DE2429702C3

DE2429702C3 - Entwicklerdichte-Einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE2429702C3
Application number: DE2429702A
Authority: DE
Inventors: Toru Tokio Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1980-04-30
Also published as: US3932034A; DE2429702A1; JPS5019458A; DE2429702B2; JPS5619637B2; AU7027274A

Description

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrode zum Anlegen der Durchbruchsspannung an die Magnetbürste (3,) eine Klinge (4) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrode zum Anlegen der Durchbruchsspannung an die Magnetbürste (3,) ein Entwicklerrührorgan (17), eine Entwicklerreinigungswalze (18) oder eine Entwicklerzugabeeinrichtung (19) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nsüch eincrti der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Relais (9), das auf den dielektrischen Durchbi ichsstrom der Meßeinrichtung für die Tonerkonzentration anspricht und die Zugabeeinrichtung (11) für die Zugabe von Toner zum Entwicklergemisch betätigt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine lichtemittierende Entladungsröhre (13), die in einem Stromkreis liegt, der infolge des dielektrischen Durchbruchs bei der Entwicklung leitend wird, und durch ein auf das Licht der Entladungsröhre ansprechendes Schaltelement (14), welches die Zugabeeinrichtung (11) ansteuert.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Gebrauchsdauer des Entwicklers oder die Anzahl der erzeugten Kopien berücksichtigende Korrektureinrichtung (34, 48, 73), welche auf die Meßeinrichtung (32,46,70) bzw. deren Parameter derart einwirkt, daß der Einfluß der Trägermaterialermüdung auf die Durchbruchsspannung des Entwicklers kompensiert wird. ■-,■;

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Tonerkonzentration in einem aus Trägerteilchen und dielektrischen Tonerteilchen zusammengesetzten Entwicklergemisch in einer elektrophotographischen Entwicklungsstation mit einer t,-, Meßeinrichtung für die Tonerkonzentration und einer Zugabeeinrichtung für die Zugabe von Toner zum Entwicklergemisch.

In der Elektrophotographie oder beim elektrostatischen Aufzeichnen wird zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder gewöhnlich ein Entwickler verwendet, der aus einem Trägerteilchen und Tonerteilchen besteht. Bei der Magnetbürstenentwicklung, bei der eine Magnetbürste zur Entwicklung und gleichzeitig zur Entwicklerförderung verwendet wird, besteht der verwendete Entwickler beispielsweise aus einem magnetischen Trägermaterial, beispielsweise Eisenpulver od. dgl., und einem Toner, wie farbigem Harzpulver od. dgl., wobei das Mischungsverhältnis, d. h. die Konzentration des Entwicklers einen der wesentlichsten Faktoren darstellt, die die Entwicklungsleistung beeinflussen. Genauer gesagt gleitet ein Teil des Entwicklers, der zu dem Magneten angezogen worden ist, unter Reibung in bezug auf das elektrostatische Ladungsbild, so daß dieses Ladungsbild durch den Toner in dem Entwickler in ein sichtbares Bild entwickelt wird, wobei der Toner während Wiederholungen dieses Prozesses allmählich aus dem Entwickler verbraucht wird und sein prozentualer Anteil gegenüber dem Träger verringert wird, so daß die Tonerkonzentration des Entwicklers verringert wird, was zu dem Ergebnis führt, daß die Schwärzung oder Dichte der entwickelten Bilder allmählich abnimmt. Um dies zu vermeiden, muß Toner in geeigneter Weise zugeführt werden, wobei jedoch bei einer Übermenge an Toner die Kopiebilder eine zu große Dichte und zugleich in zunehmenden Maße Schleier aufweisen. Die Tonerkonzentration des Entwicklers muß daher stets auf einem geeigneten Niveau gehalten werden, um fortlaufend Kopiebilder gewünschter Dichte erzeugen zu können.

Es sind Verfahren zur Regelung der Tonerkonzentration des oben beschriebenen Entwicklers bekannt. Wenn der verwendete Entwickler eine Mischung aus unterschiedlich farbigem Trägermaterial und Tonermaterial darstellt, ändert sich die Mischungsfarbdichte des Entwicklers mit dem Tonervprbrauch. Indem dies ausgenützt wird, wird nach einem bekannten Verfahren diese Veränderung optisch festgestellt und ein Tonerzuführmechanismus so gesteuert, daß die Tonerzufuhr zum Entwickler in Abhängigkeit von der festgestellten Veränderung bewirkt wird, wodurch der Entwickler auf einer konstanten Tonerkonzentration gehalten wird. Außerdem ist ein Verfahren bekannt, das die Tatsache ausnützt, daß der Widerstandswert des Entwicklers mit dem Verbrauch des darin enthaltenen Toners veränderlich ist. Nach diesem letzteren Verfahren wird die Veränderung als Veränderung eines Stroms gemessen, der dem Widerstand umgekehrt proportional ist, um dadurch die Tonerkonzentration des Entwicklers festzustellen und in Abhängigkeit von dem Detektorsignal einzustellen.

