DE2050021B2 - Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Die Entwicklungssteuerung bei der Erzeugung grafischer Reproduktionen oder Kopien ermöglicht die Entwicklung mit dem in der jeweiligen Maschine verwendeten Entwicklerstoff entsprechend einer bestimmten vorgegebenen Tönungsdichte. Eine Entwicklungssteuerung gewährleistet also die Einstellung der Tönungsdichte der ausgegebenen Kopien. Die folgenden Ausführungen betreffen die Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffs hinsichtlich der Bildentwicklung mit einer vorgegebenen Tönungsdichte. Dieses Entwicklungsvermögen wird oft allein auf die Tonerkonzentration des Entwicklerstoffs bezogen, was bedeutet, daß die Möglichkeit der Entwicklung mit vorgegebener Tönungsdichte durch die Tonerkonzentration gemessen und durch Beifügung von Toner in einer dieser Messung entsprechenden Menge auf einen Optimalwert gebracht werden kann. Die Tonerkonzentration stellt hierbei jedoch nur einen von mehreren Einflußfaktoren dar. Das Entwicklungsvermögen wird nämlich auch durch die Temperatur und die Luftfeuchte sowie durch viele andere Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch das Zusammenhaften des Entwicklerstoffs, die elektrischen Ladungen der Tonerteilchen und Trägerteilchen, den Zustand der Anziehung der Tonerteilchen auf die Oberfläche der Trägerteilchen und die Oberflächenabnutzung der Trägerteilchen. Beispielsweise können zwei Mengen Entwicklerstoff ein und dieselbe Tonerkonzentration aufweisen, wird die eine Menge jedoch bei geringer Luftfeuchte verwendet, so ergibt sie eine Entwicklungsdichte, die gegenüber der anderen Menge, die bei hoher Luftfeuchte verwendet

ίο wird, unterschiedlich ist. Das Entwicklungsvermögen eines Entwicklerstoffs kann also unterschiedlich sein, auch wenn die Tonerkonzentration dieselbe ist. Anstelle des Begriffs »Tonerkonzentration« für den zu überwachenden Faktor wird deshalb im folgenden der Begriff »Entwicklungsvermögen« verwendet, so daß darunter auch alle die Tonerkonzentration betreffenden Eigenschaften fallen.

Aus der US-PS 34 30 606 wird eine Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens bekannt, bei der der Entwicklerstoff an zwei elektrisch voneinander isolierten in einer Ebene angeordneten Elektroden vorbeigeführt wird. Die Elektroden sind mit einer umpolbaren Spannungsquelle verbunden, um ein seine Richtung kontinuierlich wechselndes elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen. Eine der beiden Elektroden ist zwischen einer Strahlungsquelle und einem lichtempfindlichen Element angeordnet. In Abhängigkeit von der Polarität der Elektrode werden die elektrostatisch geladenen Entwicklerteilchen von der Elektrode angezogen oder abgestoßen. An dem lichtempfindlichen Element wird ein Ausgangssignal erhalten, dessen jeweilige Amplitude der gerade auf der Elektrode abgelagerten Menge von Entwicklerteilchen entspricht. Das Ausgangssignal hat eine Sägezahnform.

Um von diesem sägezahnförmigen Signal ein Steuersignal abzuleiten, welches mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, um in Abhängigkeit von der Abweichung die Zufuhr von Entwicklerteilchen zu dem Entwicklerstoff zu steuern, sind aufwendige und

4» komplizierte elektronische Schaltungen notwendig.

Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß keine gleichförmige flächenmäßige Ablagerung von Entwicklerteilchen auf den Elektroden erreicht wird, da zwischen den Elektroden kein gleichmäßiges, nur in eine Richtung weisendes elektrisches Feld erzeugt wird. Infolgedessen erhält man auf denjenigen Randbereichen der einen Elektrode, die in unmittelbarer Nähe der Randbereiche der anderen Elektroden liegen, eine größere Ablagerung von Entwicklerteilchen als in den Mittelbereichen. Man erhält somit eine »Entwicklung« der Elektrode mit Randeffekt, welche durch das elektrische Feld erzeugt wird. Infolgedessen wird die Messung der in dem Entwicklerstoff enthaltenen Entwicklerteilchen und damit die Bestimmung des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes ungenau, so daß keine zuverlässige Steuerung des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes erreicht werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die

t>o eingangs genannte Vorrichtung dahin zu verbessern, daß eine genauere Messung der Entwicklerteilchen in dem Entwicklerstoff erreicht wird, wodurch eine getreuere Charakteristik des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes erhalten werden kann.

