DE69533886T2

DE69533886T2 - Tonerbehälter für ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69533886T2
Application number: DE69533886T
Authority: DE
Inventors: Yoshiya Ohta-ku Nomura; Kanji Ohta-ku Yokomori; Shigeo Ohta-ku Miyabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: CN1081350C; US5878309A; AU3426895A; US6215969B1; CA2160649A1; KR960015113A; EP0708387B1; CA2160649C; KR100216437B1; EP0708387A3; DE69533886D1; EP0708387A2; CN1132865A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tonerbehälter, ein Verfahren zum Zusammenbau des Tonerbehälters, eine Prozeßkartusche und ein mit einer solchen Prozeßkartusche betriebenes Bilderzeugungsgerät.
Das Bilderzeugungsgerät ist ein Gerät, welches nach einem elektrophotographischen Bilderzeugungsprozeß auf einem Aufzeichnungsmedium Bilder erzeugt. Ein solches Bilderzeugungsgerät ist zum Beispiel ein elektrophotographischer Kopierer, ein elektrophotographischer Drucker (z. B. LED-Drucker, Laserstrahldrucker), ein elektrophotographisches Faxgerät, ein elektrophotographischer Textautomat oder ein ähnliches Gerät.
Die Prozeßkartusche ist mit einem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element, einer Ladevorrichtung, einer Entwickelvorrichtung und einer Reinigungsvorrichtung als eine Einheit bestückt und abnehmbar in der Hauptbaugruppe eines Bilderzeugungsgerätes montierbar. Die genannte Einheit kann aus einem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element und einer Ladevorrichtung, einer Entwickelvorrichtung oder einer Reinigungsvorrichtung oder aus einer Entwickelvorrichtung und einem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element zusammengesetzt sein.
Die Verwendung eines mit einer solchen Prozeßkartusche bestückten und nach einem elektrophotographischen Verfahren arbeitenden Bilderzeugungsgerätes erweist sich als vorteil haft, weil die Wartung ohne einen Dienstleistungsbetrieb vom Betreiber selbst durchgeführt werden kann und dadurch die Verfügbarkeit wesentlich verbessert wird. Geräte dieses Typs werden weltweit verwendet.
Einige der genannten Prozeßkartuschen weisen einen Tonerbehälter auf.
Im Dokument EP-A-0586044 ist eine aus drei Rahmen zusammengefügte Prozeßkartusche beschrieben. Ein als Mittelrahmen dienender zweiter Rahmen ist mit einer Entwickelwalze ausgerüstet und mit einem ersten Rahmen verbunden, welche zusammen den Tonerbehälter bilden. Der mit einem lichtempfindlichen Bildträgerelement ausgerüstete dritte Rahmen ist mit dem zweiten Rahmen verbunden.
Um die aufzunehmende Tonermenge zu vergrößern, muß das Behältervolumen vergrößert werden, doch das erweist sich als schwierig. Wenn das doch möglich ist, muß ein geeignetes Verfahren zum Austragen von Toner aus dem Großraumtonerbehälter gefunden werden. Mit der vorliegenden Erfindung soll das Verfahren gemäß dem Stand der Technik weiter entwickelt werden.
Die vorliegende Erfindung hat die Bereitstellung eines Tonerbehälters, einer Prozeßkartusche und eines mit einer solchen Prozeßkartusche bestückten Bilderzeugungsgerätes zum Inhalt, wobei ein großer Teil des im Tonerbehälter gespeicherten Toners effektiv verwendet wird.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Tonerbehälters gemäß Anspruch 1, in welchem der zum Entwickeln eines auf dem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element erzeugten latenten Bildes benötigte Toner gespeichert ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer abnehmbar an der Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes montierbaren Prozeßkartusche, welche ein elektrophotographisches, lichtempfindliches Element, eine Entwickelvorrichtung zum Entwickeln eines auf dem lichtempfindlichen Element erzeugten latenten Bildes und einen Tonerbehälter zum Speichern des für das Entwickeln des latenten Bildes benötigten Toners aufweist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bilderzeugungsgerätes zum Erzeugen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial in Verbindung mit einer Prozeßkartusche, wobei das Bilderzeugungsgerät eine Befestigungsvorrichtung zum abnehmbaren Befestigen der Prozeßkartusche und eine Vorrichtung zum Transportieren des Aufzeichnungsmaterials aufweist.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt die Querschnittansicht eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt die Außenansicht des in 1 dargestellten Gerätes.
3 zeigt die Querschnittansicht einer Prozeßkartusche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt schematisch eine Außenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
5 zeigt die rechte Seite der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
6 zeigt die linke Seite der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
7 zeigt eine weitere Außenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
8 zeigt die Bodenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
9(a) zeigt die Außenansicht der in der Prozeßkartusche gemäß 3 verwendeten Reinigungsvorrichtung und
9(b) die Außenansicht der in der Prozeßkartusche gemäß 3 verwendeten Entwickelvorrichtung.
10 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
11 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
12 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
13 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
14 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
15 zeigt das Einsetzen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugsgerätes von der Seite gesehen.
16 zeigt das Entfernen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche aus der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgerätes von der Seite gesehen.
17 zeigt das Entfernen der in 3 dargestellten Prozeßkartusche aus der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgerätes von der Seite gesehen.
18 zeigt in perspektivischer Darstellung den Innenraum der Gerätehauptbaugruppe.
Die 19(a) und 19(b) zeigt in perspektivischer Darstellung verschiedene Ansichten des Innenraums der Gerätehauptbaugruppe.
20 zeigt den Kontakt zwischen einem Kontaktelement und dem Anschlußpunkt am lichtempfindlichen Element.
21 zeigt Berührungszustände zwischen dem Kontaktelement und dem Kartuschenrahmen.
22 zeigt eine Seitenansicht der Prozeßkartusche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23(a) zeigt die Außenansicht eines Entwickelvorrichtungshalters und 23(b) in perspektivischer Darstellung dei Innenansicht dieses Entwickelvorrichtungshalters.
24 zeigt die Schnittansicht I-I des in 23(b) dargestellten Halters.
25 zeigt vergrößert den in 23 angedeuteten Tonererfassungspunktes.
26 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung eine Entwickelvorrichtung.
27 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Entwickelvorrichtungs- oder Entwickelrahmen.
28 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Entwickelvorrichtung ohne Halter.
29 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Tonerrahmen.
30 in perspektivischer Darstellung den Tonerrahmen mit daran befestigter Dichtung.
31 zeigt die Schnittansicht der in 30 angedeuteten Dichtung.
32 zeigt die Schnittansicht RO-RO der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
33 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung einen Tonerrahmen.
34 zeigt die Bodenansicht einer Prozeßkartusche.
35 zeigt die Seitenansicht der in 28 angedeuteten Zahnradgruppe.
36 zeigt eine Seitenansicht eines Tonerrahmens.
37 zeigt den Innenaufbau einer Prozeßkartusche.
38 das Kuppeln zwischen einer Entwickelvorrichtung und einer Reinigungsvorrichtung.
39 zeigt den Entwickelrahmen und den von diesem entfernten Tonerbehälter.
40 zeigt eine Prozeßkartusche in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Beschreibung bedeutet der verwendete Begriff Breitenrichtung einer Prozeßkartusche B die Richtung, in welche diese in die Hauptbaugruppe 14 eines Bilderzeugungsgerätes (nachfolgend Gerätehauptbaugruppe genannt) eingesetzt bzw. aus dieser entfernt wird. Diese Richtung stimmt mit der Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums überein. Die Längsrichtung der Prozeßkartusche B bedeutet die im wesentlichen rechtwinklig zur Einsetz- und Entnahmerichtung verlaufende Richtung. Diese Richtung schneidet die Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums im wesentlichen rechtwinklig.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes (Laserstrahldrucker) gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 in perspektivischer Darstellung dessen Außenansicht. Die 3–8 zeigen eine Ausführungsform der Prozeßkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 3 die Querschnittsansicht dieser Kartusche, 4 in perspektivischer Darstellung deren Außenansicht, 5 deren rechte Seite, 6 deren linke Seite, 7 in perspektivischer Darstellung deren Draufsicht und 8 in perspektivischer Darstellung deren Bodenansicht zeigt. Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff Oberseite der Prozeßkartusche B bedeutet die Seite, welche im eingesetzten Zustand derselben nach oben zeigt, während der Begriff Unterseite die Seite bedeutet, welche im eingesetzten Zustand der Kartusche nach unten zeigt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät A und Prozeßkartusche B
Nachfolgend wird der in den 1 und 2 dargestellte Laserstrahldrucker als elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 zeigt eine Seitenansicht der Prozeßkartusche B.
Mit dem in 1 dargestellten Laserstrahldrucker A wird nach einem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren auf einem Aufzeichnungsmedium in Form von Papier, eines OHP-Blattes oder von Gewebe ein Bild erzeugt. Zuerst wird auf einem trommelförmigen elektrophotographischen, lichtempfindlichen Bildträgerelement (nachfolgend lichtempfindliche Trommel genannt) ein Tonerbild erzeugt. Genauer ausgedrückt, die lichtempfindliche Trommel wird von einer Ladevorrichtung elektrisch geladen und danach als Reaktion auf gesendete Bilddaten von einer optischen Einheit ein Laserstrahl auf die geladene Trommel projiziert, um auf dieser ein latentes Bild zu erzeugen. Dieses latente Bild wird von einer Entwickelvorrichtung zu einem Tonerbild entwickelt. Währenddessen wird von einer Transportvorrichtung 3, welche paarig angeordnete Aufnahmewalzen 3b und 3c, paarig angeordnete Registrierwalzen 3d und 3e sowie weitere Elemente aufweist, synchron zur Bilderzeugung einer Kassette 3a ein Blatt des in dieser gespeicherten Aufzeichnungsmediums 2 entnommen. Danach wird eine als Übertragungselement dienenden Übertragungswalze 4 mit einer Spannung gespeist und von dieser das auf der lichtempfindlichen Trommel der Prozeßkartusche B erzeugte Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium 2 übertragen. Das mit dem Tonerbild versehene Aufzeichnungsmedium wird einer Fixiervorrichtung 5 zugeführt. Von der Fixiervorrichtung 5, welche eine Antriebswalze 5c und eine Fixierwalze 5d mit darin angeordnetem Heizelement 5a aufweist, beaufschlagt das diese durchlaufende Aufzeichnungsmedium mit Wärme und Druck und fixiert auf diese Weise das auf dieses übertragene Tonerbild. Danach wird von einer Gruppe paarig angeordneter Austragwalzen 3g, 3h und 3i das Aufzeichnungsmedium 2 mit dem darauf fixierten Tonerbild durch einen Blattumkehrkanal 3j transportiert und auf einen an der Oberseite der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Trog 6 geschoben. Das Gerät A weist auch eine Schwenkzunge 3k und paarig angeordnete Austragwalzen 3m auf, welche das Aufzeichnungsmedium 2 nicht durch den Blattumkehrkanal 3j, sondern sofort aus dem Gerät schieben. Bei dieser Ausführungsform bilden die Aufnahmewalze 3b, die paarig angeordneten Transportwalzen 3c und 3d, die Registrierwalze 3e, die Transportführung 3f, die paarig angeordneten Austragwalzen 3g, 3h und 3i und die paarig angeordneten Austragwalzen 3m die Transportvorrichtung 3.
Die Oberfläche der in der Prozeßkartusche B angeordneten, mit einer lichtempfindlichen Schicht 7e (20) versehenen lichtempfindlichen Trommel 7 als Bildträgerelement wird während des Rotierens von einer mit einer Spannung gespeisten Ladewalze 8 als Ladeelement gleichmäßig geladen. Danach wird von einem optischen System 1 ein die Bilddaten tragender Laserstrahl durch eine Belichtungsöffnung 9 auf die lichtempfindliche Trommel 7 projiziert, um auf dieser ein latentes Bild zu erzeugen. Dieses latente Bild wird von einer Entwickelvorrichtung 9 durch Verwendung von Toner entwickelt.
Die von der lichtempfindlichen Trommel 7 durch Berührung in Drehung gesetzte Ladewalze 8 bewirkt das Laden der Trommel. Durch Zuführen von Toner auf die zu entwickelnden Bereiche der lichtempfindlichen Trommel 7 wird das auf dieser erzeugte latente Bild von der Entwickelvorrichtung 9 entwickelt. Das optische System 1 weist eine Laserdiode 1a, einen Polygonspiegel 1b, eine Linse 1c und einen Totalreflexionsspiegel 1d auf.
Von dem zur Entwickelvorrichtung 9 gehörenden Tonerrührelement 9b wird der rotierenden, innen mit einem Magnet versehenen Entwickelwalze 9c aus dem Tonerbehälter 11A Toner zugeführt, wobei eine Entwickellamelle 9d durch triboelektrisches Laden eine Tonerschicht auf der Entwickelwalzenoberfläche erzeugt. Aus dieser Tonerschicht wird den zu entwickelnden Bereichen auf der lichtempfindlichen Trommel 7 Toner zugeführt und dadurch das auf dieser erzeugte latente Bild sichtbar gemacht. Die Entwickellamelle 9d reguliert die auf die periphere Fläche der Entwickelwalze 9c aufgetragene Tonermenge. Neben der Entwickelwalze 9c sind Rührelemente 9e und 9f zum Umrühren und Umwälzen des im Tonerbehälter gespeicherten Toners angeordnet.
Nach Erzeugung des Tonerbildes auf der lichtempfindlichen Trommel 7 wird die Übertragungswalze 4 mit einer Spannung gespeist, deren Polarität jener des Toners entgegengesetzt ist, und dadurch das Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium 2 übertragen. Der auf der lichtempfindlichen Trommel 7 verbliebene Resttoner wird von einer an der Reinigungsvorrichtung 10 angeordneten, die lichtempfindliche Trommel 7 berührenden elastischen Reinigungslamelle 10a abgekratzt und in einen Abfalltonerbehälter 10b geschoben.
Die Prozeßkartusche B wird durch Zusammenfügen eines Tonerkammerabschnitts 11 (nachfolgend Tonerkammerrahmen genannt) als Teil des Tonerbehälters 11A (Tonerspeicher), eines Entwickelkammerabschnitts 12 (nachfolgend Entwickelrahmen genannt) mit darin angeordneter Entwickelwalze 9c und eines Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 mit darin angeordneter lichtempfindlichen Trommel 7, Reinigungslamelle 10a, Ladewalze 8 usw. erzeugt. Die durch Zusammenfügen dieser drei Rahmen erzeugte Prozeßkartusche B wird von der Bedienperson des Bilderzeugungsgerätes abnehmbar in dessen Hauptbaugruppe 14 eingesetzt.
Die Prozeßkartusche B ist mit zwei Öffnungen versehen, einer Belichtungsöffnung 1e, durch welche der die Bilddaten tragende Lichtstrahl auf die lichtempfindliche Trommel 7 projiziert wird, und einer Übertragungsöffnung 13n, durch welche die lichtempfindliche Trommel 7 direkt auf das Aufzeichnungsmedium 2 gerichtet ist. Genauer ausgedrückt, die Belichtungsöffnung 1e ist im Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 und die Übertragungsöffnung 13n zwischen dem Entwickelrahmen 12 und dem Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 vorhanden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Prozeßkartuschengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Prozeßkartusche B in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird wie folgt zusammengebaut. Zuerst werden der Tonerkammerrahmen 11 und der Entwickelrahmen 12 zusammengefügt. Danach wird der Reinigungskammerrahmen 13 schwenkbar an dieser Rahmenkonstruktion befestigt. Die lichtempfindliche Trommel 7, die Ladewalze 8, die Entwickelvorrichtung 9, die Reinigungsvorrichtung 10 und weitere Elemente, welche in diesem Gehäuse angeordnet sind, vervollständigen die Prozeßkartusche B. Die Prozeßkartusche B wird in eine in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnete Aufnahme geschoben.
Gehäuseaufbau der Prozeßkartusche B
Nachfolgend wird beschrieben, auf welche Weise der Tonerkammerrahmen 11, der Entwickelrahmen 12 und der Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 zum Gehäuse der Prozeßkartusche B gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengefügt werden.
