Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Entwicklervorrichtung für ein elektrostatisches
Reproduktionsgerät und spezieller eine Toner-Dosiervorrichtung zur
Verwendung in Verbindung mit einem Entwicklergerät mit Entwicklerrolle.
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2. Stand der Technik
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Bei gut bekannten elektrostatischen Druckprozessen, die
elektrophotografische oder xerografische Reproduktionsprozesse umfassen, wird ein
elektrostatisches latentes Bild auf einer sich bewegenden, eine Ladung
bewahrenden Oberfläche wie beispielsweise einem Photoleiter ausgebildet, welche
wiederholt durch den Reproduktionsprozeß hindurch zirkuliert, wenn der
Photoleiter erneut verwendet wird.
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Bei dem elektrophotografischen Prozeß kann der erste Prozeßschritt darin
bestehen, die gesamte Oberfläche des Photoleiters auf eine einheitliche und
üblicherweise ziemlich hohe Gleichspannung aufzuladen, wenn der
Photoleiter an einer Ladestation wie beispielsweise einer Korona-Ladestation
vorbeibewegt wird. Die aufgeladene Photoleiter-Oberfläche wird dann durch eine
Bilderzeugungsstation bewegt.
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In einem Kopierer umfaßt die Bilderzeugungsstation gewöhnlich ein
optisches System, welches derart arbeitet, Licht von einer zu kopierenden
Vorlage zu reflektieren. Als Ergebnis des refklektierten Lichtes, welches von dem
weißen oder geringfügig farbigen Hintergrundbereich der Vorlage empfangen
wird, behält der Photoleiter eine Ladung nur in dem Bereich bei, der dem
dunkleren oder weniger reflektierenden Bildbereich der Vorlage entspricht.
Dieses latente Bild wird dann mit Toner behandelt, d.h. es wird mit
Tonerteilchen bedeckt, wenn der Photoleiter durch die Entwicklungsstation
hindurchbewegt wird. Da in einem Kopierer Toner auf das geladene latente Bild
aufgetragen wird, wird der Prozeß als Ladungsbereich-Entwicklungsprozeß (CAD)
bezeichnet.
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Bei einem Drucker umfaß die Bilderzeugungsstation gewöhnlich einen
Druckkopf, der durch binäre Druckdaten angetrieben wird, die von einem
Computer zugeführt werden. Laser-Druckköpfe und LED-Druckköpfe sind gut
bekannte Bilderzeugungsstationen. Die Drucker arbeiten gewöhnlich so, daß
der Photoleiter gemäß dem Muster des zu druckenden Bildes entladen wird,
d.h. der Druckkopf schreibt gewöhnlich das zu druckende Bild und als
Ergebnis enthält das latente Bild dann Entladungsbereiche des Photoleiters.
Drukker können jedoch auch so ausgebildet werden, um den Hintergrund zu
schreiben, in welchem Fall das latente Bild einen geladenen
Photoleiter-Bereich umfaßt. In jedem Fall wird das latente Bild dann mit Toner behandelt,
d.h. es wird mit Toner bedeckt, wenn der Photoleiter durch die
Entwicklungsstation hindurchbewegt wird. Wenn Toner auf das entladene latente Bild in
einem Drucker aufgetragen wird, so wird der Prozeß als Entladungsbereich-
Entwicklungsprozeß (DAD) bezeichnet. Wenn Toner auf das geladene latente
Bild in einem Drucker aufgetragen wird, wird der Prozeß erneut als ein
CADProzeß bezeichnet.
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Ein zusätzlicher elektrostatischer Druckprozeß verwendet eine stationäre
Anordnung von Ladungselementen, die selektiv erregt werden, um ein
Ladungsmuster oder Bild auf einer sich bewegenden, Ladung tragenden Fläche
zu erzeugen. Diese Oberfläche wird dann mit Toner behandelt, wenn die
Oberfläche durch eine Entwicklungsstation hindurchläuft.
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Wie zu erkennen ist, betrifft die vorliegende Erfindung das Entwickeln eines
mit Toner behandelnden Bildes auf einer geladenen Oberfläche, welches
Verwendung findet entweder in einem Drucker oder einem Kopierer und
entweder in einem CAD oder DAD-Prozeß. Eine Ausführungsform der Erfindung,
die beschrieben werden soll, umfaßt einen DAD-Drucker.
