbau und sind bei dem Entwicklerbehälter 11A angeordnet,
wie in 12 bis 14 gezeigt.
Bei diesem Aufbau ist der Entwicklerbehälter sowohl mit dem Meßelektrodenelement 20A als
auch mit dem Bezugselektrodenelement 20B ausgestattet,
sodaß eine Änderung auf
Grund der Umgebung ausgeglichen oder beseitigt werden kann, und
da das Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B weitgehend den gleichen
Umgebungsbedingungen unterzogen werden können, kann die Erfassungsgenauigkeit
verbessert werden.
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Wie
in 11 und 12 gezeigt,
ist die Verfahrenspatrone B gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
mit drei Kontakten ausgestattet, das heißt, ein Eingangsseitenkontakt 30C,
der für
die Erfassung und den Vergleich gemeinsam ist, und Erfassungs- und
Vergleichsausgangskontakte 30A und 30B. Bei einem
derartigen Aufbau kann die Anzahl von Kontakten verringert werden.
Unter Verwendung von gemeinsamen Kontakten für den Eingang kann der Eingabeimpuls
identisch gemacht werden, sodaß eine Genauigkeit
verbessert wird.
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Wie
aus 13 und 14 zu
erkennen, werden gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die Elektroden 23, 24 des Meßelektrodenelements 20A und
des Bezugselektrodenelements 20B auf einer Seite eines
biegsamen Substrates 22, wie etwa eine biegsame Leiterplatte,
gebildet und gefaltet, wenn sie bei dem Entwicklerbehälter montiert
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
besitzen das Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B das gleiche Elektrodenmuster.
Daher erzeugen die Muster der Elektro den 23, 24 des
Meßelektrodenelements 20A und
des Bezugselektrodenelements 20B weitgehend die gleichen
elektrostatischen Kapazitäten,
und die Breite, die Länge,
der Abstand und die gegenüberliegenden
Bereiche sind weitgehend die gleichen. Das so hergestellte Bezugselektrodenelement 20B wird
etwa in der Mitte des Substrates zurückgefaltet und bei einer derartigen
Position bei dem Entwicklerbehälter 11A,
der das Meßelektrodenelement
beinhaltet, angeordnet, daß es
durch eine Teilungswand 21 geteilt und nicht mit dem Entwickler
kontaktiert ist.
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Das
Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B werden in der gleichen
Weise wie bei dem normalen Herstellungsschritt der Leiterplatten
hergestellt, und daher gibt es Abweichungen bei den elektrostatischen
Kapazitäten der
Substrate auf Grund der Abweichungen bei der Breite und der Höhe des Elektrodenmusters,
die sich aus der Abweichung bei der Feuchtigkeitsabsorptionskenngröße und/oder
der dielektrischen Konstante der Einrichtung oder des Materials
und/oder der Ätzbedingungen
ergeben. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
sind das Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B auf der gleichen Seite
des Substrates gebildet, sodaß ein
einziges Substrat sowohl für
das Erfassungselement als auch für
das Kalibrierungselement verwendet wird, wodurch Kasten gespart
werden können.
Da das Elektrodenmuster außerdem
auf dem gleichen Material gebildet ist, können die Abweichungen, die
den Eigenschaften des Grundmaterials eigen sind, minimiert werden.
Da darüberhinaus
die Muster auf der gleichen Seite des Grundmaterials gebildet sind, können die
Abweichungen während
der Mustererzeugung, wie etwa während
des Ätzens,
unterdrückt werden.
Bei einem derartigen Aufbau kann außerdem das Erfassungsmuster
in Richtung zu der Oberseite des Entwicklerbehälters gebildet werden, sodaß eine Erfassung
des Entwicklers möglich
ist, selbst wenn der Entwicklerbehälter bis oben hin voll ist.
Wie in 13 gezeigt, sind gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
aus dem Substrat 22, auf dem das Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B gebildet sind, der Ausgangskontakt 31A für die Meßelektrode,
die mit der Ausgangsseitenelektrode 24 des Meßelektrodenelements 20A elektrisch
verbunden ist, der Ausgangskontakt 31B für die Bezugselektrode,
die mit der Ausgangsseitenelektrode 24 des Bezugselektrodenelements 20B elektrisch
verbunden ist, und der gemeinsame Eingangskontakt 31C,
der mit den Eingangsseitenelektroden 23 des Meßelektrodenelements 20A und
des Bezugselektrodenelements 20B verbunden ist, herausgeführt.
