DE69423722T2

DE69423722T2 - Entwicklerkartusche und ein Verfahren, um diese wieder zu füllen

Info

Publication number: DE69423722T2
Application number: DE69423722T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Ban; Akihito Kanamori; Kazuyuki Miyano; Kazuhiko Omata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2014-12-29
Also published as: CN1066545C; US5870652A; CN1119290A; ES2143534T3; US6131008A; EP0661609A2; SG70990A1; KR0135906B1; DE69423722D1; EP0661609A3; KR950019987A; EP0661609B1; HK1011765A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwicklerkartusche zum Zuführen eines Entwicklers zu einer Entwicklungsvorrichtung für eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Kopiergerät oder ein Drucker, und ein Verfahren zum erneuten Füllen derselben.
Bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie einem elektrofotografischen Kopiergerät oder einem Laserdrucker, wird eine gleichmäßig aufgeladene lichtempfindliche Trommel mit selektivem Licht belichtet, um hierauf ein latentes Bild auszubilden. Das latente Bild wird mit einem Entwickler zu einem visualisierten Bild entwickelt, und das visualisierte Bild wird auf ein Transfermaterial übertragen. Bei einer derartigen Vorrichtung muß der Entwickler jedes Mal dann, wenn er verbraucht ist, zugeführt werden. Eine Tonerkartusche zur Zuführung des Entwicklers in die Entwicklungsvorrichtung wird in einen sogenannten Nachfülltyp, bei dem der gesamte hierin befindliche Entwickler einmal einer Entwicklerempfangsvorrichtung in der Haupteinheit der Bilderzeugungsvorrichtung zugeführt wird, und einen sogenannten Installationstyp klassifiziert, bei dem die Kartusche nach der Montage in der Bilderzeugungsvorrichtung hierin installiert und der darin befindliche Entwickler allmählich in die Ent wicklungsvorrichtung geführt wird, bis der darin befindliche Entwickler verbraucht ist.
Aufgrund der in neuerer Zeit erhobenen Forderung nach einer Verkleinerung der Vorrichtung wird die Kartusche vom Installationstyp bevorzugt. Insbesondere findet ein Typ in großem Umfang Anwendung, bei dem die Kartusche die Form eines Zylinders mit einer Entwicklerzuführlängsöffnung in der Form eines Schlitzes besitzt, die Kartusche gedreht wird, um die Öffnung horizontal und nicht vertikal auszurichten, und der Entwickler aufgeschaufelt wird, wie beispielsweise in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 86382/1987, 170987/1987 und den offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen 62857/1988 und 188665/1988 offenbart.
Der Grund für die Verwendung einer derartigen Anordnung besteht darin, dass der Spielraum für die Lage der Tonerkartusche und die Lage der Entwicklungsvorrichtung vom Standpunkt der Verkleinerung, vom Standpunkt der Zuführung der erforderlichen ausreichenden Menge des Entwicklers in die Entwicklungsvorrichtung, um eine konstante Menge des Entwicklers in der Entwicklungsvorrichtung aufrechtzuerhalten, und vom Standpunkt der Aufrechterhaltung eines konstanten Toner/Träger-Verhältnisses im Falle der Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers vergrößert wird.
Bei einer derartigen Bilderzeugungsvorrichtung findet ein kurbelförmiges Element aus rostfreiem Stahl zum Rühren und Zuführen des Toners in der Tonerkartusche Verwendung, oder in der Tonerkartusche ist ein Rührblatt gemäß Fig. 17 drehbar montiert, um den Toner herauszuführen, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 131881/1991 offenbart.
Bei der herkömmlichen Tonerkartusche ist ein Griff zur Montage und Demontage der Tonerkartusche relativ zu einer Entwicklungsvorrichtung an einem Vorderteil in Längsrichtung eines Zylinders montiert. Der Griff hat daher die Form eines Zylinders, was zur Folge hat, dass die Bedienungsperson die gesamte Hand benutzen muß, nicht nur einige Finger. In dem begrenzten Raum innerhalb der Haupteinheit der Vorrichtung kann somit die Hand der Bedienungsperson mit einem Teil der Haupteinheit in Kontakt treten. Daher ist die Handhabbarkeit nicht so gut.
Wenn der Griff von der zylindrischen Form in eine Plattenform verändert wird, um die Handhabbarkeit bei der Montage und Demontage zu verbessern, wird die Einfüllöffnung für den Entwickler wegen des zur Verfügung stehenden Raumes sehr klein, und die Effizienz beim Einfüllen sowie die Füllrate nehmen ab.
Die JP-A-1310373 beschreibt eine allgemein zylindrische Tonerkartusche mit einer Einfüllöffnung an einem Ende, die von einer Kappe verschließbar ist, und einem Griff am anderen Ende zur Handhabung während der Installation und der Entfernung der Kartusche.
Eine Einfüllöffnung in einem Vorderflansch ist mit einer Kappe zum Schließen der Einfüllöffnung nach dem Einfüllen bedeckt. Die Kappe liegt frei und kann daher durch eine fehlerhafte Handhabung der Bedienungsperson oder während des Transportes in unbeabsichtigter Weise leicht entfernt werden.
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Entwicklerkartusche mit verbesserter Handhabbarkeit bei der Montage und Demontage derselben zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Entwicklerkartusche zur Verfügung zu stellen, bei der eine Kappe für die Einfüllöffnung nicht in einfacher Weise entfernt werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Nachfüllverfahrens für eine Entwicklerkartusche, bei der Teile in wirksamer Weise verwendet werden können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Entwicklerkartusche zur Verfügung gestellt, die umfasst:
einen zylindrischen Abschnitt zur Aufnahme eines Entwicklers, der mit einem Loch an einem Längsende versehen ist, eine Kappe zum Verkappen des Lochs und einen Griff zum Abdecken der Kappe, der einen plattenförmigen Greifabschnitt besitzt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Nachfüllverfahren für eine Entwicklerkartusche zur Verfügung gestellt, bei der die Kartusche einen zylindrischen Abschnitt mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnung aufweist, der mit einem Loch an einem Längsende versehen ist, eine Kappe zum Verkappen des Lochs sowie einen Griff zur Abdeckung der Kappe, der mit einem plattenförmigen Greifabschnitt versehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Entfernen des Griffs, Entfernen der Kappe, Abdichten der Öffnung, Zuführen eines Entwicklers durch das Loch, Verkappen des Lochs und Montieren des Griffs.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
Fig. 1 eine Generalansicht eines Kopiergerätes;
Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine Entwicklungsvorrichtung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Tonerkartusche;
Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht eines Teiles einer Tonerkartusche;
Fig. 5 ein Rührelement;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Teiles mit einem Griff;
Fig. 7 die Montage des Rührelementes an einem Tonernachfüllbehälter;
Fig. 8 das Tonereinfüllen;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Dichtung zwischen einem Zahnrad eines Rührelementes und einem Flansch;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Tonerkartusche und einer Entwicklungsvorrichtung;
Fig. 11A eine Tonerkartusche, wenn sie in einen Kartuschenträger eingesetzt ist;
Fig. 11B eine Tonerkartusche, wenn sie in eine Betriebsposition gedreht ist;
Fig. 12 den Eingriff zwischen einem Verschluß und einer Tonerkartusche;
Fig. 13 den Montageprozeß der Tonerkartusche;
Fig. 14 die Beziehung zwischen der Tonerkartusche und dem Tonerkartuschenmontageabschnitt;
Fig. 15A eine Tonerkartusche, wenn sie in einen Kartuschenträger eingesetzt ist;
die Fig. 15B und 15C eine Tonerkartusche, wenn sie in einer Montageposition verriegelt ist;
Fig. 16 die Lagebeziehung zwischen einer Tonerabgabeöffnung und einem Flanschvorsprung;
Fig. 17 eine weitere Ausführungsform des Rührelementes;
Fig. 18 ein Rührelement mit einem Tonerdurchtrittsfenster in einem Hauptblattabschnitt;
Fig. 19 eine Ausführungsform, bei der eine Ecke einer Tonerabgabeöffnung geneigt ist;
Fig. 20 eine Ausführungsform mit einem Tonernachfüllbehälter mit einem integrierten Vorsprung zum Antreiben eines Verschlusses;
Fig. 21 eine Ausführungsform mit einem Tonernachfüllbehälter mit einem integrierten Flansch an einem Ende;
Fig. 22 eine Ausführungsform, bei der ein Griff eine H-förmige Rippe besitzt;
Fig. 23 eine Prozesskartusche;
Fig. 24 eine weitere Ausführungsform eines Rührelementes in einer Prozesskartusche; und
Fig. 25 ein Rührelement, das in einem Versuch verwendet wurde.
Es wird nunmehr in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein elektrofotografisches Kopiergerät als beispielhafte Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung einer Entwicklerkartusche und einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Entwicklungsvorrichtung, auf der die Entwicklerkartusche montiert ist.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die Bilderzeugungsvorrichtung einen Bildleser 1 mit einer Originallagerglasplatte 1a, die von einer Lampe 1b beleuchtet wird. Das Original wird von der Lampe 1b und einem Abtastspiegel 1c abgetastet. Das vom Original reflektierte Licht wird durch den Spiegel 1c, Reflektionsspiegel 1d, 1e und 1f und eine Fokussierlinse 1g mit einer Vergrößerungsveränderungsfunktion auf eine lichtempfindliche Trommel 2 projiziert.
Die lichtempfindliche Trommel 2 besitzt eine lichtempfindliche Oberflächenschicht und wird von einem Hauptmotor 3 während des Bilderzeugungsvorganges in der durch einen Pfeil in Fig. 1 angedeuteten Richtung gedreht. Um die lichtempfindliche Trommel 2 herum befinden sich eine Aufladevorrichtung 4, eine Entwicklungsvorrichtung 5, eine Transfervorrichtung 6 und eine Reinigungsvorrichtung 7. Die Oberfläche der rotierenden lichtempfindlichen Trommel 2 wird von der Aufladevorrichtung 4 gleichmäßig aufgeladen, und die lichtempfindliche Trommel 2 wird mit dem Lichtbild vom Leser 1 belichtet, so dass auf der lichtempfindlichen Trommel 2 ein latentes elektrostatisches Bild geformt wird. Das latente Bild wird von der Entwicklungsvorrichtung 5 durch Übertragung eines Entwicklers, der hiernach als "Toner" bezeichnet wird, auf das latente elektrostatische Bild entwickelt.
Die Entwicklungsvorrichtung 5 führt den Toner zu einer Entwicklungshülse 5c, die darin einen festen Magneten enthält, über ein Entwicklerblatt 5b von einer Entwicklerkammer 5a. Die Entwicklungshülse 5c wird so gedreht, dass eine Schicht des Toners auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 5c ausgebildet wird, während der Toner von einem Entwicklerblatt 5b mit einer triboelektrischen Aufladung beaufschlagt wird. Der Toner wird gemäß dem latenten elektrostatischen Bild auf die lichtempfindliche Trommel 2 übertragen, so dass auf diese Weise das latente Bild zu einem Tonerbild visualisiert wird.
Das Tonerbild wird mit einer Transferspannung, die an die Transfervorrichtung 6 gelegt wird, auf ein von einer Blattzuführvorrichtung 8 zugeführtes Aufzeichnungsmaterial übertragen. Die Transfervorrichtung 6 hat eine Transferladeeinheit 6a und eine Trennladeeinheit 6b. Durch Anlegen einer Spannung mit einer Polarität, die zu der des Toners entgegengesetzt ist, durch die Transferladeeinheit 6a wird das Tonerbild auf das Aufzeichnungsmaterial 9 übertragen. Nach der Übertragung wird eine Spannung von der Trennladeeinheit 6b an das Aufzeichnungsmaterial 9 gelegt, um das Aufzeichnungsmaterial 9 von der lichtempfindlichen Trommel 2 zu trennen.
Nach der Bildübertragung wird der an der lichtempfindlichen Trommel 2 verbleibende Toner über ein Reinigungsblatt 7a entfernt, und der entfernte Toner wird in einem Behälter 7b für gesammelten Toner in der Reinigungsvorrichtung 7 gesammelt.
Die Blattzuführvorrichtung 8 besitzt eine obere und eine untere Kassette 8a1 und 8a2 am Bodenteil der Haupteinheit der Vorrichtung. Das in diesen Kassetten enthaltene Aufzeichnungsmaterial wird nacheinander von einer Aufnahmerolle 8b1 oder 8b2 einem Paar von Passrollen 8c zugeführt. Ferner ist eine manuelle Zuführvorrichtung 8d vorgesehen. Das aus der Kassette oder der manuellen Zuführvorrichtung herausgeführte Aufzeichnungsmaterial 9 wird den Passrollen 8c zugeführt und empfängt das Tonerbild von der lichtempfindlichen Trommel 2.
Das Aufzeichnungsmaterial 9 wird nach der Übertragung von einem Förderband 8 einer Bildfixiervorrichtung 10 zugeführt. Die Fixiervorrichtung umfasst eine Antriebsrolle 10a sowie eine Heiz- und Pressrolle 10b, die darin eine Heizeinrichtung enthält. Das übertragene Bild wird durch Aufbringung von Wärme und Druck durch die Fixiervorrichtung 10 fixiert. Dann wird das Aufzeichnungsmaterial 9 über ein Paar von Abgaberollen 8f an die Außenseite der Vorrichtung abgegeben.
Das Kopiergerät dieser Ausführungsform hat eine automatische Dokumentenzuführvorrichtung 11 über der Originalträgerplatte 1a, so dass Originale automatisch nacheinander zugeführt werden. Als Dokumentenzuführvorrichtung können alle bekannten Typen eingesetzt werden.

(Tonerkartusche)

Es wird eine Tonerkartusche C beschrieben. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Tonerkartusche C an einem Kartuschenträger 5e der Entwicklungsvorrichtung 5 montierbar und wird daran gehalten. Sie führt den Toner allmählich in die Entwicklerkammer 5a ein (Installations- oder Einbautyp).
Die Tonerkartusche C umfasst, wie in Fig. 4 gezeigt, einen Tonernachfüllbehälter 12, einen Flansch 13, einen Flansch 14, ein Rührelement 15, eine Kappe 16 und einen Griff 17. Jeder Teil wird im einzelnen beschrieben. Auch die Abdichtungskonstruktion des Rührelementes wird erläutert.