''^r> Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Menge der nutzbaren Entwickler- bzw. Tonerteil-

chen im Entwicklerstoff kann mit dieser Vorrichtung durch Bestimmung derjenigen Menge festgestellt werden, die bei Umpolung der Spannungsquelle abwechselnd auf den Flächen abgelagert wird. Das daraus erhaltene Aliswerteergebnis dient dann zur Steuerung der Menge des Toners innerhalb des Entwicklerstoffes. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann innerhalb einer Kopiermaschine so angeordnet sein, daß ein Teil des Entwicklerstoffes zwischen den beiden Flächen hindurchfällt. Die beiden Flächen können zyklisch umgepolt werden, wodurch das zwischen ihnen erzeugte elektrische Feld gleichfalls seine Richtung umkehrt. Dadurch wird der Toner des Entwicklerstoffes zyklisch auf die Flächen angezogen und von ihnen entfernt. Eine Fläche erzeugt jeweils ein anziehendes Feld, die andere dient als Entwicklungselektrode für die durchgehend zu tönende Fläche der anziehenden Elektrode, da das zwischen beiden Flächen erzeugte Feld gleichmäßig ausgebildet ist. Die auf jeder Fläche jeweils gebundene Tonermenge ist »ine Funktion des Entwicklungsvermögens der Entwicklungsvorrichtung. Die beiden Flächen können in einem elektrischen Stromkreis vorgesehen sein, in dem ein Ruhezustandsignal entsprechend optimalen Betriebsbedingungen erzeugt wird, das bei Abweichung von einem vorbestimmten Pegel ein Steuersignal erzeugt, welches die Eingabe von Tonerteilchen in den Entwicklerstoff bewirkt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht also darin, daß sie nach dem Prinzip der Elektrodenentwicklung arbeitet, so daß das zwischen einer geladenen Auswertefläche und einer dazu mit Abstand angeordneten weiteren Fläche erzeugte elektrische Feld hinsichtlich seiner Richtung und Verteilung gleichmäßig gestaltet werden kann. Die jeweils zweite Fläche ist entweder elektrisch geerdet oder enthält eine zur anderen Fläche entgegengesetzte Ladung. Mit dieser Anordnung kann bei Entwicklung der Auswertefläciie durch die darauf abgelagerten Tonerteilchen eine gleichmäßige Tonerablagerung über die gesamte Auswertefläche erreicht werden, wodurch sich eine den tatsächlichen Verhältnissen entsprechende Tonermenge ergibt, die eine eindeutige Feststellung der Tonerdichte ermöglicht. Der gesamte Bereich der Auswertefläche kann hierzu verwendet werden. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Auswertung verbessert und eine genauere Bestimmung des Entwicklungsvermögens des Entwicklerstoffes gewährleistet. Eine Anordnung nach der Erfindung ist einfacher und zuverlässiger aufgebaut als die bekannten Anordnungen, sie arbeitet ferner empfindlicher und genauer.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung hat der Kanal stromaufwärts von den Elektroden einen Abschnitt mit kreisförmigem Querschnitt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Teilchenmischung durch den Kanal hindurch konstant gehalten werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den schematischen Querschnitt einer elektrostatischen Kopiermaschine, die mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist,

F i g. 2 den Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.3 das Blockdiagramm der Funktion einer Vorrichtung nach der Erfindung sowie einer damit gesteuerten Einstellvorrichtung,

Fig.4 eine grafische Darstellung der Tonerdichte entsprechend der Tonerablagerung auf den Auswerteflächen und damit der Tonerkonzentration sowie ihres Normalzustandes und

F i g. 5 eine grafische Darstellung eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelieferten Ausgangssignals bei einem Betriebsablaui der Reproduktionsmaschine.

