Устройство для регулирования концентрации тонера в копировальном аппарате

 

Изобретение относится к электро- ЗютограЛии и может быть использовано в электрофотографических аппаратах с сухим способом проявления. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданной концентрации тонера в проявляющей смеси путем обеспечения беспрерывности в функции измерения. Устройство состоит из электронной системы управления и двух узлов проявления и очистки , работающих по способу магнитной кисти, причем проявляющий магнитный валик 16 узла проявления своим валом связан с первым электроприводом 5, а очистной магнитный валик 17 узла очистки - с вторым электроприводом 6, Дифференциальный метод о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1700531 А1 (19) (И) (1) С 03 G 15/OR

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693527/12

I (22) 17.05.89 (46) 23. !2.91. Бюл. М 47 (71) Специальное конструкторское бюро электрофотографических аппаратов, r.Ãðîçíûé (72) Н.В.Сердцов (53) 722,93(088,8) (56) Патент СССР Н 619124, кл. G 03 G 15/00, 1976.

I.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ТОНЕРА В КОПИРОВАЛЬНОМ АППАРАТЕ (57) Изобретение относится к электрофотографии и может быть использовано

2 в электрофотографических аппаратах с сухим способом проявления. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданной концентрации тонера в проявляющей смеси путем обеспечения беспрерывности в функции измерения. Устройство состоит из электронной системы управления и двух узлов проявления и очистки, работающих по способу магнитной кисти, причем проявляющий магнитный валик 16 узла проявления своим валом связан с первым электроприводом 5, а очистной магнитный валик

17 узла очистки - с вторым электроприводом.6, Дифференциальный метод

1700531!

55 измерения концен1рации тонера 23 проявляющей смеси 21 осуществляется за счет измерения разницы между потребляющими гоками электроприводов

5, 6 вслелствие функциональной зависимости крутящего момента на валу проявляющего валика 16 от величины б

Изобретение огносится к электрофотографии и может быть использовано в электрофотографических аппаратах с сухим способом проявления.

Известно устройство для регулирования концентрации тонера в проявляющей смеси, в котором процентное содержание проявляющего порошка-тонера контролируется по изменению магнитной проницаемости p,âóõêîìïoнентной проявляющей смеси с помощью индуктивного датчика, и состоящее из залающего генератора, двух блокировочных конленсаторов, индуктивного датчика концентрации тонера, амплитудного детектора усилителя сигнала отклонения концентрации от заданной, генератора, управляемого напряжением, второго усилителя и исполнительного механизма, необходимого для добавления тонера в прояв, ляющую смесь. При этом задающий генератор через последовательно вклю ченные первый и второй конденсаторы, !, амплитудный детектор, первый усили тель, генератор, управляемый напряжением, и второй усилитель связан с входом исполнительного механизма, а задатчик концентрации и индуктивный датчик включены в параллель и своей цепью через первый конденсатор шунтируют выход задающего генератора, а через второй конденсатор — вход первого усилителя.

Однако, известное устройство для регулирования концентрации тонера в проявляющей смеси ввиду применения только одного индуктивного датчика концентрации тонера (т.е. одного колебательного контура) чувствительно к колебаниям температуры окружающей среды вследствие изменения добротности колебательного контура, Наиболее существенным недостатком известного устройства является нарушение беспрерывной текучести потока двухкомпонентного проявитеконцентрации тонера 13 в проявляющей смеси 21. Это позволяет получить непрерывный во времени сигнал управления на выходе сравнивающего узла по требляемых токов трансформатора тока,. имеющегося в электронной системе управления, 2 ил. ля в проходном канале индуктивного дат чи ка. вслед ст вие его за сорения, что может быть вызвано комкованием проявляющей смеси вследствие ее слеживания при больших перерывах в работе копировального аппарата, а также попаданием вовнутрь проявляющего узла частиц иного рода.

2О Наиболее близким к предлагаемому является устройство электрофотографического копировального аппарата, у которого процентное содержание проявляющего порошка — тонера контролируется по изменению магнитной прони-, цаемости двухкомпонентной проявляющей смеси с помощью индуктивного датчика, и содержащее подключенные к г (ю цепи питания электропривор узла проявления электрофотографи еского изображения магнитной кистью и электропривод узла очистки, регулируемый иск точник напряжения, исполнительное устройство подачи тонера.