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Diese
drei Kontakte 31A, 31B, 31C sind bei einem
Vorderwandabschnitt 11a des Entwicklerrahmens 11,
der den Schweißabschnitt
relativ zu dem Entwicklungseinrichtungsrahmen 12 (16)
des Entwicklerbehälters 11A überbrückt, wie
in 15 gezeigt, befestigt; und die drei Kontakte 31A, 31B, 31C sind
von dem Kontaktport 12c, der bei dem Seitenelement 12b,
das bei der Seite des Entwicklungseinrichtungsrahmens 12 befestigt
ist, erzeugt ist, nach außen
geführt,
wie in 16 und 4 gezeigt,
und sind mit dem Ausgangskontakt 30A der Meßelektrode
und mit dem Ausgangskontakt 30B des gemeinsamen Eingangskontakts 30C,
der bei dem Seitenelement 12b montiert ist, elektrisch
verbunden. Wie in 5 gezeigt, sind die Kontakte 30A, 30B, 30C der
Verfahrenspatrone mit den Kontakten 32A, 32B, 32C bei
dem Hauptaufbau 14 der Vorrichtung elektrisch verbunden,
wenn die Verfahrenspatrone B bei dem Hauptaufbau 14 der
Vorrichtung montiert ist, und daher sind das Meßelektrodenelement 20A und
das Bezugselektrodenelement 20B, die bei der Verfahrenspatrone
B vorgesehen sind, mit der Entwicklermengen-Meßschaltung 100, die
in 11 gezeigt ist, verbunden.
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Bei
der vorangehenden Erläuterung
des Ausführungsbeispiels
besitzen die Muster der Elektroden 23, 24 des
Bezugselektrodenelements 20B und des Meßelektrodenelements 20A weitgehend die
gleichen elektrostatischen Kapazitäten, Musterbreiten, Längen, Abstände und
gegenüberliegenden Bereiche.
Die Flächen
der Elektrodenmuster 23, 24 des Bezugselektrodenelements 20B zur
Kalibrierung können
jedoch von denen der Elektrodenmuster 23, 24 des
Meßelektrodenelements 20A verschieden sein.
In diesem Fall wird die Ausgabe des Bezugselektrodenelements 20B mit
einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert und die multiplizierte
Aus gabe wird mit der Ausgabe des Meßelektrodenelements 20A verglichen.
Unter Verwendung einer derartigen Struktur kann die Größe des Bezugselektrodenelements 20B verringert
werden, sodaß ein
Raum, der durch das Erfassungselement ausgefüllt wird, verringert werden
kann. Die Elemente 20A und 20B können auf
der gleichen Wand des Entwicklerbehälters 11A auf der
gleichen Seite angeordnet werden, und das Bezugselektrodenelement 20B darf
nicht mit dem Entwickler in Kontakt kommen. In diesem Fall ist es
möglich,
den Prozentsatz des Musterbereichs des Erfassungselements 20A in
dem begrenzten Bereich zu erhöhen
und daher kann der Änderungsbetrag
der elektrostatischen Kapazität
und die Erfassungsgenauigkeit erhöht werden.
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Wenn
vorangehend von den gleichen Konfigurationen oder den gleichen Abmessungen
die Rede ist, bedeutet dies nicht exakt identische Konfigurationen
oder Abmessungen, und schließt
diejenigen nicht aus, die eine Abweichung auf Grund von Herstellungsfehlern
oder dergleichen aufweisen, solange die Erfassung mit praktischer
Genauigkeit durchgeführt
werden kann.
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Wie
vorangehend erläutert,
ist gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Entwicklerbehälter 11A mit
dem Meßelektrodenelement 20A und
dem Bezugselektrodenelement 20B ausgestattet, um weitgehend
eine Echtzeiterfassung des Entwicklerrests durchzuführen. Besonders
empfehlenswert ist es, die Entwicklerkammer 9A der Entwicklungseinrichtung 9 mit
einem Antennenstab auszustatten, das heißt, ein Elektrodenstab 9h (3)
ist um eine vorbestimmte Länge
in der Längsrichtung
der Entwicklungsrolle 9a unter einem vorbestimmten Abstand
von der Entwicklungsrolle 9a verlängert. Bei dieser Struktur
kann das Fehlen des Entwicklers in dem Entwicklerbehälter durch
Erfassen der Änderung
der elektrostatischen Kapazität
zwischen der Entwicklungsrolle 9a und dem Elektrodenstab 9h erfaßt werden.
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Gemäß der Bilderzeugungsvorrichtung
dieses Ausführungsbeispiels
kann die Menge des Entwicklers in dem Entwicklerbehälter 11A weitgehend in
Echtzeit erfaßt
werden, und auf der Grundlage der Erfassung kann die Verbrauchsmenge
des Entwicklers angezeigt werden, um den Anwender in die Lage zu
versetzen, die Nachfüllpatrone
vorzubereiten und den Entwickler bei der Anzeige einer leeren Patrone zuzuführen.
