DE2542231C2

DE2542231C2 -

Info

Publication number: DE2542231C2
Application number: DE2542231A
Authority: DE
Inventors: Tateki Tokio/Tokyo Jp Nagaoka; Yoshimasa Kawasaki Kanagawa Jp Kimura; Yutaka Tokio/Tokyo Jp Komiya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1975-09-22
Publication date: 1991-10-31
Also published as: DE2542231A1; US4008612A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Detektoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Detektoreinrichtung ist aus der DE-OS 22 64 820 bekannt. Dort wird der Füllstand einer Entwickler flüssigkeit mit Hilfe eines Schwimmers gemessen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Detektoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein Unterschreiten eines Mindestfüllstandes zuverlässig verhindert wird und damit eine gleichbleibend gute Entwicklung ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer Flüssigkeits entwicklereinrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengen detektor versehen ist,

Fig. 2 einen Querschnitt des Detektorteils des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengen detektors,

Fig. 3 eine Drausicht auf ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Detektorteils von oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche ge sehen,

Fig. 4(a) und (b) eine perspektivische Ansicht bzw. einen Querschnitt eines anderen Bei spiels des erfindungsgemäßen Detektor teils,

Fig. 5 einen Querschnitt einer Flüssigkeitsent wicklereinrichtung, die mit einem anderen Beispiel des erfindungsgemäßen Detektor teils versehen ist,

Fig. 6(a) und (b) eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht auf noch ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Detektorteils,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer anderen Flüssigkeitsentwicklereinrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengen detektor versehen ist,

Fig. 8 ein Diagramm, das die Schwankung der von einem Detektorelement im erfindungsgemäßen Detektor empfangenen Lichtmenge, wenn Blasen in die Flüssigkeit gemischt werden, veranschaulicht,

Fig. 9 schematisch ein Beispiel der Schaltung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengen detektors,

Fig. 10 Signalwellenformen an verschiedenen Anschluß punkten in Fig. 11,

Fig. 11 schematisch ein anderes Beispiel einer Schaltung des erfindungsgemäßen Flüssigkeits mengendetektors,

Fig. 12 ein weiteres Beispiel des Flüssigkeits mengendetektorsystems von Fig. 11,

Fig. 13 schematisch eine zusätzliche Schaltung, bei der die vorliegende Erfindung ange wendet ist und

Fig. 14 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale in Fig. 13.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer Flüssigkeitsent wicklereinrichtung gezeigt, in die Entwicklerflüssigkeit hochgepumpt wird. Die Einrichtung enthält einen Entwicklerbe hälter 1, eine Entwicklerführungsplatte 2, die die Entwickler station bildet, eine Pumpe 3, ein optisches oder akustisches Detektorelement 4 zur Ermittlung von Blasen oder der Konzentration ein Entwicklerflüssigkeitsbecken 5 und einen elektrischen Motor 6 zur Drehung der Pumpe. Mit 7 ist ein photoempfindliches Medium bezeichnet, das um eine Kopiertrommel gewickelt ist. Während des Kopierbetriebs füllt die Entwicklerflüssigkeits menge, die mittels der vom Motor 6 angetriebenen Pumpe 3 umge pumpt wird, den freien Raum zwischen der Entwicklerführungs platte 2 und dem photoempfindlichen Medium 7, um ein latentes elektrostatisches Bild auf diesem in ein sichtbares Bild zu entwickeln, worauf die Menge Entwicklerflüssigkeit in den Be hälter 1 zurückgeführt wird. Durch einen solchen kontinuierlich wiederholten Betrieb nimmt der Toner in der Entwicklerflüssigkeit 5 notwendigerweise ab, so daß die Konzentration und die Menge der Flüssigkeit im Entwicklerbehälter 1 reduziert wird.

Wenn die Entwicklerflüssigkeit in einer bestimmten Menge bleibt, dient das Detektorelement 4 als Konzentrations detektorelement, dessen Detektorsignal an eine bekannte Kon zentrationsdiskriminatorschaltung angelegt wird. Wenn die Konzentration unter den festgelegten Wert fällt, betätigt das Detektorsignal ein elektromagnetisches Ventil zur Zufuhr von frischem Toner.

Wenn dann die Menge der Entwicklerflüssigkeit ab nimmt und der Flüssigkeitsstand in der Nähe der Pumpe 3 sinkt, wobei Blasen in die Flüssigkeit gemischt werden, wirkt das Detektorelement 4 als ein Flüssigkeitsmengendetektorelement. In diesem Fall arbeitet die Pumpe 3, um die Entwicklerflüssig keit auf die Entwicklerführungsplatte 2 zu pumpen, und zwar unabhängig davon, ob der Pumpenflügel Luft ausgesetzt ist oder unter der Flüssigkeitsoberfläche liegt; daher gibt die Pumpe eine Kraft ab, die Luft in die Entwicklerflüssigkeit saugt, so daß sich aus dieser Luft Blasen bilden, die mit der Flüssigkeit in Umlauf gebracht werden. Um solche Blasen festzustellen, ist das Detektorelement 4 in der Nähe der Pumpe 3 angeordnet. Das vom Detektorelement erzeugte Detektorsignal wird als Eingang an die erfindungsgemäße Diskriminatorschaltung für die Flüssig keitsmenge angelegt, deren Ausgang zu einer Anzeige führt oder den Maschinenbetrieb stoppt.

