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Die Erfindung betrifft elektrostatografische Vervielfältigungsgeräte und insbesondere
eine wirtschaftliche und mit Blick auf ihre Kapazität erweiterbare
Universalprozesskartusche zur einfachen und anpassungsfähigen Verwendung
innerhalb einer Familie kompakter elektrostatografischer Vervielfältigungsgeräte mit jeweils
unterschiedlichem Raumbedarf und Verbrauchslebenszyklus. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Prozesskartusche mit einem Fotorezeptor
und Prozessbauteilen, die kritische mit Blick auf die Bildqualität wirksame
Bereiche relativ zu dem Fotorezeptor und relativ zueinander aufweisen.
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Im Allgemeinen umfasst der Prozess
der elektrostatografischen Vervielfältigung in der Form, wie er
in elektrostatografischen Vervielfältigungsgeräten zum Einsatz kommt, das
Laden eines fotoleitfähigen
Elementes auf ein im Wesentlichen gleichmäßiges Potential, um so dessen
Oberfläche
zu sensibilisieren. Ein aufgeladener Abschnitt der fotoleitfähigen Oberfläche wird
an einer Belichtungsstation mit einem Lichtbild eines wiederzugebenden
Ausgangsdokumentes belichtet. Typischerweise wird das zu vervielfältigende
Ausgangsdokument zum Zwecke der Belichtung entweder manuell oder
mittels eines automatischen Dokumenteinzuges zur Erfassung auf eine
Auflageplatte aufgelegt.
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Das Belichten des Abbildes des Ausgangsdokumentes
an der Belichtungsstation zeichnet ein latentes elektrostatisches
Bild des Ausgangsbildes auf dem fotoleitfähigen Element auf. Das aufgezeichnete
latente Bild wird anschließend
unter Verwendung einer Entwicklungseinrichtung dadurch entwickelt,
dass ein aufgeladenes trockenes oder flüssiges Entwicklermaterial mit
dem latenten Bild in Kontakt gebracht wird. Gemeinhin werden hierfür Entwicklermaterialien
mit zwei Komponenten oder mit einer Komponente verwendet. Ein typisches
trockenes Entwicklermaterial mit zwei Komponenten weist magnetische
Trägerteilchen
auf, an denen fixierbare Tonerteilchen reibungselektrisch anhaften.
Darüber
hinaus kann auch ein eine Komponente aufweisendes trockenes Entwicklermaterial
zum Einsatz kommen, das üblicherweise
ausschließlich
Tonerteilchen enthält.
Das durch diese Entwicklung ausgebildete Tonerbild wird anschließend an
einer Übertragungsstation
auf ein Kopierblatt übertragen,
das der Übertragungsstation zugeführt wird,
und auf dem das Tonerteilchenbild sodann erwärmt und dauerhaft fixiert wird,
wodurch ein Papierausdruck („Hardcopy") des Ausgangsbildes
entsteht.
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Es ist allgemein bekannt, eine Anzahl
der Elemente und Komponenten eines elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes in Form
einer kunden- oder anwenderseitig austauschbaren Einheit (customer
replaceable unit CRU) bereitzustellen. Üblicherweise sind derartige
Einheiten jeweils als Kartusche ausgebildet, die seitens eines Kunden
oder Anwenders in die Geräteumhausung
eingesetzt oder aus dieser entnommen werden kann. Vervielfältigungsgeräte, wie
beispielsweise Kopierer oder Drucker, enthalten üblicherweise Verbrauchsmaterialien, wie
beispielsweise Toner, volumenbegrenzende Komponenten, wie beispielsweise
Abfalltonerbehälter,
sowie lebenszyklusbegrenzende Komponenten, wie beispielsweise einen
Fotorezeptor und eine Reinigungsvorrichtung. Da diese Elemente des
Kopiergerätes
oder Druckers häufig
auszutauschen sind, ist ihre Unterbringung in einer austauschbaren
Kartusche wie der vorstehend erwähnten
sehr wahrscheinlich.
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Es gibt daher Kartuschen verschiedener
Typen und Größen, und
zwar von Kartuschen mit einem einzigen Geräteelement, wie dies bei einer
Tonerkartusche der Fall ist, bis hin zu Universalprozesskartuschen
zur Bildung und Übertragung
des elektrostatografischen Tonerbildes. Die Entwicklung einer Kartusche,
insbesondere einer Universalkartusche, kann aufgrund der notwendigen
Optimierung der Lebenszyklen der verschiedenen Elemente sowie der
notwendigen Unterbringung aller betroffener Elemente sehr kostenintensiv
und kompliziert sein, da gleichzeitig die Bildqualität nicht
leiden darf. Dies gilt insbesondere für Universalprozesskartuschen,
die innerhalb einer Familie kompakter elektrostatografischer Vervielfältigungsgeräte mit jeweils
unterschiedlichem Raumbedarf sowie jeweils unterschiedliche Lebenszyklen
aufweisenden Elementen zum Einsatz kommen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Universalprozesskartusche bereitzustellen, die
verlässlich
und wirkungsvoll qualitativ hochwertige Tonerbilder erzeugen kann.
