DE69223006T2 - Gerät zur Messung der Tonerkonzentration - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Tonerkonzentration in einem Behälter für Entwicklermaterial.
• In einer elektrophotographischen Druckmaschine wird das photoleitfähige Teil auf ein im wesentlichen gleichförmiges Potential aufgeladen, um dessen Oberfläche empfindlich zu machen. Der aufgeladene Bereich des photoleitfähigen Teils wird einem Lichtbild einer Originalvorlage ausgesetzt, das wiedergegeben werden soll. Die Belichtung des geladenen, photoleitfähigen Teils leitet selektiv die Ladung darauf in den bestrahlten Bereichen ab. Dies zeichnet ein latentes Ladungsbild auf dem photoleitfähigen Teil auf, das den Informationsbereichen entspricht, die in der Originalvorlage enthalten sind, die wiedergegeben wird. Nachdem das latente Ladungsbild auf dem photoleitfähigen Teil aufgezeichnet worden ist, wird das latente Bild entwickelt, indem Markierung- oder Tonerteilchen mit ihm in Berührung gebracht werden. Dies bildet ein Pulverbild auf dem photoleitfähigen Teil, das nachfolgend auf ein Kopieblatt übertragen wird. Das Kopieblatt wird erwärmt, um die Markierungsteuchen dauerhaft darauf in Bildkonfiguration festzulegen.
• Verschiedene Arten Entwicklungssystemen sind bisher verwendet worden. Diese Systeme verwenden Zweikomponenten-Entwicklermischungen oder Einkomponeten-Entwicklermaterialien. Typischerweise sind die verwendeten zweikomponeten-Entwicklermischungen gut auf dem Gebiet bekannt und umfassen allgemein gefärbte oder farbige, thermoplastische Pulver, die auf dem Gebiet als Tonerteilchen bekannt sind, die mit gröberen Trägerkörnchen vermischt sind, wie ferromagnetischen Körnchen. Die Tonerteilchen und die Trägerkörnchen werden so ausgewählt, daß die Tonerteilchen die richtige Ladung in bezug auf das latente Ladungsbild gewinnen, das auf der photoleitfähigen Oberfläche aufgezeichnet ist. Wenn die Entwicklermischung mit der geladenen, photoleitfähigen Oberfläche in Berührung gebracht wird, bewirkt die größere Anziehungskraft des latenten Ladungsbilds, das darauf aufgezeichnet ist, daß die Tonerteilchen von den Trägerkörnchen übertragen werden und an dem latenten Ladungsbild anhaften. Das elektrophotographische Mehrfarbdrucken ist im wesentlichen identisch mit dem vorstehenden Verfahren des Schwarz- und Weißdruckens. Jedoch werden, statt ein einziges latentes Bild auf der photoleitfähigen Oberfläche zu bilden, aufeinanderfolgende, latente Bilder entsprechend den verschiedenen Farben darauf aufgezeichnet. Jedes einzelne, latente Farbladungsbild wird mit Tonerteilchen einer Farbe entwickelt, die dazu komplementär ist. Dieses Verfahren wird eine Mehrzahl von Zyklen für unterschiedlich gefärbte Bilder und ihre entsprechend komplementär gefärbten Tonerteilchen wiederholt. Beispielsweise wird ein rotgefiltertes Lichtbild mit Cyan- Tonerteilchen entwickelt, während ein grüngefiltertes Lichtbild mit Magenta-Tonerteilchen entwickelt wird und ein blaugefiltertes Lichtbild mit gelben Tonerteilchen entwickelt wird. Jedes einzelne Farbtonerpulverbild wird auf das Kopieblatt übertragen und dem vorhergehenden Tonerpulverbild überlagert. Dies erzeugt ein mehrschichtiges Tonerpulverbild auf dem Kopieblatt. Danach wird das mehrschichtige Tonerpulverbild dauerhaft auf dem Kopieblatt festgelegt, wodurch eine Farbkopie erzeugt wird. Eine beispielhafte, elektrophotographische Druckmaschine zum Erzeugen von Farbkopien ist das Modell Nr. 1005, eine Handelsmarke, das von Xerox Corporation hergestellt wird.
• Es ist offensichtlich, daß in Druckmaschinen dieser Art Tonerteilchen von der Entwicklermischung entfernt werden. Wenn die Konzentration der Tonerteilchen abnimmt, verschlechtert sich die Dichte der sich ergebenden Kopie. Um die Kopien, die wiedergegeben werden, bei einer bestimmten, minimalen Dichte aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, die Konzentration der Tonerteilchen in der Entwicklermischung zu regeln. Des weiteren liefert das Messen der Tonerkonzentration eine zweckmäßige Eingabe zur Verfahrenssteuerung der elektrophotographischen Druckmaschine. Die Tonerkonzentration kann durch verschiedene bekannte Techniken geregelt werden, von denen eine einschließt, eine elektromagnetische Eigenschaft des Entwicklers zu überwachen, wie die Permeabilität, die absolute Dielektizitätskonstante oder die Leitfähigkeit, um Informationen in bezug auf das Träger/Tonerverhältnis zu erhalten.
• US-A-3,572,551 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen und Steuern der Tonerkonzentration in einer Entwicklermischung. Das Verfahren, das durch die Vorrichtung ausgeführt wird, umfaßt die Schritt, (1) Proben der Entwicklermischung nahe bei und an einer Spule vorbei zu bewegen, die mit einer Wechselstromschaltung verbunden ist, wodurch sich die Induktanz der Spule als eine Funktion der Tonerkonzentration in den Proben der Mischung ändert und die Wechselstromschaltung Ausgangssignale liefert, die sich mit der Tonerkonzentration in den Proben ändern, und (2) die Ausgangssignale mit Bezugssignalen bekannter Tonerkonzentrationen in der Mischung zu vergleichen, wodurch die Tonerkonzentration in den Proben bestimmbar ist.
• US-A-3,698,926 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ergänzen von Toner in elektrophotographischen Maschinen. Die Vorrichtung umfaßt eine Tonerquelle, einen Behälter, der ein Entwicklungsmittel zum Anwenden desselben auflatente Bilder enthält, ein bewegbares Impedanzelement, das seine Impedanz gemäß dem prozentualen Anteil des Toners in dem Entwicklungsmittel ändert, und eine auf die Änderung der Impedanz des Elements mit veränderbarer Impedanz reagierende Einrichtung, um den Toner dem Behälter von der Quelle zuzuführen, damit der prozentuale Anteil des Toners auf einem konstanten Wert beibehalten wird.
• US-A-3,707,134 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen und Steuern des Verhältnis der Toner-zu-Trägerteilchen einer Entwicklermischung, die eine induktive Meßspule mit einem Eisenkern umfaßt. Die Spule ist in dem Umfeld einer Entwicklungsvorrichtung einer elektrostatischen Kopiermaschine so angeordnet, daß sie in Berührungsbeziehung mit der Entwicklermischung ist, die Toner und magnetisierbare Trägerteilchen enthält. Die induktive Reaktanz der Spule ist eine Funktion der Menge an magnetisierbaren Teilchen pro Tonerteilchen in der Mischung. Somit ändert sich, wenn der Toner geleert wird, die Induktanz der Spule. Die Frequenz einer Oszillatorschaltung, die mit der Spule verbunden ist, ändert sich, wenn die Induktanz der Spule verändert wird. Die Frequenzänderung erzeugt einen entsprechenden Ausgang einer zusätzlichen Schaltung, die ihrerseits eine Tonerabgabeeinheit betreibt, wodurch Toner der Mischung hinzugefügt wird, um das Toner-zu-Träqerverhältnis auf einem vorbestimmten Wert wiederzugewinnen.
