DE2746352B2

DE2746352B2 - Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration

Info

Publication number: DE2746352B2
Application number: DE2746352A
Authority: DE
Inventors: Isamu Hitachi Terashima (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-10-16
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1979-08-16
Also published as: US4147127A; DE2746352A1; JPS5349437A; DE2746352C3; FR2368068B1; JPS5530628B2; FR2368068A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es gibt bereits Fühler der oben genannten Art zum Erfassen der Toner-Konzentration in einem Zweikomponenten-Entwickler aus magnetisierbaren Trägerteilchen und Tonerteilchen, bei denen Änderungen der Induktivität einer Fühler-Spule erfaßt werden (vgl. DE-OS 21 41 870 und US-PS 38 02 381), die nahe der Magnetbürstenwalze angeordnet ist. Bei diesen Fühlern werden Änderungen in der magnetischen Permeabilität des Entwicklers mit dem Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Trägerteilchen und der unmagnetischen Tonerteilchen als Änderung der Induktivität der Spule erfaßt.

Gewöhnlich wird zum Entwickeln ein Zweikomponenten-Entwickler aus einer Mischung von Trägerteilchen, wie z. B. Eisenpulver, mit schwarzem Tonerteilchen-Pulver und eine Magnetbürste verwendet. Das Magnetfeld, das durch einen die Magnetbürste aufbauenden Magneten erzeugt wird, wirkt aber auf die Spule ein, was zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt, so daß bei dem bekannten Fühler (DE-OS 870) zur Abschirmung von Streufeldern die Spule in einem Gehäuse untergebracht ist.

Obwohl also die Toner-Konzentration an sich durch Einbetten der Fühler-Spulen in den Entwickler und Erfassen von Änderungen der Induktivität meßbar ist (vgl. DE-OS 21 41 870), wird ggf. der Fühler durch das Magnetfeld beeinflußt, das durch den die Magnetbürste bildenden walzenförmigen Magneten erzeugt wird. Gewöhnlich besteht nämlich die Magnetbürste aus einem ortsfesten Magneten, auf dessen Außenfläche eine Walze gedreht wird, um den Entwickler auf die lichtempfindliche Fläche zu speisen. Zu diesem Zweck ist die Walze im allgemeinen aus einem unmagne, !sehen Material, wie z. B. Messing, rostfreiem Stahl oder Aluminium aufgebaut Durch Drehen der Walze werden dann oft Wirbelströme hervorgerufen, die zu Änderungen des Magnetfeldes im Entwickler führen. Daher ist nur das Einbetten von Spulen in das Entwickler-Gehäuse für genaues Messen der Induktivität ohne besondere Maßnahmen zur Abschirmung von Streufeldern unzureichend.

Weiterhin sättigt das Magnetfeld, das durch den die Magnetbürste bildenden Magneten erzeugt wird, magnetisch die Trägerteilchen. Die Differenz im Sättigungsgrad aufgrund der Temperatur-Kennlinien des Magneten oder dessen Änderungen mit der Zeit und die sich ergebenden Änderungen der Induktivität werden als Fehler erfaßt

Einerseits sollten die Fühler-Spulen bzw. die Kontaktflächen der Spulen mit dem Entwickler groß sein, um die Toner-Konzentration über einem größeren Bereich des Entwicklers erfassen zu können; andererseits sollte jede Spule aber eine angemessene Größe haben, damit eine gedrungene Ausführung des Fühlers und des Entwickler-Gehäuses gewährleistet ist, was durch ein aufwendiges Fühler-Gehäuse erschwert wird.

Da weiterhin die Fühler-Spulen im Entwickler vorgesehen sind (vgl. DE-OS 21 41 870), stört ein aufwendiges Fühler-Gehäuse ein gleichmäßiges Umwälzen des Entwicklers, wodurch auch die Gleichmäßigkeit der Magnetbürste beeinträchtigt wird.

Bestimmte herkömmliche Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration des Entwicklers (vgl. US-PS 35 72 551) sind daher so aufgebarut, daß die Fühler-Spulen gerade nicht im Entwickler Gehäuse liegen; vielmehr wird ein Teil des Entwicklers aus dem Entwickler-Umwälzungsweg in der Entwicklungsvorrichtung herausgenommen, um die Toner-Konzentration an einem vom Gehäuse getrennten Punkt mit einem gesonderten Abtast-System zu messen, so daß nicht die oben erläuterten Probleme auftreten. Ein derartiger Fühler ist jedoch aufwendig und kompliziert aufgebaut sowie wep'g zuverlässig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fühler der eingangs genannten Art anzugeben, der bei geringem Raumbedarf einfach aufgebaut ist und ein genaues Erfassen der Tonerkonzentration ohne Beeinflussung durch störende Magnetfelder ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Fühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Die flache Spule stört die Entwicklerströmung nicht, so daß ein stabiles Erfassen der Toner-Konzentration ohne Messung an einem getrennten Punkt möglich ist. Außerdem wird die Spule kaum durch Änderungen des Magnetfeldes beeinflußt, da die Spulenachse senkrecht zur Strömungsrichtung des Entwicklers und parallel zur Achse der Magnetbürstenwalze ausgerichtet ist.

