DE69533094T2

DE69533094T2 - Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69533094T2
Application number: DE69533094T
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Endoh; Kohji Shin; Tetsuro Kawashima
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: EP0663629B1; EP0967533A2; DE69523349D1; EP0663629A3; EP0967533B1; DE69523349T2; EP0967530A3; EP0967533A3; EP0967531A3; DE69533094D1; US5717973A; EP0967531A2; EP0967530A2; EP0663629A2

Description

Gebiet der Erfindung
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.
Beschreibung des Standes der Technik
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die herkömmliche Bilderzeugungsmaschine beinhaltet jedoch die nachfolgend genannten Probleme, die der Lösung bedürfen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht zur Erläuterung von Hauptbereichen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
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;
3 eine Perspektivansicht zur Erläuterung von Bereichen von Dichtungselementen in der Entwicklungseinrichtung, die in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine angeordnet ist;
4 eine fragmentarische Perspektivansicht einer Tonernachfülleinrichtung in der Entwicklungseinrichtung, eines Bereichs der Reinigungseinrichtung sowie einer Tonerrückgewinnungseinrichtung in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine;
5 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Bereichs der in 4 gezeigten Tonernachfülleinichtung;
6 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Bereichs der in 4 gezeigten Tonernachfülleinrichtung;
7 ein Blockdiagramm zur Erläuterung von mit der Steuerung befaßten Elementen, die in der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine angeordnet sind;
8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Tonernachfüll-Steuervorgangs bei der in 1 gezeigten Bilderzeugungsmaschine;
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
10 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Ausgangsspannung der durch den Detektor für magnetische Permeabilität gebildeten Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung und der Tonerkonzentration.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Bilderzeugungsmaschine werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben.
Abriß der Gesamtausbildung der Bilderzeugungsmaschine
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Abriß der Entwicklungseinrichtung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Stromaufseitiger und stromabseitiger Förder-/Rührmechanismus in der Entwicklungseinrichtung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Egalisierungselement in der Entwicklungseinrichtung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Dichtungselement in der Entwicklungseinrichtung
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Tonernachfülleinrichtung in der Entwicklungseinrichtung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
Steuerung des Tonernachfüllvorgangs
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Kompensieren des Tonernachfüllsteuerungs-Schwellenwerts
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.

