DE2450145C3

DE2450145C3 - Vorrichtung zum Steuern der Tonerkonzentration bei einem elektrophotographischen Kopiergerät

Info

Publication number: DE2450145C3
Application number: DE2450145A
Authority: DE
Inventors: Noel Leonard Hilton N.Y. Reyner
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1974-10-22
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS5080143A; DE2450145B2; CA1039344A; GB1477885A; FR2250150A1; US3926338A; FR2250150B1; NL7413729A; DE2450145A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Tonerkonzentration einer aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestehenden und sich in einer Entwicklungseinrichtung eines elektrophotographischen Kopiergerätes befindlichen Entwicklermischung, mit einer elektrisch leitenden, relativ zu der Entwicklermischung bewegbaren, aufladbaren, flächigen Elektrode, an der Toner anlagerbar ist, mit einer Strahlungsquelle und einer Photodiode, durch die die Dichte des an der Elektrode angelagerten Toners meßbar ist, wobei das von der Photodiode erzeugte Signal einer Verstärkerschaltungsanordnung und das verstärkte Signal einer Vergleichsschaltungsanordnung zuführbar ist, durch die beim Abweichen des gemessenen Dichtewertes von einem Solldichtwert ein Relais ansteuerbar ist, mit dem eine Zuführeinrichtung zur Abgabe von Toner in die F.ntwicklermischung einschaltbar ist.

Beim elektrophotographischen Kopierverfahren wird ein elektrostatisch aufgeladenes, photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial mit dem Lichtmuster einer Vorlage so bestrahlt, daß ein latentes Ladungsbild des Informationsgehaltes der Vorlage entsteht. Das latente Ladungsbild wird mit Tonerteilchen sichtbar entwickelt. Anschließend wird das Tonerbild von dem Aufzeichnungsmateria! auf ein Bildempfangsmaterial übertragen und auf diesem fixiert, um eine dauerhafte Kopie zu erhalten.

Dieses Kopierverfahren ist nicht auf Schwarz-Weiß-Kopien beschränkt, sondern läßt sich in ähnlicher Weise auch zur Herstellung von Farbkopien anwenden. Bei der Herstellung von Farbkopien wird eine Anzahl von aufeinanderfolgenden, einzelnen Farbtonerbildern auf das Bildempfangsmaterial derart übertragen, daß die Farblonerbilder einander deckungsgleich überlagert werden. Jedes einzelne Farbtonerbild entspricht einem Farbauszug der Vorlage. Die einzelnen, einander überlagerten Farbtonerbilder ergeben eine Kopie in der Farbe der Vorlage. Um eine gute Qualität der Farbkopie zu gewährleisten, muß das Entwicklungsvermögen bei den einzelnen Farbtonerbildern überwacht werden. Das Entwicklungsvermögen steht mit der Konzentration der Tonerteilchen in der Entwicklermischung im Zusammenhang, d. h. mit dem Prozentsatz von Tonerteilchen in bezug auf die Trägerteilchen in der Entwicklermischung.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Steuern der Tonerkonzentration einer aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestehenden Entwicklermischung bekanntgewordeii. In der US-PS 33 99 652 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine sich drehende, reflektierende Scheibe in der Entwicklermischung angeordnet ist. Diese Scheibe wird elektrisch so vorgespannt, daß sie Tonerteilchen von der Entwicklermischung anzieht. Ein Lichtstrahlenbündel wird von der Oberfläche der Scheibe reflektiert und auf einen photoelektrischen Wandler gerichtet. Die von dem photoelektrischen Wandler empfangene Lichtintensität stellt ein Maß für die Dichte der Tonerteilchen dar, die auf der Scheibenoberfläche haften. Aufgrund des Ausgangssignals des photoelektrischen Wandlers wird ein Steuersignal erzeugt, um der Entwicklermischung neuen Toner zuzuführen, wenn dies erforderlich ist.

Eine andere Vorrichtung ist in der US-PS 37 54 821 beschrieben. Hier ist erne lichtdurchlässige Elektrode vorgesehen, die auf einer phoioleitfähigen Aufzeichnungstrommel angeordnet ist. Während das latente Ladungsbild auf der photoleilfahigen Aufzeichnungstrommel entwickelt wird, wird die durchlässige Elektrode elektrisch so vorgespannt, daß von ihr Tonerteilchen angezogen werden. Die lichtdurchlässige Elektrode mit den swh auf ihr befindenden Tonerteilchen wird beleuchtet und das durch sie hindurchgegangene Licht wird von einem photoelekirischen Wandler abgetastet, der in einer Thermostatkammer angeordnet ist. Die Lichtstrahlen werden dem photoelektrischen Wandler mittels einer Faseroptik zugeführt, die zwischen dem photoelektrischen Wandler und der lichtdurchlässigen Elektrode angeordnet ist. Die Verwendung einer Thermostatkammer und cinqr Faseroptik ist kostenaufwendig und die Herstellung dieser Bauteile ist kompliziert. Diese Anordnung aus Faseroptik und Thermostatkammer ist jedoch erforderlich, um die Wärmeempfindlichkeit des photoelcktrischcn Wandlers zu kompensieren. Beispielsweise hat ein Phototransistor eine Empfindlichkeit von 1,5%/T und eine Photoelement-Darlington-Schaltting weist eine Empfindlichkeit