• US-A-3,802,381 offenbart eine Vorrichtung zum Messen des Verhältnisses von ferromagnetischen Trägerteilchen zu Tonerteilchen in elektrostatischen Druckmaschinen. Im allgemeinen wird ein elektrisches oder magnetisches Feld in dem Bereich einer Menge an Entwicklermischung hergestellt, und eine Messung eines Parameters, wie der magnetischen Permeabilität, wird verwendet, die Notwendigkeit eines größeren oder kleineren Prozentanteils an Toner oder Träger in der Mischung anzugeben. Bei der bevorzugten Ausführungsform der geoffenbarten Erfindung liefert eine Wanne, die in dem Bewegungsweg der Mischung in der Druckmaschine angeordnet ist, einen Mischungsaufbau, in dem eines der Felder hergestellt werden kann. Unter einem Gesichtspunkt der geoffenbarten Erfindung sind eine erste und eine zweite Spule in der Wanne angeordnet, wobei die Spulen in Luft oder um einen Kern gewickelt angeordnet sind. Die erste und die zweite Spule sind jeweils mit einem Wechselstromgenerator und einem Wechselstrommeßgerät verbunden. Beim Betrieb wird ein Magnetfeld in der Wanne hergestellt, so daß die magnetische Permeabilität, eine Anzeige der Tonerkonzentration, gemessen werden kann, wenn sich die Mischung durch die Wanne bewegt.
• US-A-3, 970,036 offenbart eine Tonerkonzentrationsbestimmungseinrichtung, in der Entwickler, der von einem Photoempfangselement nach dem Entwickeln entfernt wird, durch einen Kanal hindurchgelenkt wird. Eine Spule, die den Kanal umgibt, umfaßt ein Element eines Meßoszillators, dessen Frequenz mit der eines abstimmbaren Bezugsoszillators verglichen wird, um ein Frequenzdifferenzsignal zu liefern, das ein Maß für den relativen Anteil von Toner-zu-Träger in dem Entwickler ist. Dieses Tonerkonzentrationssignal wird verwendet, ein Tonernachfüllsystern zu betätigen, um Toner von einem Tonervorrat einem Entwickler zuzuführen.
• Das Xerox Disclosure Journal offenbart in Bd. 3, Nr. Mai/Juni 1980 Seite 315, ein Tonerkonzentrationsmeßsystem, das ein Rohr umfaßt, das in dem Luftkern eines Transformators angeordnet ist. Beim Betrieb werden die Primärwicklungen des Transformators mit einem Wechselstrom angeregt, um einen Wechselstromausgang in der Sekundärwicklung zu erzeugen. Die Sekundärwicklungen sind mit einer abgestimmten Sekundärschaltung verbunden, die einen charakteristisch scharfen Resonanzpunkt hat. Da sich die Resonanzfrequenz mit der Tonerkonzentration ändert, kann die Konzentration eines gegebenen Entwicklers durch eine geeignete Einstellung der Ansteuerfrequenz des Systems bestimmt werden.
• Mit der Ausnahme von US-A-3,707,134 offenbaren die obigen Druckschriften einen "passiven", magnetischen Fühler, der die Tonerkonzentration bestimmen kann, indem die magnetische Permeabilität des Entwicklers gemessen wird, der durch ein Rohr oder Ähnliches fließt. Es hat sich herausgestellt, daß solche passiven Fühler eine Empfindlichkeit gegenüber Entwicklerflußänderungen haben und demgemäß unerwünschten Werten von "Rauschen" oder Fehlern ausgesetzt sind. Andere Probleme, wie das Altern von Entwickler, nichtgeometrische Packungsbruchteile und Änderungen in der Umgebung können auch eine negative Wirkung auf die Qualität solcher passiver Fühler haben.
• Während die Meßanordnung der US-A-3,707,134 ('134 Patent) einige der obenerwähnten Probleme vermeidet, hat sie eine relativ komplexe Konstruktion und kann ungenaue Ergebnisse ergeben. Insbesondere ist der Fühler bei dieser Anordnung nahe einer Magnetbürste angeordnet und kann somit durch Entwicklerstreumaterial verunreinigt werden. Des weiteren können, es sei denn, die Entwicklerschicht auf der Bürste ist scharf dosiert, ungenaue Tonerkonzentrationsmessung erhalten werden. Schließlich schließt die Schaltung der Anordnung des '134 Patents viele Bauteile ein und ist somit relativ teuer, herzustellen.
• Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist, eine Meßvorrichtung zu schaffen, die die magnetische Permeabilität von Entwicklermaterial messen kann, ohne unerwünschten Rauschwerten ausgesetzt zu werden. Eine weitere Zielsetzung ist, eine relativ preiswerte Meßvorrichtung zu schaffen, die einfach auszuführen und frei von einer Verunreinigung der Umgebung ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird geschaffen eine Vorrichtung zum Messen der Tonerkonzentration in einem Behälter, der eine Menge an Entwicklermaterial, das magnetisches Trägermaterial und Tonermaterial einschließt, halten kann; wobei die genannte Vorrichtung eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes innerhalb des Entwicklerbehälters umfaßt, wobei die genannte Erzeugungseinrichtung betriebsmäßig mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuereinrichtung die genannte Erzeugungseinrichtung steuert, um selektiv das Magnetfeld während eines vorausgewählten Zeitintervalls innerhalb des Behälters zu erzeugen, wobei ein vorausgewählter Anteil des Entwicklermaterials durch das Magnetfeld zusammengedrückt wird und ein Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, wobei der Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung, nachdem das vorausgewählte Intervall beendet ist, als eine Funktion der Konzentration des Tonermaterials abfällt, und eine Überwachungseinrichtung, die auf die genannte Steuereinrichtung anspricht, um den Abfall bei dem Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung zu überwachen, um die Konzentration des Tonermaterials zu bestimmen.
• Gemäß einem Gesichtspunkt der geoffenbarten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung des weiteren eine Einrichtung, um magnetische Feldlinien des Magnetfelds zu lenken, worin im wesentlichen alle Feldlinien von der Erzeugungseinrichtung in den Entwicklerbehälter gelenkt werden, um ein starkes, örtliches Magnetfeld in dem Entwicklerbehälter zu bilden. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Lenkeinrichtung eine Abschirmung, die einen wesentlichen Abschnitt der Erzeugungseinrichtung umschließt.
• Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der geoffenbarten Ausführungsform umfaßt der Entwicklerbehälter ein Entwicklungsgehäuse. Das Entwicklungsgehäuse begrenzt eine Kammer, die das Entwicklermaterial enthalten kann und hat eine die Kammer umgebende Wand. Vorzugsweise ist die Erzeugungseinrichtung an einer äußeren Oberfläche der Enwicklungsgehäusewand angebracht, so daß die Erzeugungseinrichtung von der Kammer beabstandet ist.
• Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der geoffenbarten Ausführungsform schließt die Überwachungseinrichtung eine Einrichtung zum Verarbeiten des Zerfallstromausgangs ein, um zu bestimmen, wenn der Zerfallstromausgang einen vorausgewählten Schwellenwert erreicht hat.
• Zahlreiche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt.
• Ein Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, daß die Meßvorrichtung gegenüber verschiedenen Hauptumgebungs- und physikalischen Beschränkungen äußerst unempfindlich ist, wie Schwankungen bei der Feuchtigkeit und der reibungselektrischen Ladung, Entwickleraltern und nichtgeometrischen Packungsanteilen. Zu einem großen Teil liegt diesem hohen Maß an Unempfindlichkeit die Fähigkeit der Meßvorrichtung zugrunde, das vorausgewählte Volumen von Entwicklermaterial zusammenzudrücken, so daß die magnetische Permeabilität genau trotz wesentlicher Änderungen bei den obenerwähnten Beschränkungen gemessen werden kann.
• Ein anderes Merkmal ist, daß die Meßvorrichtung mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen konstruiert werden kann, wobei die Bauteile relativ preiswert sind. Des weiteren hat die Meßvorrichtung eine einfache Konstruktion und kann leicht hergestellt werden.