Das erstgenannte Verfahren ist dann nicht brauchbar, wenn der Träger und der Toner ähnliche Farbe aufweisen. Ferner ist es darin nachteilig, daß das optische Farbmeßsystem, das ein lichtaussendendes Element, ein lichterfühlendes Element etc. aufweist, einer Verschmutzung durch verstreute Tonerteilchen ausgesetzt ist, was zu einer fehlerhaften Messung führen kann. Bei dem letztgenannten Verfahren, das die Widerstandsveränderung zur Regelung der Tonerkonzentration feststellt, liegt eine Schwierigkeit darin, daß der sehr hohe spezifische Widerstand des Toners in dem Entwickler nur einen sehr kleinen Stromfluß durch den Entwickler erlaubt, weswegen die Änderung des Stromwertes infolge der Änderung des Wi-

derstandswerts so klein ist, daß es sehr schwierig ist, diesen Strom zu messen und die Tonerkonzentration einzustellen. Dies verlangt außerdem die Anwendung eines komplizierten Verstärkers, was wiederum zu einem größeren Fehler bei der Messung der Tonerkonzentration und demgemäß zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung während der Tonerzuführung führt.

Allgemein ist bei der Regelung der Tonerkonzentration der Einfluß der Trägermaterialermüdung oder -abschwächung auf die Messung des Träger-Toner-Verhältnisses bisher nicht in Betracht gezogen worden. Die Trägerermüdung ist als eine bei längerem Gebrauch des Entwicklers auftretende Erscheinung bekannt, bei der die Oberfläche der Trägerteilchen durch das Tonermateria] verschmiert wild. Bei fortschreitender Verschlechterung des Trägers nähert sich der Farbton des Trägers dem des Toners, so daß das optische Konzentrationsmeßverfahren unbrauchbar wird. Auch nimmt der Widerstand, insbesondere die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers so stark zu, daß der festgestellte zugehörige Tonerkonzentrationswert des Entwicklers fehlerbchaftet ist.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Regelung der Tonerkonzentration anzugeben, die die Tonerkonzentration eines Entwicklers, der aus einem Trägermaterial und einem Tonermaterial zusammengesetzt ist, mit hoher Empfindlichkeit stets genau feststellt und den Entwickler auf einer geeigneten Tonerkonzentration hält.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Arbeitsweise sich prinzipiell von dem herkömmlichen optischen oder dem elektrischen Verfahren völlig unterscheidet, ist gut gegen Verschmutzung geschützt und erzeugt einen größeren Detektorstrom; sie besitzt ferner einen einfachen Aufbau, wobei das Detektorsignal direkt zur Betätigung eines Tonerkonzentrationsstellgliedes verwendet werden kann. Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeder Fehler der Konzentrationsmessung, der aus der Trägerverschlechterung resultiert, kompensiert werden, so daß die Genauigkeit der Messung erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei der Magnetbürstenentwicklung in einem elektrophotographischen Gerät wirksam einsetzbar, insbesondere beim sogenannten Zyi^:ndertyp.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Signrlquelle, die ein Korrektursignal in Abhängigkeit von der Arbeitszeit und anderen Faktoren des Entwicklers erzeugt, dazu benutzt, um die Trägerverschlcchterung in dem Entwickler zu berücksichtigen und auf diese Weise den Entwickler auf einer konstanten Dichte zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispiele)! unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. ho

Fig. 1 ist ein SchältunpaMagfämm, das ein Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung zum Messen der dielektrischen Durchbruchsspannung eines elektrophotographischen Entwicklers zeigt;

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Bezie- μ hung zwischen del Tonerkonzentration und der dielektrischen Durchbnwhsspannung;

Fig. 3 und4 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der dielektrischen Durchbruchsspannung zur Durchführung der Tonerzuführung;

Fig. 5 (1) bis (6) sind graphische Darstellungen der Stromwerte des Entwicklers unter verschiedenen Bedingungen;

Fig. 6 zeigt eine Tonerkonzentrations-Meßvorrichtung, die einen Zylinder als Träger einer Magnetbürste verwendet;

Fig. 7 (a) bis (c) zeigen verschiedene Ausführungsformen der Elektrode zum Messen der dielektrischen Durchbruchsspannung;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Gebrauchszeit und dem Widerstandsverhältnis des Entwicklers während der Trägerverschlechterung;

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das die Grundkonstruktion der Tonerkonzentrations-Regelvorrichtung zeigt, in der die Trägerverschlechterung berücksichtigt wird;

