DE2746352C3

DE2746352C3 - Fühler zum Erfassen der Toner-Konzentration

Info

Publication number: DE2746352C3
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: 1980-04-30
Also published as: DE2746352A1; FR2368068B1; JPS5530628B2; US4147127A; JPS5349437A; FR2368068A1; DE2746352B2

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 Zweikomponenlen-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 Magnetbürstenwalle angeordnet ist. Bei diesen Fühlern werden Änderungen in der magnetischen Permeabilität des Entwicklers mit dem Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Trägerteilchen und der untiagnetischen 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 41 870) 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 unmagnetischen 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 ir?it 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

⁴^ 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 wenig zuverlässig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fühler der eingangs genannten Art anzugeben, der bei geringem Kaumbedarf 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 I erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Die flache Spule stört die Entwicklerströmung nicht,

*ⁿ so daß ein stabiles Erfassen der Tcrer-Könzentratiön 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 Magnetbürstenwal/o ausgerichtet ist.

Dies bewirkt eine erhöhte tmpfindlichtkeit, wodurch eine genaue F.rfassung 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 '.vird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

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

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

Fig.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 Fig. 1 dargestellt, in der eine lichtempfindliche Trommel I und eine Entwicklungsvorrichtung II dargestellt sind.

• In Fig. 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 li'enten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel I.

Die Außenfläche eines Fühlers 9 einschließlich einer Spule 10 ist mit einem Isolierlack oder Kunststoff in flacher Fürm senkrecht zur Spulenachse eingebettet. Insbesondere isl die flache Spule 10 ein mm dick. Es kann aut'b ohne Lack oder Kurststoff gearbeitet werden, v'enn die Spule 10 ausreichend stabil ist. Jede Spule 10 hai 100 bis 300 Windungen und eine Induktivität von einigen raH, wobei der Durchmesser ca. 10 mm beträgt. Die ker^ose 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 irid in Öffnungen 29 eingeführt, die im 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 Stfömüngsfichtüng 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 hervo^rp,erufenen 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 (S-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

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

is Ein Schnitt X-X' durch F i g. 1 ist in Fi 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 flarh ausgeführt und

2n parallel beabstandet zueinander mit cien Spulenachsen senkrecht zur Strömungsrichtung Y des Entwicklers 6 angeordnet sind, wird dessen Strömung nicht 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 f 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 ! und reicht bis zum Verhältnis zwischen 10 und 1.

Ein Beispiel einer Steuervorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Fühler ist in F i g. 4 dargestellt.
Ein Quarz-Oszillator 17 erzeugt eine regelmäßige Sinns- oder Rechteck-Welle einer Frequenz von ca. 100 kHz. Ein Koppelkondensator 18 koppelt den Fühler 9 mit den Spulen 10 in nahezu Resonanzzustand. Mit der Konzentration der Tonerteilchen im Entwickler 6 wird die Spannung an mehreren reihengeschilteten Spulen 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 einer vorbestimmter/ Toner-Konzentration durch ein Potentiometer 23 eingestellt, so daß die Toner-Konzen· tration genau durch einen Differenz-Verstärker 24 bcstiiiimaarist.

Der Differenzverstärker 24 erzeugt nur dann ein Signal, wenn die Toner-Konzentration geringer als ein vorbestimmter oder Soll-Wert ist.

Weiterhin ist ein Leistungsverstärker 25 einschließlich eines Gliedes vorgesehen, das Impulse mit regelmäßigen Zeit-Intervallen nur dann erzeugt, wenn der Differenzverstärker 24 ein Signal abgibt. Diese Impulse dienen zum Ansteuern eines Schrittmotores 26, der mit dei ι Zufuhr-Absperrorgan 13 in Fig. 1 zum Einspeisen der Tonerteilchen gekoppelt ist.

Die Berührung iier Magnetbürste 5 mit der lichtempfindlichen Trommel 1 verringert die Tonermenge bei jeder Entwicklung, wodurch die Konzentration dei Tonerteilchen des Entwicklers 6 herabgesetzt wird Wenn die Toner-Konzentration unter einen vorbe-

stimmten Wert absinkt, stellt das Signal vom Fühler 9 das Zufuhr-Absperrorgan 1.3 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 magnetisierbare Trägerteilchen enthaltenden Entwicklers in einer elektrophotographischen 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 Spule (10) ausgebildet ist und in dem Entwicklervorrat so angeordnet ist, daß die Spulenachse senkrecht zur Strömungsrichtung (Y) des Entwicklers (6) und parallel zcr Achse der Magnetbürstenwalze (4) ausgerichtet ist.

2. Fühler nach Anspruch 1, 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spule (10) lösbar in ein den Entwickler '6) enthaltendes Gehäuse (2) von außen einsetzbar ist

5. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-Spde (10) in Richtung (Y) des Stromes des Entwicklers (6) st omab einer Einrichtung (16) zum Umwälzen des Entwicklervorrats liegt.