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Erfindungsgemäß ist eine elektrostatografische
Prozesskartusche mit einem Gehäuse
vorgesehen, das Wände
aufweist, die eine Prozesskammer begrenzen, sowie einem Fotorezeptor,
der an den Wänden
in der Prozesskammer angebracht ist und einen geschlossenen Kreisweg
sowie einen Bilderzeugungsbereich vorgegebener Länge aufweist. Die Prozesskartusche
umfasst zudem mehrere Prozessbauteile, die entlang des geschlossenen
Kreisweges wirken, um Bilderzeugungswirkungen auf den Fotorezeptor
auszuüben
und auf dem Fotorezeptor ein Tonerbild auszubilden und es von ihm
zu übertragen. Die
Prozessbauteile umfassen wiederum ein Ladebauteil, das eine Stiftanordnungs-Ladeemissionsvorrichtung
enthält,
die einen wirksamen Bereich aufweist, der exakt nur so lang ist
wie die axiale Länge des
Bilderzeugungsbereiches, um das Auftreten von „Dunkelstreifen" in Richtung von
Rändern
eines ausgebildeten und übertragenen
Tonerbildes zu verhindern. Zu den Prozessbauteilen zählt zudem
eine Entwicklerwalze zum Aufbringen geladener Tonerteilchen auf
den Bilderzeugungsbereich. Die Entwicklerwalze weist einen wirksamen
Bereich auf, der in Bezug auf jedes Ende der Länge des Bilderzeugungsbereiches
zentriert ist und sich geringfügig
darüber hinaus
erstreckt. Insbesondere umfassen die Prozessbauteile ein Reinigungsbauteil,
das eine Reinigungsklinge zum Entfernen von Abfalltoner von dem Bilderzeugungsbereich
und eine Förderschnecke zum
Transportieren des Abfalltoners in einer Abfalltonerflussrichtung
enthält.
Die Reinigungsklinge weist einen wirksamen Bereich auf, der geringfügig länger ist
als die Länge
des Bilderzeugungsbereiches und der in Bezug auf den Bilderzeugungsbereich
in der Richtung des Abfalltonerflusses versetzt ist, sodass die
Prozesskartusche zuverlässig
und wirkungsvoll qualitativ hochwertige Tonerbilder erzeugen und übertragen
kann.
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Ein spezielles Beispiel für eine Prozesskartusche
entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die begleitende Zeichnung beschrieben, die sich wie folgt zusammensetzt.
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1 ist
eine vertikale Frontdarstellung eines als Beispiel angegebenen kompakten
elektrostatografischen Vervielfältigungsgerätes mit
getrennt in einer Umhausung untergebrachten und einander ausrichtenden
Modulen entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Draufsicht auf das Modulgehäuse der CRU beziehungsweise
des Prozesskartuschenmoduls des Gerätes gemäß 1.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Entwicklerunterbaugruppe
der CRU beziehungsweise des Prozesskartuschenmoduls des Gerätes gemäß 1, wobei der Boden des Entwicklergehäuses abgenommen
ist.
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4 ist
eine offene perspektivische Ansicht von unten auf die CRU beziehungsweise
das Prozesskartuschenmodul des Gerätes gemäß 1.
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5 ist
eine Explosionsansicht der verschiedenen Unterbaugruppen der CRU
beziehungsweise des Prozesskartuschenmoduls des Gerätes gemäß 1.
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6 ist
ein vertikaler (von vorne nach hinten geführter) Schnitt durch die CRU
beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul des Gerätes gemäß 1.
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7 ist
die Darstellung einer aufgeschlitzten offenen Ebene des Fotorezeptors
der Prozesskartusche, die die relativen wirksamen Bereiche der Prozessbauteile
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt
ein als Beispiel angegebenes umhausungsloses und kompaktes elektrostatografisches
Vervielfältigungsgerät 20 mit
getrennt in einer Umhausung untergebrachten und einander ausrichtenden
Modulen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Das kompakte Gerät 20 ist
umhausungslos, was bedeutet, dass es keine eigene Geräteumhausung
aufweist, an der elektrostatografische Prozessuntersysteme angebracht
und an der Umhausung sowie anschließend relativ zueinander ausgerichtet werden,
wie dies typischerweise bei herkömmlichen Geräten der
Fall ist. Anstelle dessen umfasst die Architektur des kompakten
Gerätes 20 eine
Anzahl einzeln in einer Umhausung untergebrachter und einander ausrichtender
Gerätemodule,
die verschiedene vorausgerichtete elektrostatografische Aktivprozessuntersysteme
enthalten.
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Wie gezeigt, umfasst das umhausungslose Gerät 20 wenigstens
ein in einer Umhausung untergebrachtes Kopierblatteingabemodul 22 (copy
sheet Input module CIM). Vorzugsweise weist das Gerät 20 ein
Paar von Kopierblatteingabemodulen auf, nämlich ein Haupt- oder Primärmodul,
das CIM 22, und ein Hilfsmodul, das ACIM 24 (auxiliary
copy sheet Input module ACIM), von denen jedes einen Satz von Beinen 23 aufweist,
die das Gerät 20 auf
einer Oberfläche
tragen können,
wodurch jedes CIM 22, 24 auf geeignete Weise in
die Lage versetzt wird, eine Basis des Gerätes 20 zu bilden.
Wie darüber
hinaus gezeigt ist, umfasst jedes Kopierblatteingabemodul CIM, ACIM
eine Modulumhausung 26 sowie eine für das Stapeln und Abheben von
Papierblättern
ausgelegte Kassettenablagebaugruppe 28, die relativ zu der
Modulumhausung 26 gleitend in diese hinein und aus dieser
heraus bewegt werden kann. Weist, wie hier bevorzugt, das Gerät 20 zwei
Kopierblatteingabemodule auf, so wird das Hilfsmodul ACIM als eigentliches
Basismodul betrachtet, wohingegen das Primärmodul CIM als oberes Modul
betrachtet wird, das an dem Basismodul angebracht ist und gegen dieses
ausrichtend wirkt.
