DE60015207T2

DE60015207T2 - Entwicklungsvorrichtung mit Tonerrührer und Reiniger für das Füllstandsdetektor-Fenster

Info

Publication number: DE60015207T2
Application number: DE60015207T
Authority: DE
Inventors: Shougo Nagoya-shi Sato; Masahiro Nagoya-shi Ishii; Yoshiteru Nagoya-shi Hattori; Hideaki Nagoya-shi Deguchi
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: US6337956B1; DE60015207D1; HK1030993A1; DK1031893T3; EP1477868A3; CN1266208A; PT1031893E; ATE280964T1; EP1477868A2; CN1501195A; CN1135444C; EP1031893A1; CN100350331C; ES2231115T3; EP1031893B1; EP1477868B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklervorrichtung, eine Prozesskassette mit der Entwicklervorrichtung und eine Bilderzeugungsvorrichtung mit der Entwicklervorrichtung.
Herkömmliche Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten eine Tonerhaltekammer oder einen Tonerbehälter, in dem Toner enthalten sind, und eine Entwicklerkammer, in der eine Entwicklerrolle vorgesehen ist. Eine Öffnung ist an einer Grenze zwischen der Tonerhaltekammer und der Entwicklerkammer gebildet, so dass die Toner durch die Öffnung in die Entwicklerkammer übertragen werden. Die herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtungen sind so aufgebaut, dass sie den verbleibenden Betrag von Toner in einer Entwicklereinheit erfassen, und sobald der verbleibende Betrag einen vorbestimmten Wert oder weniger erreicht hat, bedrängen sie den Benutzer zum Erneuern des Toners. Es kann verschiedene Wege zum Erfassen des Betrages des Resttoners geben. Bei einem beispielhaften Verfahren sind Lichtdurchlassfenster in der Tonerhaltekammer der Entwicklereinheit vorgesehen. Ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element sind vorgesehen, eines gegenüber einem jeden der Lichtdurchlassfenster. Der Betrag des Resttoners in der Tonerhaltekammer wird durch Ausstrahlen von Licht von dem lichtemittierenden Element erfasst, so dass das Licht durch die beiden Lichtdurchlassfenster geht. Der Betrag des Resttoners entspricht dem Betrag von Licht, das von dem Lichtempfangseinheit empfangen wird. Dieser Stand der Technik ist aus der US 5 532 790 A , der US 5 036 358 A und der US 5 649 264 A bekannt.
Mit diesem Verfahren wird es jedoch unmöglich, genau den Betrag des verbleibenden Toners zu erfassen, wenn der Toner an dem Lichtdurchlassfenstern anhaftet. Daher ist ein Reinigungsteil zum Reinigen des Lichtdurchlassfensters in der Tonerhaltekammer vorgesehen. Das Reinigungsteil ist so aufgebaut, dass es über das Lichtdurchlassfenster gleitet und es reinigt, während es sich einstückig mit einem Tonerrühr/übertragungsteil dreht. Das Tonerrühr/übertragungsteil ist in der Tonerhaltekammer zum Rühren und Transportieren des Toners in der Tonerhaltekammer vorgesehen.
Die in der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) HEI 7-56431 oder der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) HEI 9-34238 offenbarten Vorrichtungen messen die Zeit von dem Punkt, wenn das Reinigungsteil das Lichtdurchlassfenster reinigt, zu dem Punkt, wenn der Lichtpfad durch Toner blockiert wird, der von dem Tonerrühr/übertragungsteil herunterfällt. Wie jedoch in der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) HEI 7-56431 beschrieben ist, ändert sich die Fluidität des Toners mit Änderungen in den Umweltbedingungen und mit der Länge der Benutzung. Folglich fällt der Toner von dem Tonerrühr/übertragungsteil zu verschiedenen Zeitpunkten in Abhängigkeit der Fluidität des Toners, so dass es unmöglich ist, stabil den Restbetrag von Toner zu erfassen.
Die Länge der Zeit von dem Punkt, wenn die Lichtdurchlassfenster gewischt werden, bis die Lichtdurchlassfenster von dem Toner bedeckt werden, hängt von dem Betrag von Toner ab, der von dem Rührer herunterfällt (nachdem der Rührer an der Öffnung vorbeigeht), und von dem Betrag des Toners, der in einen wolkenartigen Zustand in der Kammer aufgebläht wird. Diese Beträge ändern sich jedoch mit den Änderungen in der Fluidität des Toners. Daher kann der Betrag des verbleibenden Toners nur mit einer extremen Unstabilität und Ungenauigkeit erfasst werden.
Die herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtungen weisen auch ein Problem auf, dass der Toner nicht immer gleichmäßig durch die Tonerkammer verteilt ist. Wenn zum Beispiel ein Laserstrahldrucker transportiert wird oder wenn eine Entwicklerkassette herausgenommen wird und in den Laserstrahldrucker zur Ersetzung eingesetzt wird, neigt der Toner dazu, sich in einem Ende der Tonerkammer zu sammeln, so dass es unmöglich ist, den verbleibenden Betrag des verbleibenden Toners zu erfassen. Auch wenn die Öffnung von der Tonerkammer in die Entwicklerkammer schmaler als die Entwicklerkammer selbst ist oder wenn Blätter schmaler Breite die Umschläge oder Postkarten aufeinanderfolgend in großen Zahlen gedruckt werden, wird der Toner ungleichmäßig aus der Tonerkammer verbraucht. Der Toner wird ungleichmäßig in der Tonerkammer als Resultat verteilt. Aus diesem Grund ist es schwierig, richtig zu erfassen, wie viel Toner in der Tonerkammer verbleibt.
Wenn ein blattförmiges Teil zum Drehen in der Tonerkammer zum Rühren des Toners vorgesehen ist, können die Enden des blattförmigen Teiles gleitend gegen die Lichtdurchlassfenster kontaktieren, die an beiden Endwänden der Tonerkammer vorgesehen sind. In solch einer Situation beschädigt das blattförmige Teil die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster so, dass das Erfassen des verbleibenden Betrages von Toner nicht richtig durchgeführt werden kann.
Zum Verhindern der Beschädigung der Lichtdurchlassfenster kann das blattförmige Teil kürzer als die Länge der Tonerkammer gebildet sein, so dass die Enden des blattförmigen Teiles von den Wänden der Tonerkammer getrennt sind. Mit diesem Aufbau kann sich jedoch Toner in dem Raum zwischen den Seitenwänden der Tonerkammer und den Enden des blattförmigen Teiles sammeln, so dass es unmöglich wird, eine ungleichmäßige Verteilung des Toners in gewissen Gebieten der Tonerkammer zu verhindern.
Solche Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten ein Schraubenteil zum Rühren des Toners in der Tonerkammer. Das Schraubenteil transportiert eindeutig Toner in der Tonerkammer entlang der Längsrichtung der Tonerkammer. Mit diesem Aufbau ist es schwierig, gleichförmig den Toner auf sowohl der stromaufwärtigen als auch stromabwärtigen Seite der Transportrichtung entlang des Schraubenteiles zu verteilen. Als ein Resultat kann Abweichung in der Toneransammlung auftreten.
In einem anderen Aspekt muss, wenn das Entwicklersystem benutzt wird, das einen nichtmagnetischen Einkomponententoner benutzt, der Toner zwischen einem Schichtdickenregulierteil und der Entwicklerrolle zum gleichförmigen Laden des Toners geschabt werden. Bei herkömmlichen Vorrichtungen ist die Schichtdickenregulierklinge gewöhnlich aus nichtrostendem Stahl und ähnlichem zum Verringern von Produktionskosten hergestellt. Dort, wo die Schichtdickenregulierklinge gegen die Entwicklerrolle stößt, übt die Schichtdickenregulierklinge einen großen Druck auf externes Additiv des Toners aus. Dieses kann das externe Additiv dazu zwingen, in das Basispartikel des Toners eingebettet zu werden, wodurch die Fluidität des Toners verringert wird. Wenn solch Toner mit verringerter Fluidität von der Entwicklerkammer zu der Tonerhaltekammer mit der Zirkulation des Toners zwischen der Tonerentwicklerkammer und der Tonerhaltekammer zurückgegeben wird, kann die Zeit, die benötigt wird, nachdem der Toner mit verringerter Fluidität durch den Rührer gerührt wird, bis sich der Toner auf dem Boden der Tonerhaltekammer absetzt, in Abhängigkeit davon fluktuieren, wie lange der Toner benutzt worden ist. Dieses macht es schwierig, stabil den Betrag von verbleibendem Toner zu erfassen. Wenn der Betrag des Toners mit verringerter Fluidität in der Tonerhaltekammer zunimmt, kann der Toner ungleichförmig in der Tonerhaltekammer verteilt werden, so dass eine zuverlässige und genaue Erfassung des verbleibenden Toners nicht durchgeführt werden kann.
Bei einem noch anderen Aspekt ist es für die herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtungen notwendig, zuverlässig den Toner durch die gesamte Tonerhaltekammer durch Vorsehen eines Tonerrühr/übertragungsteiles zu rühren. Das Tonerrühr/übertragungsteil ist zum Gleiten gegen die innere Bodenoberfläche der Tonerhaltekammer mit seiner Spitze in einem gebogenen Zustand vorgesehen. Das Tonerrühr/übertragungsteil ist e benfalls mit einer Breite ausreichend gebildet, dass es im wesentlichen beide Wände an den Längsenden der Tonerkammer kontaktiert.
Wenn jedoch das Rühr/übertragungsteil beide Seitenoberflächen der Tonerhaltekammer kontaktiert, während es sich dreht, werden die Lichtdurchlassfenster durch das Rühr/übertragungsteil abgeschabt zusätzlich dazu, dass sie von dem Reinigungsteil abgereinigt werden. Folglich entfernt das Rühr/übertragungsteil Toner von den Lichtdurchlassfenstern zu einem Zeitpunkt, der zu dem Rotationszyklus des Rühr/übertragungsteil passt, so dass Licht manchmal in Abhängigkeit des Betrages der Reibung durch die Lichtdurchlassfenster zu diesem unerwünschten Zeitpunkt durchgeht. Da Licht durch die Lichtdurchlassfenster auf eine unstabile Weise durchgeht, kann falsche Erfassung des verbleibenden Toners auftreten.
Weiter können bei den herkömmlichen Entwicklervorrichtungen Komponenten der Toner in einem dünnen Film auf das Lichtdurchlassfenster verteilt werden. Dieses Phänomen wird als "Schleiern" bezeichnet. Schleiern verringert die Genauigkeit der Erfassung des verbleibenden Toners, da es Licht, das durch die Lichtdurchlassfenster durchgeht, unterbricht selbst direkt nachdem das Reinigungsteil die Lichtdurchlassfenster abwischt. Wenn unzureichendes Licht durch die Lichtdurchlassfenster geht, erscheinen die Erfassungsresultate als ob Toner die Tonerhaltekammer füllt unabhängig davon, ob tatsächlich irgendwelcher Toner zwischen den zwei Lichtdurchlassfenstern positioniert ist oder nicht.
Weiterhin erzeugt manchmal bei herkömmlichen Entwicklervorrichtungen das lichtempfangende Element ein Ausgangssignal, da ein Lichtpfad zwischen dem lichterzeugenden Element und dem lichtempfangenden Element geöffnet wird, wenn das Rühr/übertragungsteil den Toner in der Tonerhaltekammer rührt. Selbst wenn das Rühr/übertragungsteil ausreichend von den Lichtdurchlassfenstern getrennt ist, so dass es nicht die Lichtdurch lassfenster kontaktiert, kann der Toner nahe den Lichtdurchlassfenstern mit dem Toner transportiert werden, der durch das Rühr/übertragungsteil gerührt ist, wenn sich die Fluidität des Toners geändert hat, da der Toner während einer langen Zeit benutzt worden ist, oder wegen Umweltbedingungen wie hohe Temperatur und hohe Feuchtigkeit. Daher kann eine fehlerhafte Ausgabe von dem lichtempfangenden Element nicht vollständig verhindert werden. Aus diesem Grund empfängt manchmal das lichtempfangende Element ein Licht zu einem Zeitpunkt, an dem es normalerweise nicht Licht empfangen sollte. Als Resultat kann der verbleibende Betrag von Toner nicht stabil erfasst werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bilderzeugungsvorrichtung oder eine Entwicklervorrichtung, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung benutzt wird, vorzusehen, die stabil verbleibenden Betrag von Toner unabhängig von der Fluidität des Toners erfassen kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solch eine Bilderzeugungsvorrichtung mit Lichtdurchlassfenstern vorzusehen, die während der Erfassung von verbleibendem Betrag von Toner benutzt werden, und solch eine Entwicklervorrichtung, die in solch einer Bilderzeugungsvorrichtung benutzt wird, worin Toner zuverlässig gleichförmig in der Tonerhaltekammer verteilt werden kann und worin der verbleibende Betrag von Toner immer genau erfasst werden kann.
Eine noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bilderzeugungsvorrichtung und die Entwicklervorrichtung, die in der Bilderzeugungsvorrichtung benutzt wird, vorzusehen, die stabiles Erfassen von verbleibenden Toner durchführen kann, selbst wenn ein nichtmagnetischer Einkomponententoner benutzt wird.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Entwicklervorrichtung vorzusehen, die den Betrag von verbleibenden Tonern mit einem hohen Grat von Genauigkeit erfassen kann und richtig das Lichtdurchlassfenster abreinigen kann, während der Toner in der Tonerhaltekammer in einem richtig gerührten Zustand aufrechterhalten wird.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zuverlässig Schleiern des Toners auf dem Lichtdurchlassfenster zu verhindern, dass der Betrag von verbleibenden Toner mit hoher Genauigkeit in der Entwicklervorrichtung erfasst werden kann, die den Betrag von verbleibendem Toner unter Benutzung von Lichtdurchlassfenstern erfasst.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch Vorsehen einer Entwicklervorrichtung erzielt, mit: einem Entwicklergehäuse; einem Entwicklermittelbehälter, der mit dem Entwicklergehäuse verbunden und daneben positioniert ist und mit einer Öffnung in Kommunikation mit dem Entwicklergehäuse gebildet ist, wobei der Entwicklermittelbehälter eine Breite, die sich in der Breitenrichtung erstreckt, und eine Behälterwand und eine innere Oberfläche, die einen Entwicklersammelraum definiert, aufweist; einem Lichtdurchlassfenster, das an der Behälterwand vorgesehen ist, um einem Nachweislicht zu ermöglichen, durch das Lichtdurchlassfenster zu gehen, so dass ein Betrag des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter nachgewiesen wird; einem Reinigungsteil, das in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist und mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um eine Rotationsachse in einer Richtung drehbar ist zum Aufwärtsbewegen, wenn es neben der Öffnung vorbeigeht, wobei das Reinigungsteil zu einer Reinigungsposition in gleitendem Kontakt mit dem Lichtdurchlassfenster zum Reinigen des Lichtdurchlassfensters bewegbar ist, der Entwicklermittelsammelraum in einen imaginären ersten Bereich und einen imaginären zweiten Bereich durch eine imaginäre vertikale Ebene unterteilt ist, die durch die Rotationsachse geht und sich in einer axialen Richtung der Rotationsachse erstreckt, der imaginäre erste Bereich in Kommunikation mit der Öffnung steht und der imaginäre zweite Bereich gegenüber der Öffnung in Bezug auf die imaginäre vertikale Ebene positioniert ist; einem Entwicklermittelrühr- und übertragungsteil, das in dem Entwicklermittelbehälter zum Rühren des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter und Übertragen des Entwicklermittels zu dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist, wobei das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil eine Klinge aufweist, die in Bezug auf die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters bewegbar ist, die Klinge um die Rotationsachse des Reinigungsteiles mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gleich der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsteiles drehbar ist, die Klinge von dem Reinigungsteil auf solch eine Weise beabstandet ist, dass die Klinge in dem imaginären zweiten Bereich positioniert ist, wenn das Reinigungsteil an der Reinigungsposition ist, und worin der Entwicklermittelbehälter eine Breite in der axialen Richtung aufweist und einander zugewandte Wände an Breitenenden in der Breitenrichtung enthält, wobei das Lichtdurchlassfenster an jeder Seitenwand vorgesehen ist zum Ermöglichen für das Nachweislicht, durch das entsprechende Lichtdurchlassfenster zu gehen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Entwicklervorrichtung vorgesehen mit: einem Entwicklergehäuse; einem Entwicklermittelbehälter, der mit dem Entwicklergehäuse verbunden ist und daneben positioniert ist und mit einer Öffnung in Kommunikation mit dem Entwicklergehäuse gebildet ist, wobei der Entwicklermittelbehälter eine Behälterwand und eine innere Oberfläche aufweist, die einen Entwicklermittelsammelraum definiert; einem Lichtdurchlassfenster, das an der Behälterwand vorgesehen ist, um einem Nachweislicht zu ermöglichen, durch das Lichtdurchlassfenster zu gehen, so dass ein Betrag des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter nachgewiesen wird; einem Reinigungsteil, das in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist und mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um eine Rotationsachse in eine Richtung drehbar ist zum Aufwärtsbewegen, wenn es neben der Öffnung vorbeigeht, wobei das Reinigungsteil zu einer Reinigungsposition in gleitendem Kontakt mit dem Fenster zum Reinigen des Lichtdurchlassfensters bewegbar ist, der Entwicklermittelsammelraum in einen imaginären ersten Bereich und einen imaginären zweiten Bereich durch eine imaginäre vertikale Ebene unterteilt ist, die durch die Rotationsachse geht und sich in einer axialen Richtung der Rotationsachse erstreckt, der imaginäre erste Bereich die Öffnung enthält und der imaginäre zweite Bereich gegenüber der Öffnung in Bezug auf die imaginäre vertikale Ebene positioniert ist; einem Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil, das in dem Entwicklerbehälter vorgesehen ist, zum Rühren des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter und Übertragen des Entwicklermittels zu dem Entwicklergehäuse, wobei das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil eine Klinge aufweist, die in Bezug auf die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters bewegbar ist, die Klinge drehbar um die Rotationsachse des Reinigungsteiles mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gleich der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsteiles drehbar ist, das Lichtdurchlassfenster in dem imaginären ersten Bereich positioniert ist und die Klinge von dem Reinigungsteil auf solche Weise beabstandet ist, dass die Klinge höher als das Lichtdurchlassfenster positioniert ist, wenn das Reinigungsteil an der Reinigungsposition ist; und worin der Entwicklermittelbehälter eine Breite in der axialen Richtung aufweist und einander zugewandte Wände an Breitenenden in der Breitenrichtung enthält, wobei das Lichtdurchlassfenster an jeder Seitenwand vorgesehen ist zum Ermöglichen für das Nachweislicht, durch das entsprechende Lichtdurchlassfenster zu gehen.
In einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine Prozesskassette vorgesehen, die abnehmbar in einem Kassettenaufnahmeraum einer Bildaufzeichnungsvorrichtung eingebaut ist, wobei die Kassette ein Latentbildtrageteil, ein Entwicklermitteltrageteil, das gegenüber dem Latentbildtrageteil positioniert ist und die oben beschriebene Entwicklervorrichtung enthält, wobei das Latentbildtrageteil und das Entwicklermitteltrageteil in dem Ent wicklergehäuse vorgesehen sind. Das Entwicklermitteltrageteil ist gegenüber dem Latentbildtrageteil positioniert.
Bei der Prozesskassette kann der Entwicklermittelbehälter abnehmbar von einem Gehäuse der Kassette sein. Mit andern Worten, der Entwicklermittelbehälter, der darin das Reinigungsteil und das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil vorsieht und darin das Entwicklermittel enthält, kann eine Einheit sein, die von dem Entwicklermitteltrageteil und dem Latentbildtrageteil getrennt ist. Wenn der Entwicklermittelbehälter an dem Gehäuse der Kassette angebracht ist, resultiert die Prozesskassette.