Die Erzeugung von Blasen aufgrund einer Absenkung des Flüssigkeitsstands ist bei Flüssigkeitsumlaufsystemen, wie einem Rührflügel, einem Flüssigkeitsversorgungsrohr etc., die normalerweise unter dem Flüssigkeitsniveau liegen, üblich.

Das Detektorelement 4, das, obwohl es innerhalb der Flüssigkeit liegt, dennoch das Absenken des Flüssigkeitsniveaus feststellen kann, wird ständig von der Flüssigkeit abgewaschen. Daher ist das Detektorelement 4 keiner auf ihm stattfindenden Ablagerung und Verfestigung von Tonerpartikeln ausgesetzt, was zu dem großen Vorteil der Erfindung führt, daß nur ein geringer oder gar kein Detektorfehler existiert.

Fig. 2 zeigt eine spezielle Form des Detektor elements 4 zur Ermittlung von Blasen und zur Ermittlung der Konzentration im erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengendetektor. Das Detektorelement enthält eine Lichtquelle 8, wie eine Lampe oder ähnliches, und ein lichtempfindliches Element 9, wie eine CdS-Zelle oder ähnliches. Die Lichtquelle 8 und das licht empfindliche oder lichtaufnehmende Element 9 sind gegenüber liegend angeordnet, wobei sich zwischen ihnen der transparente Teil 11 einer Leitung 10 befindet, durch die die Entwickler flüssigkeit von der Pumpe abgegeben wird. Das lichtempfindliche Element 9 ist abgeschirmt, so daß kein anderes als das er forderliche Licht auftreffen kann. Ein Ende der Leitung 10 ist nahe des Flügels der Pumpe 3 offen, während das andere Ende so angeordnet ist, daß, wenn das Flüssigkeitsniveau in der Nähe der Pumpe 3 absinkt, die angesaugte Luft in Form von Blasen in die Leitung eingeführt werden kann. Falls die Leitung 10 in der in Fig. 5 gezeigten Weise gebogen ist, besteht keine Gefahr, daß das lichtempfindliche Element oberhalb des Flüssig keitsniveaus freiliegt.

Das Detektorelement 4 kann alternativ auf einem Rohr 20 angeordnet sein, das dazu dient, die Flüssigkeit von der Pumpe rauf zur Flüssigkeitsführungsplatte 2 zu fördern.

Bei einem Zustand der Flüssigkeit, bei dem die Konzentration der in die Leitung 10 eingeführten Flüssigkeit abgenommen hat, die Menge der Flüssigkeit jedoch nicht so weit verringert ist, daß sich Blasen mit ihr vermischen könnten, liegt das Detektorsignal des lichtempfindlichen Elements 9 in Form einer Widerstandsänderung entsprechend einem langsamen Anstieg der durch die Entwicklerflüssigkeit laufenden Licht menge vor, wie dies durch die gestrichelte Linie in der Dar stellung von Fig. 8 angedeutet ist. Wenn jedoch die Menge der Entwicklerflüssigkeit unter einen Mindestflüssigkeitsstand abnimmt, tauchen Blasen in der Flüssig keit auf und werden in die Leitung 10 geführt, wie bereits ange geben.

Im letzteren Fall wird der Teil der Entwickler flüssigkeit, der den Blasen entspricht, eine steile Transparenz zunahme erfahren, so daß das Detektorsignal des lichtempfindlichen Elements 9 in Form einer Widerstandsänderung vorliegt, die der scharfen Änderung der durch die Entwicklerflüssigkeit laufenden Lichtmenge entspricht, wie dies durch die ausgezogene Linie in der Darstellung von Fig. 8 angedeutet ist.

Wie noch weiter beschrieben wird, werden gemäß der Erfindung Blasen aus einer steilen bzw. plötzlichen Ver änderung des Widerstands des lichtempfindlichen Elements 9 oder aus einer Widerstandsänderung in Form eines wiederholten Ansteigens und Abfallens innerhalb einer kurzen Zeit ermittelt und die verringerte Flüssigkeitsmenge entsprechend des dabei erzeugten Detektorsignals diskriminiert.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen einige Anordnungen des Detektorelements 4 (beispielsweise die Lichtquelle 8 und das lichtempfindliche bzw. lichtaufnehmende Element 9), die für die Feststellung der Blasen geeignet sind.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Detektorteil von Fig. 2, gesehen von oberhalb des Flüssigkeitsnieveaus. Der transparente Teil 11 der Leitung 10 ist im Querschnitt reduziert. Dadurch kann gegenüber der Anordnung von Fig. 2 das von der Lichtquelle 8 ausgehende und den transparenten Teil durchlaufende Licht wesentlich erhöht werden; dies führt demgemäß zu einem höheren Detektorausgang des lichtempfindlichen Elements 9.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das Paar aus Lichtquelle 8 und lichtempfindlichem Element 9 parallel zur Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist, wie dies bei (a) gezeigt ist, und zwar auf einem Niveau, das dem oberen Teil der Leitung 10 entspricht, wie dies in (b) gezeigt ist. Bei einer solchen Anordnung kann die Erzeugung von Blasen, die sich ursprünglich entlang des oberen Teils der Leitung 10 bewegen, schnell er faßt werden, und das Verhältnis von Blasen zu Flüssigkeit kann in diesem Teil höher sein, wodurch der Detetorausgang erhöht wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung bei der ein transparentes Pufferteil 12 zur Speicherung von Blasen in die Leitung 10 eingesetzt ist, so daß die das Pufferteil 12 durchlaufende Lichtmenge vom Detektorelement 4 ermittelt werden kann. Auf diese Weise kann ein Detektorausgangssignal geliefert werden, das der Menge an erzeugten Blasen entspricht, so daß dementsprechend die Ermittlung einer Blasenerzeugung leichter und mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann. Die im Pufferteil 12 gespeicherte Luft kann durch manuelles Öffnen eines Steckers oder ähnlichem nach Auffüllen der Flüssig keit abgelassen werden. Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß das Pufferteil 12 in eine Stellung entgegengesetzt der in Fig. 5 gezeigten verschoben wird, d. h. in eine Stellung, in der es unter der Leitung 10 liegt.