(Tonernachfüllbehälter 12)

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist er allgemein zylindrisch ausgebildet (der Begriff "zylindrisch" ist hier nicht auf einen kreisförmigen Querschnitt beschränkt, sondern deckt auch einen polygonalen Querschnitt ab). Der Behälter ist mit einer Tonerabgabeöffnung 12a versehen, die sich in Längsrichtung des Behälters erstreckt, und weist einen abgetrennten Abschnitt 12b an jedem der gegenüberliegenden Längsenden zum Eingriff mit einem Vorsprung eines Flansches 13 oder Flansches 14 zum Zwecke der Positionierung auf.
Die Innenlänge des Tonernachfüllbehälters 12 beträgt vorzugsweise etwa 160-400 mm, bevorzugter 180-330 mm und am bevorzugtesten etwa 200-310 mm.
Wenn die Länge geringer ist als 160 mm, erstreckt sich der in 5a eingeführte Toner nicht über di Länge der Entwicklungshülse 5c, was zur Folge hat, dass der Toner in einem entstandenen Bild die Neigung zum Herausfallen besitzt. Wenn die Länge größer als 400 mm ist, ist die Länge der Entwicklungsvorrichtung 5 zu groß, um eine Verkleinerung derselben durchzuführen. Die Größe wird in Abhängigkeit von der Größe der mit der Vorrichtung verwendbaren Blätter (A3, A4, B4) festgelegt.
Der Innenradius des Tonernachfüllbehälters 12 beträgt vorzugsweise 10-50 mm, bevorzugter 15-35 mm und am bevorzugtesten etwa 25-30 mm.
Wenn der Innenradius kleiner ist als 10 mm, ist die Leistung des Rührelementes 15 (Zerkleinerung von zusammengebackenem Toner und Führen des Toners in die Entwicklerkammer 5a) nicht ausreichend. Wenn der Radius größer ist als 50 mm, ist das vom Rührelement 15 geforderte Drehmoment zu groß.
Bei dieser Ausführungsform hat der Tonernachfüllbehälter 12 einen Innenradius von 55 mm, eine Wanddicke von 0,8 mm und eine Innenlänge des Zylinders von 297,5 mm. Die Tonerabgabeöffnung 12a hat eine Länge von 296 mm, die etwa der Länge des Tonernachfüllbehälters 12 entspricht, und eine Breite von 7 mm.
Was das Rührelement 15 anbetrifft, so ist die Dimensionsgenauigkeit des Innenradius und der Kreisform hoch. Aus diesem Grund besteht das Material des Tonernachfüllbehälters 12 vorzugsweise aus einem thermoplastischen Harz, wobei ABS-Harz und Polyesterharz bevorzugt werden, da sie mit hoher Dimensionsgenauigkeit einfach hergestellt werden können, da sie relativ billig sind und da sie eine hohe Festigkeit gegen Stoßbelastung, beispielsweise ein Herabfallen, besitzen. Als nächstes wird stoßfestes Polystyrolharz (HIPS) bevorzugt. Neben diesen Materialien kann auch Papier oder Aluminium o. ä. Verwendung finden.
Als Verfahren zur Herstellung des Tonernachfüllbehälters 12 unter Verwendung von thermoplastischem Harzmaterial wird bevorzugt, die Tonerabgabeöffnung 12a und den abgetrennten Abschnitt 12b durch Pressen nach Extrudieren zu formen. Bevorzugter wird eine innere Kalibrierung (Kühlkerntyp) durchgeführt, um die Genauigkeit des Innendurchmessers und der Kreisform zu erhöhen. Noch bevorzugter findet Spritzgießen Anwendung, da die Genauigkeit höher ist als beim Strangpressen. Eine Verformung durch Hysterese tritt selbst dann nicht auf, wenn mit Hilfe des Dichtungsfilmes heiß abgedichtet wird oder der Flansch 13 und der Flansch 14 heiß verschmolzen werden.
Beim Spritzgießen wird bevorzugt, dass einer der Flansche in integrierter Weise mit dem zylindrischen Abschnitt ausgebildet wird, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 64803/1993 beschrieben, da dann die Anzahl der Teile und der Herstellschritte verringert werden kann. In diesem Fall werden ein Spritzdruck von 500-1500 kg/cm² und eine Einfüllzeit von 0,005-0,02 sec bevorzugt.
Die Tonerabgabeöffnung 12a des Tonernachfüllbehälters 12 wird mit einer Dichtung 12c abgedichtet. Die Dichtung 12c wird beim Beginn der Benutzung der Tonerkartusche C von einer Bedienungsperson entfernt.
Die Dichtung 12c hat die Form eines flexiblen Filmes aus Schichten aus Polyesterharz, Nylon, Polyethylenharz, Ethylenvinylacetat. Sie hat eine Dicke von etwa 50-200 um, vorzugsweise 10-150 um. Die Dichtung 12c ist am Tonernachfüllbehälter 12 mit einer solchen Festigkeit fixiert, dass der Toner während des Transportes durch Temperaturänderungen, Druckänderungen, Vibrationen, Herabfallen, Stoßbelastung o. ä. nicht leckt und dass ein Ablösen der Dichtung beim Gebrauch möglich ist. Die Ablösefestigkeit beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 kg maximal, vorzugsweise nicht mehr als 6 kg, am bevorzugtesten nicht mehr als 4,5 kg, wenn die Dichtung 12c unter einem Winkel von 180º zurückgefaltet ist und in Längsrichtung abgezogen wird.
Als Verfahren zum Verschmelzen der Dichtung 12c mit dem Tonernachfüllbehälter 12 wird Heißplattenverschmelzen, Impulsverschmelzen, Ultraschallverschmelzen, Hochfrequenzverschmelzen bevorzugt. Hiervon wiederum wird Heißplattenverschmelzen bevorzugt.
Die Gesamtlänge der Dichtung 12c ist nicht geringer als der doppelte Wert der Länge der Tonerabgabeöffnung 12a. Ein Teil hiervon, der nicht mit dem Tonernachfüllbehälter 12 verbunden ist, wird um 180º zurückgefaltet, um einen Abziehabschnitt vorzusehen, der über einen Heißschmelzkleber, ein doppelseitiges Klebeband o. ä. an einem festen Abschnitt der Dichtung 12c, dem Tonernachfüllbehälter 12, dem Flansch 13 oder dem Griff 17 leicht fixiert wird.
Der Flansch 13 und der Flansch 14 sind an den entsprechenden Enden des zylindrischen Abschnittes des Tonernachfüllbehälters 12 montiert. Sie werden durch Spritzgießen unter Verwendung von ABS-Harz, Polyesterharz, HIPS oder einem anderen thermoplastischen Harzmaterial hergestellt. Beide haben jeweils zwei Vorsprünge 13a1 und 13a2 sowie 14a1 und 14a2. Die Vorsprünge stehen mit den abgetrennten Abschnitten 12b des Tonernachfüllbehälters 12 in Eingriff.
Einer der Flansche, d. h. Flansch 13, ist mit einer Einfüllöffnung 13b versehen, damit der Toner hierdurch eingefüllt werden kann. Innerhalb der Einfüllöffnung 13b ist eine Querrippe 13c ausgebildet. In der Mitte der Querrippe 13c befindet sich eine Bohrung 13d zur Aufnahme des Rührelementes 15. Es wird bevorzugt, dass der Durchmesser der Einfüllöffnung 13b nicht geringer ist als 50% des Innendurchmessers des Tonernachfüllbehälters 12, bevorzugter nicht geringer als 60%, um die Einfülldauer und die Effizienz beim Einfüllen zu verbessern.
Ein weiterer Flansch, d. h. der Flansch 14, ist mit einer Bohrung 14b zur Aufnahme des Rührelementes 15 versehen. Um die Bohrung 14b herum ist eine Backe 14c zum Lagern des Außenumfangs eines Zahnrades 15a2 des Rührelementes 15 angeordnet. Die Backe 14c ist mit einer Klaue 14d zum Eingriff mit einer ringförmigen Rippe 15a3 des Zahnrades 15a2 versehen.
Die Flansche 13 und 14 stehen mit den entsprechenden Enden des Tonernachfüllbehälters 12, der die Dichtung 12c aufweist, in Eingriff. Der Eingriff kann durch Heißschmelzverkleben, Ultraschallverschmelzen und ein Klebeband realisiert werden. Insbesondere wird eine Heiß schmelzverbindung bevorzugt, da hierdurch ohne Schwierigkeiten eine ausreichende Abdichtung und Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann. Zusätzlich wird ein Verfahren zum Aufbringen eines Heißschmelzklebemateriales auf die Innenfläche des Tonernachfüllbehälters 12 bevorzugt, da auf diese Weise das Klebematerial nicht nach außen vorstehen muß.
Die Höhen der Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 der Flansche 13 und 14 sowie deren Beziehung zur Tonerabgabeöffnung 12a werden hiernach erläutert.

(Rührelement 15)

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, umfasst das Rührelement 15 eine Rührwelle 15a und ein Rührblatt 15b.

(Rührwelle 15a)

Die Rührwelle 15a hat die Form eines Stabes mit beispielsweise einem H-förmigen Querschnitt. An einem Längsende ist ein von einer Bohrung 13b des Flansches 13 aufzunehmender Abschnitt 15a1 ausgebildet. Am anderen Ende ist das Zahnrad 15a2 zur Verbindung mit einem Antriebssystem ausgebildet. Das Zahnrad 15a2 besitzt eine ringförmige Rippe 15a3 am Außenumfang. Presspassvorsprünge 15a4 sind vorgesehen, um das Rührblatt 15b zu lagern.
Es ist wichtig, dass die Rührwelle 15a eine ausreichende Geradlinigkeit besitzt. Daher hat sie allgemein H-, L-, T-Form oder eine ähnliche Form, um ein Verbiegen zu verhindern. Besonders wird die H-Form bevorzugt.
Das Material der Rührwelle 15a ist vorzugsweise Polyacetal (POM) im Hinblick auf die Gleiteigenschaften an den Lagerabschnitten und die Antikriecheigenschaften. Als Herstellverfahren wird Spritzgießen bevorzugt, da hierdurch eine einfache Herstellung möglich ist.

(Rührblatt)

Das an der Rührwelle 15a zu montierende Rührblatt 15b ist mit einem Vorsprung versehen, der mindestens in zwei Richtungen von der Welle 15a vorsteht. Bei dieser Ausführungsform umfasst es einen Hauptblattabschnitt 15b1 und einen Hilfsblattabschnitt 15b2 in zwei Richtungen. Der Hauptblattabschnitt 15b1 hat einen Endabschnitt über die Gesamtlänge der Welle 15a, wobei Schlitze 15b3 vorgesehen sind. In Verbindung mit den Schlitzen 15b3 sind Rechtecklöcher 15b4 vorgesehen. Der Hilfsblattabschnitt 15b2 hat eine Endfläche an einer dem Schlitz 15b3 entsprechenden Position.
An einem Mittelabschnitt des Blattes 15b in Längsrichtung ist eine Vielzahl von Presspassbohrungen 15b5 vorgesehen, um den runden Vorsprung 15a4 der Rührwelle 15a aufzunehmen.
Das Material für das Rührblatt 15b sollte vorzugsweise eine geeignete Elastizität und ein geeignetes Antikriechverhalten besitzen. Beispielsweise findet hierfür eine Polyurethankautschuklage oder eine mit Kautschuk beschichtete Lage aus textilem Material Verwendung. Besonders bevorzugt wird ein Polyesterfilm (TET). Er hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 50-500 um, besonders bevorzugt von etwa 150-300 um. Wenn die Dicke geringer ist als 50 um, ist die Elastizität nicht ausreichend, was zu einer geringeren Tonerzuführkraft führt. Wenn die Dicke größer ist als 500 um, ist die Elastizität zu groß, was zur Folge hat, dass ein großes Drehmoment erforderlich ist, um das Rührblatt 15b in Kontakt mit der Innenfläche des Behälters 12 zu drehen. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Dicke etwa 188 um.
Als Herstellverfahren für das Rührblatt 15b wird das vorstehend beschriebene Material durch Pressen ausgestanzt, da hierdurch eine hohe Genauigkeit ohne hohe Kosten erreicht werden kann.
Die auf diese Weise hergestellte Rührwelle und das auf diese Weise hergestellte Rührblatt 15b werden durch Einsetzen des runden Vorsprungs 15a4 in die Bohrung 15b5 und durch Preßpassen derselben durch Wärmeeinwirkung oder Ultraschall integriert. Das Rührelement 15 wird in den Behälter 12 eingesetzt, und seine gegenüberliegenden Enden werden von den Flanschen 13 und 14 gelagert, um eine Drehung desselben zu ermöglichen. Das Verfahren zur Montage des Rührelementes 15 wird hiernach beschrieben.
Diese Beschreibung bezieht sich auf die Form des Rührblattes 15b. Es wird bevorzugt, dass das Rührblatt 15b in mindestens zwei Richtungen von der Rührwelle 15a vorsteht. Wie bei dieser Ausführungsform wird besonders bevorzugt, dass sich das in zwei Richtungen erstreckende Blatt unterschiedliche Längen einer Tangente an die Innenwandfläche des Behälters 12 aufweist. Einer der Hauptblattabschnitte 15bl ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 15b3 versehen, erstreckt sich jedoch immer noch über die Gesamtlänge des Blattes 15a, so dass er daher eine ausreichende Rückstellkraft und damit eine hohe Tonerzuführleistung besitzt. Die Schlitze 15b3 und die Löcher 15b4 verhindern einen Anstieg des Drehmomentes. Der Hilfsblattabschnitt 15b2, der sich nur an dem dem Schlitz 15b3 und den Löchern 15b4 entsprechenden Abschnitt erstreckt, reduziert die Menge an verbleibendem Toner. Wenn man einen Vergleich mit einem sich gleichmäßig in die beiden Richtungen erstreckenden Blattabschnitt durchführt, so ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das erforderliche Drehmoment trotz der höheren Tonerzuführkraft geringer.
Um das erforderliche Drehmoment zu reduzieren und die Tonerzuführkraft zu erhöhen, hat die Breite des Schlitzes 15b3 im Hauptabschnitt des Blattes 15b1 einen Wert von etwa 0,5-3 mm. Das Intervall zwischen den Schlitzen beträgt vorzugsweise etwa 20-60 mm, bevorzugter etwa 30-55 mm, am bevorzugtesten etwa 34-52 mm.
Die Länge des rechten Lochs 15b4 in Längsrichtung beträgt vorzugsweise etwa 20-80% des Intervalls der Schlitze. Es wird bevorzugt, dass dessen Seite, die parallel zur Rührwelle 15a und benachbart zur Welle 15a verläuft, mit der Rührwelle 15a in Kontakt steht.
Um die verbleibende Tonermenge und das erforderliche Drehmoment zu reduzieren, beträgt die Länge der Endfläche des Hilfsabschnittes 15b2, gemessen entlang der Länge der Drehwelle, vorzugsweise etwa 5-15 mm mehr als die Breite des Schlitzes 15b3.
Es wird nunmehr die Distanz der Rührblätter 15b1 und 15b2 in radialer Richtung beschrieben. Diese ist geringfügig größer als der Innenradius des Behälters 12a, so dass eine Drehung mit geringfügigem Kontakt mit der Innenwand des Behälters 12a stattfindet. Hierdurch werden die Rührblätter 15b1 und 15b2 mit geringer Verformung gedreht. Wenn die Verformung durch die Elastizität der Blätter 15b1 und 15b2 an der Öffnung 12a entfernt wird, wird der Toner abgeworfen, wodurch der Tonerzuführeffekt verbessert wird.
Daher ist 7der Abstand vom Drehpunkt des Rührelementes 15 zum freien Ende des Blattes um etwa 0,5-5 mm, vorzugsweise um etwa 1,0-4 mm, bevorzugter um etwa 1,5-3 mm, länger als der Innenradius des Behälters 12.
Wenn der Unterschied geringer ist als 0,5 mm, wird keine ausreichende Rückstellkraft des Blattes erwartet. Wenn er größer ist als 3 mm, ist die Tonerzuführkraft zu groß, was zur Folge hat, dass übermäßig viel Toner in die Entwicklerkammer 5a geführt wird, was zu einem Zusammenbacken des Toners führen kann. Ferner ist das erforderliche Drehmoment zu groß.
Wie vorstehend beschrieben, werden bei dieser Ausführungsform die Rührwelle 15a und die Rührblätter 15b separat hergestellt und durch Presspassung integriert. Vorzugsweise können jedoch die Rührwelle 15a und das Rührblatt 15b durch Spritzgießen o. ä. einstückig geformt werden. Hierdurch kann die Anzahl der Teile und Herstellschritte reduziert werden. Ferner kann die Genauigkeit des Abstandes vom Mittelpunkt bis zum freien Ende des Blattes verbessert werden.
In diesem Fall wird eine mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck arbeitende Spritzgießeinrichtung bevorzugt, da dann der dicke Wandabschnitt der Welle und der dünne Wandabschnitt des Blattes gleichzeitig mit hoher Genauigkeit geformt werden können. Bei dieser integrierten Formung beträgt der Spritzgießdruck etwa 500-1500 kg/cm². Die Einfüllzeit des Harzmateriales beträgt vorzugsweise etwa 0,005-0,02 sec. Unter Anwendung dieser Werte wird ein einstückiges Rührelement 15 mit einstückig ausgebil deter Rührwelle 15a und einstückig ausgebildetem Rührblatt 15b spritzgegossen. Es wurde festgestellt, dass hierbei keine Probleme, wie Wellenbildung o. ä., im Rührblatt 15b auftreten.
Als weiteres bevorzugtes Herstellverfahren sei das Spritzgießen mit Gasunterstützung erwähnt. In diesem Fäll kann es sich bei der Rührwelle 15a um eine Hohlwelle handeln, die in bezug auf die Geradlinigkeit der Rührwelle 15a zweckmäßig ist. Der Querschnitt ist vorzugsweise kreisförmig, wobei zwei Teile im Hohlteil entfernt sind. Der entfernte Teil dient als Sitz für die Montage des Rührblattes 15b.