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Der gewöhnlich nächste Schritt von entweder einem Kopier-oder Druck-
Prozeß besteht darin, das Tonerbild, welches von der geladenen Oberfläche
stromabwärts von der Entwicklungsstation getragen wird, auf ein
Übertragungsmaterial wie beispielsweise Papier zu übertragen. Dies wird
durchgeführt, wenn das Papier zu einer Übertragungsstation zugeführt wird, in der es
in tatsächliche Berührung oder in dichter Nähe zu der mit Toner
behandelnden Oberfläche bewegt wird. Während eine Seite des Papiers sich in dichter
Nähe von der mit Toner behandelnden Oberfläche befindet, wird die andere
Seite des Papiers der Wirkung einer Tonerübertragungsstation
ausgesetzt.Zwei gut bekannte Übertragungsstationen sind Rollen-oder
Walzenübertragunsstationen und eine Korona-Übertragungsstation.ln beiden Fällen wird
eine elektrische Ladung auf die Seite des Papiers aufgebracht, welche von
der mit Toner behandelnden Oberfläche entfernt liegt, um dadurch den Toner
von der mit Toner behandelnden Oberfläche auf die Seite des Papiers
anzuziehen, welches sich in Berührung oder in dichter Nähe damit findet.
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Danach wird das Papier von der sich bewegenden Oberfläche abgetrennt
und wird zu einer Fixierstation oder Aufschmelzstation transportiert, in der
Toner auf dem Papier fixiert bzw. aufgeschmolzen wird. Die sich bewegende
Oberfläche wird dann gewöhnlich entladen und von restlichem Toner in
Vorbereitung einer Wiederverwendung bei dem Reproduktionsprozeß oder
Druckprozeß gereinigt.
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Verschiedene Entwicklungsprozesse wurden verwendet, um Toner auf die
sich bewegende geladene Oberfläche aufzutragen. Eine derartige Technik
verwendet eine Entwicklerwalze, die mit Toner in einer Weise bedeckt ist, um
den Toner elektrostatisch aufzuladen, wobei diese Walze an einer Rakel
vorbeibewegt wird, um eine dünne Schicht des geladenen Toners auf der
Entwicklungswalze auszubilden, wobei die Walze dann in Berührung oder in
dichte Annäherung an die sich bewegende geladene Oberfläche bewegt wird.
Die Entwicklerwalze ist elektrisch in einer Weise vorgespannt, um ein
elektrisches Feld derart auszubilden, daß der auf der Oberfläche der
Entwicklerwalze vorhandene geladene Toner an dem zu entwickelnden Bildmuster anhaftet
und von dem Bereich des Bildmusters abgestoßen wird, der nicht entwickelt
werden soll.
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Der Toner wird bei den herkömmlichen Entwickler-Walzen durch
verschiedene Verfahren zugeführt. Bei einem Verfahren wird Toner in groben Mengen
einem Sumpf zugegeben, in welchem sich die Entwicklerwalze dreht und
zwar von dem Sumpfbereich an der Rakel vorbei zum Photoleiter. Der Pegel
des Toners in dem Sumpf überschreitet niemals einen vorbestimmten
maximalen Pegel aufgrund einer Bedienungssteuerung des Füllgrades. Wenn
dieses Entwicklersystem verwendet wird, neigen Tonerteilchen, welche die
kleinste Teilchengröße besitzen, dazu zuerst verwendet zu werden und
hinterlassen eine Tonermischung mit relativ großen Teilchengrößen. Somit nimmt
die Qualität der ausgegebenen Kopie ab, wenn Toner aus dem Sumpf
verbraucht wird. Nach dem Tonerverbrauch wird eine nächste Tonerpackung in
den Sumpf durch die Bedienungsperson hinzugefügt. Ein weiteres Problem
bei einem Sumpf-System tritt auf, wenn große schwarze Bereiche in einer
Zone des Photoleiters gedruckt werden. Wenn Toner aus der entsprechenden
Zone des Sumpfes verbraucht ist, tritt ein helles oder ungleichmäßiges
Drukken in dieser Zone auf.
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Ein weiterer Aspekt bei dem Stand der Technik betrifft die erneute
Tonerzufuhr zu einem Kopierer oder einer Druckmaschine, um den Toner zu ersetzen,
der bei der Herstellung von Kopien verbraucht worden ist. Typische
Maschinen
nach dem Stand der Technik verwenden eine Tonermischung und wieder
verwendbare Trägerteilchen in der Entwicklungsstation. Verschiedene
Einrichtungen wurden verwendet, um ein richtiges Verhältnis des Toners zum Träger
aufrecht zu erhalten. Gewöhnlich wurden Proben der Mischung entnommen
und es wurde Toner automatisch aus einem Tonerversorgungsbehälter
hinzugefügt, wenn dies erforderlich war. Wenn der Toner aus dem Behälter
verbraucht war, wurde dieser durch einen neuen Behälter mit Toner ersetzt.