Fig. 10 bis 12 zeigen verschiedene Ausfühningsformen der Tonerkonzentrations-Regelvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Messung der Tonerkonzentration des Entwicklers gezeigt, der in einer elektrophotographischen Entwicklungsstation verwendet wird. Ein Entwickierbehälter 1 bildet einen Teil einer solchen elektrophotographischen Entwicklungsstation und enthält einen Entwickler 2, der aus einem magnetischen Trägermaterial und einem Toner besteht. Eine Magnetwalze 3 besitzt eine Magnetbürste 3_}, die durch Anziehung auf derselben ausgebildet ist. Die Tonerkonzentration des Entwicklers 2 nimmt allmählich ab, wenn dieser wiederholt zur Entwicklung verwendet wird. Die Konzentration des Entwicklers wird auf Grund der Änderung seiner dielektrischen Durchbruchsspannung bzw. -feldstärke erfaßt. Um dieses zu erreichen, enthält die Vorrichtung beispielsweise eine Elektrode 4, die mit der durch das magnetische Feld ausgebildeten Magnetbürste 3, in Berührung angeordnet ist, und eine Schaltung, die zwischen der Elektrode 4 und der Magnetwalze 3 eingefügt ist und eine veränderbare Spannungsquelle 5, einen Spannungsmesser 6, einen Strommesser 7 und einen Stromeinstellwiderstand 8 aufweist. Die Magnetwalze 3 kann durch einen nicht magnetischen Zylinder oder eine Hülse ersetzt sein, die in ihrem Inneren eine Magnetwalze besitzt, wobei ein Anschluß der Schaltung mit der Hülse verbunden ist. Die dielektrische Durchbruchsspannung kann in der nachstehend beschriebenen Weise gemessen werden.

An die Elektrode 4 wird bei sich drehender Magnerwalze 3 eine Spannung angelegt. Wenn diese Spannung von Null aus gesteigert wird, ist der Strom im wesentlichen gleich Null, bis eine bestimmte Spannungshöhe, beispielsweise 300 V erreicht ist, während der Strom einen durch den Widerstand 8 bestimmten Wert annimmt, wenn eine höhere Spannung (beispielsweise 310 V) erreicht wird. Mit anderen Worten bleibt der Strom im wesentlichen Null, solange eine bestimmte Feldstärke öder Spannung nicht überschritten wird. Diese Spannung wird hier als dielektrische Duruhbruchsspannung bezeichnet, wobei die empirisch ermittelte Beziehung zwischen dieser dielektrischen Durchbruchsspannung und der Tonerkonzentration des Entwicklers in Fig. 2 gezeigt ist. Wie ersichtlich, beträgt die dielektrische Durchbruchsspannung etwa 300 V bzw. 400 V bei etwa 14

bzw. 20 Gew.% Toner in dem Entwickler 2.

Diese Erscheinung wird zur Durchführung der Regelung der Tonerkonzentration ausgenutzt, wobei ein Ausführungsbeispiel in Fig. 3 gezeigt ist.

An Stelle des Strommessers 7 der Fig. 1 ist eine Relaisspule 9 angeschlossen, während ein Kontakt 9, derselben in den Kreis eines Motors 10 eingeschaltet ist. Der Motor 10 versetzt eine Zugabe- oder Zuführeinrichtung, beispielsweise eine genutete Walze 12 einer Zugabeeinrichtung 11 in Drehbewegung. Im übrigen ähnelt die Anordnung gemäß Fig. 3, derjenigen gemäß Fig. 1.

Die Magnetbürste 3, gleitet unter Reibung über das nicht gezeigte lichtempfindliche Organ, um ein elektrostatisches Ladungsbild zu entwickeln, wobei dann, wenn der Toner in dem Entwickler verbraucht ist, die dielektrische Durchbruchsspannung der Magnetbürste 3, auf ein Niveau abfällt, das niedriger als die Spannung V der Spannungsqueüe ist, worauf ein Strom durch die Spule 9 fließt, der ausreicht, das elektrostatische Relais zu erregen, so daß der Kontakt 9, geschlossen und der Motor 10 eingeschaltet wird, der die Tonerzuführeinrichtung 12 betätigt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Neonröhre 13 eingeschaltet, wenn die Magnetbürste 3, einem elektrischen Durchbruch unterliegt, und betätigt über ein photoelektrisches Element 14, wie beispielsweise eine CdS-ZeIIe od. dgl., eine Steuerschaltung 15, wodurch der Motor zur Durchführung der Tonerzufuhr eingeschaltet wird. Die Spannungsquelle für die Steuerschaltung 15 kann eine niedrige Spannung (5 bis 24 V) liefern. Die Neonlampe 13 dient auch als Anzeigelampe, die anzeigt, daß die Tonerzufuhr stattfindet.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die für eine Anwendung bei dem sogenannten Zylinder-Entwicklungsverfahren geeignet ist, bei dem der Entwickler durch den Magnetismus eines Drehmagneten innerhalb eines Zylinders oder einer Hülse zur Oberfläche desselben angezogen und auf diese Weise gefördert wird. In der Figur kommt den Bezugszeichen 1 bis Seine ähnliche Bedeutung zu wie denen in Fig. 3, obgleich die Elektrode 4 eine herkömmliche Klinge ist, die ein Teil zur Begrenzung des Entwicklers auf -*5 eine vorbestimmte Menge darstellt und daher zweckmäßig zugleich als Klinge dient. Ein nichtmagnetischer Zylinder oder eine Hülse 32 aus Aluminium oder Messing weist in seinem Innern eine drehbare Magnetwalze 3 auf, wobei die Hülse geerdet oder durch eine Gleichspannung vorgespannt und stationär oder drehbar ist. Die Klinge 4 erfaßt die dielektrische Durchbruchsspannung des auf eine vorbestimmte Dicke begrenzten Entwicklers, so daß immer dann, wenn die Tonerkonzentration des Entwicklers verringert wird, als Ergebnis des dielektrischen Durchbruchs ein Strom von der Spannungsquelle 5 über den Widerstand 8 fließt und ein Stromdetektor 16, beispielsweise eine Spule od. dgl., diesen Strom erfaßt und ein Detektorsignal erzeugt, das die Steuerschaltung 15 zur Vornahme einer Tonerzufuhr betreibt. Bei der Steuerschaltung 15 kann es sich um einen Verstärker handeln, dessen Verstärkungsgrad von dem Durchbruchsstrom des dielektrischen Durchbruchs abhängt, der im wesentlichen durch die Spannungsqueue 5 und den Widerstand 8 bestimmt ist; die Steuerschaltung 15 kann auch in der Weise ausgebildet sein, daß sie die Erregungswirkung des Stroms auf eine Solenoid-Spule ausnützt, die das Zufuhrventil in de Tonerspeisequelle öffnet und schließt, um eine To nerzuf uhr zu bewirken. Auf diese Weise wird eine seh einfache Tonerkonzentrationsregelung erhalten.

