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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsmaschine, die
mit einer Entwicklungseinrichtung ausgerüstet ist, die ein elektrostatisches
latentes Bild, das auf einer Bildträgereinrichtung gebildet ist,
zu einem Tonerbild entwickelt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Als
Bilderzeugungsmaschine, wie zum Beispiel als Kopiergerät, Druckgerät, Facsimilegerät usw.,
wird in der Praxis häufig
eine Bilderzeugungsmaschine des Typs verwendet, bei der ein elektrostatisches
latentes Bild auf einer Bildträgereinrichtung erzeugt
wird, wobei das elektrostatische latente Bild zu einem Tonerbild
entwickelt wird, das anschließend auf
ein Flächenkörpermaterial übertragen
wird.
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Zusätzlich zu
der Bildträgereinrichtung
weist eine solche Bilderzeugungsmaschine außerdem eine Bilderzeugungseinrichtung
zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung,
eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen
latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung
zu einem Tonerbild, eine Übertragungseinrichtung
zum Übertragen
des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung
auf ein Flächenkörpermaterial
sowie eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen des Toners auf, der
nach dem Übertragen
des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung
auf das Flächenkörpermaterial
auf der Bildträgereinrichtung
zurückgeblieben
ist.
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Ferner
ist bereits eine Tonerrückgewinnungseinrichtung
vorgeschlagen und in der Praxis verwendet worden, um durch die Reinigungseinrichtung
von der Bildträgereinrichtung
entfernten Toner in die Entwicklungseinrichtung zurückzuführen. Was die
Bilderzeugungsmaschinen anbelangt, die mit der Tonerrückgewinnungseinrichtung
ausgestattet sind, soll zum Beispiel verwiesen werden auf die Veröffentlichungen
JP-A-101979/1980, JP-A-8682/1988, JP-A-29776/1988 und US-A-4 768
055.
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Die
Entwicklungseinrichtung beinhaltet im allgemeinen einen Entwicklerbehälter zum
Aufnehmen eines Entwicklers, der den Toner und Trägerpartikel
aufweist, eine Entwickler-Aufbringeinrichtung zum Aufbringen des
Entwicklers in dem Entwicklerbehälter
auf die Bildträgereinrichtung,
eine Tonernachfülleinrichtung
zum Wiederauffüllen
des Entwicklerbehälters
mit Toner, eine Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung zum Feststellen
der Tonerkonzentration (das Verhältnis
TW/DW des Gewichts TW des Toners zu dem Gewicht DW des Entwicklers)
des in dem Entwicklerbehälter
enthaltenen Entwicklers, sowie eine Tonernachfüll-Steuereinrichtung zum Steuern
des Betriebs der Tonernachfülleinrichtung.
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Die
Tonernachfülleinrichtung
weist eine Toneraufnahmekammer auf, in welche eine frische Tonerpatrone
eingesetzt werden kann, wobei die Patrone an ihrem Boden eine Austrittsöffnung besitzt.
Somit fällt
frischer Toner durch die Öffnung
an der Bodenseite der Tonerpatrone. Danach wird der Toner von einer
zylindrischen Tonerzuführungsrolle,
die in einer Toneraustrittsöffnung
der Toneraufnahmekammer angeordnet ist, einer Entwicklungskammer
zugeführt.
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Die
Tonernachfüll-Steuereinrichtung
vergleicht einen von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßten Wert
mit einem Schwellenwert und steuert die Tonernachfülleinrichtung. Normalerweise
ist die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung durch einen Detektor
für magnetische
Permeabilität
gebildet, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich in Abhängigkeit
von der magnetischen Permeabilität
des Entwicklers ändert,
wobei die Ausgangsspannung mit sinkender Tonerkonzentration zunimmt.
Bei dem Schwellenwert handelt es sich um eine Spannung.
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Die
Tonernachfülleinrichtung
wird außer
Betrieb gesetzt, wenn der von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung
erfaßte
Wert höher
ist als die durch den Schwellenwert angegebene Tonerkonzentration,
d.h. wenn die Ausgangsspannung des Detektors für magnetische Permeabilität den Schwellenwert
nicht erreicht, während
die Tonernachfülleinrichtung
in Betrieb gesetzt wird, wenn die Tonerkonzentration, die durch den
von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung erfaßten Wert
dargestellt wird, niedriger wird als die durch den Schwellenwert repräsentierte
Tonerkonzentration, d.h. wenn die Ausgangsspannung des Detektors
für magnetische Permeabilität höher wird
als der Schwellenwert.
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Wenn
die Tonerrückgewinnungseinrichtung vorgesehen
ist, weist die Tonernachfülleinrichtung eine
für frischen
Toner vorgesehene Behältereinrichtung,
in der neuer bzw. frischer Toner enthalten ist, eine Aufnahmekammer
für zurückgeführten Toner,
in der der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung rückzuführende Toner
aufgenommen wird, eine Tonermischkammer zum Zusammenmischen des
frischen Toners, der von der Behältereinrichtung
für frischen
Toner zugeführt
wird, sowie des Toners, der von der Aufnahmekammer für zurückgewonnenen Toner
zugeführt
wird, eine für
zurückgewonnenen
Toner vorgesehene Zuführeinrichtung
zum Zuführen des
zurückgewonnenen
Toners in der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner in die Mischkammer sowie eine Tonereinführungseinrichtung zum Einführen des
Toners in der Mischkammer in den Entwicklerbehälter auf.
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Die
Tonereinführungseinrichtung
der Tonernachfülleinrichtung
weist einen Elektromotor zum Wiederauffüllen des Toners auf. Wenn die
Tonernachfülleinrichtung
in Betrieb ist, wird dem Elektromotor zum Wiederauffüllen des
Toners wiederholt Energie lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer
sowie in vorbestimmten Zeitintervallen zugeführt.
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Eine
Förder-/Rühreinrichtung
ist in dem Entwicklerbehälter
der Entwicklungseinrichtung angeordnet. Bei einem typischen Beispiel
ist eine Umwälz- oder
Umlaufpassage in dem Entwicklerbehälter gebildet, die durch eine
stromaufseitige Passage und eine stromabseitige Passage gebildet
ist, die sich in Richtung der Breite parallel erstrecken, wobei
die stromaufseitige Passage und die stromabseitige Passage an ihren
beiden Enden in Richtung der Breite miteinander in Verbindung stehen.
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Die
Förder-/Rühreinrichtung
beinhaltet einen stromaufseitigen Förder/Rührmechanismus, der in der stromaufseitigen
Passage angeordnet ist, sowie einen stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus, der
in der stromabseitigen Passage angeordnet ist.
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Der
stromaufseitige Förder-/Rührmechanismus
ist durch eine rotierende Welle, die sich durch die stromaufseitige
Passage in Richtung der Breite hindurcherstreckt, sowie durch ein
wendelförmiges Blatt
gebildet, das auf der Umfangsoberfläche der rotierenden Welle angeordnet
ist.
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Der
stromabseitige Förder-/Rührmechanismus
ist durch eine rotierende Welle, die sich durch die stromabseitige
Passage in Richtung der Breite hindurcherstreckt sowie durch ein
wendelförmiges Blatt
gebildet, das auf der Umfangsoberfläche der rotierenden Welle angeordnet
ist.
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Die
Entwickler-Aufbringeinrichtung in der Entwicklungseinrichtung beinhaltet
ein Hülsenelement,
das sich entlang der stromabseitigen Passage in Richtung der Breite
erstreckt, die den in der stromabseitigen Passage vorhandenen Entwickler
in einer Entwickleransaugzone ansaugt und den Entwickler auf das
elektrostatische latente Bild auf der Bildträgereinrichtung in einer Entwicklungsvorgangszone
aufbringt.
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Ferner
ist ein Entwickler-Begrenzungselement zwischen der Entwickler-Ansaugzone
und der Entwicklungsvorgangszone angeordnet, um die Menge des Entwicklers
zu begrenzen, der auf der Umfangsoberfläche des Hülsenelements vorhanden ist.
Stationäre
Dichtungselemente sind an beiden Enden des Hülsenelements angeordnet und
erstrecken sich in bogenförmig
gekrümmter
Weise das Hülsenelement
entlang.
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Die
herkömmliche
Bilderzeugungsmaschine beinhaltet jedoch die nachfolgend genannten
Probleme, die der Lösung
bedürfen.
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In
der Bilderzeugungsmaschine, die mit der Tonerrückgewinnungseinrichtung ausgerüstet ist, wird
der zurückgewonnene
Toner üblicherweise
nicht direkt dem Entwicklerbehälter
zugeführt.
Der zurückgewonnene
Toner, der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung
in die Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner zurückgeführt worden
ist, wird in die Mischkammer eingebracht, während der frische Toner aus
der Frischtoner-Behältereinrichtung
in die Mischkammer eingebracht wird.
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Der
zurückgewonnene
Toner und der frische Toner werden dann in der Mischkammer miteinander vermischt,
und anschließend
wird der gemischte Toner in den Entwicklerbehälter eingefüllt. Bei der herkömmlichen
Bilderzeugungsmaschine werden jedoch der zurückgewonnene Toner und der frische
Toner nicht in ausreichendem Maße
und in günstiger Weise
in der Mischkammer miteinander vermischt, sondern sie werden in
Form von separaten Schächten
in den Entwicklerbehälter
eingeführt.
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Außerdem wird
in der Bilderzeugungsmaschine, die mit der Tonerrückgewinnungseinrichtung ausgerüstet ist,
der zurückgewonnene
Toner, der von der Rückgewinnungseinrichtung
zurückgeführt wird, zuerst
von der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner in der Tonernachfülleinrichtung
aufgenommen.
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Die
Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben empirisch den Umstand
ermittelt, daß der
zurückgewonnene
Toner aus der Aufnahmekammer für zurückgewonnenen
Toner in einem Falle überfließt, in welchem
der zurückgewonnene
Toner zu einer Zeit und in großen
Mengen zurückgeführt wird.
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine große Menge
von Resttoner von der Reinigungseinrichtung aus der Bildträgereinrichtung
entfernt wird, und zwar als Ergebnis eines aufeinanderfolgenden
Kopiervorganges einer großen
Anzahl von kleinen Dokumenten unter Verwendung einer herkömmlichen
Bilderzeugungsmaschine, beispielsweise eines Kopiergerätes, dessen
Dokumentenabdeckung geöffnet
ist. Dies gilt aber auch für
einen Fall, wenn der zurückgewonnene Toner
abrupt bewegt wird, und zwar aufgrund eines physischen Stoßes, der
von der Reinigungseinrichtung ausgeübt wird, und zwar als Folge
einer Behandlung bei einem Stau von blattförmigen Materialien.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bilderzeugungsmaschine anzugeben,
die mit einer Tonerrückgewinnungseinrichtung
ausgerüstet
ist, wobei der Toner, der von einer Tonerrückgewinnungseinrichtung in
eine Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner zurückgeführt wird,
in einem ausreichenden Maße
mit frischem Toner in einer Mischkammer vermischt wird, und bei
der der vermischte Toner dann dem Entwicklerbehälter zugeführt wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bilderzeugungsmaschine
anzugeben, die mit einer Tonerrückgewinnungseinrichtung
ausgerüstet
ist, welche in zuverlässiger
Weise verhindert, daß der
zurückgewonnene
Toner aus der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner überfließt, ohne
daß das
Erfordernis besteht, daß die Kapazität der Aufnahmekammer
für zurückgewonnenen
Toner, welche den von der Tonerrückgewinnungseinrichtung
zurückgeführten Toner
erhält,
in großem
Umfang vergrößert werden
muß.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird
gemäß der Erfindung
eine Bilderzeugungsmaschine angegeben, die folgendes aufweist: eine
Bildträgereinrichtung;
eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen
latentes Bildes auf der Bildträgereinrichtung;
eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen
latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung
zu einem Tonerbild; eine Übertragungseinrichtung
zum Übertragen
des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung auf
ein Flächenkörpermaterial;
eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen des Toners, der auf der
Bildträgereinrichtung
zurückgeblieben
ist, nachdem das Tonerbild auf der Bildträgereinrichtung auf das Flächenkörpermaterial übertragen
worden ist; und eine Tonerrückgewinnungseinrichtung
zum Rückführen des
Toners, der von der Reinigungseinrichtung von der Bildträgereinrichtung
entfernt worden ist, in die Entwicklungseinrichtung.
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Dabei
weist die Entwicklungseinrichtung folgendes auf: einen Entwicklerbehälter zum
Aufnehmen eines Entwicklers, der den Toner und Trägerpartikel
aufweist; eine Entwickler-Aufbringeinrichtung zum Aufbringen des
Entwicklers in den Entwickler behälter
auf die Bildträgereinrichtung;
eine Tonernachfülleinrichtung
zum Wiederauffüllen
des Entwicklerbehälters
mit dem Toner; eine Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung zum
Detektieren der Tonerkonzentration des Entwicklers, der in dem Entwicklerbehälter enthalten
ist; und eine Tonernachfüll-Steuereinrichtung
zum Steuern des Betriebes der Tonernachfülleinrichtung durch Vergleichen
eines Wertes, der von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung
detektiert worden ist, mit einem Schwellenwert.
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Die
Tonernachfülleinrichtung
weist dabei folgendes auf: eine Frischtoner-Behältereinrichtung, um einen frischen
Toner aufzunehmen; eine Aufnahmekammer für zurückgewonnenen Toner, um den Toner
aufzunehmen, der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung
zurückgewonnen
worden ist; eine Tonermischkammer, um den frischen Toner, der von der
Frischtoner-Behältereinrichtung
zugeführt
wird, mit dem Toner zu mischen, der von der Aufnahmekammer für zurückgewonnenen
Toner zugeführt wird;
eine Tonerzuführungseinrichtung
für zurückgewonnenen
Toner, um den zurückgewonnenen
Toner in der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner der Mischkammer zuzuführen;
und eine Tonereinführungseinrichtung,
um den Toner in der Mischkammer in den Entwicklerbehälter einzuführen.