Wie aus den 3 und 9 hervor geht, weist der Tonerkammerrahmen 11 einen Tonerspeicherbehälter 11A auf, in welchem das Tonerrührelement 9b zum Zuführen von Toner angeordnet ist. Am Entwickelrahmen 12 werden die Entwickelwalze 9c und die Entwickellamelle 9a und neben der Entwickelwalze 9c die Rührelemente 9e und 9f zum Umrühren des in der Entwickelkammer vorhandenen Toners drehbar befestigt. Neben der Entwickelwalze 9c wird im wesentlichen parallel zu dieser ein Antennenstab 9h montiert. Der Tonerkammerrahmen 11 und der Entwickelrahmen 12 werden durch Schmelzschweißen (bei dieser Ausführungsform durch Ultraschallschweißen) zu einer Entwickeleinheit D zusammengefügt, welche den in 9(b) dargestellten zweiten Rahmen als integraler Bestandteil der Prozeßkartusche bildet.
Die lichtempfindliche Trommel 7, die Ladewalze 8 und die Reinigungsvorrichtung 10 werden am Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 montiert. Am Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 ist auch ein Trommelabdeckelement 18 befestigt, welches die lichtempfindliche Trommel 7 abdeckt und schützt, wenn die Prozeßkartusche B sich außerhalb der Gerätehauptbaugruppe 14 befindet, und zusammen mit dem Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 die in 9(a) dargestellte Einheit C bildet.
Die Entwickeleinheit D und die Reinigungseinheit C werden mit einem Verbindungselement 22 schwenkbar miteinander verbunden und vervollständigen die Prozeßkartusche B. Genauer ausgedrückt, ein in axialer Richtung der Entwickelwalze 9c an jedem Ende des Entwickelrahmens 12 angeordneter Arm 19 ist mit einem Zapfen 21 versehen und in Längsrichtung des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 gesehen ist an beiden Enden dieses Rahmens eine Vertiefung 21 zur Aufnahme des Zapfens 21 vorhanden, um die Entwickeleinheit D und die Reinigungseinheit C zueinander zu positionieren (siehe 9(b)). Wenn der Zapfen 20 sich in der Vertiefung 21 befindet, wird das Verbindungselement 22 am Rahmen 13 befestigt, so daß die beiden Einheiten C und D relativ zueinander geschwenkt werden können. Das Verbindungselement 22 ist mit einer Druckfeder 22a versehen, welche den Entwickelrahmen 12 nach unten und somit die Entwickelwalze 9c gegen die lichtempfindliche Trommel 7 drückt. Auf beiden Enden der Entwickelwalze 9c ist ein Distanzring 9i befestigt, dessen Durchmesser etwas größer ist als jener der Entwickelwalze und welcher, von einer Druckfeder 22a gegen die lichtempfindliche Trommel 7 gedrückt, zwischen dieser und der Entwickelwalze 9c einen Abstand von etwa 300 μm gewährleistet.
Konstruktion der Führung an der Prozeßkartusche B
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 4–9 die an der Prozeßkartusche B vorhandene Führung zum problemlosen Einsetzen in die Gerätehauptbaugruppe 14 beschrieben. Von der Entwickeleinheit D in Pfeilrichtung X gesehen zeigt 5 die rechte Seite und 6 die linke Seite der Prozeßkartusche B.
Wie aus diesen Figuren hervor geht, ist diese Führung an beiden Seiten des Kartuschengehäuses 100 vorhanden und ermöglicht problemloses Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche B in die bzw. aus der Gerätehauptbaugruppe 14. Die Führung weist einen zylindrischen Zapfen 13a als erstes Führungselement, eine lange Erhebung 12a als zweites Führungselement und eine kurze Erhebung 13b als drittes Führungselement auf.
Der zylindrische Zapfen 13a erstreckt sich in Achsrichtung der lichtempfindlichen Trommel seitlich aus dem Reinigungsvorrichtungsrahmen 13. In diesem hohl ausgeführten zylindrische Zapfen 13a ist die Achse 7a der lichtempfindlichen Trommel 7 gelagert. Das lange Führungselement 12a ist an beiden Stirnseiten des Entwickelrahmens 12 angeordnet und überbrückt die Stirnseite des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13. Das kurze Führungselement 13b ist an beiden Stirnseiten des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 über dem zylindrischen Zapfen 13a angeordnet. Genauer ausgedrückt, das lange Führungselement 12 ist integraler Bestandteil der in 23 dargestellten beiden Entwickelwalzenhalter 40 und 41, auf welche später näher eingegangen wird. Der zylindrische Zapfen 13a und das kurze Führungselement 13b sind integrale Bestandteile des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13.
Das lange Führungselement 12b erstreckt sich in Pfeilrichtung X, d. h. in Kartuscheneinsetzrichtung, und ist unter einem Winkel angeordnet, welcher im wesentlichen den Kartuscheneinsetzwinkel entspricht. In Kartuscheneinsetzrichtung gesehen ist der zylindrische Zapfen 13a auf der durch das lange Führungselement 12b gezogenen imaginären Verlängerungslinie und das kurze Führungselement 13b im wesentlichen parallel zum langen Führungselement 12b angeordnet. Die an beiden Stirnseiten der Prozeßkartusche B gemäß den 5 und 6 angeordneten drei Führungselemente ragen im wesentlichen in gleicher Länge aus der Stirnseite des Entwickelrahmens 12 bzw. aus jener des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13, welche auf der gleichen Ebene liegen.
Nachfolgend werden diese drei Führungselemente detailliert beschrieben.
Der zylindrische Zapfen 13a als erstes Führungselement ist sowohl an der Stirnfläche C1 (rechter Stirnflächenabschnitt 13c) als auch an der Stirnfläche C2 (linker Stirnflächenabschnitt 13d) der Reinigungseinheit C angeordnet, wobei von der Entwickeleinheit D aus in Einsetzrichtung der Kartusche B gesehen die Stirnfläche C1 den rechten Abschnitt 13c und die Stirnfläche C2 den linken Abschnitt 13d des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 bildet. Wie bereits erwähnt, erstreckt je ein zylindrischer Zapfen 13a sich in Achsrichtung der lichtempfindlichen Trommel 7 aus den beiden Stirnflächen 13c und 13d. Der zylindrische Zapfen 13a, in welchem die Trommelachse 7a gelagert ist, gleitet beim Einsetzen der Prozeßkartusche in die Gerätehauptbaugruppe 14 entlang der in dieser angeordneten, später näher beschriebenen Führungsbahn 16a und schließlich in die am Ende der Führungsbahn 16a vorhandene Vertiefung 16a5 (10–17), um die lichtempfindliche Trommel 7 exakt zu positionieren.
In Kartuscheneinsetzrichtung Pfeilrichtung X) gesehen ist das lange Führungselement 12a als weites Führungselement sowohl an der Stirnfläche D1 (rechter Stirnflächenabschnitt 12c) als auch an der Stirnfläche D2 (linker Stirnflächenabschnitt 12d) des Entwickelrahmens 12 vor dem zylindrischen Zapfen 13a angeordnet. Mit anderen Worten, das lange Führungselement 12a erstreckt sich in einem Bereich R zwischen einer über dessen Oberseite und einer über dessen Unterseite gezogenen imaginären Linie 1111 bzw. 1112 (5), welche parallel zur Kartuscheneinsetzrichtung und tangential aus der peripheren Fläche des zylindrischen Zapfens 13a verlaufen, wobei der Endabschnitt 12a1 des langen Führungselements 12a die Frontseite des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 um 1 bis 3 mm überlappt.
In Kartuscheneinsetzrichtung (Pfeilrichtung X) gesehen ist das kurze Führungselement 13b als drittes Führungselement sowohl an der Stirnfläche 13c als auch an der Stirnfläche 13d der Reinigungseinheit C über dem zylindrischen Zapfen 13a, genauer ausgedrückt, in einem Bereich 15 zwischen einer über dessen Vorderkante und einer über dessen Hinterkante gezogenen imaginären Linie 1113 bzw. 1114 und im wesentlichen parallel zum langen Führungselement 12a.
Nachfolgend sind die Maße der Führungselemente aufgelistet, wobei der Toleranzbereich für diese Ausführungsform der Prozeßkartusche gilt.
Der zylindrische Zapfen 13a hat einen Durchmesser von etwa 10,0 mm (Toleranzbereich 7,5 bis 10 mm); das lange Führungselement 12a hat eine Länge von etwa 36,0 mm (Toleranzbereich 15,0 bis 41,0 mm) und eine Breite von etwa 8,0 mm (Toleranzbereich 1,5 bis 10,0 mm); das kurze Führungselement 13b hat eine Länge von etwa 10,0 mm (Toleranzbereich 3,9 bis 17,0 mm) und eine Breite von etwa 4,0 mm (Toleranzbereich 1,5 bis 7,0 mm). Der Abstand zwischen der peripheren Fläche des zylindrischen Zapfens 13a und dem Ende 12a1 des langen Führungselements 12a beträgt etwa 9,0 mm.
Der Abstand zwischen der peripheren Fläche des zylindrischen Zapfens 13a und der Unterseite 13b1 des kurzen Führungselements 13b beträgt etwa 7,5 mm (Toleranzbereich 5,5 bis 9,5 mm).
Nachfolgend werden ein Berührungsregulierabschnitt 13e und ein Berührungslöseabschnitt 13f, welche an der Oberseite 13d der Reinigungseinheit 13 angeordnet sind, näher beschrieben. Die Oberseite ist die Seite, welche beim Einsetzten der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe nach oben geschoben wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Abschnitte 13e und 13f Teil der Fläche 13i an der rechten und der linken Seite 13c bzw. 13d der Reinigungseinheit C. Der Berührungsregulierabschnitt 13e fixiert die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14. Das heißt, daß beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 der Berührungsregulierabschnitt 13e mit einem in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Fixierelement 25 (10–17) in Berührung kommt, um die Lage der Prozeßkartusche zu fixieren. Der Berührungslöseabschnitt 13f wirkt beim Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14. Mit anderen Worten, beim Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 berührt der Berührungslöseabschnitt 13f das Fixierelement 25 und erzeugt ein Drehmoment, welches problemloses Entfernen gewährleistet. Die beim Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche B durchgeführten Schritte werden in Verbindung mit den 10–17 später detailliert beschrieben.
Die Fläche 13i der Reinigungseinheit C ist mit einer Aussparung 13g versehen. Die Aussparung 13g weist eine nach hinten gerichtete (entgegen Pfeilrichtung X) erste geneigte Fläche 13g1, eine von der kante 13g2 der Fläche 13g1 nach hinten gerichtete zweite geneigte Fläche 13g3 und eine von der Hinterkante 13g4 der Fläche 13g3 ausgehende vierte geneigte Fläche 13g5 auf. Von der Hinterkante 13g6 der geneigten Fläche 13g5 erstreckt sich eine Wand (geneigte Fläche) 13g7. Die zweite geneigte Fläche 13g3 entspricht dem Berührungsregulierabschnitt 13e und die Wand 13g7 dem Berührungslöseabschnitt 13f.
Nachfolgend sind typische Abmessungen der genannten Abschnitte aufgelistet.
Der Berührungsregulierabschnitt 13e ist bezüglich der Horizontalrichtung X der eingesetzten Prozeßkartusche B nicht geneigt und hat eine Länge von etwa 6,0 mm (Toleranzbereich 4,5 bis 8,0 mm). Der Berührungslöseabschnitt 13f ist zur Horizontalrichtung 1 um den Winkel θ1 (etwa 45 Grad) geneigt und hat eine Länge von etwa 10,0 mm (Toleranzbereich 8,5 bis 15,0 mm).
Schritte zum Einsetzen oder Entfernen der Prozeßkartusche
Nachfolgend werden in Verbindung mit den 10–19 die Schritte zum Einsetzen oder Entfernen der Prozeßkartusche B in die bzw. aus der Gerätehauptbaugruppe 14 beschrieben.
Wenn die Bedienperson den Deckel 35 um den Punkt 35a nach oben schwenkt, werden der Kartuschenaufnahmeraum S sowie die rechts und links in der Gerätehauptbaugruppe angeordnete Führung 16 freigelegt (18 und 19). Jede der genannten Führungen 16 weist eine erste Bahn 16a und eine zweite Bahn 16b auf, welche sich gegenüber liegen und paarig angeordnet sind. Das Einsetzen der Prozeßkartusche erfolgt entlang der Führungsbahnen 16a und 16b und ist mit dem Schließen des Deckels 35 abgeschlossen. Die Einsetzrichtung der Prozeßkartusche B schneitet die Achslinie der lichtempfindlichen Trommel 7 im wesentlichen im rechten Winkel, wie aus den 10–17 hervor geht. In diesem Fall bildet die Reinigungseinheit C die vordere Einheit und die Entwickeleinheit D die hintere Einheit.
An beiden Seiten der Prozeßkartusche B ist eine Aussparung (3) vorhanden, welche der Bedienperson als Handgriff dient und das Einsetzen und Entfernen der Kartusche erleichtert.
Die Prozeßkartusche B weist auch ein Abdeckelement 18 (3) auf, welches der Bewegung der Kartusche beim Einsetzen und Entfernen folgt. Beim Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Hauptbaugruppe des Laserstrahldruckers schließt dieses Abdeckelement die Übertragungsöffnung und schützt dadurch die lichtempfindliche Trommel 7. Dieses Abdeckelement 18 ist beidseitig mit einem Arm 18a und einem Verbindungselement 18b gekoppelt, welche schwenkbar am Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 befestigt sind (6). Wie aus 6 ebenfalls hervor geht, legt beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in Pfeilrichtung X in die Gerätehauptbaugruppe 14 das vordere Ende des am Arm 18 befestigten Hebels 23 sich gegen einen in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Anschlag (nicht dargestellt), so daß der Hebel 23 zusammen mit dem Arm 18a um den Schwenkpunkt 18c geschwenkt wird und das Abdeckelement 18 öffnet. Beim Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 schließt eine Torsionsfeder 23a das Abdeckelement 18.
Die erste Führungsbahn 16a ist die untere der beiden Bahnen und dient zum Führen des langen Führungselements 12a und des zylindrischen Führungszapfens 13a an der Prozeßkartusche B. Die erste Führungsbahn 16a weist einen Hauptabschnitt 16a1, einen Stufenabschnitt 16a2, einen Rücksprung 16a3, einen Hilfsabschnitt 16a4 und eine Positioniervertiefung 16a5 auf, welche in Einsetzrichtung der Kartusche in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind. Auf dem Hauptabschnitt werden das lange Führungselement 12a und der zylindrische Führungszapfen 13a. Über den Hilfsabschnitt 16a4 gleitet der zylindrische Führungszapfen 13a in die Positioniervertiefung 16a5, so daß auf diese Weise die Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 positioniert wird. Die zweite Führungsbahn 16b ist obere der beiden Führungsbahnen und weist eine geneigte Fläche 16b1 und eine Vertiefung 16b2 auf, welche in Einsetzrichtung in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind.
Im Kartuschenaufnahmeraum S der Gerätehauptbaugruppe 14 ist rechts und links ein an einem Steg 27 befestigtes Schwenkregulierelement 25 angeordnet, welches mit dem Berührungsregulierabschnitt 13e in Berührung kommt und das Schwenken der Prozeßkartusche B in Uhrzeigerrichtung reguliert. Genauer ausgedrückt, beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 gleitet der zylindrische Führungszapfen 13a in die Positioniervertiefung 16a5 und gleichzeitig kommt der Berührungsregulierabschnitt 13e mit dem Schwenkregulierelement 25 in Berührung. Dagegen kommt beim Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 der Berührungslöseabschnitt 13f mit dem Berührungsregulierelement 25 in Berührung und erleichtert das Entfernen.
Im Kartuschenaufnahmeraum S ist rechts und links auch ein Anpreßelement 26 (10–19) angeordnet, welches von einer Schraubenfeder 26a in Uhrzeigerrichtung um einen Schwenkpunkt 26b geschwenkt und gegen die Prozeßkartusche B gedrückt wird, um zu verhindern, daß Schwingungen des Gerätes auf die Prozeßkartusche übertragen werden.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 10–15 die Beziehung zwischen der in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Führung 16 und den Führungselementen 12a, 13a und 13b an der Prozeßkartusche B beim Einsetzen der Kartusche beschrieben. Die 10–15 zeigen die einzelnen Schritte beim Einsetzen der Prozeßkartusche B, wobei die Prozeßkartusche als Strich-Punkt-Linie und die Führung in der Gerätehauptbaugruppe als durchgehende Linie dargestellt ist Die 11–14 zeigen Zwischenschritte.
Wie aus 10 hervor geht, erfaßt die Bedienperson die Prozeßkartusche und setzt den zylindrischen Führungszapfen 13a und das lange Führungselement 12a auf die Führungsbahn 16a, wobei aber das kurze Führungselement 12b die Führungsahn 16b noch nicht berührt, sondern einen Abstand E zu dieser hat (bei dieser Ausführungsform etwa 2,0 bis 4,0 mm).