Die neueren bekannnten Systeme verwandten eine Kassette, die
Ladungsvorrichtungen enthält, ferner ein Entwicklungssystem mit einer großen
Tonerversorgungsquelle, mit einem Photoleiter und mit einem
Reinigungssystem für den Photoleiter, wobei alle diese Einrichtungen als eine Einheit
verworfen werden, wenn der Toner verbraucht worden ist.Derartige
Kassettensysteme umfassen eine große Versorgungsquelle an Toner, damit die
Kassette verwendet werden kann, um eine ausreichend große Anzahl von Drucken
herzustellen, wodurch solche Kassettensysteme wirtschaftlich annehmbar
werden.
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Wenn eine solch große Tonerversorgungsquelle bei einem Walzen-oder
Rollenentwicklungssystem verwendet wird, neigen große Mengen an Toner
dazu sich in der Nähe der Rakel anzusammeln und damit Überschuß-Toner
zum Photoleiter hin gezwungen wird. Dies bewirkt seinerseits, daß mehr
Toner an den Bildbereichen anhaftet und möglicherweise auch an nicht
Bildbereichen anhaftet und somit zuviel Toner verbraucht wird. Ferner bewirkt der
Druck, der an der Rakel-Entwicklerwalzen-Zwischenfläche aufgrund des
großen Tonerauswurfs erzeugt wird, das Einfangen von großen Tonerteilchen an
der Zwischenschicht und verursacht einen anschließenden Tonermangel an
Abschnitten der Entwicklerwalze, wodurch dann eine Streifenbildung auf dem
Druck verursacht wird.
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Die US-A-4 572 631 offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von Toner zu
einer Entwicklungswalze, die eine magnetische Einrichtung innerhalb einer
Transporthülse verwendet, um Toner aus einem Trichter auf die
Entwicklerwalze zu übertragen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Entwicklervorrichtung zum Zuführen
von Toner zu einer elektrostatisch geladenen Bilderzeugungsoberfläche, die
umfaßt: eine Versorgungskammer, um eine Tonerversorgung zu beinhalten,
eine Entwicklungswalzen-Kammer, eine Bemessungseinrichtung zum
Zuführen des Toners aus der Versorgungskammer zu der Entwicklungswalzen-
Kammer und um Toner aus der Entwicklungswalzen-Kammer zurück zu der
Versorgungskammer zu entfernen, wenn der Pegel des Toners in der
Entwicklerwalzen-Kammer einen Gleichgewichtspegel überschreitet, mit einer
Entwicklereinrichtung zum Übertragen des Toners aus der Entwicklerwalzen-
Kammer auf die elektrostatisch geladene Oberfläche, wobei die
Entwicklereinrichtung eine drehbare Entwicklerwalze enthält und eine Rakel, um die
Tonermenge zu bemessen, die aus der Entwicklerwalzen-Kammer zur
geladenen Bilderzeugungsoberfläche hin entfernt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bemessungseinrichtung eine abgeflachte Rolle umfaßt, die mit
flexiblen Klappen zusammen arbeitet, wobei die Klappen der
Bemessungseinrichtung die Möglichkeit geben, mehr Toner in die Versorgungskammer hinein zu
entfernen als gleichzeitig in die Entwicklungswalzen-Kammer zugeführt wird.
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Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (die später
beschrieben werden soll) schafft ein Entwickler-Walzensystem, welches eine
große Tonerversorgungsquelle enthält und zwar ohne dem Risiko einer
Tonerstapelbildung an der Entwicklerrollen-Rakel-Zwischenschicht und ohne
die Notwendigkeit einer automatischen Tonerpegelabtastung. Die bevorzugte
Ausführungsform enthält eine Tonerbemessungsvorrichtung, die zwischen
einer großen Tonerversorgungskammer und der Entwicklerwalzen-Kammer
gelegen ist, um sowohl Toner zu der Entwicklerwalzen-Kammer zuzuführen
als auch aus dieser denselben zurück in die Versorgungskammer zu
entfernen, wenn der Pegel des Toners einen Gleichgewichtspegel überschreitet.