35 Однако, известное устройство электрофотографического копировального аппарата для получения беспрерывной текучести потока проявляющей смеси через рабочую зону индуктивного дат40 чика требует применения специальных механических устройств, вибрационное воздействие которых на индуктивный датчик мало эффективно.

Целью изобретения является повы45 шение точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для контроля концентрации тонера, содержащее подключенные к цепи питания электропривод узла проявления электрофотографического изображения магнитной кистью и электропривод узла очистки, регулируемый источник напряжения и исполнительное устройсгво подачи тонера, дополнительно введены узел сравнения потребляемых гок< в электроприводов и блок сравнения, причем узел сравнения потребляемых гоков

1700531 электроприводов включен в цепь питания электропривода узла проявления электрофотографического изображения магнитной кистью и электропривода узла очистки, выход узла потребляемых токов электроприводов подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, а выход - с входом исполнительного устройства подачи тонера.

На Фиг. 1 представлена схема устройства для регулирования концентрации тонера в копировальном аппарате, на фиг. 2 - пример конкретного расположения узлов проявления и очистки необходимого для Формирования сигнала управления на выходе трансформатора 1 тока при дифференциальном способе 20

его формирования, Устройство для регулирования кон центрации тонера в копировальном аппарате содержит узел сра внения потреб- 25 ляемых токов электроприводов, выполненный в виде трансформатора 1 с двумя рабочими обмотками 2 и 3 и одной выходной обмоткой 4, электропривод

5 узла проявления, электропривод Ь 30 узла очистки, усилитель 7 переменного тока, однофазный выпрямитель 8 со сглаживающими элементами, узел 9 сравнения, преобразователь 10 напряжейия в частоту, исполнительное уст- 35 ройство 11, регулируемый источник

12 напряжения (Фиг.1), электрофотографический цилиндр 13, с одной стороны которого расположен узел проявления, содержащий кожух 14, два маг- 40 нитных валика 15 и 16, валик 17 накатки и зарядки магнитной кисти, ракель 18, задатчики 19 и 20 высот магнитных кистей, состоящих из частиц двухкомпонентной проявляющей сме- 45 си 21, узел подачи резервного тонера. включающий бункер 22, во внутренней полости которого расположен резервный тонер 23, а на дне - дозирующий, валик 24, с другой - узел очистки, 50 содержащий кожух 25, два магнитных валика 26 и 27, дополнительный очистной валик 28, два ракеля 29 и 30, задатчики 3 1 и 32 высот магнитных кистей, состоящих из частиц ферромагнитного носителя 33, бункер 34 для сбора утилизированного тонера 23.

Причем выход исполнительного устройства 11 связан с валом дозирующего валика 24,электпопривод 5 своим выходом связан с валом магнитного проявляющего валика 16 узла проявления и электропривод 6 - с валом магнитного очистного валика 27 узла очистки (фиг ° 2) .

Устройство работает следующим о6разом.

Перед подключением устройства к клеммам питающей сети кожух 14 узла ° проявления и кожух 25 узла очистки заполняются равными количествами Ферромагнитног0 носителя, выполненного в виде-металлических шариков.

При подключении устройства к клеммам питающей сети проявляющий валик

16 узла проявления приводится в движение от электропривода 5 и очистной валик 27 узла очистки от электропривода 6. Электрофотографический цилиндр 13 вместе с остальными валиками

15, 17, 26 и 28 приволится в движение от третьего электропривода (не показан). Поскольку узлы проявления и очистки содержат по два магнитных валика 15, 16 и 26, 27, смонтированных один над другим и вращающихся в одном направлении, то их нижние ва" лики 15 и 26 служат для перемешивания, притягивания и транспортировки ферромагнитного носителя со лна кожухов 14 и 25 к нижним частям боковых поверхностей средних магнитных валиков 16 и 27 (Фиг ° 2) °

При этом количество частиц Ферромагнитного носителя, подаваемое ими в единицу времени к нижним частям боковых поверхностей последних, строго стабилизируется задатчиками

19 и 31 высот магнитных кистей. В результате этого на боковых поверхно" стях магнитных валиков 16 и 27 ° образуются магнитные кисти заданных высот, длина ворсинок которых по мере движения к рабочим зонам повторно ограничивается второй парой задатчиков 20 и 32 высот. Избыточные частицы Ферромагнитного носителя, отраженные от рабочих поверхностей задатчиков 19 и 20 высот, вновь попадают на дно кожуха 14 узла проявления и аналогично частицы ферромагнитного носителя, отраженные от рабочих поверхностей задатчиков высот