Dabei gleitet das Anpreßelement 26 entlang der geneigten Fläche 13i an der Oberseite der Prozeßkartusche B, wird nach oben gedrückt und behindert somit den Einsetzvorgang nicht. Beim weiteren Einschieben der Prozeßkartusche B gleitet das Anpreßelement 26 weiter auf der geneigten Fläche und steuert die Aufwärtsbewegung der Kartusche. Auch wenn die Prozeßkartusche B vollständig ins Gerät A eingesetzt ist, wird das Anpreßelement 26 weiterhin gegen die geneigte Fläche gedrückt.
Bei dem in 11 dargestellten Zwischenschritt, d. h. beim weiteren Einschieben der Prozeßkartusche B gleitet der zylindrische Führungszapfen 13a über den Stufenabschnitt 16a2 in den Rücksprung 16a3 der ersten Führungsbahn 16a, dessen Tiefe M bei dieser Ausführungsform etwa 4,0 bis 8,0 mm beträgt und größer als E ist (E < M). Zu diesem Zeitpunkt berührt das kurze Führungselement 13b die zweite Führungsbahn 16b (genauer gesagt die geneigte Fläche 16b1) immer noch nicht.
Bei dem in 12 dargestellten weiteren Zwischenschritt kommt das kurze Führungselement 13b mit der Führungsbahn 16b in Berührung, bevor der zylindrische Führungszapfen 13a die Gleitbahn des Rücksprungs 16a3 berührt.
Zu diesem Zeitpunkt dienen das lange Führungselement 12a und das kurze Führungselement 13b als Einsetzführungselemente und verhindern einen vom Stufenabschnitt auf die Prozeßkartusche wirkenden Stoß.
Bei dem in 13 dargestellten weiteren Zwischenschritt befindet das hintere Ende des langen Führungselements 12a der Prozeßkartusche sich an der Kante des Rücksprungs 16a3 der ersten Führungsbahn 16a, während der zylindrische Führungszapfen 13a den Hilfsabschnitt 16a4 berührt und diesem folgt. Bei diesem Zwischenschritt gleitet der zylindrische Führungszapfen 13a auf der ersten Führungsbahn 16a und das kurze Führungselement 13b auf der zweiten Führungsbahn 16b.
Bei dem in 14 dargestellten weiteren Zwischenschritt gleitet das kurze Führungselement 13b in den Rücksprung 16b2 an der zweiten Führungsbahn 16b. In diesem kurzen Moment hat die Prozeßkartusche B nur über den auf dem Hilfsabschnitt 16a4 gleitenden zylindrischen Führungszapfen 13a Berührung mit der Gerätehauptbaugruppe 14. Wenn dann der zylindrische Führungszapfen 13a in die Vertiefung 16a5 der ersten Führungsbahn 16a gleitet (15), wird die Prozeßkartusche B entgegen Uhrzeigerrichtung geschwenkt. Fast zum gleichen Zeitpunkt kommt der am Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 vorhandene Berührungsregulierabschnitt 13e mit dem Abschnitt 25a des Fixierelements 25 in Berührung (15), so daß auf diese Weise die Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 positioniert und fixiert ist, wobei nur noch der zylindrische Führungszapfen 13a das Fixieren bewirkt, da das kurze Führungselement 13b und das lange Führungselement 12a keinerlei Kontakt mit der Führung 16 haben.
Mit dem Antreiben der Prozeßkartusche B wird ein Moment auf diese ausgeübt und dadurch der Berührungsregulierabschnitt 13e gegen den Abschnitt 25a gedrückt. Darauf wird später detailliert eingegangen. Der Abstand vom Berührungspunkt zwischen dem Berührungsregulierabschnitt 13e und dem Fixierelement 25 bis zur Mitte des zylindrischen Führungszapfens 13a ist größer als der Abstand zwischen dem langen Führungselement 12a und der Mitte des zylindrischen Führungszapfens 13a und jener zwischen dem kurzen Führungselement 13b und der Mitte des zylindrischen Führungszapfens 13a. Dadurch bleibt die angetriebene Prozeßkartusche in einer stabilen Lage.
Bei dem in 15 dargestellten Zustand greift ein an einem Ende der lichtempfindlichen Trommel 7 angeordnetes spiralverzahntes Zahnrad 7b in ein in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnetes spiralverzahntes Zahnrad 28, so daß vom letztgenannten die Antriebskraft auf die lichtempfindliche Trommel 7 übertragen und in Uhrzeigerrichtung ein Moment auf die Prozeßkartusche ausgeübt wird (17). Dieses Moment wird vom Berührungsregulierabschnitt 13e aufgenommen.
Wenn der zylindrische Führungszapfen 13a nicht von selbst in die Vertiefung 16a5 gleitet, wird dieser Vorgang vom Anpreßelement 26 vorgenommen, welches um den Berührungspunkt zwischen dem Abschnitt 25a und dem Abschnitt 13e ein Moment erzeugt.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 16 und 17 das Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 beschrieben. Das Entfernen erfolgt in Pfeilrichtung Y.
Zum Entfernen Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 ergreift die Bedienperson den an dieser vorhandenen Griff 17 und zieht diese in Pfeilrichtung a nach oben, so diese um den zylindrischen Führungszapfen 13a entgegen Uhrzeigerrichtung geschwenkt wird. Dabei kommt der Berührungslöseabschnitt 13f an der Prozeßkartusche B mit dem Abschnitt 25b des in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Fixierelement 25 in Berührung. Beim weiteren herausziehen der Prozeßkartusche B wird diese um den Berührungspunkt F zwischen dem Berührungslöseabschnitt 13f und dem Abschnitt 25b des Fixierelements 25 geschwenkt, so daß der zylindrische Führungszapfen 13a aus der Vertiefung 16a5 gleitet. Dadurch wird der Zahneingriff zwischen dem Trommelzahnrad 7b und dem Antriebszahnrad 28 problemlos unterbrochen, so daß die Prozeßkartusche B nun entsprechend den in den 14, 13, 12, 11 und 10 dargestellten Schritten vollständig aus der Gerätehauptbaugruppe 14 entfernt werden kann.
Wie bereits erwähnt, überbrückt bei dieser Ausführungsform das an der Entwickeleinheit D angeordnete lange Führungselement die Reinigungseinheit C, so daß ein Flattern der Prozeßkartusche B beim Einsetzen und beim Entfernen verhindert und die Handhabung verbessert wird.
Die Führung, über welche die Prozeßkartusche in die Gerätehauptbaugruppe 14 eingesetzt und aus dieser entfernt wird, ist aus drei Elementen zusammengesetzt, dem zylindrischen Führungszapfen 13a, dem langen Führungselement 12a und dem kurzen Führungselement 13b, von denen beim Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche B mindestens zwei wirken, so daß der am Stufenabschnitt entstehende Stoß gedämpft wird.
Die Lage der eingesetzten und angetriebenen Prozeßkartusche wird durch den Abschnitt 25a und den zylindrischen Führungszapfen 13a fixiert, da das lange Führungselement 12a und das kurze Führungselement 13b keine Berührung mit irgendeinem der in der Gerätehauptbaugruppe angeordneten Führungselemente hat. Durch diese Konstruktion bleibt die Lage der im Bilderzeugungsgerät eingesetzten Prozeßkartusche im angetriebenen Zustand (d. h. bei der Bilderzeugung) stabil.
Die vorliegende Ausführungsform ist aber nicht auf die Verwendung der drei genannten Führungselemente beschränkt, denn die Prozeßkartusche kann auch nur den zylindrischen Führungszapfen und das lange Führungselement als zweites Führungselemente oder die drei Führungselemente und ein zusätzliches Führungselement aufweisen. Auch durch diese Konfigurationen wird stabiles Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche gewährleistet und die Betriebseffizienz verbessert.
Wie aus den 9(a) und 9(b) hervor geht, ist an einem Ende der lichtempfindliche Trommel 7 das bereits genannte spiralverzahnte Zahnrad 7b und am anderen Ende ein Geradzahnstirnrad 7n angeordnet. Beim Einsetzen der Prozeßkartusche greift dieses Zahnrad 7n in ein in der Gerätehauptbaugruppe in Achsrichtung der Übertragungswalze 4 angeordnetes Zahnrad (nicht dargestellt), um die Übertragungswalze 4 in Drehung zu setzen.
Das Bezugszeichen 9u kennzeichnet ein an einem Ende der Entwickelwalze 9c angeordnetes spiralverzahntes Zahnrad, welches in das spiralverzahnte Zahnrad 7b greift und, von diesem angetrieben, die Entwickelwalze in Drehung setzt.
Tonerbehälterrahmen (Tonerbehälter)
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 3, 29, 30, 32 und 33 ein Tonerbehälterrahmen (Tonerbehälter) beschrieben. Von diesen Figuren zeigt 29 den Tonerbehälter in perspektivischer Darstellung vor dem Anbringen einer Tonerrückhaltedichtung, 30 den Tonerbehälter in perspektivischer Darstellung mit daran befestigter Dichtung und in gefülltem Zustand, 32 die Draufsicht eines Oberrahmens 11a und 33 den demontierten Tonerbehälter in perspektivischer Darstellung.
Der Tonerbehälterrahmen 11 ist aus dem genannten Oberrahmen 11a (erster Rahmen) und einem Unterrahmen 11b (zweiter Rahmen) zusammengesetzt. An jeder Stirnseite des Oberrahmens 11a ist eine als Handgriff dienende Aussparung 17 vorhanden. Der Unterrahmen 11b ist in Längsrichtung der Prozeßkartusche B gesehen mit Rippen 11c versehen, welche in einem Abstand von etwa 5 mm parallel zueinander angeordnet sind. Die mit den Rippen versehene Fläche bildet den Boden der zusammengebauten Prozeßkartusche B. Durch diese Rippen 11c, welche zusammen mit den Handgriffen 17 von der Bedienperson erfaßt werden, wird verhindert, daß der Bedienperson die Kartusche aus den Händen gleitet.
Der Oberrahmen 11a und der Unterrahmen 11b werden an der Schweißfläche U aneinander gelegt und durch Vibrationserwär mung der Schweißrippe zusammengeschweißt. Das Zusammenfügen der beiden Rahmen ist aber nicht auf das Vibrationsschweißen beschränkt, sondern kann auch durch Schmelzschweißen, Ultraschallschweißen, ein anderes Schweißverfahren oder einfach durch Kleben erfolgen. Vor dem Zusammenfügen der beiden Rahmen 11a und 11b wird zuerst das Rührelement 9b in den Oberrahmen 11a eingesetzt und dann ein Kuppelelement 11e durch die in einer Stirnseite des Rahmens vorhandene Durchgangsbohrung 11e1 auf das Ende des Rührelements 9b geschoben (in 29 dargestellter Zustand). Neben dieser Durchgangsbohrung 11e1 ist eine Tonereinfüllöffnung 11d mit einem Durchmesser von etwa 30 mm vorhanden. Der Tonerrahmen 11 ist mit einer Öffnung 11i zum Zuführen von Toner aus diesem zum Entwickelrahmen versehen, über welche eine später näher beschriebene Dichtung an den Rahmen geschweißt wird. Nach dem Anschweißen dieser Dichtung und dem Einfüllen von Toner durch die Tonereinfüllöffnung 11d wird die letztgenannte mit einer Kappe 11f verschlossen und damit die Tonereinheit J komplettiert. Die Abdeckkappe 11f ist aus einem weichen Material wie Polyäthylen oder Polypropylen hergestellt und wird fest in die im Tonerrahmen 11 vorhandene Tonereinfüllöffnung 11d gedrückt. Danach werden die Tonereinheit J und der Entwickelrahmen 12 durch Ultraschallschweißen zusammengefügt und bilden einen Teil der Entwickeleinheit D. Das Verfahren zum Zusammenfügen der beiden Elemente ist nicht auf das Ultraschallschweißen beschränkt, sondern kann auch durch Kleben oder eine elastische Schnappverbindung erfolgen.
Wie aus 3 hervor geht, muß bei nivellierter Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 der Winkel θ zwischen der einen Teil des Bodens 11b bildenden geneigten Fläche K und der Horizontalen entsprechend gewählt werden, damit bei Tonerverbrauch der im unteren Bereich der Tonerkam mer gespeicherte Toner auf natürlichem Weg kontinuierlich nachrieselt. Bevorzugt werden 60 Grad. Das rotierende Rührelement 9b reicht bis zur Ebene der geneigten Fläche K. Im Bereich des Rührelements 9b ist der Boden 11b mit einer Wölbung 11g versehen, damit dieses frei rotieren kann. Der Rotationsdurchmesser des Rührelements 9b beträgt etwa 30 mm und die Tiefe der Wölbung 11g bei dieser Ausführungsform etwa 3,6 mm, obwohl diese 2,0 bis 10 mm betragen kann. Wenn der Wischbereich des Rührelements 9b über der geneigten Fläche K liegen würde, könnte zwischen beiden Toner sich festsetzen und ungenutzt bleiben. Die Konstruktion gemäß dieser Ausführungsform gewährleistet jedoch zuverlässiges Zuführen von Toner aus dem Tonerrahmen 11 in den Entwickelrahmen 12.
Das Rührelement (29) ist aus einem etwa 3 mm Rundstab aus Stahl oder einem anderen Material gefertigt und hat die Form eines Rechtecks, um die Tonerrühr-/-zuführeffizienz zu verbessern. Beide Enden des Rührelements 9b sind mit einem Stützzapfen 9b1 versehen. Ein Stützzapfen ist in einer Bohrung 11r direkt und der andere über das Kuppelelement 11e nahe der Tonerzuführöffnung 11i im Oberrahmen gelagert 11a.
Wie bereits erwähnt, ist der Tonerrahmen aus dem Oberrahmen 11a und dem Unterrahmen 11b zusammengesetzt, wobei der Unterrahmen 11b die genannte Wölbung 11g für das Rührelement 9b aufweist, so daß ohne Kostenerhöhung eine Großraumkartusche mit guter Tonerzuführleistung bereitgestellt werden kann.
Die beschriebenen Merkmale können wie folgt zusammengefaßt werden.
Der Tonerrahmen (Tonerbehälter) 11 bildet einen Teil einer in einem elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät verwendbaren Austauschprozeßkartusche, welche ein elektrophoto graphisches, lichtempfindliches Element (7, 7e) und eine Entwickelvorrichtung 9 zum Entwickeln eines auf dem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element erzeugten latenten Bildes aufweist. Dieser Tonerrahmen, in welchem der zum Entwickeln des latenten Bildes benötigte Tonergespeichert wird, weist den Oberrahmen 11a und den mit diesem verbundenen Unterrahmen 11b auf. Der Oberrahmen 11a ist mit einer Öffnung 11i zum Zuführen von gespeichertem Toner zur Entwickelvorrichtung 9 versehen und mit dem in diesem drehbar gelagerten Rührelement 9b bestückt. Der Unterrahmen 11b ist mit der nach außen gerichteten Wölbung 11g als Kratzfläche für das Rührelement 9b versehen. Der Oberrahmen 11a ist außerdem mit einer Schweißfläche (Verbindungsfläche) U versehen, an welche der Unterrahmen 11b geschweißt wird. (29, 33 und 36). Der Winkel zwischen der Schweißfläche U und der horizontalen Linie 12 bei vertikaler Ausrichtung der kurzen Kante der rechteckigen Öffnung 11i beträgt 20 bis 40 Grad. Der Oberrahmen 11a ist auch mit einer Bohrung (Übertragungsbohrung) 11e1 zur Aufnahme des Kuppelelements 11e versehen, über welches die Antriebskraft von der Gerätehauptbaugruppe auf das Rührelement 9b der eingesetzten Prozeßkartusche übertragen wird. Ein Ende des Kuppelelements 11e ist mit dem Rührelement 9b und das andere Ende mit dem Tonerzuführzahnrad 9s verbunden. Das Rührelement 9b ist aus einem Metallstab gefertigt und hat die Form eines Rechtecks. Der Oberrahmen 11a weist auch die Tonereinfüllöffnung 11d auf, welche neben der Bohrung 11e1 angeordnet ist. Die Tonereinfüllöffnung 11d wird mit einer nicht dargestellten Kappe dicht verschlossen. Der Oberrahmen 11a ist auch mit einer Nut 11n versehen, welche sich parallel zur Ebene der Öffnung 11i erstreckt. Diese Nut befindet sich an der Stelle, an welcher der Entwickelrahmen 12 mit eingesetzter Entwickelwalze 9c befestigt wird. Der Oberrahmen 11a weist auch eine Platte 53 auf, an welcher ein Abdeckfilm 51 zum Abdich ten der Öffnung 11i und ein Abreißband 52 zum Abreißen des Abdeckfilms und somit zum Freilegen der Öffnung 11e befestigt werden. Die Platte 53 erstreckt sich ebenfalls parallel zur Ebene der Öffnung 11i. Der Oberrahmen 11a ist auch mit einem Handgriff (Aussparung) 17 versehen. Die bereits erwähnte Wölbung 11g im Unterrahmen 11b hat die Form eines Kreisbogens, befindet sich in der Nähe der Öffnung 11i und ist im wesentlichen genau so lang wie diese. Der Oberrahmen 11a weist auch eine geneigte Fläche L auf, welche bei vertikaler Ausrichtung der kürzeren Kante der Öffnung 11i unter einem Winkel von 10 bis 40 Grad zur Vertikalen geneigt ist (36). Die geneigte Fläche L ist über der Öffnung 11i angeordnet und erstreckt sich auf diese gerichtet parallel zu deren Längsrichtung und im wesentlichen über deren Gesamtlänge.