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Das Gerät 20 umfasst darüber hinaus
ein in einer Umhausung untergebrachtes elektronisches Steuer- und
Energieversorgungsmodul 30 (electronic control and power
supply ECS/PS), das, wie gezeigt, an dem CIM 22 (das vorzugsweise
das obere oder einzige Kopierblatteingabemodul ist) angebracht und mit
diesem ausgerichtet ist. Ein in einer Umhausung untergebrachtes
Bilderzeugermodul 32 zum Ausbilden eines latenten Bildes
ist zudem über
dem ECS/PS-Modul angebracht und mit diesem ausgerichtet. Das ECS/PS-Modul 30 enthält sämtliche Steuerungen
und Energieversorgungen (nicht gezeigt) für sämtliche Module und Prozesse
des Gerätes 20.
Es umfasst darüber
hinaus eine Bildverarbeitungsvorhalteeinheit 34 (image
processing pipeline IPP) zur Verwaltung und Verarbeitung digitaler
Rohbilder aus einem Rastereingabescanner 36 (raster input
scanner RIS) sowie zur Erzeugung verarbeiteter digitaler Bilder
für einen
Rasterausgabescanner 38 (raster output scanner ROS). Wie
gezeigt ist, umfassen der RIS 36, der ROS 38 und
eine Lichtquelle 33, die jeweils getrennt in einer Bilderzeugermodulumhausung 35 untergebracht
sind, das Bilderzeugermodul 32. Das ECS/PS-Modul 30 umfasst
zudem kabellose Verschaltungsteile sowie Intermodulverbinder (nicht
gezeigt), die sämtliche
Energielaufwege und Logikwege zu den übrigen Gerätemodulen bereitstellen. Ein
(nicht gezeigtes) Verschaltungsteil (PWB) verbindet die ECS-Steuerung
und die Energieversorgungsteile (nicht gezeigt) mit den Intermodulverbindern
und ordnet darüber
hinaus sämtliche
Verbinder gegenüber
den anderen Modulen derart an, dass deren jeweilige Verbinder mit
dem ECS/PS-Modul während
des endgültigen
Zusammensetzens des Gerätes 20 automatisch
eine Steckverbindung eingehen. Insbesondere umfasst das ECS/PS-Modul 30 eine Modulumhausung 40,
an der die Aktivkomponenten des Moduls, wie vorstehend erläutert, angebracht sind,
das einen abgedeckten Bereich des Gerätes 20 bildet und
mit Blick auf benachbarte in einer Umhausung untergebrachte Module,
so beispielsweise das CIM 22 und das Bilderzeugermodul 32,
eine Anordnung, gegenseitige Ausrichtung und Anbringung ermöglichen.
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Die in einer Umhausung untergebrachten Kopierblatteingabemodule 22, 24,
das ECS/PS-Modul 30 und das Bilderzeugermodul 32 legen,
wie vorstehend erläutert,
einen Hohlraum 42 fest. Das Gerät 20 umfasst insbesondere
eine kundenseitig austauschbare Universal-CRU beziehungsweise ein Prozesskartuschenmodul 44,
das in den Hohlraum 42 einsetzbar und aus diesem entnehmbar
angebracht ist, und in dem es mit dem CIM 22, dem ECS/PS-Modul 30 und
dem Bilderzeugermodul 32, die jeweils in einer Umhausung
untergebracht sind, ausgerichtet und wirkverbunden ist.
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Wie darüber hinaus gezeigt ist, umfasst
das Gerät 20 ein
in einer Umhausung untergebrachtes Fixiermodul 46, das
oberhalb des Prozesskartuschenmoduls 44 sowie angrenzend
an ein Ende des Bilderzeugermoduls 32 angebracht ist. Das
Fixiermodul 46 umfasst ein Paar von Fixierwalzen 48, 50 sowie
wenigstens eine Ausgangswalze 52 zum Bewegen eines ein
Bild tragenden Blattes durch das Fixiermodul 46 hindurch,
aus diesem heraus und in eine Ausgabe- oder Ausgangsablage 54 hinein.
Das Fixiermodul umfasst darüber
hinaus eine Heizlampe 56, (nicht gezeigte) Temperaturerfassmittel,
(nicht gezeigte) Lenkstücke
zur Festlegung des Papierweges sowie eine Modulumhausung 58,
an der die Aktivkomponenten des Moduls, wie vorstehend beschrieben,
angebracht sind, und die mit Blick auf benachbarte in einer Umhausung
untergebrachte Module, so beispielsweise das Bilderzeugermodul 32 und
das Prozesskartuschenmodul 44, eine Anordnung, gegenseitige
Ausrichtung und Anbringung ermöglichen.
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Das Gerät umfasst darüber hinaus
ein für
die Aktivkomponenten gedachtes und in einer Umhausung untergebrachtes
Türmodul 60,
das an einem Schwenkpunkt 62 an einem Ende des CIM 22 schwenkbar
angebracht ist. Das Türmodul 60 ist
im angebrachten Zustand aus einer im Wesentlichen geschlossenen
vertikalen Stellung in eine offene nahezu horizontale Stellung verschwenkbar,
wodurch ein Zugang zu dem Prozesskartuschenmodul 44 ermöglicht wird,
und wodurch auch Papierstaus aus von dem CIM 22 zugeführten gestauten
Papierblättern
beseitigt werden. Das Türmodul 60 umfasst
Aktivkomponenten, darunter eine Umgehungszuführbaugruppe 64, Blatterfasswalzen 66,
Vorrichtungen 68 zum Übertragen
und Abnehmen von Tonerbildern, sowie die Ausgabe- oder Ausgangsablage 54 für das fixierte
Bild. Das Türmodul 60 umfasst
darüber
hinaus Antriebsverbindungskomponenten und elektrische Verbinder
(nicht gezeigt) sowie insbesondere eine Modulumhausung 70,
an der die Aktivkomponenten des Moduls, wie vorstehend erläutert, angebracht
sind, die einen abgedeckten Abschnitt des Gerätes 20 bildet, und
die mit Blick auf benachbarte in einer Umhausung untergebrachte
Module, so beispielsweise das CIM 22, das Prozesskartuschenmodul 44 und
das Fixiermodul 46, eine Anordnung, gegenseitige Ausrichtung
und Anbringung ermöglicht.