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Die
Bilderzeugungsmaschine ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischkammer
ihre obere Wand, die eine Seitenwand und eine vordere Wand geöffnet hat;
daß die Frischtoner-Behältereinrichtung über der Mischkammer
angeordnet ist und eine Austragsöffnung
besitzt, die mit der offenen oberen Wand der Mischkammer in Verbindung
steht, so daß es
dem frischen Toner in der Frischtoner-Behältereinrichtung möglich ist,
durch die Austragsöffnung
in die Mischkammer zu fallen;
daß die Tonerzuführungseinrichtung
für zurückgewonnenen
Toner von einer drehbaren Welle, die sich längs der offenen einen Seitenwand
der Mischkammer erstreckt, und Schaufelstücken gebildet wird, die an
der Außenumfangsfläche der
drehbaren Welle angeordnet sind, wobei sich die Schaufelstücke von
der Außenumfangsfläche der
drehbaren Welle in radialer Richtung erstrecken und sich außerdem in
der axialen Richtung längs
der Außenumfangsfläche der drehbaren
Welle erstrecken;
daß die
Tonerzuführungseinrichtung
für zurückgewonnenen
Toner dazu ausgelegt ist, den zurückgewonnenen Toner über die
eine offene Seitenwand der Mischkammer in die Mischkammer hinein
zuzuführen;
und
daß die
Tonereinführungseinrichtung
den Toner aus der Mischkammer fördert
und ihn über
die offene vordere Wand der Mischkammer in den Entwicklerbehälter einführt.
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Die
drehbare Welle dreht sich in einer Richtung, in der die Vorderkanten
in der radialen Richtung der Schaufelstücke sich aus der unteren Position
in die höhere
Position auf einer Seite der offenen einen Seitenwand der Mischkammer
bewegen.
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Um
die weitere, oben genannte Aufgabe gemäß der Erfindung zu lösen, wird
eine Bilderzeugungsmaschine angegeben, die folgendes aufweist: eine
Bildträgereinrichtung;
eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen
latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung;
eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen
latentes Bildes auf der Bildträgereinrichtung zu
einem Tonerbild; eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen
des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung
auf ein Flächenkörpermaterial;
eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen des Toners, der auf der
Bildträgereinrichtung
zurückgeblieben
ist, nachdem das Tonerbild auf der Bildträgereinrichtung auf das Flächenkörpermaterial übertragen
worden ist; und eine Tonerrückgewinnungseinrichtung
zum Rückführen des
Toners, der von der Reinigungseinrichtung von der Bildträgereinrichtung
entfernt worden ist, in die Entwicklungseinrichtung.
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Dabei
weist die Entwicklungseinrichtung folgendes auf: einen Entwicklerbehälter zum
Aufnehmen eines Entwicklers, der den Toner und Trägerpartikel
aufweist; eine Entwickler-Aufbringeinrichtung zum Aufbringen des
Entwicklers in dem Entwicklerbehälter
auf die Bildträgereinrichtung;
eine Tonernachfülleinrichtung
zum Wiederauffüllen
des Entwicklerbehälters
mit dem Toner; eine Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung zum
Detektieren der Tonerkonzentration des Entwicklers, der in dem Ent wicklerbehälter enthalten
ist; und eine Tonernachfüll-Steuereinrichtung
zum Steuern des Betriebes der Tonernachfülleinrichtung durch Vergleichen
eines Wertes, der von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung
detektiert worden ist, mit einem Schwellenwert.
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Die
Tonernachfülleinrichtung
weist dabei folgendes auf: eine Frischtoner-Behältereinrichtung, um einen frischen
Toner aufzunehmen; eine Aufnahmekammer für zurückgewonnenen Toner, um den Toner
aufzunehmen, der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung
zurückgewonnen
worden ist; eine Tonermischkammer, um den frischen Toner, der von der
Frischtoner-Behältereinrichtung
zugeführt
wird, mit dem Toner zu mischen, der von der Aufnahmekammer für zurückgewonnenen
Toner zugeführt wird;
eine Tonerzuführungseinrichtung
für zurückgewonnenen
Toner, um den zurückgewonnenen
Toner in der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner der Mischkammer zuzuführen;
und eine Tonereinführungseinrichtung,
um den Toner in der Mischkammer in den Entwicklerbehälter einzuführen,
und
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Kapazität der
Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner so vorgegeben ist, daß sie
etwa 20 % der Kapazität der
Frischtoner-Behältereinrichtung
besitzt.
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In
der Bilderzeugungsmaschine, die gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
angegeben wird, wird eine spezielle Konzeption verwendet, wobei
der frische Toner durch die offene obere Wand der Mischkammer in
die Mischkammer fallen kann und der zurückgewonnene und zurückgeführte Toner
durch die offene Seitenwand der Mischkammer in die Mischkammer eingeführt wird,
so daß der
zurückgewonnene
Toner und der frische Toner in günstiger
Weise und in einem ausreichenden Maße in der Mischkammer miteinander
vermischt werden.
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Bei
der Bilderzeugungsmaschine gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kapazität der Aufnahmekammer
für zurückgewonnenen
Toner so vorgegeben, daß sie
etwa 20 % der Kapazität
der Frischtoner-Behältereinrichtung besitzt.
Dies ist eine theoretisch maximale Kapazität für den zurückgewonnenen Toner, der von
der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner erhalten und aufgenommen wird.
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Dies
macht es möglich,
die Kapazität
der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner auf einen minimalen Wert zu verringern, der erforderlich ist,
und somit ist es möglich,
zu verhindern, daß der zurückgewonnene
Toner aus der Aufnahmekammer für
zurückgewonnenen
Toner überfließt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht zur Erläuterung von
Hauptbereichen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
teilweise weggeschnittene Draufsicht zur Erläuterung eines Entwicklerbehälters, einer Entwickler-Aufbringeinrichtung,
eines stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus
und eines stromabseitigen Förder/Rührmechanismus
in einer Entwicklungseinrichtung, die in der in 1 gezeigten
Bilderzeugungsmaschine angeordnet ist;
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3 eine
Perspektivansicht zur Erläuterung
von Bereichen von Dichtungselementen in der Entwicklungseinrichtung,
die in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine
angeordnet ist;
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4 eine
fragmentarische Perspektivansicht einer Tonernachfülleinrichtung
in der Entwicklungseinrichtung, eines Bereichs der Reinigungseinrichtung
sowie einer Tonerrückgewinnungseinrichtung
in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine;
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5 eine
Schnittansicht zur Erläuterung
eines Bereichs der in 4 gezeigten Tonernachfülleinichtung;
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6 eine
Schnittansicht zur Erläuterung
eines Bereichs der in 4 gezeigten Tonernachfülleinrichtung;
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7 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung von
mit der Steuerung befaßten
Elementen, die in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine
angeordnet sind;
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8 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
des Tonernachfüll-Steuervorgangs
bei der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine;
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9 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer Beziehung zwischen der Stückzahl
von Flächenkörpermaterialien,
auf die das Tonerbild übertragen
worden ist, und der Tonerkonzentration, die von einer Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung
erfaßt wird,
die durch einen Detektor für
magnetische Permeabilität
gebildet ist; und
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10 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Beziehung zwischen der Ausgangsspannung der durch den Detektor
für magnetische
Permeabilität gebildeten
Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung und der Tonerkonzentration.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Bilderzeugungsmaschine werden im folgenden
unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben.
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Abriß der Gesamtausbildung der
Bilderzeugungsmaschine
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Wie
unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, weist die Bilderzeugungsmaschine
eine rotierende Trommel 2 auf, die sich in einer durch
einen Pfeil 4 angedeuteten Richtung dreht. Ein Bildträgerelement 6 ist
auf der Umfangsfläche
der rotierenden Trommel 2 angeordnet. Das die Bildträgereinrichtung bildende
Bildträgerelement 6 kann
aus einem geeigneten elektrostatischen lichtempfindlichen Material gebildet
sein.
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Bei
Rotation der rotierenden Trommel 2 in der durch den Pfeil 4 angedeuteten
Richtung bewegt sich das Bildträgerelement 6 durch
eine endlose Passage, die durch die Umfangsfläche der rotierenden Trommel 2 gebildet
ist, und durchläuft
eine Bilderzeugungszone 8 zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten
Bildes, eine Entwicklungszone 10, eine Übertragungszone 12 sowie
eine Reinigungszone 14 in dieser Reihenfolge.
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In
der Bilderzeugungszone 8 zum Erzeugen des elektrostatischen
latenten Bildes wird die Oberfläche
des Bildträgerelements 6 durch
die Wirkung einer Korona-Entladungseinrichtung 16 mit einer
bestimmten Polarität
gleichmäßig aufgeladen,
und anschließend
wird das Bildträgerelement 6 entsprechend
dem zu bildenden Bild mit Licht bestrahlt, wie dies schematisch
durch den Pfeil 18 dargestellt ist, so daß die elektrische
Ladung selektiv aufgehoben wird und ein elektrostatisches latentes
Bild auf dem Bildträgerelement 6 gebildet
wird.
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In
der Entwicklungszone 10 wird Toner auf das elektrostatische
latente Bild auf dem Trägerelement 6 durch
die Wirkung einer Entwicklungseinrichtung aufgebracht, die allgemein
bei dem Bezugszeichen 20 dargestellt ist, und das elektrostatische
latente Bild wird zu einem Tonerbild entwickelt.
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In
der Übertragungszone 12 wird
das Tonerbild auf dem Bildträgerelement 6 auf
ein Flächenkörpermaterial
(nicht gezeigt) übertragen,
das unter Durchlaufung der Übertragungszone 12 befördert wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird von der Korona-Entladungseinrichtung 22 ein Übertragungs-Entladestrom auf
die rückwärtige Oberfläche des
Flächenkörpermaterials
aufgebracht, bei dem es sich zum Beispiel um ein normales Papier
handelt.
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In
der Reinigungszone 14 wird der restliche Toner durch die
Wirkung einer Reinigungseinrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 24 dargestellt
ist, von dem Bildträgerelement 6 entfernt.
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Ferner
ist in der Bilderzeugungsmaschine eine Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 (4) zum
Zurückführen des
Toners, der durch die Reinigungseinrichtung 24 von dem
Bildträgerelement 6 entfernt
worden ist, in die Entwicklungseinrichtung 20 angeordnet.
Die Entwicklungseinrichtung 20, die Reinigungseinrichtung 24 und
die Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 werden
nachfolgend ausführlich beschrieben.
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Abriß der Entwicklungseinrichtung
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Wie
unter Bezugnahme auf 2 in Verbindung mit 1 zu
sehen ist, beinhaltet die Entwicklungseinrichtung 20 einen
Entwicklerbehälter 28,
der durch ein unteres Element 30 und ein oberes Element 32 gebildet
ist. Das untere Element 30 besitzt eine Bodenwand 34,
eine Rückwand 36 sowie
zwei Seitenwände 38 und 40.
Das obere Element 32 besitzt eine obere Wand 42 und
eine vordere Wand 44.
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Das
untere Element 30 und das obere Element 32 sind
zur Bildung eines Entwicklerbehälters miteinander
verbunden, wie es in 1 gezeigt ist. In dem unteren
Element 30 ist in integraler Weise eine Trennwand 46 ausgebildet,
die im wesentlichen senkrecht von der Bodenwand 34 nach
oben ragt, und zwar mit Ausnahme ihrer beiden Seitenbereiche.
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Der
Raum in dem Entwicklerbehälter 28 ist durch
die Trennwand 46 in eine stromaufseitige Passage (die Passage
auf der rechten Seite der Trennwand 46 in 1 oder
die Passage auf der Oberseite der Trennwand 46 in 2)
sowie eine stromabseitige Pas sage 50 (die Passage auf der
linken Seite der Trennwand 46 in 1 oder die
Passage auf der Unterseite der Trennwand 46 in 2)
geteilt. In der stromaufseitigen Passage 48 ist ein stromaufseitiger Förder-/Rührmechanismus 52 angeordnet,
und in der stromabseitigen Passage 50 ist ein stromabseitiger
Förder-/Rührmechanismus 54 angeordnet.
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Der
Entwicklerbehälter 28 beinhaltet
eine Entwickler-Aufbringeinrichtung 56, die gebildet ist durch
ein rotierendes Hülsenelement 58,
das sich in Richtung der Breite (in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche des
Papiers in 1 oder in 2 in
horizontaler Richtung) längs
des stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 erstreckt,
sowie durch ein stationäres
magnetisches Element 60, das im Inneren des Hülsenelements 58 angeordnet
ist. In der vorderen Oberfläche
des Entwicklerbehälters 28 ist eine Öffnung 62 ausgebildet,
die sich in Richtung der Breite erstreckt, und das Hülsenelement 58 der
Entwickler-Aufbringeinrichtung 28 ragt durch die Öffnung 62 teilweise
nach vorne hindurch und ist nahe der Umfangsfläche der rotierenden Trommel 2 in
der Entwicklungszone 10 angeordnet.
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Ein
Entwickler-Begrenzungselement 64 ist an dem oberen Element 32 des
Entwicklerbehälters 28 über ein
Kopplungsstück 63 befestigt.
Das Entwickler-Begrenzungselement 64 hängt im wesentlichen senkrecht
nach unten in Richtung auf das Hülsenelement 58,
und ein Spalt d1, der wünschenswerterweise
etwa 0,3 bis etwa 0,8 mm breit ist, ist zwischen dem freien Ende
des Entwickler-Begrenzungselements 64 und der Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 gebildet.
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Eine
Tonerdichte-Erfassungseinrichtung 66 ist in Richtung der
Breite nahezu in der Mitte der Rückwand 36 des
Entwicklerbehälters 28 angeordnet.