Die Tonerbemessungsvorrichtung ist so angeordnet, daß mehr Toner aus der
Entwicklerkammer entfernt werden kann als in diese zugeführt wird, so daß
dadurch sichergestellt wird, daß der Gleichgewichtspegel aufrecht erhalten
werden kann. Ein gemeinsamer Getriebeantrieb wird in bevorzugterweise für
die Bemessungsvorrichtung und die Entwicklerwalze verwendet, so daß keine
spezielle automatische Steuerung erforderlich ist, um die richtige Versorgung
mit Toner in der Entwicklerwalzen-Kammer aufrecht zu erhalten. Bevorzugte
Ausführungsformen besitzen einen Durchgangskanal, welcher die
Versorgungskammer mit der Entwicklerwalzen-Kammer verbindet, um eine
gleichmäßige Luftdruckverteilung innerhalb der gesamten Kassette beizubehalten,
wodurch ein Lecken des Toners reduziert wird. Indem fortlaufend eine frische
Tonerversorgung zugeführt wird, wird eine konsistente Entwicklung über die
gesamte Lebensdauer der Tonerversorgung hinweg beibehalten. Indem
ferner Überschuß-Toner aus der Entwicklerwalzen-Kammer entfernt wird, wird
ein übermäßiger Tonerverbrauch beseitigt, es kann eine einheitlich
Tonerhöhe entlang der Länge der Entwicklerwalze beibehalten werden und es
ergeben sich gute Druckergebnisse.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun
anhand eines Beispiels unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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Fig. 1 eine Draufsicht einer erneuerbaren Kassette ist, die die
Entwicklervorrichtung der bevorzugten Ausführungsform enthält;
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Fig. 2 eine Bodenansicht der ersetzbaren Kassette der Fig. 1 ist;
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Fig. 3 eine teilweise in gebrochener Darstellung gehaltene Seitenansicht
der Entwicklervorrichtung der bevorzugten Ausführungsform ist;
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Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 der Fig. 3
derEntwicklervorrichtung ist;
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Fig. 5 eine Endansicht der Entwicklervorrichtung der bevorzugten
Ausführungsform ist;
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Fig. 6 ein Bewegungsablaufdiagramm ist, welches die
Tonerbemessungswirkung der Entwicklervorrichtung veranschaulicht; und
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Fig. 7 eine Darstellung des Durchgangskanal innerhalb der
Entwicklervorrichtung ist.
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Gemäß den Figuren 1 und 2 der Zeichnung ist jeweils eine Draufsicht und
eine Bodenansicht einer austauschbaren Kassette 11 gezeigt, die für die
Verwendung mit einer elektrophotografischen Druckvorrichtung geeignet
ist.Die Kassette enthält eine Entwicklunszone 13, eine Reinigungszone 15
und eine Photoleiterzone 17. Der Photoleiter ist auf einer Trommel 19 (Fig .4)
gelegen und dreht sich auf einer Welle 21 mit einem Zahnrad 23. Die
Trommel 19 dreht sich somit an den herkömmlichen elektrophotografischen
Druckstationen vorbei, die an früherer Stelle beschrieben wurden. Die
Entwicklungsstation, die innerhalb der Entwicklunszone 13 gelegen ist, enthält
eine große Tonerversorgungsquelle, die beschrieben werden soll, und trägt
daher für deren Großvolumen Rechnung. Die Reinigungsstation, die innerhalb
der Reinigungszone 15 gelegen ist, entfernt nicht verwendeten Toner von der
Trommel 19 und speichert diesen, bis die Kassette 11 ersetzt wird. Die
Entwicklervorrichtung der Fig. 3 ist unter der oberen Oberfläche 25 der Kassette
11 gelegen und zwar innerhalb der Entwicklungszone 13. Die Bodenfläche 27
der Kassette 11 bildet einen Abschnitt der Entwicklerwalzen-Kammer, wie
dies noch zu beschreiben ist.