Nachstehend wird das bei der Erfindung ausge nutzte Phänomen des dielektrischen Durchbruchs nä her beschrieben. Eine Mischung aus magnetischei Trägerteilchen und Tonerteilchen (dielektrisches Ma terial) besitzt einen elektrischen Widerstandswert, de sich mit dem Mischungsverhältnis ändert, (der Wider stand einer derartigen Mischung nähen sich letztlicl dem Widerstand des Toi crs selbst, wenn der Toner gehalt zunimmt); wenn jedoch eine bestimmte Span nung überschritten wird, zeigt die Mischung einen Wi derstandswert, der im wesentlichen den Widerstands wert, den der Träger allein zeigt, entspricht ode darunter liegt, wie es aus der gemäß Fig. 1 durchge führten Messung ersichtlich ist. Die Tatsache, daß dei dielektrische Durchbruch eines dielektrischen Mate rials, beispielsweise eines dielektrischen Film: od. dgl., bei einer bestimmten Spannung oder darübei stattfindet, ist allgemein der Anwesenheit von Fein lunkern bzw. Gasporen in dem dielektrischen Materia zuzuschreiben; analog wird angenommen, daß der di elektrische Durchbruch des Entwicklers infolge ir gendeiner Beziehung zwischen dem Toner und den Träger in dem Entwickler und der Umgebungsluf auftritt.

Die Fig. 5 (1) bis (3) zeigen die Widerstandwert« des Entwicklers unter verschiedenen Bedingungen Wie ersichtlich ist, zeigt der Entwickler bei 200 V unc bei 10% Toner Fig. 5(1) und 20% Toner Fig. 5 (2 verschiedene Widerstandswerte, wobei der Wert in zweiten Fall höher liegt, als der im ersten Fall. Di« Stromwerte sind jedoch zu niedrig um diese Wider Standsveränderungen zu erfassen. Im Falle von 159! Toner liegt der Widerstandswert beispielsweise be annähernd 10⁹ Ohm, was einem Stromwert von 1 μΑ oder weniger entspricht. Dieser Weert liegt nahezi auf dem Pegel, den ein Strom aufweist, der gewöhnlicl Rauschstrom genannt wird. Daher erfordert die Fest stellung eines derartigen Stromwerts und dement sprechend der Tonerkonzentration des Entwickler einen sehr komplizierten Verstärker von sehr hohen Verstärkungsgrad, der in der Lage ist, das Rauscher von dem Signal abzutrennen. Darüber hinaus ist ein weitere Schaltungsanordnung erforderlich, um dl· Tonerzufuhreinrichtung zu betreiben. Die Steuerun, der Tonerzufuhr über das Erfassen der Veränderen, des Widerstandswerts des Entwicklers macht groß« Schwierigkeiten und erfordert eine sehr kompliziert« Konstruktion, wobei das den oben beschriebener niedrigen Strom ausnützende Steuerverfahren oft ei nen Meßfehler und/oder eine Fehlfunktion der Steu ereinrichtung einschließt

