DE3115345A1

DE3115345A1 - Steuersystem zum regulieren der tonerpartikel-konzentration in einer entwicklermischung

Info

Publication number: DE3115345A1
Application number: DE19813115345
Authority: DE
Inventors: Jan 14580 Webster N.Y. Bares; James C. 14551 Sodus N.Y. Maher
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1982-02-25
Also published as: JPS578564A; US4343548A

Description

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XEROX CORPORATION

Steuersystem zum Regulieren der Tonerpartikel-Konzentration in einer Entwicklermischung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrophotographische Druckmaschinen und betrifft insbesondere eine Einrichtung zum Steuern der Tonerpartikel-Konzentration in einer Entwicklermischung.

Beim elektrophotographischen Drucken wird ein photoleitfähiges Element auf ein im wesentlichen gleichmäßiges Potential aufgeladen, wodurch seine Oberfläche empfindlich gemacht wird. Der geladene Teil der photoleitfähigen Oberfläche wird mit dem Lichtbild einer zu reproduzierenden Vorlage belichtet. Es entsteht dadurch eine latentes elektrostatisches Bild auf dom photolcitfähigen Element, das den Informationsgehalte aufweisenden Bereichen der Vorlage entspricht. Nachdem das elektrostatische latente Bild auf dem photoleitfähigen Element aufgenommen worden ist, wird es dadurch entwikkelt, daß es mit einer Entwicklermischung in Berührung gebracht wird. Auf dem photoleitfähigen Element entsteht dadurch ein Pulverbild, das anschließend auf eine Kopierblatt übertragen wird. Schließlich wird das Pulverbild erhitzt und damit dauerhaft auf dem Kopierblatt fixiert.

Eine in elektrophotographischen Druckmaschinen häufig verwendete Entwicklermischung enthält Trägerkörnchen, an denen durch Reibungselektrizität Toner-Partikel haften. Diese Zwei-

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komponentenmischung wird mit der photoleitfähigen Oberfläche in Verbindung gebracht. Die Toner-Partikel werden dann von den Trägerkörnchtm zum latenten Bild hingezogen. Während des Gebrauchs wird die Entwicklermischung an Toner-Partikeln ärmer und muß periodisch wieder ergänzt werden. Bisher wird die Konzentration an Toner-Partikeln in der Entwicklermischung innerhalb einer bestimmten Bandbreite gesteuert. Wird dagegen die Tonerpartikel-Konzentration in der Entwicklermischung zu schwach, so entstehen zu helle Kopien. Ist die Tonerpartikel-Konzentration in der Entwicklermischung zu hoch, werden die Kopien zu dunkel.

Ziel der Gesamtsteuerung in einer elektrophotographischen Druckmaschine ist es, die Entwicklungseigenschaft, d.h. die Tönung der Kopie am Ausgang, praktisch konstant zu halten gegenüber der Tönung der Vorlage am Eingang. Um dies zu erreichen, ist es nötig, die Entwicklungseigenschaft der Entwicklermischung innerhalb einer gewählten Bandbreite zu hai-· ten. Die Entwicklungseigenschaft hängt von der Tonerpartikel-Konzentration in der Entwicklermischung und auch von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Die physikalischen Parameter des Entwicklersystems beeinflussen ebenfalls die Entwicklereigenschaft/ d.h. die Abstände, die elektrische Vorspannung, die Massenströmungsgeschwindigkeit oder auch beispielsweise die magnetischen Felder. Außerdem sind zahlreiche andere Faktoren für die Entwicklungseigenschaft von Einfluß, etwa der Zustand der Dichte der Entwicklermischung, die elektrische Aufladung der Toner-Partikel und der Trägerkörnchen oder auch die Anziehung zwischen den Toner-Partikeln und der Oberfläche der Trägerkörnchen. So können z, B. zwei Mengen im wesentlichen gleicher Entwicklermischungen dieselbe Konzentration an Toner-Partikeln haben, doch werden von einer ersten Menge, die in relativ trockener Umgebung ge-

lagert ist, Kopien mit anderem Schwärzungsgrad erzeugt, als von einer zweiten Menge, die in wesentlich feuchterer Umgebung gelagert ist.

