DE2747014C3

DE2747014C3 - Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2747014C3
Application number: DE2747014A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Miyakawa; Koji Sakamoto; Susumu Tatsumi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4226525A; DE2747014A1; US4306804A; DE2747014B2

Description

Die Erfindung betrifft eine eleklrophotographische Entwicklungsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Der Gebrauchszustand eines Träger- und Tonerteilchen enthaltenden, pulverisierten Entwicklers für elektrophotographische Entwicklungseinrichtungen muß ständig überprüft werden, da sich die Tonerteilchen im Laufe der Entwicklung verbrauchen. Es ist deshalb üblich, die Trägerteilchen und die unverbrauchten Tonerteilchen zu der Entwicklungsvorrichtung zuruckzuleiten und frische Tonerteilchen zuzusetzen, um die Tonerdichte, das heißt, das Verhältnis Tonerteilchen/ Trägerteilchen auf einem konstanten Wert zu halten. Die Weiterverwendung der Trägerteilchen über einen längeren Zeitraum führt jodoch dazu, daß Tonerteilchen an den Trägerteilchen haften, so daß sich insgesamt die Eigenschaften des Entwicklers verschlechtern. Dies führt wiederum zu einer geringeren Dichte des Tonerbildes und zu verwaschen aussehenden Kopien. Aus diesem Grunde wird daher im allgemeinen der Entwickler ersetzt, wenn die fertigen Kopien keine ausreichende Schwärzung mehr haben; als Alternative hierzu ist es auch üblich, den gesamten Entwickler nach der Herstellung einer vorgegebenen Zahl von Kopien auszuwechseln.

Der Schwärzungsgrad der Kopie wird jedoch nicht nur durch die Qualität der Tonerteilchen, sondern auch durch andere Faktoren beeinflußt Dazu gehört beispielsweise eine Verschlechterung der dielektrischen und photoleitenden Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers, aber auch eine Verschmutzung der optischen Bauelemente des Kopiergeräfes durch herumfliegende Tonerteilchen.

Aus diesen Gründen ist es unmöglich, den Gebrauchszustand des Entwicklers allein durch Überwachung des Schwärzungsgrades der fertigen Kopien zu bestimmen. Dies führt dazu, daß entweder ein noch orauchbarer Entwickler zu früh ersetzt oder ein verbrauchter Entwickler zu lange eingesetzt wird.

Bei elektrophotographischen Entwicklungsvorrichtungen der angegebenen Gattung sind deshalb Einrichtungen zur Kontiolle des Gebrauchszustandes des Entwicklers entwickelt worden. So geht aus der DE-PS 20 55 321 ein Detektor mit einem Trichter hervor, der den nach der Entwicklung des latenten Bildes von dem Aufzeichnungsmaterial herabfallenden Entwickler auffängt; um den Hals des Trichters herum ist eine Spule angeordnet, deren induktiver Widerstand sich mit der Tonerkonzentration des den Trichter passierenden Entwicklers ändert Damit ergibt sich also ein Maß für die Tonerkonzentration, so daß mittels des Ausgangssignals des Detektors die Tonerkonzentration durch Zuführung frischen Toners konstant gehalten werden kann.

Aus der DE-OS 10 26 511 ist eine Einrichtung zur Kontrolle des Gebrauchszustandes des Entwicklers bekannt, bei welcher der Entwickler in mehrere Tcilslröme aufgeteilt und die Tonerkonzentrationen in den jeweiligen Teilströmen, insbesondere auf optischem Wege, gemessen werden.

Nachteilig ist bei den bekannten elektrophotographischen Entwicklungsvorrichtungen, daß die Tonerdichte allein kein sehr exaktes Maß für den Gebrauchszustand der Tonerteilchen darstellt, also das nur auf der Messung der Tonerkonzentration beruhende Nachfüllen des Toners oft zu Fehlern führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit welcher der Gebrauchszustand des Entwicklers sehr exakt und zuverlässig bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene

so Merkmalskombination gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß nun exakt der Zeitpunkt bestimmt werden kann, in dem ein Entwickler ersetzt werden muß, um qualitativ hochwertige Kopien zu erhalten. Dabei wird einmal die Tonerdichte des Entwicklers und zum anderen sein Entwicklungsvermögen bestimmt. Aus diesen beiden Parametern kann ein Meßsignal abgeleitet werden, das ein sehr exaktes Maß für den Gebrauchszustand des Entwicklers darstellt. In Abhängigkeit von diesem Meßsignal wird ein Steuersignal gebildet, das beispielsweise eine Anzeige am Kopiergerät steuert.

