DE69120210T2

DE69120210T2 - Verfahren und Gerät zum Feststellen der Tonerrestmenge in einer Bilderzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69120210T2
Application number: DE69120210T
Authority: DE
Inventors: Masato Ishii; Hirohiko Kubo
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: EP0486253B1; EP0486253A2; EP0486253A3; US5214475A; JPH04177381A; DE69120210D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung der Toner-Restmenge in einer Bilderzeugungseinrichtung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung der Tonermenge in Bilderzeugungseinrichtungen wie elektrophotographischen Druckern und Kopiergeräten, bei denen der Toner mittels eines Mischelements während des Druckvorgangs gemischt wird.
Im allgemeinen wird bei Bilderzeugungseinrichtungen wie elektrophotographischen Druckern, Kopiergeräten und Faxgeräten ein latentes elektrostatisches Bild, das einem zu druckenden oder zu kopierenden Bild entspricht, optisch auf einer Photoleiter-Trommel erzeugt. Das latente Bild wird dann mit einem Toner zu einem Tonerbild entwickelt, das an ein Aufzeichnungsblatt übertragen und auf diesem fixiert wird, um den Druck- oder Kopiervorgang abzuschließen. Da das Drucken oder Kopieren wiederholt wird, wird der Toner allmählich verbraucht. Wenn der Toner unter einen bestimmten Level absinkt, nimmt die Dicke des das Tonerbild bildenden Toners ab, was zu einem unklaren Druck- oder Kopierbild führt. Es ist daher üblich, die Toner-Restmenge oder -Restdichte mittels eines Tonersensors festzustellen, der an einem Toner-Mischbereich angeordnet ist, der ein Mischelement besitzt, das zum Mischen und reibungsbedingten baden des Toners zu drehen ist. Der Tonersensor stellt die Toner-Restmenge oder -Restdichte fest und liefert ein Ausgangsspannungssignal entsprechend der Tonermenge.
Üblicherweise ist die Bilderzeugungseinrichtung mit mindestens einer Toner-Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Notwendigkeit des Wiederauffüllens von Toner oder des Austauschs eines Tonerbehälters ausgestattet. Und wenn die Tonermenge oder -dichte unter einen besonderen Wert absinkt, wird die Toner-Anzeigeeinrichtung eingeschaltet, um den Benutzer über die Notwendigkeit des Wiederauffüllens von Toner oder des Austauschs des Tonerbehälters zu informieren.
Fig. 1 ist ein Schnitt mit der Darstellung einer herkömmlichen Entwicklungseinheit, die für elektrophotographische Drucker etc. verwendet wird. In Fig. 1 bezeichnen 1 die Entwicklungseinheit und 2 eine Photoleiter-Trommel. In der Entwicklungseinheit 1 bezeichnen 10 einen Mischbereich zum Mischen des Toners und Laden des Toners im Wege von Reibung, 20 einen Toner-Trennbereich, 30 einen Tonersensor und 9 den Toner.
Ein Toner-Mischelement 11 rührt den Toner 9 und lädt ihn im Wege von Reibung. Der Toner 9 wird einer Magnetwalze (Walze) 21 des Toner-Trennbereichs 20 zugeführt. Die Magnetwalze 21 wird in Umdrehung versetzt, und der Toner 9 wird auf der Oberfläche der Magnetwalze aufgenommen. Die Höhe des Toners wird mittels eines Abstreiferblatts 22 eingestellt. Der Toner kommt mit der Oberfläche der Photoleiter-Trommel 2 in Berührung, die der Magnetrolle zugewandt ist. Entsprechend der Differenz zwischen der an der Magnetrolle 21 anliegenden Gitterspannung und dem Oberflächenpotential der Photoleiter- Trommel 2 wird der Toner auf ein latentes elektrostatisches Bild übertragen, das auf der Oberfläche der Photoleiter-Trommel ausgebildet ist, wodurch ein Tonerbild erzeugt wird.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung des Mischelements 11 von Fig. 1. Das Mischelement 11 besitzt eine Drehwelle, an der vier Arme 11a angebracht sind. Zwei der Arme 11a sind auf derselben Seite der Welle 11c angebracht, und die beiden anderen Arme 11a sind auf der gegenüberliegenden Seite angebracht, und alle freien Enden der Arme 11a sind über zwei Stangen 11b verbunden.
Gemäß Darstellung in Fig. 3 ist der Tonersensor 30 am Tonerbehälter 12 angebaut, um die Toner-Restmenge oder -Restdichte festzustellen. Gemäß Darstellung in Fig. 4 verfügt der Tonersensor 30 über einen Differentialtransformator mit einer Treiberspule L1, einer Referenzspule L2 und einer Feststellungsspule L3. Diese Spulen L1, L2 und L3 sind um denselben Kern 31 gewickelt. Ein Hochfrequenzsignal mit 500 kHz ist an der Treiberspule L1 eines Oszillators OSC angelegt.