Bei einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einem Mittel zum Erfassen eines Restbetrages von einem Entwicklermittel und die oben beschriebene Entwicklervorrichtung vorgesehen. Das Erfassungsmittel erfasst den Restbetrag des Entwicklermittels, der in dem Entwicklermittelbehälter angesammelt ist, und enthält ein lichtemittierendes Element und Lichtempfangendes Element, die in Ausrichtung mit dem Lichtdurchlassfenster positioniert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Laserstrahldrucker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II' von 3 genommen ist;
3 ist eine Querschnittsansicht, die teilweise ein lichtemittierendes und ein lichtempfangendes Element von 2, die entlang der Linie IIIa-IIIa' von 2 genommen ist, und die Entwicklervorrichtung von 2, die entlang der Linie IIIb-IIIb' von 2 genommen ist, zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung zeigt, wie sie in 3 gesehen wird, aber mit einem Rührer und einem Reinigungsteil, die um 180° gedreht sind;
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Kante eines Wischers in Kontakt mit einer Seitenwand der Tonerhaltekammer (wie in durchgezogene Linie gezeigt ist) und in Kontakt mit einem Lichtdurchlassfenster (wie mit der doppeltpunktierten Kettenlinie gezeigt ist) zeigt;
6 ist ein Blockschaltbild, das schematisch einen elektrischen Aufbau des Laserdruckers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Diagramm, das Änderungen in der Spannung darstellt, die von einem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, verursacht durch die Drehung des Wischers, der Toner von den Lichtdurchlassfenstern abwischt;
8(A) ist eine Querschnittsansicht, die den Betrieb des Wischers zeigt, wenn verschiedene Niveaus von Toner in der Tonerhaltekammer verbleiben;
8(B) ist eine schematische Ansicht, die eine Position eines Rührers in der Tonerhaltekammer anzeigt, wenn der Wischer das Lichtdurchlassfenster wischt;
9 ist eine Querschnittsansicht, die Relativpositionen des Wischers und des Rührers zeigt, direkt nachdem der Wischer Toner von dem Lichtdurchlassfenster abwischt;
10(A) ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung in der Spannung zeigt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, verursacht durch die Drehung des Wischers, wenn ein ziemlich großer Betrag von 90g in der Tonerhaltekammer verbleibt;
10(B) ist eine Querschnittsansicht, die ein Niveau des Toners in der Tonerhaltekammer zeigt, wenn 90g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt;
11(A) ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung in der Spannung zeigt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, verursacht durch die Drehung des Wischers wenn 80g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt;
11(B) ist eine Querschnittsansicht, die ein Niveau von Toner in der Tonerhaltekammer zeigt, wenn 80g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt;
12(A) ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung in der Spannung zeigt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, verursacht durch die Drehung des Wischers, wenn nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt;
12(B) ist eine Querschnittsansicht, die ein Niveau von Toner in der Tonerhaltekammer zeigt, wenn 70g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt;
13 ist eine Tabelle, die Resultate von Experimenten zum Bestimmen von Tonerfluidität, Gleichmäßigkeit im Tonerniveau, Schleiern und Genauigkeit einer Tonerleererfassung zeigt, wenn Toner mit verschiedenen Arten von externem Additiv während des Druckens benutzt werden;
14(A) ist ein Diagramm, das eine Änderung in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, mit der Drehung des Wischers, wenn der Rührer von den Lichtdurchlassfenster um 1mm getrennt ist;
14(B) ist ein Diagramm, das eine Änderung in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, mit der Drehung des Wischers, wenn der Rührer von den Lichtdurchlassfenstern um 2mm getrennt ist;
14(C) ist ein Diagramm, das eine Änderung in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, mit der Drehung des Wischers, wenn der Rührer von den Lichtdurchlassfenstern um 3mm getrennt ist;
14(D) ist ein Diagramm, das eine Änderung in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, mit der Drehung des Wischers, wenn der Rührer von den Lichtdurchlassfenstern um 5mm getrennt ist;
15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Laserstrahldrucker gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Entwicklervorrichtung des Laserstrahldruckers von 15 zeigt, die entlang der Linie XVI-XVI' von 17 genommen ist;
17 ist eine Querschnittsansicht, die ein lichtemittierendes und ein lichtempfangendes Element von 16, die entlang der Linie XVIIa-XVIIa' von 16 genommen ist, und die Entwicklervorrichtung von 16, die entlang der Linie XVIIb-XVIIb' von 16 genommen ist, zeigt;
18 ist ein Diagramm, das Änderungen in der Ausgabe eines lichtempfangenden Elementes des Laserstrahldruckers von 15 zeigt, mit der Drehung eines Reinigungsteiles;
19 ist eine Querschnittsansicht, die das Reinigungsteil zeigt, das in eine Position zum Wischen eines Lichtdurchlassfensters gemäß der zweiten Ausführungsform gedreht ist;
20 ist eine Querschnittsansicht, die das Reinigungsteil zeigt, das von dem Lichtdurchlassfenster gemäß der zweiten Ausführungsform weggedreht ist;
21 ist eine Querschnittsansicht, die einen Rührer zeigt, der zu einer Position benachbart zu dem Lichtdurchlassfenster gemäß der zweiten Ausführungsform gedreht ist;
22(A) ist ein Diagramm, das Änderungen in der Spannung darstellt, die von dem Lichtempfangenden Element einer Entwicklervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird;
22(B) ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
22(C) ist eine schematische Ansicht, die eine Position eines Rührers zeigt, wenn ein Wischer der Entwicklervorrichtung von 22(B) ein Lichtdurchlassfenster wischt;
23(A) ist ein Diagramm, das Änderungen in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element einer Entwicklervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird;
23(B) ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
23(C) ist eine schematische Ansicht, die eine Position eines Rührers zeigt, wenn ein Wischer der Entwicklervorrichtung von 23(B) ein Lichtdurchlassfenster wischt;
24(A) ist ein Diagramm, das Änderungen in der Spannung darstellt, die von dem lichtempfangenden Element einer Entwicklervorrichtung gemäß eines Vergleichsbeispieles ausgegeben wird;
24(B) ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt;
24(C) ist eine schematische Ansicht, die eine Position eines Rührers zeigt, wenn ein Wischer der Entwicklervorrichtung von 24(B) ein Lichtdurchlassfenster wischt;
25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Entwicklervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die entlang der Linie XXV-XXV' von 26 genommen ist;
26 ist eine Querschnittsansicht, die ein lichtemittierendes und ein lichtempfangendes Element von 25, die entlang der Linie XXVIa-XXVIa' von 25 genommen ist, und der Entwicklervorrichtung von 25, die entlang der Linie XXVIb-XXVIb' von 25 genommen ist, zeigt;
27 ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung von 25 zeigt, wobei ein Reinigungsteil in Gegenüberstellung zu einem Lichtdurchlassfenster gedreht ist;
28 ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung von 25 zeigt, wobei das Reinigungsteil über das Lichtdurchlassfenster hinaus gedreht ist; und
29 ist eine Querschnittsansicht, die die Entwicklervorrichtung von 25 zeigt, wobei ein Gleitkontaktteil eines ersten Rührers in Gegenüberstellung zu dem Lichtdurchlassfenster gedreht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Laserstrahldrucker 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Der Laserstrahldrucker 1 enthält ein Gehäuse 2 und eine Zuführeinheit zum Lie fern von Blättern (nicht gezeigt) an dem Bodenabschnitt des Gehäuses 2. Die Zuführeinheit enthält ein Reibungstrennteil 14, eine Blattlieferrolle 11 und eine Blattpressplatte 10, die nach oben durch eine Feder (nicht gezeigt) gepresst wird. Die Blattpressplatte 10 presst die Blätter gegen die Blattlieferrolle 11 nach oben. Drehung der Blattlieferrolle 11 trennt das oberste Blatt an einer Position zwischen der Blattlieferrolle 11 und dem Reibungstrennteil 14 zum Liefern von Blättern zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
Ein Paar von Registerrollen 12 und 13 ist drehbar an einer Position stromabwärts entlang des Pfadweges gelagert, entlang dem Blätter durch die Drehung der Blattlieferrolle 11 in die Richtung transportiert werden, die durch einen Pfeil in 1 bezeichnet ist. Das Paar von Registerrollen 12 und 13 transportiert Blätter zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu einer Übertragungsposition, die durch eine lichtempfindliche Trommel 20 und eine Übertragungsrolle 21 definiert ist.
Die lichtempfindliche Trommel 20 ist drehbar auf dem Gehäuse 2 gelagert und wird zum Drehen in eine Richtung durch ein Antriebsmittel (nicht gezeigt) angetrieben, die durch einen Pfeil bezeichnet ist. Die lichtempfindliche Trommel 20 ist aus einem positiv ladenden Material gebildet, wie ein organisches lichtempfindliches Teil, dessen Hauptkomponente ein positiv ladendes Polycarbonat ist. In konkreten Ausdrücken, die lichtempfindliche Trommel 2O ist aus einer hohlen Trommel mit einer zylindrischen Aluminiumhülse als ihr Hauptkörper aufgebaut. Eine photoleitende Schicht ist auf der äußeren Umfangsoberfläche der zylindrischen Hülse mit einer vorbestimmten Dicke von zum Beispiel 20μm gebildet. Die photoleitende Schicht ist durch Verteilen eines photoleitenden Harzes in Polycarbonat gebildet.
Eine Ladeinheit 30 ist aus zum Beispiel einer positiv ladenden Scorotoronladeeinheit aufgebaut, die eine Koronaentladung von einem Ladungsdraht erzeugt, der zum Beispiel aus Wolfram gebildet ist.
Eine Laserabtasteinheit 40 enthält einen Lasergenerator (nicht gezeigt), einen Polygonspiegel (Spiegel mit fünf Oberflächen) 41, der zum Drehen angetrieben wird, ein Paar von Linsen 42 und 45 und Reflektionsspiegel 43, 44 und 46. Der Lasergenerator erzeugt ein Laserlicht L zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel 20.
Eine Entwicklereinheit 50 enthält ein Gehäuse 51, das mit einer Tonerhaltekammer 52 gebildet ist, die als Entwicklermittelbehälter dient, und eine Entwicklerkammer 57. Ein Rührer (Entwicklermittel rührendes und übertragendes Teil) 53 und zwei Reinigungsteile 54 sind in der Tonerhaltekammer 52 in Drehung um eine Rotationswelle 55 vorgesehen. Da beide Reinigungsteile 54 den gleichen Aufbau aufweisen, wird nur auf eines während der Erläuterung im folgenden Text bezug genommen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der in der Tonerhaltekammer 52 gehaltene Toner ein nichtmagnetischer Einkomponententoner, der eine positiv ladende Natur und elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Ebenfalls sind zwei Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, die auch gattungsgemäß als Lichtdurchlassfenster 56 hier im folgenden bezeichnet werden, in den Innenwänden der Tonerhaltekammer 52 benachbart zu jedem Ende der Rotationswelle 55 vorgesehen.
Die Entwicklerkammer 57 ist näher zu der lichtempfindlichen Trommel 20 als die Tonerhaltekammer 52 gebildet. Eine Tonerlieferrolle 58 und eine Entwicklerrolle 59 sind drehbar in der Entwicklerkammer 57 gelagert. Eine Schichtdickenregulierklinge 64 mit einer federnden dünnen Form ist in der Entwicklerkammer 57 zum Regulieren von Toner auf der Entwicklerrolle 59 zu einer vorbestimmten Dicke vorgesehen. Der Toner wird dann durch die Drehung auf der Entwicklerrolle 59 zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel 20 geliefert.
Die Übertragungsrolle 21 ist aus einem federnden Schaumkörper mit elektrischer Leitfähigkeit aufgebaut. Der federnde Schaumkörper ist aus Siliziumgummi oder Urethangummi zum Beispiel gebildet und frei drehbar gelagert. Die Übertragungsrolle 21 wird mit einer Spannung beaufschlagt, so dass das Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 20 zuverlässig zu einem Blatt übertragen wird, das zwischen der lichtempfindlichen Trommel 20 und der Übertragungsrolle 21 transportiert wird.
Eine Fixiereinheit 70 ist weiter stromabwärts in einem Blatttransportpfadweg vorgesehen, der sich von den Registerrollen 12 und 13 zu dem Punkt erstreckt, an dem die lichtempfindliche Trommel 20 und die Übertragungsrolle 21 in Presskontakt miteinander stehen. Die Fixiereinheit 70 enthält eine Heizrolle 71 und eine Pressrolle 72. Die Heizrolle 71 und die Pressrolle 72 pressen und Erwärmen das auf das Blatt übertragene Tonerbild, wodurch das Tonerbild auf das Blatt fixiert wird. Ein Paar von Transportrollen 73 und ein Paar von Ausgaberollen 74 zum Transportieren des Blattes sind jeweils stromabwärts in dem Blatttransportpfadweg von der Pressrolle 72 vorgesehen. Ein Ausgabetrog 75 ist stromabwärts von den Ausgaberollen 74 vorgesehen.
Es soll angemerkt werden, dass die Übertragungsrolle 21, die Ladeeinheit 30 und die Entwicklereinheit 50 in einer Prozesskassette 2a aufgenommen sind, die von dem Laserstrahldrucker 1 abnehmbar ist. weiter ist die Entwicklereinheit 50 frei von der Prozesskassette 2a abnehmbar und dient als eine Entwicklereinheitskassette.
Bei dem Laserstrahldrucker 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 20 gleichförmig durch die Ladeeinheit 30 aufgeladen. Dann wird das Laserlicht L von der Laserabtasteinheit 40 emittiert, wobei es gemäß von Bildinformation moduliert wird, zum Bilden des elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche der licht empfindlichen Trommel 20. Das latente Bild wird in ein sichtbares Bild durch Toner von der Entwicklereinheit 50 entwickelt. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 20 gebildete sichtbare Bild wird zu der Übertragungsposition durch Drehen der lichtempfindlichen Trommel 20 transportiert. Weiterhin liefern die Blattlieferrolle 11 und die Registerrollen 12 und 13 ein Blatt zu der Übertragungsposition. Das sichtbare Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 20 wird auf das Blatt durch eine Übertragungsvorspannung übertragen, die an die Übertragungsrolle 21 angelegt wird. Es soll angemerkt werden, dass jeder Toner, der auf der lichtempfindlichen Trommel 20 nach der Übertragung verbleibt, in die Entwicklerkammer 57 durch die Entwicklerrolle 59 gesammelt wird. Als nächstes wird das Blatt mit dem Tonerbild zu der Fixiereinheit 70 transportiert. Das Blatt wird zwischen der Heizrolle 71 und der Pressrolle 72 der Fixiereinheit 70 transportiert, so dass das sichtbare Bild auf dem Blatt gepresst und erwärmt wird und auf dem Blatt fixiert wird. Das Blatt wird auf den Ausgabetrog 75 durch das Paar der Transportrollen 73 und das Paar der Ausgaberollen 74 ausgegeben. Dieses beendet die Bilderzeugungstätigkeiten.
Toner in der Tonerhaltekammer 52 wird während der Bilderzeugungstätigkeiten verbraucht. Der Toner muss in zeitgerechter Weise zum Verhindern der Abnahme der Qualität erneuert werden, die durch unzureichenden Toner verursacht wird. Die Entwicklereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Aufbau zum Bestimmen, ob der Toner erneuert werden muss, durch Erfassen der Abnahme im Tonerbetrag zu einem geeigneten Zeitpunkt versehen. Der detaillierte Aufbau wird für die Entwicklereinheit 50 und den Aufbau zum Erfassen des Betrages von verbleibenden Toner beschrieben, während Bezug genommen wird auf 2 bis 7.
2 bis 4 sind Querschnittsansichten der Entwicklereinheit 50 der ersten Ausführungsform, worin 3 eine Ansicht ist, die genommen ist, wenn der Rührer 53 und das Reinigungsteil 54 positioniert sind, wie durch die gestrichelte Kettenlinie in 2 bezeichnet ist. Das Gehäuse 51 bildet die Tonerhaltekammer 52 und die Entwicklerkammer 57 und dient auch als ein Rahmen zum Tragen verschiedener Elemente, so dass die Entwicklereinheit 50 in der Trommelkassette 2a angebracht und davon entfernt werden kann, wie in 3 und 4 gezeigt ist, während verschiedene in 2 gezeigte Komponenten in dem Gehäuse 51 vorgesehen sind.
Die Entwicklerrolle 59, die als ein Entwicklermitteltragteil dient, weist ein Hülsenteil 59b auf, das auf einem Metallkern 59a vorgesehen ist, der zum Beispiel aus nichtrostendem Stahl gebildet ist. Das Hülsenteil 59b ist aus elektrisch leitenden Siliziumgummi gebildet, das elektrisch leitende Karbonpartikel enthält. Eine Beschichtungsschicht 59c aus Gummimaterial oder Harz, das Fluor enthält, ist auf dem Hülsenteil 59b gebildet. Es soll angemerkt werden, dass die Entwicklerrolle 59 nicht notwendigerweise ein Basisteil aufzuweisen braucht, das aus elektrisch leitendem Siliziumgummi aufgebaut ist. Stattdessen kann das Basisteil aus elektrisch leitendem Urethangummi aufgebaut sein. Obwohl es nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist eine Stromquelle zum Liefern einer vorbestimmten Spannung an die Entwicklerrolle 59 zum Vorsehen einer vorbestimmten Potentialdifferenz zwischen der Entwicklerrolle 59 und der lichtempfindlichen Trommel 20 vorgesehen.
Die Schichtdickenregulierklinge 64 enthält einen Tragabschnitt 64a, der aus nichtrostendem Stahl und ähnlichem gebildet ist, und einen Kontaktabschnitt 64b. Der Tragabschnitt 64a weist eine Basis auf, die an dem Gehäuse 51 der Entwicklereinheit 50 befestigt ist. Der Kontaktabschnitt 64b ist auf dem äußersten Ende des Tragabschnittes 64a befestigt und ist aus einem elektrisch isolierenden oder leitenden Siliziumgummi, einem elektrisch isolierenden oder leitenden Fluorgummi oder einem elektrisch isolierenden oder leitenden Urethangummi gebildet. Der Kontaktabschnitt 64 wird gegen die Entwicklerrolle 59 durch federnde Kraft des Tragabschnittes 64a gepresst. Der Kontaktabschnitt 64b gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einer vorstehenden ungefähr halbkreisförmigen Form im Querschnitt gebildet, wie in 2 gezeigt ist. Der Kontaktabschnitt 64b kann in einer Plattenform jedoch gebildet sein.
Die Tonerlieferrolle 58 enthält ein zylindrisches Basisteil 58b, das auf einem Metallkern 58a gebildet ist, der aus nichtrostendem Stahl zum Beispiel gebildet ist. Das zylindrische Basisteil 58b ist aus einem elektrisch leitenden Schwammmaterial gebildet. Die Tonerlieferrolle 58 ist so vorgesehen, dass sie pressend die Entwicklerrolle 59 durch die federnde Kraft des Schwammes kontaktiert. Es soll angemerkt werden, dass andere geeignete Materialien wie elektrisch leitendes Siliziumgummi oder Urethangummi zum Bilden der Tonerlieferrolle 58 benutzt werden können.
Es soll angemerkt werden, dass der in der Tonerhaltekammer 52 enthaltene Toner ein positiv ladbarer, nichtmagnetischer Einkomponententoner ist. Die Tonerbasispartikel weisen einen Partikeldurchmesser von zwischen 6μm und 10μm und einen mittleren Partikeldurchmesser von 8μm auf. Die Tonerbasispartikel sind durch Hinzufügen eines gut bekannten Färbemittels wie Karbonschwarz und eines Ladesteuermittels wie Nikrosin, Triphenylmethan und quaternäres Ammoniumsalz zu Styrenacrylharz gebildet, das in Kugeln durch Suspensionspolymerisation gebildet ist. Der Toner wird durch Hinzufügen von Siliziumoxid als ein äußeres Additiv zu der Oberfläche der Tonerbasispartikel aufgebaut. Das Siliziumoxid wird durch gut bekannte hydrophobe Prozesse wie durch ein Silankopplungsmittel verarbeitet. Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 150 wird in Mengen von 1% im Gewicht der Tonerbasispartikel hinzugegeben, und Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 50 wird in 0,5% im Gewicht zu dem Tonerbasispartikel hinzugegeben.
Der BET-Wert stellt die spezifische Oberflächenfläche dar, die durch Zwangsabsorption von Stickstoff gemessen wird, und sie wird als Oberflächenfläche pro Gewichtseinheit in Einheiten von m²/g angegeben. Folglich, je größer der BET-Wert ist, desto kleiner ist der Partikeldurchmesser, und je kleiner der BET-Wert ist, desto größer ist der Partikeldurchmesser. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde der BET-Wert durch ein normales BET-Messverfahren gemessen, in dem ein FlowSorb2-2300 benutzt wurde, welches eine Messvorrichtung für eine spezifische Oberflächenfläche ist, die von Shimadzu Corporation hergestellt wird.
Der Toner ist Suspensionspolymerisationstoner mit einer Form extrem nahe zu einer vollständig sphärischen Form. Der Toner weist ebenfalls eine extrem hervorragende Fluidität auf, da Siliziumoxid, das durch hydrophobe Prozesse bearbeitet wurde und das einen BET-Wert von 150 aufweist, als ein äußeres Additiv in dem Betrag von 1% im Gewicht der Tonerbasispartikel hinzugefügt ist. Aus diesem Grund kann der Toner ausreichend durch Reibungsladung aufgeladen werden. Daher resultiert eine hohe Tonerübertragungseffektivität, so dass extrem hochqualitative Bilder erzeugt werden können. Obwohl Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 50 die Fluidität des Toners geringer vergrößert als Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 150 verhindert Siliziumoxid mit einem größeren Durchmesser mit einem BET-Wert von 50, dass Siliziumoxid mit einem kleineren Durchmesser mit einem BET-Wert von 150 in die Tonerbasispartikel während einer langen Dauer der Benutzung eingebettet wird. Daher kann auch durch Hinzufügen des Siliziumoxides mit größerem Durchmesser mit einem BET-Wert von 50 eine gute Fluidität über eine längere Zeitdauer aufrechterhalten werden, so dass die Übertragungseffektivität gut ist und extrem hochqualitative Bilder erzeugt werden können.
Der Rührer 53, der als ein Rühr/übertragungsteil dient, enthält ein Tragteil 53a und ein blattförmiges Gleitkontaktteil oder Klinge 53b, die an dem äußeren Ende des Tragteiles 53a angebracht ist. Das Tragteil 53a ist aus Harz, zum Beispiel ABS(Acrylnitrilbutadienstyren)-Harz gebildet. Das Gleitkontaktteil 53b ist aus PET (Polyethylenterephthalat) gebildet. Wie in
3 und 4 gezeigt ist, ist das Tragteil 53a einstückig mit einer Rotationswelle 55 gebildet, die axial zwischen Seitenwänden 51a, 51b des Gehäuses 51 gelagert ist. Ebenfalls weist, wie in 4 gezeigt ist, das Gleitkontaktteil 53b eine Transportoberfläche mit einer Breite W1, das heißt eine Länge in der radialen Rotationsrichtung der Rotationswelle 55 auf. Mit dieser Breite W1 biegt, wie in 2 gezeigt ist, das Gleitkontaktteil 53b sich, wenn es in gleitenden Kontakt mit der Tonerhaltekammer 52 kommt, mindestens mit dem zylindrisch geformten Basisoberflächenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52. Ein Zahnrad 63 ist auf einem axialen Ende der Rotationswelle 55 so befestigt, dass, wenn Rotationsantriebskraft von einem Motor (nicht gezeigt) zu dem Zahnrad 63 übertragen wird, der Rührer 53 sich in die Richtung dreht, die durch einen Pfeil in 2 bezeichnet ist. Zu dieser Zeit kontaktiert das Gleitkontaktteil 52b gleitend den Basisoberflächenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52 in einem gebogenen Zustand und schiebt den Toner nach oben in die Öffnung A unter Benutzung der Transportoberfläche mit der Breite W1.