Die Fig. 5 (4) bis (6) zeigen typische Stromwellen formen während des dielektrischen Durchbnichs de Entwicklers. Wie erkennbar ist, tritt der elektrisch« Durchbruch sowohl bei 300 V und 10% Toner Fig. ί (4) als auch bei 400 V und 20% Tonner Fig. 5 (6 in Impulsform auf, wobei jeder Impuls 10 mA überschreiten kann. Bei 400 V oder mehr und 10% Tone Fig. 5 (5) und bei 500 V oder mehr und 20% Tonei kann ein Stromdurchschnittswert von 10 mA erhaltet werden. Dieser Wert entspricht einem Widerstands wert von einigen 10 kOhin, der als sehr klein und na hezu als Kurzschluß angesehen werden muß im Ge gensatz zum Widerstandswert des Entwicklers für da

obengenannte Mischungsverhältnis gemäß den Fig. 5 (1) bis (3). Die Vorrichtung zur Regelung der Tonerkonzentration des Entwicklers über das Erfassen der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers ist daher praktischer und einfacher als die Vorrichtung zur Regelung über das Erfassen des Stroms, der aus der Widerstandsänderung resultiert.

kls kann somit der während des elektrischen Durchbruchs erzeugte Strom ausgenützt werden, um ein elektromagnetisches Relais direkt zu erregen, was zu einer Vorrichtung zum Feststellen und Regeln der Tonerkonzentration des elektrophotographischen Entwicklers führt, die weniger kostenaufwendig aber stabil und kompakt ist, sich als sehr widerstandsfähig gegen Verschmutzung erweist und leicht reguliert werden kann.

Es soll bemerkt werden, daß der gezeigte angelegte Spannungswert von der Gestalt der Elektrode, der Länge der Entwicklungsbürste etc. abhängig ist.

Auch kann der Abstand zwischen der Elektrode 4 und der Magnetvvalze 3 in Fig. 1 geeignet variiert werden, so daß die Magnetbürste 3, einer Feldstärke von etwa 20 bis etwa 200 V/mm ausgesetzt sein kann. Die hier als dielektrischer Durchbruch betrachtete Erscheinung kann daher sogar bei Verwendung einer Spannungsquelle 5 von 100 V oder einer ähnlichen Spannung hervorgerufen werden, was die Notwendigkeit eines Schutzes gegen Hochspannung bzw. die Verwendung eines Hochspannungstransformators erübrigt.

Die zur Feststellung des dielektrischen Durchbruchs verwendete Spannungsquelle 5 ist zwar als Gleichspannungsquelle dargestellt, sie kann aber auch durch eine Wechselspannungsquelle oder einen Impulsgenerator ersetzt werden. Wenn ein Wechselstrom verwendet wird, kann die Spannungsquelle 5 eine niedrigere Spannung besitzen als bei Verwendung eines Gleichstroms, da die Spitze-Spitze-Spannung der Wechselspannung für den dielektrischen Durchbruch maßgebend ist.

Es ist ferner möglich, die Ausgangsspannung der Quelle 5 zu variieren, um die Dichte des Entwicklers zu verändern und den Kontrast des entwickelten Bildes zu steuern. Der Strom nach dem dielektrischen Durchbruch, d. h. der Arbeitsstrom für die Tonerzuführeinrichtung, kann durch Veränderung des Widerstands 8 geeignet variiert werden, wobei diese Veränderung der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers und der Spannungsquelle 5 angepaßt sein muß.

Nachstehend werden die Typen von Elektroden 4 gezeigt, die für die Entwicklungswalze, beispielsweise die Magnetwalze od. dgl. verfügbar sind. Eine Elektrode, die nur der Feststellung der dielektrischen Durchbruchsspannung dient und von jeglicher anderen Komponente der Entwicklungsstation unabhängig ist, wird typisch innerhalb des Entwicklerbehälters angeordnet. Die Elektrode kann auch die Form einer Klinge aufweisen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Weitere alternative Formen der Elektrode sind in den Fig. 7 (a) bis (c) gezeigt. Fig. 7 (a) zeigt ein Rührorgan 17, beispielsweise eine Rührschraube od. dgl. zum Bewegen des Entwicklers. Fig. 7 (b) zeigt eine Reinigungswalze 18 zur Vermeidung eines Zerstreuens des Entwicklers und einer Schleierbildung auf dem auf dem lichtempfindlichen Organ 14 ausgebildeten Bild. Fig. 7 (c) zeigt eine Walze 19 (4) (eine Hülse), die eine der beiden verwendeten Entwicklungswalzen darstellt. Im Falle der Fig. 7 (c) müssen die Spannung, der Abstand zwischen den Walzen und andere Faktoren so ausgewählt werden, daß die Entwicklung nicht erschwert wird.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß die sogenannte Trägermaterialermüdung oder Trägerverschlechterung, nämlich die Neigung des Toners, die Oberfläche der Trägerteilchen zu verschmieren, die dielektrische Durchbruchsspannung verändern (erhöhen) kann.