In F i g. 1 ist eine typische elektrostatische Kopiermaschine mit ihren verschiedenen Verfahrenskomponenten dargestellt. Wie bei allen derartigen Einrichtungen wird auch hier ein Lichtbild eines zu reproduzierenden Schriftstücks auf die sensitivierte Oberfläche eines elektrofotografischen Aufzeichnungsträgers projiziert, wodurch auf diesem ein elektrostatisches latentes Bild entsteht. Dieses wird dann mit einem ihm entgegengesetzt geladenen Entwicklerstoff entwickelt, der aus Trägerteilchen und gegenüber diesen kleineren Tonerteilchen besteht, welche an denTrägerteiichen reibungselektrisch gebunden sind. Durch die Entwicklung entsteht ein elektrofotografisches Tonerbild, das dem latenten Bild entspricht. Das Tonerbild kann dann elektrostatisch auf einen Bildträger übertragen werden, auf dem es mit einer Einschmelzvorrichtung fixiert wird, so daß es dauerhaft an seiner Trägerfläche anhaftet.

Der bei der elektrostatischen Trockenentwicklung normalerweise verwendete, elektrostatisch anziehbare Entwicklerstoff enthält ein als »Toner« bezeichnetes pigmentiertes Kunstharzpulver und gegenüber seinen Teilchen größere »Trägerteilchen«, die aus Glas, Sand, polymeren! Material oder Stahl bestehen können und mit einem Material überzogen sind, das in der reibungselektrischen Reihe gegenüber dem Material des Toners einen Abstand hat, so daß eine reibungselektrische Ladung zwischen dem Tonerpulver und den Trägerteiichen erzeugt wird. Die Trägerteilchen ermöglichen ferner eine mechanische Steuerung des Entwicklerstoffes, so daß der Toner mit ihnen leicht an den belichteten elektrofotografischen Aufzeichnungsträger heranbewegt werden kann. Der Toner wird von dem elektrostatischen latenten Bild angezogen und von seinen Trägerteilchen getrennt, wodurch ein sichtbares Tonerbild entsteht, während die teilweise tonerfreien Trägerteilchen in das Entwicklungssystem zurückgeführt werden, wo sie mit dem Entwicklerstoff und mit neuem Tonermaterial vor erneuter Anwendung vermischt werden.

Bei der dargestellten Maschine wird ein zu kopierendes Originalbild D auf eine durchsichtige Auflageplatte P aufgelegt, die innerhalb einer Beleuchtungsvorrichtung 10 angeordnet ist. Ein Beleuchtungssystem bestrahlt das Originalbild, wodurch ein an ihm reflektiertes Bild entsteht, das den auf ihm enthaltenen Informationen entspricht. Die reflektierten Lichtstrahlen werden mit einem optischen System auf eine Belichtungsstation A projiziert, an der die lichtempfindliche Oberfläche des sich bewegenden Aufzeichnungsträgers belichtet wird. Der Aufzeichnungsträger kann die Form eines flexiblen fotoleitfähigen Bandes 12 haben.

Durch die Belichtung der Bandoberfläche wird die fotoleitfähige Schicht in den belichteten Flächenteilen entladen, wodurch auf dem Band ein latentes elektrostatisches Bild entsteht, dessen Verteilung derjenigen des Originalbildes auf der Auflageplatte entspricht. Bei

hi Weiterbewegung der Bandoberfläche gelangt das elektrostatische Bild in den Bereich einer Entwicklungsstation B, an der eine Entwicklungsvorrichtung 14 vorgesehen ist. In diesem Bereich wird das Band in

einem flachen Zustand gehalten. Die Entwicklungsvorrichtung 14 enthält Horizontal- und Vertikalförderer, die den Entwicklerstoff an den oberen Teil des Aufzeichnungsbandes transportieren, wo er abgegeben und über den aufwärtsbewegten Teil des geneigten Selenbandes 12 kaskadiert wird, um das elektrostatische Bild zu entwickeln.

Während der Entwicklerstoff über den Aufzeichnungsträger kaskadiert wird, werden seine Tonerteilchen auf der Bandoberfläche abgelagert und erzeugen das Tonerbild. Infolge dieses Tonerverbrauchs müssen weitere Tonerteilchen dem Entwicklerstoff in einer dem Verbrauch entsprechenden Menge beigefügt werden. Zu diesem Zweck ist eine Eingabevorrichtung 15 vorgesehen, die den Toner in genau bemessenen Mengen in den Entwicklerstoff der Entwicklungsvorrichtung 14 eingibt.