Da sowohl das Gleitkontaktteil 53b als auch das Tragteil 53a den Toner nach oben schieben, sind Öffnungsabschnitte 53c in dem Tragteil 53a gebildet, wie in 3 und 4 gezeigt ist, zum Verringern des Widerstandes, der von dem Toner auf der Oberfläche des Tragteils 53a während der Drehung aufgenommen wird. Das Tragteil 53a und das Gleitkontaktteil 53b sind ebenfalls kürzer als das Gehäuse 51 gebildet. Wie in 3 gezeigt ist, sind das Tragteil 53a und das Gleitkontaktteil 53b von den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b durch einen Abstand W2 getrennt, so dass sie nicht die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b kontaktieren. Der Abstand W2 ist auf einen Wert gesetzt, der einen guten Ausgleich zwischen Vorsehen eines richtigen Rührens des Toners und nicht nachteilig die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages zum Sicherstellen einer ausreichenden Erfassungsgenauigkeit erzielt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es wünschens wert, den Abstand W2 auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 3mm bis 10mm zu setzen.
Die Öffnung A ist in dem Gehäuse 51 zum fluidmäßigen Verbinden der Tonerhaltekammer 52 und der Entwicklerkammer 57 gebildet. Die Öffnung A erstreckt sich im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Tonerhaltekammer 52 und der Entwicklerkammer 57, das heißt entlang der gesamten Breitenrichtung, wie in 3 gesehen wird. Mit diesem Aufbau wird Toner gleichförmig durch den Rührer 53 zu der Entwicklerkammer 57 über die gesamte Breite der Tonerhaltekammer 52 und der Entwicklerkammer 57 geliefert.
Die Lichtdurchlassfenster 56 sind transparente Teile, die aus Glas gebildet sind, das Siliziumoxid als seine Hauptkomponente enthält. Die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b können aus irgendeinem transparenten oder opaken Material, zum Beispiel Acryl, Polycarbonat oder Polypropylen gebildet sein. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, enthalten die Lichtdurchlassfenster 56 ein Lichtdurchlassfenster 56a und ein Lichtdurchlassfenster 56b. Das Lichtdurchlassfenster 56a ist an einer Seitenwand 51a des Gehäuses 51 näher zu dem Lichterzeugungsmittel 60 angebracht. Das Lichtdurchlassfenster 56b ist an einer Seitenwand 51b des Gehäuses 51 näher zu dem Lichtempfangsmittel 61 angebracht. Ebenfalls stehen, wie in 5 gezeigt ist, die Lichtdurchlassfenster 56a und 56b etwas in das Innere der Tonerhaltekammer 52 vor. Mit diesem Aufbau ist eine Stufe mit einer Höhe h1 zwischen der Innenwand der Tonerhaltekammer 52 und den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b gebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Höhe h1 auf ungefähr 1mm gesetzt. Die Stufe ist in einem im wesentlichen rechten Winkel zwischen der Seitenoberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b und der inneren Wandoberfläche der Tonerhaltekammer 52 gebildet. Ebenfalls ist jedes der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b in einem im wesentlichen rechten Winkel zwischen seiner Seitenoberfläche und seiner oberen Oberfläche gebildet.
Der Wischer 54b des Reinigungsteiles 54 ist ebenfalls zum zuverlässigen Wischen der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b aufgebaut. Ebenfalls ist das Lichtdurchlassfenster 56b (56), wie in 2 gezeigt ist, näher zu der Öffnung A als eine Ebene G positioniert, die sich vertikal erstreckt und die Rotationsmittelachse des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54 enthält. Die Ebene G wird im folgenden als die vertikale Linie G bezeichnet. Mit andern Worten, die Tonerhaltekammer 52 ist durch die Ebene G in einen imaginären ersten Bereich (linke Seite von der Ebene G in 2) und einen imaginären zweiten Bereich (rechte Seite von der Ebene G in 2) unterteilt, und die Lichtdurchlassfenster sind in dem imaginären ersten Bereich positioniert. Weiter ist, wie in 3 und 4 gezeigt ist, die Trommelkassette 2a mit Öffnungsabschnitten 62a, 62b an Positionen entsprechend den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b gebildet. Der Öffnungsabschnitt 62a ermöglicht den Durchlass von Licht durch das Lichtdurchlassfenster 56a in die Tonerhaltekammer 52, und der Öffnungsabschnitt 62b ermöglicht den Durchlass von Licht von dem Lichtdurchlassfenster 56b aus der Tonerhaltekammer 52 heraus.
Das Reinigungsteil 54 ist aus einem Tragteil 54a und einem Wischer 54b aufgebaut. Das Tragteil 54a ist einstückig mit dem Tragteil 53a des Rührers 53 gebildet. Wie in 4 gezeigt ist, ist der Wischer 54b an einer Seitenkante des Tragteiles 54a angebracht. Das Tragteil 54a des Reinigungsteiles 54 weist einen Phasenwinkel von 180° zu dem Tragteil 53a des Rührers 53 auf. Daher erstreckt sich das Tragteil 54a des Reinigungsteiles 54 von der Rotationswelle 55 parallel zu aber in die entgegengesetzte Richtung von dem Tragteil 53a des Rührer 53. Der Wischer 54b ist aus Urethangummi gebildet und so positioniert, dass er, wie durch die doppelpunktierte Kettenlinie in 5 bezeichnet ist, die Oberfläche des Lichtdurchlassfenstern 56a (56b) in einem gebogenen Zustand mit einem vorbestimmten Druck durch die federnde Kraft des Urethangummis kontaktiert. Folglich, durch Positionieren des Wischers 54b zum Pressen gegen die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a (56b) mit einem vorbestimmten Druck biegt sich der Wischer 54b nicht so sehr, wenn er in Kontakt mit der Innenoberfläche der Seitenwand in 51a (51b) der Tonerhaltekammer 52 kommt, wie durch die durchgezogene Linie in 5 gezeigt ist. Der Wischer 54b ist mit einer Länge und einer Härte aus Gummimaterial so gebildet, dass er die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b mit einer Eckenkante kontaktiert, anstatt mit einem glatten Oberflächen-Auf-Oberflächenkontakt. Mit diesem Aufbau gleitet der Wischer 54d gegen die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b in Zusammenwirkung mit der Drehung des Tragteiles 54a und wischt Toner von der Oberfläche des Lichtdurchlassfensters 56a (56b) ab.
Wie in 3 gezeigt ist, weist das Reinigungsteil 54 eine laterale Breite W3 von der Kante in Kontakt mit dem Lichtdurchlassfenster 56a (56b) auf, das heißt, während der Wischer 54b in Kontakt mit den Lichtdurchlassfenstern 56 positioniert ist, zu der anderen Kante in der Längsrichtung der Tonerhaltekammer 52. Die Breite W3 ist größer als der oben beschriebene Raum W2.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, sind das Lichtemissionsmittel 60 und das Lichtempfangsmittel 61 auf gegenüberliegenden Seiten der Entwicklereinheit 50 in Entsprechung mit den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b positioniert. Das Lichtemissionsmittel 60 ist aus einem Kunststoffhalter 60a, der an dem Rahmen 2b angebracht ist, einer Basisplatte 60b, die auf dem Halter 60a gelagert ist, und einem lichtemittierenden Element 60c, das auf der Basisplatte 60b vorgesehen ist, aufgebaut. Eine Kunststofflinse 60d ist einstückig mit dem Halter 60a in der Seite gebildet, die dem Lichtdurchlassfenster 56a zugewandt ist. Eine lichtemittierende Diode ist als lichtemittierendes Element 60c benutzt. Auf die gleiche Weise ist das Lichtempfangsmittel 61 aus einem Kunststoffhalter 61a, der an dem Rahmen 2b angebracht ist, einem Basisteil 61b, das auf dem Halter 61a gelagert ist, und einem lichtempfangenden Element 61c, das auf dem Basisteil 61b vorgesehen ist, aufgebaut. Eine Kunststofflinse 61d ist einstückig mit dem Halter 61a in der Seite gebildet, die dem Lichtdurchlassfenster 56b zugewandt ist. Ein Phototransistor wird als das lichtempfangende Element 61c benutzt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, sind das oben beschriebene lichtemittierende Element 60c, die Kunststofflinse 60d, der Öffnungsabschnitt 62a der Trommelkassette 2a, das Lichtdurchlassfenster 56a, das Lichtdurchlassfenster 56b, der Öffnungsabschnitt 62b der Trommelkassette 2a, die Kunststofflinse 61d und das lichtempfangende Element 61c im wesentlichen linear ausgerichtet. Licht, das von dem lichtemittierenden Element 60c emittiert ist, weist Strahlen auf, die durch die Kunststofflinse 60d parallel ausgerichtet sind, und es fällt auf das Lichtdurchlassfenster 56a auf, indem es durch den Öffnungsabschnitt 62a geht. Wenn folglich kein Toner zwischen dem Lichtdurchlassfenster 56a und dem Lichtdurchlassfenster 56b vorhanden sind, fällt Licht, das durch das Lichtdurchlassfenster 56a geht, auf das Lichtdurchlassfenster 56b auf der anderen Seite auf. Das Licht geht durch das Lichtdurchlassfenster 56b und fällt auf die Kunststofflinse 61d auf, nachdem es durch den Öffnungsabschnitt 62b gegangen ist. Das auffallende Licht wird durch die Kunststofflinse 61d gebündelt und wird von dem lichtempfangenden Element 61c empfangen. Selbst wenn daher die Tonerhaltekammer relativ breit ist, kann das Licht benutzt werden zum effektiven Erfassen verbleibenden Betrages von Toner.
Wie in 7 gezeigt ist, gibt das lichtempfangende Element 61c eine Spannung aus, die sich gemäß dem Betrag von Licht ändert, das von dem lichtempfangenden Element 61c empfangen wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt das lichtempfangende Element 61c einen Spannungswert von nahe 5V aus, wenn es den minimalen Lichtbetrag empfängt, und es gibt einen Spannungswert von ungefähr 0V aus, wenn es einen maximalen Lichtbetrag empfängt. Der Ausgabespannungswert ändert sich in diesem Bereich gemäß dem empfangenen Licht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der verbleibende Betrag von Toner auf die folgende Weise erfasst. Die Ausgabe von dem oben beschriebenen lichtempfangenden Element 61c wird durch einen in 6 gezeigten Steuerabschnitt 200 gelesen. Der Steuerabschnitt 200 ist aus einem Mikroprozessor und ähnlichem gebildet und beurteilt, dass die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c auf einem hohen Niveau ist, wenn der Ausgabespannungswert von dem lichtempfangenden Element 61c größer als ein vorbestimmter eingestellter Schwellenwert ist, und beurteilt, dass die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c auf einem niedrigen Niveau ist, wenn der Ausgabespannungswert von dem lichtempfangenden Element 61c kleiner als der Schwellenwert ist. Die Gesamtzeit aller Perioden niedrigen Pegels T1 während einer Messeinheitsperiode T2 wird zum Berechnen des Verhältnisses des niedrigen Pegels in der Messeinheitsperiode T2 benutzt. In dem diese Berechnung benutzt wird, wird der Betrag des verbleibenden Toners erfasst. Da die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Kunststofflinsen 60d, 61d benutzt, selbst wenn die Tonerhaltekammer 52 relativ breit ist, kann das von dem lichtemittierenden Element 60c gestrahlte Licht effektiv zum Erfassen des Betrages von verbleibendem Toner empfangen werden, so dass der Betrag des verbleibenden Toners mit einem hohen Grad von Genauigkeit erfasst werden kann.
6 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau des Steuerabschnittes 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Der Steuerabschnitt 200 enthält eine CPU 210, einen RAM 211 zum Speichern von Daten, einen ROM 212 zum Speichern von Programmen und eine Eingangs/Ausgangs-(I/O)Schnittstelle 213. Der ROM 212 und der RAM 211 sind mit der CPU 210 verbunden. Die CPU 210 überwacht die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c durch die I/O-Schnittstelle 213. Gemäß den in dem ROM 212 gespeicherten Programmen misst die CPU 210 die Breite des von dem lichtempfangenden Elementes 61c ausgegebene Pulssignales über die I/O 213 und speichert die Breite in dem RAM 211. Die CPU 210 beurteilt, ob oder nicht der in dem RAM 211 gespeicherte Pulsbreitenwert den vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat. Wenn es bestimmt wird, dass der Pulsbreitenwert den vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, gibt die CPU 210 ein Benachrichtigungsbefehl zum Drängen auf zusätzliche Lieferung von Toner über die I/O-Schnittstelle 213 aus, so dass zum Beispiel eine Anzeigentafel 220 eine Nachricht anzeigt, die den Benutzer zum Erneuern des Toners auffordert.
Eine detaillierte Erläuterung von Beispielstätigkeiten gemäß der ersten Ausführungsform wird unten beschrieben, die auf die Tätigkeiten zum Erfassen des verbleibenden Tonerbetrages und die Tätigkeiten des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54 zentriert sind.
Zuerst wird eine Erläuterung vorgesehen für den Fall, dass ein ausreichender Betrag von Toner die Tonerhaltekammer 52 füllt, so dass, wie durch die obere gestrichelte Linie in 8(A) bezeichnet ist, die oberste Oberfläche des verbleibenden Toners (als "Toneroberfläche" hier im folgenden bezeichnet) extrem höher als die Position der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b ist. Durch Drehen des Rührers 53 kontaktiert das Gleitkontaktteil 53b die Wandoberfläche der Tonerhaltekammer 52, während der Toner in der Tonerhaltekammer 52 gerührt wird. Weiterhin transportiert das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 Toner von der Tonerhaltekammer 52 in die Entwicklerkammer 57, wenn das Gleitkontaktteil 53b die Öffnung A erreicht, wie durch die durchgezogene Linie in 2 bezeichnet ist, und an der Öffnung A vorbeigeht. Obwohl der Wischer 54b des Reinigungsteiles 54 andererseits zum Abwischen der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b tätig ist, wird die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, die von dem Wischer 54b gewischt sind, sofort wieder von dem umgebenden Toner bedeckt, da ausreichend Toner zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b verbleibt. Folglich geht Licht, das von dem lichtemittierenden Element 60c emittiert ist, nicht durch die Tonerhaltekammer 52, so dass die Ausgabe des lichtempfangenden Elementes 61c nicht fluktuiert.
Als nächstes wird eine Erläuterung für den Fall vorgesehen, dass der Betrag des verbleibenden Toners abfällt, wie durch die durchgezogene Linie in 8(A) bezeichnet ist, bis die Toneroberfläche die Position der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b erreicht. In diesem Fall wäre dann die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b nicht von Toner bedeckt unmittelbar bevor er von dem Wischer 54b weggewischt wird. Da das Nachweislicht von dem lichtempfangenden Element 60c eine optische Achse aufweist, die quer durch die Tonerhaltekammer 52 geht, fällt das Erfassungslicht auf das Lichtdurchlassfenster und geht dadurch durch, dass in der Seitenoberfläche in der gegenüberliegenden Breitenrichtung der Tonerhaltekammer vorgesehen ist, woraufhin es von dem lichtempfangenden Element 61c empfangen wird.
Wenn sich der Wischer 54b von der in 18(A) bezeichneten Position zu der in 9 gezeigten Position dreht, presst das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 verformend die Seitenwand der Tonerhaltekammer 52. In Verbindung mit der weiteren Drehung des Rührers 53 geht das Gleitkontaktteil 53b in den Toner, der an dem Boden der Tonerhaltekammer 52 aufgenommen ist, während es gleitend den Bodenoberflächenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52 in einer gebogenen Stellung kontaktiert. Daher presst die Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 52b den Toner in die Richtung, die durch einen Pfeil B in 9 bezeichnet ist, so dass der Toner die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bedeckt. Wie lange die Durchlassfenster 56a, 56b unbedeckt bleiben, bevor das Gleitkontaktteil 53b den Toner zum Bedecken der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b presst, hängt von dem Betrag von Toner ab, der in der Tonerhaltekammer 52 verbleibt. Das heißt, je größer der Betrag des verbleibenden Toner ist, desto weniger Zeit wird verstreichen, bevor die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bedeckt werden. Je geringer der Betrag des verbleibenden Toners ist, desto länger wird die Zeit, bis die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bedeckt sind. Folglich, je größer der Tonerbetrag ist, desto kürzer ist die Zeit, während der das lichtempfangende Element 61c die Periode T1 niedrigen Niveaus ausgibt, wie in 7 gezeigt ist. Je niedriger der Tonerbetrag ist, desto länger gibt das lichtempfangende Element 61c die Periode T1 niedrigen Niveaus aus, wie in 7 gezeigt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform tastet der oben beschriebene Steuerabschnitt 200 den Ausgabenspannungswert von dem lichtempfangenden Element 61c in einem vorbestimmten Abtastzyklus ab und speichert die Abtastwerte. Wenn das Verhältnis der gesamten Periode T1 niedrigen Niveaus während der vorbestimmten Messeinheitsperiode T2 das vorbestimmte Verhältnis überschreitet, wird eine Beurteilung "Toner leer" gefällt.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Entwicklereinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform eine stabile Erfassung von verbleibendem Toner durch Benutzen des Wischers 54b des Reinigungsteiles 54 zum Wischen der Oberfläche des Lichtdurchlassfensters 56 durchgeführt, während der Rührer 53 zum Rühren und Transportieren des Toners in der Tonerhaltekammer 52 benutzt wird.
Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Lichtdurchlassfenster 56 auf der Seite der vertikalen Ebene G näher der Öffnung A vorgesehen, das heißt das Lichtdurchlassfenster 56 ist in dem imaginären ersten Bereich positioniert, der oben beschrieben wurde. Zusätzlich sind der Wischer 54b und der Rührer 53 so aufgebaut, dass zu der Zeit, zu der der Wischer 54b tatsächlich das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, wie in 8(A) gezeigt ist, der Rührer 53 gegenüber der Öffnung A in Bezug auf die vertikale Ebene G positioniert ist, d.h. der Rührer 53 ist an dem oben beschriebenen imaginären zweiten Bereich positioniert und ist über einer horizontalen Ebene H positioniert, die durch eine Mitte des Lichtdurchlassfensters 56 geht. "H" wird hier im folgenden als die horizontale Ebene H des Lichtdurchlassfensters bezeichnet. Das heißt, wenn das Innere der Tonerhaltekammer 52 in vier Bereiche I bis IV durch die vertikale Ebene G und die horizontale Ebene H des Lichtdurchlassfensters unterteilt ist, wie in 8(B) gezeigt ist, ist der Rührer 53 in dem Bereich I positioniert, wie durch Schraffur in 8(B) bezeichnet ist, wenn der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Mit diesem Aufbau kann die Erfassung des verbleibenden Toners extrem stabil während einer langen Dauer der Benutzung durchgeführt werden.
Als nächstes wird die relative Positionsbeziehung des Lichtdurchlassfensters 56, des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54 gemäß der ersten Ausführungsform im einzelnen beschrieben.
Zuerst, wenn der Rührer 53 von der in 9 gezeigten Position gedreht wird, das heißt von der Position gegenüber der Öffnung A in Bezug auf die vertikale Ebene G, zu der Position benachbart zu der Öffnung A, wie in 2 gezeigt ist, schiebt die Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b den Toner und bewegt ihn in die Richtung, die durch den Pfeil B in 9 bezeichnet ist. Wenn das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 die in 2 gezeigte Position erreicht, ist ein Berg von Toner auf der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b aufgehäuft. Obwohl das federnde PET-Gleitkontaktteil 53b zum Biegen positioniert ist, wenn es den kreisförmigen Oberflächenabschnitt der Tonerhaltekammer 52 kontaktiert, wird die Biegung des Gleitkontaktteiles 52b freigegeben, wenn das Gleitkontaktteil 53b die Öffnung A erreicht. Wenn das Gleitkontaktteil 53b zu seiner ursprünglichen geraden Form durch die federnde Kraft des PET-Gummis zurückkehrt, wird der Toner, der auf der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b aufgehäuft ist, energisch in die Entwicklerkammer 57 geliefert.
Ein Teil des Toners verbleibt auf der Oberfläche des Tragteiles 53a der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b. Nachdem das Gleitkontaktteil 53b die Öffnung A passiert, wird es über eine horizontale Stellung hinaus gedreht, dann fällt der verbleibende Toner von der Oberfläche des Tragteiles 53a von der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b.
Ebenfalls steht das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 in gleitendem Kontakt in einem gebogenen Zustand gegen die in 2 gezeigte vordere Wand 52b, unmittelbar nachdem der Rühren 53 die Öffnung A passiert hat. Wenn jedoch der Rühren 53 sich weiter dreht, trennt sich das Gleitkontaktteil 53b von der vorderen Wand 52b, so dass die Biegung wieder freigegeben wird. Zu dieser Zeit verstreut sich der Toner, der an der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b und des Tragteiles 53a anhaftet. Da der Toner ein extrem feines Pulver ist, wie oben beschrieben wurde, bläht sich der Toner in einen wolkenartigen Zustand in der Tonerhaltekammer 52 auf, wenn die Biegung des Gleitkontaktteiles 53b freigegeben wird, wenn der Toner von dem Tragteil 53a und der Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b herunterfällt. Da sich der Rühren 53 in die entgegengesetzte Richtung der Öffnung A in Bezug auf die vertikale Ebene G dreht, hat sich der Toner bereits abgesetzt, und das Toneroberflächeniveau ist in einem horizontalen Zustand. Die Toneroberfläche ist besonders eben gemäß der ersten Ausführungsform, da polymerisierter Toner benutzt wird, der eine hervorragende Fluidität aufweist. Wenn die Drehung des Rührers 53 weiter voranschreitet zum Erreichen der in 8(A) bezeichneten Position, erreicht der Wischer 54b des Reinigungsteiles 54 die Oberfläche des Lichtdurchlassfensters 56. Zu dieser Zeit. ist der Toner in einem stabilen Zustand, wie oben beschrieben wurde, so dass das Lichtdurchlassfenster 56 nicht durch Toner verunreinigt wird, sobald es von dem Wischer 54b gewischt ist. Es soll angemerkt werden, dass ein Zeitpunkt der Freigabe der Verformung des Gleitkontaktteiles 53b nur auftritt, wenn sich das Gleitkontaktteil 53b in dem imaginären ersten Bereich aufhält. Wenn daher das Gleitkontaktteil 53b in dem imaginären zweiten Bereich ist, tritt Tonerverteilen nicht auf zum Vorsehen eines stabilen Zustandes der Toner.