Fi g. 8 zeigt die Änderung des Widerstandwerts des Entwicklers mit der Gebrauchsdauer als Maß für die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung infolge der Trägerverschlechterung. Bei dem DiagrammderFig. 8 stellt die Abszisse die Gebrauchszeit des Entwicklers dar, während die Ordinate den elektrischen Widerstand des Entwicklers bei konstanter Tonerdichte repräsentiert, wodurch der aus der Trägerverscniechierung resultierende Einfiuß ersichtlich

>0 ISt.

Wenn die Meßeinrichtung für die Tonerkonzentration die oben beschriebene Trägerverschlechterung nicht berücksichtigt, entsteht der Nachteil, daß die Meßeinrichtung eine niedrigere Tonerkonzentration als noch geeignet feststellt, was wiederum dazu führt, daß die Kopiebilder mit fortschreitender Trägerverschlechterung geringere Dichte aufweisen.

Der oben beschriebene, aus der Tonerverschlechterung resultierende Einfluß kann durch Anwendung

jo eines Mechanismus kompensiert werden, der den Entwickler auf einem vorbestimmten Maß an Verschlechterung brw. Ermüdung durch Zusetzen von frischem Träger sowie zusätzlichem Toner (z. B. 60 Gew. % Toner und 40 Gew. % Träger) hält. In diesem Fall kann in einem Teil der Entwicklungsstation eine Uberströmöffnung ausgebildet sein, um die Aufrechterhaltung eines konstanten Entwicklervolumens sicherzustellen. Alterntiv kann eine geeignete Bezugsspannungsquelle vorgesehen sein, deren Spannung

mit der Arbeitszeit des Entwicklers zunimmt, so daß die dielektrische Durchbruchsspannung mit der Bezugsspannung verglichen werden kann, um auf diese Weise die Tonerkonzentration des Entwicklers zu bestimmen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Regelung der Tonerkonzentration beschrieben, die die Trägerverschlechterung berücksichtigt.

F i g. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Grundaufbau zur Korrektur des Fehlers bei der Regelung der Tonerkonzentration zeigt, der aus der Trägerverschlechterung resultiert. Der Grundaufbau enthält die Entwicklungsstation 31 mit dem Entwickler, die Meßeinrichtung 32 für die Tonerkonzentration, die Steuervorrichtung 33 für die Tonerzugabe und eine Korrektureinrichtung 34. Die gestrichelte Linie gibt an, daß die Korrektureinrichtung mit dem Entwickler bzw. dem Entwicklergemisch in Verbindung steht. Die Korrektureinrichtung 34 erzeugt ein Signal, das von

bo der Ermüdung oder Verschlechterung des Trägermaterials und damit von der Benutzungsdauer des Entwicklers und der Zahl der erzeugten Kopien abhängt. Die Meßeinrichtung 32 für die Tonerkonzentration stellt die sich mit dem prozentualen Anteil des Trägers

b5 und des Toners am Entwickler ändernde dielektrische Durchbruchsspsnming fest und erzeugt ein entsprechendes Signal. Die Signale der Meßeinrichtung 32 und der Korrektureinrichtung 34 werden in der Steu-

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ervorrichtung 33 miteinander verglichen. Auf Grund des Vergleichs veranlaßt die Steuervorrichtung 33, daß eine geeignete Menge zusätzlichen Toners zugeführt wird, um das Träger-Toner-Verhältnis stets auf einem bestimmten Niveau zu halten. Die Meßeinrichtung 32 erfaiit die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung des tatsächlich benutzten Entwicklers und erzeugt das Signal B. Dabei beruht diese Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung zum einen auf der Trägervsrschlechterung und zum anderen auf der Änderung der Tonerkonzentration auf Grund des Tonerverbrauchs. Indem von der Meßeinrichtung 32 erzeugten Signal B sind beide Einflüsseenthalten. Die Korrektureinrichtung 34 erzeugt ein Signal A, das allein von der Umwälz- bzw. Benutzungsdauer des eine bestimmte Tonerkonzentration besitzenden Entwicklers abhängig ist. Durch einen entsprechenden Vergleich der Signale A und B kann der Einfluß der Trägerverscniediieruiig auf das Signal B korrigiert werden.

Fig. 10 zeigt eine nach dem Blockschaltbild von Fig. 9 realisierte Ausführungsform.

Gemäß Fig. 10 enthält ein Behälter 41 einen Entwickler 42 aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen. Ein Umwälz- oder Rührorgan 43, beispielsweise eine Schraube od. dgl., ist zum Umwälzen des Entwicklers vorgesehen. Eine Fördereinrichtung 44, beispielsweise eine Magnetwalze od. dgl., dient der Förderung des Entwicklers zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes, das auf einem trommelartigen, lichtempfindlichen Organ 45 ausgebildet ist. Wenn die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers durch die Fördereinrichtung 44 und eine Meßklemme oder Elektrode 47 gemessen wird, wird von einem Meßorgan 46 ein Signal B erhalten. Im Gegensatz dazu wird auf der Grundlage beispielsweise der Fig. 8 ein Kompensationssignal A im voraus programmiert, das die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung, die aus der die Umwälzung des Entwicklers begleitenden Trägerverschlechterung resultiert, repräsentiert, wobei dieses Kompensationssignal von einer Korrektureinrichtung 48 stammt.