Bei Bilderzeugungseinrichtungen werden zwei Entwicklerarten verwendet, deren eine ein Ein-Komponenten-Entwickler ist, der nur aus Toner besteht, und deren andere ein Zwei- Komponenten-Entwickler ist, der aus Toner und einem magnetischen Träger wie Ferrit oder Eisen besteht. Gegenwärtig wird eine neue Art eines Zwei-Komponenten-Entwicklers verwendet, bei dem die Menge des Trägers im Vergleich zu der Menge des Toners sehr klein ist. Diese neue Art eines Zwei-Komponenten- Entwicklers wird gelegentlich als 1,5-Komponenten-Entwickler bezeichnet.
Bei der Verwendung eines Zwei-Komponenten-Entwicklers, der eine Mischung aus magnetischen Trägern und dem nicht-magnetischen Toner ist, ist, wenn die Dichte des Toners in einem gegebenen Volumen groß ist, diejenige der Träger (der magnetischen Substanzen) gering, um den magnetischen Widerstand zu vergrößern.
Andererseits ist, wenn die Dichte des Toners im selben Volumen gering ist, diejenige der Träger groß, um den magnetischen Widerstand zu verringern. Die Ausgangsspannung der Feststellungsspule L3 verändert sich in Abhängigkeit von der Dichte des Toners, und die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors verändert sich entsprechend. Die Dichte des Toners ist nämlich durch die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 repräsentiert.
Bei Verwendung eines 1,5-Komponenten-Entwicklers, der eine Mischung aus einer kleinen Menge magnetischer Träger und einer großen Menge magnetischen Toners ist, kann der Tonersensor 30 die Dichte des Toners nicht feststellen, jedoch verändert sich, wenn der Toner verbraucht wird, der magnetische Widerstand des Toners in Abhängigkeit davon, ob sich der Entwickler oberhalb, unterhalb oder im Bereich der Fläche des Tonersensors befindet. Entsprechend wird die Toner-Restmenge gemäß dem Ausgangssignal Vo des Tonersensors 30 feststellbar.
Während der Tonersensor 30 die Restmenge des Toners 9 feststellt, wird der Toner 9 mittels des Mischelements 11 gerührt und bewegt. Die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 schwankt daher, wie in Fig. 5 dargestellt ist, während einer Drehperiode des Mischelements 11 oszillierend. In Fig. 5 beginnt das Mischelement 11, sich zur Zeit t1 zu drehen, seine Drehzahl wird nach der Zeit t2 konstant, und zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 wird ein Druckvorgang der Bilderzeugungseinrichtung durchgeführt. Die Drehzahl des Mischelements 11 nimmt nach der Zeit t3 ab, und das Mischelement 11 hält zur Zeit t4 an.
Insbesondere wird die Amplitude der Ausgangsspannung Vo des Tonersensor 30 entsprechend der Beschleunigung oder Verzögerung der Drehung des Mischelements 11 stark verändert. Wenn das Mischelement 11 anhält, besitzt die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 einen hohen oder niedrigen Wert. Wenn das Mischelement 11 den Toner 9 auf den Tonersensor 30 bewegt, und anhält, ist die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 groß. Dieser Zustand ist mittels einer strichpunktierten Linie in Fig. 3 angegeben. Wenn das Mischelement 11 unmittelbar nach dem Vorbeilauf am Tonersensor 30 anhält, ist die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 gering, weil die Menge des Toners 9 über den Tonersensor 30 durch das Mischelement 11 verringert worden ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 mittels einer Phantomlinie angegeben.
Auf diese Weise wird die Beziehung zwischen dem Toner 9 und dem Tonersensor 30 entsprechend der Drehung des Mischelements 11 verändert. Bei der herkömmlichen Technik wird hierdurch die Ausgangsspannung des Tonersensors 30 destabilisiert und eine ungenaue Bestimmung der Toner-Restmenge verursacht.
Beim Feststellen der Dichte des Toners 9 schwankt die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 ebenfalls in Abhängigkeit von der Drehung des Mischelements 11. Die Ausgangsspannung Vo wird in Abhängigkeit vom Anhaltezustand des Mischelements 11 größer oder kleiner, und daher wird die Dichte des Toners nicht korrekt festgestellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Festellung einer Tonermenge zu schaffen, das die Toner-Restmenge oder -Restdichte korrekt feststellt.
Erfindungsgemäß wird die Ausgangsspannung des Tonersensors 30 zu jeder vorbestimmten Zeitperiode, nachdem die Drehzahl des Mischelements konstant wird, abgetastet, und wird der Durchschnittswert einer vorbestimmten Anzahl von Abtastwerten gebildet, um Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Die vorbestimmte Anzahl der abgetasteten Werte kann gleich den Abtastzeiten in einer bestimmten Zeitperiode sein, d. h. im wesentlich eine Zufallszahl multipliziert mit der Umlaufperiode des Mischelements 11.
