DE69514136T2

DE69514136T2 - Tonernachfüllvorrichtung für eine Entwicklervorrichtung in einem bilderzeugenden Gerät

Info

Publication number: DE69514136T2
Application number: DE69514136T
Authority: DE
Inventors: Hideo Ichikawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2015-04-08
Also published as: CN1079961C; ES2142420T3; EP0676675A3; EP0676675B1; JPH07281519A; JP3904246B2; TW311701U; SG52142A1; US5489976A; KR0145829B1; CN1119291A; KR950029880A; EP0676675A2; HK1014587A1; DE69514136D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachfüllen von Toner in einer Entwicklungseinrichtung, die in einem Kopierer, einem Faksimilegerät, einem Drucker oder einer vergleichbaren Bilderzeugungsvorrichtung enthalten ist, um ein elektrofotografisches Bild mit Hilfe von Toner zu entwickeln.
Eine herkömmliche Tonernachfüllvorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 61-157962 offenbart. Die Nachfüllvorrichtung umfaßt einen Tonerbehälter, der frischen Toner enthält und in einen Gerätekörper herausnehmbar eingesetzt ist. Der Tonerbehälter ist mit einem Schlitz zum Austragen des Toners ausgebildet. Ein Rührelement ist in dem Tonerbehälter angeordnet und auf eine Drehwelle bzw. drehbewegliche Welle montiert, um den Toner umzurühren. Ein Antriebsübertragungselement ist betrieblich mit einer Antriebseinrichtung verbunden. Auch ein Eingriffselement ist auf die Drehwelle montiert und kann in Eingriff gebracht werden mit dem Antriebsübertragungselement, wenn der Tonerbehälter in den Gerätekörper eingesetzt ist. Wenn der Tonerbehälter in den Gerätekörper eingesetzt ist, befindet sich das Eingriffselement in Eingriff mit dem Antriebsübertragungselement und wird über das Antriebsübertragungselement durch die Antriebswelle gedreht, wodurch der Toner in eine Entwicklungseinrichtung nachgefüllt wird.
Die Tonernachfüllvorrichtung der beschriebenen Art hat gewisse Probleme, die noch gelöst werden sollen, und zwar wie nachfolgend beschrieben. Es sei angenommen, daß das Eingriffselement zum Übertragen der Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die Drehwelle an der Welle an der Außenseite des Tonerbehälters fest angebracht ist. Dann neigt das Eingriffselement dazu, zu brechen, beispielsweise dann, wenn der Tonerbehälter unbeabsichtigt fallengelassen wird. Außerdem ist es wahrscheinlich, daß der Toner eine übermäßige Belastung auf das Rührelement ausübt, und die Welle des Elements bricht, falls das Rührelement gedreht wird, wenn sich der Toner in dem Tonerbehälter verfestigt hat.
Bei einer anderen herkömmlichen Tonernachfüllvorrichtung ist ein Tonerbehälter zum Aufbewahren von frischem Toner mit einem darin angeordneten und Ersatztoner enthaltenden Abschnitt versehen. Der den Ersatztoner enthaltende Abschnitt ist auf eine Drehwelle montiert und führt, während sich dieser in Rotation befindet, dem Behälter über eine in dessen Oberseite ausgebildete Öffnung Ersatztoner zu. Eine Nase und eine Nut bzw. Vertiefung sind jeweils in der Welle und der Seitenwand des Tonerbehälters ausgebildet und greifen mittels einer Feder ineinander ein. Wenn die Nase und die Nut entgegen der Kraft der Feder voneinander freigegeben werden, kann die Welle sich drehen. Hinsichtlich dieser Art von Vorrichtung wird Bezug genommen auf die Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 61-19257.
Es ist auch eine Tonernachfüllvorrichtung vorgeschlagen worden, die so ausgebildet ist, um einer Entwicklungseinrichtung Toner zuzuführen, während sie gleichzeitig verhindert, daß dieser sich verfestigt, was beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 60-176448 gelehrt wird. Bei dieser Art von Vorrichtung wird der Toner in die Entwicklungseinrichtung von einem Tonernachfüllabschnitt zugeführt. Ein Abschnitt, der Toner enthält, steht in Verbindung mit dem Tonernachfüllabschnitt, um den Toner zuzuführen. Ein Rührelement ist in dem Abschnitt, der Toner enthält, angeordnet, während ein drehbewegliches Ele ment betrieblich mit dem Rührelement mit Hilfe einer Feder verbunden ist. Das drehbewegliche Element ist mit einer Antriebsquelle über einen intermittierenden Drehmechanismus verbunden.
Außerdem offenbart beispielsweise die japanische Gebrauchsmusterschrift Nr. 53- 21965 eine Tonernachfüllvorrichtung, die ein Reservoir umfaßt, das Toner aufbewahrt, der in eine Entwicklungseinrichtung nachgefüllt werden soll. Ein drehbewegliches Element wird von einem Auslaß aufgenommen, der in der Unterseite des Reservoirs ausgebildet ist. Eine heftige Vibration wird auf das drehbewegliche Element in die axiale Richtung einer Welle ausgeübt, die das drehbewegliche Element trägt, so daß verhindert wird, daß sich der Toner in dem Reservoir verfestigt bzw. Brücken bzw. Brückenbindungen bildet.