(Kappe)

Die Kappe 16 dient zum Verschließen der Einfüllöffnung 13b im Flansch 13 nach Einfüllen des Toners in den Behälter 12. Sie besteht aus Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen o. ä. (vorzugsweise Polyethylen mit niedriger Dichte) und hat die Form eines Zylinders mit einem Bodenabschnitt.
Durch Presspassen der Kappe 16 in die Einfüllöffnung 13b wird die Einfüllöffnung 13b verschlossen und abgedichtet, so dass ein Lecken des Toners verhindert wird.

(Griff)

Es wird nunmehr der Griff 17 erläutert. Dieser dient dazu, die Kappe 16 für die Öffnung 13b nach dem Einfüllen des Toners in den Behälter 12 abzudecken und bei der Montage oder Demontage der Tonerkartusche C relativ zur Entwicklungsvorrichtung 5 als Griff zu wirken. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt, hat er einen integrierten beweg lichen Hebel 17c, der eine Verriegelungseinrichtung zum Verhindern einer Drehung des Eingriffsabschnittes 17a, des Griffes 17b und der Tonerkartusche C bildet. Als Material für den Griff 17 kann Polypropylen (PP), Acrylnitrilstymlbutadiencopolymer (ABS) oder stoßfestes Polystyrol (HIPS) oder ein anderes thermoplastisches Material Verwendung finden. Polypropylen wird besonders bevorzugt, da hierdurch ein elastischer beweglicher Hebel 17c vorgesehen wird.
Der Eingtiffsabschnitt 17a stellt den Eingriff des Griffes 17 im Flansch 13 her. Er hat die Form eines Zylinders. An einem Ende desselben ist ein abgetrennter Abschnitt 17a1 ausgebildet, der dem Vorsprung 13a1 oder 13a2 des Flansches 13 entspricht. An diversen Stellen der Innenfläche (bei dieser Ausführungsform drei Abschnitte mit gleichen Abständen) sind Eingriffsklauen 17a2 vorgesehen. Durch Eingriff des abgetrennten Abschnittes 17a1 mit den Vorsprüngen 13a1 und 13a2 wird die Positionierung durchgeführt. Es wird eine feste Verriegelung in einer Ausnehmung 13e in der Außenfläche des Flansches 13 erreicht, wodurch der Griff 17 am Flansch 13 fixiert wird.
Die Innenfläche des Eingriffsabschnittes 17a ist mit diversen Rippen 17a3 versehen (vier Rippen werden bevorzugt). Der Innendurchmesser zwischen dem Ende der Rippen entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der Kappe 16. Wenn der Griff 17 mit dem Flansch 13 in Eingriff steht, begrenzen die Innendurchmesserabschnitte der Rippen die äußere Umfangsfläche der Kappe 16. An einer vorgegebenen Position der Rippe 17a3 ist ein abgestufter Abschnitt 17a4 ausgebildet, und zwar an einer Stelle, um ein Ende der Kappe 16 zu begrenzen, wenn der Griff 17 mit dem Flansch 13 in Eingriff steht, wie in Fig. 6 gezeigt.
Wenn der Griff 17 somit mit dem Flansch 13 in Eingriff tritt, ist die Kappe 16 vollständig versteckt und wird zusätzlich durch die Rippe 17a3 begrenzt, so dass ein Lösen der Kappe 16 von der Öffnung 13b vollständig vermieden wird.
Als Verfahren zur Montage des Griffs 17 am Flansch 13 stellt das vorstehend beschriebene Klemmverfahren keine Beschränkung dar. Vielmehr können auch eine Heißschmelzverbindung, eine Ultraschallverschmelzung, eine Presspassung, ein Klebeband o. ä. Verwendung finden. Das vorstehend beschriebene Klemmverfahren wird jedoch bevorzugt, da es einfach ist. Wenn es Anwendung findet, kann eine außer Eingriff bringbare Konstruktion eingesetzt werden.
Der bewegliche Hebel 17c ist durch die Elastizität des Eingriffsabschnittes 17a mit einem Schlitz im Eingriffsabschnitt 17a vertikal beweglich. An einer vorgegebenen Stelle ist ein Verriegelungsvorsprung 17c1 ausgebildet. Der Vorsprung 17c1 wird an einer vorgegebenen Stelle der Entwicklungsvorrichtung 5 verriegelt, wenn die Tonerkartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert wird, so dass eine Drehung der Tonerkartusche C während des Bilderzeugungsvorganges verhindert wird.

(Tonerkartuschenherstellverfahren)

Es wird das Verfahren zum Zusammenbau der Tonerkartusche C unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Elemente beschrieben.
Wie erläutert, wird die Lage 12c an der Öffnung 12a des Behälters 12 montiert, um die Öffnung 12a zu verstopfen, und ein Heißschmelzklebematerial wird auf die Innenfläche des Behälters 12 an den gegenüberliegenden Endabschnitten aufgebracht. Die Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 der Flansche 13 und 14 werden mit den abgetrennten Abschnitten 12b des Behälters 12 ausgerichtet. Die Flansche 13 und 14 werden an den gegenüberliegenden Enden des Tonernachfüllbehälters 12 ausgerichtet und verbunden.
Dann wird ein Rührelement 15, das die Rührwelle 15a und die daran montierten Rührblätter 15b umfasst, in die Bohrung 14b des Flansches 14 eingesetzt, um es am Behälter 12 zu montieren. Da die Rührblätter 15b flexibel und dünn sind und da die Länge zwischen dem Ende des Hauptblattabschnittes 15b1 und des Hilfsblattabschnittes 15b2 größer ist als der Durchmesser der Bohrung 14b, ist das Einsetzen nicht leicht.
Wie in Fig. 7B gezeigt, wird ein Werkzeug 18 am Flansch 14 montiert. Das Werkzeug hat eine Bohrung 18a in der Form eines Trichters, der einen allmählich und kontinuierlich abnehmenden Durchmesser aufweist. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser der Trichterbohrung 18a hat die gleiche Größe wie die Bohrung 14b des Flansches 14. Wenn das Werkzeug 18 am Flansch 14 montiert ist, bilden der Abschnitt mit kleinem Durchmesser und die Bohrung 14b ein Kontinuum. Wenn daher das Rührelement 51 in die Trichterbohrung 18a des Werkzeuges 18 eingesetzt wird, werden die Blätter 15b1 und 15b2 entlang der Oberfläche der Trichterbohrung 18a verformt und somit auf glatte Weise in die Bohrung 14b des Flansches eingesetzt, während sie sich entlang der Bohrungsfläche bewegen.
Auf diese Weise wird das Rührelement 15 in den Behälter 12 eingesetzt, und der Eingriffsabschnitt 15a1 am Ende des Rührelementes 15 wird in die Wellenbohrung 13d des Flansches 13 eingerückt. Um das Einsetzen zu diesem Zeit punkt einfach zu machen, wird ein Werkzeug 19 am Flansch 13 montiert, wie in Fig. 7B gezeigt.
Das Werkzeug 15 hat einen Durchmesser, der ein Einsetzen in die Einfüllöffnung 13b des Flansches 13 ermöglicht, und ist mit einer Quernut (nicht gezeigt) versehen, um eine Beeinträchtigung der Rippe 13c aus textilem Material der Einfüllöffnung 13b zu vermeiden. Ein Ende des Werkzeuges 19 ist mit einem Loch 19a versehen und hat am Ende einen größeren Durchmesser. Der Durchmesser nimmt allmählich zu, und der Abschnitt mit kleinstem Durchmesser bildet ein Kontinuum mit dem Loch 13d. Daher wird der vom Flansch 14 des Behälters 12 eingesetzte Eingriffsabschnitt 15a1 des Endes des Rührelementes von der Trichterbohrung 19a geführt und glatt in Eingriff mit der Wellenbohrung 13d gebracht.
Nachdem der Eingriffsabschnitt 15a1 in die Wellenbohrung 13d in der vorstehend beschriebenen Weise eingesetzt worden ist, wird das Rührelement 15 stark unter Druck gesetzt, wodurch die Flügelrippe 15a3 des Zahnrades 15a2 (Fig. 4) mit der Klaue 14d des Flansches 14 in Eingriff gebracht und dazwischen ein Klemmeffekt erzeugt wird, um eine Bewegung entlang der Welle zu verhindern. Ferner wird der Außenumfang des Zahnrades 15a2 an der Ringbacke 14c (Fig. 4) des Flansches 14 gelagert, um eine Bewegung in Radialrichtung zu verhindern. Daher wird das Rührelement 15 von den Flanschen 13 und 14 ohne Spiel gelagert. Bei der Montage des Rührelementes 15 wird vorzugsweise ein Dichtungselement zur Verhinderung des Leckens von Toner zwischen den Flanschen montiert, um ein Lecken des Toners zwischen der Bohrung 14b des Flansches 14 und dem Zahnradabschnitt 15a2 des Rührelementes 15 zu verhindern.
Dann werden die Werkzeuge 18 und 19 entfernt. Der Toner wird durch die Öffnung 13b eingefüllt. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der Toner (bei dieser Ausführungsform magnetischer Einkomponententoner) T unter Verwendung des Entwicklertrichters 30 eingefüllt. Der Entwicklertrichter 30 ist mit einer Zuführöffnung 30b zur Zuführung des Toners T an einem oberen Abschnitt des trichterförmigen Hauptkörpers 30a versehen. Am unteren Ende ist ein Adapter 30c zur Anpassung an die Öffnung 13b der Tonerkartusche C montiert. Innerhalb des Hauptkörpers 30a befindet sich eine Schnecke 30d, die drehbar ist. Durch geeignetes Steuern der Drehung der Schnecke 30d kann die Tonereinfüllgeschwindigkeit gesteuert werden. Die Innenseite des Hauptkörpers 30a wird mit Fluor behandelt, um den Reibungskoeffizienten zu reduzieren, wodurch die Effizienz der Tonerfüllung vom Entwicklertrichter 30 zur Tonerkartusche C verbessert wird. Nachdem der Toner C auf diese Weise zugeführt worden ist, wird eine Kappe 16 auf die Öffnung 13b gepresst, um auf diese Weise die Öffnung 13b zu verstopfen.
Danach werden die Vorsprünge 13a1 und 13a2 des Flansches 13 mit dem abgetrennten Abschnitt 17a1 des Griffes 17 ausgerichtet, und der Eingriffsabschnitt 17a des Griffes 17 wird in den Flansch 13 gepreßt, wodurch eine Eingriffsklaue 17a2 des Eingriffsabschnittes 17 in einer Verriegelungsausnehmung 13e des Flansches 13 verriegelt wird, so dass sich ein fester Klemmeffekt ergibt. Hierdurch wird die Kappe 16 vollständig versteckt und durch die Rippe 17a3 (Fig. 6) fixiert.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird die in Fig. 3 gezeigte Tonerkartusche C montiert.