Wenn die Drehzahl des Mischelements 11 konstant wird, besitzt die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 nämlich eine regelmäßige Wellenform. In diesem Zustand wird das Abtasten der Ausgangsspannung des Tonersensors 30 zu vorbestimmten Zeiten während einer vorbestimmten Periode erfindungsgemäß durchgeführt, und die Abtastwerte werden als Durchschnittswert genommen, um Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Auf diese Weise ist erfindungsgemäß die Toner-Restmenge oder -Restdichte unbeeinflußt durch die Drehung des Mischelements 11 stabilisiert.
Wenn die Toner-Restmenge oder -Restdichte gemessen wird, nachdem das Mischelement die besondere konstante Drehzahl erreicht, kann die Toner-Zusammenballung in Klumpen zu Teilchen aufgelöst und kann der an den Wänden anhaftende Toner entfernt werden, so daß die Toner-Restmenge und -Restdichte stabiler festgestellt werden kann. Die abgetasteten Werte der Ausgangsspannung des Sensors werden zu einem Durchschnittswert für eine Periode verarbeitet, die ein zufälliges Vielfaches einer Umlaufperiode des Mischelements ist, um Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen.
Die Ausgangsspannung des Tonersensors, die oszilliert, wird zu verschiedenen Zeitpunkten abgetastet und zu einem Durchschnittswert verarbeitet, um stabilisierte Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Die durchschnittliche Toner-Restmenge wird mit einem "bald leer"-Wert oder einem "leer-Wert verglichen und ein Signal für den Zustand "Toner bald verbraucht" oder ein Signal für den Zustand "Toner verbraucht" wird korrekt geschaffen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung ist aufgrund der nachfolgenden Beschreibung bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klarer verständlich; in diesen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt mit der Darstellung einer herkömmlichen Entwicklungseinheit einer Bilderzeugungseinrichtung mit einem Tonersensor;
Fig. 2 eine erläuternde perspektivische Ansicht mit der Darstellung des Mischelements von Fig. 1;
Fig. 3 eine erläuternde Ansicht mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Stoppstellung des Mischelements und dem Tonerzustand rund um den Tonersensor;
Fig. 4 einen herkömmlichen Schaltplan des Tonersensors;
Fig. 5 eine erläuternde Ansicht mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl des Mischelements und dem Ausgangssignal des Tonersensors beim Stand der Technik;
Fig. 6 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 eine erläuternde Ansicht mit der Darstellung des Inhalts des RAM von Fig. 6;
Fig. 8 eine Ansicht mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Umlaufperiode des Mischelements und dem Ausgangssignal des Tonersensors bei der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feststellung der Toner-Restmenge;
Fig. 10 ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feststellung der Toner-Restmenge;
Fig. 11 ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform eines Alarmvorgangs bei der Erfindung, wenn die Tonermenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist;
Fig. 12 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 13 ein Fließdiagramm mit der Darstellung des Toner-Zuführungsvorgangs bei der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnen die Zahlen 1 eine Entwicklungseinheit, 2 eine Photoleiter-Trommel, 3 einen Antriebsmotor zum Drehen eines Mischelements 11, 4 eine Antriebsmotor-Treiberschaltung, 5 einen Drehzahl-Feststellungsbereich zur Feststellung der Drehzahl des Antriebsmotors 3 und zur Schaffung eines Konstantdrehzahl-Signals CVE, sobald die Motordrehzahl eine bestimmte Drehzahl erreicht, 6 einen Wechselstrom- Gleichstrom-Wandler zur Umwandlung des Ausgangssignals des Tonersensors 30 und 7 einen signalverarbeitungsbereich zur Durchschnittswertbildung der Ausgangswerte des Tonersensors 30 und zur Schaffung von Daten für die Restmenge (oder Restdichte) des Toners 9.
In der Entwicklungseinheit 1 bezeichnet die Zahl 10 einen Mischbereich zum Mischen des Toners 9, der in einem Tonerbehälter 12 gelagert ist, wobei das Mischelement 11 mittels des Antriebsmotors 3 in Umdrehung versetzt ist. Die Zahl 20 bezeichnet einen Toner-Trennbereich mit einer Magnetwalze 21 zur Führung des Toners in Richtung auf die Photoleiter- Trommel 2 und mit einem Abstreifer 22 zur Regulierung der Höhe des Toners. Die Zahl 30 bezeichnet den Tonersensor zur Feststellung der Restmenge oder -Restdichte des Toners 9. Der Toner 9 ist bei dieser Ausführungsform beispielsweise ein 1,5-Komponenten-Entwickler.
