DE3650061T2

DE3650061T2 - Entwicklungsvorrichtung für elektrophotographisches Druckgerät.

Info

Publication number: DE3650061T2
Application number: DE3650061T
Authority: DE
Inventors: Toshio Hino; Yoji Houki; Yoshio Iino; Hirotoshi Ikuta; Akio Nakanishi; Kazuhisa Suetani
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2006-07-03
Also published as: EP0369494A3; EP0365056A3; DE3650061D1; EP0365056B1; EP0369494B1; EP0215550B1; EP0369494A2; DE3681775D1; DE3688432D1; DE3688432T2; CA1281364C; US4878088A; EP0215550A1; EP0365056A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungseinheit, die zur Verwendung in einer Aufzeichnungsvorrichtung, wie Kopiermaschinen und elektrofotografischen Druckern, geeignet ist.
Eine elektrofotografische Aufzeichnungsvorrichtung umfaßt im allgemeinen als ihre Hauptkomponenten eine fotoempfindliche Trommel mit einem Bildunterstützungs- oder - erzeugungsglied, das zum Beispiel aus einer fotoempfindlichen Schicht aus amorphem Selen hergestellt ist, die auf einer zylindrischen Metalloberfläche gebildet ist; eine Elektrisierungs- oder Ladeeinheit zum gleichförmigen Laden der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel durch Koronaentladung, etc., um die fotoempfindliche Trommel lichtempfindlich zu machen; eine Belichtungseinheit, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der Oberfläche der so sensibilisierten fotoempfindlichen Trommel durch Einstrahlen eines Laserstrahls, der durch aufzuzeichnende Informationen moduliert wird, zu bilden; eine Entwicklungseinheit zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes, das durch die Belichtungseinheit gebildet wurde, mit Toner; eine Übertragungseinheit zum Übertragen des Tonerbildes, das durch die Entwicklungseinheit gebildet wurde, auf Papier; und eine Fixiereinheit zum Fixieren des Tonerbildes, das durch die Übertragungseinheit auf das Papier übertragen wurde, durch Wärmeschmelzung, etc.
In der Entwicklungseinheit mit der obigen Anordnung wird der Toner, der eine elektrische Ladung mit einer Polarität hat, die zu jener des elektrostatischen latenten Bildes, das auf der fotoempfindlichen Trommel gebildet wurde, entgegengesetzt ist, durch elektrostatische Anziehung auf das latente Bild gezogen. Im allgemeinen wird ein pulverförmiger Toner verwendet, und der pulverförmige Toner wird mit einem Eisenpulver, etc., vermischt, das als "Träger" bezeichnet wird, um den pulverförmigen Toner mit der elektrischen Ladung zu versehen. Diese Mischung ist als "Zweikomponentenentwickler" oder einfach "Entwickler" bekannt. Wenn der Toner und der Träger in der Entwicklungseinheit vermischt werden, tritt eine Reibungsladung auf, die die elektrische Ladung für den Entwickler vorsieht.
Im allgemeinen wird ein Mischverhältnis des Toners (Tonerkonzentration) durch Gewichtsprozent ausgedrückt und beträgt zum Beispiel 4%. Da die Tonerkonzentration während des Gebrauchs allmählich abnimmt, muß die Tonerkonzentration überwacht und Toner zugeführt werden, wenn die Tonerkonzentration eine vorbestimmte Grenze erreicht.
Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, eine Entwicklungseinheit vorzusehen, in der Entwickler, d. h. Toner, vergleichsweise leicht ersetzt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Entwicklungseinheit vorgesehen, die ein Gehäuse zum Aufnehmen von Entwicklerpulver enthält und zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild auch eine Entwicklungswalze enthält, welche Entwicklungswalze der Typ mit einer rotierbaren Hülse ist, die eine Magnetstruktur umgibt, die in bezug auf das genannte Gehäuse fixiert ist, und so ist, daß Entwicklerpulver auf der genannten Hülse über ihren oberen Zonen magnetisch gehalten wird, wenn die Einheit in Gebrauch ist, aber von einer unteren Zone der Hülse herabfallen kann; dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gehäuse eine selektiv zu öffnende Auslaßöffnung hat, die so positioniert ist, um im wesentlichen unter der genannten unteren Zone zu sein, wenn die Einheit in Gebrauch ist, zum Erleichtern des Entfernens von unerwünschtem Entwicklerpulver aus dem Gehäuse, und durch ein Arretierungsmittel zum Arretieren der Einheit zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Rahmen einer Vorrichtung, welches Arretierungsmittel ein Paßstück umfaßt, das an einer Vorderfläche des Gehäuses der Einheit angebracht ist und dafür ausgelegt ist, in eine entsprechende Apertur, die in dem Rahmen vorgesehen ist, auf solch eine Weise zu passen, um in der Apertur gleitend beweglich zu sein, so daß sich die Einheit nach oben und unten bewegen kann, um um den Schaft der Entwicklungswalze zu schwenken, die auf der Rückseite der Einheit angeordnet ist.
Wenn Entwickler zu ersetzen ist, kann somit ein Entfernen der Entwicklungseinheit einfach dadurch erfolgen, daß das Paßstück aus der Apertur gleitet, und verbrauchter Entwickler kann dann durch die vorgesehene Auslaßöffnung entfernt werden.
EP-A-0131957 offenbart eine Entwicklungseinheit, die ein Gehäuse zum Aufnehmen von Entwicklerpulver enthält und auch eine Entwicklungswalze zum Gebrauch beim Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild enthält, welche Entwicklungswalze eine rotierbare Hülse hat, die eine Magnetstruktur umgibt, die so ist, daß Entwicklerpulver auf der genannten Hülse über ihren oberen Zonen magnetisch gehalten wird, aber von einer unteren Zone der Hülse herabfallen kann.