Der Tonerrahmen (Tonerbehälter) wird auf die nachfolgend beschriebene Weise montiert. Zuerst wird der mit der Tonerzuführöffnung 11i und der Bohrung zur Aufnahme des Rührelementlagerzapfens 9b1 versehene Oberrahmen komplettiert. Danach wird der mit der Wölbung 11g als Kratzbereich für das Rührelement 9b versehene Unterrahmen komplettiert. Schließlich werden diese beiden Rahmen 11a und 11b zum Tonerrahmen (Tonerbehälter) 11 zusammengefügt.
Es ist bekannt, daß der im Tonerrahmen gespeicherte Toner durch Vibration, Stöße oder andere Einflüsse beim Transport der Prozeßkartusche B vom Hersteller zum Nutzer stark bewegt wird.
Um das zu verhindern, sind gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Trennplatten 11p im Oberrahmen 11a angeordnet.
Diese Trennplatten sind in Längsrichtung des Oberrahmens angeordnet (3, 32 und 33). Bei dieser Ausführungsform sind es drei Trennplatten. Die Trennplatten sind so konfiguriert, daß die auf das Tonerzuführelement 9b gerichtete Kante 11p1 in Form eines Viertelkreisbogens dieses umgibt und die auf den Unterrahmen gerichtete Kante 11p2 einen geringen Abstand zu diesem hat. Die Kante 11p1 der Trennplatte 11p blockiert teilweise die Tonereinfüllöffnung 11d.
Um ein Verschieben des Toners im Tonerbehälter 11A zu verhindern, sollte die Trennplatte 11p so groß wie möglich sein. Wenn zum Einfüllen von Toner die Tonereinfüllöffnung 11d nach oben gerichtet ist, befindet die Trennplatte 11p sich direkt unter dieser, so daß im Falle einer zu großen Trennplatte und somit des vollständigen Abdeckens dieser Öffnung kaum Toner bis zur untersten Kante des Tonerbehälters 11A gelangt. Aus diesem Grund sollte die Trennplatte wie bei dieser Ausführungsform konfiguriert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung überdeckt die Trennplatte 11p den größten Teil der Querschnittsfläche des Tonerrahmens rechtwinklig zu dessen Längsrichtung. Selbst wenn die Prozeßkartusche Schwingungen, Stößen oder anderen Einflüssen ausgesetzt wird, kann die Trennplatte 11p ein Verschieben und Komprimieren des Toners im Tonerbehälter verhindern.
Konfiguration des auf den Entwickelrahmen gerichteten Tonerrahmenabschnitts
Wie aus den 3, 29 und 31 hervor geht, ist an der Verbindungsfläche zwischen dem Tonerrahmen 11 und dem Entwickelrahmen 12 die Tonerzuführöffnung 11i vorhanden. Die Öffnung 11i ist um die Öffnung 11i eine Fläche 11k vorhanden, an welcher die Platte 53 durch Thermoschweißen befestigt wird. Diese Fläche ist so weit zurückgesetzt, daß nach dem Anschweißen der Platte 53 deren Außenfläche und die Flä che 11j des Tonerrahmens 11 (Oberrahmen 11a) im wesentlichen bündig sind. In diese Fläche werden entlang der Öffnung 11i Dübel 11m gedrückt (5 bei dieser Ausführungsform). In die Fläche 11j werden neben einer Längskante der Öffnung 11i zwei Dübel 11o gedrückt, welche sich aber nicht auf der zurückgesetzten Fläche 11k befinden. An jeder Außenlängskante der Fläche 11j ist eine Nut 11n vorhanden, welche parallel zueinander verlaufen. Die Bodenfläche 11n2 dieser Nut 11n liegt über der Ebene der Fläche 11j (31).
Die den Tonerrahmen 11 direkt berührende Fläche des Entwickelrahmens 12 ist Fläche 12u. Entlang jeder Längskante dieser Fläche 12 ist eine Zunge 12v vorhanden, welche in die am Tonerrahmen 11 vorhandene Nut 11n paßt. Diese Zunge 12v ist mit einer Spitzwulst 12v1 versehen, welche durch Ultraschallschweißen abgeschmolzen wird und den Entwickelrahmen 12 mit dem Tonerrahmen 11 verbindet.
Wie aus 30 hervor geht, ist die lose an der zurückgesetzten Fläche 11k des Tonerrahmens 11 befestigte Platte 53 mit Bohrungen 53 versehen, deren Lage jener der Dübel 11m entspricht. Die Bohrungen 53c1, deren Lage jener der Dübel 11m1 entspricht, sind rund, während die Bohrungen 53c länglich ausgeführt sind. Wenn die Dübel 11m1 in die entsprechenden Bohrungen 53c1 gedrückt werden, gelangen die Dübel 11m mittig in die Bohrungen 53c. Die Platte 53 ist mit einer Öffnung 53b versehen, welche der Öffnung 11i entspricht und annähernd die gleiche Größe wie jene hat. An die Platte 53 wird um die Öffnung 53b ein in deren Längsrichtung leicht abreißbarer Film 51 geklebt. Dieser Film 51 ist mit einem Abreißband 52 versehen, um den Film abzureißen und die Öffnung 53b freizulegen. Das Abreißband 52 erstreckt sich von einem Ende der Öffnung 53b zu deren anderem Ende, wird am letztgenannten gefaltet und zwischen dem Tonerrahmen 11 und einem an die glatte Fläche 12u geklebten elastischen Dichtelement 54 (27) in Form eines Filzstücks zum Anfangspunkt zurückgeführt. Das gefaltete Ende des Abreißbandes 52 ragt aus der Fuge zwischen dem Tonerrahmen 11 und dem Entwickelrahmen 12. An die Innenfläche des Dichtelements 54 ist ein Kunstharzfilm 55 mit geringem Reibungskoeffizient geklebt. An das andere Ende der glatten Fläche 12u ist ein elastisches Dichtelement 56 geklebt (27).
Um das Ausrichten der beiden Rahmen 11 und 12 zueinander zu erleichtern, ist die Fläche 11j des Tonerrahmens 11 mit einer zylindrischen Bohrung 11r und einer quadratischen Bohrung 11q zur Aufnahme eines zylindrischen Dübels 12w1 bzw. eines quadratischen Dübels 12w2 versehen, wobei der Dübel 12w2 lose in der Bohrung 11q sitzt. Das Dichtelement 56 umgibt den zylindrischen Dübel 12w1. Die mit dem Tonerrahmen 11 direkt in Berührung kommende glatte Fläche 12u des Entwickelrahmens 12 ist mit Vertiefungen 12y versehen, welche die Dübel 11m und 11o am Tonerrahmen 11 lose aufnehmen.
Vor dem Zusammenfügen des Tonerrahmens 11 und des Entwickelrahmens 12 werden beide unabhängig voneinander vorbereitet. Danach wird der zylindrische Positionierdübel 12w1 in die zylindrische Bohrung 11r und der quadratische Dübel 12w2 in die quadratische Bohrung 11q gedrückt. Gleichzeitig wird die Zunge 12v am Entwickelrahmen 12 in die Nut 11n am Tonerrahmen geschoben. Beim Zusammenfügen des Entwickelrahmens 12 und des Tonerrahmens 11 werden die Dichtelemente 54 und 56 zusammengedrückt, bis die als Distanzstücke dienenden Erhebungen 12z den Tonerrahmen berühren. Die Erhebungen sind so angeordnet, daß das Abreißband 52 zwischen diesen durchgezogen werden kann. In diesem Zustand werden die in die Nut 11n ragenden Wülste in Ultraschallschwingungen versetzt, so daß durch die dabei entstehende Reibungswärme deren Spitzen 12v1 abschmelzen und an den Boden der Nut 11n geschweißt werden. Dadurch werden die kanten 11n1 der Nut 11n im Tonerrahmen 11 und die als Distanzstücke dienenden Erhebungen 12z gegen das jeweilige Gegenelement gedrückt und dichten auf diese Weise die gesamte Fuge zwischen dem Tonerrahmen 11 und dem Entwickelrahmen 12 ab, ausgenommen den Spalt zwischen der Fläche 11j des Tonerrahmens und der glatten Fläche 12u des Entwickelrahmens 12. In diesem Spalt ist der Abdeckfilm 51 und das an diesem befestigte Abreißband 52 untergebracht.
Um den im Tonerrahmen 11 gespeicherten Toner in den Entwickelrahmen 12 rieseln zu lassen, muß die Bedienperson das Ende 52a des aus der Prozeßkartusche B ragenden Abreißbandes 52 erfassen und den Abdeckfilm 51 abreißen, damit die Öffnung 53b (11i) freigelegt wird.
Da bei dieser Konstruktion die Außenfläche der Platte 53 und dei Fläche 11j des Tonerrahmens 11 im wesentlichen auf der gleichen Ebene liegen, kann ohne großen Kraftaufwand das Abreißband 52 durch den Spalt zwischen den beiden Rahmen gezogen und dabei der Abdeckfilm 51 abgerissen werden. Die Platte 53 wird vom Dübel 11m1, welcher sich an der Seite befindet, an welcher das Herausziehen des Abreißbandes 52 erfolgt, und an der zurückgesetzten Fläche 11k des Tonerrahmens 11 positioniert und kann sich kaum verschieben. Die Platte 53 wird auch von den in Längsrichtung angeordneten Dübeln 11m gehalten, so daß der leicht verformbare Abdeckfilm 51 präzise positioniert bleibt und eben gehalten werden kann. Selbst wenn bei Übergang zum nächsten Montageschritt die Schweißfuge zwischen der Platte 53 und dem Tonerrahmen 11 noch nicht erstarrt und stabilisiert ist, wird diese Platte nicht verschoben.
Beim Zusammenfügen des Tonerrahmens 11 und des Entwickelrahmens 12 durch Ultraschallschweißen wird Reibungswärme erzeugt und dadurch die spitze Wulst 12v1 zum Schmelzen gebracht. Diese Reibungswärme erzeugt Spannungen in beiden Rahmen, welche zu Verformungen führen können. Ein Verformen beider Rahmen durch Wärmespannungen wird bei dieser Ausführungsform durch die Nut 11n am Tonerrahmen 11 und die Zunge 12v am Entwickelrahmen 12, welche sich im wesentlichen über die gesamte Rahmenlänge erstrecken und eine Verstärkung der Verbindungsstelle zwischen beiden Rahmen bilden, verhindert.
Wie bereits beschrieben, sind die Nuten 11n, die als Handgriff dienenden Aussparungen 17, die Trennplatten 11p, die Tonereinfüllöffnung 11d, die Bohrung 11e1, die zylindrische Bohrung 11r, die quadratische Bohrung 11q, die zurückgesetzte Fläche 11k, die Dübel 11m und die Öffnung 11i integrale Bestandteile des Oberrahmens 11a, die Rippen 11c und die Wölbung 11g integrale Bestandteile des Unterrahmens 11b. Beide Rahmen sind aus Kunstharz wie Polyäthylen, ABS (Akrylnitrilbutadienstyrolkopolymer), Polykarbonat oder Polypropylen gefertigt.
36 zeigt die Seitenansicht des bei dieser Ausführungsform verwendeten Tonerrahmens 11 bei vertikal angeordneter Fläche 11j als Verbindungsfläche zwischen diesem Rahmen und dem Entwickelrahmen 12.
Dieser Tonerrahmen 11 weist zwei geneigte Flächen auf, eine Fläche K und eine Fläche L, welche effizientes Nachrutschen des im Speicherabschnitt 11A gespeicherten Toners zur Öffnung 11i gewährleisten. Diese beiden geneigten Flächen erstrecken sich über die gesamte Länge des Tonerrahmens 11. Die geneigte Fläche L ist über der Öffnung 11i und die geneigte Fläche K unmittelbar hinter dieser angeordnet, wobei die Fläche L zum Oberrahmen 11a gehört und die Fläche K Teil des Unterrahmens 11b bildet. Der Winkel 82 zwischen der Fläche L und der Vertikalen (Verbindungsfläche 11j) beträgt etwa 10 bis 40 Grad, bei dieser Ausführungsform 24 Grad, der Winkel θ3 zwischen der Fläche K und der Horizontalen 20 bis 40 Grad, bei dieser Ausführungsform etwa 27 Grad. Wenn der Oberrahen 11a und der Unterrahmen 11b zusammengefügt sind, erstreckt die Bodenfläche 11b sich unter dem Winkel θ3. Selbst wenn im Tonerspeicherabschnitt 11A eine große Tonermenge (z. B. nicht weniger als 800g) gespeichert ist, kann dieser effizient der Öffnung 11i zugeführt werden.
Entwickelrahmen
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 3, 26, 27 und 28 der Entwickelrahmen detailliert beschrieben. Von diesen Figuren zeigt 26 perspektivisch in Explosivdarstellung den Entwickelrahmen 12 und die Montage der einzelnen Komponenten, 27 in perspektivischer Darstellung den Entwickelrahmen 12 und die Tonerrührelemente 9e und 9f, in Richtung Schweißfläche gesehen und 28 in perspektivischer Darstellung die Entwickeleinheit ohne Halter.
Wie bereits erwähnt, werden die Entwickelwalze 9c, die Entwickellamelle 9d, die Rührelemente 9e und 9f und der Antennenstab 9h zum Erfassen der Tonerrestmenge am Entwickelrahmen 12 befestigt.
Die Entwickellamelle 9d, welche eine 1–2 mm dicke Metallplatte 9d1 und eine an dieser durch Schmelzen, über ein doppelseitiges Klebeband oder auf andere Weise befestigte Lamelle 9d2 aus Uräthangummi aufweist, reguliert die auf die periphere Fläche der Entwickelwalze 9c aufgetragene Tonermenge. Die Genauigkeit der mit Dübeln 12i1 und Gewindebohrungen 12i2 versehenen Lamellenbefestigungsfläche 12i be trägt etwa 0,05 mm. Die Dübel 12i1 werden in die in der Metallplatte 9d1 vorhandenen Bohrungen 9d3 gedrückt und danach werden durch die Bohrungen 9d4 Schrauben in die Gewindebohrungen 12i2 gedreht, um die Entwickellamelle 9d an der glatten Fläche 12i zu befestigen. An den Entwickelrahmen 12 wird auch ein elastisches Dichtelement 12s aus MOLTPLANE oder einem ähnlichen Material geklebt, um das Eindringen von Toner zu verhindern. Dieses Dichtelement erstreckt sich in Längsrichtung der Metallplatte 9d1 in deren Längsrichtung. Von diesem Dichtelement aus wird beiderseits ein elastisches Dichtelement 12s1 an die gewölbte Fläche 12j geklebt, welche der Kontur der Entwickelwalze 9c angepaßt ist. Außerdem wird an den kieferähnlichen Abschnitt 12h ein dünnes elastisches Dichtelement 12s2 geklebt, welches die Mantellinie der Entwickelwalze 9c berührt.
Ein Ende der Entwickellamelle 9d ist um etwa 90 Grad gebogen, um einen Abschnitt 9da1 zu erhalten, welcher einen im später beschriebenen Halter 40 angeordneten Kontakt 121 (23a und 23b) berührt und die an der Metallplatte 9d1 und der Entwickelwalze 9c erzeugten Spannungen abzuleiten. Diese Anordnung wurde gewählt, weil die Tonermenge auf der Grundlage des kapazitiven Widerstandes zwischen dem die Tonerrestmenge erfassenden Antennenstab 9h und der Entwickelwalze 9c ermittelt wird und demzufolge eine von der Metallplatte 9d1 eventuell bewirkte irreguläre Änderung des kapazitiven Widerstandes verhindert werden muß.