von 3,5%/°C auf. Die genannten Temperaturempfindlichkeiten übersteigen die zulässige Toleranz, da sie in dieser Größe dazu führen würden, daB eher Temperaturänderungen statt Änderungen der Tonerteilchendichte ermittelt werden.

Eine Vorrichtung zum Steuern der Tonerkonzentration der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 34 87 978 bekannt. Der auf der flächigen Elektrode abgelagerte Entwicklerstoff wird beleuchtet und das reflektierte Licht wird einem photoelektrischen Wandler zugeführt Bei diesem photoelektrischen Wandler handelt es sich um eine übliche Photozelle oder eine Silizium-Duo-Diode. Um den Wärmegang des phoioelektrischen Wandlers zu berücksichtigen, ist eine temperaturabhängige Schaltungsanordnung vorgesehen. Diese Schaltungsanordnung ist relativ kompliziert, jedoch erforderlich um die Temperaturabhängigkeit des durch die Diode fließenden Stromes zu kompensieren. Der Vorteil der Verwendung einer wärmeempfindlichen Photodiode besteht darin, daß auch bei relativ geringen Lichtintensitäten ein nicht zu kleines Ausgangssignal erzeugt wird.

Die Verwendung einer wärmeunempfindlichen Photodiode hätte den Vorteil, daß keine Schaltkreise zur Temperaturkompensation vorgesehen werden müssen. Andererseits ist dieAusgangsspannung einer wärmeunempfindlichen Photodiode äußerst gering, so daß sie bei der vorhergehend beschriebenen Vorrichtung nicht verwendet werden könnte, da die dort angegebene Schaltungsanordnung keine ausreichend stabile Betriebsweise aufweist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß ein wärmeunempfindliches, photoelektrisches Element verwandt werden kann, wobei die Schaltungsanordnungen eine stabile Betriebsweise aufweisen sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verstärkerschaltungsanordnung einen ersten Operationsverstärker umfaßt, dessen invertierender Eingang mit dem pinen Anschluß und dessen anderer Eingang mit dem anderen Anschluß der Photodiode verbunden ist, wobei der Ausgang des Operationsverstärkers und dessen invertierender Eingang über einen einen ersten Widerstand aufweisenden Rückkopplungszweig verbunden sind, so daß die Photodiode im Kurzschluß betrieben wird, und daß die Verrjleichsschaltungsanordnung einen zweiten Operationsverstärker umfaßt, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers und dessen anderer Eingang, an dem eine V?rg|eichsspannung liegt, über einen einen zweiten Widerstand aufweisenden Rückkopplungszweig mit dem Ausgang des /weiten Operationsverstärkers verbunden ist, so daß der Schaltpunkt Hysterese aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine wärmeunempfindliche Photodiode verwandt werden, so daß in vorteilhafter Weise kein Kompensationsschalt· kreis arforderlich ist. um störende Wärmeeinwirkungen auf die Photodiode zu kompensieren. Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Schaltungsanordnung weist stabile Betriebsbedingungen auf. die erforderlich sind, damit die von der wärmcunemp findlichen Photodiode abgegebenen kleinen Ausgangsspannungen zuverlässig weiterverarbeitet werden können.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers mit der Zündelektrode eines Thyristors verbunden ist, dessen Schaltstrecke mit der Spule des Relais in Reihe geschaltet ist. Diese Weiterbildung stellt eint Halteschaltung dar, die das Auftreten eines Schaltpunktes feststellt und die Information darüber ι hält, daß ein Schaltpunkt aufgetreten war, bis eine Steuerlogik zur Abfrage bereit ist. Durch die Steuerlogik werden die Einrichtungen betätigt, durch die frischer Toner dem Entwicklermaterial zugeführt werden kann. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines

in Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer elektrofotografischen Vielfarb-Vervielfältigungseinrichtung,

ι-'· Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Einrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten fotoleitenden Trommel,

F i g. 3 ein elektrisches Schaltschema, welches die Verstärkerschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht.

:n Fig.4 ein elektrisches Schaltschema, welches die Komparatorschaltung der erfindungsgemiiien Vorrichtung veranschaulicht,

Fig. 5 ein elektrisches Schaltschema, welches die Halteschaltung veranschaulicht, und

.·■'■ Fig.6 ein elektrisches Schaltschema, welches die Schaltungen _b\:mäß F i g. 3, 4 und 5 in ihrer elektrischen Verbindung untereinander darstellt.