Die Korrektureinrichtung 48 enthält einen Dreh-Zeitaddierer 49, der in Abhängigkeit von der Zeitdauer, während der der Entwickler durch das Rührorgan 43 und die Magnetfördereinrichtung 44 in der Entwicklungsstation umgewälzt wird, betätigt wird, einen Plattennocken 50, der auf einer Drehwelle des Addierers 49 montiert ist, und einen veränderbaren Übertrager 51 vom Schiebetyp, der betrieblich mit dem Nocken 50 verbunden und so ausgewählt ist, daß bei einer Drehung des Nockens 50 um einen Winkel θ aus seiner Ausgangsstellung infolge der Drehung des Addierers 49 der Hebel 52 des variablen Schiebe-Übertragers 51, der mit dem Nocken 50 in Eingriff steht, verschoben wird, so daß sich die Ausgangsspannung des Übertragers zeitlich wie in Fig. 8 dargestellt ändert. Anders ausgedrückt, wenn die Korrektureinrichtung 48 so eingestellt ist, daß die Ausgangsspannung des Übertragers 51 mit der Umwälzzeitdauer zunimmt, kann das Signal B, das durch den aus der Trägerverschlechterung resultierenden Zuwachs der dielektrischen Durchbruchsspannung verfälscht ist, durch Verwendung des Übertragers 51 als Spannungsqueile bzw. als Teil einer Spannungsquelle entsprechend Spannungsquelle 5 in rig. I korrigiert werden.

Gemäß Fig 10 wird das korrigierte Signal von einnem Verstärker 54 verstärkt und steuert den Betrieb eines Tonerzufuhrorgans 56, beispielsweise einer genuteten Walze in einem trichterförmigen Behälter 55. Wenn der Übertrager 51 in den Ausführungen gemäß den Fig. 1,3 oder anderen als Spannungsquelle 5 benutzt wird, kann der aus dem dielektrischen Durchbruch resultierende Strom das Tonerzuführorgan direkt steuern. Auf diese Weise kann die Trägerverschlechterung kompensiert werden und die Dichte des Entwicklers beliebig lange konstant gehalten werden.

Obgleich die Korrektureinrichtung in Form eines Drehaddierers mit einem Plattennocken und einem variablen Schiebe-Übertrager beschrieben wurde, stellt dies nicht die einzige mögliche Ausführungsform dar; vielmehr kann jede andere Einrichtung benui.'.t werden, mit der eine solche Programmierung bewirkt werden kann.

begründet die durch Kompensation der Trägerverschlechterung bewirkte Tonerkonzentrationsregelung eine Neigung zu einer Schleierbildung auf den Kopiebildern, was vorteilhaft dadurch vermieden werden kann, daß der Prozentsatz an Toner in dem Entwickler verringert wird. Beispielsweise können 12 Gew.% der optimale Ausgangsprozentsatz für den Toner sein, wohingegen zur Herstellung eines 30000. oder folgenden Kopierblatts ein Gehalt in der Nähe von 8 Gew.% vorteilhaft sein kann, um ein schleierfreies gutes Kopiebild zu erhalten. Es wurden die dielektrischen Durchbruchsspannungen von zwei Entwicklertypen gemessen, einer mit einem Tonergehalt von 12% und der andere mit einem Tonergehalt von 8%, wobei zwischen der Magnetbehältereinrichtung und der Abstreifklinge unter Bezugnahme auf ein erstes Kopieblatt und ein 30000. Kopieblatt gemessen wurde. Das Ergebnis ist in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt.