Die Fig. 6(a) und (b) sind eine perspektivische Ansicht bzw. ein Horizontalquerschnitt einer Anordnung, bei der die Leitung 10 außerhalb des Entwicklerbehälters 1 verläuft und mit einem transparenten Teil 11 versehen ist, so daß die Blasen durch Zusammenwirken von Lichtquelle 8 und lichtempfind lichem Element 9 erfaßt werden können. Diese Anordnung erlaubt ein einfaches Auswechseln der Lichtquelle 8, wenn deren Faden gebrochen ist.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Ent wicklereinrichtung, bei der die vorliegende Erfindung ange wendet ist und bei der das photoempfindliche Medium 7, das um die Kopiertrommel gewickelt ist, direkt in die Entwicklerflüssigkeit 5 innerhalb des Entwicklerbehälters 1 eingetaucht ist, um dadurch das latente Bild zu entwickeln. Ein Flügel 13 dient dazu, die Entwicklerflüssigkeit 5 umzurühren; das Detektor element 4 ist nahe dem Flügel 13 angeordnet, um bei einer Abnahme der Entwicklerflüssigkeitsmenge vom Flügel 13 er zeugte Blasen zu erfassen.

Bei jeder der verschiedenen Formen des oben be schriebenen Detektorteils ist es auch möglich, einen Ultra schallsender und einen Ultraschallempfänger anstelle der Lichtquelle 8 bzw. des lichtempfindlichen Elements 9 zu verwenden, um die Abnahme der Entwicklerflüssigkeitsmenge aus einer von den Blasen hervorgerufenen Variation des Schall drucks zu ermitteln; ebenfalls ist es möglich, eine Elektrode dazu zu verwenden, die Änderung der Flüssigkeitsmenge über die von den Blasen hervorgerufene Änderung der elektrostatischen Kapazität zu ermitteln. Bei jeder der verschiedenen Formen ist es außerdem möglich, die Stellen der Lichtquelle 8 und des lichtempfindlichen Elements 9 zu verändern, um die Änderung der Menge des von den Blasen reflektierten Lichts zu erfassen.

Im folgenden wird auf die Fig. 9 bis 11 Bezug genommen, um zwei Methoden der Diskriminierung der Flüssigkeits mengenabnahme entsprechend einem von der Anwesenheit der Blasen herrührenden Signal zu erläutern, sowie ein Beispiel einer Schaltung zur Zuführung von Toner bei einer festge legten Konzentration oder niedriger zu erläutern. Gemäß Fig. 9 ist ein Anschluß des lichtempfindlichen Elements 9 mit einem Anschluß 3 eines Operationsverstärkers Q1 und über einen Kondensator C3 mit einem Transistor Q5 verbunden. Wenn die Konzentration der Entwicklerflüssigkeit infolge einer wiederholten Entwicklung allmählich abnimmt, fällt der Widerstandswert des lichtempfindlichen Elements 9, wie bereits angegeben, so daß das Eingangspotential am Anschluß 3 des Operationsverstärkers Q1 ansteigt. Wenn dieses Potential größer als das mittels eines variablen Widerstands VR1 am Anschluß 2 des Verstärkers Q1 voreingestellte Potential wird, ergibt sich am Anschluß 6 des Verstärkers Q1 ein entsprechendes Ausgangs potential. Dieses Ausgangspotential führt dazu, daß ein Signal an den Gate-Anschluß eines Thyristors Q2 angelegt wird. Wenn eine Tonerzuführzeitgeberschaltung SW unter dieser Voraus setzung geschlossen ist, wird über ein Solenoid SL an den Thyristor Q2 die Spannung einer Spannungsquelle V_DC angelegt, so daß der Thyristor Q2 leitet und das Solenoid erregt. Durch die Wirkung des so erregten Solenoids wird aus einem nicht dargestellten Tonerauffüllbehälter oder ähnlichem Toner an die Entwicklerflüssigkeit geliefert. Der Tonerversorgungszeitgeber schalter SW dient dazu, zu verhindern, daß der Thyristor Q2 gezündet bleibt, und dient außerdem dazu, den Toner intermitierend zuzuführen, damit eine übermäßige Zufuhr vermieden wird. Der Tonerversorgungszeitgeberschalter SW kann aus einem Nocken und einem Mikroschalter gebildet sein, der an einer Drehscheibe befestigt ist, die ein Folgesteuerelement in einer Kopier maschine darstellt. Alternativ kann der Schalter SW durch eine Auflade-Entlade-Schaltung enthaltend einen Kondensator und einen Widerstand schaltergesteuert sein, so daß er bei einem geeigneten Zeitintervall geöffnet und geschlossen wird.