Die Tonerdichte-Erfassungseinrichtung 66 kann durch
einen Detektor für
magnetische Permeabilität gebildet
sein, dessen Detektionsfläche
zu der stromaufseitigen Passage 48 hin freiliegt.
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Der
Entwicklerbehälter 28 enthält einen
Entwickler 68, der Toner und Trägerpartikel aufweist. Der Entwickler 68 wird
von dem einen Endbereich zu dem anderen Endbereich der stromaufseitigen
Passage 48 befördert,
wie dies durch einen Pfeil 69 darge stellt ist (in 2 von
dem rechten Ende in Richtung auf das linke Ende), während er
durch die Wirkung des stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 durchgerührt wird,
und ferner wird der Entwickler 68 von dem anderen Ende
der stromaufseitigen Passage 48 (dem linken Ende in 2)
in Richtung auf das andere Ende der stromabseitigen Passage 50 (dem linken
Ende in 2) befördert.
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In
der stromabseitigen Passage 50 befördert der stromabseitige Förder/Rührmechanismus 54 den Entwickler 68 unter
Durchmischung desselben von dem anderen Ende zu dem einen Ende (von
dem linken Ende in Richtung auf das rechte Ende in 2), wie
dies durch den Pfeil 70 angedeutet ist, und befördert diesen
ferner von dem einen Ende der stromabseitigen Passage (dem rechten
Ende in 2) in Richtung auf das eine
Ende der stromaufseitigen Passage 48 (dem rechten Ende
in 2).
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Auf
diese Weise zirkuliert der Entwickler 68 durch die stromaufseitige
Passage 48 und die stromabseitige Passage 50,
wobei der Toner und die Trägerpartikel
während
ihrer Zirkulation durchgerührt werden,
so daß der
Toner mit einer vorbestimmten Polarität elektrisch geladen wird.
Die Ausbildung sowie die Wirkung des stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 und
des stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 werden
nachfolgend noch ausführlicher
beschrieben.
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Das
Hülsenelement 58 der
Entwickler-Aufbringeinrichtung 56 wird in einer durch einen
Pfeil 71 in 1 angedeuteten Richtung rotationsmäßig bewegt.
In einem Entwickleransaugbereich 72 wird der Entwickler 68 auf
der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 gehalten,
während
er durch das stationäre magnetische
Element 80 magnetisch angezogen wird.
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Der
auf diese Weise festgehaltene Entwickler 68 wird zu der
Entwicklungszone 10 befördert
und auf das elektrostatische latente Bild auf dem Bildträgerelement 6 aufgebracht,
so daß der
Toner selektiv an dem Bildträgerelement 6 anhaftet,
um ein Tonerbild zu entwickeln. Das Entwickler-Begrenzungselement 64 begrenzt
die Menge des Entwicklers 68, der auf der Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 aufgenommen
und zu der Entwicklungszone 10 befördert wird.
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Wenn
der Toner in dem Entwickler 68 mit der Ausführung des
Entwicklungsvorgangs aufgebraucht wird und die Tonerkonzentration
in dem Entwickler 68 niedriger wird als ein vorbestimmter
Wert, erfolgt ein Wiederauffüllen
von Toner in den Entwicklerbehälter 28 aufgrund
der Wirkung einer Tonernachfülleinrichtung,
die später
erläutert
wird.
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In
dem oberen Element des Entwicklerbehälters 28 ist eine
Tonernachfüllöffnung 74 ausgebildet, wie
dies in 2 mit einer unterbrochenen Linie
dargestellt ist, und der Toner wird durch die Tonernachfüllöffnung 74 in
die stromaufseitige Passage 48 eingebracht. Das Wiederauffüllen des
Toners wird nachfolgend ausführlicher
beschrieben.
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Stromaufseitiger und stromabseitiger
Förder-/Rührmechanismus
in der Entwicklungseinrichtung
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Wie
unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 zu
sehen ist, weist der stromaufseitige Förder-/Rührmechanismus 52 eine
drehbare Welle 76 auf, die zwischen den beiden Seitenwänden 38 und 40 des
unteren Elements 30 in dem Entwicklerbehälter 28 drehbar
angebracht ist und sich in der stromaufseitigen Passage 48 erstreckt.
Kreisförmige Flansche 78 und 80 sind
an den beiden Enden der drehbaren Welle 76 ausgebildet.
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Ein
kontinuierliches wendelförmiges
Blatt 82 ist auf der rotierenden Welle 76 zwischen
den kreisförmigen
Flanschen 78 und 80 ausgebildet. Die kreisförmigen Flansche 78, 80 und
das wendelförmige Blatt 82 können im
wesentlichen den gleichen Außendurchmesser
aufweisen. Der Spalt ist relativ klein zwischen dem einen Ende des
wendelförmigen Blatts 82 und
dem kreisförmigen
Flansch 78, während
der Spalt zwischen dem anderen Ende des wendelförmigen Blatts 82 und
dem kreisförmigen
Flansch 80 relativ groß ist.
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Ein
Endschaufelstück 84 ist
zwischen dem einen Ende des wendelförmigen Blatts 82 und
dem kreisförmigen
Flansch 78 ausgebildet, wobei sich das Endschaufelstück 84 in
Radialrichtung von der Umfangsfläche
der rotierenden Welle 76 weg erstreckt und sich außerdem gerade
und kontinuierlich in Axialrichtung von dem einen Ende des wendelförmigen Blatts 82 bis
zu dem kreisförmigen
Flansch 78 erstreckt.
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Das
in Radialrichtung vordere Ende des Endschaufelstücks 84 ist im wesentlichen
ausgefluchtet mit dem äußeren Umfangsrand
des wendelförmigen Blatts 82 angeordnet
(oder mit anderen Worten der Radius einer kreisförmigen Ortskurve, die durch
das in Radialrichtung vordere Ende des Endschaufelstücks 84 bei
Rotation der rotierenden Welle 76 beschrieben wird, ist
im wesentlichen der gleiche wie der Radius der äußeren Umfangskante des wendelförmigen Blatts 82).
Ein Paar Transferschaufelstücke 86 ist
auf der rotierenden Welle 76 zwischen dem anderen Ende
des wendelförmigen
Blatts 82 und dem kreisförmigen Flansch 80 ausgebildet,
wobei die Transferschaufelstücke
jeweils unter einem Winkel von 180° voneinander beabstandet angeordnet
sind.
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Die
beiden Transferschaufelstücke 86 erstrecken
sich in Richtung auf den kreisförmigen
Flansch 80, wobei sie von der rechten Seite in 2 aus
gesehen in einem gewissen Ausmaß im
Uhrzeigersinn geneigt angeordnet sind. Es ist wünschenswert, daß die in
Radialrichtung vorderen Enden der beiden Transferschaufelstücke 68 im
wesentlichen ausgefluchtet mit der Außenumfangskante des wendelförmigen Blatts 82 oder
geringfügig
innerhalb von dieser angeordnet sind.
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Wie
in 2 deutlich gezeigt ist, sind auf der Außenumfangsfläche der
rotierenden Welle 76 nahezu rechteckig ausgebildete große Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e und 88f gebildet,
die sich in Radialrichtung von der Umfangsfläche der rotierenden Welle 76 weg
erstrecken und sich in Axialrichtung über das wendelförmige Blatt 82 erstrecken.
-
Diese
sechs großen
Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e und 88f sind
im wesentlichen in den gleichen winkelmäßigen Positionen angeordnet und
erstrecken sich gerade über
das wendelförmige Blatt 82,
wobei ihre in Radialrichtung vorderen Kanten im wesentlichen ausgefluchtet
mit der Außenumfangskante
des wendelförmigen
Blatts 82 angeordnet sind.
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Wie
in 1 zu sehen ist, ist ferner in dem zentralen Bereich
der rotierenden Welle 76 ein Paar großer Schaufelstücke 88g mit
einer winkelmäßigen Beabstandung
von 180° sowie
den großen
Schaufelstücken 88c und 88d gegenüberliegend
ausgebildet.
-
Die
großen
Schaufelstücke 88g weisen
eine nahezu rechteckige Gestalt auf und erstrecken sich gerade sowie
kontinuierlich über
das wendelförmige Blatt 82,
wobei ihre in Radialrichtung vorderen Kanten im wesentlichen ausgefluchtet
mit der Außenumfangskante
des wendelförmigen
Blatts 82 angeordnet sind.
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Auf
der Außenumfangsfläche der
rotierenden Welle 76 ist ferner eine Anzahl nahezu rechteckiger,
kleiner Schaufelstücke 90 ausgebildet,
die sich in Radialrichtung von der Umfangsfläche der rotierenden Welle 76 weg
erstrecken und sich ferner in Axialrichtung über das wendelförmige Blatt 82 erstrecken.
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Wie
unter Bezugnahme auf 2 verständlich wird, sind die kleinen
Schaufelstücke 90 in
einer winkelmäßigen Beabstandung
von 180° auf
der einen Hälfte
der rotierenden Welle 76 (der rechten Hälfte in 2) ausgebildet,
während
die kleinen Schaufelstücke 90 auf
der anderen Hälfte
der rotierenden Welle 76 (der linken Hälfte in 2) mit einer winkelmäßigen Beabstandung
von 90° ausgebildet sind.
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Somit
beträgt
die Anzahl der auf der einen Hälfte
der rotierenden Welle 76 ausgebildeten kleinen Schaufelstücke 90 die
Hälfte
der auf der anderen Hälfte
der rotierenden Welle 76 ausgebildeten kleinen Schaufelstücke 90.
Die kleinen Schaufelstücke 90 erstrecken
sich nicht in kontinuierlicher Weise über das wendelförmige Blatt 82;
d.h. es ist kein Schaufelstück
in den zentralen Regionen über
das wendelförmige
Blatt 82 in Axialrichtung vorhanden.
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Ferner
ist es wünschenswert,
daß die
vorspringende Länge
der kleinen Schaufelstücke 90 in Radialrichtung
kürzer
ist als die vorspringende Länge der
großen
Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e und 88f in
Radialrichtung und daß die
Länge von
der Umfangsfläche
der rotierenden Welle 76 bis zu den vorderen Enden der
kleinen Schaufelstücke 90 in
Radialrichtung nahezu die Hälfte
der Länge
von der Umfangsfläche
der rotierenden Welle 76 bis zu der Außenumfangskante des wendelförmigen Blatts 82 in Radialrichtung
ist.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 wird
die rotierende Welle 76 von der rechten Seite in 2 aus
gesehen im Uhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt, und das wendelförmige Blatt 82 befördert den Entwickler 68 in
einer durch einen Pfeil 69 angedeuteten Richtung (in 2 von
rechts nach links), während
es den Entwickler 68 durchrührt.
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Die
großen
Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88d, 88f und 88g sowie
die vielen kleinen Schaufelstücke 90 befördern den
Entwickler 68 zwangsweise in der Richtung, in der sich
die rotierende Welle 76 dreht, um das Durchrühren des
Entwicklers 68 durch das wendelförmige Blatt 82 zu
unterstützen.
Im allgemeinen nimmt die Wirkung zum Durchrühren des Entwicklers 68 bei
steigender vorspringender Länge
der Schaufelstücke
in Radialrichtung zu, wobei dies jedoch zu einer Verminderung der
Förderwirkung
in der durch den Pfeil 69 dargestellten Richtung führt.
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In
Anbetracht der vorstehend genannten Tatsache bei dem dargestellten
stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 ist
die vorspringende Länge
der vielen kleinen Schaufelstücke 90 in
Radialrichtung derart gewählt,
daß diese
nahezu die Hälfte
der vorspringenden Länge
der großen
Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e, 88f und 88g beträgt, so daß die Beförderung
und das Durchrühren
des Entwicklers 68 in einem geeigneten Gleichgewicht sind.
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Die
Anzahl der kleinen Schaufelstücke 90 auf
der einen Hälfte
der rotierenden Welle 76, d.h. auf der rechten Hälfte in 2,
beträgt
die Hälfte
der Anzahl der kleinen Schaufelstücke 90 in der anderen Hälfte der
rotierenden Welle 76, d.h. der linken Hälfte in 2.
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Somit
wird das obere Oberflächenniveau
u1 des Entwicklers 68 in der Hälfte der rotierenden Welle 76,
und zwar insbesondere in einem Bereich, in dem die Tonernachfüllöffnung 74 angeordnet
ist, geringfügig
niedriger als ein durchschnittliches oberes Oberflächenniveau
u2 (oberes Oberflächenniveau des
Entwicklers in der anderen Hälfte
der rotierenden Welle 76).
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Somit
wird der nachgefüllte
Toner, der durch die Tonernachfüllöffnung 74 hindurchfällt, in
sehr günstiger
Weise in den Entwickler 68 eingemischt, der sich in der
stromaufseitigen Passage 48 befindet. In einem Bereich,
in dem die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 angeordnet
ist, wird dagegen das obere Oberflächenniveau u3 des Entwicklers 68 aufgrund
des Vorhandenseins der großen
Schaufelstücke 88c, 88d und 88g geringfügig höher als
das durchschnittliche obere Oberflächenniveau u2.
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Dadurch
wird es möglich,
die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 in zuverlässiger Weise
an einer fehlerhaften Erfassung der Tonerkonzentration zu hindern.
Ferner sollte auch auf die nachfolgend genannte Tatsache hinsichtlich
des stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 aufmerksam
gemacht werden.
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Das
heißt,
eine Anzahl der kleinen Schaufelstücke 90 erstreckt sich
nicht in kontinuierlicher Weise in Axialrichtung über das
wendelförmige
Blatt 82; d.h. es sind keine Schaufelstücke in den mittleren Bereichen über das
wendelförmige
Blatt 82 in Axialrichtung vorhanden, sondern dort sind
Seitenkanten 92 der kleinen Schaufelstücke 90 ausgebildet.
