DE69723189T2

DE69723189T2 - Arbeitseinheit und elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69723189T2
Application number: DE69723189T
Authority: DE
Inventors: Toshihara Ohta-ku Kawai; Kazushi Ohta-ku Watanabe; Yoshihiro Ohta-ku Ito
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: HK1009521A1; US6336018B1; EP0833214A3; EP0833214B1; DE69723189D1; KR19980025026A; JPH10105022A; EP0833214A2; CN1182892A; CN1117301C; JP3745047B2; KR100290583B1; EP0833214B8

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prozeßkartusche und ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät.
Mit dieser Prozeßkartusche wird nach einem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren auf einem Aufzeichnungsmaterial ein Bild erzeugt. Beispiele eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes sind elektrophotographische Kopierer, elektrophotographische Drucker (Laserstrahldrucker, LED-Drucker oder ein ähnlicher Drucker), Faxgeräte, Textautomaten usw.
Die mit einem elektrophotographischen, photoempfindlichen Element und einer Ladevorrichtung, einer Entwickelvorrichtung oder einer Reinigungsvorrichtung bestückte Prozeßkartusche ist austauschbar an der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgerätes montierbar. Die Prozeßkartusche kann mit dem elektrophotographischen, photoempfindlichen Element und mindestens mit der Ladevorrichtung, der Entwickelvorrichtung oder der Reinigungsvorrichtung als integrale Bestandteile derselben bestückt sein. Ein weiteres Beispiel ist eine mit dem elektrophotographischen, photoempfindlichen Element und mindestens der Entwickelvorrichtung bestückte Prozeßkartusche.
Bei einem elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät, mit welchem nach einem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren Bilder erzeugt werden, wird eine Prozeßkartusche verwendet, die mit dem elektrophotographischen, photoempfindlichen Element und einer auf dieses wirkende Arbeitseinheit bestückt und als eine Einheit austauschbar an der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgerätes montierbar ist. Ein mit einer solchen Prozeßkartusche betriebenes Gerät kann vom Betreiber selbst gewartet werden. Aus diesem Grund werden solche elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräte weltweit verwendet.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine weiter verbesserte Prozeßkartusche bereitgestellt werden.
Ein Antriebssystem für das in einer Prozeßkartusche verwendete photoempfindliche Element ist in den US-Patenten 4,829,335 und 5,023,660 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Prozeßkartusche, welche eine elektrophotographische, photoempfindliche Trommel mit verbesserter Rotationsgenauigkeit aufweist, und auch einer Prozeßkartusche, in welcher eine solche elektrophotographische, photoempfindliche Trommel verwendet wird, sowie eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes, welches mit einer solchen Prozeßkartusche kompatibel ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist Bereitstellung einer Prozeßkartusche, deren elektrophotographische, photoempfindliche Trommel während der Antriebskraftübertragung mit größerer Genauigkeit in der Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes positioniert wird, und eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes, welches mit einer solchen Prozeßkartusche kompatibel ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Prozeßkartusche, welche während des bei der Antriebskraftübertragung stattfindenden Positionierens der elektrophotographischen, photoempfindlichen Trommel mit größerer Genauigkeit in der Hauptbaugruppe des elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes positioniert wird, und eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes, welches mit einer solchen Prozeßkartusche kompatibel ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Prozeßkartusche, welche austauschbar in der Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes montierbar ist, wobei die Hauptbaugruppe aufweist: einen Motor, ein Zahnrad zur Aufnahme der vom Motor erzeugten Antriebskraft, eine durch verdrallte Flächen gekennzeichnete Bohrung, welche sich im wesentlichen koaxial zum Zahnrad erstreckt, eine elektrophotographische, photoempfindliche Trommel, Arbeitseinheiten, welche auf die photoempfindliche Trommel wirken, und einen an der Stirnseite der photoempfindlichen Trommel vorhandenen Zapfen, der mehrere mit den verdrallten Flächen in Berührung kommende Berührungsabschnitte und einen die Berührungsabschnitte stützenden Abschnitt aufweist und in die Bohrung gezogen werden kann, wobei das rotierende Zahnrad den in die Bohrung greifenden Zapfen und somit die photoempfindliche Trommel in Drehung setzt und bei der Rotationsübertragung eine Kraft erzeugt wird, welche den Zapfen in die Bohrung zieht.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar.
Die im Anspruch 1 definierte Prozeßkartusche, die im Anspruch 11 definierte Antriebskupplung und die im Anspruch 21 definierte photoempfindliche Trommel erfüllen diese Aufgaben.
KURZBECHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die vertikale Schnittansicht eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes.
2 zeigt perspektivisch die Außenansicht des in 1 dargestellten Bilderzeugungsgerätes.
3 zeigt die Schnittansicht einer Prozeßkartusche.
4 zeigt perspektivisch die Außenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche von oben rechts gesehen.
5 zeigt die rechte Stirnseite der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
6 zeigt die linke Stirnseite der in 3 dargestellten Prozeßkartusche.
7 zeigt perspektivisch die Außenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche von oben links gesehen.
8 zeigt perspektivisch die Außenansicht der in 3 dargestellten Prozeßkartusche von unten links gesehen.
9 zeigt perspektivisch die Prozeßkartuschenaufnahme der Hauptbaugruppe des in 1 dargestellten Bilderzeugungsgerätes.
10 zeigt perspektivisch die Prozeßkartuschenaufnahme der Hauptbaugruppe des in 1 dargestellten Bilderzeugungsgerätes.
11 zeigt die Vertikalschnittansicht einer photoempfindlichen Trommel und den Trommelantriebsmechanismus.
12 zeigt eine Reinigungseinheit in perspektivischer Darstellung.
13 zeigt eine Bildentwickeleinheit in perspektivischer Darstellung.
14 zeigt in perspektivischer Darstellung den Trommelflansch (Antriebskraftübertragungselement) in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt in perspektivischer Darstellung die photoempfindliche Trommel in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelvorrichtung der Prozeßkartusche in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelelemente in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt die Seitenansicht des in der Hauptbaugruppe des elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes angeordneten Antriebssystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelvorrichtung zum Kuppeln der Prozeßkartusche mit der Hauptbaugruppe eines Bilderzeugungsgerätes in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im ausgerückten Zustand.
20 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelvorrichtung zum Kuppeln der Prozeßkartusche mit der Hauptbaugruppe eines Bilderzeugungsgerätes in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im eingerückten Zustand.
21 zeigt die Vertikalschnittansicht der Verbindung zwischen der Abdeckung der Gerätehauptbaugruppe und der Kuppelvorrichtung.
22 zeigt die in der Gerätehauptbaugruppe angeordnete Kuppeleinheit für die Prozeßkartusche in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im eingerückten Zustand.
23 zeigt die in der Gerätehauptbaugruppe angeordnete Kuppeleinheit für die Prozeßkartusche in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im ausgerückten Zustand.
Die 24(a) und (b) zeigen die Schnittansicht des Mitnehmers und der Bohrung vor bzw, nach dem automatischen Ausrichten zueinander
25 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelelemente in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kuppelelemente in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt die Längsschnittansicht des an der photoempfindlichen Trommel befestigten Kuppelelements in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 28, 29 und 30 zeigen weitere Ausführungsformen des an der photoempfindlichen Trommel befestigten Kuppelelements.
31 zeigt in perspektivischer Darstellung noch eine weitere Ausführungsform des an der photoempfindlichen Trommel befestigten Kuppelelements.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, zuerst aber die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die „Breite" der beschriebenen Prozeßkartusche B erstreckt sich in die Richtung, in welcher die Prozeßkartusche in die Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgerätes eingesetzt bzw. aus dieser entfernt wird und stimmt mit der Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums überein. Die „Länge" der Prozeßkartusche erstreckt sich in die Richtung, welche die Richtung des Einsetzens und Entfernens der Prozeßkartusche B in die bzw. aus der Gerätehauptbaugruppe 14 und die Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums im wesentlichen im rechten Winkel schneidet, und somit parallel zur Fläche des Aufzeichnungsmedium. „Links" und „rechts" bedeuten in Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums von oben gesehen die linke bzw. rechte Seite.
1 zeigt ein die vorliegende Erfindung verkörperndes elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät (Laserstrahldrucker) und 2 in perspektivischer Darstellung dessen Außenansicht. Die 3 bis 8 zeigen eine die vorliegen de Erfindung verkörpernde Prozeßkartusche. Genauer ausgedrückt, 3 zeigt die Schnittansicht dieser Kartusche, 4 in perspektivischer Darstellung deren Außenansicht, 5 deren rechte Stirnseite, 6 deren linke Stirnseite, 7 diese Prozeßkartusche in perspektivischer Darstellung von oben links gesehen und 8 dies Prozeßkartusche von unten links gesehen. In der folgenden Beschreibung bedeutet „Oberseite" der Prozeßkartusche B die nach oben gerichtete Seite der in die Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes eingesetzten Prozeßkartusche und „Unterseite" deren nach unten gerichtete Seite.
(Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät A und Prozeßkartusche B)
Zuerst wird der in den 1 und 2 dargestellte Laserstrahldrucker als das die vorliegende Erfindung verkörpernde Bilderzeugungsgerät A beschrieben. 3 zeigt die Schnittansicht der ebenfalls die vorliegende Erfindung verkörpernden Prozeßkartusche.
Der in 1 dargestellte Laserstrahldrucker A wird zur Erzeugung eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium (zum Beispiel ein Aufzeichnungsblatt, ein OHP-Blatt und Gewebe) nach einem elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren verwendet. Das erzeugte Bild ist ein auf dem elektrophotographischen, photoempfindlichen Element (nachfolgend photoempfindliche Trommel genannt) erzeugtes Tonerbild. Genauer ausgedrückt, die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel wird von einer Ladevorrichtung elektrisch geladen und ein mit den Bilddaten eines Zielbildes modulierter und durch ein optisches System auf die geladene Oberfläche gerichteter Laserstrahl erzeugt in Obereinstimmung mit den Bilddaten ein latentes Bild auf dieser. Das latente Bild wird von einer Entwickelvorrichtung zu einem Tonerbild entwickelt. Synchron zur Erzeugung des Tonerbildes wird das Aufzeichnungsmedium 2 von einer Aufnahmewalze 3b der Blattzuführkassette 3a entnommen, von paarig angeordneten Transportwalzen 3c und 3d umgelenkt und weiter transportiert und von paarig angeordneten Registrierwalzen erfaßt. Inzwischen wird eine Bildübertragungswalze 4 mit einer Spannung gespeist und bei der Rotation der Bildübertragungswalze das auf der photoempfindlichen Trommel 7 der Prozeßkartusche B erzeugte Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium 2 übertragen. Das nun mit dem Tonerbild versehene Aufzeichnungsmedium 2 wird von einer Transportführung 3f einer Fixiervorrichtung 5 zugeführt. Die Fixiervorrichtung 5 ist mit einer Antriebswalze 5c und einer Fixierwalze 5b bestückt, wobei die Fixierwalze 5b von einem in dieser angeordneten Heizelement 5a erwärmt wird und, gegen das von der Antriebswalze 5a transportierte Aufzeichnungsmedium 2 gedrückt, dieses erwärmt und dabei das darauf übertragene Tonerbild fixiert. Danach wird das Aufzeichnungsmedium 2 von paarig angeordneten Walzen 3g und 3h durch einen Umlenkkanal 3j weiter transportiert und schließlich von paarig angeordneten Austragwalzen 3i auf eine Ablage 6 geschoben. Die Ablage 6 befindet sich im oberen Abschnitt der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes A. Anzumerken ist, daß eine Schwenkzunge 3k im Bedarfsfall geschwenkt werden kann, so daß paarig angeordnete Austragwalzen 3m das Aufzeichnungsmedium nicht durch den Umlenkkanal 3j, sondern direkt aus dem Gerät transportieren. Die Aufnahmewalze 3b, die paarig angeordneten Transportwalzen 3c und 3d, die paarig angeordneten Registrierwalzen 3e, die Transportführung 3f, die paarig angeordneten Austragwalzen 3g, 3h und 3i und die paarig angeordneten Austragwalzen 3m bilden die Transportvorrichtung 3.