• Ein noch anderes Merkmal ist, daß ein starkes, örtliches Magnetfeld wirtschaftlich in dem Entwicklerbehälter erzeugt werden kann. Insbesondere sind die magnetischen Feldlinien in den Entwicklerbehälter durch die Verwendung der Abschirmung gelenkt, so daß das Magnetfeld außerhalb der Magnetfelderzeugungseinrichtung und des Entwicklerbehälters minimiert ist.
• Ein noch anderes Merkmal ist, daß die Magnetfelderzeugungseinrichtung an einer Außenfläche des Entwicklerbehälters angebracht werden kann, ohne die Wirksamkeit der Magnetfelderzeugungseinrichtung zu beeinträchtigen. Infolgedessen besteht weder eine Notwendigkeit, physikalisch die Konstruktion des Entwicklerbehälters zu ändern, noch die Magnetfelderzeugungseinrichtung zu verunreinigen, indem sie in direkter Berührung mit dem Entwicklermaterial angeordnet wird.
• Ein anderes Merkmal ist, daß der Ausgang der Maqnetfelderzeugungseinrichtung durch die Verwendung einer digitalen Verarbeitungseinrichtung diskret gemacht werden kann. Mit dem diskret gemachten Ausgang in der Form eines Zählwerts kann die Tonerkonzentration mittels digitaler Verarbeitung bestimmt werden. Beispielsweise kann ein Zählwert, der die Tonerkonzentration in dem Entwicklerbehälter darstellt, in einen Tonerkonzentrationsprozentanteil mit Hilfe einer Nachschlagtabelle umgewandelt werden, wobei die Nachschlagtabelle Zählwerte aufweist, die sich auf Tonerkonzentrationsprozentanteile beziehen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Tonerkonzentration in einem Behälter geschaffen, der Entwicklermaterial halten kann, das magnetisches Trägermaterial und Tonermaterial einschließt, wobei es die Schritte umfaßt, ein Signal an die Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Entwicklerbehälter anzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld während eines vorausgewählten Zeitintervalls erzeugt wird, um selektiv ein Magnetfeld in dem Entwicklerbehälter zu erzeugen, wobei ein kleinerer, vorausgewählter Anteil des Entwicklermaterials zusammengedrückt wird und der Strom quer zu der genannten Erzeungseinrichtung, nachdem das vorausgewählte Intervall geendet hat, als eine Funktion der Konzentration des Tonermaterials abfällt, und der Abfall des Stroms überwacht wird, um die Konzentration des Tonermaterials zu bestimmen.
• Die Erfindung wird des weiteren in beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Seitenansicht ist, die eine elektrophotographische Druckmaschine zeigt, die die Tonerkonzentrationsmeßvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin einschließt;
• Fig. 2 eine Schnittansicht einer Entwicklungseinheit ist, die vorzugsweise in der elektrophotographischen Druckmaschine verwendet wird;
• Fig. 3 eine Schnittansicht der Entwicklungseinheit mit einer perspektivischen Sprengdarstellung einer bekannten Tonerkonzentrationsmeßvorrichtung ist;
• Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Schaltung ist, die in der bekannten Meßanordnung verwendet wird;
• Fig. 5A eine Draufsicht auf einen Meßfühlerkopf ist, der in der Meßvorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
• Fig. 5B eine Seitenansicht des Meßfühlerkopfes zeigt;
• Fig. 6A eine Schnittansicht des Meßfühlerkopfes ist, der an einer Außenfläche der Entwicklungseinheit der Fig. 2 anüebracht ist, wobei der Meßfühlerkopf ein Magnetfeld überträgt;
• Fig. 6B eine Schnittansicht des Meßfühlerkopfes der Fig. 6A ist, wobei eine Abschirmung einen wesentlichen Teil von ihm umschließt;
• Fig. 7A eine schematische Ansicht einer Schaltung ist, die verwendet wird, den Meßfühlerkopf anzusteuern;
• Fig. 7B schematische Ansichten eines Impulseingangs für den Meßfühlerkopf und einen Übergangsausgang des Meßfühlerkopfes zeigt;
• Fig. 8A und 8B jeweils schematische Ansichten von Schaltungen zeigen, die verwendet werden, den Ausgangsübergang des Meßfühlerkopfes zu verarbeiten; und
• Fig. 9 eine Kalibrationskurve ist, die die Spannungsausgänge von dem Meßfühlerkopf mit den entsprechenden Tonerkonzentrationsprozentanteilen korreliert, wobei die Kalibrationskurve aus drei unabhängigen Datensätzen konstruiert ist.
• Während die vorliegende Erfindung nachfolgend in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform von ihr beschrieben wird, versteht es sich, daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf diese Ausführungsform zu begrenzen. Im Gegensatz ist beabsichtigt, alle Alternativen, Abänderungen und Äquivalente abzudecken, wie sie in dem Bereich der Erfindung eingeschlossen sein können, wie er durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist.
• Zum allgemeinen Verständnis der Merkmale der vorliegenden Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen sind die gleichen Bezugszeichen durchgehend verwendet worden, um identische Elemente zu bezeichnen. Fig. 1 zeigt schematisch verschiedene Bauteile einer beispielhaften, elektrophotographischen Druckmaschine, die eine Tonerkonzentrationsmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung darin einschließt. Es wird aus der folgenden Erörterung offensichtlich, daß die Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung ebensogut zur Verwendung in einer großen Vielzahl von elektrostatographischen Druckmaschinen geeignet ist und nicht notwendigerweise auf ihre Anwendung bei der besonderen, elektrophotographischen Druckmaschine beschränkt ist, die hier gezeigt ist.
• Insoweit, wie das Gebiet des elektrophotographischen Druckens gut bekannt ist, sind die verschiedenen Verarbeitungsstationen, die bei der Druckmaschine der Fig. 1 verwendet werden, nachfolgend schematisch gezegt und ihre Arbeitsweise ist kurz unter Bezugnahme auf sie beschrieben.
• Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet die elektrophotographische Druckmaschine einen Photorezeptor, d.h. ein photoleitfähiges Band 10. Vorzugsweise ist das photoleitfähige Band 10 aus einem photoleitfähigem Material hergestellt, das auf eine Masseschicht geschichtet ist, die wiederum auf eine Wölbungsverhinderungsstützschicht geschichtet ist. Das photoleitfähige Material ist aus einer Transportschicht hergestellt, die auf eine Erzeugungsschicht geschichtet ist. Die Transportschicht transportiert positive Ladungen von der Erzeugungsschicht. Die Grenzschicht ist auf die Masseschicht geschichtet. Die Transportschicht enthält kleine Moleküle von di-m-tolydiphenylbiphenyldiamin, die in einem Polycarbonat dispergiert sind. Die Erzeugungsschicht ist aus trigonalem Selen hergestellt. Die Masseschicht ist aus mit Titan beschichtetem Mylar, einem Warenzeichen von Dupont, hergestellt. Die Masseschicht ist sehr dünn und ermöglicht, daß Licht hindurchgeht. Andere geeignete, photoleitfähige Materialien, Masseschichten und Wölbungsverhinderunggrundschichten können auch verwendet werden. Das Band 10 bewegt sich in Richtung des Pfeils 12, um aufeinanderfolgende Abschnitte der photoleitfähigen Oberfläche sequentiell durch die verschiedenen Verarbeitungsstationen zu befördern, die um den Bewegungsweg davon angeordnet sind. Das Band 10 wird um eine Leerlaufwalze 14 und einer Antriebswalze 16 herumbewegt. Die Leerlaufwalze 14 ist drehbar angeordnet, so daß sie sich mit dem Band 10 dreht. Die Antriebswalze 16 wird durch einen Motor gedreht, der durch eine geeignete Einrichtung, wie einen Riemenantrieb, damit gekoppelt ist. Wenn sich die Walze 16 dreht, bewegt sie das Band 10 in Richtung des Pfeils 12 vorwärts.