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Insbesondere ist das Gerät 20 ein
digitaler Desktopkopierer, und jedes der Module 22, 24, 30, 32, 44, 48, 60 ist
eine hochwertige Baugruppe mit einer in sich geschlossenen Umhausung
und aktiven elektrostatografischen Prozesskomponenten, die aushäusig hergestellt
werden sollen und ein vollständiges
und versandfertiges Erzeugnis darstellen. Es ist möglich, dass
bestehende digital arbeitende wie auch optische Linsen einsetzende
Vervielfältigungsgeräte selektive
elektrostatografische Module enthalten können, die für die Anbringung an einer Geräteumhausung
derart getrennt vorgesehen sind, dass sie von einem Zulieferer einzeln
entwickelt und hergestellt werden können. Demgegenüber sind
keine Geräte
bekannt, die keine eigene Geräteumhausung aufweisen
und dennoch aus in einer Umhausung untergebrachten Modulen zusammengesetzt
sind, die jeweils als in sich geschlossene, einzeln ansprechbare
(das heißt
mit Schnittstelleneingängen
und -ausgängen
eigens ausgestattete), prüfbare
und versandfertige Moduleinheiten entwickelt und vertrieben werden,
die insbesondere derart entwickelt und ausgelegt sind, dass sämtliche
kritischen elektrostatografischen Funktionen innerhalb einer einfachen
Baugruppe möglich
sind. Ein einzigartiger Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes 20 besteht
darin, dass dessen in sich geschlossene, einzeln ansprechbare, prüfbare und
versandfertige Moduleinheiten eine qualitativ hochwertige ausgelagerte
Herstellung bei einer kleinen Menge geeigneter Zulieferer spezifischer
Module zulassen. Eine derartige hochwertige ausgelagerte Herstellung
optimiert Qualität,
Gesamtkosten und Lieferzeit des Endproduktes, also des Gerätes 20,
in großem
Umfang.
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Wie in 1 bis 6 gezeigt ist, umfasst die CRU
beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul 44 allgemein
eine Modulgehäuseunterbaugruppe 72,
eine Fotorezeptorunterbaugruppe 74, eine Ladeunterbaugruppe 76,
eine Entwicklerunterbaugruppe 78 mit einem Vorrat an frischem
Entwicklermaterial, eine Reinigungsunterbaugruppe 80 zum
Entfernen restlichen Toners als Abfalltoner von der Oberfläche des
Fotorezeptors sowie eine für
den Abfalltoner gedachte Sammelbehälterunterbaugruppe 82 zur
Lagerung des Abfalltoners. Die Modulgehäuseunterbaugruppe 72 der
CRU beziehungsweise des Prozesskartuschenmoduls 44 ermöglicht insbesondere das
Halten, Anordnen und Ausrichten von Strukturen und das Antreiben
von Komponenten des Prozesskartuschenmoduls 44.
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Anhand 1 wird
der Betrieb eines Bilderzeugungszyklus des Gerätes 20 unter Verwendung des
Universalprozesskartuschenmoduls 44 nachstehend allgemein
kurz beschrieben. Zunächst
wird ein Fotorezeptor oder ein Fotorezeptorelement mit einer fotoleitfähigen Bildtragefläche zum
Tragen eines ausgebildeten Tonerbildes (in Form einer fotoleitfähigen Trommel 84 der
kundenseitig austauschbaren Einheit CRU oder des Prozesskartuschenmoduls 44 und mit
einer Drehung in Richtung des Pfeils 86) von der Ladeunterbaugruppe 76 aufgeladen.
Der aufgeladene Abschnitt der Trommel wird sodann zu dem Bilderzeugungs-/Belichtungslicht 88 aus
dem ROS 38 überführt, wodurch über das
Bildererzeugermodul 32 auf der Trommel 84 ein
latentes Bild ausgebildet wird, das dem Bild des auf der Auflageplatte 90 aufgelegten
Dokumentes entspricht. Es ist einsichtig, dass das Bilderzeugermodul 32 einfach
von einem digitalen Scanmodul in ein Bilderzeugungsmodul mit optischer
Linse geändert
werden kann.
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Der ein latentes Bild tragende Abschnitt
der Trommel 84 wird sodann zu der Entwicklerunterbaugruppe 78 gedreht,
wo das latente Bild mittels Entwicklermaterials, so beispielsweise
mittels eines aufgeladenen magnetischen Toners mit einer Komponente,
unter Verwendung einer magnetischen Entwicklerwalze 92 des
Prozesskartuschenmoduls 44 entwickelt wird. Das entwickelte
Bild auf der Trommel 84 wird sodann zu einem nahen vertikalen Übertragungspunkt 94 gedreht,
an dem das Tonerbild auf ein Kopierblattsubstrat 96 übertragen
wird, das entlang eines Kopierblatt- oder Substratweges 98 von
dem CIM 22 oder dem ACIM 24 her zugeführt wird.