Nachfolgend wird eine Entwickelwalzeneinheit G beschrieben. Die Entwickelwalzeneinheit G weist folgende Elemente auf: (1) eine Entwickelwalze 9c, (2) eine Distanzrolle 9i, welche den Abstand zwischen der peripheren Fläche der Entwickelwalze 9c und der peripheren Fläche der lichtempfindlichen Trommel 7 auf einen konstanten Wert hält, (3) ein Entwickelwal zenlager 9j zum Befestigen der Entwickelwalze 9c am Entwickelrahmen 12, (4) einen auf beiden Enden der Entwickelwalze 9c angeordneten Mantel 9o, welcher das Austreten von Toner aus dem Raum zwischen dem aus Aluminium gefertigten zylindrischen Abschnitt der lichtempfindlichen Trommel 7 und dem aus Aluminium gefertigten zylindrischen Abschnitt der Entwickelwalze 9c verhindert, (5) ein Entwickelwalzenzahnrad 9k (spiralverzahnt), welches in das an der lichtempfindlichen Trommel 7 befestigte spiralverzahnte Zahnrad 7b greift und, von diesem angetrieben, die Entwickelwalze 9c in Drehung setzt, (6) einen Kontakt 91 in Form einer Spiralfeder, welche gegen das Entwickelwalzenzahnrad 9k gedrückt wird, und (7) ein in der Entwickelwalze 9c angeordneter Magnet 9g, welcher an der peripheren Fläche der Entwickelwalze 9c Toner haften läßt. Diese Entwickeleinheit G wird auf folgende Weise am Abschnitt 12X des Entwickelrahmens 12 befestigt. Zuerst wird eine in jedem Entwickelwalzenlager 9j vorhandene Bohrung 9j1 zu der stirnseitig im Rahmen 12 vorhandenen Bohrung 12p ausgerichtet und dann in diese ein am später beschriebenen Halter 40 vorhandener Stift gedrückt, bevor das Befestigen des Halters am Entwickelrahmen 12 mit Schrauben erfolgt.
Bei dieser Ausführungsform wird zuerst die Entwickelwalzeneinheit G zusammengebaut und diese dann am Entwickelrahmen 12 befestigt, bevor das Befestigen des Halters 40 am letztgenannten erfolgt. Durch diese Montageschritte wird gegenüber dem direkten Befestigen der Entwickelwalze 9c am Entwickelrahmen 12 die Montageeffizienz verbessert.
Der erste Schritt des Zusammenbaus der Entwickelwalzeneinheit G ist das Abdecken der Entwickelwalze 9c mit dem Mantel 9o. Danach wird auf jedes Ende der Entwickelwalze 9c eine Distanzrolle 9i bis zum Mantel 9o und ein Lager 9j gegen die Distanzrolle 9i geschoben. Dann wird an einem Ende der Entwickelwalzenwelle das Entwickelwalzenzahnrad 9k befestigt und auf dessen nach außen gerichteter Seite die als Kontakt dienende Spiralfeder 91 befestigt. In diesem Montagezustand ragt aus einem Ende der Entwickelwalze 9c der D-förmige Endabschnitt 9g1 des Magnets 9g und aus deren anderem Ende der zylindrische Endabschnitt 9g2 dieses Magnets. Damit ist der Zusammenbau der Entwickelwalzeneinheit G beendet.
Nachfolgend wird der Antennenstab 9h zum Erfassen der Tonerrestmenge beschrieben. Ein Ende des Antennenstabs 9h ist zu einem U gebogen und dieser Abschnitt 9h1 wird gegen einen im Entwickelrahmenhalter 40 angeordneten, später detailliert beschriebenen Kontakt 122 gedrückt. Zum Einsetzen des Antennenstabs 9h in den Entwickelrahmen 12 wird zuerst dessen vorderes Ende 9h3 in die in der Seitenplatte 12A vorhandene Bohrung 12b eingeführt und durch diese bis in die in der anderen Seitenplatte vorhandene Bohrung 12k geschoben, so daß diese beiden Bohrungen 12b und 12k als Lagerstelle für den Antennenstab 9h dienen. In die Durchgangsbohrung 12b wird ein Dichtelement (nicht dargestellt) aus Filz, aus Schwamm oder aus einem anderen Material gedrückt, um das Austreten von Toner aus dieser Bohrung zu verhindern.
Das Ende 9h2 des U-förmigen Abschnitts 9h1 wird in eine etwa 5 mm tiefe Sacklochbohrung 12o im Rahmen 12 gedrückt, um den Antennenstab 9h in Achsrichtung zu fixieren. Durch diese Anordnung wird auch die Steifigkeit des den Tonererfassungskontakt 122 berührenden U-förmigen Abschnitts 9h1 verbessert. Die Durchgangsbohrung 12k als Aufnahme für den Endabschnitt 9h3 des Antennenstabs 9h wird durch thermisches Schweißen oder ein anderes Verfahren von außen verschlossen, um Austreten von Toner zu verhindern. Nachfolgend werden die Tonerrührelemente 9e und 9f beschrieben. Diese bei den Elemente haben die Form einer Kurbelwelle und rühren bei Rotation den Toner um. Diese beiden Rührelemente sind in der Nähe der Entwickelwalze 9c und des Antennenstabs 9h quer zur Richtung des aus dem Tonerbehälter 11A zur Entwickelwalze 9c transportierten Toners angeordnet. Die Tonerrührelemente 9e und 9f sind um 90 Grad versetzt zueinander angeordnet.
Zum Einsetzen der beiden Rührelemente in den Entwickelrahmen 12 werden deren vorderen Enden 9e3 bzw. 9f3 in die in der Seitenplatte 12A vorhandene Durchgangsbohrung 12t bzw. 12r neben der Antennenaufnahmebohrung 12b eingeführt und durch diese in die entsprechende Durchgangsbohrung 12m bzw. 12n der Seitenplatte 12B geschoben. Wie die Durchgangsbohrung 12k für den Antennenstab 9h werden auch diese beiden Durchgangsbohrungen 12m und 12n durch thermisches Schweißen von außen verschlossen. Nach dem Einsetzen der Rührelemente 9e und 9f wird durch die Bohrung 12t auf das gekröpfte Ende 9e1 ein mit einer Mittelbohrung und einem Schlitz 9n versehenes Zahnrad 9n und durch die Bohrung 12r auf das gekröpfte Ende 9f1 ein mit einer Mittelbohrung und einem Schlitz 9m versehenes Zahnrad 9m geschoben, wobei diese Zahnräder als Stütze für die Rührelemente dienen.
Nach dem Zusammenfügen des Tonerrahmens 11 und des Entwickelrahmens 12 überdeckt die mit den Bohrungen für den Antennestab 9h und die Rührelemente 9e und 9f versehene Seitenplatte 12A die Seitenplatte des Tonerrahmens 11 und damit die in dessen Oberrahmen 11a gedrückte Abdeckkappe 11f. Die Seitenplatte 12A ist auch mit einer Bohrung 12x als Lagerstelle für das die Antriebskraft auf das Tonerzuführelement 9b übertragende Zahnrad 9s (28) versehen. Das Zahnrad 9s ist mit dem im Tonerrahmen 11a drehbar gelagerten Kuppelelement 11e (29 und 30) gekuppelt, welches auch als Aufnahme für das Ende des Tonerzuführelements 9b dient und die Antriebskraft auf das Tonerzuführelement 9b überträgt.
Nachfolgend wird die Antriebskraftübertragung beschrieben.
Wie aus den 28 und 35 hervor geht, wird vom Entwickelwalzenzahnrad 9k die Antriebskraft auf die Umwälzzahnräder 9m und 9n sowie das Tonerzuführzahnrad 9s übertragen. Genauer ausgedrückt, das Umwälzzahnrad 9m greift in das kleine Zahnrad 9q1 des Umlenkstufenzahnrads 9q, welches von dem in dessen großes Zahnrad 9q3 greifenden Entwickelwalzenzahnrad 9k in Drehung gesetzt wird, und setzt das Rührelement 9f in Drehung. Vom dritten Zahnrad 9q2 des Stufenzahnrads 9q wird das als Stufenzahnrad ausgelegte Umlenkzahnrad 9r in Drehung gesetzt. Vom kleinen Zahnrad 9r1 des Stufenzahnrads 9r wird die Antriebskraft aus das Tonerzuführzahnrad 9s übertragen und dadurch das Tonerzuführelement 9b in Drehung gesetzt (über das Kuppelelement 11e). Das Tonerzuführzahnrad 9s greift in ein Umlenkzahnrad 9t, welches wiederum in das Rührzahnrad 9n greift und das Rührelement 9e. Die Umlenkzahnräder 9q, 9r und 9t sind auf Zapfen 12e, 12f bzw. 12g als integrale Bestandteile des Entwickelrahmens 12 drehbar gelagert. Da die Enden dieser Zapfen 12e, 12f und 12g mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 3 mm von entsprechenden Bohrungen am Halter 40 ruhen, werden die Zapfen bei Belastung durch die Zahnräder nicht verformt. Wenn diese Zapfen an der Basis schulterförmig konfiguriert werden, wird deren Steifigkeit erhöht.
Die genannte Zahnradgruppe ist an der Stirnseite angeordnet, an welcher der U-förmige Abschnitt 9h1 der Antenne 9h sich befindet.
Durch eine solche Konstruktion (d. h. durch Verwendung eines Halters 40 bei dieser Ausführungsform) wird die Lagerung der Zahnräder dieser Gruppe vereinfacht und eine stabile elektrische Verbindung zum Tonermengenerfassungskontakt gewährleistet. Außerdem können die Tonerrührelement 9e und 9f, der Antennenstab 9h, die Zahnräder 9o, 9r, 9s und 9t, welche die genannte Zahnradgruppe bilden, und die Rührzahnräder 9m und 9n von der gleichen Stirnseite des Entwickelrahmens 12 aus an diesen montiert werden, so daß die Montageeffizienz stark verbessert wird.
Der kieferförmige Abschnitt 12h des Entwickelrahmens 12 dient gleichzeitig als Transportführung für das Aufzeichnungsmedium 2 in Form von Aufzeichnungspapier. Um die Steifigkeit des Entwickelrahmens 12 zu erhöhen, kann dieser durch Blasgießen hergestellt werden.
In 27, auf welche nochmals zurückgegriffen wird, kennzeichnet das Bezugszeichen 12P eine in Längsrichtung des Entwickelrahmens 12 sich erstreckende Öffnung. Beim Zusammenfügen des Tonerrahmens 11 und des Entwickelrahmens 12 wird diese Öffnung 12P zu der im Tonerrahmen 11 vorhandenen Öffnung 11i ausgerichtet, so daß der im Tonerrahmen 11 gespeicherte Toner der Entwickelwalze 9c zugeführt werden kann. Die Rührelemente 9e und 9f sowie der Antennenstab 9h erstrecken sich über die gesamte Länge dieser Öffnung 12P.
Bei dieser Ausführungsform sind der Entwickelwalzenbefestigungsabschnitt 12X, die Seitenplatte 12A, der Entwickellamellenbefestigungsabschnitt 12i, die Durchgangsbohrungen 12b, 12k und 12o als Lagerstellen für den Antennenstab 9h, die Durchgangsbohrungen 12t, 12r, 12m und 12n als Lagerstellen für die Rührelemente, die Zapfen 12e, 12f und 12g als Lagerstellen für einige Zahnräder der genannten Zahnradgrup pe integrale Bestandteile des Entwickelrahmens 12. Der Entwickelrahmen 12 und der Tonerrahmen sind aus dem gleichen Material hergestellt.
Entwickelrahmenhalter
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 4–9, 23 und 25 der Entwickelrahmenhalter 40 beschrieben. Von den genannten Figuren zeigt 23a die Außenansicht des an der Antriebsseite der Prozeßkartusche angeordneten Halters in perspektivischer Darstellung, 23b die Innenansicht dieses Halters, 24 die Schnittansicht (I)-(I) dieses Halters vergrößert dargestellt und 25 den Tonererfassungskontakt vergrößert in perspektivischer Darstellung.
Mit dem Befestigen der Entwickelrahmenhalter 40 und 41 stirnseitig am Entwickelrahmen 12 ist die Montage der Entwickeleinheit D beendet, dargestellt in 28. Die Entwickelwalzeneinheit G wird auf folgende Weise montiert. Zuerst wird einer der beiden am Rahmenhalter angeordneten Stifte 40d in die Bohrung 9j1 des Entwickelwalzenlagers und die andere in die Bohrung 12p des Entwickelrahmens 12 eingeführt. Der gleiche Vorgang wird auf der anderen Seite mit dem Halter 41 durchgeführt. Dann werden Schrauben durch die Bohrungen 401 in den Haltern 40 und 41 und die Bohrungen in den Entwickelwalzenlagern 9j in Gewindebohrungen am Entwickelrahmen 12 gedreht und auf diese Weise die Entwickelwalzenlager 9j zwischen den Halter 40 bzw. 41 und den Entwickelrahmen 12 geklemmt. Danach wird das Ende 9g1 des in der Entwickelwalze 9c angeordneten Magnets 9g (3 und 8) in die D-förmige Bohrung am Halter 40 und das Ende 9g2 des Magnets 9g in die Bohrung (nicht dargestellt) am Halter 41 geschoben, um die Lage des Magnets 9g in Längsrichtung zu fixieren. Durch den D-förmigen Querschnitt des Magnetzapfens 9g1 und der Bohrung 40e werden die Magnetpole des Magnets bestimm.
Danach wird der Schwenkarm 20 als integraler Bestandteil jedes der beiden Halter 40 und 41 in die entsprechende Vertiefung 21 am Reinigungsrahmen (9a) gelegt und über diesem ein Verbindungsstück 22 befestigt (7), um die Entwickeleinheit D schwenkbar an dem mit der lichtempfindlichen Trommel 7 bestückten Reinigungsrahmen 13 zu befestigen, wobei die am Verbindungselement 22 angeordnete Druckfeder 22a gegen den Federsitz 40h am Halter 40 (41) gepreßt und der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Trommel 7 und der Entwickelwalze 9c eingestellt wird (Verhinderung einer Abstandsvergrößerung zwischen beiden).
Wie bereits erwähnt, ist an der Außenfläche jedes der beiden Halter 40 und 41 ein langes Führungselement 12 angeordnet. Der Halter 40 ist auch mit einem Kontakt 122 zum Erfassen der Tonerrestmenge und einem Spannungsübertragungskontakt 121 versehen, welche durch entsprechende Zapfen am Halter fixiert werden.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 23, 24 und 25 das Einsetzen des Kontaktes 122 in den Halter 40 beschrieben.
Von diesen Figuren zeigt 24 die Schnittansicht (I)-(I) des in 23 dargestellten Halters 40 und 25 den Kontakt 122 vergrößert. Der Kontakt 122 weist einen außen liegenden Abschnitt 122a und einen innen liegenden Abschnitt 122b auf. Der außen liegende Abschnitt 122a berührt bei eingesetzter Prozeßkartusche B den in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Kontakt 126, während der innen liegende Abschnitt 122b gegen den U-förmigen Abschnitt 9h1 des Anten nenstabs 9h drückt. Wie aus 24 hervor geht, verläuft die Außenfläche des Abschnitts 122a im wesentlichen bündig zur Außenfläche der Halterwand 40a. Der innen liegende Abschnitt 122b ist auf den Antennenstab 9h gerichtet.