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Die folgende Beschreibung betrifft die Fign. 3-5, welche die
Entwicklervorrichtung 29 herausgreifen, die innerhalb der Entwicklungszone 13 der
Kassette 11 gelegen ist.Die Entwicklervorrichtung 29 enthält eine Entwicklerwalze
31, die sich in Richtung des Pfeiles 33 dreht, um Toner 34 aus der
Entwicklerwalzen-Kammer 35 an der Rakel 36 vorbei in Berührung mit der
Photoleiter-Trommel 19 zu transportieren. Die Tonerergänzungsrolle 37 dreht sich in
der gleichen Richtung wie die Entwicklerwalze 31. Die Tonerergänzungsrolle
ist eine hochporöse Rolle, die aus einem mit Kohlenstoff angereichertem
Polyether Urethan-Schaum hergestellt ist und die zusammengedrückt wird,
wenn sie sich in Berührung mit der Entwicklerwalze dreht. Die
Tonerergänzungsrolle 37 erzeugt eine Reibungsladungswirkung, um den Toner 34
elektrostatisch zu laden, wenn sie sich dreht. Die Entwicklerwalze enthält eine
leitende Metallwelle, die durch eine Gummirolle umgeben ist, und zwar mit
einer Außenfläche aus einer dünnen Schicht von Urethan. Die Gummirolle
besteht aus Nitryl-Gummi. Der Toner 34 besteht aus einer Mischung aus einem
Styren-Acryl-Harz, Wachs, Rußschwarz-Siliziumkarbid, Aerosil und einem
Ladungssteuer-Agens. Der Toner besitzt eine Nenn-Teilchengröße von
11 um, mit nicht mehr als 2,5 Gew.%, weniger als 5 um und nicht mehr als
zwischen 6 Gew.% bis 12 Gew.%, größer als 16 um.
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Es wird eine Vorspannung von etwa - 645 Volt an die
Tonerergänzungsrolle 37 angelegt und auch an die Rakel 36 und es wird eine Vorspannung von
ca -525 Volt an die Entwicklerwalze 31 angelegt.Die Photoleitertrommel 19
wird mit -900 Volt geladen und der entladene Bildbereich hat etwa -150 Volt.
Der Toner 34 wird negativ elektrostatisch geladen, so daß er in
bevorzugterweise an der Entwicklerwalze 31 anhaftet, bis er die Oberfläche der
Photoleitertrommel 19 berührt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Toner an die
Bildbereiche der Photoleitertrommel angezogen und wird von den nicht geladenen
oder Hintergrund-Bereichen abgestoßen. Dies ist somit ein
Entladungsbereich-Entwicklungssystem (DAD), wie an früherer Stelle beschrieben wurde.
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Es wird Toner der Entwicklerwalzen-Kammer 35 aus einer
Versorgungskammer 39 aufgrund der Wirkung einer Tonerbemessungsrolle 41 zugeführt.
Während des Betriebes dreht sich eine Schaufelvorrichtung 43 fortwährend
innerhalb der Versorgungskammer 39, um sicherzustellen, daß der Toner 44
nicht zusammenbackt und sich in der Nachbarschaft der
Tonerbemessungsrolle 41 befindet. Die Tonerbemessungsrolle 41 arbeitet mit drei Klappen 45,
46 und 47 zusammen, um den Toner 44 aus der Versorgungskammer 39 zu
der Entwicklerwalzen-Kammer 35 hin abzumessen und um ein Entfernen von
Überschußtoner 34 aus der Entwicklerwalzen-Kammer 35 zurück in die
Versorgungskammer 39 zu bewirken. Schaber-Finger 49 wirken dahingehend,
um die Oberfläche der Tonerbemessungsrolle 41 zu reinigen, um
sicherzustellen, daß Toner von dieser abgelöst wird. Die Klappen 45, 46 und 47 und
die Finger 49 sind aus einem dünnen flexiblen Kunststoffmaterial wie Mylar-
Polyester hergestellt.
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Die Schaufel 43, die Tonerbemessungsrolle 41, die Tonerergänzungsrolle
47, die Entwicklerwalze 31 und die Photoleiter-Trommel 19 werden von einer
gemeinsamen Antriebsquelle aus angetrieben, wobei deren Antriebe über ein
Getriebe 51 miteinander verbunden sind. Das Zahnrad 53 treibt die Schaufel
43, das Zahnrad 54 treibt die Entwicklerwalze 31, das Zahnrad 55 treibt die
Tonerergänzungssrolle 37 und das Zahnrad 56 treibt die
Tonerbemessungsrolle 41 und das Zahnrad 23 (Fig.2) treibt die Trommel 19 an.
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Die Rakel 36 ist gegenüber der Entwicklungswalze 31 durch eine Blattfeder
55 vorgespannt. Die Kraft, mit der die Rakel 36 gegen die Entwicklerwalze 31
gedrückt wird, beträgt nominell 8 Newton. Die Rauigkeit der Rakel beträgt
nominell 1 ,3um Ra bei 5,6 mm Spurlänge. Die Rauigkeit der Entwicklerwalze
31 beträgt nominell 0,48pm Ra bei 0,56 mm Spurlänge. Diese Bedingungen
führen zu einer Nenn-Strömungsrate des Toners unter der Rakel 36 von
0,6mg pro Quadratzentimeter der Entwicklerwalzen-Oberfläche. Die
Bemessungsrolle
41 überträgt Toner aus der Versorgungskammer 39 zu der
Entwicklerwalzen-Kammer 35 mit einer Nenn-Rate von 150 mg/Sekunde.