In den Zeichnungen werden gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der F i g. 1 ist

in schematisch eine elektrofotografische Vervielfältigungseinrichtung dargestellt, welche derart angeordnet ist daß sie Vielfarbkopien von einem farbigen Original herstellt. Obwohl die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung insbesondere so ausgebildet ist, daß sie für die

r. elektrofotografische Vervielfältigungseinrichtung gemäß F i g. 1 geeignet ist. ist aus der folgenden Diskussion ersichtlich, daß sie in gleicher Weise zur Anwendung bei einer großen Vielfalt von elektrofotografischen Vervielfältigungseinrichtungen geeignet ist und nicht notwen-

•I» digerweise auf die dargestellte besondere Ausführungsform beschränkt ist.

Die in der F i g. I dargestellte Vervielfältigungseinrichtung verwendet eine Trommel 10, die eine fotolcitende Oberfläche 12 aufweist, die auf der

i> Trommel angebracht und um deren Außeiumfang herumgezogen ist. Die fotoleitende Oberfläche 12 ist vcrztigsweise aus einem Material hergestellt, welches auf weißes Licht panchromatisch anspricht. Die Trommel 10 ist drehbar innerhalb des Maschinenrah-

•■)C mens gelagert und derart ausgebildet, daß sie sich in der Richtung des Pfeiles \A dreht. Eine Reihe von Verarbeitungsstationen sind derart angeordnet, daß bei der Drehung der Trommel 10 in der Richtung des Pfeiles 14 die fc.ol-jitende Oberfläche 12 nacheinander

>"> hindurchgeführi wird. Die Trommel 10 wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor in bezug auf die verschiedenen Verarbeitungseinrichtunge., der Maschine angetrieben. Die Zeitsteuerscheibe, die im Bereich des einen

M) Endes der Welle angeordnet ist, auf welcher die Trommel 10 befestigt ist, arbeitet mit der Maschinenlo= gik in der Weise zusammen, daß jeder Arbeitsgang an der entsprechenden Station in der Weise koordiniert wird, daß die einzelnen Arbeitsgänge in der richtigen

μ Reihenfolge ablaufen.

Zunächst führt die Trommel 10 die fotoleitende Oberfläche 12 durch die Beladungsstation A. Im Bereich der Beladungsstation A ist eine Korona-Erzeugungsein-

richtung angeordnet, die allgemein durch das
chen 16 bezeichnet ist. Die Korona-Erzeugungseinrichtung 16 erstreckt sich im allgemeinen quer zu der fotoleitenden Oberfläche 12. Auf diese Weise ist die Korona-Erzeugungseinrichtung 16 leicht dazu in der Lage, die fotolcitende Oberfläche 12 auf ein verhältnismäßig hohes und im wesentlichen gleichförmiges Potential aufzuladen.

Nachdem die fotoleitende Oberfläche 12 auf einen im wesentlichen gleichförmigen Pegel aufgeladen ist, dreht sich die Trommel 10 zu der Belichtungsstation B. An der Belichtungsstation Π erzeugen ein bewegbares Linsensystem, welches in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, und eine F'arbfilicrcinrichtung, die allgemein bei 20 dargestellt ist, ein farbgefiltertcs Lichtbild, welches die aufgeladene fotoleitende Oberfläche 12 belichtet. Ein Original 22 wird auf der durchsichtigen Pintle 24 in einer stationären Lage gehalten, und /war mit dem Gesicht nach unten. Das Original 22 kann ein Blatt Papier, ein Buch oder ein ähnliches Dokument sein, welches auf der Platte 24 angeordnet ist. Die Lampenanordnung 26. die filtereinrichtung 20 und die Linse 18 bewegen sich in einer zeitlich aufeinander abgestimmten Weise mit der Trommel 10, um fortschreitend einzelne Bereiche des Originals 22 abzutasten, welches auf der Platte 24 angeordnet ist. Während der Belichtung werden durch die f-'iltereinrichtung 20 ausgewählte farbfilter in den optischen Weg der Linse 18 gebracht. Ein ausgewähltes Farbfilter wirkt auf die Lichtstrahlen, welche durch die Linse 18 hindurchgehen in der Weise, daß ein Lichtbild mit einer einzigen Farbe entsteht. Das Lichtbild mil einer einzigen Farbe bestrahlt die aufgeladene fotolei tendc Oberfläche 12. um dadurch darauf ein latentes, elektrostatisches Bild zu er/eugen. welches dem ausgewählten Spektralbereich des elektromagnetischen Wellenspektrums entsprich!, wubei ein vikhcs HiUI nachfolgend als ein einfarbige¹· elektrostatisches latentes Bild bezeichnet wird