Es sind zahlreiche Vorschläge entwickelt worden, um die Tonerpartikel-Konzentration in einer Entwicklermischung zu steuern. Es wird dazu auf folgende Patentschriften verwiesen: US-PS 3 527 651; US-PS 3 821 938; US-PS 3 910 459; US-PS 4 064 834; GB-PS 1 398 964.

In der US-PS 3 527 651 ist eine Magnetbürsten-Entwicklereinheit beschrieben, in der eine Elektrode mit Abstand von der Entwicklerwalze und in Kontakt mit dem darauf befindlichen Entwicklermaterial angeordnet ist. Mit der Elektrode ist eine Steuerschaltung verbunden, die den Widerstandswert des Entwicklermaterials aufspürt. Die Steuerschaltung regelt abhängig von dem aufgespürten Widerstandswert die Tonerabgabe-Einrichtung.

In der US-PS 3 821 938 ist eine Entwicklerstation beschrieben, die vom übrigen Teil der Kopiereinrichtung einschließlich der photoleitfähigen Platte isoliert und geerdet ist. Sobald vom Entwicklermaterial mit dem Entfernen des durch Reibungselektrizität aufgeladenen Toners die Ladungen weggenommen werden, kehrt eine gleiche Ladungsmenge über die Entwicklerstation und die Erdungsverbindung auf das Entwicklermaterial zurück. Der Strom in der Erdungsverbindung ist ein Maß für die Ladungsbeseitigung vom Entwicklermaterial in der Zeiteinheit. Dieser Strom wird integriert, um die Gesamtladung zu ermitteln, die während des Entwickeins eines auf der photoempfindlichen Platte aufgezeichneten latenten Bildes abgeleitet wird. Das Gesamtladungssignal wird für die Steuerung der Abgabe von Toner-Partikeln in die Entwicklermischung verwendet.

Die in der US-PS 3 910 4 59 beschriebene Entwicklereinheit ist über einen Hochohmwiderstand mit Erde verbunden. Die Trägerladung fließt über diesen Widerstand ab. Da die elektrische Ladung, die dem Photoleiter durch den Toner zugeführt wird, proportional der am Photoleiter anhängenden Tonermenge ist, ist die am Widerstand auftretende Spannung proportional der auf dem Photoleiter niedergeschlagenen Tonermenge. Diese am Widerstand auftretende Spannung wird zum Steuern der Tonerabgabe in die Entwicklermischung benützt.

US-PS 4 064 834 beschreibt eine Entwicklereinheit, in der nahe der obersten Entwicklerwalze ein Quermischer angeordnet ist. Die Entwicklermischung wird über die Oberfläche der Entwicklerwalze zum Quermischer hin getragen. Der Quermischer ist vom Entwicklergehäuse elektrisch isoliert. Da die Entwicklermischung sich über den Quermischer hinwegbewegt, entsteht darin ein Stromfluß. Der Strom wird über einen Widerstand zur Erde abgeleitet. Die Spannung am Widerstand und der durchfließende Strom sind proportional der Tonerkonzentration in der Entwicklermi.schung. Diese Spannung wird zum Steuern der Tonerzufuhr in die Entwicklermischung von einem Tonervorratstrichter benützt.

Die in der GB-PS 1 3 98 964 beschriebene Entwicklereinheit weist einen elektrischen Leiter auf, der mit einer Magnetbürste verbunden ist, um deren Potential zu erfassen, wobei er mit einem Lastwiderstand verbunden ist. Das Potential am Lastwiderstand wird verstärkt und durch eine Abtastschaltung geführt. Der impulsförmige Ausgang der Abtastschaltung wird dann einem Schwellwertfühler zugeleitet, der ein Signal abgibt, wenn die Amplitude irgendeines Impulses einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Der Ausgangswert des Schwellwertfühlers wird dann dazu benützt, die Tonerauffrischung zu aktivieren, die der Entwicklereinheit dann wieder Toner zuführt.

Mit den Merkmalen der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Regeln der Entwicklungseigenschaft einer Entwicklermischung geschaffen. Die Vorrichtung enthält Mittel, um die Leitfähigkeit der Entwicklermischung festzustellen. Es sind Mittel vorgesehen, um abhängig von dieser festgestellten Leitfähigkeit die Entwicklungseigenschaft der Entwicklermischung zu justieren.