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Die Entwicklervorrichtung 29 ist so abgedichtet, daß der Toner 44 und der
Toner 34 innerhalb der Entwicklervorrichtung 29 verbleiben, bis er durch die
Wirkung der Entwicklerwalze 31 verbraucht wird, die den Toner 34 zur
Trommel 19 transportiert. Nicht verwendeter Toner auf der Entwicklerwalze 31 wird
zu der Entwicklerwalzen-Kammer 35 zurückgeführt und zwar bei fortgesetzter
Drehung der Entwicklerwalze. Ein Durchgangskanal 57, der in der Frontwand
58 gelegen ist, verbindet die Entwicklerwalzen-Kammer 35 mit der
Versorgungskammer 39. Perforations-Belüftungsöffnungen 59 (Fig.7) ermöglichen
es, daß Luft zwischen den Kammern strömen kann, wie durch den Pfeil 63
(Fig .4) angezeigt ist, um den Druck dazwischen auszugleichen und dabei zu
verhindern, daß Toner aus der Versorgungskammer in die Entwicklerwalzen-
Kammer wandert und zwar über den Kanal 57. Die Pumpwirkung der
Tonerbemessungsrolle 41 würde nämlich ansonsten Druckimpulse innerhalb der
Kammern 35 und 39 erzeugen, was zu der Neigung führen würde, daß Toner
in unerwünschter Weise aus den Dichtungsbereichen der
Entwicklervorrichtung 29 in die Druckmaschine herausgedrückt würde.
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Wie beschrieben worden ist, hält die Tonerbemessungsrolle 41 den Toner
34 in der Entwicklerwalzen-Kammer 35 auf einem Gleichgewichtswert oder
Pegel 65. Dies wird dadurch erreicht, indem sowohl der Versorgungstoner 44
aus der Versorgungskammer 39 zu der Entwicklerwalzen-Kammer 35 zuge-
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führt wird als auch Überschußtoner 34 aus der Entwicklerwalzen-Kammer 35
in die Versorgungskammer 39 entfernt wird. Der Gleichgewichtspegel 65 des
Toners 34, der in Fig. 4 herausgegriffen ist, zeigt eine Menge an Toner, der
sich hinter der Rakel 36 aufgestaut hat aufgrund der Drehwirkung der
Entwicklerwalze 31. Sollte damit fortgefahren werden Toner zuzuführen, um
dadurch die Entwicklerwalzen-Kammer 35 zu füllen, würde der dadurch
erzeugte übermäßige Druck den Überschuß-Toner unter die Rakel 36 zwingen, so
daß dieser durch die Enwicklerwalze 31 zur Photoleitertrommel 19
transportiert wird. Dies erzeugt seinerseits unerwünschten Druck und verbraucht
ferner übermäßig viel Toner. Darüber hinaus neigt ein übermäßiger Tonerdruck
dazu, große Tonerteilchen in den Zwischenbereich der Rakel 36 und der
Entwicklerwalze 31 zu zwängen, wodurch eine unbehinderte Strömung des
Toners an diesen Bereichen verhindert wird und dadurch eine Streifenbildung
(d.h. Tonermangelbereiche) auf dem Druck verursacht werden. Demnach
dienen die Tonerbemessungsrolle 41 und die dieser zugeordneten Klappen
45, 46 und 47 dazu, eine fortlaufende Frischversorgung an Toner 44 zur
Entwicklerwalzen-Kammer 35 zu erreichen, wobei gleichzeitig ein
Gleichgewichtspegel 65 innerhalb der Entwicklerwalzen-Kammer 35 aufrecht erhalten
wird.