Das entwickelte elektrostatische Bild wird auf dem Band 12 zu einer Übertragungsstation Cbewegt, an der ein Kopieblatt synchron mit dem bewegten Band an das Bild herangeführt wird. Hierzu dient ein Blatt-Transport, der die Kopieblätter von einer Blattvorratseinrichtung 18 an die entwickelten Bilder an der Bildübertragungsstation Cheranführt.

Nachdem das jeweilige Kopieblatt von dem Band 12 wieder abgelöst ist, wird es in eine Einschmelzvorrichtung 21 befördert, in der das übertragene Tonerbild dauerhaft fixiert wird. Nach dieser Fixierung wird die fertige Kopie aus der Maschine an geeigneter Stelle ausgegeben und außerhalb zusammen mit anderen Kopien gesammelt.

Die vorstehende Beschreibung reicht zum Verständnis der allgemeinen Arbeitsweise einer elektrostatischen Kopiermaschine aus. Weitere Einzelheiten solcher Geräte sind an anderer Stelle beschrieben.

In F i g. 1 ist ferner eine Tonereingabevorrichtung 15 dargestellt, die einen Trichter oder Behälter 30 für die einzugebenden Tonerteilchen aufweist. Der Trichter oder Behälter 30 kann jede beliebige Form haben, in der Figur ist er als rechteckförmiger und an einem Ende offener Kasten mit abgeschrägten Seitenwänden dargestellt.

Der Boden des Trichters 30 ist mit einer perforierten Schiebeplatte 31 versehen, die horizontal verschoben werden kann und zur Bemessung des eingegebenen Toners dient. Der eingegebene Toner wird in der Entwicklungsvorrichtung 14 mit dem Entwickierstoff vermischt, so daß er fast augenblicklich im Entwicklungsverfahren genutzt werden kann. Die mit der Platte 31 bewirkte Bemessung der Tonermenge erfolgt mit einer mechanischen Vorrichtung 32, die beispielsweise als Nockenplatte oder Gelenksystem ausgebildet sein kann und eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Wechselbewegung umwandelt. Vorzugsweise wird bei einer Umdrehung eines Drehelements in der Vorrichtung 32, beispielsweise einer Motorwelle, ein Wechselbewegungszyklus der Schiebeplatte 31 erzeugt, wodurch der Toner in genauer vorbestimmter Menge eingegeben wird. Weitere Einzelheiten der Schiebeplatte 31, des Gelcnksystems und der mechanischen Vorrichtung 32 sollen nicht erläutert werden. Eine vorzugsweise Ausführungsform solcher Vorrichtungen ist an anderer Stelle beschrieben.

Beim Betrieb der Tonereingabevorrichtung wird eine Vorratsmenge an Tonerteilchen in den Trichter eingegeben, wobei die Trichterwändc und die Schiebeplatte 31 den Vorratsbehälter bilden. Bei Wcchselbcwcgung der Schicbcplattc 31 durch die Vorrichtung 32 werden Tonerteilchen in genau bemessener Menge in die Entwicklungsvorrichtung 14 eingegeben. Da die Eingabevorrichtung 15 für eine vorgegebene Hublänge der Bewegung der Schiebeplatte 31 eine jeweils gleichbleibende Tonermenge eingibt, kann die eingegebene Tonermenge durch Änderung der Hubanzahl prc Betätigung der Vorrichtung 32 verändert werden.

Zur Steuerung der Toneingabe mit der Tonereingabevorrichtung 15 dient die in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der letzten Endes die Drehung eines Drehelements in der Vorrichtung 32 derart erzeugt wird, daß schrittweise Einzelumdrehungen entsprechend der ausgewerteten Tonerkonzentration des Entwicklerstoffs und einem vorgegebenen Optimalwert durchgeführt werden. Zur Steuerung der Tonereingabe ist die Vorrichtung 40 vorgesehen, die innerhalb der Entwicklungsvorrichtung 14 elektrisch isoliert angeordnet sein kann. Unter einem Horizontalförderer 42 des Entwicklungssystems sind längliche Leitplatten 41 angeordnet, die einen Teil des Entwicklerstoffs, der vom Förderer 42 in die Entwicklungszone B kaskadiert wird, abzweigen. Sie sind gegenüber der Verikalen geneigt angeordnet und führen den Entwicklerstoff in die Vorrichtung 40.