Eine andere Entwicklungseinheit ist in EP-A-0086516 offenbart. Sie unterscheidet sich von EP-A-0131957 darin, daß übermäßiger Entwickler von einer oberen Zone der Entwicklungswalze abgestreift wird, um in einen Entwicklerbehälter zu fallen, der vielmehr längs neben der Entwicklungswalze als unter ihr vorgesehen ist, aber eine selektiv zu öffnende Auslaßöffnung in dem Boden des Entwicklerbehälters zum Entfernen von unerwünschtem Entwicklerpulver gebildet ist.
Eine Entwicklungseinheit, die in US-4439034 vorgeschlagen wurde, ist auch mit einer selektiv zu öffnenden Auslaßöffnung zum Entfernen von unerwünschtem Entwicklerpulver versehen, die im wesentlichen unter einer Entwicklungswalze angeordnet ist. In dieser Entwicklungseinheit ist eine Übertragungswalze zum Zuführen von Entwicklerpulver zu der ersten von drei aufeinanderfolgenden Entwicklungswalzen längs neben der Auslaßöffnung vorgesehen, wobei unerwünschtes Entwicklerpulver von einer oberen Zone der Übertragungswalze in die genannte Auslaßöffnung fallen kann.
Als Beispiel wird nun Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:- Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Druckvorrichtung zeigt, in der eine Entwicklungseinheit verwendet werden kann, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Entwicklungseinheit zeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Entwicklungseinheit von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines anderen Abschnittes der Entwicklungseinheit von Fig. 2 zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm und Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Verwendung beim Erläutern des Prinzips der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der Entwicklungseinheit von Fig. 2 zeigt;
Fig. 8 eine Ansicht längs der Linie G-G in Fig. 7 zeigt;
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Teils der Entwicklungseinheit von Fig. 2 zeigt;
Fig. 10 eine grafische Darstellung ist;
Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Teils einer Entwicklungseinheit zeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 11 gezeigten Teils zeigt;
Fig. 13 einen Abschnitt des in Fig. 12 gezeigten Teils zeigt;
Fig. 14 und 15 grafische Darstellungen sind;
Fig. 16 eine schematische Ansicht eines anderen Teils einer Entwicklungseinheit zeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 17(A) und 17(B) verschiedene Ansichten des in Fig. 16 gezeigten Teils zeigen;
Fig. 18 den in Fig. 17(A) und 17(B) gezeigten Teil eingehender zeigt;
Fig. 19 eine Ansicht längs der Linie I-I in Fig. 18 zeigt; und
Fig. 20 eine Ansicht längs der Linie II-II in Fig. 18 zeigt.
Ein Laserdrucker, in dem eine Entwicklungseinheit verwendet werden kann, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Der Laserdrucker von Fig. 1 enthält ein Bildunterstützungs- oder -erzeugungsglied, das durch eine fotoempfindliche Trommel 231 gebildet wird, welche Trommel 231 eine fotoempfindliche Schicht aus amorphem Selen hat, die auf einer zylindrischen Metalloberfläche gebildet ist. Um die Trommel 231 herum sind aufeinanderfolgend angeordnet: eine Einheit zum gleichförmigen Laden 232, zum gleichförmigen Laden der Oberfläche des Bilderzeugungsglieds durch Koronaentladung, etc., um jene Oberfläche zu sensibilisieren; eine Latentbilderzeugungseinheit 234, zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf der fotoempfindlichen Trommel 231, indem auf ihre sensibilisierte Oberfläche ein Laserstrahl 233 eingestrahlt wird, der gemäß den aufzuzeichnenden Informationen (Bild) moduliert ist; eine Entwicklungseinheit 216, die die vorliegende Erfindung verkörpert, zum Entwikkeln des gebildeten latenten Bildes durch Zuführen von Toner zu ihm; eine Übertragungsladeeinheit 238, zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Blatt Papier 236, das von einem Papierzuführabschnitt 237 durch eine Aufnahmewalze 235 individuell zugeführt wurde; eine Trennladeeinheit 242; ein Reiniger 239; und eine Entladeeinheit 243. Der Drucker umfaßt ferner eine Fixiereinheit 240, zum Fixieren des Tonerbildes, das auf das Papier 236 übertragen wurde, und eine Ablage 241 zum Aufstapeln von bedruckten Papieren.
In der Entwicklungseinheit 216 wird der Toner, der mit einer elektrischen Ladung mit einer Polarität versehen wird, die zu jener des elektrostatischen latenten Bildes, das auf der fotoempfindlichen Trommel 231 gebildet ist, entgegengesetzt ist, elektrostatisch auf das latente Bild gezogen, um das Tonerbild zu erhalten. Der Toner wird in der Form einer Mischung (als "Zweikomponentenentwickler" bezeichnet) verwendet, in der der Toner mit einer feinen magnetischen Substanz, die als "Träger" bezeichnet wird, vermischt ist, oder wird selbst (als "Einkomponentenentwickler" bezeichnet) mit einem Magnetismus verwendet, der vorzusehen ist. Um den Entwickler der fotoempfindlichen Trommel 231 zuzuführen, ist eine Entwicklungswalze für die Entwicklungseinheit vorgesehen.
Eine Entwicklungswalze, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 6 beschrieben.