Dieses Steuersignal wird erzeugt, wenn die Differenz der beiden Meßsignale, das heißt, der Unterschied zwischen der Tonerdichte und dem auf optischen Wege gemessenen Entwicklungsvermögen des Entwicklers

einen vorgegebenen Wert übersteigt, da diese Differenz ein sehr genaues Maß für den Gebrauchszustand des Entwicklers darstellL

Die Erfindung wird im folgenden ,lnhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die sehematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Kurven zur Erläuterung des Grundgedankens der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung, und

Fig.3 eine Darstellung einer elektrophotographisehen Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 3 weist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 versehenes, elektrophotographisches Kopiergerät eine ais Aufzeichnungsträger dienende, photoleitende Trommel 12 auf, die mit konstanter Drehzahl in Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden kann. Die Trommel 12 enthält im allgemeinen einen geerdeten Melallzylinder, der auf seinem Umfang mit einer photoleitenden Schicht versel/en ist. Die Details der Trommel 12 sind jedoch nicht im einzelnen dargestellt.

Die Trommel 12 wird gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und über ein optisches System mit einer Abbildung einer zu kopierenden Vorlage belichtet. Diese Belichtung führt aufgrund der örtlich unterschiedliehen Photoleitung der Trommel zu unterschiedlichen Ladungen auf der Trommeloberfläche und damit zu einer elektrostatischen, latenten Abbildung.

Ein pulverisierter Entwickler, der Träger- und Tonerteilchen enthält, befindet sich in einem Entwicklerbehälter 13 einer Entwicklungsvorrichtung 14. Ein Flügelrad oder Rührwerk 16, das in der Nähe des Bodens des Entwicklerbeliälters vorgesehen ist. wird in Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht und führt den Entwickler einem unteren, nicht magnetischen Zylinder 17 zu. der mit konstanter Drehzahl in Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Das Rührwerk

16 soll durch Trockenreibung eine elektrostatische Aufladung des Entwicklers erzeugen, damit die Tonerteilchen an den Trägerteilchen haften. Ein Dauermagnet IS mit mehreren Polen ist stationär in dem nicht magnetischen Zylinder 17 angebracht. Durch die Magnetkraft des Dauermagneten 18 werden die Trägerteilchen und die daran haftenden Tonerteilchen zu dem Umfang des Zylinders 17 angezogen und bilden auf diesem eine magnetische Bürste. Die Dicke dieser magnetischen Bürste, das heißt, die Menge des an dem Zylinder haftenden Entwicklers wird duich einen Abstreifer 19 auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.

Ein ähnlicher Zylinder 21 befindet sich über dem Zylinder 17 zwischen der Trommel 12 und dem Zylinder

17 und wird in Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht; im Innern dieses Zylinders 21 ist ebenfalls ein Magnet 22 mit mehreren Polen angebracht. Der Magnet 22 ist stärker als der Magnet 18, so daß der Entwickler von dem Zylinder 17 zu dem Zylinder 21 übertragen wird und auf diesem eine magnetische Bürste bildet. Die magnetische Bürste auf dem Zylinder 21 kommt in Anlage an die Trommel 12, um das darauf befindliche latente Bild zu entwickeln und Ί-iinit ein Tonerbild zu erzeugen. Dabei werden ir^bebondere die Tonerteilchen zu den Flächenbereichen des elektrostatischen Bildes angezogen, die ein hohes, elektrostatisches Potential haben.

Nach der Entwicklung wird das Tonerbild auf ein nicht dargestelltes, blattförmiges Bildempfangsmaterial übertragen und auf diesem fixiert, so daß eine permanente Kopie der Vorlage entsteht.

Die Trägerteüchen und die verbrauchten Tonerteilchen werden von dem Zylinder 21 mittels eines Abstreifers 23 entfernt und zur erneuten Verwendung dem Eatwicklerbehälter 13 zugeführt. Eine Leitung 24 mit einem entsprechend kleinen Durchmesser führt zu dem Abstreifer 23 nach unten, so daß ein Teil des von dem Zylinder 21 entfernten Entwicklers nach unten über die Leitung 24 in den Entwicklerbehältei 13 fällt.