• Anfangs läuft ein Abschnitt des photoleitfähigen Bandes 10 durch die Aufladestation A. In der Aufladestation A lädt eine Koronaerzeugungseinrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, das photoleitfähige Band 10 auf ein relativ hohes, im wesentlichen gleichförmiges Potential auf.
• Als nächstes wird die geladene, photoleitfähige Oberfläche zu der Belichtungsstation B gedreht. Die Belichtungsstation B schließt ein sich bewegendes Linsensystem ein, das allgemein mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist, und einen Farbfiltermechanismus ein, der allgemein mit dem Bezugszeichen 24 gezeigt ist. Eine Originalvorlage 26 wird stationär auf einer transparenten Sichtplatte 28 gehalten. Aufeinanderfolgende, schrittweise Bereiche der Originalvorlage werden mittels einer sich bewegenden Lampeneinrichtung beleuchtet, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 gezeigt ist. Die Spiegel 32, 34 und 36 reflektieren die Lichtstrahlen durch die Linse 22 hindurch. Die Linse 22 kann aufeinanderfolgende Beleuchtungsbereiche der Platte 28 abtasten. Die Lichtstrahlen von der Linse 22 werden durch das Filter 24 übertragen und von Spiegeln 38, 40 und 42 auf den geladenen Abschnitt des photoleitfähigen Bandes 10 reflektiert. Die Lampeneinrichtung 30, die Spiegel 32, 34 und 36, die Linse 22 und das Filter 24 werden in zeitlich abgestimmter Beziehung in bezug auf die Bewegung des photoleitfähigen Bandes 10 bewegt, um ein fließendes Lichtbild der Originalvorlage auf dem photoleitfähigen Band 10 in unverzerrter Weise zu erzeugen. Während der Belichtung schaltet der Filtermechanismus 24 ausgewählte Farbfilter in den optischen Lichtweg der Linsen 22 ein. Die Farbfilter wirken auf die Lichtstrahlen, die durch die Linse hindurchgehen, um ein latentes Ladungsbild, d.h. ein latentes Ladungsmuster, auf dem photoleitfähigen Band entsprechend einer bestimmten Farbe des fließenden Lichtbildes von der Originalvorlage aufzuzeichnen. Die Belichtungsstation B schließt auch einen Prüfbereichgenerator ein, der allgemein mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnet ist und eine Lichtquelle umfaßt, um ein Prüflichtbild auf den geladenen Abschnitt der photoleitfähigen Oberfläche in dem Zwischenbildbereich zu projizieren, d.h. dem Bereich zwischen aufeinanderfolgenden, latenten Ladungsbildern, die auf dem photoleitfähigen Band 10 aufgezeichnet sind, um einen Prüfbereich aufzuzeichnen. Der Prüfbereich sowie das latente Ladungsbild, die auf der photoleitfähigen Öberfläche des Bandes 10 aufgezeichnet sind, werden mit Tonerteilchen in einer Entwicklungsstation C entwickelt.
• Nachdem das latente Ladungsbild und der Prüfbereich auf dem photoleitfähigen Band 10 aufgezeichnet worden sind, befördert sie das Band 10 zu der Entwicklungsstation C. Die Entwicklungsstation C schließt vier einzelne Entwicklungseinheiten ein, die allgemein mit dem Bezugszeichen 44-47 bezeichnet sind. Die Entwicklungseinheiten sind von der Art, die auf dem Gebiet allgemein als "Magnetbürsten-Entwicklungseinheiten" bezeichnet werden. Typischerweise verwendet ein Magnetbürsten- Entwicklungssystem ein magnetisierbares Entwicklermaterial, das magnetische Trägerkörnchen einschließt, die Tonerteilchen aufweisen, die reibungselektrisch daran anhaften. Das Entwicklermaterial wird fortlaufend durch ein Feld mit gerichtetem Fluß gebracht, um eine Bürste 48 aus Entwicklermaterial zu bilden. Die Entwicklerteilchen bewegen sich fortlaufend, so daß die Bürste 48 beständig mit frischem Entwicklermaterial versehen wird. Die Entwicklung wird erreicht, indem die Bürste 48 aus Entwicklermaterial mit der photoleitfähigen Oberfläche in Berührung gebracht wird. Die Entwicklungseinheiten 44-47 wenden jeweils Tonerteilchen einer bestimmten Farbe an, die dem bestimmten Farbauszug des latenten Ladungsbildes entspricht, das auf der photoleitfähigen Oberfläche aufgezeichnet ist. Die Farbe von jedem der Tonerteilchen kann Licht innerhalb eines vorbestimmten Spektralbereiches des elektromagnetischen Wellenspektrums absorbieren, das der Wellenlänge des durch das Filter hindurchgegangen Lichts entspricht. Beispielsweise zeichnet ein latentes Ladungsbild, das gebildet worden ist, indem das Lichtbild durch ein grünes Filter hindurchgeht, die roten und blauen Abschnitte des Spektrums als Bereiche relativ hoher Ladungsdichte auf dem photoleitfähigen Band 10 auf, währen die grünen Lichtstrahlen durch das Filter hindurchgehen und bewirken, daß die Ladungsdichte auf dem photoleitfähigen Band 10 auf einen Spannungswert verringert wird, der zur Entwicklung unwirksam ist. Die geladenen Bereiche werden dann sichtbar gemacht; indem die Entwicklungseinheit 44 grün absorbierende (Magenta) Tonerteilchen auf das latente Ladungsbild anwendet, das auf dem photoleitfähigen Band 10 aufgezeichnet ist. Ähnlich wird ein blauer Farbauszug durch die Entwicklungseinheit 45 mit blauabsorbierenden (gelben) Tonerteilchen entwickelt, während der rote Farbauszug durch die Entwicklungseinheit 46 mit rotabsorbierenden (Zyan) Tonerteilchen entwickelt wird. Die Entwicklungseinheit 47 enthält schwarze Tonerteilchen und kann verwendet werden, das latente Ladungsbild zu entwickeln, das aus einer schwarzen und weißen Originalvorlage gebildet ist. Die gelben, Magenta und Zyan Tonerteilchen sind diffus reflektierende Teilchen. Jede der Entwicklungseinheiten 44-47 wird in die Betriebsposition und aus ihr herausbewegt In der Betriebsposition ist die Magnetbürste 48 nahe dem photoleitfähigen Band benachbart, während die Magnetbürste 48 in der Außerbetriebposition von ihm beabstandet ist. Während der Entwicklung von jedem latenten Ladungsbild ist nur eine Entwicklungseinheit in der Betriebsposition, wobei die verbleibenden Entwicklungseinheiten in der Außerbetriebsposition sind. Dies stellt sicher, daß ein latentes Ladungsbild und folgende Prüfbereiche mit Tonerteilchen der geeigneten Farbe ohne Vermischung entwickelt werden. In Fig. 1 ist die Entwicklungseinheit 44 in der Betriebsposition gezeigt, wobei die Entwicklungseinheiten 45-47 in der Außerbetriebsposition sind. Bei jeder der Entwicklungseinheiten 44-47 nimmt die Tonerkonzentration ab, wenn die Tonerteilchen auf den Photorezeptor 10 aufgebracht werden., Um eine Tonerkonzentration in den Entwicklungseinheiten 44-47 auf erwünschten Werten beizubehalten, ist es notwendig, zu wissen, wann die Tonerkonzentration unterhalb eines vorbestimmten Werts gefallen ist. Demgemäß ist jede der Entwicklungseinheiten 44-47 mit einer Meßvorrichtung 49 versehen, wobei die Meßvorrichtung einen Meßfühlerkopf oder Sensor 50 einschließt, der mit einem Ansteuer-Verarbeitungsnetzwerk 51 verbunden ist. Die Konstruktion und Arbeitsweise der Meßvorrichtung 49 sind mehr im einzelnen unten beschrieben.