Dies bewirkt eine erhöhte Empfindlichtkeit, wodurch eine genaue Erfassung bei geringem Einfluß des durch den Magneten erzeugten Magnetfeldes ermöglicht wird.

Die Erfassung der Toner-Konzentration ist so in der Entwicklervorrichtung möglich, und es wird kein getrenntes Abtastsystem benötigt, wodurch ein raumsparender, einfacher und zuverlässiger Fühler erzielt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2—5 angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Entwicklungsvorrichtung mit einem erfindungsgemä-Ben Fühler,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt X-X' in F i g. 1,

F i g. 3 einen Fühler zum Frfassen der Toner-Konzentration nach dem Beispiel der F i g. 1 in Perspektive, und

F i g. 4 ein Schaltbild eines Beispiels einer Steuervorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Fühler.

Ein Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung mit dem Fühler nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt, in der eine lichtempfindliche Trommel 1 und eine Entwicklungsvorrichtung II dargestellt sind.

In F i g. 1 sind gezeigt eine Seitenplatte 1 der Entwicklungsvorrichtung II, ein Gehäuse 2 auf der Seitenplatte 1 für einen Entwickler 6 und ein ortsfester Dauermagnet 3, dessen Magnetpole auf dessen Umfang angeordnet sind. Der ortsfeste Magnet 3 ist auf der Seitenplatte 1 gelagert und weist auf seiner Außenfläche drehbar eine unmagnetische Magnetbürstenwalze 4 auf. Diese Walze 4 wird, wie in F i g. 1 dargestellt, im Uhrzeigersinn durch einen (nicht gezeigten) Antrieb gedreht, so daß der Entwickler 6 umgewälzt wird, um auf der Oberseite eine herkömmliche Magnetbürste 5 zu bilden. Eine Abstreifplatte 7 dient zum Einstellen der Höhe der Bürste, damit eine gleichmäßige und geeignete Menge der Magnetbürste 5 in Berührung mit der lichtempfindlichen Trommel I bleibt, und ein Abstreifmesser 8 entfernt den Entwickler nach Entwikkeln des latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel 1.

Die Außenfläche eines Fühlers 9 einschließlich einer Spule 10 ist mit einem Isolierlack oder Kunststoff in flacher Form senkrecht zur Spulenachse eingebettet Insbesondere ist die flache Spule 10 ein mm dick. Es kann auch ohne Lack oder Kunststoff gearbeitet werden, wenn die Spule 10 ausreichend stabil ist Jede Spule 10 hat 100 bis 300 Windungen und eine Induktivität von einigen mH, wobei der Durchmesser ca. 10 mm beträgt. Die kernlose Spule ist beim Erfassen ausreichend empfindlich. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fühlers 9 ist in Fig.3 dargestellt Drei Spulen sind auf einer gemeinsamen Unterlage 91 vorgesehen und in Öffnungen 29 eingeführt, die int Boden des Gehäuses 2 für die Spulen ausreichend groß sind. Damit ist der Fühler 9 beweglich in den Boden des Gehäuses 2 mittels Schrauben 93 durch Schraubgewinde 92 eingepaßt

Die Spulen 10 liegen so in der Entwicklerströmung, daß die Spulenachse im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtuiig Y des Entwicklers 6 ist Der Entwickler 6 wird durch Drehen der Walze 4 und des Magneten 3 gleichmäßig umgewälzt, der die Magnetbürste 5 bildet. Um die Toner-Konzentration genauer zu erfassen, sind die Spulen 10 vorzugsweise in einer Umgebung vorgesehen, die frei vom Einfluß des durch den Magneten 3 hervorgerufenen Magnetflusses und des Magnetflusses aufgrund der in der Walze 4 erzeugten Wirbelströme ist Zu diesem Zweck können die Spulen 10 auf oder in der Nähe einer Verlängerung der Geraden oder Pol-Linie sein, die gleichnamige Pole des Magneten 3 (5-PoIe in F i g. 1) verbindet
Weiterhin ist die Spulenachse im wesentlichen parallel zur Drehachse der Walze 4.

Ein Vorrats-Gefäß 12 mit Tonerteilchen 14 hat ein Zufuhr-Absperrorgan 13 an seinem unteren Teil. Durch Drehen des Zufuhr-Absperrorganes 13 in Pfeilrichtung werden die Tonerteilchen 14 in zeitlich vorbestimmter

to Menge eingeführt Weiterhin sind ein Deckel 15 für die Entwicklungsvorrichtung II und ein Rührer 16 vorgesehen, der betriebsmäßig verknüpft mit der Walze 4 gedreht wird, um die magnetisierbarer! Trägerteilchen und die Tonerteilchen gleichmäßig zu mischen.