Aus der nun folgenden Beschreibung von Darstellungen der Zeichnung gehen weitere Einzelheiten und Eigenschaften der Erfindung hervor. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der elektrophotographischen Druckmaschine;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des in der Druckmaschine nach Fig. 1 verwendeten Steuersystems zum Regeln der Entwicklungseigenschaft der Entwicklermischung;

Fig. 3 das Schaltbild eines Teils aus dem Blockschaltbild der Fig. 2;

Fig. 4 eine Graphik der Tonerpartikel-Konzentration in Abhängigkeit vom festgestellten Strom;

Fig. 5 eine weitere Graphik, die die Abhängigkeit

zwischen Tonerpartikel-Konzentration und festgestelltem Strom wiedergibt; und

Fig. 6 eine Graphik der Beziehung zwischen Tonerpartikel-Konzentration und festgestellter Stromdifferenz.

Fig. 1 gibt schematisch die verschiedenen Bauteile wieder, aus denen sich die elektrophotographische Druckmaschine mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem zusammensetzt. Aus der anschließenden Boschreibung geht hervor, daß das Steuersystem für die verschiedensten Arten von elektrophotographischen Druckmaschinen gleichermaßen gut verwendbar ist und nicht auf die Verwendung bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Da das elektrophotographische Drucken allgemein bekannt ist, werden die einzelnen Bearbeitungsstationen in der in Fig. 1 gezeigten Druckmaschine nur schematisch angedeutet, und ihre Arbeitsweise wird nachfolgend nur kurz beschrieben.

Die erfindungsgemäße Steuerung macht es nötig, daß die Leitfähigkeit des Entwicklermaterials festgestellt wird. Die gemessene Leitfähigkeit ist proportional dem Strom, der durch das Entwicklermaterial übertragen wird. Die Leitfähigkeit des Entwicklermaterials ist eine Funktion seiner Entwicklungseigenschaft. Die Leitfähigkeit ist von großer Bedeutung, damit eine zufriedenstellende Entwicklung des latenten Bildes sichergestellt wird, um getreue Kopien zu bekommen. Durch Messen des durch das Entwicklermaterial hindurchgeleiteten Stromes und Steuern der Konzentration der Toner-Partikel im Entwicklermaterial abhängig davon lassen sich die Entwicklungseigenschaften und in der Folge davon die Kopiequalität optimieren.

Die elektrophotographische Druckmaschine gemäß Fig. 1 verwendet ein Band 10 mit photoleitfähiger Oberfläche 12, das auf einem leitfähigen Substrat 14 abgelagert ist. Die photoleitfähige Oberfläche 12 weist vorzugsweise eine Transportschicht auf, die kleine Moleküle von m-TBD enthält, das in einem Polycarbonat dispergiert ist, und eine Erzeugungsschicht aus

dreiseitigem Selen. Das leitfähige Substrat 14 ist vorzugsweise ein aluminiertes Mylar-Substrat 14, das geerdet ist. Das Band 10 bewegt sich in Richtung des Pfeils 16, wodurch nacheinander Teile der photoleitfähigen Oberfläche 12 durch die verschiedenen Behandlungsstationen geführt werden, die entlang der Bewegungsbahn angeordnet sind. Das Band 10 wird über eine Abstreifwalze 18, eine Zugwalze 20 und eine Antriebswalze 22 geführt. Die Antriebswalze 22 ist drehbar gelagert und erfaßt das Band 10. Ein Motor 24 setzt die Antriebswalze 22 in Drehung, wodurch das Band 10 in Richtung des Pfeils 16 vorangefördert wird. Führungsscheiben an der Antriebswalze 22 führen das Band 10 seitlich. Durch nichtgezeigte Federn, die an der Zug- oder Spannwalze 20 angreifen, wird das Band stramm gehalten. Die Zugwalze 20 und die Abstreifwalze 18 laufen frei.

Anfangs läuft der Gurt 10 durch die Aufladestation A. In einer insgesamt mit 26 bezeichneten Corona-Vorrichtung wird die photoleitfähige Oberfläche 12 auf ein relativ hohes, gleichmäßiges Potential aufgeladen. Die Spannungszufuhr zur Corona-Vorrichtung 26 kommt von einem Hochspannungsgenerator 28.