(Dichtungskonstruktion für das Rührelement)

In Verbindung mit Fig. 9 wird die Dichtungskonstruktion erläutert, die dazu dient, ein Lecken von Toner zwischen einem Loch 14b des Flansches 14 der Tonerkartusche C und einem Zahnrad 14a2 zu verhindern, das einen Getriebemechanismus zur Übertragung der Antriebskraft auf das Rührelement 15 darstellt.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, das Rührelement 15 fest in den Flansch 14 gedrückt wird, tritt die Klaue 14d, die einen Eingriffsabschnitt am Flansch 14 bildet, mit einer Flügelrippe 15a3 in Eingriff, welche einen Eingriffsabschnitt bildet und welche am Zahnrad 15b2 vorgesehen ist, so dass das Rührelement 15 nicht in Längsrichtung der Drehwelle bewegbar ist. Vor dem Einsetzen des Rührelementes 15 wird um das Loch 14b des Flansches 14 eine Dichtung 30 in der Form eines flachen Ringes als Dichtung zum Verhindern des Leckens von Toner vorgesehen. Hierdurch wird die Dichtung 30 zwischen dem Zahnrad 15a2 und dem Flansch 14 angeordnet und dazwischen zusammengepresst. Das Material für die Dichtung 30 ist vorzugsweise elastisch. Geschäumtes Polyethylenharz oder Polyurethan o. ä., ein Kautschukschwaxnm oder Wollfilz o. ä. sind geeignet. Insbesondere wird Wollfilz besonders bevorzugt, da er eine geeignete Elastizität besitzt und eine ausgezeichnete Haltbarkeit mit einer relativ guten Gleiteigenschaft aufweist, so dass das erforderliche Drehmoment des Rührelementes 15 erniedrigt werden kann. Ferner ist dieses Material weniger teuer. Daher findet bei dieser Ausführungsform ein Wollfilz mit einer Dicke von 3,0 mm und einer Fülldichte von 0,28 g/cm³ Verwendung. Er wird zwischen dem Zahnrad 15a2 und dem Flansch 14 auf 2,5 mm zusammengedrückt.
Wenn die Dichte der Dichtung 30 zu hoch ist, ist es schwierig, die entsprechenden Dichtungseigenschaften zur Verfügung zu stellen, und das erforderliche Drehmoment steigt an. Wenn daher eine Dichtung mit hoher Dichte verwendet wird, wird das Kompressionsverhältnis erniedrigt, um das erforderliche Drehmoment zu reduzieren. Das Kompressionsverhältnis wird auf der Basis der Dimensionen des Rührelementes und des Flansches 14 sowie der Dicke der Dichtung 30 festgelegt. Es ist einfach, das Kompressionsverhältnis zu erhöhen oder zu erniedrigen. In jedem Fall treten jedoch Variationen auf. Das Rührelement 15 und der Flansch 14 werden durch Spritzgießen des thermoplastischen Harzmateriales hergestellt. Daher besteht die Möglichkeit, dass feine Löcher und Vorsprünge an der Kontaktfläche der Dichtung 30 ausgebildet werden. Wenn die Dichte der Dichtung 30 zu hoch ist, wird es aus diesem Grund schwierig, durch Aufnahme der Löcher und Vorsprünge die Dichtungseigenschaften sicherzustellen.
Wenn die Dichte der Dichtung 30 zu gering ist, ist es schwierig, die Dichtungseigenschaften für eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Ferner wird im Falle des Wollfilzes dieser leicht zottig. Wenn daher die Dichte der Dichtung 30 zu gering ist, können Dimensionsänderungen und die Oberflächenrauhigkeit in einfacher Weise aufgenommen werden, so daß daher die Dichtungseigenschaften in einfacher Weise erreicht werden können. Wenn der komprimierte Zustand über einen langen Zeitraum anhält, resultiert eine permanente Kompressionsverformung, so dass daher die Dichtungseigenschaften ziemlich schlecht sind.
Aus den vorstehend wiedergegebenen Gründen handelt es sich bei der Dichtung 30 vorzugsweise um Wollfilz. Dieser hat vorzugsweise eine Fülldichte von 0,20-0,35 g/cm³, bevorzugter von 0,25-0,30 g/cm³.
Das Kompressionsverhältnis der Dichtung 30 wird in geeigneter Weise in Abhängigkeit vom Material der Dichtung 30 und der Fülldichte festgelegt. In dem Fall, in dem der Wollfilz die vorstehend beschriebene Fülldichte besitzt, beträgt es vorzugsweise 4-40%, bevorzugter 10-30% und am bevorzugtesten 15-20%. Wenn das Kompressionsverhältnis geringer ist als dieser Bereich, resultiert eine permanente Verformung aus der Langzeitkompression, so dass die Dichtungseigenschaften verschlechtert werden. Wenn es größer ist als dieser Bereich, sinken die Dichtungseigenschaften ab und steigt das erforderliche Drehmoment an.
Der Flansch 14 ist mit einer ringförmigen Rippe 14e versehen, mit dem ein Innendurchmesserabschnitt der Dichtung 30 in der Form eines flachen Ringes in Kontakt steht. Die Rippe 14e ist aus den nachfolgenden Gründen vorgesehen.
Die Rippe 14e presst die Dichtung 30 zusammen, um zu verhindern, dass die Dichtung 30 vom Rührelement 14 gedreht wird. Ferner verhindert sie, dass die Fasern des Wollfilzes in den Tonernachfüllbehälter 12 eindringen. Wenn das Rührblatt 15b in den Behälter 12 eingesetzt wird, wird ein Zottigwerden der Dichtung 30 verhindert. Ferner führt die Rippe das Rührblatt 15 in das Loch 14b. Wenn man die Prozesskartusche C fallenläßt, stößt das Zahnrad 15a2 gegen die Rippe 14e, so dass das Rührelement 15 daran gehindert wird, in den Behälter 12 einzudringen. Auf diese Weise wird ein Lösen der Eingriffsabschnitte verhindert. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist ein Raum 31 zwischen der Rippe 14e und dem Zahnrad 15a2 ausgebildet. Dieser Raum wirkt als Puffer für die im Behälter 12 gerührten Tonerpartikel. Mit anderen Worten, wenn die Tonerpartikel mit einer Scherkraft beaufschlagt werden, entweichen sie in den Raum, so dass die Scherkraft erniedrigt wird. Auf diese Weise wird die Erzeugung von zusammengebackenen Partikeln (groben Partikeln) verhindert.
Durch Anordnung einer Dichtung 30 zwischen dem Flansch des Behälters 12 und dem Zahnrad 15a2 des Rührelementes 15 kann ein Lecken des Toners zwischen diesen Teilen auf sichere Weise verhindert werden. Durch richtige Auswahl des Kompressionsverhältnisses der Dichtung 30 kann ein abnormer Anstieg des Drehmomentes des Rührelementes 15 verhindert werden. Daher kann die Drehzahl des Rührelementes 15 und somit die Tonerzuführleistung erhöht werden, um die Bilderzeugungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Der Eingriffsabschnitt zwischen dem Flansch 14 und dem Zahnrad 15a2 (Klaue 14d und ringförmige Rippe 15a3) befindet sich außerhalb der Dichtung 30. Daher wird verhindert, dass ausgetretener Toner die Eingriffsabschnitte erreicht. Auf diese Weise kann die Erzeugung von groben Partikeln als Ergebnis einer Agglomeration durch Reibung zwischen dem Eingriffsabschnitt verhindert werden. Das Entstehen von weißen Streifen und schwarzen Punkten, das auf grobe Partikel zurückzuführen ist, kann somit im Vorfeld verhindert werden.
Es werden nunmehr die bevorzugten Dimensionen der in Fig. 9 gezeigten Teile beschrieben. Der Abstand L1 zwischen dem Loch 14b und dem Rührelement 15 beträgt 0,3- 3 mm, vorzugsweise 0,3-1,5 mm, bevorzugter etwa 0,5 mm, so dass der Rührstab 15, selbst wenn er exzentrisch ist, nicht mit dem Inneren des Lochs in Kontakt treten kann und der Lochdurchmesser minimiert wird.
Die Eingriffslänge L2 der Klaue 14d beträgt vorzugsweise 0,3-3 mm, bevorzugter 0,7-2 mm, am bevorzugtesten 1,2 mm, so dass ein einfacher Eingriff sichergestellt wird.
Der Spalt LD zwischen dem Ende der Rippe 14e und dem Zahnrad 15a2 beträgt vorzugsweise 0,3-1 mm, bevorzugter 0,3-0,7 mm, am bevorzugtesten etwa 0,5 mm, so dass die Fasern der Dichtung daran gehindert werden, in den Behälter 12 einzudringen, und verhindert wird, dass das Zahnrad 15a2 an der Rippe 14e reibt.
Die Dicke L4 der komprimierten Dichtung 30 beträgt vorzugsweise 1-5 mm, bevorzugter 2-3 mm und am bevorzugtesten 2,5 mm, so dass eine ausreichende Dichtungseigenschaft sichergestellt wird und keine groben Tonerpartikel erzeugt werden.
Die vorstehend beschriebenen Dimensionen werden in einfacher Weise durch geeignete Auswahl der Abmessungen der Dichtung 30 und des Flansches sowie des Rührelementes 15 verwirklicht. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist das Zahnrad 15a2 einstückig an der Rührwelle 15a des Rührelementes 15 ausgebildet, so dass daher die Auswahl der vorstehend beschriebenen Dimensionen einfach ist. Im Vergleich mit dem Fall der Verwendung von getrennten Elementen wird die Zahl der Teile und Herstellschritte reduziert.

(Montage der Tonerkartusche an einer Entwicklungsvorrichtung)

Wie in Fig. 10 gezeigt, wird die Tonerkartusche C in einen Kartuschenträger 5e der Entwicklungsvorrichtung 5 eingesetzt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Entwicklungsvorrichtung 5 mit einem Kartuschenträger 5e zur Aufnahme der Tonerkartusche C benachbart zur Entwicklungskammer 5a versehen. Der Träger 5e und die Entwicklerkammer 5a stehen über eine Öffnung 5f miteinander in Verbindung. Der Verbindungsabschnitt ist mit einem Verschluß 20 zum Verschließen und Versperren der Öffnung 5f versehen. Der Verschluß 20 dreht sich mit der Montage und Demontage der Tonerkartusche C.
Es werden nunmehr die Konstruktion des Verschlusses 20 sowie der Montageprozeß der Tonerkartusche beschrieben.

(Verschluß)

Wenn die Tonerkartusche C nicht am Träger 5e montiert ist oder wenn die Tonerkartusche C gemäß Fig. 11A sich in einer Montage- oder Demontageposition befindet, wobei sich die Öffnung 12a in einer oberen Position befindet, verschließt das Verschlusselement 20 die Öffnung 5f, um einen rückwärts gerichteten Fluß des Toners von der Entwicklerkammer 5a zum Träger 5e zu ermöglichen. In dieser Schließposition wird der Verschluß 20 von einer Feder 29 gehalten, die an der inneren Oberseite des Kartuschenträgers 5e montiert ist, so daß sie nicht entfernt wird. In diesem Zustand ist das Verschlusselement 20 zwischen den Vorsprüngen 14a1 und 14a2 angeordnet.
Wenn die Tonerkartusche C aus der Montage- und Demontageposition in die Gebrauchsstellung gedreht wird, wird der Verschluß 20 von einem Vorsprung 14a1 unter Druck gesetzt und daher zum Öffnen der Öffnung 5f gedreht, wie in Fig. 11B gezeigt, um eine Tonerzufuhr von der Tonerkartusche C in die Entwicklerkammer 5a zu ermöglichen.
Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Tonerkartusche C und dem Verschluß 20. Wie in Fig. 12 gezeigt, ist der Verschluß 20 mit einer Öffnung 20a in einer halbzylindrischen Fläche entlang dem Umfang des Behälters 12 versehen. Die Form und Größe der Öffnung 20a entsprechen im allgemeinen denen der Öffnung 12a des Behälters 12, oder die Öffnung 20a des Verschlusselementes 20 ist geringfügig größer. Bei dem Verschlusselement 20 handelt es sich um eine ausgestanzte und gebogene Platte aus SUS o. ä. Um die Innenfläche der Öffnung 20a ist ein Dichtungselement 20b montiert, um eine Tonerleckage (Fig. 11) zu verhindern. Das Dichtungselement 20b ist vorzugsweise ein elastisches Material, wie Polyester, Polyurethanschaummaterial o. ä. Wenn die Tonerkartusche C in den Träger 5e eingesetzt ist, tritt die Dichtung 20b mit der Außenfläche der Tonerkartusche C in Kontakt, um ein Lecken des Toners zwischen dem Verschluß 20 und der Tonerkartusche C zu verhindern. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist eine entsprechende Dichtung 21 zwischen dem Umfang der Öffnung 5f der Entwicklerkammer 5a und dem Verschluß 20 vorgesehen, um auch hierdurch das Lecken von Toner zu verhindern.