Da polymerisierter Toner dazu neigt, sich leicht in eine Wolke aufzublähen, wie oben beschrieben wurde, weist er auch einen kleinen Schüttwinkel auf dem Gleitkontaktteil 53b und dem Tragteil 53a auf, so dass nur ein kleiner Betrag von Toner darauf verbleibt. Folglich hat sich der Toner ausreichend zu der Zeit gesetzt, zu der sich der Rührer 53 zu der Position gegenüber zu der Öffnung A in Bezug auf die vertikale Ebene G gedreht hat, selbst wenn sich die Fluidität des Toners über eine lange Benutzungsdauer ändert, so dass es für den Toner länger dauert, sich nach dem Aufblähen zu setzen. Daher bleibt das Lichtdurchlassfenster 56 sauber, nachdem es von dem Wischer 54b abgewischt ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Lichtdurchlassfenster 56 auf der gleichen Seite der vertikalen Ebene G wie die Öffnung A vorgesehen. Das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 ist auch auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene G bezüglich der Öffnung A positioniert und an einer Position höher als das Lichtdurchlassfenster zu der Zeit, wenn der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Das heißt, das Gleitkontaktteil 53b ist in dem Bereich I positioniert, wie durch die in 8(B) gezeigte Schraffur bezeichnet ist. Selbst wenn daher ein kleiner Betrag von Toner an dem Gleitkontaktabschnitt 53b anhaftet und herunterfällt, wenn das Reinigungsteil das Lichtdurchlassfenster reinigt, fällt er nicht auf das Lichtdurchlassfenster (da die Lichtdurchlassfenster nicht unmittelbar unter dem Gleitkontaktabschnitt 53b in dieser Phase positioniert ist), so dass das frisch gereinigte Lichtdurchlassfenster sauber bleibt.
Wie zuvor erwähnt wurde hängt die Dauer der Zeit von dem Punkt, wenn der Wischer 54b das wischen des Lichtdurchlassfensters 56 beendet, bis zu dem Punkt, an dem das Gleitkontaktteil 53b Toner zum Bedecken des Lichtdurchlassfensters 56 schiebt, von dem Betrag von Toner ab, der in dem Drehumlauf des Gleitkontaktteiles 53b vorhanden ist. Das heißt, je größer der verbleibende Betrag von Toner ist, desto länger ist die Zeitdauer, während der das Lichtdurchlassfenster 56 von dem Toner bedeckt ist, und je kleiner der Betrag des Toners ist, desto kürzer ist die Zeitdauer.
Die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element bezeichnet, wie viel Licht das lichtempfangende Element empfängt. Mit andern Worten, wenn der Ausgabewert des lichtempfangenden Elementes einen vorbestimmten Wert erreicht oder größer ist, dann beurteilt es, dass der Betrag von Licht, der von dem lichtempfangenden Element empfangen ist, einen vorbestimmten Wert oder größer erreicht. Die Länge der Zeit, während der der Ausgabewert gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, entspricht der Länge der Zeit zwischen einem Lichtempfangszustand und einem Nichtlichtempfangszustand, das heißt die Zeitdauer, von der, wenn das Reinigungsteil das Lichtempfangsfenster reinigt, zu der, wenn der Toner, der von dem Gleitkontaktteil 53b hochgeschoben wird, das Lichtdurchlassfenster 56 bedeckt. Die Länge der Zeit hängt von dem Betrag von Toner ab, der in der Tonerhaltekammer verbleibt. Folglich kann durch Messen der Zeit, zu der die Spannung, die von dem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, einen vorbestimmten Wert oder größer aufweist, dann der verbleibende Betrag von Toner immer stabil erfasst werden, ohne jede Variation aufgrund der Änderung der Fluidität des Toners. Da auch die Zeit, zu der die Ausgabe von dem lichtempfangenen Element der vorbestimmte Wert oder größer ist, den Betrag von verbleibenden Toner entspricht, kann die Abnahme im Betrag der verbleibenden Toners nicht nur in einer binären Bestimmung bestimmt werden, ob Toner vorhanden ist oder nicht, sondern auch in einer stufenartigen Weise.
Da weiter das Lichtdurchlassfenster 5b in dem imaginären ersten Bereich positioniert ist und da der Gleitkontaktabschnitt 53b des Wischers höher als das Lichtdurchlassfenster 56 positioniert ist, wenn der Wischer an seiner Reinigungsposition ist, hängt die Zeitdauer, bis der Toner das Lichtdurchlassfenster 56 nach den Wischtätigkeiten bedeckt, nur von dem Betrag des abgesetzten Toners ab. Daher kann die Erfassung des verbleibenden Toners genau und stabil während einer langen Zeitdauer durchgeführt werden. Insbesondere ist die Fluidität des Toners extrem hoch, da im wesentlichen sphärischer polymerisierter Toner als der Toner benutzt wird, und da auch Siliziumoxid mit einem kleinen Partikeldurchmesser (BET-Wert von 950) als äußeres Additiv benutzt wird. Daher resultiert die gleichförmige Mobilität des Toners, wenn der Toner durch das Gleitkontaktteil 53b herausgepresst wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auch Siliziumoxid großen Durchmessers mit einem BET-Wert von 50 zu dem Toner zusätzlich zu dem Siliziumoxid kleinen Durchmessers mit einem BET-Wert von 150 hinzugefügt. Wenn nur ein externes Additiv mit einem kleinen Partikeldurchmesser hinzugefügt wurde, wurde das externe Additiv in die Tonerbasispartikel eingebettet, so dass die Fluidität des Toners allmählich abfiel. Das Siliziumoxid großen Durchmessers mit einem BET-Wert von 50 funktioniert jedoch als ein Abstandshalter, so dass das Siliziumoxid kleinen Durchmessers mit einem BET-Wert von 150 daran gehindert wird, in das Tonerbasispartikel eingebettet zu werden. Daher kann die Fluidität des Toners in einem guten Zustand aufrechterhalten werden, bis ein Toner Leerzustand beurteilt wird. Das heißt, obwohl Siliziumoxid großen Durchmessers mit einem BET-Wert von 50 in einer Tonerfluidität resultiert, die anfänglich niedriger ist als die, wenn nur Siliziumoxid kleinen Durchmessers mit einem BET-Wert von 150 vorhanden wäre, kann über längere Zeit Siliziumoxid kleinen Durchmessers mit einem BET-Wert von 150 daran gehindert werden, in das Tonerbasispartikel eingebettet zu werden, so dass die Tonerfluidität konstant in einem guten Zustand gehalten werden kann. Die Mobilität des Toners kann gleichförmig über das gesamte Tonergebiet sein, wenn er durch das Gleitkontaktteil 53b hochgeschoben wird. Folglich verbleibt weniger Toner auf dem Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53, der nicht zu der Tonerhaltekammer 52 durch die Öffnung A zu der Entwicklerkammer 57 geliefert wird. Daher fällt weniger Toner von dem Gleitkontaktteil 53b, wenn er nach oben und über die Öffnung A durch das Gleitkontaktteil 53b gepresst wird. Als Resultat wird die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element weniger durch fallenden Toner gestört, und der Betrag des verbleibenden Toners kann noch genauer erfasst werden. Die Zeit, die für den hochgeschobenen Toner benötigt wird zum Absetzen auf dem Boden der Tonerhaltekammer 52, wird immer auf einer festen Zeit gehalten. Auf diese Weise ist das Verhalten des Toners, der von dem Gleitkontaktteil 53b hochgeschoben wird, stabil, und der verbleibende Betrag von Toner kann stabil und genau während langer Zeitdauern erfasst werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist das Lichtdurchlassfenster 56 in dem imaginären ersten Bereich positioniert. Es ist jedoch möglich, das Lichtdurchlassfenster 56 an dem imaginären zweiten Bereich zu positionieren, d.h. gegenüber der Öffnung A in Bezug auf die vertikale Ebene G. In diesem Fall ist es notwendig, dass das Gleitkontaktteil 53b in dem imaginären zweiten Bereich positioniert ist, wenn der Wischer 54 gegenüber dem Lichtdurchlassfenster angeordnet ist.
Mit dieser Anordnung würde Toner, der von dem Gleitkontaktteil 53b hochgeschoben wird, nicht die Lichtdurchlassfenster bedecken. Mit diesem Aufbau jedoch würden die Lichtdurchlassfenster durch Toner verunreinigt werden, der um die Tonerhaltekammer 52 verstreut ist oder der sich in eine Wolke nach oben aufbläht, wenn er von dem Gleitkontaktteil 53b herunterfällt. Mit dem Aufbau der vorliegenden Modifikation reinigt der Wischer 54 jedoch nicht das Lichtdurchlassfenster 56, wenn der Toner fällt oder verstreut wird. Stattdessen reinigt der Wischer 54 das Lichtdurchlassfenster, wenn das Gleitkontaktteil 53b in einen Bereich gedreht hat, der auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene G zu der Öffnung A ist. Zu dieser Zeit hat sich der Toner an der unteren Position der Tonerhaltekammer 52 abgesetzt. Selbst wenn ein kleiner Betrag von Toner an dem Gleitkontaktteil 53b anhaftet, wird der Toner durch die federnde Kraft des Gleitkontaktteiles 53b abgestoßen, so dass kein Toner an dem Gleitkontaktteil 53b anhaftet, wenn sich das Gleitkontaktteil 53b zu der Seite der vertikalen Ebene G gegenüber der Öffnung A dreht. Wenn folglich die Fluidität des Toners sich so ändert, dass er nicht leicht von dem Gleitkontaktteil 53b fällt, was die Zeit ändert, die der Toner die Tonerhaltekammer unterbricht, ist der Toner in einem ausreichend stabilen Zustand durch die Zeit, die sich das Gleitkontaktteil 53b in den imaginären zweiten Bereich dreht. Selbst wenn daher der Rührer 53 unmittelbar über dem Lichtdurchlassfenster 56 positioniert ist, wird das Lichtdurchlassfenster, das von dem Wischer 54 gereinigt ist, nicht durch Toner verschmutzt, da der Toner nicht von dem Gleitkontaktteil 53b herabfällt.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird durch Bilden des Gleitkontaktteiles 53b des Rührers 53 aus einem flexiblen Teil der Toner gut gerührt und transportiert. Ebenfalls reinigt das Reinigungsteil 54 das Lichtdurchlassfenster 56, nachdem Toner, der von dem Rührer 53 bewegt worden ist, sich in einen stabilen Zustand abgesetzt hat. Daher kann der Betrag des verbleibenden Toners immer genau erfasst werden, ohne dass er sich mit Änderungen in der Fluidität des Toners variiert.
Der Rührer 53 bewegt den Toner in der Tonerhaltekammer 52 nicht ausschließlich in der Längsrichtung (Breitenrichtung des Bildaufzeichnungsblattes) der Tonerhaltekammer, sondern bewegt den Toner in die Vorwärts-Rückwärtsrichtung, und die radiale Richtung der Tonerhaltekammer 52. Weiter wird polymerisierter Toner, der in Natur eine hohe Fluidität vorsieht, als Toner benutzt. Daher kann jede Ungleichmäßigkeit in der Verteilung des Toners innerhalb der Tonerhaltekammer 52 schnell durch einfaches Drehen des Rührers 53 innerhalb der Tonerhaltekammer 52 entfernt werden. Folglich kann die Toneroberfläche schnell zu einem glatten Zustand zurückkehren, selbst wenn sich Toner in der Tonerhaltekammer 52 zeitweilig ungleichmäßig in gewissen Gebieten der Tonerhaltekammer 52 sammelt, zum Beispiel wenn der Laserdrucker 1 umherbewegt wird oder die Entwicklerkassette von dem Laserstrahldrucker 1 entfernt und zurückgesetzt wird. Ungleichmäßigkeit in dem Toner in der Tonerhaltekammer 52 kann so verhindert werden, dass der Betrag von verbleibenden Toner immer zuverlässig erfasst werden kann.
Die Öffnung A, die die Tonerhaltekammer 52 und die Entwicklerkammer 57 verbindet, erstreckt sich über die gesamte Breite der Tonerhaltekammer 52 und der Entwicklerkammer 57, so dass Toner durch den Rührer 53 von der Tonerhaltekammer 52 zu der Entwicklerkammer 57 gleichförmig in der Breitenrichtung der Tonerhaltekammer 52 und der Entwicklerkammer 57 transportiert wird, wodurch jeglicher ungleichmäßiger Transport des Toners verhindert wird. Folglich kann eine Ungleichförmigkeit des Toners in der Tonerhaltekammer 52 noch zuverlässiger verhindert werden, so dass genaue Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages möglich ist.
Da weiter der Rührer 53 den Toner in der Tonerhaltekammer 52 rührt, kann, selbst wenn eine große Menge von Druckzielen schmaler Breite wie Umschläge oder Postkarten in Aufeinanderfolge gedruckt werden, eine Ungleichmäßigkeit des Toners in der Tonerhaltekammer 52 zuverlässig verhindert werden. Das heißt, wenn eine große Menge von Druckzielen schmaler Breite wie Umschläge oder Postkarten aufeinanderfolgend gedruckt wird, neigt der Toner dazu, der Tonerhaltekammer 52 verbraucht zu werden, die der schmalen Breite der Druckziele entsprechen. Da jedoch der Rührer 53 den ungleichmäßig verbrauchten Toner gleichmäßig verteilt und da der polymerisierte Toner eine hohe Fluidität aufweist, wird jede Ungleichmäßigkeit in der Verteilung von Toner in der Tonerhaltekammer 52 schnell korrigiert. Gemäß dem Laserstrahldrucker 1 der vorliegenden Ausführungsform kann eine Ungleichmäßigkeit in der Verteilung von Toner in der Tonerhaltekammer 52 zuverlässig verhindert werden, nicht nur wenn der Toner ungleichmäßig verteilt ist, da der Laserstrahldrucker selbst herumbewegt wird oder die Entwicklerkassette von dem Laserstrahldrucker 1 entfernt oder in ihn eingefügt wird, sondern auch wenn eine große Menge von Druckzielen schmaler Breite wie Umschläge und Postkarten in Aufeinanderfolge gedruckt werden. Daher kann der Betrag von verbleibenden Toner immer zuverlässig erfasst werden.
Toner, der von der Tonerhaltekammer 52 durch die Öffnung A in die Entwicklerkammer 57 geliefert wird, wird mit einer elektrischen Ladung durch Reibung beaufschlagt, die dort erzeugt wird, wo die Tonerlieferrolle 58 und die Entwicklerrolle 59 gegeneinander pressen. Der Toner wird dann auf der Entwicklerrolle 59 durch statische Elektrizität gehalten. Drehung der Entwicklerrolle 59 transportiert den auf der Entwicklerrolle 59 gehaltenen Toner zu dem Punkt, an dem der Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 gegen die Entwicklerrolle 59 presst. Der Toner, der ein externes Additiv enthält, wird mit weiterer elektrischer Ladung durch Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 und der Entwicklerrolle 59 beaufschlagt. Das externe Additiv empfängt den Druck von dem Kontaktabschnitt 64b und der Entwicklerrolle 59. Da jedoch der Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 aus einem federnden Gummimaterial gebildet ist, verformt sich der Kontaktabschnitt 64b etwas zum Anpassen an die Form des externen Additives, das etwas von dem Tonerbasiskörper des Toners vorsteht. Da auch die Entwicklerrolle 59 ähnlich aus einem federnden Gummimaterial gebildet ist, wie oben beschrieben wurde, verformt sich auch die Entwicklerrolle 59 zum Anpassen an die vorstehende Form des externen Additives. Als Resultat wird der auf das externe Additiv ausgeübte Druck verringert, wodurch der Betrag verringert wird, durch den das externe Additiv in den Tonerbasiskörper eingebettet wird.
Nachdem er mit ausreichender elektrischer Ladung durch Reibung an dem Kontaktabschnitt zwischen der Schichtdickenregulierklinge 64 und der Entwicklerrolle 59 beaufschlagt ist, geht der Toner durch den Pressabschnitt zwischen der Schichtdickenregulierklinge 64 und der Entwicklerrolle 59 und erreicht den Entwicklerbereich gegenüber der lichtempfindlichen Trommel 20. Ein Teil des zu dem Entwicklerbereich transportierten Toners haftet selektiv an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 20 gemäß dem elektrostatischen latenten Bild, das auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 20 gebildet ist. Der verbleibende To ner wird zu der Tonerhaltekammer 52 zurückgegeben, nachdem er einer Tonerzirkulationsroute folgt, die durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 8 bezeichnet ist, durch Drehen der Entwicklerrolle 59 und der Tonerlieferrolle 58. Das heißt, der verbleibende Toner wird zu der Entwicklerkammer 57 durch Drehen der Entwicklerrolle 59 zurückgegeben und zu der Tonerhaltekammer 52 von der Entwicklerkammer 57 durch die Öffnung A zurückgegeben.
Da die Presskraft zwischen der Schichtdickenregulierklinge 64 und der Entwicklerrolle 59 nicht das externe Additiv in den Basiskörper des Toners einbettet, der zu der Tonerhaltekammer 52 zurückzugeben ist, selbst wenn der Toner während einer langen Zeitdauer benutzt wird, wird die Fluidität des Toners in der Tonerhaltekammer 52 nicht verringert. Daher setzt sich der Toner, der von dem Rührer 53 hochgepresst wird, wieder auf den Boden der Tonerhaltekammer 52, nachdem eine vorbestimmte Zeit abläuft. Da die Fluidität des Toners nicht verringert wird, bleibt die Zeit, die für den Toner notwendig ist, sich in der Tonerhaltekammer 52 abzusetzen, unbeeinflusst von der Fluidität des Toners, von der Zeit, wenn die Benutzung des Toners zuerst startet, bis dann, wenn der Tonerleerzustand beurteilt wird. Als Resultat kann die Entwicklervorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform genau und stabil verbleibenden Betrag von Toner erfassen.
Insbesondere ist der Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 der vorliegenden Ausführungsform aus Silikongummi gebildet und weist somit hervorragende Eigenschaften zum Laden von Toner durch Reibung auf. Daher lädt die Schichtdickenregulierklinge 64 den Toner richtig durch Benutzen einer niedrigeren Presskraft als eine Schichtdickenregulierklinge auf, die aus einem anderen Gummimaterial gebildet ist. Da nur eine relativ kleine Presskraft benötigt wird, kann das externe Additiv daran gehindert werden, in das Tonerbasispartikel eingebettet zu werden, selbst mit größerer Zuverlässigkeit.
Wenn der Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 aus Fluor enthaltendem Gummi oder Urethangummi gebildet ist, wird die Ladeeigenschaft des Reibungsladens des Toners im Vergleich mit der Verwendung von Silikongummi verringert. In diesem Fall benötigt die Schichtdickenregulierklinge 64, dass sie gegen die Entwicklerrolle 59 mit größerer Kraft gepresst wird, als wenn Silikongummi benutzt wird. Selbst wenn jedoch die Presskraft auf diese Weise erhöht wird, verformt der Kontaktabschnitt 64b durch die federnde Kraft des Gummimateriales zum Anpassen an die vorstehende Form des externen Additivs. Daher kann der Betrag, um den das externe Additiv in das Tonerbasispartikel eingebettet wird, auf nur einen geringen Betrag unterdrückt werden im Vergleich damit, wenn der Kontaktabschnitt aus einem Metall wie nichtrostender Stahl gebildet ist. Der Betrag des Einbettens kann auf einen ausreichend niedrigen Betrag unterdrückt werden, so dass der Toner hochfluid verbleibt, und der verbleibende Tonerbetrag kann stabil erfasst werden.
Weiter ist es schwierig, vollständig Toner von den Lichtdurchlassfenstern 56 unter Benutzung eines Wischers oder eines anderen Reinigungsteiles zu entfernen, wenn sphärischer polymerisierter Toner als Toner benutzt wird. Ein kleiner Betrag von Toner kann auf dem Fenster selbst durch Wischen verbleiben. Wenn der Wischer über den Toner geht, kann der Toner reibungsmäßig relativ zu dem Fenster 56 bewegt werden, wodurch Schleiern verursacht wird.
Da der Wischer 54b aufgebaut ist zum Gleiten mit einer schwachen Presskraft entlang der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 vor dem Gleiten gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, können das externe Additiv und feine Tonerpartikel unter dem Wischer 54b arbeiten, wenn er gegen die Innenwand der Tonerhaltekammer 52 gleitet. Der Wischer 54b bewegt sich entlang der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52, während er solch externes Additiv und feine Tonerpartikel gegen die Tonerhaltekammer 52 schabt. Wenn der Wischer 54b fortgesetzt über die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b mit Toner oder externem Additiv in diesem Zustand gleitet, würde das externe Additiv oder feiner Toner ebenfalls gegen die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b schaben und Schleiern würde leicht erzeugt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch ist eine Stufe mit einer vorbestimmten Höhe zwischen der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 und der oberen Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b vorgesehen, wie in 5 gezeigt ist. Da weiter der Stufenabschnitt mit einem im wesentlichen rechten Winkel gebildet ist, wird externes Additiv oder feine Tonerpartikel, die zwischen dem Wischer 54b und der Innenwand der Tonerhaltekammer 52 gefangen sind, während der Wischer 54b entlang der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 gleitet, zum größten Teil an dem Stufenabschnitt und dem Rechtwinkelabschnitt des Stufenabschnittes entfernt. Daher kann Schleiern auf der Innenoberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b zuverlässig verhindert werden.
