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Diese Erfindung betrifft elektrostatografische Vervielfältigungsgeräte und insbesondere
eine wirtschaftliche in der Kapazität erweiterbare einteilige Prozesskartusche
für eine
einfache adaptive Anwendung in einer Familie kompakter elektrostatografischer
Vervielfältigungsgeräte mit unterschiedlichen Volumenkapazitäten und
Betriebslebensdauerzyklen. Insbesondere betrifft diese Erfindung
eine solche Kartusche, die Prozessbauteile mit kritischer Bildqualität und Betriebslebensdauer
verlängernde
Prozessweg-Wirk Bereiche entlang dem Prozeßweg enthält.
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Im allgemeinen umfasst der Prozess
der elektrostatografischen Wiedergabe, wie er in elektrostatografischen
Vervielfältigungsgeräten praktiziert wird,
das Aufladen eines fotoleitenden Elementes auf ein in wesentlichen
gleichmässiges
Potential, um so dessen Oberfläche
zu sensibilisieren. Ein geladener Abschnitt der Fotoleiteroberfläche wird
bei einer Belichtungsstation einer Lichtabbildung eines zu vervielfältigenden
Originaldokumentes ausgesetzt. Typischennreise wird ein zu vervielfältigendes
Originaldokument entweder manuell oder mittels einer automatischen
Dokumenthandhabungseinrichtung auf einer Auflageplatte für eine derartige
Belichtung ausgerichtet.
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Die Belichtung eines Bildes eines
Originaldokumentes als solches an der Belichtungsstation zeichnet
ein elektrostatisches Latentbild des Originalbildes auf dem Fotoleiterelement
auf. Das aufgezeichnete Latentbild wird anschliessend unter Verwendung
einer Entwicklungsvorrichtung entwickelt, indem ein geladenes trockenes
oder flüssiges
Entwicklermaterial mit dem latenten Bild in Kontakt gebracht wird.
Zweikomponenten- und Einkomponenten-Entwicklermaterialien werden üblicherweise
verwendet. Ein typisches trockenes Zweikomponenten-Entwicklermaterial
weist ein magnetisches Trägergranulat
mit schmelzbaren Tonerpartikeln auf, welche triboelektrisch daran
anhaften. Ein Einkomponenten-Trockenentwicklermaterial, das typischerweise
nur Tonerpartikel enthält,
kann ebenfalls verwendet werden. Das durch eine derartige Entwicklung
gebildete Tonerbild wird anschliessend an einer Übertragungsstation auf ein
einer derartigen Übertragungsstation
zugeführtes
Kopieblatt übertragen,
auf welchem das Tonerpartikelbild dann erwärmt und permanent fixiert wird,
um so eine "Kopie" des Originalbildes
zu erzeugen.
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Es ist allgemein bekannt, eine Anzahl
der Elemente und Bauteile eines elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes in der
Form einer von einem Kunden oder Benutzer auswechselbaren Einheit (CRU – User Replaceable
Unit) bereitzustellen. Typischerweise sind derartige Einheiten jeweils
als eine Kartusche ausgeführt,
welche von einem Kunden oder Benutzer in das Gerät eingesetzt oder daraus entnommen
werden kann. Vervielfältigungsgeräte, wie
z. B. Kopierer und Drucker enthalten normalerweise Verbrauchsmaterialien,
wie z. B. Toner, volumeneinschränkende
Bauteile, wie z. B. eine Abfalltonerbehälter, und Lebensdauerzyklus-einschränkende Bauteile,
wie z. B. einen Fotorezeptor und eine Reinigungsvorrichtung. Da
diese Elemente des Kopiergerätes
oder Druckers häufig
ersetzt werden müssen,
werden sie häufiger
in auswechselbaren Kartuschen wie vorstehend beschrieben integriert.
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Es gibt daher verschiedene Arten
und Grössen
von Kartuschen, welche von Einzelgeräteelementkartuschen, wie z.
B. einer Tonerkartusche bis zu einteiligen elektrostatografischen
Tonerbilderzeugungs- und Übertragungsprozesskartuschen
variieren. Die Konstruktion, insbesondere der einteiligen Kartusche,
kann aufgrund der Notwendigkeit, die Lebensdauerzyklen unterschiedlicher
Elemente zu optimieren, sowie alle eingeschlossenen Elemente zu
integrieren, ohne die Bildqualität
zu verschlechtern, sehr teuer und kompliziert sein. Dieses gilt
insbesondere für
einteilige Prozesskartuschen, die in einer Familie von kompakten,
elektrostatischen Vervielfältigungsgeräten mit
unterschiedlichen Volumenkapazitäten
und Elementen mit unterschiedlichen Betriebslebensdauerzyklen eingesetzt
werden sollen.
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Es besteht daher ein Bedarf nach
einer Qualitätsbilder
erzeugenden, wirtschaftlichen, in der Kapazität erweiterbaren einteiligen
Prozesskartusche, welche leicht für einen Einsatz in verschiedenen
Geräten
in einer Familie kompakter elektrostatografischer Vervielfältigungsgeräte mit unterschiedlichen Volumenkapazitäten und
Elementen mit unterschiedlichen Lebensdauerzyklen angepasst werden
kann. Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung der idealen Positionierung der Prozeßbauteile
um einen Rotationsweg eines Fotorezeptors.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine elektrostatografische Prozesskartusche bereitgestellt,
die herausnehmbar in einem Hohlraum angebracht werden kann, der
durch zusammengesetzte Gerätemodule
gebildet wird, die Teile eines elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes bilden.