Bei der in den 3 bis 8 dargestellten Prozeßkartusche B wird die mit der photoempfindlichen Schicht 7e (11) versehene, rotierende photoempfindliche Trommel 7 von einer Ladewalze 8 als Trommelladevorrichtung mit einer Spannung gespeist und dabei deren Oberfläche gleichmäßig geladen. Von einem optischen System 1 wird ein bilddatenmodulierter Laserstrahl durch eine Belichtungsöffnung 1e auf die photoempfindliche Trommel 7 gerichtet und dadurch ein latentes Bild auf dieser erzeugt. Das latente Bild wird in einer Entwickelvorrichtung 9 durch Verwendung von Toner entwickelt. Genauer ausgedrückt, die Ladewalze 8 wird mit der photoempfindlichen Trommel 7 in Berührung gebracht, um diese zu laden. Die Ladewalze 8 wird durch die Berührung mit der photoempfindlichen Trommel 7 von dieser in Drehung gesetzt. Die Entwickelvorrichtung 9 führt der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 7 (der zu entwickelnden Fläche) Toner zu, um das auf der photoempfindlichen Trommel 7 erzeugte latente Bild zu entwickeln. Das optische System 1 weist eine Laserdiode 1a, einen Polygonspiegel 1b, eine Linse 1c und einen Ablenkspiegel 1d auf.
Der im Tonerbehälter 11A der Entwickelvorrichtung 9 gespeicherte Toner wird von einem rotierenden Tonerzuführelement 9b einer Entwickelwalze 9c zugeführt. In der Entwickelwalze 9c ist ein Magnet stationär angeordnet. Die Entwickelwalze 9c rotiert ebenfalls, wobei auf deren Oberfläche durch triboelektrisches Laden eine Tonerschicht abgelagert wird. Von der auf der Entwickelwalze abgelagerten Tonerschicht wird auf die Bildentwickelfläche der photoempfindlichen Trommel 7 Toner übertragen und dadurch das auf dieser erzeugte latente Bild zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Eine Entwickellamelle 9d reguliert die Menge des auf der Entwickelwalze 9c abzulagernden Toners und bewirkt triboelektrisches Laden des Toners. Neben der Entwickelwalze 9c ist ein Tonerrührelement 9e drehbar angeordnet, welches den in der Bildentwickelkammer vorhandnen Toner ständig umrührt.
Nach dem übertragen des Tonerbildes von der photoempfindlichen Trommel 7 auf das Aufzeichnungsmedium 2 durch Anlegen einer Spannung an die Bildübertragungswalze 4 mit einer Polarität entgegengesetzt der des Tonerbildes wird von der Reinigungsvorrichtung 10 der auf der photoempfindlichen Trommel 7 verbliebene Resttoner entfernt. Die Reinigungsvorrichtung 10 weist eine die photoempfindliche Trommel 7 berührende elastische Reinigungslamelle 10a auf, welche den Resttoner von der photoempfindlichen Trommel 7 schabt und diesen in einen Abfalltonersammelbehälter 10b leitet.
Die Prozeßkartusche B wird auf die nachfolgend beschriebene Weise zusammengesetzt. Zuerst werden der einen Tonerbehälter 11A (Tonerspeicherabschnitt) aufweisende Tonerkammerrahmen 11 und der die Bildentwickelvorrichtung 9 in Form der Bildentwickelwalze 9c beherbergenden Bildentwickelkammerrahmen 12 zusammengefügt und im Anschluß daran wird ein Reinigungskammerrahmen 13, in welchem die photoempfindliche Trommel 7, die Reinigungsvorrichtung 10 in Form der Reinigungslamelle 10a und die Ladewalze 8 angeordnet sind, mit den beiden Rahmen 11 und 12 zusammengefügt. Die auf diese Weise hergestellte Prozeßkartusche B ist austauschbar in die Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes A einsetzbar.
Die Prozeßkartusche B ist mit zwei Öffnungen versehen, einer Belichtungsöffnung 1e, durch welche ein bilddatenmodulierter Lichtstrahl auf die photoempfindliche Trommel 7 gerichtet wird, und einer Bildübertragungsöffnung 13n, durch welche die photoempfindliche Trommel 7 Verbindung zum Aufzeichnungsmedium 2 hat. Die Belichtungsöffnung 1e befindet sich im Reinigungskammerrahmen 11, die Bildübertragungsöffnung 13n zwischen dem Bildentwickelkammerrahmen 12 und dem Reinigungskammerrahmen 13.
Nachfolgend wird der Aufbau des Gehäuses der Prozeßkartusche B dieser Ausführungsform beschrieben.
Zum Zusammenbau der Prozeßkartusche B dieser Ausführungsform werden zuerst der Tonerkammerrahmen 11 und der Bildentwickelkammerrahmen 12 zusammengefügt und anschließend wird der Reinigungskammerrahmen 13 schwenkbar an den beiden zusammengefügten Rahmen 11 und 12 befestigt. In das auf diese Weise entstandene Gehäuse werden die photoempfindliche Trommel 7, die Ladewalze 8, die Entwickelvorrichtung 9, die Reinigungsvorrichtung 10 und weitere Elemente eingesetzt. Die nun vollständige Prozeßkartusche B kann austauschbar in die an der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes vorhandene Kartuschenaufnahme eingesetzt werden.
(Aufbau des Gehäuses der Prozeßkartusche B)
Wie bereits beschrieben, ist das Gehäuse der Prozeßkartusche B dieser Ausführungsform aus dem Tonerkammerrahmen 11, dem Bildentwickelkammerrahmen 12 und dem Reinigungskammerrahmen 13 zusammengesetzt. Dieses Gehäuse wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Wie 3 zeigt, ist im Tonerkammerrahmen 11 das Tonerzuführelement 9b drehbar angeordnet. Im Bildentwickelkammerrahmen 12 sind die Bildentwickelwalze 9c und die Entwickellamelle 9d und neben der Bildentwickelwalze 9c ist das Rührelement 9e zum ständigen Umrühren des in der Bildentwickelkammer vorhandnen Toners drehbar angeordnet. Wie die 3 und 19 zeigen, ist im Bildentwickelkammerrahmen 12 eine in Längsrichtung der Entwickelwalze 9c und im wesentlichen parallel zu dieser eine Stabantenne 9h befestigt. Der Tonerkammerrahmen 11 und der Entwickelkammerrahmen 12 mit den in diesen eingesetzten Elementen werden durch Schweißen (bei dieser Ausführungsform durch Ultraschallwellen) zu einem zweiten Rahmen zusammengefügt, welcher eine Bildentwickeleinheit D darstellt (13).
Die Bildentwickeleinheit D der Prozeßkartusche B ist mit einem Abdeckmechanismus 18 versehen, welche die photoempfindliche Trommel 7 vor äußerem Lichteinfall oder vor einer Verunreinigung durch Fremdstoffe schützt, wenn die Prozeßkartusche B aus der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes entfernt und über einen längeren Zeitraum nicht benutzt wird.
Wie 6 zeigt, ist der Abdeckmechanismus aus mehreren Elementen zusammengesetzt, unter anderem aus einer Abdeckung 18a zum Schließen oder Öffnen der aus 3 ersichtlichen Übertragungsöffnung 13n und aus Verbindungselementen 18b und 18c zum Stützen der Abdeckung 18a. In Transportrichtung des Aufzeichnungsmediums 2 gesehen ist ein Ende des auf der rechten Seite der Prozeßkartusche B angeordneten Verbindungselements 18c in einer Bohrung 40g an der Aufnahme 40 für ein Entwickelwalzenzahnrad (4 und 5) und ein Ende des auf der linken Seite angeordnete Verbindungselements 18c in einer am Boden 11b des Tonerkammerrahmens 11 vorhandene Lasche 11h schwenkbar gelagert. Das jeweilige andere Ende des linken und des rechten Verbindungselements 18c ist an der entsprechenden Stirnseite der Abdeckung 18a an deren hinterem Ende befestigt. Das Verbindungselement 18c ist aus einem Metallstab gefertigt. Mit anderen Worten, das linke und das rechte Verbindungselement 18c bilden den jeweiligen Endabschnitt eines einzigen Verbindungselements 18c. Das Verbindungselement 18b in Form eines Arms ist nur an einer Stirnseite der Abdeckung 18a vorhanden. Ein Ende dieses Verbindungselements 18b ist im gleichen Bereich wie das Verbindungselement 18c an der Abdeckung 18a befestigt, das andere Ende auf einem am Bildentwickelkammerrahmen 12 angeordneten Zapfen 12d schwenkbar gelagert. Das Verbindungselement 18b ist aus Kunstharz gefertigt.
Die Verbindungselemente 18b und 18c unterschiedlicher Länge bilden zusammen mit der Abdeckung und dem Tonerkammerrahmen 11 eine Verbindung. Beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in das Bilderzeugungsgerät berührt der von der Kartusche abgewinkelte Abschnitt 18c1 des Verbindungselements 18c ein an der Seitenwand des Kartuschenaufnahmeraums S der Gerätehauptbaugruppe angeordnetes stationäres Element (nicht dargestellt), betätigt dabei den Abdeckmechanismus 18 so, daß die Abdeckung 18a zurückschwenkt und die Öffnung 13n freigelegt wird.
Der aus der Abdeckung 18a und den Verbindungselementen 18b und 18c zusammengesetzte Trommelabdeckmechanismus 18 spannt eine auf den Zapfen 12d ruhende Torsionsfeder (nicht dargestellt). Ein Ende dieser Feder drückt gegen das Verbindungselement 18b, das andere Ende gegen den Bildentwickelkammerrahmen 12, so daß die beim Spannen der Feder erzeugte Kraft in Schließrichtung der Abdeckung 18a auf diese wirkt. Wie die 3 und 12 zeigen, sind im Reinigungskammerrahmen 13 die photoempfindliche Trommel 7, die Ladewalze 8 und verschiedene Elemente der Reinigungsvorrichtung 10 untergebracht und dieser als erster Rahmen bezeichnete Komplex bildet die Reinigungseinheit C (12).