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Während sich
die rotierende Welle 76 rotationsmäßig bewegt, üben somit
die Seitenkanten 92 der kleinen Schaufelstücke 90 eine
sogenannte Scherwirkung auf den Entwickler 68 in den mittleren Bereichen über das
wendelförmige
Blatt 82 in Axialrich tung aus, so daß die Rührwirkung für den Entwickler 68 durch
die Scherwirkung stark gesteigert wird.
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In
der stromaufseitigen Passage 48 wird der Entwickler 68 in
der vorstehend beschriebenen Weise in einer durch den Pfeil 69 angedeuteten
Richtung mit einem gewünschten
Förderfaktor
befördert
und während
seiner Beförderung
in äußerst günstiger Weise
durchgerührt.
Der Entwickler 68, der bis zu dem anderen Endbereich der
stromaufseitigen Passage 48 befördert worden ist (der bis zu
dem linken Endbereich in 2 befördert worden ist), wird durch die
Wirkung der beiden Transferschaufelstücke 86 in die stromabseitige
Passage 50 transferiert.
-
Im
folgenden wird der stromabseitige Förder-/Rührmechanismus 54 beschrieben,
der eine rotierende Welle 94 aufweist, die zwischen den
beiden Seitenwänden 38 und 40 des
unteren Elements 30 des Entwicklerbehälters 28 drehbar angebracht
ist und sich in der stromabseitigen Passage 50 erstreckt.
Kreisförmige
Flansche 96 und 98 sind an den beiden Enden der
rotierenden Welle 94 ausgebildet.
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Ein
kontinuierliches wendelförmiges
Blatt 100 ist auf der rotierenden Welle 94 zwischen
den kreisförmigen
Flanschen 96 und 98 gebildet. Die kreisförmigen Flansche 96, 98 und
das wendelförmige
Blatt 100 können
im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser
aufweisen. Der Spalt zwischen dem einen Ende des wendelförmigen Blatts 100 und dem
kreisförmigen
Flansch 98 ist relativ klein, während der Spalt zwischen dem
anderen Ende des wendelförmigen
Blatts 100 und dem kreisförmigen Flansch 96 relativ
groß ist.
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Ein
Endschaufelstück 102 ist
zwischen dem einen Ende des wendelförmigen Blatts 100 und
dem kreisförmigen
Flansch 98 ausgebildet, wobei sich das Endschaufelstück 102 in
Radialrichtung von der Umfangsfläche
der rotierenden Welle 94 weg erstreckt und sich außerdem gerade
und kontinuierlich in Axialrichtung von dem einen Ende des wendelförmigen Blatts 100 bis
zu dem kreisförmigen
Flansch 98 erstreckt.
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Das
in Radialrichtung vordere Ende des Endschaufelstücks 102 ist im wesentlichen
ausgefluchtet mit der Außenumfangskante
des wendelförmigen Blatts 100 angeordnet
(oder mit anderen Worten der Radius einer kreisförmigen Ortskurve, die durch
das in Radialrichtung vordere Ende des Endschaufelstücks 102 bei
Rotation der rotierenden Welle 94 beschrieben wird, ist
im wesentlichen der gleiche wie der Radius der Außenumfangskante
des wendelförmigen
Blatts 100).
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Ein
Paar Transferschaufelstücke 104 ist
auf der rotierenden Welle 94 in einer winkelmäßigen Beabstandung
von 180° zwischen
dem anderen Ende des wendelförmigen
Blatts 100 und dem kreisförmigen Flansch 96 ausgebildet.
Die beiden Transferschaufelstücke 104 erstrecken
sich in Richtung auf den kreisförmigen
Flansch 96, wobei sie von der rechten Seite in 2 aus
gesehen etwas im Gegenuhrzeigersinn geneigt angeordnet sind.
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Es
ist wünschenswert,
daß die
in Radialrichtung vorderen Enden der beiden Transferschaufelstücke 104 im
wesentlichen in Ausfluchtung mit der Außenumfangskante des wendelförmigen Blatts 100 oder
geringfügig
innerhalb von dieser angeordnet sind.
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Wie
in 2 deutlich zu sehen, ist auf der Außenumfangsfläche der
rotierenden Welle 94 eine Anzahl von nahezu rechteckig
ausgebildeten, mittleren Schaufelstücken 106 gebildet,
die sich in Radialrichtung von der Umfangsfläche der rotierenden Welle 94 wegerstrecken
und in Axialrichtung über
das wendelförmige
Blatt 100 verlaufen.
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Diese
mittleren Schaufelstücke 106 sind
im wesentlichen gleichmäßig über den
gesamten Bereich des wendelförmigen
Blatts 100 angeordnet. Die mittleren Schaufelstücke 106 sind
in einer winkelmäßigen Beabstandung
von 90° über den
gesamten Bereich angeordnet, in dem das wendelförmige Blatt 100 in
Axialrichtung ausgebildet ist, und erstrecken sich kontinuierlich
sowie im wesentlichen gerade über
das wendelförmige
Blatt 100.
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Die
vorspringende Länge
der mittleren Schaufelstücke 106 in
Radialrichtung ist derart gewählt,
daß sie
im wesentlichen die gleiche ist wie die in Radialrichtung vorspringende
Länge der
kleinen Schaufelstücke
bei dem vorstehend genannten stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52,
wobei die Länge
von der Umfangsfläche
der rotierenden Welle 94 bis zu den vorderen Enden der
mittleren Schaufelstücke 106 in
Radialrichtung nahezu die halbe Länge von der Umfangsfläche der
rotierenden Welle 94 zu der Außenumfangskante des wendelförmigen Blatts 100 in
Radialrichtung beträgt.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 wird
die rotierende Welle 94 von der rechten Seite in 2 aus betrachtet
im Gegenuhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt
(d.h. sie wird in gegenläufiger
Richtung zu der Richtung rotationsmäßig bewegt, in der die drehbare
Welle 76 des vorstehend beschriebenen stromaufseitigen
Förder-/Rührmechanismus 54 rotationsmäßig bewegt
wird), und das Rührblatt 100 befördert den
Entwickler 68 in einer durch einen Pfeil 70 angedeuteten
Richtung (d.h. einer Richtung von links nach rechts in 2),
während
es den Entwickler 68 durchrührt.
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Die
mittleren Schaufelstücke 106 befördern den
Entwickler 68 zwangsweise in der Richtung, in der die Rotationsbewegung
der rotierenden Welle 94 erfolgt, um dadurch das Durchrühren des
Entwicklers 68 durch das wendelförmige Blatt 100 zu
unterstützen.
Ferner sollte auch die nachfolgende Tatsache hinsichtlich der mittleren
Schaufelstücke 106 bei
dem stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 beachtet
werden.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde, zieht das Hülsenelement 58 der
Entwickler-Aufbringeinrichtung 28 den in der stromabseitigen
Passage 50 vorhandenen Entwickler 68 in der Entwickler-Ansaugzone 72 an
und befördert
diesen zu der Entwicklungszone 10.
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Um
eine ausreichend gleichmäßige Entwicklung
in Richtung der Breite zu erzielen, d.h. über die gesamte Breite des
Hülsenelements 58 in
Axialrichtung, ist es wichtig, daß der Entwickler 68 sehr
gleichmäßig auf
die gesamte Umfangsfläche
des Hülsen elements 58 in
Axialrichtung derselben aufgebracht wird. Zu diesem Zweck ist es
sehr wichtig, daß der Entwickler 68 in
der stromabseitigen Passage 50 über nahezu die gesamte Länge derselben
sehr gleichmäßig vorhanden
ist.
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Wenn
nur das wendelförmige
Blatt 100 auf der Umfangsfläche der rotierenden Welle 94 ausgebildet
ist, besteht jedoch die Tendenz zur Entstehung von bestimmten Stellen
in dem Entwickler 68, der auf die Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 angezogen
wird, wobei diese Stellen entsprechend dem wendelförmigen Blatt 100 in
Wendelrichtung verlaufen.
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Die
vorliegenden Erfinder haben durch Experimente festgestellt, daß die mittleren
Schaufelstücke 106,
die gleichmäßig über das
gesamte wendelförmige
Blatt 100 angeordnet sind, dazu beitragen, das Auftreten
von solchen Stellen des Entwicklers 68, der auf die Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 gezogen
wird, zu unterdrücken
und in der Lage sind, den auf die Umfangsfläche des Hülsenelements 58 gezogenen
Entwickler 68 in gleichmäßiger Weise vorzusehen. Ferner
ist auch die nachfolgende Tatsache hinsichtlich der mittleren Schaufelstücke 106 zu erwähnen.
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Das
heißt,
es ist wichtig, daß ein
Gleichgewicht zwischen der Wirkung zum Befördern des Entwicklers in der
durch den Pfeil 69 angedeuteten Richtung durch den stromaufseitigen
Förder-/Rührmechanismus 52 sowie
der Wirkung zum Befördern
des Entwicklers in der durch den Pfeil 70 angedeuteten Richtung
durch den stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 aufrecht
erhalten wird. Sonst kommt es zu einer schlechten Verteilung des
Entwicklers 68 entweder in der stromaufseitigen Passage 48 oder
der stromabseitigen Passage 50.
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Aufgrund
der vorstehend genannten vielen verschiedenen Gründe besitzt der stromaufseitige Förder-/Rührmechanismus 52 große Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e, 88f und 88g,
die eine große Förder-/Unterdrückungswirkung
zeigen, sowie kleine Schaufelstücke 90,
die eine geringe Förder-/Unterdrückungswirkung
zeigen, wobei die Schaufelstücke in
geeigneter Weise angeordnet sind.
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Andererseits
besitzt der stromabseitige Förder-/Rührmechanismus 54 mittlere
Schaufelstücke 106,
die eine Förder-Unterdrückungswirkung
zeigen, die zwischen der der großen Schaufelstücke 88a, 88b, 88c, 88d, 88e, 88f und 88g sowie
der der kleinen Schaufelstücke 90 liegt,
wobei die mittleren Schaufelstücke 106 gleichmäßig über das
gesamte wendelförmige
Blatt 100 angeordnet sind.
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Auf
diese Weise wird ein Gleichgewicht aufrechterhalten zwischen der
Wirkung zum Befördern des
Entwicklers in der durch den Pfeil 69 angedeuteten Richtung
durch den stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52 sowie
der Wirkung zum Befördern
des Entwicklers in der durch den Pfeil 70 angedeuteten
Richtung durch den stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54.
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Egalisierungselement
in der Entwicklungseinrichtung
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Wie
unter weiterer Bezugnahme auf 1 zu sehen
ist, ist an dem Kopplungsstück 63,
das das Entwickler-Begrenzungselement 64 mit dem oberen Element 32 des
Entwicklerbehälters 28 verbindet, ferner
ein Egalisierungselement 108 befestigt, das betrachtet
in der Richtung, in der sich das Hülsenelement 58 in
der Entwickler-Aufbringeinrichtung 56 rotationsmäßig bewegt,
auf der stromabwärtigen
Seite der Entwickler-Begrenzungseinrichtung 64 vorgesehen
ist.
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Das
Kopplungsstück 63 weist
einen hängenden
Bereich auf, der im wesentlichen vertikal nach unten hängt, das
Entwickler-Begrenzungselement 64 ist an der einen Oberfläche des
hängenden
Bereichs (der linken Oberfläche
in 1) befestigt, und das Egalisierungselement 108 ist
an der anderen Oberfläche
(der rechten Oberfläche
in 1) befestigt.
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Wie
die Entwickler-Begrenzungseinrichtung 64 erstreckt sich
auch das Egalisierungselement 108 in Richtung der Breite
(in der zu der Oberfläche
des Papiers senkrechten Richtung in 1), die
Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 entlang.
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Das
Egalisierungselement 108 besitzt eine Arbeitsfläche 110,
die sich der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 allmählich nähert, und
zwar in Richtung auf die stromabwärtige Seite bei Betrachtung
in Rotationsrichtung des Hülsenelements 58, d.h.
in Richtung auf das Entwickler-Begrenzungselement 64.
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Es
ist wichtig, daß ein
Spalt d2 zwischen der stromabseitigen Endkante der Arbeitsfläche und
der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 größer ist
als der Spalt d1 zwischen dem Entwickler-Begrenzungselement 64 und
der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58,
jedoch kleiner ist als die Dicke der Schicht des Entwicklers 68,
der in der Entwickler-Ansaugzone 72 auf die Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 gezogen
und auf dieser gehalten wird. Vorzugsweise sollte der Spalt d2 eine
Größe von ca.
1,0 bis ca. 3,0 mm aufweisen.
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Die
Unterkante des hängenden
Bereichs des Kopplungsstücks 63,
das sich zwischen dem Entwickler-Begrenzungselement 64 und
dem Egalisierungselement 108 befindet, ist im wesentlichen
in Ausfluchtung mit der stromabseitigen Endkante der Arbeitsfläche 110 des
Egalisierungselements 108 gebracht.
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Die
Arbeitsfläche
des Egalisierungselements 108 erstreckt sich in geneigter
Weise in einem Winkel α von
vorzugsweise 20° bis
30° in Bezug
auf eine Tangentiallinie (die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen horizontal verläuft)
in einem Bereich, wo die stromabseitige Endkante der Arbeitsfläche 110 des
Egalisierungselements 108 der Umfangsfläche des Hülsenelements 58 gegenüberliegt.
-
Bei
dem vorstehend beschriebenen stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 ist
das wendelförmige
Blatt 100 auf der Umfangsfläche der rotierenden Welle 94 ausgebildet,
und die mittleren Schaufelstücke 106 sind über den
gesamten Bereich des wendelförmigen
Blatts 100 angeordnet. Die Schicht des Entwicklers 68,
der in der Entwickler-Ansaugzone 72 angezogen wird und
auf der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 gehalten
wird, besitzt somit eine relativ gleichmäßige Dicke in Richtung der Breite.