Die Prozesskartusche umfasst ein Gehäuse mit Wänden, die eine Prozesskammer
bilden und einen drehbaren zylindrischen Fotorezeptor, der an den
Wänden
und horizontal in der Prozesskammer angebracht ist. Der zylindrische
Fotorezeptor weist einen festen geschlossenen Kreislauf-Drehweg
in der Prozesskammer auf. Die Prozesskartusche enthält auch
mehrere Prozessbauteile, die ein Tonerbild-Übertragungsbauteil ein Reinigungsbauteil,
eine Ladungslöscheinrichtung,
ein Ladebauteil, eine Bildbelichtungseinrichtung und ein Entwicklungsbauteil
einschließen,
die jeweils an dem Kreislaufweg wirken, um beständig qualitativ hochwertige
Tonerbilder zu erzeugen. Die mehreren Bauteile befinden sich an
kritischen Wirkpositionen, die in Umfangsrichtung an dem geschlossenen
Kreisweg beabstandet sind, und die kritischen Wirkpositionen umfassen
eine 234°-Position
für das Tonerbild-Übertragungsbauteil,
so dass es eine zuverlässige
genaue Blattzufuhr zu einem Bildübertragungspunkt
und einen kurzen aufrechten Blattweg aufweist; eine 0°-Position
für das
Reinigungsbauteil, um zu verhindern, dass austretende Tonerteilchen nach
hinten und nach unten fallen und so bildtragende Blätter verunreinigen,
die sich von dem Übertragungspunkt
zu einem Fixiermodul bewegen; eine 96°-Position für eine ROS-Strahl-Bildbelichtungseinrichtung,
um ein Latentbild wirkungsvoll mit dem ROS-Strahl ohne unerwünschte Krümmungseffekte durch
ein zylindrisches Profil des Fotorezeptors auszubilden; und eine
163°-Position für das Entwicklungsbauteil,
um eine Dunkel-Abschwächung
des hergestellten Latentbildes vor seiner Entwicklung auf ein Minimum
zu verringern.
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Eine spezifische Beschreibung einer
Prozesskartusche gemäß dieser
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
in welchen:
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1 eine
vertikale Vorderseitendarstellung eines exemplarischen kompakten
elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes ist,
welches mit getrennten Rahmen versehene wechselseitige sich ausrichtende
Module gemäss
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 eine
perspektivische Draufsicht auf das Modulgehäuse des CRU- oder Prozesskartuschenmoduls
des Gerätes
von 1 von oben ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht von unten auf die Entwickleruntereinheit
des CRU- oder Prozesskartuschenmoduls
des Gerätes
von 1 ist, wobei der
Boden des Entwicklergehäuses
nicht angebracht ist;
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4 eine
offene perspektivische Ansicht von unten auf das CRU- oder Prozesskartuschenmoduls
des Gerätes
von 1 ist;
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5 eine
Explosionsansicht der verschiedenen Unterbaugruppen des CRU- oder
Prozesskartuschenmoduls des Gerätes
von 1 ist;
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6 eine
vertikale Schnittansicht (Vorderseite/Rückseite) des CRU- oder Prozesskartuschenmoduls
des Gerätes
von 1 ist;
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7 eine
vertikale schematische Darstellung des Fotorezeptors gemäss der vorliegenden
Erfindung ist, welch die kritische Positionierung der elektrostatografischen
Bauteile der Prozesskartusche des Gerätes von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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In 1 ist
ein rahmenloses exemplarisches kompaktes elektrostatografisches
Vervielfältigungsgerät 20 dargestellt,
welches getrennt mit Rahmen versehene, sich wechselseitig ausrichtende
Module gemäss
der Erfindung umfasst. Das kompakte Gerät 20 ist rahmenlos,
was bedeutet, dass es keinen getrennten Maschinenrahmen ausweist,
an welchem elektrostatografische Prozessuntersysteme montiert, zu
dem Rahmen ausgerichtet und dann im Bezug zueinander ausgerichtet
sind, wie es typischerweise der Fall in herkömmlichen Geräte ist.
Statt dessen besteht die Architektur des kompakten Gerätes 20 aus
einer Anzahl individuell mit einem Rahmen versehener und sich wechselseitig
ausrichtender Gerätemodule,
welche verschiedene vorausgerichtete elektrostatografische aktive
Prozessuntersysteme enthalten.
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Gemäss Darstellung umfasst das
rahmenlose Gerät 20 mindestens
ein mit einem Rahmen versehenes Kopieblatteingabemodul (CIM) 22).
Bevorzugt umfasst das Gerät
ein Paar von Kopieblatteingabemodulen, ein Haupt- oder Primärmodul,
das CIM (copy sheet Input module) 22 und ein Hilfsmodul,
das ACIM (auxiliary copy sheet Input module) 24, wovon jedes einen
Satz von Beinen 23 aufweist, welche das Gerät auf einer Oberfläche tragen
können
und daher in geeigneter Weise jedem CIM 22, 24 ermöglichen, eine
Basis des Gerätes 20 zu
bilden. Wie es ebenfalls dargestellt ist, enthält jedes Kopieblatteingabemodul
(CIM, ACIM) einen Modulrahmen 26 und ein Kopieblattstapel- und Hebekassetten-Korbanordnung 28,
welche bezüglich
des Modulrahmens 26 in und aus diesem beweglich ist. Wenn,
wie hier bevorzugt, die Maschine 20 zwei Kopierblatteingabemodule
enthält,
wird das tatsächliche
Basismodul als das Hilfsmodul (ACIM) betrachtet, und das obere Modul, das
auf dem Basismodul montiert und wechselseitig dazu ausgerichtet
ist, wird als das Hauptmodul (CIM) betrachtet.