Durch schwenkbares Zusammenfügen der bereits beschriebenen Bildentwickeleinheit D und der Reinigungseinheit C mit einem Verbindungselement 22 entsteht die Prozeßkartusche B. Genauer ausgedrückt, an beiden Stirnseiten (Achsrichtung der Entwickelwalze 9c) des Bildentwickelkammerrahmens 12 ist ein armförmiger Vorsprung 19 vorhanden, welcher mit einer parallel zur Entwickelwalze 9c sich erstreckenden runden Bohrung 20 versehen ist (13). Dagegen ist an beiden Stirnseiten des Reinigungskammerrahmen 13 eine Vertiefung 21 vorhanden, welche von der jeweiligen Stirnwand und einer Trennwand 13t gebildet wird (12). Der Vorsprung 19 wird in die entsprechende Vertiefung 21 geschoben und nach dem Justieren der in diesem vorhandnen Bohrung 20 zu der in der Trennwand und der Stirnwand vorhandenen Bohrung 13e ein Verbindungselement 22 durch die genannten drei Bohrungen gedrückt, um die Bildentwickeleinheit D und die Reinigungseinheit C schwenkbar zueinander zusammenzufügen. Zwischen beiden Einheiten ist an jeder Stirnseite eine Schraubenfeder 22a angeordnet, wobei ein Ende dieser Feder auf einem am armförmigen Vorsprung 19 vorhandenen, nicht dargestellte Zapfen ruht, während das andere Ende gegen die obere Wand der genannten Vertiefung 21 drückt. Diese beiden Schraubenfedern drücken den Bildentwickelkammerrahmen 12 nach unten und dadurch die Entwickelwalze 9c zuverlässig gegen die photoempfindliche Trommel 7. Wie 13 zeigt, ist auf beiden Lagerzapfen der Entwickelwalze 9c ein Ring 9i mit einem etwas größeren Durchmesser als dem der Entwickelwalze 9c montiert, wobei diese beiden Ringe 9i die photoempfindliche Trommel 7 berühren, um zwischen dieser und der Entwickelwalze einen bestimmten Spalt (etwa 300 μm) zu erhalten. Die Vertiefung 21 am Reinigungskammerrahmen 13 ist oben konisch ausgeführt, so daß beim Zusammenfügen der Bildentwickeleinheit D und der Reinigungseinheit C die Schraubenfeder 22a allmählich zusammengedrückt wird. Das heißt, die Bildentwickeleinheit D und die Reinigungseinheit C können um das Verbindungselement 22 zueinander geschwenkt werden, wobei die zwischen beiden angeordneten Schraubenfedern 22a die präzise positionelle Beziehung (den Spalt) zwischen der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 7 und der Oberfläche der Entwickelwalze 9c ständig gewährleisten.
Da die Schraubenfedern am armförmigen Vorsprung 19 des Bildentwickelkammerrahmens 12 befestigt sind, wirkt die Federkraft nur auf den Befestigungsabschnitt, so daß der Federsitz normalerweise verstärkt werden muß, um den genannten Spalt zwischen der photoempfindlichen Trommel 7 und der Entwickelwalze 9c ständig beizubehalten. Die bei dieser Ausführungsform realisierte Befestigung der Schraubenfeder macht eine solche Verstärkung jedoch nicht erforderlich, da der armförmige Vorsprung 19 selbst sehr stabil und steif ausgeführt ist.
Das Zusammenfügen des Reinigungskammerrahmens 13 und des Bildentwickelkammerrahmens 12 wird später detailliert beschrieben.
(Konfiguration der Kartuschenführung)
Die in der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes vorhandene Führung für die Prozeßkartusche B ist in den 9 und 10 dargestellt. Dabei zeigt 9 in perspektivischer Darstellung die linke Führung und 10 in perspektivischer Darstellung die rechte Führung, in Einsetzrichtung der Prozeßkartusche B (Pfeilrichtung X) und von der Bildentwickeleinheit D aus gesehen.
Die an beiden Stirnseiten des Reinigungskammerrahmens 13 der Prozeßkartusche B angeordnete Führung ist aus den 4, 5, 6 und 7 ersichtlich. Diese Führungen setzen sich zusammen aus einem zylindrischen Führungselement 13aR bzw. 13aL als Kartuschenpositionierelemente und aus einem Führungselement 13bR bzw. 13bL als Kartuschenschwenkelemente für das Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche.
Wie 5 zeigt, ist das zylindrische Führungselement 13aR hohl ausgeführt. Das Kartuschenschwenkelement 13bR ist integraler Bestandteil des zylindrischen Führungselements 13aR und erstreckt sich radial aus dessen Außenfläche. Das zylindrische Führungselement 13aR ist integraler Bestandteil eines Flansches 13aR1. Das heißt, das zylindrische Führungselement 13aR, das Kartuschenschwenkelement 13bR und der Flansch 13aR1 bilden die rechte Führung 13R, welche mit kleinen, durch Bohrungen im Flansch geführte Schrauben am Reinigungskammerrahmen 13 befestigt wird. Wenn die rechte Führung 13R am Reinigungskammerrahmen befestigt ist, ragt das Kartuschenschwenkelement über die Außenkante der am Bildentwickelkammerrahmen 12 befestigten Zahnradabdeckung 40.
Wie 11 zeigt, weist der Trommellagerzapfen einen Abschnitt 7a, einen Abschnitt 7a2 mit einem etwas größeren Durchmesser, einen scheibenförmigen Flansch 29 und das zylindrische Führungselement 13aL auf. Der Trommellagerzapfen wird in die im Reinigungskammerrahmenabschnitt 13k vorhandene Durchgangsbohrung 13k1 geschoben, bis der Abschnitt 7a2 sich in dieser befindet. Bei diesem Einführvorgang dringen die an der Seitenwand des Reinigungskammerrahmenabschnitts vorhandenen Positionierzapfen 13c in den Flansch 29 und verhindern ein Drehen des Zapfens in der Bohrung. Schließlich wird der Flansch mit kleinen Schrauben 13d am Rahmenabschnitt 13k befestigt. Das zylindrische Führungselement 13aL am stationären Lagerzapfen ragt im rechten Winkel aus der Prozeßkartusche B, während der Abschnitt 7a in die photoempfindliche Trommel 7 ragt und als Lagerstelle für das an der photoempfindlichen Trommel 7 befestigte Stirnrad 7n dient. Das zylindrische Führungselement 13aL erstreckt sich koaxial zum Zapfenabschnitt 7a. Der Flansch 29, das zylindrische Führungselement 13aL und der Abschnitt 7a sind integrale Bestandteile des aus Metall, z. B. aus Stahl gefertigten Lagerzapfens.
Wie 6 zeigt, ist das Kartuschenschwenkelement 13bL etwas entfernt vom zylindrischen Führungselement 13aL angeordnet. Das Kartuschenschwenkelement 13bL als integraler Bestandteil des Reinigungskammerrahmens 13 ragt seitlich aus diesem, ist lang und schmal ausgeführt und erstreckt sich im wesentlichen in radialer Richtung zum zylindrischen Führungselement 13aL. Das Kartuschenschwenkelement 13aL machte eine Aussparung am Flansch 29 erforderlich. Die Stirnflache des Kartuschenschwenkelements 13bL und die des zylindrischen Führungselements 13aL liegen im wesentlichen auf der gleichen Ebene. Das Kartuschenschwenkelement 13bL erstreckt sich über die Seitenwand des am Bildentwickelkammerrahmen 12 befestigten Aufnahmegehäuses 9v für das Entwickelwalzenlager. Wie aus der Beschreibung zu erkennen ist, wird die linke Führung von zwei separat angeordneten Elementen gebildet, von dem aus Metall gefertigten zylindrischen Führungselement 13aL und dem aus Kunstharz gefertigten Kartuschenschwenkelement 13bL.
Nachfolgend wird die an der Oberseite 13i des Reinigungskammerrahmens 13 vorhandene Positionierfläche 13j zur Regulierung der Kartuschenschwenkbewegung beschrieben. Als Oberseite wird die Seite bezeichnet, welche bei eingesetzter Prozeßkartusche B nach oben gerichtet ist.
Wie die 4–7 zeigen, weisen die beiden Stirnseitenabschnitte 13p und 13q der Reinigungseinheit C eine im rechten Winkel zur Kartuscheneinsetzrichtung sich erstreckende Positionierfläche 13j auf, welche dazu dient, die in die Gerätehauptbaugruppe eingesetzte Prozeßkartusche B in dieser zu positionieren. Genauer ausgedrückt, beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 werden die beiden Positionierflächen 13j gegen den entsprechenden in der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes (9, 10 und 30) vorhandenen Anschlag 25 gedrückt, um die Schwenkbewegung der Prozeßkartusche B um die beiden zylindrischen Führungselemente 13aR und 13aL zu regulieren.
Nachfolgend werden die in der Gerätehauptbaugruppe angeordneten Führungen beschrieben. Wie 1 zeigt, wird beim Hochschwenken der an der Gerätehauptbaugruppe 14 befestigten Abdeckung 35 entgegen Uhrzeigerrichtung um den Schwenkpunkt 35a die Hauptbaugruppe oben geöffnet, wodurch die in 9 dargestellte linke Führung 16L und die in 10 dargestellte rechte Führung 16R, welche dem Schwenkpunkt 35a diagonal gegenüber an der entsprechenden Innenwand der Hauptbaugruppe angeordnet sind, sichtbar werden.
Wie diese Figuren zeigen, weisen die Führungen 16L und 16R eine Führungsbahn 16d bzw. 16f und eine am Ende der beiden Führungsbahnen vorhandene Positioniervertiefung 16e bzw. 16g auf. In die mit dem Pfeil X gekennzeichnete Einsetzrichtung der Prozeßkartusche B gesehen erstrecken die Führungsbahnen 16d und 16f sich diagonal nach unten. Die beiden Vertiefungen 16e und 16g sind halbkreisförmig ausgeführt und dem Radius der an der Prozeßkartusche B angeordneten beiden zylindrischen Führungselemente 13aR und 13aL angepaßt. Bei einer vollständig in die Gerätehauptbaugruppe 14 eingesetzten Prozeßkartusche B sind die Mitte der halbkreisförmigen Vertiefungen 16e und 16g deckungsgleich mit der Achse des entsprechenden zylindrischen Führungselements 13aL bzw. 13aR und dadurch deckungsgleich mit der Achse der photoempfindlichen Trommel 7 .
In Einsetzrichtung der Prozeßkartusche gesehen sind die Führungsbahnen 16d und 16f in der Höhe so ausgeführt, daß beide zylindrische Führungselemente 13aL und 13aR ein bestimmtes Spiel in diesen haben. Die Kartuschenschwenkelemente 13bL und 13bR sind schmaler als der Durchmesser der zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR ausgeführt, werden aber trotz des größeren Spiels in den Führungsbahnen 16d und 16f sicher in diesen geführt. Mit anderen Worten, beim Einsetzen der Prozeßkartusche B wird ein bestimmter Winkelbereich eingehalten. Bei vollständig in die Gerätehauptbaugruppe 14 eingesetzter Prozeßkartusche B berühren die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aL die Positioniervertiefung 16e bzw. 16g der Führung 13L bzw. 13R und die am vorderen Ende des Reinigungskammerrahmens 13 der Prozeßkartusche B vorhandenen Positionierflächen 13j den entsprechenden Anschlag 25.
Das Gewicht der Prozeßkartusche B ist so verteilt, daß die Bildentwickeleinheit D ein größeres Moment als die Reinigungseinheit C um die Mittelachse der beiden zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aL erzeugt.