Die Dicke ist jedoch nicht in einem zufriedenstellenden Ausmaß gleichmäßig, und
aufgrund des Vorhandenseins des wendelförmigen Blatts 100 ist immer
noch in einem gewissen Ausmaß eine
Ungleichmäßigkeit
vorhanden.
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Gemäß Experimenten,
die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt worden sind, wurde festgestellt,
daß bei
Weglassen des Egalisierungselements 100 die ungleichmäßige Ausbildung
der Schicht des Entwicklers 68, der auf der Umfangsfläche des
Hülsenelements 58 angeordnet
ist, nicht durch das Entwickler-Begrenzungselement 64 in
einem ausreichenden Ausmaß eliminiert
wird; d.h. in der Schicht des Entwicklers 68, der in die
Entwicklungszone 10 befördert
wird, ist immer noch in einem gewissen Ausmaß Ungleichmäßigkeit vorhanden.
-
Bei
Verwendung des Egalisierungselements 108 dagegen, wirkt
das Egalisierungselement zuerst auf den Entwickler 68,
der auf der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 gehalten
ist, um diesen in Richtung der Breite gleichmäßig zu machen und anschließend bewirkt
das Entwickler-Begrenzungselement 64 eine Begrenzung der
Dicke der Schicht des Entwicklers 68 in der gewünschten
Weise.
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Der
auf der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 gehaltene
Entwickler 68 ist somit in einem ausreichenden Ausmaß in Richtung
der Breite gleichmäßig gemacht,
um eine vorbestimmte Dicke zu erzielen.
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Dichtungselement
in der Entwicklungseinrichtung
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Wie
unter Bezugnahme auf 3 in Verbindung mit 1 zu
sehen ist, sind stationäre
Dichtungselemente 112 und 114, die in innige Berührung mit
den beiden Enden des Hülsenelements 58 der Entwickler-Aufbringeinrichtung
gebracht sind, an beiden Seitenwänden 38 und 40 des
unteren Elements 30 des Entwicklungsbehälters 28 angeordnet.
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Wie
aus 1 einfach erkennbar ist, erstreckt sich jedes
der Dichtungselemente 112 und 114, die wünschenswerterweise
aus Filz hergestellt sind, in bogenförmiger Weise die Umfangsfläche des Hülsenelements 58 über einen
Bereich von bis zu ca. 200° entlang,
wobei in Rotationsrichtung des Hülsenelements 58 betrachtet
das stromabseitige Ende derselben auf der stromaufwärtigen Seite
des Hülsenelements 58 sowie
nahe bei dem Entwickler-Begrenzungselement 64 angeordnet
ist, während
das stromaufseitige Ende derselben geringfügig auf der stromaufwärtigen Seite
des untersten Endes auf der Umfangsfläche des Hülsenelements 58 angeordnet
ist.
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Wie
in 3 deutlich zu sehen ist, erstrecken sich die stromabseitigen
Endkanten 116 und 118 der Dichtungselemente 112 und 114 im
wesentlichen horizontal in Richtung der Breite derselben.
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Die
stromaufseitigen Endkanten 120 und 122 der Dichtungselemente 112 und 114 jedoch
erstrecken sich im wesentlichen horizontal in Richtung der Breite
in der äußeren Hälfte, während sie
sich in der inneren Hälfte
in Richtung der Breite geneigt in Stromabwärtsrichtung nach innen erstrecken.
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Die
Dichtungselemente 112 und 114 verhindern, daß sich der
Entwickler 68 entlang der Umfangsfläche des Hülsenelements 58 in
der Entwickler-Aufbringeinrichtung 56 zu den beiden Endbereichen
bewegt. Die Dichtungselemente 112 und 114 besitzen
jedoch eine bogenförmig
gekrümmte
Gestalt, und über
einen Bereich von den stromabseitigen Endkanten 116 und 118 der
Dichtungselemente 112 und 114 bis zu den stromabseitigen
Endkanten 120 und 122 ist kein Dichtungselement
vorhanden (in dem größten Teil
dieses Bereichs liegt die Umfangsfläche des Hülsenelements 58 durch
die Öffnung 62 zur
Außenseite
des Entwicklerbehälters 28 frei).
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Es
besteht daher die Tendenz, daß der
Entwickler 68 in Richtung auf beide Seiten in Richtung der
Breite über
die begrenzenden Enden hinaus fließt, die durch die Innenkanten
der Dichtungselemente 112 und 114 gebildet sind,
wenn der auf der Umfangsfläche
des Hülsenelements 58 gehaltene Entwickler
sich in der durch den Pfeil 71 angedeuteten Richtung bewegt
und dabei den vorstehend genannten Bereich durchläuft.
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Bei
den herkömmlichen
Dichtungselementen erstrecken sich nicht nur die stromabseitigen
Endkanten, sondern auch die stromaufseitigen Endkanten im wesentlichen
horizontal in Richtung der Breite, so daß die Möglichkeit besteht, daß der Entwickler 68,
der in Richtung der Breite auf beide Seiten über die begrenzenden Enden
hinausgeflossen ist, auf den stromaufseitigen Endkanten der Dichtungselemente
zurückbleibt,
so daß somit
der Entwickler 68 verstreut werden kann, wenn er in überschüssigen Mengen
zurückbleibt.
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Unter
Verwendung der vorstehend beschriebenen Dichtungselemente 112 und 114 wird
jedoch aufgrund der Tatsache, daß die inneren Hälften der
in Richtung der Breite angeordneten stromaufseitigen Endkanten 120 und 122 in
Richtung der Breite nach innen sowie in Stromabwärtsrichtung geneigt sind, der
Entwickler 68, der in den vorstehend genannten Bereich
in Richtung der Breite auf beiden Seiten über die begrenzenden Enden
hinaus geflossen ist, in Richtung der Breite nach innen zurück geführt, wobei er
durch die geneigten inneren Hälften
der stromaufseitigen Endkanten 120 und 122 der
Dichtungselemente 112 und 114 geführt wird,
während
er sich bei Rotation des Hülsenelements 58 in
Richtung des Pfeils 71 bewegt.
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Auf
diese Weise wird wirksam verhindert, daß der Entwickler 68 in übermäßiger Menge
an den stromaufseitigen Endkanten 120 und 122 der
Dichtungselemente 112 und 114 zurückbleibt.
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Tonernachfülleinrichtung
in der Entwicklungseinrichtung
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Wie
unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, beinhaltet die
Entwicklungseinrichtung 20 eine Tonernachfülleinrichtung,
die allgemein bei dem Bezugszeichen 124 dargestellt ist.
Die Tonernachfülleinrichtung 124 ist
mit einer Gehäusekonstruktion 126 ausgestattet,
die gebildet ist durch Zusammenbauen einer Vielzahl von Kunststoffelementen.
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Die
Gehäusekonstruktion 126 weist
eine relativ niedrige Hälfte 128 sowie
eine weitere relativ hohe Hälfte 130 auf.
In der Gehäusekonstruktion 126 sind
eine Mischkammer 132, eine Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen
Toner, eine Tonereinführungspassage 136 sowie
eine Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner ausgebildet.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 5 und 6 in Verbindung
mit 4 zu sehen ist, ist die Mischkammer 132 in
der Gehäusekonstruktion 126 in
einer Ecke (in 5 in einem rechten Bereich oder in 6 in
einem rechten oberen Bereich) angeordnet, oder genauer gesagt ist
sie auf einer Seite in der Hälfte 128 der
Gehäusekonstruktion 126 angeordnet und
ist an ihrer einen Seitenfläche
(der linken Fläche in 5 oder
der unteren Fläche
in 6) an ihrer oberen Oberfläche und ihrer vorderen Oberfläche (linke
Fläche
in 6) offen.
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Die
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen
Toner ist in einer Ecke angeordnet, die der Ecke gegenüberliegend
ist, in der die Mischkammer 132 in der Gehäusekonstruktion 126 angeordnet
ist, oder ist genauer gesagt auf der anderen Seite in der Hälfte 130 angeordnet.
-
Die
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen
Toner erstreckt sich im wesentlichen vertikal von einer Aufnahmeöffnung 140,
die in der oberen Oberfläche
der anderen, relativ hohen Hälfte 130 der Gehäusekonstruktion 124 ausgebildet
ist, nach unten und ist an ihrer einen Endfläche (der rechten Fläche in 4)
in dem unteren Bereich offen. Die Tonereinführpassage 136 erstreckt
sich in 6 von der offenen vorderen Fläche der
Mischkammer 132 nach rechts, dann nach oben und sodann
in Richtung auf die obere Fläche
des Entwicklerbehälters 28.
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Das
stromaufseitige Ende der Tonereinführpassage 136 ist
durch eine Trennwand 142 in die Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen
Toner sowie die Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner unterteilt,
und der mittlere sowie der stromab seitige Bereich derselben sind
durch einen Hohlraumbereich mit im Querschnitt kreisförmiger Gestalt
gebildet, der sich in gekrümmter
Weise erstreckt.
-
In
der unteren Fläche
in dem stromabseitigen Bereich der Tonereinführpassage 136 ist
eine Toneraustrittsöffnung
(nicht gezeigt) ausgebildet, die mit der Tonernachfüllöffnung 74 (2)
zusammenpassend ausgebildet ist, die in dem oberen Element 32 des
Entwicklerbehälters 28 ausgebildet
ist. Die Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner erstreckt
sich in 6 von der offenen einen Fläche der
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen Toner
nach rechts, wobei sie die andere Seite (die linke Seite in 5 oder
die untere Seite in 6) der Hälfte 128 der Gehäusekonstruktion 126 durchläuft.
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In
dem stromabseitigen Bereich (dem rechten Bereich in 6)
der Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner ist die
Trennwand 142 nicht ausgebildet, wie dies in 4 und 6 deutlich
zu sehen ist, und die eine Oberfläche (die rechte Oberfläche in 5 oder
die obere Oberfläche
in 6) in dem stromabseitigen Bereich der Zuführpassage 138 für zurückgewonnenen
Toner befindet sich in direkter Verbindung mit der offenen Seitenfläche der
Mischkammer 132.
-
Wie
in den 4 und 6 in unterbrochenen Linien dargestellt
ist, ist eine Tonerkartusche 144 in lösbarer Weise über der
Mischkammer 132 angebracht, die in der anderen Hälfte 130 der
Gehäusekonstruktion 126 gebildet
ist. Bei der Tonerkartusche 144, die eine Behältereinrichtung
für frischen
Toner bildet, kann es sich um eine allgemein bekannte Form handeln.
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Eine
Toneraustrittsöffnung
ist an einem unteren Ende der Tonerkartusche 144 ausgebildet
und steht in Verbindung mit der offenen oberen Oberfläche der
Mischkammer 132. Der in der Tonerkartusche 144 enthaltene
frische Toner fällt
somit nach unten und wird durch die in der Tonerkartusche 144 ausgebildete
Toneraustrittsöffnung
sowie durch die offene Oberfläche
der Mischkammer 132 in die Mischkammer 132 hinein
befördert.
-
Wie
unter Bezugnahme auf 1 in Verbindung mit 4 zu
sehen ist, beinhaltet die Reinigungseinrichtung 24, bei
der es sich an sich um eine bekannte Form handeln kann, einen Reinigungsbehälter 146,
eine Reinigungsklinge 148, eine Reinigungswalze 150 sowie
eine Tonerfördereinrichtung 152.
Eine Hilfsklinge 156 ist für die Reinigungswalze 150 vorgesehen,
die sich in einer durch einen Pfeil 154 angedeuteten Richtung
rotationsmäßig bewegt.
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Ein
Ende der Reinigungsklinge 148 wird gegen die Oberfläche des
Bildträgerelements 6 gedrückt, und
der Toner, der auf dem Bildträgerelement 6 zurückbleibt,
das sich in einer durch den Pfeil 4 angedeuteten Richtung
rotationsmäßig bewegt,
wird durch die Wirkung der Reinigungsklinge 148 entfernt und
fällt auf
die Reinigungswalze 150.
-
Die
Reinigungswalze 150 wirkt auf die Oberfläche des
Bildträgerelements 6 ein,
um den verbliebenen Toner zu entfernen, und während sie auf ihrer Umfangsfläche den
von dem Bildträgerelement 6 entfernten
Toner sowie den durch die Wirkung der Reinigungsklinge 148 auf
sie herabfallenden Toner aufnimmt, befördert sie diesen Toner in der
durch den Pfeil 154 angedeuteten Richtung.
-
Der
Toner, der in Richtung des Pfeils 154 befördert wird,
indem er sich auf der Umfangsfläche
der Reinigungswalze 150 befindet, wird dann durch die Wirkung
der Hilfsklinge 156 von der Umfangsfläche der Reinigungswalze 150 entfernt
und in einem seitlichen Bereich (linker Seitenbereich in 1)
in dem Reinigungsbehälter 146 gesammelt.
-
Die
Tonerfördereinrichtung 152 ist
durch eine rotierende Welle gebildet, die sich durch den Seitenbereich
des Reinigungsbehälters 146 in
Richtung der Breite (Richtung rechtwinklig zu der Oberfläche des Papiers
in 1) erstreckt, sowie durch ein wendelförmiges Blatt,
das auf der Umfangsfläche
der rotierenden Welle angeordnet ist.
-
Die
Tonerfördereinrichtung 152 wird
in einer durch einen Pfeil 158 angedeuteten Richtung rotationsmäßig bewegt
und befördert
den in dem Seitenbereich des Reini gungsbehälters 146 gesammelten Toner
in 4 in Richtung nach vorne. Wie in 4 gezeigt
ist, ist die Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 gegenüber dem
vorderen Bereich des Reinigungsbehälters 146 angeordnet.