In Fig. 2 enthält eine Entwicklungseinheit 216 eine Tonerpatrone 202, die frischen Toner enthält und über einem Gehäuse 201 der Entwicklungseinheit angeordnet ist. Unter der Tonerpatrone 202 ist eine Tonerzuführungswalze 203 vorgesehen, zum Zuführen des Toners zu dem Gehäuse 201 der Entwicklungseinheit. Eine Rührwalze 204 (von der ein Beispiel später beschrieben wird) und eine Entwicklungswalze 205 sind in dem Gehäuse 201 der Entwicklungseinheit angeordnet. Die Rührwalze 204 rotiert in eine Richtung, die durch ein Pfeilzeichen C bezeichnet ist, um den Toner (nicht gezeigt) der peripheren Oberfläche der Entwicklungswalze 205 zuzuführen. Die periphere Oberfläche der Entwicklungswalze 205 umfaßt eine Rotationshülse 213 (später beschrieben), die in eine Richtung rotiert, die durch ein Pfeilzeichen B bezeichnet ist, um den Toner durch eine Öffnung 208 der fotoempfindlichen Trommel 231 zuzuführen. Bezugszeichen 206 verkörpert ein Messer zum Regulieren der Dicke von Toner auf der Entwicklungswalze 205; und 207 eine Rippe zum Lenken des Toners, der durch das Messer 206 entfernt wurde, in eine vorbestimmte Richtung und zum Zurückführen dessen hin zu einer Achse der Rührwalze 204. Die Entwicklungseinheit 216 ist an dem Drucker mittels eines Paßstücks 215, das an einem Rahmen des Druckers befestigt wird, entfernbar angebracht. Eine Magnetwalze (später beschrieben), die innerhalb der Entwicklungswalze 205 angeordnet ist, ist bezüglich des Gehäuses 201 der Entwicklungseinheit unbeweglich angebracht. Ein Abschnitt mit minimaler Magnetkraft der Magnetwalze ist angeordnet, um im wesentlichen vertikal nach unten zu zeigen, wie durch ein Pfeilzeichen A angegeben. Eine selektiv zu öffnende Auslaßöffnung oder Abdeckung 209 ist unter der Entwicklungswalze 205 angeordnet, um sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Entwicklungswalze 205 zu erstrecken. Die Peripherie der Abdeckung 209 ist in einer Stufe 210 (Fig. 3) gebildet, um eine Labyrinth- oder Eingriffstruktur zu bilden, die der Peripherie einer Öffnung 201a angepaßt ist, die am Boden des Gehäuses 201 gebildet ist, um zu verhindern, daß der Toner austritt. Die Abdeckung 209 ist an dem Gehäuse 201 durch Schrauben 244 durch Montagestücke 245 befestigt. Ein Magnetsensor 260 zum Detektieren der Tonerkonzentration ist an der Abdeckung 209 angebracht. Der Magnetsensor 260 ist verbunden, um einen Antriebsabschnitt der Tonerzuführungswalze 203 zu steuern. Es ist besser, den Magnetsensor 260 an einer Position zwischen der Entwicklungswalze 205 und der Rührwalze 204 anzuordnen, wie später beschrieben wird.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die die Konstruktion der Entwicklungswalze 205 zeigt. Eine Magnetwalze 211 ist durch eine Magnetstruktur gebildet, die an einer Vielzahl von vorbestimmten Positionen magnetisiert wurde, und an ihren beiden Enden an fixierten Schäften 212a und 212b befestigt. Die Hülse 213 ist an den fixierten Schäften 212a und 212b durch Lager 261 und 262 rotierbar befestigt. Die Hülse 213 umgibt die periphere Oberfläche der Magnetwalze 211. Bezugszeichen 263 bezeichnet eine Dichtung. Ein Antriebsschaft 264 ist an der Hülse 213 befestigt, und ein Antriebsrad 214 ist an dem Antriebsschaft 264 befestigt.
Fig. 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines magnetisierten Zustands der Magnetwalze 211 zeigt, und Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das die Magnetkraft zeigt. Eine Vielzahl von N- und S-Polen (N&sub1;, N&sub2; und S&sub1; bis S&sub3;) sind, wie in Fig. 5 gezeigt, auf der Magnetwalze 211 in vorbestimmten Abständen α&sub1; bis α&sub5; magnetisiert. In diesem Fall erscheint ein Abschnitt mit minimaler Magnetkraft zwischen den Polen S&sub2; und S&sub3;, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Es wird bewirkt, daß der Abschnitt mit minimaler Magnetkraft im wesentlichen vertikal nach unten zeigt, wie durch das Pfeilzeichen A (Fig. 2) gezeigt.
Die Abdeckung 209 ist angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt, um dem Abschnitt mit minimaler Magnetkraft zugewandt zu sein. Wenn der Toner zu ersetzen ist, wird die Entwicklungseinheit 216 aus dem Drucker entfernt, und die Abdeckung 209 wird geöffnet, um den Toner am Boden des Gehäuses auszugeben. Falls dabei die Hülse 213 durch manuelles Betätigen des Antriebsrades 214 (Fig. 4) der Entwicklungswalze 205 rotiert wird, wird der Toner, der auf der Hülse verblieben ist, die Hülse an einer unteren Position verlassen, an der die Magnetkraft schwach ist, und wird aus dem Gehäuse ausgegeben. Falls ferner das Entwicklungswalzenantriebsrad 214 mit der Rührwalze 204 durch ein geeignetes Getriebemittel verbunden ist, wird die Rührwalze 204 zusammen mit der Entwicklungswalze rotiert, indem das Entwicklungswalzenantriebsrad 214 betätigt wird. Demzufolge wird der Toner, der am Boden des Gehäuses verblieben ist, durch die Rührwalze 204 herausgeschürft, um dem Umfang der Entwicklungswalze 205 zugeführt zu werden, und der Toner verläßt, wie oben erwähnt, die Walze an der unteren Position, an der die Magnetkraft schwach ist, um aus dem Gehäuse ausgegeben zu werden.
