DE3920178C2

DE3920178C2 -

Info

Publication number: DE3920178C2
Application number: DE3920178A
Authority: DE
Inventors: Masaru Nara Nara Jp Tsuji; Atsuyuki Tenri Nara Jp Katoh; Keizo Nara Nara Jp Fukunaga
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE3920178A1; JPH01319049A; US5017962A; JPH07117808B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels Elektrophotographie, und zwar mit mindestens einer in dem Gehäuse der Vorrichtung untergebrachten Kartusche, die Verarbeitungseinheiten zur Durchführung der Elektrophotogra phie aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bilderzeugungsgeräte der verschiedensten Art sind seit langem bekannt, beispielsweise als Kopiergeräte, Laserdrucker o. ä. Sie weisen im allgemeinen verschiedene Verarbeitungseinheiten in einer Kartusche auf, nämlich eine photoempfindliche Trommel, einen Auflader, eine Reinigungseinrichtung, eine Entwick lungseinrichtung, einen Toner-Behälter, einen Tonersammel behälter usw., die in dem Gehäuse abnehmbar montiert sind. Ein Vorteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Wartung und Reparatur ohne weiteres und unabhängig von den anderen Teilen durchgeführt werden kann, nämlich es kann ein Wiederauf füllen mit Toner, ein Austausch der gefüllten Toner-Box, ein Trommelaustausch o. ä. vorgenommen zu werden, ohne daß die Kartusche insgesamt ausgetauscht werden muß. Letzteres erfolgt nämlich normalerweise nur durch den Fachmann.

Ein Drucker mit einer klassischen Kartusche enthält alle obigen Einheiten, obgleich deren Lebensdauer unterschiedlich groß ist. Mithin muß die gesamte Kartusche ausgetauscht werden, wenn nur ein Teil der Verarbeitungseinheiten defekt ist. Dies erhöht die Wartungskosten beträchtlich.

In der JP-OS 62-32 483 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben, welche die zuvor erwähnten Probleme löst. Die bekannte Vorrichtung weist Kartuschen für zwei Funktionen auf, die im Gehäuse der Vorrichtung demontierbar angeordnet sind. Die eine Kartusche enthält eine photoempfindliche Trommel mit ihren peripheren Geräten wie Reinigungseinrichtung usw. Die andere ist die Entwicklungskartusche, welche die Vorteile für den Entwick lungsvorgang, für die Tonerspeicherung usw. umfaßt. Die Lebensdauer der photoempfindlichen Trommel liegt normalerweise zwischen 5000 und 20 000 Blatt Papier. Hingegen liegt die Lebensdauer der Entwicklungskartusche bei 500 bis 5000 Blatt, und zwar in Abhängigkeit von der Menge an Toner, die in dem Tonervorratsbehälter enthalten ist. Wenn also die Lebensdauer einer Kartusche zu Ende ist, kann sie ohne weiteres ausgetauscht werden, ohne gleichzeitig den Austausch der anderen Kartusche zu verlangen.

Die bekannte Vorrichtung ist mit einer Tonertransporteinrichtung ausgerüstet, der von der Reinigungseinrichtung für die photo empfindliche Kartusche zu der Entwicklungskartusche transpor tiert wird. Somit braucht ein Toneraufnahmebehälter nicht in der photoempfindlichen Kartusche angeordnet zu werden, sondern kann stattdessen in der Entwicklungskartusche vorgesehen sein. Die Lebensdauer der photoempfindlichen Trommel und ihrer peripheren Einrichtungen ist wesentlich größer als die für den Tonersammel behälter. Wäre der Tonersammelbehälter in der photoempfindlichen Kartusche untergebracht, so müßte er beträchtliche Abmessungen haben, damit seine Lebensdauer mit der der photoempfindlichen Trommel und ihrer peripheren Einrichtungen übereinstimmt. Dies hat natürlich eine Vergrößerung der Abmessungen der Vorrichtung zur Folge und wirkt deren Miniaturisierung entgegen. Wenn andererseits der Tonersammelbehälter nicht in der photoempfind lichen Kartusche, sondern in der Entwicklungskartusche unter gebracht wird, dann braucht er nicht so groß gestaltet zu werden, daß die Entwicklungskartusche früher ausgetauscht wird. Somit läßt sich ein kleinerer Drucker herstellen.

Bei der bekannten Vorrichtung mit Doppelfunktionskartusche hat die Entwicklungskartusche trotz der Tatsache, daß die Entwick lungseinheiten in der photoempfindlichen Kartusche keine wesentlich unterschiedlichen Lebensdauern haben, die nachfolgen den Probleme.