Eine elektromagnetische Spule 26 mit einem Spulenkörper 27 und einer Wicklung 28 ist am unteren Ende der Leitung 24 in der Weise vorgesehen, daß der Entwickler durch sie hindurch fallen muß. Ein elektrisches Potential, vorzugsweise Wechselstrom, wird von einer Steuereinrichtung 29 an die Wicklung 28 angelegt. Der Entwickler weist Trägerteüchen, welche ferromagnetisch sind, und Tonerteilchen auf, welche nichtmagnetisch sind. Die Trägerteüchen in dem Entwickler, welche durch die Spule 26 fallen, bilden also einen ferromagnetischen Kern der Spule 26 und erhöhen ihre wirksame Induktivität. Diese Induktivitätszunahme ist umgekehrt proportional zu der Tonerdichte, also dem Verhältnis von Tonerteilchen zu Trägerteüchen in dem Entwickler.

Die Steuereinrichtung 29 ermittelt die Tonerdichte als Funktion der wirksamen Induktivität der Spule 26. Frischer Toner befindet sich in einem trichterförmigen Behälter 31, welcher zu dem Entwicklerbehälter 13 hin offen ist. Ein Solenoidventil 32 wird von der Steuereinrichtung 29 geöffnet oder geschlossen, um von dem trichterförmigen Behälter 31 aus dem Entwicklerbehälter 13 gesteuert Toner zuzuführen.

Im allgemeinen stellt die Steuereinrichtung 29 das Solenoidventil 32 in der Weise ein, daß genügend Toner mit dem zurückgeleiteten Entwickler gemischt wird, um den Toner zu ersetzen, der bei der Entwicklung verbraucht worden ist.

In Fig. 1 und 2 ist jedoch dargestellt, wie sich das Tonermischungsverhältnis oder die Tonerdichte und das Entwicklungsvermögen des Toners als Funktion einer Verschlechterung der Trägerteüchen und der 7iiriirkge-Ieiteten Tonerteilchen in dem Entwickler ändern.

In F i g. 1 ist der Fall gezeigt, bei dem die Steuereinrichtung 29, die Spule 27 und das Solenoidventil 32 so ausgebildet sind, daß die Tonerdichte konstant gehalten wird. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß das Entwicklungsvermögen sich zusammen mit der Verschlechterung des Entwicklers verschlechtert. Hierdurch werden dann Kopien mit einem unzureicheden Schwärzungsgrad hergestellt, welche verwaschen erscheinen. In Fig. 2 ist der Fall wiedergegeben, bei welchem dem zurückgeführten Entwickler genug zusätzlicher Toner hinzugefügt wird, um das Entwicklungsvermögen konstant zu halten. Nachdem ein gewisser Wert erreicht ist, wird die Tonerdichte zu hoch, so daß die Entwicklung infolge eines unzureichenden Anteils an Trägerteüchen an der magnetischen Bürste gestört wird. Aus den beiden F i g. 1 und 2 ist zu ersehen, daß der Unterschied zwischen der Tonerdichte und dem Entwicklungsvermögen mit der Verschlechterung des Entwicklers zunimmt. Dadurch entsteht also ein genauer, reproduzierbarer Parameter zur Bestimmung der genauen und wirksamen Beschaffenheit des Toners.

Zwei mit 33 und 34 bezeichnete, plattenförmige transparente Elektroden befinden sich genau unter der Spule 26, so d»0 der zurückgeleitete Entwickler durch diese Elektroden fallen muß. Von der Steuereinrichtung 29 aus wird ein elektrisches Wechselfeld an die

Elektroden 33 und 34 angelegt, wodurch ein gewisser Teil des Entwicklers an diesen haftet. Je größer das Entwicklungsvermögen des Entwicklers ist, um so größer ist die Entwicklermenge, welche an den Elektroden 33 und 34 haftet. Eine Lichtquelle 36 und ein Lichtfühler 37 sind auf den entgegengesetzten Seiten der Elektroden 33 bzw. 34 vorgesehen. Die Lichtquelle 36 liefert eine konstante Lichtintensität; der Fühler 37 erzeugt ein Ausgangssignal, welches sich entsprechend der optischen Schwärzungsdichte des Entwicklers ändert, der an den Elektroden 33 und 34 haftet. Je größer die Menge an hängengebliebenem Entwickler ist, um so größer ist der optische Schwärzungsgrad, und um so kleiner ist die Größe bzw. Amplitude des Signals. Infolgedessen ändert sich die Amplitude des von dem Fühler 37 erzeugten Signals umgekehrt als eine vorbestimmte Funktion des Entwicklungsvermögens des Entwicklers.