Nachdem das latente elektrostatische Bild auf der •et'.lei'enden Oberfläihe 12 aufgezeichnet ist. wird die Trommel 10 zu der Emw icklungsstaiion ("gedreht. Die 1.^"IvM₁]IIt-IOUiPi: t iiuiM u'ci ein/eine r.ntwict·, '!ingseinhe'.if". auf. d'e leweiK durch die Bezugsza'ilen 28. 30 und 32 bezen-hiiet mi;.: Diese Entwicklunirsemhe "er entsprecher .il'e deir e^üen T\p. die .ils M.!i:netb!it-sien-Eniwi_l.ki'!nL'seintie--er: bezeichnet ■-,erden konnc-n. Eine ivpis._hc M,:i:^r'e;bursten-Erilwick- !'.jr.gseinheit '.Cr¹Ae".: ■: e:ne i'uitjneiisierbare Entwick-'ernischung. welche Tm.-erkor"er und Tonerpartikel ,IUfAe¹St Die EnIWi₁.¹ · ■-nischuni; wird k^-iiinuick '■ :'<.:'c· eir K,chl'jPt:s^;!!..''e:c: hindurchgefuhrt. i:m dar.iu-■.'-■:■ Fiurs'e zu erzeuger D:e Lntw vkic-vschiint: w--;i ■j 1"M^-" .,eriich bewegt, um die Bürste fortwährend ;'" ' :>;schem Material zu versorgen. Fin E-itwickiunsrsvi.--ja-L- -A'rd dadurch e-reicht. d;üi c:e Burve nvt .ic" ■■-no'citeidor Obc-^r\^re 12 in Mc-ri;hriir,_t· gel^M.n: w:r-.i. !ede de- ^: ntwi. ^e-e-^-eiter. 28. 30 und 32 b-i-i.-Το-e-panke, j';t. ■.· e^^e äe~ K.jrnpier.en; d-..s

ß;^;.:e~ e--snrechen welche- <:,:' Jor !ny,i_civ-:!-■ Or,-.—^vac'"e 12 aufge/e cr.r.e; -· Die T· '"e-p^r'ke. -"-.: ■-r, -oschdffer:. daß ■· e L ;h· t-c"--_i;> e;re- v-feireK-· r-c Sp-k;r,-!Dere-:.hes H₀-^ eiev.--^,-n.eriv.-r.J--~Λ ei-

Bild iac. rc

Farbe absorbierende Magenta-Tonei partikel daraufgebracht werden. In ähnlicher Weise werden blaue und rote latente Bilder jeweils mit gelben bzw. cyan-Toncrpartikel entwickelt.

Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung weist eine durchsichtige Elektrodenanordnung 4b auf, welche auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 angebracht ist. Eine Beleuchtungseinrichtung wie eine Lichtquelle 48 im Zusammenwirken mit einer Faseroptik 50 überträgt Lichtstrahlen durch die durchsichtige Elektrodenanordnung 46. Während des Entwickeins werden Tonerpartikel auf der durchsichtigen Elektrode 46 abgelagert, und die Intensität der Lichtstrahlen, welche hindurchgehen, ist ein Maß für die Dichte. Eine Abtasteinrichtung wie eine Fotodiode 52 ist derart angeordnet und ausgebildet, daß sie die Lichtstrahlen empfängt, welche durch die durchsichtige Elektrodenanordnung 46 hindurchgegangen sind. Die Fotodiode 52 entwickelt ein elektrisches Ausgangssignal, welches der Intensität der empfangenen Lichtstrahlen entspricht. Die elektrische Schallung 54 verarbeitet das elektrische Ausgangssignal von der Fotodiode 52. Die Fotodiode 52 ist im wesentlichen wärmeunempfindlich, da sie einen Wärmeempfindlichkeitskoeffizienten von etwa 0.2%/' C bei der verwendeten Arbeitsweise aufweist.

Die elektrische Schaltung 54 ist derart ausgebildet, daß sie das elektrische Ausgangssignal von der Fotodiode 52 verstärkt, welches wegen der eingestrahlten Lichtintensität einen geringen Pegel aufweist. Weiterhin vergleicht die elektrische Schaltung 54 das verstärkte elektrische Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Bezugssignal und erzeugt ein Fehlcrsign.il. welches der Abweichung zwischen diesen beiden Signalen entspricht. Schließlich weist die elektrische Schaltung 54 eine Halteschaltung auf. welche derart ausgebildet ist. daß sic das Fehlersignal hält, bis es durch die Logik abgefragt wird, welche einer der entsprechenden Tonerabgabccinrichtungcn 34, 36 oder 38 zugeordnet ist. Somit ist das elektrische Ausgangssignal von der elektrischen Schaltung 54 derart beschaffen, daß es die entsprechende Tonerabgabechrichlung derart beaufschlagt, daß die Konzentration der Tonerpartikel in dem einsprechenden r.niwickicrgcmiscii .im einni m"!.·«¹.¹ penen Pegel gebracht wird, so daß daduren : Entwicklung optimal gestaltet wird. Der genaue Schaluingsaufbau der hierzu verwendeten Schaltung, wie ·.■·■ η d-_ elektrischen Schaltung 54 verwendet wird wire! unten anhand der F ι g. 2 bis * einschließt '■ peschrieben.