Die Prozeßkartusche B wird auf die nachfolgend beschrieben Weise in die Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes eingesetzt. Die Prozeßkartusche B wird mit einer Hand an der Vertiefung 17 und am gerippten Abschnitt 11c erfaßt und dann werden die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR der Prozeßkartusche B so weit in die entsprechende Führungsbahn 16d bzw. 16f geschoben, bis auch die Kartuschenschwenkelemente 13bL und 13bR in dieser geführt werden, so daß in Kartuscheneinsetzrichtung gesehen die Vorderseite der Prozeßkartusche B nach unten gedrückt wird. Nun wird die Prozeßkartusche B, über die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR und die Kartuschenschwenkelemente 13bL und 13bR in der Führungsbahn 16d bzw. 16f geführt, weiter geschoben, bis die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR die hinter den Führungsbahnen vorhandene Positioniervertiefung 16e bzw. 16g erreichen, durch das Eigengewicht der Prozeßkartusche B in diese Vertiefung gleiten und auf diese Weise die Prozeßkartusche exakt in der Gerätehauptbaugruppe 14 positionieren. Da die Mittelachse der zylindrischen Führungen 13aL und 13aR mit der Achse der photoempfindlichen Trommel 7 übereinstimmt, wird auch die photoempfindliche Trommel 7 exakt in der Gerätehauptbaugruppe 14 positioniert. Die entgültige Positionierung der photoempfindlichen Trommel 7 in der Gerätehauptbaugruppe 14 wird aber mit dem Kuppeln beider erreicht.
In diesem Zustand ist zwischen den in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten beiden Anschlägen 25 und der entsprechenden der beiden Positionierflächen 13j an der Prozeßkartusche ein kleiner Spalt vorhanden. Nun gibt die Bedienperson die Prozeßkartusche B frei. Dabei schwenkt die Bildentwickeleinheit D der Prozeßkartusche B nach unten und die Reinigungseinheit C zwangsläufig nach oben, bis die an der Prozeßkartusche B vorhandene Positionierflächen 13j den entsprechenden der beiden in der Gerätehauptbaugruppe angeordneten Anschläge 25 berührt. Jetzt ist die Prozeßkartusche B vollkommen exakt in der Gerätehauptbaugruppe 14 positioniert. Anschließend wird die Abdeckung 35 in Uhrzeigerrichtung um den Schwenkpunkt 35a geschwenkt und die Gerätehauptbaugruppe 14 wieder geschlossen.
Zum Entfernen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 werden die beschriebenen Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Genauer ausgedrückt, nach dem Hochschwenken der Abdeckung 35 und somit Öffnen der Gerätehauptbaugruppe 14 wird die Prozeßkartusche B am oberen und am unteren gerippten Abschnitt 11c als Handgriff erfaßt und nach oben gezogen. Dabei drehen die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR in der jeweiligen der beiden Positioniervertiefungen 16e und 16g, so daß der Kontakt zwischen den Positionierflächen 13j und dem jeweiligen der beiden in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Anschlägen 25 aufgehoben wird. Danach wird die Prozeßkartusche B weiter nach oben gezogen, so daß die zylindrischen Führungselemente 13aL und 13aR aus der jeweiligen Vertiefung 16e bzw. 16g und zusammen mit den Kartuschenschwenkelementen 13bL und 13bR in der jeweiligen Führungsbahn 16d bzw. 16f der beiden Führungen 16L und 16R nach oben gleiten und dabei den Schwenkwinkel beim Herausziehen der Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 so regulieren, daß von der Prozeßkartusche B nur die beiden Führungsbahnen 16d und 16f, aber keine anderen Abschnitte der Gerätehauptbaugruppe 14 berührt werden.
Wie 12 zeigt, ist an einer Stirnseite der photoempfindlichen Trommel 7 ein Geradzahn-Stirnrad 16a, an deren anderer Stirnseite ein Schrägzahn-Stirnrad 7b befestigt. Beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 greift das Geradzahn-Stirnrad 7n in das koaxial an der Bildübertragungswalze 4 in der Gerätehauptbaugruppe angeordnete (nicht dargestellte) Zahnrad und setzt beim Übertragen der Antriebskraft die Übertragungswalze 4 in Drehung.
(Kuppelvorrichtung und Mechanismus zur Antriebskraftübertragung)
Nachfolgend wird der Mechanismus zum Übertragen der Antriebskraft von der Hauptbaugruppe 14 des Bilderzeugungsgerätes auf die Prozeßkartusche B beschrieben.
14 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Trommelflansch 16 als Antriebskraftübertragungselement, welcher als integralen Bestandteil einen Zapfen 17 aufweist. Dieser Trommelflansch 16 ist an der in 15 perspektivisch und verkürzt dargestellten photoempfindlichen Trommel 7 befestigt. 11 zeigt die Längsschnittansicht der mit dem Trommelflansch 16 versehenen, in die Prozeßkartusche B eingesetzten photoempfindlichen Trommel 7. 16 zeigt in perspektivischer Darstellung vergrößert den Bereich um den Trommelzapfen 17 der Prozeßkartusche B. 17 zeigt in perspektivischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Trommelzapfen 17 der Prozeßkartusche und dem in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Antriebszapfen 18.
Wie die 11 und 15–17 zeigen, ist der Trommelzapfen 17 integraler Bestandteil des an einer Stirnseite der photoempfindlichen Trommel 7 befestigten Trommelflanschs 16. An der Stirnseite des Trommelzapfens 17 ist ein als Kuppelelement dienender Mitnehmer 17a angeordnet. Der Trommelzapfen 17 als einer der beiden Trommellagerzapfen ist in einem am Reinigungskammerrahmen 13 befestigten Lager 24 drehbar gelagert. Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Trommelzapfen 17 und der Mitnehmer 17a integrale Bestandteile des aus Kunstharz hergestellten Trommelflanschs 16. Ein Schrägzahn-Stirnrad 16a zum Übertragen der Antriebskraft auf die in der Prozeßkartusche B angeordnete Entwickelwalze 10d ist ebenfalls integraler Bestandteil des Trommelflanschs 16. Genauer ausgedrückt, der Trommelzapfen 17 mit dem daran angeordneten Mitnehmer 17a und das Schrägzahn-Stirnrad 16a sind integrale Bestandteile des in 14 dargestellten, als Antriebskraftübertragungskomponente dienenden einstückig gegossenen Trommelflanschs.
Der Mitnehmer 17a weist einen zylindrischen Stützzapfen 17a5 und mehrere (drei bei dieser Ausführungsform) radial aus diesem sich erstreckende Arme 17a1 auf, welche in einen kugelförmigen Berührungsabschnitt 17a2 auslaufen. Der Stützzapfen 17a5 erstreckt sich zentrisch aus der Stirnseite des Trommelzapfens 17. Die drei Arme 17a1 erstrecken sich im rechten Winkel zum Stützzapfen 17a5 und unter einem Winkel von etwa 120 Grad zueinander radial aus diesem. Wie bereits erwähnt, laufen diese Arme in einen kugelförmigen Berührungsabschnitt 17a2 aus. Die Vertiefung 18a zur Aufnahme des Mitnehmers 17a hat einen Querschnitt in Form eines gleichseitigen Dreiecks und ist in Achsrichtung um einen bestimmten Winkel verdrallt. Die Vertiefung 18a ist stirnseitig an dem mit dem Antriebszapfen 18 versehenen großen Zahnrad 34 der Gerätehauptbaugruppe 14 vorhanden (19). Beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 gleitet der Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a des Antriebszapfens 18 und wird von dieser angetrieben. Sobald der Antriebszapfen 18 sich zu drehen beginnt, kommen die kugel förmigen Berührungsabschnitte 17a2 des Mitnehmers 17a mit der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung in Berührung (24), wodurch die mit dem Bezugszeichen X1 gekennzeichnete Drehachse des Mitnehmers 17a automatisch zu der mit dem Bezugszeichen X2 gekennzeichneten Drehachse der Vertiefung 18a in Übereinstimmung gebracht wird (Übergang von dem in 24a dargestellten Zustand in den in 24b dargestellten. Da die Vertiefung 18a in Achsrichtung verdrallt ist, wird zwischen dieser und dem Mitnehmer 17a während des Drehens eine Kraft erzeugt, welche den Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a zieht. Dabei gleiten die kugelförmigen Berührungsabschnitte 17a2 auf der entsprechenden Innenfläche der Vertiefung 18a, bis die Stirnfläche 17a6 des Stützzapfens 17a5 die Bodenfläche 18a1 der Vertiefung 18a berührt. Dadurch wird die Lage der photoempfindlichen Trommel 7 sowohl in axialer, als auch in radialer Richtung in der Gerätehauptbaugruppe 14 fixiert. Bei dieser Ausführungsform ist in Richtung Vertiefung 18a gesehen diese nach innen entgegengesetzt zur Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel 7 verdrallt, während von der Mittellinie der photoempfindlichen Trommel 7 nach außen gesehen die Verzahnungsrichtung des am Trommelflansch 16 vorhandenen Schrägzahn-Stirnrades 16a der Trommeldrehrichtung entspricht.
Für eine stabile Berührung sind drei Berührungspunkte erforderlich, wie bei dieser Ausführungsform realisiert, bei welcher diese in Form der kugelförmigen Berührungsabschnitte 17a2 ausgeführt und unter einem Winkel von 20 Grad zueinander versetzt angeordnet sind, wobei der Querschnitt der Vertiefung 18a die Form eines im wesentlichen gleichseitigen Dreiecks hat. Bei einer solchen Anordnung ergibt sich eine gleichmäßige Berührung zwischen den Berührungsabschnitten 17a2 des Mitnehmers 17a und der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18a, so daß die Gefahr des Aufhebens der Berührung zwischen den beiden Kuppelelementen und dadurch unregelmäßiger Drehbewegungen der photoempfindlichen Trommel 7 minimiert und dadurch deren Rotationsgenauigkeit verbessert wird.
Wie bereits beschrieben, sind der Trommelzapfen 17 und der Mitnehmer 17a integrale Bestandteile des Trommelflanschs 16, so daß beim Befestigen des Trommelflansches 16 an einer Stirnseite der photoempfindlichen Trommel 7 Achsübereinstimmung zwischen diesen und der Trommel gewährleistet wird. Das Bezugszeichen 16b kennzeichnet den am Trommelflansch 16 vorhandenen Zapfen, welcher in den Trommelzylinder 7a eingeführt wird und beim Befestigen des Flansches 16 an der photoempfindlichen Trommel 7 als Zentrierzapfen dient. Das Befestigen des Trommelflansches 16 an der photoempfindlichen Trommel 7 erfolgt durch Sicken, Kleben oder auf andere Art. Die Außenfläche der photoempfindlichen Trommel 7 ist mit einem photoempfindlichen Material 7b beschichtet (11 und 15).
An der anderen Stirnseite der photoempfindlichen Trommel 7 ist ein gegossener Trommelflansch 25 befestigt, welcher ein Geradzahn-Stirnrad 25b als integralen Bestandteil aufweist. (11). Der Trommelflansch 25 ist auf einem Zapfen 7a als integraler Bestandteil eines am Reinigungsvorrichtungsrahmens 12c befestigten Flansches 29 drehbar gelagert.
Beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 gleitet ein in Achsrichtung der photoempfindlichen Trommel 7 sich erstreckendes zylindrisches Führungselement 13aL in eine in der Gerätehauptbaugruppe 14 vorhandene Vertiefung 16e (9), um die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 zu fixieren, während gleichzeitig des Geradzahn-Stirnrad 25b als integraler Bestandteil des Trommelflanschs 25 in das an der Übertragungswalze 4 be festigte (nicht dargestellte) Zahnrad greift, um die Übertragungswalze in Drehung zu setzen.
Am Reinigungskammerrahmen 13 ist eine koaxial zum Trommelzapfen 17 angeordnete, den Mitnehmer 17a umgebende zylindrische Nabe 24a befestigt (4 und 11). Diese Nabe 24a schützt beim Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche oder bei anderen Vorgängen den Mitnehmer 17a vor Beschädigungen und verhindert im Falle eines beschädigten Mitnehmers 17a ein Lockern und damit das daraus resultierende Vibrieren der Prozeßkartusche B bei der Antriebskraftübertragung.
Als Material zur Herstellung der Trommelflansche 16 und 25 wird Kunstharz wie Polyazetal, Polykarbonat, Polyamid, Polybuthylenterephthalat usw. bevorzugt, doch es können auch andere Werkstoffe dafür verwendet werden.
Beim Einsetzen und Entfernen der Prozeßkartusche B in die bzw. aus der Gerätehauptbaugruppe kann die Nabe 24a auch als zylindrisches Führungselement 13aR dienen. Genauer ausgedrückt, beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 kommt die Nabe 24a (das Führungselement 13aR) mit der in der Gerätehauptbaugruppe 14 vorhandenen Führung 16c in Berührung und erleichtert das Einsetzen und zwangsläufig auch das Entfernen. Bei Beendigung des Einsetzvorgangs gleitet die Nabe 24a (das Führungselement 13aR) in die an der tiefsten Stelle der Führung 16c vorhandene Vertiefung 16e, um die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 zu fixieren. Bei Beginn der Antriebskraftübertragung vom Antriebszapfen 18 auf die photoempfindliche Trommel 7 erfolgt das Ausrichten der Trommelachse auf die Rotationsachse des Antriebszapfens 18 dadurch, daß das Führungselement 13aR (die Nabe 24a) etwas (um etwa 0,3–1,0 mm) vom Boden der U-förmigen Vertiefung 16g abgehoben wird. Der Spalt zwischen dem Führungselement 13aR (der Nabe 24a) und dem Boden der in der Gerätehauptbaugruppe vorhandenen Vertiefung 16g ist kleiner als der Spalt zwischen dem Mitnehmer 17a und der Vertiefung 18a in axialer Richtung. Dadurch kann bei eingesetzter Prozeßkartusche B der Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a gleiten. Am hinteren Ende der U-förmigen Vertiefung 16g ist das große Zahnrad 34 mit der darin vorhandnen Vertiefung 18a angeordnet. Die Konfiguration der Nabe 24a ist aber nicht auf die Zylinderform wie bei dieser Ausführungsform beschränkt, denn es kann jede Form gewählt werden, sofern diese problemloses Gleiten der Nabe 24a auf der Führung 16d und in die U-förmige Vertiefung 16g ermöglicht. Das heißt, die Nabe 24a muß nicht unbedingt vollkommen kreisrund, sondern kann auch nur irgendwie gekrümmt konfiguriert sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Nabe 24a integraler Bestandteil des gegossenen Lagers 24, welches mit nicht dargestellten Schrauben am Reinigungskammerrahmen 13 befestigt und in welchem der Trommelzapfen 17 drehbar gelagert ist. Das Lager 24 und die Nabe 24a können auch separate Teile sein.
Bei dieser Ausführungsform ist der Trommelflansch 25 auf dem ebenfalls am Reinigungskammerrahmen 13 befestigten Zapfen 7a drehbar gelagert. Diese und die oben beschriebene Lagerung ermöglichen sowohl die Rotation als auch eine axiale Bewegung der photoempfindlichen Trommel 7 in Stoßrichtung im Reinigungskammerrahmen 13, so daß diese indirekt am Reinigungskammerrahmen 13 befestigt ist. Bei dieser Anordnung werden Montagefehler einbezogen. Eine solche Anordnung kann jedoch auch gewählt werden, wenn die photoempfindliche Trommel 7 keine Axialbewegung durchführen darf.
Bei eingesetzter Prozeßkartusche B stimmt die Achse des in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Antriebszapfens 18 (in Form eines Zylinders) mit der Rotationsachse der photoempfindlichen Trommel 7 überein (11, 19 und 20). Wie
19 zeigt, ist der Antriebszapfen 18 integraler Bestandteil des großen Zahnrads 34, welches die von einem Motor 30 erzeugte Antriebskraft auf die photoempfindliche Trommel 7 überträgt. Der Zapfen 18 ragt beidseitig zentrisch aus dem großen Zahnrad 34 (19 und 20). Bei dieser Ausführungsform sind das große Zahnrad 34 und der Antriebszapfen 18 als integraler Bestandteil desselben einstückig aus Kunstharz gefertigt.
Das in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnete große Zahnrad 34 ist schrägverzahnt, so daß bei der Antriebskraftübertragung von einem auf der Ankerwelle 30a des Motors 30 montierten, ebenfalls schrägverzahnten kleinen Zahnrad 20 auf das große Zahnrad 34 eine Axialkraft erzeugt wird, welche das Zahnrad 34 mit dem daran vorhandenen Antriebszapfen 18 in Richtung Mitnehmer 17a drückt und diesen in die zentrisch im Antriebszapfen 18 vorhandene Vertiefung 18a gleiten läßt.
Obwohl bei dieser Ausführungsform die Antriebskraft von dem auf der Ankerwelle 30a montierten kleinen Zahnrad 20 direkt auf das große Zahnrad 34 übertragen wird, kann die Antriebskraftübertragung auch über eine Zahnradgruppe zur Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit, über Riemenscheiben und einen Riemen oder Taktgeberriemen oder auf andere Weise erfolgen.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 21 bis 23 das Kuppeln der im Antriebszapfen 18b vorhandenen Sacklochbohrung 18a mit dem am Trommelzapfen 37 vorhandenen Mitnehmer 17a beim Schließen der Gerätehauptbaugruppe durch Herunterklappen der an dieser schwenkbar befestigten Abdeckung 35 beschrieben.
Wie 23 zeigt, ist das große Zahnrad 34 zwischen einer Platte 67 und einer Platte 66 in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnet und über den beidseitig koaxial aus diesem ragenden Antriebszapfen 39 drehbar in diesen beiden Platten 66 und 67 gelagert. Zwischen dem großen Zahnrad 34 und der Platte 66 sind eine Außenknagge 63 und eine Innenknagge 64 eng nebeneinander liegend angeordnet. Die Innenknagge 64 ist an der Platte 66, die Außenknagge 63 auf dem Antriebszapfen 18b befestigt. Die Seitenfläche der Außenknagge 63 und die der Innenknagge 64, welche sich im wesentlichen im rechten Winkel zur Achsrichtung und koaxial zum Antriebszapfen 18b erstrecken, sind schraubenförmig ausgeführt. Zwischen dem großen Zahnrad 34 und der Platte 67 ist eine auf dem Antriebszapfen 18b sitzende Druckfeder 68 angeordnet.
Wie 21 zeigt, erstreckt sich von der Peripherie der Außenknagge 63 aus ein Arm 63a radial nach außen und an dessen Ende ist mit einem Bolzen 65a ein Ende eines Verbindungshebels 65 befestigt. Das andere Ende des Verbindungshebels 65 ist mit einem Bolzen 65a an der Abdeckung 35 befestigt.
22 zeigt den in 21 dargestellten Mechanismus von rechts gesehen. Wenn die Abdeckung 35 sich in der Schließstellung befindet, nehmen das Verbindungselement 65, die Außenknagge 63 und andere Elemente die in 22 gezeigte Stellung ein, in welcher der Mitnehmer 17a in die Sacklochbohrung 18a greift, so daß vom großen Zahnrad 34 die Antriebskraft auf die photoempfindliche Trommel 7 übertragen werden kann. Beim Hochklappen der Abdeckung 35 wird der Bolzen 65a um den Schwenkpunkt 35a nach oben gedreht, dabei das Verbindungselement 65 zusammen mit dem Arm 63a nach oben gezogen und die Außenknagge 63 gedreht, so daß zwischen der Außenknagge 63 und der Innenknagge 64 eine Gleitbewegung entsteht, dabei das große Zahnrad 34 gegen die Kraft der Druckfeder 68 von der photoempfindlichen Trommel 7 weggedrückt, die Sacklochbohrung 18a vom Mitnehmer 17a abge streift und somit der Kuppelzustand aufgehoben wird (23), damit die Prozeßkartusche B aus der Gerätehauptbaugruppe 14 entfernt werden kann.
Wenn zum Schließen der Gerätehauptbaugruppe 14 die Abdeckung 35 nach unten geschwenkt wird, schwenkt der das Verbindungselement 65 mit der Abdeckung 35 verbindende Bolzen 65a um den Schwenkpunkt 35a nach unten und drückt dabei das Verbindungselement 65 und somit den Arm 63a ebenfalls nach unten, wodurch die Außenknagge 63 diesmal in die entgegengesetzte Richtung gedreht, dabei das große Zahnrad 34 durch die Druckfeder 68 nach links in die in 22 gezeigte Stellung geschoben und die Kuppelverbindung wischen der Sacklochbohrung 18a und dem Mitnehmer 17a wieder hergestellt wird.
Nachfolgend werden der Mitnehmer 17a und die Vertiefung 18a, über welche der Kuppelzustand herstellt wird, detailliert beschrieben.
Wie bereits erwähnt, kann der in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnete Antriebszapfen 18 sich in Axialrichtung, aber nicht in Radialrichtung bewegen. Dagegen kann die Prozeßkartusche B sich in der Gerätehauptbaugruppe 14 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bezüglich der photoempfindlichen Trommel 7 bewegen.
Das heißt, beim Einsetzen der Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 gleitet das Führungselement 13aL als nach außen gerichteter Abschnitt des in die Bohrung des Trommelflanschs 25 ragenden Lagerzapfens 7a (11) spielfrei in die in der Gerätehauptbaugruppe 14 vorhandene U-förmige Vertiefung 16e (9) und fixiert somit die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14. Das Geradzahn-Stirnrad 25b als integraler Bestandteil des Trem melflanschs 25 greift in das an der Übertragungswalze 4 befestigte (nicht dargestellte) Zahnrad, um diese in Drehung zu setzen. Gleichzeitig gleitet die an der anderen Stirnseite des Reinigungskammerrahmens 13 befestigte Nabe 24a in die U-förmige Vertiefung 16g. Beim Herunterschwenken der Abdeckung 35 zum Schließen der Gerätehauptbaugruppe 14 wird der am großen Zahnrad 34 vorhandene Antriebszapfen 18 horizontal bewegt und dadurch die in diesem vorhandene Vertiefung 18a über den am Trommelzapfen 17 vorhandenen Mitnehmer 17a geschoben (22 und 24a). Das wird von der Druckfeder 38 bewirkt, jedoch nur dann, wenn der Mitnehmer 17a sich in der entsprechenden Drehstellung befindet.