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Die Wirkung der Tonerbemessungsrolle 41 und der Klappen 45-47 ist in
dem Bewegungsablauf-Diagramm der Fig.6 herausgegriffen. Unter Hnweis
auf diese Figur sei angenommen, daß eine kleine Menge an Toner an der
obersten Klappe der Tonerbemessungsrolle 41 in Fig.6a vorhanden ist. Die
Figuren 6b-6f veranschaulichen die fortgesetzte Drehung der Tonerbemes-
sungsrolle 41, so daß Toner von der obersten Klappe in die
Entwicklerwalzen-Kammer 35 der Fig.4 fällt. In der Zwischenzeit verhindern die Klappen 45 und
47, daß weiterer Toner aus der Versorgungskammer 39 entweicht. Die
Figuren 6g-6p veranschaulichen die Schabwirkung der flexiblen Finger 49 an der
Toner tragenden Oberfläche,um dadurch sicherzustellen, daß Toner von
dieser abgelöst wird. Die Figuren 6g-6p zeigen auch, wie die ebenen
Oberflächen der Tonerbemessungsrolle 41 mit Toner beladen werden können, der
zwischen die Klappen 45 und 47 fällt, wenn sich die Tonerbemessungsrolle
dreht. Die Wirkung dieser Klappen (flaps) stellt sicher, daß eine gering
bemessene Menge an Toner für die Entwicklerwalzen-Kammer 35 der Fig .4
vorgesehen wird, und zwar nach jeder halben Umdrehung der
Tonerbemessungsrolle 41.
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Wie unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben wurde ist es dann, wenn die
Menge an Toner, die der Entwicklerwalzen-Kammer 35 zugeführt wird, einen
Gleichgewichtspegel 65 erreicht, erforderlich, diesen Gleichgewichtspegel
aufrecht zu erhalten ohne nennenswerte Zugabe weiterer Tonermengen in die
Entwicklerwalzen-Kammer 35. Um dies zu erreichen, wirkt die
Tonerbemessungsrolle 41 derart, um den Toner 34 aus der Entwicklerwalzen-Kammer 35
zu entfernen, nachdem der Toner 34 den Gleichgewichtspegel 65 erreicht hat.
Bei diesem Gleichgewichtspegel befindet sich der Toner in Berührung mit der
Tonerbemessungsrolle 41, wenn diese sich dreht. Wie aus Fig. 6a ersehen
werden kann, ist der Spalt zwischen der Klappe 46 und der ebenen
Oberfläche der Tonerbemessungsrolle 41 größer als derjenige zwischen der Klappe
45 und der äußeren flachen Oberfläche der Tonerbemessungsrolle 41. Sollte
sich übermäßig viel Toner in der Entwicklerwalzen-Kammer 35 aufbauen oder
aufstapeln, und zwar in der Nähe der Tonerbemessungsrolle 41, so hat diese
die Fähigkeit, mehr Toner durch die Wirkung der untersten ebenen
Oberfläche der Rolle 41 zu entfernen und die Klappe 46 wird dann durch die Wirkung
der obersten ebenen Oberfläche der Rolle 41 und der Klappe 45
aufgenommen.
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Gemäß Fig.6a wirkt die unterste ebene Fläche der Tonerbemessungsrolle
41 derart, daß Toner bei deren Drehung geschaufelt wird. Der auf diese
Weise geschaufelte Toner wird zwischen der Klappe 46 und der
Tonerbemessungsrolle 41 eingefangen und zwar bei dieser fortgesetzten Drehung, wie sie
in Fig.6c herausgegriffen ist. Diese fortgesetzte Drehung entfernt den Toner in
einen V-förmigen Bereich zwischen den Klappen 46 und 47, wie dies in Fig.6f
dargestellt ist. Wie aus den Figuren 6g-6m zu ersehen ist, berührt die Klappe
47 die flache Oberfläche nicht, wenn sich diese nach oben dreht, so daß
diese die Möglichkeit erhält den Toner nach oben zur Versorgungskammer hin
zu schaufeln. Wie zuvor angeführt wurde, ist die Menge an Toner, die in die
obere Kammer hinein entfernt wird, größer als diejenige, die in die untere
Kammer abgegeben werden kann. Dies kann aus dem Abstand der Klappe
47 in den Figuren 6g-6n ersehen werden. Wenn der runde Abschnitt die
Klappe 47 in Fig.6n berührt, wird damit fortgefahren den Toner, der auf der
flachen oder ebenen Oberfläche verblieben ist, nach oben zu stoßen in die
Kammer hinein und zwar bei Fortsetzung der Drehung (d.h. zwischen den
Spalt der Klappen 47 und 45) wobei dieser nicht mehr zurück zur
Entwicklerwalzen-Kammer fallen kann. Die Klappe 45 neigt dazu die Menge an Toner
zu begrenzen, die in die Entwicklerwalzen-Kammer zurück abgegeben wird
und zwar bei der anschließenden Drehung, wie dies in den Figuren 6b und 6a
gezeigt ist.