Nacn den Entwickeln wird die Trommel 10 zu der t'bertragungsst.ition D gedreht. An der t ^:h-rtragungsst.iüu- I) wird das Tonerpulver, welches elektrostatisch an de- -umleitenden Oberfläche 12 haftet, auf ein Blatt aus Trägermaterial 56 übertragen. Das Trägermaterial 56 kann ein ebenes Papier oder ein Blatt aus thermoplastischem Material sein, wobei diese Träger nur ,ils Beispiel genannt s;nd. Die (ibertragungsstati«·" Dw eist eine elektrisch vorgespannte (ibertragungswai ze juf. d^:e allgemein bei 58 dargestellt ist. Die Oberfläche de" \ 'bertrasrungsw.iize 58 ist elek'risch auf e·- Ρ« ·ιv,-"":ΐ:.ιϊ vorgespannt, weiches eine ausreichende Gr< '.i 'j-c Polarität hat. um elektrostatisch Tonerpartikel VD- der fotoleitenden Oberfläche 12 auf das Träger::.^eria! 56 anzuziehen. Ein einzelnes Blatt eines T-Ste-m.::eria!s 56 wird von der I bertragungswalze 58 ieir.icer,. weif he rirrar; .ir, pen nine: ;st- d.iß sie s;ch synchron ~" der fotoleitenden Oberfläche 12 beweg; (mi; im wesentlichen derselben Winkeiseschwmdieke;").

so daß jedes der entwickelten Bilder in überlagertem Zustand deckungsgleich auf das Trägermaterial 56 aufgebracht wird.

Bevor die übripen Verfahrensschritte in der elektrofotografischen Vervielfältigungseinrichtung beschrieben werden, soll die Blattzuführungsanordnung kurz diskutiert werden. Das Trägermaterial 56 wird von einem Stapel zugeführt. Eine Zuführungswalze, die betrieoiich mit einer Verzögerungswalze in Verbindung steht, löst das oberste Blatt vom Stapel und transportiert es weiter. Dieses Blatt wird in eine Rutsche gebracht, welche es in den Spalt zwischen einem Paar von Registerwalzen einführt. Danach befestigen Greiffinger, welche auf der Zuführungswalze 58 angebracht sind, lösbar darauf Trägermaterial 56. und zwar im Hinblick auf eine Bewegung in einem Rezirkulationsweg damit.

Nachdem mehrere Tonerpulverbilder auf das Trägermaterial 56 übertragen wurden, lassen die Greiffinger auf der Übertragungswalze 58 das Trägermaterial 56 ins und lösen es davon. Ein Abstreifstab wird dann dazwischengefügt, um das Trägermaterial 56 von der Übertragungswalze 58 zu trennen. Anschließend transportiert ein Förderer mit einem endlosen Band das Trägermaterial 56 zur Fixierstation F.

An der Fixierstation £, die nicht dargestellt ist, sorgt eine geeignete Einbrenneinrichtung permanent tür ein festes Haften des aufgetragenen mehrschichtigen Tonerpulverbildes auf dem Trägermaterial 56. Nach dem Fixiervorgang wird das Trägermaterial 56 durch eine Mehrzahl von Endlosband-Förderern weitertransport.ert, und zwar auf eine Ablage, wo es vom Personal entnommen werden kann.

Die letzte Behandlungsstation in der durch den Pfeil 14 angezeigten Drehrichtung der Trommel ist die Reinigungsstation F. Obwohl ein Überschuß an Tonerpartikel auf das Trägermaterial 56 übertragen wird, bleiben restliche Tonerpartikel auf der fotoleitenden Oberfläche 12, nachdem das Pulverbild davon abgenommen wurde. Diese restlichen Tonerpartikel werden von der fotoleitenden Oberfläche 12 entfernt, während diese durch die Reinigungsstation Fhindurchupht Hier werden die restlichen Tonerpartikel zunächst unter den Einfluß einer (nicht dargestellten) Koronaerzeugungs-Reinigungseinrichtung gebracht, welche derart ausgebildet ist, daß sie die elektrostatische Ladung neutralisiert, welche auf der fotoleitenden Oberfläche 12 und den restlichen Tonerpartikel noch vorhanden ist. Die neutralisierten Tonerpartikel werden dann von der fotoleitenden Oberfläche 12 entfernt, und zwar durch eine Berührung mit einer Faserbürste 60. Auf diese Weise werden restliche Tonerpartikeln, die auf der fotoleitenden Oberfläche 12 verblieben sind, leicht davon entfernt