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Das Gerät 20 umfasst ferner
ein mit einem Rahmen versehenes elektronisches Steuer- und Energieversorgungsmodul 30 (ECS/PS),
welches gemäß Darstellung
auf dem CIM 22 (welches bevorzugt das obere oder das einzige
Kopieblatteingabemodul ist) montiert und wechselseitig dazu ausgerichtet.
Ein mit einem Rahmen versehenes, ein Latentbild erzeugendes Bilderzeugungsmodul 32 ist
dann über
dem ECS/PS-Modul montiert und wechselseitig dazu ausgerichtet. Das
ECS/PS-Modul 30 enthält
alle (nicht dargestellten) Steuereinrichtungen und Energieversorgungen
für alle
Module und Prozesse des Gerätes.
Es enthält
auch eine Bildverarbeitungs-Pipelineeinheit (IPP) 34 für die Verwaltung
und Verarbeitung grob digitalisierter Bilder aus einem Rastereingangsscanner
(RIS) 36 und für
die Erzeugung verarbeiteter digitalisierter Bilder für einen
Rasterausgabescanner (ROS) 38. Das ECS/PS-Modul 30 enthält auch
(nicht dargestellte) kabelbaumlose Zwischenverbindungsleiterplatten
und (nicht dargestellte) Zwischenmodulverbinder, welche alle Energieversorgungs-
und Logikwege zu dem Rest der Gerätemodule herstellen. Eine (nicht
dargestellte) Zwischenverbinderleiterplatte (PWB) verbindet die
(nicht dargestellten) ECS-Steuerungs- und Energieversorgungsleiterplatten
mit den Zwischenmodulverbindern, und legt auch alle Verbinder zu
den anderen Modulen in einer solchen Weise fest, dass deren Steckverbinder
sich automatisch in das ECS/PS-Modul während der Endmontage des Gerätes 20 stecken.
Insbesondere enthält
das ECS/PS-Modul
einen Modulrahmen 40, an welchem die aktiven Bauteile der
Module wie vorstehend befestigt werden, und welcher einen abgedeckten
Abschnitt des Gerätes 20 bildet,
sowie auch an benachbarten mit Rahmen versehenen Module positioniert,
wechselseitig ausgerichtet und befestigt ist, wie z. B. an dem CIM 22 und
Bilderzeugungsmodul 32.
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Die mit einem Rahmen versehenen Kopieblatteingabemodule 22, 24,
das ECS/PS-Modul 30 und
das Bilderzeugungsmodul 32 bilden wie vorstehend montiert
einen Hohl rahmen 42. Das Gerät 20 enthält ein vom
Kunden auswechselbares, einteiliges CRU- oder Prozesskartuschenmodul 44,
das einschiebbar und entfernbar innerhalb des Hohlraums 42 montiert
ist, und in welchem es wechselseitig zu den mit Rahmen versehenen
CIM-, ECS/PS- und Bilderzeugungsmodulen 22, 30, 32 ausgerichtet und
betrieblich verbunden ist.
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Wie es ferner dargestellt ist, enthält das Gerät 20 auch
ein mit einem Rahmen versehenes Fixiermodul 46, das über dem
Prozesskartuschenmodul 44 sowie angrenzend an ein Ende
des Bilderzeugungsmoduls 32 befestigt ist. Das Fixiermodul 46 weist
ein Paar Fixierrollen 48, 50 auf, und wenigstens eine
Ausgangsrolle 52, um ein bildtragendes Blatt dadurch und aus dem
Fixiermodul 46 in einen Ausgabe- oder Ausgangskorb 54 zu
transportieren. Das Fixiermodul enthält auch eine Heizlampe 56,
eine (nicht dargestellte) Temperaturmesseinrichtung, (nicht dargestellte)
Papierweg-Handhabungsleitbleche, und einen Modulrahmen 58,
an welchem die aktiven Bauteile des Moduls wie vorstehend montiert
sind, und welcher einen abgedeckten Abschnitt des Gerätes bildet,
sowie an benachbarten, mit Rahmen versehenen Modulen positioniert
ist, wechselseitig dazu ausgerichtet und montiert ist, wie z. B.
an dem Bilderzeugungsmodul 32 und dem Prozesskartuschenmodul 44.
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Das Gerät enthält dann ein mit Rahmen versehenes
Türmodul 60 eines
aktiven Bauteils, das schwenkbar an einem Schwenkpunkt 62 an
einem Ende des CIM 22 befestigt ist. Das befestigte Türmodul 60 ist
im montierten Zustand von einer im wesentlichen geschlossenen vertikalen
Position in eine offene, nahezu horizontale Position schwenkbar,
um einen Zugang zu dem Prozesskartuschenmodul 44 sowie
für die
Beseitigung eines Papierstaus gestauter Blätter, die von dem CIM 22 zugeführt werden,
bereitzustellen. Das Türmodul 60 weist
aktive Bauteile, einschliesslich einer Nebenzuführungsanordnung 64, Blattausrichtungsrollen 66,
Tonerbildübertragung- und
Ablösevorrichtungen 68 und
einen Ausgabe- oder Ausgangskorb 54 für das fixierte Bild auf. Das Türmodul 60 enthält auch
Antriebsverbindungsbauteile und (nicht dargestellte) elektrische
Verbinder, und insbesondere, einen Modulrahmen 70, an welchem
die aktiven Bauteile des Moduls wie vorstehend beschrieben montiert
sind, und welcher einen abgedeckten Abschnitt des Gerätes 20 ausbildet,
sowie an angrenzenden mit Rahmen versehenen Modulen (wie z. B. dem
CIM 22, dem Prozesskartuschenmodul 44 und dem
Fixiermodul 46 positioniert, wechselseitig dazu ausgerichtet
und befestigt ist.