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Die
Tonerrückgewinnungseinrichtung 126 beinhaltet
ein hohles Element 160, in dem eine Tonerrückgewinnungspassage
ausgebildet ist. Das hohle Element 160 wird gebildet durch
einen schräg ansteigenden
Bereich 162, der sich von dem vorderen Bereich des Reinigungsbehälters 146 geneigt nach
oben erstreckt, sowie durch einen hängenden Bereich 164,
der sich von dem geneigt nach oben ansteigenden Bereich 162 nach
unten erstreckt.
-
Das
untere Ende des geneigt ansteigenden Bereichs 162 steht
in Verbindung mit dem Reinigungsbehälter 146, und das
untere Ende des hängenden
Bereichs 164 steht in Verbindung mit der Aufnahmeöffnung 40 der
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen
Toner. Eine Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner ist in dem geneigt nach oben ansteigenden Bereich 162 des
hohlen Elements 160 angeordnet.
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Die
Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner ist gebildet durch eine rotierende Welle, die sich in dem
geneigt nach oben ansteigenden Bereich 162 erstreckt, sowie
durch ein wendelförmiges Blatt,
das auf der Umfangsfläche
der rotierenden Welle angeordnet ist. Die Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner wird in einer durch einen Pfeil 168 angedeuteten
Richtung rotationsmäßig bewegt.
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Der
Toner, der durch die Reinigungsklinge 148 und die Reinigungswalze 150 von
dem Bildträgerelement 6 entfernt
wird und in dem Seitenbereich (linken Bereich in 1)
des Reinigungsbehälters 146 in
der Reinigungszone 14 gesammelt wird, wird durch die Wirkung
der Tonerfördereinrichtung 152 zu dem
vorderen Bereich des Reinigungsbehälters 146 befördert und
dem stromaufseitigen Ende des hohlen Elements 160 in der
Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 zugeführt, d.h.
dem unteren Ende des geneigt nach oben ansteigenden Bereichs 162 zugeführt.
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Durch
die Wirkung der Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner wird der Toner dann durch den geneigt nach oben ansteigenden
Bereich 162 des hohlen Elements 160 vom unteren Ende
desselben bis zum oberen Ende desselben hindurchbefördert und
kann dann von dem oberen Ende des schräg nach oben ansteigenden Bereichs 162 durch
den hängenden
Bereich 164 des hohlen Elements 160 nach unten
fallen und wird durch eine Aufnahmeöffnung 140 in der
Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen
Toner aufgenommen.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 zu
sehen ist, ist in der vorstehend genannten Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner
sowie in der Förderpassage 138 für zurückgewonnenen
Toner eine Weiterleiteinrichtung 170 für zurückgewonnenen Toner angeordnet,
die den in der Aufnahmekammer 134 enthaltenen zurückgewonnenen
Toner über
eine Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner zu der Mischkammer 132 weiterbefördert.
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Die
Weiterleiteinrichtung 170 für zurückgewonnenen Toner weist eine
rotierende Welle 172 auf, die sich durch den Boden der
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen
Toner sowie durch die Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen
Toner hindurcherstreckt.
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Ein
wendelförmiges
Blatt 174 ist auf der Umfangsfläche der rotierenden Welle 172 angeordnet, die
sich in einer durch einen Pfeil 173 angedeuteten Richtung
rotationsmäßig bewegt.
Das wendelförmige Blatt 172 erstreckt
sich nicht in dem stromabseitigen Bereich der rotierenden Welle
(in einem rechten Endbereich in 6 oder in
einem Bereich, der sich längs
der offenen Seitenfläche
der Mischkammer 132 erstreckt).
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Eine
Abschlußscheibe 176 ist
an dem stromabseitigen Ende der rotierenden Welle 172 (in 6 am
rechten Ende) ausgebildet, und ein Schaufelstück 178 ist zwischen
der Abschlußscheibe 176 und dem
stromabseitigen Ende des wendelförmigen Blatts 174 ausgebildet.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 5 und 6 leicht
erkennbar ist, ist das Schaufelstück 178 von rechteckiger
Gestalt und erstreckt sich in Radialrichtung von der Umfangsfläche der
rotierenden Welle 172 weg sowie in Axialrichtung auf der
Umfangsfläche
der rotierenden Welle 172.
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Wie
unter weiterer Bezugnahme auf die 4 bis 6 zu
sehen ist, ist eine Tonereinführungseinrichtung 180 in
der Mischkammer 132 und in der Tonereinführpassage 136 angeordnet.
Die Tonereinführungseinrichtung 180 ist
durch eine Wendelfeder gebildet, die sich durch den Boden der Mischkammer 132 und
die Tonereinführpassage 136 hindurcherstreckt.
Wünschenswerterweise
ist die die Tonereinführungseinrichtung 180 bildende
Wendelfeder durch wendelförmiges
Formen eines Stahldrahts mit rechteckigem Querschnitt anstatt einem
kreisförmigen
Querschnitt gebildet.
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Wie
in den 4 und 6 gezeigt, ist ein Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
des Toners an der Außenoberfläche der
rückwärtigen Wand
(der rechten Wand in 6) der Mischkammer 132 angebracht,
wobei die Ausgangswelle des Elektromotors 182 zum Wiederauffüllen des
Toners unter Durchsetzung der Rückwand
in die Mischkammer 132 hineinragt und ein Ende der Tonereinführungseinrichtung 180 mit
der Ausgangswelle gekoppelt ist.
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Wenn
der Elektromotor 182 zum Wiederauffüllen des Toners mit Energie
versorgt wird, wird die Tonereinführungseinrichtung 180 in
einer durch einen Pfeil 184 angedeuteten Richtung rotationsmäßig bewegt,
und der Toner aus der Mischkammer 132 wird durch die Tonereinführpassage 136 in
den Entwicklerbehälter 28 (1 und 2)
wieder aufgefüllt.
Das Wiederauffüllen
des Entwicklerbehälters 28 mit
Toner wird nachfolgend noch beschrieben.
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Die
Tonerfördereinrichtung 152 in
der Reinigungseinrichtung 24, die Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner in der Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 sowie
die in der Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner angeordnete Tonerweiterleiteinrichtung 170 sind über geeignete Übertragungseinrichtungen
(nicht gezeigt) mit einem Hauptelektromotor 186 (7)
gekoppelt, der die rotierende Trommel 2 rotationsmäßig bewegt
(auch der stromaufseitige Förder/Rührmechanismus 52 und der
stromabseitige Förder-/Rührmechanismus 54, die
in dem Entwicklerbehälter 28 in
der Entwicklungseinrichtung 20 angeordnet sind, können über eine
geeignete Übertragungseinrichtung
mit dem Hauptelektromotor 186 gekoppelt werden).
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Wenn
dem Hauptelektromotor 186 Energie zugeführt wird und sich die rotierende
Trommel 2 in der durch den Pfeil 4 angedeuteten
Richtung dreht, werden auch die Tonerfördereinrichtung 152 in
der Reinigungseinrichtung 24, die Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner in der Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 sowie
die in der Weiterleitpassage 138 für zurückgewonnenen Toner angeordnete Tonerweiterleiteinrichtung 170 in
Betrieb gesetzt.
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Der
Toner, der in der Reinigungszone 14 von der Oberfläche des
auf der Umfangsfläche
der rotierenden Trommel 2 angeordneten Bildträgerelements 6 entfernt
wird, wird von der Reinigungseinrichtung 24 durch die Tonerrückgewinnungseinrichtung
in die Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner eingebracht
und von der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner durch die
Tonerweiterleitpassage 138 in die Mischkammer 132 weitergeleitet und
in der Mischkammer 132 mit dem frischen Toner gemischt,
der von der Tonerkartusche 134 in die Mischkammer 132 befördert wird.
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Die
Kapazität
der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner in der Tonernachfülleinrichtung 124 ist
derart gewählt,
daß sie
etwa 20 % der Kapazität
der Tonerkartusche hat, die die Behältereinrichtung für frischen
Toner bildet. Dies wird nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Wenn
die Kapazität
der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner zu gering
ist, entsteht ein Problem, das nachfolgend erläutert wird.
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Das
heißt,
der zurückgewonnene
Toner wird häufig
in großen
Mengen gleichzeitig in die Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen
Toner eingebracht, wenn ein Kopiervorgang viele Male wiederholt
wird, um ein Bild eines Dokuments auf kleinen Flächenkörpermaterialien unter Verwendung
eines normalen elektrostatischen Kopiergeräts zu bilden, wobei die Dokumentenabdeckung
in einer geöffneten
Position belassen bleibt, oder wenn der Toner in großen Mengen
gleichzeitig in die Reinigungseinrichtung 24 und/oder die
Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 verbracht
wird, weil ein beträchtlich
hoher körperlicher
Stoß auf
die Reinigungseinrichtung 24 und/oder die Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 als Ergebnis
der Handhabung eines Staus der Flächenkörpermaterialien ausgeübt worden
ist.
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Wenn
in einem solchen Fall die Kapazität der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen
Toner zu klein ist, kann der zurückgewonnene
Toner über die
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen Toner
hinaus fließen
und verstreut werden. Wenn die Aufnahmekammer für zurückgewonnenen Toner dagegen
eine große
Kapazität
besitzt, wird die Tonernachfülleinrichtung 124 unweigerlich
sperrig.
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Wie
nachfolgend noch beschrieben ist, wird ferner der Betrieb des Elektromotors 182 zum
Wiederauffüllen
des Toners in der Tonernachfülleinrichtung 124 gesteuert,
d.h. das Wiederauffüllen
des Entwicklerbehälters 28 mit
dem Toner aus der Mischkammer 132 wird in Abhängigkeit
von der Tonerkonzentration in dem Entwickler 68 in dem
Entwicklerbehälter 28 gesteuert,
und somit wird die Menge an Toner in dem Entwicklerbehälter 28 nahezu
konstant gehalten.
-
Wie
ferner unter Fachleuten allgemein bekannt ist, beträgt die Übertragungseffizienz
bei einer normalen Bilderzeugungsmaschine etwa 80 %, wobei 80 %
des auf dem Bildträgerelement 6 anhaftenden
Toners in der Übertragungszone 12 auf
das Flächenkörpermaterial übertragen
werden und die übrigen
20 % des Toners von dem Bildträgerelement 6 in der
Reinigungszone 14 entfernt werden.
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Beim
Start der Verwendung der Bilderzeugungsmaschine ist der Entwicklerbehälter 28 im
allgemeinen mit Trägerpartikeln
sowie mit einer vorbestimmten Menge an Toner gefüllt. Wenn der Toner in dem
Entwickler 68 in dem Entwicklerbehälter 28 dann aufgebraucht
wird, wird der Entwicklerbehälter 28 mit
Toner wieder aufgefüllt,
der von der Tonerkartusche 144, die neu und lösbar an
der Tonernachfülleinrichtung 124 angebracht
wird, in die Mischkammer 132 eingebracht wird.
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Eine
maximal theoretische Menge an Toner, die in der Reinigungseinrichtung 24,
der Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 und
der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner vorhanden
ist, beträgt
somit 20 % der Menge des in der neuen Tonerkartusche 144 enthaltenen
Toners, d.h. 20 % der Kapazität
der Tonerkartusche 144.
-
Selbst
wenn der Toner in der Reinigungseinrichtung 24 und in der
Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 unter
bestimmten Bedingungen im wesentlichen vollständig in die Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen
Toner eingebracht wird, beträgt
die maximale theoretische Menge des zurückgewonnenen Toners, der in
der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner aufzunehmen
ist, ca. 20 % der Kapazität
der Tonerkartusche 144.
-
Wenn
die Kapazität
der Aufnahmekammer 134 für zurückgewonnenen Toner auf ca.
20 % der Kapazität
der Toner 144 eingestellt ist, wird somit in Anbetracht
der vorstehend genannten Umstände
ein Verstreuen von zurückgewonnenem
Toner durch Überströmen der
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen
Toner verhindert, ohne daß eine
Notwendigkeit für
eine starke Erhöhung
der Kapazität der
Aufnahmekammer 134 für
zurückgewonnenen Toner
besteht.
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Ferner
ist die nachfolgende Tatsache hinsichtlich der vorstehend genannten
Tonernachfülleinrichtung 124 zu
beachten. Der frische Toner fällt
von der Tonerkartusche 144 durch die offene obere Oberfläche der
Mischkammer 132 in die Mischkammer hinein und der zurückgewonnene
Toner wird durch die offene Seitenfläche derselben in die Mischkammer 132 eingebracht.
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Durch
Einbringen des frischen Toners und des zurückgewonnenen Toners in die
Mischkammer 132 in der vorstehend beschriebenen, besonderen Weise,
hat sich herausgestellt, daß der
frische Toner und der zurückgewonnene
Toner in der Mischkammer 132 in sehr günstiger Weise miteinander gemischt
werden können.
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Außerdem wird
der zurückgewonnene
Toner in wirksamer Weise in die Mischkammer 132 eingebracht,
und zwar durch die Wirkung des Schaufelstückes 178, das in einer
durch einen Pfeil 173 dargestellten Richtung rotationsmäßig bewegt
wird, d.h. auf der der offenen Seitenfläche der Mischkammer 132 zugewandeten
Seite von der Unterseite zur Oberseite rotationsmäßig bewegt
wird, wobei dies zum Unterstützen
des Mischens des frischen Toners und der zurückgewonnenen Toners beiträgt.
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Es
ist möglich,
die rotierende Welle 172, auf der das Schaufelstück 178 ausgebildet
ist, in einer zu der durch den Pfeil 173 angedeuteten Richtung
gegenläufigen
Richtung rotationsmäßig zu bewegen (wobei
in diesem Fall die Richtung des auf der rotierenden Welle 172 ausgebildeten
wendelförmigen Blatts 174 umgekehrt
werden muß).