• Nach der Entwicklung wird das Tonerbild zu der Übertragungsstation D bewegt, wo das Tonerbild auf ein Blatt eines Trägermaterials 52 übertragen wird, wie unter anderem unbehandeltes Papier. An der Übertragungsstation D bewegt die Blatttransportvorrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 54 bezeichnet ist, das Blatt 52 in Berührung mit dem photoleitfähigen Band 10. Der Blatttransport 54 hat ein Paar beabstandeter Bänder 56, die um drei Walzen 58, 60 und 62 herum angetrieben werden. Ein Greifer 64 erstreckt sich zwischen den Bändern 56 und bewegt sich gleichzeitig damit. Das Blatt 52 wird von einem Blattstapel 72 befördert, der in dem Behälter 74 angeordnet ist. Die Zuführrolle 77 bewegt das oberste Blatt von dem Stapel 72 in den Spalt, der durch die Beförderungswalzen 76 und 78 begrenzt ist. Die Beförderungsrollen 76 und 78 bewegen das Blatt 52 zu dem Blatttransport 54 vorwärts. Das Blatt 52 wird durch die Beförderungsrollen 76 und 78 synchron zu der Bewegung des Greifers 64 vorwärtsbewegt. Auf diese Weise kommt die Vorderkante des Blatts 52 an einer vorausgewählten Position an, um von dem offenen Greifer 64 empfangen zu werden. Der Greifer 64 schließt dann, wobei das Blatt daran zur Bewegung damit auf einem Umlaufweg gesichert ist. Der Vorderrand des Blattes ist lösbar an dem Greifer 64 befestigt. Da sich die Bänder in Richtung des Pfeils 79 bewegen, bewegt sich das Blatt 52 in Berührung mit dem photoleitfähigen Band in der Übertragungszone 80 synchron zu dem Tonerbild, das darauf entwickelt ist. Eine Koronaerzeugungseinrichtung 82 sprüht Ionen auf die Rückseite des Blattes, um das Blatt auf die richtige Höhe und Polarität auf zuladen, um das Tonerbild von dem photoleitfähigen Band 10 darauf hinzuziehen. Das Blatt 52 bleibt an dem Greifer 64 befestigt, um es auf einem Umlaufweg während dreier Zyklen zu bewegen. Auf diese Weise werden drei unterschiedliche Farbtonerbilder auf das Blatt 52 in überlagerter Ausrichtung zueinander übertragen. Somit werden die vorgenannten Schritte des Ladens, Belichtens, Entwickelns und Übertragens eine Mehrzahl von Zyklen wiederholt, um eine Mehrfarbkopie einer Originalfarbvorlage zu bilden.
• Nach den letzten drei Arbeitsvorgängen öffnen die Greifer 64 und gegeben das Blatt 52 frei. Der Förderer 84 transportiert das Blatt 52 in Richtung des Pfeils 86 zu der Einschmelzstation E, wo das übertragene Bild dauerhaft in das Blatt 52 eingeschmolzen wird. Die Einschmelzstation E schließt eine geheizte Einschmelzwalze 88 und eine Druckwalze 90 ein. Das Blatt 52 geht durch den Spalt hindurch, der durch die Einschmelzwalze 88 und eine Druckwalze 90 begrenzt ist. Das Tonerbild berührt die Einschmelzwalze 88, so daß es auf dem Blatt 42 festgelegt wird. Danach wird das Blatt 52 durch die Beförderungsrollenpaare 92 zu dem Auffangbehälter 94 zur nachfolgenden Entnahme aus diesem durch die Maschinenbedienungsperson bewegt.
• Die letzte Verarbeitungsstation in Richtung der Bewegung des Bandes 10, wie sie durch den Pfeil 12 angegeben ist, ist die Reinigungsstation F. Eine drehbar gelagerte Faserbürste 96 ist in der Reinigungsstation F angeordnet und wird mit dem photoleitfähigen Band 10 in Berührung gehalten, um restliche Tonerteilchen zu entfernen, die nach dem Übertragungsvorgang zurückbleiben. Danach beleuchtet die Lampe 98 das photoleitfähige Band 10, um irgendwelche Restladung, die darauf zurückbleibt, vor den Beginn des nächstfolgenden Zyklus zu entfernen.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 wird die Konstruktion und Arbeitsweise der Entwicklungseinheiten 44-47 mehr im einzelnen erörtert. Da die Konstruktion und Arbeitsweise von jeder der Entwicklungseinheiten 44-47 identisch ist, wird nun die Konstruktion und Arbeitsweise der Entwicklungseinheit 44 beschrieben. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, ist die beschriebene Entwicklungseinheit 44 nur beispielhaft von einer von vielen Arten von Entwicklungsanordnungen, die verwendet werden könnten, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die Grundbauteile der Entwicklungseinheit 44 sind ein Entwicklungsgehäuse 102, ein Schaufelrad 104, eine Geberwalze 106 und die Magnetbürste 48. Das Schaufelrad 104 ist ein zylindrisches Element mit Eimern 6der Taschen 107, die über dessen Umfang angeordnet sind, wobei sich das Paddelrad dreht, um Entwicklermischung 108 von einem unteren Teil des Entwicklungsgehäuses 102 in einen oberen Bereich davon anzuheben. Wenn die Entwicklermischung 108 den oberen Bereich des Gehäuses 102 erreicht, wird sie von den Eimern 107 auf die Geberwalze 106 angehoben.
• Wenn sich die Entwicklermischung 108 in den Eimern 107 der Geberwalze 106 nähert, zieht das Magnetfeld, das durch die festen Magneten darin erzeugt wird, die Entwicklermischung 108 an. Die Geberwalze 106 bewegt die Entwicklermischung 108 in einer Aufwärtsrichtung, wenn die Geberwalze 106 in einer mit dem Pfeil 112 übereinstimmenden Richtung gedreht wird. Da ein Überschuß an Entwicklermischung der Geberwalze 106 von dem Schaufelrad 104 zugeführt werden kann, ist eine Dosierklinge 114 vorgesehen, um die Menge an Entwicklermischung zu steuern, die über das obere Ende der Geberwalze 106 getragen wird. Die Klinge 114 ist angeordnet, daß sie überschüssige Entwicklermischung 108 von der Geberwalze 106 abschneidet, so daß die überschüssige Entwicklermischung 108 in der Abwärtsrichtung in Richtung zu dem Schaufelrad 104 fällt. Die Entwicklermischung 108, die an der Dosierklinge 114 hindurchgeht, wird über die Geberwalze 106 und in eine Entwicklungszone 116 getragen, die sich zwischen der Oberfläche eines Photorezeptors 10 und der Magnetbürste 48 befindet. Das latente Ladungsbild, das auf der photoleitfähigen Oberfläche aufgezeichnet worden ist, wird entwickelt, indem die sich bewegende Entwicklermischung 108 mit der Oberfläche des photoleitfähigen Bandes 10 in Berührung gebracht wird. Die geladenen Bereiche der photoleitfähigen Bandoberf läche ziehen Tonerteilchen elektrostatisch von den Trägerkörnern der Entwicklermischung 108 an. Während des Entwicklungsvorgangs fallen überschüssige Trägerkörner und Tonerteilchen von der Entwicklermischung 108 in den unteren Teil des Entwicklungsgehäuses 102 und werden dort fortlaufend in einer Weise gemischt, die mit der Lehre der US-A3,960,444 übereinstimmt (Patentinhaber: Gundlach u. a.).