Wenn die Konzentration der Entwicklerflüssigkeit zugenommen hat, steigt der Widerstandswert des lichtempfindlichen Elements 9 an, so daß das Eingangspotential am Anschluß 3 des Operationsverstärkers Q1 abfällt. Wenn diese Potential unter das Potential am Anschluß 2 des Verstärkers Q1 fällt, nimmt das Potential am Anschluß 6 des Verstärkers Q1 ab, so daß der Thyristor Q2 nicht mehr getriggert wird. Unter dieser Voraussetzung leitet der Thyristor Q2 auch dann nicht, wenn der Tonerversorgungszeitgeberschalter SW geschlossen ist, so daß das Solenoid SL nicht erregt wird und daher eine Toner zufuhr nicht stattfindet. Bei der oben beschriebenen Konzentrations veränderung der Entwicklerflüssigkeit ist es unmöglich, daß der Toner plötzlich abfällt oder ansteigt, so daß die zeitliche Änderung des Widerstands des lichtempfindlichen Elements 9 klein ist, d. h. die zeitliche Änderung des Spannungsabfalls am Element 9 ist gering. Wenn jedoch in der Entwicklerflüssig keit Blasen erzeugt werden, wird die zeitliche Änderung des Spannungsabfalls am lichtempfindlichen Element 9 größer, wie in Fig. 8 gezeigt.

Ein erstes Diskriminatorsystem der Erfindung ist ein solches, das die Abnahme der Lichtmenge entsprechend einer solchen scharfen oder steilen Änderung des Detektor ausgangs diskriminiert. Das lichtempfindliche Element 9 ist über einen Kondensator C3 mit einer Detektorschaltung für die Flüssigkeitsmenge verbunden, und die Basis eines Transistors Q5 ist mit einem variablen Widerstand VR2 und einem Transistor Q4 verbunden.

Die Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Infolge der steilen Spannungsänderung, die vom scharfen Abfall des Widerstandswerts des lichtempfindlichen Elements 9 herrührt, wird das Potential am Verbindungspunkt zwischen dem lichtempfind lichen Element 9 und dem Widerstand R1 über den Kondensator C3 auf die Basis des Transistors Q5 gegeben. Genauer gesagt, da die Impedanz des Kondensators C3 für eine zeitlich lang same Änderung des Potentials an diesem Verbindungspunkt aus reichend groß und für eine steile zeitliche Änderung des Potentials an diesem Verbindungspunkt ausreichend klein ist, wird eine Spannung nahe der Versorgungsspannung V_DC über den Kondensator C3 an die Basis des Transistors Q5 ange legt. Der Transistor Q5 wird dadurch leitend und sein Emitter potential steigt wegen des Widerstands R11 an. Wenn dieses Potential einen Wert über der Triggerspannung einer Trigger diode Q6 erreicht, leitet diese Triggerdiode und legt ein Triggersignal an den Gate-Anschluß eines Thyristors Q7 an. Der Thyristor Q7 wird dadurch leitend und erregt die Spule eines Relais RL. Mittels eines Kontakts dieses Relais wird eine Flüssigkeitsmengenabnahme angezeigt oder ein Zuführventil für das Auffüllen der Flüssigkeit betätigt oder der Kopier betrieb unterbrochen.

Die Widerstandswerte der Widerstände R10 und VR2 sind so eingestellt, daß die Triggerdiode Q6 nicht leitet, solange sich nicht der Kondensator C3 in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet, d. h. solange nicht das lichtempfindliche Element 9 Blasen festgestellt hat.

Eine aus Widerständen R7, R8, R9, einem Kondensator C2 und Transistoren Q3, Q4 gebildete Zeitsteuer schaltung dient dazu, zu verhindern, daß das Emitterpotential des Transistors Q5 infolge eines momentanen Kurzschlußzustands des Kondensators C3 unmittelbar nach Anlegen der Versorgungs spannung V_DC ansteigt und die Triggerdiode Q6 leitend macht. Genauer gesagt, befindet sich der Kondensator C2 in der Zeitsteuerschaltung etwa in kurzgeschlossenem Zustand während einer kurzen Zeit unmittelbar nach Anlegen der Versorgungs spannung V_DC, so daß das Basispotential des Transistor Q3 zu niedrig ist, um diesen Transistor zu betreiben. Dement sprechend liegt das Basispotential des Transistors Q4 nahe der Versorgungsspannung, so daß dieser Transistor arbeitet mit dem Ergebnis, daß das Basispotential des Transistors Q5 etwa Null ist; dadurch steigt das Emitterpotential des Transistor Q5 nicht an, und es wird verhindert, daß die Triggerdiode Q6 leitet.

Fig. 11 zeigt schematisch die Schaltung des Flüssigkeitsmengendiskriminators eines zweiten Systems der Erfindung. Die Wirkung dieser Schaltung ist graphisch in Fig. 10 dargestellt.