In der F i g. 2 ist eine Trommel mit einer durchsichtigen Elektrodenanordnung 46 dargestellt Die Elektro denanordnung 46 ist an einer Stelle der fotoleitenden Oberfläche 12 angeordnet die nicht zum Bildbereich gehört Während die Elektrodenanordnung 46 durch die Entwicklungszone hindurchgeht wird die leitende Oberfläche derselben auf ein elektrisches Potential vorgespannt welches das latente elektrostatische Bild auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 simuliert Vorzugsweise wird die Elektrode auf über 2(X) V oberhalb der Entwicklervorspannung gebracht wobei die normale Entwicklervorspannung etwa 500 V beträgt Die Elektrode kann jedoch auf einen Pegel von etwa 100 V bis etwa 600 V oberhalb der Entwicklervor

spannung gebracht werden. Die Dichte der Tonerpartikel auf der durchsichtigen F.lektrode 46 wird durch die Fotodiode 52 abgetastet. Das Ausgangssignal von der Fotodiode 52 wird durch die elektrische Schaltung 54 verarbeitet und in Abhängigkeil von der Dichte der Tonerpartikel, die auf der Elektrode 46 verbleiben, können gegebenenfalls zusätzliche Tonerpartikel der Entwicklermischung zugefügt werden. Die Fotodiode 52 ist außerhalb und auf Abstand von der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 angeordnet, um die Intensität von Lichtstrahlen abzutasten, welche durch die lichtdurchlässige Elektrode 46 hindurchgehen, und zwar unmittelbar vor dem Reinigen der fotolcitendcn Oberfläche 12, d. h. bevor die Trommel 10 in die Reinigungsstation F gedreht wird, da die Elektrode 46 der normalen Reinigung der fotoleitenden Trommel unterworfen wird. Die Lichtquelle 48 kann innerhalb der Trommel 10 angeordnet sein oder kann gemäß F i g. 2 außerhalb der Trommel 10 liegen, wobei die Lichtstrahien mitteis der Faseroptik 62 /ugeiiinri weuien. Die Welle 64, welche die Trommel 10 trägt, ist ein rohrförmiges Element, und sie ermöglicht der Faseroptik 62, daß sie durch den hohlen Mittelkern der Welle hindurchgeführt werden kann und aus dieser Weile heraus zu der fotoleitenden Oberfläche 12. Dadurch bekommen die Lichtstrahlen die Möglichkeit, von der Lichtquelle 48 der lichtdurchlässigen Elektrodenanord nung 46 zugeführt zu werden.

Um die entsprechende geeignete Spannung an/ulegen. welche dem latenten elektrostatischen Bild entspricht, welches auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Trommel 10 aufgezeichnet ist, wird die lichtdurchlässige Elektrodenanordnung 46 auf einen geeigneten Spannungspegel vorgespannt. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß eine entsprechende Schalteinrichtung, die allgemein bei 66 dargestellt ist, und zwar im Bereich der einen Stirnseite der Trommel 10. Anstatt der Schalteinrichtung 66 kann eine entsprechend geeignete Schleifringanordnung verwendet werden. Die zeitliche Steuerung des Anlegens der Vorspannung an eine Elektrodenanordnung 46 kann durch eine geeignete elektroni ehe Schalteinrichtung oder durch die Ve "wendtng eines eeschlitzten Kommutatorringes er olgen. d. h.. die Elektrode wird über einen Teil des Kommutators vorgespannt und über den übrigen Teil nicht. Die Vorspannung wird von der lichtdurchlässigen Elektrodenanordnung 46 während des Reinigungsvorganges getrennt. Anstatt der lichtdurchlässigen Elektrodenanordnung 46 eine Vorspannung zu erteilen, kann eine geeignete Vorspannung durch eine elektrische Ladung aufgebracht werden.

In der F i g. 3 ist eine Verstärkerstufe 68 der elektrischen Schaltung 54 dargestellt. Die Verstärkerstufe 68 ist elektrisch mit der Fotodiode 52 verbunden. Der Operationsverstärker 70 ist elektrisch mit der Fotodiode 52 verbunden. Ein Widerstand 72 mit 100 000 Ohm und ein Kondensator 74 mit 0.01 Mikrofarad ist jeweils parallel zum Operationsverstärker 70 geschaltet Auf diese Weise arbeitet der Operationsverstärker 70 mit einer Widerstandsrückführung in einem Inversionsmodus, um eine geringe Eingangsimpedanz zu gewährleisten, wobei die Fotodiode 52 im Kurzschluß betrieben wird. Gemäß F i g. 3 ist die Eingangsstufe vorzugsweise so ausgebildet daß sie eine Einstellung der Verstärkung im Verhältnis 10:1 ermöglicht Eine Verstärkungsveränderung wird erreicht indem der Widerstand eines geeigneten Widerstandes 76 verändert wird, der mit dem Ausgang des

Operationsverstärkers 70 verbunden ist. Beispielsweise kann die Fotodiode 52 eine als Siliziumplättchen ausgebildete Zelle sein.