(Tonerkartuschenmontageprozeß)

Es wird nunmehr das Verfahren beschrieben, das eine Bedienungsperson durchführt, um die Tonerkartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 zu montieren. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird eine Seitenabdeckung 22 eines Kopiergerätes geöffnet (Fig. 13A), und die Kartusche C mit verbrauchtem Toner wird entfernt. Danach wird eine neue Tonerkartusche C am Kartuschenträger 5e der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert, wobei die Tonerabgabeöffnung 12c nach oben weist (Fig. 13B). Dann wird das Dichtungselement 12C für die Öffnung 12a entfernt (Fig. 13C), und die Tonerkartusche C wird um 90º gedreht, um die Öffnung 12a in Ausrichtung mit der Öffnung 5f der Entwicklungsvorrich tung 5 zu bringen (Fig. 13D). Zu diesem Zeitpunkt wird die Tonerkartusche C verriegelt, so dass sie nicht mit dem Rührelement 15 gedreht wird. Dann wird die Seitenabdeckung 22 geschlossen, so dass die Montage der Tonerkartusche C beendet ist (Fig. 13E).
Wenn die Tonerkartusche C entfernt wird, wird der Hebel 17c betätigt, um die Verriegelung zu lösen (Fig. 13F), und der umgekehrte Vorgang wird durchgeführt, um die Kartusche von der Entwicklungsvorrichtung 5 zu entfernen.
Es werden nunmehr in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Funktionen der verschiedenen Teile, wenn die Bedienungsperson die Tonerkartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert, beschrieben.
Wenn die Tonerkartusche C in den Kartuschenträger 5e eingesetzt ist, werden zwei Nuten 23a und 23c an Stellen gebildet, die den Vorsprüngen 14a1 und 14a2 des Flansches 14 entsprechen, wie in den Fig. 14a und 13b gezeigt. Daher wird das Einsetzen der Tonerkartusche C verhindert, bis diese ausgerichtet sind. Der Flansch 13 ist mit Vorsprüngen 13a1 und 13a2 versehen. Die Winkellagen derselben sind jedoch mit den Vorsprüngen 14a1 und 14a2 ausgerichtet, und die entsprechenden Vorsprünge 13a1 und 13a2 besitzen die gleichen Konfigurationen oder die Vorsprünge 13a1 und 13a2 sind kleiner, so dass daher die Flanschvorsprünge 13a1 und 13a2 automatisch in die Nuten 23a und 23b einsetzbar sind. Dadurch, dass die Ausgestaltungen der Nuten 23a und der Vorsprünge 14a1 in Abhängigkeit von den Arten der Tonerkartusche C unterschiedlich sind (die verwendete Entwicklungsvorrichtung ist in Abhängigkeit vom Material des Toners unterschiedlich), kann eine fehlerhafte Montage der Tonerkartusche C verhindert werden.
Die Flanschvorsprünge 14a1 und 14a2 haben unterschiedliche Größen und liegen nicht diametral gegenüber. Daher ist der Einsetzwinkel der Tonerkartusche C auf eins begrenzt. Beim Einsetzen der Tonerkartusche C wird die Öffnung 12a so gesteuert, dass sie nach oben weist, wodurch eine Verstreuung des Toners bei der Montage oder Demontage der Tonerkartusche C verhindert wird. Wenn die verbrauchte Tonerkartusche C entfernt wird, kann sich die hierin verbleibende geringe Tonermenge zerstreuen. Dies wird jedoch in wirksamer Weise verhindert.
Wie in Fig. 14A gezeigt, ist die Innenfläche des Kartuschenträgers 5e mit einer Führungsschiene 24 versehen, die parallel zur Einsetzrichtung der Kartusche verläuft und entlang der der Flanschvorsprung 14a1 geführt wird. Wenn daher die Bedienungsperson die Tonerkartusche C nicht in eine vorgegebene Position einsetzt, wird eine Drehung der Tonerkartusche C in Montagerichtung (Pfeil in Fig. 14B) nicht zugelassen. Wie in Fig. 14A gezeigt, stoppt die Führungsschiene 24 an einem hinteren Abschnitt des Einlassabschnitts des Kartuschenträgers 5e. Wenn daher die Tonerkartusche C in ausreichender Weise in eine vorgegebene Position eingesetzt worden ist, ist der Flanschvorsprung 13a1 nicht mehr zur Führungsschiene 24 ausgerichtet. Ferner ist auch der Vorsprung 13a2 des Flansches 13 nicht mehr zur Nut 23b ausgerichtet, so dass die Drehung der Kartusche C in Montagerichtung zugelassen wird.
An einem Einsetzende der Kartusche des Kartuschenträgers 5e ist eine Backe 25 ausgebildet, wie in Fig. 14A gezeigt. Wenn die Bedienungsperson die Tonerkartusche C in ausreichender Weise in den Kartuschenträger 5e einsetzt, wird, wie in Fig. 15A gezeigt, der Hebel 17c durch Elastizität verformt, wodurch ein Verriegelungsvorsprung 17c1 hinter die Backe 25 tritt. Selbst wenn die Bedienungsperson das Dichtungselement 12c, das die Öffnung 12a abdeckt, am Ende 12c1 ablöst, steht daher der Verriegelungsvorsprung 17c1 mit der Backe 25 in Eingriff, so dass die Tonerkartusche C daran gehindert wird, zusammen mit dem Dichtungselement 12c vom Kartuschenträger 5e entfernt zu werden.
Wenn die Tonerkartusche C vollständig eingesetzt ist, stehen die Öffnung 12a und die Verschlussöffnung 20a in Verbindung miteinander, wie in Fig. 12 gezeigt, und die Flanschvorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 stehen mit den Endabschnitten des Verschlusselementes 20 in Eingriff, wobei die vier Ecken des Verschlusselementes 20 dazwischen angeordnet sind. Hierdurch ist das Verschlusselement auf integrierte Weise zusammen mit der Drehung der Tonerkartusche C drehbar.
Dann wird das Dichtungselement 12c der Öffnung 12a abgelöst. Da zu diesem Zeitpunkt die Tonerkartusche C vollständig von der Kartusche 5e aufgenommen ist, kann das Verstreuen oder Lecken von Toner verhindert werden. Um insbesondere eine ungleichmäßige Verteilung des Toners in Längsrichtung der Tonerkartusche zu vermeiden, wird die Tonerkartusche in herkömmlicher Weise geschüttelt oder gerollt. In einem solchen Fall, in dem das Tonerpulver im Behälter 12 eine ausreichende Menge an Luft enthält, so dass die Schüttdichte des Toners gering und das Fließvermögen des Toners hoch ist, ist der Tonerstreueffekt besonders vorteilhaft.
Nach dem Öffnen der Tonerkartusche C durch Abziehen des Dichtungselementes 12c dreht die Bedienungsperson die Tonerkartusche C, um die Tonerabgabeöffnung 12a in eine vorgegebene Richtung zu führen. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Öffnung 5f der Entwicklungsvorrichtung 5 an einem seitlichen Abschnitt der Tonerkartusche C, so dass daher die Öffnung 12a im wesentlichen horizontal gerichtet wird. Da der Verschluß 20 zwischen den Flanschvorsprüngen 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 der Tonerkartusche C angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben, wird auch der Verschluß 20 gedreht, wenn die Tonerkartusche C mit dem Griff 17b gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein enger Kontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Tonerkartusche C und dem Verschlusselement 20 und zwischen der Entwicklerkammer 5a und dem Verschluß 20 durch die Dichtungselemente 20b und 21 aufrechterhalten.
Wenn die Tonerkartusche C gedreht wird, tritt der Vorsprung 13a2 des Flansches 13 mit einem abgestuften Abschnitt 26 des Kartuschenträgers 5e in Eingriff, wie in Fig. 14A gezeigt. Selbst wenn daher ein Versuch unternommen wird, die Tonerkartusche C in der Hälfte der Umdrehung zu entfernen, wird der Vorsprung 13a2 von der Stufe 26 daran gehindert, so dass eine Entfernung nicht möglich ist.
Es wird nunmehr die Beziehung zwischen dem Flanschvorsprung der Tonerkartusche und der Tonerabgabeöffnung 12a bei dieser Ausführungsform beschrieben. Wenn sich der Flanschvorsprung in irgendeiner Position von einer Längserstreckung der Tonerabgabeöffnung 12a entfernt befindet, wird eine Drehung des Verschlusses 20 zugelassen, unabhängig davon, ob er nur an einem der Flansche 13 und 14 vorgesehen ist. Mindestens ein Flanschvorsprung ist jedoch vorzugsweise an jedem Längsende der Tonerkartusche C vorgesehen, da dann die sich auf das Öffnen oder Schließen des Verschlusses 20 beziehende Kraft gleich mäßig auf die gegenüberliegenden Enden des Verschlusselementes 20 und der Tonerkartusche C verteilt, wodurch eine Verformung der Tonerkartusche C verhindert und eine glatte Öffnungs- oder Schließbewegung des Verschlusses 20 ermöglicht wird. Ferner stellen die Vorsprünge 13a1 und 14a1 zur Bewegung des Verschlusses 20 zum Öffnen der Öffnung 5f durch Eingriff der Seitenfläche mit dem Verschluß 20 und die Vorsprünge 13a2 und 14a2 zur Bewegung des Verschlusses 20 zum Schließen der Öffnung 5f separate Teile dar, so dass die auf einen Vorsprung aufgebrachte Belastung reduziert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform sind zwei Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 für die Öffnungs- und Schließfunktion an gegenüberliegenden Positionen mit einer Erstreckung der Öffnung 12a dazwischen an den Längsenden der Kartusche C angeordnet. Dies wird bevorzugt. Insbesondere befindet sich der Verschluß 20 zwischen den Öffnungsvorsprüngen 13a1 und 14a1 und den Schließvorsprüngen 13a2 und 14a2.
Die Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 können am Tonernachfüllbehälter 12 verschmolzen oder verbunden oder einstückig mit dem Behälter 12 geformt sein. Was die Festigkeit und die Kosten anbetrifft, so sind sie vorzugsweise einstückig mit den Flanschen 13 und 14 geformt.
Die Enden der Flanschvorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 benachbart zur Tonerabgabeöffnung 12a stehen mit dem Verschluß 20 in Eingriff, so dass sie die größte Kraft beim Öffnen und Schließen des Verschlusses aufnehmen. Aus diesem Grund sind die Komponente in der Richtung von der Mitte des Zylinders des Behälters 12 weg und die Komponente in Richtung auf die Mitte so klein wie möglich. Die Enden der Flanschvorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 be nachbart zur Tonerabgabeöffnung 12a erstrecken sich daher im wesentlichen senkrecht zur Tangente an den Außenumfang des Zylinders an diesem Abschnitt.
Die Höhen der Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 sind vorzugsweise derart, dass die Vorsprünge um etwa 2-10 mm über die Außenfläche des Behälters 12 vorstehen, um den Eingriff mit dem Verschluß 20 zu sichern und eine Öffnungs- und Schließbewegung des Verschlusses 20 zu ermöglichen. Der Vorsprung ist des weiteren vorzugsweise 4- 6 mm groß. Wenn er kleiner ist als 2 mm, ist der Grad des Eingriffs zu gering, was zu dem möglichen Ergebnis führt, dass der Eingriffsabschnitt des Verschlusses 20 beim Öffnen oder Schließen des Verschlusses auf den Vorsprüngen 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 reitet. Wenn er größer ist als 10 mm, wird der Kartuschenträger 5e voluminös.
Die Positionsbeziehung zwischen der Tonerabgabeöffnung 12a und den Vorsprüngen 13a1 und 13a2 (ersten Vorsprüngen) und den Vorsprüngen 14a1 und 14a2 (zweiten Vorsprüngen) mit der dazwischen angeordneten Öffnung 12a wird nunmehr in bezug auf die Umfangsrichtung beschrieben. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist der Winkel zwischen einer die Mitte des Zylinders des Behälters 12 und die Mitte C1 in Längsrichtung der Tonerabgabeöffnung 12a verbindenden Linie und einer die Mitte des Zylinders und ein Ende des Vorsprungs 13a1 und 14a1 benachbart zur Tonerabgabeöffnung verbindenden Linie mit O1 bezeichnet, während der Winkel mit 92 bezeichnet ist, der zwischen einer Linie, die die Mitte des Zylinders und die Längsmitte C1 der Tonerabgabeöffnung 12a und die Enden der Vorsprünge 13a2 und 14a2 benachbart zur Tonerabgabeöffnung und der Mitte des Zylinders verbindet, ausgebildet ist. Der Winkel Θ1 beträgt etwa 20-90º, vorzugsweise etwa 30-50º, am bevorzugtesten etwa 40-50º. Der Winkel Θ2 beträgt vorzugs Weise 70-160º, bevorzugter 105-130º, am bevorzugtesten 110-120º. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Winkel Θ 1 45 ± 1º, während der Winkel Θ2 115 ± 1º beträgt.
Wenn der Winkel Θ1 kleiner ist als 20º und der Winkel Θ 2 kleiner als 70º, liegen die Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 nahe an der Öffnung 12a des weniger starren Tonerbehälters 12. Daher wird die Tonerabgabeöffnung 12a während des Öffnungs- und Schließvorganges des Verschlusses leicht verformt. Ferner ist der Raum für die Dichtung 20b begrenzt. Wenn der Winkel Θ1 größer ist als 90º oder der Winkel Θ2 größer ist als 160º, wird die Umfangslänge des Verschlusses 20 groß, was eine größere Kraft zum Öffnen und Schließen des Verschlusses 20 zur Folge hat.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei dieser Ausführungsform Verschlussöffnungsvorsprünge 13a1 und 14a1 sowie Verschlußschließvorsprünge 13a2 und 14a2 an den gegenüberliegenden Längsenden des Tonernachfüllbehälters 12 vorgesehen. Wenn ein Vorsprung nur an einem Längsende des Behälters 12 vorgesehen ist, sind die Positionen der gegeneinander weisenden Vorsprünge mit der Tonerabgabeöffnung 12a dazwischen derart, dass die die Mitte des Zylinders und die Längsmitte der Öffnung 12a verbindende Linie und die die Mitte des Zylinders und das Seitenende des Vorsprungs benachbart zur Tonerabgabeöffnung 12a verbindende Linie miteinander einen Winkel zwischen etwa 20- 160º aus den vorstehend wiedergegebenen Gründen bilden.
Wenn die in den Kartuschenträger 5e eingesetzte Tonerkartusche in Montagerichtung gedreht wird, treten die Flanschvorsprünge 13a1 und 14a1 für das Schließen des Verschlusses mit dem Verschluß 20 in Eingriff, so dass die Kartusche C und der Verschluß 20 auf integrierte Weise zusammengedreht werden. Diese Drehung wird durch die Flanschvorsprünge 13a2 und 14a2 begrenzt, die gegen die Stufe 27 des Kartuschenträgers 5e stoßen, wie in Fig. 14A gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Öffnung 12a des Behälters 12 und die Öffnung 20a des Verschlusses 20 im wesentlichen horizontal gerichtet, so dass sie mit der Öffnung 5f der Entwicklungsvorrichtung 5 in Verbindung stehen (Fig. 11B).
Wenn der Tonerbehälter 12 auf diese Weise in die Stopposition gedreht wird, wird der bewegliche Hebel 17c elastisch verformt, wie in den Fig. 15B und 15C gezeigt, so dass der Verriegelungsvorsprung 17c1 über das Ende 25a der Backe 25 der Kartusche 5a tritt und automatisch mit dem Ende in Eingriff tritt. Hierdurch wird selbst dann, wenn die Kartusche C gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, eine Drehung derselben wegen des Eingriffs zwischen dem Vorsprung 17b1 und dem Backenende verhindert.
Um die Bewegung des Vorsprungs 17c1 über das Ende 25a hinaus zu fördern, wenn die Kartusche C in Montagerichtung gedreht wird, ist eine geneigte Fläche 17c2 ausgebildet. Wenn daher der Hebel 17c nicht gedrückt wird, wenn die Kartusche C in Montagerichtung gedreht wird, löst der Verriegelungsvorsprung 17c1 gegen das Ende 25a der Backe und verformt sich der Hebel 17c elastisch entlang der geneigten Fläche 17c2, so dass der Verriegelungsvorsprung 17c1 über das Ende 25a tritt. Hiernach verformt sich der bewegliche Hebel 17c elastisch, was eine automatische Verriegelung zur Folge hat. Durch dieses Klicken kann die Bedienungsperson die gesicherte Montage der Tonerkartusche C erfassen.
Durch die Montage der Tonerkartusche C wird das Zahnrad 15a2 des Rührelementes 15 mit einem Antriebszahnrad 28 der Haupteinheit in Eingriff gebracht, um eine Drehung zu ermöglichen, wie in Fig. 14A gezeigt:

(Tonerzuführoperation)

In der vorstehend beschriebenen Weise wird die Tonerkartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert, um einen Bilderzeugungsvorgang zu ermöglichen. Es wird nunmehr die Tonerzuführung von der Tonerkartusche C während des Bilderzeugungsvorganges beschrieben.
Während des Bilderzeugungsvorganges wird die Antriebskraft auf das Rührelement 15 übertragen, und das Element 15 rotiert in Uhrzeigerrichtung in Fig. 11B, beispielsweise mit 0,17 s&supmin;¹ (10,2 UpM). Hierdurch wird der Toner im Tonernachfüllbehälter 12 vom Rührblatt 15b ausreichend und gleichmäßig gerührt und ferner in geeigneter Weise elektrisch aufgeladen. Der Toner wird durch die Tonerabgabeöffnung 12a, die Verschlussöffnung 20a und die Öffnung 5f der Entwicklungsvorrichtung der Entwicklerkammer 5a der Entwicklungsvorrichtung 5 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Tonerabgabeöffnung 12a im wesentlichen horizontal ausgerichtet. Daher wird verhindert, dass eine große Menge an nicht gerührtem Toner oder nicht aufgeladenem Toner auf einmal in die Entwicklungsvorrichtung 5 geführt wird. Mit der Abnahme des Toners im Tonernachfüllbehälter 12 infolge des Entwicklungsvorganges wird die vom Rührelement 15 ausgeübte Tonerzuführkraft ausreichend groß, so daß daher die Menge des Toners in der Entwicklerkammer 5a auf einem konstanten Niveau gehalten wird.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Rührblätter 15b aus elastischem Material bestehen und dass deren Drehradius geringfügig größer ist als der Radius des Zylinders des Tonerbehälters, so dass die Enden derselben geringfügig aus der Tonerabgabeöffnung 12a vorstehen. Genauer gesagt, durch die Reibung mit der Innenwandfläche des Behälters 12 wird das Blatt 15b geringfügig verformt. An der Tonerabgabeöffnung 12a wird es jedoch elastisch rückgestellt, um den Toner in die Entwicklungsvorrichtung 5 zu werfen. Der elastische Wurf des Toners ist nicht besonders stark, wenn die Tonermenge im Behälter 12 groß ist, weil die große Tonermenge als Widerstand wirkt. Daher kann eine Toneragglomeration infolge einer übermäßig großen Menge an Toner in der Entwicklungsvorrichtung 5 und eine ungeeignete Bilderzeugung, die auf eine derartige Agglomeration zurückzuführen ist, verhindert werden. Durch die Verformung des Rührstabes 15b wird ein Anstieg des erforderlichen Drehmomentes verhindert. Mit der Reduzierung der Menge des Toners im Behälter 12 findet eine kontinuierliche Rückstellbewegung des Blattes 15b statt, so dass eine höhere Tonerzuführkraft zur Verfügung gestellt wird.
Aus diesem Grund verbleibt nur eine sehr geringe Menge an Toner unbenutzt im Behälter 12. Da sich die Blätter 15b in Gleitkontakt mit der Innenwand des Behälters befinden, wird das Auftreten von groben Tonerpartikeln verhindert.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Rührblatt 15b gedreht, während es sich in Gleitkontakt mit der Innenwand des Tonernachfüllbehälters 12 befindet. Man könnte daher vermuten, dass die Tonerkartusche C durch die Drehung des Rührelementes 15 gedreht wird. Bei dieser Ausführungsform stößt jedoch der Verriegelungsvorsprung 17c1 gegen die Backe 25 des Kartuschenträgers 5e (Fig. 15B und 15C), so dass die Tonerkartusche C hierdurch nicht gedreht wird und die Position der Tonerabgabeöffnung 12a (insbesondere die Winkelposition am unteren Rand) auf stabilisierte Weise aufrechterhalten wird, so dass dadurch die Tonerzuführmenge und die Bildqualität stabilisiert werden.
Es wird bevorzugt, dass der untere Rand der Tonerabgabeöffnung 12a innerhalb von ± 10º, bevorzugt ± 5º, liegt, wenn die Horizontalrichtung der Mitte des Zylinders 12 bei 0º liegt, wenn die Kartusche C montiert ist. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Winkel - 3,6º.

(Demontage der Tonerkartusche von der Entwicklungsvorrichtung)

Wenn die Kartusche C von der Entwicklungsvorrichtung 5 demontiert wird, senkt die Bedienungsperson den Hebel 17c des Griffes 17 in Richtung auf den Griffabschnitt 17b von der in den Fig. 15b und 15c gezeigten Gebrauchsstellung ab, um den Eingriff zwischen dem Verriegelungsvorsprung 17c1 und dem Ende 25a der Backe 25 zu lösen. Die Kartusche C wird dann im Uhrzeigersinn in Richtung auf die Montage- und Demontageposition gedreht, wodurch die Öffnung 12a zur Oberseite zurückgeführt wird. Dann wird die Tonerkartusche C aus dem Kartuschenträger 5e herausgezogen. Hierbei wird die Tonerkartusche C solange nicht herausgezogen, bis sie soweit gedreht worden ist, dass die Öffnung 12a nach oben gerichtet ist, was zur Montage der Tonerkartusche C entgegengesetzt ist.
Die Drehrichtung der Tonerkartusche C von der Montage- und Demontageposition zur Gebrauchsstellung ist entgegengesetzt zu der der Tonerkartusche C von der Gebrauchsstellung zur Montage- und Demontageposition. Wenn die Tonerkartusche C von der Gebrauchsstellung in die Montage- und Demontagestellung gedreht wird, werden die Vorsprünge 13a2 und 14a2 in eine Position bewegt, in der das Verschlusselement die Öffnung 5f verschließt.
Über die Montage, den Gebrauch und die Demontage der Tonerkartusche C stehen die Außenfläche des Tonernachfüllbehälters 12a und der Verschluß 20 in engem Kontakt miteinander, so dass die Dichtung aufrechterhalten wird. Daher wird der Toner nicht auf der äußeren Umfangsfläche der verbrauchten Tonerkartusche C abgelagert, wenn diese von der Entwicklungsvorrichtung 5 entfernt wird, so dass daher die Hände oder die Kleidung der Bedienungsperson nicht mit Toner verunreinigt werden. Es ist somit leicht, die verbrauchte Tonerkartusche C zu entsorgen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Tonerzuführkraft des Rührelementes 15 so hoch, dass die verbleibende Tonermenge in der verbrauchten Kartusche C sehr gering ist. Daher kann eine Streuung des Toners o. ä. verhindert werden, während die verbrauchte Tonerkartusche C entsorgt wird.

(Recyclingprozess)

Die bei dieser Ausführungsform verwendete Tonerkartusche C wird in der vorstehend beschriebenen Weise für die Bilderzeugung eingesetzt. Nachdem der Toner verbraucht worden ist, ist die Kartusche über einen Recyclingprozess wiederverwendbar, der hiernach beschrieben wird.

(1)

Der Griff 17 wir vom Flansch 13 entfernt. Dies kann von der Bedienungsperson so durchgeführt werden, dass die Eingriffsklaue 17a2 des Griffes 17 von der Eingriffsausnehmung 13e des Flansches 13 gelöst wird. Der Widerstand gegen ein Ziehen, wenn der Griff 17 geradegezogen wird, beträgt jedoch etwa 30 kg, so dass daher vorzugsweise ein bestimmtes Werkzeug oder eine bestimmte Vorrichtung verwendet wird.

(2)

Die Kappe 16 wird vom Flansch 3 entfernt. Dies kann auch manuell bewerkstelligt werden. Es kann jedoch auch eine Zange oder ein anderes geeignetes Werkzeug verwendet werden. Wenn die Kappe 16 wiederverwendet werden soll, wird sie jedoch vorzugsweise manuell oder über ein anderes geeignetes Werkzeug entfernt, um eine Beschädigung der Kappe 16 zu vermeiden.

(3)

Die Außenfläche und Innenfläche des Tonernachfüllbehälters 12 werden wahlweise gereinigt. Als Reinigungsverfahren wird ein Luftblas- oder Absaugverfahren durchgeführt. Danach wird der Toner abgewischt. Das Reinigen der Innenfläche des Behälters 12 kann entfallen. Wenn der Griff 17 und die Kappe 15 wiederverwendet werden sollen, können sie ebenfalls gereinigt werden.

(4)

Die Tonerabgabeöffnung 12a des Tonernachfüllbehälters 12 wird mit einem Dichtungselement 12c abgedichtet.
Das Dichtungselement 12c muß nach Gebrauchsbeginn der Tonerkartusche C entfernt und normalerweise weggeworfen werden. Daher ist die nach Verbrauch des Toners gesammelte Tonerkartusche C nicht mit der Dichtung 12c versehen. Vielmehr wird eine neue Dichtung 12c unter Verwendung von Klebstoff oder Heißschmelzkleber montiert, um die Tonerabgabeöffnung 12a abzudichten. Es kann auch eine Heißversiegelung unter Verwendung einer leicht abziehbaren Klebeschicht Anwendung finden.

(5)

Es werden die Dichtungseigenschaften des Behälters 12 überprüft.
Luft wird durch die Tonereinfüllöffnung 12b eingeführt, während die Bohrung 14b des Flansches 14 verstopft ist. Hierdurch wird eine Luftleckage detektiert (Luftlecktest), um die Dichtungseigenschaften des Behälters 12 zu überprüfen. Diese Dichtungsüberprüfung kann weggelassen werden. In diesem Fall kann das Lecken des Toners überprüft werden, nachdem der Toner eingefüllt worden ist.

(6)

Das für das Rührelement 15 erforderliche Drehmoment wird überprüft. Hierbei wird überprüft, ob das erforderliche Drehmoment des Rührelements 15 zu hoch ist oder nicht. Auf diese Überprüfung kann auch verzichtet werden.

(7)

Der Toner wird durch die Einfüllöffnung 13b eingefüllt, und die Kappe 16 wird in die Einfüllöffnung 13b gepresst. Die Tonereinfüllung kann manuell durchgeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch eine Füllschnecke verwendet, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Menge des eingefüllten Toners ist vorzugsweise die gleiche wie im Fall der ursprünglichen Füllung. Sie kann jedoch auch erhöht oder erniedrigt werden.
Die Kappe 15 wird vorzugsweise vom Standpunkt des Recyclings her wiederverwendet. Bei der Kappe 16 kann es sich jedoch auch um eine neue Kappe handeln. In diesem Fall kann sich die Kappe von der ursprünglichen Kappe unterscheiden, wenn sie ausreicht, um die Einfüllöffnung 13b hermetisch zu verstopfen.

(8)

Die Außenfläche des Behälters 12 wird wahlweise gereinigt. Das Reinigungsverfahren entspricht (3). Nachdem das Luftblas- oder Absaugverfahren durchgeführt worden ist, wird abgewischt. Dieser Schritt kann auch weggelassen werden.

(9)

Die Tonerleckage wird überprüft. Dies wird durchgeführt, um zu überprüfen, ob der Toner aus dem Behälter 12 leckt oder nicht. Auch auf diesen Schritt kann verzichtet werden.

(10)

Montage des Griffes 17

Der entfernte Griff 17 wird in den Flansch 13 gepreßt, um die Eingriffsklaue 17a2 des Elementes 17 mit einer Eingriffsausnehmung 13e des Flansches 13 in Eingriff zu bringen, so dass der Griff 17 am Flansch 13 montiert wird. Wenn die Eingriffsklaue 17a bei Entfernung des Griffs 17 (1) beschädigt worden ist, findet ein neuer Griff 17 Verwendung.
Durch Sammeln der gebrauchten Kartusche und erneutes Befüllen mit Toner kann die Tonerkartusche C recycelt wer den, wodurch Resourcen und Energie eingespart werden können und die Erzeugung von Müll verringert werden kann.

(Weitere Ausführungsform)

Es wird nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Für die Teile mit entsprechenden Funktionen werden die gleichen Bezugszeichen wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet.

(Weitere Ausführungsform der Tonerkartusche)

Das Rührelement, der Tonernachfüllbehälter, der Griff und das Recyclingverfahren werden in dieser Reihenfolge beschrieben.

(Weitere Ausführungsform des Rührelementes)

Bei der Ausführungsform der Fig. 17 sind der Hauptblattabschnitt 15b1 und der Hilfsblattabschnitt 15b2 in bezug auf die Drehrichtung des Rührelementes 15 abstromseitig gekrümmt. In diesem Fall nähert sich der Endabschnitt des Blattes dem Toner in einer schiefen Lage, so dass daher das erforderliche Drehmoment des Rührelementes 19 reduziert wird.
Wenn bei dieser Ausführungsform des Rührelementes 15 sich das Blattende der Tonerabgabeöffnung 12a nähert und der Toner durch die Rückstellung des Blattes abgeworfen wird, nimmt die Horizontalkomponente der Tonerabwurfkraft zu, so dass nicht nur die Kraft, die den Toner vom Boden des Behälters 12 zur Tonerabgabeöffnung 12a schaufelt, sondern auch die Kraft zur Zuführung des Toners von der Tonerabgabeöffnung 12a zur Entwicklungsvorrichtung 5 ansteigt.
Bei einer kompakten Entwicklungsvorrichtung, bei der die Entwicklerkammer 5a und der Kartuschenträger 5e im wesentlichen horizontal und parallel zueinander angeordnet sind, ist diese Ausführungsform des Rührblattes 15b wirksam. Wenn das Blatt 15b auf diese Weise gekrümmt ist, ist der Kontaktwinkel zwischen dem Ende des Rührblattes und der Innenwand der Tonerzuführkammer im Vergleich zur ersten Ausführungsform relativ klein, und es wird das Auftreten von groben Tonerpartikeln verringert.
Wenn das Rührblatt 15b auf diese Weise gekrümmt ist, beträgt der Krümmungswinkel vorzugsweise etwa 0-90º, bevorzugter etwa 20-90º, am bevorzugtesten 40-90º, vom Standpunkt einer Reduzierung des erforderlichen Drehmomentes und des Anstiegs der Tonerzuführkraft her gesehen. Ferner ist der gekrümmte Abschnitt des Blattes bei etwa 50-95%, bevorzugter bei etwa 60-90%, am bevorzugtesten bei etwa 70-80%, der Gesamtlänge des Blattes von der Drehachse weg angeordnet.
Das Rührblatt 15b kann so ausgebildet sein, wie in Fig. 8 gezeigt. Bei der Ausführungsform der Fig. 18 ist eine Vielzahl von Tonerdurchtrittsfenstern 15b6 zwischen den Löchern 15b4 und dem Hauptblatt 15b1 ausgebildet. Hierdurch dringt der Toner nicht nur durch die Löcher 15b4, sondern auch durch die Fenster 15b6, wenn sich das Rührelement 15 während des Bilderzeugungsvorganges dreht, so dass das für das Rührelement 15 erforderliche Drehmoment reduziert werden kann. Durch geeignete Auswahl der Größe des Fensters 15b6 kann die Steifigkeit des Hauptblattabschnittes 15b1 eingestellt werden, so dass der Toner mit geeigneter Stärke durch die Abgabeöffnung 12a geworfen werden kann.