Ein Verfahren zum Einsetzen der Entwicklungseinheit 216 in einen Drucker wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Die Entwicklungseinheit 216 wird auf einem Rahmen 217 auf der Druckerseite montiert. Bezugszeichen "F" bezeichnet eine Einsetzrichtung der Entwicklungseinheit, und "E" ihre Herausnahmerichtung. Die Entwicklungseinheit 216 wird an einer vorbestimmten Stelle positioniert, indem ein Schaft 205a der Entwicklungswalze gegen einen Stopper 220 auf der Druckerseite stößt. Eine Platte 218 mit einem Loch 219 ist an einem Endabschnitt des Rahmens 217 angeordnet. Das Paßstück 215 der Entwicklungseinheit 216 wird in das Loch 219 eingesetzt, um die Entwicklungseinheit 216 an dem Drucker zu befestigen. Die Entwicklungseinheit 216 kann sich in einer Richtung, die durch ein Pfeilzeichen D bezeichnet ist, nach oben und unten bewegen, wobei der Entwicklungswalzenschaft 205a das Zentrum der Bewegung ist.
Fig. 8 ist eine Ansicht längs des Pfeilzeichens G-G, die den Rahmen auf der Druckerseite zeigt, der in Fig. 7 gezeigt ist. Bezugszeichen 217a und 217b stellen Seitenrahmen dar. Bezugszeichen 222 bezeichnet ein Antriebsrad der Entwicklungseinheit, das mit einem Motor (nicht gezeigt) durch ein Band 221 verbunden ist.
Der Tonerkonzentrationssensor, der oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erwähnt wurde, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 9 und 10 eingehender beschrieben. Um eine konstante Druckqualität zu erhalten, muß die Tonerkonzentration auf einem konstanten Wert gehalten werden. Um dies zu erreichen, detektiert der Tonerkonzentrationssensor den Tonerkonzentrationszustand, und der Toner wird zugeführt oder ausgetauscht, falls die Konzentration verringert ist. Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die die Entwicklungseinheit zeigt. Die Pfeilzeichen R und S bezeichnen den Tonerfluß 330. Bezugszeichen 301 bezeichnet eine fotoempfindliche Trommel; 321 eine Rührwalze; 322 eine Entwicklungswalze; 323 ein Messer; und 324 eine Tonerlenkplatte. Ein Tonerkonzentrationssensor 331 ist am Boden eines Gehäuses 340 und zwischen der Entwicklungswalze 322 und der Rührwalze 321 angeordnet. An dieser Position werden der Toner von der Entwicklungswalze und der Toner von der Rührwalze vermischt und fließen immer gleichförmig. Deshalb wird an dieser Position eine äußerst zuverlässige Tonerkonzentrationsdetektion ausgeführt, da eine Fehldetektion auf Grund der Turbulenz des Tonerflusses oder auf Grund der Nichtgleichförmigkeit der Konzentration, die durch einen Unterschied des Tonerverbrauchs an verschiedenen Stellen der Entwicklungswalze verursacht wird, verhindert wird. EP-A-0086516 und US-4088092 offenbaren solch einen Tonerkonzentrationssensor.
Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Tonerkonzentration Cr und einer analogen Ausgabe des Sensors bezüglich verschiedener Installationspositionen des Tonerkonzentrationssensors zeigt. In der grafischen Darstellung entsprechen die Kurven A, B, C und D Installationspositionen, die auf der rechten oberen Seite der grafischen Darstellung gezeigt sind, um jeweils dieselben Bezugszeichen zu haben.
Aus der grafischen Darstellung ist folgendes ersichtlich:
Im Fall von Kurve B gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Neigung von Cr zur analogen Ausgabe steil, so daß eine Veränderung der Konzentration akkurat detektiert werden kann.
Im Fall von Kurve A ist die Gesamtmenge an Toner an der Sensorinstallationsposition klein, so daß es schwierig sein kann, die Detektion auszuführen.
In den Fällen der Kurven C und D ist ein Einfluß der Paddel der Rührwalze groß, um die analoge Ausgabe in hohem Maße zu verändern, so daß es schwierig sein kann, die Einstellung auszuführen. Ferner ist die Neigung von Cr zu der analogen Ausgabe gemindert, so daß eine hochgenaue Detektion nicht realisiert wird.
An einer Position E ist der Tonerfluß auf Grund eines Messers 323, das in dem Fluß eine Turbulenz hervorruft, nicht stabil, so daß eine zuverlässige Detektion nicht realisiert wird.
Deshalb wird die zuverlässigste Konzentrationsdetektion ausgeführt, wenn der Sensor an der Position B angeordnet ist.
Eine Regulierungseinheit zum Gebrauch in einer Entwicklungseinheit, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis 15 beschrieben. Die betreffende Regulierungseinheit ist Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung Nr. 86305134.8, von der die vorliegende Anmeldung abgetrennt wurde.
In einer elektrofotografischen Druckvorrichtung, die den Einsatz von verschiedenen Papierarten mit unterschiedlichen Breiten zuläßt, wird die Tonerkonzentration in der Entwicklungseinheit in einer Papierbreitenrichtung ungleichförmig, falls über einen langen Zeitraum Papiere verwendet werden, die eine schmalere Breite als die maximal beschreibbare Breite haben, und demzufolge tritt, falls ein Papier mit einer breiteren Breite als die Breite jener Papiere verwendet wird, eine Differenz bei der Aufzeichnungsdichte in der Richtung der Papierbreite des breiteren Papiers auf. Aus diesem Grund sind Entwicklungseinheiten mit entsprechenden Regulierungseinheiten versehen.