Eine Vorrichtung zum Nachfüllen von Toner in eine Entwicklungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch wird in JP-A-60-035 320 offenbart. Darin wird offenbart, daß das Rührelement der Tonerkartusche gedreht wird und mittels einer übertragenen Antriebskraft über einen Eingriffspin, der auf einem anzutreibenden Element angeordnet ist, angetrieben wird. Der Eingriffspin greift in ein Eingriffsloch ein, das auf einem Antriebselement in dem Kartuschenhalter vorgesehen ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonernachfüllvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, zu verhindern, daß ein Eingriffselement, das zum Übertragen einer Antriebskraft von einer - externen Antriebsquelle auf die Welle eines Rührelements, das in einem Tonerbehälter angeordnet ist, übertragen wird, beschädigt wird, wenn beispielsweise der Tonerbehälter versehentlich fallengelassen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonernachfüllvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Welle bzw. den Schaft eines Rüh relements, das dazu verwendet wird, um Toner, der in einem Tonerbehälter aufbewahrt wird, zu rühren, vor einer Beschädigung zu schützen, wenn eine übermäßige Belastung auf die Welle bzw. auf den Schaft einwirkt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonernachfüllvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, zu verhindern, daß Toner, der in einem Tonerbehälter aufbewahrt wird, sich verfestigt und eine übermäßige Belastung auf die Welle eines Rührelements ausübt.
Eine Vorrichtung zum Nachfüllen von Toner in einer Entwicklungseinrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen Tonerbehälter auf, der in einen Gerätekörper bzw. ein Gerätegehäuse herausnehmbar eingesetzt ist, einschließlich der Entwicklungseinrichtung, und umfaßt eine Öffnung zum Austragen von darin aufbewahrtem Toner sowie ein Rührelement zum Rühren bzw. Fördern des Toners, ein Antriebsübertragungselement, das betrieblich mit einer Antriebsquelle verbunden ist, sowie ein Eingriffselement, das auf die Drehwelle des Rührelements montiert ist und mit dem Antriebsübertragungselement in Eingriff gebracht werden kann, wenn der Tonerbehälter in den Gerätekörper eingesetzt ist. Das Eingriffselement ist mittels eines elastischen bzw. federnden Elements auf die Drehwelle montiert, die das Eingriffselement zu einer Eingriffsstellung hin vorspannt, wo dieses in das Antriebsübertragungselement in die axiale Richtung der Drehwelle eingreift, wenn der Tonerbehälter in den Gerätekörper eingesetzt ist. Das Eingriffselement kann in die axiale Richtung der Drehwelle bewegt werden.
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden, wenn diese gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen studiert wird, in denen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Entwicklungseinrichtung darstellt, einschließlich einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Tonernachfüllvorrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht darstellt, die eine spezifische Konfiguration einer Tonerkartusche zeigt, die auf die Entwicklungseinrichtung gemäß Fig. 1 angewendet werden kann, welche keine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wie diese im Patentanspruch 1 festgelegt ist, darstellt;
Fig. 3 einen Querschnitt der in Fig. 2 gezeigten Tonerkartusche darstellt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines in der in Fig. 2 gezeigten Tonerkartusche enthaltenen Eingriffsabschnitts darstellt;
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung eines Antriebsübertragungsabschnittes darstellt, der in Eingriff gebracht werden kann mit dem Eingriffsabschnitt, der in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 6A-6C eine Vorgehensweise zum Einsetzen der Tonerkartusche in einen Kopierer zeigen;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung ist, die eine weitere spezifische Auslegung der Tonerkartusche zeigt, bei der es sich um eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung handelt;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Antriebsübertragungsabschnittes ist, der mit einem in der Tonerkartusche gemäß Fig. 7 enthaltenen Eingriffselement in Eingriff gebracht werden kann;
Fig. 9A eine Ansicht des Eingriffselements ist, und zwar in der Richtung A gemäß Fig. 7 gesehen;
Fig. 9B eine Ansicht des Eingriffselements darstellt, und zwar in der Richtung B, wie in Fig. 9A gezeigt, betrachtet;
Fig. 10A eine Ansicht eines Verbindungselements darstellt, und zwar in der in Fig. 8 gezeigten Richtung B betrachtet;
Fig. 10B eine Querschnittsansicht längs der Linie E-E ist, und zwar in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung gesehen;
Fig. 11 zeigt, warum das Eingriffselement und das Verbindungselement voneinander freigegeben werden können;
Fig. 12A eine Querschnittsansicht ist, die den Endabschnitt bzw. Stirnabschnitt der Tonerkartusche zeigt;
Fig. 12B eine Teilansicht einer Stirnwand darstellt, und zwar in der in Fig. 12A gezeigten Richtung D betrachtet;
Fig. 13A ein Abstandsstück in der in Fig. 7 gezeigten Richtung F zeigt;
Fig. 13B das Abstandsstück in der in Fig. 13A gezeigten Richtung G zeigt; und
Fig. 13C eine Querschnittsansicht längs der Linie H-H aus Fig. 13B darstellt, und zwar in der durch die Pfeile angegeben Richtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt eine Tonernachfüllvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Ausführungsbeispiel findet Anwendung bei einer Entwicklungseinrichtung, die in einem elektrofotografischen Kopierer enthalten ist, was eine spezielle Form einer Bilderzeugungsvorrichtung ist. Wie dargestellt, befindet sich eine Entwicklungseinrichtung, wie in der Figur dargestellt, auf der rechten Seite eines Bildträgers, der als fotoleitfähige Trommel bzw. Walze 1 ausgebildet ist. Um die Walze 1 herum sind eine Aufladungseinrichtung, eine Belichtungsoptik, eine Einheit zum Bildtransfer und zur Papiertrennung, eine Reinigungseinheit und eine Entladungseinrichtung angeordnet, wobei es sich bei diesen Einheiten um übliche elektrofotografische Verarbeitungseinheiten handelt, obwohl diese in der Figur nicht dargestellt sind.