• Bezugnehmend auf Fig. 3 ist eine bekannte Fühleranordnung von der Art, die von TDK unter der Katalognummer TS0524LB-X, einer Handelsmarke, hergestellt wird, mit dem Bezugszeichen 118 bezeichnet, und an dem Entwicklungsgehäuse 102 angebracht gezeigt. Die Meßanordnung 118 umfaßt eine Befestigungseinheit 126 und eine Meßvorrichtung 128. Die Befestigungseinheit 126 schließt ein längliches Befestigungselement 130 ein, wobei das Befestigungselement 130 einen Kopfabschnitt 131 aufweist. Der Kopfabschnitt 131 stimmt in der Form mit einem unteren Abschnitt des Entwicklungsgehäuses 102 überein. Öffnungen 132- 133 sind in der Einheit 126 begrenzt. Die Meßvorrichtung 128 umfaßt einen Meßfühlerkopf 136, der mit der Meßschaltung (nicht gezeigt) verbunden ist, die beide in einem Gehäuse 140 befestigt sind. Das Gehäuse 140 begrenzt Öffnungen 142, die Befestigungsmittel 144 aufnehmen können. Vorzugsweise ist der Meßfühlerkopf 136 zylindrisch geformt, und sein Außendurchmesser ist gerade etwas weniger als der Innendurchmesser der Öffnung 132.
• Bei einer bekannten Ausführungsform ist die Meßanordnung 118 an einer Bodenoberfläche des Entwicklungsgehäuses 102 befestigt, indem zuerst eine Öffnung oder Schlitz 146 in eine Bodenwand des Entwicklungsgehäuses 120 gebohrt und der Kopfabschnitt 131 in die Öffnung 146 eingepaßt wird. Nachdem der Kopfabschnitt 131 mit der Öffnung 146 übereinstimmend eingepaßt worden ist, wird der Meßfühlerkopf 136 durch die Öffnungen 132, 146 eingeführt. Die Öffnungen 133 werden dann zu den Öffnungen 142 ausgerichtet, und das Gehäuse 140 wird an dem Befestigungselement 130 unter Verwendung von Befestigungsmitteln 144 befestigt. Vorzugsweise ist, wenn der Meßfühlerkopf 136 durch die Öffnungen 132, 146 eingeführt worden ist, dieser mit dem Entwicklermaterial in dem Gehäuse 140 in Berührung.
• Bezugnehmend auf Fig. 4 ist eine beispielhafte Schaltung in schematischer Form gezeigt, die verwendet werden könnte, um die Meßschaltung auszuführen. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Meßfühlerkopf 136 vorzugsweise von einem Oszillator 150 angesteuert, und der sich ergebende Ausgang des Meßfühlerkopfes 136 kann bei einer verstärkenden Zusatzschaltung 152 verstärkt werden. Das sich ergebende, verstärkte Signal wird zu Impulsen bei einer Signalverarbeitungszusatzschaltung 154 verarbeitet, und diese Impulse werden bei einer Zählzusatzschaltung 156 gezählt. Die gezählten Impulse können mittels einer Verarbeitungsschaltung 158 in einen Signalausgang umgewandelt werden, der eine Größe und eine Frequenz hat.
• Beim Betrieb fließt Entwicklermischung an dem Meßfühlerkopf 136 vorbei, während sich die Frequenz und die Größe des Signals, die dort erzeugt werden, als eine Funktion der magnetischen Permeabilität der Entwicklermischung ändern. Wenn Toner in dem Entwickler geleert wird, nimmt die magnetische Permeabilität zu und dadurch nimmt die Frequenz und die Größe des Signalausgangs ab. Durch Verwendung von üblichen Kalibrationstechniken, können die verschiedenen Frequenzen oder Größen des Signalausgangs für einen gegebenen Arbeitspunkt mit entsprechenden Tonerkonzentrationswerten korreliert werden.
• Es ist durch Versuche herausgefunden worden, daß diese Technik eine präzise und genaue Form der Tonerkonzentrationsmessung liefert, solange gewisse Zustände konstant gehalten werden, wie die Umgebung, das Entwickleralter, die reibungselektrische Ladung, den Fluß und die Packung. Wenn irgendeiner dieser Zustände geändert wird, ändert sich jedoch der Arbeitspunkt und die Kalibration des Systems wird demgemäß verschoben. Beispielsweise kann während eines gewissen Zeitintervalls, wie eines Tages, die reibungselektrische Ladung einer Entwicklermischung merklich ansteigen. Wenn die reibungselektrische Ladung ansteigt, verschiebt sich der Arbeitspunkt und somit die Kalibrationskurve der Meßvorrichtung 128, so daß die Beziehung der Signalausgangsgröße zu der Tonerkonzentration nicht mehr die gleiche ist. Es wird, wenn nicht die Meßvorrichtung 128 geeignet eingestellt wird, den neuen Arbeitspunkt zu berücksichtigen, ein unerwünschter Fehler bei den Tonerkonzentrationsbestimmungen angetroffen. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, ist ein fortlaufendes Einstellen der Meßeinrichtung 128 kaum machbar, da die Meßvorrichtung 128 typischerweise für von einer Wartungsperson verschiedene Benutzer unzugänglich ist.
• Wie es des weiteren im einzelnen unten erörtert wird ist die Meßvorrichtung 49 im Gegensatz zu bekannten Meßvorrichtungen 118 sehr unempfindlich gegenüber den oben angegebenen Zustandsänderungen. Unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 5A und 58 ist der Meßfühlerkopf oder Sensor 50 der Meßvorrichtung 49 mehr im einzelnen gezeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Meßfühlerkopf 50 Draht 160, der um einen Kern 162 herumgewickelt ist. Während der Kern 162 ein Luftkern sein kann, umfaßt der Kern 162 bei der bevorzugten Ausführungsform einen Stahlkern. Ein wesentlicher Abschnitt des Meßfühlerkopfes so ist von einer Abschirmung 164 umschlossen, wobei die Abschirmung 164 vorzugsweise wenigstens einen Schlitz 166 aufweist, der darin angeordnet ist, um die Wirbelstromerzeugung um den Meßfühlerkopf 160 herum zu minimieren. Bei einem Beispiel ist der Meßfühlerkopf 50 aus 30 awg magnetischem Draht hergestellt und hat die folgenden Abmessungen:
• Meßfühlerlänge = 10,5 mm
• Meßfühlerdurchmesser = 16,0 mm
• Meßfühlerkerndurchemsser = 3,1 mm
• Bei dem gleichen Beispiel hat der Meßfühlerkopf 50 die folgenden, elektromagnetischen Eigenschaften:
• L1 = 5,83 mH
• R = 8,89 Ω
• Q = 3,78
• Bei einer alternativen Ausführungsform könnte der oben beschriebene Meßfühlerkopf 50 durch einen Meßfühler vom Transformatortyp festgelegt sein, bei dem die Primärspule des Transformators mit einem relativ größeren Draht gewickelt ist, um relativ größere Ströme zu verarbeiten, während die Sekundärspule mit einem relativ feineren Draht gewickelt ist, um die Meßfühlerempfindlichkeit gegenüber geringen Änderungen bei der Tonerkonzentration zu erhöhen.
• Es ist herausgefunden worden, daß im Gegensatz zu der bekannten Meßanordnung 118 die Meßvorrichtung 49 bei den Entwicklungseinheiten 45-47 mit geringer oder keiner Abänderung der Konstruktion des Entwicklungsgehäuses 102 ausgeführt werden kann. Das heißt, das Messen kann erreicht werden, wenn der Meßfühlerkopf 50 nur herkömmlich entlang einer äußeren Oberfläche des Gehäuses 102 befestigt wird. Bei einem Beispiel ist der Meßfühlerkopf 50 an dem Entwicklungsgehäuse 102 mit entweder herkömmlichen Befestigungsmitteln oder einem Klebemittel befestigt. Infolgedessen besteht keine Notwendigkeit, ein Loch in das Entwicklungsgehäuse 102 zu schneiden oder den Meßfühlerkopf 50 in unmittelbarer Berührung mit der Entwicklermischung 108 zu bringen.