(Weitere Ausführungsform des Tonernachfüllbehälters)

Es wird nunmehr eine weitere Ausführungsform des Behälters 12 beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform ist die Tonerabgabeöffnung 12a rechteckig (Fig. 4). Bei der Ausführungsform der Fig. 19 ist die Ecke des Rechtecks benachbart zum Griff 17 (bei dieser Ausführungsform die untere Ecke, wenn die Kartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert ist) 12a1 sich verjüngend ausgebildet, um einen engeren Abschnitt, als dies der Öffnungsabschnitt ist, vorzusehen.
Wenn das Bild nach der Montage der Tonerkartusche C an der Entwicklungsvorrichtung 5 erzeugt wird, wird eine größere Tonermenge über die Ecke benachbart zum Griff 17 abgegeben. Durch Reduzierung der Breite an der Ecke in der vorstehend beschriebenen Weise wird der Toner gleichmäßig über den gesamten Bereich der Öffnung 12 verteilt, und es kann eine Tonerleckage verhindert werden.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird der Verschluß 20 auf integrierte Weise zusammen mit der Kartusche C gedreht, wenn die Tonerkartusche C montiert oder demontiert wird. Zu diesem Zweck sind die Flansche 13 und 14 mit Vorsprüngen 13a1 und 13a2 sowie 14a1 und 14a2 zum Eingriff mit einem Ende des Verschlusses 20 versehen. Die Vorsprünge 13a1 und 13a2 sowie 14a1 und 14a2 können auch anstatt an den Flanschen 13 und 14 an einem Längsende des Behälters 12 vorgesehen sein, wie in Fig. 20 gezeigt.
Mindestens einer der Flansche 13 und 14 und des Behälters 12 können auf integrierte Weise geformt sein. In diesem Fall wird es bevorzugt, wie in Fig. 21 gezeigt, dass der Flansch mit der Einfüllöffnung 13b einstückig ausgebildet ist, da dann ein Verschwenken eines Metallkernes verhindert werden kann. Als Formeinrichtung wird in diesem Fall eine Spritzgießeinrichtung mit ultrahoher Geschwindigkeit und hohem Druck vorzugsweise verwendet. Ferner finden vorzugsweise ein Ausstoßdruck von etwa 500-1500 kg/cm² und eine Einfüllzeit des Harzes von etwa 0,005-0,2 sec Anwendung.
Die wahlweisen Vorsprünge 13a1, 13a2, 14a1 und 14a2 besitzen eine vorgegebene Winkelbeziehung der Tonerabgabeöffnung 12, die im Tonernachfüllbehälter 12 ausgebildet ist (Fig. 17). Wenn daher der Tonerbehälter 12 spritzgegossen wird, ist die vorstehende integrierte Ausgestaltung von Vorteil, um die Positionierung ohne Schwierigkeiten genauer zu gestalten.

(Weitere Ausführungsform des Griffes)

Der Griff 17 kann in der in Fig. 22 gezeigten Art und Weise konstruiert sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Griff 17 mit einer Rippe 17d in der Form eines "H" an einer Stelle gegenüber der Seite mit der Tonerabgabeöffnung 12a versehen, wenn er in der vorgegebenen Position des Eingriffsabschnittes 17a, d. h. des Tonerbehälters 12, montiert ist.
Wenn bei dieser Konstruktion die Tonerkartusche C durch Einsetzen am Kartuschenträger 5e und durch Drehung gemäß Fig. 12B an der Entwicklungsvorrichtung 5 montiert wird, tritt die H-Rippe 17d des Griffes 17 mit der Innenfläche des Kartuschenträgers 5e in Kontakt, so dass die Tonerkartusche C in Fig. 12B nach links gedrückt wird. Hierdurch wird der Behälter 12 in engeren Kontakt mit der Dichtung 21 gebracht, die in der Öffnung 5f ausgebildet ist, so dass der über die Abgabeöffnung 12a abgegebene Toner nicht in den Kartuschenträger 5e leckt, sondern in sicherer Weise der Entwicklerkammer zugeführt wird.

(Weiteres Recyclingverfahren, nicht abgedeckt durch die vorliegende Erfindung)

In dem Fall, dass die verbrauchte Tonerkartusche C für Recyclingzwecke gesammelt wird, werden der Griff 17 und die Kappe 16 entfernt und wird der Toner über eine Tonereinfüllöffnung 13b gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform nachgefüllt. Es ist auch möglich, den Toner über die Tonerabgabeöffnung 12a nachzufüllen, ohne den Griff 17 oder die Kappe 16 zu entfernen. Ein derartiger Recyclingprozeß läuft wie folgt ab.

(1)

Die Außen- und Innenseiten des Behälters 12 werden gereinigt.
Diese Reinigung wird durchgeführt, wenn der Griff 17 und die Kappe 16 an der Kartusche C gehalten werden. Das Reinigungsverfahren ist das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform, d. h. nach dem Blasen mit Luft oder dem Absaugen werden die Innen- und Außenseite abgewischt. Es kann jedoch auch ohne Probleme auf eine Reinigung der Innenseite des Behälters 12 verzichtet werden.

(2)

Das für das Rührelement 15 erforderliche Drehmoment wird überprüft.
Es wird überprüft, ob das für das Rührelement 15 erforderliche Drehmoment zu hoch ist oder nicht. Auf eine derartige Überprüfung kann auch verzichtet werden.

(3)

Toner wird durch die Tonerabgabeöffnung 12a eingefüllt. Da die die Tonereinfüllöffnung 13b verstopfende Kappe 16 nicht entfernt wird, wird der Toner durch die Öffnung 12a des Behälters 12 nachgefüllt. Für diese Tonernachfüllung wird vorzugsweise eine Schnecke verwendet, wie bei der ersten Ausführungsform. Eine manuelle Nachfüllung ist jedoch ebenfalls möglich.

(4)

Die Öffnung 12a wird mit einer Dichtung 12c abgedichtet. Da die Tonereinfüllöffnung 13 mit der Kappe 16 verschlossen ist, wird die Öffnung 12a über die Dichtung 12 abgedichtet, mit der der Toner vollständig im Behälter 12 abgedichtet wird. Das Material und das Abdichtungsverfahren für das Dichtungselement 12c entsprechen denen der ersten Ausführungsform.

(5)

Die Außenseite des Behälters 12 wird gereinigt.
Das Reinigungsverfahren entspricht der Reinigung vor dem Nachfüllen des Toners. Nach der Reinigung durch Blasen mit Luft oder Absaugen wird die Außenseite abgewischt. Dieser Schritt kann auch weggelassen werden.

(6)

Die Tonerleckage wird überprüft. Es wird überprüft, ob der Toner aus dem Behälter 12 leckt oder nicht. Dieser Schritt kann auch weggelassen werden.
Durch Einfüllen des Toners durch die Öffnung 12a des Behälters 12 kann die Tonerkartusche C ohne Entfernung des Griffs 17 oder der Kappe 16 einfach recycliert werden.

(Weitere Ausführungsform unter Verwendung einer Prozesskartusche)

Bei der ersten Ausführungsform sind die lichtempfindliche Trommel 2 und/oder die Entwicklungsvorrichtung o. ä., die die Bilderzeugungsstation bilden, in der Haupteinheit der Vorrichtung vorgesehen, und die Tonerkartusche C zum Nachfüllen des Toners ist lösbar montierbar. Die Dichtungskonstruktion (Fig. 10) zum Verhindern einer Tonerleckage zwischen der Bohrung 14b des Flansches 14 der Tonerkartusche C und dem Zahnrad 15a2, das einen Antriebskraft übertragenen Teil für das Startelement 15 bildet, sind jedoch in entsprechender Weise bei einer Prozesskartusche anwendbar.
Die Prozesskartusche enthält als Einheit beispielsweise eine lichtempfindliche Trommel, eine Aufladevorrichtung, eine Entwicklungsvorrichtung und eine Reinigungsvorrichtung. Wie in Fig. 23 gezeigt, wird beispielsweise eine lichtempfindliche Trommel 32 mit einer lichtempfindlichen Schicht gedreht und deren Oberfläche durch Anlegen einer Spannung an eine Aufladerolle 33 (Aufladevorrichtung) gleichmäßig aufgeladen. Die lichtempfindliche Trommel 32 wird von einem Bildleser über eine Belichtungsstation 34 belichtet, so dass ein latentes Bild erzeugt wird. Das latente Bild wird wiederum von der Entwicklungsvorrichtung 35 entwickelt. Die Entwicklungsvorrichtung 35 führt den Toner über das Rührelement 35b zu, und eine Entwicklungshülse 35d, die darin einen stationären Magneten 35c enthält, wird gedreht. Über ein Entwicklungsblatt 35e wird eine Schicht aus Toner mit triboelektrischer Aufladung auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 35d ausgebildet. Der Toner wird gemäß dem latenten Bild auf die lichtempfindliche Trommel 32 übertragen, wodurch ein Tonerbild als visualisiertes Bild ausgebildet wird. Eine Transfervorrichtung in der Haupteinheit wird mit einer Spannung versorgt, deren Polarität entgegengesetzt zu der des Toners ist, so daß das Tonerbild auf ein Aufzeichnungsmaterial 9 übertragen wird. Danach wird der auf der lichtempfindlichen Trommel 32 verbleibende restliche Toner von einem Reinigungsblatt 36b abgekratzt und von einem Aufnahmebogen 36b aufgenommen. Der aufgenommene Toner wird in einem Resttonerbehälter 36c gesammelt. Auf diese Weise wird der restliche Toner von der lichtempfindlichen Trommel 32 entfernt. Die unter Vorspannung stehenden Teile, wie die lichtempfindliche Trommel 32, sind in einem Gehäuse enthalten, das mit dem Tonerbehälter 37a, dem Entwicklungsrahmen 37b und dem Reinigungsbehälter 37c in Verbindung steht, so dass eine Kartusche gebildet wird. Die Kartusche ist lösbar an einem Kartuschenträger in der Haupteinheit der Bilderzeugungsvorrichtung montierbar.
Die Prozesskartusche B enthält den Tonernachfüllbehälter 35a und die lichtempfindliche Trommel 32 o. ä. Auf diese Weise wird die Tonerergänzung erleichtert. Darüber hinaus wird auch die Wartung der lichtempfindlichen Trommel 32 o. ä. erleichtert.
In der Prozesskartusche P hat das Rührelement 35b ein integriertes Kupplungszahnrad 35b3 an einem Ende der Rühr welle 35b1. Die Rührwelle 35b1 ist mit einem Rührblatt 35b2 versehen, das dem der ersten Ausführungsform entspricht. Dieses ist drehbar am Tonernachfüllbehälter 35a gelagert, um den Toner aus dem Behälter heraus durch eine Tonerabgabeöffnung 35a1 zuzuführen. Die Dichtungskonstruktion zwischen dem Zahnrad 35b3 des Rührelementes 35b und dem Behälter 35a entspricht der der in Verbindung mit Fig. 10 beschriebenen ersten Ausführungsform, wodurch ein entsprechender Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden kann.
Zwischen dem Zahnrad 35b3, das einen eine Antriebskraft übertragenen Teil für das Rührelement 35b bildet, und dem Tonernachfüllbehälter 35a ist eine flache Ringdichtung als Dichtungselement zusammengepresst (beispielsweise Wollfilz, komprimiert mit einem Kompressionsverhältnis von 4-40%). Der Eingriffsabschnitt zwischen dem Zahnrad 35b3 und dem Tonerbehälter 35a (beispielsweise der Eingriffsabschnitt einer Klaue des Behälters 35a und einem Eingriffsabschnitt hierfür im Zahnrad 35b3) befindet sich außerhalb des Tonerbehälters hinter der Dichtung, wodurch der Toner während des Bilderzeugungsvorganges nicht zum Eingriffsabschnitt hin leckt und die Erzeugung von groben Tonerpartikeln von vorne herein verhindert werden kann.
Das Rührelement kann so konstruiert sein, wie in Fig. 24A gezeigt, jedoch auch mit einem flexiblen Element versehen sein. Mit anderen Worten, das Rührelement 38 umfaßt einen gekrümmten Stab 38a zum Rühren des Toners und ein Zahnrad 38b als Element zur Übertragung der Antriebskraft, die als getrennte Elemente ausgebildet sind. Wenn das Rührelement 38 montiert wird, wird das Stabelement 38 durch eine Tonerabgabeöffnung 35a1 eingesetzt, und ein weiteres Ende wird in einer Ausnehmung 35a2 des Behälters 35a eingesetzt. Danach wird das Zahnrad 38b durch die Bohrung 35a3 im Behälter 35 eingesetzt und am anderen Ende des Stabes 38a montiert. Das Rührelement 38 wird drehbar am Behälter 35a montiert. Um eine Tonerleckage zwischen der Bohrung 35a3 des Behälters 35a und dem Zahnrad 38b zu verhindern, wird zu diesem Zeitpunkt eine flache ringförmige Wollfilzdichtung 39 als Dichtungselement mit einem Kompressionsverhältnis von 4-40% dazwischen angeordnet.
Der Eingriffsabschnitt zwischen dem Zahnrad 38b und dem Tonernachfüllbehälter 35 ist, wie in Fig. 24B gezeigt, an einem Ende der Backe 35a4 mit einer Verriegelungsklaue 35a5 in der Form eines am Tonerbehälter 35a montierten Ringes versehen. Wenn das Zahnrad 38b in die Backe 35a4 gepreßt wird, tritt das Zahnrad mit der Eingriffsklaue 35a5 in Eingriff, so dass die Dichtung 39 zusammengepreßt und das Zahnrad 38b daran gehindert wird, sich entlang der Drehwelle zu bewegen.
Da sich der Eingriffsabschnitt außerhalb des Tonerbehälters hinter der Dichtung 39 befindet, wird der Toner im Behälter 35 daran gehindert, während der Bilderzeugung zum Eingriffsabschnitt hin zu lecken, und die Erzeugung von groben Tonerpartikeln kann von vorne herein verhindert werden.
Bei der in Fig. 24 gezeigten Konstruktion dichtet die Dichtung 39 zwei Flächen des Zahnrades 38b ab, so dass daher die Dichtungseigenschaften hoch sind und auf sichere Weise eine Tonerleckage verhindert wird.
Die vorstehend beschriebene Prozesskartusche umfasst ein elektrofotografisches lichtempfindliches Element o. ä. als Bildträgerelement und mindestens eine Prozesseinrichtung. Daher kann die Prozeßkartusche umfassen: ein Bildträger element und eine Aufladeeinrichtung; ein Bildträgerelement und eine Entwicklungseinrichtung; ein Bildträgerelement und eine Reinigungseinrichtung; ein Bildträgerelement und zwei oder mehr Prozesseinrichtungen.
Genauer gesagt, die Prozesskartusche kann Aufladeeinrichtungen, Entwicklungseinrichtungen oder Reinigungseinrichtungen zusammen mit einem elektrofotografischen lichtempfindlichen Element enthalten. Sie kann mindestens eine der nachfolgenden Einrichtungen enthalten: eine Aufladeeinrichtung, eine Entwicklungseinrichtung und eine Reinigungseinrichtung sowie ein elektrofotografisches lichtempfindliches Element. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können mindestens die Entwicklungseinrichtung und das elektrofotografische lichtempfindliche Element in der Kartusche enthalten sein. Die auf diese Weise ausgebildete Kartusche ist an der Haupteinheit der Bilderzeugungsvorrichtung lösbar montierbar.