Fig. 11 zeigt eine Ansicht zur Verwendung beim Erläutern des Betriebsprinzips der Regulierungseinheit. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 9 eine Rührwalze oder Schraube, die mit Paddeln oder Nuten versehen ist, die jeweils einen Helixwinkel bezüglich einer Achse der Schraube haben, wobei die Schraube Entwicklerpulver, das in einem Entwicklerbehälter 2 lagert, hin zu (Pfeilzeichen A) und längs der Achsenrichtung (Pfeilzeichen E) der Oberfläche der Entwicklungswalze 4 überträgt; 7'' ein Pulverführungsglied oder eine Flußregulierungsplatte zum Lenken eines Stroms (Pfeilzeichen C) des Pulverentwicklers, der durch die Regulierung eines Messers 6 entfernt wurde und sich auf Grund der Schwerkraftwirkung in eine Richtung (Pfeilzeichen D) bewegt, die zu der Richtung (Pfeilzeichen E), in der der Pulverentwickler durch die Schraube 9 übertragen wird, entgegengesetzt ist. Die Flußregulierungsplatte 7'' ist mit einer Vielzahl von Lenkrippen versehen, von denen jede bezüglich einer Achse der Schraube 9 geneigt ist, wie später beschrieben wird.
Der Entwickler, der in dem Entwicklerbehälter 2 lagert, wird nämlich in die Richtung von Pfeilzeichen A übertragen, um der Entwicklungswalze 4 zugeführt zu werden, und der Entwickler, der durch die Flußregulierungsplatte 7'' in die Richtung des Pfeilzeichens D gelenkt wird, wird in der Richtung des Pfeilzeichens E zurückgeführt.
Eine Regulierungseinheit, die gemäß dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet, ist aus EP-A-0125497 per se bekannt. Das Vorsehen einer Rührwalze und des Pulverführungsgliedes, wie in EP-A-0125497 vorgesehen, dient im gewissen Grade dazu, Entwicklerpulver umzuverteilen, um eine gleichförmigere Anwendung auf die Entwicklerwalze vorzusehen. Jedoch wurde festgestellt, daß diese Regulierungseinheit verbessert werden kann.
Fig. 12 zeigt eine Regulierungseinheit zum Gebrauch bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Schraube 9 ist mit einer Vielzahl von Paddeln versehen, die jeweils einen Helixwinkel in bezug auf eine Achse der Schraube 9 haben. Die Schraube 9 rotiert in eine Richtung, die durch Pfeilzeichen A bezeichnet ist, um Pulverentwickler, der in einem Entwicklerbehälter 2 lagert, in eine Richtung, die durch Pfeilzeichen E bezeichnet ist, und in eine Richtung, die durch Pfeilzeichen A bezeichnet ist, hin zu dem Umfang einer Entwicklungswalze 4 zu übertragen, um den Pulverentwickler der Entwicklungswalze 4 zuzuführen.
Eine Flußregulierungsplatte 7'' ist mit einer Vielzahl von Rippen 7a versehen, die jeweils in bezug auf eine Achse der Entwicklungswalze 4 geneigt sind, ähnlich wie die Führungsplatte 7, die bei dem ersten betrachteten Beispiel gezeigt ist. Als Resultat wird der Entwickler, der durch die Regulierung eines Messers 6 entfernt wurde und zu dem Entwicklerbehälter 2 umkehrt, in eine Richtung gelenkt, die durch Pfeilzeichen D bezeichnet ist.
Ein Beispiel der Schraube 9 ist in Fig. 13 gezeigt, in der die Schraube 9 mit acht Paddeln 9a versehen ist, wovon jedes auf der gesamten Länge (etwa 28 cm) der Schraube 9 um 180º verdreht ist.
Fig. 14 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen Helixwinkeln und Übertragungskräften am Umfang und in Achsenrichtung der Schraube bezüglich der Veränderung der Anzahl von Paddeln der Schraube zeigt. Eine Ordinatenachse bezeichnet die in Umfangsrichtung übertragene Menge des Toners (je höher an der Ordinatenachse in Fig. 14, desto größer die Menge), die durch die Schraube geschöpft und der Entwicklungswalze zugeführt wird, sowie die Menge (je tiefer an der Ordinatenachse, desto größer die Menge) des Toners, die in axialer Richtung der Schraube zurückgeleitet wird, nachdem der Toner von der Entwicklungswalze zurückgeführt wurde. Eine Abszissenachse bezeichnet Helixwinkel. In diesem Fall bezeichnet jeder Helixwert den Verdrehungsgrad jedes Paddels in bezug auf die Gesamtlänge der Schraube (die etwa 28 cm beträgt, ähnlich wie die Gesamtlänge der Entwicklungswalze). Ein Bereich zwischen geraden Linien "a" und "b", der in der grafischen Darstellung gezeigt ist, ist derjenige, in dem der Helixwinkel bewirkt, daß die Mengen, die in den Umfangs- und Achsenrichtungen übertragen werden, ausgeglichen sind. Dieser Bereich wird wie folgt definiert:
Falls ein einzelnes Papier mit einer Breite, die dieselbe wie die gesamte Achsenlänge der Entwicklungswalze ist, nach dem Drucken von 1000 Papieren, von denen jedes eine Breite von der Hälfte der gesamten Achsenlänge der Entwicklungswalze hat, bedruckt wird, liegt eine Differenz der Druckdichte zwischen einem Abschnitt des einzelnen Papiers, der durch eine Hälfte der Entwicklungswalze bedruckt wurde, die zum Drucken der 1000 Papiere verwendet wurde, und dem anderen Abschnitt des einzelnen Papiers, der durch die andere Hälfte der Entwicklungswalze bedruckt wurde, die nicht zum Drucken der 1000 Papiere verwendet wurde, innerhalb von 0,2 des OD-Wertes.
In dem Bereich zwischen den Linien "a" und "b" wird der Toner auf der gesamten Länge der Entwicklungswalze gleichförmig gerührt, und die Differenz der Druckdichte ist so klein, daß sie beim praktischen Gebrauch vernachlässigt werden kann. Wie aus der grafischen Darstellung ersichtlich ist, wird ein optimaler Aufbau mit acht Paddeln erreicht, die jeweils einen Helixwinkel von 180º haben.