Beim Zuschalten des Antriebsmotors 30 wird die Drehphase der Vertiefung 18a mit der Drehphase des Mitnehmers 17a in Übereinstimmung gebracht (bei dieser Ausführungsform ist die Drehphasenübereinstimmung bei jeweils 120 Grad zu verzeichnen), dadurch der von der Druckfeder 38 belastete Antriebszapfen 18 in Pfeilrichtung d (19) geschoben und somit der Kuppelzustand hergestellt. Das Kuppeln des Antriebszapfens 18 mit dem Trommelzapfen 17 erfolgt beim Übergang von dem in 23 dargestellten Zustand in den in 22 dargestellten Zustand.
Wie 24a zeigt, haben der Mitnehmer 17a und die Vertiefung 18a unterschiedliche Größe, d. h., der im wesentlichen dreieckige Querschnitt der Vertiefung 18a ist größer als der des Mitnehmers 17a, so daß ein Kuppeln beider miteinander glatt vonstatten geht und ein Spalt zwischen beiden bleibt. Wie bereits erwähnt, genügt bei eingesetzter Prozeßkartusche B zwischen dem Mitnehmer 17a und der Vertiefung 18 nur eine grobe positionelle Übereinstimmung, sofern das Bilderzeugungsgerät sich im Ruhezustand befindet.
Bei dieser Ausführungsform ragt die zylindrische Nabe 24a etwa über die Stirnfläche des Mitnehmers 17a (11). Beim Kuppeln der Vertiefung 18a mit dem Mitnehmer 17a berührt die Innenfläche der zylindrischen Nabe 24a die Außenfläche des Antriebszapfens 18, so daß durch diese Führung der Kuppelvorgang erleichtert wird.
Bei Beginn des Bilderzeugungsvorgangs wird der in der Vertiefung 18a sich befindende Mitnehmer 17a so verschoben, daß dessen kugelförmige Berührungsabschnitte 17a2 die entsprechende Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18a berühren, so daß auf diese Weise die Antriebskraft übertragen wird. Das heißt, die Verschiebung des Mitnehmers 17a erfolgt von der in 24a dargestellten Lage in die in 24b dargestellte Lage. Da das von den Verbindungslinien zwischen den kugelförmigen Berührungsabschnitten 17a2 gebildete annähernd gleichseitige Dreieck der Querschnittsform der Vertiefung 18a entspricht, ist zwischen dem Berührungsabschnitt 17a2 und der Innenfläche 18a1 an jedem Berührungspunkt im wesentlichen der gleiche Berührungsdruck zu verzeichnen. Dadurch wird die Drehachse des Mitnehmers 17a automatisch zu der des Antriebszapfens 18 ausgerichtet. Mit anderen Worten, wenn der Antriebszapfen 18 nicht rotiert, stimmt die Drehachse X1 des in der Vertiefung 18a sich befindenden Mitnehmers 17a nicht mit der Drehachse X2 des Antriebszapfens 18 überein (24a). Sobald der Antriebszapfen 18 aber zu rotieren beginnt, kommen die Berührungsabschnitte 17a2 des Mitnehmers 17a mit der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18a in Berührung, so daß die beiden Drehachsen X1 und X2 praktisch zueinander ausgerichtet werden.
Bei dieser Anordnung wird das Ausrichten der Mitnehmerdrehachse auf die Drehachse des Antriebszapfens praktisch vom Antriebsmotor 30 durchgeführt. Beim Übertragen der Antriebskraft auf die photoempfindliche Trommel 7 wirkt auf die Pro zeßkartusche B ein Moment, durch welches die an der Oberseite des Reinigungskammerrahmens 13 der Prozeßkartusche B vorhandene Positionierfläche 13j (4 und 7) gegen den in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Anschlag (9 und 10) gedrückt und somit die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 fixiert wird.
Im Ruhezustand (bei Unterbrechung der Bilderzeugung) entsteht zwischen den Berührungsabschnitten 17a2 des Mitnehmers 17a und der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18a ein Spalt, welcher das Herausziehen des Mitnehmers 17a aus der Vertiefung 18a erleichtert, um den zum Entfernen und Einsetzen der Prozeßkartusche B aus der bzw. in die Gerätehauptbaugruppe 14 erforderlichen entkuppelten Zustand herzustellen. Die enge Berührung zwischen dem Mitnehmer 17a und der Vertiefung 18a bei der Bilderzeugung verhindert das Auftreten von Vibrationen.
Der Querschnitt der Vertiefung 18a ist nicht auf das bei dieser Ausführungsform gewählte annähernd gleichseitige Dreieck beschränkt, sondern kann irgendeine Polygonform haben, sofern die Anzahl der Innenflächen der Anzahl der Berührungsabschnitte des Mitnehmers entspricht.
Der Mitnehmer kann aufgrund seiner Konfiguration und geringen Festigkeit leichter als die Vertiefung beschädigt werden. Deshalb ist bei dieser Ausführungsform der Mitnehmer an der austauschbaren Prozeßkartusche B, die Vertiefung an der Gerätehauptbaugruppe 14 mit einer wesentlich längeren Lebensdauer angeordnet.
Die wesentlichsten Merkmale der Prozeßkartusche B gemäß der beschriebenen Ausführungsformen können wie folgt zusammengefaßt werden. Die Prozeßkartusche B ist austauschbar in die Gerätehauptbaugruppe 14 eines Bilderzeugungsgerätes A ein setzbar, welches zur Erzeugung von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium 2 verwendet wird und folgende Elemente bzw. konstruktive Merkmale aufweist: den Motor 30, das vom Motor 30 angetriebene und die Antriebskraft übertragende große Zahnrad 34 und die Vertiefung 18a mit Polygonquerschnitt, mit welcher der Antriebszapfen 18 als integraler Bestandteil des großen Zahnrads 34 versehen ist. Die Prozeßkartusche B weist auf: die elektrophotographische, photoempfindliche Trommel 7, Arbeitselemente (Ladewalze 8, Entwickelwalze 10d und Reinigungswalze 11a, welche auf die photoempfindliche Trommel 7 wirken, und den in die Vertiefung 18a greifenden Mitnehmer 17a, dessen Flächen die entsprechende Innenfläche der Vertiefung 18a berühren, wobei die Prozeßkartusche B in die Gerätehauptbaugruppe 14 eingesetzt wird, das in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnete große Zahnrad 34 sich dreht, der Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a eingeführt wird, die Antriebskraftübertragung von dem sich drehenden großen Zahnrad 34 auf die photoempfindliche Trommel 7 erfolgt und dabei eine Kraft erzeugt wird, welche den Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a zieht.
Der Mitnehmer 17a ist an dem auf den Antriebszapfen 18 gerichteten Ende des an der photoempfindlichen Trommel 7 befestigten Trommelzapfens 17 zentrisch angeordnet. Der Trommelzapfen 17 der photoempfindlichen Trommel 7 ist drehbar im Reinigungskammerrahmen 13 gelagert.
Der Trommelzapfen 17 erstreckt sich zentrisch aus einer Seite des Schrägzahn-Stirnrads 16a. Der aus der anderen Stirnseite des Schrägzahn-Stirnrades 16a zentrisch sich erstreckende Zapfen 16b ragt in den Zylinder der photoempfindlichen Trommel 7. Mit anderen Worten, der Zapfen 17, der Mitnehmer 17a, das Schrägzahn-Stirnrad 16a und der Zapfen 16b sind integrale Bestandteile des aus Kunstharz hergestellten Trommelflanschs 16. Das Schrägzahn-Stirnrad 16a überträgt die Antriebskraft auf die als Arbeitselement dienende Entwickelwalze 9c.
Die Prozeßkartusche B weist auch die den Mitnehmer 17a umgebende und diesen beim Einführen in die Vertiefung 18a führende Nabe 24a auf.
Das in der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordnete große Zahnrad 34 sollte einen Elastizitätsmodul von etwa 0,4–0,7, einen Durchmesser von etwa 30–150 mm am Zahngrund und etwa 40– 400 Zähne haben. In Abhängigkeit von dem in der Gerätehauptbaugruppe 14 verfügbaren Raum und von der gewünschten Bildqualität können die Zahlenwerte innerhalb dieser Bereiche gewählt werden. Diese Bereiche stellen jedoch keine Beschränkung dar. Bei dieser Ausführungsform hat das große Zahnrad 34 einen Elastizitätsmodul von etwa 0,5, einen Durchmesser von etwa 100 mm am Zahngrund und 200 Zähne.
Das Positionieren der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 bei der Bildübertragung (Antriebskraftübertragung) kann wie folgt zusammengefaßt werden:
Wenn die Bildübertragung unterbrochen ist (keine Antriebskraftübertragung erfolgt), wird die Lage der Prozeßkartusche B durch das exakt in der U-förmigen Vertiefung 16e liegende zylindrische Führungselement 13aL fixiert, d. h., die U-förmige Vertiefung 16e dient als Aufnahme für die Nabe 24a. Mit Beginn der Bilderzeugung (Antriebskraftübertragung) wird der Mitnehmer 17a so weit in die Vertiefung 18a gezogen, bis dessen Stirnseite den Boden der Vertiefung berührt, wodurch erneutes Positionieren der Prozeßkartusche B erfolgt. Mit anderen Worten, während der Bilderzeugung wird die Lage der Prozeßkartusche B in der Gerätehauptbaugruppe 14 auf der einen Seite durch das in der Vertiefung 16e ruhende zylindrische Führungselement 13aL und auf der anderen Seite durch den beim Kuppeln des Mitnehmers 17a mit der Vertiefung 18a des rotierenden Antriebszapfens 18 auftretenden automatischen Effekt des axialen Ausrichtens fixiert Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unter Einbeziehung eines möglichen Montagefehlers die photoempfindliche Trommel 7 eine Axialbewegung (etwa 0,1–1,0 mm) durchführen. Wenn der Mitnehmer 17a in die Vertiefung 18a gezogen wird, kommt die Stirnseite 16c des Trommelflanschs 16 (11, 14 und 15) mit dem auf die photoempfindliche Trommel 7 gerichteten Bund des Lagers 24 in Berührung. Ebenfalls unter Einbeziehung eines möglichen Montagefehlers kann die Prozeßkartusche B zwischen den beiden Seitenplatten 16d und 16f eine Axialbewegung (etwa 0,1–3,0 mm) durchführen. Das heißt, bei der Antriebskraftübertragung wird die Prozeßkartusche B sowohl in axiale als auch radiale Richtung (im wesentlichen diagonal nach oben) bezüglich der photoempfindlichen Trommel 7 gezogen. Wenn die Stirnfläche 16c des Trommelflanschs 16 bereits vor Beginn der Antriebskraftübertragung oder im Falle eines nahezu fehlenden Axialspiels der photoempfindlichen Trommel 7 den Bund 24b des Lagers 24 berührt, wird mit Beginn der Antriebskraftübertragung die Prozeßkartusche B sowohl in axiale als auch radiale Richtung (im wesentlichen diagonal nach oben) bezüglich der photoempfindlichen Trommel 7 gezogen. Wenn die photoempfindliche Trommel 7 in Längsrichtung ein geringes Spiel hat, kann deren Lage dadurch fixiert werden, daß die Stirnseite 17a6 des Mitnehmers 17a mit der Bodenfläche 18a2 der Vertiefung 18a in Berührung gebracht wird.