In diesem Fall ist die Abnehmvorrichtung 68 des Türmoduls 60 zum
Laden der Rückseite
des Kopierblattsubstrates (nicht gezeigt) an dem Übertragungspunkt 94 vorgesehen,
um das aufgeladene Tonerbild von der fotoleitfähigen Trommel 84 weg
auf das Kopierblattsubstrat zu ziehen.
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Das Kopierblattsubstrat mit dem darauf
befindlichen übertragenen
Tonerbild wird sodann dem Fixiermodul 46 zugeführt, an
dem eine erwärmte
Fixierwalze 48 und eine Druckwalze 50 drehbar
miteinander zusammenwirken, um das Tonerbild auf dem Ko pierblattsubstrat
zu erwärmen,
zu fixieren und zu festigen. Das Kopierblattsubstrat kann sodann,
wie gemeinhin bekannt, wahlweise zu einer Ausgabeablage 54 oder
zu einem weiteren Betriebsschritt nach dem Fixieren verbracht werden.
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Der Abschnitt der Trommel 84,
von dem das entwickelte Tonerbild übertragen wurde, wird sodann zu
der Reinigungsunterbaugruppe 80 verbracht, an der restlicher
Toner und restliche Ladung auf der Trommel 84 von dieser
entfernt werden. Der Bilderzeugungszyklus des Gerätes 20 unter
Verwendung der Trommel 84 kann sodann zur Bildung und Übertragung
eines weiteren Tonerbildes ansetzen, sobald der gereinigte Abschnitt
wieder zu der Ladeunterbaugruppe 76 verbracht wird.
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Detaillierte und spezifische vorteilhafte
Aspekte der Struktur und des Betriebes der Universal-CRU beziehungsweise
des Prozesskartuschenmoduls 42 werden nachstehend unter
besonderer Bezugnahme auf 1 bis 6 erläutert. Wie gezeigt, umfasst
die Universal-CRU oder das Prozesskartuschenmodul 44 allgemein
sechs Unterbaugruppen, nämlich
die Modulgehäuseunterbaugruppe 72 (2); die Reinigungsunterbaugruppe 80;
die Fotorezeptorunterbaugruppe 74; die Ladeunterbaugruppe 76;
die Entwicklerunterbaugruppe 78 (3) sowie die Sammelbehälterunterbaugruppe 82 für den Abfalltoner.
Im Allgemeinen besteht die Funktion der Universal-CRU beziehungsweise
des Prozesskartuschenmoduls 44 in dem Gerät 20 darin,
ein latentes Bild elektrostatisch auszubilden, dieses latente Bild durch
eine Tonerentwicklung in ein Tonerbild umzuwandeln, und das unfixierte
Tonerbild auf ein Druckmedium, beispielsweise ein Papierblatt, zu übertragen.
Die CRU beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul ist für einen
dem CIM 22 zugewandten Bediener durch Öffnen des Türmoduls 60 (1) von links her zugänglich.
Sobald das Türmodul
geöffnet
ist, kann ein Bediener oder Kunde die CRU beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul 44 mit
einer Hand entfernen oder einsetzen.
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In 1 bis 6 ist die Modulgehäuseuntergruppe 72 dargestellt
(2). Wie gezeigt ist,
umfasst diese ein im Allgemeinen rechteckiges und umgekehrtes muldenförmiges Modulgehäuse 100,
das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und eine erste
Seitenwand 102, eine zweite und gegenüberliegende Seitenwand 104,
eine obere Wand 106 mit einem im Wesentlichen horizontalen
Abschnitt 108 und einem nahezu vertikalen Abschnitt 110 aufweist,
wodurch ein angehobenes hinteres Ende 112 („hinter" bedeutet relativ
zu der Prozesskartusche 44, die in den Hohlraum 42 eingeführt ist)
festlegt ist. Eine hintere Wand ist nicht vorhanden, was zu einem
offenen hinteren Ende 114 zur Anbringung der Fotorezeptorunterbaugruppe 74 führt. Das
muldenförmige
Modulgehäuse
umfasst zudem eine vordere Endwand 116, die unter einem
Winkel mit der oberen Wand 106 verbunden ist. Das muldenförmige Modulgehäuse 100 weist
natürlich
keine untere Wand auf und legt daher, da umkehrt, einen Muldenbereich
beziehungsweise eine Prozesskammer 118 fest, die für eine Anbringung
der Entwicklerunterbaugruppe 78 (3) weit geöffnet ist. Die obere Wand 106 und
die vordere Endwand 116 umfassen jeweils einen ersten Ausschnitt 120,
der durch deren angrenzende Ecke zur teilweisen Festlegung eines
ersten Lichtweges 122 (1)
für das
Belichtungslicht 88 aus dem ROS 38 des Bilderzeugermoduls 32 ausgebildet
ist. Die obere Wand 106 umfasst zudem einen zweiten Ausschnitt 124,
der darin unter einem zugehörigen
Winkel zwischen dem horizontalen Abschnitt 108 und dem
nahen vertikalen Abschnitt 110 zur Anbringung der Ladeunterbaugruppe 76 (5) sowie zur teilweisen
Festlegung eines zweiten Lichtweges 126 (1 und 6)
für ein
Löschlicht 128 ausgebildet
ist, das in den Fotorezeptorbereich an dem angehobenen hinteren
Ende 112 des Modulgehäuses 100 fokussiert
ist.
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Insbesondere umfasst das Modulgehäuse 100 zwei
der oberen Wand zugehörige
Querschnittsflächen 130, 132,
die den zweiten Ausschnitt 124 festlegen, wobei die eine
Fläche 130 von
diesen Querschnittsflächen
einen gewünschten
Winkel 134 (relativ zu der Fotorezeptorfläche zum
Anbringen und Einsetzen einer Reinigungsklinge 138 (6) der Reinigungsunterbaugruppe 80 aufweist.