Wie aus 25 hervor geht, wird die in den Kontakt 122 gestanzte Klemmzunge 122c1 über den aus der Innenfläche der Wand 40a ragenden Zapfen 40h geschoben und dadurch die Basis 122c des Kontakts 122 gegen die Innenfläche der Wand 40a gedrückt. Eine Seite der Basis 122c geht in einen abgekröpften Abschnitt 122d und dieser in den ebenfalls abgekröpften Abschnitt 122b über, so daß dieser sich parallel zur Wand 40a erstreckt. Die andere Seite der Basis 122c geht in einen um 90 Grad über die Kante der ersten Rechteckbohrung 40c nach außen abgewinkelten Abschnitt 122e und dieser an der anderen Kante dieser Bohrung um 90 Grad abgewinkelt in den außen liegenden Abschnitt 122a über. Die Innenfläche des Abschnitts 122a berührt den Boden der Aussparung 40i in der Wand 40a. Die Tiefe der Aussparung 40i entspricht im wesentlichen der Dicke des Abschnitts 122a, wie aus 24 ersichtlich ist, so daß die Außenfläche des Abschnitts 122a und die Außenfläche 40a1 der Wand 40a im wesentlich bündig zueinander sind. Der Endabschnitt 122f des Kontaktes 122 ist um die Kante der zweiten Recheckbohrung 40j nach unten gebogen, wobei die in diesem Abschnitt vorhandne Bohrung über den in diese aus einer Seitenwand der zweiten Rechtbohrung ragenden Zapfen den Kontakt 122 an diese Stelle fixiert.
Die Breite L2 der ersten Bohrung 40c ist größer als der Abstand L1 zwischen der Unterkante des Abschnitts 122c und der Oberkante des Abschnitts 122b und auch größer als die Länge des Fixierabschnitts 122f. Der Abstand zwischen der Stirnfläche des Zapfens 40k und der dieser gegenüberliegenden Wand der zweiten Bohrung reicht aus, den Fixierabschnitt 122f durchzuschieben.
Das Einsetzen des Kontaktes 122 erfolgt auf die nachfolgend beschriebene Weise. Zuerst wird der Fixierabschnitt 122f von der Innenseite des Halters 40 aus durch die erste Bohrung gedrückt, dann der Kontakt in Uhrzeigerrichtung gedreht, dabei die im Basisabschnitt 122c vorhandene Bohrung über den Zapfen 40h geschoben und gleichzeitig der Fixierabschnitt 122f in die zweite Bohrung gedrückt, wobei dieser durch die Elastizität des Kontaktmaterials über den Zapfen 40k gleitet, bis dieser in die im Fixierabschnitt vorhandene Bohrung einrastet.
Nachfolgend wird der Spannungsübertragungskontakt 121 detailliert beschrieben.
Der Spannungsübertragungskontakt 121 weist einen von der Innenfläche der Wand 40a auf den Rahmen 12 gerichteten zungenförmigen Abschnitt 121a, einen entlang dieser Innenfläche sich erstreckenden Abschnitt 121b und einen die Außenfläche 40a1 der Wand 40a berührenden Abschnitt 121c auf. Beim Befestigen des Halters 40 am Entwickelrahmen 12 wird der zungenförmige Abschnitt 121a gegen den gekröpften Abschnitt 9da1 der Metallplatte 9d1 gedrückt und dabei elastisch verformt. Der Abschnitt 121b ist mit einer Bohrung versehen, welche als Aufnahme für den am Halter 40 vorhandenen, mit der bereits erwähnten Bohrung 40e versehenen Zapfen 40f dient. Der Abschnitt 121b wird mit einer Kraft von 100g bis 300g gegen die Kontaktfeder 9i gedrückt. Wenn erforderlich, kann die Kontaktfläche des Abschnitts 121b mit einem elektrisch leitenden Fett beschichtet werden. Der Außenabschnitt 121c liegt in einer Aussparung an der Wand 40a und ist bündig zur Außenfläche 40a1. Bei eingesetzter Prozeßkartusche B berührt der Außenabschnitt 121c den in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Kontakt 125, um die Spannung auf die Entwickelwalze 9c zu übertragen. Die Spannungsübertragung vom Kontakt 125 auf die Entwickelwalze 9c erfolgt über den Kontakt 121 und die als elektrischer Leiter dienende Druckfeder 91.
Wenn der Halter 40 am Entwickelrahmen 12 montiert ist, berührt der zungenförmige Kontaktabschnitt 122b den U-förmigen Abschnitt 9h1 des Antennenstabs 9h (28), so daß der Resttonererfassungskontakt 122 die elektrische Verbindung zum Antennenstab 9h herstellt. Der Abschnitt 122b wird mit einer Kraft von etwa 100g gegen den Antennenstab 9h gedrückt. Bei eingesetzter Prozeßkartusche B berührt der Außenabschnitt 122a des am Halter 40 angeordneten Kontakts 122 den in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Kontakt 126. Ein elektrisches Signal entsprechend dem kapazitiven Widerstand, welcher sich mit der Tonermenge zwischen der Entwickelwalze 9c und dem Antennenstab 9h ändert, wird über den Antennenstab 9h und den Kontakt 122 zum Entwickelrahmen 12 übertragen. Wenn von der Steuersektion (nicht dargestellt) ermittelt wird, daß das zum Kontakt 126 übertragene Signal eine bestimmte Größe erreicht hat, kommt von dieser die Aufforderung zum Austauschen der Prozeßkartusche. Drei an der Innenfläche des Halters 40 vorhandene Bohrungen 40g dienen als Aufnahme für das jeweilige Ende der am Entwickelrahmen 12 angeordneten Zapfen 12e, 12f und 12g, auf welchen die Zahnräder 9q, 9r und 9t drehbar gelagert sind (35). Die Aufnahmebohrung 40m an der Innenfläche des Halters 40 dient als Lagerstelle für das Rührzahnrad 9m.
Wie bereits erwähnt, wird durch eine einzige Komponente (Entwickelrahmenhalter) die Montageeffizienz verbessert und eine Kostenreduzierung erreicht.
Gemäß dieser Ausführungsform weist der Halter 40 den Schwenkarm 20, den Federsitz 40b, das lange Führungselement 12a, die Aufnahmebohrung 40a für den Magnet 9g, den Zapfen 40f für den Entwickelspannungskontakt 121, den Dübel 40h, die erste Bohrung 40c, den Zapfen 40k für den Resttonererfassungskontakt 122 sowie die Bohrung 40m, den Stift 40d, die Bohrung 401 usw. als integrale Bestandteile auf. Der Entwickelrahmenhalter 41 weist den Schwenkarm 20, den Federsitz 40b, das lange Führungselement 12a usw. als integrale Bestandteile auf. Die Entwickelrahmenhalter 40 und 41 sind einstückig aus einem Akrylnitrilstyrolkopolymer (mit 20 Glasfaseranteil) gefertigt.
Diese beiden Halter werden durch Einführen der an diesen vorhandenen Stifte 40d in die entsprechenden Bohrungen 12p am Entwickelrahmen positioniert und mit Schrauben an diesem befestigt.
Konstruktion des Reinigungsrahmenbodens
Der Entwickelrahmen 12 und der Reinigungsrahmen 13 sind mit Führungsrippen 121 bzw. 13m versehen, welche aus dem jeweiligen Boden ragen und sich in Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums 2 erstrecken. Die beiden äußersten Rippen 121 bzw. 13m sind um einen kleinen Abstand von der Seitenkante des breitesten Aufzeichnungsmediums nach innen versetzt angeordnet, welcher bei dieser Ausführungsform etwa 5 mm beträgt. Die anderen Rippen sind zwischen den äußersten Rippen angeordnet.
Im Bilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform können Aufzeichnungsmedien unterschiedlicher Größe verwendet werden (die mit dem Bezugszeichen CL gekennzeichnete Mittellinie entspricht der Mittellinie des Aufzeichnungsmediums. Deshalb sind die Rippen symmetrisch zur Mittellinie Cl an den Rahmen 12 und 13 angeordnet. Die Höhe dieser Rippen wurde entsprechend gewählt, um den Transport des Aufzeichnungsmediums zu erleichtern und eine Beschädigung des vorfixierten Tonerbildes am Boden des Reinigungsrahmens 13 zu verhindern. 34 ein Beispiel der Rippenanordnung, wobei die angegebenen Werte den Abstand von der Mittellinie CL in Millimetern bedeuten und die Symbole den Größen des Japan Industrial Standard entsprechen. Das Symbol A3L entspricht der Größe A3 des längs bewegten Transportmediums, das Symbol A4s der Größe A4 des quer transportierten Aufzeichnungsmediums, das Symbol ENV der Kuvertgröße und das Symbol EXE der Größe EXE des Aufzeichnungsmediums. Die im Abstand von 5,0 mm, 13,0 mm und 28 mm zur Mittellinie CL angeordneten Rippen 121 und/oder 13m berühren das Aufzeichnungsmedium 2 an dessen Mittellinie.
34 zeigt schematisch die Bodenansicht des Reinigungsrahmens 13. Bei dieser Ausführungsform nimmt die Höhe der Führungsrippen 13m von der Mittellinie CL nach außen zu, wobei jeweils 2 paarig angeordnete Rippen einer der genannten Größen entsprechen und die gleiche Höhe haben. Diese Anordnung verhindert eine Bildbeschädigung durch die näher an der Mittellinie CL angeordneten Rippen. Bei dieser Ausführungsform entspricht die horizontale Rippenanordnung jener bei Verwendung von Rippen der gleichen Höhe.
Konstruktion der elektrischen Kontakte
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 5, 8, 9 und 19 beschrieben, wo die Kontakte in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnet sind und auf welche Weise die Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen diesen und den an der Prozeßkartusche B angeordneten Kontakte erfolgt.
Die Prozeßkartusche B ist mit mehreren elektrischen Kontakten versehen, (1) einem Erdungskontakt 119 zum Erden der lichtempfindlichen Trommel 7 über die Gerätehauptbaugruppe 14, (2) einen Ladekontakt 122, welcher die Ladespannung von der Gerätehauptbaugruppe 14 über die Ladewalzenwelle 8a auf die Ladewalze 8 überträgt, (3) dem Entwickelspannungskontakt 121 zum Übertragen der Entwickelspannung von der Gerätehauptbaugruppe 14 auf die Entwickelwalze 9c, (4) den Resttonererfassungskontakt 122, welcher an den Antennenstab 9h angeschlossen ist. Diese vier Kontakte sind an der Außenseite (rechte Seite) des Kartuschenrahmens in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, um Spannungsüberschläge von einem zum, anderen zu verhindern. Wie bereits erwähnt, sind der Erdungskontakt 119 und der Ladespannungskontakt 120 am Reinigungsvorrichtungsrahmen 13, der Entwickelspannungskontakt 121 und der Resttonererfassungskontakt 122 am Entwickelkammerrahmen 12 (Halter 40) angeordnet. Der Resttonererfassungskontakt 122 dient gleichzeitig als Kontakt, über welchen erfaßt wird, ob in der Gerätehauptbaugruppe 14 eine Prozeßkartusche B eingesetzt ist.
Den Erdungskontakt 119 bildet die elektrisch leitende Achse 7a der lichtempfindlichen Trommel 7 oder ein in eine Achse aus Kunstharze eingegossener elektrisch leitender Einsatz. Bei dieser Ausführungsform dient die aus Eisen oder einem anderen elektrische leitenden metallischen Material gefertigte Trommelachse 7a. Die Kontakte 120, 121 und 122 sind 0,1 bis 0,3 mm dicke elektrisch leitende Streifen aus nicht-rostendem Stahl, Phosphorbronze oder einem anderen metallischen Material, welche von der Rahmenaußenfläche in das Kartuscheninnere ragen. Der Ladespannungskontakt 120 ist an der Antriebsseite (C1) der Reinigungseinheit C freigelegt, während der Entwickelspannungskontakt 121 und der Resttonerer fassungskontakt 122 an der Antriebsseite (D1) der Entwickeleinheit D freigelegt sind.
Wie aus 20 hervor geht, ist bei dieser Ausführungsform das spiralverzahnte Zahnrad 7b an einer Stirnseite der lichtempfindlichen Trommel 7 befestigt. Dieses Zahnrad greift in ein in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnetes spiralverzahntes Antriebsrad 28, von welchem die lichtempfindliche Trommel 7 in Drehung gesetzt wird. Das rotierende Zahnrad 7b erzeugt eine Kraft, durch welche die mit geringem Axialspiel im Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 montierte lichtempfindliche Trommel 7 in Pfeilrichtung d (20) gezogen wird, bis die Stirnfläche 7b1 des Zahnrads 7b die Innenfläche 13k1 des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 der Prozeßkartusche B berührt, um die lichtempfindliche Trommel 7 in Achsrichtung zu positionieren. Der Erdungskontakt 119 und der Ladespannungskontakt 122 sind an der Stirnseite 13k des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 freigelegt, wobei der von der von der Trommelachse 7a gebildete elektrische Kontakt etwas (etwa 0,8 mm) über die Stirnseite des zylindrischern Führungszapfens 13a ragt. Die durch den Trommelzylinder 7d (Aluminiumzylinder bei dieser Ausführungsform) mit lichtempfindlicher Schicht 7e geführte Trommelachse 7a ist beiderseits in der Bohrung des an jeder Seite (13c, 13d) angeordneten zylindrischen Führungszapfens 13a gelagert. Der elektrische Kontakt zwischen dem Trommelzylinder 7d und der Trommelachse 7a wird von einer Erdungsplatte 7f hergestellt, welche die Innenfläche 7d1 des Trommelzylinders 7d und die periphere Fläche 7a1 der Trommelachse 7a berührt.
Der Ladespannungskontakt 120 ist fast direkt über dem Abschnitt des langen Führungselement 12a angeordnet, welcher den Reinigungsvorrichtungsrahmen 13 mit darin drehbar gelagerter Ladewalze 8 überdeckt (9a), und über ein elek trisch leitendes Element 120a an die Ladewalze 8 angeschlossen.
Nachfolgend werden der Entwickelspannungskontakt 121 und der Resttonererfassungskontakt 122 detailliert beschrieben. Diese beiden Kontakte sind an der Seite D1 der Entwickeleinheit D angeordnet, d. h. an der Seite, an welcher die Stirnfläche 13k des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 liegt. Der Entwickelspannungskontakt 121 ist direkt unter dem langen Führungselement 12a an der rechten Seite des Rahmenabschnitts 12c in der Nähe des Ladewalzenmagnets 9g angeordnet und über die Kontaktfeder 91 mit der Entwickelwalze 9c elektrisch verbunden. Wie aus 5 hervor geht, ist in Kartuscheneinsetzrichtung (X-Richtung in 8) der Resttonererfassungskontakt 122 hinter dem langen Führungselement 12a angeordnet und über ein elektrisch leitendes Element 91 mit dem parallel zur Entwickelwalze 9c und in einem bestimmten Abstand zu dieser angeordneten Antennenstab 9h verbunden. Der kapazitive Widerstand zwischen dem Antennenstab 9h und der Entwickelwalze 9c ändert sich mit der zwischen beiden vorhandenen Tonermenge. Von einer in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Steuersektion (nicht dargestellt) wird die Änderung des kapazitiven Widerstandes als Potentialdifferenzänderung gemessen und aus dieser die Tonerrestmenge bestimmt.
Der Begriff „Tonerrestmenge" bedeutet die Tonermenge, welche zwischen der Entwickelwalze 9c und dem Antennenstab 9h vorhanden ist und einen vorbestimmten kapazitiven Widerstand bildet. Mit anderen Worten, wenn dieser vorbestimmte kapazitive Widerstand gemessen wird, hat die in der Tonerkammer 11A vorhandene Tonerrestmenge die vorbestimmten Größe erreicht.
Mit dem Erfassen einer eingesetzten Prozeßkartusche B von der in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Steuersektion über den Tonerrestmengenkontakt 122 wird auch angezeigt, ob der kapazitive Widerstand den ersten vorbestimmten Wert und somit die in der Tonerkammer 11A vorhandene Tonerrestmenge die vorbestimmte Größe erreicht hat. Wenn dieser erste vorbestimmte Wert erreicht ist, wird von der Gerätehauptbaugruppe 14 der erforderliche Kartuschenaustausch signalisiert (z. B. durch Blinklicht oder einen Ton). Wenn der von der Steuersektion erfaßte kapazitive Widerstand einem zweiten vorbestimmten Wert entspricht, welcher kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert, ist das ein Zeichen dafür, daß in der Gerätehauptbaugruppe 14 eine Prozeßkartusche B sich befindet. Die Steuersektion verhindert die Inbetriebnahme der Gerätehauptbaugruppe 14 und somit den Beginn der Bilderzeugung, wenn in dieser keine Prozeßkartusche B eingesetzt ist.
Durch ein Warnsignal (Blinklicht usw.) kann die Bedienperson informiert werden, daß im Gerät keine Kartusche vorhanden ist.
Nachfolgend wird die Verbindung zwischen dem in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Kontakt und dem an der Prozeßkartusche B vorhandenen Kontakt beschrieben.