Der Signalverarbeitungsbereich 7 verfügt über einen Mikroprozessor und besitzt eine Eingangs/Ausgangs-(I/O)- Schnittstelle 71, eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 72, einen Festspeicher (ROM) zur Speicherung eines Programms und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) zur Speicherung verschiedener Daten. Die I/O-Schnittstelle 71, die CPU 72, das ROM 73 und das RAM 74 sind mittels einer Busleitung 75 miteinander verbunden.
Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht mit der Darstellung des Inhalts des RAM von Fig. 6. Im RAM 74 wird eine Vielzahl von Daten, wie ADCR, TNSBUF, TNEMPC, STNR, STEND usw., die weiter unten erläutert werden, gespeichert und durch neue Daten ersetzt.
Fig. 8 ist eine Ansicht mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl des Mischelements 11 und der Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 während der Feststellung der Restmenge des Toners 9. Wenn das Mischelement 11 mit konstanter Drehzahl gedreht wird, bildet die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 eine regelmäßige Wellenform für eine Umlaufperiode des Mischelements 11 infolge des Gleichgewichts zwischen der Bewegung des Toners 9 und einer entsprechenden Drehzahl des Tonersensors 30. Wenn die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 mehrfach zu festgelegten Intervallen abgetastet und zu einem Durchschnittswert zur Schaffung von Daten für die Restmenge des Toners 9 verarbeitet wird, werden plötzliche Schwankungen der Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 zur Stabilisierung der Daten für die Restmenge des Toners 9 absorbiert.
Die Periode der Wellenform der Ausgangsspannung Vo des Tonersensors 30 stimmt mit der Umlaufperiode des Mischelements 11 überein, so daß die Daten für die Restmenge des Toners 9 noch weiter stabilisiert werden und zuverlässiger sein kann, wenn eine Periode für die Durchschnittsbildung der Abtastwerte auf ein im wesentlichen Zufallszahlen-Vielfaches der Umlaufperiode des Mischelements 11 eingestellt wird. In Fig. 8 stellt Vom einen Durchschnittswert (Information für die Restmenge des Toners 9) dar, der mit einer Durchschnittwertbildungsperiode des Zweifachen der Umlaufperiode des Mischelements 11 errechnet wird, und stellt Vom' einen Durchschnittswert (Information für die Restmenge des Toners 9) dar, der mit einer Durchschnittswertbildungsperiode des 2,5- fachen der Umlaufperiode des Mischelements 11 errechnet wird. Bei der Durchschnittswertbildungsperiode des Zweifachen der Umlaufperiode ist die Information für die Restmenge des Toners 9 konstant. Andererseits pulsiert bei der Durchschnittswertbildungsperiode des 2,5fachen der Umlaufperiode die Information für die Restmenge des Toners 9.
Fig. 9 ist ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feststellung der Toner-Restmenge, das bei jeder Toner-Abtastperiode durchgeführt wird. Eine Feststellungsperiode der Tonermenge beträgt 1,2 Sek., was ein willkürliches Vielfaches der Mischperiode ist, d. h. der Umlaufperiode des Mischelements 11, und die Anzahl der Abtastungen ist 200 je 1,2 Sek. Und bei dieser Ausführungsform werden ein neuer abgetasteter Wert ADCR im Verarbeitungsbereich 7, der gleich dem Ausgangswert A des Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlers 6 ist, und ein vorausgehender Durchschnittswert TNSBUF wie folgt zu einem Durchschnittswert gebildet:
TNSBUF ← (ADCR + TNSBUF)/2.
Die CPU 72 des Signalverarbeitungsbereichs 7 überwacht, ob die Drehzahl des Antriebsmotors 3 konstant ist oder nicht, so daß in Schritt 901 bestimmt wird, ob die Antriebsmotordrehzahl konstant ist oder nicht. Wenn der Feststellungsbereich 5 für die Drehzahl das Konstantdrehzahl-Signal CVE liefert und wenn eine Abtastzeit vergeht, prüft die CPU 72, ob der "leer"-Zählerwert TNEMPC (anfangs 0), der im RAM 74 gespeichert ist, 0 ist, wodurch bestimmt wird, ob der "leer"- Zählerwert TNEMPC gleich 0 ist oder nicht in Schritt 902.
Zunächst ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 902 "JA", weil der "leer"-Zählerwert TNEMPC nach der Initialisierung auf 0 eingestellt wird, so daß die Steuerung zu Schritt 903 übergeht. Der Ausgangswert A des AD-Wandlers 6 wird im RAM 74 als ADCR in Schritt 903 und als TNSBUF in Schritt 904 eingestellt.
Wenn sich andererseits das Verfahren nicht im Ausgangszustand, d. h. der "leer"-Zählerwert nicht 0 ist, in Schritt 902 befindet, geht die Steuerung zu Schritt 905 weiter. In Schritt 905 wird der Ausgangswert A des AD-Wandlers 6 zu einer Abtastzeit gelesen und als ADCR eingestellt, und wird der die Restmenge des Toners angebende Wert TNSBUF wie folgt neu bestimmt:
ADCR ← A
ADCR ← ADCR + TNSBUF
TNSBUF ← ADCR/2
Danach wird in Schritt 906 der "leer"-Zählerwert TNEMPC um +1 (TNEMPC +1) erhöht und wird in Schritt 907 bestimmt, ob der Zählwert TNEMPC des "leer"-Zählers größer oder gleich 200 ist, d. h. ob die Durchschnittswertbildungsperiode der abgetasteten Werte von 1,2 Sek. verstrichen ist oder nicht. Wenn der "leer"-Zählerwert TNEMPC kleiner als 200 ist, geht die Steuerung zu Schritt 916 weiter, und wird diese Routine abgeschlossen. Dann werden die Schritte beginnend mit Schritt 901 nach der Abtastzeit wiederholt, und werden die Schritte 901 bis 907 wiederholt, bis der Zähler TNEMPC 200 zählt.
Wenn der Zählerwert TNEMPC in Schritt 907 größer oder gleich 200 ist, geht die Steuerung zu Schritt 908 weiter und wird bestimmt, ob TNSBUF, der die Toner-Restmenge angibt, kleiner als ein "bald leer"-Schwellenwert von 3,25 V in Schritt 908 ist. Wenn TNSBUF ≥ 3,25 V ist, geht die Steuerung zu Schritt 909, 912 und 913 weiter, wo entsprechend ein "bald leer"-Kennzeichen STNR (anfangs 0), ein "Toner Ende"-Kennzeichen STEND (anfangs 0) und der "leer"-Zählerwert TNEMPC auf 0 zurückgestellt werden. Dann geht die Steuerung zu Schritt 916 weiter, um diese Routine abzuschließen, und werden die Schritte beginnend mit Schritt 901 werden wiederholt.
Wenn der Toner verbraucht ist, wird der die Toner-Restmenge angebende Wert TNSBUF kleiner als der "bald leer"- Schwellenwert von 3,25 V. Dann geht, wenn in Schritt 908 TNSBUF < 3,25 V ist, die Steuerung zu Schritt 910 weiter, wo das "bald leer"-Kennzeichen STNR auf 1 eingestellt und ein Signal für das festgestellte baldige Tonerende geschaffen wird, um diese Situation an einem Anzeigebereich des Geräts anzuzeigen, was weiter unten erläutert wird.
In Schritt 911 wird bestimmt, ob der Wert TNSBUF kleiner als ein "leer"-Schwellenwert von 2,90 V ist, und wenn TNSBUF > 2,90 V ist, geht die Steuerung zu 912 und 913 weiter, und werden das "Toner Ende"-Signal STEND (anfangs 0) und der "leer"-Zählerwert TNEMPC auf 0 zurückgestellt.
Wenn der Toner nicht wieder aufgefüllt wird und weiter verbraucht wird und wenn der Wert TNSBUF, der die Toner-Restmenge angibt, kleiner als der "Leer"-Schwellenwert von 2,90 V wird, ist die Anzeige in Schritt 911 "JA". Wenn TNSBUF < 2,90 V ist, geht die Steuerung zu Schritt 914 weiter und wird dann das "Toner Ende"-Kennzeichen STEND auf 1 eingestellt, und wird ein "Toner Ende"-Feststellungs-Signal geliefert, um diese Situation am Anzeigebereich des Geräts anzuzeigen, was weiter unten erläutert wird.
Dann wird in Schritt 915 der "leer-Zähler TNEMPC auf 0 eingestellt, und diese Routine wird in Schritt 916 abgeschlossen.
Wenn die Toner-Restmenge oder -Restdichte zuerst abgetastet wird, nachdem das Mischelement eine besondere konstante Drehzahl erreicht hat und mindestens einen Umlauf durchführt, wird der in Klumpen angesammelte Toner in Teilchen aufgespalten, und wird der an den Wänden anhaftende Toner entfernt, um besser stabilisierte Daten für die Toner- Restmenge des Toners zu schaffen.
Fig. 10 ist ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feststellung der Toner-Restmenge. Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich nur die Berechnung des Wertes TSNBUF, der die Toner-Restmenge angibt, von der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform, so daß die gleichen Schritte wie in Fig. 9 die gleiche Schrittzahl angeben. Bei der vorausgehenden Ausführungsform wird die den Wert TNSBUF angebende Toner-Restmenge zu jeder Abtastzeitperiode berechnet, obwohl sie zu jeder Durchschnittswertbildungsperiode des abgetasteten Werts von 1,2 Sek. berechnet wird.
Entsprechend wird bei dieser Ausführungsform bestimmt, ob der "leer"-Zählerwert TNEMPC gleich der Zahl der Abtastungen von 200 in 1,2 Sek. in Schritt 1001 nach Durchführung des Schritts 901 ist oder nicht. Wenn TNEMPC ≠ 200 ist, geht die Steuerung zu Schritt 1002, 1003 und 1004 weiter. In Schritt 1002 wird der Ausgangswert A des AD-Wandlers 6 eingelesen und als ADCR eingestellt, und in Schritt 1003 wird der die Toner- Restmenge angebende Wert TNSBUF um ADCR wie folgt akkumuliert:
TNSBUF ← TNSBUF + ADCR
Dann wird in Schritt 1004 der "leer"-Zählerwert TNEMPC um +1 (TNEMPC +1) erhöht und diese Routine in Schritt 916 abgeschlossen.