Durch die Schraube 9 kann jede Nichtgleichförmigkeit der Konzentration des Entwicklers in einer axialen Richtung der Entwicklungswalze weitgehend reduziert werden, ohne die Wertminderung des Entwicklers zu beschleunigen und ohne die Anzahl von Teilen zu erhöhen, im Vergleich zu vorher vorgeschlagenen Regulierungseinheiten.
Fig. 15 ist eine grafische Darstellung, die ein Gleichgewicht zwischen einer Menge an Toner, die von der Entwicklungswalze von den Rippen geführt zurückgegeben wurde, und der Menge an Toner, die durch die Schraube in einer Richtung, die zu der Lenkrichtung entgegengesetzt ist, übertragen wurde, in bezug auf den Neigungswinkel jeder Rippe zeigt. Ein Bereich zwischen geraden Linien "c" und "d", die in der grafischen Darstellung gezeigt sind, ist derjenige, in dem das Gleichgewicht zwischen den durch die Rippen und die Schraube übertragenen Mengen optimal wird und der Toner über die gesamte Entwicklungswalze gleichförmig verteilt wird. Die grafische Darstellung wurde bezüglich der Schraube mit acht Paddeln vorbereitet, die jeweils einen Helixwinkel von 180º haben. Wie aus der grafischen Darstellung ersichtlich ist, beträgt ein optimaler Neigungswinkel jeder Rippe 40º bis 50º.
Eine Positionierungsstruktur zum Gebrauch in einer Entwicklungseinheit, die die vorliegende Erfindung verkörpert, zum Anordnen der Entwicklungswalze genau parallel zu einem Bilderzeugungsglied (fotoempfindliche Trommel) wird nachfolgend beschrieben. Die Positionierungsstruktur ist Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung [Nummer 89123458.5], die von der Europäischen Anmeldung Nr. 86305134.8 abgetrennt wurde.
Das Prinzip der Positionierungsstruktur wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert, in der Bezugszeichen 101 ein Bilderzeugungsglied bezeichnet; 102 eine Entwicklungswalze; 103 ein erstes Stützglied, das an einem Ende eines Schafts der Entwicklungswalze 102 angeordnet ist; 104 ein zweites Stützglied, das an dem anderen Ende des Schafts der Entwicklungswalze 102 angeordnet ist; 109 und 110 ein Paar von Haltegliedern (Seitenrahmen) zum Halten des Bilderzeugungsglieds 101; 107 ein erstes Montageglied, das an einem (109) der Halteglieder befestigt ist, um das erste Stützglied 103 daran anzubringen; und 108 ein zweites Montageglied, das an dem anderen Halteglied 110 befestigt ist, um das zweite Stützglied 104 daran anzubringen.
Auf diese Weise kann die Häufung von Dimensionsfehlern reduziert werden, indem nur zwei Glieder vorgesehen werden, d. h., die Halteglieder 109 (oder 110) und das Montageglied 107 (oder 108), die zwischen dem Bilderzeugungsglied 101 und der Entwicklungswalze 102 vorgesehen sind. Die Peripherie des Bilderzeugungsglieds 101, woran der Entwickler leicht haftet, wird nicht zum Positionieren verwendet, wodurch die Genauigkeit einer Lücke zwischen dem Bilderzeugungsglied 101 und der Entwicklungswalze 102 verbessert wird.
Fig. 17 ist eine Ansicht, die die Konstruktion einer Positionierungsstruktur zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der Fig. 17(A) eine Vorderansicht und Fig. 17(B) eine Ansicht längs der Pfeilzeichen A-A in Fig. 17(A) ist. Bei diesem Beispiel ist die Positionierungsstruktur auf eine Magnetentwicklungswalze des rotierenden Hülsentyps angewendet. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen, die in Fig. 16 gezeigt sind, ähnliche Teile, und ferner bezeichnen die Zeichen 111 und 112 Walzenlager, die an Haltegliedern 109 und 110 befestigt sind, um einen Rotationsschaft eines Bildunterstützungs- oder - erzeugungsglieds 101 zu stützen; 113 ein Antriebsrad, das an einem Ende eines Schafts des Bilderzeugungsglieds 101 vorgesehen ist; 114 einen Führungsstift, der auf der Seite eines stationären Magneten vorgesehen ist, ein erstes Montageglied 114A hat und auf einer Seite eines Schafts einer Entwicklungswalze 102 vorgesehen ist; 115 ein Walzenlager, das auf einer Seite einer Rotationshülse vorgesehen ist, welches Walzenlager 115 ein zweites Montageglied auf der anderen Seite des Schafts der Entwicklungswalze 102 bildet; 116 ein erstes Positionierungsglied oder einen Stopper, der an dem Halteglied 109 befestigt ist, welcher erste Stopper 116 ein Paßglied ist, um den Führungsstift 114 aufzunehmen; 117 ein zweites Positionierungsglied oder einen Stopper, der an dem Halteglied 110 befestigt ist, welcher zweite Stopper 117 ein Paßglied ist, um das Walzenlager 115 in sich aufzunehmen; 118 ein Gehäuse einer Entwicklungseinheit; und 119 ein Antriebsrad zum Antreiben einer Hülse der Entwicklungswalze 102. Die Schäfte 114 und 130 und das Getriebe 119 entsprechen den Schäften 212a und 264 bzw. dem Getriebe 214, die in Fig. 4 gezeigt sind.
Bei der obigen Anordnung wird das Bilderzeugungsglied 101 durch ein Paar der Halteglieder 109 und 110 durch die Hochpräzisionswalzenlager 111 und 112 gestützt.
Deshalb kann einfach durch Befestigen der ersten und zweiten Stopper 116 und 117 an einem Paar der Halteglieder 109 und 110 durch Präzisionspositionierungsstifte, etc., die Entwicklungswalze 102 mit hoher Genauigkeit bezüglich des Bilderzeugungsglieds 101 positioniert werden.