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Insbesondere ist das Gerät 20 ein
digitales Tischkopiergerät,
und jedes der Module 22, 24, 30, 32, 44, 48, 60 ist
eine hochwertige Baugruppe, welche einen selbsttragenden Rahmen
und aktive elektrostatografische zur Bevorratung spezifizierte und als
ein vollständiges
und versendbares Produkt freigegebene Prozessbauteile umfasst. Man
glaubt, dass einige existierende digitale und Lichtobjektiv-Vervielfältigungsgeräte selektive
elektrostatografische Module enthalten können, die für eine Befestigung an einem
Maschinenrahmen und in einer solchen Weise unterteilt sind, dass
sie von einem Lieferanten konstruiert und gefertigt werden könnten. Es sind
jedoch keine solchen Maschinen bekannt, die keinen getrennten Maschinenrahmen
aufweisen, sondern aus mit Rahmen versehenen Modulen bestehen, welche
jeweils als eigenständige,
spezifizierbare (d. h., getrennt spezifiziert mit Schnittstelleingängen und
-ausgängen)
testbare und versendbare Moduleinheiten konstruiert und geliefert
werden können,
und welche spezifisch hergestellt und unterteilt sind, um alle kritischen
elektrostatografischen Funktionen mit einem einfachen Aufbau zu
ermöglichen. Ein
eindeutiger Vorteil des Gerätes 20 der
vorliegenden Erfindung als solcher besteht darin, dass dessen eigenständigen,
spezifizierbaren, testbaren und versendbaren Moduleinheiten insbesondere
eine Bevorratung auf hoher Ebene durch eine kleine Gruppe modulspezifisch
ausgebildeter Produktionslieferanten ermöglicht. Eine derartige Bevorratung
auf hoher Ebene erhöht
stark die Qualität,
die Gesamtkosten und die Lieferzeit des Endproduktes, nämlich des Gerätes 20.
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Gemäss 1 bis 6 umfasst
das CRU- oder Prozesskartuschenmodul 44 im allgemeinen eine Modulgehäuse-Unterbaugruppe 72,
eine Fotorezeptor-Unterbaugruppe 74, eine Auflade-Unterbaugruppe 76,
eine Entwickler-Unterbaugruppe 78 einschliesslich einer
Quelle für
frisches Entwicklermaterial, eine Reinigungs-Unterbaugruppe 80 für die Entfernung
von Resttoner als Abfalltoner von einer Oberfläche des Fotorezeptors und einen
Abfalltonersumpf-Unterbaugruppe 82 zur Aufbewahrung von Abfalltoner.
Die Modulgehäuse-Unterbaugruppe 72 des
CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44 stellt insbesondere
Lagerungs-, Positionierungs- und Ausrichtungsstrukturen bereit,
sowie Antriebsbauteile für das
Prozesskartuschenmodul 44.
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Weiter kann gemäss 1 der Betrieb des Bilderzeugungszyklusses
des Gerätes 20 unter
Verwendung des einteiligen Prozesskartuschenmoduls 44 allgemein
kurz wie folgt dargestellt werden. Zu Beginn wird ein Fotorezeptor
in der Form einer Fotoleitertrommel 84 der vom Kunden auswechselbaren Einheit
(CRU) oder des Prozesskartuschenmoduls 44, welcher in der
Richtung des Pfeils 86 rotiert, durch die Auflade-Unterbaugruppe 76 aufgeladen. Der
geladene Abschnitt der Trommel wird dann einem abbildenden/belichtenden
Licht 88 aus dem ROS 38, welches ein Latentbild
auf der Trommel 84 erzeugt, das einem auf einer Auflage 90 positionierten
Bild eines Dokumentes entspricht, über das Bilderzeugungsmodul 32 zugeführt. Es
dürfte
sich auch verstehen, dass das Bilderzeugungsmodul 32 leicht von
einem digitalen Abtastungsmodul gegen ein Lichtobjektiv-Bilderzeugungsmodul
ausgetauscht werden kann.
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Der Abschnitt der Trommel 84,
welcher das Latentbild trägt,
wird dann zu der Entwickler-Unterbaugruppe 78 gedreht,
wo das Latentbild mit dem Entwicklermaterial, wie z. B. mit dem
geladenen Einkomponentenmagnettoner unter Verwendung einer magnetischen
Entwicklerrolle 92 des Prozesskartuschenmoduls 44 entwickelt
wird. Das entwikkelte Bild der Trommel 84 wird dann zu
einem nahen vertikalen Übertragungspunkt 94 gedreht,
wo das Tonerbild auf ein Kopieblattsubstrat 96 übertragen
wird, das von dem CIM 22 oder dem ACIM 24 entlang
eines Kopieblatt oder Substratweges 98 zugeführt wird.
In diesem Falle ist die Ablösungsvorrichtung 68 des
Türmoduls 60 für eine Ladung
der Rückseite
des (nicht dargestellten) Kopieblattsubstrates an dem Übertragungspunkt 94 vorgesehen,
um das geladene Tonerbild von der Fotoleitertrommel 84 auf
das Kopieblattsubstrat zu ziehen.
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Das Kopieblattsubstrat mit dem übertragenen
Tonerbild darauf wird dann einem Fixiermodul 46 zugeführt, in
welchem die beheizte Fixierrolle 48 und die Andruckrolle 50 rotierend
zusammenwirken, um das Tonerbild zu erwärmen, zu schmelzen und auf dem
Kopieblattsubstrat zu fixieren. Das Kopieblattsubstrat kann dann,
wie allgemein bekannt, selektiv zu dem Ausgangskorb 54 oder
zu einer weiteren Nachfixierungsoperation transportiert werden.