Die photoleitfähige Oberfläche 12 des Bandes 10 kommt anschließend in die Belichtungsstation B. Dort liegt auf einer transparenten Platte 32 die Vorlage 30. Sie wird durch Blitzlampen 34 beleuchtet, und die von der Vorlage 30 reflektierten Lichtstrahlen gelangen durch eine Linse 36, die das Bild der Vorlage auf die aufgeladene photoleitfähige Oberfläche 12 fokussiert, wo dann differenziert Ladung abgeleitet wird. Das auf diese Weise aufgezeichnete latente elektrostatische Bild auf der photoleitfähigen Fläche 12 entspricht dem Informationsgehalt auf der Vorlage 30.

Das Band 10 kommt anschließend in die Entwicklerstation C. Ein insgesamt mit 40 bezeichnetes Magnetbürsten-Entwicklersystem bringt Entwicklermaterial mit dem latenten Bild in Berührung. Das Magnetbürsten-Entwicklersystem 40 enthält vorzugsweise zwei Magnetbürsten-Entwicklerwalzen 42 und 44, die beide Entwicklermaterial auf das latente Bild bringen. Diese Entwicklerwalzen bilden eine Bürste, von der Trägerkörnchen und Toner-Partikel nach außen abgegeben werden. Das latente Bild zieht von den Träger-Körnchen die Toner-Partikel ab und erzeugt ein Tonerpulverbild.· Das Entwicklermaterial ist vorzugsweise elektrisch leitfähig. Durch das Entwickeln der latenten elektrostatischen Bilder werden Toner-Partikel aus dem Entwicklermaterial abgezogen. Eine Tonerpartikel-Abgabevorrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit 4 6 bezeichnet ist, gibt Toner-Partikel in das Entwicklergehäuse 4 ab, damit diese Partikel anschließend an den Entwicklerwalzen verwendet werden können. Die Toner-Abgabevorrichtung 4 6 weist einen Container 50 auf, in dem ein Vorrat von Toner-Partikeln enthalten ist. In einem Sumpf 54 unter dem Container 50 befindet sich eine Schaumstoffrolle 52, die einer Zuteilvorrichtung 56 Toner-Partikel zumißt. Die Zuteilvorrichtung 56 weist eine Schraubenfeder auf, die auf einem biegsamen Schlauch montiert ist, der zahlreiche Öffnungen hat. Ein Motor 58 ist mit der Schraubenfeder der Zuteilvorrichtung verbunden und dreht diese, wodurch die Toner-Partikel im Schlauch vorangeschoben und durch die Öffnungen in das Entwicklergehäuse 4 8 abgegeben werden. Die Speisung des Motors 58 erfolgt über einen Regler 38. Ein mit 60 bezeichneter Taster befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Entwicklerwalze 44. Der Taster 60 besitzt eine Elektrode 62, die in einem elektrisch nicht leitenden Gehäuse 64 untergebracht ist. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 64 aus Isoliermaterial wie Plastik. Der Taster 62 ist elektrisch an den Regler 38 angeschlossen und dieser wieder mit dem Motor 58 verbunden. Der

Taster stellt den durch das Entwicklermaterial fließenden elektrischen Strom fest und gibt ein Signal an den Regler 38 ab. Dieser entwickelt ein Fehlersignal, durch das der Motor 58 so betätigt wird, daß Toner-Partikel in das Entwicklergehäuse 4 8 eingespeist werden. Wenn der vom Taster 62 festgestellte Strom unter einem bestimmten Grenzwert liegt,' wird der Motor 58 vom Regler 38 in Betrieb gesetzt, um Entwicklermaterial einzuspeisen. Dadurch wird die Tonerpartikel-Konzentration im Entwicklermaterial verändert, so daß dessen Leitfähigkeit auf den gewünschten Wert angehoben wird. Der genaue Aufbau des Reglers wird in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschrieben.