Anbringelemente 140, 142 sind an dem angehobenen
hinteren Ende 112 vorgesehen und erstrecken sich von der ersten
Seitenwand 102 beziehungsweise der zweiten Seitenwand 104 weg,
um einen Modulgriff 144 an dem Modulgehäuse 100 anzubringen.
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Wie vorstehend herausgestellt wurde,
stellt das Modulgehäuse 100 die
Hauptstruktur der Universal-CRU beziehungsweise des Prozesskartuschenmoduls 44 dar
und hält
insbesondere alle anderen Unterbaugruppen (die Reinigungsunterbaugruppe 80,
die Ladeunterbaugruppe 76, die Entwicklerunterbaugruppe 78 sowie
die Sammelbehälterunterbaugruppe 82)
des Universalprozesskartuschenmoduls 44. Sie ist per se
derart ausgelegt, dass sie durch verschiedene dynamische Kräfte der
Unterbaugruppen bedingten Beanspruchungen standhält, das heißt, dass sie beispielsweise
der Entwickler unterbaugruppe 78 eine nötige Reaktionskraft verleiht.
Da sie nur etwa 3 Millimeter unterhalb des Fixiermoduls 46 angeordnet
ist, ist sie aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das vergleichsweise
starker von dem Fixiermodul erzeugter Erwärmung standhält. (Nicht gezeigte)
Fassungen an der Entwicklerunterbaugruppe innerhalb des Muldenabschnittes
der Modulgehäuseunterbaugruppe
sind derart angeordnet, dass die obere Wand 106 des Modulgehäuses eine gewünschte Beabstandung
aufweist, die den ersten Lichtweg 122 zwischen ihm und
der Oberseite 146 der Entwicklerunterbaugruppe festlegt.
Auf ähnliche Weise
ist das angehobene hintere Ende 112 der oberen Wand 106 des
Modulgehäuses
derart ausgeführt, dass
eine gewünschte
Beabstandung zwischen der Ladeunterbaugruppe 76 oder dem
Fotorezeptor beziehungsweise der Trommel 84 festgelegt
ist, wenn beide an dem angehobenen hinteren Ende 112 des Modulgehäuses 100 angebracht
sind. Darüber
hinaus verleiht das Modulgehäuse 100 dem
gesamten Prozesskartuschenmodul 44 Stabilität und Halt
und richtet die CRU beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul 44 relativ
zu den anliegenden Modulen, so beispielsweise dem CIM 22 und
dem ECS/PS-Modul 30, beim Zusammenbau von selbst aus.
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Wie insbesondere in 2 dargestellt ist, umfasst die erste
Seitenwand 102 elektrische Verbinder 148, 150 zur
Bereitstellung von Energie von dem ECS/PS-Modul 30 (1) über die Sammelbehälterunterbaugruppe 82 an
die Ladeunterbaugruppe 76. Sie umfasst zudem einen elektrischen
Verbinder 152 zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung
für die
Entwicklerunterbaugruppe 78 sowie ein Ausrichtelement 154 zum
Ausrichten der Abnehmvorrichtung 68 (1) mit dem Fotorezeptor. Wie zudem gezeigt ist,
umfasst die erste Seitenwand 102 darüber hinaus eine mit einer Öffnung versehene
Haltevorrichtung 156 zum Aufnehmen eines elektrischen Erdungsstiftes 160 für den Fotorezeptor 84.
Insbesondere umfasst die erste Seitenwand 102 zudem Anbringelemente 162, 164, 166 für das Anbringen
der Sammelbehälterunterbaugruppe 82 an
dem Modulgehäuse 100 sowie
eine Öffnung 168 zum
Anbringen einer Förderschnecke 170 der
Reinigungsunterbaugruppe 80 (6).
Die Öffnung 168 reicht
zudem, bei einem Aufbau wie vorstehend beschrieben, von dem Fotorezeptor 84 an
dem angehobenen hinteren Ende 112 angenommenen Abfalltoner
an die Sammelbehälterbaugruppe 82 weiter.
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Wie in 3 dargestellt
ist, ist die Entwicklerunterbaugruppe 78 des Prozesskartuschenmoduls 44 mit
einem nachgiebigen Bodenelement 172 dargestellt, das abgenom men
ist, um das Innere der Entwicklerbaugruppe freizulegen. Wie gezeigt
ist, umfasst die Entwicklerunterbaugruppe 78 ein im Allgemeinen
rechteckiges Entwicklergehäuse 174 mit dem
Bodenelement 172, der Oberseite 146, einer ersten
Seite 176, einer zweiten und gegenüberliegenden Seite 178,
einem vorderen Ende 180 (relativ zur Kartuscheneinführung) sowie
einem hinteren Ende 182. Das Entwicklergehäuse 174 ist
für das Vorhalten
von Entwicklermaterial, so beispielsweise (eines nicht gezeigten)
magnetischen Toners mit einer Komponente, ausgelegt und beherbergt
darüber hinaus
eine magnetische Entwicklerwalze 92 (1), eine Vorrichtung 84 zum
Anlegen einer Entwicklungsvorspannung sowie ein Paar von Entwicklermaterial-
oder Toneraufmischern 186, 188.
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Wie in 4 gezeigt
ist, ist die Entwicklerunterbaugruppe 78 an dem Modulgehäuse 100 und
innerhalb des Muldenbereiches 118 angebracht. Bei einem
(lediglich zu Darstellungszwecken erfolgenden) Abnehmen des Bodenelementes 172 des
Entwicklergehäuses
sind die Aufmischer 186, 188 deutlich sichtbar.