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Der Abschnitt der Trommel 84,
von welchem das entwickelte Tonerbild übertragen wurde, wird dann
zu der Reinigungs-Unterbaugruppe 80 weiter transportiert,
wo der restliche Toner und die restliche Ladung auf der Trommel 84 von
dieser entfernt werden. Der Bilderzeugungszyklus des Gerätes 20 unter Verwendung
der Trommel 84 kann dann wiederholt werden, um ein weiteres
Tonerbild zu erzeugen und zu übertragen,
wenn der gereinigte Abschnitt wiederum unter die Auflade-Unterbaugruppe 76 kommt.
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Die detaillierten und spezifischen
vorteilhaften Aspekte des Aufbaus und des Betriebs des einteiligen
CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44 werden nun unter spezifischer
Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Gemäss Darstellung
enthält das
einteilige CRU- oder Prozesskartuschenmodul 44 im allgemeinen sechs
Unterbaugruppen, welche die Modulgehäuse-Unterbaugruppe 72 (2;), die Reinigungs-Unterbaugruppe 80,
die Fotorezeptor-Unterbaugruppe 74, die Auflade-Unterbaugruppe 76,
die Entwickler-Unterbaugruppe 78 (3) und die Abfalltonerbehälter-Unterbaugruppe 82 umfassen.
Im allgemeinen besteht die Funktion des einteiligen CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44 in dem
Gerät 20 in
dem elektrostatischen Erzeugen eines Latentbildes, der Entwicklung
eines derartigen Latentbildes in ein Tonerbild mittels einer Tonerentwicklung
und der Übertragung
des nicht fixierten Tonerbildes auf ein Druckmedium, wie z. B. ein
Blatt Papier. Das CRU- oder Prozesskartuschenmodul ist linksseitig
für eine
dem CIM 22 gegenüber
befindliche Bedienungsperson durch Öffnen des Türmoduls 60 (1) zugänglich. Sobald das Türmodul geöffnet ist,
kann eine Bedienungsperson oder ein Kunde das CRU- oder Prozesskartuschenmodul 44 mit
einer Hand entnehmen oder einsetzen.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 wird
nun die Modulgehäuse-Unterbaugruppe 72 dargestellt (2). Gemäss Darstellung umfasst sie
ein im allgemeinen rechteckiges und umgedrehtes wannenförmiges Modulgehäuse 100,
mit einer ersten Seitenwand 102, einer zweiten und gegenüberliegenden Seitenwand 104,
einer oberen Wand 106, welche einen in wesentlichen horizontalen
Abschnitt 108 und einen nahezu vertikalen Abschnitt 110 umfasst,
der ein angehobenes hinteres Ende 112 (hinten im Bezug
darauf betrachtet, dass die Prozesskartusche 44 in den
Hohlraum 42 eingesetzt wird). Es gibt keine Rückwand,
was somit ein offenes hinteres Ende 114 für die Montage
der Fotorezeptor-Unterbaugruppe 74 ergibt. Das wannenförmige Modulgehäuse enthält auch
eine vordere Endwand 116, die in einem Winkel mit der oberen
Wand 108 verbunden ist. Das wannenförmige Modulgehäuse 100 weist
natürlich
keine Bodenwand auf, und bildet somit umgedreht einen Wannenbereich 118,
welcher für
die Montage der Entwickler-Unterbaugruppe 78 (3) weit offen ist. Die obere
Wand 106 und die vordere Endwand 116 enthalten
jeweils einen ersten Ausschnitt 120, welcher durch deren
angren zenden Kanten gebildet wird und teilweise einen ersten Lichtweg 122 (1) für das Belichtungslicht 88 aus
dem ROS 38 für
das Bilderzeugungsmodul 32 bildet. Die obere Wand 106 enthält auch
einen zweiten darin ausgebildeten Ausschnitt 124 an dem
Verbindungswinkel zwischen den horizontalen 108 und den nahezu vertikalen
110 Abschnitten davon, um eine Auflade-Unterbaugruppe 76 (5) zu montieren, und um
teilweise einen zweiten Lichtweg 126 (1 und 6)
für ein
Löschlicht 128 zu
bilden, das in den Fotorezeptorbereich an dem angehobenen rückseitigen
Ende 112 des Modulgehäuses 100 fokussiert
ist.
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Insbesondere enthält das Modulgehäuse 100 zwei
Querschnittsoberflächen 130, 132 der
oberen Wand, welche den zweiten Ausschnitt 124 bilden, und
eine 130, von diesem Querschnittswandoberflächen weist den gewünschten
Winkel 134 (relativ zu der Fotorezeptoroberfläche) für die Montage
und Einstellung einer Reinigungsklinge 138 (6) der Reinigungs-Unterbaugruppe 80 auf.
Befestigungselemente 140, 142 sind an dem angehobenen
hinteren Ende 112 vorgesehen und erstrecken sich von den ersten
und zweiten Seitenwänden 102 bzw.
104 aus, um einen Modulgriff 144 an dem Modulgehäuse 100 zu
befestigen.
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Wie vorstehend ausgeführt, ist
das Modulgehäuse 100 die
Hauptstruktur des einteiligen CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44,
und trägt
insbesondere alle anderen Unterbaugruppen (Reinigungs-Unterbaugruppe 80,
Auflade-Unterbaugruppe 76, Entwickler-Unterbaugruppe 78 und die Sumpfbehälter-Unterbaugruppe 82)
des einteiligen Prozesskartuschenmoduls 44. Als solches
ist es so ausgelegt, dass es Beanspruchungen aufgrund verschiedener
dynamischer Kräfte
der Unterbaugruppen widersteht, um beispielsweise eine erforderliche
Reaktionskraft für
die Entwickler-Unterbaugruppe 78 bereitzustellen. Das es
lediglich 3 mm unterhalb des Fixiermoduls 76 angeordnet
ist, besteht es daher aus einem Kunststoffmaterial, das geeignet
ist, der von dem Fixiermodul erzeugten relativ starken Wärme zu widerstehen.