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Um erneut auf Fig.4 der Zeichnung einzugehen, so wurde oben
beschrieben auf welche Weise der Toner aus der Versorgungskammer 39 in die
Entwicklerwalzen-Kammer 35 aufgrund der Wirkung der Tonerbemessungsrolle
41 und den dieser zugeordneten Klappen 45, 46 und 47 abgegeben
wird.Wenn die Kassette zu Beginn in Gebrauch genommen wird, liegt der
Pegel des Toners 34 unterhalb von dem Gleichgewichtspegel 65.
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Da die Photoleiter-Trommel 19, die Entwicklerwalze 31, die
Tonerergänzungsrolle 37 und die Tonerbemessungsrolle 41 mit einer gemeinsamen
Antriebsquelle verbunden sind, ist deren Umdrehungsverhältnis so eingestellt,
daß der durch Wirkung der Tonerbemessungsrolle zu der
Entwicklerwalzen-Kammer 35 zugeführte Toner größer ist als derjenige, der aufgrund der
Drehwirkung der Entwicklerwalze 31 verbraucht wird. Somit baut sich mit der
Zeit der Toner 34 in der Entwicklerwalzen-Kammer 35 bis zu dem
Gleichgewichtspegel 35 auf, woraufhin ein weiterer Aufbau des Toners durch die
Pumpwirkung der Tonerbemessungsrolle 41 verhindert wird.
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Es kann nunmehr verstanden werden, daß frischer Toner 44 fortlaufend in
die Entwicklerwalzen-Kammer 35 zugeführt wird, immer wenn sich die
Entwicklerwalze 31 dreht, so daß daduch sichergestellt wird, daß eine richtige
Mischung von kleinen Tonerteilchen bis zu den großen Tonerteilchen
innerhalb
des Toners 34 vorhanden ist. Indem man darüber hinaus den
Gleichgewichtspegel 65 aufrecht erhält, wird ein übermäßiger Aufbau an Toner 34
hinter der Rakel 36 verhindert, wodurch sichergestellt wird, daß eine
einheitliche Menge an Toner auf der Entwicklerwalze 31 erzeugt wird, wenn diese
einmal die Rakel 36 passiert hat. Darüber hinaus wird eine einheitliche
Tonerhöhe entlang der Länge der Entwicklerwalze 31 selbst dann aufrecht
erhalten, wenn schwarze Bereiche in einer Zone des Bildes gedruckt werden.
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Dies ergibt seinerseits gute Druckbilder.
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Obwohl die Erfindung unter Hinweis auf eine Entwicklerwalze 31 offenbart
wurde, die sich in Berührung mit einem Photoleiter 19 befindet, arbeitet diese
ebenso gut mit einer Entwicklerwalze, die von der Photoleitertrommel 19
gemäß einem schmalen Spalt beabstandet ist. In solchen System wird der
Toner aus einem Material hergestellt, welches magnetische Eigenschaften
besitzt und es wird ein magnetisches Feld erzeugt, um die Bewegung des
Toners zum Photoleiter hin zu bewirken.
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Ferner wurde die Tonerbemessungsrolle 41 mit zwei flachen Flächen
beschrieben zur Erzielung der Wirkung eines Pumpvorganges. Es kann eine
Rolle oder Walze mit einer einzelnen ebenen Fläche oder mit vielen ebenen
Flächen verwendet werden, was von der Umdrehungszahl der Rolle oder
Walze abhängig ist und auch von deren Geometrie hinsichtlich der
zugeordneten Klappen. Ferner kann auch eine eben gemachte Fläche wie
beispielsweise eine leicht gerundete Oberfläche die Aufgabe erfüllen den Toner zu
bewegen.
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Es kann somit ersehen werden, daß das veranschaulichte
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung automatisch und genau den Pegel des
Toners in der Nähe einer Entwicklerwalze steuern kann, indem sowohl ein
Hinzufügen als auch ein Entfernen des Toners zur bzw. aus der Kammer
bewirkt wird, welche die Walze enthält und wobei eine Konsistenz in der
Bildqualität der elektrostatischen Druckvorrichtung unter Verwendung einer
Entwicklerwalze
beibehalten wird. Ein solcher Bestand wird erhalten, indem in
einer Tonermischung ein richtiges Verhältnis von kleinen Tonerteilchen und
großen Tonerteilchen aufrecht erhalten wird.