Die Entwicklungseinrichtung 2 besteht aus einer Entwicklungseinheit, die der Trommel 1 gegenüberliegt, und aus einer Tonernachfülleinrichtung 4, die mit der Entwicklungseinheit 3 in Verbindung steht. Die Entwicklungseinheit 3 umfaßt ein Gehäuse 31, das mit einer Öffnung A ausgestattet ist, die der Walze 1 zugewandt ist. Eine Entwicklungswalze 32 ist in dem Gehäuse 31 angeordnet und steht teilweise durch die Öffnung A bis zur Außenseite hervor. Ein Rührelement in der Form einer Walze 33 führt Entwickler, das heißt ein Gemisch aus Toner und Träger, zu der Oberfläche der Entwicklungswalze 32 nach, während zugleich der in dem Gehäuse 31 vorliegende Entwickler umgerührt wird. Ein Rakel bzw. Entwicklerregulierungsmittel 34 reguliert die Menge an Entwickler, der der Entwicklungswalze 32 mit Hilfe des Rührelements 33 zugeführt wird. Ein Separator 35 führt einen Teil des Entwicklers, der mit Hilfe des Rakels 34 entfernt wurde und nach unten rinnt. Eine Schraube 35a und ein Rührseparator 35b sind dem Separator 35 zugeordnet, um den Entwickler längs der Achse der Walze 1 zu fördern, während dieser gerührt wird.
Die Tonernachfüllvorrichtung 4 umfaßt eine Tasche 40, die frischen Toner aufbewahrt, der in das Gehäuse 31 nachgefüllt werden soll. Die Tasche 40 ist oberhalb und auf der rechten Seite des Gehäuses 31 angeordnet und mit einer Öffnung ausgebildet, die der Innenseite des Gehäuses 31 zugewandt ist. Eine Nachfüllwalze 41 ist in der Öffnung der Tasche 40 angeordnet. Eine Tonerkartusche 42 speichert frischen Toner, der der Tasche 40 zugeführt werden soll, und wird von einem Halter 43 herausnehmbar gehaltert. Der Halter 43 besitzt eine zylindrische Bohrung, die etwas größer ist als die Kontur bzw. Umrißlinie der Tonerkartusche 42. Die Tonerkartusche 42 ist mit einem Schlitz 420 zum Austragen des Toners ausgebildet. Ein Rührelement 421 ist in der Tonerkartusche 42 angeordnet. Die Nachfüllwalze 41 und das Rührelement 421 werden von der Entwicklungseinrichtungsseite gedreht.
Die Entwicklungswalze 22 besitzt beispielsweise eine zylindrische Entwicklungshülse 321 und eine Magnetwalze 322. Die Magnetwalze oder ein Magnetfeld-Ausbildungsmittel 322 wird von der Hülse 321 aufgenommen und ist mit einer Anzahl von magnetischen Polen versehen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine spezielle Konfiguration der Tonerkartusche 42, die vergleichbar zu der in JP-60 35 320 offenbarten Kartusche ist, worauf der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beruht. Wie dargestellt, ist der Schlitz 420 in der Mitte zwischen den axial gegenüberliegenden Enden der Kartusche 42 angeordnet. Das Rührelement 421 besitzt eine Drehwelle 421a, eine Aufrührplatte 421b und Austragsplatten 421c. Die Welle 421a wird auf gegenüberliegenden Stirnseiten 422 der Kartusche 42 gelagert. Die Aufrührplatte 421b und die Austragsplatten 421c sind auf der Welle 421a angebracht. Insbesondere ist die Aufrührplatte 421b auf dem Mittelabschnitt der Welle 421a angeordnet, der dem Schlitz 420 zugewandt ist. Die Austragsplatten 421c sind auf den gegenüberliegenden Endabschnitten der Welle 421a angebracht, die nicht dem Schlitz 420 zugewandt sind. Jede Austragsplatte 421c besitzt eine spiralförmige Konfiguration, um den Toner zum Schlitz 420 zu fördern, während sich die Welle 421 in Rotation befindet. Ein Ende der Welle 421a steht von der zugeordneten Stirnseite 422 vor. Ein Eingriffsabschnitt 5 wird mittels eines Eingriffselements 500 realisiert, das auf dem vorstehenden Ende der Welle 421 angebracht ist und mit einem Antriebsmechanismus in Eingriff gebracht werden kann, was nachfolgend beschrieben wird.