Tonergehalt

Tabelle I

1. Kopie
130 V
iö5 V*

30 000. Kopie 180 V

Wenn die Gestalt des Nockens in der Korrektureinrichtung auf diesem Ergebnis basierend so gewählt wird, daß der Ausgangstonergehalt bei 12% liegt und der Tonergehalt für die 30000. und nachfolgende Kopien hei 8% gehalten wird, sind die resultierenden Kopiebilder stets schleierfrei und optimal. Alternativ können schleierfreie und ansehnliche Kopiebilder dadurch erzeugt werden, daß ein Kompensationssignal A von einer Korrektureinrichtung, die anfänglich auf 130 V eingestellt ist und sich dann allmählich auf 140 V für die 30000. Kopie verändert, und ein Signal B von der Vorrichtung zum Messen der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers verwendet werden und daß die Spannungsquelle 5 gemäß Fig. 3 oder anderen durch einen Schiebeübertrager ersetzt wird, der durch die genannten Signale auf die obengenannten Spannungen eingestellt wird. Die Signalquelle kann ferner ein variabler Schiebewiderstand an Stelle des Schiebeübertragers sein, wobei ein derartiger Widerstand dazu benutzt werden kann, den Abstand zwischen den die dielektrische Durchbruchsspannung betreffenden Elektroden zu verändern, d.h. der Elektrode 4 und der Magnetwalze 3 gemäß Fig. 3, um dadurch die vorgenannte Spannung zu korrigieren.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 eine weitere Ausführungsform beschrieben, die die Tonerkonzentrationsregelung mit Kompensation der Trägerverschlechterung bewirkt. Bei der Ausiührungsform gemäß Fig. 11 wird eine Meßeinrichtung für die Tonerkonzentration des Entwicklers, der den Entwicklungsvorgang nicht tatsächlich durchführt, als Korrektureinrichtung verwendet. Ein Behälter 61 enthält einen Entwickler 62 mit magnetischem Trägermaterial und gewöhnlichem Toner und ist in seinem Inneren durch eine Zwischenwand 63 in zwei Abteile unterteilt. Ähnlich gestaltete Magnetfördereinrichtungen 64 und 65 und Umwälzorgane 66 und 67 üben ähnliche Funktionen innerhalb der beiden Abteile aus. Der einzige Unterschied liegt darin, daß die Fördereinrichtung 64 ein elektrostatisches Ladungsbild auf einem trommeiförmigen lichtempfindlichen Organ 68 entwickelt, während die Förderein-

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stimmen die /Entwickler in den beiden Abteilen bezüglich ihres Grads an Verschlechterung bzw. Ermüdung überein. Nachstehend wird die Messung der dielektrischen Durchbruchsspannung des Entwicklers beschrieben. Die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers, der nur umgewälzt wird, wird bei einer Meßstation 69 durch die Magnetfördereinrichtung 65 und die Meßklemme 71 gemessen, wobei ein Signal A erzeugt wird. Die dielektrische Durchbruchsspannung des Entwicklers, der während der Entwicklung des elektrostatischen Ladungsbildes umgewälzt wird, wird an einer Meßstation 70 mittels der Magnetfördereinrichtung 64 und der Meßklemme 72 gemessen, wobei ein Signal B erzeugt wird. Das Signal A repräsentiert nur die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung, die aus der Trägerverschlechterung resultiert, da der Toner in dem nicht arbeiten

den Entwickler auf einer konstanten Dichte gehalten wird, ohne verbraucht zu werden. Das Signal B beinhaltet die Änderung der dielektrischen Durchbruchsspannung, die sowohl aus der Tonerdichteänderung als auch der Trägerverschlechterung result-'ert, Daher vergleicht eine Komparatoreinrichtung C die Signale A und B und korrigiert das Signal B. so daß ein Ausgangssignal zur Durchführung der Tonerkonzentrationsregelung erzeugt wird, das die Trägerverschlechterung berücksichtigt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 11 sind zwar zwei Magnetfördereinrichtungen gesondert vorgesehen, es ist jedoch ersichtlich, daß auch eine einzige Magnetfördereinrichtung 77 verwendet werden kann, die

ι? durch eine Zwischenplatte 78 in einen Entwicklungsabschnitt und einen Entwicklungsfreien Abschnitt unterteilt werden kann, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

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-'" rend des dielektrischen Durchbruchs erzeugten Stroms aus, am direkt ein Relais od. dgl. zu erregen und eine geeignete Tonerkonzentration aufrecht zu erhalten; dies schaltet die Gefahr einer Verschmutzung aus und sichert sowohl einen stabilen Betrieb als aucii eine leichte Durchführung der mechanischelektrischen Einstellung der Regelvorrichtung. Ferner kann der Fehler in der Tonerkonzentration, der aus der Trägerverschlechterung resultiert und bei den herkömmlichen Meßverfahren unvermeidbar gewe-

ii) sen ist, kompensiert werden. Auf diese Weise kann jegliche Verringerung in der Tonerkorizentration genau erfaßt und sichergestellt werden, daß eine geeignete Menge Toner zugeführt wird, so daß stets Kopiebilder optimaler Bilddichte über eine lange Benut-

ii zungsdauer der Entwicklungsvorrichtung erzielt werden können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Tonerkonzentration in einem Trägerteilchen und dielektrische Tonerteilchen enthaltenden Entwicklergemisch in einer elektrophotographischen Entwicklungsstation mit einer Meßeinrichtung für die Tonerkonzentration und einer Zugabeeinrichtung für die Zugabe von Toner zum Entwicklergemisch, da- ι ο durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung auf die dielektrische Durchbruchsfeldstärke des Entwicklergemisches als Maß für die Tonerkonzentration anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer elek- ι · trophotographischen Magnetbürsten-Entwicklungsstation mit einem Entwicklergemisch mit magnetischen Trägerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Tonerkonzeniration die diete'itrische Durchbruchsspannung der die Magnetbörste (3_t) badenden Entwidderschicht dient.