Dm den Pegel zu ermitteln, bei welchem Tonerpartikel in die F.ntwicklermischung abgegeben werden sollen, verwendet die Komparatorstufe 69 den Operationsverstärker 78, der als Pegeldetektor geschaltet ist, und zwar mit Liner geringen Rückkopplung, um eine Hysteresis um den Schaltpunkt aufzubauen. Der Widersland 80 ist parallel zu dem Operationsverstärker 78 geschaltet und hat vorzugsweise einen Widerstand von 50 000 0hm. Der Ausgang des Operationsverstärkers 70 ist mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 78 verbunden. Eine (nicht dargestellte) geeignete Spannungsquelle erzeugt eine Bezugsspannung von -15 V für den Operationsverstärker 78 über den Widerstand 82, dessen Widerstandswert vorzugsweise 6500 0hm beträgt. Die positive Klemme des OperalinncvprctärLprc 7ft icl Hnrrh rlon

nrl ΛΔ i

der vorzugsweise einen Wert von 1000 Ohm aufweist. In dieser Schaltung führt eine Spannung, die etwas stärker negativ ist als -2,24 V, dazu, daß der Ausgang des Operationsverstärkers 78 in den negativen Bereich geht. Die Schaltung behält diesen Zustand bei, bis die Eingangsspannung etwas weniger negativ ist als - 1.76 V. Der Hysteresiszyklus. der vorzugsweise etwa 2 V ±0,24 V beträgt, ist zweckmäßig, um eine Hochfrequenzschwingung am .Schaltpunkt zu unterbinden, die von einer Schaltungsinstabilität und von Rauschen im Eingangssignal herrühren könnte. Die Temperaturstabilität dieser Schaltung beträgt vorzugsweise etwa 0,5 Mikrovolt/"C über den Gesamtbereich von 20⁰C. Somit beträgt der Gesamtfehler etwa 10 Mikrovolt über den Gesamtbereich von 20°C. Somit ist ersichtlich, daß der größere Teil der Temperaturempfindlichkeit in der Komparatorstufe 69 von den Wärmeveränderungen der Widerstände beigetragen wird. Um diese auf ein Minimum zu bringen, werden Metallfilmwiderstände verwendet, die eine Empfindlichkeit von 0,01% pro Grad aufweisen.

In der Fig. 5 ist die elektrische Halteschaltung 86 dargestellt. Die Haltesch^Uung 86 weist eine (nicht dargestellte) Spannungsquelle von vorzugsweise 15 Volt auf, die elektrisch mit einem geeigneten Relais 88 in Reihe geschaltet ist. Das Relais 88 ist mit einem siliziumgesteuerten Schalter 90 verbunden. Der Ausgang der Komparatorstufe 69 ist auch mit dem siliziumgesteuerten Schalter 90 verbunden. Diese Schaltung ermittelt das Auftreten eines Schaltpunktes und hält ihn, bis die Logik zur Abfrage bereit ist. Die logische Verbindung ist an den Klemmen 92 dargestellt. Die Halteschaltung 86 konvertiert auch das Signal mit niedrigem Pegel vom Operationsverstärker auf den Pegel, der erforderlich ist, um die Tonerabgabemotoren anzutreiben. Die Tonerabgabemotoren sind über logische Leitungen 94 angeschlossen. Das Rückstellen der Halteschaltung 86 erfolgt durch ein Signal von der logischen Schaltung, durch welches der Relaiskontakt 91 geöffnet wird.

In der Fig. 6 ist eine bevorzugte Schaltungsanordnung für die elektrische Schaltung 54 dargestellt, welche auch die verschiedenen Elemente der F i g. 3 bis 5 einschließt. Gemäß F i g. 6 ist die Fotodiode 52 mit dem

ι Operationsverstärker 70 verbunden. Der Widersland 72 und der Kondensaior 74 sind parallel zu dem Operationsverstärker 70 geschaltet. Ein Widerstand 94 mit 500 000 0hm ist in Reihe mit der obengenannten Parallelschaltung i'nd dem Ausgang des Operationsver-

in stärkers 70 geschaltet. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 70 ist mit einer Parallelschaltung verbunden, die drei Widerstände 96 mit 5(XX) Ohm in Reihe mit drei veränderbaren Widerständen 98 mit 50 000 0hm aufweist, die jeweils über Schalter 100

r. miteinander verbunden sind. Diese Schaltungsanordnung ist mit dem Operationsverstärker 78 der Komparatorstufe 69 verbunden. Der Operationsverstärker 78 ist mit dem Operationsverstärker 70 verbunden, und eine Β?ζϋ^σ?5^η2πηυη^σ von !5 Volt ist