2^rj Die Vorrichtung 40 enthält ein Gehäuse 45, das mil den unteren Kanten der Leitplatten 41 verbunden unc mit einer Eintrittsöffnung 46 versehen ist, die zu einei kreisförmigen Strömungsöffnung 47 führt, durch die dei Entwicklerstoff hindurchgeleitet wird. Der Durchmesser dieser öffnung ist derart, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Entwicklerstoffes durch sie hindurch konstant bleibt. Innerhalb des Gehäuses 45 ist eine erst« rechteckförmige Plattenelektrode 48 in einer vertikaler Ebene angeordnet. Diese Platte kann beispielsweise ir

M praktischer Ausführung eine Seitenlänge von 12,5 mrr haben. Eine zweite Plattenelektrode 50 ist gleichfalls irr Gehäuse 45 parallel zur Platte 48 unter geringen-Abstand angeordnet. Die Platten 48 und 50 bestehen au; einem mit Zinnoxid überzogenen Glas, das für weiße;

■to Licht durchlässig ist.

Der Abstand zwischen den Platten 48 und 50 kann ir der Größenordnung von 2,5 mm liegen und ist unter dei Strömungsöffnung 47 im Eintrittsteil 46 des Gehäuse: 45 ausgebildet. Der Entwicklerstoff fällt durch seine Schwerkraft durch die Strömungsöffnung 47 zwischer den Platten 48 und 50 hindurch und aus der Vorrichtung 40 durch eine Austrittsöffnung 51 wieder heraus. Danr wird er mit einer Leitung 52 und dem unteren Förderei

53 der Entwicklungsvorrichtung 14 wieder in das ^r>o Entwicklungssystem zurückgeführt.

Jede Plattenelektrode 48 und 50 ist über eine Leitung

54 bzw. 55 mit einem Umpolschalter 56 verbunden, dei wiederum an eine Gleichspannungsquelle 57 angeschaltet ist. Der Umpolschalter 56 besteht aus zwei

^r>^r> Mikroschaltern, die durch einen Drehnocken 58 auf dei Welle eines langsam laufenden Motors 59 betätigt werden. Vorzugsweise führt der Nocken 60 Umdrehungen pro Minute aus, um pro Sekunde einen vollständigen Zykius des Schalters 56 zu erhalten. Jeder derartige

"" Zyklus der Schalterbetätigung bewirkt einen vollständigen Ladezyklus der Plattenelektroden 48 und 50 in noch zu beschreibender Weise. Anstelle des Schalters 56, des Nockens 58 und des Motors 59 kann auch beispielsweise eine elektronische Schaltvorrichtung vorgesehen sein · die eine zyklische Ladungsumkehr der Auswerteplatter 48 und 50 ermöglicht.

Während des Betriebs der Vorrichtung 40 wird eine elektrische Spannung geeigneter Polarität und vorbe-

stimmter Höhe abwechselnd an die Platten 48 und 50 angeschaltet, um Tonerteilchen anzuziehen und zu binden. Wird eine der Platten elektrisch zur Anziehung von Tonerteilchen geladen, so erhält die andere Platte eine Ladung mit einer Polarität, die die Tonerteilchen während dieser Zeit abstößt. Da beide Platten abwechselnd positiv und negativ geladen werden, zieht jede Platte während eines Zyklus Toner für eine kurze Zeit an, stößt ihn dann unmittelbar danach wieder ab. Wie bereits ausgeführt, dauert jeder dieser Zyklen vorzugsweise eine Sekunde lang, wobei für die erste Hälfte die Tonerteilchen eine halbe Sekunde lang angezogen, in der zweiten Hälfte abgestoßen werden. Während der zweiten Hälfte eines jeden Zyklus, in der die Tonerteilchen abgestoßen werden, reinigt die kontinuierliche Strömung des Entwicklerstoffs zwischen den Platten die jeweils mit abstoßender Ladung versehene Platte.

Vorstehend wurde angenommen, daß die Tonerteilchen selbst eine negative Ladung tragen, so daß bei Erzeugung eines elektrischen Feldes mit den Platten 48 und 50 die Tonerteilchen angezogen werden. Diese elektrische Vorbedingung ist lediglich ein Beispiel, die Plattenelektroden funktionieren in gleicher Weise mit positiv geladenem Toner unter denselben Potentialbedingungen.