(Nicht dargestellte) Befestigungspunkte an der Entwickler-Unterbaugruppe
innerhalb des Wannenabschnittes der Modulgehäuse-Unterbaugruppe sind so
angeordnet, dass die obere Wand 106 des Modulgehäuses einen
gewünschten
Abstand bildet, der den ersten Lichtweg 122 dazwischen
und der Oberseite 146 der Entwickler-Unterbaugruppe umfasst.
In ähnlicher
Weise ist das angehobene hintere Ende 112 der oberen Wand 106 des
Modulgehäuses ebenfalls
so, dass es einen gewünschten
Abstand zwischen der Auflade-Unterbaugruppe 76 und dem Fotorezeptor
oder der Trommel 84 bildet, wenn beide an dem angehobenen
hinteren Ende 112 des Modulgehäuses 100 montiert
sind. Zusätzlich
stellt das Modulgehäuse 101 eine
Steifigkeit und Lagerung für
das gesamte Prozesskartuschenmodul 44 bereit, und richtet
selbst nach der Montage wechselseitig das CRU- oder Prozesskartuschenmodul
im Bezug an die angrenzenden Module, wie z. B. das CIM 22 und das
ECS/PS-Modul 30 aus.
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Gemäss speziellem Bezug auf 2 enthält die erste Seitenwand 102 elektrische
Verbinder 148, 150 für die Zuführung von Energie aus dem ECS/PS-Modul
30 (1) über die
Sumpfbehälter-Unterbaugruppe 82 zu
der Auflade-Unterbaugruppe 76. Sie enthält auch einen elektrischen
Verbinder 152 zum Zuführen
einer elektrischen Vorspannung an die Entwickler-Unterbaugruppe 78,
sowie ein Ausrichtungselement 154 zum Ausrichten der Ablösungsvorrichtung 68 (1) zu dem Fotorezeptor. Wie
es ferner dargestellt ist, enthält
die erste Seitenwand 102 eine geöffnete Halterungsvorrichtung 156 für die Aufnahme
eines elektrischen Erdungsstiftes 160 für den Fotorezeptor 84.
Insbesondere enthält die
erste Seitenwand 102 ferner Befestigungselemente 162, 164, 166 für die Befestigung
der Behälterunterbaugruppe 83 an
dem Modulgehäuse 100 und eine Öffnung für eine Befestigung
einer Förderschnecke 170 der
Reinigungs-Unterbaugruppe 80 (6). Die Öffnung 168 führt auch
von dem Fotorezeptor 84 in dem angehobenen hinteren Ende 112 empfangenen
Abfalltoner in die Sumpfbehälter-Unterbaugruppe 82 weiter,
wenn sie wie vorstehend montiert ist.
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Bezugnehmend auf 3 wird nun die Entwickler-Unterbaugruppe 78 des
Prozesskartuschenmoduls 44 mit einem nicht befestigten
erweiterbaren Bodenelement 172, um das Innere der Entwickler-Unterbaugruppe
offenzulegen, dargestellt. Gemäss
Darstellung umfasst die Entwickler-Unterbaugruppe 78 ein
im allgemeinen rechteckiges Entwicklergehäuse 174 mit dem Bodenelement 172,
der Oberseite 146, einer ersten Seite 176 und einer zweiten
gegenüberliegenden
Seite 178, einem vorderen Ende 180 (bezogen auf die Kartuscheneinführung) und
ein hinteres Ende 182. Das Entwicklergehäuse 174 dient
für die
Aufnahme des Entwicklermaterials, wie z. B. eines (nicht dargestellten)
magnetischen Einkomponententoners, und bringt zusätzlich die
magnetische Entwicklerrolle 92 (1), eine Entwicklervorspannungsaufbringungsvorrichtung 184 und
ein Paar von Entwicklermaterial- oder Tonerrühreinrichtungen 186, 188 unter.
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Gemäss Darstellung in 4 ist die Entwickler-Unterbaugruppe 78 an
dem Modulgehäuse 100 und
innerhalb des Wannenbereiches 118 befestigt. Aufgrund des
(nur für
Darstellungszwecke) entfernten Bodenelements 172 des Entwicklergehäuses, sind
die Rühreinrichtungen 186, 188 deutlich
zu sehen. Ferner sind in 4 der
Fotorezeptor oder die Trommel 84 innerhalb des angehobenen
hinteren Endes 112 des Modulgehäuses 100 montiert,
sowie der an den Seitenwänden 102, 104 des
angehobenen hinteren Endes 112 befestigte Modulhandgriff 144 dargestellt.
Die gesamte Sumpfbehälter-Unterbaugruppe 82 ist
ferner mit einer Aussenseitenoberfläche 190 ihrer Innenseitenwand 192 montiert
an der ersten Seitenwand 102 des Modulgehäuses 100 dargestellt.
Die Aussenseitenoberfläche 194 der
Aussenseitenwand 196 der Sumpfbehälter-Baugruppe ist ebenfalls deutlich sichtbar.