Gemäß diesem System wird die wiederholte auf der Anwesenheit von Blasen beruhende Änderung der Menge des durchlaufenden Lichts wie dargestellt (eine solche Änderung ist eine Wechselstromkomponente) angelegt, um zu unterscheiden, ob die Flüssigkeitsmenge auf ihrem Maximalwert ist oder nicht; das Ergebnis wird ausgegeben. Dieses System ist frei von fehlerhaften Ermittlungen und kann einen sehr genauen Detektorausgang erzeugen.

Bei der vorliegenden Schaltung wird außerdem das von der Wechselstromkomponente gelieferte Signal mittels eines Signals gesteuert und korrigiert, das die Durchschnitts konzentration der Flüssigkeit darstellt, so daß die Flüssigkeits mengenabnahme über einen weiten Bereich der Konzentration der Flüssigkeit ermittelt werden kann. Sogar wenn die Konzentration der Entwicklerflüssigkeit so niedrig geworden ist, daß sie ihre Entwicklerfähigkeit verloren hat und die Blasenerfassung schwierig auszuführen ist, kann die Flüssigkeitsmengenabnahme mittels des Korrekturausgangs in Erfahrung gebracht werden, um dadurch den Kopierbetrieb zu stoppen.

In Fig. 11 wird zunächst der Konzentrations detektorteil beschrieben. Ein Ende des lichtempfindlichen Elements 9 ist mit dem Anschluß 2 eines Operationsverstärkers Q24 verbunden, dessen Ausgangsanschluß 6 über einen Widerstand R36 an die Basis eines Transistors Q28 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q28 ist über ein Tonerversorgungs solenoid SL an die Spannungsquelle V_CC angeschlossen.

Im Betrieb nimmt der Widerstand des lichtempfind lichen Elements 9 mit abnehmender Konzentration der Entwickler flüssigkeit ab, so daß die Spannung V₁ über dem lichtempfind lichen Element 9 gemäß Darstellung in Fig. 10(a) abnimmt. Wenn diese Spannung auf einen Wert unter der Spannung am An schluß 3, welche mittels eines variblen Widerstand VR3 einge stellt ist, fällt, gibt der Operationsverstärker Q24 die Versorgungsspannung V_CC ab. Mit diesem Ausgangssignal wird der Transistor Q28 betätigt, um das Solenoid SL zu erregen, so daß Toner von einer nicht gezeigten Versorgungsquelle der Entwicklerflüssigkeit zugeführt wird. Wenn die Konzentration der Entwicklerflüssigkeit infolge dieser Tonerzufuhr ansteigt, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers Q24 im wesentlichen Null und unterbricht damit die Tonerzufuhr.

Steigt die Konzentration der Entwicklerflüssig keit trotz der Tonerzufuhr nicht an, bedeutet dies, daß kein Toner in der Versorgungsquelle vorhanden ist, so daß die Schaltung von Fig. 13, die später erläutert wird, betätigt wird, um das Fehlen von Toner anzuzeigen.

Es wird nun der Teil zur Ermittlung einer Flüssigkeits mengenabnahme betrachtet. Das lichtempfindliche Element 9, das mit dem Operationsverstärker Q24 für die Konzentrationsdis kriminierung verbunden ist, ist außerdem mit der Basis eines Transistors Q21 für die Blasenermittlung verbunden und liegt über einen Widerstand R28 am Anschluß 2 eines Operations verstärkers Q23 für die Flüssigkeitsmengenndiskriminierung. Der Kollektor des Transistors Q21 ist über einen Koppel kondensator C21 mit der Basis eines Transistors Q22 verbunden, dessen Emitter über eine Integrationsschaltung an den Eingangs anschluß 2 des Operationsverstärkers Q23 angeschlossen ist. Die Integrationsschaltung enthält eine Diode D22, einen Kondensator C22 und einen Widerstand R27. Ein Widerstand R25, der Kondensator C22 und der Widerstand R27 zum Aufbringen einer Vorspannung auf die Basis des Transistors Q22 sind mit einer Zenerdiode ZD1 verbunden. Der Ausgang 6 des Operations verstärkers Q23 ist über einen Widerstand R32 mit dem Anhalte steuersystem der Kopiermaschine und außerdem mit der Basis eines Transistors Q26 verbunden, dessen Kollektor an eine Lampe PL1 für die Anzeige einer Flüssigkeitsmengenabnahme und über eine Diode D23 an die Basis eines Transistors Q28 angeschaltet ist.

Es werden nun die Signalverläufe betrachtet. Wenn keine Blase erzeugt wird, verändert sich das Detektor ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements 9 in bezug auf die Konzentration wie durch V₁ in Fig. 10(a) angedeutet, und das Eingangssignal des Operationsverstärkers Q23 wird durch die Widerstände R27 und R28 geändert, wie dies durch V₂ in Fig. 10(a) angegeben ist. Wenn jedoch Blasen mit der Entwickler flüssigkeit zum Zeitpunkt t₀ vermischt werden, steigt die Menge des durchlaufenden Lichts momentan und scharf an, wie bereits in Verbindung mit Fig. 8 angegeben. Für diesen Fall ändert sich der Detektorausgang des lichtempfindlichen Elements 9 für eine richtige Konzentration und für eine sehr schwache Konzentration entsprechend (1) bzw. (2) in Fig. 10(b). Es ergibt sich daraus, daß das Detektorsignal V₁ einer großen steilen Schwankung unterliegt, wenn ein gewisser Konzentrationsgrad vorhanden ist, jedoch einer geringen Ver änderung unterliegt, wenn die Konzentration sehr schwach ist.