Es kann beispielsweise ein Zweikomponenten-Entwicklermaterial verwendet werden, in dem sich magnetische, elektrisch leitfähige Trägerkörnchen befinden, an denen die Toner-Partikel durch Reibungselektrizität anhaften. Die Trägerkörnchen haben einen ferromagnetischen Kern mit einer dünnen Schicht von Magnetit, die durch ein Harzmaterial· umschlossen ist. Geeignete Harze sind Poly-Vinyliden-Fluorid und Poly-Vinyliden-Fluoridcotetrafluoräthylen.

Durch Mischen der Trägerkörnchen mit den Toner-Partikeln kann die Entwicklermischung hergestellt werden. Geeignete Toner-Partikel werden durch Feinstmahlen von harzartigem Material hergestellt, das mit einem Colormaterial vermischt wird. Das Harzmaterial kann ein Vinylpolymer sein wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylacetat, PoIyvinylather und Polyacryl. Geeignete Colormaterialien sind unter anderem Chromogen-Schwarz und Solvent-Schwarz. Das Entwicklermaterial enthält zwischen 95 und 99 Gew.-% Träger und zwischen 5 und 1 Gcw.-% Toner. Es wird hierzu auf die US-PS 4 076 857 vearwiesen.

Nachdem das latente elektrostatische Bild entwickelt ist, wird das Tonerpulverbild vom Band 10 zur Ubergabestation D WGiterbefordert. Kin Trägci-mnterinlblatt 65 wird mit dem Tonerpulverbild dort in Verbindung gebracht. Von einem Blattfördermechanismus 66 wird das Blatt in die Übertragungsstation D gefördert. Der Blattfördermechanismus 66 weist eine Förderrolle 68 auf, die auf dem oberen Blatt des Stapels 70 aufliegt. Das Blatt wird dann von der Vorschubrolle 68 in einen Kanal 70 gefördert, von dem aus es mit der photoleitfähigen Oberfläche 12 des Bandes 10 im richtigen Augenblick in Berührung kommt, so daß das darauf entwickelte Tonerpulverbild mit dem vorangeförderten Blatt des Trägermaterials in der Übergabestation D in Berührung kommt. In der Übergabe-Station D befindet sich eine -Corona-Vorrichtung 74, die auf die Rückseite des Blattes 65 Ionen aufsprüht. Diese Ionen ziehen das Tonerpulverbild von der photoleitfähigen Oberfläche 12 des Bandes 10 auf das Blatt 65. Nach der Übertragung wird das Blatt 65 in Richtung des Pfeils 76 vorangefördert und kommt auf einem (nicht gezeichneten) Förderer in eine Fixierschmelzstation E.

In der Schmelzstation E befindet sich eine Schmelzanordnung 78, in der das übertragene Pulverbild auf dem Blatt 65 fixiert wird. Die Schmelzstation 78 weist eine geheizte Schmelzwalze 80 und eine Gegenwalze 82 auf. Das Blatt 65 läuft zwischen den Walzen 80 und 82 durch, wobei das Tonerpulverbild die Schmelzwalze 80 berührt. Es wird so auf dem Blatt 6 5 dauerhaft fixiert. Danach durchläuft das Blatt eine Führung 84 und fällt in einen Auffangbehälter 86.

Nachdem das Trägormaterialblatt von der photoleitenden Oberfläche 12 des Bandes 10 abgenommen ist, werden anhaftende Toner-Partikel von der photoleitenden Fläche 12 entfernt. Dies erfolgt in einer Reinigungsstation F. Eine sich drehende Bürstenwalze 88 reinigt die photoleitfähige Oberfläche 12 von

anhaftenden Toner-Partikeln. Im Anschluß daran wird die Oberfläche 12 durch eine Entladungslampe (nicht gezeigt) beleuchtet, damit elektrostatische Restladungen vor der erneuten Aufladung für den nächsten Abbildungszyklus beseitig werden.