Die Vorrichtung 40 enthält ferner eine Fotozelle P-I, die nahe der dem Plattenabstand abgewandten Seite der Plattenelektrode 48 angeordnet ist. Eine Lampe L-X ist gleichfalls vorgesehen und nahe der dem Abstand zwischen beiden Platten abgewandten Seite der Plattenelektrode 50 angeordnet, wobei sie auf die Platten und die Fotozelle P-I ausgerichtet ist. Die Anordnung der Fotozelle und der Lampe zueinander ist derart, daß die Fotozelle die Lichtstrahlen der Lampe durch die kaskadierende Entwicklerstoffströmung zwischen den Plattenelektroden hindurch und den auf der einen und dann auf der anderen während jedes Anziehungs-Abstoßungszyklus angesammelten Toner hindurch empfängt. Die Lampe ist mit einer Stromquelle und einer Steuerschaltung verbunden, die eine Einschaltung während des Auswsrtevorganges, beispielsweise bei eingeschalteter Maschine, bewirkt.

Die Feststellung der Tonerkonzentration erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch laufende Messung der auf beiden Plattenelektroden 48 und 50 während einer Vielzahl Anziehungs- und Abstoßungszyklen angesammelten Tonerteilchen. Wie bereits ausgeführt, enthält jeder Zyklus einen Zeitraum, in dem auf einer der Pktten 48 und 50 Toner angezogen wird, während die andere Platte ihn abstößt, wonach in einem weiteren Zeitraum die andere Platte Toner anzieht, der von der ersten Platte abgestoßen wird. Während eines Auswertezyklus zieht also jede Platte 48 und 50 Tonerteilchen während der halben Zykluszeit an und stößt sie während der anderen halben Zykluszeit wieder ab. Eine Reinigung kann ereicht werden, wenn die Platte sich nicht im Anziehungszustand befindet und ein abstoßendes Feld für den negativen Toner erzeugt, das durch den Potentialunterschied zwischen beiden Platten bestimmt ist. Beispielsweise tritt eine Reinigung dann ein, wenn die »saubere« Platte Erdpotential oder negatives Potential oder positives Potential führt, das jeweils geringer ist als das der »anziehenden« Platte. Bei einem negativen Potential tritt eine Reinigungswirkung dann auf, wenn die »saubere« Platte negativer (d. h. näher Nullpotential liegt) ist als die »abstoßende« Platte. Während der Entwicklerstoff zwischen die Plattenelektroden hindurchfällt, entfernt er die vorher an der geeerdeten Platte gebundenen Tonerteilchen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich ein Ausgangssignal der Fotozelle, das ein stetiges Signal ist. Dies bedeutet, daß die Höhe des Ausgangssignals, abgesehen von einer geringen Welligkeit, auf einem festen Wert steht. In F i g. 4 kennzeichnet die Kurve C die Dichte der negativ geladenen Toneransammlung oder der Reinigungswirkung an der Plattenelektrode 48, wenn diese zyklisch mit abstoßendem oder reinigendem Potential geladen wird. Die Kurve Dzeigt die Dichte auf der Plattenelektrode 50, wenn diese zyklisch mit anziehendem oder reinigendem Potential geladen wird. Da die Platten 48 und 50 abwechselnd positiv und negativ geladen werden, erhält die auf ihnen jeweils vorhandene Tonerdichte hohe und niedrige Spitzenwerte, wie sie durch die Form der Kurven C und D dargestellt sind. Die Kurven haben einen übereinstimmenden Verlauf, sind jedoch um etwa 180° gegeneinander phasenverschoben. Wird die Platte 48 positiv geladen, so nimmt ihre Toneransammlung zu, während gleichzeitig die vorher erzeugte Toneransammlung auf der Platte 50 verringert wird. Die Überlagerung dieser Dichtewerte durch das Vorhandensein von Toner auf beiden Platten zu jedem Zeitpunkt ist durch die Kurve S dargestellt, die ein Summensignal an der Fotozelle P-I erzeugt. Die Kurve 5 ist als gerade Linie dargestellt, da die Kurven C und D übereinstimmend ausgebildet sind. In der Praxis können sie jedoch einen geringen Unterschied aufweisen, wodurch sich eine Kurve 5 ergibt, die eine geringe Welligkeit aufweist. In jedem Falle zeigt die Kurve 5 die Summendichte des auf den Platten 48 und 50 vorhandenen Toners an, und damit die Dichte des Toners, der zwischen die Platten hindurchfällt, jedoch an ihnen nicht anhaftet. Bei optimalen Bedingungen bleibt die Dichte konstant.