Claims

Bilderzeugungsmaschine, die folgendes aufweist: – eine Bildträgereinrichtung (6), – eine Bilderzeugungseinrichtung (16, 18) zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung (6), – eine Entwicklungseinrichtung (20) zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung (6) zu einem Tonerbild, – eine Übertragungseinrichtung (22) zum Übertragen des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung (6) auf ein Flächenkörpermaterial, – eine Reinigungseinrichtung (24) zum Entfernen des Toners, der auf der Bildträgereinrichtung (6) zurückgeblieben ist, nachdem das Tonerbild auf der Bildträgereinrichtung (6) auf das Flächenkörpermaterial übertragen worden ist, und – eine Tonerrückgewinnungseinrichtung (26) zum Rückführen des Toners, der von der Reinigungseinrichtung (24) von der Bildträgereinrichtung (6) entfernt worden ist, in die Entwicklungseinrichtung (20), wobei die Entwicklungseinrichtung (20) folgendes aufweist: – einen Entwicklerbehälter (28) zum Aufnehmen eines Entwicklers (68), der den Toner und Trägerpartikel aufweist, – eine Entwickler-Aufbringeinrichtung (56) zum Aufbringen des Entwicklers (68) in dem Entwicklerbehälter (28) auf die Bildträgereinrichtung (6), – eine Tonernachfülleinrichtung (124) zum Wiederauffüllen des Entwickierbehälters (28) mit dem Toner, – eine Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung (66) zum Detektieren der Tonerkonzentration des Entwicklers (68), der in dem Entwicklerbehälter (28) enthalten ist, und – eine Tonernachfüll-Steuereinrichtung (188) zum Steuern des Betriebes der Tonernachfülleinrichtung (124) durch Vergleichen eines Wertes, der von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung (66) detektiert worden ist, mit einem Schwellenwert; und wobei die Tonernachfülleinrichtung (124) folgendes aufweist: – eine Frischtoner-Behältereinrichtung (144), um einen frischen Toner aufzunehmen, – eine Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner, um den Toner aufzunehmen, der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung (26) zurückgewonnen worden ist, – eine Tonermischkammer (132), um den frischen Toner, der von der Frischtoner-Behältereinrichtung (144) zugeführt wird, mit dem Toner zu mischen, der von der Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner zugeführt wird, – eine Tonerzuführungseinrichtung (170) für zurückgewonnenen Toner, um den zurückgewonnenen Toner in der Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner der Mischkammer (132) zuzuführen, und – eine Tonereinführungseinrichtung (180), um den Toner in der Mischkammer (132) in den Entwicklerbehälter (28) einzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (132) ihre obere Wand, die eine Seitenwand und eine vordere Wand geöffnet hat; daß die Frischtoner-Behältereinrichtung (144) über der Mischkammer (132) angeordnet ist und eine Austragsöffnung besitzt, die mit der offenen oberen Wand der Mischkammer (132) in Verbindung steht, so daß es dem frischen Toner in der Frischtoner-Behältereinrichtung (144) möglich ist, durch die Austragsöffnung in die Mischkammer (132) zu fallen; daß die Tonerzuführungseinrichtung (170) für zurückgewonnenen Toner von einer drehbaren Welle (172), die sich längs der offenen einen Seitenwand der Mischkammer (132) erstreckt, und Schaufelsstücken (178) gebildet wird, die an der Außenumfangsfläche der drehbaren Welle (172) angeordnet sind, wobei sich die Schaufelstücke (178) von der Außenumfangsfläche der drehbaren Welle (172) in radialer Richtung erstrecken und sich außerdem in der axialen Richtung längs der Außenumfangsfläche der drehbaren Welle (172) erstrecken; daß die Tonerzuführungseinrichtung für zurückgewonnenen Toner dazu ausgelegt ist, den zurückgewonnenen Toner über die eine offene Seitenwand der Mischkammer (132) in die Mischkammer (132) hinein zuzuführen; und daß die Tonereinführungseinrichtung (180) dazu ausgelegt ist, den Toner aus der Mischkammer (132) zu fördern und ihn über die offene vordere Wand der Mischkammer (132) in den Entwicklerbehälter (28) einzuführen.
Maschine nach Anspruch 1, wobei die Frischtoner-Behältereinrichtung (144) eine Tonerpatrone (144) aufweist, die lösbar montiert ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die drehbare Welle (172) sich in einer Richtung dreht, in der die Vorderkanten in radialer Richtung der Schaufelstücke (178) sich aus der unteren Position in eine höhere Position auf einer Seite der offenen einen Seitenwand der Mischkammer (132) bewegen.
Bilderzeugungsmaschine, die folgendes aufweist: – eine Bildträgereinrichtung (6), – eine Bilderzeugungseinrichtung (16, 18) zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung (6), – eine Entwicklungseinrichtung (20) zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes auf der Bildträgereinrichtung (6) zu einem Tonerbild, – eine Übertragungseinrichtung (22) zum Übertragen des Tonerbildes auf der Bildträgereinrichtung (6) auf ein Flächenkörpermaterial, – eine Reinigungseinrichtung (24) zum Entfernen des Toners, der auf der Bildträgereinrichtung (6) zurückgeblieben ist, nachdem das Tonerbild auf der Bildträgereinrichtung (6) auf das Flächenkörpermaterial übertragen worden ist, und – eine Tonerrückgewinnungseinrichtung (26) zum Rückführen des Toners, der von der Reinigungseinrichtung (24) von der Bildträgereinrichtung (6) entfernt worden ist, in die Entwicklungseinrichtung (20), wobei die Entwicklungseinrichtung (20) folgendes aufweist: – einen Entwicklerbehälter (28) zum Aufnehmen eines Entwicklers (68), der den Toner und Trägerpartikel aufweist, – eine Entwickler-Aufbringeinrichtung (56) zum Aufbringen des Entwicklers (68) in dem Entwicklerbehälter (28) auf die Bildträgereinrichtung (6), – eine Tonernachfülleinrichtung (124) zum Wiederauffüllen des Entwicklerbehälters (28) mit dem Toner, – eine Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung (66) zum Detektieren der Tonerkonzentration des Entwicklers (68), der in dem Entwicklerbehälter (28) enthalten ist, und – eine Tonernachfüll-Steuereinrichtung (188) zum Steuern des Betriebes der Tonernachfülleinrichtung (124) durch Vergleichen eines Wertes, der von der Tonerkonzentrations-Erfassungseinrichtung (66) detektiert worden ist, mit einem Schwellenwert; und wobei die Tonernachfülleinrichtung (124) folgendes aufweist: – eine Frischtoner-Behältereinrichtung (144), um einen frischen Toner aufzunehmen, – eine Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner, um den Toner aufzunehmen, der von der Tonerrückgewinnungseinrichtung (26) zurückgewonnen worden ist, – eine Tonermischkammer (132), um den frischen Toner, der von der Frischtoner-Behältereinrichtung (144) zugeführt wird, mit dem Toner zu mischen, der von der Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner zugeführt wird, – eine Tonerzuführungseinrichtung (170) für zurückgewonnenen Toner, um den zurückgewonnenen Toner in der Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner der Mischkammer (132) zuzuführen, und – eine Tonereinführungseinrichtung (180), um den Toner in der Mischkammer (132) in den Entwicklerbehälter (28) einzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der Aufnahmekammer (134) für zurückgewonnenen Toner so vorgegeben ist, daß sie etwa 20 % der Kapazität der Frischtoner-Behältereinrichtung (144) besitzt.
Maschine nach Anspruch 4, wobei die Frischtoner-Behältereinrichtung (144) eine Tonerpatrone (144) aufweist, die lösbar montiert ist.