Nach Fig. 2 ist die Elektrode 62 des Meßfühlers 60 mit dem Regler 38 verbunden. Dieser enthält eine Detektorschaltung 90 aus Stromverstärker und einigen zusätzlichen Bauteilen, z. B. einem Kondensator in einer Rückkopplungsschleife zur Verminderung des Rauschens und einen Verstärker der zweiten Stufe. Die Detektorschaltung 90 filtert und trennt galvanisch. Das elektrische Ausgangssignal· von der Detektorschaltung 9 0 wird einem Sample-and-hold-Kreis 92 zugeführt, der periodisch ein Signal auf einen Mikroprozessor 94 überträgt. Der Mikroprozessor besitzt einen geeigneten Algorithmus, um das elektrische Ausgangssignal mit einem gewünschten Bezugssignal zu vergleichen und ein Fehlersignal zu erzeugen, durch das der Tonerabgabemotor 58 betrieben wird. Außerdem erzeugt der Mikroprozessor 94 ein Freigabe-und ein Torsignal. Das Freigabesignal betätigt periodisch die Sample-and-hold-Schaltung 9 2 und eine Speisung 96. Das Torsignal wird der Speisung 9 6 zugeführt. Die Speisung 96 erzeugt die erforderliche elektrische Vorspannung zwischen Entwickle'rwalze 44 und Elektrode 62. Die Speisung 96 wird vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn die Entwicklerwalze 44 sich dreht. Wenn die Entwicklerwalze 4 4 geerdet ist, befindet sich der Verstärker der Detektorschaltung 90 auf dem Vorspannungsniveau der Speisung 96, wobei sein Ausgang mit einem Optoisolator gekoppelt ist.

Diese Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Polarität der der Elektrode 62 zugeführten Spannung wird periodisch geschaltet. Auf diese Weise werden zwei unterschiedliche Strommessungen bei Spannungen gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität vorgenommen. Die Differenz dieser beiden Strom-

messungen wird dann mit einc?m Bezugswert verglichen, so daß der Mikroprozessor 94 das Fehlersignal erzeugen kann. Alternativ kann ein Elektrodenpaar verwendet werden, wobei dann jede Elektrode mit einer Vorspannung derselben Größe,jedoch entgegengesetzter Polarität vorgespannt wird.

Im Betrieb ist die Elektrode 62 der Meß-Sonde 60 mit dem Entwicklermaterial in Berührung, das von der Entwicklorwalze 44 transportiert wird. Die Spannungsdifferenz zwischen der Entwicklerwalze 44 und der Elektrode 62 führt zu einem Stromfluß durch die Sonde 60. Der Strom wird vom Regler 38 erfaßt, der seinerseits ein'Fehlersignal erzeugt. Durch das Fehlersignal wird der Tonerabgabemotor 58 betätigt, so daß Toner-Partikel in das Entwicklergehäuse 4 8 abgegeben werden. Auf diese Weise wird die Entwicklungsfähigkeit des Entwicklermaterials auf einem bestimmten Niveau gehalten. Dies stellt sicher, daß das auf der photoleitfähigen Oberfläche 12 erzeugte Tonerpulverbild die richtige Schwärzung hat. In Fig. ist die Schaltung genauer dargestellt, durch die die Elektrode 52 mit dem Mikroprozessor 94 verbunden.ist. Die in Fig. mit 98 bezeichnete Schaltung enthält Elemente der Detektorschaltung 90 und die Sample-and-hold-Schaltung 92. Die Schaltung 98 enthält einen Stromverstärker mit einem Kondensator und der Rückkopplungsschleife, wodurch eine Integration durchgeführt wird, um das Rauschen zu unterdrücken. Ein Verstärker der zweiten Stufe ist vorgesehen. Wenn die Entwicklerwalze 4 4 elektrisch geordet ist, dann schwebt der Verstärker auf der Vorspannung der elektrischen Speisung, wobei das Ausgangssignal über einen Optoisolator an den Mikroprozessor angekoppelt wird. Nur wenn die Entwicklerwalze 44 läuft, wird die Speisung 9 6 eingeschaltet. Ein Tor, das entweder ein integrales Teil der Speisung oder ein Festkörperrelais sein kann, steuert die Speisung 96. Ein Freigabesignal wird vom Mikroprozessor oder unmittelbar von der Antriebsmotorlei-