Bei anderen Tonerauswertevorrichtungen, die mit nur einer einzigen Plattenelektrode oder Auswertefläche arbeiten, wird nur eine der Kurven Cund D erzeugt, und die Änderungen ihrer Spitzenwerte erfordern normalerweise komplizierte elektronische Schaltungen, um eine wirksame Steuerung der Tonereingabe in die Entwicklungsvorrichtung zu ermöglichen.

Das in F i g. 3 gezeigte Funktionsdiagramm verdeutlicht die Arbeitsweise der Vorrichtung 40. Zu deren Beirieb müssen die Lampe und die Fotozelle gespeist und die Ladespannungen an die Platten 48 und 50 angeschaltet werden. Wird der Motor 59 beispielsweise durch Einschalten der Kopiermaschine gleichfalls eingeschaltet, so wird die eine Anziehung bewirkende Ladespannung abwechselnd an die Platten 48 und 50 angeschaltet, und die Vorrichtung 40 ist dann in einem Zustand, in dem sie die Tonereingabe in das Entwicklungssystem steuern kann. Während der Toner bei der Bildentwicklung während des Maschinenbetriebs verbraucht wird, kann das Ausgangssignal der Fotozelle P-I durch eine Auswerteschaltung 60 ausgewertet werden, die mit einem vorbestimmten Schwellwert arbeitet, der die optimale Tonerkonzentration angibt. Ein Tonerverbrauch hat eine entsprechende Verringerung des Ausgangssignals zur Folge, und wenn dieser Wert zu gering wird, indem er beispielsweise unter den vorgegebenen Schwellwert abfällt, wird diese Abweichung mit der Auswerteschaltung 60 festgestellt Die Auswerteschaltung 60 vergleicht das Ausgangssignal der Fotozelle mit dem Schwellwert und erzeugt ein Steuersignal, das die Eingabevorrichtung 15 zur Eingabe weiteren Toners in das Entwicklungssystem veranlaßt.

Die Eingabevorrichtung gibt den Toner in geringen Mengen ein, bis das Signal der Auswerteschaltung 60 verschwindet.

In Fig.5 ist eine Kurve O dargestellt, die die Dichtebedingungen für eine typische Betriebsfolge der Kopiermaschine von etwa 25 Minuten Dauer angibt. Die gestrichelte Linie A zeigt die mit den Plattenelektroden 48 und 50 festgestellte Tonerdichte bei optimalem Toneranteil im Entwicklerstoff und wird als vorgegebener Wert betrachtet. An dieser Linie ergeben sich optimale Entwicklungsbedingungen, darunter muß Toner nachgefüllt werden. Der Teil 01 zeigt den Zustand, in dem kein Toner durch die Entwicklung entnommen wird, wenn beispielsweise keine Kopien erzeugt werden. Der abwärts geneigte Teil 02 zeigt den allmählichen Tonerverbrauch in dem Entwicklungssystem während der Erzeugung von Kopien, die Strichzeichnungen enthalten. Es sei bemerkt, daß die Dichte über der Zeit langsam abfällt, wenn die Betriebsfolge ihrem Ende zugeht. Die Teile 01 und 02 der Kurve O sind in Fig.5 mit einem übergroßen Abstand zur Linie A dargestellt, um die verschiedenen Steuerwirkungen der Tonereingabesteuerung besser darstellen zu können. Tatsächlich können die Teile der Kurve O kurz über dem durch die Linie A dargestellten Pegelwert liegen.