Anhand der Fig. 4 und 5 wird der Eingriffsabschnitt 5 gemeinsam mit einer spezifischen Konstruktion für einen Antriebsübertragungsabschnitt 6 beschrieben. Wie dargestellt ist, handelt es sich bei dem Eingriffselement 500 um ein hohles zylindrisches Element mit Boden, dessen Ende, gegenüberliegend dem auf die Welle 421a montierten Ende, offen ist. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind auf der inneren Umfangsfläche des Eingriffselements 500 eine Anzahl von Paßplatten bzw. Anpassungsplatten 500a angeordnet. Der Eingriffsabschnitt 5 überträgt eine Antriebskraft von einer Antriebsquelle, die nicht gezeigt ist, auf die Welle 421a, wenn sich dieser in Eingriff befindet mit dem Antriebsübertragungsabschnitt 6.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, umfaßt der Antriebsübertragungsabschnitt 6 eine Antriebswelle 600, die von der Antriebsquelle angetrieben wird, welche nicht gezeigt ist. Eine Scheibe oder Abstandsstück 602 ist mit einem Loch in dessen Mitte ausgebildet, durch das die Welle 600 durchgreift. Die Bewegung des Abstandsstücks 602 zu der Seite der Antriebsquelle hin wird durch einen E-Ring 601a begrenzt. Die Welle 600 greift auch durch ein Loch, das in der Mitte eines Klauenelements 603 ausgebildet ist. Die Bewegung des Klauenelements 603 in Richtung auf das Ende der Welle 600 wird ebenfalls mit Hilfe eines E-Rings 601b begrenzt. Eine Spiralfeder 604 wird zwischen dem Abstandsstück 602 und dem Klauenelement 603 vorgespannt. Das Klauenelement 603 ist mit Klauen 603a ausgebildet, die in der Lage sind, in das Eingriffselement 500 einzudringen und zu den Paßplatten 500a zu passen. Der E-Ring 601b verhindert, daß das Klauenelement 603 unter der Krafteinwirkung der Spiralfeder 603 von der Welle 600 schlüpft. Der Antriebsübertragungsabschnitt 6 ist so angeordnet, daß dann, wenn die Tonerkartusche 42 in eine vorbestimmte Stellung auf bzw. in dem Kopierer montiert ist, das Klauenelement 603 in das Eingriffselement 500 eindringt bzw. eingreift.
Eine Vorgehensweise zum Einsetzen der Tonerkartusche 42 in den Kopierer wird nachfolgend beschrieben. Zunächst, wie in Fig. 6A gezeigt, ist die Kartusche 42 so angeordnet, daß der Schlitz 420 nach oben gerichtet ist. In diesem Stadium wird der Schlitz 420 noch von einem Verschluß 423 verschlossen. Die Kartusche 42 wird über eine in der vorderen Stirnseite des, Halters 43 ausgebildete Öffnung in den Halter 43, Fig. 1, eingesetzt. Dann wird, wie in Fig. 6B gezeigt, die Tonerkartusche 42 tiefer in den Halter 43 eingeführt, wobei der Verschluß 423 entfernt wird. Wie in Fig. 6C gezeigt, wird die Kartusche 42, sobald die Kartusche 42 in dem Halter 43 bis zum Ende hin aufgenommen ist, gegen den Uhrzeigersinn gedreht, während diese zugleich in den Halter 43 gedrückt wird, bis eine Markierung 424, die auf der Stirnseite der Kartusche 42 vorgesehen ist, sich nach rechts bewegt.
In vorgenanntem Zustand dringt das Klauenelement 603 in den hohlen zylindrischen Teil des Eingriffselements 500 ein. Die Rotation wird von der Antriebs quelle, die in der Entwicklungseinrichtung 2 enthalten ist, auf die Welle 600 des Antriebsübertragungsabschnitts 6 übertragen. Wenn die Welle 600 gedreht wird, passen sich die Klauen 603a des Klauenelements 603 an die Paßplatten 500a an und bewirken, daß sich das Eingriffselement 500 und folglich auch die Welle 421a drehen. Als Folge rührt die Aufrührplatte 421b den Toner nach oben hin in den Schlitz 420 hinein. Der Toner wird über den Schlitz 420 und die Tasche 40 in die Entwicklungseinheit 3 hinein nachgefüllt.