Die Innenseitenwand 192 und die Aussenseitenwand 196 bilden
teilweise den (nicht dargestellten) Behälterhohlraum für die Aufnahme
des gemäss
vorstehender Beschreibung erhaltenen Abfalltoners.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird nun eine perspektivische Explosionsansicht
der verschiedenen Unterbaugruppen gemäss vorstehender Beschreibung
des CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44 dargestellt. Wie
dargestellt, ist der Modulhandgriff 144 an dem Befestigungselement 140, 142 an
dem angehobenen hinteren Ende 112 des Modulgehäuses 100 anbringbar,
und die Sumpfbehälter-Unterbaugruppe 82 ist
an der ersten Seitenwand 102 des Kartuschengehäuses befestigbar.
Die Entwickler-Unterbaugruppe 78 ist
innerhalb des Wannenbereichs 118 des Modulgehäuses 100 montiert, und
teilweise durch den ersten Ausschnitt 120 hindurch sichtbar.
Vorteilhaft sitzt die Entwickler-Unterbaugruppe in dem Wannenbereich 118 so,
dass die Oberseite 146 (3)
der Entwickler-Unterbaugruppe und die Innenseite der oberen Wand 106 des
Modulgehäuses
einen ersten Lichtweg 122 für das Belichtungslicht 88 aus
dem ROS 38 (1)
bilden. Wie es ebenfalls dargestellt ist, ist die Auflade-Unterbaugruppe 76 bei
dem zweiten Ausschnitt 124 an dem Modulgehäuse 100 befestigbar
und enthält
einen Schlitz 198 durch die Auflade-Unterbaugruppe hindurch,
welcher einen Teil des zweiten Lichtweges 126 für den Durchtritt
des Löschlichtes 128 zu
dem Fotorezeptor 84 bildet.
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Unter anschliessender Bezugnahme
auf 6 wird ein vertikaler
(Vorderseiten/Rückseiten)-Schnitt
des CRU- oder Prozesskartuschenmoduls 44 dargestellt. Gemäss Darstellung
wird die Entwickler-Unterbaugruppe 78 innerhalb des Wannenbe reichs 118 der
Modulgehäuse-Unterbaugruppe 72 teilweise
durch die vordere Endwand 116, die zweite Endwand 104,
und die obere Wand 106 der Modulgehäuse-Unterbaugruppe gebildet. Der Modulhandgriff 144 bildet,
befestigt an den Befestigungselementen 140, 142 (wovon
nur eines sichtbar ist), einen Abschnitt des Blatt- oder Papierweges 98 des
Gerätes 20 (1), indem er in einem Abstand 200 von
dem Fotorezeptor 84 in dem angehobenen hinteren Ende 112 des
Modulgehäuses 100 beabstandet
ist. Der Fotorezeptor oder die Trommel 84 ist an den Seitenwänden 102, 104 (wovon
nur eine sichtbar ist) befestigt, und ist gemäss Darstellung innerhalb des
angehobenen hinteren Endes 112 positioniert und in der Richtung
des Pfeils 86 drehbar. Die Auflade-Unterbaugruppe 76 ist innerhalb
des zweiten Ausschnittes 124 in der oberen Wand 106 montiert
und enthält
den Schritt 198, welcher einen Teil des zweiten Lichtweges 126 für den Durchtritt
des Löschlichtes 128 zu dem
Fotorezeptor 84 bildet. Eingangsseitig von der Auflade-Unterbaugruppe 76 ist
die Reinigungs-Unterbaugruppe 80 mit der Reinigungsklinge 138 und der
Abfalltonerentfernungs-Förderschnecke 170 innerhalb
des angehobenen hinteren Endes 112 montiert und steht mit
dem Fotorezeptor 84 in einem Reinigungskontakt. Wie es
ferner dargestellt ist, ist die obere Wand 106 des Modulgehäuses 100 von
dem oberen Bereich 146 der Entwickler-Unterbaugruppe 78 beabstandet,
und bildet somit einen Teil des ersten Lichtweges 122,
für das
Belichtungslicht 88 aus dem ROS 38 (1). Der erste Lichtweg 122 ist
so angeordnet, dass er auf dem Fotorezeptor an einem Punkt ausgangsseitig
in der Auflade-Unterbaugruppe 76 auftrifft.
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Das vordere 180, obere 146 und untere
Element 172 der Entwickler-Unterbaugruppe bilden eine Kammer 202 mit
einer Öffnung 204 für die Aufnahme des
(nicht dargestellten) Entwicklermaterials. Die ersten und zweiten
Rühreinrichtungen 186, 188 sind innerhalb
der Kammer 202 zum Mischen und Bewegen des Entwicklermaterials zu
der Öffnung 204 hin vorgesehen.
Die Entwicklermaterialvorspannungsvorrichtung 184 und eine
Ladungsbemessungs- und Dosierungsklinge 206 sind an der Öffnung 204 befestigt.
Wie es ebenfalls dargestellt ist, ist die magnetische Entwicklerrolle 92 an
der Öffnung 204 für den Empfang
des geladenen und dosierten Entwicklermaterials aus einer derartigen Öffnung und
für den Transport
eines derartigen Entwicklermaterials in einer Entwicklungsbeziehung
mit dem Fotorezeptor 84 montiert.