• Bezugnehmend auf die Fig. 6A und 6B kann die vorteilhafte Wirkung der Abschirmung 164 besser verstanden werden. In den Fig. 6A und 68 ist der Meßfühlerkopf 50 als an einer äußeren Oberfläche des Entwicklungsgehäuses 102 befestigt gezeigt. Wie man erkennt, kann ein Magnetfeld, das eine Stärke H hat, erzeugt werden, indem Wechselstrom oder Impulse an den Draht 160 angelegt werden. Wenn ein Magnetfeld, das Magnetfeldlinien 168 aufweist, in dem Meßfühlerkopf 50 ohne die Abschirmung 164 (Fig. 6A) erzeugt wird, sind die Feldlinien innerhalb und außerhalb des Entwicklungsgehäuses 102 angeordnet. Wenn andererseits der Meßfühlerkopf 50 mit der Abschirmung 164 verwendet wird, sind im wesentlichen alle Feldlinien in das Entwicklungsgehäuse 102 "fokussiert". Bei den entsprechenden Fällen der Fig. 6A und 6B ist herausgefunden worden, daß, wenn der Strom konstant gehalten wird, das fokussierte Feld eine merklich größere Intensität in dem Entwicklungsgehäuse 102 als das nichtfokussierte Feld hat.
• Bezugnehmend auf Fig. 7A ist eine Ansteuerschaltung für das Ansteuerverarbeitungsnetzwerk 51 mit dem Bezugszeichen 172 bezeichnet. Die Ansteuerschaltung 172 schließt eine Anordnung 174 von R1, R2 und T1 ein, wobei die Anordnung fähig ist, einen Impuls einer vorbestimmten Größe dort hindurch zu übertragen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Impuls an die Anordnung 174 mittels einer herkömmlichen Auslösungs- Transistor-Transistor-Logik angelegt. Ein Potentiometer ("pot"), das mit dem Ausdruck P1 bezeichnet ist, ist mit dem Widerstand R2 verbunden, um einen Spannungsteiler 176 festzulegen, wobei der Spannungsteiler 176 den maximalen Strom einstellt, der durch den Meßfühlerkopf 50 hindurchfließen kann. Der Strom wird zu dem Meßfühlerkopf 50 mittels der Stromsteueranordnung 178 gebracht, wobei die Anordnung 178 einen Transistor T2 einschließt, der mit einem Widerstand R3 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform der Fig. 7A ist der Meßfühlerkopf 50 durch eine "Schwungrad"-Diode D1 vorgespannt und der Ausgang des Meßfühlerkopfes so ist mit einem Ausgangswiderstand R0 verbunden.
• Bezugnehmend auf 7B wird die Arbeitsweise des Stromansteuervorgangs mehr im einzelnen beschrieben. Nach dem Einstellen des Potentiometers P1 wird ein Impuls, der eine vorbestimmte Größe hat, der Stromsteuerungsanordnung 178 eingegeben. Wenn der Impuls an den Meßfühlerkopf 50 angelegt wird, nähert sich der Strompegel einem maximalen Pegel, nämlich lp. Unter der Annahme, daß der Impuls eine ausreichende Größe hat, ein Magnetfeld geeigneter Intensität H zu erzeugen, wird ein vorbestimmtes Volumen an Entwicklermischung 108 zusammengedrückt, wobei die Entwicklermischung magnetisches Trägermaterial einschließt. Wenn der Impuls unterbrochen wird, beginnt der Stromausgang über R0 gemäß der Beziehung abzufallen:
• Stromabfallrate = L/R
• worin
• L = Induktanz des Meßfühlerkopfes 50
• R = Widerstand von D1, Meßfühler 50 und R0
• Man sollte erkennen, daß die Induktanz L erhöht wird, wenn in der Nähe des magnetischen Trägermaterials angeordnet wird. Tatsächlich ändert sich die Stromabfallrate als Funktion des Träger-zu-Toner-Verhältnisses in dem zusammengedrückten, vorausgewählten Volumen. Das heißt, wenn die Tonerkonzentration in der Entwicklermischung abnimmt, nimmt die relative Größe an Trägermaterial zu. Demgemäß ist, wie es in Fig. 7B dargestellt ist, die Steigung der Kurve des Stromabfalls für die Entwicklermischung, die eine relativ niedrige Tonerkonzentration aufweist, weniger steil als die Kurve des Stromabfalis für eine Entwicklermischung, die eine relativ hohe Tonerkonzentration hat.
• Das von dem Meßfühlerkopf 50 erzeugte Magnetfeld ändert sich gemäß, neben unter anderen Faktoren der Abmessungen des Meßfühlerkopfes 50 sowie der bevorzugten Größe des Impulses und und der bevorzugten Zeitdauer, die der Impuls überspannt. Um ein optimales Magnetfeld mit dem Meßfühlerkopf 50 zu erreichen, sollten die Größe und die Dauer des Impulses groß genug sein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die vorausgewählte Probe angemessen während eines geeigneten Zeitintervalls zusammendrückt, ohne eine übermäßige Energiemenge zu verschwenden. Für den beispielhaften Meßfühlerkopf 50, dessen Abmessungen oben angegeben worden sind, ist herausgefunden worden, daß ein geeignetes, vorausgewähltes Volumen an Entwicklermischung 108 während eines geeigneten Zeitintervalls zusammengedrückt wird, wenn der Stromimpuls eine Größe von ungefähr 750 mA und eine Dauer von ungefähr 50 msec hat.
• Bezugnehmend auf die Fig. 8A und 8B sind Verarbeitungsschaltungen, die zur Verwendung mit der Ansteuerschaltung 172 geeignet sind, mit den Bezugszeichen 180 und 182 bezeichnet. Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 8A umfaßt die Verarbeitungsschaltung eine Abtast- und Halteeinrichtung 184, wie einen Operationsverstärker, der für eine analoge Speicherung angepaßt ist. Die Abtast- und Halteeinrichtung 184 ist betriebsmäßig mit einer Verzögerungseinrichtung 186 verbunden, wie einem Kondensator oder Ähnlichem. Beim Betrieb wird der Ausgang R0 ( Fig. 7A) der Abtast- und Halteeinrichtung 184 eingegeben, in der er während einer vorausgewählten Abtastdauer gehalten wird, z.B. ts1. In der Zwischenzeit wird ein Freigabesignal für die Abtast- und Halteeinrichtung 184 an die Verzögerungseinrichtung 186 übertragen. Nachdem tsl abgelaufen ist, wird das Freigabesignal an die Abtast- und Halteeinrichtung 184 übertragen, so daß ein Signal, das die Tonerkonzentration an gibt, wie Vaus von der Abtast- und Halteeinrichtung 184 ausgegebenen wird.
• Mit der Hilfe einer geeigneten Kalibrationkurve, wie der Kalibrationskurve in Fig. 9, kann der Ausgang der Abtast- und Halteeinrichtung 184, d.h., Vaus, an einen entsprechenden Tonerkonzentrationsprozentsatz angepaßt werden. Wie es von dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt wird, kann die Kalibrationskurve der Fig. 9 kontrolliert werden, indem aufeinanderfolgend Bezugsproben sich ändernder Tonerkonzentrationen in einem geeigneten Behälter angeordnet werden, ein konstantes Magnetfeld bei jeder Probe unter Verwendung der Ansteuerschaltung 172 angewendet wird und eine Spannung für jede Probe mit ihrem entsprechenden Tonerkonzentrationswert oder Prozentanteil korreliert wird.
• Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 8B ist eine digitale Alternative zu der obigen Methode gezeigt. Die Verarbeitungsschaltung 182 umfaßt einen Vergleicher 188, wie einen Operationsverstärker ("op amp"), der mit einem Zähler 190 verbunden ist. Ein nichtumkehrender Eingang des Operationsverstärkers 188 steht mit dem Ausgang der Ansteuerschaltung 172 in Verbindung, und ein umkehrender Eingang des Operationsverstärkers 188 ist als Bezug auf einer Schwellenspannung (VTH). Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 7B ist VTH eine Spannung, die einem Strompegel entspricht, der während des Abfalls angetroffen wird, wie Is. Wie es in Fig. 7B gezeigt ist, schneiden Abfallkurven für Entwicklermischungen unterschiedlicher Tonerkonzentrationen VTH.an verschiedenen Orten. Der Zähler 190 wird durch die Anstiegsflanke des ausgelösten Impulses zurückgesetzt und bei der Abfallflanke des ausgelösten Impulses freigegeben. Ein Zwischenspeicher 192 ist mit dem Zähler 190 gekoppelt, um den Ausgang davon zwischenzuspeichern. Der Zwischenspeicher 192 wird mit der Anstiegsflanke des ausgelösten Impulses gesteuert.
• Beim Betrieb wird, wenn der Impuls in der Ansteuerschaltung 172 ausgelöst wird, der Zähler 190 zurückgesetzt und der vorhergehende Zählwert wird von dem Zwischenspeicher 192 ausgegeben, wenn er gesteuert wird. Wenn der Impuls abfällt, wird der Zähler freigegeben und das Zählen fährt fort, bis der Stromabfall, der von R0 erfaßt wird, VTH erreicht, wobei dann der Zähler 190 gesperrt wird. Wenn der Zählausgang unmittelbar erwünscht wird, kann er erhalten werden, indem ein geeignetes Signal an den Zwischenspeicher 192 übertragen wird. Es versteht sich aus der obigen Diskussion, daß eine Kalibrationskurve konstruiert werden kann, um den Zählausgang mit der Tonerkonzentration zu korrelieren. Des weiteren erkennt man, daß bei der oben beschriebenen digitalen Methode die Ergebnisse der Kalibrationskurve in einer Nachschlagtabelle eines Mikroprozessors abgeladen werden können, wobei der Mikroprozessor in der elektrophotographischen Druckvorrichtung angeordnet ist, die oben beschrieben worden ist. Bei der digitalen Methode könnte der Zählausgang an den Mikroprozessor übertragen und an einen Bezugswert des Tonerkonzentrationsprozentanteils von der Nachschlagtabelle angepaßt werden. Der Wert von der Nachschlagtabelle wiederum könnte in einem Speicher gespeichert und/oder über eine Benutzerschnittstelle angezeigt werden.
• Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 9 sind drei Datensätze gezeigt, die jeweils bei einer relativen Feuchtigkeit von 30%, 34% und 41% genommen worden sind. Jeder Datensatz wurde abgeleitet, indem die Tonerkonzentration in einer Entwicklermischung verändert und der entsprechende Stromabfall analysiert wurde, wie es oben erörtert worden ist. Allgemein sind alle Datenauftragungen auf einer einzelnen, zusammengesetzten Kalibrationskurve. Insbesondere zeigt die zusammengesetzte Kurve die Unempfindlichkeit der Meßvorrichtung gegenüber Feuchtigkeit. Es folgt aus Versuchen mit der Meßvorrichtung 49, daß ähnliche, zusammengesetzte Kurven konstruiert werden können, die die Unempfindlichkeit der Meßvorrichtung 49 gegenüber, neben anderen Faktoren, Entwickleralterung, nichtgeometrische Packungsbruchteile und Änderungen bei der Umgebung zeigen.

Claims (9)

1. Eine Vorrichtung zum Messen der Tonerkonzentration in einem Behälter, der eine Menge an Entwicklermaterial (108), das magnetisches Trägermaterial und Tonermaterial einschließt, halten kann;

wobei die genannte Vorrichtung eine Erzeugungseinrichtung (50) zum Erzeugen eines Magnetfeldes innerhalb des Entwicklerbehälters umfaßt, wobei die genannte Erzeugungseinrichtung (50) betriebsmäßig mit einer Steuereinrichtung (172) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuereinrichtung (172) die genannte Erzeugungseinrichtung (50) steuert, um selektiv das Magnetfeld während eines vorausgewählten Zeitintervalls innerhalb des Behälters zu erzeugen, wobei ein vorausgewählter Anteil des Entwicklermatenais durch das Magnetfeld zusammengedrückt wird und ein Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung (50) erzeugt wird, wobei der Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung (50), nachdem das vorausgewählte Intervall beendet ist, als eine Funktion der Konzentration des Tonermaterials abfällt, und eine Überwachungseinrichtung (180, 182), die auf die genannte Steuereinrichtung (172) anspricht, um den Abfall bei dem Strom quer zu der genannten Erzeugungseinrichtung (50) zu überwachen, um die Konzentration des Tonermaterials zu bestimmen.

2. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Überwachungseinrichtung eine Einrichtung zum Verarbeiten des abfallenden Stromausgangs einschließt, um zu bestimmen, wenn der abfallende Stromausgang einen vorausgewählten Schwellenwert (Is) erreicht hat.

3. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung (50) ein induktives Element (160) umfaßt, das betriebsmäßig mit der genannten Steuereinrichtung gekoppelt ist.

4. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte induktive Element (160) eine Spule (160) umfaßt, die eine Mehrzahl von Wicklungen hat, deren Zahl groß genug ist, das Zusammendrücken des vorausgewählten Anteils an Entwicklermaterial zu ermöglichen, wenn ein elektrischer Impuls an die genannte Spule (160) angelegt wird.

5. Eine Vorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerbehälter ein Entwicklungsgehäuse umfaßt, wobei das genannte Entwicklungsgehäuse (102) eine Kammer begrenzt, die geeignet ist, Entwicklermaterial zu enthalten, und das genannte Entwicklungsgehäuse eine die genannte Kammer umgebende Wand aufweist, und des weiteren dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Erzeugungseinrichtung (50) an einer äußeren Oberfläche der genannten Entwicklungsgehäusewand (102) befestigt ist, so daß die genannte Erzeugungseinrichtung (50) von der genannten Kammer beabstandet ist.

6. Eine Vorrichtung, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, gekennzeichnet durch eine Lenkungseinrichtung (164) zum Lenken der Magnetfeldlinien des Magnetfeldes, wobei im wesentlichen alle Feldlinien von der genannten Erzeugungseinrichtung (50) in den Behälter gerichtet werden, um ein starkes, örtliches Magnetfeld innerhalb des Behälters zu bilden.

7. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 6 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Lenkungseinrichtung (164) eine Abschirmung (164) umfaßt, die einen wesentlichen Abschnitt der genannten Erzeugungseinrichtung (50) umschließt.

8. Eine Druckvorrichtung, die eine Entwicklungsvorrichtung (c) zum Entwickeln eines latenten Bildes einschließt, das auf einem zurückhaltenden Element (10) angeordnet ist, wobei die Entwicklungsvorrichtung (c) einen Behälter, der eine Menge an Entwicklermaterial zurückhalten kann, das eine sich ändernde Konzentration an magnetischem Trägermaterial und Tonermaterial aufweist, und eine Meßvorrichtung zum Messen der Tonerkonzentration in dem Behälter einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Meßvorrichtung wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht ist.

9. Ein Verfahren zum Messen der Tonerkonzentration in einem Behälter, der Entwicklermaterial halten kann, das magnetisches Trägermaterial und Tonermaterial einschließt, wobei es die Schritte umfaßt, ein Signal an die Erzeugungseinrichtung (50) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Entwicklerbehälter anzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld während eines vorausgewählten Zeitintervalls erzeugt wird, um selektiv ein Magnetfeld in dem Entwicklerbehälter zu erzeugen, wobei ein kleinerer, vorausgewählter Anteil des Entwicklermaterials zusammengedrückt wird und der Strom quer zu der genannten Erzeungseinrichtung (50), nachdem das vorausgewählte Intervall geendet hat, als eine Funktion der Konzentration des Tonermaterials abfällt, und der Abfall des Stroms überwacht wird, um die Konzentration des Tonermaterials zu bestimmen.