Durch das während der Bildübertragung zum Antreiben der photoempfindlichen Trommel 7 erzeugte Moment wird die Prozeßkartusche B geschwenkt, bis die auf deren Oberseite vorhandene Positionierfläche 13j den iIn der Gerätehauptbaugruppe 14 angeordneten Anschlag 25 berührt. Auf diese Weise wird während der Bilderzeugung die Lage der Prozeßkartusche B so wohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung bezüglich der photoempfindlichen Trommel 7 in der Gerätehauptbaugruppe 14 fixiert.
Ausführungsform 2
Nachfolgend wird in Verbindung mit 25 die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich der Konfiguration des am Trommelzapfen 17 vorhandenen Mitnehmers 17a beschrieben. Da bezüglich dieser Ausführungsform der Grundaufbau der Prozeßkartusche B und des Bilderzeugungsgerätes A dem der ersten Ausführungsform entspricht, wird auf jene Abschnitte, welche mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, nicht eingegangen.
Die Konfiguration des in 25 dargestellten Mitnehmers 17a unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform darin, daß an dem zentrisch aus dem Trommelzapfen 17 ragenden Stützzapfen 17a5 eine im wesentlichen dreieckige Platte 17a3 angeordnet ist, deren Spitzen alle den gleichen Abstand zur Drehachse haben und in eine kugelförmige, abgerundete oder gekrümmte Berührungsfläche 17a2 auslaufen, um das Gleiten entlang der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18 zu erleichtern. Die dreieckige Platte 17a3 kann integraler Bestandteil des Stützzapfens 17a5 oder als separates Teil an diesem befestigt sein. Der zentrisch am Trommelzapfen 17 angeordnete zylindrische Stützzapfen 17a5 wiederum kann integraler Bestandteil des Trommelzapfens 17 oder als separates Teil an diesem befestigt sein. Der Durchmesser des Stützzapfens 17a5 kann wie dargestellt klein, aber auch so groß gewählt werden, daß die Zapfenaußenfläche bis zu den Spitzen der Dreieckplatte 17a3 reicht. Der Stützzapfen 17a5 muß aber nicht unbedingt zylindrisch ausgeführt werden, sondern kann auch einen Querschnitt in Form eines gleichseitigen Dreiecks haben, sofern dessen Kontur innerhalb der Kontur der Dreieckplatte 17a3 verläuft.
Mit dieser Konfiguration können die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Ausführungsform 3
Nachfolgend wird in Verbindung mit 26 die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich der Konfiguration des am Trommelzapfen 17 vorhandenen Mitnehmers 17a beschrieben. Da bezüglich dieser Ausführungsform der Grundaufbau der Prozeßkartusche B und des Bilderzeugungsgerätes A dem der zweiten Ausführungsform entspricht, wird auf jene Abschnitte, welche mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, nicht eingegangen.
Wie 26 zeigt, unterscheidet diese Ausführungsform sich von der zweiten Ausführungsform darin, daß der am Trommelzapfen 17 vorhandene Mitnehmer 17a und die im Antriebszapfen 18 vorhandene Vertiefung 18a im wesentlichen quadratischen Querschnitt haben und in Achsrichtung verdrallt sind und der Mitnehmer 17a aus dem Stützzapfen 17a5 und aus einer an dessen Ende befestigten im wesentlichen quadratischen Platte 17a4 zusammengesetzt ist. Die Spitzen dieser quadratischen Platte 17a4, welche unter einem Winkel von 90 Grad zueinander sich erstrecken und alle den gleichen Abstand zur Drehachse haben, laufen in eine kugelförmige, abgerundete oder gekrümmte Berührungsfläche 17a2 aus, um das Gleiten entlang der entsprechenden Innenfläche 18a1 der Vertiefung 18 zu erleichtern. Der Stützzapfen 17a5 muß aber nicht unbedingt zylindrisch, sondern kann auch quadratisch oder in einer anderen Form ausgeführt werden, sofern dessen Kontur innerhalb der Kontur der quadratischen Platte 17a4 verläuft.
Mit dieser Konfiguration können die gleichen Effekte wie bei der zweiten Ausführungsform erzielt werden. Die gewünschte Anzahl an Kontaktpunkten zwischen dem Mitnehmer 17a und der Vertiefung 18a, d. h. die Anzahl an Mitnehmerspitzen des Trommelzapfens 17 oder an Berührungsflächen der Vertiefung 18 ist drei, weil an drei Stellen immer eine Berührung gewährleistet wird. Es können aber auch vier oder mehr Kontaktpunkte gewählt werden, sofern an diesen eine Berührung gewährleistet wird.
Ausführungsform 4
Die vierte Ausführungsform entspricht im wesentlichen den vorhergehenden Ausführungsformen, unterscheidet sich zu diesen nur darin, daß der Mitnehmer 17a zwei Sätze Berührungsabschnitte 17a2 aufweist, welche axial zueinander versetzt angeordnet sind, wie 27 zeigt. Wie bei der ersten Ausführungsform bildet jeder dieser kugelförmigen Berührungsabschnitte 17a2 das Ende eines vom Stützzapfen 17a5 im rechten Winkel radial nach außen sich erstreckenden Arms 17a1. Diese beiden Sätze haben unterschiedliche Drehphasen, so daß jeder der kugelförmigen Berührungsabschnitte 17a2 beider Sätze eine der verdrallten Flächen der verdrallten Vertiefung 18a sicher berührt. Anzumerken ist, daß auch bei dieser Ausführungsform jeder kugelförmige Berührungsabschnitt 17a2 an einer der Spitzen einer dreieckigen Platte wie der dreieckigen Platte 17a3 bei der zweiten Ausführungsform oder an einer der Spitzen einer quadratischen Platte wie der quadratischen Platte 17a4 bei der dritten Ausführungsform angeordnet werden kann.
Bei der vierten Ausführungsform erfolgt das Kuppeln der Vertiefung 18a mit dem Mitnehmer 17a auf die Weise, daß jede der Innenflächen der Vertiefung 18a mit zwei kugelförmigen Berührungsabschnitten 17a2 in Berührung kommt. Diese Anordnung bewirkt eine längere Lebensdauer des kugelförmigen Berührungsabschnitts 17a2.
Mischformen
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind die kugelförmigen Berührungsabschnitte 17a2 auf einer einzigen im rechten Winkel zur Kuppelachse verlaufenden Ebene angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in Achsrichtung jeden kugelförmigen Berührungsabschnitt an einer anderen Stelle anzuordnen.
Nachfolgend werden weitere praktisch realisierbare Ausführungsformen des Mitnehmers 17a beschriebenen.
Wie 28 zeigt, können die Spitzen einer dreieckigen Platte auch gerundet ausgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Mitnehmerplatte 17a4 dicker und deshalb stabiler ausgeführt.
Die in 26 gezeigte quadratische Mitnehmerplatte hat scharfe Kanten, die in 30 gezeigte quadratische Mitnehmerplatte gerundete Kanten, wobei beide als Mitnehmer 17a verwendet werden können.
31 zeigt eine weitere Ausführungsform des Mitnehmers in Obereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, welcher in Form einer umgekehrten stumpfen, dreieckigen Pyramide ausgeführt ist; der Querschnitt dieses pyramidenförmigen Mitnehmers 17a wird von dessen Stirnseite, welche den Kontakt zu den Innenflächen der im Antriebszapfen vorhandenen Vertiefung herstellt, bis zur Basis allmählich kleiner. In diesem Fall bildet im wesentlichen der gesamte Mitnehmer 17a den Stützzapfen 17a5, ausgenommen dessen drei Spitzen als eigentliche Berührungspunkte.
Bei jeder der vorhergehenden Ausführungsformen sind die Berührungsabschnitte, das heißt die am Trommelzapfen 17 vorhandenen Spitzen der Platten oder der umgekehrten stumpfen dreieckigen Pyramide an einem Stützelement angeordnet, wobei der Durchmesser des Kreises, welcher durch die Schnittpunkte zwischen irgendeiner im rechten Winkel zur Kuppelachse verlaufenden Ebene und den Kanten des Stützelements gezogen wird, kleiner ist als der Durchmesser des Kreises, auf welchem irgendein Kontaktpunkt oder irgendeine Spitze des Mitnehmers liegt, welcher bzw. welche mit einer der Innenflächen der Vertiefung 18a in Berührung kommt, d. h. der Durchmesser des Kreises, welcher durch die Spitzen der quadratischen oder der dreieckigen Platte oder die Spitzen der umgekehrten stumpfen dreieckigen Pyramide gezogen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft von der photoempfindlichen Trommel aus auf die Vertiefung 18a gesehen die Drallrichtung der Vertiefung 18a oder des Mitnehmers 17a entgegen Trommeldrehrichtung.
Der Drall der Vertiefung 18a beträgt in Achsrichtung 1–15 Grad/mm.
Die Länge dieser Vertiefung beträgt etwa 4 mm und der Gesamtdrall etwa 30 Grad.
Die Prozeßkartusche B in jeder der beschriebenen Ausführungsformen ist austauschbar in die Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes einsetzbar, wobei zur Gerätehauptbaugruppe gehören: ein Motor, ein Zahnrad zur Aufnahme der vom Motor erzeugten Antriebskraft, eine durch verdrallte Flächen gekennzeichnete, im wesentlichen koaxial zum Zahnrad sich erstreckende Bohrung, eine photoempfindliche Trommel und ein an einer Stirnseite der photoempfindlichen Trommel angeordneter Mitnehmer, welcher einen Stützzapfen und von diesem gestützte, sich gegen die verdrallten Flächen legende Berührungsabschnitte aufweist und in die Bohrung gezogen werden kann, wobei das Hineinziehen des Mitnehmers in die Bohrung von einer während der Antriebskraftübertragung vom rotierenden Zahnrad über den in die Bohrung greifenden Mitnehmer auf die photoempfindliche Trommel erzeugten Kraft bewirkt wird.
Wie bei der Beschreibung der vorhergehenden Ausführungsformen bereits erwähnt, wird durch die automatisch ablaufenden Ausrichtvorgänge die Rotationsgenauigkeit der elektrophotographischen, photoempfindlichen Trommel 7 verbessert. Außerdem wird das an der elektrophotographischen, photoempfindlichen Trommel angeordnete Kuppelelement in Achsrichtung in das in der Gerätehauptbaugruppe angeordnete Kuppelelement gezogen und dadurch die Lage der elektrophotographischen, photoempfindlichen Trommel sowohl axial als auch radial exakt fixiert.
Jeder der Berührungsabschnitte des Mitnehmers, welcher mit der entsprechenden Innenfläche der verdrallten Vertiefung im Antriebszapfen in Berührung kommt, ist dreidimensional gekrümmt konfiguriert. Die dadurch verbesserten Gleiteigenschaften erleichtern den Kuppelvorgang und bewirken eine längere Lebensdauer des Mitnehmers.
Die kugelförmige Oberfläche der Berührungsabschnitte erleichtert die Fertigung des Mitnehmers, so daß dessen Dimensionsgenauigkeit verbessert werden kann.
Wenn die gekrümmt ausgeführten Berührungsabschnitte am Ende eines radial sich erstreckenden Arms angeordnet werden, wird von diesem Arm der bei Beginn des Kuppelvorgangs auftretende Stoß absorbiert. Auch dadurch wird die Lebensdauer des Mitnehmers erhöht.