Die Entwicklungskartusche weist eine Entwicklungseinrichtung, einen Tonervorratsbehälter und einen Tonersammelbehälter auf. Wenn also die Lebensdauer einer Einheit beendet ist, müssen alle drei als neue Entwicklungskartusche ausgetauscht werden. Die Maximalzahl der zu druckenden Blätter hängt also von der Art des Entwicklers ab. Wenn ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, dann ist die Maximalzahl der Blätter, die mit ein und derselben Entwicklungseinrichtung gedruckt werden kann, nahezu unendlich. Wird hingegen ein Zweikomponentenentwickler verwen det, so liegt die maximale Blattzahl bei etwa 10 000. Anderer seits hat der Tonersammelbehälter jedoch nur ein Fassungsvermö gen für den Resttoner von 500 bis 5000 Blätter. Damit ist seine Lebensdauer im wesentlichen so lang wie die für den Tonervor ratsbehälter. Daraus folgt aber auch, daß die Lebensdauer der Entwicklungseinrichtung wesentlich größer als die für die beiden Tonerbehälter ist; selbst wenn ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, ist die Lebensdauer des ersteren doppelt so lang wie die des letzteren. Wie bereits erwähnt, müssen die zwei Behälter und die Entwicklungseinrichtung beim Austausch einer Kartusche gleichzeitig mit ausgetauscht werden. Endet also die Lebensdauer der Tonerbehälter zuerst, und könnte trotzdem noch mit der Entwicklungseinrichtung gearbeitet werden, dann muß auch diese ausgetauscht und mit den Toner-Behältern entsorgt werden.

Dies verteuert natürlich die Wartungskosten der Vorrichtung. Um die Lebensdauer der Toner-Behälter an die der Entwicklungseinrichtung anzupassen, müßten die Vorratsbehälter also vergrößert werden, beispielsweise doppelt so groß sein. Dadurch wird jedoch die Möglichkeit zur Herstellung einer kompakten und kleinen Bauform eingeschränkt.

Aus der DE 35 22 296 C2 ist es bekannt, in einem Kopiergerät einen Tonervorrats- und Tonersammelbehälter in einer Gehäuseeinheit zusammenzufassen. Dies steht jedoch in keinem Zusammenhang mit einer fotoempfindlichen Kartusche oder einer Entwicklungseinrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen, welche einen kompakten Aufbau der Vorrichtung, eine einfache und bequeme Wartung und eine bestmögliche Ausnutzung von Betriebsmitteln gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch wird erreicht, daß (1.) eine kleine Bilderzeugungsvorrichtung hergestellt werden kann, die eine in der Größe reduzierte Entwicklungskartusche besitzt, bei der das Entwicklervolumen nicht vergrößert werden muß, um eine längere Lebensdauer entsprechend der für eine Entwicklungseinrichtung zu haben; (2.) daß eine Vorrichtung für die Erzeugung von Bildern geschaffen wird, bei der Kartuschen voneinander getrennt werden können, so daß lediglich eine Kartusche zur Zeit ausgetauscht zu werden braucht, wenn ihre Lebensdauer beendet ist und daß die andere Kartusche bis zum Ende ihrer Lebensdauer weiterverwendet werden kann, was zu geringen Wartungskosten führt; und (3.) daß eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern geschaffen wird, bei der die Lebensdauer der photoempfindlichen Kartusche im wesentlichen dreimal so lang wie die für die zweite Kartusche der Entwicklungskartusche und die Lebensdauer der ersten Kartusche der Entwicklungskartusche im wesentlichen zweimal so lang wie die der zweiten Kartusche ist, so daß die ersten und zweiten Kartuschen gegen neue ausgetauscht werden können, wenn die Lebensdauer der ersten Kartusche abgelaufen ist; und daß alle Kartuschen gegen neue ausgetauscht werden können, wenn die Lebensdauer der photoempfindlichen Kartusche beendet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Kartusche des Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der zweiten Kartusche des Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der miteinander verbundenen ersten und zweiten Kartusche;

Fig. 4 einen Schnitt der miteinander verbundenen ersten und zweiten Kartusche; und

Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Bilderzeugungs vorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine Bilderzeugungsvorrichtung (Drucker) mit einem Gehäuse 1, in dessen Mitte etwa eine photoempfindliche Kar tusche 9 mit einer photoempfindlichen Trommel 91, einem Auflader 92, einer Reinigungseinrichtung 93 und einem Entlader 94 angeordnet ist. Eine erste Kartusche 10 weist allein die Entwicklungseinrichtung auf, während eine zweite Kar tusche 20 einen Tonervorratsbehälter 21 und einen Tonersammel behälter 22 aufweist; sie sind an einer Seite der photoempfind lichen Kartusche 9 angeordnet. Eine Sammelleitung 4 für verbrauchten Toner führt von der Reinigungseinrichtung 93 aus der photoempfindlichen Kartusche 9 zu einem Tonereinlaß 25 im Tonersammelbehälter 22 der zweiten Kartusche 20. Die erste und zweite Kartusche 10 und 20 bilden eine Entwicklungskartusche. Die zweite Kartusche 20 kann von der ersten Kartusche 10 getrennt werden, so daß lediglich die zweite Kartusche 20 von dem Körper 1 entfernt zu werden braucht, während die erste Kartusche 10 weiterhin am Gehäuse 1 angebracht bleibt. Die gesamte Entwicklungskartusche kann auch entfernt werden, d. h. sowohl die erste, als auch zweite Kartusche 10 und 20 können zusammen aus dem Gehäuse 1 entfernt werden. Die zweite Kar tusche 20 ist mit der ersten Kartusche 10 über ein bekanntes Eingriffselement verbunden, beispielsweise über Schienen oder Stangen in einer Weise, daß die zweite Kartusche 20 ohne weiteres von der ersten Kartusche 10 abgezogen werden kann.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Darstellung der ersten Kartusche 10 dar, die nur die Entwicklungseinrichtung enthält. Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der zweiten Kartusche 20, die den Tonervorratsbehälter 21 und den Tonersam melbehälter 22 enthält. Die Reinigungseinrichtung 93 der photoempfindlichen Kartusche 9 ist mit einem Ende der Tonersam melleitung 4 verbunden, deren anderes Ende an den Tonersam meleinlaß 25 des Tonersammelbehälters 22 angeschlossen ist, wie dies zuvor anhand von Fig. 5 erläutert wurde. Der auf der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 91 nach dem Druckvor gang verbliebene Toner wird zuerst von der Reinigungseinrich tung 93 in der photoempfindlichen Kartusche 9 gesammelt und dann durch die Tonersammelleitung 4 zum Tonersammelbehälter 22 gefördert.

Fig. 3 stellt eine perspektivische Darstellung der Entwick lungskartusche dar, die die erste Kartusche 10 und die zweite Kartusche 20 enthält. Die beiden Kartuschen 10 und 20 sind so miteinander verbunden, daß die Entwicklungseinrichtung der ersten Kartusche 10 an dem Tonersammelbehälter 21 der zweiten Kartusche 20 angebracht ist. Wie man aus Fig. 4 erkennt, sind die Entwicklungseinrichtung und der Tonersammelbehälter 21 mit einem Tonereinlaß 11 und einem Tonerzuführauslaß 23 verbunden, durch die der im Tonervorratsbehälter 21 befindliche Toner in die Entwicklungseinrichtung geleitet wird. Der Toner wird mit Hilfe einer Walze 24 in dem gewünschten Ausmaß gefördert.

In Fig. 5 erkennt man ein optisches System 2 mit einer Lampe und vier Spiegeln und Linsen, die über der photoempfindlichen Kartusche 9 angeordnet sind. Eine Papierzuführung 3 befindet sich unter der ersten und zweiten Kartusche 10 und 20, während ein Übertragungs/Trennauflader 5 unter der photoempfindlichen Trommel 91 der photoempfindlichen Kartusche 9 angeordnet ist. Eine Fixiereinrichtung 7 ist in dem Gehäuse 1 in der Nähe von einer Seite angebracht, und zwar in der Nähe derjenigen Seite, die der Papierzuführung 3 gegenüberliegt. Ein Papierförderer 6 befindet sich zwischen dem Übertragungs/Trennauflader 5 und der Fixiereinrichtung 7. Ein Papieraustrageteil 8 befindet sich in der Nähe der Fixiereinrichtung und ragt aus dem Gehäuse 1 vor.

Das Verfahren zur Erzeugung eines Bildes wird nun anhand eines Beispiels erläutert. Wenn eine Funktionstaste gedrückt wird, wird beispielsweise das optische System 2 aktiviert, um die photoempfindliche Trommel 91 derart zu belichten, daß darauf ein latentes Bild entsteht, das der Originalvorlage entspricht. Hierauf wird dem latenten Bild mit Hilfe der Entwicklungsein richtung der ersten Kartusche Toner zugeführt, was zu einem Tonerbild führt. Das Tonerbild wird von dem Übertragungs-/Trenn auflader 5 auf ein Blatt Papier 4 übertragen, welches dem Gehäuse 1 durch die Papierzuführung 3 zugeführt wird. Das zugeführte Kopierpapier mit dem übertragenen Tonerbild wird dann vom Papierförderer 6 zur Fixiereinrichtung 7 gefördert, in der das Bild fixiert wird. Hierauf wird das Blatt aus dem Gehäuse 1 auf das Papieraustrageteil 8 ausgetragen.