Da der Führungsstift 114 und das Walzenlager 115 außerhalb des Gehäuses 118 der Entwicklungseinheit angeordnet sind, werden sie durch den Entwickler nicht verschmutzt.
Die Positionierungsstruktur kann, wie oben beschrieben, eine gewünschte Lücke zwischen dem Bilderzeugungsglied und der Entwicklungswalze mit hoher Genauigkeit beibehalten, so daß die Aufzeichnungsqualität über einen langen Zeitraum stabil ist.
Fig. 18 ist eine Draufsicht, die die Konstruktion der Positionierungsstruktur, die in Fig. 17(A) und 17(B) gezeigt ist, detailliert zeigt. Das Gehäuse 118 der Entwicklungseinheit enthält die Entwicklungswalze 102, eine Rührwalze 126 mit der obengenannten Schraube und eine Tonerzuführungswalze 127 zum Zuführen des Toners aus einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt), der über dem Gehäuse 118 angeordnet ist, zu dem Gehäuse 118. Der Schaft 114 der Entwicklungswalze 102 ist an einer Magnetwalze befestigt, die innerhalb der Entwicklungswalze 102 angeordnet ist und bezüglich des Gehäuses 118 der Entwicklungseinheit nicht rotierbar ist. Ein anderer Schaft 130 der Entwicklungswalze 102 ist mit einer äußeren Hülse der Entwicklungswalze 102 verbunden und ist bezüglich des Gehäuses 118 durch ein Lager 128 rotierbar. Innerhalb des Gehäuses 118 um den Schaft 130 herum ist eine Dichtung 125 vorgesehen, zum Verhindern, daß der Toner in das Lager 128 gelangt. Der Schaft 130 wird in einer Führungskerbe 117a (Fig. 19) des Stoppers 117 durch das Lager 115 aufgenommen. Der Stopper 117 ist an dem Seitenrahmen 110 befestigt, um einen End- oder Stoßabschnitt 117b (gegen den das Lager 115 stößt) der Führungskerbe 117a an einer Stelle zu positionieren, die von einem Schaft 129 der fotoempfindlichen Trommel 101 um einen vorbestimmten Abstand entfernt angeordnet ist. Ein Antriebsschaft 131 verläuft durch den Stopper 117, und ein Getriebe 124, das an dem Antriebsschaft 131 angebracht ist, greift in das Getriebe 119 ein, das an dem Schaft 130 der Entwicklungswalze angebracht ist, um es rotierend anzutreiben. Eine Riemenscheibe 123 ist an dem Schaft 131 außerhalb des Seitenrahmens 110 befestigt und mit einem Motor 121 durch ein geeignetes Mittel wie ein Band und ein Getriebe verbunden. Bezugszeichen 122 bezeichnet einen Getriebekasten. Der Motor 121 treibt auch eine Riemenscheibe 113, die an dem Schaft 129 der fotoempfindlichen Trommel 101 befestigt ist, durch ein Zeitlagenband 120 an, wodurch die fotoempfindliche Trommel 101 angetrieben wird.
Ähnlich wie der Stopper 117 ist der andere Stopper 116 mit einer Führungskerbe 116a versehen, die einen End- oder Stoßabschnitt 116b hat, gegen den das erste Montageglied 114A auf dem Schaft 114 der Entwicklungswalze 102 stößt (Fig. 20). Um einen Abstand "L" zwischen dem Führungskerbenendabschnitt 116b des Stoppers 116 und dem Schaft 129 der fotoempfindlichen Trommel 101 auf einem vorbestimmten Wert zu halten, ist der Stopper 116 mit hoher Genauigkeit an dem Seitenrahmen 109 angebracht.
Gemäß der obigen Anordnung wird die Entwicklungseinheit in eine Druckvorrichtung in einer Richtung eingesetzt, die durch ein Pfeilzeichen P bezeichnet ist, und die Schäfte 114 und 130 (oder vielmehr die ersten und zweiten Montagemittel 114A, 115) der Entwicklungswalze werden in den Führungskerben 116a und 117a der Stopper 116 bzw. 117 aufgenommen, um ihre Endabschnitte 116b und 117b zu erreichen. In diesem Zustand wird die Entwicklungseinheit durch ein geeignetes Mittel gehalten, um die Bedingung, daß eine Lücke G (Fig. 20) zwischen der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 101 und der Oberfläche der Entwicklungswalze 102 präzise beibehalten wird wie sie ist, aufrechtzuerhalten.

Claims

1. Eine Entwicklungseinheit (216), die ein Gehäuse (201) zum Aufnehmen von Entwicklerpulver enthält und zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild auch eine Entwicklungswalze (205) enthält, welche Entwicklungswalze (205) der Typ mit einer rotierbaren Hülse (213) ist, die eine Magnetstruktur (211) umgibt, die in bezug auf das genannte Gehäuse (201) fixiert ist, und so ist, daß Entwicklerpulver auf der genannten Hülse (213) über ihren oberen Zonen magnetisch gehalten wird, wenn die Einheit in Gebrauch ist, aber von einer unteren Zone (α&sub3;) der Hülse (213) herabfallen kann; dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gehäuse (201) eine selektiv zu öffnende Auslaßöffnung (209) hat, die so positioniert ist, um im wesentlichen unter der genannten unteren Zone (α&sub3;) zu sein, wenn die Einheit in Gebrauch ist, zum Erleichtern des Entfernens von unerwünschtem Entwicklerpulver aus dem Gehäuse (201), und durch ein Arretierungsmittel zum Arretieren der Einheit (216) zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Rahmen einer Vorrichtung, welches Arretierungsmittel ein Paßstück (215) umfaßt, das an einer Vorderfläche des Gehäuses (201) der Einheit (216) angebracht ist und dafür ausgelegt ist, in eine entsprechende Apertur (219), die in dem Rahmen vorgesehen ist, auf solch eine Weise zu passen, um in der Apertur gleitend beweglich zu sein, so daß sich die Einheit (216) nach oben und unten bewegen kann, um um den Schaft (205a) der Entwicklungswalze (205) zu schwenken, die auf der Rückseite der Einheit angeordnet (216) ist.