31 и 32 попадают на дно кожуха 25 уз ла очистки. Вследствие того, что зона контакта проявляющего валика

16 узла проявления с электрофотогфа1700531 фическим цилиндром 13 находится с правой стороны его боковой поверхности, а зона контакта очистного магнитного валика 27 узле очистки — с левой сто5

Роны его боковой поверхности, то места окончания малых магнитных кистей на поверхностях магнитных валиков 16 и 27 различны (фиг.2), Поэтому для оздания равных крутящих моментов на !О рвпех поспериих.рпиив первой увепиенной магнитной кисти, образованной ча левой половине боковой поверхности магнитного валика 16 до задатчика 20

Высоты, выбирается несколько больше, 15 чем на магнитном валике 27 узла очистки, вследствие того, что некоторая

4асть второй малой магнитной кисти„

Расположенной на верхней правой половине боково" поверхности магнитно- 2р го валика 16 узла проявления, работает на спуск, а следовательно, и на некоторое уменьшение крутящего момента на его валу. При этом установка

Равных крутящих моментов на валах магнитных валиков 16 и 27 при циркуляции на их боковых поверхностях тсль" ко частиц ферромагнитного носителя будет соответствовать равенству потребляющих токов электроприводами 5 30 и 6, а следовательно, и отсутствию выходных напряжений на выходах сравнивающего устройства — трансформатора 1 тока, усилителя 7 переменного тока и однофазного выпрямителя 8 (фиг. 1 и 2) . Отсутствию . выходных напряжений на выходах последних бу ет соответствовать также нулевая концентрация проявляющего порошка тонера 23 в смеси одноролных частиц 10 ферромагнитного носителя, находящихся в узле проявления.

При засыпке заданной величины проявляющего порошка — тонера 23, соответствующего по количеству заданной концентрации, в кожух 1ч проявляющего узла происходит его перемешивание с частицами ферромагнитного носителя. В результате при трении частиц проявляющего порошка и частиц ферромагнитного носителя происходит электризация тонера 23 (красителя - полимерного порошка) отрицательным зарядом, а йосителя (оксидированных стальных частиц) — положительным. Таким обРазом в узле проявления образуется двухкомпонентная проявляющая смесь

21, KoTApRR доставляется магнитным валиком 15 в зону проявления, rpe контактирует со скрытым электроста-. тическим изображением, Под влиянием электрического поля этого изображения заряженные частицы тонера 23 притягиваются к противоположно заряженной поверхности селенпвого слоя электрофотографического цилиндра

13 и образуют на йем видимое порошковое изображение. При этом появлению тонера 23 на поверхности проявляющего магнитного валика 16. соответствует не столько уменьшение удельного веса проявляющей смеси 21, сколько уменьшение суммарного сопротивления среза QI ) магнитных киср стей, создаваемого задатчиком 20 высоты и ракелем 18. Это объясняется тем, что заряженные частицы тонера

23, располагаясь между металлическими частицами ферромагнитного носителя, главным образом уменьшают силы их взаимного магнитного притяжения, что соответствует более легкому разрушению (разрыву) ворсинок магнитных кистей задатчиком 20 высоты и ракелем 18, С увеличением концентрации тонера 23 в проявляющей смеси 21 наблюдается существенное уменьшение крутящего момента на валу магнитного валика 16.

Появление разницы между крутящими моментами на валах магнитных валиков 16 и 27 приводит к появлению на выходе высокостабильного сра внивающего устройства - трансформатора

1 тока переменного напряжения, которое затем усиливается до необходимой величины усилителем 7 переменного тока. При этом величина напряжения на выходе последнего пропорциональна концентрации тонера 23 в проявляющей смеси 21 и, следовательно, обратно пропорциональна отклонению концентрации от заданной. Усиленное переменное напряжение с выхода усилителя 7 поступает для выпрямления и сглаживания на вход однофазного выпрямителя 8, а затем и для сравнения на узле 9 сравнения с выходным напряжением регулируемого источника 12 напряжения.