Bei einer Vorrichtung dieser Art sind die Lebensdauerverhält nisse für jede Verarbeitungs-Kartusche folgendermaßen, wobei die Lebensdauer durch die maximale Anzahl der kopierten Blätter angegeben wird, die mit jeder Kartusche gedruckt werden können:

Kartusche
Lebensdauer (maximale Kopienanzahl für jede Kartusche)
Erste Kartusche 10 (enthält die Entwicklungseinrichtung)
etwa 10 000
Zweite Kartusche 20 (enthält den Tonervorratsbehälter 21 und den Tonersammelbehälter 22)	etwa 5000
Photoempfindliche Kartusche 9	etwa 30 000

Wenn gemäß Tabelle etwa 5000 Blatt Papier mit einer derartigen Vorrichtung gedruckt sind, dann ist die Lebensdauer der zweiten Kartusche 20 beendet; d. h. der im Tonervorratsbehälter 21 vorhandene Toner ist aufgebraucht und der Tonersammelbehälter 22 ist mit verbrauchtem Toner gefüllt. Bei etwa 5000 Blatt wird also lediglich die zweite Kartusche 20 gegen eine neue ausge tauscht. Wenn etwa 10 000 Blätter mit der gleichen Vorrichtung gedruckt sind, dann endet die Lebensdauer der ersten Kar tusche 10, so daß diese auszutauschen wäre. Gleichzeitig endet auch die Lebensdauer der zweiten Kartusche 20, die zuvor bereits ausgewechselt wurde. Bei etwa 10 000 gedruckten Blättern müssen also sowohl die erste, als auch die zweite Kartusche 10 und 20 ausgetauscht werden, wozu man beide zusammen als Einheit wechselt. Wenn etwa 15 000 Blatt gedruckt sind, dann ist wieder die Lebensdauer der zweiten Kartusche 20 abgelaufen, so daß nur diese ausgetauscht wird. Bei etwa 20 000 Blatt werden wieder die erste und zweite Kartusche 10 und 20 zusammen gewechselt. Bei 25 000 Blatt wird nur die zweite Kartusche 20 ausgetauscht und wenn letztlich 30 000 Druckvorgänge erreicht werden, dann endet auch die Lebensdauer der photoempfindlichen Kartusche 9, die nun auszutauschen ist. Gleichzeitig werden die erste und zweite Kartusche 10 und 20 gemeinsam gewechselt. Bei 30 000 Druck vorgängen werden also alle drei Kartuschen ausgetauscht.

Claims

1. Vorrichtung zur elektro-fotografischen Erzeugung von Bildern mit zwei Haupt-Kartuschen (9; 10 und 20), von denen eine eine photoempfindliche Kartusche (9) ist, die eine photoempfindliche Trommel (91), einen Auflader (92), eine Reinigungseinrichtung (93) u. ä. aufweist und die andere eine Entwicklungskartusche ist, die eine Entwicklungseinrichtung, einen Tonervorratsbehälter (21) und einen Tonersammelbehälter (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungskartusche (10) aus einer ersten Kartusche (10), welche nur die Entwicklungseinrichtung enthält, und einer zweiten Kartusche (20) gebildet ist, die den Tonervorratsbehälter (21) und den Tonersammelbehälter (22) aufweist; und daß die erste und zweite Kartusche (10 und 20) voneinander trennbar sind; und daß die Lebensdauer der photoempfindlichen Kartusche (9) angenähert ein erstes ganzzahliges Vielfaches der Lebensdauer der ersten Kartusche (10) ist und die Lebensdauer der ersten Kartusche (10) angenähert ein zweites ganzzahliges Vielfaches der Lebensdauer der zweiten Kartusche (20) ist, wobei die Multiplikatoren zur Bildung des ersten und zweiten ganzzahligen Vielfachen größer als eins sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Anzahl der Blätter, die mit dem im Tonervorratsbehälter (21) der zweiten Kartusche (20) gespeicherten Toner gedruckt werden können, halb so groß wie die Anzahl der mit einer Entwicklungseinrichtung der ersten Kartusche (10) druckbaren Blätter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Reinigungseinrichtung (93) der photoempfindlichen Kartusche (9) gesammelte Toner in den Tonersammelbehälter (22) der Entwicklungskartusche zurückgeführt wird.