Mittels der Steuereinrichtung 29 wird dann die Tonerdichte und das Entwicklungsvermögens aus den Signalen berechnet, die mittels der Spule 26 bzw. des Fühlers 37 gebildet werden; außerdem wird der Unterschied zwischen diesen Signalen mittels eines nicht dargestellten Differenzverstärkers berechnet, wie in F i g. 1 oder 2 dargestellt ist. Wenn der Unterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet, für den bekannt ist, daß der Entwickler sich bei der weiteren praktischen Verwendung weiter verschlechtert, erregt die Steuereinrichtung 29 ein Solenoid 38, welches eine Schabschneide 39 in Anlage an dem Zylinder 17 bringt. Das Solenoid 38 wird lang genug betätigt, um den gesamten verbrauchten Entwickler an dem Entwicklerbehälter 13 dem Zylinder 21 mittels des Rührwerks 16 zuzuführen und mittels der Schabschneide 39 von dem Zylinder 21 abzustreifen und dadurch in einen Behälter 41 zubringen.

Die AoMjiidbschneide 39 wird dann außer Anlage mit dem Zylinder 17 gebracht; der Behälter 41 wird herausgenommen, damit der verbrauchte Toner beseitigt werden kann. Frischer Entwickler, welcher frische Träger- und Tonerpartikel zur Erzielung der richtigen

ίο Tonerdichte aufweist, befindet sich in einem Trichter 42. Ein von der Steuereinrichtung 29 verstellbares SoIenoidventil 43 wird dann geöffnet, damit frischer Entwickler aus dem Trichter 42 in den Entwicklerbehälter 13 fallen und diesen füllen kann, um den verbrauchten Entwickler zu ersetzen.

Die Steuereinrichtung 29 schaltet eine Anzeigeeinrichtung 44, wie beispielsweise eine Lichtquelle oder einen Summer, an, wenn das Ersetzen des Entwicklers durchgeführt ist. Im allgemeinen soll die Steuereinrichtung 29 die Tonerdichte konstant halten, wie in Fig. 1 dargestellt ist, das Entwicklungsvermögen konstant halten, wie in F i g. 2 dargestellt ist, oder ein konstantes Ausgangssignal von der Spule 26 bzw. von dem Fühler 37 erhalten. Es ist jedoch zu beachten, daß in jedem Fall der Unterschied zwischen der Tonerdichte und dem Entwicklungsvermögen, wie dargestellt, zunimmt, der Grundgedanke in beiden Fällen also gleich ist. Da die Verschlechterung der Eigenschaften des Entwicklers sich über einen verhältnismäßig langen Zeitraum

JO hinzieht, kann der Meßvorgang in periodischen Intervallen durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographische Enwicklungsvorrichtung zum Aufbringen eines pulverisierten Entwicklers auf einen photoieitenden Aufzeichnungsträger, wobei der Entwickler Träger- und Tonerteilchen aufweist, mit einer Einrichtung zur Kontrolle des Gebrauchszustandes des Entwicklers, gekennzeichnet durch die Kombination einer ersten Fühleinrichtung (26,27) zum Messen der Tonerdichte des Entwicklers, einer zweiten Fühleinrichtung (33—37) zum Messen des Entwicklungrvermögens des Entwicklers und einer Steuereinrichtung (29) zum Aufbereiten und Vergleichen des von der ersten und des von der zweiten Fühleinrichtung (26, 27; 33—37) gelieferten Meßsignals und zur Abgabe eines Steuersignals, wenn die Differenz der iufbereitpten Meßsignale einen vorbestimmten Wert überschreitet.

2. Eleklrophotographische Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Entwickler in der Entwicklungsvorrichtung (14) durch frischen Entwickler ersetzende Einrichtung (42, 43), die durch das Steuersignal von der Steuereinrichtung (29) betätigbar ist.

3. Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fühleinrichtung eine elektromagnetische Spule (27) aufweist, deren wirksame Induktivität als Funktion der Tonerdiclite des Entwicklers geändert wird.

4. Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fühleinrichtung eine Iransparente, lichtdurchlässige Elektrode (33,34), an der beim Anlegen eines elektrischen Potentials der Entwickler haftet, und eine Einrichtung zur Messung des dem Entwicklungsvermögen entsprechenden, optischen Schwärzungsgrades des haftenden Toners aufweist.