Wenn die Kartusche 42 beispielsweise in einer Umgebung mit Raumtemperatur belassen wird, neigt der Toner, der darin aufbewahrt wird, dazu, sich zu verfestigen und hinsichtlich der Fluidität bzw. seines Rinnverhaltens schlechter zu werden. Wenn die Kartusche 42 unter einer solchen Bedingung in den Kopierer eingesetzt wird, ist es wahrscheinlich, daß der verfestigte Toner auf das Rührelement 421 eine Belastung bzw. Kraft ausübt, die größer ist als das Drehmoment, das erforderlich ist, um nicht verfestigten, rieselfähigen Toner aufzurühren. Als Folge vermag das Rührelement 421 nicht den Toner nach oben hin zum Schlitz 420 aufzurühren. Falls in diesem Zustand die Antriebskraft von der Antriebsquelle kontinuierlich auf die Welle 421a übertragen wird, ist es wahrscheinlich, daß die Welle 421a und ebenso auch die Platten 421b und 421c brechen oder in anderer Weise beschädigt werden.
Im Hinblick darauf, schlägt die Ausführungsform gemäß der Erfindung auch die Anordnungen des Eingriffsabschnitts 5 und des Antriebsübertragungsabschnitts 6, die die Welle 421a und die Platten 421b und 421c der Kartusche 42 vor einer Beschädigung schützen, wie folgt vor. Wie in Fig. 7 gezeigt, besteht gemäß der Erfindung der Eingriffsabschnitt 5 aus einem scheibenartigen Abstandsstück 50, einer Spiral- bzw. Schraubenfeder 51, einem zylindrischen Eingriffselement 52 mit Boden, einer Unterlagsscheibe 53 und aus einer Schraube 54. Die Welle 421a, die von der Stirnseite 422 vorsteht, durchdringt die Unterlagsscheibe 50, die Spiralfeder 51 und das Eingriffselement 52. Die Unterlagsscheibe 53 und die Schraube 54 verhindern, daß das Eingriffselement 52 unter der Kraft der Spiralfeder 51 von der Welle 421a schlüpft. Die Welle 421a besitzt einen quadratischen Querschnitt. Entsprechend besitzt das Loch der Unterlagsscheibe 50 und des Eingriffselements 52, das die Welle 421 aufnimmt, jeweils einen quadratischen Querschnitt. Bei dieser Anordnung können das Abstandsstück 50 und das Eingriffselement 52 in die axiale Richtung der Welle 421a bewegt werden, es wird jedoch verhindert, daß diese sich um die Achse der Welle 421a drehen. Das Eingriffselement 52 wird permanent bzw. konstant in Richtung des Endes der Welle 421a mit Hilfe der Spiralfeder 51 vorgespannt.
Wie in Fig. 8 gezeigt, besitzt der Antriebsübertragungsabschnitt 6 eine Antriebswelle 60, die mit der Antriebsquelle, die nicht gezeigt ist, verbunden ist, sowie ein hohles zylindrisches Verbindungselement 61 mit Boden. Das Verbindungselement 61 ist auf das Ende der Welle 60 montiert und kann in das Eingriffselement 52 des Eingriffsabschnitts 5 eingreifen.
Wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt, ist das Eingriffselement 52 als hohles zylindrisches Element mit Boden ausgebildet, das eine Stirnseite 52a und eine Öffnung 52b aufweist. Die Stirnseite 52a ist mit einem quadratischen Durchgangsloch ausgebildet. Die Öffnung 52b wird dazu verwendet, um die Spiralfeder 51 in dem Eingriffselement 52 aufzunehmen. Eine Rippe 52c ist auf dem Außenumfang des Eingriffselements 52 ausgebildet. Die Rippe 52c ist von der Öffnung 52b in Richtung auf die Stirnseite 52a hin abgeschrägt bzw. schräg ausgebildet, so daß jeder seiner Abschnitte stromabwärts in bezug auf die Drehrichtung C (siehe Fig. 9B) angeordnet ist.
Wie in den Fig. 10A und 10B gezeigt, besitzt das Verbindungselement 61 eine Stirnwand 61a, auf der die Drehwelle 60 montiert ist. Das Ende des Verbindungselements 61, das der Stirnseite 61a gegenüberliegt, ist mit einer Öffnung 61b zum Aufnehmen des Eingriffselements 52 ausgebildet. Der Innenraum des Verbin dungselements 61 ist in einen Abschnitt 61a mit größerem Durchmesser, der an die Öffnung 61b angrenzt, und mit einem Abschnitt 61d mit kleinerem Durchmesser, der an die Stirnseite 61a angrenzt, unterteilt. Eine Schulter 61c ist zwischen den zwei Abschnitten 61d und 61e ausgebildet. Eine Nut bzw. Vertiefung 61f ist in dem Innenumfang des Abschnitts 61d mit dem kleineren Durchmesser ausgebildet. Die Nut 61f ist von der Öffnung 61b in Richtung auf die Stirnseite 61a abgeschrägt, so daß jeder Abschnitt davon in bezug auf die Drehrichtung C, wie in den Fig. 10A und 10B gezeigt, stromabwärts angeordnet ist. Die Nut 61f kann die Rippe 52c des Eingriffselements 52 aufnehmen. Der Abschnitt 61e mit dem größeren Durchmesser besitzt einen Durchmesser, der im wesentlichen der gleiche ist wie (vorzugsweise geringfügig größer als) eine Abmessung W&sub1;, wie in Fig. 9B gezeigt. Der Durchmesser des Abschnittes 61d mit dem kleineren Durchmesser ist im wesentlichen der gleiche wie (vorzugsweise geringfügig größer als) eine Abmessung W&sub2;, die ebenfalls in Fig. 9B gezeigt ist.