Wenn andererseits der "leer"-Zählerwert TNEMPC gleich der Anzahl der Abtastungen von 200 in 1,2 Sek. in Schritt 1001 ist, geht die Steuerung zu Schritt 1005 weiter, wo der die Toner-Restmenge angebende Wert TNSBUF, der 200 Akkumulationen von ADCR ist, durch 200 geteilt wird, um den Durchschnittswert des Ausgangssignals A des AD-Wandlers 6 zu berechnen. Eine Erläuterung der Schritte 908 bis 916 wird weggelassen, da sie bereits in Verbindung mit Fig. 9 erläutert worden sind.
Fig. 11 ist ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Alarmvorgangs, wenn die Tonermenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist. In Schritt 111 wird bestimmt, ob das "bald leer"-Kennzeichen STNR gleich 1 ist. Wenn STNR ≠ 1 in Schritt 111 ist, wird diese Routine in Schritt 116 abgeschlossen, wenn jedoch STNR = 1 in Schritt 111 ist, geht die Steuerung zu Schritt 112 weiter, wo bestimmt wird, ob das "Toner Ende"-Kennzeichen STEND gleich 1 ist oder nicht.
Wenn STEND ≠ 1 in Schritt 112 ist, geht die Steuerung zu Schritt 113 weiter, wo eine Alarmlampe eingeschaltet wird, um anzuzeigen, daß die Tonermenge abgenommen hat. Und wenn STEND = 1 in Schritt 112 ist, geht die Steuerung zu Schritt 114 und 115 weiter. In Schritt 114 wird der Druckvorgang der Bilderzeugungsvorrichtung angehalten, und in Schritt 115 wird die "Toner Ende"-Lampe eingeschaltet, um das Wiederauffüllen von Toner oder den Austausch des Tonerbehälters anzuzeigen.
Die obenangegebene Ausführungsform stellt die Toner- Restmenge fest. Die gleiche Anordnung ist zur Feststellung der Toner-Dichte verwendbar. Fig. 12 ist eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Feststellung der Toner- Dichte. Bei dieser Ausführungsform wird ein Toner-Wiederauffüllbehälter 8 mit einer Toner-Zuführungswalze 81 an seinem Boden und mit einer Menge Toner 9 gefüllt am Tonerbehälter 12 angebracht.
Fig. 13 ist ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform des Toner-Zuführungsvorgangs der in Fig. 12 dargestellten Bilderzeugungsvorrichtung. In Schritt 131 wird bestimmt, ob das "bald leer"-Kennzeichen STNR = 1 ist oder nicht. Wenn STNR ≠ 1 in Schritt 131 ist, wird diese Routine in Schritt 135 abgeschlossen, wenn jedoch in STNR = 1 in Schritt 131 ist, geht die Steuerung zu Schritt 132 weiter, wo bestimmt wird, ob das "Toner Ende"-Signal STEND gleich 1 ist oder nicht.
Wenn STEND ≠ 1 in Schritt 132 ist, geht die Steuerung zu Schritt 133 weiter, wo die Toner-Zuführungswalze 81 5 mal gedreht wird, um eine kleine Menge Toner 9 dem Tonerbehälter 12 zuzuführen. Und wenn STEND = 1 in Schritt 132 ist, geht die Steuerung zu Schritt 132 weiter, wo die Toner-Zuführungswalze 81 20 mal gedreht wird, um eine große Menge Toner 9 dem Tonerbehälter 12 zuzuführen.
Die obenangegebene Ausführungsform überprüft, ob die Toner-Restmenge kleiner als der "bald leer"-Schwellenwert oder der "leer"-Schwellenwert ist, und wenn sie kleiner als einer von beiden ist, schafft sie das "Toner bald Ende"-Signal oder "Toner Ende"-Signal. Somit kann der die Toner-Restmenge angebende Wert TNSBUF geschaffen werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen erläutert worden ist, läßt die Erfindung zahlreiche Anwandlungen zu, die als unter den Rahmen der beanspruchten Erfindung fallend zu verstehen sind.
Nachdem das Mischelement eine besondere Drehzahl erreicht und die Ausgangsspannung Vo des Tonersensors eine gleichmäßige Wellenform liefert, bildet die Erfindung aus den abgetasteten Werten einen Durchschnittswert, um Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Die durch die Erfindung geschaffenen Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte ist stabilisiert, weil die Daten durch die Rotation des Mischelements nicht beeinflußt sind.
Die Erfindung bildet aus den abgetasteten Werten der Ausgangsspannung für eine Periode, die ein willkürliches Vielfaches der Umlaufperiode des Mischelements ist, um Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Die Ausgangsspannung des Tonersensors, die schwankt, wird zu verschiedenen Zeitpunkten abgetastet und zu einem Durchschnittswert verarbeitet, um stabilisierte Daten für die Toner-Restmenge oder -Restdichte zu schaffen. Der Durchschnittswert der Toner-Restmenge wird mit einem "bald leer"-Wert und einem "leer"-Wert verglichen, um ein "Toner-bald Ende"-Signal oder ein "Toner Ende"-Signal zu schaffen.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung der Restmenge von Toner (9) in einer Entwicklungseinheit (1) einer Bilderzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Ausgangssignals eines Tonersensors (30), der-an einem Toner-Mischbereich (10) mit einem zu drehenden Mischelements (11) zum Mischen und Laden des Toners im Wege von Reibung angeordnet ist, mit den folgenden Schritten:

Feststellen der Drehzahl des Mischelements (11);

Bestimmen, ob die Drehzahl des Mischelements (11) gleich einer besonderen konstanten Drehzahl ist oder nicht;

Abtasten der Ausgangsspannung des Tonersensors (30) zu jeder vorbestimmten Abtastzeitperiode, nachdem die Drehzahl des Mischelements (11) die besondere konstante Drehzahl erreicht hat;

Akkumulieren der abgetasteten Spannungen und Zählen der Anzahl der Akkumulationen;

Bestimmen, ob die Anzahl der Akkumulationen gleich einer vorbestimmten Zahl ist oder nicht;

Dividieren der akkumulierten abgetasteten Spannungen durch die vorbestimmte Zahl, um einen Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen zu erhalten, wenn die Anzahl der Akkumulationen gleich der vorbestimmten Zahl ist, und

Beurteilen der Restmenge des Toners (9) in der Entwicklungseinheit (1) auf der Grundlage des so erhaltenen Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen.

2. Verfahren zur Feststellung der Restmenge von Toner (9) in einer Entwicklungseinheit (1) einer Bilderzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Ausgangssignals eines Tonersensors (30), der an einem Toner-Mischbereich (10) mit einem zu drehenden Mischelement (11) zum Mischen und Laden des Toners im Wege von Reibung angeordnet ist, mit den folgenden Schritten:

Feststellen der Drehzahl des Mischelements (11);

Speichern der ersten abgetasteten Ausgangsspannung des Tonersensors (30) als einen ersten Durchschnittswert der abgetasteten Spannung;

Hinzuaddieren der nächsten abgetasteten Ausgangsspannung des Tonersensors (30) zu dem alten Durchschnittswert und Dividieren des sich ergebenden Werts durch 2, wodurch ein neuer Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen erhalten wird;

Zählen der Anzahl der durchgeführten Abtastungen der Ausgangsspannungen des Tonersensors (30);

Bestimmen, ob die Anzahl der Abtastungen eine vorbestimmte Zahl erreicht hat, und

dann, wenn die Anzahl der Abtastungen die vorbestimmte Zahl erreicht hat, Beurteilen der Restmenge des Toners (9) in der Entwicklungseinheit (1) auf der Grundlage des zuletzt erhaltenen Durchschnittswertes der abgetasteten Spannungen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, nachdem das Mischelement (11) die besondere konstante Drehzahl erreicht hat, der Beginn des Schritts, bei dem die Ausgangsspannung des Tonersensors (30) periodisch abgetastet wird, bis dann verzögert wird, wenn das Mischelement (11) mindestens eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Summe der vorbestimmten Anzahl der vorbestimmten Abtastzeitperioden im wesentlichen gleich einer willkürlichen ganzen Zahl multipliziert mit der Umlaufperiode des Mischelements (11) ist.

5. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Beurteilens der Restmenge des Toners (9) folgende Schritte umfaßt:

Bestimmen, ob der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner ein erster Schwellenwert oder gleich diesem ist;

Bestimmen, ob der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner ein zweiter Schwellenwert, der kleiner als der erste Stellenwert ist, oder gleich diesem ist;

Abgeben eines "bald leer"-Signals, wenn der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner als der erste Schwellenwert oder gleich diesem ist, und

Abgeben eines "Toner Ende"-Signals, wenn der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner als der zweite Schwellenwert oder gleich diesem ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, weiter folgende Schritte umfassend:

Einschalten einer "bald leer"-Lampe, wenn das "bald leer"-Signal abgegeben wird, und

Einschalten einer "Toner Ende"-Lampe oder Anhalten des Druckvorgangs, wenn das "Toner Ende"-Signal abgegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Entwicklungseinheit (1) an ihrem oberen Teil einen Toner-Wiederauffüllbehälter (8) aufweist, wobei das Verfahren weiter die folgenden Schritte umfaßt:

Zuführen einer kleinen Tonermenge aus dem Toner-Wiederauffüllbehälter (8) an die Entwicklungseinheit (1), wenn das "bald leer"-Signal abgegeben wird, und

Zuführen einer großen Tonermenge von dem Toner-Wiederauffüllbehälter (8) an die Entwicklungseinheit (1), wenn das "Toner Ende"-Signal abgegeben wird.