Wenn beim Betrieb der Schaltung Blasen festge stellt werden, wird die Signalspannung V₁ vom lichtempfindlichen Element 9 mittels des Transistors Q21 verstärkt und seine Gleich stromkomponente durch den Kondensator C21 entfernt, so daß die Wechselstromkomponente allein als Eingang an die Integrations schaltung über eine den Transistor Q22 enthaltende Impedanz wandlerschaltung angelegt wird. Wenn der Integrationswert eine bestimmte Spannung übersteigt, d. h. wenn die Eingangs spannung V₂ des Operationsverstärkers Q23 kleiner als die am variablen Widerstand VR4 eingestellte Spannung wird, wird am Anschluß 6 ein Ausgangssignal nahe der Versorgungsspannung V_CC erzeugt, das den Transistor Q26 durchschaltet. Vom Transistor Q26 wird die Lampe PL1 erleuchtet, um die Flüssigkeitsmengen abnahme anzuzeigen; außerdem wird das Basispotential des Tran sistors Q28 Null, so daß das Solenoid SL stromlos wird. Auf diese Weise wird die Ermittlung von Blasen über die Ermittlung einer Wechselstromkomponente durchgeführt, wodurch jegliche Fehlfunktion infolge der Anwesenheit einiger weniger Blasen oder einer unregelmäßigen Konzentration verhindert wird und eine sehr genaue Ermittlung erzielt wird.

Bei dieser Schaltung ist daraus hinzuweisen, daß, wenn keine Blase bei einem die Durchführung der Ent wicklung ermöglichenden Konzentrationsgrad der Entwickler flüssigkeit vorhanden ist, vom Operationsverstärker Q23 (an dessen Anschluß 2 die in Fig. 10(a) gezeigte Spannung V₂ angelegt ist) kein Ausgangssignal geliefert wird.

Wenn nun die Konzentration extrem abnimmt, verringert sich die Amplitude des von den Blasen herrührenden impulsförmigen Signals, wie in Fig. 10(c) gezeigt. Daher nimmt auch der von der Integrationsschaltung abgegebene Integrations wert ab, so daß die Eingangsspannung des Operationsverstärkers Q23 die Diskriminierspannung VR₄ übersteigt und somit verhindert wird, daß eine Flüssigkeitsmengenabnahme festgestellt wird. Dadurch jedoch, daß der Wert des Widerstands R28 so eingestellt wird, daß die Abnahme des Integrationswerts kompensiert wird, kann die Flüssigkeitsmengenabnahme auch dann gut ermittelt werden, wenn die Konzentration dünn ist. D. h., eine solche Abnahme kann dadurch ermittelt werden, daß das Eingangssignal V₂ von Fig. 10(d) mit Hilfe der Spannung VR₄ am Anschluß 3 diskriminiert wird. Sogar wenn die Entwicklerflüssigkeit zur Durchführung der Entwicklung zu dünn geworden ist, kann der Operationsverstärker Q23 immer noch ein Ausgangssignal zum Anhalten des Maschinenbetriebs abgeben.

Bei der vorliegenden Schaltung dienen die Widerstände R32, R33, R36 und R37, die an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen 6 der Operationsverstärker Q23 und Q24 vorgesehen sind, dazu, zu verhindern, daß die Transistoren Q26 und Q28 von der Offset-Ausgangsspannung des jeweiligen Operationsverstärkers, die in der Größenordnung von einigen Volt liegt, gesteuert werden. Die Werte dieser Widerstände sind so ausgewählt, daß die Transistoren Q26 und Q28 durchge steuert werden, wenn sich die Ausgangsanschlüsse 6 auf einem Potential befinden, das im wesentlichen gleich der Spannung V_CC ist, wohingegen die Transistoren zu arbeiten aufhören, wenn der Spannungswert an den Ausgangsanschlüssen 6 in die Nähe der Offset-Spannung gefallen ist.

Die Basisauschlüsse der Transistoren Q25 und Q27 sind mit dem Kollektor eines Transistors Q29 verbunden, dessen Basis an eine Zenerdiode ZD2 und an eine Zeitsteuerschaltung ent haltend einen Kondensator C24, einen Widerstand R39 und eine Diode D1 angeschlossen ist.

Diese Zeitsteuerschaltung verhindert, daß die Transistoren Q26 und Q28 während des Schließens eines nicht gezeigten Hauptschalters SW fehlerhaft arbeiten. Die Arbeitsweise dieser Zeitsteuerschaltung wird nun erläutert. Durch Schließen des Hauptschalters gelangt der Kondensator C24 in einen Kurzschlußzustand, so daß der Transistor Q29 gesperrt bleibt. Daher arbeiten die Transistoren Q25 und Q27 und legen die Basisausschlüsse der Transistoren Q26 und Q28 auf Null- Potentional. Dementsprechend bleiben die Transistoren Q26 und Q28 unabhängig von irgendeinem auf ihre Basis gelangenden Signal gesperrt mit dem Ergebnis, daß sowohl das Tonerver sorgungssolenoid SL als auch die Anzeigelampe PL1 für die Flüssigkeitsmengenabnahme ohne Erregung bleiben. Nachfolgend wird der Kondensator C24 aufgeladen und der Transistor Q29 bei einem bestimmten Ladungswert des Kondensators durchge schaltet, worauf die Transistoren Q25 und Q27 gesperrt werden und die Transistoren Q26 und Q28 arbeitsfähig machen.