Wie ebenfalls in 4 gezeigt
ist, ist der Fotorezeptor beziehungsweise die Trommel 84 innerhalb
des angehobenen hinteren Endes 112 des Modulgehäuses 100 angebracht;
zudem ist der Modulgriff 144 an den Seitenwänden 102, 104 an
dem angehobenen hinteren Ende 112 angebracht. Die gesamte
Sammelbehälterunterbaugruppe 82 ist
darüber
hinaus mit einer Außenfläche 190 der
Innenwand 192 dargestellt, die an der ersten Seitenwand 102 des
Modulgehäuses 100 angebracht
ist. Die Außenfläche 194 der
Außenwand 196 der
Sammelbehälterbaugruppe
ist zudem deutlich sichtbar. Die Innenwand 192 und die
Außenwand 196 legen
den Sammelbehälterhohlraum
(nicht gezeigt) zum Vorhalten aufgenommenen Abfalltoners, wie vorstehend
beschrieben, fest.
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5 enthält eine
perspektivische Explosionsansicht der verschiedenen Unterbaugruppen,
wie vorstehend erläutert,
der CRU beziehungsweise des Prozesskartuschenmoduls 44.
Wie gezeigt, ist der Modulgriff 144 an den Anbringelementen 140, 142 an dem
angehobenen hinteren Ende 112 des Modulgehäuses 100 anbringbar,
und die Sammelbehälterunterbaugruppe 82 ist
an der ersten Seitenwand 102 des Kartuschengehäuses anbringbar.
Die Entwicklerunterbaugruppe 78 ist in dem Muldenbereich 118 des
Modulgehäuses 100 anbringbar
und durch den ersten Ausschnitt 120 teilweise sichtbar.
Vorteilhafterweise passt die Entwicklerunterbaugruppe in den Muldenbereich 118 derart,
dass die Oberseite 146 (3)
der Entwicklerunterbaugruppe und die In nenseite der oberen Wand 106 des
Modulgehäuses
den ersten Lichtweg 122 für das Belichtungslicht 88 aus dem
ROS 38 (1)
festlegen. Wie zudem gezeigt ist, ist die Ladeunterbaugruppe 76 an
dem zweiten Ausschnitt 124 an dem Modulgehäuse 100 anbringbar
und enthält
einen Schlitz 198 durch die Ladeunterbaugruppe, wodurch
ein Teil des zweiten Lichtweges 126 für das zu dem Fotorezeptor 84 laufende Löschlicht 128 festgelegt
ist.
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In 6 ist
ein vertikaler (von vorne nach hinten laufender) Schnitt durch die
CRU beziehungsweise das Prozesskartuschenmodul 44 dargestellt. Wie
gezeigt ist, ist die Entwicklerunterbaugruppe 78 in dem
Muldenbereich 118 der Modulgehäuseunterbaugruppe 72,
wie teilweise durch die vordere Endwand 116, die zweite
Seitenwand 104 und die obere Wand 106 der Modulgehäuseunterbaugruppe
festgelegt, angebracht. Der Modulgriff 144 bildet bei Anbringung
an den Anbringelementen 140, 142 (von denen lediglich
eines sichtbar ist) einen Abschnitt des Blatt- oder Papierweges 98 des
Gerätes 20 (1), indem er in einem Abstand 200 von
dem Fotorezeptor 84 an dem angehobenen hinteren Ende 112 des
Modulgehäuses 100 angeordnet
ist. Der Fotorezeptor beziehungsweise die Trommel 84 ist
an den Seitenwänden 102, 104 (von
denen lediglich eine sichtbar ist) angebracht und ist, wie gezeigt,
innerhalb des angehobenen hinteren Endes 112 in Richtung
des Pfeils 86 drehbar angeordnet. Die Ladeunterbaugruppe 76 ist in
dem zweiten Ausschnitt 124 in der oberen Wand 106 angebracht
und enthält
den Schlitz 198, der einen Teil des zweiten Lichtweges 126 für das zu
dem Fotorezeptor 84 laufende Löschlicht 128 festlegt.
Mit Blick auf die Verarbeitungsrichtung oberhalb der Ladeunterbaugruppe 76 ist
die Reinigungsunterbaugruppe 80 mit der Reinigungsklinge 138 und
der Förderschnecke 170 zum
Entfernen des Abfalltoners in dem angehobenen hinteren Ende 112 sowie
in Reinigungskontakt mit dem Fotorezeptor 84 angebracht. Wie
darüber
hinaus gezeigt ist, ist die obere Wand 106 des Modulgehäuses 100 von
der Oberseite 146 der Entwicklerunterbaugruppe 78 beabstandet
angeordnet, wodurch der Teil des ersten Lichtweges 122 für das Belichtungslicht 88 von
dem ROS 38 (1) festgelegt
ist. Der erste Lichtweg 122 ist derart angeordnet, dass
ein Lichteinfall auf den Fotorezeptor an einem Punkt (mit Blick
auf die Verarbeitungsrichtung) unterhalb der Ladeunterbaugruppe 76 erfolgt.
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Die Front 80, die Oberseite 146 sowie
das untere Element 172 der Entwicklerunterbaugruppe legen
eine Kammer 202 mit einer Öffnung 204 zum Vorhalten
von Entwicklerma terial (nicht gezeigt) fest. Der erste Aufmischer 186 und
der zweite Aufmischer 188 sind innerhalb der Kammer 202 angeordnet,
um das Entwicklermaterial aufzumischen und bis zu der Öffnung 204 hin
zu verbringen. Die Vorrichtung 184 zum Anlegen einer Vorspannung
an dem Entwicklermaterial sowie eine Ladungsabgreifer- und Dosierklinge 206 sind
an der Öffnung 204 angebracht.