Wie bereits erwähnt und aus 19 hervor geht, sind an einer Seitenwand im Kartuschenaufnahmeraum S des Bilderzeugungsgerätes vier Kontakte angeordnet, welche den vier Gegenkontakten an der Prozeßkartusche entsprechen (der Erdungskontakt 123 dem Kontakt 119, der Ladespannungskontakt 124 dem Kontakt 120, der Entwickelspannungskontakt 125 dem Kontakt 121 und der Resttonererfassungskontakt 126 dem Kontakt 122).
Wie aus den 19a und 19b hervor geht, ist der Erdungskontakt 123 unmittelbar hinter der Vertiefung 16a5 und der Ladespannungskontakt 124 über der zweiten Führungsbahn 16b angeordnet, während der Entwickelspannungskontakt 125 und der Resttonererfassungskontakt 126 unter der ersten Führungsbahn 16a angeordnet sind.
Die Anordnung der Kontakte an der Prozeßkartusche B geht aus 5 hervor. In vertikaler Richtung ist der Entwickelspannungskontakt 121 der unterste, über welchem der Resttonererfassungskontakt 122, das lange Führungselement 12a und der zylindrische Führungszapfen 13a (Erdungskontakt 119) auf einer Ebene liegend angeordnet sind. Über diesen sind das kurze Führungselement 13b und der Ladespannungskontakt 120 als oberster Kontakt angeordnet. In Kartuscheneinsetzrichtung (X-Richtung) gesehen sind der Resttonererfassungskontakt 122, das lange Führungselement 12a, der Ladespannungskontakt 120, der Entwickelspannungskontakt 121, das kurze Führungselement 13b und der zylindrische Führungszapfen 13a (Erdungskontakt 119) in der genannten Reihenfolge angeordnet. Durch diese Anordnung konnte der Ladespannungskontakt 120 in die Nähe der Ladewalze 8, der Entwickelspannungskontakt 121 in die Nähe der Entwickelwalze 9c, der Resttonererfassungskontakt 122 in die Nähe des Antennenstabs 9h und der Erdungskontakt 119 in die Nähe der lichtempfindlichen Trommel 7 positioniert werden, wodurch eine verkürzte Verdrahtung Verkürzung der Kontaktpunkte möglich wurde. Die Kontakte sind wie folgt dimensioniert. Der Ladespannungskontakt 120 hat eine Höhe und eine Breite von etwa 10,0 mm (Toleranzbereich 8,0 bis 12,0 mm), der Entwickelspannungskontakt 121 eine Höhe von etwa 9,0 mm (Toleranzbereich 6,0 bis 12,0 mm) und eine Breite von etwa 8,0 mm (Toleranzbereich (5,0 bis 11,0 mm), der Resttonererfassungskontakt 122 eine Höhe von etwa 8,0 mm (Toleranzbereich 6,0 bis 10 mm) und eine Breite von etwa 9,0 mm (Toleranzbereich 7,0 bis 11,0 mm) und der Erdungskontakt 119 einen Durchmesser von etwa 7,0 mm). Der Ladespannungskontakt 120, der Entwickelspannungskontakt 121 und der Resttonererfassungskontakt 122 haben Rechteckform.
Der Erdungskontakt 123 ist eine unmittelbar hinter der Positioniervertiefung 16a5 für die Prozeßkartusche B angeordnete elektrisch leitende Blattfeder, welche die im zylindrischen Führungszapfen 13a gelagerte Achse 7a der lichtempfindlichen Trommel 7 berührt und diese über das Chassis der Gerätehauptbaugruppe erdet (19 und 26). Jeder der Kontakte 124, 125 und 126 ist in einem Gehäuse 127 montiert und wird von einer Druckfeder 129 entsprechend belastet, so daß dessen vorderer Abschnitt aus dem Gehäuse ragt. Wie aus 20 hervor geht, ist das Gehäuse 127 des als Beispiel dienenden Ladespannungskontaktes 124 an einer in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Leiterplatte 128 befestigt, wobei das Kontaktelement selbst über die elektrisch leitende Druckfeder 129 an das Verdrahtungsmuster angeschlossen ist.
Nachfolgend wird in Verbindung mit 21 beschrieben, auf welche Weise beim Einsetzen einer Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 der Kontakt 120 an der Prozeßkartusche mit dem Kontakt 124 in Berührung kommt. In 21 ist die Bewegung des Ladespannungskontaktes 124 durch den Pfeil H gekennzeichnet. Anzumerken ist, daß 21 die in 5 durch den Pfeil O angedeutete Ansicht zeigt.
Beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in das Bilderzeugungsgerät A entlang der in dessen Hauptbaugruppe vorhandenen Führungsbahnen 16a und 16b ist zuerst der Zustand (a) zu verzeichnen, in welchem die Außenfläche 20 des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 den Kontakt 124 noch nicht berührt.
Beim weiteren Einschieben der Prozeßkartusche berührt die geneigte Fläche 31 an der rechten Seitenwand 13c des Reinigungsvorrichtungsrahmens 13 das Kontaktelement 124 und drückt dieses gegen die Kraft der Druckfeder 129 in das Gehäuse 127, Zustand (b), bis die Fläche 32 mit diesem in Berührung kommt. Danach gleitet die Fläche 32 über das Kontaktelement, bis der in dieser freigelegte Kontakt 120 das Kontaktelement 124 berührt, Zustand (c). Auf gleiche Weise wird die Verbindung zwischen dem Kontakt 121 und dem Kontakt 125 sowie zwischen dem Kontakt 122 und dem Kontakt 126 hergestellt.
Bei dieser Anordnung wird die elektrische Verbindung zwischen den an der Prozeßkartusche vorhandenen Kontakten und den in der Gerätehauptbaugruppe vorhandenen Kontakten zuverlässig hergestellt.
Wenn die Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 positioniert ist, berührt der Erdungskontakt 123 den aus dem zylindrischen Führungselement 13a ragenden Erdungskontakt 119 (20), wodurch die lichtempfindliche Trommel 7 geerdet ist. In dieser Lage der Prozeßkartusche berührt das Kontaktelement 124 den Ladespannungskontakt 120, so daß die Ladewalze 8 mit einer hohen Spannung (Wechselspannung und Gleichspannung einander überlagert) gespeist werden kann. Andererseits berührt das Kontaktelement 125 den Entwickelspannungskontakt 121, so daß die Entwickelwalze 9c mit einer hohen Spannung gespeist werden kann. In dieser Stellung ist auch die Verbindung zwischen dem Kontaktelement 126 und dem Resttonererfassungskontakt 122 hergestellt, so daß die den kapazitiven Widerstand widerspiegelnden Informationen zur Gerätehauptbaugruppe 14 übertragen werden können.
Nachfolgend wird beschrieben, wie beim Betreiben des Bilderzeugungsgerätes A die lichtempfindliche Trommel 7 sich verhält. Um das Einsetzen der Prozeßkartusche B in das Bilderzeugungsgerät A zu erleichtern, hat die lichtempfindliche Trommel 7 ein Axialspiel von etwa 2 bis 3 mm. Aus diesem Grund muß der Bewegungsweg des Kontaktelements 124 etwas größer sein als das Axialspiel der lichtempfindlichen Trommel. Bei dieser Ausführungsform ist in der Gerätehauptbaugruppe an der den Kontakten gegenüber liegenden Seite über der ersten Führungsbahn 16a eine Blattfeder 45 angeordnet, welche die Prozeßkartusche gegen die Kontakte drückt.
Wenn die Kontakte 119–122 wie bei dieser Ausführungsform an der Seite angeordnet werden, an welcher das spiralverzahnte Zahnrad 7b sich befindet, können die Antriebskraftübertragung von der Gerätehauptbaugruppe auf die eingesetzte Prozeßkartusche und die Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen beiden auf ein und derselben Seite erfolgen. Wenn diese Seite als Bezugsseite angesehen wird, können Fehler in der Komponentengröße verringert und somit die Kontakte und das genannte Zahnrad präziser montiert werden. Wenn die Zahnschräge des spiralverzahnten Trommelzahnrades so gewählt wird, daß diese eine Zugkraft erzeugt, erfolgt das axiale Positionieren der lichtempfindlichen Trommel in Richtung der Kontakte, so daß eine präzise positionelle Beziehung zwischen beiden erreicht werden kann. Wenn der Hebel 23 (6) zum Schwenken des Trommelabdeckelements 18 nicht an der Seite, an welcher die Kontakte 119–122 sich befinden, sondern an der anderen Seite angeordnet wird, werden beim Einsetzten der Kartusche der von den Kontakten erzeugte Reibwiderstand und der vom Hebel 23 ausgeübte Widerstand (oder Druck) auf beide Stirnseiten der Prozeßkartusche B, d. h. in deren Längsrichtung gleichmäßig verteilt, so daß die Prozeßkartusche B problemlos eingesetzt werden kann.
Wenn wie bei dieser Ausführungsformer alle Kontakte an der gleichen Seite der Prozeßkartusche B angeordnet werden, wird durch den von der Blattfeder ausgeübten elastische Druck eine stabile elektrische Verbindung zwischen den an der Prozeßkartusche und den in der Gerätehauptbaugruppe vorhandenen Kontakten hergestellt.
22 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Kontakte und der Hebel auf ein und derselben Seite angeordnet sind. Auch mit dieser Anordnung können die geschriebenen Effekte erzielt werden.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den 37–40 weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gehäusekonstruktion
Nachfolgend wird die Konstruktion des Gehäuses einer weiteren Ausführungsform der Prozeßkartusche B beschrieben, welches durch Zusammenfügen des Tonerbehälters 111, des Entwickelrahmens 112 und des Reinigungsrahmens 113 entsteht.
Der Tonerbehälter 111 der in 37 dargestellten Prozeßkartusche weist einen Tonerspeicherabschnitt 119a mit darin angeordnetem Rührelement 119b auf. Im Entwickelkammerrahmen 112 sind die Entwickelwalze 119c und die Entwickellamelle 119d und das Rührelement 119e untergebracht, wobei das zum Tonerumrühren verwendete Rührelement 119e neben der Entwickelwalze angeordnet ist. Der Tonerbehälter 111 und der Entwickelkammerrahmen 112 werden durch Schmelzschweißen zusammengefügt und bilden eine Entwickeleinheit.
Die lichtempfindliche Trommel 107, die Ladewalze 108 und die Reinigungsvorrichtung 110 sind im Reinigungsvorrichtungsrah men 113 untergebracht. Am Reinigungsvorrichtungsrahmen 113 ist ein Trommelabdeckelement 118 schwenkbar befestigt, welches die lichtempfindliche Trommel 107 abdeckt, wenn die Prozeßkartusche B sich nicht in der Gerätehauptbaugruppe 14 (1) befindet, und zusammen mit dem Reinigungsrahmen 113 eine Reinigungseinheit bildet.
Die Reinigungseinheit und die Entwickeleinheit werden zusammengefügt und vervollständigen die Prozeßkartusche B. Wie aus den 38a und 38b hervor geht, ist an beiden Seiten des Entwickelrahmens ein Abdeckelement befestigt und in diesem der entsprechende Zapfen der Entwickelwalze 119c drehbar gelagert. Am Abdeckelement ist beiderseits ein Arm 1119 mit einem daran vorhandenen Zapfen 1120 angeordnet (in 38 ist nur eine Seite dargestellt). Jede Stirnseite des Reinigungsrahmens ist mit einer Vertiefung 1121 zur Aufnahme des Zapfens 1120 versehen. Über dem in die Vertiefung 1121 gelegten Zapfen 1120 wird ein mit einer Vertiefung 1122a versehenes Verbindungselement 1122 mit Schrauben am Reinigungsrahmen 113 befestigt, um die Entwickeleinheit und die Reinigungseinheit schwenkbar zueinander so zusammenzufügen, daß durch das Gewicht der Entwickeleinheit D die Entwickelwalze 119c gegen die lichtempfindliche Trommel 107 gedrückt wird. Am Verbindungselement 1122 ist eine Druckfeder 1122b angeordnet, welche gegen den Entwickelrahmen 112 drückt und somit die Entwickelwalze 119c zuverlässig an die lichtempfindliche Trommel 107 preßt. Auf beiden Endabschnitten der Entwickelwalze 119c ist ein Distanzring (nicht dargestellt) befestigt, welche die Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen der lichtempfindlichen Trommel 107 und der Entwickelwalze 119c gewährleisten.
Konstruktion des Tonerbehälters
Nachfolgend wird in Verbindung mit 37 die Konstruktion des Tonerbehälters 111 detaillierter beschrieben. Der Tonerbehälter 111 wird durch Zusammenschweißen des eigentlichen Tonerspeicherabschnitts 111a als erster Abschnitt mit einer Abdeckung 111b als zweiter Abschnitt erzeugt.
Der eigentliche Tonerspeicherabschnitt 111a hat die Form einer Badewanne. Wenn der Tonerbehälter mit dem Entwickelrahmen 112 verbunden ist, bildet dessen Boden eine auf die Entwickelwalze 119c gerichtete erste Tonerrutschfläche 111c(K). Wenn die Prozeßkartusche B im Bilderzeugungsgerät A eingesetzt ist (1), hat die erste Tonerrutschfläche 111c(K) eine Neigung von etwa 65 bis 80° zur Horizontalen, so daß auf dieser Toner durch Eigengewicht zur Entwickelwalze 119c nachrutscht.
Das untere Ende der ersten Tonerrutschfläche 111c geht in einen mit einer Öffnung 111d versehenen Flansch 111e über, welcher an den am Entwickelrahmen 112 vorhandenen Flansch 112a geschweißt wird, um den Tonerbehälter 111 und den Entwickelrahmen miteinander zu verbinden. Durch die Öffnung 111d gelangt aus dem Tonerspeicherabschnitt 111a Toner in die Entwickelkammer.
Die Abdeckung 111b wird an eigentlichen Tonerbehälter 111a geschweißt, um diesen zu verschließen. Die Abdeckung 111b ist mit einer als Handgriff dienenden Vertiefung 117 versehen. Ein Teil der Abdeckung 111b dient als zweite Tonerrutschfläche 111f, welche in den Abschnitt 111a ragt und nach außen eine Vertiefung 111g bildet. Die zweite Tonerrutschfläche 111f reicht bis zur Öffnung 111d im eigentlichen Tonerbehälter 111a. Die Abdeckung 111b ist konfiguriert, daß die Tonerrutschfläche 111f unter einem Winkel von 60 bis 70° geneigt ist, wenn die Prozeßkartusche B sich im Bilderzeugungsgerät A befindet. Auf der Tonerrutschfläche 111f rutscht Toner durch Eigengewicht in Richtung Tonerzuführöffnung 111d nach unten.
Zur Montage der Entwickeleinheit werden in die Vertiefung 111g entsprechende Werkzeuge eingeführt, worauf später näher eingegangen wird.
Wie bereits erwähnt, sind die erste und die zweite Tonerrutschfläche 111c bzw. 111f zur Tonerzuführöffnung 111d hin entsprechend geneigt, damit auf diesen der Toner durch Eigengewicht nach unten rutschen kann. Dadurch kann die im Tonerspeicherabschnitt 119a gespeicherte Tonermenge vollständig zur Öffnung 111d rutschen. Da der Toner auf beiden Tonerrutschflächen 111c und 111f nach unten rutscht, wird dieser in der Nähe der Tonerzuführöffnung 111d verdichtet. Bei dieser Ausführungsform ist aber neben der Tonerzuführöffnung 111d ein Tonerrühr-/-zuführelement 119b angeordnet, welches der Entwickelkammer durch die Tonerzuführöffnung 111d Toner zuführt, ohne daß dieser zusammenbäckt.
Das Rührelement 119b wird durch Biegen eines Stabs in eine Kurbelwellenform erzeugt. Das aus dem Tonerbehälter 111 ragende Ende des Rührelements 119b ist an eine Antriebsvorrichtung gekuppelt und wird von dieser in die in 37 angedeutete Pfeilrichtung gedreht. Von dem in Drehung gesetzten 119b wird der Toner aufgelockert und der Entwickelkammer zugeführt.
In 39 ist die Montage des Tonerbehälters dargestellt. Die Montage des Tonerbehälters beginnt am Tonerbehälterabschnitt 111a. Zuerst wird die in diesem vorhandene Tonerzuführöffnung 111d mit einem Dichtelement 123 verschlossen.