Wenn der nicht gezeigte Hauptschalter SW ge öffnet wird, entlädt sich der Kondensator C24 über die Diode D1. Normalerweise speichert der Kondensator C24 jedoch eine dem Spannungsabfall an der Diode D1 (ungefähr 0,7 Volt) ent sprechende Ladungsmenge auch, nachdem der Hauptschalter geöffnet wurde, was zu der Möglichkeit führt, daß der Transistor Q29 bei einem Wiederschließen des Hauptschalters durchgeschaltet wird. Aus diesem Grund ist an die Basis des Transistors Q29 die Zenerdiode ZD2 mit einer Zenerspannung in der Größenordnung von einigen Volt angeschlossen.

Fig. 12 zeigt schematisch ein anderes Beispiel des in Fig. 11 gezeigten Flüssigkeitsmengendetektorteils. Dieses Beispiel erfordert nur eine einfache Schaltungsanordnung, da es die Flüssigkeitsmengenabnahme ohne Aufteilung des Detektor signals in ein Gleichstromsignal für die Konzentration und ein Wechselstromsignal für die Blasen diskriminieren soll. Das lichtempfindliche Element 9 ist über einen Transistor Q41 an eine Integrationsschaltung bestehend aus einem Widerstand R43 und einem Kondensator C42 angeschlossen. Die Integrations schaltung ist ihrerseits mit dem Anschluß 3 eines Diskriminator operationsverstärkers Q42 verbunden, dessen Ausgangsanschluß 6 an eine Schaltung zur Anzeige der Flüssigkeitsabnahme in gleicher Weise wie in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben angeschlossen ist.

Im Betrieb wird das Detektorsignal des lichtempfind lichen Elements 9 mit seinen Gleichstrom- und Wechselstrom komponenten vom Transistor Q41 verstärkt und im Kondensator C42 gespeichert. Wenn der Integrationswert die am variablen Widerstand VR9 eingestellte Spannung übersteigt, erzeugt der Operationsverstärker Q42 ein Ausgangssignal.

In den Fig. 10 und 11 kann die Integrationsschaltung durch eine Detektorwellenformschaltung und einen Zähler ersetzt werden, so daß die von den Blasen herrührenden Impulse ge zählt werden können und die Flüssigkeitsmengenabnahme über einen bestimmten Zählerstand ermittelt werden kann. Bei Verwendung der Schaltung von Fig. 11 mit einer solchen Anordnung kann die Flüssigkeitsmengenabnahme mit einer sehr hohen Genauigkeit ermittelt werden.

Fig. 13 zeigt eine Anwendung der vorliegenden Erfindung, die eine weitere Verbesserung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele darstellt. Es ist zusätzlich eine Ein richtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Toner zum Nachfüllen vorgesehen, um einen Alarm zu erzeugen, wenn kein Toner zum Nachfüllen vorhanden ist. Wenn die Konzentration der Flüssigkeit unter einen Optimalwert abnimmt und diesen niedrigen Wert beibehält, ist es unmöglich, daß die Maschine weiterarbeitet, bis von der Flüssigkeitsmengendetektorschaltung von Fig. 11 die Information der Mengenabnahme oder der sehr schwachen Konzentration der Flüssigkeit erfolgt. Dement sprechend werden im wesentlichen drei Konzentrationsstufen zur Sicherstellung eines sicheren Betriebs überwacht. Die Schaltung von Fig. 13 ist so ausgelegt, daß die Tonerzu fuhr als Antwort auf ein Zeitsteuersignal beginnen kann, das auf dem Kopierbetrieb der Kopiermaschine beruht, und daß ferner entsprechend dem Zeitsteuersignal und einem Toner versorgungssignal ein Alarm erzeugt wird. Fig. 14 stellt das Zeitdiagramm verschiedener Signale dar.

In der Schaltung von Fig. 13 ist der Eingang eines Flipflop′s FF1 über ein NAND-Glied 51 und einen Inverter 50 an eine erste Differentiationsschaltung enthaltend einen Kondensator C51 und eine Diode D51 angeschlossen. Der Ausgang des Flipflop′s FF1 ist über ein UND-Glied 55 und einen Wider stand R51 mit der Basis eines Transistors Q51 für das Tonernachfüllen verbunden. Der Rückstellanschluß des Flip flop′s FF1 ist über ein UND-Glied 52 an eine zweite Differentiationsschaltung bestehend aus einem Kondensator C52 und einer Diode D52 und an einen Anschluß PUR ange schlossen. Der Eingang eines Flipflop′s FF2 ist über ein NAND-Glied 57 und einen Inverter 56 mit der zweiten Differentiationsschaltung verbunden. Der Ausgang des Flip flop′s FF2 ist über einen Widerstand R52 an einen alarm erzeugenden Transistor Q52 angeschlossen. Das Signal Tn, das von einer Konzentrationsabnahme herrührt, ist an die anderen Eingänge des NAND-Glieds 51 und des UND-Glieds 55 angelegt, während das Tonerzufuhrsignal vom UND-Glied 55 an den anderen Eingang des NAND-Gliedes 57 angelegt ist.