Da die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b zu der Innenseite der Tonerhaltekammer 52 von der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 vorstehen, biegt sich der Wischer 54b zu einem größeren Maße, wenn er über die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b gleitet, als wenn er über die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 gleitet. Daher gleitet der Wischer 54b über die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b mit einem vorbestimmten Druck, der von dem federnden Biegen abgeleitet ist. Folglich presst durch Einstellen der Presskraft des Wischers 54b gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b auf einen geeigneten Wert, der Wischer 54b mit einer kleineren Kraft gegen die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52, die niedriger als die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b positioniert ist. Als Resultat kann die Last, die durch Reibung zwischen dem Wischer 54b und der Innenwand der Tonerhaltekammer 52 erzeugt ist, wenn der Wischer 54b gegen die Innenwand der Tonerhaltekammer 52 gleitet, verringert werden. Ebenfalls können Tonerkomponenten kleinen Durchmessers, die durch Schleiern verursacht werden, daran gehindert werden, auf dem Wischer 54b sich anzusammeln, wenn der Wischer 54b gegen die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 schabt. Als Resultat kann Schleiern auf den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b noch stärker verringert werden.
Zum Verhindern, dass externes Additiv und feine Tonerpartikel gegen die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 schaben, was eine Ursache des Schleierns ist, ist es vorstellbar, den Wischer 54b und die Tonerhaltekammer 52 so auszulegen, dass der Wischer 54b die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 überhaupt nicht kontaktiert. Wenn jedoch der Wischer 54b und die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 in einem nichtkontaktierenden Zustand sind, wenn der Wischer 54b die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b abwischt und sich zu der Öffnung A dreht, kann Toner durch die Lücken zwischen dem Wischer 54b und der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 fallen. Diese fallenden Tonerpartikel können die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b beschmutzen, unmittelbar nachdem die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b abgewischt sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleitet der Wischer 54b entlang der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52. Die Presskraft des Wischers 54b gegen die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 ist schwach eingestellt, aber stark genug zum Verhindern, dass Toner zwischen dem Wischer 54b und der Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 fällt. Mit diesem Aufbau kann Toner zuverlässig daran gehindert werden, auf die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b zu fallen, nachdem die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b abgewischt worden sind.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wischer 54b aus Urethangummi gebildet, das ausreichenden widerstand gegen Abrieb aufweist. Der Kantenabschnitt des Wischers 54b gleitet ebenfalls gegen die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 und die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b. Daher kann polymerisierter Toner, der sphärisch ist und schwierig aufzunehmen ist, leicht aufgenommen werden. Daher bleibt keine dünne Schicht aus polymerisierten Toner auf der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, so dass der Betrag des verbleibenden Toners zuverlässig erfasst werden kann. Da der Wischer 54b aus Urethangummi gebildet ist, nutzt die Kante des Wischers 54b ebenfalls nicht ab in eine Krümmung über lange Benutzungsdauern. Als Resultat kann die Fähigkeit des Wischers 54b zum richtigen Sammeln von Toner aufrechterhalten werden, und der Betrag des verbleibenden Toners kann zuverlässig über lange Zeitdauer erfasst werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird externes Additiv mit einem großen Durchmesser zusätzlich zu externem Additiv mit einem kleinen Partikeldurchmesser zum Beitrag zur Fluidität des Toners benutzt. Das externe Additiv mit einem großen Partikeldurchmesser ist als Poliermittel tätig zum noch zuverlässigeren Verhindern des Schleierns auf der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b. Selbst wenn ein kleiner Betrag von polymerisierten Toner unter den Kantenabschnitt des Wischers 54b gerät und gegen die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b geschabt wird, ist das externe Additiv mit einem großen Partikeldurchmesser als ein Poliermittel tätig und entfernt somit zuverlässig den Toner durch Schaben auf den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b. Folglich kann die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, gut abgeschabt werden, ohne dass die Lichtdurchlasseigenschaft der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b geändert wird. Daher kann der Betrag von verbleibendem Toner zuverlässig erfasst werden. Ebenfalls sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b aus Glas gebildet, das Siliziumoxid als seine Hauptkomponente enthält, daher wird die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b nicht zerkratzt oder sonst wie beschädigt, selbst wenn externes Additiv mit einem großen Partikeldurchmesser, das aus einem harten Material gebildet ist, wie Siliziumoxid, die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b kontaktiert. Da die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b glatt bleibt, wird das nachweislich nicht gestreut, und die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages kann mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Es soll angemerkt werden, dass, obwohl bei der vorliegenden Erfindung die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b insgesamt aus Glas gebildet sind, die vorliegende Erfindung nicht auf solch einen Aufbau begrenzt ist. Es ist ausreichend, zumindest einen Abschnitt der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, der von dem Wischer 54b kontaktiert wird, aus Glas zu bilden.
Wie oben in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, ist das Seitenende des Tragteiles 53a und das Seitenende des Gleitkontaktteiles 53b von dem Lichtdurchlassfenster 56a, 56b durch den Raum W2 in der Längsrichtung der Tonerhaltekammer 52 getrennt, d.h. in der Breitenrichtung des Bildaufzeichnungsblattes. Daher werden sie, wie hier im folgenden beschrieben wird, nicht nachteilig die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages beeinflussen, wenn der Toner in der Tonerhaltekammer 52 transportiert und gerührt wird.
Es sei angenommen, dass der Abstand W2 gleich 0 ist, dann würden, wenn sich der Rührer 53 dreht und sich den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b nähert, die Seitenenden des Tragteiles 53a und das Gleitkontaktteil 53b die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b kontaktieren und die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b. abwischen. Wenn in solch einem Fall das Lichtdurchlassfenster 56 mit Toner gemäß der Drehung des Rührers 53 bedeckt wird nach der Abwischtätigkeit des Wischers 54, gibt es eine Gefahr, dass Licht durch die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b in dem Moment durchgelassen wird, in dem der Rührer 53 das Fenster 56 abwischt. Dieses erscheint als Rauschen in dem Signal von dem lichtempfangenden Element, das als eine zeitweilige Ausgabe niedrigen Niveaus von dem lichtempfangenden Element ist, wenn die Ausgabe auf einem hohen Niveau sein sollte.
Da das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 aus PET gebildet ist, weist es einen relativ kleinen Reibungskoeffizienten in Bezug auf die Lichtdurchlassfenster 56 auf, wenn die Fenster 56 aus Acryl oder Polycarbonat gebildet sind. Wenn daher kein Raum W2 vorgesehen sein würde, wenn das Gleitkontaktteil 53b die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b kontaktiert, dann wird der Toner nicht ausreichend abgewischt werden, so dass Licht nicht gleichförmig durch die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b durchgelassen wird.
Dieses erscheint als zufälliges Rauschen. Es ist schwierig, solches Rauschen auszugleichen durch den Versuch des Vorhersagens, wie der Rührer 53 die Durchlässigkeit von Licht beeinflussen wird. Daher ist es unmöglich, Verschlechterung und Genauigkeit des Erfassens des verbleibenden Tonerbetrages zu vermeiden.
Im Gegensatz dazu, da der Raum W2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, so dass der Rührer 53 nicht die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b abwischt, treten die oben beschriebenen Probleme nicht auf. Das heißt, Rauschen wird nicht in der Ausgabespannung von dem lichtempfangenden Element 61c gemäß der Drehung des Rührers 53 erzeugt. Somit ist es möglich, stabil und zuverlässig den Betrag von verbleibendem Toner zu erfassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Raum W2 in dem Bereich 3mm bis 10mm eingestellt. Da der Raum W2 ausreichend klein ist, d.h. nicht mehr als 10mm, rührt das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 geeignet den Toner selbst an Endabschnitten der Tonerhaltekammer 52 in der Längsrichtung der Tonerhaltekammer 52.
Andererseits ist der Raum W2 ausreichend groß, d.h. nicht weniger als 3mm zum Verhindern, dass die Kraft des Rührers 53 nahe den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b geht, dass Toner, der an den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b anhaftet, entfernt wird. Daher treten Probleme, die oben für die hypothetische Situation beschrieben sind, dass der Rührer 53 die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b kontaktiert, nicht auf.
Da weiter die oben beschriebene Breite W3 des Reinigungsteiles 54 größer als der Raum W2 ist. Selbst wenn das Gleitkontaktteil 53b nicht den Toner in dem Raum W2 rührt, überlappen der Bereich des Reinigungsteiles 54 und der Bereich des Gleitkontaktteiles 53, während der Wischer 54b und das Gleitkontaktteil 53b sich drehen, so dass der Toner in dem Raum W2 richtig durch den Wischer 54b gerührt wird.
Der Wischer 54b ist wünschenswert mit einem Reibungskoeffizienten in Bezug auf die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b so versehen, dass der Wischer 54b des Reinigungsteiles 54 richtig den Toner von der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b reinigt. Das heißt, wenn der Wischer 54b einen kleinen Reibungskoeffizienten in Bezug auf die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b aufweist, dann verbleibt etwas Toner, der unvollständig abgewischt ist. Der verbleibende Toner auf den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b kann das Durchlassen von Licht durch die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b stören. Der Wischer, der aus Urethangummi gebildet ist, weist einen ausreichend großen Reibungskoeffizienten in Bezug auf die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b und auch in Bezug auf den anhaftenden Toner auf. Als Resultat kann der Wischer 54b einen Großteil des Toners abwischen, der an den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b anhaftet, durch Schaben gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b. Die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b können zu einem Grad gereinigt werden, der nicht das Erfassen des verbleibenden Tonerbetrages stört. Es soll angemerkt werden, dass der hierin genannte Reibungskoeffizient einen Reibungskoeffizienten pro Einheitsfläche beschreibt.
Im Kontrast dazu ist es wünschenswert, dass das Gleitkontaktteil 53b einen niedrigeren Reibungskoeffizienten in Bezug auf den Bodenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52 als der Wischer 54b in Bezug auf die Durchlassfenster 56a, 56b aufweist. Dieses ist so, da das Gleitkontaktteil 53b einen kleinen Reibungskoeffizienten in Bezug auf den Bodenabschnitt 52a und die Toner so aufweisen muss, dass das Gleitkontaktteil 53b Glatttoner in der Tonerhaltekammer 52 rühren und transportieren kann. Das heißt, wenn der Gleitwiderstand verringert wird, kann das Drehmoment, das für den Rührer 53 benötigt wird, verringert werden, und auch Beschä digung des Toners selbst kann verringert werden. Da das Gleitkontaktteil 53b aus PET gebildet ist, weist das Gleitkontaktteil 53b einen ausreichend niedrigen Reibungskoeffizienten in Bezug auf den Toner und den Bodenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52 auf. Daher tritt das oben beschriebene mögliche Problem nicht auf.
In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform sind der Wischer des Reinigungsteiles 54 und das Gleitkontaktteil 53b des Rührers 53 aus verschiedenen Materialien gebildet. Es ist jedoch vorstellbar die beiden aus dem gleichen Material zu bilden. In diesem Fall kann es schwierig sein, die oben beschriebenen Beziehungen in dem Reibungskoeffizienten für den Wischer 54b als auf das Gleitkontaktteil 53b zu erzielen. Zu diesem Zweck kann die Presskraft sowohl des Wischers 54b als auch das Gleitkontaktteil 53b zum Erfüllen dieser Anforderungen eingestellt werden. Das heißt, der Aufbau kann zum Erhöhen der Presskraft des Wischers 54b gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b und zum Verringern der Presskraft des Gleitkontaktteiles 53b gegen das Bodenteil 52a zum Verringern der Presskraft des Wischers 54b gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b eingestellt werden. Es soll angemerkt werden, dass die hier erwähnte Presskraft sich auf die Presskraft bezieht, die pro Einheitsfläche angelegt wird.
In konkreten Worten, die Presskraft des Wischers 54b kann ausreichend zum Beispiel durch Erhöhen des Biegebetrages erhöht werden, wenn er gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b schabt, oder durch Erhöhen der Federkraft selbst des Wischers 54b. Mit solchen Aufbauten wird der Toner, der an den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b anhaftet, leicht abgewischt. Andererseits kann die Presskraft des Gleitkontaktteiles 53b ausreichend reduziert werden durch zum Beispiel Verringern des Biegebetrages des Gleitkontaktteiles 53b, wenn es an dem Bodenabschnitt 52a der Tonerhaltekammer 52 schabt, oder durch Verringern der Federkraft des Gleitkontaktteiles 53b. Mit solchen Aufbauten kann die Beschädi gung des Toners und Zunahme des Drehmomentes, die auftreten kann, wenn der Gleitwiderstand vergrößert ist, vermieden werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages stabil mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden, ohne dass die Fähigkeit des richtigen Rührens des Toners geopfert wird.
Experiment 1
Als nächstes wird eine Erläuterung vorgesehen für einen ersten Satz von Experimenten, die unter Benutzung der Vorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wurden zum Messen der Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c. Zuerst wurde die Tonerhaltekammer 52 mit 200g von Toner gefüllt und die Bilderzeugung darauffolgend durchgeführt. Der Wert der Spannung, die von dem lichtempfangenden Element 61c ausgegeben wurde, wurde gemessen, als der Resttoner in der Tonerhaltekammer 52 90g, 80g und 70g erreichte. Ebenfalls wurde der Schwellenwert zum Beurteilen von einem niedrigen und einem hohen Niveau der Ausgangsspannung auf 3V gesetzt. Das heißt, Spannungswerte niedriger als 3V wurden als niedriges Niveau beurteilt. Die Abtastfrequenz wurde auf 6 Mikrosekunden gesetzt, und die Messperiode auf 6 Sekunden gesetzt. Die Tonerhaltekammer 52 wurde als leer beurteilt, ein Zustand, der als ein Tonerleerzustand hier im folgenden bezeichnet wird, sobald das Verhältnis der gesamten Niederniveauperiode während der 6 Sekunden Messperiode 37% erreichte. Experimentelle Resultate sind in 10 bis 12(b) gezeigt. 10(a), 11(a) und 12(a) bezeichnen Änderungen in der Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c, als der Tonerbetrag 90g, 80g bzw. 70g betrug. 10(b), 11(b) und 12(b) zeigen die oberste Oberfläche des Toners (d.h. die Toneroberfläche) in der Tonerhaltekammer 52, wenn 90g, 80g bzw. 70g von Toner in der Tonerhaltekammer verbleibt. Es soll angemerkt werden, dass in 10(a), 11(a) und 12(a) das hohe Niveau der Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c ein wenig geringer als 5V ist wegen des Einflusses von dem Widerstand, der mit dem lichtempfangenden Element 61c verbunden ist zum Einstellen der Empfindlichkeit des lichtempfangenden Elementes 61c.
Zuerst ist, wenn 90g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verbleibt, die in 10(b) gezeigt ist, das Niveau der Toneroberfläche hoch genug, so dass der Toner praktisch das gesamte Lichtdurchlassfenster 56 bedeckt. Selbst wenn daher der Wischer das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, wird das Lichtdurchlassfenster 56 sofort mit dem Toner bedeckt, der von dem Rührer 53 hochgeschoben wird. Folglich fällt, wie in 10(A) gezeigt ist, die Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c nur auf ungefähr 4V jedes Mal, wenn das Lichtdurchlassfenster 56 von dem Wischer 54b gewischt wird, so dass die Niederniveauperiode, in der der Wert niedriger als 3V-Schwellenwert ist, 0 ist. Die vorliegende Ausführungsform ist so aufgebaut, dass sie eine Tonerleerbenachrichtigung auf der LED der Anzeigetafel 220 anzeigt, die in 6 gezeigt ist. Wenn jedoch 90g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieb, wurde keine Toneranzeige durchgeführt, so dass bestätigt werden konnte, dass die Erfassung des verbleibenden Toners richtig durchgeführt wurde.
Als der Betrag des verbleibenden Toners 80g betrug, dann ist, wie in 11(B) gezeigt ist, das Niveau der Toneroberfläche niedriger, so dass Toner das Lichtdurchlassfenster 56 nur ein wenig bedeckt. Folglich geht, direkt nachdem der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, Licht, das von dem lichtemittierenden Element 60c emittiert wird, vollständig durch die Tonerhaltekammer 52 und wird von dem lichtempfangenden Element 61c empfangen. Wie in 11(A) gezeigt ist, fällt die Ausgabespannung des lichtempfangenden Elementes 61c auf nahezu 0V, jedes Mal wenn der Wischer 54b das Fenster 56 abwischt. Die gesamte Niederniveauperiode in der Messperiode von 6 Sekunden beträgt jedoch 1,08 Sekunden, was ein Verhältnis von nur 18% ist. Da die LED keine Tonerleerbenachrichtigung anzeigte, konnte bestätigt werden, dass die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages richtig durchgeführt wurde.
Als der Betrag des verbleibenden Toners 70g betrug, war, wie in 12(B) gezeigt ist, das Niveau der Toneroberfläche niedriger als das Lichtdurchlassfenster 56. Daher geht auf die gleiche Weise, als wenn 80g des Toners verbleibt, wie in 11(A) gezeigt ist, direkt nachdem der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, Licht, das von dem lichtemittierenden Element 60c emittiert wurde, vollständig durch die Öffnungsabschnitte 62a und 62b und wird von dem lichtempfangenden Element 61c empfangen. Der Lichtempfangszustand wird jedoch länger erhalten, wenn nur 70g von Toner verbleibt, als wenn 80g von Toner verbleibt. Folglich fällt nicht nur die Ausgabespannung von dem lichtempfangenden Element 61c auf nahezu 0V jedes Mal, wenn der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, sondern auch die Periode nahe 0V dauert sehr viel Länger, wenn nur 70g von Toner verbleibt, wie in 12(A) gezeigt ist, als wenn 80g von Toner verbleibt, wie in 11(A) gezeigt ist. Wenn nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieb, dauerte die gesamte Niederniveauperiode 2,2 Sekunden der gemessenen Periode von 6 Sekunden, was ein Verhältnis von 27% ist. Die LED zeigte eine Tonerleerbenachrichtigung an, was bestätigte, dass der verbleibende Tonerbetrag richtig erfasst wurde.
Diese experimentellen Resultate zeigten, dass der Laserstrahldrucker der vorliegenden Ausführungsform stabil und genau den verbleibenden Tonerbetrag erfassen konnte, bis der Tonerleerzustand erreicht wurde, und genau beurteilen konnte, wenn der Tonerleerzustand erreicht wurde. Ebenfalls zeigen die gemessenen Resultate, die in 10(A), 10(A) und 11(A) gezeigt sind, dass die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c sehr wenig Rauschen enthielten, wenn die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c auf einem niedrigen Niveau war. Dieses ist so, da die relative Positionsbeziehung des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54 so fixiert ist, dass der Rührer 53 immer auf dem imaginären zweiten Bereich positioniert ist, d.h. die gegenüberliegende Seite der vertikalen Ebene G zu der Öffnung A, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Das heißt, jeder Toner, der aufgebläht worden ist, nachdem der Rührer 53 Toner in die Öffnung A liefert, hat sich bereits zu der Zeit abgesetzt, wenn der Wischer 54b das Wischen des Lichtdurchlassfensters 56 beginnt. Da der Toner in einem stabilen Zustand ist, bleibt die Oberfläche des Lichtdurchlassfensters 56 unverunreinigt von Toner, nachdem es von dem Wischer 54b saubergewischt ist.
Die oben beschriebenen Experimente wurden wiederholt durchgeführt, und ein Tonerleerzustand wurde konstant beurteilt, wenn 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieben. Selbst wenn der anfängliche Tonerbetrag auf 250g und 300g erhöht wurde und darauffolgend Bilderzeugung wiederholt in der oben beschriebenen Weise durchgeführt wurde, wurde auch ein Tonerleerzustand genau beurteilt, wenn 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieben. Auf diese Weise wurde bei dem Laserstrahldrucker 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestätigt, dass die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages stabil während langer Perioden der Benutzung durchgeführt wurde.
Die Vorrichtung der ersten Ausführungsform kann genau den Resttonerbetrag zu einem Zeitpunkt erfassen, wenn die Toneroberfläche ein wenig niedriger als die obere Kante des Lichtdurchlassfensters 56 gefallen ist. Wenn der Toner weiter verbraucht wird und die Toneroberfläche niedriger wird, nehmen die Niederniveauperioden der Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c in der Dauer zu. Dieses Merkmal kann benutzt werden zum Benachrichtigen des Benutzers über den Betrag des verbleibenden Toners schrittweise, so dass der Benutzer ein besseres Verständnis hat, wie viel Toner in der Tonerhaltekammer 52 ist. Der Benutzer kann leicht beurteilen, ob der Toner unmittelbar oder in naher Zukunft ersetzt werden muss, und er kann eine geeignete Tätigkeit folglich unternehmen.
Experiment 2
Hier wird eine Erläuterung für einen zweiten Satz von Experimenten vorgesehen, die zum Untersuchen der Beziehung in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eines externen Additivs und einer Tonerfluidität und der Beziehung der Tonerfluidität, die Erzeugung von Schleiern und Ungleichmäßigkeit des Toners durchgeführt wurden.