8. Vorrichtung zur Feststellung der Restmenge von Toner (9) in einer Entwicklungseinheit (1) einer Bilderzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Ausgangssignals eines Tonersensors (30), der an einem Toner-Mischbereich (10) mit einem zu drehenden Mischelement (11) zum Mischen und Laden des Toners im Wege von Reibung angeordnet ist, umfassend:

Mittel zum Feststellen der Drehzahl des Mischelements (11);

Mittel zum Bestimmen, ob die Drehzahl des Mischelements (11) gleich einer besonderen konstanten Drehzahl ist oder nicht;

Mittel zum Abtasten der Ausgangsspannung des Tonersensors (30) zu jeder vorbestimmten Abtastzeitperiode, nachdem die Drehzahl des Mischelements (11) die besondere konstante Drehzahl erreicht hat;

Mittel zum Akkumulieren der abgetasteten Spannungen und Zählen der Anzahl der Akkumulationen;

Mittel zum Bestimmen, ob die Anzahl der Akkumulationen gleich einer vorbestimmten Zahl ist oder nicht;

Mittel zum Dividieren der akkumulierten abgetasteten Spannungen durch die vorbestimmte Zahl, um einen Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen zu erhalten, wenn die Anzahl der Akkumulationen gleich der vorbestimmten Zahl ist, und

Mittel zum Beurteilen der Restmenge des Toners (9) in der Entwicklungseinheit (1) auf der Grundlage des so erhaltenen Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen.

9. Vorrichtung zur Feststellung der Restmenge von Toner (9) in einer Entwicklungseinheit (1) einer Bilderzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Ausgangssignals eines Tonersensors (30), der an einem Toner-Mischbereich (10) mit einem zu drehenden Mischelement (11) zum Mischen und Laden des Toners im Wege von Reibung angeordnet ist, umfassend:

Mittel zum Feststellen der Drehzahl des Mischelements (11);

Mittel zum Speichern der ersten abgetasteten Ausgangsspannung des Tonersensors (30) als einen ersten Durchschnittswert der abgetasteten Spannung;

Mittel zum Hinzuaddieren der nächsten abgetasteten Ausgangsspannung des Tonersensors (30) zu dem alten Durchschnittswert und Dividieren des sich ergebenden Werts durch 2, wodurch ein neuer Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen erhalten wird;

Mittel zum Zählen der Anzahl der durchgeführten Abtastungen der Ausgangsspannungen des Tonersensors (30);

Mittel zum Bestimmen, ob die Anzahl der Abtastungen eine vorbestimmte Zahl erreicht hat, und

Mittel, die betreibbar sind, wenn die Anzahl der Abtastungen die vorbestimmte Zahl erreicht hat, zum Beurteilen der Restmenge des Toners (9) in der Entwicklungseinheit (1) auf der Grundlage des zuletzt erhaltenen Durchschnittswertes der abgetasteten Spannungen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Mittel zum Abtasten der Ausgangsspannung des Tonersensors (30) inbetriebnehmbar ist, nachdem das Mischelements (11) die besondere konstante Drehzahl erreicht hat, um den Beginn dieses Abtastens bis dann zu verzögern, wenn das Mischelement mindestens einen Umlauf abgeschlossen hat.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, wobei die Summe der vorbestimmten Anzahl der vorbestimmten Abtastzeitperioden im wesentlichen gleich einer willkürlichen ganzen Zahl multipliziert mit der Umlaufperiode des Mischelements (11) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Schritt des Beurteilens der Restmenge des Toners (9) umfaßt:

Mittel zum Bestimmen, ob der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner ein erster Schwellenwert oder gleich diesem ist;

Mittel zum Bestimmen, ob der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner ein zweiter Schwellenwert, der kleiner als der erste Stellenwert ist, oder gleich ist;

Mittel zum Abgeben eines "bald leer"-Signals, wenn der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner als der erste Schwellenwert oder gleich diesem ist, und

Mittel zum Abgeben eines "Toner Ende"-Signals, wenn der Durchschnittswert der abgetasteten Spannungen kleiner als der zweite Schwellenwert oder gleich diesem ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, weiter umfassend:

Mittel zum Einschalten einer "bald leer"-Lampe, wenn das "bald leer"-Signal abgegeben wird, und Mittel zum Einschalten einer "Toner Ende"-Lampe oder Anhalten des Druckvorgangs, wenn das "Toner Ende"-Signal abgegeben wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, weiter umfassend einen Toner-Wiederauffüllbehälter (8) am oberen Teil der Entwicklungseinheit (1), Mittel zum Zuführen einer kleinen Tonermenge aus dem Toner-Wiederauffüllbehälter (8) an die Entwicklungseinheit (1), wenn das "bald leer"-Signal abgegeben wird, und Mittel zum Zuführen einer großen Tonermenge von dem Toner-Wiederauffüllbehälter (8) an die Entwicklungseinheit (1), wenn das "Toner Ende"-Signal abgegeben wird.