Wenn die Kartusche 42 mit dem Eingriffselement 52 mit Hilfe der unter Bezugnahme auf die Fig. 6A-6C beschriebenen Vorgehensweise in den Kopierer eingeführt ist, wird die Rippe 52c des Eingriffselements 52 in der Nut 61f des Verbindungselements 61 aufgenommen. Gleichzeitig dringt das Eingriffselement 52 seinerseits in den Abschnitt 61d mit dem kleineren Durchmesser des Verbindungselements 61 ein. Wenn das Verbindungselement 61 in die Richtung C, Fig. 10A und 10B, mit Hilfe der Antriebsquelle gedreht wird, dreht dieses das Eingriffselement 52 und deshalb die Welle 421a. Als Folge treibt die Aufrührplatte 421B den Toner nach oben hin in den Schlitz 420.
Es sei angenommen, daß eine übermäßige Last auf das Rührelement 421 einwirkt, beispielsweise aufgrund der geringen Fluidität des in der Kartusche 42 aufbewahrten Toners. Dann beginnen die Rippe 52c des Eingriffselements 52 und die Nut 61f des Verbindungselements 61, gegeneinander zu schlupfen bzw. zu rutschen, bevor die Rotation der Welle 421a aufgrund der Belastung vollständig abgestoppt wurde.
Folglich bewegt sich das Eingriffselement 52 gegen die Kraft der Schraubfeder 51, und zwar aufgrund der Rotation des Verbindungselements 61, so daß das Eingriffselement 52 und das Verbindungselement 61 voneinander freigegeben bzw. außer Eingriff gebracht werden. Folglich wird verhindert, daß die Welle 421a und auch die Platten 421b und 421c zerbrechen oder in anderer Weise beschädigt werden, und zwar selbst dann, wenn eine übermäßige Belastung auf das Rührelement 421 einwirkt.
Der Grund, weshalb das Eingriffselement 52 und das Verbindungselement 61 voneinander außer Eingriff gebracht werden können, ist wie folgt. Wie in Fig. 11 gezeigt, drückt die Nut 61f der Rippe 52c aufgrund der Rotation des Verbindungselements 61 mit einer Kraft F. Die Kraft F besitzt eine Komponente f&sub1;, die die Rippe 52c in die axiale Richtung drückt, sowie eine Komponente f&sub2;, die eine andere ist als die Komponente f&sub1;. Die Kraft F und deshalb auch die Kräfte f&sub1; und f&sub2; wird mit einer Zunahme bzw. Abnahme der Belastung durch den Toner größer bzw. kleiner. Wenn die Belastung im üblichen Bereich liegt, in welchem die Kraft der Schraubfeder 51 größer ist als die Komponente f&sub1;, werden die Nut 61f und die Rippe 52c in Eingriff gehalten. Wenn jedoch die Kraft F aufgrund der Last des Toners zunimmt, solange bis die Komponente f&sub1; die Kraft der Feder 51 überwindet, drückt die Komponente f&sub1; die Rippe 52c aus der Nut 61f heraus und bewirkt zugleich, daß diese relativ zueinander schlupfen. Als Folge werden die Nut 61f und die Rippe 52c voneinander freigegeben bzw. außer Eingriff gebracht.
Was herkömmliche Tonerkartuschen anbelangt, so zeigten Experimente, daß die Drehwelle bricht, wenn diese Belastungen von mehr als 20 kg/cm² ausgesetzt wird. Dies kann vermieden werden, falls der Winkel der Rippe 52c und der Nut 61f bzw. die Kraft der Schraubfeder 51 so gewählt wird, daß das Eingriffselement 52 und das Verbindungselement 61 voneinander freigegeben werden, wenn eine Last von mehr als 15 kg/cm² auf die Kartusche 42 einwirkt.
Wenn die Kartusche 42 in den Kopierer eingesetzt ist, kann es passieren, daß die Rippe 52c des Eingriffselements 52 gegen die Schulter 61c des Verbindungselements aufgrund der Fehlausrichtung der Rippe 52c und der Nut 61f anstößt. Dann wird das Eingriffselement 52 sich nicht mehr an das Verbindungselement 61 anpassen. Weil das Eingriffselement 52 in Richtung auf das Ende der Welle 421a mittels der Schraubfeder 51 konstant bzw. permanent vorgespannt wird, paßt sich in einem solchen Fall die Rippe 52c erfolgreich an die Nut 61f an, wenn erstere in Ausrichtung mit letztgenannter gebracht wird, und zwar aufgrund der Rotation des Verbindungselements 61. Die Kartusche 42 kann deshalb ohne weiteres in den Kopierer eingesetzt werden.