Ein Schnitt X-X' durch F i g. 1 ist in F i g. 2 dargestellt, die die Beziehung zwischen dem Fühler und der Strömungsrichtung Y des Entwicklers 6 sowie der Richtung des Magnetfeldes Fder Spulen 10 zeigt

Da die Spulen 10 des Fühlers 9 flach ausgeführt und parallel beabjtandet zueinander mit den Spulenachsen senkrecht zur Strömungsrichtung Yds Entwicklers 6 angeordnet sind, wird dessen Strömung l.icht gestört, und die Gleichmäßigkeit, der Magnetbürste 5 wird nicht nachteilig beeinflußt

Um die Empfindlichkeit der Spulen 10 durch Erhöhen des durch sie erzeugten und in den Entwickler 6 eintretenden Magnetflusses zu steigern, ist die Dicke t der Spulen 10 entlang deren Achsen geringer. Jedoch verringert eine zu kleine Dicke der Spulen 10 die mechanische Stabilität des Fühlers 9. Im allgemeinen liegt das geeignete Verhältnis zwischen dem Spulendurchmesser und der Dicke t (die die Dicke eines gegebenenfalls vorhandenen Formstoffes einschließlich der Spule und Kunststoffes oder anderer Formstoff-Materialien ist) zwischen 2 und 1 und reicht bis zum Verhältnis zwischen 10 und f.

Ein Beispiel einer Steuervorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Fühler ist in F i g. 4 dargestellt.
Ein Quarz-Oszillator 17 erzeugt eine regelmäßige

tn Sinus- oder Rechteck-Welle einer Frequenz von ca. 100 kHz. Ein Koppelkondensator 18 koppelt den Fühler 9 mit flen Spulen 10 in nahezu Resonanzzustand. Mit der Konzentration der Tonerteilchen im Entwickler 6 wird die Spannung an mehreren reihengeschalteten Spulen

4) geändert Diese Spannung wird durch eine Diode 19 gleichgerichtet, durch einen Glättungskondensator 20 geglättet und durch Spannungsteiler-Widerstände 21 und 22 in geeignete Spannungen geteilt. Diese geteilte Spannung wird auf eine Bezugsspannung gleichwertig

"hi einer vorbestimmten Toner-Konzentration durch ein Potentiometer 23 eingestellt, so daß die Toner-Konzentration genau durch einen Differenz-Verstärker 24 bestimmbar ist.

Dir Lifferenzverstärker 24 erzeugt nur dann ein

ίί Signal, wenn die Toner-Konzentration geringer als ein vorbeslimmter oder Soll-Wert ist.

Weiterhin ist ein Leistungsverstärker 25 einschließlich eines Gliedes vorgesehen, das Impulse mit regelmäßigen Zeit-Jn'ervallen nur dann erzeugt, wenn

w> der Differenzverstärker 24 ein Signal abgibt. Diese

Impulse dienen zum Ansteuern eines Schrittmotores 26.

der mit dem Zufuhr-Absperrorgan 13 in F i g. I zum Einspeisen der Tonerteilchen gekoppelt ist.

Die Berührung der Magnetbürste 5 mit der

ei lichtempfindlichen Tron met I verringert die Tonermenge bei jeder Entwicklung, wodurch die Konzentration der Tonerteilchen des Entwicklers 6 herabgesetzt wird. Wenn die Toner-Konzentration unter einen vnrhc

stimmten Wert absinkt, stellt das Signal vom Fühler 9 das Zufuhr-Absperrorgan 13 ein, um die Tonerteilchen 14 einzuspeisen. Auf diese Weise wird der Entwickler 6 immer bei einer geeigneten Toner-Konzentration gehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fühler zum Erfassen der Tonerkonzentration eines Tonerteilchen und magnetisierbar Trägerteilchen enthaltenden Entwicklers in einer elektropho- tographischen Entwicklungsvorrichtung,

in der eine um eine ortsfeste Dauermagnetanordnung rotierende Magnetbürstenwalze in einen Entwicklervorrat taucht und den Entwickler in Richtung auf einen zu entwickelnden Aufzeichnungsträger bewegt,

mit einer Fühler-Spule, deren Induktivität sich mit der Tonerkonzentration des Entwicklers ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spule als eine in Richtung der Spulenachse flache >⁵ Spule (10) ausgebildet ist und in dem Entwicklervorrat so angeordnet ist, daß die Spulenachse senkrecht zur Strömungsrichtung (Y) des Entwicklers (6) und parallel zur Achse der Magnetbürstenwalze (4) ausgerichtet ist -'<)

2. Fühler nach Anspruchl, gekennzeichnet durch mehrere in Richtung ihrer Achsen mit Abstand nebeneinander angeordnete Fühler-Spulen.

3. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spule (10) einem der Pole (S)der Dauermagnetanordnung (3) mit Abstand gegenüberstehend angeordnet ist

4. Fühler nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spule (10) lösbar in ein den Entwickler (6) enthaltendes Gehäuse (2) von außen «> einsetzbar ist

5. Fühler nacii Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spule (10) ',i Richtung (Y) des Stromes des Entwicklers '6) stromab einer Einrichtung (16) zum Umwälzen des ntwicklervorrats ·"· liegt.