Beim Betrieb werden die Flipflops FF1 und FF2 mittels des Signals PUR (in Fig. 14(d)), das durch Schließen des Haupt schalters erzeugt wird, in ihren Normalzustand rückgestellt. Dies schließt die Möglichkeit aus, daß die Flipflops FF1 und FF2 unmittelbar nach Schließen des Hauptschalters ihr Ausgangssignal erzeugen. Nachfolgend wird ein nicht gezeigter Kopierdruckknopf gedrückt, um den Maschinenbetrieb in Gang zu setzen. Danach wird ein Zeit steuersignal (Fig. 14(a)) mit jedem Zyklus des Kopierbetriebs durch die Drehung einer Kopiertrommel oder die Bewegung des Kopiervorlagewagens erzeugt.

Wenn ein invertiertes Signal (Fig. 14 (a′)) an die erste Differentiationsschaltung angelegt wird, wird an der Führungsflanke des Zeitsteuersignals ein Setz- Signal (Fig. 14(b)) erzeugt. Wenn ein invertiertes Setz-Signal und Tonerzufuhrsignal Tn wie es in Fig. 14(e) gezeigt ist, (beispielsweise das Ausgangssignal vom Operationsverstärker Q24 in Fig. 11) anstehen, wird ein Signal für den Wert Null an das Flipflop FF1 angelegt, das daraufhin einen Wert 1 abgibt. Und daher erregen das in Fig. 14(e) gezeigte Signal Tn und das in Fig. 14(f) gezeigte Signal von FF1 zusammen das Solenoid SL und bewirken eine Tonerzufuhr während einer Zeit gemäß Fig. 14(g).

Wenn das Setz-Signal ausgegeben, jedoch das Tonerzufuhrsignal Tn (Fig. 14(h) noch nicht ausgegeben sind, wird das Flipflop FF1 nicht gesetzt. Mehr noch, sogar wenn das Tonerversorgungssignal Tn ausgegeben wird, nachdem das Setz-Signal ausgegeben wurde, wird das Flipflop FF1 nicht gesetzt und gibt den Wert 1 bzw. ein dem Wert 1 entsprechendes Signal nicht ab. Jedoch wird das Flipflop FF1 von der Führungs flanke des Zeitsteuersignals, das sich beim nachfolgenden Kopierzyklus ergibt, gesetzt, wie in Fig. 14(i) angedeutet, und betätigt das Solenoid SL für eine Zeit entsprechend 14(j), um die Tonerzufuhr zu bewirken.

Während ein Setz-Signal und ein Tonerzufuhrsignal Tn ausgegeben wurden, um das Flipflop FF1 zu setzen und eine Tonerzufuhr zu bewirken, können Fälle auftreten, bei denen die bestimmte Konzentration auch nach Ablauf der Zeit des Zeitsteuersignals nicht wiederhergestellt ist. In solchen Fällen wird angenommen, daß der Toner für die Nachfüllung ausgegangen ist. In diesen Fällen wird das Flipflop FF2 von einem Rückstell signal (Fig. 14(c)) gesetzt, das an der Hinterflanke des Zeit steuersignals erzeugt wird; dadurch wird die Alarmlampe PL2 erleuchtet, (Fig. 14(k), (1), (m), (n) und (o)).

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zeit für das Zeitsteuersignal so eingestellt ist, daß sie länger ist als die Zeit vom Beginn der Erregung des Solenoids SL bis zum Zeitpunkt, zu dem die Entwicklerflüssigkeit ihre vorbestimmte Konzentration wieder annimmt.

Zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein Flüssig keitsmengendetektor geschaffen, der einen Flüssigkeitsbehälter, eine Flüssigkeitsumwälzeinrichtung innerhalb des Flüssigkeits behälters sowie eine Einrichtung zur Ermittlung von Blasen enthält, die von der Flüssigkeitswälzeinrichtung erzeugt werden, wenn das Flüssigkeitsniveau gesunken ist. Auf diese Weise kann die Flüssigkeitsmengenabnahme entsprechend dem Detektorsignal vom Detektor ermittelt werden.

Claims

1. Detektoreinrichtung, die den Füllstand einer in einer Entwicklungsvorrichtung eines elektrophotographischen Geräts ver wendeten Entwicklerflüssigkeit überwacht, mit einem Sensor und einer an diesen angeschlossenen Auswertevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung den durch Blasen in der Entwicklerflüssigkeit bewirkten Wechselstromanteil des elektrischen Ausgangssignals des Sensors (4, 8, 9) ver arbeitet, wobei durch den verarbeiteten Wechselstromanteil die Abgabe eines Signals zur Warnanzeige, die Beendigung der Bilderzeugung oder eine Flüssigkeits ergänzung bewirkt wird, wobei durch die Flüssigkeitsergänzung die Blasenbildung unterdrückt wird.

2. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung auch die Toner konzentration der Entwicklerflüssigkeit aus dem elektrischen Ausgangssignal des Sensors (4, 8, 9) ermittelt.

3. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines variablen Widerstandes (R28) der Wechselstromanteil über einen weiten Be reich der Tonerkonzentration der Ent wicklerflüssigkeit erfaßbar ist.

4. Detektoreinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß von den Blasen her rührende Signalimpulse gezählt werden.

5. Detektoreinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Blasen von einem in der Entwicklerflüssigkeit rotierenden Teil (3; 13) erzeugt werden.