Außerdem kann das Eingriffselement 52 in die axiale Richtung der Welle 421a bewegt werden, während die Schraubfeder 51 zwischen dem Eingriffselement 52 und dem Abstandsstück 50 vorgespannt wird. Folglich absorbiert die Feder 51 die resultierende Spannung und schützt das Eingriffselement 52 vor einer Beschädigung, und zwar selbst dann, wenn die Kartusche 42 versehentlich fallengelassen wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Kartusche 42 so ausgelegt, daß diese bewirkt, daß das Rührelement 421 jedesmal dann vibriert, wenn die Welle 421a eine Drehung beendet. Die Vibration des Rührelements 421 löst den in der Kartusche 42 verfestigten Toner bzw. verhindert, daß sich der Toner verfestigt. Dies reduziert die Last, die auf das Rührelement 421 einwirkt und fördert ein sanftes bzw. gleichmäßiges Nachfüllen von Toner in die Entwicklungseinheit 3.
Wie in den Fig. 12A und 12B gezeigt, ist insbesondere die Stirnseite 422 zumindest mit einer Nase 422a in einem Abschnitt von dieser ausgebildet, der dem Abstandsstück 50 zugewandt ist. Wie in Fig. 13A und 13B gezeigt, ist das Abstandsstück 50 mit einem Einschnitt bzw. einer Aussparung 50a in einem Abschnitt von diesem ausgebildet, der der Nase 422a gegenüberliegen wird. Weil das Abstands stück 50 konstant in Richtung auf die Stirnseite 422 mittels der Schraubfeder 51 vorgespannt ist, wird dessen Oberfläche, die den Einschnitt 50a aufweist, gegen die Nase 43a der Stirnseite 422 gedrückt.
Bei vorstehend beschriebener Auslegung dreht sich das auf der Welle 421a montierte Abstandsstück 50 in Berührung mit der Nase 422a der Endplatte 422, wenn die Welle 421a gedreht wird. Während das Abstandsstück 50 sich in Rotation befindet, fällt die Nase 422a wiederholt in den Einschnitt 50a. Als Folge vibriert das Rührelemente 421 mit der Aufrührplatte 421b, die gegen den Toner in der Kartusche 42 schlägt. Die Vibration des Rührelements 421a löst den verfestigten Toner in der Kartusche 42 bzw. verhindert, daß der Toner sich verfestigt. Dies reduziert die auf das Rührelement 421a einwirkende Belastung und fördert ein gleichmäßiges Nachfüllen des Toners in die Entwicklungseinheit, wie vorstehend ausgeführt wurde. Falls es gewünscht ist, können die Nase 422a der Stirnseite 422 und der Einschnitt 50a des Abstandsstücks 50 miteinander vertauscht werden.
Außerdem springt die Rippe 52c aufgrund der Kraft der Schraubfeder 51 in die Nut 61f, sobald erstere in Ausrichtung mit letzterer gebracht wird, nachdem die Rippe 52c und die Nut 61f voneinander freigegeben worden sind, und zwar aufgrund einer Zunahme in der Belastung bzw. Last des Toners. Als Folge bewirkt die Rippe 52c, daß die Welle 421a vibriert. Diese Vibration dient ebenfalls dazu, den verfestigten Toner in der Kartusche 42 zu lösen und auf diese Weise die auf das Rührelement 421a einwirkende Belastung zu reduzieren, während zugleich ein gleichmäßiges Nachfüllen des Toners gefördert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel können das Eingriffselement 52 und das Verbindungselement 61 über die Rippe 52c und die Nut 61f miteinander in Eingriff gebracht werden. Alternativ können diese so ausgelegt sein, daß sie an ihren Stirnseiten eingreifen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zusammenfassend ein Eingriffselement in einem Tonerbehälter angeordnet und auf die Drehwelle eines Rührelements mittels eines elastischen bzw. federnden Elements montiert. Dies, in Verbindung mit der Tatsache, daß das Eingriffselemente in die axiale Richtung der Welle bewegt werden kann, absorbiert erfolgreich einen Stoß bzw. Schlag, wenn der Tonerbehälter beispielsweise versehentlich fallengelassen wird, wodurch das Eingriffselement vor einer Beschädigung geschützt wird.
Wenn eine Kraft, die größer ist als die Kraft des federnden Elements, auf das Eingriffselement in eine Richtung entgegengesetzt der Vorspannrichtung des federnden Elements einwirkt, wird das Eingriffselement von einem Antriebsübertragungselement freigegeben. Folglich wird verhindert, daß eine übermäßige Belastung, die die Welle zerbrechen oder in anderer Weise beschädigen würde, kontinuierlich auf die Welle einwirkt.