Ein positivaufladbarer nichtmagnetischer Einkomponententoner wurde bei diesen Experimenten benutzt. Der Toner enthielt Tonerbasispartikel mit einem Tonerdurchmesser von zwischen 6μm bis 10μm mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 8μm. Die Tonerbasispartikel wurden gebildet durch Hinzufügen eines Nigrosinladesteuermittels, Karbonschwarz und Wachs zu einem Styrenacrylharz, das in eine sphärische Form durch Suspensionspolymerisation gebildet wurde. Vier verschiedene Tonerproben wurden dargestellt durch Hinzufügen verschiedener Arten und Beträge von Siliziumoxid zu den Tonerbasispartikeln, jeweils in einem Betrag äquivalent zu 1,0% im Gewicht der Tonerbasispartikel. Die Fluidität einer jeden Tonerprobe wurde gemessen. Bei der ersten Tonerprobe wurde Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 150 zu den Tonerbasispartikeln in einen Betrag äquivalent zu 1,0% im Gewicht der Tonerbasispartikel hinzugefügt. Bei der zweiten Tonerprobe wurden zwei Arten von Siliziumoxid zu den Tonerbasispartikeln hinzugefügt. Das heißt, Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 150 und Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 50 wurden beide hinzugefügt, jeweils in einem Betrag äquivalent zu 1,0% im Gewicht der Tonerbasispartikel. Bei der dritten Probe wurde nur Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 50 zu den Tonerbasispartikel in einem Betrag äquivalent zu 1,0% im Gewicht der Tonerbasispartikel hinzugefügt. Bei der vierten Probe wurde Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 150 und Siliziumoxid mit einem BET-Wert von 100 beide zu den Tonerbasispartikeln hinzugefügt, jeweils in einem Betrag äquivalent zu 1,0% im Gewicht der Tonerbasispartikel.
Ein PTN-Pulvertestgerät, das von Hosokawa Micron Corporation hergestellt ist, wurde zum Messen der Fluidität der Tonerproben benutzt. Drei Arten von Sieben mit 149μm, 74μm bzw. 44μm Maschenweite wurden in drei Niveaus gestapelt, und 4g einer jeden Tonerprobe wurden während 15 Sekunden geschüttelt. Der gesamte Prozentsatz von Toner, der in den drei Sieben verblieb, wurde als Kohäsionsrate benutzt. Die Kohäsionsrate von 100 abgezogen wurde als der Index zum Bezeichnen der Fluidität benutzt. Die experimentellen Resultate sind in 13 gezeigt.
Weiter wurde die Fluidität der Tonerproben ebenfalls subjektiv auf die folgende Weise gemessen. In dem der Laserstrahldrucker der vorliegenden Ausführungsform benutzt wurde, wurden 15000 Postkarten aufeinanderfolgend mit jeder der Tonerproben gedruckt, während das Innere der Tonerhaltekammer 52 beobachtet wurde zum Untersuchen der Ungleichmäßigkeit des Toners in der Tonerhaltekammer 52. Wenn auf Postkarten schmaler Breite gedruckt wurde, wurde Toner aus der Tonerhaltekammer 52 an einem Bereich verbraucht, der der schmalen Breite der Postkarten entspricht. Die Tonerfluidität wurde durch Untersuchen der Ungleichförmigkeit in dem Tonerniveau in der Tonerhaltekammer 52 beurteilt, nachdem auf die Postkarten gedruckt wurde. Wenn das Niveau des Toners recht uneben ist, beeinflusst dieses nachteilig die Erfassung des verbleibende Tonerbetrages. Daher kann durch Untersuchen der Ungleichförmigkeit in den Toner unter Benutzung dieser Experimente die richtige Kombination von Toner und externem Additiv bestimmt werden, die zum Erfassen des Betrages von verbleibenden Toner geeignet ist.
Weiterhin wurde Drucken aufeinanderfolgend unter Benutzung einer jeden Probe durchgeführt, bis ein Tonerleerzustand beurteilt wurde. Der Betrag des Toners, der in der Tonerhaltekammer 52 zu dieser Zeit verblieb, wurde untersucht. Es soll angemerkt werden, dass, wenn 70g von neuem Toner in der Tonerhaltekammer 52 der Entwicklervorrichtung aufgenommen wurde, die in diesen Expe rimenten benutzt wurde, das Lichtempfangsmittel 61 eine Niederniveauausgabe während einer Gesamtheit von 2,22 Sekunden für jede 6 Sekunden Messperiode ausgab. Mit andern Worten, das lichtempfangende Element 61c gibt ein niedriges Niveau während 37% der Zeit aus, wenn 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieb. Daher wurde während dieser Experimente die Gesamtheit der Niederniveauperiode für jede der 6 Sekunde Messperiode berechnet, und ein Tonerleerzustand wurde bestimmt, sobald das Verhältnis der gesamten Niederniveauperiode zu der 6 Sekundenperiode 37% erreichte. Folglich unter der Annahme, dass die Fluidität des Toners stabil bleibt, sollte 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verbleiben, wenn ein Tonerleerzustand beurteilt wird.
Die in 13 gezeigte Fluidität ist ein Index eines jeden Toners in seinem anfänglichen Zustand. Wie gezeigt ist, beträgt der Fluiditätsindex 89 für den Toner, der externes Additiv mit einem BET-Wert von 150 enthält. Dieses ist sehr viel höher als der Fluiditätsindex 66 für den Toner, der das externe Additiv mit einem BET-Wert von 50 enthält. Dieses zeigt, dass die Fluidität des Toners durch Hinzufügen eines externen Additivs mit eine BET-Wert von 100 oder mehr vergrößert werden kann.
Der Fluiditätsindex beträgt 80 für Toner, der sowohl externes Additiv mit einem BET-Wert von 150 als auch externes Additiv mit einem BET-Wert von 50 enthält. Dieses ist etwas niedriger als die Fluidität des Toners, der nur ein externes Additiv mit einem BET-Wert von 150 enthält. Dieses zeigt, dass Toner mit einem externen Additiv mit einem BET-Wert von 100 und mehr und einem externen Additiv mit einem BET-Wert von weniger als 100 eine niedrigere Fluidität aufweist als Toner, der nur ein externes Additiv mit einem BET-Wert von 100 oder mehr benutzt. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass externes Additiv mit einem BET-Wert von weniger als 100 sich auf anderen Tonerpartikeln verfangen, wenn die Tonerpartikel gegeneinander reiben.
Im Kontrast dazu beträgt der Fluiditätsindex 90 für Toner, der sowohl externes Additiv mit einem BET-Wert von 150 und ein externes Additiv mit einem BET-Wert von 100 aufweist. Dieser Fluiditätsindex ist etwas höher als der für Toner mit nur einem externen Additiv mit einem BET-Wert von 150. Eine mögliche Erläuterung dafür ist, dass das externe Additiv mit einem BET-Wert von 100 nicht groß genug ist, um auf anderen Tonerpartikel gefangen zu werden, wenn die Tonerpartikel aneinander reiben, und so ist es ausreichend benutzt, ohne Behinderung der Fluidität des externen Additives mit einem BET-Wert von 150.
Die Schleierbedingung auf der Oberfläche der Durchlassfenster 56a, 56b, die Tonerungleichmäßigkeit und der Betrag von Toner zu Toner leer waren wie folgt für jede unterschiedliche Probe.
Zuerst zeigte Toner mit einem externen Additiv mit einem PET-Wert von 150 eine hohe Fluidität in seinem anfänglichen Zustand, so dass wenig Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau während des Druckens am Anfang beobachtet wurde. Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau trat jedoch auf, wenn der Tonerleerzustand näher kam. Obwohl ein kleiner Betrag von Schleier auf der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bestätigt wurde, war das Schleiern in einem Bereich, der immer noch eine richtige Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages ermöglichte. Ebenfalls verblieben 60g von Toner, wenn der Tonerleerzustand beurteilt wurde.
Eine mögliche Erklärung für die Verringerung in der Tonerfluidität ist die, das das externe Additiv, das benutzt wurde, einen kleinen Partikeldurchmesser aufweist und somit in die Tonerbasispartikel während langer Perioden der Benutzung eingebettet wurden. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass Schleiern erzeugt wurde, da externe Additive kleinen Durchmessers nicht richtig Toner entfernen konnten, der unter dem Wischer 54b durchgeht, und gegen die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b während einer langen Zeitdauer geschabt wurden. Weiter ist es vorstellbar, dass die Genauigkeit in der Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages abfiel, da die Fluidität des Toners Ungleichmäßigkeit in dem Toner vergrößerte.
Es wurde bestätigt, dass wenn Toner zwei Arten von externem Additiv benutzt wurde, eines mit einem BET-Wert von 150 und eines mit einem BET-Wert von 50, Schleiern stark verringert wurde und Drucken von dem Start des Druckens, bis der Tonerleerzustand erreicht wurde, durchgeführt worden konnte ohne irgendeine Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau. Ebenfalls wurde der Betrag des Toners, der verblieb, wenn der Tonerleerzustand beurteilt wurde, gleich 70g, wodurch bestätigt wurde, dass die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages auf einem hohen Genauigkeitsniveau aufrechterhalten werden konnte.
Die Tonerprobe mit nur dem externen Additiv mit dem 50-BET-Wert wies die niedrigste anfängliche Fluidität auf. Daher wurde in ziemlich großer Betrag von Ungleichmäßigkeit des Toners zum Start des Druckens beobachtet. Es gab jedoch extrem wenig Schleiern. Nur 50g von Toner verblieb, wenn der Tonerleerzustand beurteilt wurde, was eine niedrige Genauigkeit bei der Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages anzeigt.
Es ist vorstellbar, dass Schleiern so niedrig war, da das externe Additiv mit dem 50-BET-Wert (großer Partikeldurchmesser) zuverlässig jeden Toner entfernte, der auf die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b geschabt wurde. Wenn jedoch nur das externe Additiv mit dem 50-BET-Wert (großer Partikeldurchmesser) benutzt wurde, war die Fluidität des Toners extrem niedrig, so dass Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau erzeugt wurde.
Der Toner, der externes Additiv sowohl mit dem 50-BET-Wert als auch dem 100-BET-Wert enthält, zeigte die höchste anfängliche Fluidität. Daher gab es geringe Ungleichmäßigkeit in dem Toner an dem Start des Druckens. Wenn jedoch der Tonerleerzustand näher kam, wurde etwas Ungleichmäßigkeit des Toners beobachtet.
Ebenfalls wurde etwas mehr Schleiern auf der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b beobachtet, als wenn Toner mit dem externen Additiv von sowohl dem 150-BET-Wert und den 50-BET-Wert benutzt wurde. Ebenfalls verblieb 65g von Toner, wenn der Tonerleerzustand beurteilt wurde, was eine etwas verringerte Genauigkeit bei der Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages darstellt.
Wenn zwei Arten von externen Additiv benutzt wurden, unterdrückte das externe Additiv mit größerem Partikeldurchmesser etwas das Problem des externen Additivs mit kleinerem Partikeldurchmesser, das in das Tonerbasispartikel eingebettet wurde. Das externe Additiv mit einem 100-BET-Wert (größerer Partikeldurchmesser) funktioniert jedoch nur schlecht als ein Abstandshalter, so dass etwas externes Additiv in das Tonerbasispartikel eingebettet wurde. Als Resultat ist die Fluidität des Toners etwas niedriger, so dass Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau erzeugt wird und die Genauigkeit bei der Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages etwas niedriger ist. Ebenfalls weist das externe Additiv des 100-BET-Wertes eine geringere Fähigkeit als das externe Additiv des 50-BET-Wertes zum Entfernen von Toner auf, der unter den Kantenabschnitt des Wischers 54b gerät und gegen die Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b geschabt wird.
Aus den Resultaten der Experimente, wie jene die oben beschrieben wurden, kann verstanden werden, dass die Tonerfluidität am besten in einem guten Zustand über eine lange Zeitdauer gehalten werden kann, so dass die Erfassung des verbleibenden Tonerbetrages immer richtig durchgeführt werden kann, wenn die Entwicklerrolle 59 und der Kontaktabschnitt 64b der Schichtdickenregulierklinge 64 aus Silikongummi gebildet sind, polymerisierter Toner mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 8μm benutzt wird und zwei Arten von externem Additiv enthalten sind, einer mit einem BET-Wert von 150 und der andere mit einem BET-Wert von 50.
Nebenbei, wenn die Dicke des Toners unter Benutzung einer Ecke eines gebogenen Stückes von nichtrostendem Stahl reguliert wird, dann nimmt die Ungleichmäßigkeit in dem Tonerniveau zu, und eine ungenaue Erfassung des verbleibenden Betrages war schlechter als jede in 13 gezeigte Situation.
Wenn weiter pulverisierter Toner benutzt wurde, war die Fluidität zu dem Start des Druckens schlechter als jede der Situationen, die in 13 gezeigt sind, unabhängig davon, welche Kombination von externem Additiv benutzt wurde. Weiterhin war das Tonerniveau noch unebener an dem Ende der Experimente, als wenn Toner mit nur einem externen Additiv mit 50-BET-Wert benutzt wurde, wie in 13 gezeigt ist. Mit andern Worten, eine hochgenaue des verbleibenden Tonerbetrages konnte nicht durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigte Kombinationen von externen Additiven begrenzt, die oben beschrieben sind. Jede Kombination von externen Additiven ist akzeptierbar. Ebenfalls sind die Arten der kombinierten externen Additive nicht auf zwei Typen begrenzt. Mehr als zwei Typen können kombiniert werden.
Experiment 3
Als nächstes wird, während auf 14(A) bis 14(D) Bezug genommen wird, eine Erläuterung für einen dritten Satz von Experimenten vorgesehen, die zum Messen des Wertes der Spannung durchgeführt wurden, die von dem lichtempfangenden Element 61c in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgegeben wird. Die in 14(A) bis 14(D) gezeigten Beispiele zeigen den Zustand des Änderns in der Spannung, die von dem lichtempfangenden Element 61c ausgegeben wird, wenn der Raum W2 zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b und dem Seitenende des Gleitkontaktteiles 53b zu 1mm, 2mm, 3mm bzw. 5mm geändert wurde. Die experimentellen Resultate in 14(A) bis 14(D) zeigen Spannungswerte von dem lichtempfangenden Element 61c, wenn ungefähr 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieb, was ungefähr das Tonerniveau ist, das durch die durchgezogene Linie in 8(A) und 9(A) bezeichnet ist. Es soll angemerkt werden, dass in 14(A) bis 14(D) der Grund, dass das höchste Ausgabeniveau kleiner als 5V ist, wegen des Einflusses des Widerstandes ist, der mit dem lichtempfangenden Element 61c zum Einstellen der Empfindlichkeit des lichtempfangenden Elementes 61c verbunden ist.
Wenn der Raum auf 5mm gesetzt ist, dann fällt, wie in 14(D) gezeigt ist, die Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c auf nahezu 0V jedes Mal, wenn der Wischer 54b die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b abwischt. Zu fast allen anderen Zeiten ist die Ausgabespannung auf einem hohen Niveau. Obwohl ein kleiner Betrag von Rauschen gesehen werden kann selbst während der Perioden hohen Niveaus, resultiert dieses Rauschen nicht in einer fehlerhaften Erfassung, wenn der Schwellenwert zum Beispiel auf 3V gesetzt ist.
Im Kontrast dazu, wenn der Raum W2 auf den kleinsten Wert von 1 mm gesetzt ist, dann weist, wie in 14(A) gezeigt ist, die Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c einen großen Betrag von Rauschen während der Perioden hohen Niveaus auf. Dieses Rauschen kann in einer schlechten Erfassungsgenauigkeit resultieren. Wie oben beschrieben wurde, wird dieses Rauschen verursacht durch Licht, dass durch die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b zu dem Zeitpunkt durchgelassen wird, an dem sich das Seitenende des Gleitkontaktteiles 53b Toner von den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b in Übereinstimmung mit der Drehung des Rührers 53 entfernt.
Wie in 14(B) und 14(C) gezeigt ist, nimmt das Niveau des Rauschens, das während der Perioden hohen Niveaus erzeugt wird, allmählich mit der Zunahme der Breite des Raumes Wμm2 ab. Wenn jedoch der Raum W2 2mm breit ist, kann die Fluktuation des Rau schens den Schwellenwert von 3V erreichen. Wenn die Breite des Raumes W2 auf 3mm gesetzt ist, wird ein kleiner Betrag von Rauschen beobachtet, aber er erreicht nicht den Schwellenwert von 3V, so dass die Erfassungsgenauigkeit nicht negativ beeinflusst wird. Hieraus kann gesagt werden, dass es wünschenswert ist, die Breite W2 auf den Wert von 3mm oder größer zu setzen.
Als nächstes wird ein Laserstrahldrucker gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben, während Bezug genommen wird auf 15 bis 21. Wie in 15 gezeigt ist, enthält der Laserstrahldrucker gemäß der zweiten Ausführungsform ein Lichtblockierteil 80, das drehbar um eine Rotationswelle 55 vorgesehen ist. Der andere Aufbau des Laserstrahldruckers gemäß der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen der gleiche wie der in dem Laserstrahldrucker 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Entsprechende Komponenten zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform sind durch die gleiche Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Erläuterung wird weggelassen.
Wie in 16 gezeigt ist, ist das Lichtblockierteil 80 ein klingenförmiges Teil, das zwischen dem Tragteil 53a des Rührers 53 und dem Tragteil 54a des Reinigungsteiles 54 vorgesehen ist. Das Lichtblockierteil 80 ist aus Harz wie ABS-Harz gebildet. Das Lichtblockierteil 80 ist einstückig mit dem Rührer 53, dem Reinigungsteil 54 und der Rotationswelle 55 so gebildet, dass es sich um die axiale Mitte der Rotationswelle 55 mit der Drehung der Rotationswelle 55 dreht. Wie in 17 gezeigt ist, ist das Lichtblockierteil 80 nur auf einem Ende der Rotationswelle 55 vorgesehen, das heißt dem Ende am nächsten zu dem Lichterzeugungsmittel 60.
Wie in 16 gezeigt ist, weist das Lichtblockierteil 80 eine große Lichtblockieroberfläche auf, die Licht von dem Lichtdurchlassfenster 56b unmittelbar danach blockiert, nachdem der Rührer 53 die Position des Lichtdurchlassfenster 56b (56a) passiert, und es stoppt Blockieren des Lichtes unmittelbar bevor das Rei nigungsteil 54 startet, das Lichtdurchlassfenster 56b (56a) zu reinigen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der in der Tonerhaltekammer 52 aufgenommene Toner im wesentlichen der gleiche, wie der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Siliziumoxid, das als externes Additiv benutzt wird, weist einen mittleren Partikeldurchmesser von 10nm auf und ist in einem Betrag äquivalent zu 0,6% im Gewicht des Tonerbasispartikels hinzugefügt. Der Toner ist ein suspensionspolymerisierter Toner mit einer nahezu perfekten Kugelform. Weiterhin wird Siliziumoxid als externes Additiv mit 0,6% im Gewicht hinzugefügt. Das Siliziumoxid weist einen mittleren Partikeldurchmesser von 10mm auf und ist so verarbeitet, dass die hydrophobe Natur verstärkt wird. Das Zufügen solch eines Siliziumoxid sieht den Toner mit hervorragender Fluidität vor. Aus diesem Grund kann ein ausreichender Ladungsbetrag durch Reibungsladung erzielt werden. Daher kann eine hohe Übertragungsrate vorgesehen werden, und Bilder hoher Qualität können erzeugt werden.
Wie in 17 gezeigt ist, sind zwei ausgeschnittene Abschnitte 53d in dem Gleitkontakt 53b auf beiden Enden des Gleitkontaktteiles 53b gegenüber einem Ende der Öffnung A vorgesehen. Daher dient ein Abschnitt des Gleitkontaktteiles 53b zwischen den ausgeschnittenen Abschnitten 53d, 53d als ein Haupttransportabschnitt, der federnd in die Öffnung A mit einem Schnappen eintritt, so dass der Toner in die Entwicklerkammer 57 geschlagen wird. Es soll angemerkt werden, dass in 17 die Öffnung A durch einen vollgeschwärzten Bereich dargestellt wird.
Das Reinigungsteil 54 ist aufgebaut zum simultan Reinigen beider Lichtdurchlassfenster 56b, 56a. Das Lichtblockierteil 80 blockiert auf den Lichtpfadweg nur während der letzten Hälfte des Intervalles zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungen der Lichtdurchlassfenster 56b, 56a. Der lichtempfangende Zustand des lichtempfangenden Elementes 61c ist grafisch in 18 dargestellt.
Der Aufbau der zweiten Ausführungsform wird im größeren Detail unten unter Bezugnahme auf 19 bis 21 beschrieben. 19 zeigt den Zustand, wenn das Reinigungsteil 54 simultan die zwei Lichtdurchlassfenster 56b, 56a reinigt. Die Periode TO wird zum Darstellen der Zeitperiode von dem in 19 gezeigten Zustand, bis sich das Reinigungsteil 54 um 360° wieder in den gleichen in 19 gezeigten Zustand dreht, zum Starten der nächsten Reinigungstätigkeit benutzt. Die Periode TO wird in eine vordere Halbperiode TO/2 und eine hintere Halbperiode TO/2 unterteilt.
Das Lichtblockierteil 80 gemäß der zweiten Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Lichtdurchlassfenster nur während der hinteren Halbperiode TO/2 bedeckt sind, und nicht während der vorderen Halbperiode TO/2. Der Grund für diesen Aufbau ist der, dass es unmöglich sein würde, genau den Betrag des verbleibenden Toners zu erfassen, wenn irgendetwas anderes als Toner (so wie das Lichtblockierteil 80) die Lichtdurchlassfenster 56b, 56a während des vorderen Halbabschnittes der Periode TO/2 blockieren würde. Andererseits gibt es während der hinteren Halbperiode TO/2 eine Möglichkeit, dass der Rührer 53 Toner von den Lichtdurchlassfenstern 56b, 56a wischen könnte, wenn der Rührer 53 an den Lichtdurchlassfenstern 56b, 56a während der hinteren Halbperiode TO/2 vorbeigeht. Wenn Licht ermöglicht wird, durch die Lichtdurchlassfenster 56b, 56a zu dem lichtempfangenden Teil während der hinteren Halbperiode zu gehen, dann wird es unmöglich, zuverlässig den Betrag von verbleibenden Toner zu erfassen. Da jedoch das Lichtblockierteil 80 gemäß der zweiten Ausführungsform zum Blockieren der Lichtdurchlassfenster 56b, 56a während der hinteren Halbperiode TO/2 vorgesehen ist, ist genaue Erfassung möglich, selbst wenn der Rührer 53 Toner von den Lichtdurchlassfenstern 56b, 56a abwischen kann. Mit dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform kann der Betrag von verbleibendem Toner zuverlässig unabhängig von dem Umweltbedingungen oder Länge der Benutzung erfasst werden.