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Nachfolgend
wird die Art und Weise einer Anzeige der Menge des Entwicklers erläutert. Die
erfaßte
Information, die durch die Entwicklermengen-Erfassungseinrichtung
geliefert wird, wird auf dem Bildschirm der Endeinrichtung, wie
etwa ein Personalrechner des Anwenders, in der in 20 und 21 gezeigten Weise angezeigt. In 20 und 21 bewegt
sich ein Anzeiger 41 gemäß der Menge des Entwicklers,
sodaß ein
Anwender die Menge des Entwicklers kennt.
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22 zeigt eine Alternative, bei der der Hauptaufbau
der elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtung mit einem Anzeigeabschnitt
aus einer Leuchtdiode (43) oder dergleichen, die gemäß der Menge
des Entwicklers ein- und ausgeschaltet wird, ausgestattet ist.
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Gemäß der vorstehenden
Ausführungsbeispiele
ist das Meßelektrodenelement
in einem Entwicklerbeherbergungsabschnitt zum Beherbergen des zur
Entwicklung eines elektrostatischen latenten durch eine Entwicklungseinrichtung
als die Verfahrenseinrichtung zu verwendenden Entwicklers angeordnet,
und die Position des Meßelektrodenelements ist
derart, daß es
mit dem Entwickler in dem Entwicklerbeherbergungsabschnitt in Kontakt
ist, und die Position des Bezugselektrodenelements ist derart, daß sie nicht
mit dem Entwickler in dem Entwicklerbeherbergungsabschnitt in Kontakt
ist.
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Das
Meßelektrodenelement
und das Bezugselektrodenelement werden durch Erzeugen von Elektrodenmustern
auf der selben Seite eines Substrats hergestellt, und vorzugsweise
bilden das Meßelektrodenelement
und das Bezugselektrodenelement weitgehend die gleiche elektrostatische
Kapazität, wenn
eine Spannung daran angelegt wird. Eine Länge eines den nebeneinandergestellten
Ab schnitten gegenüberliegenden
Abschnitts und ein Abstand dazwischen bei dem Meßelektrodenelement sind weitgehend
die gleichen wie bei dem Bezugselektrodenelement.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Entwicklungseinrichtung besitzt einen Elektrodenstab zum Erfassen
eines Fehlens des Entwicklers.
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Wie
vorangehend erläutert,
besitzt die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:
- (1) die Restmenge des Entwicklers bei dem Entwicklerbeherbergungsabschnitt
kann weitgehend in Echtzeit in Übereinstimmung
mit einem Verbrauch des Entwicklers erfaßt werden;
- (2) die Erfassung unter (1) kann unter einem minimalen Meßfehler,
der sich andernfalls auf Grund der Änderung der Umgebungsbedingungen
ergeben könnte,
ausgeführt
werden;
- (3) die Anzahl von Teilen der Kontaktabschnitte kann verringert
werden und daher können
die Herstellungskosten verringert werden;
- (4) die Zusammenstellungsfähigkeit
der Entwicklungseinrichtung und/oder der Verfahrenspatrone kann
verbessert werden.
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Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen
ist der Bereich einer weitgehenden Echtzeiterfassung der Restmenge
des Entwicklers nicht auf den vollen Bereich, das heißt, den
Bereich zwischen 100% (voll) und 0% (leer), beschränkt. Der
Echtzeiterfassungsbereich kann durch Fachleute des Standes der Technik
angemessen bestimmt werden, zum Beispiel der Bereich von 100% bis
25%, oder der Bereich von 30% bis 0%, oder dergleichen. Die Restmenge
von 0% bedeutet nicht notwendigerweise, daß überhaupt kein Entwickler mehr
vorhanden ist. Die Restmenge von 0% kann anzeigen, daß der Entwickler
in einem derartigen Ausmaß abgenommen hat,
daß eine
vorgegebene Bildqualität
nicht gegeben ist.
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Wie
erläutert,
kann die vorliegende Erfindung die Erfassung der Menge des Entwicklers
weitgehend in Echtzeit durchführen.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung die Anzahl von Teilen verringern.
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Während die
Erfindung unter Bezug auf die hierin offenbarten Strukturen erläutert wurde,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargelegten Einzelheiten
beschränkt,
sondern diese Anmeldung soll derartige Abwandlungen oder Änderungen
abdecken, soweit sie innerhalb des Schutzbereichs der folgenden
Patentansprüche
fallen.