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Gemäß Experimenten,
die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt worden sind, hat es sich
jedoch herausgestellt, daß eine
rotationsmäßige Bewegung
des Schaufelstücks 178 in
der durch den Pfeil 173 angedeuteten Richtung vom Standpunkt der
Weiterleitung des zurückgewonnenen
Toners in die Mischkammer 132 sowie des Zusammenmischens
des frischen Toners und des zurückgewonnenen
Toners in der Mischkammer 132 wünschenswert ist.
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Steuerung des Tonernachfüllvorgangs
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Wie
bereits unter Bezugnahme auf die 2 und 4 beschrieben
worden ist, beinhaltet die Entwicklungseinrichtung 20 die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66,
die die Tonerkonzentration (d.h. das Verhältnis TW/DW des Gewichts DW
des Entwicklers 68 zu dem Gewicht TW des Toners) in dem
Entwickler 68 in dem Entwicklerbehälter 28 feststellt.
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Die
Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 ist durch
einen an sich bekannten Detektor für magnetische Permeabilität gebildet,
der eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich in Abhängigkeit von
der Tonerkonzentration in dem Entwickler 68 ändert, oder
die, genauer gesagt, bei sinkender Tonerkonzentration in dem Entwickler 68 ansteigt.
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Die
Tonernachfüll-Steuereinrichtung 188 (7),
die durch einen Mikroprozessor gebildet sein kann, steuert das Wiederauffüllen des
Toners in den Entwicklerbehälter 28 oder
steuert, genauer gesagt, den Betrieb des Elektromotors 182 zum
Wiederauffüllen
des Toners in der Tonernachfülleinrichtung 124 in
Abhängigkeit
von der Tonerkonzentration, die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellt
worden ist, d.h. in Abhängigkeit
von der Ausgangsspannung der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66.
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Unter
Bezugnahme auf das in 8 gezeigte Flußdiagramm
erfolgt in einem Schritt N-1 eine Beurteilung, ob eine vorbestimmte
Zeitdauer (zum Beispiel 5 Sekunden) nach dem Versorgen des Hauptelektromotors 186 mit
Energie verstrichen ist, um die rotierende Trommel 2, den
stromaufseitigen Förder-/Rührmechanismus 52,
den stromabseitigen Förder-/Rührmechanismus 54 und
die Zuführeinrichtung 174 für zurückgewonnenen
Toner in der Entwicklungseinrichtung 20 anzutreiben, um
die Tonerfördereinrichtung 152 in
der Reinigungseinrichtung 24 anzutreiben und um die Fördereinrichtung 166 für zurückgewonnenen
Toner in der Tonerrückgewinnungseinrichtung 26 anzutreiben.
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Das
Programm fährt
mit einem Schritt N-2 fort, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer ab
der Energieversorgung des Hauptelektromotors 186 verstrichen
ist. Das heißt,
wenn der Hauptelektromotor 186 nicht mit Energie versorgt
wird, erfolgt kein Nachfüllen von
Toner, und der Betrieb zum Steuern der Tonernachfüllung wird
zum ersten Mal gestartet, wenn die vorbestimmte Zeitdauer nach Versorgung
des Hauptelektromotors 186 mit Energie verstrichen ist.
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In
einem Schritt N-2 wird festgestellt, ob die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration niedriger ist als eine vorbestimmte Untergrenzen-Tonerkonzentration (diese
Untergrenzen-Tonerkonzentration wird wiederum später beschrieben) oder nicht
(d.h. ob die Ausgangsspannung der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 höher ist
als eine vorbestimmte Obergrenzen-Spannung, die durch eine Obergrenzen-Spannungseinstelleinrichtung 190 gesetzt
wird, oder nicht).
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Wenn
die Tonerkonzentration höher
ist als die Untergrenzen-Tonerkonzentration, fährt das Programm mit einem
Schritt N-3 fort, in dem ermittelt wird, ob die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (z.B.
3,6 %) oder nicht (d.h. ob oder ob nicht die Ausgangsspannung der
Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 höher ist
als ein vorbestimmter Schwellenwert, der von einer Schwellenwert-Einstelleinrichtung 192 gesetzt
ist).
-
Wenn
die Tonerkonzentration höher
ist als der Schwellenwert, fährt
das Programm mit einem Schritt N-4 fort, in dem der in Betrieb befindliche
Elektromotor 182 zum Wiederauffüllen von Toner außer Betrieb
gesetzt wird. Der Entwicklerbehälter 28 wird somit
nicht länger
mit Toner wieder aufgefüllt.
-
Wenn
die Tonerkonzentration in dem Schritt N-3 niedriger ist als der
Schwellenwert, fährt
das Programm mit einem Schritt N-5 fort, in dem der Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
von Toner in den normalen Betriebszustand gesetzt wird.
-
In
dem normalen Betriebszustand wird der Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
von Toner wiederholt mit Energie versorgt, und zwar nur für eine normale
Zuführzeit
T1 (zum Beispiel eine Sekunde) bei einem normalen Zuführintervall
T2 (z.B. eine Sekunde), bis die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration den Schwellenwert überschreitet. Somit wird die
Tonereinführungseinrichtung 180 in
Betrieb gesetzt, und der Entwicklerbehälter 28 wird mit Toner
aus der Mischkammer 132 wieder aufgefüllt.
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Wenn
die Tonerkonzentration in dem Entwickler 68 in dem Entwicklerbehälter 28 abrupt
absinkt, weil in kontinuierlicher Weise und viele Male ein Bild
mit einem relativ hohen sogenannten massiven Schwarzanteil entwickelt
worden ist, so daß die
Tonerkonzentration in dem Schritt N-2 niedriger wird als die Untergrenzen-Tonerkonzentration
(zum Beispiel 2,5 %), fährt
das Programm dann mit einem Schritt N-6 fort, in dem der Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
des Toners kontinuierlich in Betrieb gesetzt wird, während der
Start des Schrittes zur neuen Erzeugung eines Bildes während dieser
Periode unterbunden ist.
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Bei
diesem kontinuierlichen Betrieb wird dem Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
von Toner kontinuierlich Energie zugeführt, und zwar nur für eine vorbestimmte
kontinuierliche Zuführzeit
T3 (z.B. 2 Minuten). Die Tonereinführungseinrichtung 180 wird
somit kontinuierlich in Betrieb gesetzt, und der Entwicklerbehälter 28 wird
kontinuierlich mit Toner aus der Mischkammer 132 wieder
aufgefüllt.
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Das
Programm fährt
dann mit einem Schritt N-7 fort, in dem festgestellt wird, ob die
von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration niedriger ist als der Schwellenwert oder nicht.
Wenn die Tonerkonzentration höher
ist als der Schwellenwert, wird die Tonersteuerungsroutine beendet.
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Wenn
die Tonerkonzentration jedoch niedriger ist als der Schwellenwert,
fährt das
Programm mit einem Schritt N-8 fort, in dem festgestellt wird, ob
die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 erfaßte Tonerkonzentration
niedriger ist als eine vorbestimmte Tonerkonzentration (z.B. 3,2
%), die höher
ist als die vorstehend genannte Untergrenzen-Tonerkonzentration,
jedoch niedriger ist als der vorstehend ge nannte Schwellenwert (d.h.
ob die Ausgangsspannung der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 höher ist
als eine vorbestimmte Spannung, die von einer Einstelleinrichtung 194 für eine vorbestimmte
Spannung vorgegeben wird).
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Wenn
die Tonerkonzentration höher
ist als diese vorbestimmte Tonerkonzentration, fährt das Programm mit einem
Schritt N-9 fort, in dem der Elektromotor 182 zum Wiederauffüllen des
Toners in einen Schnellzufuhrzustand versetzt wird.
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In
diesem Schnellzufuhrzustand wird der Elektromotor 182 zum
Wiederauffüllen
von Toner wiederholt mit Energie versorgt, und zwar nur für eine Schnellzufuhrzeit
(z.B. 2 Sekunden) bei einem Schnellzufuhrintervall T5 (zum Beispiel
1 Sekunde), bis die von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration den Schwellenwert übersteigt. Somit wird die Tonereinführungseinrichtung 180 in
Betrieb gesetzt, und der Toner wird in den Entwicklerbehälter 28 eingebracht.
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Es
ist wichtig, daß das
Schnellzufuhrintervall T5 kürzer
ist als das normale Zufuhrintervall T2 und/oder daß die Schnellzufuhrzeit
T4 länger
ist als die normale Zufuhrzeit T1, und daß der Toner während des
Schnellzufuhrzustands im Vergleich zu dem normalen Zuführzustand
in einer höheren
Menge nachgefüllt
wird.
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In
dem Fall, in dem beim Aufbrauchen des Toners möglicherweise kein Toner in
ausreichenden Mengen in der Mischkammer 132 vorhanden ist
und selbst wenn der Elektromotor 182 zum Wiederauffüllen von
Toner mit Energie versorgt wird, kann es möglicherweise dazu kommen, daß der Entwicklerbehälter 28 nicht
mit Toner wieder aufgefüllt
wird, so daß die
von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 festgestellte
Tonerkonzentration geringer werden kann als die vorbestimmte Tonerkonzentration
in dem Schritt N-8.
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In
diesem Fall fährt
das Programm mit einem Schritt N-10 fort, in dem die kontinuierliche
Ausführung
der Erzeugung eines Bildes unterbunden wird (während die Erzeugung eines jeweiligen
einzelnen Bildes ermöglicht
wird), und es wird ein Alarmsignal erzeugt, um die Alarmleuchte
einzuschalten, um den Benutzer über
die Tatsache in Kenntnis zu setzen, daß der Toner aufgebraucht ist
(d.h. um den Benutzer zu informieren, daß die Tonerkartusche 144 erneuert werden
muß).
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Das
Programm fährt
dann mit einem Schritt N-11 fort, in dem festgestellt wird, ob die
Tonerkartusche 144 erneuert worden ist oder nicht. Bei
Feststellung eines Signals, das durch Erneuern der Tonerkartusche 144 erzeugt
wird, wird die Tonernachfüll-Steuerroutine
beendet.
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Es
ist auf die folgende Tatsache hinsichtlich der Steuerung des vorstehend
beschriebenen Tonernachfüllvorgangs
hinzuweisen. Bei dem herkömmlichen
Tonernachfüll-Steuervorgang
werden die Schritte N-8 und N-9 nicht verwendet, sondern stattdessen
fährt das
Programm direkt mit dem Schritt N-10 fort, wenn die Tonerkonzentration
niedriger ist als der Schwellenwert in Schritt N-7.
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Wenn
der Toner in ausreichenden Mengen in der Mischkammer 132 vorhanden
ist, muß somit
der Toner in dem Schritt N-6 kontinuierlich zugeführt werden,
so daß die
Tonerkonzentration den Schwellenwert überschreitet, und somit muß die kontinuierliche Zufuhrzeit
T3 auf einen relativ langen Wert eingestellt werden. Mit anderen
Worten, die sogenannte Wartezeit wird relativ lang, in der der Start
eines Vorgangs zum neuen Erzeugen eines Bilds unterbunden wird.
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Wenn
dagegen die vorstehend genannten Schritte N-8 und N-9 verwendet
werden, läßt sich
die kontinuierliche Zufuhrzeit T3 in dem Schritt N-6 auf eine Zeitdauer
setzen, wie sie zum Zurückführen der Tonerkonzentration
auf eine vorbestimmte Tonerkonzentration erforderlich ist, die niedriger
ist als der Schwellenwert, wobei diese Zeitdauer kürzer ist
als die Zeitdauer, wie sie zum Zurückführen der Tonerkonzentration
auf den Schwellenwert erforderlich ist.
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Dies
trägt zur
Verkürzung
der sogenannten Wartezeit bei, die den Start des Vorgangs zum neuen Erzeugen
eines Bildes verzögert.
Die vorbestimmte Tonerkonzentration kann auf einen solchen Wert
eingestellt werden, bei dem es sich möglicherweise nicht um eine
optimale Tonerkonzentration handelt, der jedoch die Ausführung des
Entwicklungsvorgangs ohne jegliche Behinderung gewährleistet.
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Wenn
es sich in dem Schritt N-8 bestätigt, daß die Tonerkonzentration
die vorbestimmte Tonerkonzentration übersteigt, kann der Schritt
zum Starten der Erzeugung eines neuen Bildes durchgeführt werden.
In dem Schritt N-9 wird der Toner im Vergleich zu dem normalen Betrieb
in einer übermäßigen Menge
in den Entwicklerbehälter
eingeführt,
und die Tonerkonzentration des Entwicklers 68 in dem Entwicklerbehälter 28 wird
rasch auf den Schwellenwert zurückgeführt.
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Kompensieren des Tonernachfüllsteuerungs-Schwellenwerts
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Bei
der dargestellten Bilderzeugungsmaschine wird der in der Reinigungszone 14 von
dem Bildträgerelement 6 entfernte
Toner wieder verwendet, indem er in die Entwicklungseinrichtung 20 zurückgeführt wird.
Bei Verwendung eines solchen Tonerrückgewinnungsmodus, wie er bereits
beschrieben worden ist, führt
ein Anstieg des Verhältnisses
des zurückgewonnenen
Toners zu dem in dem Entwickler 68 in dem Entwicklerbehälter 28 vorhandenen
Toner bei wiederholter Ausführung
des Bilderzeugungsvorgangs zu einer Veränderung in der Beziehung zwischen
dem Ausgangssignal der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 und
der in der Praxis vorhandenen Tonerkonzentration.
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Nachfolgend
wird eine Änderung
in der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 und
der in der Praxis vorhandenen Tonerkonzentration beschrieben. 9 zeigt
die Ergebnisse von Experimenten, die unter Verwendung eines elektrostatischen
Kopiergeräts
erzielt wurden, das von der Firma Mita Industrial Co. Ltd. unter
der Handelsbezeichnung "DC-2256" auf den Markt gebracht
wurde.