Am Punkt Fliegt der Dichtewert unter der optimalen Dichtelinie A, wodurch ein Korrektursignal mit der Auswerteschaltung 60 erzeugt wird, das die Eingabe weiteren Toners in das Entwicklungssystem bewirkt. Der Teil 03 der Kurve zeigt das ErgebniG dieser Tonereingabe, wenn weitere Strichzeichnungen kopiert werden, bis der Teil 04 erreicht ist, bei dem der Toneranteil seinen Anfangswert hat. Der Teil 05 zeigt einen Tonerverbrauch für durchgehend getönte Bildflächen, die jetzt erzeugt werden. Es sei bemerkt, daß der Tonerverbrauch für solche Bildflächen gegenüber dem Verbrauch für Strichzeichnungen wesentlich höher liegt. Erreicht der Tonerverbrauch den Optimalwert A, so wird die Eingabevorrichtung zur Eingabe weiteren Toners erneut betätigt.

Wird der Tonervorrat während des Maschinenbetriebs erschöpft, so erzeugt die Auswerteschaltung 60 ein dauerndes Eingabesignal. Jetzt kann jedoch kein Toner eingegeben werden, so daß die ihm entsprechende Verbrauchskurve, angegeben durch den Kurventeil 06, nach unten fortgesetzt wird. Bei Erreichen des Wertes B kann eine eventuell vorgesehene Signalisie-Hängevorrichtung eingeschaltet werden, die den Verbrauchszustand des Toners anzeigt. Falls erforderlich, kann ein Ausschaltesignal für die Maschine erzeugt werden, welches die Maschine in den Auslaufzustand bringt.

Die Vorrichtung 40 ist ähnlich wie eine nach dem Kaskadierungsverfahren arbeitende Entwicklungsvorrichtung aufgebaut, sie ist jedoch wesentlich kleiner ausgebildet. Die Entwicklung der Platten 48 und 50 wird durch die jeweils gegenüberliegende Platte verbessert, da diese als Entwicklungselektrode wirkt. Die Entwicklung erfolgt durch ein zwischen den Elektroden erzeugtes elektrisches Feld ohne Randeffekt, der bei einer einzigen Auswertefläche auftreten würde, denn dort wäre keine zweite parallele Fläche vorhanden, die ein elektrisches Feld erzeugen würde. Die Entwicklung erfolgt also auf jeder Plattenelektrode 48 und 50 vollständig, d.h. die Verteilung des Toners auf der jeweiligen Platte ist gleichmäßig. Die gesamte Elektrodenfläche wird auf diese Weise zur Entwicklung genutzt, wodurch sich ein größerer Bereich ergibt, in dem die Dichte des Toners gemessen werden kann, was eine bessere Mittelwertbildung der Tonerdichte ermöglicht. Die Fotozelle P-X kann auf der gesamten Elektrodenfläche arbeiten, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, in denen jeweils nur ein kleiner Auswertebereich einer größeren Fläche vorgesehen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine bessere Steuerempfindlichkeit des Tonereingabesystems.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung des Entwicklungsvermögens eines Entwicklerstoffes, der elektrostatisch geladene Tonerteilchen in einer Teilchenmischung enthält, bei der Bildentwicklung in einer elektrophotographischen Kopiermaschine, wobei der Entwicklerstoff in einem Kanal zwischen transparenten, aufladbaren mit Abstand einander gegenüber angeordneten Plattenelektroden geführt ist, welche mit einer umpolbaren Spannungsquelle zur Erzeugung einer ihr Vorzeichen periodisch wechselnden elektrischen Spannung an den Elektroden verbunden sind, wobei sich die Elektroden im Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Element befinden und das lichtempfindliche Element ein Signal erzeugt, dessen Amplitude der jeweils auf den Elektroden abgelagerten Tonerteilchenmenge entspricht und das beim Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes eine Vorrichtung zur Eingabe von Tonerteilchen in die Teilchenmischung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (48,50), an denen jeweils eine Spannung entgegengesetzter Polarität anliegt, zwischen der Lichtquelle {L-i) und dem lichtempfindlichen Element (P-I) parallel zueinander und einander mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch bei der jeweiligen Polung der Spannung ein in nur eine Richtung weisendes elektrisches Feld und eine gleichmäßige Flächenentwicklung auf derjenigen Elektrode erzeugbar ist, die eine der Polarität der geladenen Tonerteilchen entgegengesetzte Polarität aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal stromaufwärts von den Elektroden (48, 50) einen Abschnitt (47) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, durch den die Strömungsgeschwindigkeit der Teilchenmischung konstant haltbar ist.