tung zugeführt. Transiente Ströme durch das Schalten der Speisung 96 werden entweder durch Einsatz eines langsamen Spannungsanstiegs der Speisung oder mit Hilfe eines RC-FiI-ters oder unmittelbar durch Filtern in der Schaltung 98 eliminiert. Der Mikroprozessor 94 besitzt ein elektrisches Ausgangssignal, das er mit einem Bezugssignal vergleicht, um ein Fehlernignal zu erzeugen. Das elektrische Ausgangssignal, das mit dem Bezugssignal im Mikroprozessor 94 verglichen wird, ist die Stromdifferenz. Diese wird dadurch erhalten, daß die elektrische Vorspannung auf die Tastelektrode 62 mit entgegengesetzten Polaritäten und gleicher Amplitude aufgespaltet wird. Die Differenz des festgestellten Stroms ist linear abhängig von der Tonerpartikel-Konzentration innerhalb des Entwicklermaterials. Die voranstehenden Ausführungen werden aus den graphischen Darstellungen der Figuren 4 bis 6 deutlicher.

In Fig. 4 ist im halblogarithmischen Maßstab die Tonerpartikel-Konzentration abhängig vom festgestellten Strom aufgetragen. Wie gezeigt, hängt die Größe des festgestellten Stroms vom Abstand zwischen Elektrode 62 und Entwicklerwalze 44 genauso wie von der Höhe der elektrischen Vorspannung und der Tonerpartikel-Konzentration cib. Wenn der Elektrodenabstand und die Spannung konstant gehalten werden, ändert sich der festgestellte Strom unmittelbar mit der Tonerpartikel-Konzentration. Fig. 4 zeigt den festgestellten Strom für + 10 V und + 20 V und einen Elektrodenabstand von 0,178 cm. Außerdem zeigt Fig. 4 den festgestellten Strom für + 10 V bei einem Elektrodenabstand von 0,318 cm.

In der Fig. 5 ist der festgestellte Strom gegenüber der Tonerpartikel-Konzentration in halblogarithmischem Maßstab aufgetragen. Dabei hat die Elektrode .62 einen Abstand von

0,318 cm von der Entwicklerwalze 44. Die Spannung zwischen Entwicklerwalze 4 4 und Elektrode 62 ändert sich zwischen + 40 V und - 40 V.

In der Fig. 6 ist die Stromdifferenz in Abhängigkeit von der Tonerpartikel-Konzentration in halblogarithmischem Maßstab für + 10 V bei ei nein Elektrodenabstand von 0,178 cm und + 20V bei gleichem Elektrodenabstand aufgetragen. Außerdem ist die Stromdifferenz für + 40 V bei 0,318 cm Elektrodenabstand aufgetragen. Hierbei zeigt' sich, daß die Stromdifferenz sich linear mit der Tonerpartikel-Konzentration ändert. Die gemessene Stromdifferenz ist also ein ausgezeichnetes Maß für die Tonerpartikel-Konzentration in der Entwicklermischung. Sie kann mit einem gewünschten Bezugswert verglichen und daraus ein Fehlersignal erzeugt werden, von dem die Tonerabgaberichtung gespeist wird, um die Tonerpartikel-Konzentration in der Entwicklermir;chung auf einem gewünschten Wert zu halten.

Vorzugsweise wei;;t die magnetische Entwicklerbürstenwalze 44 ein nicht-magnetisches röhrenförmiges Element mit darin mil. Abstand enthaltenem Magneten auf. Das röhrenförmige Element dreht sich so, daß es das Entwicklermaterial mit dem auf der photoleitfähigen Fläche 12 des Bandes 10 aufgezeichneten latenten Bild und mit der Tastsonde 62 in Berührung bringt.

Die ermittelte Stromdifferenz ist somit direkt abhängig von dem auf der Tastelektrode entwickelten Tonerpartikelbild. Die Entwicklungsfähigkeit des Entwicklermaterials ist direkt abhängig von der Tonerpartikel-Konzentration darin. Somit kann durch Messen der Stromdifferenz die Tonerpartikel-Konzentration auf einen gewünschten Wert eingeregelt werden, um damit das Entwickeln des auf der photoleitfähigen Oberfläche?, aufgezeichneten latenten Bildes zu optimieren. Mit der Erfindung

ist also eine Vorrichtung zum Regeln der Entwicklungseigeni:chaften der Entwicklermischung in einer elektrophotographischen Druckmaschine geschaffen.