2. Eine Entwicklungseinheit nach Anspruch 1, bei der ein peripherer Abschnitt der genannten Auslaßöffnung (209) gestuft (210) ist, um in einen entsprechend gestuften Abschnitt des genannten Gehäuses (201) einzugreifen.

3. Eine Entwicklungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Tonerkonzentrationssensor (260; 331) zum Steuern der Tonerkonzentration des Entwicklerpulvers an einer unteren Zone des Gehäuses (201; 340) und zwischen der Entwicklungswalze (205; 322) und einer Rührwalze (321) der Einheit angeordnet ist.

4. Eine Entwicklungseinheit nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, mit einer Pulverentwicklerregulierungseinheit, die enthält :eine Rührwalze (9), die mit einer Vielzahl von Paddeln (9a) versehen ist, die sich jeweils im wesentlichen auf der vollen Länge der Walze längs eines Schraubenweges um ihre Achse erstrecken, welche Walze um ihre Achse rotierbar ist, um Entwicklerpulver, das in einem Entwicklerbehälter (2) der Regulierungseinheit gespeichert ist, wenn sie in Gebrauch ist, hin zu und längs der Achsenrichtung der Oberfläche der genannten Entwicklungswalze (4; 205) zu übertragen;

ein Pulverblockierelement (6), das so angeordnet ist, um die Dicke einer Schicht des genannten Entwicklerpulvers zu regulieren, das mit dem genannten Bildunterstützungsglied (231) durch die genannte Entwicklungswalze (4; 205) in Kontakt gebracht wurde, wenn die Regulierungseinheit in Gebrauch ist; und

ein Pulverführungselement (7), das angeordnet ist, um einem Strom des Entwicklerpulvers, das von der Entwicklungswalze durch die Wirkung des genannten Blockierelements (6) entfernt worden ist und unter dem Einfluß von Schwerkraft in den genannten Entwicklerbehälter zurückgelangt, eine Bewegungskomponente in einer Richtung aufzuerlegen, die zu jener entgegengesetzt ist, in der das Entwicklerpulver längs der Achsenrichtung der Oberfläche der Entwicklungswalze durch die genannte Rührwalze übertragen wird;

wobei die Paddel (9a) der genannten Vielzahl der Anzahl nach acht sind und ein axiales Ende von jedem Paddel um die Achse der Rührwalze (9) um einen Winkel in dem Bereich von 120º bis 240º in bezug auf das andere axiale Ende jenes Paddels versetzt ist, so daß die Rate des Übertragens von Entwicklerpulver durch die genannte Rührwalze (9) aus dem genannten Entwicklerbehälter (2) im wesentlichen gleich der Rate des Übertragens von Entwicklerpulver zu dem genannten Entwicklerbehälter (2) ist.

5. Eine Entwicklungseinheit nach Anspruch 4, bei der der Versetzungswinkel im wesentlichen 180º beträgt.

6. Eine Entwicklungseinheit nach Anspruch 4 oder 5, bei der die genannte Pulverführungsanordnung (7) mit einer Vielzahl von Rippen (7a) versehen ist, die jeweils um einen Winkel in dem Bereich von 40º bis 50º in bezug auf die Achse der genannten Rührwalze (9) geneigt sind.

7. Eine Druckvorrichtung mit einer Entwicklungseinheit nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, welche Entwicklungseinheit aus der Vorrichtung entfernbar ist, und ferner mit einem Bildunterstützungsglied (101), auf dem das latente Bild gebildet wird, welches Bildunterstützungsglied (101) an seinen gegenüberliegenden Enden in der Vorrichtung durch erste und zweite Halteglieder (109, 110) gestützt wird, bei der die genannte Entwicklungseinheit in der Vorrichtung montiert werden kann, um ihre Entwicklungswalze (102) an einer gewünschten operativen Position in bezug auf das Bildunterstützungsglied (101) anzuordnen, indem Abschnitte der genannten Entwicklungseinheit mittels erster und zweiter Positionierungsglieder (116, 117), die an den ersten bzw. zweiten Haltegliedern (109, 110) befestigt sind, angeordnet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die genannten ersten und zweiten Positionierungsglieder (116, 117) mit entsprechenden Nuten (116a, 117a) zum Aufnehmen von ersten bzw. zweiten Montagegliedern (115, 114A) versehen sind, die an gegenüberliegenden axialen Enden der Entwicklungswalze (102) angeordnet sind, so daß die gewünschte Positionierung der Entwicklungswalze (102) in der Vorrichtung erreicht werden kann, indem die ersten und zweiten Montageglieder (115, 114A) in die genannten Nuten (116a, 117a) an ihren jeweiligen ersten Enden eingesetzt werden und jene Montageglieder (115, 114A) längs der Nuten (116a, 117a) in den Eingriff mit Stoßabschnitten (116b, 117b) an jeweiligen gegenüberliegenden Enden jener Nuten (116a, 117a) bewegt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der Endabschnitte der genannten ersten und zweiten Montageglieder (115, 114A) außerhalb des genannten Gehäuses (201) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, ferner mit einer Latentbilderzeugungseinheit (234) zum Erzeugen eines latenten Bildes auf dem Bildunterstützungsglied (102; 231); einer Übertragungselektrisierungseinheit (238) zum Übertragen des Latentbildes auf Druckpapier; einer Trennelektrisierungseinheit (242); einem Reiniger (239) und einer Entladeeinheit (243).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, in der die Latentbilderzeugungseinheit (234) ein Mittel zum Modulieren eines Laserstrahls mit Bildinformationen umfaßt.