Wenn der gekrümmt ausgeführte Berührungsabschnitt von der abgeschrägten Ecke einer Polygonplatte gebildet wird, ist dieser fest abgestützt. Das erleichtert das Handling einer Prozeßkartusche.
Wenn alle gekrümmt ausgeführten Berührungsabschnitte auf einer einzigen, im wesentlichen im rechten Winkel zur Achse der photoempfindlichen Trommel verlaufenden Ebene angeordnet werden, wird die Fertigung des Kuppelelements einfacher.
Wenn alle gekrümmt ausgeführten Berührungsabschnitte im gleichen Abstand zur Mittelachse der photoempfindlichen Trommel und unter dem gleichen Winkel zueinander angeordnet werden, ist bei der Fertigung des Kuppelelements die Gewährleistung der gewünschten Dimensionsgenauigkeit besser möglich.
Wenn die gekrümmt ausgeführten Berührungsabschnitte an unterschiedlichen Stellen in Achsrichtung der photoempfindlichen Trommel und in unterschiedlichen Abständen zu deren Mittelachse angeordnet werden, wird der Winkel, um welchen die Kuppelelemente gedreht werden müssen, bevor einer der gekrümmt ausgeführten Berührungsabschnitte mit der entsprechenden Innenfläche der Vertiefung in Berührung kommt, kleiner. In diesem Fall erfolgt das Kuppeln viel schneller.
Wenn das an der elektrophotographischen, photoempfindlichen Trommel vorhandene Kuppelelement mit mehreren in Achsrichtung der photoempfindlichen Trommel in Reihe angeordneten Sätzen von Berührungsabschnitten versehen wird, kann die Lebensdauer der photoempfindlichen Trommel verlängert und demzufolge die Rotationsgenauigkeit der photoempfindlichen Trommel länger beibehalten werden.
Bei dieser Ausführungsform wird mit der beschriebenen Prozeßkartusche B ein monochromatisches Bild erzeugt, doch die vorliegende Erfindung ist effektiv auch auf eine Prozeßkar tusche übertragbar, welche mehrere Entwickelvorrichtungen zur Erzeugung von Farbbildern (z. B. zweifarbige, dreifarbige und andersfarbige Bilder bzw. Vollfarbenbilder) aufweist.
Das elektrophotographische, photoempfindliche Element weist einen aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Zylinder und eine auf diesen aufgetragene photoempfindliche Schicht auf. Als photoempfindliches Material kann amorphes Silizium, amorphes Selen, Zinkoxid, Titanoxid, ein photoleitendes organisches Material oder ein Material anderer Art verwendet werden.
Als Bildentwickelverfahren kann eines der bekannten Verfahren, z. B. das Zweikomponenten-Magnetbürsten-Verfahren, das Kaskadenverfahren das Berührungsverfahren oder ein ähnliches Verfahren angewendet werden.
Bei dieser Ausführungsform wurde das sogenannte Berührungsladen herangezogen, doch es können auch andere Ladeverfahren angewendet werden, z. B. das herkömmliche Ladeverfahren, bei welchem von einer an drei Seiten von einem Schutzschirm aus Metall wie Aluminium z. B. umgebenen und mit einer Hochspannung gespeisten Wolframelektrode positive oder negative Ionen erzeugt und diese auf die photoempfindliche Trommel übertragen werden, um deren Oberfläche gleichmäßig zu laden.
Das Ladeelement kann eine Lamelle (Ladelamelle), ein Kissen, ein Block, ein Stab, ein Draht sein sowie Rollenform oder eine andere Form haben.
Als Element zum Entfernen des auf der photoempfindlichen Trommel verbliebenen Toners kann eine Lamelle, eine Fellbürste, eine Magnetbürste oder ein ähnliches Bauteil verwendet werden.
Wie bereits beschrieben, kann mit der vorliegenden Erfindung die Rotationsgenauigkeit der photoempfindlichen Trommel verbessert werden.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Konstruktionen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die offenbarten Details beschränkt und mögliche Veränderungen oder Modifikationen sind zum Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche gehörend anzusehen.

Claims

Prozeßkartusche (B), welche abnehmbar an der Hauptbaugruppe (14) eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes befestigbar ist, wobei die Gerätehauptbaugruppe mit einem Rotationsantriebselement (18) zum Übertragen der Antriebskraft auf eine in diese eingesetzte Prozeßkartusche ausgerüstet und dieses Rotationsantriebselement mit einer durch verdrallte Flächen (18a1) definierten Bohrung (18a) versehen ist und die Prozeßkartusche aufweist: eine elektrophotographische, photoempfindliche Trommel (7), eine auf die Trommel (7) wirkende Arbeitseinheit (8, 9, 10 ) und eine an einer Stirnseite der Trommel (7) angeordnete Antriebskupplung (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskupplung aufweist: einen in Längsrichtung der Trommel (7) sich erstreckenden Stützzapfen (17a5) und Mitnehmer (17a2), welche am hinteren Ende des Stützzapfens angeordnet sind, von diesem radial nach außen sich erstrecken und nach dem Einführen in die Bohrung (18a) gegen die verdrallten Flächen (18a1) gedrückt werden, um die Rotationsantriebskraft aufzunehmen.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die Mitnehmer (17a2) an den Ecken einer am Ende des Stützzapfens (17a5) vorhandenen Polygonplatte (17a3, 17a4) angeordnet sind.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 2, wobei die Polygonplatte (17a3, 17a4) in einer im rechten Winkel zur Achse der photoempfindlichen Trommel (7) verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 3, wobei die Polygonplatte (17a3) im wesentlichen Dreieckform hat.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 3, wobei die Polygonplatte (17a4) im wesentlichen Rechtdeckform hat.
Prozeßkartusche gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Ecken (17a2) der Polygonplatte (17a3, 17a4) rund sind.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 2, wobei die Mitnehmer (17a2) am freien Ende jedes aus dem Stützzapfen (17a5) radial nach außen sich erstreckenden Arms (17a) angeordnet sind.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 7, wobei drei Arme (17a) unter dem gleichen Winkel zueinander in einer im rechten Winkel zur Achse der Trommel (7) verlaufenden Ebene aus dem Stützzapfen (17a5) sich erstrecken.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Ende (17a2) jedes Arms (17a) rund ist.
Prozeßkartusche gemäß Anspruch 1, wobei der Stützzapfen (17a5) als konisches Prisma ausgeführt und dessen Fläche unmittelbar an der Trommel (7) kleiner ist als dessen Fläche (17a) an der Stirnseite und wobei dessen Spitzen an der Stirnseite mit der größeren Fläche (17a) die Mitnehmer bilden.
Antriebskupplung (16) für die photoempfindliche Trommel (7) einer Prozeßkartusche, welche aufweist: ein Zahnrad (16a), einen Zapfen (16b), welcher koaxial aus einer Seite des Zahnrades (16a) sich erstreckt und zum Befestigen des Zahnrades (16) an der photoempfindlichen Trommel dient, einen Stützzapfen (17a5), welcher sich koaxial aus der anderen Seite des Zahnrades (16a) erstreckt, und Mitnehmer (17a2), welche am Ende des aus dem Zahnrad (16a) ragenden Stützzapfens (17a5) von diesem radial nach außen sich erstrecken.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 11, wobei die Mitnehmer (17a2) an den Ecken der am Ende des aus der Trommel (7) ragenden Stützzapfens (17a5) vorhandenen Polygonplatte (17a3, 17a4) angeordnet sind.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 12, wobei die Polygonplatte (17a3, 17a4) in einer im rechten Winkel zur Achse des Zahnrades (16a) verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 13, wobei die Polygonplatte (17a3) im wesentlichen Dreieckform hat.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 14, wobei die Polygonplatte (17a4) im wesentlichen Rechteckform hat.
Antriebskupplung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Ecken (17a2) der Polygonplatte (17a3, 17a4) rund sind.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 11, wobei die Mitnehmer (17a2) am freien Ende jedes aus dem Stützzapfen (17a5) radial nach außen sich erstreckenden Arms (17a) angeordnet sind.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 17, wobei drei Arme (17a) unter dem gleichen Winkel zueinander in einer im rechten Winkel zur Achse des Zahnrades (16a) verlaufenden Ebene aus dem Stützzapfen (17a5) sich erstrecken.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das Ende (17a2) der Arme (17a) rund ist.
Antriebskupplung gemäß Anspruch 11, wobei der Stützzapfen (17a5) als konisches Prisma ausgeführt und dessen Fläche unmittelbar am Zahnrad (16a) kleiner ist als dessen Fläche (17a) an der Stirnseite und wobei dessen Spitzen an der Stirnseite mit der größeren Fläche (17a) die Mitnehmer bilden.
Photoempfindliche Trommel für eine an der Hauptbaugruppe eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes abnehmbar befestigbare Prozeßkartusche, welche aufweist: ein zylindrisches Trommelelement (7a) mit einer auf dessen Außenfläche vorhandenen photoempfindlichen Schicht (7b), eine Antriebskupplung (16), welche an einer Stirnseite des Trommelelements (7a) angeordnet ist und aufweist: ein Zahnrad (16a), einen Zapfen (16b), welcher koaxial aus einer Seite des Zahnrades (16a) sich erstreckt und zum Befestigen des Zahnrades (16) an der photoempfindlichen Trommel dient, einen Stützzapfen (17a5), welcher koaxial aus der anderen Seite des Zahnrades (16a) sich erstreckt, und Mitnehmer (17a2), welche am Ende des aus dem Zahnrad (16a) ragenden Stützzapfens (17a5) von diesem radial nach außen sich erstrecken.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 21, wobei die Mitnehmer (17a2) der Antriebskupplung an den Ecken der am Ende des aus dem Zahnrad (16a) ragenden Stützzapfens (17a5) vorhandenen Polygonplatte (17a3, 17a4) angeordnet sind.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 22, wobei die Polygonplatte (17a3, 17a4) in einer im rechten Winkel zur Achse des Zahnrades (16a) verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 23, wobei die Polygonplatte (17a3) im wesentlichen Dreieckform hat.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 23, wobei die Polygonplatte (17a4) im wesentlichen Rechteckform hat.
Photoempfindliche Trommel gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Ecken (17a2) der Polygonplatte (17a3, 17a4) rund sind.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 21, wobei die Mitnehmer (17a2) am freien Ende jedes aus dem Stützzapfen (17a5) radial nach außen sich erstreckenden Arms (17a) angeordnet sind.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 27, wobei drei Arme (17a) unter dem gleichen Winkel zueinander in einer im rechten Winkel zur Achse des Zahnrades (16a) verlaufenden Ebene aus dem Stützzapfen (17a5) sich erstrecken.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 27 oder 28, wobei das Ende (17a2) der Arme (17a) rund ist.
Photoempfindliche Trommel gemäß Anspruch 21, wobei der Stützzapfen (17a5) als konisches Prisma ausgeführt und dessen Fläche unmittelbar am Zahnrad (16a) kleiner ist als des sen Fläche (17a) an der Stirnseite und wobei dessen Spitzen an der Stirnseite mit der größeren Fläche (17a) die Mitnehmer bilden.
Kombination aus einer die photoempfindliche Trommel (7) und die Antriebskupplung (16) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 20 aufweisenden Prozeßkartusche und der Hauptbaugruppe (14) eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgerätes.
Kombination aus einem elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät und einer Prozeßkartusche (B) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.