Der Rührer 53, das Lichtblockierteil 80 und das Reinigungsteil 54 sind ebenfalls alle auf der gleichen Rotationswelle 55 vorgesehen getrennt durch eine feste Winkelphasendifferenz. Daher kann der Aufbau vereinfacht werden. Das Licht kann ebenfalls durch das Lichtblockierteil 80 periodisch bei einem Zyklus äquivalent zu dem Reinigungszyklus blockiert werden, der von dem Reinigungsteil 54 durchgeführt wird. Das Lichtblockierteil 80 ist auf der Rotationswelle 55 an einer Position unmittelbar stromaufwärts von dem Rührer 53 in Bezug auf die Drehrichtung der Rotationswelle 55 vorgesehen. Weiterhin ist das Lichtblockierteil 80 stromabwärts von dem Reinigungsteil 54 auf der Rotationswelle 55 in Bezug auf die Drehrichtung der Rotationswelle 55 vorgesehen. Weiter ist, wie in 17 gezeigt ist, das Lichtblockierteil 80 an dem äußeren Ende der Öffnung A in Bezug auf die Axialrichtung der Rotationswelle 55 vorgesehen. Da das Lichtblockierteil 80 in einem Gebiet vorgesehen ist, das nicht den Zirkulationstransport von Toner beeinflusst, wirkt das Lichtblockierteil 80 nicht als eine Barriere, die den Transport von Toner blockiert. Daher kann Unebenheit in dem Tonertransportbetrag verhindert werden. Das Lichtblockierteil 80 kann alternativ an einer Position außerhalb der äußersten Position des Öffnungsabschnittes A in der Längsrichtung der Öffnung A vorgesehen werden.
Als nächstes wird eine detaillierte Erläuterung für die Tätigkeiten gegeben, die von der dritten Ausführungsform durchgeführt werden, in dem auf den verbleibenden Toner zentriert wird und der Tätigkeit des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54.
Wenn ein ausreichender Betrag von Toner die Tonerhaltekammer 52 füllt, das heißt wenn die Toneroberfläche höher als die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b ist, wie durch die gestrichelte Linie in 19 gezeigt ist, geht Licht, selbst wenn der Wischer 54b des Reinigungsteiles 54 tätig ist zum Abwischen der Oberfläche der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, das von dem lichtemittierenden Element 60c emittiert ist, durch die Tonerhaltekammer 52, da ein ausreichender Betrag von Toner zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b gehalten ist. Daher fluktuiert die Ausgabe des lichtempfangenden Elementes 61c nicht.
Wenn der Toner während einer langen Zeit benutzt worden ist oder wenn die Umweltbedingungen schlecht sind, dann ist es vorstellbar, dass der Rührer 53 Toner an der Nachbarschaft der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b zum Vorsehen eines offenen Raumes zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a und 56b transportiert, wenn der Rührer 53 an der Position der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b als ein Resultat der Drehung des Rührers 53 von der in 21 gezeigten Position zu der in 16 gezeigten Position vorbeigeht. Wie jedoch in 16 gezeigt ist, blockiert das Lichtblockierteil 80 den Lichtpfadweg zwischen. den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b, während sich der Rührer 53 von der in 21 bezeichneten Position zu der in 16 gezeigten Position bewegt. Selbst wenn daher der Rührer 53 Toner in der Nachbarschaft der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b transportiert, wenn der Rührer vorbeigeht, bleibt die Ausgabe des lichtempfangenden Elementes 61c auf einem hohen Niveau, so dass die Ausgabe sich nicht in einen Rauschzustand ändert.
Als nächstes wird eine Erläuterung vorgesehen für die Tätigkeiten, die mit den Tonerniveau nahe der Position der Lichtdurchlassfenster 56a, 56b durchgeführt werden, wie durch eine durchgezogene Linie von 19 bezeichnet ist. Auch in diesem Fall presst, wenn der Wischer 54b die in 20 gezeigte Position erreicht, dann die Transportoberfläche des Gleitkontaktteiles 53b den Toner in die Richtung, die durch den Pfeil B in 20 bezeichnet ist, so dass der Toner die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bedeckt. Die Dauer der Zeit, während der der hochgedrückte Toner die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b bedeckt, hängt von dem Betrag von Toner ab.
Das Licht geht durch die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b, bis der Rührer 53 sich in die 21 gezeigte Position dreht. Dann blockiert gemäß der zweiten Ausführungsform das Lichtblockierteil 80, wie in 16 gezeigt ist, den Lichtpfadweg zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b, während sich der Rührer 53 von der in 21 gezeigten Position zu der in 16 gezeigten Position dreht. Da das Lichtblockierteil 80 den Lichtpfadweg zwischen den Lichtdurchlassfenstern 56a, 56b in dem gleichen Zyklus wie die Reinigungszyklusperiode des Reinigungsteiles 54 unabhängig von dem Pegel der Toneroberfläche blockiert, wird die Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c auf einem hohen Pegel gehalten, bis das Reinigungsteil 54 die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b erreicht. Daher gibt es eine schärfere Trennung zwischen der Periode zum Messen des Betrages von verbleibenden Toner und der Periode, in der die diese Messung nicht auftritt, so dass der Betrag des verbleibenden Toners zuverlässig erfasst werden kann.
Es soll angemerkt werden, dass bei der zweiten Ausführungsform das Lichtblockierteil innerhalb der Entwicklervorrichtung 50 vorgesehen ist. Das Lichtblockierteil kann jedoch auf einem Hauptrahmen der Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen werden. In diesem Fall kann ein Verschluss, der das Durchlassen von Licht durch die Lichtdurchlassfenster blockiert, auf dem Hauptrahmen der Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen werden, und der Verschluss kann so aufgebaut sein, dass er die transparenten Fenster in dem gleichen Zyklus wie der Reinigungszyklus des Reinigungsteiles 54 öffnet und schließt. In den vorangehenden Ausführungsformen ist auch ein Lichtpfadweg zwischen dem lichtemittierenden Element 60c und dem lichtempfangenden Element 61c im wesentlichen horizontal. Ein Lichtpfadweg mit einer vertikalen Orientierung ist jedoch auch verfügbar.
Als nächstes wird eine Entwicklervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 22(A) bis 22(C) beschrieben. Entsprechende Teile und Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie jene, die in der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass, wie in 22(B) gezeigt ist, der Rührer und das Reinigungsteil 54 in der gleichen Richtung in Bezug auf die vertikale Ebene G orientiert sind. Mit diesem Aufbau ist, wenn der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, der Rührer 53 oberhalb der horizontalen Ebene H des Lichtdurchlassfensters positioniert, das heißt der Rührer 53 ist in den Bereich IV positioniert, wie durch eine Schraffur in 22(C) bezeichnet ist.
Die Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wurde den gleichen Experimenten und unter den gleichen experimentellen Bedingungen wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform unterworfen. Das heißt, die Tonerhaltekammer 52 wurde anfänglich mit 200g von Toner gefüllt, und Bilderzeugung aufeinanderfolgend durchgeführt, bis nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieben. Der Ausgabespannungswert des lichtempfangenden Elementes 61c wurde gemessen, während nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieb, und die Messungen sind in 22(A) gezeigt. 22(B) zeigt schematisch die Positionsbeziehung zwischen dem Rührer 53, dem Reinigungsteil 54 und der Position der Toneroberfläche, wenn der Toner 70g erreichte. Auf die gleiche Weise wie 8(B) unterteilt auch 22(C) die Innenseite der Tonerhaltekammer 52 in vier Bereiche I bis IV durch die vertikale Ebene G und die horizontale Ebene H des Lichtdurchlassfensters zum Erläutern der Position des Rührers 53, wenn der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt.
Gemäß der dritten Ausführungsform presst der Rührer 53 Toner nicht zu dem Lichtdurchlassfenster 56, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Daher erscheinen Niederniveauperioden in der Ausgabe von dem lichtempfangenden Element, wie in 22(A) gezeigt ist, was die Erfassung eines Tonerleerzustandes bezeichnet. Wie jedoch in 22(B) gezeigt ist, schnappt das Gleitkontaktteil 53b aus seinem gebogenen Zustand heraus, wenn sich der Gleitkontaktabschnitt 53b von der Vorderwand 52b der Tonerhaltekammer 52 trennt. Jeder Toner auf dem Gleitkontaktteil 53b wird in einen Wolkenzustand durch die Schnapptätigkeit aufgebläht und fällt danach herunter. Folglich enthält, wie in 22(A) gezeigt ist, die Ausgabe des lichtempfangenden Elementes 61c der vorliegenden Ausführungsform sehr viel mehr Rauschen als das lichtempfangende Element 61c der Vorrichtung der ersten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt ist.
Als nächstes wird eine Entwicklereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 23(A) bis 23(C) beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass, wie in 23(B) gezeigt ist, der Rührer 53 und das Reinigungsteil 54 einen Phasenwinkel von mehr als 180° aufweisen. Mit diesem Aufbau ist der Rührer 53 in dem Bereich II positioniert, wie durch Schraffur in 23(C) bezeichnet ist, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt.
Die Vorrichtung der vierten Ausführungsform wurde den gleichen Experimenten und unter den gleichen experimentellen Bedingungen wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform unterworfen. Das heißt, die Tonerhaltekammer 52 wurde anfänglich mit 200g Toner gefüllt und Bilderzeugung wurde darauf durchgeführt, bis nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verblieben. Der Ausgabespannungswert des lichtempfangenden Elementes 61c wurde gemessen, während nur 70g von Toner in der Tonerhaltekammer 52 verbleibt, und die Messungen sind in 23(A) gezeigt. 23(B) zeigt schematisch die Positionsbeziehung zwischen dem Rührer 53, dem Reinigungsteil 54 und dem Niveau der Toneroberfläche, wenn der Toner 70g erreichte.
Mit dem Aufbau der vierten Ausführungsform fällt Toner nicht von dem Rührer 53, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 abwischt. Daher wird, wie in 23(A) gezeigt ist, praktisch kein Rauschen in der Ausgabe von dem lichtempfangenden Element 61c erzeugt. Wenn jedoch das Niveau der Toneroberfläche direkt unter dem Lichtdurchlassfenster 56 ist, wie durch eine durchgezogene Linie in 23(B) gezeigt ist, schiebt der Rührer 53 den Toner zu dem Lichtdurchlassfenster 56, unmittelbar nachdem der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 abwischt. Daher erscheint, wie in 23(A) gezeigt ist, keine Niederniveauperiode in der Ausgabe von dem lichtempfangenden Element, und ein Tonerleerzustand wird nicht erfasst, während der Pegel des Toners unmittelbar dem Lichtdurchlassfenster 56 ist. Wenn jedoch die Toneroberfläche ausreichend unter dem Lichtdurchlassfenster 56 ist, wie durch die doppelpunktierte Kettenlinie in 23(B) gezeigt ist, erscheint die Niederniveauperiode in der Spannungsausgabe von dem lichtempfangenden Element, und ein Tonerleerzustand kann stabil erfasst werden. Obwohl die vierte Ausführungsform des Erfassen des verbleibenden Tonerbetrages ermöglicht, ist es daher nicht so leicht, die Einzelheiten des verbleibenden Tonerniveaus zu handhaben, wie es mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform ist.
Als nächstes wird ein Vergleichsbeispiel zum Vergleichen mit der ersten bis vierten Ausführungsform beschrieben, während auf 24(A) bis 24(C) Bezug genommen wird. Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde eine Vorrichtung mit einem Aufbau ähnlich zu der Vorrichtung der ersten Ausführungsform benutzt, mit der Ausnahme, dass die Positionsbeziehung des Rührers und des Reinigungsteiles sich von der des Rührers 53 und des Reinigungsteiles 54 in der ersten Ausführungsform unterscheiden. Insbesondere unterscheidet sich das Vergleichsbeispiel von der ersten Ausführungsform darin, dass, wie in 24(B) gezeigt ist, der Rührer 53 und das Reinigungsteil 54 einen Phasenwinkel von 270° aufweisen, so dass der Rührer 53 in dem Bereich III vorgesehen ist, wie durch Schraffur in 24(C) bezeichnet ist, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt.
Die Vorrichtung des Vergleichsbeispieles wurde den gleichen Experimenten unter den gleichen Bedingungen wie die Vorrichtung der dritten Ausführungsform unterworfen. Die experimentellen Resultate des Vergleichsbeispieles sind in 24(A) gezeigt. 24(A) zeigt Änderungen in der Ausgabespannung von dem lichtempfangenden Element 61c, wenn 70g von Toner in die Tonerhaltekammer gefüllt sind.
Mit dem Aufbau des Vergleichsbeispieles fällt Toner nicht von dem Rührer 53, während der Wischer 54(b) das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Daher wird praktisch, wie in 24(A) gezeigt ist, kein Rauschen in der Ausgabe des lichtempfangenden Elementes 61c erzeugt. Da jedoch der Rührer 53 den Toner während der Zeit hochschiebt, zu der der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 wischt. Selbst wenn der Wischer 54b richtig das Lichtdurchlassfenster 56 wischt, verschmutzt der hochgeschobene Toner sofort das Lichtdurchlassfenster 56, so dass Licht daran gehindert wird, durch das Fenster zu gehen. Folglich erscheint, wie in 24(A) gezeigt ist, keine Niederniveauperioden in der Ausgabe des lichtempfangenden Elementes, und kein Tonerleerzustand wird erfasst, bis praktisch kein Toner mehr in der Tonerhaltekammer verbleibt. Daher benachrichtigt das Vergleichsbeispiel den Benutzer nur, dass ein Tonerleerzustand vorhanden ist, nachdem gedruckte Bilder bereits begonnen haben, schwach zu sein.
Es soll angemerkt werden, dass, obwohl jede der oben beschriebenen Ausführungsformen das Lichtdurchlassfenster 56 als auf der gleichen Seite der vertikalen Ebene G wie die Öffnung A beschreibt, d.h. dem imaginären ersten Bereich, kann das Lichtdurchlassfenster 56 auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene G von der Öffnung A vorgesehen sein, d.h. dem imaginären zweiten Bereich, wenn (1) der Rührer 53 auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene G als die Öffnung A positioniert ist, d.h. in dem imaginären zweiten Bereich, während der Wischer 54b das Lichtdurchlassfenster 56 abwischt, (2) die Frei gabe des Biegens des Gleitkontaktteiles 53b nur in dem imaginären ersten Bereich auftritt. Mit dieser Anordnung wird der Rührer 53 oberhalb des Lichtdurchlassfensters 56 positioniert. Jeder Toner auf dem Gleitkontaktteil 53b wird praktisch vollständig entfernt, wenn das Gleitkontaktteil 53b aus seinem gebogenen Zustand herausschnappt, während sich der Rührer 53 in dem imaginären ersten Bereich befindet. Daher wird das Lichtdurchlassfenster 56 nicht durch Toner verunreinigt, der von dem Gleitkontaktteil 53b herabfällt.
Als nächstes wird eine Entwicklervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, während auf 25 bis 29 Bezug genommen wird.
Wie in 25 gezeigt ist, weist die Entwicklervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform auf. Entsprechende Komponenten zwischen der fünften und der zweiten Ausführungsform werden unter Benutzung der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Erläuterung wird weggelassen.
Wie in 25 gezeigt ist, weist die Entwicklervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform einen ersten Rührer 90, der den gleichen Aufbau wie der Rührer 53 der ersten Ausführungsform aufweist, und auch einen zweiten Rührer 91 auf. Der zweite Rührer 91 ist einstückig mit einem Tragteil 90a des ersten Rührers 90 gebildet und enthält ein Tragteil 91a und einen Transportabschnitt oder eine zweite Klinge 91b. Das Tragteil 91a ist aus einem Harz gebildet wie ABS-Harz und dreht sich in Verknüpfung mit der Drehung des Tragteiles 90a. Wie am besten in 26 zu sehen ist, ist das Tragteil 91a an dem Zentrum in Längsrichtung des Tragteiles 90a (breitenweiser Zentralabschnitt der Tonerhaltekammer 51). Das Transportteil 91b ist aus PET in eine Blattform gebildet, das an dem Tragteil 91a angebracht ist. Wenn sich die Rotationswelle 65 dreht, hebt das Transportteil 91b Toner in der Tonerhaltekammer 52 nach oben zu der Öffnung A, bevor es der Gleitkontaktabschnitt 90b tut. Daher weist der Aufbau der fünften Ausführungsform eine größere Fähigkeit zum Transportieren von Toner von der Tonerhaltekammer 52 zu der Entwicklerkammer 57 in den Mittelabschnitt als die Endabschnitte in der Längsrichtung des Tragteiles 90a auf.
Zuerst wird eine Erläuterung vorgesehen, wenn die Tonerhaltekammer 52 mit einem ausreichenden Betrag von Toner gefüllt ist und das Niveau der Toneroberfläche höher als die Lichtdurchlassfenster 56a, 56b ist, wie durch die gestrichelte Linie in 27 bezeichnet ist. In diesem Fall presst das Transportteil 91b den Toner nach oben zu der Öffnung A vor dem ersten Rührer 90. Daher wird der Toner zuerst zu der Öffnung A in dem Zentrum der Breitenerstreckung der Tonerhaltekammer 52 gepresst. Als nächstes, nachdem der zweite Rührer 91 an der Öffnung A vorbeigeht, transportiert dann der zweite Rührer 91 Toner in dem Zentrum der Breitenrichtung der Tonerhaltekammer 52 in die Entwicklerkammer 57. Zu dieser Zeit schiebt das Gleitkontaktteil 90b des ersten Rührers 90 den Toner von dem gesamten Breitenbereich der Tonerhaltekammer 52 nach oben, während es die Innenoberfläche der Tonerhaltekammer 52 kontaktiert und sich der Öffnung A nähert. Sobald das Gleitkontaktteil 90b des ersten Rührers 90 die Öffnung A passiert, wird Toner entlang des gesamten Bereiches in der Breitenrichtung der Tonerhaltekammer 52 zu der Entwicklerkammer 57 transportiert.
Folglich liefert der zweite Rührer 91 zuerst Toner zu dem Zentrum in der Breitenrichtung der Entwicklerkammer 57. Unmittelbar danach liefert der erste Rührer 90 Toner über den gesamten Breitenbereich der Entwicklerkammer 57. Daher ist der Druck, mit dem Toner in die Entwicklerkammer gepresst wird, am Stärksten in dem Zentrum der Breitenrichtung der Entwicklerkammer 57. Der polymerisierte Toner, der in der fünften Ausführungsform benutzt wird, weist eine extrem hohe Fluidität auf, wie oben beschrieben wurde. Wenn der polymerisierte Toner mit einem hohen Druck an dem Zentrum gepresst wird, fließt der Toner an den Enden der Ent wicklerkammer 57 zurück in die Tonerhaltekammer 52 von den Enden der Öffnung A. Mit anderen Worten, der Toner zirkuliert von dem Zentrum zu dem Breitenenden der Entwicklerkammer 57, das heißt in die Längsrichtung der Entwicklerrolle 59. Toner kann zuverlässig von den längsweisen Endabschnitten der Entwicklerkammer 57 zirkuliert werden, an denen Toner nur in kleinen Beträgen durch Drucken verbraucht wird. Als Resultat kann gutes Drucken ohne Verschlechterung des Toners aufgrund des Sammelns an den längsweisen Endabschnitten der Entwicklerkammer 57 während langer Perioden durchgeführt werden, bevor er zum Drucken aufgebraucht ist.
Gemäß den Experimenten, wenn der zweite Rühren 91 mit weniger als 1/4 der Breite der Öffnung A gebildet ist, zirkuliert der Toner nicht von dem Zentrum in Längsrichtung zu den längsweisen Endabschnitten der Entwicklerkammer 57. Wenn der zweite Rühren 91 größer als 3/4 der Breite der Öffnung A gebildet ist, stoppt der Toner auch die Zirkulation in der Längsrichtung. Experimentelle Resultate bewiesen, dass es wünschenswert ist für den zweiten Rühren 91, in ungefähr 1/2 der Breite der Öffnung A gebildet zu sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Rühren 91 zu ungefähr 4/9 der Breite der Öffnung A gebildet. Bei Experimenten, die zum Untersuchen der Beziehung zwischen den Breiten des zweiten Rührers 91 und der Öffnung A durchgeführt wurden, wurde eine Entwicklereinheit vorbereitet durch Abschneiden der Oberseite der Tonerhaltekammer, um visuell die interne Tonerzirkulation zu bestätigen. Dauerhaftigkeitstests, wie das Drucken von 10000 Blättern wurde ebenfalls durchgeführt. Nach Auswerten der resultierenden Bilder wurde Drucknebel an den Kanten der Blätter beobachtet, wenn der zweite Rühren kleiner als 1/4 der Breite der Öffnung A war oder wenn der zweite Rühren größer als 3/4 der Breite der Öffnung A war. Ein leichter Nebel wurde an den Kanten der Blätter beobachtet, die während der Dauerhaftigkeitstests gedruckt wurden, wobei der zweite Rühren eine Breite von 1/4 oder 3/4 der Breite der Öffnung A aufwies, aber in ausreichend kleinen Beträgen zum Ermög lichen einer praktischen Benutzung solch eines Druckers. Auch wurde etwas Tonerzirkulation beobachtet, wenn neuer Toner in einer Vorrichtung benutzt wurde mit einem zweiten Rührer kleiner als 1/4 oder größer als 3/4 der Breite der Öffnung A. Wenn jedoch die Fluidität des Toners während der Dauerhaftigkeitstests abnahm, wurde die Zirkulation manchmal unstabil oder hielt insgesamt an. Wie oben beschrieben wurde ist zu verstehen, dass es wünschenswert, den zweiten Rührer 91 mit einer Breite die 1/4 oder mehr oder 3/4 oder weniger der Breite der Öffnung A ist.
Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform kann die Tonerzirkulation verbessern, ohne dass die Höhe einer Trennwand 53 verringert wird, wie in 25 bezeichnet ist, das heißt die untere Kante der Öffnung A zwischen der Entwicklerkammer 57 und der Tonerhaltekammer 52. Daher wird ausreichend Toner immer zu der Entwicklerrolle 59 geliefert, so dass Bilder mit einer stabilen Dichte erzeugt werden können.
Da die obere Kante 53 der Öffnung A höher als ein oberes Ende der Tonerlieferrolle 58 ist, wird der Betrag von polymerisierten Toner, der von der Entwicklerkammer 57 zurück in die Tonerhaltekammer 52 durch Schwerkraft zurückkehrt, unterdrückt. Toner wird immer in ausreichenden Beträgen zu der Entwicklerrolle 59 geliefert. Weiterhin kann Toner geeignet entlang der gesamten Breite der Entwicklerkammer 57 zirkuliert werden, selbst wenn die obere Kante der Wand 53 der Öffnung A niedrig ist. Daher kann Toner zuverlässig daran gehindert werden, in Taschen der Entwicklerkammer 57 zu ruhen, in denen er alt und fehlerhaft werden könnte.
Da der erste Rührer 90 so aufgebaut ist, dass er eine Breite größer als die Breite der Öffnung A aufweist, wird Toner immer zuverlässig über die gesamte Breite der Entwicklerkammer 57 geliefert. Da weiter Toner richtig entlang der Länge der Entwicklerrolle 59 zirkuliert wird, wird eine Ungleichmäßigkeit in der Tonerlieferung nicht erzeugt, und eine linienförmige Unebenheit in der Bilddichte wird nicht während des Druckens erzeugt. Weiterhin sind das freie Ende des Transportteiles 91b des zweiten Rührers 91 und das freie Ende des Gleitkontaktteiles 90b des ersten Rührers 90 so aufgebaut, dass sie in die Entwicklerkammer 57 durch die Öffnung A nach Freigabe der Verformung des Transportteiles 91b und des Gleitkontaktteiles 90b vorstehen. Daher wird der Toner geeignet in die Entwicklerkammer 57 so geschoben, dass die Tonerzirkulation verbessert werden kann.
Der freie Endabschnitt des Transportteiles 91b des zweiten Rührers 91 und das Gleitkontaktteil 90b des ersten Rührers 90 sind aus einer Harzplatte aus PET gebildet, und diese Platten sind dicker als 50μm gebildet, da experimentelle Resultate zeigten, dass Toner unzureichend zu der Entwicklerkammer 97 geliefert wird, wenn die Platte dünner als 50μm gebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Gleitkontaktteil 90b dicker als 50μm gebildet, und daher kann Toner ausreichend zu der Entwicklerkammer 57 geliefert werden. Das Gleitkontaktteil 90b ist auch dünner als 100μm gebildet, sonst erzeugt das Gleitkontaktteil 90b Geräusch, wenn die Verformung freigegeben wird. Es wurde aus experimentellen Resultaten verstanden, dass 75μm die optimale Dicke des Gleitkontaktteiles 90b ist.
Es sei angenommen, dass der Toner mehr zu den breitenweisen Enden als zu dem breitenweisen Zentrum der Entwicklerkammer 57 transportiert wird, dann trifft sich Toner, der von den breitenweisen Enden geliefert wird, an dem breitenweisen Zentrum. Ungleichmäßigkeit in der Bilddichte erscheint an dem breitenweisen Zentrum der gedruckten Bilder. Dagegen kollidiert gemäß der fünften Ausführungsform Toner nicht gegen sich selbst an den breitenweisen Zentrum, und daher kann Ungleichmäßigkeit in der Bilddichte zuverlässig verhindert werden.
Die fünfte Ausführungsform sieht den zweiten Rührer 91 vor zum Verstärken der Lieferung des Toners zu dem breitenmäßigen Zentrum der Entwicklerrolle 59. Verschiedene Modifikationen können jedoch für diesen Effekt ausgedacht werden. Zum Beispiel können mehrere Rührer in dem breitenmäßigen Zentrum vorgesehen werden. Es gibt auch keine Notwendigkeit eine Mehrzahl von Rührern vorzusehen. Zum Beispiel kann ein einzelner Rührer mit einer radialen Länge vorgesehen werden, das heißt die Länge von der Drehachse zu dem freien Ende des Gleitkontaktabschnittes, länger als das breitenmäßige Zentrum als des breitenmäßigen Enden. Alternativ kann ein einzelner Rührer mit einer Oberfläche des Gleitkontaktabschnittes vorgesehen sein, der in einem Gitter bearbeitet ist, wobei das Gitter offener an den breitenmäßigen Enden als dem breitenmäßigen Zentrum ist.
Während die Erfindung im einzelnen und unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin durchgeführt werden können, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird.

Claims

Entwicklervorrichtung mit: einem Entwicklergehäuse; einem Entwicklermittelbehälter, der mit dem Entwicklergehäuse (27) verbunden und daneben positioniert ist und mit einer Öffnung (A) in Kommunikation mit dem Entwicklergehäuse gebildet ist, wobei der Entwicklermittelbehälter eine Breite, die sich in der Breitenrichtung erstreckt, und eine Behälterwand und eine innere Oberfläche, die einen Entwicklermittelsammelraum (52) definiert, aufweist; einem Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b), das an der Behälterwand (51a, 51b) vorgesehen ist, um einem Nachweislicht zu ermöglichen, durch das Lichtdurchlaßfenster zu gehen, so daß ein Betrag des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter nachgewiesen wird; einem Reinigungsteil (54), das in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist und mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um eine Rotationsachse (55) in eine Richtung drehbar ist zum Aufwärtsbewegen, wenn es neben der Öffnung (A) vorbeigeht, wobei das Reinigungsteil (54) zu einer Reinigungsposition in gleitendem Kontakt mit dem Lichtdurchlaßfenster zum Reinigen des Lichtdurchlaßfensters bewegbar ist, der Entwicklermittelsammelraum (52) in einen imaginären ersten Bereich und einen imaginären zweiten Bereich durch eine imaginäre vertikale Ebene (G) unterteilt ist, die durch die Rotationsachse (55) geht und sich in einer axialen Richtung der Rotationsachse erstreckt, der imaginäre erste Bereich in Kommunikation mit der Öffnung (A) steht und der imaginäre zweite Bereich gegenüber der Öffnung in bezug auf die imaginäre vertikale Ebene positioniert ist; einem Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil (53), das in dem Entwicklermittelbehälter zum Rühren des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter und Übertragen des Entwicklermittels zu dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist, wobei das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil eine Klinge (53b) aufweist, die in bezug auf die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters bewegbar ist, die Klinge um die Rotationsachse (55) des Reinigungsteils (54) mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gleich der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsteils drehbar ist, die Klinge (53b) von dem Reinigungsteil (54) auf solche Weise beabstandet ist, daß die Klinge in dem imaginären zweiten Bereich positioniert ist, wenn das Reinigungsteil an der Reinigungsposition ist; und worin der Entwicklermittelbehälter eine Breite in der axialen Richtung aufweist und einander zugewandte Wände an breiten Enden in der Breitenrichtung enthält, wobei das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) an jeder Seitenwand (51a, 51b) vorgesehen ist zum Ermöglichen für das Nachweislicht, durch das entsprechende Lichtdurchlaßfenster zu gehen.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Klinge (53b) aus einem flexiblen Material gebildet ist und in gleitendem Kontakt mit der inneren Oberfläche (52a) des Entwicklermittelbehälters verformbar ist, wobei eine Freigabe der Verformung der Klinge auftritt, wenn die Klinge in dem imaginären ersten Bereich ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Fenster (56a, 56b) in dem imaginären ersten Bereich positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klinge (53b) und die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters (52) einen ersten Reibungskoeffizienten vorsehen und das Reinigungsteil (54) und das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) einen zweiten Reibungskoeffizienten höher als der erste Reibungskoeffizient vorsehen.
Entwicklervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klinge einen ersten Druck in bezug auf die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters vorsieht und das Reinigungsteil einen zweiten Druck in bezug auf das Lichtdurchlaßfenster vorsieht, wobei der erste Druck niedriger als der zweite Druck ist.
Entwicklervorrichtung mit: einem Entwicklergehäuse; einem Entwicklermittelbehälter, der mit dem Entwicklergehäuse verbunden ist und daneben positioniert ist und mit einer Öffnung (A) in Kommunikation mit dem Entwicklergehäuse gebildet ist, wobei der Entwicklermittelbehälter eine Behälterwand und eine innere Oberfläche aufweist, die einen Entwicklermittelsammelraum (52) definiert; einem Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b), das an der Behälterwand (51a, 51b) vorgesehen ist, um einem Nachweislicht zu ermöglichen, durch das Lichtdurchlaßfenster zu gehen, so daß ein Betrag des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter nachgewiesen wird; einem Reinigungsteil (54), das in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist und mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um eine Rotationsachse (55) in eine Richtung drehbar ist zum Aufwärtsbewegen, wenn es neben der Öffnung vorbeigeht, wobei das Reinigungsteil (54) zu einer Reinigungsposition in gleitendem Kontakt mit dem Fenster zum Reinigen des Lichtdurchlaßfensters bewegbar ist, der Entwicklermittelsammelraum (52) in einen imaginären ersten Bereich und einen imaginären zweiten Bereich durch eine imaginäre vertikale Ebene (G) unterteilt ist, die durch die Rotationsachse (55) geht und sich in einer axialen Richtung der Rotationsachse erstreckt, der imaginäre erste Bereich die Öffnung (A) enthält und der imaginäre zweite Bereich gegenüber der Öffnung in bezug auf die imaginäre vertikale Ebene (G) positioniert ist; einem Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil (53), das in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist, zum Rühren des Entwicklermittels in dem Entwicklermittelbehälter und Übertragen des Entwicklermittels zu dem Entwicklergehäuse, wobei das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil eine Klinge (53b) aufweist, die in bezug auf die innere Oberfläche des Entwicklermittelbehälters bewegbar ist, die Klinge drehbar um die Rotationsachse (55) des Reinigungsteils (54) mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gleich der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsteils drehbar ist, das Lichtdurchlaßfenster in dem imaginären ersten Bereich positioniert ist und die Klinge (53b) von dem Reinigungsteil (54) auf solche Weise beabstandet ist, daß die Klinge höher als das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) positioniert ist, wenn das Reinigungsteil an der Reinigungsposition ist; und worin der Entwicklermittelbehälter eine Breite in der axialen Richtung aufweist und einander zugewandte Wände an breiten Enden in der Breitenrichtung enthält, wobei das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) an jeder Seitenwand (51a, 51b) vorgesehen ist zum Ermöglichen für das Nachweislicht, durch das entsprechende Lichtdurchlaßfenster zu gehen.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Entwicklermittel nichtmagnetische Toner einer einzelnen Komponente und mindestens zwei Arten von Additiven mit Partikeldurchmessern unterschiedlich voneinander aufweist.
Entwicklervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Entwicklermittelbehälter eine Breite aufweist, die sich in eine Breitenrichtung eines Bildaufzeichnungsblattes erstreckt, und das Lichtdurchlaßfenster eine Fensterebene aufweist, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Breitenrichtung erstreckt, wobei das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil (53) beabstandet von dem Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) um einen vorbestimmten Abstand (W2) in der Breitenrichtung positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Reinigungsteil (54) eine Breite in der Breitenrichtung aufweist, wobei die Breite des Reinigungsteils größer als der vorbestimmte Abstand (W2) ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei der der vorbestimmte Abstand (W2) von 3 mm bis 10 mm reicht.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 6, weiter mit einem Entwicklermitteltragteil (59), das in dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist und eine longitudinale Länge aufweist, sich in einer Breitenrichtung eines Bildaufzeichnungsblattes erstreckt, wobei die Öffnung (A) eine Länge entsprechend der longitudinalen Länge des Entwicklermitteltragteiles aufweist, und worin das Entwicklermittel polymerisierte Toner aufweist, die durch das Polymerisationsverfahren erzeugt sind.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Entwicklermittel nichtmagnetische Toner einer einzelnen Komponente aufweist, in denen zu dem polymerisierten Tonern mindestens zwei Arten von externen Additiven einschließlich eines Additivs mit einem BET-Wert von weniger als 100 hinzugefügt sind.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Entwicklermittel nichtmagnetische Toner einer einzelnen Komponente aufweist, in denen zu den polymerisierten Tonern mindestens eine erste Art von Additiv mit einem minimalen Partikeldurchmesser und eine zweite Art von Additiv mit einem Partikeldurchmesser größer als der der ersten Art von Additiv hinzugefügt sind, wobei das Hinzufügen des ersten und des zweiten Additivs zu den polymerisierten Tonern eine Fluidität niedriger als eine Fluidität vorsieht, die durch Hinzufügen nur der ersten Art von Additiv zu den polymerisierten Tonern vorgesehen wird.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, bei der das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) nach innen in bezug auf die Behälterwand zu einem Zentrum des Entwicklersammelraumes (52) vorsteht.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Reinigungsteil (54) ein Reinigungssegment (54b) aufweist, das aus einem federnden Material hergestellt ist und in gleitendem Kontakt mit dem Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) mit einer ersten gebogenen Form ist, wobei das Reinigungssegment auch in gleitendem Kontakt mit der inneren Oberfläche des Entwicklermittelbehälters mit einer zweiten gebogenen Form ist, dessen Biegungsgrad niedriger als der der ersten gebogenen Form ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, weiter mit einem Entwicklermitteltragteil, das in dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist und eine longitudinale Länge aufweist, die sich in einer Breitenrichtung eines Bildaufzeichnungsblattes erstreckt, wobei die Öffnung (A) eine Länge entsprechend der longitudinalen Länge des Entwicklermitteltragteiles aufweist, und worin die Behälterwand des Entwicklermittelbehälters einander zugewandte Seitenwände (51a, 51b) an Breitenenden in der Breitenrichtung enthält, das Lichtdurchlaßfenster (56a, 56b) an jeder Seitenwand vorgesehen ist zum Ermöglichen für das Nachweislicht, durch die entsprechenden Lichtdurchlaßfenster zu gehen.
Entwicklervorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, bei der eine gewinkelte Stufe an einer Grenze zwischen der inneren Oberfläche des Entwicklermittelbehälters und des Lichtdurchlaßfensters vorgesehen ist.
Entwicklervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der das Entwicklermittel Entwicklertoner und mindestens zwei Arten von Additiven mit Partikeldurchmessern unterschiedlich voneinander aufweist und bei der das Lichtdurchlaßfenster aus einem Glas an einem Abschnitt in Kontakt mit dem Reinigungsteil gebildet ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, bei der der Entwicklertoner einen nichtmagnetischen Toner einer einzelnen Komponente aufweist und die Entwicklervorrichtung weiter aufweist: ein Entwicklermitteltragteil, das in dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist, zum Tragen darauf des Entwicklermittels, das von dem Entwicklermittelbehälter, in das Entwicklergehäuse (57) durch die Öffnung (A) geliefert ist; und ein Dickenregulierteil (64), das gegenüber dem Entwicklermitteltragteil vorgesehen ist, zum Regulieren einer Dicke einer Schicht des Entwicklermittels, die auf dem Entwicklermitteltragteil gebildet ist, wobei das Dickenregulierteil ein Preßsegment (64b) aufweist, das aus einem Gummi gebildet ist, das gegen das Entwicklermitteltragteil preßt.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 19, bei der das Entwicklermitteltragteil aus einem elektrisch leitenden Gummimaterial gebildet ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, bei dem das Entwicklermittel Entwicklertoner und mindestens zwei Arten von Additiven mit Partikeldurchmessern unterschiedlich voneinander aufweist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 7, 18 oder 21, bei der die mindestens zwei Arten von Additiven eine erste Art von Additiv mit einem minimalen Partikeldurchmesser und einer zweiten Art von Additiv mit einem Partikeldurchmesser größer als der der ersten Art von Additiv aufweisen, wobei Hinzufügen des ersten und des zweiten Additivs zu den Entwicklertonern eine Fluidität niedriger als eine Fluidität vorsieht, die durch Hinzufügen nur der ersten Art von Additiv zu den Entwicklertonern vorgesehen wird.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 22, bei der die zweite Art von Additiv eine Hauptkomponente enthält, die aus einem Oxidmaterial gebildet ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Titanoxid besteht.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 19, bei der das Preßsegment (64b) aus einem Silikongummi gebildet ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 6, 14 oder 19, bei der das Entwicklermittel polymerisierte Toner aufweist, die durch ein Polymerisationsverfahren erzeugt sind.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 25, bei der das Reinigungsteil (54) ein Reinigungssegment (54b) aufweist, das aus einem federnden Material hergestellt ist und ein gewinkeltes freies Ende in gleitendem Kontakt mit dem Lichtdurchlaßfenster aufweist, wobei das Reinigungssegment in gleitendem Kontakt mit dem Lichtdurchlaßfenster gebogen wird.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 26, bei der das Reinigungssegment aus einem Urethangummi hergestellt ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, bei der das Reinigungsteil Reinigen an dem Lichtdurchlaßfenster in einem vorbestimmten Zyklus durchführt und die Entwicklervorrichtung weiter ein Abschirmteil (80) aufweist, das bewegbar in dem Entwicklermittelbehälter vorgesehen ist und das Lichtdurchlaßfenster während einer vorbestimmten Periode in Zeitbeziehung zu dem vorbestimmten Zyklus abschirmt.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 28, bei der das Abschirmteil (80) drehbar um die Rotationsachse (55) des Reinigungsteils ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 29, bei der das Lichtdurchlaßfenster ein Fenster auf einer Lichtemissionsseite und ein Fenster auf einer Lichtempfangsseite dazu gegenüberstehend aufweist, und bei der das Reinigungsteil in Kontakt mit dem Fenster auf der Lichtemissionsseite und dem Fenster auf der Lichtempfangsseite steht, und bei der ein Reinigungszyklus startet, wenn das Reinigungsteil in Kontakt mit den Fenstern der Lichtemissionsseite und der Lichtempfangsseite gebracht wird und nach einer Drehung von 360° vom Start aus endet, wobei ein vorderer Halbreinigungszyklus und ein hinterer Halbreinigungszyklus in dem einen Reinigungszyklus definiert ist, das Abschirmteil winkelmäßig von dem Reinigungsteil auf solch eine Weise beabstandet ist, daß das Abschirmteil das Lichtdurchlaßfenster in dem hinteren Halbreinigungszyklus abschirmt.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 30, bei der das Abschirmteil (80) winkelmäßig von der Klinge (53) beabstandet ist und rückwärts von der Klinge in der Richtung der Drehung der Klinge und des Abschirmteiles positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei der die Öffnung (A) einen länglichen rechteckigen Querschnitt mit einer vertikalen Kantenlinie aufweist und das Abschirmteil an einer Position an der vertikalen Kantenlinie oder an einer Position außerhalb der vertikalen Kantenlinie in bezug auf eine Breitenrichtung eines Bildaufzeichnungsblattes positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 6, bei der das Entwicklermittel polymerisierten Toner aufweist, der durch ein Polymerisationsverfahren erzeugt ist, und worin das Entwicklermittelrühr- und -übertragungsteil (53) weiter ein Mittel zum Fördern einer Übertragungseffektivität des Entwicklermittels von dem Entwicklermittelbehälter zu dem Entwicklergehäuse an einem Zentralabschnitt der Öffnung im Vergleich mit der Effektivität an Endabschnitten der Öffnung aufweist, wobei der Zentral- und der Endabschnitt im Hinblick auf die Breitenrichtung eines Bildaufzeichnungsblattes bezeichnet sind.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 33, bei der das Fördermittel (91) eine Zusatzklinge (91b) aufweist, die drehbar um die Rotationsachse (55) des Reinigungsteils (54) ist, wobei die Klinge (90b) eine Länge in der Breitenrichtung gleich oder größer als eine Breitenlänge der Öffnung (A) aufweist, und die Zusatzklinge (91b) eine Länge in der Breitenrichtung kleiner als die Breitenlänge der Öffnung (A) aufweist und an einem Zentralabschnitt davon positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 34, bei der die Klinge (90b) und die Zusatzklinge (91b) freie Enden aufweisen, die in die Öffnung einführbar sind, wenn diese Klingen durch die Öffnung gehen.
Entwicklervorrichtung nach Anspruch 34 oder Anspruch 35, weiter mit: einem Entwicklermitteltragteil, das in dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist; und einem Entwicklermittellieferteil, das in dem Entwicklergehäuse vorgesehen ist und zwischen der Öffnung und dem Entwicklermitteltragteil positioniert ist, zum Liefern des Entwicklermittels, das durch die Öffnung zu dem Entwicklermitteltragteil übertragen ist, wobei das Entwicklermittellieferteil ein oberes Ende aufweist; und worin die Öffnung einen rechteckigen Querschnitt mit einer unteren horizontalen Kantenlinie aufweist, die höher als das obere Ende des Entwicklermittellieferteiles positioniert ist.
Entwicklervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, bei der die Klinge und die Zusatzklinge in der Form einer flexiblen Harzplatte mit einer Dicke vorhanden sind, die von 50 bis 100 Mikrometer reicht.