(Weitere Ausführungsform in bezug auf die Bilderzeugungsstation)

Was das Entwicklungsverfahren anbetrifft, so ist die bekannte Zweikomponenten-Magnetbürstenentwicklung, Kaskadenentwicklung, Touch-down-Entwicklung, Cloud-Entwicklung o. ä. anwendbar.
Das Bildträgerelement, auf dem das Tonerbild durch die Entwicklungsvorrichtung 5 gebildet wird, ist nicht auf die lichtempfindliche Trommel der ersten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann es sich um einen Fotoleiter, wie amorphes Silicium, amorphes Selen, Zinkoxid, Titanoxid oder einen organischen Fotoleiter (OBC) o. ä. handeln. Das lichtempfindliche Element kann eine Trommel, ein Band oder ein Bogen sein. Normalerweise findet eine Trommel oder ein Band in großem Umfang Verwendung. Im Falle einer Trommel umfasst diese einen Aluminiumzylinder aus einer Aluminiumlegierung o. ä. und einen hierauf aufgedampften oder aufgebrachten Fotoleiter.
Was die Konstruktion der Aufladeeinrichtung anbetrifft, so findet bei der ersten Ausführungsform ein sogenanntes Aufladeverfahren Anwendung. Es kann jedoch auch ein anderes Aufladesystem eingesetzt werden, bei dem ein Wolframdraht an drei Seiten mit einem Metall abgeschirmt ist, der Wolframdraht mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird und die hierdurch erzeugten positiven oder negativen Ionen in Richtung auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel bewegt werden, um die Oberfläche der Trommel gleichmäßig aufzuladen.
Was die Aufladeeinrichtung anbetrifft, so kann zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Rollentyp ein Blatttyp (Aufladeblatt), Kissentyp, Blocktyp, Stabtyp, Radtyp o. ä. Anwendung finden.
In bezug auf das Reinigungsverfahren zum Entfernen des restlichen Toners von der lichtempfindlichen Trommel kann ein Blatt, eine Pelzbürste, eine magnetische Bürste o. ä. eingesetzt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform war die beispielhafte Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung 5 ein Kopiergerät. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei anderen Geräten anwendbar, wenn Toner zur Ausbildung eines Bildes verwendet wird. Sie ist insbesondere für einen Laserdrucker, einen LED-Drucker, ein Faxgerät o. ä. einsetzbar.

(Versuch-1)

Unter Verwendung der Tonerkartusche C der ersten Ausführungsform wurde ein Rührelement 15 gemäß Fig. 5 in einem Tonernachfüllbehälter 12 einer zylindrischen Form mit einer Innenlänge von 322,5 mm und 55 mm angeordnet. Dieser Behälter wurde nach Füllen mit 380 g eines Einkomponententoners in einer Entwicklungsvorrichtung 5 gemäß Fig. 2 angeordnet, und es wurde ein Bilderzeugungstest durchgeführt. Die Drehzahl des Rührelementes 15 betrug 0,17 s&supmin;¹ (10,2 UpM). Ein 5,24% Original einer A4-Größe wurde verwendet, und Bilderzeugungsoperationen wurden in einem intermittierenden Haltbarkeitstestmodus durchgeführt, wobei die Menge des Toners in der Entwicklerkammer 5a und die Tonermenge im Behälter 12 gemessen wurden.
Was die Tonermenge in der Entwicklungsvorrichtung vom Raum in der Entwicklungskammer 5a anbetrifft, so sind etwa 100 g eine richtige Menge. Im Anfangsstadium der Bilderzeugung war die Entwicklerkammer 5a leer, so dass daher eine große Tonermenge vom Behälter 12 in die Entwicklungskammer 5a geführt wurde. Daher nahm die Tonermenge in der Entwicklerkammer 5a relativ rasch zu. Als jedoch 100 g erreicht waren, war die Menge gesättigt und wurde auf einem konstanten Pegel gehalten.
Mit dem fortgesetzten Bilderzeugungsvorgang nahm die Tonermenge im Behälter 12 ab. Die Tonermenge in der Entwicklerkammer 5a wurde jedoch auf etwa 100 g gehalten. Als der Toner im Behälter 12 verbraucht worden war, begann die Menge des Toners in der Entwicklerkammer 5a abzunehmen. Die Tonermengendetektionseinrichtung in der Entwicklerkammer begann zu arbeiten, als die Tonermenge in der Entwicklerkammer 70 g oder weniger betrug. Als 70 g erreicht worden waren, wurde eine Anzeige erzeugt, die den Austausch des Behälters 12 fordert. Bis zu diesem Punkt waren etwa 7.000 Bögen einem Bilderzeugungsvorgang unterzogen worden.
Als Menge des Toners in der Entwicklerkammer 5a waren 70 g ausreichend, um ein gutes Bild zu erzeugen, selbst als das Original ein Original mit einem vollen Schwarzbild war. Selbst als durch Austausch mit einer neuen Tonerkartusche C neuer Toner zugeführt wurde, wurden durch Selbstverunreinigung keine Schleiererscheinungen durch entgegengesetzte Aufladung erzeugt.
Die verbleibende Tonermenge des Behälters 12 nach Beendigung der Bilderzeugungsvorgänge betrug 3-5 g.
Entsprechende Tests wurden unter Verwendung eines A4- Größen 25%-Originales durchgeführt. Die Tonermengendetektionseinrichtung wurde betätigt, als etwa 1.500 Bögen verarbeitet worden waren. Zu diesem Zeitpunkt betrug die verbleibende Tonermenge im Behälter 12 5-10 g.
Die Beziehung zwischen der verbleibenden Tonermenge und der Verunreinigung ist derart, dass sie von der Form des Behälters 12, insbesondere der Größe der Tonerabgabeöffnung 12a, abhängt. Wie bei der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, findet jedoch dann, wenn die Öffnung 12a 7 mm groß ist, kaum ein Lecken oder ein Verstreuen des Toners während des Beseitigungsvorganges statt, wenn die verbleibende Menge geringer ist als etwa 10 g.

(Versuch-2)

Bei diesem Versuch wurden 380 g Toner in einen Tonerbehälter 12 mit der gleichen Konstruktion wie bei Versuch-1 gefüllt. Das Rührelement 15 wurde 10 Stunden lang mit ei ner Drehzahl von 0,17 s&supmin;¹ (10,2 UpM) kontinuierlich gedreht, ohne dass die Tonerabgabeöffnung 12a geöffnet wurde.
Die kontinuierliche Drehung über 10 h entsprach einer Verarbeitung von 7.000 Bögen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das erforderliche Drehmoment gemessen. Es nahm in einem Anfangsstadium ab, wonach ein konstanter Pegel ohne Anstieg aufrechterhalten wurde.
Nach einer Rotation über 10 h wurde der Toner aus dem Behälter 12 herausgenommen und mit einem Filter einer Maschenbreite von 150 mesh (100um) gefiltert. Es wurde bestätigt, dass kein grober Toner auf dem Filter zurückblieb. Die gewichtsgemittelte Partikelgröße des Toners betrug 7,6 um.

(Versuch-3)

Entsprechende Versuche wurden mit dem Tonernachfüllbehälter 12 der Ausführungsform 1 durchgeführt, jedoch mit einem herkömmlichen Rührelement gemäß Fig. 25. Das Rührelement 50 wies eine Drehwelle 51, ein Tonerzuführblatt 53 und dazwischen ein elastisches Lagerelement 52 auf. Es war ein sich in Radialrichtung erstreckender Schlitz 54 ausgebildet. Der Drehradius des Tonerzuführblattes 53 entsprach dem Innenradius des Zylinders 55.
Im Falle eines 4% Originales einer A4-Größe arbeitete die Tonermengendetektionseinrichtung nach der Verarbeitung von 6.300 Bögen. Die im Tonernachfüllbehälter zurückbleibende Tonermenge betrug 10-20 g.
Im Falle des 5% Originales einer A4-Größe verblieben 20- 35 g Toner im Behälter. Mit dieser Menge fand selbst bei Neigung des Behälters nur eine geringfügige Tonerstreuung statt.
Dann wurde die Drehzahl des Rührelementes auf 0,52 s&supmin;¹ (31,2 UpM) erhöht. Die Restmenge des Toners nahm ab. Eine geringe Menge an grobem Toner (größer als 100 um) verblieb jedoch bei durchgeführten Versuchen, die dem vorstehend beschriebenen Versuch-2 entsprachen, auf dem Filter.
Wie vorstehend beschrieben, wurde erfindungsgemäß die verbrauchte Kartusche gesammelt, und der Griff und die Kappe wurden von der Kartusche entfernt. Die Tonerabgabeöffnung wurde abgedichtet. Danach wurde der Toner zugeführt, und die Kappe und der Griff wurden montiert. Die Tonerkartusche konnte somit wiederverwendet werden. Das Rührelement u. ä. konnte ebenfalls wiederverwendet werden, so dass hierdurch Resourcen und Energie gespart wurden.
Beim erneuten Füllen der Tonerkartusche (bei einer Ausführungsform, die nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt wird) kann der Toner durch die Tonerabgabeöffnung im Tonernachfüllbehälter zugeführt werden, ohne den Griff oder die Kappe zu entfernen. Hierdurch kann die Tonerkartusche einfacher recycliert werden.
Beim erneuten Füllen der Tonerkartusche kann der Tonernachfüllbehälter gereinigt oder das zum Drehen des Rührelementes erforderliche Drehmoment überprüft werden, so dass eine Tonerkartusche erhalten werden kann, die die gleichen Betriebseigenschaften wie eine neue Kartusche aufweist.

Claims

1. Entwicklerkartusche mit:

einem zylindrischen Abschnitt (12) zur Aufnahme eines Entwicklers, der mit einem Loch (13b) an einem Längsende versehen ist;

einer Kappe (16) zum Verkappen des Loches (13b);

gekennzeichnet durch

einen Griff (17) zum Abdecken der Kappe (16), der einen plattenförmigen Griffabschnitt (17b) besitzt.

2. Kartusche nach Anspruch 1, bei der der Griff (17) mit einem Verhinderungsabschnitt (17a4) zum Verhindern der Entfernung der Kappe (16) versehen ist.

3. Kartusche nach Anspruch 2, bei der der Verhinderungsabschnitt (17a4) mit der Kappe (16) in Kontakt steht.

4. Kartusche nach Anspruch 3, bei der der Verhinderungsabschnitt (17a4) die Form einer Rippe hat.

5. Kartusche Nach Anspruch 1, bei der Griff (17) am zylindrischen Abschnitt (12) montiert ist.

6. Kartusche nach Anspruch 1, bei der der zylindrische Abschnitt (12) mit einer Öffnung (12a), die sich in Längsrichtung erstreckt, und einem Dichtungselement (12c) zum Abdichten der Öffnung (12a) versehen ist.

7. Kartusche nach Anspruch 1, bei der der Griff (17) mit einem Verriegelungsabschnitt (17c, 17 cl) zum Blockieren der Drehung der Kartusche versehen ist.

8. Kartusche nach Anspruch 7, bei der der Verriegelungsabschnitt (17c, 17c1) einen Hebel (17c) und einen Verriegelungsvorsprung (17c1) besitzt.

9. Kartusche nach Anspruch 7, bei der der Griff (17) aus einem Polypropylenharz besteht.

10. Kartusche nach Anspruch 1, bei der das Loch (13b) als Öffnung zum Zuführen des Entwicklers (T) in den zylindrischen Abschnitt (12) dient.

11. Kartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Griff (17) die gesamte Kappe (16) bedeckt.

12. Verfahren zum erneuten Füllen einer Entwicklerkartusche, bei dem die Kartusche einen zylindrischen Abschnitt (12) mit einer Öffnung (12a), die sich in Längsrichtung erstreckt, umfaßt, der an einem Längsende mit einem Loch (13b), einer Kappe (16) zum Verkappen des Lochs (13b) und einem Griff (17), der die Kappe (16) abdeckt und einen plattenförmigen Griffabschnitt (176) besitzt, versehen ist, mit den folgenden in dieser Reihenfolge ablaufenden Schritten:

Entfernen des Griffs (17);

Entfernen der Kappe (16);

Abdichten der Öffnung (12a);

Zuführen eines Entwicklers (T) durch das Loch (13b);

Verkappen des Lochs (13b); und

Montieren des Griffs (17).

13. Verfahren zum erneuten Füllen einer Entwicklerkartusche nach Anspruch 12, das desweiteren den folgenden Schritt umfaßt: Reinigen der Außenfläche der Kartusche.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Kartusche ein Rührelement (15) zum Rühren des Entwicklers (T) durch Drehung im zylindrischen Abschnitt (12) umfaßt und bei dem das Verfahren einen Schritt zum Überprüfen des für die Drehung des Rührelementes (15) erforderlichen Drehmomentes nach Abdichtung der Öffnung (12a) aufweist.