Поскольку частота генерируемых импульсов преобразователем 10 напряжения в частоту зависит от величины приложенного на его вход с выхода узла 9 сравнения напряжения управления, то наличие последнего и ре1/0(1! 11 гулируемого источника 12 напряжения в предлагаемом устройстве обьясняется тем, что оператор, обслуживающий эпектрофотографический копировальный аппарат, может по своему усмотрению при необходимости путем изменения выходного напряжения на выходе регулируемого источника 12 напряжения изменять концентрацию 10 тонера 23 в проявляющей смеси 21 (фиг.1).

Выход преобразователя 10 напряжения в частоту подключен к входу исполнительного устройства 11, кото- 15 рое своим выходом связано с валом по. зирующего валика 24 (фиг.1 и 2),причем каждый импульс на выходе преобразователя 1О напряжения в частоту вызывает разворот вокруг своей оси на 360 дозирующего валика 24, а следовательно, и добавку в проявляющую смесь 21 небольшой порции резервного тонера 23 из бункера 22. Чем выше частота генерируемых импульсов- на выходе преобразователя 10 напряжения в частоту, тем чаще разворачивается вокруг своей оси дозирующий валик 24, и тем быстрее повышается концентрация тонера ?3 в проявляющей смеси 21.

I

Оставшееся после переноса на бумагу слабое порошковое изображение на поверхности электрофотогра- 35 фического цилиндра 13 нейтрализуется отрицательным зарядом специального электризатора (не показан) и удаляется устройством очистки, работающим по принципу магнитной кисти 40 (Фиг.2). Так, нейтрализованный тонер 23, вступая в контакт с магнитной кистью очистного магнитного валика 27, приобретает электрический заряд как от источника напряжения 45 смещения (не показан), так и за счет трибоэлектрического эффекта при взаимодействии с частицами металлического носителя 33 магнитной кисти.

В результате электрического взаимо- 50 действия частицы носителя 33 уносят на себе остаточный тонер 23 с поверхности электрофотографического цилиндра 13, После удаления снятого тонера 23 и эоны очистки с помощью дополнительного очисткого валика 28 и ракеля 30 производится очистка от тонера 23 самой магнитной кисти, а затем тран« спортировка тонера 23 в бункер 34 дпя его вторичного использования.

Для этого к дополнительному очистному валику 28, поверхность которого изготовлена из электропроводной резины, прикладывается высокое напряжение в положительной полярности.

Измерение концентрации тонера

23 в проявляющей смеси 21 в предлагаемом устройстве осуществляется методом одновременного сравнения. Б результате этого все симметричные элементы узлов проявления и очистки одинаковы и имеют одинаковый дрейф при воздействии внешних возмущений.

Так, уменьшение напряжения сети в равной степени вызывает уменьшение крутящих моментов как на валу магнитного валика 16, так и на валу магнитного валика 27. С целью исключения применения редукторов в электроприводах 5 и 6 целесообразно использование в предлагаемом устройстве тихоходных электродвигателей с электромагнитной редукцией, в которых отсутствует механическии контакт между ротором и cTBTQpoM и име" ют простую конструкцию, большой срок службы, синхронную механическую скорость. При этом надежность электродвигателей с электромагнитной редукцией приближается к надежности статических трансформаторов.

Предлагаемое устройство, благодаря измерению концентрации тонера в проявляющей смеси путем сравнения потребляющих токов двух электроприводов 5 и 6 позволяет получить беспре/ рывный процесс измерения, а следовательно, и беспрерывную эксплуатацию зле кт рофото графи чес кого а ппа рата, Формула изобретения

Устройство для регулирования концентрации тонера в копировальном аппарате, содержащее подключенные к цепи питания электропривод узла про" я вления электрофотографического изображения магнитной кистью и электропривод узла очистки, регулируемый источник напряжения, исполнительное устройство подачи тонера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены узел сравнения потребляемых токов электроприводов, блок сравнения, причем узел сравнения потреб1УВО 31

Составитель Н.Сердцев редактор М.янкович техред A ° Êðàâ÷óê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4467 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССр

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/g

Производственно-иэдательгкий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,101

ARpèèõ гоков зле ктроприяодов вклloлен в цепь питания электропривода узла проявления электрафотограйического изображения магнитной кистью и электропривода узла очистки, выход узла сравнения потребляемых токов электроприводов подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом регулируемого исгочника напряжения, а выход - с входом исполнительного уст" ройства подачи тонера..