Selbst, nachdem das Eingriffselement von dem Antriebsübertragungselement freigegeben worden ist, wird ersteres mit letzterem in Eingriff gebracht, sobald diese einander treffen. Dies ist so, weil das Eingriffselement von dem federnden Element zu einer Position bewegt wird, wo es das Antriebsübertragungselement trifft. Wenn sich das Eingriffselement und das Antriebsübertragungselement aneinander anpassen, wirkt eine Vibration auf die Welle ein. Die Vibration löst Toner, der sich in dem Tonerbehälter verfestigt hat, reduziert die Belastung, die auf die Welle einwirkt, und fördert ein sanftes bzw. gleichmäßiges Nachfüllen des Toners zu einer Entwicklungseinrichtung.
Es sei außerdem angenommen, daß das Eingriffselement und ein in dem Antriebsübertragungselement enthaltener Eingriffsabschnitt in der Umfangsrichtung der Welle nicht ausgerichtet sind, wenn der Tonerbehälter in einen Kopierer eingesetzt ist. Dann werden diese automatisch durch die Rotation des Antriebsübertra gungselements in Eingriff gebracht. Dies macht es möglich, daß der Tonerbehälter in einfacher Weise in den Kopierer eingesetzt werden kann.
Weil die Welle dazu veranlaßt wird, zu vibrieren, jedesmal, wenn diese eine Rotation beendet, löst diese den verfestigten Toner in dem Tonerbehälter oder verhindert, daß sich der Toner verfestigt. Als Folge wird die Belastung, die auf die Welle einwirkt, reduziert und wird ein gleichmäßiges Nachfüllen von Toner zu der Entwicklungseinheit gefördert.
Zahlreiche Modifikationen werden für den Fachmann auf dem Gebiet nach einem Studium der Lehre der vorliegenden Offenbarung möglich werden, ohne den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche zu verlassen.

Claims

1. Tonernachfüllvorrichtung zum Nachfüllen von Toner in einer Entwicklungseinrichtung (2), welche Tonernachfüllvorrichtung (4) so ausgelegt ist, daß sie herausnehmbar in die Entwicklungseinrichtung (2) eingesetzt werden kann, umfassend:

einen Tonerbehälter (42), der eine Öffnung (420) zum Austragen von darin aufbewahrtem Toner sowie ein Rührelement (421) zum Rühren des Toners umfaßt; und

ein Eingriffselement (52), das auf eine Drehwelle (421a) des Rührelements (421) montiert ist und mit einem Antriebsübertragungselement (61), das mit einer Antriebsquelle verbunden ist, in Eingriff bringbar ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffselement (52) auf die Drehwelle mittels eines elastischen bzw. federnden Elements (51) montiert ist, welches das Eingriffselement zu einer Eingriffsstellung hin konstant vorspannt, in der das Eingriffselement (52) in das Antriebsübertragungselement (61) in einer axialen Richtung der Drehwelle eingreift, wenn der Tonerbehälter in die Entwicklungseinrichtung (2) eingesetzt ist, wobei das Eingriffselement (52) in die genannte axiale Richtung der Drehwelle (421a) bewegbar ist.

2. Tonernachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Eingriffselement (52) sowie ein in dem Antriebsübertragungselement (61) enthaltener Eingriffsabschnitt an jeweils abgeschrägten Oberflächen (52c, 61f) ineinander eingreifen, wobei sich das Eingriffselement (52) in die genannte Richtung bewegt, um auf diese Weise von dem Antriebsübertragungselement freigegeben zu sein, wenn eine Kraft, die größer ist als eine Vorspannung des elastischen Elements (51), in eine Richtung entgegengesetzt einer Vorspannungsrichtung des elastischen Elements auf das Eingriffselement einwirkt, das sich in Eingriff mit dem Antriebsübertragungselement befindet.

3. Tonernachfüllvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Eingriffselement (52) von dem elastischen Element (51) und in Eingriff mit dem Antriebsübertragungselement dazu veranlaßt wird, sich in die Eingriffsstellung (61d) zu bewegen, wenn das außer Eingriff mit dem Eingriffselement (52) gebrachte Antriebsübertragungselement (61) solange gedreht wird, bis das Eingriffselement und der Eingriffsabschnitt des Antriebsübertragungselements in einer Umfangsrichtung der Drehwelle miteinander ausgerichtet sind.

4. Tonernachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein drehbewegliches Element, das auf die Drehwelle montiert ist und einer Stirnseite (422) des Tonerbehälters (42) gegenüberliegt, wobei die Stirnseite oder ein Ende des drehbeweglichen Elements (50), das der Stirnseite gegenüberliegt, mit einer Nase (422a) ausgebildet ist, während das Ende des drehbeweglichen Elements oder die genannte Stirnseite mit einem Einschnitt bzw. einer Aussparung (50a) ausgebildet ist, wobei die Nase und der Einschnitt intermittierend ineinander eingreifen, wenn sich das drehbewegliche Element in Rotation befindet.

5. Tonernachfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Tonerbehälter (42) ausgelegt ist, um darin Toner aufzubewahren.

6. Bilderzeugungsvorrichtung umfassend eine Tonernachfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der sich das Antriebsübertragungselement (61) in Eingriff mit dem Eingriffselement (52) befindet.