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Bei
dem verwendeten Entwickler handelt es sich um einen, der von Mita
Industrial Co. Ltd. unter der Handelsbezeichnung "Entwickler für DC-2256" auf den Markt gebracht
wurde und der Ferrit-Trägerpartikel
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 105 μm sowie einen Styrol-Acryl-Toner
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 μm aufweist. Bei der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung
handelt es sich um einen Detektor für magnetische Permeabilität, der von
Hitachi Metals, Ltd. unter der Handelsbezeichnung "5-046A" auf den Markt gebracht
wurde.
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In 9 bezeichnet
die Abszisse die Stückzahl
der Flächenkörpermaterialien,
auf die das Tonerbild auf dem Bildträgerelement 6 übertragen
worden ist (d.h. sie bezeichnet die Anzahl der ausgeführten Bilderzeugungsvorgänge), und
die Ordinate stellt die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration
des Entwicklers in dem Entwicklerbehälter in einem Fall dar, in
dem die Tonernachfüllsteuerung
bei 3 V als Schwellenwert durchgeführt wird (d.h. in dem die Tonernachfüllung derart
eingestellt ist, daß die
Ausgangsspannung des Detektors für
magnetische Permeabilität
3 V wird).
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Die
in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration des Entwicklers wird
festgestellt durch Aufnehmen des Entwicklers in einer erforderlichen
Menge von dem Entwicklerbehälter
sowie Messen der Tonerkonzentration in dem aufgenommenen Entwickler.
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In 9 stellt
die Linie A die experimentellen Ergebnisse in dem Fall dar, in dem
ein normales Gerät
in einem durchschnittlichen Betriebsmodus verwendet wird, d.h. unter
wiederholter Ausführung
eines Einzelkopievorgangs zum Erzeugen einer einzelnen Kopie eines
durchschnittlichen Dokuments mit der Größe A4 sowie unter Ausführung von
drei aufeinander folgenden Kopiervorgängen zum aufeinander folgenden
Erzeugen von drei Kopien eines durchschnittlichen Dokuments der
Größe A4.
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Die
Linie B der 9 veranschaulicht die experimentellen
Ergebnisse in dem Fall, in dem ein kontinuierlicher Kopiervorgang
zum kontinuierlichen Erzeugen von Kopien eines durchschnittlichen
Dokuments mit der Größe A4 ohne
Unterbrechung durchgeführt
wird, und die Linie C in 9 veranschaulicht die experimentellen
Ergebnisse in dem Fall, in dem ein Einzelblatt-Kopiervorgang wiederholt
durchgeführt
wird, um ein durchschnittliches Dokument mit der Größe A4 Stück für Stück einzeln
zu kopieren.
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Wie
aus 9 erkennbar wird, nimmt bei Verwendung des Kopiergeräts in einem
durchschnittlichen Betriebsmodus die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration
für die
vorbestimmte Ausgangsspannung (3 V) des Detektors für magnetische
Permeabilität,
der die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung bildet, bei steigendem
Verhältnis
von zurückgewonnenem
Toner zu dem Toner in dem Entwickler bei Ausführung des Bilderzeugungsvorgangs allmählich zu.
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Wenn
nur der Vorgang zur aufeinander folgenden Erzeugung von Kopien durchgeführt wird, steigt
die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration für die vorbestimmte
Ausgangsspannung (3 V) des Detektors für magnetische Permeabilität relativ allmählich an.
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Wenn
nur der Vorgang zur Bildung von Einzelkopien durchgeführt wird,
steigt die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration für die vorbestimmte Ausgangsspannung
(3 V) des Detektors für
magnetische Permeabilität
sehr steil an. Gemäß einer
Studie der vorliegenden Erfinder wurde festgestellt, daß die Ursache
für den
Unterschied bei dem Anstieg der Tonerkonzentration auf die nachfolgend
genannten Faktoren zurückzuführen ist.
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Wenn
der Vorgang zur Bildung einer Einzelkopie wiederholt durchgeführt wird,
dreht sich die rotierende Trommel für eine lange Zeitdauer während der
Perioden des Vorgangs, in denen eigentlich keine Bilderzeugung erfolgt,
d.h. die kumulative Zeit der sogenannten Leerlaufrotation der rotierenden
Trommel nimmt zu. Während
der Zeitdauer einer solchen Leerlaufrotation, haftet der Toner in
geringen Mengen an dem Bildträgerelement
in der Entwicklungszone an, und der Toner wird von dem Bildträgerelement
in der Reinigungszone entfernt und zu der Entwicklungseinrichtung
zurückgeführt.
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Wenn
der Vorgang zur Ausführung
einer Einzelkopie wiederholt durchgeführt wird, wird der Toner somit
in erhöhter
Menge relativ zu der Stückzahl
der gebildeten Kopien zurückgeführt, so
daß es
zu einem sehr starken Anstieg in der in der Praxis vorhandenen Tonerkonzentration
für die
vorbestimmte Ausgangsspannung (3 V) des Detektors für magnetische Permeabilität kommt.
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10 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung der
Beziehungen zwischen der Ausgangsspannung des Detektors für magnetische
Permeabilität
und der Tonerkonzentration in dem Entwickler, wobei eine durchgezogene
Linie eine Beziehung in dem Fall darstellt, in dem der Toner in
dem Entwickler vollständig frischer
Toner ist und keinen zurückgeführten Toner enthält, wobei
diese Beziehung vorhanden ist, nachdem 10.000 Kopien in dem vorstehend
beschriebenen durchschnittlichen Betriebsmodus gefertigt worden
sind.
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In
Anbetracht der vorstehend genannten Tatsachen, die von den vorliegenden
Erfindern durch Experimente bestätigt
worden sind, nimmt bei Steuerung des Tonernachfüllvorgangs auf der Basis der Ausgangsspannung
des die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 bildenden
Detektors für
magnetische Permeabilität
sowie der vorbestimmten Schwellenspannung ohne Ausführung irgendeiner speziellen
Kompensation die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration des
in dem Entwicklerbehälter 28 enthaltenen
Entwicklers 68 bei steigender Anzahl der ausgeführten Bilderzeugungsvorgänge allmählich zu.
Wenn die in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration des Entwicklers 68 übermäßig höher wird als
der erforderliche Wert, ist der Toner elektrisch nicht ausreichend
geladen.
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Die
Aufnahmefähigkeit
des Toners für
die Trägerpartikel
nimmt somit ab, so daß es
zum Auftreten von Problemen kommt, wie zum Beispiel einem Verstreuen
des Toners in der Entwicklungszone 10, Bildung einer sogenannten
Schleierbildung auf dem Tonerbild (Anhaften von Toner an bildfreien
Bereichen), usw.
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Somit
wird der Schwellenwert, der zum Steuern der Tonernachfüllung verwendet
wird, in geeigneter Weise geändert,
und zwar in Abhängigkeit
von der Anzahl der Bilderzeugungsvorgänge oder der Zeitdauer der
Bilderzeugungsvorgänge.
Wenn die Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 von
einem Detektor für
magnetische Permeabilität
gebildet ist, dann nimmt in der in 9 dargestellten
Weise die Ausgangsspannung der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung 66 für die vorbestimmte
Tonerkonzentration bei der Ausführung
der Bilderzeugungsvorgänge
allmählich
zu. Die von der Schwellenspannungs-Einstelleinrichtung 192 (vgl. 7)
gesetzte Schwellenspannung wird daher mit der Anzahl/Zeitdauer der
Bilderzeugungsvorgänge
allmählich
höher.
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Theoretisch
ist es wünschenswert,
daß die Schwellenspannung
derart zunimmt, daß die
in der Praxis vorhandene Tonerkonzentration des Entwicklers 68 in
dem Entwicklerbehälter
28 im wesentlichen konstant gehalten wird, und zwar unabhängig von
der Anzahl der ausgeführten
Bilderzeugungsvorgänge, wie
dies mit einer Linie D in 9 dargestellt
ist.
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Es
ist aber auch möglich,
daß der
zurückgeführte Toner
elektrisch geringer geladen wird als der frische Toner, so daß die elektrische
Ladeeigenschaft des Toners bei steigendem Verhältnis des zurückgewonnenen
Toners sinkt.
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In
Anbetracht dieser Tatsache nimmt somit die in der Praxis vorhandene
Tonerkonzentration des Entwicklers 68 in dem Entwicklerbehälter 28 mit
Ausführung
der Bilderzeugungsvorgänge
allmählich
ab, wenn die Anzahl der ausgeführten
Bilderzeugungsvorgänge
zum Beispiel 6.000 mal übersteigt,
wie dies durch die Linie E in 9 dargestellt
ist. Die Schwellenspannung kann somit derart erhöht werden, daß die elektrische
Ladeeigenschaft des Toners im wesentlichen konstant gehalten wird.
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Gemäß den Experimenten,
die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt worden sind, wurde festgestellt,
daß bei
Verwendung eines normalen Kopiergeräts in dem durchschnittlichen
Betriebsmodus (dem in 9 durch die Linie A dargestellten
Fall) selbst dann keinerlei Problem auftritt, wenn die Schwellenspannung
nicht erhöht
wird, sofern die Stückzahl
der Flächenkörpermaterialien,
auf die das Tonerbild übertragen
worden ist (d.h. die Anzahl der ausgeführten Bilderzeugungsvorgänge) geringer
ist als eine vorbestimmte Stückzahl,
wie zum Beispiel 6.000 Stück.
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Vom
Standpunkt der Vereinfachung des Steuervorgangs kann somit die Schwellenspannung konstant
gehalten werden, soweit der Zählwert
einer Zähleinrichtung 196 (7),
der die Stückzahl
der Flächenkörpermaterialien
zählt,
auf die ein Tonerbild übertragen
worden ist, geringer ist als ein vorbestimmter Wert, zum Beispiel
geringer als 6.000, wobei dann, wenn der Zählwert der Zählereinrichtung 196 den
vorbestimmten Wert übersteigt,
die Schwellenspannung um nur einen vorbestimmten Betrag für jeden
Anstieg des Zählwerts
um eine vorbestimmte Menge erhöht
werden kann, zum Beispiel jedes Mal, wenn der Zählwert um 100 zunimmt.
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Der
Betrag des Anstiegs der Schwellenspannung kann experimentell oder
empirisch festgestellt werden. Die Zähleinrichtung 196 addiert
den Zählwert
jedes Mal, wenn zum Beispiel ein Flächenkörpermaterial-Detektor, der
in der Nähe
der Austrittsöffnung
des Gehäuses
der Bilderzeugungsmaschine angeordnet ist, ein Flächenkörpermaterial
detektiert, das aus der Austrittsöffnung abgegeben wird.
-
Wie
unter Bezugnahme auf die in 9 gezeigten
Linien A, B und C zu sehen ist, variiert die Beziehung zwischen
der Stückzahl
der Flächenkörpermaterialien,
auf die das Tonerbild übertragen
worden ist, sowie der Änderung
der Tonerkonzentration in einem beträchtlichen Ausmaß in Abhängigkeit
von dem Ausführungsmodus
des Kopiervorgangs in dem Kopiergerät (d.h. in Abhängigkeit
von einem Verhältnis
der Ausführung
eines Kopiervorgangs für
eine Einzelkopie und der Ausführung
eines Vorgangs zur Schaffung von aufeinander folgenden Kopien).
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Wenn
zu erwarten ist, daß das
Kopiergerät möglicherweise
nicht in einem durchschnittlichen Betriebsmodus verwendet wird,
kann die Schwellenspannung derart eingestellt werden, daß sie auf
der Basis der Betriebszeit des Hauptelektromotors 186 (7)
erhöht
wird, der die rotierende Trommel 2 (sowie das auf dessen
Oberfläche
angeordnete Bildträgerelement 6)
antreibt, um dadurch das Auftreten von Fehlern zu vermeiden oder
zu unterdrücken,
die durch eine Änderung
in dem Ausführungsmodus
des Kopiervorgangs bedingt sind.
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In
diesem Fall wird der Schwellenwert konstant gehalten, sofern zum
Beispiel ein Wert einer Zeit-Zähleinrichtung 198 (7),
die die kumulative Betriebszeit des Hauptelektromotors 186 zählt, geringer
ist als eine vorbestimmte Zeitdauer, zum Beispiel 6 Stunden
(wobei eine derartige Zeitdauer der kumulativen Betriebszeit des
Hauptelektromotors 186 nahezu entspricht, wie diese für ein mit
mittlerer Geschwindigkeit arbeitendes Kopiergerät zum Übertragen des Tonerbilds auf
6.000 Stück
Flächenkörpermaterialien
mit der Größe A4 in
einem durchschnittlichen Betriebsmodus erforderlich ist), wobei
dann, nachdem der Wert der Zeit-Zähleinrichtung 196 die vorbestimmte
Zeitdauer übersteigt,
die Schwellenspannung um nur einen vorbestimmten Betrag bei jedem
Anstieg des Zählwerts
um eine vorbestimmte Zeitdauer, zum Beispiel um 10 Minuten, erhöht werden
muß.
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Falls
gewünscht,
können
ferner nicht nur die durch die Schwellenspannungs-Einstelleinrichtung 192 vorgegebene
Schwellenspannung, sondern auch die durch die Obergrenzen-Spannungseinstelleinrichtung 190 vorgegebenen
Obergrenzen-Spannung und die vorbestimmte Beurteilungsspannung, die
durch die Spannungseinstelleinrichtung 194 für die vorbestimmte
Beurteilungsspannung vorgegeben wird, in Abhängigkeit von dem von der Zähleinrichtung 196 gezählten Wert
oder dem von der Zähleinrichtung 198 gezählten Wert
in geeigneter Weise geändert
werden.
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Vorstehend
sind zwar bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Bilderzeugungsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben
worden, jedoch versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung
in keiner Weise nur auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, sondern in einer Vielzahl von anderen Weisen geändert oder
modifiziert werden kann, ohne daß sie dadurch den Umfang der
Erfindung in der beanspruchten Form verläßt.