Dieses Dichtelement, welches nicht kürzer ist als die doppelte Länge der Tonerzuführöffnung, wird an den mit der Öffnung versehenen Flansch 111e geschweißt. Der am hinteren Ende der Öffnung überstehende Teil des Dichtelements wird zurückgefaltet, wobei ein kurzes Ende von diesem aus der zwischen dem Tonerbehälter 111 und dem Entwickelrahmen 112 vorhandenen Fuge ragt. Zur Inbetriebnahme der Prozeßkartusche B erfaßt die Bedienperson dieses Ende und reißt das Dichtelement 123 über die Gesamtlänge der Öffnung 111d ab, um diese freizulegen. Um das Anschweißen des Dichtelements 123 zu erleichtern, bleibt der eigentliche Tonerbehälter 111a offen, so daß das Anschweißen an den Flansch 111e von Innen erfolgen kann.
Erst nach dem Anschweißen des Dichtelements 123 wird die Abdeckung 111b an den eigentlichen Tonerbehälter 111a geschweißt. Zum Befestigen der Abdeckung 111b am eigentlichen Tonerbehälter 111a dient der an dieser vorhandene Energieleitabschnitt 111h und der am Tonerbehälter vorhandene Aufnahmeabschnitt 111i. Da diese beiden Abschnitte nach außen ragen, können die Schweißelektroden problemlos angelegt werden.
Nach dem Anschweißen des Dichtelements 123 und der Abdeckung 111b an den eigentlichen Tonerbehälter 111a wird durch eine nicht dargestellte Tonereinfüllöffnung eine bestimmte Tonermenge in den Tonerbehälter 111 gefüllt und die Einfüllöffnung mit einer Kappe oder auf eine andere Weise verschlossen.
Danach werden Tonerbehälter 111 und der Entwickelrahmen 112 aneinander gelegt und an den beiden Längskanten der Flansche 111e und 112a zusammengeschweißt. Die Seitenkanten werden nicht miteinander verschweißt, um das Dichtelement 123 wie beschrieben falten zu können. Um Austreten von Toner an diesen Stellen zu verhindern, wird der entsprechende Abschnitt des Flansches 112a mit Polyuräthanschaumstoff oder einem anderen Material beschichtet, welcher(s) als Dichtung 124 dient (39).
Bei dieser Ausführungsform ist die Abdeckung 111b nach außen gewölbt, um das Fassungsvermögen des Tonerspeicherabschnitts 119a zu vergrößern. Zum Verschweißen der beiden Flansche 111e und 112a im oberen Abschnitt wird in die bereits erwähnte Vertiefung 111g das Schweißwerkzeug eingeführt und dadurch das Verschweißen erleichtert.
Nach dem Zusammenfügen des Tonerbehälters 111 und des Entwickelrahmens 112 auf die beschriebene Weise werden die Entwickelwalze 119c, die Entwickellamelle 119d, das Rührelement 119 usw. montiert, um die Entwickeleinheit zu komplettieren.
Auch im Falle eines nach außen gewölbten Tonerbehälters 111 zwecks Erhöhung des Fassungsvermögens des Tonerspeicherabschnitts 111a wird durch die beiden geneigten Fläche 111c und 111f ein Nachrutschen von Toner gewährleistet, ohne daß ein Tonerzuführmechanismus sich erforderlich macht.
Da der tatsächliche Tonerbehälter 111a und die Abdeckung 111b keine unterschnittenen Abschnitte aufweisen, können diese aus einem Plastmaterial spritzgegossen werden, so daß der Tonerbehälter 111 kostengünstig hergestellt werden kann.
Der Tonerbehälter 111 ist mit der Vertiefung 111g zur Aufnahme der Schweißwerkzeuge versehen, so daß dieser selbst bei vergrößertem Tonerfassungsvermögen leicht mit dem Entwickelrahmen verschweißt werden kann.
Nachfolgend wird in Verbindung mit 40 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Figur sind die Elemente, welche die gleiche Funktion haben wie die der vorhergehenden Ausführungsform (37–39), sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, so daß auf eine Beschreibung verzichtet wird.
Die Prozeßkartusche B dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der vorher beschriebenen darin, daß der eigentliche Tonerbehälter 111a, obwohl ebenfalls in Badewannenform, unten offen ist und mit der Abdeckung 111b verschweißt werden muß. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Abdeckung 111b und das Dichtelement in einer anderen Reihenfolge am eigentlichen Tonerspeicher 111a befestigt werden.
Wie aus 40 hervor geht, hat bei dieser Ausführungsform der eigentliche Tonerbehälterabschnitt 111b als erster Tonerbehälterabschnitt des Tonerbehälters 111 die Form einer umgekehrten Badewanne mit offenem Boden. Dieser Tonerbehälterabschnitt 111b ist Vertiefungen 117 als Handgriffe versehen. Die auf der Entwickelrahmenseite liegende Wand des eigentlichen Tonerbehälters 111b erstreckt sich nach innen und bildet die zweite Tonerrutschfläche 111f(L), welche in den nach außen gerichteten Abschnitt übergeht und die Vertiefung 111g bildet. Die zweite Tonerrutschfläche 111f(L) ist unter dem gleichen Winkel geneigt wie die Tonerrutschfläche 111f(K) der vorhergehenden Ausführungsform. Die an den Boden des eigentlichen Tonerbehälters 111b geschweißte Abdeckung 111a ist mit der ersten Tonerrutschfläche 111c(K) versehen. Die erste Tonerrutschfläche 111c ist unter dem gleichen Winkel geneigt wie die erste Tonerrutschfläche 111c des eigentlichen Tonerbehälters 111a der vorhergehenden Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform rutscht der im Tonerbehälter 1119a gespeicherte Toner durch Eigengewicht auf den Tonerrutschflächen 111c und 111f nach unten zur Tonerzuführöffnung 111g.
Bei dieser Ausführungsform wird zuerst die Abdeckung 111a an den eigentlichen Tonerbehälter 111b geschweißt. In diesem Fall wird durch die Öffnung 111d das Verschweißen der Flanschkanten vorgenommen. D. h., daß bei dieser Ausführungsform die Abdeckung 111a an den eigentlichen Tonerbehälter 111b geschweißt wird, bevor das Anbringen des Dichtelements 123 erfolgt, worin diese Ausführungsform sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Nach dem Anschweißen der Abdeckung 111a wird das Dichtelement 123 über die Tonerzuführöffnung geschweißt. Das Anschweißen des Dichtelements 123 am Rahmen 111e erfolgt durch Einführen der Schweißelektrode in die Vertiefung 111g. Danach wird Toner eingefüllt und die Montage der Entwickelwalze 119c usw. an den entsprechenden Rahmenabschnitten vorgenommen, um die Entwickeleinheit zu komplettieren. Dieser Schritt entspricht dem bei der vorhergehenden Ausführungsform durchgeführten.
Auch bei Verwendung des eigentlichen Tonerbehälters 111b mit offenem Boden können die gleichen Ergebnisse wie bei der vorhergehenden Ausführungsform erzielt werden, wenn dieser mit der ersten und der zweiten Tonerrutschfläche 111c bzw. 111f versehen wird.
Wie bereits erwähnt, sind gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmte Abschnitte des Tonerbehälters zur ersten und zur zweite Tonerrutschfläche geformt, doch selbst wenn in diesem Fall der Tonerbehälter nach außen gewölbt ist, um das Fas sungsvermögen des Tonerspeichers zu vergrößern, kann der Entwickelkammer zuverlässig Toner zugeführt werden.
Der Tonerbehälter ist aus zwei Komponenten, d. h. aus dem eigentlichen Tonerbehälter und der Abdeckung zusammengesetzt, welche keine unterschnittenen Abschnitt aufweisen, so daß diese aus einem Plastmaterial durch Spritzgießen gefertigt werden können und dadurch der Tonerbehälter kostengünstig hergestellt werden kann.
Der Tonerbehälter ist auch mit der Vertiefung zum Einführen der Schweißwerkzeuge versehen, so daß selbst bei einem Tonerbehälter mit einem größeren Fassungsvermögen der Tonerbehälter und der Entwickelrahmen auf einfache Weise miteinander verschweißt werden können.
Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen wird eine Prozeßkartusche B zur Erzeugung monochromatischer Bilder verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Mehrfarbenprozeßkartusche anwendbar, welche zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder (Zweifarben-, Dreifarben- oder Vollfarbenbilder) zwei oder mehr Entwickelvorrichtungen aufweist.
Das elektrophotographische, lichtempfindliche Element ist nicht auf die beschriebene lichtempfindliche Trommel 7 beschränkt. So kann als lichtempfindliches Material ein photoleitendes Material wie amorphes Silizium, amorphes Selen, Zinkoxid, Titanoxid, ein organischer Photoleiter oder ein anderes Material verwendet werden. Als Basiselement, welches mit dem photoleitenden Material beschichtet wird, dient eine Trommel oder ein Riemen. Im Falle einer zylindrischen Trommel aus Aluminium oder einer Legierung wird diese auf verschiedene Weise mit dem photoleitenden Material beschichtet.
Bei dieser Erfindung kann irgendein bekanntes Entwickelverfahren angewendet werden, zum Beispiel das Doppelkomponentenmagnetbürstenverfahren, das Kaskadenverfahren, das Tupfverfahren oder das Trübungsverfahren.
Bei der ersten Ausführungsform wird als Ladeverfahren das Berührungsladen durchgeführt, jedoch besteht zur Realisierung der vorliegenden Erfindung auch die Möglichkeit der Anwendung eines anderen herkömmlichen Ladeverfahrens wie zum Beispiel des Verfahrens, bei welchem ein Wolframdraht an drei Seiten von einem metallischen Schutzschirm aus Aluminium oder einem anderen Material umgeben ist und beim Anlegen einer Hochspannung an diesen positive oder negative Ionen erzeugt und diese auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel übertragen werden, um diese gleichmäßig zu laden.
Als Ladevorrichtung kann die beschriebene Walze oder eine Lamelle, ein Klotz, ein Stab, ein Draht oder ein ähnliches Element verwendet werden.
Der auf der lichtempfindlichen Trommel verbleibende Resttoner kann mittels einer Lamelle, einer Bürste, einer Magnetbürste oder eines anderen Elements von dieser entfernt werden.
Wie bereits beschrieben, sind alle elektrischen Kontakte an einer Seite des Kartuschenrahmens angeordnet, so daß durch ein in der Gerätehauptbaugruppe angeordnetes, die Prozeßkartusche in Längsrichtung verschiebbares elastisches Element eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Bilderzeugungsgerät und der eingesetzten Prozeßkartusche hergestellt werden kann. Wenn auf der mit den Kontakten versehenen Seite der Prozeßkartusche auch das spiralverzahnte Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft vom Bilderzeugungsgerät auf das lichtempfindliche Element angeordnet wird und dieses in Wirkungsrichtung des elastischen Elements eine Zugkraft erzeugt, werden zuverlässiges Arbeiten des Antriebsmechanismus und zuverlässiges elektrisches Koppeln gewährleistet.
Wenn die Kontakte wie beschrieben angeordnet werden, ist eine Verkürzung des Abstandes zwischen den Verdrahtungen innerhalb der Prozeßkartusche möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Leiterplatte, an welche die Kontakte angeschlossen sind, vertikal in der Gerätehauptbaugruppe angeordnet und dadurch die Gerätegröße verkleinert werden.
Wie bereits erwähnt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei einer großen Tonerspeichermenge eine hohe Tonerzuführleistung zu verzeichnen.
Obwohl die Erfindung anhand der offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die dargelegten Details beschränkt, denn mit dieser Anmeldung sind mögliche Modifikationen oder Änderungen zum Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche gehörend anzusehen.

Claims

Tonerbehälter (11), in welchem der zum Entwickeln eines auf einem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element (7, 107) erzeugten latenten Bildes mit einer Entwickeleinheit (9) benötigte Toner gespeichert wird und welcher Bestandteil einer Prozeßkartusche (B) ist, die mit dem lichtempfindlichen Element und der Entwickeleinheit bestückt und austauschbar in die Hauptbaugruppe (14) eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes (A) einsetzbar ist, wobei der Tonerbehälter aufweist: einen ersten Rahmen (11a) mit einer Tonerzuführöffnung (11i, 111d) zum Zuführen von Toner zur Entwickelvorrichtung und einem Montageabschnitt zum Montieren eines drehbaren Rührelements (9b) zum Umrühren des im Tonerbehälter gespeicherten Toners, einen zweiten Rahmen (11b), welcher mit dem ersten Rahmen verbunden ist und zusammen mit diesem den Tonerbehälter bildet, wobei der Tonerbehälter dadurch gekennzeichnet ist, daß dieser aufweist: eine erste geneigte Fläche (K) am ersten oder am zweiten Rahmen, welche im zusammengefügten Zustand des Tonerbehälters zur Ebene der Tonerzuführöffnung (11i, 111d) unter einem Winkel (θ3) von 50–70 Grad geneigt ist und in einen nach außen gewölbten Abschnitt (11g) als Tonermitnahmeabschnitt für das Rührelement übergeht, und eine zweite geneigte Fläche (L) am zweiten bzw. ersten Rahmen, welche im zusammengefügten Zustand des Tonerbehälters zur Ebene der Tonerzuführöffnung unter einem Winkel (θ2) von 10–40 Grad geneigt ist, und wobei dann, wenn der Tonerbehälter im Bilderzeugungsgerät eingesetzt ist, die Ebene der Tonerzuführöffnung zur Horizontalen Z geneigt, die erste geneigte Fläche (K) auf die Unterkante der Tonerzuführöffnung und die zweite geneigte Fläche (L) auf die Oberkante der Tonerzuführöffnung gerichtet ist.
Tonerbehälter gemäß Anspruch 1, wobei die erste geneigte Fläche (K) am zweiten Rahmen (11b) und die zweite geneigte Fläche (L) am ersten Rahmen (11a) vorhanden ist.
Tonerbehälter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei am ersten Rahmen (11a) eine Fläche (U) zum Befestigen des zweiten Rahmens an dieser vorhanden ist und diese Fläche sich auf einer Ebene erstreckt, welche zur Ebene der Tonerzuführöffnung (11i, 111d) um einen Winkel von 50–70 Grad geneigt ist.
Tonerbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im ersten Rahmen (11a) eine Öffnung (11e1) zur Aufnahme eines Übertragungselements (11e) zum Übertragen der Antriebskraft auf das Rührelement (9b) vorhanden ist.
Tonerbehälter gemäß Anspruch 4, wobei das Übertragungselement (11e1) mit einer Kupplung zum Ankuppeln des Rührelements und einer Kupplung zur Aufnahme der Antriebskraft von einem Zahnrad versehen ist.
Tonerbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Rahmen (11a) mit einer Tonereinfüllöffnung (11d, 111i) zum Füllen des Behälters mit Toner versehen ist, welche sich neben der Übertragungsöffnung (11e1) befindet und mit einer Kappe hermetisch abgedichtet ist.
Tonerbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am ersten Rahmen (11a) ein Verbindungsabschnitt (11j, 111e) zum Befestigen eines mit einer Entwickelwalze (9c) bestückten Entwickelrahmens (12, 112a) vorhanden ist, welcher einen in der Ebene der Tonerzuführöffnung (11i, 111d) sich erstreckenden Flansch aufweist.
Tonerbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am ersten Rahmen (11a) ein Abschnitt (53) zum Befestigen einer Dichtung (51) als Abreißdichtung zur Freigabe der Tonerzuführöffnung (11d).
Tonerbehälter gemäß Anspruch 2, wobei der um 2 bis 10 mm nach außen gewölbte Abschnitt (11g) sich längs des zweiten Rahmens (11b) erstreckt.
Tonerbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Rahmen und der zweite Rahmen durch Kleben, Einrasten oder Schweißen miteinander verbunden werden.
Tonerbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Rahmen (11a) an beiden seitlichen Enden Aussparungen (17, 117) zum Erfassen des Tonerbehälters aufweist.
Prozeßkartusche, welche austauschbar in die Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes einsetzbar ist und aufweist: ein elektrophotographisches, lichtempfindliches Element (7, 107), eine Entwickeleinheit (9) zum Entwickeln eines auf dem lichtempfindlichen Element erzeugten latenten Bildes und einen Tonerbehälter (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem der zum Entwickeln eines auf dem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element (7, 107) mit der Entwickeleinheit (9) benötigte Toner gespeichert wird.
Kombination eines Bilderzeugungsgerätes zur Erzeugung eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer Prozeßkartusche gemäß Anspruch 12, wobei das Bilderzeugungsgerät eine Vorrichtung zum austauschbaren Einsetzen einer Prozeßkartusche in dieses und eine Zuführvorrichtung zum Zuführen des Aufzeichnungsmaterials aufweist.