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In 1 und 7 ist nun eine vertikale
schematische Darstellung des Fotorezeptors oder fotoempfindlichen
Elementes 84 der Prozesskartusche 44 dargestellt,
welche die kriti sche radiale Positionierung von elektrostatografischen
Bauteilen C1, C2, C3, C4, C5 und C6 des Prozesskartuschenmoduls 44 für beständig hoch
qualitative Bilderzeugung und für eine
verlängerte
Bauteilelebensdauer darstellt. Wie es dargestellt und laut Legende
bezeichnet ist, sollte, mit der Zwölfuhrposition als der Nullgradposition
der Übertragungspunkt 94 (1) und dessen (als C6 dargestellte)
Ablösevorrichtung 68 etwa
bei der 234°-Position
(entlang des sich im Uhrzeigersinn in 1 bewegenden
Pfeils 86) positioniert sein, um eine zuverlässige, genaue
Substrat- oder Blattführung
für den Übertragungspunkt
zu haben, sowie einen so kurzen wie möglichen vertikalen Blattweg 98 (1). Es hat sich herausgestellt,
dass derartige Ergebnisse am besten bei einem Winkel von 234,1 ° gemäss Darstellung
erzielt werden. Mit dem als solchen lokalisierten Übertragungspunkt
ist es zu bevorzugen, die Reinigungsklinge 138 (dargestellt
als C1) an oder hinter der Zwölf-Uhr-Position
anzuordnen, um zu verhindern, dass irgendwelche austretenden Tonerpartikel
rückwärts fallen
und die bildtragenden Blätter
verschmutzen, welche sich von dem Übertragungspunkt 94 (1) zu dem Fixiermodul 46 hin bewegen.
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Ferner ist es gemäss Darstellung notwendig, um
ein Latentbild wirkungsvoll mit dem ROS-Strahl 88 (1) ohne erwünschte Krümmungseffekte durch
das zylindrischen Profil des Fotorezeptors 84 zu erzeugen,
dass der ROS-Strahl (dargestellt als C4) an der oder in der Nähe der 96°-Position
fokussiert wird. Bevorzugt wird der ROS-Strahl auf dem Fotorezeptor
in der 96°-Position
gemäss
Darstellung fokussiert. Obwohl man bekanntermassen das Löschlicht 128 (dargestellt
als C2) und die Auflade-Unterbaugruppe 76 (dargestellt
als C3) zwischen der Reinigungsklinge C1 und dem ROS-Strahl C4 positioniert,
ist es zu bevorzugen, den Mittelpunkt der Auflade-Unterbaugruppe C3
etwa bei der 64°-Position
zu positionieren, wo er näher
(22° = 96° – 64°) zu dem
ROS-Strahl C4 als (38° =
64 – 26°) zu dem Löschlicht
C2 ist, welches wie dargestellt bevorzugt bei der 26°-Position
positioniert ist. Gründe
dafür,
so glaubt man, umfassen die Nutzung des Vorteils eines besser fokussierten,
eine gerichtete und genaue bedeutende Art des ROS-Strahls im Gegensatz
zu den üblicherweise
weniger fokussierten Flutlöschlichtstrahlen
bedeutet, und einen Vorteil aus der Unmittelbarkeit der Belichtung
nach der Ladung.
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Die Entwicklung des durch den ROS
erzeugten Latentbildes kann natürlich
an jeder beliebigen Position des Übertragungspunktes erfolgen.
Es hat sich herausgestellt, dass zur Minimierung einer Dunkel-Abschwächung des
erzeugten Latentbildes es zu bevorzugen ist, den Entwicklungsspalt
(dargestellt als C5) der Entwicklerrolle 92 an der 163°-Position zu positionieren,
d. h., vor der 180°-Position,
welches die Sechs-Uhr-Position ist. Zusätzlich verhindert die Positionierung
der Entwicklerrolle an dieser bevorzugten 163°-Position die gegenseitige Beeinträchtigung
des Entwicklergehäuses
mit dem nahen vertikalen Papier- oder Blattweg.
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Wie man sehen kann, wurde eine elektrostatografische
Prozesskartusche bereitgestellt, die herausnehmbar in einem Hohlraum
angebracht werden kann, der durch zusammengesetzte Gerätemodule gebildet
wird, die Teile eines elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes bilden.
Die Prozesskartusche enthält
einen Rahmen mit einer Innenoberfläche, die eine Prozesskammer
bildet, und einen drehbaren zylindrischen Fotorezeptor, der an dem
Rahmen und horizontal innerhalb der Prozesskammer befestigt ist.
Der zylindrische Fotorezeptor besitzt einen festen geschlossenen
Kreislauf-Drehweg innerhalb der Prozesskammer. Die Prozesskartusche
enthält
auch mehrere Prozessbauteile, welche eine Tonerbild-Übertragungsbauteil,
eine Reinigungsbauteil, ein Ladungslöschlicht-Bauteil, eine Ladebauteil, eine Bildbelichtungsbauteil
und eine Entwicklungsbauteil umfassen, welche jeweils entlang des
geschlossenen Schleifenwegs für
eine beständige
Erzeugung hoch qualitativer Tonerbilder wirken. Die mehreren Bauteile
besitzen jeweils eine kritische Wirkposition, die um den Umfang
herum entlang des geschlossenen Kreislauf-Drehwegs beabstandet sind,
und die kritischen Wirkpositionen umfassen eine 234°-Position
für das
Tonerbildübertragungs-Bauteil,
um so eine zuverlässige,
genaue Blattzuführung
zu einem Bildübertragungspunkt
und einen kurzen nahezu vertikalen Blattweg bereitzustellen; eine
0°-Position
für das Reinigungsbauteil,
um so zu verhindern, dass irgendwelche austretenden Tonerpartikel
rückwärts und nach
unten fallen und somit bildtragende Blätter beschmutzen, welche sich
von dem Übertragungspunkt zu
einem Fixiermodul bewegen; eine 96°-Position für ein ROS-Strahl-Bildbelichtungsbauteil,
um so ein Latentbild wirkungsvoll mit dem ROS-Strahl ohne unerwünschte Krümmungseffekte
durch ein zylindrisches Profil des Fotorezeptors zu erzeugen; und
eine 163°-Position
für das
Entwicklungsbauteil, um eine Dunkelabschwächung des hergestellten Latentbildes vor
seiner Entwicklung auf ein Minimum zu verringern.