Wie zudem gezeigt ist, ist die magnetische Entwicklerwalze 92 an
der Öffnung 204 angebracht,
um aufgeladenes und dosiertes Entwicklermaterial aus der Öffnung aufzunehmen,
und um dieses Entwicklermaterial in Entwicklungsbeziehung mit dem
Fotorezeptor 84 zu bringen.
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Bei einer elektrostatografischen
DAD-Universalprozesskartusche (discharged area development DAD)
wurde herausgefunden, dass, um eine konsistente Entwicklung und Übertragung
qualitativ hochwertiger Tonerbilder zu erreichen, die enthaltenen
elektrostatografischen Prozessbauteile kritische wirksame Bereiche
relativ zu einem Bilderzeugungsbereich auf dem Fotorezeptor sowie
relativ zueinander aufweisen müssen.
In 7 ist ein die Form
eines gewöhnlichen
Zylinders aufweisender oder trommelförmiger Fotorezeptor beziehungsweise
ein Fotorezeptorelement 84 der Prozesskartusche 44 als Schnittebene 84'' mit einer axialen Gesamtlänge LT und
einer Bilderzeugungslänge
Li für
mit der kurzen Kante zugeführte
Substrate oder Blätter
dargestellt. Man hat herausgefunden, dass, um eine optimale Qualität in einem
derartigen Prozess zu erhalten, ein wirksamer Bereich 210 einer
Ladedosierklinge 206 (siehe auch 6) zum Laden und Dosieren des Toners
zur Entwicklung mit der Bilderzeugungslänge Li des Fotorezeptors 84,
wie gezeigt, zentriert und exakt nur so lange wie diese sein sollte.
Dasselbe gilt auch für
den wirksamen Bereich 212 einer Stiftanordnungs-Ladeemissionsvorrichtung 214 der
Ladeunterbaugruppe 76 (5),
um das Auftreten von „Dunkelstreifen" in Richtung von
Rändern
eines ausgebildeten und übertragenen
Bildes zu vermeiden.
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Demgegenüber können sich die wirksamen Bereiche
einer Entwicklerwalze 92 ebenso wie diejenigen eines Gitterelementes 216 sowie
eines Abschirmungselementes 218, beide ebenfalls in der
Ladeunterbaugruppe 76 angeordnet, geringfügig an jedem
Ende über
die Bilderzeugungslänge
Li, wie gezeigt, hinaus erstrecken. Insbesondere ist entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Richtung des
Abfalltonerflusses durch einen Pfeil 220 angezeigt ist,
die Reinigungsklinge 138 der Reinigungsunterbaugruppe 80 nicht
zentriert, sondern, wie gezeigt, um einen Abstand 224 relativ
zur Bilderzeugungslänge
Li und in Richtung des Abfalltonerflusses 220 versetzt.
Der wirksame Bereich der Abnehmvorrichtung 68 (1) ist, obwohl in 7 nicht gezeigt, vorteilhafterweise
genauso wie derjenige der Stiftanordnungs-Ladeemissionsvorrichtung 212 ausgestaltet,
um ein Wiederladen der Bereiche des Fotorezeptors außerhalb
der Bilderzeugungslänge
Li zu vermeiden, woraus sich eine nachfolgende Verunreinigung des
Toners ergeben würde.
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Aus alle dem wird deutlich, dass
eine elektrostatografische Prozesskartusche mit einem Gehäuse vorgesehen
ist, das Wände
aufweist, die eine Prozesskammer begrenzen, sowie einem Fotorezeptor, der
an den Wänden
in der Prozesskammer angebracht ist und einen geschlossenen Kreisweg
sowie einen Bilderzeugungsbereich vorgegebener Länge aufweist. Die Prozesskartusche
umfasst zudem mehrere Prozessbauteile, die entlang des geschlossenen Kreisweges
wirken, um Bilderzeugungswirkungen auf den Fotorezeptor auszuüben und
auf dem Fotorezeptor ein Tonerbild auszubilden und es von ihm zu übertragen.
Die Prozessbauteile umfassen wiederum ein Ladebauteil, das eine
Stiftanordnungs-Ladeemissionsvorrichtung enthält, die einen wirksamen Bereich
aufweist, der exakt nur so lang ist wie die Länge des Bilderzeugungsbereiches,
um das Auftreten von „Dunkelstreifen" in Richtung von
Rändern
eines ausgebildeten und übertragenen
Tonerbildes zu verhindern. Zu den Prozessbauteilen zählt zudem
eine Entwicklerwalze zum Aufbringen geladener Tonerteilchen auf
den Bilderzeugungsbereich. Die Entwicklerwalze weist einen wirksamen
Bereich auf, der in Bezug auf jedes Ende der Länge des Bilderzeugungsbereiches
zentriert ist und sich geringfügig
darüber hinaus
erstreckt. Insbesondere umfassen die Prozessbauteile ein Reinigungsbauteil,
das eine Reinigungsklinge zum Entfernen von Abfalltoner von dem Bilderzeugungsbereich
und eine Förderschnecke zum
Transportieren des Abfalltoners in einer Abfalltonerflussrichtung
enthält.
Die Reinigungsklinge weist einen wirksamen Bereich auf, der geringfügig länger ist
als die Länge
des Bilderzeugungsbereiches und der in Bezug auf den Bilderzeugungsbereich
in der Richtung des Abfalltonerflusses versetzt ist, sodass die
Prozesskartusche zuverlässig
und wirkungsvoll qualitativ hochwertige Tonerbilder erzeugen und übertragen
kann.