_>c> über den Widerstand 82 zugeführt. Die positive Klemme des Operationsverstärkers 78 ist elektrisch über den Widerstand 84 geerdet. Der Widerstand 80 ist parallel zu dem Operationsverstärker 78 geschaltet, wie es oben bereits erwähnt wurde. Der Ausgang vom Operations-

r, verstärker 78 ist über den Widerstand 102 geführt, der vorzugsweise 2000 0hm hat. Der Widerstand 102 ist über einen Widerstand 104 mit 470 Ohm an Erde geführt. Der Widerstand 102 ist weiterhin mit einem siliziumgesteuerten Schalter 90 verbunden. Die Anode

in des siliziumgesteuerten Schalters 90 ist mit dem Relais 88 verbunden, welches seinerseits mit einer Bezugsspannungsquelle von ι j Volt verbunden ist. Weiterhin ist der Widerstand 106 von 100 000 Ohm von dem Anodengatter des siliziumgesteuerten Schalters 90 an die

ü Spannungsquelle mit 4 15 Volt geführt. Wie oben bereits erwähnt wurde, dient das Ausgangssignal an den Klemmen 94 dazu, die Oszillatormotoren der Tonerabgabeeinrichtung anzutreiben. Ein Abfragen der Halteschaltung wird durch ein Signal von der Tonerabgabeeinrichtung über logische Leitungen 92 ausgelöst. Es ist somit ersichtlich, daß die erfindungsgemäüe Steuereinrichtung die erforderliche Regelung dadurch erreicht, daß ein thermisch unempfindlicher Fotofühler verwendet wird, der ein Ausgangssignal mit geringem Pegel

4s erzeugt, das von einer stabilen Verstärkerstufe entsprechend verstärkt wird. Das verstärkte elektrische Ausgangssignal wird dann mit einem Bezugssignal durch eine entsprechende Komparatorstufe verglichen und dann in einem Haltekreis gehalten, bis es von der

so Tonerabgabe-Logikschaltung abgefragt wird. Wenn das abgefragte Fehlersignal entwickelt ist, betätigt es den Tonerabgabe-Oszillatormotor, um Tonerpartikeln in die entsprechende Entwicklermischung abzugeben, so daß dadurch deren Konzentration auf im wesentlichen den

55, vorgegebenen Pegel eingestellt wird. In dieser Weise gewährleistet die Steuereinrichtung, daß die Bilddichte und die Farbzusammensetzung von Mehrfarbenkopien in der Vervielfältigungseinrichtung reproduzierbar eine hohe Qualität aufweisen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern der Tonerkonzentraiion einer aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestehenden und sich in einer Entwicklungseinrichtung eines elektrophotographischen Kopiergerätes befindenden Entwicklermischung, mit einer elektrisch leitenden, relativ zu der Entwicklermischung bewegbaren, aufladbaren, flächigen Elektrode, an der Toner anlagerbar ist, mit einer Strahlungsquelle und einer Photodiode, durch die die Dichte des an der Elektrode angelagerten Toners meßbar ist, wobei das von der Photodiode erzeugte Signal einer Verstärkerschaltungsanordnung und das verstärkte Signa¹ einer Vergleichsschaltungsanordnung zuführbar ist, durch die beim Abweichen des gemessenen Dichtewertes von einem Solldichtewert ein Relais ansteuerbar ist, mit dem eine Zuführeinrichtung zur Abgabe von Toner in die Entwicklermischung 2» einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltungsanordnung (68) einen ersten Operationsverstärker (70) umfaßt, dessen invertierender Eingang mit dem einen Anschluß und dessen anderer Eingang mit dem anderen Anschluß 2^r> der Photodiode (52) verbunden ist, wobei der Ausgang des Operationsverstärkers (70) und dessen invertierender Eingang über einen einen ersten Widerstand (72) aufweisenden Rückkopplungszweig verbunden sind, so daß die Photodiode (52) im so Kurzschluß betrieben wird, und daß die Vergleichsschaltungsanordnu..g (69) einen zweiten Operationsverstärker (78) umfaßt, dessen investierender Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (70) und dessen anderer Ein-ving, an dem )5 eine Vergleichsspannung liegt, über einen einen zweiten Widerstand (80) aufweisenden Rückkopplungszweig mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (78) verbunden ist, so daß der Schaltpunkt Hysterese aufweist. ■»<>

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (78) mit der Zündelektrode eines Thyristors (90) verbunden ist, dessen Schaltstrecke mit der Spule des Relais (88, 94) in Reihe geschaltet ist.