Claims

34 816

Xerox Corporation
Rochester N.Y./USA

Steuersystem zum Regulieren der Tonerpartikel-Konzentration in einer Entwick] ermischunt;

Patentansprüche

Vorrichtung zum Regeln der Entwicklungseigenschaften einer leitenden Entwicklermischung mit Toner-Partikeln, insbesondere zur Verwendung in einer elektrophotographischen Druckmaschine mit Entwicklerwalze, die die Entwicklermischung an ein latentes elektrostatisches Bild auf einer photoleitfähigen Fläche heranführt, um es mit den Toner-Partikeln zu entwickeln,

gekennzeichnet durch Mittel (60) zum Feststellen der Leitfähigkeit der Entwicklermischung und Mittel, die abhängig von der festgestellten Leitfähigkeit die Konzentration der in der Entwicklermischung enthaltenen Toner-Partikel einstellen, um die Entwicklungseigenschaft zu optimieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellmittel den durch die Entwicklermischung übertragenen Strom messen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Entwicklermischung durch eine Entwicklerwalze transportiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Peststell- oder Fixiermittel eine Tastelektrode (62) nahe der Entwicklerwalze (44) und in Kontakt mit der Entwicklermischung. Mittel zur Erzeugung einer Spannungsdifferenz zwischen der Tastelektrode (62) und der Entwicklerwalze (44) und Mittel zum Peststellen des durch die Tastelektrode (62) fließenden Stroms aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, daß die Peststellmittel ein Steuersignal abhängig von dem festgestellten Strom erzeugen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel einen Speicher (50) für Toner-Partikel und vom Steuersignal abhängige Mittel (56) zur Abgabe von Toner-Partikeln aus dem Speicher (50) in die Entwicklermischung aufweisen, um die Tonerpartikel-Konzentration abzustimmen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Spannungsdifferenz eine Einrichtung zum Schalten der Polarität der Spannungsdifferenz zwischen dem Tastfühler (62) und der Entwicklerwalze (44) aufweisen, daß die Detektoreinrichtung einen ersten und einen zweiten durch den Tastfühler fließenden Strom entsprechend den Polaritäten der Spannungsdifferenz feststellt, und daß aus der Differenz zwischen den beiden festgestellten Strömen ein Steuersignal erzeugt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen eines elektrischen Potentials an den Tastfühler (62) bei geerdeter Entwicklerwalze (44),
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerwalze (44) ein elektrisches Potential zuführbar ist.
9. Verfahren zum Regeln der Entwicklungseigenschaft einer leitfähigen Entwicklermischung, die Toner-Partikel enthält, insbesondere für das elektrophotographische Drucken, bei welchem eine Entwicklerwalze eine leitfähige Entwicklermischung, die Toner-Partikel enthält, mit einem auf einer photoleitfähigen Oberfläche aufgezeichneten, latenten elektrostatischen Bild in Berührung bringt, um dieses Bild mit Toner-Partikeln zu entwickeln,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der Entwicklermischung festgestellt und die Konzentration der Toner-Partikel in der Entwicklermischung abhängig von der festgestellten Leitfähigkeit geregelt wird, um dadurch die Entwicklungseigenschaft zu optimieren.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellen durch Messen des durch die Entwicklermischung geleiteten Stroms erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Entwicklermischung durch eine Entwicklerwalze transportiert wird, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Entwicklerwalze und einem dieser dicht benachbarten Tastfühler, der mit der Entwicklermischung Kontakt hat/ eine Spannungsdifferenz zugeführt und der durch den Tastfühler fließende Strom festgestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11/ dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom festgestellten Strom ein Steuersignal erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein· Tonerpartikel-Vorrat in einem Vorratsbehälter gespeichert und daraus Toner-Partikel der Entwicklermischung zur Regelung der Tonerpartikel-Konzentration aufgrund des Steuersignals zugesetzt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Spannungsdifferenz zwischen dem Tastfühler und der Entwicklerwalze derart geschaltet wird, daß ein erster und ein zweiter durch den Tastfühler fließender Strom der jeweiligen Polarität der Spannungsdifferenz entsprechend festgestellt und das Steuersignal abhängig von der Differenz zwischen den festgestellten Strömen ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Potential bei geerdeter Entwicklerwalze an den Tastfühler gelegt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Potential an die Entwicklerwalze gelegt wird.